JP2610095B2 - イメージ表示装置及び方法 - Google Patents
イメージ表示装置及び方法Info
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- JP2610095B2 JP2610095B2 JP5130830A JP13083093A JP2610095B2 JP 2610095 B2 JP2610095 B2 JP 2610095B2 JP 5130830 A JP5130830 A JP 5130830A JP 13083093 A JP13083093 A JP 13083093A JP 2610095 B2 JP2610095 B2 JP 2610095B2
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- Japan
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- bit
- bits
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- address
- pixel value
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M7/00—Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
- H03M7/14—Conversion to or from non-weighted codes
- H03M7/24—Conversion to or from floating-point codes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Controls And Circuits For Display Device (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Image Generation (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、表示装置を有するデー
タ処理システム、詳細には、図形その他の画像を表示す
るための方法および装置に関する。
タ処理システム、詳細には、図形その他の画像を表示す
るための方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】多く
のコンピュータグラフィックス用途では、ピクセル値
（ピクセルは、画像の最小表示可能単位である画素をい
う）の計算プロセスにおいて浮動小数点数を利用するこ
とが必要または便利である。すなわち、ある用途につい
ては浮動小数点表示に固有である拡張された精度が望ま
しいし、また、浮動小数点表示の自動スケーリングの便
益は、ピクセル値のプログラミングおよび／または計算
をより効率的にする。
のコンピュータグラフィックス用途では、ピクセル値
（ピクセルは、画像の最小表示可能単位である画素をい
う）の計算プロセスにおいて浮動小数点数を利用するこ
とが必要または便利である。すなわち、ある用途につい
ては浮動小数点表示に固有である拡張された精度が望ま
しいし、また、浮動小数点表示の自動スケーリングの便
益は、ピクセル値のプログラミングおよび／または計算
をより効率的にする。
【０００３】そのような１つの用途として、多数の小さ
な効果（多数の反射や多数の光源など）が各ピクセルに
ついて集積されなければならないレイトレーシングが公
知である。浮動小数点ピクセル表示が有利である別の用
途は、体積の各層がピクセル値に対して寄与し得、そう
した多数の小さな寄与が集積されなければならない、ボ
リュームレンダリングである。
な効果（多数の反射や多数の光源など）が各ピクセルに
ついて集積されなければならないレイトレーシングが公
知である。浮動小数点ピクセル表示が有利である別の用
途は、体積の各層がピクセル値に対して寄与し得、そう
した多数の小さな寄与が集積されなければならない、ボ
リュームレンダリングである。
【０００４】しかし、得られたピクセル値を表示する場
合、浮動小数点値は、一般に、ほとんどの表示装置が１
バイトピクセル値で動作するので、１バイト値に変換さ
れなければならない。通常、各ピクセルについてそうし
た３つの１バイト値が使用され、原色（赤、緑および
青）の各色について１つの１バイト値が使用される。
合、浮動小数点値は、一般に、ほとんどの表示装置が１
バイトピクセル値で動作するので、１バイト値に変換さ
れなければならない。通常、各ピクセルについてそうし
た３つの１バイト値が使用され、原色（赤、緑および
青）の各色について１つの１バイト値が使用される。
【０００５】浮動小数点数値を１バイト値に変換するプ
ロセスは、一体となった場合に、時間を要し、かつ、し
ばしばシステム効率を低下させる、多数の段階を含む。
通常、これらの段階は、以下を含む。
ロセスは、一体となった場合に、時間を要し、かつ、し
ばしばシステム効率を低下させる、多数の段階を含む。
通常、これらの段階は、以下を含む。
【０００６】ピクセル値のスケーリング：例えば、浮動
小数点ピクセル値は、規約によって、０．０から１．０
の範囲にあることができるが、１バイトピクセル値は、
定義によって、０から２５５の範囲にある。その結果、
浮動小数点ピクセル値ｘ２５５の乗算が必要になる。し
かし、浮動小数点の乗算は、相対的に時間を要する演算
となり得る。さらに、ハードウエア乗算器の使用は、シ
ステムのコスト、複雑さおよび電力消費を増大させる。
小数点ピクセル値は、規約によって、０．０から１．０
の範囲にあることができるが、１バイトピクセル値は、
定義によって、０から２５５の範囲にある。その結果、
浮動小数点ピクセル値ｘ２５５の乗算が必要になる。し
かし、浮動小数点の乗算は、相対的に時間を要する演算
となり得る。さらに、ハードウエア乗算器の使用は、シ
ステムのコスト、複雑さおよび電力消費を増大させる。
【０００７】範囲の限定：浮動小数点数の範囲は１バイ
ト値の範囲に比べて極めて大きいので、時として、浮動
小数点ピクセル値は、バイト値の範囲外となることがあ
る。例えば、浮動小数点数値は２５５で掛けなければな
らないという前段の前提を用いると、１．０１という浮
動小数点ピクセル値は２５７という整数値に変換される
ことになる。しかし、２５７は、１バイト値としては表
現できないので、可能な最大の１バイト値である２５５
によって代えて表現されなければならない。同様に、０
より小さい浮動小数点ピクセル値は、１バイトピクセル
値の０によって表現されなければならない。範囲の限定
は、一般に、２つの比較（１つは最小値との比較、もう
１つは最大値との比較）および条件付き分岐によって実
施される。しかし、条件付き分岐は、それらがプロセッ
サのパイプラインの流れに割り込むことから、現代のデ
ータプロセッサにおいては比較的時間を要する動作であ
る。
ト値の範囲に比べて極めて大きいので、時として、浮動
小数点ピクセル値は、バイト値の範囲外となることがあ
る。例えば、浮動小数点数値は２５５で掛けなければな
らないという前段の前提を用いると、１．０１という浮
動小数点ピクセル値は２５７という整数値に変換される
ことになる。しかし、２５７は、１バイト値としては表
現できないので、可能な最大の１バイト値である２５５
によって代えて表現されなければならない。同様に、０
より小さい浮動小数点ピクセル値は、１バイトピクセル
値の０によって表現されなければならない。範囲の限定
は、一般に、２つの比較（１つは最小値との比較、もう
１つは最大値との比較）および条件付き分岐によって実
施される。しかし、条件付き分岐は、それらがプロセッ
サのパイプラインの流れに割り込むことから、現代のデ
ータプロセッサにおいては比較的時間を要する動作であ
る。
【０００８】γ補正：ほとんどのコンピュータ表示装置
は、ピクセル値と画面の輝度との間に、一般に以下の形
式の非直線関係を示す。
は、ピクセル値と画面の輝度との間に、一般に以下の形
式の非直線関係を示す。
【０００９】輝度＝（ピクセル値）γ 式中、γは個々の表示装置の特性の数値である。この効
果を補償するために、以下の公式に従って計算されるピ
クセル値を使用することが望ましい。
果を補償するために、以下の公式に従って計算されるピ
クセル値を使用することが望ましい。
【００１０】ピクセル値＝（所望の輝度）（１／γ） 一般に、上述の浮動小数点ピクセル値が、所望の輝度を
表現するために得られる。しかし、この要求される指数
演算は、計算上不経済なプロセスである。
表現するために得られる。しかし、この要求される指数
演算は、計算上不経済なプロセスである。
【００１１】最終的なピクセル演算は、そのピクセルの
表示以前に求められる浮動小数点表示から整数表示への
変換である。
表示以前に求められる浮動小数点表示から整数表示への
変換である。
【００１２】従って、この場合、浮動小数点数値をバイ
トピクセル値へ変換するために必要な演算は、以下の通
りである（プログラミング言語Ｃによって表現されてい
る）。 〔プログラム〕 float in; unsigned char out; if (in<0) = 0; ／＊範囲の限定＊／ else if (in>1.0) out = 255; ／＊範囲の限定＊／ else out = 255.0 * pow(in, 1.0/gamma);／＊スケーリングおよびγ補正＊ ／ 浮動小数点数から整数への変換は、代入“else out”で
暗示されていることに留意されたい。
トピクセル値へ変換するために必要な演算は、以下の通
りである（プログラミング言語Ｃによって表現されてい
る）。 〔プログラム〕 float in; unsigned char out; if (in<0) = 0; ／＊範囲の限定＊／ else if (in>1.0) out = 255; ／＊範囲の限定＊／ else out = 255.0 * pow(in, 1.0/gamma);／＊スケーリングおよびγ補正＊ ／ 浮動小数点数から整数への変換は、代入“else out”で
暗示されていることに留意されたい。
【００１３】この例では、γ補正が省略された場合で
も、得られる計算は依然として各ピクセルについて相当
量の処理時間を要する。通常の表示画面は、各々が赤、
緑および青成分を有する、数十万または数百万のピクセ
ルを表示するので、わずか１つの表示可能画像フレーム
を生成するために相当量の処理が費され得ることがわか
る。
も、得られる計算は依然として各ピクセルについて相当
量の処理時間を要する。通常の表示画面は、各々が赤、
緑および青成分を有する、数十万または数百万のピクセ
ルを表示するので、わずか１つの表示可能画像フレーム
を生成するために相当量の処理が費され得ることがわか
る。
【００１４】従って、本発明の目的は、浮動小数点ピク
セル表示を表示可能な整数ピクセル表示に変換するため
の効率的な方法を提供することである。
セル表示を表示可能な整数ピクセル表示に変換するため
の効率的な方法を提供することである。
【００１５】本発明の別の目的は、浮動小数点表示で表
現されたピクセルに関する少なくとも１つの演算を実行
するための効率的な技法を提供し、かつ、演算の結果と
してそのピクセルの整数表示を付与することである。
現されたピクセルに関する少なくとも１つの演算を実行
するための効率的な技法を提供し、かつ、演算の結果と
してそのピクセルの整数表示を付与することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】前述その他の課題、およ
び、本発明の目的は、ピクセルの値を生成する方法およ
びその方法を実施する装置によって克服され、実現され
る。この方法は、（ａ）ピクセル値の浮動小数点表示を
付与する段階と、（ｂ）複数のエントリを有する記憶装
置を含むルックアップテーブルに、索引として前記浮動
小数点表示を適用する段階とを含む。これらのエントリ
の各々は、ピクセル値の浮動小数点表示の１つの値によ
って一意に索引づけられており、かつ、各エントリはそ
のピクセル値の対応する整数表示を格納する。第３の段
階（ｃ）は、そのルックアップテーブルから、適用され
た浮動小数点表示に対応するピクセル値の整数表示を出
力する。
び、本発明の目的は、ピクセルの値を生成する方法およ
びその方法を実施する装置によって克服され、実現され
る。この方法は、（ａ）ピクセル値の浮動小数点表示を
付与する段階と、（ｂ）複数のエントリを有する記憶装
置を含むルックアップテーブルに、索引として前記浮動
小数点表示を適用する段階とを含む。これらのエントリ
の各々は、ピクセル値の浮動小数点表示の１つの値によ
って一意に索引づけられており、かつ、各エントリはそ
のピクセル値の対応する整数表示を格納する。第３の段
階（ｃ）は、そのルックアップテーブルから、適用され
た浮動小数点表示に対応するピクセル値の整数表示を出
力する。
【００１７】ピクセル値の浮動小数点表示は、単精度浮
動小数点表示、倍精度浮動小数点表示、または、指数
部、仮数部および任意選択による符号ビットを有するい
ずれかの適切な浮動小数点表示とすることができる。
動小数点表示、倍精度浮動小数点表示、または、指数
部、仮数部および任意選択による符号ビットを有するい
ずれかの適切な浮動小数点表示とすることができる。
【００１８】記憶装置は、複数のアドレス入力を有す
る。第１の複数のアドレス入力は、ピクセル値の浮動小
数点表示の指数ビットに結合されており、第２の複数の
アドレス入力は、ピクセル値の浮動小数点表示の仮数ビ
ットの部分集合に結合される。この複数のアドレス入力
のうちの１つは、符号ビットに結合することができる。
本発明の好ましい実施例では、ルックアップテーブル
は、１つの符号ビット、８つの指数ビットおよび７つの
仮数ビットによって索引づけられており、整数ピクセル
値は８ビットで表現される。
る。第１の複数のアドレス入力は、ピクセル値の浮動小
数点表示の指数ビットに結合されており、第２の複数の
アドレス入力は、ピクセル値の浮動小数点表示の仮数ビ
ットの部分集合に結合される。この複数のアドレス入力
のうちの１つは、符号ビットに結合することができる。
本発明の好ましい実施例では、ルックアップテーブル
は、１つの符号ビット、８つの指数ビットおよび７つの
仮数ビットによって索引づけられており、整数ピクセル
値は８ビットで表現される。
【００１９】ピクセル値の整数表示はさらに、ピクセル
値の対応する浮動小数点表示について実行される少なく
とも１つの演算を表現し、この場合、少なくとも１つの
演算はスケーリング、範囲の限定およびγ補正といった
１群の演算のうちから選択される。
値の対応する浮動小数点表示について実行される少なく
とも１つの演算を表現し、この場合、少なくとも１つの
演算はスケーリング、範囲の限定およびγ補正といった
１群の演算のうちから選択される。
【００２０】この方法の初期段階は、そのルックアップ
テーブルのエントリの各々の中で、関係する浮動小数点
表示の値の関数である整数ピクセル値を格納することに
よって、ルックアップテーブルを初期化する。この格納
段階は、そのピクセル値の浮動小数点表示に関して少な
くとも１つの演算を実行する第１の段階を含み、その少
なくとも１つの演算は、スケーリング、範囲の限定およ
びγ補正といった１群の演算のうちから選択される。
テーブルのエントリの各々の中で、関係する浮動小数点
表示の値の関数である整数ピクセル値を格納することに
よって、ルックアップテーブルを初期化する。この格納
段階は、そのピクセル値の浮動小数点表示に関して少な
くとも１つの演算を実行する第１の段階を含み、その少
なくとも１つの演算は、スケーリング、範囲の限定およ
びγ補正といった１群の演算のうちから選択される。
【００２１】全体の浮動小数点表示の部分集合だけがル
ックアップテーブルの索引値として使用されればよいこ
とがわかる。本発明の現在好ましい実施例では、３２ビ
ット単精度浮動小数点数値のうちの１６ビットだけがそ
の結果に、詳細には、符号ビット、指数および仮数の一
部に関連することがわかる。
ックアップテーブルの索引値として使用されればよいこ
とがわかる。本発明の現在好ましい実施例では、３２ビ
ット単精度浮動小数点数値のうちの１６ビットだけがそ
の結果に、詳細には、符号ビット、指数および仮数の一
部に関連することがわかる。
【００２２】
【実施例】初めに図１について説明する。図にはデータ
処理システム１０が例示されており、これは、本願にお
いてはワークステーションとも称し、本発明に従って構
成され、かつ、動作する。システム１０は、バス１４と
双方向接続されているプロセッサ１２を含む。バス１４
は、アドレス線、データ線および制御信号線を含み、従
来の方式で動作する。バス１４はまた、主記憶装置１
６、ディスク駆動機構などの大量記憶装置１８、およ
び、表示可能な少なくとも１フレームの画像のピクセル
を格納するフレームバッファ（ＦＢ）２０も含む。フレ
ームバッファ２０の出力は、赤色（Ｒ）信号、緑色
（Ｇ）信号および青色（Ｂ）信号を表示装置２２に供給
する。また例えば、フレームバッファ２０によって出力
された８ビットピクセル値を、表示装置２２を駆動する
ために適切である対応するアナログＲＧＢ信号に変換す
るために、３個のディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）コン
バータを備えることができる（図示せず）。表示装置２
２は、複数のピクセルを従来の方式で表示するための手
段を含む。
処理システム１０が例示されており、これは、本願にお
いてはワークステーションとも称し、本発明に従って構
成され、かつ、動作する。システム１０は、バス１４と
双方向接続されているプロセッサ１２を含む。バス１４
は、アドレス線、データ線および制御信号線を含み、従
来の方式で動作する。バス１４はまた、主記憶装置１
６、ディスク駆動機構などの大量記憶装置１８、およ
び、表示可能な少なくとも１フレームの画像のピクセル
を格納するフレームバッファ（ＦＢ）２０も含む。フレ
ームバッファ２０の出力は、赤色（Ｒ）信号、緑色
（Ｇ）信号および青色（Ｂ）信号を表示装置２２に供給
する。また例えば、フレームバッファ２０によって出力
された８ビットピクセル値を、表示装置２２を駆動する
ために適切である対応するアナログＲＧＢ信号に変換す
るために、３個のディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）コン
バータを備えることができる（図示せず）。表示装置２
２は、複数のピクセルを従来の方式で表示するための手
段を含む。
【００２３】主記憶装置１６は、後述の本発明の方法を
実施するプログラムを含む、プログラムを動作させるプ
ロセッサ１２のための記憶域を含む。本発明のこの実施
例では、主記憶装置１６は、浮動小数点数−整数変換用
ルックアップテーブル（ＬＵＴ）２４も含む。
実施するプログラムを含む、プログラムを動作させるプ
ロセッサ１２のための記憶域を含む。本発明のこの実施
例では、主記憶装置１６は、浮動小数点数−整数変換用
ルックアップテーブル（ＬＵＴ）２４も含む。
【００２４】本発明に従えば、システム１０は、上述の
ピクセル演算、すなわち、ピクセルスケーリング、範囲
の限定、γ補正および／または浮動小数点数−整数変換
のうちの１つ以上のほか、他の望ましいピクセル値変換
も、効率的なテーブルルックアップ技法によって実行す
るように動作する。
ピクセル演算、すなわち、ピクセルスケーリング、範囲
の限定、γ補正および／または浮動小数点数−整数変換
のうちの１つ以上のほか、他の望ましいピクセル値変換
も、効率的なテーブルルックアップ技法によって実行す
るように動作する。
【００２５】本願に使用されている通り、適切な浮動小
数点表示は、ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ規格７５４において指
定されているが、他の浮動小数点表示の使用も本発明の
教示の範囲にある。
数点表示は、ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ規格７５４において指
定されているが、他の浮動小数点表示の使用も本発明の
教示の範囲にある。
【００２６】システム１０の動作中、浮動小数点ピクセ
ル表示は、大量記憶装置１８から、および／または、通
信リンク（ＣＬ）２６を介して遠隔画像生成／処理シス
テムから取得することができる。また、浮動小数点ピク
セル表示は、プロセッサ１２の動作によって、または、
システム１０が多重プロセッサシステムである場合には
別のローカルプロセッサによって生成され、ＬＵＴ ２
４とは別の主記憶装置１６の領域内に記憶されることも
可能である。例えば、浮動小数点表示ピクセル値は、表
示される画面について実行されるレイトレーシングおよ
び／またはボリュームレンダリングの演算の結果を表現
することができる。
ル表示は、大量記憶装置１８から、および／または、通
信リンク（ＣＬ）２６を介して遠隔画像生成／処理シス
テムから取得することができる。また、浮動小数点ピク
セル表示は、プロセッサ１２の動作によって、または、
システム１０が多重プロセッサシステムである場合には
別のローカルプロセッサによって生成され、ＬＵＴ ２
４とは別の主記憶装置１６の領域内に記憶されることも
可能である。例えば、浮動小数点表示ピクセル値は、表
示される画面について実行されるレイトレーシングおよ
び／またはボリュームレンダリングの演算の結果を表現
することができる。
【００２７】本発明のテーブルルックアップ技法にとっ
て１つの適切な基礎は、ワークステーションなどのデー
タ処理システムにおいて広範に使用されている、公知の
ＩＥＥＥの単精度浮動小数点数表示である。現在好まし
いＩＥＥＥの単精度浮動小数点数表示は、図２に示され
ている。
て１つの適切な基礎は、ワークステーションなどのデー
タ処理システムにおいて広範に使用されている、公知の
ＩＥＥＥの単精度浮動小数点数表示である。現在好まし
いＩＥＥＥの単精度浮動小数点数表示は、図２に示され
ている。
【００２８】図２において、各英字はビットを表してい
る。「Ｓ」は、その数の符号（＋／−）を指示する符号
ビットを表している。「Ｅ」はその数の指数を表してお
り（８ビット）、「Ｍ」は仮数を表している（２３ビッ
ト）。図２に示された２３個の仮数ビットに加え、ＩＥ
ＥＥの単精度浮動小数点数規格は、値１を有する「隠さ
れた」付加的な上位仮数ビットを前提としている。
る。「Ｓ」は、その数の符号（＋／−）を指示する符号
ビットを表している。「Ｅ」はその数の指数を表してお
り（８ビット）、「Ｍ」は仮数を表している（２３ビッ
ト）。図２に示された２３個の仮数ビットに加え、ＩＥ
ＥＥの単精度浮動小数点数規格は、値１を有する「隠さ
れた」付加的な上位仮数ビットを前提としている。
【００２９】図からわかるように、これらのビットは、
２つの１６ビット「ハーフワード」に区分することがで
き、単精度浮動小数点数の上位１６ビットは、隠された
上位仮数ビットを含む、８ビットの精度を含むことを示
している。従って、ＩＥＥＥ単精度浮動小数点数の上位
ハーフワードだけを使用することは、２-8だけのオーダ
で表示誤りを生じることがわかる。通常のピクセル値変
換演算の場合、８ビットの精度だけがその結果（１バイ
トピクセル値）において使用可能であるので、従って、
その単精度浮動小数点数の上位１６ビットは、２５６個
の可能な８ビットピクセル値の全部を表現するために十
分な精度を与える。
２つの１６ビット「ハーフワード」に区分することがで
き、単精度浮動小数点数の上位１６ビットは、隠された
上位仮数ビットを含む、８ビットの精度を含むことを示
している。従って、ＩＥＥＥ単精度浮動小数点数の上位
ハーフワードだけを使用することは、２-8だけのオーダ
で表示誤りを生じることがわかる。通常のピクセル値変
換演算の場合、８ビットの精度だけがその結果（１バイ
トピクセル値）において使用可能であるので、従って、
その単精度浮動小数点数の上位１６ビットは、２５６個
の可能な８ビットピクセル値の全部を表現するために十
分な精度を与える。
【００３０】単精度浮動小数点数の上位１６ビットは、
単に２16、すなわち、６５５３６の個別の値を前提とす
ることができるので、従って、６５５３６個のエントリ
を有するＬＵＴ ２４は、いずれの所望の変換を実行す
るために十分である。さらに、ＬＵＴ ２４の各エント
リは単一のバイトしか必要としない。その結果、ＬＵＴ
２４の最大の大きさは、６５５３６バイトにすぎず、
それは現代のワークステーションにおいては比較的少量
の記憶域を表している。
単に２16、すなわち、６５５３６の個別の値を前提とす
ることができるので、従って、６５５３６個のエントリ
を有するＬＵＴ ２４は、いずれの所望の変換を実行す
るために十分である。さらに、ＬＵＴ ２４の各エント
リは単一のバイトしか必要としない。その結果、ＬＵＴ
２４の最大の大きさは、６５５３６バイトにすぎず、
それは現代のワークステーションにおいては比較的少量
の記憶域を表している。
【００３１】図３は、図１のＬＵＴ ２４の個別の主記
憶装置の具体例を例示しており、単精度浮動小数点数の
上位ハーフワードとＬＵＴ ２４のアドレス（Ａ）入力
との結合を示している。ＬＵＴ ２４のデータ出力経路
（Ｄout ）は、変換された整数ピクセル値を供給するた
めに８ビット幅を有する。本発明の一部の実施例では、
ＬＵＴ ２４は、主記憶装置、または、図３に示す通
り、システム主記憶装置１６となる主記憶装置とは別の
記憶装置において実施できることを理解しなければなら
ない。これらの記憶装置は、スタティックＲＡＭなどの
システムプログラム可能なもの、または、ＲＯＭなどの
事前にプログラムされたものとすることができる。
憶装置の具体例を例示しており、単精度浮動小数点数の
上位ハーフワードとＬＵＴ ２４のアドレス（Ａ）入力
との結合を示している。ＬＵＴ ２４のデータ出力経路
（Ｄout ）は、変換された整数ピクセル値を供給するた
めに８ビット幅を有する。本発明の一部の実施例では、
ＬＵＴ ２４は、主記憶装置、または、図３に示す通
り、システム主記憶装置１６となる主記憶装置とは別の
記憶装置において実施できることを理解しなければなら
ない。これらの記憶装置は、スタティックＲＡＭなどの
システムプログラム可能なもの、または、ＲＯＭなどの
事前にプログラムされたものとすることができる。
【００３２】さらに、２つ以上のＬＵＴ ２４を備える
ことができる。図４に示すように、各ＬＵＴがＲＧＢピ
クセル値の各々１つと関係づけられて、３個のＬＵＴ
２４ａ，２４ｂおよび２４ｃが使用されている。この実
施例は、所与のピクセルについての３つの変換が、直列
ではなく、並列で進められるという利点が得られる。本
発明の教示に従えば、各変換に要求される演算は、以下
のように低減される。 〔プログラム〕 float in; unsigned char out; unsigned char *table; out = table[(*short*)&in]; このＣ言語コードフラグメントは、ＭＳＢがＬＳＢより
前に最初に格納されることを前提としている。しかし、
一部のシステムでは、ＬＳＢがＭＳＢより前に最初に格
納されることも可能であり、相当する修正はこのコード
に対して行われる。必要な修正は、当業者によって容易
に行うことができる。
ことができる。図４に示すように、各ＬＵＴがＲＧＢピ
クセル値の各々１つと関係づけられて、３個のＬＵＴ
２４ａ，２４ｂおよび２４ｃが使用されている。この実
施例は、所与のピクセルについての３つの変換が、直列
ではなく、並列で進められるという利点が得られる。本
発明の教示に従えば、各変換に要求される演算は、以下
のように低減される。 〔プログラム〕 float in; unsigned char out; unsigned char *table; out = table[(*short*)&in]; このＣ言語コードフラグメントは、ＭＳＢがＬＳＢより
前に最初に格納されることを前提としている。しかし、
一部のシステムでは、ＬＳＢがＭＳＢより前に最初に格
納されることも可能であり、相当する修正はこのコード
に対して行われる。必要な修正は、当業者によって容易
に行うことができる。
【００３３】この技法の基礎となっている機械動作の調
査は、上述の変換の例示実施例の基礎となっている機械
動作と比べて、本発明の技法が著しく効率的であること
を明白に示している。
査は、上述の変換の例示実施例の基礎となっている機械
動作と比べて、本発明の技法が著しく効率的であること
を明白に示している。
【００３４】ＬＵＴ ２４の大きさは６５５３６バイト
であるが、ＬＵＴ ２４のエントリの多くは、ピクセル
値が範囲を超えるという比較的まれな状況に適応するた
めだけに存在する、ということに留意しなければならな
い。一般に、ピクセル値の大多数は比較的少数のＬＵＴ
２４のエントリによって収容される。例えば、ＩＥＥ
Ｅの単精度浮動小数点数値の上位１６ビットのビットパ
ターンのわずか１０２４個は、１／２５６から１までの
数を表現するにすぎないが、これらの１０２４個のテー
ブルエントリは、典型的な表示画面で見られるピクセル
値の９９．５％以上を占めることがわかっている。頻繁
にアクセスされるデータを格納するためのキャッシュメ
モリを有するワークステーションでは、最近時に使用さ
れたＬＵＴ ２４のエントリはキャッシュメモリに入れ
られ、それによって、その最近時に使用された値のアク
セス速度を著しく高めるという結果をもたらす。
であるが、ＬＵＴ ２４のエントリの多くは、ピクセル
値が範囲を超えるという比較的まれな状況に適応するた
めだけに存在する、ということに留意しなければならな
い。一般に、ピクセル値の大多数は比較的少数のＬＵＴ
２４のエントリによって収容される。例えば、ＩＥＥ
Ｅの単精度浮動小数点数値の上位１６ビットのビットパ
ターンのわずか１０２４個は、１／２５６から１までの
数を表現するにすぎないが、これらの１０２４個のテー
ブルエントリは、典型的な表示画面で見られるピクセル
値の９９．５％以上を占めることがわかっている。頻繁
にアクセスされるデータを格納するためのキャッシュメ
モリを有するワークステーションでは、最近時に使用さ
れたＬＵＴ ２４のエントリはキャッシュメモリに入れ
られ、それによって、その最近時に使用された値のアク
セス速度を著しく高めるという結果をもたらす。
【００３５】また、浮動小数点表示の符号が必ず正か負
のいずれか一方であることがわかっている用途の場合、
その符号（Ｓ）ビットはＬＵＴ ２４のアドレス（索
引）入力として必要ではないことも留意しなければなら
ない。符号ビットの削除は、ＬＵＴの必要な大きさを半
分に減らす。
のいずれか一方であることがわかっている用途の場合、
その符号（Ｓ）ビットはＬＵＴ ２４のアドレス（索
引）入力として必要ではないことも留意しなければなら
ない。符号ビットの削除は、ＬＵＴの必要な大きさを半
分に減らす。
【００３６】図５の流れ図のブロックＡに示されたよう
に、ＬＵＴ ２４の初期化は１度行われればよい。初期
化は、ＬＵＴ ２４の各エントリを順に処理し、対応す
る浮動小数点数値を生成し、そのピクセル値の所望の関
数をＬＵＴ ２４のエントリに格納することによって実
施される。以下のコードフラグメントは、ＬＵＴ ２４
の１つの適切な初期化技法を例示するものである。 前述と同様、このコードはＭＳＢが最初に格納されるこ
とを前提としている。
に、ＬＵＴ ２４の初期化は１度行われればよい。初期
化は、ＬＵＴ ２４の各エントリを順に処理し、対応す
る浮動小数点数値を生成し、そのピクセル値の所望の関
数をＬＵＴ ２４のエントリに格納することによって実
施される。以下のコードフラグメントは、ＬＵＴ ２４
の１つの適切な初期化技法を例示するものである。 前述と同様、このコードはＭＳＢが最初に格納されるこ
とを前提としている。
【００３７】ＬＵＴ ２４は、所与の単精度浮動小数点
ピクセル表示を整数ピクセル表示に変換すること以外も
実行できることを理解しなければならない。すなわち、
スケーリング、範囲検査、γ補正といった他のピクセル
演算も、初期化中にこれらの演算を実行し、その結果を
対応するＬＵＴ ２４のエントリに格納することによっ
て適応する。その結果、所与の浮動小数点ピクセル表示
が後にＬＵＴ ２４に供給された際に、得られる８ビッ
トピクセル値は、その浮動小数点表示の関数であるスケ
ーリングされ、範囲検査され、γ補正された整数ピクセ
ル表示を表現している。
ピクセル表示を整数ピクセル表示に変換すること以外も
実行できることを理解しなければならない。すなわち、
スケーリング、範囲検査、γ補正といった他のピクセル
演算も、初期化中にこれらの演算を実行し、その結果を
対応するＬＵＴ ２４のエントリに格納することによっ
て適応する。その結果、所与の浮動小数点ピクセル表示
が後にＬＵＴ ２４に供給された際に、得られる８ビッ
トピクセル値は、その浮動小数点表示の関数であるスケ
ーリングされ、範囲検査され、γ補正された整数ピクセ
ル表示を表現している。
【００３８】システム１０の以降の動作において、ブロ
ックＢ、ＣおよびＤが実行される。各ピクセルが表示さ
れるために（ブロックＢ）、浮動小数点表示がＬＵＴ
２４に供給され（ブロックＣ）、得られたＬＵＴ ２４
の出力は表示装置２２に供給される。
ックＢ、ＣおよびＤが実行される。各ピクセルが表示さ
れるために（ブロックＢ）、浮動小数点表示がＬＵＴ
２４に供給され（ブロックＣ）、得られたＬＵＴ ２４
の出力は表示装置２２に供給される。
【００３９】上述にもとづき、本発明の一つの課題解決
手段が、浮動小数点数値をルックアップテーブルのアド
レスまたは索引として使用していることが理解できる。
各種演算を実行するためのルックアップテーブルの使用
は公知であるが、そうしたテーブルの従来の用法は、固
定小数点数または整数をそのテーブルの索引に使用して
いる。すなわち、本発明の一つの課題解決手段は、浮動
小数点数値のビットパターンがルックアップテーブルの
索引として使用できるということの実現である。
手段が、浮動小数点数値をルックアップテーブルのアド
レスまたは索引として使用していることが理解できる。
各種演算を実行するためのルックアップテーブルの使用
は公知であるが、そうしたテーブルの従来の用法は、固
定小数点数または整数をそのテーブルの索引に使用して
いる。すなわち、本発明の一つの課題解決手段は、浮動
小数点数値のビットパターンがルックアップテーブルの
索引として使用できるということの実現である。
【００４０】本発明の別の課題解決手段は、浮動小数点
数値は一般に３２ビット以上であるが、浮動小数点表示
全体の部分集合だけがテーブル索引値として使用するこ
とができる、多数の重要な用途が存在するということの
実現である。本発明の現在好ましい実施例では、３２ビ
ット単精度浮動小数点数値のうちの１６ビットだけがそ
の結果に、詳細には、符号ビット、指数および仮数の一
部に関連する。このことは、ルックアップテーブルの索
引として使用される３２ビットの量が非実用的なほど大
きなルックアップテーブルを必要とすることから、重要
である。しかし、１６ビット索引値にもとづくルックア
ップテーブルは、現代の記憶装置技術にとっては合理的
な大きさ（６５５３６エントリ）である。
数値は一般に３２ビット以上であるが、浮動小数点表示
全体の部分集合だけがテーブル索引値として使用するこ
とができる、多数の重要な用途が存在するということの
実現である。本発明の現在好ましい実施例では、３２ビ
ット単精度浮動小数点数値のうちの１６ビットだけがそ
の結果に、詳細には、符号ビット、指数および仮数の一
部に関連する。このことは、ルックアップテーブルの索
引として使用される３２ビットの量が非実用的なほど大
きなルックアップテーブルを必要とすることから、重要
である。しかし、１６ビット索引値にもとづくルックア
ップテーブルは、現代の記憶装置技術にとっては合理的
な大きさ（６５５３６エントリ）である。
【００４１】ピクセルの単精度浮動小数点表示の文脈で
説明したが、ＬＵＴの大きさに適切な変更を行うことに
よって、倍精度浮動小数点表示も使用することができる
ことを理解しなければならない。さらに、ＡＮＳＩ／Ｉ
ＥＥＥ ７５４規格以外の浮動小数点表示も使用するこ
とができよう。すなわち、本発明の教示は、指数部、仮
数部および任意選択による符号ビットを使用する、いず
れのディジタル数表示法にも適用可能である。
説明したが、ＬＵＴの大きさに適切な変更を行うことに
よって、倍精度浮動小数点表示も使用することができる
ことを理解しなければならない。さらに、ＡＮＳＩ／Ｉ
ＥＥＥ ７５４規格以外の浮動小数点表示も使用するこ
とができよう。すなわち、本発明の教示は、指数部、仮
数部および任意選択による符号ビットを使用する、いず
れのディジタル数表示法にも適用可能である。
【００４２】また、本発明の教示が、ピクセルデータ以
外に関する変換および演算にも適用可能であり、スケー
リングなどの浮動小数点表示について１つ以上の演算も
恐らく実行する一方、浮動小数点表示を別の表示に変換
することが望ましい他の用途にも使用できることを理解
しなければならない。
外に関する変換および演算にも適用可能であり、スケー
リングなどの浮動小数点表示について１つ以上の演算も
恐らく実行する一方、浮動小数点表示を別の表示に変換
することが望ましい他の用途にも使用できることを理解
しなければならない。
【００４３】
【発明の効果】以上の説明によって明らかなように、本
発明によれば、浮動小数点ピクセル表示を表示可能な整
数ピクセル表示に変換するための効率的な方法を提供す
ることができる。
発明によれば、浮動小数点ピクセル表示を表示可能な整
数ピクセル表示に変換するための効率的な方法を提供す
ることができる。
【００４４】また、浮動小数点表示で表現されたピクセ
ルに関する少なくとも１つの演算を実行するための効率
的な技法を提供し、かつ、演算の結果としてそのピクセ
ルの整数表示を付与することができる。
ルに関する少なくとも１つの演算を実行するための効率
的な技法を提供し、かつ、演算の結果としてそのピクセ
ルの整数表示を付与することができる。
【図１】本発明に従って構成され動作するデータ処理シ
ステムのブロック図。
ステムのブロック図。
【図２】本発明によって使用される浮動小数点ピクセル
表示の説明図。
表示の説明図。
【図３】図２の浮動小数点ピクセル表示の上位ハーフワ
ードによってアドレス指定されるルックアップテーブル
（ＬＵＴ）の例示図。
ードによってアドレス指定されるルックアップテーブル
（ＬＵＴ）の例示図。
【図４】ＬＵＴが、そのうちの１つが原色の各色に割り
当てられる、３つのＬＵＴに区分される、本発明の別の
実施例の例示図。
当てられる、３つのＬＵＴに区分される、本発明の別の
実施例の例示図。
【図５】本発明の方法を例示する流れ図。
１０ データ処理システム １２ プロセッサ １６ 主記憶装置 １８ 大量記憶装置 ２０ フレームバッファ ２２ 表示装置 ２４ ルックアップテーブル
Claims (4)
- 【請求項１】データのワードを記憶するために複数の記
憶位置を有するピクセル値記憶手段であって、前記デー
タのワードの各々はイメージ・ピクセルを特定する所定
の規格の表現であるＺビットの浮動小数点値を含み、前
記Ｚビットの浮動小数点値は少なくともＮビットの指数
部分とＭビットの仮数部分とを含み、前記Ｎビットの指
数部分及び前記Ｍビットの仮数部分の上位部分は前記ワ
ードの各々の上位ハーフワード内に格納され、前記Ｍビ
ットの仮数部分の下位部分は前記ワードの各々の下位ハ
ーフワード内に格納されるものと、 複数の入力信号線と複数のデータ出力線とから成るルッ
クアップ・テーブル記憶装置であって、前記ルックアッ
プ・テーブル記憶装置はさらにそのそれぞれがＸビット
のピクセル値を整数形式で記憶する複数の記憶位置から
成り、前記複数の記憶位置のそれぞれは前記複数のアド
レス入力信号線に適用されるアドレスによって選択的に
アドレス可能とされ、前記複数のアドレス信号入力線は
前記ピクセル値記憶手段からの上位ハーフワードのみを
受信するために前記ピクセル値記憶手段に接続され、Ｎ
本の前記アドレス信号線のそれぞれは前記上位ハーフワ
ードのＮビットの指数部分のＮ個のビットに結合され、
Ｙ本の前記アドレス信号線のそれぞれは前記下位ハーフ
ワードの上位Ｍビットの仮数部分のＹ個の上位ビットに
結合され、ここでＹはＭより小さく、Ｘは（Ｎ＋Ｙ）よ
り小さいものと、 前記複数のデータ出力信号線に接続された入力を有し、
前記ルックアップ・テーブル記憶装置から出力されたＸ
ビットのピクセル値を格納し、かつ前記Ｘビットの整数
ピクセル値によって特定される情報に従って前記ピクセ
ルのそれぞれを表示する表示装置と、 を含むイメージ表示装置。 - 【請求項２】前記ピクセル値のそれぞれは前記ルックア
ップ・テーブル記憶手段に格納される前に、γ補正、ス
ケーリング、範囲の限定の動作のいずれか１つまたはそ
れ以上を実行するよう処理される請求項１記載の装置。 - 【請求項３】その各々がイメージ・ピクセルを特定する
所定の規格の表現であるＺビットの浮動小数点値を含む
データのワードを記憶手段に記憶するステップであっ
て、前記Ｚビットの浮動小数点値は少なくともＮビット
の指数部分とＭビットの仮数部分とを含み、前記Ｎビッ
トの指数部分及び前記Ｍビットの仮数部分の上位部分は
前記ワードの各々の上位ハーフワード内に格納され、前
記Ｍビットの仮数部分の下位部分は前記ワードの各々の
下位ハーフワード内に格納されるものと、 前記記憶装置をアクセスし、Ｚビットの浮動小数点値の
上位ハーフワードのみをルックアップ・テーブル記憶装
置の複数のアドレス入力信号線へのアドレスとして適用
するステップであって、前記ルックアップ・テーブル記
憶装置はさらに複数のデータ出力線とそのそれぞれがＸ
ビットのピクセル値を整数形式で記憶する複数の記憶位
置から成り、前記複数の記憶位置のそれぞれは前記複数
のアドレス入力信号線に適用されるアドレスによって選
択的にアドレス可能とされ、前記複数のアドレス信号入
力線は前記ピクセル値記憶手段からの上位ハーフワード
のみを受信するために前記ピクセル値記憶手段に接続さ
れ、Ｎ本の前記アドレス信号線のそれぞれは前記上位ハ
ーフワードのＮビットの指数部分のＮ個のビットに結合
され、Ｙ本の前記アドレス信号線のそれぞれは前記下位
ハーフワードの上位Ｍビットの仮数部分のＹ個の上位ビ
ットに結合され、ここでＹはＭより小さく、Ｘは（Ｎ＋
Ｙ）より小さいものと、 前記複数のデータ出力信号線に接続された入力を有し、 前記ルックアップ・テーブル記憶装置から出力されたＸ
ビットのピクセル値をフレームバッファに格納するステ
ップと、 前記Ｘビットの整数ピクセル値によって特定される情報
に従って前記ピクセルのそれぞれを表示するステップ
と、 を含むイメージ表示方法。 - 【請求項４】前記ピクセル値のそれぞれを前記ルックア
ップ・テーブル記憶手段に格納する前に、γ補正、スケ
ーリング、範囲の限定の動作のいずれか１つまたはそれ
以上を実行するよう処理するステップを有する請求項３
記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US91497892A | 1992-07-15 | 1992-07-15 | |
| US914978 | 1992-07-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06309146A JPH06309146A (ja) | 1994-11-04 |
| JP2610095B2 true JP2610095B2 (ja) | 1997-05-14 |
Family
ID=25435035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5130830A Expired - Lifetime JP2610095B2 (ja) | 1992-07-15 | 1993-06-01 | イメージ表示装置及び方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5528741A (ja) |
| EP (1) | EP0578950A3 (ja) |
| JP (1) | JP2610095B2 (ja) |
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