JP6315926B2 - 画像形成装置、画像形成方法、及びコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置、画像形成方法、及びコンピュータプログラムに関し、特に、描画結果を部分更新するために用いて好適なものである。

近年、表示機能を有する機器において様々なアニメーション効果を含むグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）が普及してきている。アニメーション効果としては、例えば、図形や画像、文字等に対して、拡大・縮小、回転、透明度を含む色情報の変化や、モーフィングをさせるもの等がある。これらのアニメーション効果を含むグラフィックスをスムーズに表示させるためには、コマ落ちを防止しなければならない。更新頻度の高い画面において、毎フレーム、全てのグラフィックスを描画すると、描画処理の負荷が大きくなり、描画時間も多くかかるため、コマ落ちが発生してしまう可能性が高い。コマ落ちを防止する一つの方法としては、グラフィックスの再描画を行う領域を限定する方法が考えられる。このようにすれば、描画処理の負荷は小さくなり、描画時間も短縮される。
また、特許文献１では、グラフィックスの属性の変化を示すアニメーション情報を含む描画コンテンツを解析することによって描画命令を生成し、フレーム毎に描画命令を更新する方法が提示されている。この方法によっても、各フレームにおける描画処理量を小さくすることができる。

特開２０１２−１２３７３９号公報

特許文献１に記載の方法では、描画処理量を抑えることはできるが、画面に表示するまでのシステム全体の負荷を考慮していない。グラフィックスの描画結果は、メモリコストやバンド幅の削減等のために、非可逆圧縮して保持しておくのが一般的であり、画面に表示する前に描画結果を全て伸長してから表示する。特許文献１に記載の方法では、描画結果を部分更新するために、メモリに圧縮して保持している描画結果を一度伸長する。そして、部分更新する描画結果とその他の描画結果とを合成し、メモリに保持しておくために再圧縮する処理が必要である。このように、描画結果を非可逆圧縮してメモリコストやバンド幅を少なくすると、描画結果を部分更新するために、システム全体にかかる負荷が増えてしまうという課題がある。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、システム全体にかかる負荷を増大させることなく、描画結果を部分更新できるようにすることを目的とする。

本発明の画像形成装置は、描画命令を入力する入力手段と、前記入力手段により入力された描画命令に応じた描画データを生成する生成手段と、前記生成手段により生成された描画データのうち、フレーム画像間で変化する更新領域の描画データを固定のメモリ領域に記憶させ、フレーム画像間で変化しない背景領域の描画データを前記固定のメモリ領域とは異なるメモリ領域に記憶させる記憶制御手段と、前記入力手段により入力された描画命令に応じた第１フレーム画像の表示のために、前記第１フレーム画像より前に表示される第２フレーム画像の背景領域の描画データとして前記生成手段により生成された描画データと、前記第１フレーム画像の更新領域の描画データとして前記生成手段により生成された描画データとを用いる表示制御手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、システム全体にかかる負荷を増大させることなく、描画結果を部分更新することができる。

画像形成装置の構成を示す図である。 描画命令を示す図である。 フレーム画像を示す図である。 背景領域の描画データを示す図である。 更新領域の描画データを示す図である。 背景領域の描画結果および更新領域の描画結果を示す図である。 描画結果をメモリに格納する方法を説明する図である。 画像形成装置の動作を説明するフローチャートである。

図１は、本実施形態の画像形成装置の構成の一例を示す図である。まず、本実施形態の画像形成装置１００の構成について説明する。
画像形成装置１００は、例えばベクタグラフィックス言語で記述された描画命令１０１を入力とする。更新領域指定部１０２は、描画命令１０１に含まれるコンテンツの属性情報を参照し、描画処理を行う更新領域をフレーム毎に指定する。背景領域用描画データ生成部１０３は、更新領域指定部１０２で指定された更新領域に基づいて、最初のフレームでのみ描画処理を行う背景領域用の描画データを生成する。更新領域用描画データ生成部１０４は、更新領域指定部１０２で指定された更新領域に基づいて、毎フレーム描画処理を行う更新領域用の描画データを生成する。

描画処理部１０５は、背景領域用描画データ生成部１０３が生成する背景領域用の描画データおよび更新領域用描画データ生成部１０４が生成する更新領域用の描画データの描画処理を行う。更新領域用メモリ確保部１０６は、描画処理部１０５による背景領域の描画結果（背景領域用の描画データの描画処理の結果）に基づいて、更新領域の描画結果を格納する固定のメモリ領域を確保する。データ圧縮部１０７は、メモリコストを抑えるために、描画処理部１０５の描画結果（描画処理により得られたデータ）の圧縮を行い、メモリ１０８に格納する。この際に、更新領域の描画結果は、更新領域用メモリ確保部１０６が、更新領域の描画結果を格納するために確保した固定のメモリ領域に収まるように圧縮される。データ伸長部１０９は、画像表示部１１０の画面に表示する際に、メモリ１０８に格納された描画結果の伸長処理を行う。画像表示部１１０は、データ伸長部１０９で伸長されたデータ（フレーム画像）を画面に表示する。

次に、描画命令１０１を入力として、描画処理部１０５で描画処理を行うまでの工程の一例について説明する。
本実施形態では、描画命令として、図２に示すベクタグラフィックス言語の１つであるScalable Vector Graphicsを用いた場合を例に挙げて説明を行う。図３に、図２の描画命令１０１を処理し、最終的に得られるフレーム画像の一例を概念的に示す。
まず、図２の描画命令１０１について簡単に説明する。描画命令１０１は、オブジェクトの記述２０２、２０３、２０４、２０５とそれ以外の記述２０１とに分類される。

記述２０１は、先頭の行のsvg xml:space="default" width="1920" height="1080"により、幅1920pixel、高さ1080pixelのスクリーンを定義している。それ以降の、linearGradient及び/linearGradientで挟まれた３つの区間は、それぞれグラデーションを作成する記述である。それぞれ上から順に、赤色とオレンジ色、紫色と青色、緑色と黄色という記述で指定された色のグラデーションを作成する記述である。

記述２０２は、記述の先頭のrectが表すように背景の矩形オブジェクトを描画するための情報である。記述２０２は、座標X=0、Y=0を左上端の座標とした幅1920pixel、高さ1080pixelの矩形の背景オブジェクトであって、指定色としてピンク色で塗られた背景オブジェクト３００に対応する記述である。

記述２０３は、記述２０３ａの先頭のcircleが表すように円オブジェクトを描画するための情報である。記述２０３の中の記述２０３ａは、座標X=200、Y=200を中心とした半径100pixelの円オブジェクトであって、記述２０１で定義された赤色とオレンジ色のグラデーションで塗られた円オブジェクト３０１に対応する記述である。記述２０３中の記述２０３ｂは、図３に示すように、表示開始から、円オブジェクト３０１が、座標X=200、Y=200の位置から座標X=600、Y=400の位置まで約112pixel/sの速度で移動する動作を３回繰り返すことを表す記述である。

記述２０４は、先頭のrectが表すように矩形オブジェクトを描画するための情報である。記述２０４は、座標X=1200、Y=300を左上端の座標とした幅300pixel、高さ300pixelの矩形オブジェクトであって、記述２０１で定義された紫色と青色のグラデーションで塗られた矩形オブジェクト３０２に対応する記述である。
記述２０５は、先頭のellipseが表すように楕円オブジェクトを描画するための情報である。記述２０５は、座標X=400、Y=700を中心とした長径150pixel、短径50pixelの楕円オブジェクトであって、記述２０１で定義された緑色と黄色のグラデーションで塗られた楕円オブジェクト３０３に対応する記述である。

次に、背景領域および更新領域に分けて行う描画処理の一例について説明する。本実施形態では、描画命令１０１を読み込み、更新領域を指定することで、更新領域および背景領域の描画データを生成し、それぞれ別々に描画処理を行う。図２に示す例では、コンテンツの属性に変化が見られる、記述２０１中の記述２０１ａおよび記述２０３に該当する領域が更新領域に指定される。それ以外の記述は背景領域に該当する。これらの記述から、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、背景領域の描画データ４００および更新領域の描画データ４０１が生成され、それぞれ別々に描画処理が行われる。図４Ａは、描画命令１０１から得られる背景領域の描画データ４００の一例を示す図であり、図４Ｂは、描画命令１０１から得られる更新領域の描画データ４０１の一例を示す図である。

背景領域の描画データ４００は、描画命令１０１から記述２０１中の記述２０１ａおよび記述２０３を取り、更新領域を描画しないようにしたものである。一方、更新領域の描画データ４０１は、記述２０１中の記述２０１ａおよび記述２０３に該当する部分である。更新領域の全体を、幅600pixel、高さ400pixelの矩形内がピンク色で塗られた背景オブジェクトとし、その中に、約112pixel/sで移動する円オブジェクトを描く。図５に、背景領域の描画結果５００（図５（ａ））および更新領域の描画結果５０１（図５（ｂ））の一例を示す。

次に、描画処理部１０５が描画処理を行い、データ圧縮部１０７が背景領域の描画結果および更新領域の描画結果を圧縮して、メモリ１０８に格納する工程の一例について説明する。
本実施形態では、メモリ１０８に格納する際に、描画結果に対してランレングス圧縮を適用する場合を例に挙げて説明する。ただし、ラスタ方向へのデータの圧縮を順次行うことができる方法であれば他の圧縮方法を採用してもよい。

図６は、描画結果をメモリ１０８に格納する方法の一例を説明する図である。画像６００は、背景領域および更新領域の描画結果を重ね合わせた画像である。背景領域および更新領域の描画結果は、ランレングス圧縮されてメモリ１０８に格納される。メモリ空間６０１は、背景領域および更新領域の描画結果を格納するメモリ空間である。
まず、描画処理部１０５は、最初のフレームのみ背景領域の描画処理を行う。更新領域用メモリ確保部１０６は、その背景領域の描画処理の結果に応じて、更新領域の描画結果を格納する固定のメモリ領域をメモリ１０８に確保する。その後、データ圧縮部１０７は、背景領域の描画結果をランレングス圧縮して、メモリ１０８の固定のメモリ領域とは異なる領域に格納する。

次に、描画処理部１０５は、更新領域の描画処理を行う。データ圧縮部１０７は、更新領域の描画結果を、予め更新領域用メモリ確保部１０６が確保した固定のメモリ領域に格納する（図６の矢印線６１０を参照）。図６に示すように、固定のメモリ領域は、背景領域の圧縮データが埋まったメモリ空間の中にある。更新領域の描画処理は毎フレーム行われるため、この固定のメモリ領域のデータは毎フレーム更新される。この固定のメモリ領域のデータ６０２は、ランレングス圧縮のデータ形式で格納される。ランレングス圧縮されたデータは、ランの長さを表すラン長およびRGBAを表す色からなる一定サイズのコマンド６２０ａ、６２０ｂ等で表される。したがって、例えば、更新領域の描画結果の１ライン目、２ライン目、３ライン目、４ライン目、５ライン目というように更新領域の描画結果をライン毎にランレングス圧縮していくと、圧縮データ６０２のように表すことができる。

１ライン分の描画結果に対して確保するメモリ領域は固定である。このため、２ライン目、３ライン目、４ライン目、５ライン目のように色が少ない時は、１ラインの圧縮サイズが小さくなる。したがって、これらのラインの残りのメモリ領域を何も実行しないNOPコマンドで埋める。逆に、これらの色が多過ぎる時は、エラーを通知し、一度メモリを解放し、更新領域の描画結果を格納するための固定メモリ領域を再度確保する。このような手法を用いることで、描画結果をメモリ１０８に圧縮して保持した状態のまま、描画結果の部分更新が可能となる。

次に、描画命令１０１を読み込んだ時の、画像形成装置１００の描画処理および圧縮処理の動作の一例を図７のフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップＳ７００において、画像形成装置１００は、ベクタグラフィックス言語で記述された描画命令１０１の読み込みを行う。読み込みが完了したら、ステップＳ７０１に遷移する。
ステップＳ７０１では、更新領域指定部１０２は、描画命令１０１の中で、フレーム間で属性に変化のあるコンテンツがあるか否かを判定する。この判定の結果、属性に変化のあるコンテンツがない場合は、ステップＳ７１６に遷移する。その後、通常の描画処理のフローを遷移し終了となる。

具体的には、ステップＳ７１６において、描画処理部１０５は、画面全体の描画データを生成して描画処理を行う。そして、データ圧縮部１０７は、ステップＳ７１７において、描画処理の結果の圧縮を行い、ステップＳ７１８において、圧縮したデータをメモリ１０８に格納する。そして、ステップＳ７１９において、データ伸長部１０９は、メモリ１０８から圧縮されたデータを順々に取り出して伸長し、ステップＳ７２０において、画像表示部１１０は、伸長されたデータ（フレーム画像）を画面に表示する。

一方、ステップＳ７０１において、フレーム間で属性に変化のあるコンテンツがあると判定された場合には、ステップＳ７０２に遷移する。
ステップＳ７０２では、更新領域指定部１０２は、描画命令１０１に基づいて更新領域を指定する。
次に、ステップＳ７０３では、背景領域用描画データ生成部１０３は、背景領域用の描画データを生成する。
次に、ステップＳ７０４では、描画処理部１０５は、背景領域の描画処理を行う。
次に、ステップＳ７０５では、更新領域用メモリ確保部１０６は、更新領域の描画結果を格納する固定のメモリ領域を確保する。

次に、ステップＳ７０６では、データ圧縮部１０７は、背景領域の描画結果を圧縮する。
次に、ステップＳ７０７では、データ圧縮部１０７は、ステップＳ７０６で圧縮された背景領域の描画結果（圧縮データ）をメモリ１０８に格納する。
次に、ステップＳ７０８では、更新領域用描画データ生成部１０４は、更新領域用の描画データを生成する。
次に、ステップＳ７０９では、描画処理部１０５は、更新領域の描画処理を行う。
次に、ステップＳ７１０では、データ圧縮部１０７は、更新領域の描画結果を圧縮する。

次に、ステップＳ７１１では、画像形成装置１００は、更新領域の各ラインの圧縮データ（ライン圧縮データ）のサイズが、全てのラインで閾値Ｖ以下であるか否かを判定する。この判定の結果、更新領域の各ラインの圧縮データのサイズが、全てのラインで閾値Ｖ以下でない場合には、ステップＳ７０５に遷移する。そして、更新領域用メモリ確保部１０６は、より大きなサイズ（容量）になるように、更新領域の描画結果を格納する固定のメモリ領域を確保し直す。

一方、更新領域の各ラインの圧縮データのサイズが、全てのラインで閾値Ｖ以下である場合には、ステップＳ７１２に遷移する。
ステップＳ７１２では、データ圧縮部１０７は、ステップＳ７１０で圧縮された更新領域の描画結果（圧縮データ）を固定のメモリ領域に格納する。これで、メモリ１０８に、フレーム画像データが圧縮した状態で格納されたことになる。
次に、ステップＳ７１３では、データ伸長部１０９は、メモリ１０８から圧縮データを順々に取り出して伸長する。

次に、ステップＳ７１４では、画像表示部１１０は、伸長されたデータ（フレーム画像）を画面に表示する。
次に、ステップＳ７１５では、画像形成装置１００は、次のフレーム以降でコンテンツの属性に変更があるか否かを判定する。この判定の結果、次のフレーム以降でコンテンツの属性に変更がある場合には、ステップＳ７０９に遷移し、描画処理部１０５は、更新領域の描画処理を行う。一方、次のフレーム以降でコンテンツの属性に変更がない場合には、図７のフローチャートによる処理を終了する。

以上のように本実施形態では、画像形成装置１００は、描画命令１０１を読み込み、背景領域と更新領域に分けて描画処理を行う。そして、背景領域の描画結果を圧縮した状態のままメモリ１０８に保持する。また、更新領域の描画結果を圧縮した状態でメモリ１０８の固定のメモリ領域に記憶し、メモリ１０８の固定のメモリ領域を更新する。したがって、メモリ１０８に圧縮した状態のまま、既存の描画結果を部分更新することができる。よって、背景領域と更新領域とを合わせて一枚の画像にする際の伸長・圧縮処理や合成処理を削減することができる。そして、フレーム画像を画面に表示する際に、メモリ１０８の先頭から読み出して順々に伸長していくことで、一枚の正しいフレーム画像を表示することができる。したがって、メモリコストやバンド幅、データの圧縮・伸長処理といったシステム全体にかかる処理負荷を削減することで滑らかなアニメーションの表示が実現できる。
本実施形態では、固定のメモリ領域の確保をステップＳ７０６の前（ステップＳ７０５）で行うようにした。しかしながら、固定のメモリ領域の確保は、ステップＳ７０４の後からステップＳ７０８の前までのタイミングで行うことができる。例えば、ステップＳ７０７の前で固定のメモリ領域を確保することができる。

尚、前述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

（その他の実施例）
本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、まず、以上の実施形態の機能を実現するソフトウェア（コンピュータプログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給する。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）が当該コンピュータプログラムを読み出して実行する。

１００ 画像形成装置、１０１ 描画命令、１０８ メモリ

Claims (9)

1. 描画命令を入力する入力手段と、
   前記入力手段により入力された描画命令に応じた描画データを生成する生成手段と、
   前記生成手段により生成された描画データのうち、フレーム画像間で変化する更新領域の描画データを固定のメモリ領域に記憶させ、フレーム画像間で変化しない背景領域の描画データを前記固定のメモリ領域とは異なるメモリ領域に記憶させる記憶制御手段と、
   前記入力手段により入力された描画命令に応じた第１フレーム画像の表示のために、前記第１フレーム画像より前に表示される第２フレーム画像の背景領域の描画データとして前記生成手段により生成された描画データと、前記第１フレーム画像の更新領域の描画データとして前記生成手段により生成された描画データとを用いる表示制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記背景領域を特定する特定手段を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記記憶制御手段により描画データが前記メモリに記憶される前に前記生成手段により生成された描画データを圧縮する圧縮手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記入力手段により入力された描画命令に記述された動きに関する情報に基づいて、前記背景領域を特定する特定手段を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記生成手段は、前記背景領域の描画データを生成した後に、前記更新領域の描画データを生成し、
   前記記憶制御手段は、前記背景領域の描画データの生成から前記更新領域の描画データの圧縮完了までの間に、前記固定のメモリ領域を確保することを特徴とする請求項１乃至４のうち、何れか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記固定のメモリ領域に前記更新領域の圧縮済み描画データを記憶できるか否かを判定する判定手段を有し、
   前記記憶制御手段は、前記固定のメモリ領域に前記更新領域の圧縮済み描画データを記憶できないと前記判定手段により判定された場合、前記固定のメモリ領域をより大きく確保するようにメモリ領域の再確保を行うことを特徴とする請求項１乃至５のうち、何れか１項に記載の画像形成装置。
7. 画像形成方法であって、
   描画命令を入力する入力工程と、
   前記入力された描画命令に応じた描画データを生成する生成工程と、
   前記生成された描画データのうち、フレーム画像間で変化する更新領域の描画データを固定のメモリ領域に記憶させ、フレーム画像間で変化しない背景領域の描画データを前記固定のメモリ領域とは異なるメモリ領域に記憶させる記憶制御工程と、
   前記入力された描画命令に応じた第１フレーム画像の表示のために、前記第１フレーム画像より前に表示される第２フレーム画像の背景領域の描画データとして生成された描画データと、前記第１フレーム画像の更新領域の描画データとして生成された描画データとを用いる表示制御工程とを有することを特徴とする画像形成方法。
8. 前記背景領域を特定する特定工程を有する請求項７に記載の画像形成方法。
9. コンピュータを請求項１乃至６のうち、何れか１項に記載の画像形成装置の各手段として動作させるためのコンピュータプログラム。