JPH05225328A - 多重ソース画像のリアルタイムミキシングおよびアンチエリアシングのための装置および方法 - Google Patents

多重ソース画像のリアルタイムミキシングおよびアンチエリアシングのための装置および方法

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JPH05225328A
JPH05225328A JP4138572A JP13857292A JPH05225328A JP H05225328 A JPH05225328 A JP H05225328A JP 4138572 A JP4138572 A JP 4138572A JP 13857292 A JP13857292 A JP 13857292A JP H05225328 A JPH05225328 A JP H05225328A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 複数の画像ソースからの画像の同時表示を提
供する。 【構成】 多重ソースビデオ表示画素ミキシングシステ
ム１０はＮソースからビデオデータ入力を受信し、各ソ
ースは関連フレームバッファ（ＦＢ）記憶装置ＦＢ１〜
ＦＢＮを有して、同時に各ＦＢの画素（ｘ，ｙ）のビデ
オ出力データ径路も示されている。そこにはＮオーバー
レイＦＢがあり、表示１２の位置（ｘ，ｙ）に表示され
る画素に、各ＦＢから１個づつのＮオーバーレイ画素が
ある。ＦＢは１からＮまで階層的に順序づけられてお
り、１が最高優先度を、Ｎが最低優先度を有する。ＦＢ
１はホスト１４と関連させ、ＦＢＮは画素半透明の指
示、すなわちアルファを与えないＨＤＴＶビデオソース
と関連させる。ＦＢは、各々が他とロックステップで動
作するよう並列にアドレス指定される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般的には画像表示装置
と方法、さらに詳しくは、複数の画像ソースからの画像
の同時表示に関する。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】最近の表示システムにお
いては、複数の画像ソースからのデータが表示される。
これら画像は、「ウィンドウ」すなわち表示のあるエリ
アをある画像ソースに割り当てる手法を用いて表示上に
示される。しかし、複数ソースからの出力を表示上で統
合しなければならない時は、問題が生ずる。表示に対し
２個以上のソースがある場合には、出力を１個の表示モ
ニターに統合することが必要になる。
【０００３】容易な解は一時にはたゞ１個のソースしか
表示できないシステムを設計することである。例えば、
もしハイビジョンテレビ（ＨＤＴＶ）の見本入力が選択
された際は、ＨＤＴＶ出力のみが表示への出力となる。
しかし図形処理システムにおいて「ウィンドウ表示」の
要求が増加し、また２個以上のビデオソースが存在する
マルチメディア環境が増々重要視されるようになると、
この比較的簡単な解は適当でなくなってくる。
【０００４】ウィンドウ表示を実施するためには、モニ
ター画面により定義される全領域内で、別個のサブエリ
アは別個のビデオをソースとするような機構を提供しな
ければならない。図１はウィンドウ付図形モニター画面
の例を示す。領域Ａはローカルホストまたはワークステ
ーションをソースとすることが出来る。領域Ｂは高速ネ
ットワークを通して接続される遠隔図形サーバーをソー
スとすることが出来る。領域ＣはＨＤＴＶ見本をソース
とすることが出来る。かゝ表示を提供する１技法は画素
切換え等の技術では知られている。すなわちある表示領
域またはウィンドウに対しては、その領域の画素ソース
はある特定の画像面から選択する。
【０００５】より複雑な問題は、単純な四角形のウィン
ドウ上にではなく、ソースからの任意の形状の画像を別
の画像の上に重ね書きする時に表われる。例えば自動車
の画像が図形サーバーを用いて与えられ、またその自動
車画像をＨＤＴＶが生成する背景画像上に重ね書きする
ことを要求されることがある。前方物体すなわち自動車
の形状は四角形ではないから、すべての画素選択を各画
素毎ベースで実施することが必要となる。
【０００６】２画像ソース系に適用可能な１解法は、カ
ラーキー付画素切換えを利用し、２ソース間の各キー毎
選択を可能にすることである。この技法は、Ｌ．Ｌｕｍ
ｅｌｓｋｙ等への米国特許Ｎｏ．４，９９４，９１２、
「オーディオビジュアル割込み表示」に述べられてい
る。
【０００７】しかし、図１に示すような３以上のビデオ
ソースがある場合には、各画素毎ベースでＮ画像源（Ｎ
は２より大）を表示するのに別の解法が必要となる。
【０００８】任意形状の複数ソース画像の重ね書きで生
ずる別の問題は、画像画素切換えの結果起るエリアシン
グ効果によるものである。１画像ソースの画素は第２画
像ソースからの画素とブレンドしないことから、エリア
シングは生ずる。エリアシングは合成画像が、階段状や
色の歪曲のような、前景と背景間の縁に沿って望ましく
ない人工的にみえる原因となる。この人工的をなくすた
めには、アンチエリアシング技法が必要である。しかし
前景画像は背景画像に関する情報を含んでいない点か
ら、アンチエリアシングはビデオ出力においてリアルタ
イムで実施すべきである。従って、リアルタイムでのＮ
画像ソースのアンチエリアシング技法が必要となる。さ
らに任意形状の前景物体をエリアシングするためには、
アンチエリアシングは各画素ごとに行わなければならな
い。
【０００９】しかし最近の高解像度表示では、ビデオデ
ータのバンド幅が非常に広く、またデータ転送速度が非
常に高いので、リアルタイムのやり方で実施しようとす
る画像処理に厳しいタイミング制約を加えることにな
る。
【００１０】１９９１年３月１９日発行の、Ｐａｐｐａ
ｓ等の米国特許Ｎｏ．５，００１，４６９、「ウィンド
ウ依存バッファ選択」には、単一モニタに多重画像ソー
スを示す図形処理サブシステムのウィンドウ制御ハード
ウェアが記載されている。これを実施するのに、各ウィ
ンドウを別々のフレームバッファとして定義し、また各
ウィンドウ、すなわち各フレームバッファに対し、ウィ
ンドウ識別ならびに頂辺位置、底辺位置、左辺位置、右
辺位置の４値に基づくウィンドウ寸法およびウィンドウ
位置を定義する。このシステムはまた優先順位案を採用
し、Ｎフレームバッファ（「ウィンドウ」）は０からＮ
−１まで優先順位がつけられる。こゝで０は最大優先度
を有し、Ｎ−１が最低優先度を有す。図形処理サブシス
テムには各フレームバッファに１個、全部でＮ個のウィ
ンドウ検出論理を含み、関係したウィンドウが画面領域
に活動しているかどうかを決定するために、ウィンドウ
寸法および位置値に対するコンパレータを用いる。ウィ
ンドウが活動していれば、どの「活動」画像ソースが最
高優先度を有しているかを決定するために、画像ソース
ポインタおよび他の情報をＮ入力信号の優先順位づけを
行う優先順位論理に送信する。最高優先順位の活動画像
が優先順位論理で選択され、モニタに表示される。
【００１１】Ｐａｐｐａｓ等は多重画像ソースを制御す
るのにウィンドウ寸法および位置値を採用し、また画像
フレームバッファは多重ウィンドウを有さない。さら
に、このシステムは四角形のウィンドウのみに使用が限
定されるように思われる。また異なる画像書式を有する
多重ソースの表示の問題にも触れていない。
【００１２】従って、Ｎ個の独立画像ソース（Ｎは３以
上）からのビデオ信号の、画素切換えおよびＮ個の画像
ソースの各画素ベースでの制御を使用することによる、
同時表示を提供することも本発明の目的の１つである。
【００１３】画素カラーキーおよびウィンドウ識別に基
づき、各画素毎にアルファミキシングと画素切換えの組
合せを使用して、モニタ上に多数の画像ソースからのビ
デオデータを表示する方法と装置を提供するのが、本発
明の他の目的である。
【００１４】
【課題を解決するための手段】多数画像を恣意的にミッ
クスするラスタ図形表示ビデオデータ径路を実行する方
法と装置により、前記およびその他の問題は克服され、
本発明は実現される。ビデオデータ径路は高度に並列化
されており、一組の参照用テーブルの制御下で動作する
並列デバイスを採用する。参照用テーブルはホストワー
クステーション等のコントローラからロード可能であ
る。ラスタ図形表示ビデオデータ径路は、無制限の画面
解像度で機能し、また潜在的多数の別ソースからの各種
別々の画素データ書式を可能にする。多数の画像ソース
からの出力はホストワークステーションの制御下でミッ
クスされ、画素精度は（ａ）各画像ソースに対する画像
の組合せ透過係数（アルファ）、および（ｂ）ホストワ
ークステーションにより割当てられたウィンドウ識別番
号に基づいている。
【００１５】予め定めた共通書式への画素データ書式変
換により、ＨＤＴＶやスーパコンピュータ等の画像処理
サーバ等多数の異なる画像ソースにより生成される画素
値間の調和が得られる。
【００１６】前景画像と背景画像との境界での人工物を
消すのに用いるためのアンチエリアシング機能を開示す
る。アンチエリアシング機能は、例えば他のソースから
の背景画像の上に、あるソースからの半透明画像の前景
を示すような特殊効果を生成するのにも用いることが出
来る。好ましいアンチエリアシングのアプローチは、画
素ミキシングを採用することである。
【００１７】どんな数の独立ビデオソースをも許容する
ために、各ソースに対し別個のフレームバッファが割り
当てられる。従って、Ｎ個の別々のビデオソースを有す
るシステムに対しては、Ｎ個のフレームバッファがあ
る。表示モニターのバンド幅要求により、Ｎフレームバ
ッファの各々はＭ重にインタリーブされる。
【００１８】本発明はまた、画素ミキシング機能および
画素多重化機能を、高速逐次法で提供する集積回路デバ
イスに関係する。
【００１９】
【実施例】図２を参照すると、本発明に従って構成さ
れ、動作する多重ソースビデオ表示画素ミキシングシス
テム１０のブロック図が説明されている。システム１０
はＮソースからビデオデータ入力を受信し、各ソースは
関連フレームバッファ（ＦＢ）記憶装置（ＦＢ１〜ＦＢ
Ｎ）を有している。同時に各ＦＢの画素（ｘ，ｙ）のビ
デオ出力データ径路も示されている。そこにはＮオーバ
ーレイＦＢがあり、表示１２の位置（ｘ，ｙ）に表示さ
れる画素に、各ＦＢから１個づつのＮオーバーレイ画素
がある。ＦＢは１からＮまで、階層的に順序づけられて
おり、１が最高優先度を有すると考えられ、Ｎが最低優
先度を有すると考えられる。本発明実施上の制限ではな
いが、好ましくは、ＦＢ１はホスト１４と関連させ、Ｆ
ＢＮは例えば、画素半透明の指示、すなわちアルファを
与えないＨＤＴＶビデオソースと関連させる。ＦＢは、
各々が他とロックステップで動作するよう並列にアドレ
ス指定される。
【００２０】図２に示すような多重メディアシステムで
は、画素書式の調和を仮定することは出来ない。例えば
スーパーコンピュータおよび／または図形サーバーによ
り生成され、通信ネットワークから受信した画像は２４
ビット赤，緑，青（Ｒ，Ｇ，Ｂ）書式のことがある。他
方、ローカルワークステーションホスト１４は８ビット
画素書式のことがあり、ＨＤＴＶ見本入力はクロミナン
ス／輝度（Ｙ／Ｃ）書式のことがある。これら多様なソ
ースからの画素をミックスするためには、第１ステップ
は画素値を共通書式に変換することである。システム１
０ではＲ，Ｇ，Ｂ書式を、その比較的簡単さの故に共通
書式として選択したが、他の書式も本発明の教示範囲内
である。従って、全画素データはＲ，Ｇ，Ｂに変換され
る。このデータ変換は参照用テーブル（ＬＵＴ）１５を
使用して、各ＦＢで実施される。すなわち、与えられた
ＦＢ内に格納された特定の書式を知り、変換さるべき書
式の画素がＬＵＴ１５のアドレス入力に加えられると、
対応するＲ，Ｇ，Ｂ値が出力となるというように、関連
のＬＵＴ１５はプログラムされている。各ＬＵＴ１５は
固定内容のＬＵＴが採用されることもあるが、好ましく
は、ローカルホスト１４に結合され、アプリケーション
に応じてプログラマブルである。ホスト１４は図１に図
示するように、ウィンドウＡに表示されるデータに対す
るあるＦＢへのビデオデータのソースとなることもあ
る。一例として、ホスト１４がワークステーションであ
るなら、英数字テキスト情報は表示用にホスト１４によ
り生成される。
【００２１】ＨＤＴＶソース等のある種ビデオソースで
は、ビデオ信号はアナログ書式で表わされることがある
のに注意を要する。そのため、アナログビデオ入力をＦ
ＢＮ内への格納に適するディジタル書式に先づ変換する
ために、ＡＤ変換器が使われる。
【００２２】ＬＵＴ１５、画素データ書式変換器を使用
して、各独立画像ソースが提供する画素データ書式の調
和問題を克服する。こゝでは画素ミキシング前に共通画
素書式を提供することになる。
【００２３】ミキシングおよび画素境界ごとのアンチエ
リアシングを実行するためには、各ＦＢは、ＦＢＮを除
き、アルファバッファメモリ面を有している。ＦＢＮは
下流ＦＢがなく、従ってミックスすべき背景画像を有し
ない。アルファバッファメモリ面には、関連ＦＢへのビ
デオデータのソースでもあるデバイスによりアクセスす
る。例えば、ＦＢ２は２４ビットＲ，Ｇ，Ｂ面と８ビッ
トアルファ面で構成される３２ビットメモリ面を有し、
両面ともそのソースは通信ネットワークを通して図形処
理サーバーである。図形処理サーバーが画像を与える時
には、その画像用に提供する各画素に関係するアルファ
値も生成する。
【００２４】こゝで用いる時は、アルファは画素の半透
明または透明に関する指示であると考えられ、０と１と
の間の値を仮定できる。アルファが０に等しければ関係
画素は完全に透明であると考えられる。すなわち、すべ
ての背景画素は可視である。アルファが１に等しい時
は、関係画素は完全不透明であると考えられる。０と１
との間の値は、画素透明度に階調を与え、望ましくない
人工的表示を除去するための境界画素のアンチエリアシ
ングに前景および背景の境界で有利に用いられる。
【００２５】画素データとアルファ値は、共に通信ネッ
トワークを通して関連ＦＢ２に転送される。下流ＦＢか
ら渡されたＲ，Ｇ，Ｂ画像画素データを、ＦＢ２からの
画素とミックスするためには、８ビットアルファ値が、
ＭＩＸ論理１６およびマルチプレクサー（ＭＵＸ）論理
１７を経由し、画素ミキシングに用いられる。かくして
アルファＦＢ面は、背景画素と前景画素とのリアルタイ
ムでの各画素毎のミキシングを可能にする。アンチエリ
アシングも以下に述べるように、リアルタイムで実施で
きる。
【００２６】演算中は、最低優先度（Ｎ）を有するＦＢ
は関連ＬＵＴ１５により、画素（ｘ，ｙ）をＲ，Ｇ，Ｂ
画素書式に変換し、ＭＩＸ１６により次の高位優先度フ
レームバッファ（ＦＢＮ−１）からの対応画素とミック
スするために、変換した画素値を伝える。すべてのＦＢ
ｊは、Ｎ番目ＦＢ（最低優先順位）を除き、３演算のう
ちのいずれかを実行する。これら演算を表１に示す。
【００２７】表 １ １． ｊ＋１ＦＢから渡された画素を廃棄し、関連画素
を上流ｊ−１ＦＢまたはｊ＝１なら表示１２に渡す。こ
れは関連ＭＵＸ１７のＡ入力を選択することにより実行
する。 ２． 自身の画素を廃棄し、ｊ＋１ＦＢから受信した画
素をｊ−１ＦＢまたは、ｊ＝１なら表示１２に渡す。こ
れは関連ＭＵＸ１７のＣ入力を選択することにより実行
する。 ３． 関連ＦＢからのアルファ値を用い、自分の画素値
をｊ＋１ＦＢから受信した画素とミックスし、次にミッ
クスした画素値をｊ−１ＦＢ、またはｊ＝１ならば表示
１２に渡す。これは関連ＭＵＸ１７のＢ入力を選択する
ことにより実行される。
【００２８】上に説明した方法は、ある表示画素（ｘ，
ｙ）が与えられた時、いずれかのＦＢからの単独画素
（ｘ，ｙ）を選択する（画素切換え）手法、または異な
るＦＢからの２以上の画素（ｘ，ｙ）のミックスした結
果を選択する（画素ミキシング）手法を提供する。
【００２９】図４に見るように、本発明はローカルホス
ト１４の画素値に基づくカラーキー入力法を採用する。
ローカルホスト１４は３面よりなる。第１面はローカル
ホスト１４画素値すなわちカラー指標（ＣＩ）を格納す
る。第２面はローカルホスト１４ウィンドウ識別信号
（ＷＩＤ）を格納する。第３面はローカルホスト１４ア
ルファ値（ＷＳアルファ）を格納する。システム１０
は、ホスト１４ＦＢからの入力に基づく多数の信号を生
成するのに制御論理１９を採用している。これら入力に
は表示１２演算を決定するために「カラーキー入力」の
ＣＩ入力を含んでいる。ＷＩＤは表示１２の異なるウィ
ンドウがそこに関連する１以上のキーカラーを有するこ
とが出来る機構を提供する。パレットＬＵＴ１５および
ビデオ制御（ＶＣ）ＬＵＴ２２の使用によりこれを実行
する。ＶＣＬＵＴ２２は、表１に従ってその演算制御の
ために各ＭＵＸ１７にペアで提供される２（Ｎ−１）出
力を有する。
【００３０】例えば、第１ウィンドウに対しＨＤＴＶ入
力をＶＣＬＵＴ２２により選択する「キー」として、赤
のＣＩが定義されることがある。他のウィンドウに対し
ては、赤のＣＩはＨＤＴＶ背景画素とホスト１４画素と
のミキシングをＶＣＬＵＴ２２により生じせしめる「キ
ー」であって、アンチエリアシングを実行するために境
界画素値の修正にＷＳアルファを用いることができる。
また別のウィンドウに対しては、赤のＣＩは、ＣＩを２
４ビットＲ，Ｇ，Ｂ形式に変換するパレットＬＵＴ２０
により、モニタ１２に表示される画素であることがあ
る。本方法は、２画像ソースのみに限定されず、いかな
る数の独立画像ソースをも有利に整合せしめ得る。さら
に本方法は、リアルタイム・エリアシングまたは画像ブ
レンディングのような機能に対する画素ミキシングをも
提供する。これら機能のすべてを、ＷＩＤ値に基づき、
対象目標内に含まれる、および／またはそれに接してい
る画素に関し実行することが出来る。さらに、これら機
能は各画素毎ベースに適用される。
【００３１】好ましくは、ビデオ出力制御はローカルホ
スト１４ＦＢを用いて行われる。説明用に、ＦＢ１をロ
ーカルホストＦＢとして選択するが、ＦＢ中のいずれも
代りに選択することができる。図４に見られるように、
ローカルホスト１４図形処理作業領域に対し、そのＦＢ
には総計Ｐビットの面がある。これら面によるＰビット
出力のうち、Ｃビットはカラー指標（ＣＩ）として用い
られ、Ｗビットはウィンドウ識別子（ＷＩＤ）として用
いられ、またＭビットがローカルホスト１２画像を他の
画像とブレンドするための（ＷＳアルファ）のために使
用される。ＣＩ，ＷＩＤ共に、２４ビットＲ，Ｇ，Ｂデ
ータを提供するためのＬＵＴ１５への指標（アドレス）
として採用される。さらにこれらと同一ビットが、表示
出力を整合するために用いられるビデオ径路制御ビット
（ＶＩＤ ＣＮＴＲＬ）を提供するために、ＶＣＬＵＴ
２２への指標（アドレス）として用いられる。ＶＩＤ
ＣＮＴＲＬの幅は画像ソースの総数（Ｎ）の関数であ
る。
【００３２】各ＦＢｊ（但し１≦ｊ≦Ｎ）に対し、表１
に説明した３演算の１つを選択するのに２ビットを必要
とする。これら２ビットの定義は次のように表わすこと
ができる。
【００３３】００−ミキシング使用禁止、ＭＵＸに対
し、入力Ａを選択せよ ０１−ミキシング使用禁止、ＭＵＸに対し、入力Ｃを選
択せよ １Ｘ−ミキシング使用可能、ＭＵＸに対し、入力Ｂを選
択せよ ＦＢｊに対し、もしビット１（ＭＳＢ）がセットされれ
ば、ミキシングは使用可能で、ＦＢｊとＦＢｊ＋１とを
ミックスした画素の結果はｊ−１ＦＢにパスされる。こ
の場合ビット０（ＬＳＢ）は無視される。ビット１がリ
セットされると、アルファミキシングは使用不能にな
り、（もしビット０をリセットすれば）ＦＢｊからの画
素値、または（もしビット１をセットすれば）ＦＢｊ＋
１から受信した要素値のいずれかが、ＦＢｊ−１にパス
される。
【００３４】ＦＢＮはその出力画素値を上流にパスでき
るのみであるという点において、それは制御ビットを要
求するものではない。従ってＶＩＤ ＣＮＴＲＬに必要
なビットの総数は、Ｎ画像ソースに対し、Ｂ＝２（Ｎ−
１）である。こゝでＢはＶＩＤ ＣＮＴＲＬのビット数
であり、Ｎは独立画像ソースの数である。
【００３５】ＦＢｊのＶＩＤ ＣＮＴＲＬ割当ては、最
低重要ビットに対しビット２ｊ−２、最大重要ビットに
対し２ｊ−１である。これは多重ソースシステムのウィ
ンドウ制御用に、柔軟な機構を提供する。ローカルホス
ト１４から、カラーキー入力を用いることにより、ユー
ザはどの表示画素をも、すべてのＦＢからのすべての対
応画素の結果から形成させることが出来る点に注目すべ
きである。すなわち、ユーザは特定の出力書式を表わす
ためにカラーキーを定義し、つぎに特定の出力が望まし
い所ではそのカラーキーを採用する。さらにＷＩＤを使
用してユーザは、ウィンドウ識別の関数としてそのカラ
ーキーを選択することが可能となる。例えば、ＷＩＤの
幅が４ビットであれば、２4 すなわち１６まで同時に表
示、および制御されるウィンドウがあり得る。この場合
ＶＣ ＬＵＴ２２には１６までの異なる記憶領域があ
り、各領域には異なるＶＩＤ ＣＮＴＲＬ値を含有して
いる。ＶＣ ＬＵＴ２２内領域の特定のものがＷＩＤ値
により選択され、一方またその領域内の特定のＶＩＤ
ＣＮＴＲＬビット組合せがＣＩ値により選択される。
【００３６】要約すると、本機構は各画素毎にカラーキ
ー入力およびミキシング（アンチエリアシング）技法を
用いて、いかなる数のＦＢに対しても柔軟な出力制御を
提供する。ＦＢミキシングが各レベルで使用可能であれ
ば、その結果表示される画素（Ｒ）の方程式は次式で与
えられる。
【００３７】Ｒ＝α1 Ｐ1 ＋（１−α1 ）（α2 Ｐ2 ＋
（１−α2 ）（α3 Ｐ3 ＋（１−α3 ）……（αN-1 Ｐ
N-1 ＋（１−αN-1 ）ＰN ））……） ここで、ＰｊはＦＢｊからの画素を表わし、またαｊは
ＦＢｊからのアルファ値を表わす。
【００３８】高解像度モニタ、例えば２０４８×２０４
８の画素では、３６０ＭＨｚ以上のビデオバンド幅を必
要とする。高解像度モニタに必要なバンド幅を提供する
には、ＦＢ ＶＲＡＭからの直列ビデオ出力をインタリ
ーブすることが必要になる。例えば、従来のＶＲＡＭは
３３ＭＨｚの直列出力バンド幅を有し、ＦＢビデオ出力
径路は６０Ｈｚ２０４８×２０４８解像度モニタに対
し、少く共１１重にインタリーブする必要があり、従っ
て１１の独立のデータ径路を必要とする。インタリービ
ングの他の例として、１２８０×１０２４解像度モニタ
ーに対しては、ビデオバンド幅は１１０ＭＨｚである。
従ってこの解像度には、４重インタリービングで充分で
ある。しかし、２０４８×１５３６解像度モニタに対し
ては、ビデオバンド幅は２６０ＭＨｚである。４重イン
タリービングは４×３３ＭＨｚ、すなわち１３２ＭＨｚ
のみしか提供せず、一方８重インタリービングは２６４
ＭＨｚを提供するので、この場合は８重インタリービン
グが必要になる。
【００３９】各ＦＢのＭＩＸ論理１６およびＭＵＸ論理
１７はインタリーブ係数にマッチするように複製されて
いる。一般に、インタリーブされた独立データ径路の各
々に、ＭＩＸ論理１６およびＭＵＸ論理１７がある。従
って、ＦＢの表示出力がＮ画像ソースに対しＭ重にイン
タリーブされると、（（Ｍ×Ｎ）−Ｎ）対のＭＩＸとＭ
ＵＸ論理ブロックがあり、その中で最低優先度ＦＢレベ
ルはミキシングを必要としない。このモジュール方式に
よれば、いかなるモニタ解像度に対してもリアルタイム
での画素ミキシングが可能である。
【００４０】図３はインタリーブされたビデオシステム
のＭ×Ｎの実施例を示す。シリアライザ２４は、ｊ＝１
ミキサ３０からの出力を受け取り、これら出力をビデオ
クロック速度で表示１２に送る。
【００４１】前記の集積回路演算の実行にはいくつかの
方法がある。第１はＦＢ ＶＲＡＭからのインタリーブ
されたビデオデータ出力を直列化した後に、高速集積回
路デバイスを用意することである。しかしこれには、２
６０ＭＨｚ表示に対しては、２画像をブレンドする等の
演算に３．８５ナノ秒サイクルが必要である。第２の方
法は、図３のように、インタリーブされた記憶データ径
路の各々の出力に多数のより低速デバイスを用意するこ
とである。第１の方法は高ビデオバンド幅を収容するの
にＥＣＬまたはＧａＡｓゲートアレイのいずれかが必要
な点から、第２の方法が第１の方法より優っている。し
かし、以下述べる同一の回路構造は、いずれの方法にも
対応する。
【００４２】ビデオデータ径路流の中で、最もタイムク
リティカルなのはブレンディング機能である。それはこ
の機能が乗算器と加算器を必要とすることによる。ＦＢ
ｊのブレンディング機能は次式を用いる。
【００４３】 Ｒｊ＝（αｊＰｊ）＋（（１−αｊ）Ｒｊ＋１） ここで、Ｒｊは次ＦＢへの結果の画素値出力、ＰｊはＦ
Ｂｊからの画素値、Ｒｊ＋１は前ＦＢｊ＋１からの画素
値入力、αｊはＰｊ／（Ｐｊ＋Ｒｊ＋１）画素重み（但
し０≦α≦１．０）である。この方法では乗算器２個と
加算器１個を必要とする。しかし代数操作により Ｒｊ＝（αｊＰｊ）＋（（１−αｊ）Ｒｊ＋１） Ｒｊ＝（αｊＰｊ）＋Ｒｊ＋１−（αｊＲｊ＋１） Ｒｊ＝（αｊ（Ｐｊ−Ｒｊ＋１））＋Ｒｊ＋１ が得られる。Ｒｊのこの表現では１個の乗算器と２個の
加算器のみを要する。
【００４４】図５にミキサ集積回路デバイス３０のブロ
ック図を示す。必要なサイクル時間の故に、加算器３２
と乗算器３４とは逐次になっており、すべてのデータ値
は以下述べるように、同期順序でそれらを維持するよう
遅延される。
【００４５】以下に図５のミキサ３０の機能を説明す
る。図３をも参照する。各画素に関連する画像データは
同時に入力に到達する。最大クロック時間を与えるた
め、すべての入出力はレジスタされ（ＲＥＧ１〜ＲＥＧ
８）、システムクロックにより刻時される。
【００４６】システムクロックは、Ｍ重インタリーブメ
モリに対しては、ビデオバンド幅をＭで除算することに
より得られる。例えば、中解像度モニタの場合、ビデオ
バンド幅は１１０ＭＨｚである。ＦＢメモリは例えば、
４重にインタリーブされる。従って、システムクロック
は１１０ＭＨｚ／４すなわち２７．５ＭＨｚである。高
解像度モニタの場合は、ビデオバンド幅が２６０ＭＨ
ｚ、またメモリは８重にインタリーブされる。従ってシ
ステムクロックは２６０ＭＨｚ／８、すなわち３２．５
ＭＨｚである。
【００４７】約３３ＭＨｚで演算する完全乗算器を経済
的に得るのは困難なので、乗算器３４はパイプラインで
あることが好ましい。パイプラインの深さは選択された
素子の技術に依存する。容易に入手可能な集積回路技術
を使えば、乗算器パイプライン深さは２段、加算器３４
は１段で得られる。処理能力を最大にするため、各機能
ブロックの出力はリクロックされる。かくして、ミキサ
３０は、単独で自由に動くシステムクロックと全体で同
期化される。
【００４８】ミキサ３０の機能を以下に述べる。すべて
の入力は、チップレジスタＲＥＧ１〜ＲＥＧ４に同時に
クロックされる。これら入力は、ＶＩＤ ＣＮＴＲＬ
ｊ，αｊ，Ｐｊ、およびＲｊ＋１である。ＲＥＧ３とＲ
ＥＧ４の出力は、（Ｒ３−Ｒ４）演算が行われる機能ブ
ロックＦＵＮＣ１に送られる。一方では、すべての入力
を同期化するために、Ｒ１，Ｒ２、およびＲ４はレジス
タＲＥＧ５およびＲＥＧ６を通じて遅延される。（ＦＵ
Ｎ４）の機能については後に述べる。次の２クロックサ
イクルに対し、Ｒ５とＦ１はＦＵＮＣ２により乗算が行
われ、Ｒ６はＲＥＧ７およびＲＥＧ８により、２クロッ
クサイクルだけ対応して遅延される。最後に、Ｆ２とＲ
８が（Ｆ２＋Ｒ８）演算を行う機能ブロックＦＵＮＣ３
を通して送られる。
【００４９】Ｎフレームバッファを通して完全なミキシ
ングを得るために、Ｒｊの全精度は、各ＦＢｊでのＰｊ
の幅と共に増加するが、伝播されるべきである。しか
し、Ｒｊの全解像度を次段に送ることは経済的効果がな
いために、実用的な解ではない。しかし、簡単な打切り
ならば使用することが出来、ミキシング１段当り平均１
／２ビットの誤差を生ずる。
【００５０】もし機能ブロックＦＵＮＣ５で丸めが行わ
れると、平均してその誤差は１／４ビット、またはＦＵ
ＮＣ５が採用されないときは１／２ビットの１／２であ
る。従って、ＦＵＮＣ５は結果の画素ＲｊがＰｊと同数
のビットを有するならば、ミキサ３０に必要な全サイク
ル時間は６システムクロック周期である。
【００５１】ミキサ３０は２機能を果たす。第１の機能
はアルファミキシング（またはアンチエリアシング）で
ある。第２の機能はデータ径路制御である。図２に示す
ように、ＦＢＮを除く各ＦＢに対し、３：１ＭＵＸが用
意される。さらに、コストおよび複雑さの低減のため、
ＭＵＸ１７の機能はミキサ３０に組み込まれる。
【００５２】アルファを１．０にセットすると、Ｒｊ
（アルファミキシングの結果）はＰｊである。アルファ
を０．０にセットすると、その時はＲｊはＲｊ−１であ
る。換言すれば、アルファ値が適切に選択されれば、ミ
キシング機能は多重化機能をも果たす。このことは図５
に示すブロック（ＦＵＮＣ４）において行われる。ＦＵ
ＮＣ４の論理を、８ビット幅アルファ値に対し、図６に
示す。アルファ値を制御するのに２ビットＶＩＤＥＯ
ＣＮＴＲＬが採用される。アルファ書込み許可ビット
（ＶＩＤ ＣＮＴＲＬ１）がアサートの時は、アルファ
−ＯＵＴはアルファ入力と同一である。アルファ書込み
許可ビット（ＶＩＤ ＣＮＴＲＬ１）がデアサートの時
は、アルファＯＵＴＯ〜アルファＯＵＴ６はＡＮＤ６〜
ＡＮＤ０によりゼロにさせられる。さらに、アルファＯ
ＵＴ７は１にセットされ、アルファＯＵＴ＝０にして、
ミキサ３０にＰｊ＋１を選択させる。
【００５３】ミキサ３０への入力および出力の総数は、
８ビットアルファ値を仮定すると、パワー等を含まない
全８３ピンに対し、 各Ｒ，Ｇ，Ｂカラー：Ｒｊに対し ８出力 Ｐｊに対し ８入力 Ｒｊ＋１に対し ８入力 共通信号 アルファに対し ８入力 ＶＩＤ ＣＮＴＲＬに対し ２入力 システムクロックに対し １入力 である。
【００５４】前述のように、画素ミキシングに際しての
問題点の一つは、２つの異なるソースから生成した２画
像は書式が違うことがある点である。例えば画素サイズ
が２画像ソース間で異なり、１画像ソースの画素は正方
画素であり、他の画像ソースの画素は正方画素ではない
ことがある。他の例は２画像ソースが同一解像度を有し
ないことがある。従って全ＦＢ構造に対し各画素毎対応
を有するためには、一方の画像ソースが他方のより小さ
ければ、１画像はスケールアップし、あるいはその画像
が他方より大きければ、スケールダウンをする必要が生
ずることがある。本発明の教えに含まれるこれら問題の
一解決は、ＦＢの画像ソースの解像度が、水平垂直両方
向で各画像ソースの最小公倍数であるようなＦＢのすべ
てに関しオーバーサンプルすることである。解像度が１
９２０×１０３５画素に固定されるＨＤＴＶ画像サンプ
ラーの場合と違い、オーバーサンプリングは必ずしも簡
単に行われないという点で、最小公倍数ＦＢ法は望まし
い。しかし、もしＦＢサイズが最小公倍数のサイズであ
る時は、画素は単純に複製されるか、またはオーバーサ
ンプリングの手段として内挿される。別の方法はオーバ
ーサンプルを行うためにディジタル信号処理を採用する
ことである。
【００５５】しかし最小公倍数法は非常に大きなＦＢの
結果を生ずることがあることに注意を要する。例えば、
４８０走査線と１０３５走査線の最小公倍数は３３，１
２０走査線である。更に、結果の画素が正方画素でない
ことがある。またモニタバンド幅に適合するためには時
間基準補正が必要なことがある。
【００５６】幸いなことに、多くの図形処理またはビデ
オシステムでは、画素は通常正方（または正方形に近
似）である。さらに、ウィンドウ表示により、画像ソー
スは全ＦＢを充当する必要はなく、従って各画素は等し
く取扱うことができる。かくして、画素Ｐ（ｘ，ｙ）ｊ
はすべてのｊ（１≦ｊ≦Ｎ）に対し正方でサイズが等し
いと考えてよい。こゝでｊはｊ番目ＦＢを表わし、Ｎは
システム中のフレームバッファの数である。
【００５７】要約すると、本発明は、表示モニタにおい
て多重画像ソースを組合わせる問題を取り上げ解決す
る。オーバーレイおよびブレンディング技法がＮ個の独
立画像ソースを有するシステムに対し開示される。
【００５８】本発明の手法は、各ソースが関連のＦＢを
有する独立画像ソースのいかなる数（Ｎ）をも考慮に入
れている。またアーキテクチャは、各ＦＢの逐次出力を
ビデオ出力に適合するようにインタリーブできるように
なっている。従って、インタリーブにＭ配列が必要なら
ば、その時はミキサ３０の総数はＮ×Ｍであり、これが
画像の組合せ透明度係数の関数である画素精度を有する
いかなる数の画像のミキシングをも可能にする。
【００５９】本発明の教えはまた、各種ミキシング演算
が、アプリケーションの特定ウィンドウ識別番号に基づ
き、多重タスク環境で生ずることができるような、ビデ
オ参照用テーブルを採用している。
【００６０】本発明はまた、ＷＩＤ値を用いいかなる数
の独立画像ソースに対しても、各画素毎ベースでリアル
タイム画素切換えおよび制御を提供する。
【００６１】本発明は、その好ましい実施例に関し特別
に図示し、また説明してきたが、本発明の目的および精
神から逸脱することなく、形式および詳細部分での変更
を行いうることは、当業者には理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】多数のビデオデータソースが関連ウィンドウ内
にそれぞれ表示されている表示画面の説明図。
【図２】本発明に従って、参照用テーブルを有する多数
の階層配列フレームバッファ、画素ミキシング、および
フレームバッファ間に介在する画素多重化回路構成を示
すブロック図。
【図３】参照用テーブルを有する多数の階層配列フレー
ムバッファ、画素ミキシング、およびフレームバッファ
間に介在する画素多重化回路構成のＮ×Ｍコンフィギュ
レーションを示すブロック図。
【図４】ローカルホストビデオ径路の説明図。
【図５】集積回路デバイス内に具体的に例示された画素
ミキシングおよび多重化論理を説明するブロック図。
【図６】図５の画素ミキシング論理からアルファ制御論
理機能を説明する図表。
【符号の説明】
１０ 多重ソースビデオ表示画素ミキシングシステム １２ 表示 １４ ローカルホスト（ワークステーション） １５ 参照用テーブル（ＬＵＴ） １６ ＭＩＸ論理 １７ マルチプレクサー（ＭＵＸ）論理 １９ 制御論理 ２２ ビデオ制御（ＶＣ）ＬＵＴ ２４ シリアライザ ３０ ミキサ集積回路デバイス ３２ 加算器 ３４ 乗算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 5/265 7337−5Ｃ (72)発明者 スン、ミン、チョイ アメリカ合衆国ニューヨーク州、ホワイ ト、プレインズ、ワン、フランクリン、ア ベニュ、（番地なし）アパートメント、４ イー (72)発明者 レオン、ルメルスキー アメリカ合衆国コネチカット州、スタムフ ォード、ガクストン、ロード、30 (72)発明者 アラン、ウェスリー、ピーバーズ アメリカ合衆国ニューヨーク州、ピークス キル、パーク、ストリート、1238 (72)発明者 ジョン、ルイス、ピタス アメリカ合衆国コネチカット州、ベセル、 キングスウッド、ドライブ、46

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】画像表示装置であって、 最高次優先度フレームバッファ手段および複数の低次優
    先度フレームバッファ手段を提供するように階層式に組
    織された複数のフレームバッファ手段であって、その各
    々が関連の画像ソースからの画像画素データを格納して
    いるフレームバッファ手段と、 前記各フレームバッファ手段と結合され、格納した画素
    データの書式を予め定められた書式に変換するための手
    段と、 前記変換手段の出力の個々の出力に結合される入力を有
    し、合成画像画素を形成するために前記複数のフレーム
    バッファ手段の各々からの画像画素を選択的に組合わせ
    るための手段と、を有することを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】請求項１記載の画像表示装置であって、前
    記組合せの手段が複数の手段を有し、その個々の手段
    は、画像画素値を選択的に生成し、またその生成した画
    像画素値を次最高次レベルの生成手段の入力に提供する
    ために、階層的に隣接したフレームバッファ手段間に置
    かれており、また前記生成手段が（ａ）その入力に結合
    されるフレームバッファ手段の第１手段による画像画素
    値出力に等しい画像画素値を提供するか、（ｂ）その入
    力に結合されるフレームバッファ手段の第２手段による
    画像画素値出力に等しい画像画素値を提供するか、また
    は（ｃ）第１および第２フレームバッファ手段の各々に
    よる画像画素値出力の組合せに等しい画像画素値を提供
    するために、制御手段に応答することを特徴とする装
    置。
  3. 【請求項３】請求項１記載の画像表示装置であって、前
    記組合せ手段が、各フレームバッファ手段に対し、関連
    するフレームバッファ手段が提供する画素透明度値に応
    じて、関連するフレームバッファ手段からの画素値と、
    次低次優先度レベルのフレームバッファ手段と関連する
    ミキサー手段から受理する画素値とを、共にミックスす
    るためのミキサー手段を有することを特徴とする装置。
  4. 【請求項４】ビデオ画素データを生成するための方法で
    あって、 最高次優先度フレームバッファ手段および複数の低次フ
    レームバッファ手段を提供するように階層式に組織され
    た複数のフレームバッファ手段を有し、また前記フレー
    ムバッファ手段の各々が、関連する画像画素ソースから
    の画像画素データを格納するステップと、 合成画像画素を形成するように前記複数のフレームバッ
    ファ手段の各々からの画像画素を選択的に組合わせるス
    テップと、を有することを特徴とする方法。
  5. 【請求項５】請求項４記載の方法であって、選択的な組
    合せのステップが、画像画素の選択的組合せを制御する
    複数の制御信号を生成するために、表示ウィンドウ識別
    子と連係して予め決められたカラー値を復号するステッ
    プを有することを特徴とする方法。
  6. 【請求項６】第１の入力から、および第２の入力から受
    信した画像画素データを選択的にミックスするための集
    積回路装置であって、第１の入力から受信した画素値を
    第２の入力から受信した画素値から減算するための第１
    の手段と、第１の入力から受信した画素値に関連する画
    素透明度値に前記第１の手段による差分値出力を乗算す
    るための第２の手段と、第２の入力から受信した画素値
    に前記第２の手段による積値出力を加算する第３の手段
    とを有することを特徴とする装置。
  7. 【請求項７】請求項６記載の集積回路装置であって、さ
    らに第２の入力から受信した画素値を、第１および第２
    の手段の演算に必要な量の時間だけ同期的に遅延せしめ
    るための手段を有することを特徴とする装置。
  8. 【請求項８】画像表示装置であって、 最高次優先度フレームバッファ手段および複数のより低
    次の優先度フレームバッファ手段を提供するように階層
    的に組織された複数のフレームバッファ手段であって、
    前記フレームバッファ手段の各々が関連のソースからの
    画像画素データを格納することを特徴とする手段、と画
    像画素値を生成するための、ならびに次高次レベルの他
    の生成手段の入力に生成した画像画素値を提供するため
    に、階層的に隣接するフレームバッファ手段間に介在す
    る手段であって、前記生成の手段が、（ａ）その入力に
    結合されているフレームバッファ手段の第１の手段によ
    る、画像画素値出力に等しい画像画素値を提供するか、
    （ｂ）その入力に結合されているフレームバッファ手段
    の第２の手段による画像画素値出力に等しい画像画素値
    を提供するか、または（ｃ）フレームバッファ手段の第
    １および第２の手段の各々による画像画素値出力の組合
    せに等しい画像画素値を提供するか、に対する制御信号
    に応答的であることを特徴とする手段、とを有すること
    を特徴とする装置。
  9. 【請求項９】請求項８記載の画像表示装置であって、画
    素色コードおよび表示画面ウィンドウ識別子が、前記制
    御手段と関連する前記フレームバッファ手段の１つに格
    納されており、前記制御信号が、前記画素色コードおよ
    び前記表示画面ウィンドウ識別子に応じて各画素毎に制
    御信号を生成するための参照用テーブル手段を有する制
    御手段によって生成されることを特徴とする装置。
  10. 【請求項１０】請求項８記載の画像表示装置であって、
    前記生成手段が、次低次優先度レベルのフレームバッフ
    ァ手段に関連する生成手段から受信した画素値から、関
    連フレームバッファ手段による画素値出力を減算するた
    めの第１の手段と、関連したフレームバッファ手段によ
    る画素値出力に関連する透明度値に、前記第１の手段に
    よる差分値出力を乗算するための第２の手段と、および
    次低次優先度レベルのフレームバッファ手段と関連する
    生成手段から受信した画素値に、前記第２の手段による
    積値出力を加算するための第３の手段とを有することを
    特徴とする装置。
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