JPH0612518B2 - コンピユータ・システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ．産業上の利用分野 この発明は、コンピュータ表示ウインドウ操作に関し、
より詳しくは、ソフトウェアに基づくウインドウ・マネ
ジャを支援するための、ハードウェアに基づくクリッピ
ング・システムを提供することにある。

Ｂ．従来の技術 データ・プロセッサにより制御される対話的表示端末に
関連する技術の最近の進歩により、表示端末画面上に複
数の文書またはレコードの内容を同時に表示する能力が
オペレータに与えられた。それらの内容は、典型的に
は、多くの場合重なりあう複数のウインドウ中に表示さ
れ、そのとき、めいめいのウインドウは、特定の文書ま
たはコンピュータ・ファィルの内容を表示する。米国特
許第４５８６０３５号及び第４７１４９１８号は、その
ような重なりあうウインドウをコンピュータ・システム
中で使用する方法を示している。

ＩＢＭ ＲＴ−ＰＣのための“Ｘ−Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｕ
ｓｅｒ Ｇｕｉｄｅ ａｎｄ Ｒｅｆｅ ｒｅｎｃｅ”
に説明されているＸ−Ｗｉｎｄｏｗｓ（Ｘ−Ｗｉｎｄｏ
ｗｓは、ＩＢＭコーポレーションの商標である）におい
ては、「多重空間的」な様式で複数のウインドウを表示
するために、単一の物理的画面が使用される。そのよう
なコンピュータ・システムの最近のものにおいては、複
数のアプリケーションが同時にコンピュータ上で走るこ
とができる。そして、そのコンピュータ上で走る各アプ
リケーションは、典型的には表示画面上の１つまたはそ
れ以上のウインドウを所有する。通常、アプリケーショ
ンは互いに独立であり、従って１つの画面の内容も別の
画面の内容とは独立である。また、それぞれのウインド
ウは、異なるサイズであってよく、一部または完全に重
なり得るものである。

それらのウインドウは、典型的には、スタックとしてウ
インドウを眺める、ソフトウェアに基づく表示マネジャ
・システムの制御の下にあり、以てそれぞれのウインド
ウは深さに関連して全体的に順序付けられている。例え
ば、ある所与の時点で、１つのウインドウが一番上にあ
り、別のウインドウが一番底にあり、他のウインドウは
それらの間にある、という訳である。ウインドウは通
常、表示画面の全表示領域を占有するのではなく、ま
た、一部または完全に別のウインドウによって遮られる
ことがあるので、ウインドウ能力をもつマルチ・タスキ
ング・コンピュータ・システム上で走るアプリケーショ
ンは、そのようなアプリケーションに関連するディスプ
レイを生成するために表示アダプタに直接書き込みする
ことを許可されない。

典型的には、そのようなコンピュータ・システムにおけ
るアプリケーションは、ウインドウ・マネジャに、自己
の所有する表示画面にデータを転送するように要求しな
くてはならない。ソフトウェアに基づくウインドウ・マ
ネジャは、その出力要求を「クリッピング」し、そのア
プリケーションからのグラフィックまたはテキスト出力
の、あるアプリケーションの画面上に形成されたウイン
ドウ部分の外にある部分を捨てることによって、あるア
プリケーションのための出力が、そのアプリケーション
によって所有されるウインドウにのみ書き込まれること
を保証する。このクリッピングは通常、ソフトウェアに
基づくユティリティ・プログラムによって実行され、非
常に時間がかかることがある。

最近になって、複雑なコンピュータ生成画像を発生する
ために必要なデータの処理を高速化するための対話的コ
ンピュータ・グラフィックスの分野で著しい進歩があら
われている。そのような技術は、例えば、Ｊ．Ｄ．Ｆｏ
ｌｅｙ及びＡ．Ｖａｎ Ｄａｎによる“Ｆｕｎｄａｍｅ
ｎｔａｌｓ ｏｆ Ｉｎｔｅｒａｅｔｉｖｅ Ｃｏｍｐ
ｕｔｅｒ Ｇｒａｐｈｉｅｓ”，Ａｄｄｉｓｏｎ−Ｗｅ
ｓｌｅｙ，１９８２に記載されている。３次元対話的コ
ンピュータ・グラフィックスの分野で広く使用されてい
る技術の１つに、「Ｚバッファ」がある。特に、Ｚバッ
ファは、ラスタースキャン・ディスプレイ上のコンピュ
ータ生成画像を表示するときの隠れ線及び隠れ面を消去
するために使用される簡単なハードフェア装置である。

過去、対話的コンピュータ・グラフィック・システム
は、通常、典型的には多くの多角形（またはポリゴン。
以下同じ。）からなる３次元オブジェクトのモデルを生
成するために特殊用途のコンピュータを使用したもので
ある。これにおいては、めいめいの多角形が２次元空間
中のめいめいの位置及び方向と、色と、強度情報をも
つ。

コンピュータ・システムによる３次元オブジェクトの表
示には、典型的には各画素毎の色及び強度値を計算する
ことが必要である。画面上にそのオブジェクトの所与の
向きが表示されている場合、表示画面上の一画素は、あ
るオブジェクトの２つ以上の多角形に由来する可能性が
ある。そのようなシステム上に表示されている画素値
は、目下の画素を通じての、見る者の視線上にある別の
多角形の「前方にある」多角形からのものである。

３次元オブジェクトの画像がそのようなコンピュータ・
グラフィック・システムに表示されているとき、そのオ
ブジェクトを構成する多角形はある順序で処理される。
この順序は、多角形に出会う自然な順序でよく、それは
オブジェクトを定義するデータ構造が構成される様式に
依存し、出力処理をより簡単にするためにある方法でソ
ートされてもよいものである。例えば、それらの多角形
は、見る者からより遠い多角形に最初に遭遇するよう
に、深さ（ｚ値）でソートされてもよい。このソート
は、典型的には、多角形をソートされた順序で処理し、
めいめいの多角形毎に、その多角形によって覆われてい
る画素に適正な値を挿入することによって、特定の光景
が画面上に表示されるようにコンピュータ・グラフィッ
ク・システム中で実行される。ある１つの画素は、その
画素によって決定される画面上のその点に幾つの多角形
が重なっているかに応じて、複数回書かれることがあ
る。多角形は深さでソートされているので、任意の画素
に書かれる最後の値はその画素に最も近い多角形の値で
ある。言い換えると、見る者に最も近い多角形が、より
遠い多角形を遮ることになる。

多角形を深さでソートすることは、処理時間が長く、ソ
ーティングが絶対間違いのないものではないため、通常
望ましくはないことが分かっている。例えば、３次元空
間で複雑な様式で互いに交差しまたは重なりあう多角形
は、必ずしもｚ値に基づきソートされるとは限らず、寧
ろ、もしソーティングが完全に正確に実行されるべきで
あるなら、ソーティングは実質的に各画素毎に実行する
必要があろう。そして、オブジェクトが回転され、背景
から移動され、画面中の別のオブジェクトに対して移動
され、あるいは見る者の視点が変わると、ソートは再び
行わなくてはならなくなる。

そのような３次元コンピュータ・グラフィック・アプリ
ケーションにおいては、Ｚバッファの使用により、色及
び強度情報とともに各画素毎の深さ情報（Ｚ値）をセー
ブすることによって、いかなるタイプのソートの必要性
もなくなることが分かった。これについては、前記Ｆｏ
ｌｅｙ及びＶａｎ Ｄａｎの文献のｐｐ．５６０−５６
１を参照されたい。こうして、Ｚバッファの使用によ
り、深さ情報が多角形毎ではなく画素毎に記録されてい
るため、ある光景を構成する多角形を、任意の順序で処
理することが可能となった。従って、奇妙な多角形の重
なりあいや交差する多角形がコンピュータ・イメージの
生成に有害な影響を及ぼすことがない。

Ｃ．発明が解決しようとする課題 従来の共有表示面をもつコンピュータ・システムにおい
ては、ウインドウを更新するために使用されるソフトウ
ェア・クリッピングが時間がかかるという欠点があった
が、この欠点は、本発明によれば、慣用的な表示アダプ
タに、ハードウェアに基づく深さバッファを追加するこ
とによって克服される。本発明はまた、特定のアプリケ
ーションにコンピュータ・システムの表示アダプタに対
する直接的なアクセスを与えることを可能ならしめるこ
とによって、ウインドウの更新または再配置に必要な時
間を低減するとともに、コンピュータ・システム上で走
っている別のアプリケーションに属するウインドウ上の
表示内容の完全性を保証するものである。

Ｄ．課題を解決するための手段 本発明は、リフレッシュ・バッファと、少なくとも部分
的に重なりあい、めいめいのウインドウが別のウインド
ウ上に現在表示されている内容とは別の内容を表示する
ような、複数のウインドウが形成される画面ディスプレ
イをもつ対話的表示端末を有するコンピュータ・システ
ム中でウインドウを更新し再配置するための新規な方法
及びシステムを提供するものである。本発明の装置は、
重なりあう複数のウインドウの、参照位置を基準とする
現在位置から新しい位置への深さ位置の再配置を要求す
るための入力装置と、複数の各々の重なりあうウインド
ウの現在の深さ位置を検出して、重なりあう各々のウイ
ンドウに現在関連付けられている内容に深さ値を割当て
るためのウインドウ・マネジャを有する。入力要求に応
答して、ウインドウ・マネジャは新しいウインドウ配置
の新しい深さ位置を決定し、その入力要求によって影響
を受けるめいめいの新しいウインドウに関連する内容の
位置に新しい深さ値を割当て、この入力要求によって影
響を受けることになる、画面上に表示されている内容の
部分を再転送するように、影響を受けるアプリケーショ
ンに通知する。好適には、めいめいのウインドウに関連
付けられている内容は、特定の画素アドレスをもつ画素
値のアレイとして定義される。

このコンピュータ・システムは、現在画面上に表示され
ている重なりあっているおのおのの内容の深さ値を受領
し記憶するための深さバッファを有する。入力要求に応
答する、影響を受けるアプリケーションからの内容及び
それに関連する深さ値の再送信に応答して、深さバッフ
ァ中の比較器が新しく送信された内容の深さ値を、現在
表示されている内容の深さ値に比較する。そして、その
新しい内容がそれと同一のウインドウまたは見る者にと
ってより近いウインドウに関連付けられている深さ値を
もつなら、コンピュータ・システムは、リフレッシュ・
バッファに、画面をリフレッシュするために新しい内容
を記憶するように通知し、深さバッファに、その新しい
深さ値を記憶するように通知する。

本発明は、幾つかの代替的なハードウェア構成によって
実現することができる。１つの構成においては、あるウ
インドウの内容に関連付けられた深さ値は、ウインドウ
深さ値と、そのウインドウ内の内容の深さ値とを結合し
たものである。そして、深さバッファは、その新しい結
合値を、現在の結合値に比較して、リフレッシュ・バッ
ファと深さバッファがそれぞれ、新しい内容と深さ値と
を記憶すべきかどうかを決定する。

別の実施例では、深さバッファが、各ウインドウ識別子
に関連付けられた現在の深さ位置を記憶するウインドウ
深さテーブルを有する。この実施例では、ウインドウ・
マネジャが、入力要求に応答して、ウインドウ深さテー
ブルにリストされた各ウインドウ識別子毎に新しい画素
深さ値を出力する。比較器が次にウインドウ深さテーブ
ルから、現在深さバッファ中にある各画素密度毎の深さ
値と、新しいウインドウ識別子の深さ値とを読取り、ウ
インドウ深さテーブルから取得した個々の深さ値を比較
する。

本発明のさらに別の実施例では、深さバッファが第１及
び第２の比較器を有し、第１の比較器は新しいウインド
ウ識別子を現在のウインドウ識別子に比較し、第２の比
較器は、現在の各ウインドウ識別子に関連付けられてい
る画素深さ値を、新しいウインドウ識別子に関連付けら
れている新しい深さ値に比較する。そしてもし第１の比
較器が、現在のウインドウと新しいウインドウの識別子
が同一であると決定し、第２の比較器が、新しい画素値
が現在の画素値と等しいかそれよりも小さいと決定する
なら、第１及び第２の比較器の出力に接続された論理装
置がリフレッシュ・バッファに新しい画素値を記憶する
ように通知し、深さバッファに新しいウインドウ識別子
を記憶するように通知する。

さらに別の実施例では、深さバッファは、第１のバッフ
ァ・アレイと第２のバッファ・アレイの両方を有し、第
１のバッファ・アレイが重なりあうウインドウのめいめ
いに表示されている内容の現在のウインドウ識別子を記
憶し、第２のバッファ・アレイが、重なりあう各ウイン
ドウ上に表示されている内容の現在の画素深さ値を記憶
する。深さバッファはまた、新しいウインドウ識別子を
現在のウインドウ識別子と比較するための第１のバッフ
ァ・アレイに接続された第１の比較器を有し、このと
き、現在のウインドウ識別子と新しいウインドウ識別子
が同一なら、第１の比較器はイネーブル信号を出力す
る。第２の比較器は、第１の比較器からイネーブル信号
を受け取ったときに現在の画素深さ値を新しい画素深さ
値に比較器するために第２のバッファ・アレイに接続さ
れている。そして、もう新しい画素深さ値が現在の画素
深さ値と等しいかそれより小さいなら、第２の比較器は
第１及び第２のバッファ・アレイに、第１のバッファ・
アレイには新しいウインドウ識別子を記憶するように通
知し、第２のバッファ・アレイには新しい深さ値を記憶
するように通知する信号を出力する。

重なりあう複数のウインドウ内の２次元イメージに適用
可能である本発明のさらに別の実施例では、画面上のウ
インドウ内の内容に関連付けられた深さ値がウインドウ
識別子しか含まず、深さバッファは現在のウインドウ識
別子しか記憶しない。そして、入力要求に応答して、ウ
インドウ・マネジャは深さバッファに新しいウインドウ
識別子を出力し、このとき、深さバッファ中の比較器が
新しく送信された内容のウインドウ識別子を、現在表示
されている内容のウインドウ識別子と比較する。もしこ
の新しいウインドウ識別子が、同一のウインドウまたは
見る者に対してより近いウインドウを示すなら、比較器
は、リフレッシュ・バッファと深さバッファに、リフレ
ッシュ・バッファには画面表示を新しい内容でリフレッ
シュするように指示し、深さバッファには新しいウイン
ドウ識別子を記憶するように指示する信号を出力する。

Ｅ．実施例 本発明をより詳しく理解するために第１図を参照する
と、本発明の方法を達成するために適用することができ
る従来技術のコンピュータ・システムの主要な構成のブ
ロック図が示されている。この構成のＣＰＵ２は、すべ
てのアプリケーション・プログラムを記憶するシステム
・メモリ４によって支援される。最近のコンピュータ・
システムでは、ＣＰＵ２は２つまたはそれ以上のアプリ
ケーションを同時に走らせることができる。ＣＰＵ２
は、メモリ４と協働して、表示装置（ディスプレイ）６
を制御する。コンピュータ・システムは、典型的には、
補助ディスプレイ記憶８をもつ。このシステムに対する
入力はキーボード１０を通じて達成され、これは、特定
のコマンドを入力するか、表示装置６の表示画面上のカ
ーソルをメニュー・ベースのコマンドに移動するために
使用することができる。あるいは、入力コマンドは、例
えばマウスなどの別の入力装置１２から受け取ることも
できる。このコンピュータ・システムの要素は、システ
ム・バス１４を介して相互接続されている。

本発明の方法及び装置を形成するために適用することの
できるコンピュータ・システムとしては、２ＭＢ乃至は
それ以上のメモリと、ＡＩＸオペレーティング・システ
ムのバージョン２，２以上によってサポートされたＲＩ
ＳＣ（縮小命令セット・アーキテクチャ）に基づくＣＰ
ＵをもつＩＢＭ ＲＴがある。幾つかの実施例では、Ｏ
Ｓ／２オペレーティング・システムによってサポートさ
れた、慣用的なＩｎｔｅｌ ８０２８６または８０３８
６マイクロプロセツサをもつＩＢＭ ＰＳ／２を使用し
てもよい。

そのようなコンピュータ・システム中のシステム論理及
び装置が第２図及び第３図に詳細に示されている。第２
図において、入力は、慣用的な入力アダプタを通じて与
えることができる。入力アダプタ１２は、入力ドライバ
１４を通じてコンピュータ・システムに接続され、入力
ドライバ１４は、本発明を実現する特性のデータ処理シ
ステムに対する入力動作をインターフェースするたに必
要な慣用的な装置と論理を有する。ドライバ１４は、入
力アダプタから受け取った信号を、本発明内で処理可能
なデータに変換するために使用される。本発明の必要な
ルーチン及び論理動作は、通常、後述するアプリケーシ
ョン監視ユニット１６によって監視される。ディスプレ
イ６に対する変更は表示マネジャ１８によって制御さ
れ、これは、表示アダプタ２２を通じて表示モニタ２０
と通信する。表示アダプタ２２は、表示マネジャからの
コマンドを、表示モニタ２０によってより容易に使用可
能な信号に変換または適合化する。

本発明を実現するためのソフトウェアはメモリ４に記憶
され、アプリケーション監視ユニット１６の指令の下で
実行される。アプリケーション監視ユニット１６はま
た、典型的にはＣＰＵ２の制御の下でメモリ４に記憶さ
れる。このソフトウェアについては第３図を参照してよ
り詳細に説明する。

最近のコンピュータ・システムにおいては、アプリケー
ション「Ａ」からアプリケーション「ｎ」までの複数の
アプリケーションを同時に動作させることができる。こ
れらの異なるアプリケーションからのめいめいの出力
は、第４Ａ及び第４Ｂ図で参照番号２８、３０、３２及
び３４を付けられた、対話的画面表示モニタ２０上の異
なるウインドウＡ、Ｂ、Ｃ・・ｎ上で眺めることができ
る。このコンピュータ・システムのユーザーは、入力ア
ダプタ１２と、アプリケーションＡ乃至ｎのためのアプ
リケーション・ユーザー・インターフェース２２及び２
４に対する対応入力ドライバ１４を通じて各アプリケー
ションとインターフェースする。このインターフェース
は、典型的には、バス２０を介して、入力コマンドを直
接、特定のウインドウのための結果の表示の変更ととも
に表示マネジャ１８に運ぶ慣用的なエコー・マネジャを
有する。アプリケーション監視ユニット１６はこれらの
さまざまな個々のウインドウ動作を調整して多重化し、
アプリケーション・インターフェース２６を通じて表示
マネジャ１８への制御を実行する。表示マネジャ１８は
典型的には、バス２０を介して入力ドライバ１４から受
け取った入力の結果としての重なりあうウインドウの相
対的位置を制御するためのウインドウ・マネジャを有す
る。表示モニタ２０及び表示アダプタ２２からなる対話
型ディスプレイ６を持つそのようなコンピュータ・シス
テムにおいて、第４Ａ図及び第４Ｂ図に示すようにモニ
タ２０のスクリーン上に形成された複数の重なりあうウ
インドウ（各ウインドウは異なるアプリケーション例え
ばＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに由来する内容を表示している）は、
ＣＰＵ２上で同時に実行されている。実質上、各アプリ
ケーションはスクリーン上にウインドウを“所有す
る”。通常アプリケーションは互いに独立しているか
ら、或るウインドウの内容は他のアプリケーションが所
有する他のウインドウの内容とは関係がない。ウインド
ウは第４Ａ図及び第４Ｂ図に示すように異なる大きさの
場合もあり、また互いに重なりあうこともある。

ウインドウの相対的位置を変更するためには、ユーザー
は入力装置１２を介して要求を入力する。例えは、もし
ユーザーが最上ウインドウＡを一番下に押し込めること
を要望するなら、ウインドウＢが新たな最上ウインドウ
となる。すると、ウインドウＢが可視状態になり、ウイ
ンドウＡによって遮られていたウインドウＣの部分が同
様に見えるようになる。そのウインドウの一部または全
体が見えるようになった、または露出された時、そのウ
インドウを所有するアプリケーションはウインドウ・マ
ネジャによって、そのウインドウ上に配置されている一
部または全体の内容を再生成しなくてはならないことを
通知される。新たに露出されたウインドウの部分を書き
直すのはめいめいのアプリケーションの責任である。あ
るいは、各アプリケーションは、単にそのウインドウ全
体を書き直すこともできる。

この例（第４Ａ図及び第４Ｂ図）においては、ウインド
ウＢ（３０）のアプリケーションは少なくともそのウイ
ンドウＢの左上部を書き直さなくてはならず、ウインド
ウＣのアプリケーションは、ウインドウＣの左上部の小
さい部分について同様のことを行わなくてはならない。
各ウインドウは表示画面全体を占有する訳ではないの
で、別のウインドウによって一部または完全に妨げられ
ることがある。

各アプリケーションは、そのアプリケーションに関連す
る表示を生成するために表示アダプタ２２に直接書き込
みを行うことを許容されてないない。そうではなくて寧
ろ、アプリケーションＡ、Ｂ、Ｃ及びＤの各々は、その
アプリケーションの権限に係る表示画面の部分をリフレ
ッシュするためには、ウインドウ・マネジャに、表示ア
ダプタ２２にデータを送るように要求しなくてはならな
い。こうして、ソフトウェアに基づくウインドウ・マネ
ジャは、別のウインドウによって部分的または完全に遮
られている特定のウインドウの出力をクリッピングする
ことによって、そのアプリケーションによって所有され
たウインドウにのみ所与のアプリケーションの出力が書
き込まれることを保証するのである。このクリッピング
は従来、ソフトウェアによって行なわれ、極めて時間の
かかるものであった。

各アプリケーションＡ、Ｂ、Ｃ及びＤから出力された内
容は、バス１４を介して、表示アダプタ２２中にあって
表示アダプタ２２の動作を制御する特殊プロセッサ３６
に伝送される。特殊プロセッサ３６は、自分が処理する
データを記憶するための専用メモリ３８を有する。この
プロセッサは、ＣＰＵ２から伝送された内容を、表示画
面上の特性の点に関連付けられた特定画素アドレスをも
つ画素値の２次元アレイに変換する。このとき、各アプ
リケーションの伝送内容のうちの、他のアプリケーショ
ンの覆い被されるウインドウによって遮られる部分は、
既にクリップされている。この特殊プロセッサは次に、
このクリップされたデータを、その変換された形式で、
バス４０を介してフレームまたはリフレッシュ・バッフ
ァ４２へと運ぶ。このリフレッシュ・バッファ４２は、
典型的にはＲＡＭアレイであって、画素値を相対的位置
にディジタル形式で記憶し、その位置において、画素値
は表示モニタ２０の実際の画面に現れることになる。こ
れらの画素値は、次に表示コントローラ４４によって、
表示モニタ２０上にその内容の表示を投射するために使
用される信号に変換される。典型的には、表示は、フレ
ーム・バッファ４２中にある画素値の1/30または1/60秒
毎の再送信によってリフレッシュしなくてはならない。

本発明のコンピュータ・システムにおいては、ウインド
ウ・マネジャが実行しなくてはならないソフトウェア・
クリッピングの量を相当に低減しつつアプリケーション
に、表示アダプタ２２への直接アクセスを許容するため
に、表示アダプタ２２に新規なＺバッファ・システム
（４６）が追加される。実際上、ソフトウェアに基づく
ウインドウ・マネジャは、各ウインドウを、３次元空間
内の多角形として扱う。本発明によって要望される特定
のウインドウ操作の目的にとって、各多角形は背景の平
面に対して平行であり、ユーザーの視線に対して垂直で
ある。よって、各多角形には単一の深さ値で間に合う。
従って、２つの多角形またはウインドウが同一の深さを
もつことはないので、画素の値を計算するときにどの多
角形が前方にあるかということについて曖昧さは生じな
い。しかし、この発明は、各ウインドウ中に表示されて
いる内容が、３次元空間中に位置している内容を構成す
るようなウインドウ・システムにも適合することに留意
されたい。

以下では、ウインドウ・マネジャを支援するＺバッファ
・システムの５つの代替実施例が詳細に説明される。各
実施例では、表示マネジャ１８のウインドウ・マネジャ
が、ウインドウＡ、Ｂ、Ｃ及びＤの新しい順序（上また
は下）を決定し、表示アダプタ２２中のＺバッファ・シ
ステムに記憶すべきウインドウ深さ内容に対する調整を
行ない、ＣＰＵ２上で走る影響を受ける各アプリケーシ
ョンに、そのウインドウの全てまたは一部を再度描かな
くてはならないことを通知する。ＣＰＵ２上で走る各ア
プリケーションは、そのアプリケーションに関連するウ
インドウを描き直すことができるように、表示アダプタ
２２を通じて内容を伝送する。Ｚバッファ・システム４
６は、従来技術のコンピュータ・システムではウインド
ウ・マネジャが提供していたクリッピングを提供する。

めいめいの実施例において、Ｚバッファ・システム４６
は、「Ｚバッファ・アルゴリズム」を実施する。Ｚバッ
ファ・システム４６中で実施されるアルゴリズムは、次
のようなものである。

（Ａ）全ての画素値または強度値Ｃ（ｘ，ｙ）を「背
景」に初期化する。

（Ｂ）全てのＺバッファ値Ｚ（ｘ，ｙ）を、表現可能な
最大の（最も遠い）Ｚ値に初期化する。

（Ｃ）表示画面上の各多角形（ウインドウ）毎に、 その多角形中の各画素毎に、、 ＊その画素の色／強度値であるＣｐを計算し、 ＊その画素のＺ値である、Ｚｐを計算し、 ＊もしＺｐがＺ（ｘ，ｙ）と等しいかそれよりも小さい
なら、 新しい色／強度値を格納、すなわち Ｃ（ｘ，ｙ）←Ｃｐとし、 新しいＺｐ値を格納、すなわち Ｚ（ｘ，ｙ）←Ｚｐとする。

第１の実施例においては、Ｚバッファ・システム４６
は、比較器５０とＺバッファ・アレイ５１をもち、Ｚバ
ッファ・アレイ５１は、画面上の内容の現在のＺバッフ
ァ深さ値を含む。各Ｚバッファの値は、フレーム・バッ
ファ４２によって形成される２次元アレイ中の相対的位
置に基づく特定の画素アドレスをもつ画素色／強度値に
関連付けられている。現存の記憶された深さ値は、「背
景基準位置」に相対的な、画面上に形成されたウインド
ウの深さ値と、その画素が位置しているウインドウ内の
特定の画素の深さとを含む。「背景基準位置」とは、典
型的には見る者から最も遠い位置である。

Ｚバッファ・アレイ５１内に記憶する目的のため、その
深さ値は、ウインドウの深さと、そのウインドウ内の画
素深さとを結合することによって形成される。例えば、
比較器５０中で使用するためにＺバッファ・アレイ５１
からの現存の画素値を格納するためのレジスタ４８にお
いて、ウインドウ深さは高位ビット位置５２を占め、そ
のウインドウ内の画素深さは下位ビット位置５３を占
め、以て所与のウインドウ中の全ての画素は、そのスタ
ック中でより下方にあるウインドウに関連する全ての画
素よりも前方にあると考慮される。しかし、大抵のアプ
リケーションでは、ウインドウ内の個々の画素深さは一
定であることに留意されたい。

入力装置１２を通じての、表示画面上のウインドウを再
配置するための要求に応答して、ウインドウ・マネジャ
は、複数のウインドウＡ、Ｂ、Ｃ及びＤの新しい相対的
な深さ位置を決定し、フレーム・バッファ４２中のめい
めいの画素にバッファ深さ値を割当て、表示が影響を受
ける各アプリケーションに、その表示に関連する全ての
内容、または少なくともこの画面再配置によって影響を
受ける部分の内容を再転送するように通知する。

ウインドウ・マネジャは次に、画素値への変換のため
に、再生成された内容を表示アダプタ２２へと転送す
る。その値は、バッファ・レジスタ５６に記憶すること
ができる。また、対応する画素アドレスはレジスタ５８
に格納され、対応するＸバッファ深さ値はレジスタ５４
に格納される。各画素アドレス毎に、慣用的な比較器６
０は、ウインドウ・レジスタ５４からの新しいＺバッフ
ァ深さ値を、Ｚバッファ・アレイ５１中のその位置から
レジスタ４８へ転送された現存のＺバッファ深さ値に対
して比較する。

もしその新しいＺバッファ深さ値が現存Ｚバッファ深さ
値よりも大きいなら、比較器６０は、フレーム・バッフ
ァ４２に、ウインドウ・マネジャからの「書き込み」コ
マンドを無視するように指令する。その新しいＺバッフ
ァ深さ値が現存Ｚバッファ深さ値と等しいかより小さい
場合、比較器６０はフレーム・バッファ４２に、その画
素アドレスにその新しい画素値を格納するように通知す
る信号を出力し、Ｚバッファ・アレイには、その新しい
Ｚバッファ値を格納するように通知する信号を出力す
る。この処理は、フレーム・バッファ４２中の影響を受
ける各画素アドレスに関連する現存の各Ｚバッファ深さ
値がそのアドレスに対応する新しいＺバッファ深さ値に
比較されるまで続けられる。

こうして、第１の実施例のＺバッファ・システム４６
は、ウインドウ・マネジャのための「クリッピング」を
達成することを可能ならしめるという目標を達成するの
である。ウインドウ・マネジャからの「書き込み」要求
が、特定のアプリケーションに関連するウインドウに適
切なＺバッファ値を含む限り、Ｚバッファ・システム４
６は、ウインドウの実際に目に見える画素のみを更新す
るようにすることを保証する。しかし、この実施例で
は、ウインドウ・マネジャが、複数のウインドウの相対
的な積み重ね（スタック）順序を変更するには幾分時間
がかかる。第７Ａ図は、本発明の表示モニタ２０の画面
上の積み重ねられたウインドウＡ、Ｂ、Ｃ及びＤの相対
的位置と、内容が表示されていることをあらわす９×８
の画素格子を示す。ここで、各画素に関連付けられてい
る数は、その特定の画素が位置付けられている関連ウイ
ンドウの深さに対応し、それは例えば０、１、２、３及
び４である。第７Ｂ図は、それと同一のウインドウの画
面表示であるが、但しウインドウＡが一番下へと押しや
られ、この新しいウインドウ配置のためにウインドウを
描くことができるようになる前に全ての画素に関連する
深さ値と全てのウインドウを更新しなくてはならない、
という点で異なる。第７Ｂ図には、この新しいウインド
ウ配置をあらわす９×８の画素格子が示されている。ウ
インドウＡをスタックの一番底に移動する時に更新され
なくてはならない画素は、第７Ｂ図で強調表示されてい
る。

第２の実施例（第８図）では、Ｚバッファ・アレイ６６
が画面上の内容の現在のＺバッファ深さ値をも含む。し
かし、記憶されている現存深さ値は、第１の実施例とは
ことなるように記述されている。第２の実施例では、現
在の記憶された深さ値は、特定のウインドウＡ、Ｂ、Ｃ
及びＤを識別するウインドウ識別子（整数）と、画面上
に形成されたウインドウ内の画素深さ値を含む。そうし
て、ウインドウ深さ値は、ウインドウ識別子を、基準位
置に対する各ウインドウの深さを含むウインドウ深さテ
ーブル６８に対する引数として使用することにより得ら
れる。好適には、ウインドウ深さテーブルは、慣用的な
ＲＡＭアレイである。

第２の実施例をより詳細に見てみると、ウインドウ・マ
ネジャは、画面表示上のウインドウを再配置するための
入力装置１２からの要求に応答して、複数のウインドウ
Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの新しい相対的深さ位置を決定し、各
ウインドウに新しいウインドウ深さ値を割当て、その新
しいウインドウ深さ値をウインドウ深さテーブル６８に
送信する。ウインドウ・マネジャはまた、表示が影響を
受ける各アプリケーションに、その表示に関連する全て
の内容、または少なくともこの画面再配置によって影響
を受ける部分を再送信するように通知する。

送信された内容は、プロセッサ３６による画素値のアレ
イへの変換のため表示アダプタ２２へと経路指示され、
そこで各画素は、第１の実施例と同様の方法で、対応す
る画素アドレスをレジスタ５８中に格納しながら、順次
的にレジスタ５６に格納することができる。しかし、ウ
インドウ・マネジャは、真の深さ値でなくウインドウ識
別子の整数がレジスタ７０の高位ビット位置７２に格納
され、その特定のウインドウに関連する画素深さが下位
ビット位置７４に格納されるという点で、第１の実施例
でレジスタ５４に転送される値とは異なる深さ値をレジ
スタ７０に転送する。

それと対応する方法で、レジスタ７６はＺバッファ・ア
レイ６６から、特定の画素位置のための現存深さ値を受
け取る。このとき、その値は、レジスタ７６の高位ビッ
ト位置にウインドウ識別子整数を有し、レジスタ７６の
低位ビット位置にそのウインドウ内の画素深さを有す
る。

第２の実施例では、レジスタ７４及び７６に収められる
Ｚバッファ深さ値が、それらをレジスタ７８及び８０に
それぞれ格納する前に、ウインドウ深さテーブル６８か
らの各ウインドウ識別子毎に適当な深さ値を減算するこ
とによって変更される。次に、慣用的な比較器８２がレ
ジスタ７８中の新しいＺバッファ深さ値を、レジスタ８
０中の現存Ｚバッファ深さ値と比較する。そしてもし、
レジスタ７８中の新しい値がレジスタ８０中の現存値よ
りも大きいなら、比較器８２は、フレーム・バッファ４
２に、ウインドウ・マネジャからの書き込みコマンドを
無視するように命令し、その特定画素アドレスの特定画
素値は更新されないことになる。レジスタ７８中の新し
い値がレジスタ８０中の現存値よりも小さいかそれと等
しい場合、比較器８２はフレーム・バッファ４２に、そ
の特定画素アドレスでその新しい画素値を受け入れるよ
うに通知し、Ｚバッファ６６には、その特定の画素アド
レスの特定Ｚバッファ値を更新するように通知する。

尚、Ｚバッファ６６中の全ての画素について全ての深さ
値を変更する必要がないことに留意されたい。例えば、
８ビットのウインドウ識別子の場合、高々２５６個のウ
インドウ深さテーブルのエントリを変更しさえすればよ
い。一方、もしウインドウが１０２４×１０２４画素デ
ィスプレイ上の画面表示面の殆どを覆っているなら、第
１の実施例の下では約百万のＺバッファ・エントリを変
更する必要があることになろう。しかし、この恩恵に預
かるためには、追加的なウインドウ・バッファ・テーブ
ル６８が必要である。

テーブル６８が、フレーム・バッファ及びＺバッファの
更新に遅延を引き起こさないようにするためには、テー
ブル６８はレジスタ７０及び７６中のウインドウ識別子
の整数を読取り、対応する真の深さ値をレジスタ７８及
び８０に極めて迅速に伝送しなくてはならない。実際、
その処理は、画素が描かれるのと同じ速度ではなくては
ならない。もしテーブル６８がグラフィックス・パイプ
ライン中の別の段として実現されるなら、動作の最初の
画素が現れるのに必要な潜在時間がわずかに増加する
が、しかし画素を描く速度を低下させることはないであ
ろう。

第９Ａ図及び第９Ｂ図は、ウインドウＡが最上から最低
へ押し込まれる時に、画素の深さ値のウインドウ識別子
部分が変化する様子を示すものである。このとき、幾つ
かの値は変化しているけれども、それらは第１の実施例
のようにそれらがウインドウ・マネジャによって変更さ
れたものでないため、それらは強調表示されていないこ
とに留意されたい。この例では、ウインドウ・マネジャ
は、ウインドウ深さテーブル中のわずかのエントリ（こ
の例では４）を変化させたにすぎない。次に、Ｚバッフ
ァ中の識別子整数は、ウインドウ深さテーブル６８中の
新しい深さ値によってアプリケーションＢ及びＣがウイ
ンドウを再度描くにつれて、自動的に変更される。

第３の実施例（第１０図）では、Ｚバッファ・アレイ８
８が、ウインドウ識別子整数と、めいめいの画素毎のウ
インドウ内の画素子深さからなる深さ値を含む。しか
し、ウインドウ深さテーブルのかわりに、第３の実施例
は、レジスタ９０に送られたウインドウ識別子整数と、
Ｚバッファ・アレイ８８からレジスタ９２に転送された
現存のウインドウ深さ値との直接比較を採用する。レジ
スタ９０及び９２のためのウインドウ識別整数は、高位
ビット位置に格納され、画素深さ値は、他の実施例と同
様にして下位ビット位置に格納される。第３の実施例を
より詳細に見てみると、レジスタ９２からの現存ウイン
ドウ識別整数と、レジスタ９０からのウインドウ識別整
数が慣用的な比較器９４によって読み取られる。もし比
較器９４が、それらのウインドウ識別子が等しいと判断
するなら、比較器９４は、ＡＮＤゲート９６にイネーブ
ル信号を出力する。さらに、レジスタ９２中の現存の画
素深さ値が、レジスタ９２中の現存の画素深さ値に対し
て、比較器９８中で比較される。そして、もしこの新し
い画素深さ値が古い画素深さ値よりも小さいかそれと等
しいなら、比較器９８は、ＡＮＤゲート９６に、イネー
ブル信号を出力する。もしＡＮＤゲート９６が比較器９
４及び比較器９８のどちらかからイネーブル信号を受け
取らなかったならば、ＡＮＤゲートは、フレーム・バッ
ファ４２及びＺバッファ８８に、ウインドウ・マネジャ
からの書き込みコマンドを無視するように命令する。も
しＡＮＤゲート９６が比較器９４及び比較器９８のどち
らからもイネーブル信号を受け取ったならば、ＡＮＤゲ
ート９６はＺバッファには新しいＺバッファ値１００を
記憶するように命令するとともに、フレーム・バッファ
４２にはその特定画素位置の新しい画素値１０２を記憶
するように命令する。

第３の実施例のＺバッファは、別個の高速ウインドウ深
さテーブルが必要でない、という点で第２の実施例のＺ
バッファよりは有利である。このとき、比較器９４と比
較器９８による比較は、並列的に進行してもよい、とい
うことに留意されたい。この構成の不利な点は、ウイン
ドウが再配置される時に、ウインドウ・マネジャが、Ｚ
バッファ８８中に新しいウインドウ識別整数を記憶する
ことによって画素の所有権を明示的に変更しなくてはな
らない、ということである。

第１１Ａ図及び第１１Ｂ図は、ウインドウＡが、スタッ
ク（積み重ね）の最上から最低へ押しやられるにつれて
Ｚバッファの値が変化する様子を示すものである。ウイ
ンドウ・マネジャによって変更されるＺバッファ値が強
調表示されている。しかし、ウインドウが実際に影響を
受けるかどうかに拘らず全ての画素と全てのウインドウ
が更新を要する第１の実施例のＺバッファ・システムと
比較して、はるかに少ないＸバッファ値を変更すればよ
いことに留意されたい。この実施例では、影響を受ける
ウインドウの、重なりあう領域の画素のみしか更新され
ないのである。

第４の実施例（第１２図）では、ウインドウ・マネジャ
が表示アダプタに、第３の実施例と同様にして情報を伝
送するが、その情報が表示アダプタ２２中で構成される
方法は異なる。第４の実施例をより詳細に見ると、表示
アダプタ２２は、ウインドウ内の画素値の深さ情報を記
憶するためのＺバッファ・アレイ１０４と、めいめいの
画素位置に関連するウインドウ識別整数を記憶するため
の別個のＷバッファ・アレイ１０６を有する。この実施
例では、ウインドウ・マネジャが表示アダプタ中のレジ
スタ１０８に新しいウインドウ識別子を出力する。その
ウインドウ内の関連画素深さ値は、ウインドウ・マネジ
ャによってレジスタ１１０にロードされる。このシーケ
ンスのいかなる画素位置に対しても、Ｗバッファからの
ウインドウ識別整数がレジスタ１１２に格納され、Ｚバ
ッファ１０４からの対応する画素深さ値がレジスタ１１
４に格納される。次に、慣用的な比較器１１６がレジス
タ１０８からの新しいウインドウ識別整数をレジスタ１
１２からの現存のウインドウ識別整数と比較する。そし
て、もしそれらのウインドウ識別子が等しくないなら、
比較器１１６は、Ｚバッファとフレーム・バッファに、
ウインドウ・マネジャからの書き込み命令を無視するよ
うに指令する信号を出力する。しかし、もしレジスタ１
０８とレジスタ１１４からのウインドウ識別整数が等し
いなら、比較器１１６はイネーブル信号しい画素値を記
憶するように指令するイネーブル信号を出力する。

この第４の実施例は、ウインドウ識別子を、グラフィッ
ク動作の各グループ毎に一度だけ表示アダプタに転送し
さえすればよい、という点で、第３の実施例よりも有利
である。さらに、ウインドウ・マネジャの、表示アダプ
タ２２上の新しいウインドウ識別子レジスタ１０８に対
する書き込みアクセスは、そのレジスタがアプリケーシ
ョン・コードによって書替えられることがないように、
監視プログラムに限定することができる。そうして、適
切な画素の所有権が一旦ウインドウ・マネジャによって
セットされ、適切なウインドウ識別子がレジスタ１０８
にロードされると、アプリケーションが所有するウイン
ドウの外の画面領域は書替えることができない、という
知識を以て、アプリケーション・プログラムに表示アダ
プタ２２に対する直接アクセスを与えることが可能とな
り、このことは、オーバーヘッドの著しい節約となる。
また、第１２図は２つの処理を順次的に示しているけれ
ども、その２つの処理は並列的に実行することができる
ことに留意されたい。さらに、ウインドウ・マネジャに
よって変更されるＺ値が、第１１Ｂ図で第３の実施例と
して示されたような画素に限定されることに留意された
い。

重なりあう複数のウインドウのめいめいの中に２次元内
容を表示するのに適していると考えられる第５の実施例
においては、画面上のあるウインドウ内の内容に関連す
る深さ値が、ウインドウ識別子しか含まない。そのた
め、深さバッファ・アレイは、ウインドウ深さとそのウ
インドウ内の画素深さを有する複合深さ値ではなく、現
存ウインドウ識別子のみを記憶することになる。この実
施例では、第１の実施例で開示したウインドウ・マネジ
ャとＺバッファ・システムに次のようなわずかな変更を
加えて使用することができる。すなわち、Ｚバッファ・
アレイ５１とレジスタ４８はＺバッファ深さ値としてウ
インドウ識別整数のみを記憶し、ウインドウ・マネジャ
２２はレジスタ５４に対して新しいウインドウ識別整数
のみを出力するようにする。別の点では、第１の実施例
で開示された比較器５０の動作は、前述とほぼ同様でよ
い。この第５の実施例はウインドウ内の複雑な内容を表
示するのには適していないかもしれないが、多くのタイ
プのウインドウ・アプリケーションには簡単な解決策で
あると考えられる。

Ｆ．発明の効果 以上説明したように、この発明によれば、ウインドウ・
システムにおいて、深さ情報を記憶するためのＺバッフ
ァを設けたことにより、ウインドウの再配置を行うため
のウインドウ・マネジャのソフトウェア的な負担を著し
く軽減し、ウインドウの再配置をハードフェア的に極め
て高速に実行することを可能ならしめるという顕著な効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に採用することができる慣用的なコン
ピュータ・システムの概要図、 第２図は、本発明に採用することができるコンピュータ
・システムの対話的表示部分を表すブロック図、 第３図は、本発明に使用される、対話的表示モニタ上に
少なくとも部分的に重なる複数のウインドウを形成する
ことに関連する論理装置の結合を示す図、 第４Ａ図は、画面上の、少なくとも部分的に重なる複数
のウインドウの初期位置を示す図、 第４Ｂ図は、最上ウインドウが最底に移動された時の第
４Ａ図の少なくとも部分的に重なる複数のウインドウの
再順序付けを示す図、 第５図は、本発明の実現のために使用される表示アダプ
タの図式的なブロック図、 第６図は、本発明の一実施例で利用することができるＺ
バッファ・システムの図式的なブロック図、 第７Ａ図は、画面表示上の少なくとも部分的に重なるス
タックの相対的位置と、その画面上に表示されている内
容の深さを表す画素値の図式化された格子模様とを示す
図、 第７Ｂ図は、第７Ａ図のウインドウを順序変更した画面
表示と、本発明の第１の実施例のウインドウ・マネジャ
によって生成される、画面上に表示された内容の深さの
変更を表す画素値の図式化された格子模様とを示す図、 第８図は、本発明を実現するために使用することができ
るＺバッファ・システムの第２の実施例を示す図、 第９Ａ図は、画面表示上の少なくとも部分的に重なるス
タックの相対的位置と、その画面上に表示されている内
容の深さを表す画素値の図式化された格子模様とを示す
図、 第９Ｂ図は、第９Ａ図のウインドウを順序変更した画面
表示と、本発明の第２の実施例のウインドウ・マネジャ
によって生成される、画面上に表示された内容の深さの
変更を表す画素値の図式化された格子模様とを示す図、 第１０図は、本発明を実現するために使用することがで
きるＺバッファ・システムの第３の実施例を示す図、 第１１Ａ図は、画面表示上の少なくとも部分的に重なる
スタックの相対的位置と、その画面上に表示されている
内容の深さを表す画素値の図式化された格子模様とを示
す図、 第１１Ｂ図は、第１１Ｂ図のウインドウを順序変更した
画面表示と、本発明の第３の実施例のウインドウ・マネ
ジャによって生成される、画面上に表示された内容の深
さの変更を表す画素値の図式化された格子模様とを示す
図、 第１２図は、本発明を実現するために使用することがで
きるＺバッファ・システムの第４の実施例を示す図であ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リフレッシュ・バッファと、少なくとも部
   分的に重なり合う複数のウインドウが形成される画面表
   示を有する対話型ディスプレイ端末とを備え、各ウイン
   ドウに、実行中の複数のアプリケーションの１つによっ
   て生成される内容をそれぞれ表示するようにしたコンピ
   ュータ・システムおいて、 ａ）基準位置に対する前記各ウインドウの深さを現在の
   配置から新しい配置へ再配置すること要求する入力手段
   と、 ｂ）前記各ウインドウに関連する内容の深さを決定する
   ウインドウ・マネジャ手段とを備え、 前記ウインドウ・マネジャ手段は、前記再配置要求に応
   答して、前記要求された再配置により影響をうける各ウ
   インドウにおける前記内容の新しい深さを決定し、当該
   影響を受ける内容の新しい深さ値を伝送するとともに、 前記影響を受ける内容を有するウインドウに関連する各
   アプリケーションに命令を与えて、再配置の結果として
   表示されることになる各ウインドウに関連する内容の少
   なくとも一部を再送させるように構成されており、 ｃ）さらに前記画面上に現在表示されている前記各ウイ
   ンドウに関連する前記内容の深さを記憶するバッファ手
   段を備え、 前記バッファ手段は、前記再配置要求に応答して、再送
   された内容の深さ値を前記現在表示されている内容の深
   さ値と比較する手段を有し、 前記再送された内容が同じウインドウ又は見者により近
   いウインドウに関連する深さ値を有する場合には、前記
   比較手段から前記リフレッシュ・バッファに命令を与え
   て、前記再送された内容を前記リフレッシュ・バッファ
   に記憶させるように構成されている、 コンピュータ・システム。
2. 【請求項２】リフレッシュ・バッファと、少なくとも部
   分的に重なり合う複数のウインドウが形成される画面表
   示を有する対話型ディスプレイ端末とを備え、各ウイン
   ドウに、実行中の複数のアプリケーションの１つによっ
   て生成される内容をそれぞれ表示するようにしたコンピ
   ュータ・システムにおいて、 ａ）基準位置に対する前記各ウインドウにおける内容の
   深さを決定する手段と、 ｂ）前記ディスプレイ端末上に現在表示されている前記
   各ウインドウ内の内容の深さ値を記憶する深さバッファ
   手段と、 ｃ）前記互いに重なり合うウインドウの少なくとも１つ
   の深さを、現在のウインドウ配置から新しい配置へ変更
   することを要求する手段と、 ｄ）前記変更要求手段に応答して、前記変更の結果とし
   て前記ディスプレイ端末上に表示されなくなる内容を含
   み、且つ前記新しい配置に伴う前記各ウインドウの内容
   の少なくとも一部から成る出力を供給する手段と、 ｅ）前記出力に応答して、前記出力における内容の深さ
   値を前記深さバッファに記憶されている深さ値と比較す
   る手段と、 ｆ）前記出力における内容の深さ値が現在表示されてい
   る内容の深さ値と同じか又はより見者に近いウインドウ
   に関連する内容の深さ値に相当することを決定する前記
   比較手段に応答して、前記出力の内容の前記決定に係る
   部分のみを前記リフレッシュ・バッファに記憶すること
   を許す手段とを備える、 コンピュータ・システム。