JPH06500871A - グラフィックス描画システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 グラフ　ックス　百システム 技術分野 本発明はグラフィックス描画システム（ｇｒａｐｈｉｃｓｒｅｎｄｅｒｉｎｇ　 ｓｙｓｔｅｍ）に関する背景技術 簡単な２次元グラフィックス描画システムは、ホストコンピュータから一連の描 画命令（ｒｅｎｄｅｒｉｎｇｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ）を受信し、その命令で 定義された図形の形状（ｇｒａｐｈｉｃａｌ　５ｈａｐｅ）または多角形を一つ 一つフレームスドアに描画するグラフィックスプロセッサを有する。ビデオプロ セッサはフレームスドアからデータを読み出し、モニタ上に表示する。例えば、 大きな緑の三角形の上に小さな赤い三角形を表示することが望まれている場合は 、単に、大きな緑の三角形を描画する命令を、小さな赤い三角形を描画する命令 の前に供給することにより達成できる。まず大きな緑の三角形をフレームスドア に描画し、次に赤い三角形を描画する時に大きな緑の三角形を部分的に上書きし 、所望の効果を達成する。

描画速度を増加するためには、複数のプロセッサを設け、それらの間で描画操作 を分担することが望ましい。この場合多角形の重なり、すなわちオーバーラツプ が問題となる。上述の例において、２つのプロセッサが大きな緑の三角形および 小さな赤の三角形を、それぞれ同時に描画すると、赤い三角形による所望のオー バーラツプ（上書き）の区域における緑の三角形のい（つかのビクセルは、一方 のプロセッサにより赤く描画された後に他方のプロセッサにより、緑に描画され 、その結果、所要の赤い三角形の部分が緑になる。この問題を解決するために、 各命令に順序コードを設け、この順序コードにより、多角形を描画するべき順序 を示して、誤った上書きを防止することがよいと考えられるかもしれない、各プ ロセッサは、多角形を描画する前に、その多角形が、より早い順序コードを有し かつこれから描画されるどれか他の多角形を、上書きするか否かを決定するよう に動作することができるようになる。もしそうであれば、プロセッサは、より早 い順序コードを有する多角形の描画が完了するまで待機する。上述の簡単な例で は、小さな三角形を描画するプロセッサは、他方のプロセッサが大きな緑の三角 形を描画するまで待機する。これにより上書きの問題は克服するが、この簡単な 例において、２つの三角形は同時ではな（順次に描画されることが理解されるで あろう。このことは、より早（、オーバーラツプする多角形を他方のプロセッサ がまだ描画しているか否かを各プロセッサがチェックするのに要する時間と組み 合わせると、２つの三角形を描画するのに、この２プロセツサシステムはシング ルプロセッサシステムよりも長い時間がかかるということになる。

発明の開示 本発明は、フレームスドアの各ビクセル位置に対して、当該ビクセル位置におい て現在描画されているビクセルの所属する図形の形状または多角形の順序コード をストアするメモリをフレームスドアと並列に設けることにより、上述の問題を 克服することを目的とする。フレームスドアのあるビクセル位置に描画するか否 かを決定するにあたって、各プロセッサはそのプロセッサが描画する形状の順序 コードがメモリに格納された順序コードより遅い（この場合はそのビクセルを描 く）か、そうでない（この場合はそのビクセルを描かない）かをチェックするこ とができるる。従って、プロセッサが多角形を描くための順序に制限がなくなり 、かつ誤った上書きの問題が克服される。

単一の描画プロセッサを用いる３次元グラフイツクス描画においては、フレーム スドアに並列にメモリを設け、フレームスドア中の各Ｘ、Ｙ、ビクセル位置に対 して、当該位置に現在書かれたビクセルの深さ２をストアすることが知られてい る。フレームスドアのＸ、Ｙビクセル位置に書くか否かを決定するにあって、こ のプロセッサは、描画されるべきビクセルの深さくインターポレーション（間隔 ）により得られる）がメモリに格納された深さより小さい（この場合はそのビク セルを描（）か、そうでない（この場合は、そのビクセルを描かない）かをチェ ックする。このように、この深さをバッファとして有する公知の３次元グラフイ ツクス描画システムと、本発明の２次元グラフィックス描画システムとは、ある 程度の類似性を有する。しかしながら、本発明では２次元システムにおいて複数 のプロセッサの各々が、追加の格納データと、描画される■（または多角形）の １庄を比較するのであって、シングルプロセッサによる、深さをバッファとした 公知の３次元システムのように、その形状（または多角形）のビクセルのＬｉを 描画するのではない。

以下に、添付図面を参照して、−例として、本発明の特定の実施例について述べ る。

第１図は、本発明描画システムの概略回路図である。

第２図は、そのフレームスドアの内容の例を示す説明図である。

第３図は、第１図に示した各プロセッサが描画命令を実行する場合の動作のフロ ーチャートである。

第４図は、一連の命令により描画を行って第２図に示すようなフレームスドアの 内容を生成する際に実行される、ステップのテーブルを示す図である。

第５Ａ図ないし第５Ｃ図は、一連の命令の途中の２箇所で、その一連の命令を開 始する前における、フレームスドアおよび順序バッファの内容を示す説明図であ る。

第１図を参照するに、この好適な実施例では、ポストコンピュータＨＣは命令レ ジスタＩＲに描画命令のセットを供給する。描画命令は、（ｉ）四角形（以後“ ｒｅｃ”と略記する）を描く、三角形を描く、または画面（スクリーン）をクリ アするなどの命令を表わすオペレーション（命令）コード（ｏｐｃｏｄｅ）を、 （ｉｉ）四角形の２つの反対側の隅部の座標（ｘｌ、ｙｌ）　、　（ｘ２．ｙ２ ）または三角形の頂点の座標（ｘｌ、ｙｌ）　、　（ｘ２．ｙ２）　ｉ３よび（ ｘ３．ｙ３）　、ならびに、たとえば四角形もしくは三角形の色またはスクリー ンがクリアされる色などのカラーコードのように、オペレーションコードに関連 したパラメータ、および（ｉｉｉ）命令の順序の形態を有する。

ここに記載の例では、以下の描画命令のセットを用いるものとする。

ｒｅｃ　ｌ、　１．５．５．黒、１　−（ａ）ｒｅｃ　ｌ、　４．２．５．赤、 ２−（ｂ）ｒｅｃ　２．２．４．４．緑、３−（Ｃ）ｒｅｃ　４，１，５，２． シアン、４−（ｄ）ｒｅｃ　４．４．４．５．黄、５　−（ｅ）これらの命令の 意味を以下に示す。

ａ：　隅部の座標が（１，１）および（５，５）の黒い四角形を描画する。

ｂ＝　命令ａで描画したいかなるビクセルによっても隠れないように、隅部の座 標が（１，４）および（２，５）の赤い四角形を描画する。

Ｃ：　命令ａまたはｂで描画したビクセルにより隠れないように、隅部の座標が （２，２）および（４，４）の緑の四角形を描画する。

ｄ：　命令ａないしＣで描画したビクセルにより隠れないように、隅部の座標が （４，１）および（５，２）のシアンの四角形を描画する。

ｅ：　命令ａないしｄで描画したビクセルにより隠れないように、隅部の座標が （４，４）および（４，５）の黄色の四角形を描画する。

第１図を再び参照するに、この好適な実施例においては、描画システムはさらに ４つのプロセッサＰＲＯＣＯからＰＲＯＣ３、関連する出力レジスタＯＲを有す るフレームスドアＦＳ、順序バッファＯＢ、ビデオプロセッサ■Ｐ、およびモニ タＭＯＮを有する。プロセッサＰＲＯＣＯ〜ＰＲＯＣ３は命令を命令レジスタＩ Ｒから非同期に読み取ることができるので、例えば、プロセッサＰＲＯＣ１が１ つの、より複雑な命令を実行している間に、プロセッサＰＲＯＣＯは２つ以上の 簡単な命令を読み取りおよび実行することができる。プロセッサＰＲＯＣＯから ＰＲＯＣ３は、それぞれ、アドレスバスＡＢ上の同一アドレスでフレームスドア ＦＳおよび順序バッファＯＢにアドレス指定するように動作することができる。

プロセッサＰＲＯＣＯからＰＲＯＣ３は、それぞれ、ビクセルデータバスＰＤＢ および順序データバスＯＤＢを介して、フレームスドアＦＳおよび順序バッファ ＯＢに対する読み出しおよび書き込みを、それぞれ、行うこともできる。フレー ムスドアＦＳおよび順序バッファＯＢは、簡単のため単に８×８ワードとして第 １図に示すように、同一の容量を有する。

そして、フレームスドアＦＳおよび順序バッファＯＢをアドレスバスＡＢにより 共通にアドレス指定することによって、フレームスドアＦＳにおける各位置は、 順序バッファＯＢにおけるそれぞれの位置に関連づけられる。従来と同様に、フ レームスドアＦＳの出力レジスタＯＲには、フレームスドアＦＳからのビクセル データが並列に行毎にロードされる。各行に対するビクセルデータは出力レジス タＯＲからビデオプロセッサ■Ｐにシリアルに出力され、モニタＭＯＮ上に表示 される。

この好適な実施例では、命令の実行に際し、プロセッサＰＲＯＣＯからＰＲＯＣ ３は、各々、第３図に示す順次のステップを行う。第１のステップＳ１では、プ ロセッサは多角形の色ｐｃおよび多角形の順序番号ＰＯを含む命令を命令レジス タＩＲから読み出す。例えば、先に述べた命令“ａ”についてみてみると、プロ セッサは命令“ｒｅｃ　１，１，５．５　”を読み、およびｐｃ＝黒、かツＰＯ ＝１をセットする。この好適な実施例では、排他ロック（ｅｘｃｌｕｓｉｏｎ　 １ｏｃｋ）を設けて、一度には、１つのプロセッサのみが命令レジスタから命令 を読み出すことができるようにする。次に、ステップＳ２では、プロセッサは、 周知のようにして、描画すべき第１のビクセルの位置、例えば本実施例では（１ ，１）を決定する。次いで、ステップＳ３では、プロセッサは順序バッファＯＢ （およびフレームスドアＦＳ）に対して位置（ｘ、ｙ）によりアドレス指定し、 その位置の順序番号ＯＢ　（ｘ、　ｙ）に等しい現在の順序変数ＣＯをセットす る。次に、ステップＳ４では、プロセッサは、処理中の命令の多角形に対する多 角形の順序ＰＯが、順序バッファＯＢから読み出した現在の順序ＣＯより大きい か否かを決定する。もし大きければ、次にステップＳ５で、プロセッサはフレー ムスドアＦＳのそのアドレス位置（ｘ、ｙ）に、処理中の命令の多角形の色ＰＣ を書き込み、ステップＳ６において、処理中の命令の多角形の順序ＰＯを順序バ ッファＯＢのアドレス位置（ｘ、ｙ）に書き込む。このようにして、ビクセルが 書き込まれ、および順序バッファＯＢが更新される。

次にステップＳ７が続く。もしステップｓ４で、多角形の順序ＰＯがストアした 現順序ＣＯより太き（ないと判断された場合は、ステップＳ５およびＳ６はスキ ップされる。

従って、そのビクセルは書き込まれず、および順序バッファは更新されない。こ の好適な実施例では、排他ロックが設けられるので、ステップＳ３．Ｓ５または Ｓ６において、一度には１つのプロセッサのみがフレームスドアＦＳおよび順序 バッファＯＢをアドレス指定できる。さらにまた、ステップＳ３において、一旦 プロセッサがフレームスドアＦＳおよび順序バッファＯＢをアドレス指定すると 、ステップＳ６を完了するか、またはステップＳ４においてフレームスドアおよ び順序バッファに書き込まないと決定するかのいずれかまでは、フレームスドア および順序バッファ上に、走査線ロックをかける。走査線ロックは、他のいかな るプロセッサもがフレームスドアおよび順序バッファ内のある位置を、同一の“ ｙ”アドレスでアクセスすることを防止し、このようにして、当該プロセッサが ステップＳ３で読み出したＯＢ　（ｘ、　ｙ）の内容を、他のプロセッサが変更 してしまうことを防止するが、その一方で、かかる他のプロセッサが異なる“ｙ ”アドレスのアドレスにアクセスすることを、なお可能とする。ステップＳ７に おいて、プロセッサは、公知のようにして、その多角形を完成するためには他の いくつかのビクセルを描画する必要があるか否かを判断し、もしそうであれば、 シーケンスのループはステップＳ２に戻り、ここで次のビクセルが検討される。

しかし、多角形の描画が完了すると、シーケンスは終了し、プロセッサは、命令 レジスタＩＲから他の命令を読み出す準備を完了する。

第４図に、先に述べた一例としての命令、“ａ”から“ｅ”を実行する際に、４ つのプロセッサＰＲＯＣＯからＰＲＯＣ３が実行するステップ例のテーブルを示 す。ここで、このテーブルは、第５Ａ図に示すように、フレームスドアＦＳの全 てのビクセルが白色に初期設定され、および順序バッファＯＢ内の全ての位置に ゼロ順序番号が格納されているという仮定に基づいている。第４図のテーブルは 自己説明的である。注意するべき点は、このテーブルのステップＳ１２は、プロ セッサ（この場合はＰＲＯＣ３）が実行中の多角形の順序をビクセル（４，２） の現在の順序Ｃ０（３）と比較する第１のステップであるということであり、こ のことは、そのビクセルが事前にステップＳｌｌで書き込まれているので、順番 ゼロにクリアされたスクリーン（画面）ではないことを考慮している。第５Ｂ図 および第５Ｃ図に示すように、ステップＳ１２の場合においては、多角形の順序 ＰＯが４であり、これは現在の順序３より大きいので、そのビクセルが書き込ま れる。しかしながら、次のステップＳ１３では、多角形の順序ＰＯの１は、現在 の順序４（ステップＳ１２で生じた順序）より太き（ないので、ステップＳ１３ において、そのビクセルは書き込まれない、さらに注意すべき点は、ステップＳ Ｌ４およびステップＳ１６で、プロセッサＰＲＯＣＩおよびＰＲＯＣ３が、それ らの現命令すおよびｄの描画を完了していることである。従って、ステップＳ１ ８では、プロセッサＰＲＯＣＩは次の命令“ｅ”の実行を開始し、およびプロセ ッサＰＲＯＣ３は、先に述べた簡単な５命令の例においては、それ以上実行する 命令がないのでアイドル状態となる。

第４図の詳細な考察から、ステップＳ１からＳ４４の全てが完了した後に、フレ ームスドアＦＳの内容が、第２図に示したようになることが認められるであろう 。

簡単のために、このシステムは８×８ワードのフレームスドアＦＳおよび８×８ ワードの順序バッフｙＯＢを有するものとして上述のように説明してきた。実際 には、フレームスドアＦＳはこれよりもはるかに大きく、例えば、２ｋＸ２にワ ードの容量を有し、およびこれに対応して、出力レジスタＯＲは、２にワードの 容量を有する。フレームスドアＦＳは、例えば、慣例の日立ビデオＲＡＭを用い て実施するのが好都合である。順序バッファ０Ｂは、フレームスドアと等しいワ ード容量を有し、例えば、慣例の日立ＤＲＡＭにより実施できる。順序バッファ ＯＢの各ワードは、例えば、１６．２４、または３２ビツトで構成することがで き、順序バッファにおいてオーバーフローを生じる前に、それぞれ、６５５３５ 個、１６７７７２１５個、または４２９４９６７２９５個の多角形を描画するこ とを可能とする。

このシステムを用いて、順序バッファにおいてオーバーフローを引き起こすのに 充分な、多数の多角形を描画する場合は、好適な実施例では以下の過程を用いる ことができる。命令レジスタＩＲへの命令のシーケンスを、最大の順序番号、例 えば、１６ビツトの場合における順序番号６５５３５を有する命令の後に停止す る。次に、命令レジスタの中の命令のすべてが読み出され、および実行されたと きに、そのプロセッサは描画を中止する。すべてのプロセッサが中止すると、順 序バッファＯＢをゼロにクリアし、次いで、命令のさらなるシーケンスを、第１ の命令が順序番号１を有するようにして、命令レジスタに供給する。従って、プ ロセッサは描画を再開し、命令の新たなシーケンスによって、実行の一時的停止 の前のフレームスドアＦＳの、事前の内容を上書きする対象を描画する。

多（の変更および発展を、以上に記載したシステムに加え得ることが認識される であろう０例えば、いかなる複数個数′のプロセッサをも採用できる。さらにま た、描画命令の重要性を増加させることは、順序番号を増加するのではなく、減 少させろことにより行うことができる。さらに、フレームスドアＦＳおよび順序 バッファＯＢを組み合わせて単一のデバイスに構成することができる。例えば、 ３２ビツトのフレームスドアにおいて、１６ビツトをビクセルデータの格納に用 い、および１６ビツトを順序データの格納に用いることができる。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．ピクセル位置の配列を提供するフレームストア（ＦＳ）と、 一組の描画命令を供給する手段であって、各描画命令が、前記フレームストア内 に描画される一つの図形の形状に関連し、および各描画命令は、描画動作の種類 を指示する命令コード、その描画動作において用いられるパラメータ、および順 序コードを有する、一組の描画命令を供給する手段（ＨＣ，ＩＲ）と、並列に動 作可能であって、前記描画命令を受取り、およびピクセルを前記フレームストア に書き込んで前記関連する図形の形状を描画する複数のプロセッサ（ＰＲＯＣＯ 〜ＰＲＯＣ３）と、 それぞれ前記フレームストアの各ピクセル位置に対応するメモリセルの配列を有 する順序バッファ（ＯＢ）と、 を具え、 各プロセッサは、前記フレームストアのピクセル位置にピクセルを書き込むか否 かを判断するときに、描画されるべき図形の形状の順序コードが、当該ピクセル に対応する順序バッファ内のメモリセルの内容よりも重要か否かを判断し、もし 重要であれば、フレームストアにそのピクセルを書き込み、およびその描画され るべき図形の形状の順序コードで当該メモリセルを更新し、およびもし重要でな ければ、当該ピクセルを書き込まないように動作可能であることを特徴とするグ ラフィックス描画システム。
2. ２．前記フレームストアおよび前記順序バッファが共通のアドレスバスを有する ことを特徴とする請求項１に記載のグラフィックス描画システム。
3. ３．前記フレームストアがピデオＲＡＭで構成され、および前記順序バッファが ビデオＲＡＭではないＲＡＭで構成されたことを特徴とする、請求の範囲第１項 または第２項に記載のグラフィックス描画システム。
4. ４．フレームストアおよび順序バッファが共通のビデオＲＡＭにより構成され、 該ピデオＲＡＭの各位置において、ピクセルデータがいくつかのピットにより格 納され、および対応する順序コードが他のピットにより格納されることを特徴と する請求の範囲第１項または第２項に記載のグラフィックス描画システム。
5. ５．供給された命令の順序コードのオーバーフロー時に動作可能であって、命令 の供給を一時的に停止し、前もって供給された命令をプロセッサが完了させるの を許可し、および順序バッファをリセットすることを特徴とする請求の範囲第１ 項ないし第４項のいずれかの項に記載のグラフィックス描画システム。