JPH10161636A - グラフィックス表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】フレームバッファに描画した画像をストアし
て、テクスチャとして利用することを高速かつ簡単に行
うためのグラフィックス表示装置を提供する。 【解決手段】本発明によれば、複数のフレームバッファ
を備えることと、現在描画中あるいは表示中のフレーム
バッファと、テクスチャとしてフレームバッファの画像
をストアした場合に用いる予備のフレームバッファを特
定するための開始アドレスと、前記開始アドレスをもと
にフレームバッファをストアする命令を受けた後、どの
フレームバッファを表示用あるいは描画用フレームバッ
ファとするかの判定を行うフレームバッファ判定部と、
フレームバッファを切り替えるフレームバッファ切替部
と、ストアしたフレームバッファの開始アドレス，幅，
高さを記憶する領域を持つテクスチャ管理テーブルを具
備することにより達成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はグラフィックス表示
装置に係り、特にフレームバッファに描画した画像をテ
クスチャとして利用することを高速かつ簡単に行うグラ
フィックス表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、コンピュータグラフィックス処
理はジオメトリ演算，陰面処理，レンダリング，表示の
手順で行われる。この処理は多くの場合、図形データを
処理し描画コマンドを作成するＣＰＵと、描画コマンド
を描画処理し画像をフレームバッファに描画するグラフ
ィックスプロセッサと、フレームバッファの画像を表示
する表示プロセッサ，図形データや描画コマンドやフレ
ームバッファを記憶するメモリ等で構成されるが、必ず
しもこの限りでない。これら一連の処理を行うことで、
線や三角形や四角形、あるいはより頂点数の多い図形を
用いて、質感や立体感のある、より現実物に近い画像を
表示することが可能である。

【０００３】現実物に近い画像を描画するためにテクス
チャと呼ばれるビットマップ形式で記憶するイメージ画
像を図形に張り付けるテクスチャ処理の技術もある。こ
の場合、フレームバッファの他にテクスチャを保存する
テクスチャ用メモリが必要となる。

【０００４】さらにフレームバッファに描画した画像を
テクスチャとして利用することがある。例えば、ガラス
に写った図形を描画する際には、まずフレームバッファ
に図形を描画する。次にフレームバッファのデータをテ
クスチャ領域にコピーしてテクスチャとする。そしてこ
のテクスチャを用いてもう一度図形を描画すれば所望の
画像が得られる。

【０００５】上記の具体的な従来例として“３次元描画
ＬＳＩ，パソコンで３０万ポリゴン／秒実現”，日経エ
レクトロニクス，１９９５．７．１７（Ｎo.６４０）に
掲載されているものがある。この例ではテクスチャ処理
を施した図形を高速に描画するために開発された技術に
関する解説がある。前記ＬＳＩでは高速な描画処理を実
現するために、メモリとのバス幅を大きくする方法を採
用しており、テクスチャ領域，フレームバッファ領域，
ローカルメモリ領域の三つが必要となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記第一の従来例を用
いた場合にはテクスチャ領域，フレームバッファ領域，
ローカルメモリ領域の少なくとも三つの領域が固定的に
必要であり、一度フレームバッファへ描画した画像をテ
クスチャとして利用するためには画像をフレームバッフ
ァ領域からテクスチャ領域へとコピーする必要がある。
画像のコピーを行っている間、ＬＳＩは他の処理を行う
ことができないので性能が低下する。また、複数のメモ
リを備えるため、高速なコンピュータグラフィックス処
理が可能となるが、グラフィックス表示装置の価格が高
くなる。

【０００７】特開平5−257793 号の従来例には一つのメ
モリにフレームバッファ領域，ローカルメモリ領域を合
わせ持つシステムが紹介されている。この例ではフレー
ムバッファ領域とローカルメモリ領域を一つのメモリ上
に持つため、メモリの個数が減りグラフィックス表示装
置の価格が前記従来例に比べて安くなり、かつグラフィ
ックス表示装置が小型化するという利点を持つ。

【０００８】本発明の目的は、フレームバッファ領域，
ローカルメモリ領域の他に、さらにテクスチャ領域を一
つのメモリ上に任意に設けることが可能であることを前
提として、フレームバッファの開始アドレスを切り替え
ることで、フレームバッファに描画した画像をテクスチ
ャとして利用する場合にコピーすることなく高速かつ簡
単に行うことを可能とするグラフィックス表示装置の提
供にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、複数のフレ
ームバッファを備えることと、現在描画中あるいは表示
中のフレームバッファと、テクスチャとしてフレームバ
ッファの画像をストアした場合に用いる予備のフレーム
バッファを特定するための開始アドレスと、前記開始ア
ドレスをもとにフレームバッファをストアする命令を受
けた後、どのフレームバッファを表示用あるいは描画用
フレームバッファとするかの判定を行うフレームバッフ
ァ判定部と、フレームバッファを切り替えるフレームバ
ッファ切替部と、ストアしたフレームバッファの開始ア
ドレス，幅，高さを記憶する領域を持つテクスチャ管理
テーブルを具備することにより達成される。

【００１０】

【発明の実施の形態】まず、後の説明のために言葉の定
義をしておく。第一に、“ロード”はＣＰＵがメモリの
テクスチャ領域にテクスチャとしてデータを転送するこ
とを意味する。第二に、“ストア”はグラフィックスプ
ロセッサがフレームバッファへ描画した画像を、テクス
チャとして利用できるようにすることを意味する。

【００１１】本発明の一実施形態であるフレームバッフ
ァのデータをストアするための装置及び、それを用いた
グラフィックス表示装置について、図面を参照しながら
詳細に説明する。

【００１２】図１は、本発明の一実施形態によるグラフ
ィックス表示装置の構成図である。グラフィックス表示
装置は、グラフィックス表示装置の制御や、描画したい
図形のデータ処理を行い描画コマンドを作成するCPU300
と、CPU300が作成した描画コマンドを処理しフレームバ
ッファへ画像を描画するグラフィックスプロセッサ１０
０と、図形データや描画コマンドやフレームバッファや
テクスチャ管理テーブル２４０を記憶するメモリ２００
と、画像を表示するCRT700と、CRT700へ表示する画像の
表示処理を行う表示プロセッサ４００と、他の処理装置
や記憶装置との入出力処理を行うＩ／Ｏ６００と、グラ
フィックスプロセッサ１００とCPU300と表示プロセッサ
４００等のメモリ２００へのアクセスを調停するメモリ
コントローラ５００から構成されている。本実施例では
グラフィックスプロセッサ100,メモリ２００，CPU300，
表示プロセッサ４００，メモリコントローラ５００が別
々になっているが、これに限られるものではなく、複数
のものを一つのＬＳＩで構成することも可能である。

【００１３】CPU300は図形データのジオメトリ演算を行
い、描画コマンドを作成する。その後、描画コマンドを
メモリコントローラ５００を介してメモリ２００へ転送
する。

【００１４】グラフィックスプロセッサ１００は描画処
理部１１０，フレームバッファ判定部１２０，フレーム
バッファ切替部１３０，表示用フレームバッファ開始ア
ドレスレジスタ１４０，描画用フレームバッファ開始ア
ドレスレジスタ１５０から構成されている。グラフィッ
クスプロセッサ１００はメモリ２００にある描画コマン
ドをメモリコントローラ５００を介して読み出し、描画
コマンドの実行処理を行い、その後メモリ２００にある
フレームバッファに画像を描画する。

【００１５】描画処理部１１０は描画コマンドの描画処
理を行う。表示用フレームバッファ開始アドレスレジス
タ１４０は、表示するための画像を記憶するフレームバ
ッファの開始アドレスを記憶するためのレジスタであ
る。描画用フレームバッファ開始アドレスレジスタ１５
０は、描画する画像を記憶するフレームバッファの開始
アドレスを記憶するためのレジスタである。

【００１６】フレームバッファ判定部１２０はフレーム
バッファのストア命令が実行されたときにフレームバッ
ファをストアし、このフレームバッファの開始アドレ
ス，幅，高さのデータをメモリ２００内のテクスチャ管
理テーブル２４０に記憶させる。そして、テクスチャ用
フレームバッファの開始アドレスと、ストアしたフレー
ムバッファの開始アドレスを入れ替える。

【００１７】フレームバッファ切替部１３０はフレーム
バッファ判定部１２０から送られるフレームバッファの
開始アドレス情報により、フレームの切替タイミングに
おいて、描画用フレームバッファと表示用フレームバッ
ファそれぞれの開始アドレスを切り替え、表示用フレー
ムバッファの開始アドレスを記憶する表示用フレームバ
ッファ開始アドレスレジスタ１４０と、描画用フレーム
バッファの開始アドレスを記憶する描画用フレームバッ
ファ開始アドレスレジスタ１５０に設定する。尚、表示
用フレームバッファ開始アドレスレジスタ１４０と描画
用フレームバッファ開始アドレスレジスタ１５０に設定
されているアドレス情報は必ずしも異なる必要はない。

【００１８】メモリ２００にはフレームバッファＡ２１
０とフレームバッファＢ２２０とフレームバッファＣ２
３０，テクスチャ管理テーブル２４０を備えている。フ
レームバッファＡ２１０，フレームバッファＢ２２０，
フレームバッファＣ２３０は画像データを記憶する。こ
のように三つのフレームバッファを備えているのはどれ
か一つのフレームバッファは表示用フレームバッファで
あり、さらにもう一つのフレームバッファは描画フレー
ムバッファとして機能するダブルバッファ構造を想定し
ているためである。残りのフレームバッファは描画用フ
レームバッファがテクスチャとしてストアされた場合に
描画用フレームバッファとして利用される。また、フレ
ームバッファの総数は三つに限らず複数個であれば任意
に設定することが可能である。

【００１９】テクスチャ管理テーブル２４０はメモリに
ロードされるテクスチャの情報を記憶する。ここで、テ
クスチャの情報とはテクスチャの開始アドレス，幅，高
さ等である。さらにテクスチャ管理テーブル２４０はス
トアするフレームバッファの開始アドレス，幅，高さを
設定する。

【００２０】本発明の実施例では表示用フレームバッフ
ァ開始アドレスレジスタ１４０と描画用フレームバッフ
ァ開始アドレスレジスタ１５０に設定されてアドレスか
ら始まる表示用あるいは描画用のフレームバッファに画
像を描画したり、画像を読んで表示する。

【００２１】図２は、フレームバッファ判定部１２０の
一実施例を示す構成図である。フレームバッファ判定部
１２０はフレームバッファ幅レジスタ１２１，フレーム
バッファ高さレジスタ１２２，選択バッファレジスタ１
２３，判定処理部１２４，テクスチャ用フレームバッフ
ァ開始アドレスレジスタ１２５から構成される。フレー
ムバッファ幅レジスタ１２１はフレームバッファの幅情
報を記憶する。フレームバッファ高さレジスタ１２２は
フレームバッファの高さの情報を記憶する。そして、こ
れらの情報はフレームバッファがストアされるときにメ
モリ２００内にあるテクスチャ管理テーブル２４０に記
憶される。選択バッファレジスタ１２３は現在描画中の
フレームバッファ、または表示中のフレームバッファの
どちらをストアするのかを指定するためのレジスタであ
る。選択バッファレジスタ１２３を設けることにより、
描画中のフレームバッファ，表示用のフレームバッファ
のどちらもストアすることが可能であり、ストアした後
はテクスチャとして利用することができる。

【００２２】判定処理部１２４はストア命令が実行され
たときに、選択バッファレジスタ１２３に設定されてい
る選択バッファ情報をもとに、表示中のフレームバッフ
ァあるいは描画中のフレームバッファをストアする。こ
のときフレームバッファ幅レジスタ１２１と、フレーム
バッファ高さレジスタ１２２と、表示用フレームバッフ
ァ開始アドレスレジスタ１４０あるいは描画用フレーム
バッファ開始アドレスレジスタ１５０のアドレスをテク
スチャ管理テーブル２４０に記憶させる。そして、選択
バッファレジスタ１２３の情報に基づき、表示用フレー
ムバッファの開始アドレスあるいは描画用フレームバッ
ファの開始アドレスと、テクスチャ用フレームバッファ
開始アドレスレジスタ１２５に記憶されているテクスチ
ャ用フレームバッファの開始アドレスをもとに、開始ア
ドレスの判定処理を行う。表示用フレームバッファをス
トアする場合には、表示用フレームバッファの開始アド
レスをテクスチャ用フレームバッファ開始アドレスに設
定する。描画用フレームバッファをストアする場合に
は、描画用フレームバッファの開始アドレスとテクスチ
ャ用フレームバッファ開始アドレスを入れ替える。さら
に、描画用のフレームバッファをストアする場合には入
れ替えたフレームバッファの開始アドレスを描画用フレ
ームバッファ開始アドレスレジスタ１５０に設定する。

【００２３】そして、判定処理した後の表示用フレーム
バッファの開始アドレスと描画用フレームバッファの開
始アドレスをフレームバッファ切替部１３０に送る。ス
トア命令を実行したあとの表示用フレームバッファの開
始アドレスあるいは描画用フレームバッファの開始アド
レスは現在の表示中のフレームバッファの開始アドレス
あるいは描画中のフレームバッファの開始アドレスと同
じではない。

【００２４】例えば、ストア命令が実行され、そのとき
に選択バッファレジスタ１２３に“表示用フレームバッ
ファをストアする”ための値が設定されており、表示用
フレームバッファ開始アドレスレジスタ１４０にはフレ
ームバッファＡ２１０のアドレス，描画用フレームバッ
ファ開始アドレスレジスタ１５０にはフレームバッファ
Ｂ２２０が設定されているとする。このとき判定処理部
１２４はテクスチャ用フレームバッファ開始アドレスレ
ジスタ１２５に記憶されているフレームバッファＣ２３
０のアドレスを表示用フレームバッファの開始アドレス
とし、ストアされたフレームバッファＡ２１０の開始ア
ドレスをテクスチャ用フレームバッファ開始アドレスレ
ジスタ１２５に設定する。そして、フレームバッファ幅
レジスタ１２１，フレームバッファ高さレジスタ１２
２，表示用フレームバッファ開始アドレスレジスタ１４
０のアドレス値（フレームバッファＡ２１０の開始アド
レス）をテクスチャ管理テーブル２４０に設定する。上
記したように、現在表示中のフレームバッファはフレー
ムバッファＡ２１０であるが、ストア命令が実行され、
表示用フレームバッファのストア処理が行われた結果、
フレームバッファ切替部に送られる表示用フレームバッ
ファの開始アドレスはフレームバッファＣの開始アドレ
スである。描画用フレームバッファのアドレス情報はス
トア命令の実行前後で変化しない。

【００２５】テクスチャ用フレームバッファ開始アドレ
スレジスタ１２５にはストアされたフレームバッファの
開始アドレスが記憶される。このアドレス情報はテクス
チャ管理テーブル２４０に記憶されているフレームバッ
ファの開始アドレスと同じものである。これは、次にス
トア命令が実行されたときにフレームバッファの判定処
理を行う際、データの読み出しに要する時間がメモリか
らの読み出しよりも判定処理部１２４と同じフレームバ
ッファ判定部１２０内にあるレジスタからの読み出しに
要する時間の方が短く、より高速にストア処理を可能に
するためである。

【００２６】尚、ストア命令が実行されない場合には判
定処理部１２４は判定処理を行わず、表示用フレームバ
ッファ開始アドレスレジスタ１４０と描画用フレームバ
ッファ開始アドレスレジスタ１５０に記憶されているア
ドレスをフレームバッファ切替部に送る。

【００２７】図４は、テクスチャ管理テーブル２４０の
一実施例を示す説明図である。これはテクスチャ管理テ
ーブル２４０に記憶する情報としてテクスチャ開始アド
レス（上位ビット）Ｈ，テクスチャ開始アドレス（下位
ビット）Ｌ，テクスチャ幅，テクスチャ高さを採用して
いる例を示している。テクスチャ管理テーブル２４０は
テクスチャＩＤで管理されていて、テクスチャＩＤが０
の配列要素はストアするフレームバッファ開始アドレス
（上位ビットと下位ビットに分ける），幅，高さを記憶
する部分として予め決められている。それ以外の部分に
はロードされるテクスチャの開始アドレス，幅，高さを
記憶する。しかし、ストアするフレームバッファのテク
スチャＩＤは必ずしも０である必要はなく、異なるもの
でも良い。

【００２８】以上から本発明のグラフィックス表示装置
でのフレームバッファのストアはフレームバッファの画
像データのコピーを行うのではなく、フレームバッファ
の開始アドレスによる判定処理と、ストアするフレーム
バッファの開始アドレス，幅，高さをテクスチャ管理テ
ーブル２４０に記憶するだけで実現できることがわか
る。そのため、フレームバッファをテクスチャとして利
用するためのストア処理は高速、かつ簡単に実現するこ
とが可能である。

【００２９】図３は、フレームバッファ切替部１３０の
一実施例を示す構成図である。フレームバッファ切替部
１３０はフレームバッファ判定部１２０から送られる表
示用フレームバッファの開始アドレスと描画用フレーム
バッファの開始アドレスを切り替える。つまり、フレー
ムバッファ判定部１２０から送られる表示用フレームバ
ッファ開始アドレスを描画用フレームバッファ開始アド
レスレジスタ１５０に設定し、フレームバッファ判定部
１２０から送られる描画用フレームバッファの開始アド
レスを表示用フレームバッファ開始アドレスレジスタ１
４０に設定する。

【００３０】図５，図６，図７，図８は、本発明の一実
施形態によるフレームバッファのストア処理の概略を示
すフローチャートである。まず、前処理として表示中の
フレームバッファの開始アドレス（フレームバッファＡ
２１０の開始アドレスはＡＡ、フレームバッファＢ２２
０の開始アドレスはＡＢ、フレームバッファＣ２３０の
開始アドレスはＡＣとする）をＤＩＳＰとする（Ｓ１
０）。同様に描画中のフレームバッファの開始アドレス
をＤＲＡＷとする（Ｓ２０）。

【００３１】次に、選択バッファレジスタ１２３を参照
して、ストアするフレームバッファは表示中のものか描
画中のものかを判定する（Ｓ３０）。表示中のフレーム
バッファをストアしたいのであれば、ＤＩＳＰがＡＡで
あるかどうかを判定する（Ｓ４０）。判定結果が“真”
であれば次にＤＲＡＷがＡＢであるかどうかを判定する
（Ｓ５０）。この判定結果も“真”であれば、ＤＩＳＰ
にＡＣを設定する（Ｓ６０）。そして、ストアされるの
はフレームバッファＡ２１０となるから、フレームバッ
ファＡ２１０の開始アドレス，幅，高さをテクスチャ管
理テーブル２４０に設定する（Ｓ８０）。

【００３２】処理Ｓ５０で判定結果が“偽”となった場
合にはＤＩＳＰにＡＢを設定する（Ｓ７０）。このと
き、ストアされるのはフレームバッファＡ２１０であ
る。

【００３３】処理Ｓ４０で“偽”となった場合は表示中
のフレームバッファはフレームバッファＡ２１０ではな
い。そこでＤＩＳＰがＡＢであるかどうかの判定を行う
（Ｓ９０）。結果が“真”であれば、ＤＲＡＷがＡＡで
あるかどうかの判定を行う（Ｓ１００）。結果が“真”
であればＤＩＳＰにＡＣを設定する(Ｓ１１０)。“偽”
であればＤＩＳＰにＡＡを設定する（Ｓ１２０）。そし
て、フレームバッファＢ２２０の開始アドレス，幅，高
さをテクスチャ管理テーブル２４０に設定する（Ｓ１３
０）。このときフレームバッファＢ２２０がストアされ
る。

【００３４】処理Ｓ９０で“偽”となった場合はフレー
ムバッファＣ２３０を表示中であることを意味する。そ
こでＤＲＡＷがＡＡであるかどうかを判定する(Ｓ１４
０)。結果が“真”であればＤＩＳＰにＡＢを設定する
（Ｓ１５０）。“偽”であればＤＩＳＰにＡＡを設定す
る（Ｓ１６０）。そしてフレームバッファＣ２３０の開
始アドレス，幅，高さをテクスチャ管理テーブル２４０
に設定する（Ｓ１７０）ことにより、フレームバッファ
Ｃ２３０をストアすることができる。

【００３５】次に描画中のフレームバッファをストアす
る場合について説明する。これはＳ３０で判定結果が
“偽”となった場合である。

【００３６】まず、ＤＲＡＷがＡＡかどうか判定する
（Ｓ１８０）。結果が“真”であれば、ＤＩＳＰがＡＢ
かどうか判定する(Ｓ１９０)。この判定でも結果が
“真”であればＤＩＳＰにＡＣを設定し(Ｓ２００)、Ｄ
ＲＡＷにＡＢを設定する(Ｓ２１０)。そして、ＤＲＡＷ
のアドレス情報を描画用フレームバッファ開始アドレス
レジスタ１５０に設定し（Ｓ３８０）、フレームバッフ
ァＡ２１０の開始アドレス，幅，高さをテクスチャ管理
テーブル２４０に設定する（Ｓ２４０）。その結果、フ
レームバッファＡ２１０がストアされる。

【００３７】処理Ｓ１９０の判定で“偽”となった場合
にはＤＩＳＰにＡＢを設定し(S220)、ＤＲＡＷにＡＣを
設定する（Ｓ２３０）。その後Ｓ３８０の処理に移る。

【００３８】処理Ｓ１８０で“偽”となった場合はＤＩ
ＳＰがＡＢであるかどうかの判定を行う（Ｓ２５０）。
結果が“真”であれば、ＤＩＳＰがＡＡであるかどうか
の判定を行う(Ｓ２６０)。結果が“真”であればＤＩＳ
ＰにＡＣを設定し(Ｓ２７０)、ＤＲＡＷにＡＡを設定す
る（Ｓ２８０）。“偽”であればＤＩＳＰにＡＡを設定
し(Ｓ２９０)、ＤＲＡＷにＡＣを設定する(Ｓ３００)。
その後ＤＲＡＷのアドレスを描画用フレームバッファ開
始アドレスレジスタ１５０に設定し(Ｓ３９０)、フレー
ムバッファＢ２２０の開始アドレス，幅，高さをテクス
チャ管理テーブル２４０に設定する（Ｓ３１０）。その
結果、フレームバッファＢ２２０がストアされる。

【００３９】処理Ｓ２５０で“偽”となった場合はフレ
ームバッファＣ２３０を描画中であることを意味する。
そこでＤＩＳＰがＡＡであるかどうかの判定を判定を行
う（Ｓ３２０）。結果が“真”であればＤＩＳＰにＡＢ
を設定し（Ｓ３３０）、ＤＲＡＷにＡＡを設定する（Ｓ
３４０）。“偽”であればＤＩＳＰにＡＡを設定し（Ｓ
３５０）、ＤＲＡＷにＡＢを設定する（Ｓ３６０）。Ｄ
ＲＡＷのアドレスを描画用フレームバッファ開始アドレ
スレジスタ１５０に設定する(Ｓ４００)。そして、フレ
ームバッファＣ２３０の開始アドレス，幅，高さをテク
スチャ管理テーブル２４０に設定する（Ｓ４００）こと
によりフレームバッファＣ２３０をストアすることがで
きる。

【００４０】図９は、フレームバッファの切替動作を示
すタイミングチャートである。(ａ)は表示用フレームバ
ッファをストアする例である。ここでＶＳＹＮＣは垂直
同期信号を意味し、ＶＳＹＮＣがLow レベルからHighレ
ベルに変化するときにグラフィックスプロセッサ１００
はフレームを切り替える。初期状態においてはフレーム
バッファＡ２１０は表示中、フレームバッファＢ２２０
は描画中である。１回目のストア命令により、フレーム
バッファＡ２１０はテクスチャとしてストアされる。ス
トアは処理Ｓ１０，Ｓ２０，Ｓ３０，Ｓ４０，Ｓ５０，
Ｓ６０，Ｓ８０を経ている。そして、フレームバッファ
Ｂ２２０は表示中となり、フレームバッファＣ２３０は
描画中となる。このとき、フレームバッファＡ２１０は
表示用フレームバッファ、かつテクスチャとしてストア
されたフレームバッファとなっており、フレームバッフ
ァＡ２１０を用いて図形を描画することが可能である。

【００４１】次とその次のフレーム切替タイミングでは
描画用フレームバッファと表示用フレームバッファが切
り替わるだけである。２回目のストア命令により、表示
中のフレームバッファＣ２３０がテクスチャとしてスト
アされ、フレームバッファＡ２２０は表示用でもなく、
また描画用でもない不定状態になる。フレームバッファ
Ｃ２３０はフレーム切替タイミングまで表示用フレーム
バッファも兼ねている。このストアでは、処理Ｓ１０，
Ｓ２０，Ｓ３０，Ｓ４０，Ｓ９０，Ｓ１４０，Ｓ１６
０，Ｓ１７０を経ている。次のフレーム切替タイミング
ではフレームバッファＡ２１０が描画用フレームバッフ
ァ，フレームバッファＢ２２０が表示用フレームバッフ
ァとなる。その次のフレームでは単に、表示用フレーム
バッファと描画用フレームバッファが切り替わる。

【００４２】（ｂ）は描画用フレームバッファのストア
の例を示している。初期状態においてはフレームバッフ
ァＡ２１０が表示中、フレームバッファＢ２２０が描画
中である。１回目のストア命令により、処理Ｓ１０，Ｓ
２０，Ｓ３０，Ｓ１８０，Ｓ２５０，Ｓ２６０，Ｓ２７
０，Ｓ２８０，Ｓ３９０，Ｓ３１０を経て、フレームバ
ッファＢ２２０はテクスチャとしてストアされる。描画
用フレームバッファはフレームバッファＢ２２０からフ
レームバッファＣ２３０に変わる。このときテクスチャ
としてストアされたフレームバッファＢ２２０の画像を
用いて図形を描画することが可能である。次とその次の
フレーム切替タイミングでは表示用フレームバッファと
描画用フレームバッファが切り替わるだけである。２回
目のストア命令により、処理Ｓ１０，Ｓ２０，Ｓ３０，
Ｓ１８０，Ｓ１９０，Ｓ３２０，Ｓ３３０，Ｓ３４０，
Ｓ４００，Ｓ３７０を経て、フレームバッファＡ２１０
がテクスチャとしてストアされる。

【００４３】図９（ａ)，(ｂ）に示されているように、
本発明によれば表示用フレームバッファと描画用フレー
ムバッファのどちらのストアを実行しても毎フレーム異
なるフレームバッファを表示することが可能であり、同
じ表示性能が保証される。さらに、ストアしたフレーム
バッファの画像データの記憶保持期間はストア命令の実
行のみに規定されるため、一度ストアしたフレームバッ
ファは次のストア命令が実行されるまで有効であるとい
う特徴を持っている。

【００４４】図１０は、描画コマンドの一例を示す説明
図である。この描画コマンドを用いることにより、スト
アしたテクスチャを用いて図形（四角形）を描画するこ
とが可能である。この描画コマンドはコマンドコード，
描画属性を示す描画モード，テクスチャ開始アドレス
Ｈ，テクスチャ開始アドレスＬ，テクスチャ幅Ｗ，テク
スチャ高さＨ，描画したい図形のスクリーン座標系での
描画座標Ｘ１，描画座標Ｙ１，描画座標Ｘ２，描画座標
Ｙ２，描画座標Ｘ３，描画座標Ｙ３，描画座標Ｘ４，描
画座標Ｙ４から構成される。

【００４５】描画コマンドのテクスチャ開始アドレス
Ｈ，テクスチャ開始アドレスＬ，テクスチャ幅Ｗ，テク
スチャ高さＨにはテクスチャ管理テーブル２４０に設定
されているストアしたフレームバッファの開始アドレ
ス，幅，高さを用いる。そうすることによってストアし
たフレームバッファをテクスチャとして利用した図形を
描画することができる。

【００４６】図１３はテクスチャの一例とテクスチャ処
理を施した描画図形の一例を示す説明図である。（ａ）
は一度フレームバッファに描画し、テクスチャとしてス
トアしたものである。図１０の描画コマンドを用いると
（ａ）のテクスチャを用いて（ｂ）のような図形を描画
することが高速かつ簡単に行うことができる。

【００４７】図１１は、グラフィックスプロセッサ１０
０の他の実施例を示す構成図である。図１１を用いて図
１０の描画コマンドがどのように描画処理されて図形が
描画されるかを説明する。

【００４８】グラフィックスプロセッサ１００′は描画
コマンドバッファ制御部１６０，描画処理部１１０から
構成されている。

【００４９】メモリ２００′には描画コマンドバッファ
Ａ２５０，描画コマンドバッファＢ２６０，描画コマン
ドバッファＣ２７０がある。これらのバッファはCPU300
が作成する図１０の描画コマンドを記憶する。

【００５０】描画コマンドバッファ制御部１６０は三つ
ある描画コマンドバッファのどのバッファから描画コマ
ンドを読み出すか、あるいはどの描画コマンドバッファ
に描画コマンドを書き込むかを制御する。三つある描画
コマンドバッファのうち描画コマンドバッファＢ２６０
と描画コマンドバッファＣ２７０に記憶されている描画
コマンドは一フレーム毎に更新される。尚、この二つの
描画コマンドバッファは一方はCPU300からの書き込み
用、もう一方はグラフィックスプロセッサ１００の読み
出し用に使用され、フレーム単位で書き込みと読み出し
が切り替わる。このようにすることによって、CPU300と
グラフィックスプロセッサ１００が同時に動作すること
が可能になり処理性能が向上する。

【００５１】描画コマンドバッファＡ２５０は複数フレ
ームに対して使用する描画コマンド（以下、半恒久的描
画コマンドと示す）を記憶しておく。複数フレームで使
用する描画コマンドを毎フレーム作成し転送した場合、
グラフィックス表示装置の性能を低下させる原因とな
る。半恒久的描画コマンドを記憶する描画コマンドバッ
ファを備えることでこの問題を解決することができる。

【００５２】本実施例では、描画コマンドバッファＡ２
５０を半恒久的描画コマンドバッファとしている。

【００５３】描画コマンドバッファ制御部１６０は半恒
久的描画コマンドバッファ有効フラグ１６１，描画コマ
ンドバッファ順序フラグ１６２から構成されている。半
恒久的描画コマンドバッファ有効フラグ１６１は、半恒
久的描画コマンドバッファ使用の有無を示すフラグであ
る。半恒久的描画コマンドバッファを使用したい場合に
は“ＯＮ”を設定する。描画コマンドバッファ順序フラ
グ１６２は半恒久的描画コマンドバッファ有効フラグ１
６１に“ＯＮ”が設定されているときに機能する。この
フラグは半恒久的描画コマンドバッファ内に記憶されて
いる描画コマンドを先に処理するか、あるいは後に処理
するかの順序を示すフラグである。例えば、動かない背
景用に半恒久的描画コマンドバッファを使用する場合に
は“先”を設定する。また、手前にある固定された物体
の描画に半恒久的描画コマンドバッファを使用する場合
には“後”を設定する。

【００５４】半恒久的描画コマンドバッファの有効性を
示す具体例を例を示す。背景として動かない山を表示す
る場合を考える。まず山の画像をフレームバッファに描
画する。この画像をストアし、テクスチャとして利用す
る。ストアした山をテクスチャとして利用する描画コマ
ンドを作成し、半恒久的描画コマンドバッファに転送す
る。半恒久的描画コマンドバッファ有効フラグ１６１を
立て、さらに描画コマンドバッファ順序フラグ１６２に
“先”を設定する。その結果、毎フレーム背景の山を描
画する描画コマンドを作成することなく、背景に山を描
画し、表示することが可能になる。描画コマンドを作成
する処理が省かれるだけでなく、上記したように描画コ
マンドの転送量の削減に役立つ。

【００５５】描画処理部１１０は描画コントローラ１１
１，描画コマンドフェッチ部１１２，描画コマンドデコ
ード部１１３，描画座標演算部１１４，テクスチャ座標
演算部１１５，画素演算部１１６から構成されている。
描画コントローラ１１１は描画コマンドフェッチ部１１
２，描画コマンドデコード部１１３，描画座標演算部１
１４，テクスチャ座標演算部１１５，画素演算部１１６
がパイプライン処理できるように描画処理部１１０全体
の制御を行う。描画コマンドフェッチ部１１２は描画コ
マンドのフェッチ処理を行う。描画コマンドデコード部
１１３は描画コマンドフェッチ部１１２がフェッチした
描画コマンドをデコードする。描画座標演算部１１４
は、図１０の描画の場合には四角形の描画コマンドであ
るから、四角形の側辺の座標を演算し、２点間の座標か
ら描画する画素のスクリーン座標系での座標を演算す
る。テクスチャ座標演算部１１５はテクスチャのデータ
を読み出すために必要なテクスチャ座標を演算する。画
素演算部１１６は描画座標に画素データを描画する。こ
れら一連の描画処理によりフレームバッファに図形が描
画される。

【００５６】図１２は、描画コマンドバッファ制御部１
６０の動作例を示す説明図である。まず、半恒久的描画
コマンドバッファ有効フラグ１６１が“ＯＦＦ”であれ
ば描画コマンドバッファＢ２６０と描画コマンドバッフ
ァＣ２７０の書き込み，読み出しを交互に切り替える処
理を行う。

【００５７】半恒久的描画コマンドバッファ有効フラグ
１６１が“ＯＮ”であれば、半恒久的描画コマンドバッ
ファである描画コマンドバッファＡ２５０を使用する。
描画コマンドバッファ順序フラグ１６２が“先”であれ
ば描画コマンドバッファＡ２５０にある描画コマンドを
処理したあと、描画コマンドバッファＢ２６０あるいは
描画コマンドバッファＣ２７０の描画コマンドを処理す
る。描画コマンドバッファ順序フラグ１６２が“後”で
あれば、描画コマンドバッファＢ２６０あるいは描画コ
マンドバッファＣ２７０を処理したあと描画コマンドバ
ッファＡ２５０を処理する。描画コマンドバッファＢ２
６０と描画コマンドバッファＣ２７０はフレーム単位で
書き込み，読み出しが交互に切り替えられる。

【００５８】

【発明の効果】本発明のグラフィックス表示装置によれ
ば、フレームバッファ判定部１２０で描画用あるいは表
示用フレームバッファ，テクスチャ用フレームバッファ
を判定し、その後フレームバッファの開始アドレスを切
り替えることでフレームバッファのストアを高速かつ簡
単に行うことが可能になる。さらに、ストアしたフレー
ムバッファの開始アドレス，幅，高さをテクスチャ管理
テーブル２４０に記憶し、これらのデータを用いること
でストアしたフレームバッファをテクスチャと利用する
ことができ、高機能・高性能なグラフィックス表示装置
を実現することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のグラフィックス表示装置の一実施形態
を示す構成図。

【図２】フレームバッファ判定部１２０の一実施例を示
す構成図。

【図３】フレームバッファ切替部１３０の一実施例を示
す構成図。

【図４】テクスチャ管理テーブル１４０の一実施例を示
す説明図。

【図５】本発明の一実施形態によるフレームバッファの
ストア処理の概略を示すフローチャート。

【図６】図５の続きを示すフローチャート。

【図７】図６の続きを示すフローチャート。

【図８】図７の続きを示すフローチャート。

【図９】フレームバッファの切替動作を示すタイミング
チャート。

【図１０】描画コマンドの一例を示す説明図。

【図１１】グラフィックスプロセッサ１００の他の実施
例を示す構成図。

【図１２】描画コマンドバッファ制御部１６０の動作例
を示す説明図。

【図１３】テクスチャの一例とテクスチャ処理を施した
描画図形の一例を示す説明図。

【符号の説明】

１００…グラフィックスプロセッサ、１１０…描画処理
部、１１１…描画コントローラ、１１２…描画コマンド
フェッチ部、１１３…描画コマンドデコード部、１１４
…描画座標演算部、１１５…テクスチャ座標演算部、１
１６…画素演算部、１２０…フレームバッファ判定部、
１２１…フレームバッファ幅レジスタ、１２２…フレー
ムバッファ高さレジスタ、１２３…選択バッファレジス
タ、124…判定処理部、１３０…フレームバッファ切替
部、１３１…テクスチャ用フレームバッファ開始アドレ
スレジスタ、１３２…切替部、１４０…表示用フレーム
バッファ開始アドレスレジスタ、１５０…描画用フレー
ムバッファ開始アドレスレジスタ、１６０…描画コマン
ドバッファ制御部、１６１…半恒久的描画コマンドバッ
ファ有効フラグ、１６２…描画コマンドバッファ順序フ
ラグ、２００…メモリ、２１０…フレームバッファＡ、
２２０…フレームバッファＢ、２３０…フレームバッフ
ァＣ、２４０…テクスチャ管理テーブル、２５０…描画
コマンドバッファＡ、２６０…描画コマンドバッファ
Ｂ、２７０…描画コマンドバッファＣ、３００…ＣＰ
Ｕ、４００…表示プロセッサ、５００…メモリコントロ
ーラ、600…Ｉ／Ｏ、７００…ＣＲＴ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中塚 康弘 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】システムの制御と図形データを処理し描画
   コマンドを作成するＣＰＵと、 前記描画コマンドを読み出してフレームバッファに画像
   を描画するグラフィックスプロセッサと、 描画された画像を記憶するフレームバッファを具備する
   メモリと、 前記画像を表示する表示プロセッサを具備するグラフィ
   ックス表示装置において、 テクスチャとして保存（ストア）するフレームバッファ
   の幅，高さを記憶し、次フレームの描画用フレームバッ
   ファと表示用フレームバッファを判定するフレームバッ
   ファ判定装置と、フレームバッファの開始アドレスを切
   り替えるフレームバッファ切替装置と、前記フレームバ
   ッファの開始アドレスを記憶する記憶装置と、 ストアするフレームバッファの開始アドレスと幅と高さ
   を記憶するテーブル装置を具備することを特徴とするグ
   ラフィックス表示装置。
2. 【請求項２】請求項１記載のグラフィックス表示装置に
   おいて、 フレームバッファ判定装置は、ストアするフレームバッ
   ファとして、描画中のフレームバッファと表示中のフレ
   ームバッファのどちらかを選択する手段を具備すること
   を特徴とするグラフィックス表示装置。
3. 【請求項３】請求項１記載のグラフィックス表示装置に
   おいて、 フレームバッファ切替装置はストアしたフレームバッフ
   ァの開始アドレスを記憶するためのレジスタを具備する
   ことを特徴とするグラフィックス表示装置。
4. 【請求項４】請求項１記載のグラフィックス表示装置に
   おいて、 テーブル装置はストアするフレームバッファの開始アド
   レスと幅と高さの他に、ロードするテクスチャの開始ア
   ドレスと幅と高さを記憶する領域を具備し、ストアする
   フレームバッファの開始アドレスと幅と高さを記憶する
   領域は予め決められていることを特徴とするグラフィッ
   クス表示装置。
5. 【請求項５】請求項１記載のグラフィックス表示装置に
   おいて、 フレームバッファ判定装置はフレームバッファをストア
   し、ストア後にフレームバッファ判定装置が次フレーム
   の描画用フレームバッファと表示用フレームバッファを
   判定し、判定後にくる最初のフレーム切替タイミングで
   フレームバッファ切替装置が次フレームの表示用フレー
   ムバッファの開始アドレスと描画用フレームバッファの
   開始アドレスを切り替えることを特徴とするグラフィッ
   クス表示装置。
6. 【請求項６】請求項１記載のグラフィックス表示装置に
   おいて、 ストアしたフレームバッファをテクスチャとして利用す
   る描画コマンドを、複数フレームの画像描画のために記
   憶する領域をメモリに持つことを特徴とするグラフィッ
   クス表示装置。