JPH1063254A - ３ｄグラフィクスアクセラレータカードおよび同カードを使用したコンピュータシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＺＶポートを利用して３Ｄビデオデータをディ
スプレイコントローラに転送することができるＰＣカー
ド型の３Ｄグラフィクスアクセラレータカードを実現す
る。 【解決手段】３Ｄポリゴンデータは、３Ｄグラフィクス
アクセラレータカード１０２に入力され、そこで３Ｄ画
像演算処理が行われることにより１フレーム分の３Ｄビ
デオデータに変換される。この３Ｄビデオデータは、カ
ードソケットとディスプレイコントローラ１４とを接続
するＺＶポート４上に出力可能なビデオデータ形式に変
換されて、ＺＶポート４上に出力される。そして、その
３ＤビデオデータはＺＶポート４を介してディスプレイ
コントローラ１４に転送され、そこでグラフィクス画面
上に重ね合わされてオーバレイ表示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は３Ｄグラフィクス
アクセラレータカードおよび同カードを使用したコンピ
ュータシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ノートブック型の携帯可能なパー
ソナルコンピュータが種々開発されている。この種のパ
ーソナルコンピュータのほとんどは、その機能拡張のた
めに、米国の標準化団体であるＰＣＭＣＩＡ（Ｐｅｒｓ
ｏｎａｌ ＣｏｍｐｕｔｅｒＭｅｍｏｒｙ Ｃａｒｄ
Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏ
ｎ）、及びＪＥＩＤＡの標準仕様に準拠したＰＣカード
ソケットを備えている。このＰＣカードソケットに装着
されるＰＣカードは、デスクトップ型のコンピュータの
システムボードに増設して使用される従来のＩＳＡ拡張
カードと同様の機能拡張性能を、ノートブック型コンピ
ュータにもたらす。最近では、このＰＣカードを、動画
データの入出力制御を行うビデオキャプチャカード、Ｍ
ＰＥＧデコーダカードなどとして用いるべく種々の開発
がなされている。

【０００３】動画データのような大量のデータを効率よ
く処理するために、パーソナルコンピュータにおいて
は、高速データ転送が可能なＰＣＩローカルバスを用い
たシステムアーキテクチャが普及しつつある。

【０００４】しかし、ＰＣＩローカルバスを用いても、
そのデータ転送能力には限界がある。このため、前述の
ようにＰＣカードをビデオキャプチャカードやＭＰＥＧ
デコーダカードとして使用する場合には、ＰＣＩローカ
ルバスのデータ転送能力では不十分である。

【０００５】そこで、最近では、ＺＶ（Ｚｏｏｍｅｄ
Ｖｉｄｅｏ）ポートと称するビデオデータ専用のバスを
使用して、ＰＣカードとディスプレイコントローラとを
直接接続する技術が開発され始めている。ＺＶポート
は、システムバスを使用することなく、ＰＣカードがデ
ィスプレイコントローラ／オーディオコントローラにビ
デオ／オーディオデータを直接出力することを可能にす
る。これにより、大量のビデオデータの転送によってシ
ステムバスが長時間占有されるという不具合を解消で
き、システムのビデオ処理性能を高めることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】コンピュータのグラフ
ィクス性能の向上のためには、前述のような動画データ
のサポートだけでなく、３Ｄ（３次元）グラフィクスの
性能向上も重要なポイントである。これは、３Ｄポリゴ
ンを使用したゲームソフトおよびＣＡＤなどのエンジニ
アリング用ソフトに対応するためである。また、最近で
は、インターネットなどのネットワーク環境から転送さ
れる画像についても、ＶＲＭＬ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅ
ａｌｉｔｙ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｌａｎｇｕａｇｅ）な
どのポリゴンを使用したものが増えている。

【０００７】デスクトップ型コンピュータでは、３Ｄグ
ラフィクスは、通常、３Ｄ画像演算を行うための専用の
ハードウェアである３Ｄグラフィクスアクセラレータを
使用して実現されている。この３Ｄグラフィクスアクセ
ラレータには、米Ｃｒｅａｔｉｖｅ Ｌａｂｓ社製の３
Ｄ Ｂｌａｓｔｅｒや、米Ｄｉａｍｏｎｄ Ｍｕｌｔｉ
ｍｅｄｉａ Ｓｙｓｔｅｍｓ社製のＤｉａｍｏｎｄ Ｅ
ｄｇｅ ３Ｄが知られている。これら３Ｄグラフィクス
アクセラレータはどちらもシステムボードに増設する拡
張カードとして実現されており、３Ｄ演算機能の他、オ
ーバレイ表示のためにグラフィクスデータと３Ｄビデオ
データとをミックスする機能、ミックスした画像をディ
スプレイモニタに出力するためのディスプレイインター
フェース機能などが内蔵されている。また、Ｄｉａｍｏ
ｎｄ Ｅｄｇｅ ３Ｄについては、グラフィクスコント
ローラそのものの機能も内蔵している。

【０００８】このように、これらデスクトップ型コンピ
ュータ用の３Ｄグラフィクスアクセラレータは、それを
ディスプレイモニタに直接接続して使用することを前提
としているため、その構造は複雑である。したがって、
このような３Ｄグラフィクスアクセラレータをノートブ
ック型コンピュータ用のＰＣカードとして実現すること
は部品点数などの問題から実際上困難であり、また高コ
スト化にもつながることになる。

【０００９】この発明はこのような点に鑑みてなされた
ものであり、ＺＶポート、およびディスプレイコントロ
ーラの持つオーバレイ表示機能を有効利用して３Ｄビデ
オデータの転送および表示を実現できるようにし、部品
点数が少なく安価なＰＣカード型の３Ｄグラフィクスア
クセラレータカードおよびそれを使用したコンピュータ
システムを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る３Ｄグラフィクスアクセラレータカードは、カードデ
バイスが各々装着可能なカードソケットと、このカード
ソケットに装着されたカードデバイスを制御するカード
デバイスコントローラと、ビデオデータを入力するため
の入力ポートを有し、この入力ポートに入力されたビデ
オデータをグラフィクス画面上にオーバーレイ表示する
ディスプレイコントローラと、前記カードソケットと前
記ディスプレイコントローラの入力ポートとの間に配設
されたビデオバスとを具備し、前記カードソケットに装
着されたカードデバイスから出力されるビデオデータを
前記ビデオバスを介して前記ディスプレイコントローラ
の入力ポートに転送するコンピュータシステムで使用さ
れ、前記カードソケットに装着可能に構成された３Ｄグ
ラフィクスアクセラレータカードであって、前記カード
デバイスコントローラとの間のインターフェースを行う
カードインターフェースと、このカードインターフェー
スを介して入力された３Ｄポリゴンデータに対して３Ｄ
画像演算を実行し、前記３Ｄポリゴンデータから３Ｄビ
デオデータを生成する３Ｄ画像演算手段と、この３Ｄ画
像演算手段によって生成された３Ｄビデオデータを前記
ビデオバスを介して転送可能なビデオデータ形式に変換
して前記ビデオバス上に出力するビデオデータ出力手段
とを具備し、前記ディスプレイコントローラのオーバレ
イ表示機能を使用して３Ｄ画像を表示できるようにした
ことを特徴とする。

【００１１】この３Ｄグラフィクスアクセラレータカー
ドにおいては、３Ｄ画像演算手段によって３Ｄポリゴン
データから生成された３Ｄビデオデータは、カードソケ
ットとディスプレイコントローラとを接続するビデオバ
ス上に出力可能なビデオデータ形式に変換されてそのビ
デオバス上に出力される。そして、その３Ｄビデオデー
タはビデオバスを介してディスプレイコントローラに転
送され、そこでグラフィクス画面上にオーバレイ表示さ
れる。このように、３Ｄポリゴンデータから生成した３
Ｄビデオデータをカードソケットとディスプレイコント
ローラとを接続するビデオバス上に出力できるようにし
たことにより、ディスプレイコントローラのオーバレイ
表示機能を利用した３Ｄビデオデータの画面表示を実現
できる。したがって、従来の３Ｄグラフィクスアクセラ
レータカードに必要とされたオーバレイ表示機能やディ
スプレイインターフェース機能などが不要となり、部品
点数が少なく、安価なＰＣカード型の３Ｄグラフィクス
アクセラレータカードを実現することが可能となる。

【００１２】また、請求項２の３Ｄグラフィクスアクセ
ラレータカードは、請求項１の３Ｄグラフィクスアクセ
ラレータカードに、前記３Ｄポリゴンデータを解読する
ＭＰＵと、このＭＰＵが接続されたローカルバスとをさ
らに具備し、前記３Ｄ画像演算手段は、前記ローカルバ
スに接続され、前記ＭＰＵからの指示に従って前記３Ｄ
ポリゴンデータに対してジオメトリ変換を行い、その変
換結果を出力ポートに出力するジオメトリ変換手段と、
前記ローカルバスに接続され、前記ＭＰＵからの指示に
従ってレンダリング処理を行うレンダリング手段であっ
て、前記ジオメトリ変換手段の出力ポートに接続された
入力ポートを有し、その入力ポートから入力されたジオ
メトリ変換結果に対してレンダリング処理を行い、その
レンダリング処理結果を出力ポートに出力するレンダリ
ング手段とを含み、前記ビデオデータ出力手段は、前記
レンダリング手段の出力ポートに接続された入力ポート
を有し、その入力ポートから入力された前記レンダリン
グ処理結果を前記ビデオバスを介して転送可能なビデオ
データ形式に変換して前記ビデオバス上に出力すること
を特徴とする。

【００１３】この構成によれば、ローカルバスを介さず
に、ジオメトリ変換手段からレンダリング手段、および
レンダリング手段からビデオデータ出力手段へのデータ
転送が行われる。したがって、ローカルバスによるボト
ルネックを解消でき、３Ｄ画像演算処理の高速化を図る
ことが可能となる。

【００１４】また、請求項３の３Ｄグラフィクスアクセ
ラレータカードは、前記３Ｄポリゴンデータとして、ポ
リゴンデータ構造体の記述と、そのポリゴンデータの材
質または光源を設定する構造体の記述とを含むブロック
データを使用し、前記ジオメトリ変換手段および前記レ
ンダリング手段に対してそれぞれ前記ポリゴンデータ構
造体の記述、および前記ポリゴンデータの材質または光
源を設定する構造体の記述を設定することによって、前
記ジオメトリ変換手段と前記レンダリング手段をパイプ
ライン動作させたことを特徴とする。これにより、ジオ
メトリ変換処理とレンダリング処理とを並行して行うこ
とが可能となり、より高速な３Ｄ画像演算処理を実現で
きる。

【００１５】また、請求項４に係る３Ｄグラフィクスア
クセラレータカードは、請求項２の構成に加え、前記ジ
オメトリ変換手段の出力ポートと前記レンダリング手段
の入力ポートの間に設けられた第１のＦＩＦＯバッファ
と、前記レンダリング手段の出力ポートと前記ビデオデ
ータ出力手段の入力ポートとの間に設けられた第２のＦ
ＩＦＯバッファとをさらに具備することを特徴とする。
これにより、ジオメトリ変換手段とレンダリング手段の
処理速度差を緩衝できるようになるので、ジオメトリ変
換処理とレンダリング処理の負荷の違いに対応でき、様
々な３Ｄ画像演算に適用することが可能となる。

【００１６】また、請求項５に係る３Ｄグラフィクスア
クセラレータカードは、請求項２の構成に加え、前記ジ
オメトリ変換手段および前記レンダリング手段にそれぞ
れ第１および第２の作業用メモリを設けたことを特徴と
する。通常、ジオメトリ変換処理でＺバッファを使用し
た陰面処理を行う場合や、レンダリング処理でテクスチ
ャなどの処理を行う場合にはそのためのメモリ領域を表
示用のフレームバッファやシステムメモリ上に確保する
ことが必要とされるが、請求項５の構成では、３Ｄグラ
フィクスアクセラレータカード内のメモリを用いてそれ
ら処理を行うことができる。

【００１７】また、請求項６に係る３Ｄグラフィクスア
クセラレータカードは、請求項１の構成に加え、外部装
置との通信を行う通信インターフェース手段と、この通
信インターフェース手段によって外部装置から受信した
データを３Ｄポリゴンデータとそれ以外の他のデータと
に区分し、前記３Ｄポリゴンデータを前記３Ｄ画像演算
手段に入力する手段とをさらに具備し、外部からの３Ｄ
ポリゴンデータを３Ｄビデオデータに変換して前記ビデ
オバス上に出力できるようにしたことを特徴とする。こ
れにより、インターネットを用いたＶＲＭＬなどにも対
応でき、その３Ｄグラフィクスを高速に表示することが
できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施形態を説明する。図１には、この発明の一実施形態
に係わるコンピュータシステムの構成が示されている。
このコンピュータシステムは、バッテリ駆動可能なノー
トブックタイプまたはラップトップタイプのポータブル
コンピュータであり、そのシステムボード上には、プロ
セッサバス１、内部ＰＣＩバス２、内部ＩＳＡバス３、
およびＺＶポート４が設けられている。ＺＶポート４
は、ＰＣカードソケットとディスプレイコントローラ１
４およびオーディオコントローラ２１との間をポイント
ツーポイント形式で直接接続するビデオ・オーディオバ
スである。

【００１９】また、システムボード上には、ＣＰＵ１
１、ホスト／ＰＣＩブリッジ装置１２、メインメモリ１
３、ディスプレイコントローラ１４、ＳＣＳＩコントロ
ーラ１５、内部ＰＣＩ−ＩＳＡブリッジ装置１６、ＰＣ
カードデバイスコントローラ１７、ＢＩＯＳ ＲＯＭ１
９、ＨＤＤ２０、オーディオコントローラ２１、キーボ
ードコントローラ（ＫＢＣ）２２などが設けられてい
る。

【００２０】ＣＰＵ１１は、例えば、米インテル社によ
って製造販売されているマイクロプロセッサ“Ｐｅｎｔ
ｉｕｍ”などによって実現されている。このＣＰＵ１１
の入出力ピンに直結されているプロセッサバス１は、６
４ビット幅のデータバスを有している。

【００２１】メインメモリ１３は、オペレーティングシ
ステム、デバイスドライバ、実行対象のアプリケーショ
ンプログラム、および処理データなどを格納するメモリ
デバイスであり、複数のＤＲＡＭモジュールによって構
成されている。このメモリ１３は、システムボード上に
予め実装されるシステムメモリと、ユーザによって必要
に応じて装着される拡張メモリとから構成される。これ
らシステムメモリおよび拡張メモリを構成するＤＲＡＭ
モジュールとしては、シンクロナスＤＲＡＭやＲａｍｂ
ｕｓなどが利用される。

【００２２】ホストーＰＣＩブリッジ装置１２は、プロ
セッサバス１と内部ＰＣＩバス２との間を繋ぐブリッジ
ＬＳＩであり、ＰＣＩバス２のバスマスタの１つとして
機能する。このホスト／ＰＣＩブリッジ装置１２は、プ
ロセッサバス１と内部ＰＣＩバス２との間で、データお
よびアドレスを含むバスサイクルを双方向で変換する機
能、およびメモリバスを介してメモリ１３をアクセス制
御する機能などを有している。

【００２３】内部ＰＣＩバス２はクロック同期型の入出
力バスであり、内部ＰＣＩバス２上の全てのサイクルは
ＰＣＩバスクロックに同期して行われる。ＰＣＩバスク
ロックの周波数は最大３３ＭＨｚである。ＰＣＩバス２
は、時分割的に使用されるアドレス／データバスを有し
ている。このアドレス／データバスは、３２ビット幅で
ある。

【００２４】ＰＣＩバス２上のデータ転送サイクルは、
アドレスフェーズとそれに後続する１以上のデータフェ
ーズとから構成される。アドレスフェーズにおいてはア
ドレスおよび転送タイプが出力され、データフェーズで
は８ビット、１６ビット、２４ビットまたは３２ビット
のデータが出力される。

【００２５】ディスプレイコントローラ１４は、ホスト
／ＰＣＩブリッジ装置１２と同様にＰＣＩバス２のバス
マスタの１つであり、ビデオメモリ（ＶＲＡＭ）１４３
の画像データをＬＣＤ１４１や外部のＣＲＴディプレイ
１４２に表示するものであり、ＶＧＡ仕様のテキストお
よびグラフィクス表示の他、ＺＶポート４から入力した
ビデオデータをオーバレイ表示する機能を有している。

【００２６】このディスプレイコントローラ１４には、
図示のように、グラフィックス表示制御回路（Graphic
s）１４４、ビデオ表示制御回路（Video ）１４５、マ
ルチプレクサ１４６、およびＤ／Ａコンバータ１４７等
が設けられている。

【００２７】グラフィックス表示制御回路１４４は、Ｖ
ＧＡ互換のグラフィックスコントローラであり、ビデオ
メモリ（ＶＲＡＭ）１４３に描画されたＶＧＡのグラフ
ィクスデータをＲＧＢビデオデータに変換して出力す
る。ビデオ表示制御回路１４５は、ＺＶポート４を介し
て転送されるデジタルＹＵＶデータを貯えるビデオバッ
ファ、及び同バッファに貯えられたＹＵＶデータをＲＧ
Ｂビデオデータに変換するＹＵＶ−ＲＧＢ変換回路等を
もつ。

【００２８】マルチプレクサ１４６は、オーバレイ表示
をサポートするために設けられたものであり、グラフィ
ックス表示制御回路１４４とビデオ表示制御回路１４５
の出力データの一方を選択的に出力して、グラフィック
ス表示制御回路１４４からのＶＧＡグラフィクス画面上
にビデオ表示制御回路１４５からのビデオ出力を重ね合
わせてカラーＬＣＤ１４１、およびＤ／Ａコンバータ１
４７に送る。Ｄ／Ａコンバータ１４７は、マルチプレク
サ１４６からのビデオデータをアナログＲＧＢ信号に変
換して、ＣＲＴディスプレイ１４２に出力する。

【００２９】内部ＰＣＩ−ＩＳＡブリッジ装置１６は、
内部ＰＣＩバス２と内部ＩＳＡバス３との間を繋ぐブリ
ッジＬＳＩであり、ＰＣＩデバイスの１つとして機能す
る。この内部ＰＣＩ−ＩＳＡブリッジ装置１６には、Ｐ
ＣＩバスアービタ、およびＤＭＡコントローラなどが内
蔵されている。内部ＩＳＡバス３には、ＢＩＯＳ ＲＯ
Ｍ１９、ＨＤＤ２０、オーディオコントローラ２１、キ
ーボードコントローラ２２などが接続されている。

【００３０】オーディオコントローラ２１は、ＣＰＵ１
１の制御の下にオーディオデータの入出力制御を行うも
のであり、マイク端子からの音声信号をＡ／Ｄ変換する
ためのＡ／Ｄコンバータ２１１と、ＣＰＵ１１からのデ
ジタルオーディオデータをスピーカ端子にアナログ信号
として出力するためのＤ／Ａコンバータ２１２と、ＺＶ
ポート４を介してＰＣカードから供給されるデジタルオ
ーディオデータをアナログ信号に変換してスピーカ端子
に出力するフィルタ回路２１４と、このフィルタ回路２
１４からの出力とマイク端子からの音声信号を選択また
は合成出力するマルチプレクサ２１３とから構成されて
いる。

【００３１】ＰＣカードデバイスコントローラ１７は、
ＰＣＩデバイスの１つであり、ＣＰＵ１１の制御の下に
ＰＣＭＣＩＡ仕様の１６ビットＰＣカードとカードバス
仕様の３２ビットＰＣカードとを制御するものであり、
ＺＶポートもサポートしている。さらに、ＰＣカードデ
バイスコントローラ１７は、２つのカードソケットＡ，
Ｂ間を双方向接続するローカルバスを有しており、その
ローカルバスを介して２つのＰＣカードＡ、Ｂ間でビデ
オおよびオーディオデータを直接的に転送するダイレク
トパス機能を有している。

【００３２】ＰＣカードデバイスコントローラ１７は、
ノーマルモードとマルチメディアモード（ＺＶポートモ
ード）の２つの動作モードを有している。ノーマルモー
ドは、モデムカードなどのような通常のＰＣカードを制
御するためのものであり、ＰＣＩバス２とＰＣカードと
の間でデータ転送を行い、ＺＶポート、ローカルバスは
使用しない。

【００３３】マルチメディアモード（ＺＶポートモー
ド）は、ビデオキャプチャカード、ＭＰＥＧエンコーダ
カード、ＭＰＥＧデコーダカードなど動画を扱うＰＣカ
ードや、３ＤグラフィクスアクセラレータカードがＰＣ
カードソケットに装着されている場合に使用されるモー
ドである。このモードにおいては、前述のＺＶポートが
使用される他、必要に応じてローカルバスが使用され
る。

【００３４】また、マルチメディアモードには、ローカ
ルバスを介したカード間のデータ転送方向を規定するた
めに使用されるＩＮ，ＯＵＴの２つの状態があり、これ
ら状態がＰＣカードＡ、Ｂに対してそれぞれ設定され
る。

【００３５】たとえば、ネットワークを介して外部から
の３Ｄポリゴンデータを取り込むネットワークカード１
０１がカードＡとしてカードソケットＡに装着され、３
Ｄポリゴンデータに対して３Ｄ画像演算を実行する３Ｄ
グラフィクスアクセラレータカード１０２がカードＢと
してカードソケットＢに装着された場合には、カードソ
ケットＡに対してマルチメディアモードの０ＵＴ状態が
設定され、カードソケットＢに対してはマルチメディア
モードのＩＮ状態が設定される。この場合、ＺＶポート
およびローカルバスは次のように利用される。

【００３６】すなわち、ＰＣカードコントローラ１７
は、ネットワークカート１０１から出力される３Ｄポリ
ゴンデータをローカルバスを介して３Ｄグラフィクスア
クセラレータカード１０２に転送する。３Ｄポリゴンデ
ータは、３Ｄグラフィクスアクセラレータカード１０２
によって１フレーム分のデジタルＹＵＶ形式の３Ｄビデ
オデータに変換される。３Ｄグラフィクスアクセラレー
タカード１０２から出力される３Ｄビデオデータは、Ｚ
Ｖポート４を介してディスプレイコントローラ１４に直
接転送され、そこでグラフィクス画面上にオーバレイさ
れて画面表示される。

【００３７】ノーマルモードとマルチメディアモードの
動作モードの切り替えは、ＣＰＵ１１によって行われ
る。すなわち、ＣＰＵ１１は、ＰＣカードソケットに装
着されているＰＣカードから属性情報を読み取り、その
属性情報によって装着されているＰＣカードの種類を検
出する。装着されているＰＣカードがマルチメディアモ
ード対応のカードであれば、ＣＰＵ１１は、ＰＣカード
コントローラ１７をマルチメディアモードに切り替え
る。ＩＮ，ＯＵＴの状態設定についても、カードの種類
に応じて決定される。

【００３８】次に、図２および図３を参照して、これら
ノーマルモード，マルチメディアモードそれぞれにおけ
るＰＣカードインタフェースを説明する。図２は、１６
ビットＰＣカードのインターフェースである。この図２
に示されているように、ノーマルモードでは、６８ピン
から構成されるＰＣカードインターフェースはＰＣＭＣ
ＩＡ仕様で規定された標準ピンアサインルールに従って
使用される。

【００３９】一方、マルチメディアモードでは、アドレ
スピン（Ａ２５−Ａ７）等は、ＰＣカードからの４２２
形式の画像フォーマットデータ（デジタルＹＵＶデー
タ：８ビットの輝度データＹ、８ビットの色差データＵ
Ｖ）の出力（または入力）、および水平・垂直同期信号
（ＨＲＥＦ，ＶＳＹＮＣ）、ピクセルクロック（ＰＣＬ
Ｋ）の出力（または入力）に使用され、Ｉ／Ｏカード用
として用意されたＩ／Ｏポートアクノリッジピン（ＩＮ
ＰＡＣＫ）およびオーディオ出力線（ＳＰＫＲ）はＰＣ
カードからのオーディオデータ（ＳＤＡＴＡ）出力（ま
たは入力）および現在のオーディオデータ出力（または
入力）が左チャネルか右チャネルかを示す信号（ＬＲＣ
Ｋ）の出力（または入力）に使用される。マルチメディ
アモードで使用されるＰＣカードソケット上のピンは図
３の通りである。

【００４０】以降、マルチメディアモードにて使用され
るビデオデータ関係のピンはビデオデータピン、オーデ
ィオデータ関係のピンはオーディオデータピンと称する
ことにする。

【００４１】次に、図４を参照して、３Ｄグラフィクス
アクセラレータカード１０２の具体的な構成の一例を説
明する。この３Ｄグラフィクスアクセラレータカード１
０２は、ゲームソフトやＣＡＤなどで使用される３次元
の立体情報（ポリゴン）の表示を高速化するためのもの
であり、ポリゴン描画のための３Ｄ演算処理を行う。３
Ｄ演算処理には、頂点座標変換などにより物体の形状を
生成するジオメトリ変換と、ジオメトリ変換によって得
られた物体に色づけや光源処理を施すレンダリング処理
がある。

【００４２】この３Ｄグラフィクスアクセラレータカー
ド１０２には、図示のように、ＰＣカードインターフェ
ース（ＰＣ Ｃａｒｄ Ｉ／Ｆ）４１、ＭＰＵ４２、Ｒ
ＯＭ４３と、ＲＡＭ４４、ＦＩＦＯバッファ４５、トラ
ンスフォーメーションモジュール（Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ
ａｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌｅ）４６、レンダーモジュール
（Ｒｅｎｄｅｒ Ｍｏｄｕｌｅ）４９、ピクセルインタ
ーフェース（Ｐｉｘｅｌ Ｉ／Ｆ）５２が設けられてお
り、これらはカード内ローカルバスに接続されている。

【００４３】ＰＣカードインターフェース（ＰＣ Ｃａ
ｒｄ Ｉ／Ｆ）４１は、カードソケットに接続され、ホ
ストＣＰＵ１１や他のＰＣカードから転送される３Ｄポ
リゴンデータを入力する。入力された３Ｄポリゴンデー
タはＦＩＦＯバッファ４５を介してＲＡＭ４４に蓄積さ
れる。

【００４４】ＭＰＵ４２は、ＲＯＭ４３に格納された制
御プログラムにしたがって、入力された３Ｄポリゴンデ
ータを解析する。そして、ＭＰＵ４２は、トランスフォ
ーメーションモジュール（Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏ
ｎ Ｍｏｄｕｌｅ）４６およびレンダーモジュール（Ｒ
ｅｎｄｅｒ Ｍｏｄｕｌｅ）４９それぞれに対してジオ
メトリ変換処理およびレンダリング処理のためのデータ
およびその動作制御のためのパラメタを渡す。

【００４５】トランスフォーメーションモジュール（Ｔ
ｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌｅ）４６は、
ＲＡＭ４７を作業メモリとして使用して３Ｄポリゴンデ
ータに対するジオメトリ変換を行い、その変換結果をそ
の出力ポートに接続されたＦＩＦＯバッファ４８に出力
する。レンダーモジュール（Ｒｅｎｄｅｒ Ｍｏｄｕｌ
ｅ）４９は、ＦＩＦＯバッファ４８からジオメトリ変換
結果を受け取り、その変換結果に対してレンダリング処
理を実行する。このレンダリング処理では、ＲＡＭ５０
が作業メモリとして使用され、レンダリング処理の結果
はＦＩＦＯバッファ５１に出力される。ピクセルインタ
ーフェース（Ｐｉｘｅｌ Ｉ／Ｆ）５２は、ＦＩＦＯバ
ッファ５１からデータを受け取り、それをＺＶポート４
上に出力可能な例えば４２２形式の画像フォーマットを
有するデジタルＹＵＶデータ（８ビットの輝度データ
Ｙ、８ビットの色差データＵＶ）に変換して、ＺＶポー
ト４に接続されるビデオデータピン上に出力する。

【００４６】以下、図６に示す３Ｄ画像データ作成処理
のフローチャートと、図９および図１０に示すポリゴン
データの構造体記述を参照して、３Ｄグラフィクスアク
セラレータカード１０２の内部動作を具体的に説明をす
る。

【００４７】３Ｄグラフィクスアクセラレータ１８に入
力されるポリゴンデータは、図９および図１０に示され
ているような構造体データであり、ＰＣ Ｃａｒｄ Ｉ
／Ｆ４１、ＦＩＦＯ４５を介してＲＡＭ４４に格納され
る。ＭＰＵ４２は、トランスフォーメーションモジュー
ル４６とレンダーモジュール４９の初期化を含むカード
全体の初期化と、入力されたポリゴンデータに従ってそ
れぞれへのパラメータ設定を行う（図６のステップ８
０）。すなわち、トランスフォーメーションモジュール
４６には、図９および図１０に示されているポリゴンデ
ータの構造体記述の内、ＭＡＴＲＩＸ構造体データ（行
列係数）が設定され、またレンダーモジュール４９に
は、ＭＡＴＥＲＩＡＬ構造体データ（ポリゴンデータの
材質）、およびＬＩＧＨＴ構造体データ（ポリゴンデー
タの光源）が設定される。

【００４８】図１０に示されているＬＩＧＨＴ構造体デ
ータのメンバ変数の中で、ＬｔＴｙｐｅは使用する光源
の種類を示し、ポイント光、スポットライト光の２種類
の表現が指定できる。Ｐｏｓｉｔｉｏｎ変数は光源の位
置、Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ変数は、光源の光の進行方向を
示すベクトルを設定する。また、ＭＡＴＲＩＸ構造体の
メンバ変数ＭａｔＴｙｐｅは、設定する行列を表す。設
定できる行列は、射影変換用の行列（ＶＡＬ ＰＲＯＪ
ＥＣＴＩＯＮ）、視点座標系への変換行列（ＶＡＬ Ｖ
ＩＥＷＩＮＧ）、ボディ座標系からワールド座標系への
変換行列（ＶＡＬ ＷＯＲＬＤ）である。行列係数は、
ＭａｔｒｉｘＰａｒａ［１６］に設定される４Ｘ４の行
列である。

【００４９】次に、ＭＰＵ４２は、ＰＯＬＹＧＯＮ Ｄ
ＡＴＡ構造体データをトランスフォーメーションモジュ
ール４６に転送する（図６のステップ８１）。トランス
フォーメーションモジュール４６は、転送されたポリゴ
ンデータに対して、図６に示す処理手順内のステップ８
２，８３，８４までの処理を行う。この段階で３Ｄデー
タは、２Ｄデータに変換される。

【００５０】すなわち、ステップ８２では、トランスフ
ォーメーションモジュール４６により頂点座標変換が行
われる。このとき、Ｘ軸回転の変換式は次のように表さ
れる。

【００５１】

【数１】

【００５２】上式の行列を全頂点に対して計算すること
により、Ｘ軸中心の回転を行うことができる。ステップ
８３は、ステップ８２によって全頂点の変換終了後に行
われる。この処理を簡単に説明する。

【００５３】図７は、３Ｄ空間の中での可視範囲を表す
図である。図中の視点から見た場合、３Ｄ空間はビュー
ボリュームの範囲しか見ることがでない。したがって、
図８のように、直線ａｄがビューボリュームを貫いてい
た場合、クリッピングを行うと、ビューボリュームの外
にある、直線ａｂ、直線ｃｄを除いた直線ｂｃを求める
ことができる。

【００５４】続く、ステップ８４では、ポリゴンの陰面
処理が行われる。ここではＺバッファ法を用いている。
Ｚバッファ法は、投影面を表現するスクリーン座標系と
同じ大きさの配列データ（例えば６４０＊４８０のスク
リーンの大きさであれば６４０ｘ４８０個の配列）をＲ
ＡＭ４７上に用意する。配列の初期値として０を設定し
ておく。表示するポリゴンの表示範囲を計算し、その範
囲にある配列にそのｚ値を保存する。次のポリゴンを表
示する時も同様に表示範囲を計算し、その範囲にある配
列の内容と書き込もうとしているｚ値を比較して、書き
込むｚ値が小さい場合、手前に見えている点と考えられ
るのでそのまま配列に書き込む。また、大きい場合、以
前に書き込まれたポリゴンより後ろにあるため、視点か
ら見ることができないため、その配列には書き込まな
い。以上のような手段を用いることによって陰面消去処
理を行う。

【００５５】このようにしてジオメトリ変換がなされた
変換後のデータは、ＦＩＦＯ４８を介してレンダーモジ
ュール４９に入力され、そこで図６のステップ８５，８
６の処理が実行され、これによって１フレーム分の３Ｄ
画像データが作成される。

【００５６】すなわち、ステップ８５では、ポリゴンに
対して色の塗りつぶしが行われる。この時、光源との関
係で影付けが行われるが、この影をつけるアルゴリズム
はシェーディングアルゴリズムと呼ばれ、フォンシェー
ディング、プリンシェーディング等がある。物体のシェ
ーディング特性パラメータには、３原色の赤、青、緑成
分とスペキュラー、デフューズ、アンビエントがある。
スペキュラーは、光源が物体に反射した光が直接芽に飛
び込んでくる光のことであり、デフューズは、物体によ
って拡散された散乱光であり、アンビエントは、他の物
体から反射してきた光を光源とした色の成分を表す。さ
らに、レンダーモジュール４９では、物体表面にビット
マップ情報を貼り付けるテクスチャーマッピングなどの
処理も行われ、そのためのビットマップ情報はＲＡＭ５
０に格納される。

【００５７】ステップ６では、作成された３Ｄ画像デー
タがＦＩＦＯ５１を介してＰｉｅｘｌ Ｉ／Ｆ５２に転
送される。Ｐｉｘｅｌ Ｉ／Ｆ５２は、１フレーム分の
３Ｄ画像データを、動画像の時と同じＹＵＶデータ形式
に変換して、ＺＶポート４上に出力する。

【００５８】以上のように、図４の３Ｄグラフィクスア
クセラレータ１０２の構成においては、カード内のロー
カルバスを介さずに、トランスフォーメーションモジュ
ール４６からレンダーモジュール４９、およびレンダー
モジュール４９からＰｉｘｅｌ Ｉ／Ｆ５２へのデータ
転送が行われる。したがって、ローカルバスによるボト
ルネックを解消でき、３Ｄ画像演算処理の高速化を図る
ことが可能となる。

【００５９】また、３Ｄポリゴンデータの構造体とし
て、ＰＯＬＹＧＯＮ ＤＡＴＡ構造体データ、ＭＡＴＲ
ＩＸ構造体データ（行列係数）、およびポリゴンデータ
の材質または光源をそれぞれ指定するＭＡＴＥＲＩＡＬ
構造体データおよびＬＩＧＨＴ構造体データの記述とを
含むブロックデータを使用し、トランスフォーメーショ
ンモジュール４６とレンダーモジュール４９に対してそ
れぞれＭＡＴＲＩＸ構造体データとＭＡＴＥＲＩＡＬ構
造体データおよびＬＩＧＨＴ構造体データとをパラメタ
として設定した上で、ＰＯＬＹＧＯＮ ＤＡＴＡ構造体
データをトランスフォーメーションモジュール４６に入
力しているので、それらトランスフォーメーションモジ
ュール４６とレンダーモジュール４９をパイプライン動
作させることができる。これにより、ジオメトリ変換処
理とレンダリング処理とを並行して連続的に行うことが
可能となり、より高速な３Ｄ画像演算処理を実現でき
る。

【００６０】また、図４の３Ｄグラフィクスアクセラレ
ータ１０２には、さらに、ネットワークなどを介して外
部装置との通信を行う通信コントローラ５３が設けられ
ている。この通信コントローラ５３によって外部装置か
ら受信したデータは、ＭＰＵ４２によって３Ｄポリゴン
データとそれ以外の他のデータとに区分され、３Ｄポリ
ゴンデータについては、前述したＰＣカードインターフ
ェース４１から入力した場合と同様に、トランスフォー
メーションモジュール４６とレンダーモジュール４９に
送られて３Ｄビデオデータに変換され、ピクセルインタ
ーフェース５２を介してＺＶポート４上に出力される。
３Ｄポリゴンデータ以外の他のデータについては、ＰＣ
カードインターフェース４１を介してホストＣＰＵ１１
に送られる。これにより、通信コントローラ５３がイン
ターネット経由でＶＲＭＬなどをカード内で処理するこ
とが可能となり、それに対応する３Ｄグラフィクスを高
速に表示することができる。

【００６１】図５には、３Ｄグラフィクスアクセラレー
タカード１０２の第２の構成例が示されている。この３
Ｄグラフィクスアクセラレータカード１０２には、図示
のように、ＰＣカードインターフェース（ＰＣ Ｃａｒ
ｄ Ｉ／Ｆ）６１、３Ｄポリゴンデータ入力用ＦＩＦＯ
バッファ（Ｉｎｐｕｔ ＦＩＦＯ）６２、ＤＳＰ（Ｄｉ
ｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）６
３、ＲＯＭ６５、３Ｄビデオデータ出力用ＦＩＦＯバッ
ファ（Ｏｕｔｐｕｔ ＦＩＦＯ）６６、ピクセルインタ
ーフェース（Ｐｉｘｅｌ Ｉ／Ｆ）６７、通信コントロ
ーラ６８が設けられている。ＰＣカードインターフェー
ス（ＰＣ Ｃａｒｄ Ｉ／Ｆ）６１、ピクセルインター
フェース（Ｐｉｘｅｌ Ｉ／Ｆ）６７、通信コントロー
ラ６８は、それぞれ図４のものと同じ機能を有してお
り、また、図４のＭＰＵ４２、トランスフォーメーショ
ンモジュール（Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｍｏｄ
ｕｌｅ）４６、およびレンダーモジュール（Ｒｅｎｄｅ
ｒ Ｍｏｄｕｌｅ）４９はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓ
ｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）６３によって実現さ
れている。

【００６２】図６の処理手続きは、全てＤＳＰ６３で実
行される。使用される構造体データは、図９および図１
０のものと同じでおり、ＰＯＬＹＧＯＮ ＤＡＴＡがＰ
ＣＣａｒｄ Ｉ／Ｆ６１に入力され、Ｉｎｐｕｔ ＦＩ
ＦＯ６２に転送される。ＤＳＰ６３は、Ｉｎｐｕｔ Ｆ
ＩＦＯ６２に転送されたデータを読み込み、図６の手続
きを実行して１フレームの３Ｄビデオデータを作成す
る。作成されたビデオデータは、Ｏｕｔｐｕｔ ＦＩＦ
Ｏ６６に転送されＰｉｘｅｌ Ｉ／Ｆ６７によってデジ
タルＹＵＶデータとしてＺＶポート４に転送される。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、コンピュータシステムに装備されたＺＶポート、お
よびそのシステム内のディスプレイコントローラの持つ
オーバレイ表示機能を有効利用して３Ｄビデオデータの
転送および表示を行うことにより、従来の３Ｄグラフィ
クスアクセラレータカードに必要とされたオーバレイ表
示機能やディスプレイインターフェース機能などが不要
となり、部品点数が少なく、安価なＰＣカード型の３Ｄ
グラフィクスアクセラレータカードを実現することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態に係るコンピュータシス
テムの構成を示すブロック図。

【図２】同実施形態のシステムで使用されるＰＣカード
のノーマルモード，マルチメディアモードそれぞれにお
けるＰＣカードインタフェースを示す図。

【図３】同実施形態のシステムで使用されるＰＣカード
のマルチメディアモード時のピンアサインを示す図。

【図４】同実施形態のシステムで使用される３Ｄグラフ
ィクスアクセラレータカードの第１の具体的な構成の一
例を示すブロック図。

【図５】同実施形態のシステムで使用される３Ｄグラフ
ィクスアクセラレータカードの第２の具体的な構成の一
例を示すブロック図。

【図６】図４または図５の３Ｄグラフィクスアクセラレ
ータカードによって実行される３Ｄ画像データ作成のた
めの処理手順を示すフローチャート。

【図７】図４または図５の３Ｄグラフィクスアクセラレ
ータカードによって実行される３Ｄビューボリュームの
クリッピング処理を説明するための図。

【図８】図４または図５の３Ｄグラフィクスアクセラレ
ータカードによって実行される３Ｄビューボリュームの
クリッピング処理を説明するための図。

【図９】図４または図５の３Ｄグラフィクスアクセラレ
ータカードに入力される３Ｄポリゴンデータ構造体の一
部を示す図。

【図１０】図４または図５の３Ｄグラフィクスアクセラ
レータカードに入力される３Ｄポリゴンデータ構造体の
残りの一部を示す図。

【符号の説明】

２…内部ＰＣＩバス、３…内部ＩＳＡバス、４…ＺＶポ
ート、１１…ＣＰＵ、１２…ホスト−ＰＣＩブリッジ、
１３…メモリ、１４…ディスプレイコントローラ、１７
…ＰＣカードデバイスコントローラ、２１…オーディオ
コントローラ、１０２…３Ｄグラフィクスアクセラレー
タカード、４１…ＰＣカードインターフェース（ＰＣ
Ｃａｒｄ Ｉ／Ｆ）、４２…ＭＰＵ、４６…トランスフ
ォーメーションモジュール（Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉ
ｏｎ Ｍｏｄｕｌｅ）、４９…レンダーモジュール（Ｒ
ｅｎｄｅｒ Ｍｏｄｕｌｅ）、５２…ピクセルインター
フェース（Ｐｉｘｅｌ Ｉ／Ｆ）。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カードデバイスが各々装着可能なカード
   ソケットと、このカードソケットに装着されたカードデ
   バイスを制御するカードデバイスコントローラと、ビデ
   オデータを入力するための入力ポートを有し、この入力
   ポートに入力されたビデオデータをグラフィクス画面上
   にオーバーレイ表示するディスプレイコントローラと、
   前記カードソケットと前記ディスプレイコントローラの
   入力ポートとの間に配設されたビデオバスとを具備し、
   前記カードソケットに装着されたカードデバイスから出
   力されるビデオデータを前記ビデオバスを介して前記デ
   ィスプレイコントローラの入力ポートに転送するコンピ
   ュータシステムで使用され、前記カードソケットに装着
   可能に構成された３Ｄグラフィクスアクセラレータカー
   ドであって、 前記カードデバイスコントローラとの間のインターフェ
   ースを行うカードインターフェースと、 このカードインターフェースを介して入力された３Ｄポ
   リゴンデータに対して３Ｄ画像演算を実行し、前記３Ｄ
   ポリゴンデータから３Ｄビデオデータを生成する３Ｄ画
   像演算手段と、 この３Ｄ画像演算手段によって生成された３Ｄビデオデ
   ータを前記ビデオバスを介して転送可能なビデオデータ
   形式に変換して前記ビデオバス上に出力するビデオデー
   タ出力手段とを具備し、 前記ディスプレイコントローラのオーバレイ表示機能を
   使用して３Ｄ画像を表示できるようにしたことを特徴と
   する３Ｄグラフィクスアクセラレータカード。
2. 【請求項２】 前記３Ｄポリゴンデータを解読するＭＰ
   Ｕと、 このＭＰＵが接続されたローカルバスとをさらに具備
   し、 前記３Ｄ画像演算手段は、 前記ローカルバスに接続され、前記ＭＰＵからの指示に
   従って前記３Ｄポリゴンデータに対してジオメトリ変換
   を行い、その変換結果を出力ポートに出力するジオメト
   リ変換手段と、 前記ローカルバスに接続され、前記ＭＰＵからの指示に
   従ってレンダリング処理を行うレンダリング手段であっ
   て、前記ジオメトリ変換手段の出力ポートに接続された
   入力ポートを有し、その入力ポートから入力されたジオ
   メトリ変換結果に対してレンダリング処理を行い、その
   レンダリング処理結果を出力ポートに出力するレンダリ
   ング手段とを含み、 前記ビデオデータ出力手段は、 前記レンダリング手段の出力ポートに接続された入力ポ
   ートを有し、その入力ポートから入力された前記レンダ
   リング処理結果を前記ビデオバスを介して転送可能なビ
   デオデータ形式に変換して前記ビデオバス上に出力する
   ことを特徴とする請求項１記載の３Ｄグラフィクスアク
   セラレータカード。
3. 【請求項３】 前記３Ｄポリゴンデータは、ポリゴンデ
   ータ構造体の記述と、そのポリゴンデータの材質または
   光源を設定する構造体の記述とを含むブロックデータで
   あり、 前記ジオメトリ変換手段および前記レンダリング手段に
   対してそれぞれ前記ポリゴンデータ構造体の記述、およ
   び前記ポリゴンデータの材質または光源を設定する構造
   体の記述が設定されることにより、前記ジオメトリ変換
   手段と前記レンダリング手段がパイプライン動作するよ
   うに構成されていることを特徴とする請求項２記載の３
   Ｄグラフィクスアクセラレータカード。
4. 【請求項４】 前記ジオメトリ変換手段の出力ポートと
   前記レンダリング手段の入力ポートの間に設けられた第
   １のＦＩＦＯバッファと、 前記レンダリング手段の出力ポートと前記ビデオデータ
   出力手段の入力ポートとの間に設けられた第２のＦＩＦ
   Ｏバッファとをさらに具備することを特徴とする請求項
   ２記載の３Ｄグラフィクスアクセラレータカード。
5. 【請求項５】 前記ジオメトリ変換手段および前記レン
   ダリング手段には、それぞれ第１および第２の作業用メ
   モリが設けられていることを特徴とする請求項２記載の
   ３Ｄグラフィクスアクセラレータカード。
6. 【請求項６】 外部装置との通信を行う通信インターフ
   ェース手段と、 この通信インターフェース手段によって外部装置から受
   信したデータを３Ｄポリゴンデータとそれ以外の他のデ
   ータとに区分し、前記３Ｄポリゴンデータを前記３Ｄ画
   像演算手段に入力する手段とをさらに具備し、 外部からの３Ｄポリゴンデータを３Ｄビデオデータに変
   換して前記ビデオバス上に出力できるようにしたことを
   特徴とする請求項１記載の３Ｄグラフィクスアクセラレ
   ータカード。
7. 【請求項７】 カードデバイスが各々装着可能なカード
   ソケットと、 このカードソケットに装着されたカードデバイスを制御
   するカードデバイスコントローラと、 ビデオデータを入力するための入力ポートを有し、この
   入力ポートに入力されたビデオデータをグラフィクス画
   面上にオーバーレイ表示するディスプレイコントローラ
   と、 前記カードソケットと前記ディスプレイコントローラの
   入力ポートとの間に配設されたビデオバスと、 前記カードソケットに装着可能に構成された３Ｄグラフ
   ィクスアクセラレータカードであって、前記カードデバ
   イスコントローラとの間のインターフェースを行うカー
   ドインターフェースと、このカードインターフェースを
   介して入力された３Ｄポリゴンデータに対して３Ｄ画像
   演算を実行し、前記３Ｄポリゴンデータから３Ｄビデオ
   データを生成する３Ｄ画像演算手段と、この３Ｄ画像演
   算手段によって生成された３Ｄビデオデータを前記ビデ
   オバス上に出力するビデオデータ出力手段とを含む３Ｄ
   グラフィクスアクセラレータカードとを具備し、 前記３Ｄグラフィクスアクセラレータカードで生成され
   た３Ｄ画像を前記ビデオバスを介して前記ディスプレイ
   コントローラに転送することにより、前記ディスプレイ
   コントローラのオーバレイ表示機能を使用して３Ｄ画像
   を表示できるようにしたことを特徴とするコンピュータ
   システム。