ビットブリット

ビットブリット（BITBLT、BIT BLT、BitBLT、Bit BLT、Bit Bltなどとも表記され、ビットブロック転送の略）は、コンピュータグラフィックスでよく使用されるデータ操作であり、ブール関数を使用して複数のビットマップを1つに結合する。^[1]

この操作には、少なくとも 2 つのビットマップ、「ソース」(または「フォアグラウンド」) と「宛先」(または「バックグラウンド」)、および「マスク」と呼ばれる 3 つ目のビットマップが含まれます。結果は 4 番目のビットマップに書き込まれることもありますが、宛先が置き換えられることがよくあります。各ビットマップのピクセルは、プログラムで選択可能なラスター操作、つまりビット単位のブール式を使用して結合されます。最も明白なラスター操作は、宛先をソースで上書きします。その他の操作には、AND、OR、XOR、およびNOT操作が含まれます。^[1] Commodore Amigaのグラフィックス チップセット (およびその他) は、256 通りの 3 入力ブール関数のいずれかを使用して、3 つのソース ビットマップを結合できます。

現代のグラフィック ソフトウェアでは、ビット演算はアルファ合成などの効果に使用されるより一般的な数学演算にほぼ完全に置き換えられています。これは、カラー ディスプレイでのビット演算では通常、光やインクの物理的な組み合わせに似た結果が得られないためです。一部のソフトウェアでは、インタラクティブなハイライト四角形や領域境界を描画するために XOR がまだ使用されています。これをカラー画像に対して実行すると、異常な結果の色が簡単にわかります。

この名前は、ゼロックス AltoコンピュータのBitBLTルーチンに由来しており、ビット境界ブロック転送を意味します。Dan Ingalls、Larry Tesler、Bob Sproull、およびDiana Merry は、1975 年 11 月にゼロックス PARCでSmalltalk -72 システム用にこの操作をプログラムしました。Dan Ingalls は後に、再設計されたバージョンをマイクロコードで実装しました。

さまざまなビット ブリット操作の高速な方法が開発されたことにより、コンピュータ ディスプレイは、文字グラフィックス (テキスト モード) を使用するものから、すべてにラスター グラフィックス(ビットマップ)を使用するものへと進化しました。2Dグラフィックスのパフォーマンスに大きく依存するマシン(ビデオ ゲーム コンソールなど) には、ブリッターと呼ばれる専用回路が搭載されていることがよくあります。

ブリッティングの典型的な使用法は、透明なスプライトを背景にレンダリングすることです。この例では、背景画像、スプライト、および 1 ビット マスクが使用されています。マスクは 1 ビットであるため、アルファ ブレンディングによる部分的な透明化は不可能です。

マスク内の各ビットを調べ、マスクが設定されている場合にのみスプライトからピクセルをコピーするループは、すべてのピクセルにまったく同じ操作を適用できるハードウェアよりもはるかに遅くなります。代わりに、AND および OR ラスター操作を使用して、2 つの通常の BitBlit 操作でマスクされたブリットを実装できます。

スプライトは画像上のさまざまな位置に描画され、次の画像が生成されます。

スプライトを準備する際、色は非常に重要です。マスクピクセルは、対応するスプライト ピクセルを表示する場所では 0 (黒)、背景を保持する必要がある場所では 1 (白) です。スプライトは、透明にする必要がある場所では 0 (黒) にする必要がありますが、不透明領域では黒を使用できることに注意してください。

最初のブリットでは、ラスター演算子AND を使用してマスクが背景にブリットされます。0 と AND された値はすべて 0 になり、1 と AND された値は変更されないため、実際のスプライトが表示される場所に黒い領域が作成され、背景の残りの部分はそのまま残ります。

2 番目のブリットでは、スプライトはラスター演算子OR を使用して新しく変更された背景にブリットされます。0 と OR された値は変更されないため、背景は影響を受けず、黒い領域は実際のスプライト イメージで塗りつぶされます。

白い背景と黒地に白のマスクを持つスプライトを使用して同じ効果を実現することも可能です。 この場合、最初にマスクを OR し、次にスプライトを AND します。

ブリッティングはハードウェアスプライト描画に似ており、どちらのシステムも画面上の異なる場所にパターン（通常は正方形の領域）を再現します。^[2]ハードウェアスプライトには、別のメモリに保存されるという利点があり、メインのディスプレイメモリを妨げません。これにより、スプライトをディスプレイ上で移動して「背景」を覆うことができ、背景に影響を与えません。

ブリットは、同じ種類のパターンを画面上で移動しますが、ディスプレイの残りの部分と同じメモリに書き込むことによって行われます。つまり、フォアグラウンド パターンが画面上に置かれるたびに、その下の背景ピクセルが上書きされるか、「破損」します。この破損を修復するのはソフトウェアの役割で、2 回のブリットによって行われます。1 回目は変更されたピクセルを復元し、2 回目はフォアグラウンド パターンを新しい場所に配置します。これを行う 1 つの方法は、必要なパターンをオフスクリーンの VRAM に格納し、影響を受けるディスプレイ セクションを一時的に格納するための一種のスタックとして別のオフスクリーン領域を予約することです。グラフィックス チップに専用の VRAM がある場合、これはシステム RAM の負荷を軽減するのに役立ち、古い PC システムの帯域幅が制限されている ISA 拡張スロットの負荷も軽減します。

ただし、これを最適化する方法はいくつかあります。画面の広い領域がパターンで占められている場合は、各パターンを個別に消去するのではなく、背景を画面に転送する方が効率的です。バリエーションとして、画面をセグメントに分割し、パターンが描画されているセグメントのみを消去する方法があります。この手法は、ダーティ レクタングルとして知られています。

• アルファ合成
• マスク（コンピューティング）、ここではステンシルとして使用されます
• ブリッター

• ゼロックス社内覚書 1975年11月19日