改良のための率直なご意見、ご批評とご提案 は <esr@snark.thyrsus.com> 宛てに送ってください。
ユーザーは XFree86 サーバーを自分のビデオに合わせてハードウェアを使いこなすよう に構成出来ます。この手引き書は自分自身のビデオカードとモニタの最適なタイミン グの数値を、如何に生成するか勉強する助けになるでしょう。
ここではまず XFree86 サーバーを何とか動かすための方法を提示し、それをベースに 実験をしながらいろいろと設定を変更して自分の好みに合わせるためのやり方を説明 します。
ほとんど動作しているモードを持っている場合は（特に、前もって設定している VESA モードは左右に片寄ったり、小さすぎたり、大きすぎたりするでしょうが、安 定しているでしょう）、さっそく問題修正の節から 始めてください。この節は調整数 値をちょうど良い数値に近づける方法を教えてくれるでしょう。
XFree86 はホットキーで XF86Config ファイル に定義されている異なるモード間を移動できます（詳細については XF86Config.man を参照してください）。これはとても便利な機能です。新しいモードを試 してみたくなったら、新しいモードを重複しないモードラベルを付けてホットキーリ ストの*最後*に追加してください。新しいモードが動かなかったときの保険に、既に 動いているモードは標準値として残しておいてください。 「二つの例題」章の最後 の XF86Config 節を読めば、すみやかに問題を解決するためにはどのように実験を記 録すればよいか、参考になるでしょう。
最初に lib/X11/doc にある Monitors ファイルを確認して自分のモニターがデー タベースの中にあれば、多分この文書の残りの部分は飛ばして構いません！データ ベースに自分のカードが使用するモードが無かった場合、いくつかの時間調節の数 値を測定する必要がありますが、簡単な作業です。
ビデオディスプレイの動作原理を知ることは XF86Config ファイルの色々な場所にど んな数字を入れるかを理解する上で重要です。これらの値は XFree86 サーバーがデ ィスプレイをハードウェアレベルで制御するのに使用されます。
ディスプレイはドットの集まりから画像を表示します。このドットを左から右へ並べ て線を作ります。この線を上から下へ並べて画像を作ります。ドットはディスプレイ 内部からの電子ビームで叩かれたとき発光します。それぞれのドットに均一に電子ビ ームを当てるために、一定のパターンでディスプレイ上を走査します。
そのパターンはスクリーンの左上から始まり、右へ真直ぐスクリーンを横切るように 走り、スクリーンの右端で一旦停止します。そして電子ビームはディスプレイの左端 に移動し、一本下に移動します。新しい線はディスプレイの左から右へ最初の線を引 いたように走査します。このパターンをディスプレイの一番下まで繰り返します。そ れから電子ビームがディスプレイの左上から右下まで移動したら、また最初から繰り 返します。
フレームの始まりはディスプレイの左上の電子ビームの開始点です。電子ビームがデ ィスプレイの右下隅まで届いてから左上隅に再び戻ってくる時がフレームの終了点で す。フレームはディスプレイの一番上から一番下までの全ての電子ビームの線で出来 ています。
もし電子ビームがフレームを移動している間ずっと「オン」だったら、ディスプレイ の全てのドットは点灯してしまい、ディスプレイの縁には黒い部分はなくなるでしょ う。そしてディスプレイの縁では、電子ビームの制御が難しいので画像が歪曲してし まうでしょう。この歪みを減らすため、ディスプレイの縁のドットには、電子ビーム が届いても、ドットが輝かないようになっています。ディスプレイの実際に表示され る領域が小さくなっているのは、こういうわけなのです。
もう一つ理解してほしいのは、表示される領域を描画していない時に電子ビームがど うなっているかということです。ディスプレイの横端を描画するために使われるはず だった時間は、電子ビームを右の端から左の端まで戻し、一つ下の次のラインに移動 するために使われます。ディスプレイの上端および下端を描画するために掛かるはず だった時間は、電子ビームをディスプレイの右下隅から左上隅まで移動するために使 われます。
アダプタカードはディスプレイの電子銃を点灯させ全てのドットで画像を生成するよ うな信号を作成します。また、カードは電子ビームが右から左に移動して一本下がる ときに水平同期信号と呼ばれる信号を作成します。すべてのラインの最後に一つの水 平同期信号が発生します。さらに、アダプタカードは電子ビームをディスプレイの左 上隅に移動するための垂直同期信号も生成します。垂直同期信号は全てのフレームの 終わり近くに作成されます。
ディスプレイには、電子ビームの位置を安定させるため、水平同期信号と垂直同期信 号の前後に短時間の余裕が必要です。電子ビームの安定化が出来ないと、画像がしっ かりしません。
以降の節で、定義、公式と例題の補助の為に、これらの基本に戻るでしょう。
XF86Config の設定項目をいじる前に、以下の基礎的なこと項を知っておく必要がありま す。
それは :
です。
モニターの水平同期周波数は、そのモニターが１秒間に書ける水平走査線の数のこと で、これはモニターについて最も重要な統計値です。垂直同期周波数は、そのモニタ ーが１秒間に電子ビームを縦方向に通過させることのできる回数のことです。
同期周波数は普通、モニターのマニュアルの仕様の頁に一覧になっています。垂直同 期周波数の数値は一般的に Hz（秒当たりの単位周期）で、水平同期周波数は KHz （秒当たりの千単位周期）で計測されています。通常の範囲は垂直については 50 か ら 80Hz、水平については 31 から 135KHz 程度です。
マルチスキャンモニターの場合、その周波数は幅のある値として表示されています。 ローエンドのものに多いのですが、複数の固定した周波数を持っているモニターもあ ります。このようなモニターも普通のモニターと同様に設定は出来ますが、モニター の持つ特徴に厳しく制限されてしまうでしょう。最高の解像度が得られるような最も 高い水平同期と垂直同期周波数の組み合わせを選択してください。そして、固定周波 数モニターでは設計値より高い周波数を与えるとモニターを痛めるおそれがあるので 注意してください。
ビデオアダプタの仕様書にカードのドットクロックがあります（ドットクロックとは 画面へ１秒間に点を表示できる総数です）。この情報が無い場合は、X サーバーがそ れを取ってきます。X がモニターを固めてしまった場合でも、クロックとその他の情 報を標準出力に吐き出します。この情報をファイルにリダイレクトした場合、コンソ ールへ戻って再立ち上げしなければならなくなってもファイルに保存されます。
SGCS X を使っている場合は、次の例のような行をローカルバス接続の S3 アダプタ の Swan から収集します。XFree86 はちょっと難しい複数行にわたる書式を使ってい ます。
WGA: 86C911 (mem: 1024k clocks: 25 28 40 3 50 77 36 45 0 0 79 31 94 65 75 71) --- ------ ----- -------------------------------------------- | | | 動作可能な周波数を MHz で表わします。 | | +-- ボード上のフレームバッファメモリの大きさ | +-- チップの型式 +-- サーバーの種類注意: なるべくこの作業はマシンの負荷が低い時に行なって下さい。X はアプリケー ションですから、ディスクの動作と時間調節のループが衝突すると、上記の数字は不 正確になります。何回か繰り返し実行し、数字が大きく変動しないことを確かめて下 さい。もし変動が大きい場合には、安定するまでプロセスを殺してみてください。 SVr4（システム V リリース 4） を使用している人へ: mousemgr（マウスマネージャ ー）プロセスは特に混乱の元です。
このような不正確さを避けるため、得られたクロックの数字をそのまま Clocks プロ パティの値として XF86Config に取り込んで下さい。これは時間調節のループを抑 止し、X が試してみることのできるクロックの値の正確な一覧を与えるためです。 上記の例のデータを使うと、次のようになります。
wga
Clocks 25 28 40 3 50 77 36 45 0 0 79 31 94 65 75 71
高く変わりやすい負荷が掛かったシステムでは、この方法は X の起動時に陥ること
がある不思議な失敗を回避する助けになるでしょう。X が起動した時システムの負荷
のせいで間違った値を得てしまい、config データベースから丁度いいドットクロッ
クを見つけることが出来なかったり、間違ったものを見つけてしまうことがあり得る
のです。
モニターのビデオ信号帯域幅を知っておくことは、使用できる最も高いドットクロッ クのおおよその値を知るのに有用です。しかし、この値は柔軟性に富んでいます。 例えば、名目上の帯域幅の 30% 増しで動作できるモニターもあります。
帯域幅を知ることは可能な構成定義からより賢い選択ができるようになります。あな たのディスプレイの表示品質（特に高精細のためのシャープさ）に影響を及ぼしま す。
モニターのビデオ信号帯域幅はマニュアルの仕様の頁に載っています。無かった場合 は、モニターの最も高い解像度のところを見てください。解像度から帯域幅（つまり 使用できるドットクロックの大まかな上限値）を推定するための経験則を下に示しま す。
640x480 25
800x600 36
1024x768 65
1024x768 interlaced 45
1280x1024 110
ところで、この表は絶対的なものではありません。これらの数字は標準的な XFree86 モードデータベースでの解像度毎の最も低いドットクロックです。モニターの帯域幅 は一番上の解像度に要求される最小の帯域幅より高いでしょうから、恐れずにドット クロックを数 MHz 高めに試してみてください。
また、ドットクロックが 65MHz 位より低い場合には帯域幅はほとんど問題にならな いことに注意してください。SVGA やほとんどの高解像度のモニターでは、これはモ ニターのビデオ信号帯域幅の限界よりもはるかに低い周波数ですから。次に例を示し ます。:
ブランド名 ビデオ信号帯域幅
---------- ----------------
NEC 4D 75Mhz
Nano 907a 50Mhz
Nano 9080i 60Mhz
Mitsubishi HL6615 110Mhz
Mitsubishi Diamond Scan 100Mhz
IDEK MF-5117 65Mhz
IOCOMM Thinksync-17 CM-7126 136Mhz
HP D1188A 100Mhz
Philips SC-17AS 110Mhz
Swan SW617 85Mhz
一番下のクラスのモニターでも、解像度に関して非常にビデオ信号帯域幅に制約を受 けることはありません。NEC マルチシンク II が良い例です（仕様によれば 800x600 は表示出来ない）。そのディスプレイは 800x560 のみ表示できます。このような低 解像度の場合は、高いドットクロックや大きなビデオ信号帯域幅を必要としなく、多 分 32Mhz か 36Mhz で十分で、両方の周波数ともモニターのビデオ信号帯域幅である 30Mhz からそれ程かけ離れた値ではありません。
これら 2 つの動作周波数では、ディスプレイの持っている性能よりくっきりと表示 しないかもしれませんが、でもかなりの品質だと言い切ってもいいでしょう。勿論、 NEC マルチシンク II がもっと高い、例えば 36MHz ビデオ信号帯域幅を持っている に越したことはありません。しかし、大きく画像が歪む程周波数がかけ離れていなけ れば、文章を編集する等の一般的な作業には問題はありません。 （もし画像の歪みがあまりにも大きい場合には、目で見てすぐわかるでしょう）。
モニターの同期信号帯域幅は、ビデオアダプタのドットクロックと共に、表示できる 最高の解像度を決定します。しかしハードウェアの性能を引き出すのはドライバーで す。どんなに優れたビデオアダプタやモニターでも、良いデバイスドライバーがなけ れば宝の持ち腐れになってしまいます。 一方、有能でないハードでも多目的に使用できるデバイスドライバがあれば十分役に 立ちます。これが XFree86 の設計哲学です。
RR = DCF / (HFL * VFL)
分母にある積はモニターに表示される解像度では＊なく＊、幾らか大きいことに注意
してください。これについては以降で詳細に説明します。
モニターは電気信号を用いて画像を表示します。信号は一旦デジタルからアナログへ と変換されると、つねにアナログ波形として取り扱われます。それは多くの、固定 した周波数の単純な波形の組合せであると考えられ、それらの多くは MHz の範囲で 例えば 20MHz、40MHz、さらに 70MHz だったりします。モニターのビデオ信号帯域 幅は事実上歪みが無く扱える高周波のアナログ信号です。
私達の目的のためには、帯域幅は主に使用可能なドットクロックのおおよその上限と して重要です。
ここでいくつかの絵で解説します :
_______________________
| | 水平フレーム長は電子ビーム
|->->->->->->->->->->-> | がこのようなパターンを描く
| )| 時間をドットクロック単位で
|<-----<-----<-----<--- | 表したものです。
| |
| |
| |
| |
|_______________________|
_______________________
| ^ | 垂直フレーム長は電子ビーム
| ^ | | がこのようなパターンを描く
| | v | 時間をドットクロック単位で
| ^ | | 表したものです。
| | | |
| ^ | |
| | v |
| ^ | |
|_______|_v_____________|
実際のラスター走査はとても細かいジグザグ型のパターンをしていて、左右に電子
ビームが動いて同時に上下にも動いています。さて、ドットクロックとフレームの大きさは再描画速度に関係があるということが分 かります。定義上、１ヘルツ (hz) は１秒に１周期です。それから、水平フレーム長 を HFL とし垂直フレーム長を VFL とした場合に全ての画面を覆うには (HFL * VFL) 回ドットクロックが必要です。カードは定義から毎秒 DCF 回信号を出していま すので、明らかにモニターの電子銃は左から右、戻って、下から上へ、戻ってを毎秒 DCF / (HFL * VFL) 回、画面上を動き回れる訳です。これは毎秒何回画面を描き直し ているかを表わしているので、画面の再描画速度なのです。
解像度とちらつきの関係がトレードオフの関係にあるので、自分の要求に応じて設定 を行なうためにこの概念を理解する必要があります。
前に示した公式は、このように変形できます。
DCF = RR * HFL * VFLつまり、ドットクロックが一定だとすると、一秒間にこれだけのドット数を再描画速 度、水平解像度または垂直解像度に振り分けることができるということです。 これらの数字の一つを増やすと他の数字を減らさなければなりません。
しかし、再描画速度はモニターの最大垂直同期周波数を超えることは出来ませんので、 注意してください。従って与えられたドットクロックで与えられたモニターでは、自 分で強制出来ないフレーム長の積の最小以下になります。
自分の設定を選ぶ時に、RR が低すぎる場合、画面のちらつきで顔をしかめることを 覚えてください。
多分、再描画速度を 60Hz 以下に下げたくは無いでしょう。蛍光燈のちらつく速さで すので、ちらつきに敏感な場合は VESA 人間工学標準の 72MHz に保つ必要がありま す。
ちらつきは大変目に辛いものですが、しかし人間の目は適応し人々のちらつきに対す る耐性はかなり広範囲です。画面の 90% が見える角度でモニターに向き合っている 場合に、暗い背景と良いコントラストの色を前景に使い、輝度を低から中に調整する ならば、＊たぶん＊ 45Hz 位に小さくても快適でしょう。
厳密なテストのやり方は次の通りです : xterm -bg white -fg black で真っ白な背 景に黒の前景の xterm を開いて、表示可能な領域全てを隠すぐらいの大きさにして 下さい。そしてモニターの明かるさを最大の設定値の 3/4 に設定して、モニターか ら顔をそむけて、モニターを横目で覗いてみて下さい（これは、より敏感な視野周辺 部の細胞を働かせるためです）。なんにもちらつきを感じない場合若しくは許せる範 囲ならば、あなたにとってその再描画速度は丁度良いのです。もしそうでなかったら、 一見大丈夫なように見えても、明らかには判からないようなちらつきによってひどく 目が疲労し頭痛を起こしますので、普通に見える様になる迄、より高い再描画速度に 調整して下さい。
このようにして最小の許容できる再描画速度を選ぶことができます。HFL と VFL を 選択するためには、多少の作戦の余地があるでしょう。
自分が実現しようとしているカラーやグレースケールディスプレイの解像度は使用可 能なフレームバッファメモリの量で制限されます。2 色（白黒）でグレースケールで ない物の場合は、制限を受けることは多分ありません。
256 色のディスプレイの場合は、ビデオメモリのバイト数は表示されるドットの数だ け必要です。このバイト数は赤緑青から成る集合の点を１点とした数です。必要なメ モリ量を得るには、線１本当たりに表示される点の数に表示される線の数を掛けて下 さい。800x600 の解像度を持つディスプレイの場合は、ディスプレイに表示する点の 数は 800 x 600 = 480,000 になります。また、１ドットが１バイトに成るので、ア ダプタカードに同じバイト数のビデオメモリが必要です。
従って、メモリ量は、一般に (HR * VR)/1024 をキロバイト単位に切り上げた物が必 要です。例を挙げれば、 (936 * 702)/1024 = 642K バイトとなります。従って 1M バイトのメモリがあれば、余りを仮想スクリーンに割り当ててスクロール出来ます。
ところが、ボードに 512K しか無い場合はこの解像度は使えません。良いモニターを 持っていたとしても、十分なビデオメモリが無しにはモニターの性能を活かすことは 出来ません。また一方で、SVGA カードが 1M バイトのメモリを持っていたとしても、 モニターが最高で 800x600 しか表示できないならば、これ以上の高解像度はどうや っても無理というものです。
要求量より多いメモリを持っていても心配しないで下さい。XFree86 は余ったメモリ で表示領域をスクロールできるようにします（仮想スクリーンの大きさのパラメータ についての XF86Config ファイルの文書を参照して下さい）。また、512K バイトの メモリを搭載したカードは 512,000 バイトではなく、本当は 512 x 1024 = 524,288 バイトのメモリが搭載されていることを覚えていて下さい。
S3 カードで SGCS X が動作していて、かつ 16 色（ 1 ピクセル当たり 4 ビット） の場合、XF86Config ファイルで 深さ 4 と設定すれば、カードは倍の解像度を使えま す。例えば、S3 カードは通常 1024x768x256 （1024x768 の解像度で 256 色）です が、深さ 4 にすれば 1280x1024x16 （1280x1024 の解像度で 16 色）が使えるよう になります。
[訳注 : 深さとは色数やグレースケールを表現するビット数です。]
警告 : この方法はマルチシンクモニターのために開発しました。多分、この方法は 固定周波数モニターでうまく行くかも知れませんが、保証できません。
最初に最大の使用可能な HSF で DCF を割って、１秒あたりの水平走査可能回数を計 算して下さい。
例えば、 65MHz のドットクロックの Sigma Legend SVGA カードと、55KHz の水平走 査周波数のモニターを使っていると仮定します。DCF / HSF を計算すると 1181 とい う量が得られます。
さあ、最初の黒魔術の技の片鱗を使いましょう。この式の答えをもっとも近い 8 の 倍数に丸めて下さい。これは 8 ビットレジスタを持ち、左に 3 ビットずらして 11 ビットの値を得るような SVGA と S3 の VGA 制御装置において有効です。 ATI 8514/A のような他のカードではこのような要求はないかも知れませんが、我々は 正確な知識を持ち合わせてはいませんし、丸めによって不都合なことが生じることは ありません。従って１秒あたりの水平走査可能回数を 1176 に丸めます。
この数字（DCF / HSF を 8 の倍数に丸めたもの）は最小の HFL として用いることが 出来ます。より低い HSF で同期信号を設定すれば、もっと長い HFL （つまり、多分 より多くの画面の水平方向のドット数）が得られます。しかし、遅くてより多く見え るちらつきの速度に復讐されるでしょう。
経験的な法則では、水平フレーム長の 80% が水平解像度として使用可能で、水平走 査線の表示される部分（これは大体、境界と電子ビームが画面の右端から次の走査線 の左端へ戻ってくる時間を差し引いたもの）です。この例では、944 になります。
さて、通常の画面のアスペクト比（縦横比）4:3 を得るため、今計算した水平解像度 の 3/4 になるように垂直解像度を設定しましょう。この例では、708 になります。 実際の VFL を得るには、1.05 を掛けて 743 になります。
この 4:3 について --- 表示上の幅と高さが 4:3 の比率は大体黄金分割比の値、 (1 + sqrt(5))/2 に近い値です。人間はこの種の矩形を見て好ましいと思うように できているようです。そのためブラウン管や 800x600, 640x480 そして 1024x768 という標準的な解像度はみなこの黄金分割比の近似値になっています。しかしこれ は心理学的な要求であって、技術的な要求ではありません。もしその方が画面の 大きさを有効に活用できるのであれば、非黄金分割比を使うことをためらう理由は 何もありません。
結局、HFL=1176 と VFL=743 としました。65MHz をこの 2 つの数字の積で割ると、 十分に高くて健康に良い 74.4Hz の再描画速度が得られます。素晴らしい！ VESA 標準より立派でしょう！ おまけに、おそらく予想していた 800x600 よりも 高い 944x708 という解像度が得られたのです。本当に素晴らしい！
さらに（大体 76 Hz 迄）再描画速度を改良することも可能です。これには、定格 よりも 2 KHz くらい高い水平同期周波数でも動くモニターが多いという事実と、 VFL を幾らか下げる（つまり、上の例で言うと 944 の 75% よりも小さくする）こと を利用します。しかしこの "オーバードライブ" 作戦を試してみる前に、あなたの モニターの電子銃が垂直同期を 76 Hz 以上でできることを＊確認＊してください。 （例えば、人気のある NEC 4D ではこれは出来ません。これは 75 Hz 迄の VSF のみ が利用できます。）
以上が、ラスター表示についての単純な計算と基本的な事柄のほとんどです。ほとん ど黒魔術でも何でも無いですね。
さあ、自分で選んだドットクロック対応に計算した HFL/VFL の数字があり、無難な 再描画速度が見つかり、十分な VRAM （ビデオメモリ）があることを確認しました。 これからが本当の黒魔術です -- いつどこで同期信号を出すかを知る必要があります。
同期信号が実際にモニターの水平及び垂直の走査周波数を制御しています。仕様表か ら引っぱり出してきた HSF と VSF は定格上の最大同期周波数の推定値です。アダ プタカードからの信号の中の同期信号はモニターにどれくらい速く実際に動作するか 伝えます。
上記の 2 つの絵を思い出して下さい。目に見える画像（あなたの選んだ解像度）を 表示するために使われるのは、フレームをラスター走査するために必要な時間の一部 だけです。
前の定義によれば、１本の水平走査線をたどるのには HFL 分の時間掛かります。 表示される部分のクロック回数（水平スクリーン解像度）を HR と呼びましょう。 その時は明らかに、定義から HR < HFL となります。具体的に両方が同時に開始した と仮定して次に示します :
|___ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __
|_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ |
|_______________________|_______________|_____
0 ^ ^ 単位: 1クロック
| ^ ^ |
HR | | HFL
| |<----->| |
|<->| HSP |<->|
HGT1 HGT2
ここで、上にあるように表示データのクロック終了とフレーム全体のクロック終了の
間に HSP の同期信号長を配置します。何故そうするのか？ それはこうすると、画面
表示が左右に移動しなくなるからです。表示をスクリーン上で表示されるべき場所、
つまりモニターの表示可能領域内にきっちりとおさめるためです。その上、同期信号の両側に "防御時間" として約 30 クロック必要です。HGT1 と HGT2 で表わしています。一般的には HGT1 は HGT2 と等しくありませんが、しかし 真っさらの状態から設定を行うならば、2 つを等しくして実験を始めたら良いでし ょう（それは同期信号を中央に置くことになります）。
同期信号の置き違えの症状は、1 つの境界が極端に広くなって画像の他の側が画面の 端から回り込んだり、白い端の線と"お化け画像"の帯になったり、画面の画像表示の ずれとして現われます。垂直同期信号抜けは垂直保持が調節不備になっている TV の 様に実際に縦スクロールします（事実、同じ現象が起こります）。
幸運ならば、モニターの同期信号の幅がその仕様書に記載されているでしょう。記載 がない場合には、ここからが本当の黒魔術の始まり、、、
ここでは少し試行錯誤を行う必要があるでしょう。しかしほとんどの場合には、同期 信号を約 3.5 から 4.0 マイクロ秒と仮定すれば安全です。
具体的には、HSP を 3.8 マイクロ秒にしましょう（この値は実験を始めるに当たっ ては悪い値ではありません）。
さて、先ほど 65Mhz をクロックに使いましたから、HSP を 247 クロック分と等しく すればよいことがわかります。
( 247 = 65x10**6 * 3.8 *10**(-6)) [ メガ=10**6, マイクロ=10**(-6) である事 を思い出して下さい)
前の絵に戻って、247 クロック分を絵の中でどのように置いたらいいでしょう？
この例では、HR は 944 で HFL は 1176 です。この 2 つの例の差は 1176-944=232 < 247 です! 明らかにこの違いを調整しなければいけません。何が出来るでしょうか？
最初に 1176 は 1184 へ上げて、 944 は 936 へ下げてください。さて、違いは 1184-936= 248 になりました。う〜ん、近づきましたね。
次は HSP を計算するのに 3.8 の代わりに、3.5 を使うようにすると、65*3.5=227 となります。かなり良くなりました。しかし 248 は 227 よりそれほど大きくあり ません。HR と SP の開始点の間と SP の終了点と HFL の間に 30 かそれぐらいあけ る必要があります。そして、それらは 8 の倍数にしなければなりません。我々はこ こで行き詰まってしまったのでしょうか？
いいえ！ こうしてみましょう、936%8==0 です、また (936+32)%8==0 です。しかし、 936+32=968、968+227=1195、1195+32=1227 となります。ふむふむ、そんなに悪くは ありません。しかし、8 の倍数にはなっていませんので、1232 に丸めて下さい。
しかし、同期信号を HR と HFL のちょうど真ん中に置くことが出来ないという潜在 的な困難があります。幸いにも、1232-32=1200 も 8 の倍数である事と、 (1232-32)-968=232 は 3.57 マイクロ秒 (232/65) という妥当な長さの同期信号に 対応することが計算でわかります。
さらに、 936/1232 は大体 0.76 つまり 76% ですが、80% からそう遠くないのでま あ大丈夫でしょう。
その上、現在の水平フレーム長を使うなら、基本的にはモニターがその能力内で 52.7KHz(=65MHz/1232) において同期が取れるかどうか調べましょう。問題は無いで しょう。
経験則から、上記の 936*75%=702 を新しい垂直解像度にしましょう。 702*1.05=737 が新しい垂直フレーム長になります。
画面再描画速度は 65Mhz/(737*1232)=71.6 Hz になります。それでも素晴らしいです ね。
同様に垂直同期信号の配置を図解します :
|___ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __
|_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ |
|_______________________|_______________|_____
0 VR VFL 単位:1 垂直クロック
^ ^ ^
| | |
|<->|<----->|
VGT VSP
垂直表示データの終了時きっかりに同期信号を発信します。VGT は同期信号の垂直防
御時間です。ほとんどのモニターは VGT 無し（防御時間無し）で快適に動作し、例
題でも防御時間無しです。2,3 クロックの防御時間が必要なものもありますが、防御
時間を入れて不都合が生じることは普通ありません。例題に戻りましょう : フレーム長の定義から、垂直時間は全＊水平＊フレームを辿 る時間ですので、例題では 1232/65Mhz=18.95 マイクロ秒になります。
実験によれば垂直同期のパルス幅は 50 マイクロ秒から 300 マイクロ秒の範囲に設 定すべきです。例題では 8 垂直クロック分、150 マイクロ秒を使用します (150 マイクロ秒 / 18.95 マイクロ秒 ~ 8)。
XF86Config ファイルのビデオモード ( Video Modes ) 表は数行の数列で出来ていて、 それぞれの行は X サーバーが使用する１つのモードの完全な仕様を表わしています。 その項目は名称節、ドットクロック節、水平節、垂直節の 4 つの節に分けられます。
名称節は１項目で、行の残りで指定しているビデオモードの名称です。この名称は、 XF86Config ファイルのグラフィックドライバ設定節の "Modes" 行で参照されます。現 在の行が前の行と同じ名称ならば名称は省略出来ます。
ドットクロック節はビデオモード行の項目に DCF と呼んでいたドットクロックのみ を書きます。次の節で作成する数字をドットクロックとしてこの項目に書きます。
水平節はそれぞれの水平線を画面の上でどのように作成するかを 4 項目で書きます。 最初の項目は HR と呼んでいた映像を構成する輝く１本が何ドットであるかを書きま す。 2 番目の項目はどのドットから水平同期信号が始まるかを示します。 3 番目の 項目はどのドットで水平同期信号が終わるかを示します。 4 番目の項目は全水平フ レーム長 (HFL) を指定します。
垂直節も 4 項目で書きます。最初の項目は画面上に表示される走査線の数を書きま す (VR)。 2 番目の項目は垂直同期信号が何番目の線から始まるかを書きます。 3 番目の項目は垂直同期信号が何番目の線で終わるかを書きます。4 番目の項目は全 垂直フレーム長を書きます。
例 :
#名称節 モードクロック節 水平節(1から4) 垂直節(1から4)
#Modename clock horizontal timing vertical timing
"752x564" 40 752 784 944 1088 564 567 569 611
44.5 752 792 976 1240 564 567 570 600
（注意 : 標準的な X11R5 そのままでは 小数のドットクロックは使えません。）
Xconfig では、線上で輝いているドットの数、輝いているドットから同期信号の開始
点までのドット数、同期信号の持続時間分のドット数と同期信号の終了点から後のド
ット数、これらを足し合わせると１本当たりのドット数が計算できます。水平方向の
ドット数は一律に 8 で割り切れる数値でなければいけません。
例 :
水平方向の数値 : 800 864 1024 1088
この例は輝いているドット数 (800)、続いて同期開始点の
ドット (864)、その次が同期終了点のドット (1024)、次は
水平線の最後のドット (1088) となります。
全ての水平方向の数字 (800、864、1024 と 1088) は 8 で割り切れる事にもう一度
注意をして下さい。これは垂直方向の数字には当てはまりません。画面の上から下までの線の数がフレームを構成します。フレームの基本的な時間調整 は線で行ないます。線の多くは画像を表示するために使われます。最後の発光する線 を表示した後で、数本分遅延が挿入され、その後垂直同期信号が生成されます。そし て同期信号は数本分だけ持続し、フレームの最後に同期信号の後で必要な遅延が生成 されます。この動作モードを規定する数値は、次の例のように入力します。
例 : 垂直方向の数値 : 600 603 609 630 この例はディスプレイに 600 本の線が表示され、603 番目の線 から垂直同期が始まり 609 番目で終わる事、そして全部で 630 本 の線を使用することを表わしています。垂直方向の数値は 8 で割り切れる値でなくても構いません。 例題に戻りましょう。上記によって、XF86Config へ書き込む必要な全ての値は次の様で す:
< name > DCF HR SH1 SH2 HFL VR SV1 SV2 VFL
ここで SH1 は水平同期信号の開始クロックで、SH2 はその終了クロックになり、同
様に SV1 は垂直同期信号の開始クロックで、SV2 はその終了クロックです。
#名称節 モードクロック節 水平節(1から4) 垂直節(1から4) オプション
#name clock horizontal timing vertical timing flag
936x702 65 936 968 1200 1232 702 702 710 737
特別なオプションフラグは必要無く、これはノンインターレースモードで動作します。
これで完了しました。
Q. ここにある例題は標準的な画面サイズではありませんが、使ってもよいですか？
A. 勿論です。なにがなんでも 640x480, 800x600 とか 1024x768 を使わなければ ならない理由はありません。XFree86 ドライバはハードウェアを自由に設定できるよう になっています。一般に正しい設定は 2 、3 分でできるようになります。正しい設 定を当てるのに重要な物は高い再描画速度と妥当な表示領域です。高解像度だけを 追求して涙目を誘うちらつきに代償を払うことのないようにしてください。
Q. 65Mhz のドットクロックと 55Khz の HSF で得られる解像度はこれ＊だけ＊ ですか？
A. 絶対そんなことはありません！ 一般的な手順に従って作業を行い、本当に好 みの設定にたどり着くため、少しの試行の繰り返しをお勧めします。 実験はとって も楽しいものです。 ほとんどの設定はビデオ表示が乱れてちゃんと設定できないか もしれませんが、マルチシンクモニターを（帯域幅よりもはるかに高い周波数のクロ ックを出力させようとしない限りは --- モニターの説明書に書かれている最大解像 度に近い値を守っている場合は）痛めることはありません。固定周波数のモニターに は注意してください。周波数調整は固定周波数のモニターを痛める＊かも＊しれませ ん。
Q. 二つの標準的な解像度を記載してますね。 XF86Config の中では色々標準的な解 像度がありますが、タイミングを調整する場合のポイントを教えてください。
A. 勿論教えましょう！ 現在の XF86Config にある "標準的な" 640x480 を例題に取 り上げます。この場合、動作周波数が 25MHz 、フレーム長が 800 と 525 の時に約 59.5Hz の画面再描画周波数が使えます。 悪く無いでしょ？ しかし一般的に多くの SVGA ボードの動作周波数は 28MHz を使えます。28MHz で 640x480 を使う場合、以 前に説明した手順に従えば、フレーム長は 812 と 505 に設定できます。ここで再描 画周波数は 68MHz まで引き上げられ、標準値よりかなり向上しました。
Q. ところでインターレースとノンインターレースについてはどうですか？
A. 固定ドットクロックでは、ノンインターレースのちらつきよりインターレース のちらつきの方が酷いので、インターレースは市場から消えつつあります。 フリッカーが増える代わりに、遅いドットクロックで高解像度を実現することができ ます。 DCF が十分速い場合には (例えば 90MHz とかそれ以上) インターレースでも ちらつきは発生しませんが、現在のスピードではインターレースモニターは X に 向いていません。
Q. 今までの議論をまとめてもらえますか？
A. 要約して言えば :
ここで別の仮定をします。:
あるアダプターカードは 40 MHz のクロックで動作します。あるディスプレイは 30 KHz から37 KHz の範囲の水平同期信号で動作します。この時の１つの線当たりのド ットの最小数は 40,000,000/37,000 = 1,081.081 より、約 1,081 ドット/線となり ます。
この１本当たりのドット数をこれからの計算で使います。だから、ディスプレイ上の それぞれの線は最小で 1081 ドットあります。この数値を 8 で割り切れる数に丸め て 1088 に切り上げます。ここでは水平同期信号長に 3.8 マイクロ秒を使うことを 仮定しています。 3.8 マイクロ秒の信号を作るのに何ドット必要なのかを見つける 必要があります。先ず１ドットが何マイクロ秒なのかを探しましょう。毎秒 40,000,000 ドットなので、1/40,000,000 がドット当たりの秒数です。
つまり
1/40,000,000 = .000000025 = ドット当たり .025 マイクロ秒
となります。この時 3.8 マイクロ秒の同期信号を構成するドット数 D は
3.8 マイクロ秒 = D ドット x .025 マイクロ秒/ドット つまり D ドット = (3.8 マイクロ秒) / (.025 マイクロ秒/ドット) = 152 ドットです。
線当たり 1088 ドットの時、152 ドットを同期信号に使用して、800 ドットが輝いて 見えているわけです。（152 は 8 で割り切れることに注意して下さい。割り切れな い場合は割り切れるように切り上げて下さい。）ここでディスプレイのために必要な 同期信号の前後の時間を計算する仕事が残っています。
経験則により、防御時間の約 30 単位が必要です。詳しく述べると、32 ドットを 割り当てると都合が良いのは、他の全ての数値が 8 で割り切れているからです。表 示領域に 800 ドット、同期信号に 152 ドット使った結果、1088 - (800 + 152) = 136 となり、136 ドットが 2 つの時間の間を分けています。136 の半分の 68 ドッ トが輝いているドットと同期信号の間に置かれて、68 ドットが同期信号の後に置か れています。XF86Config ファイルの水平方向の数値は次のように書きます。
800 (800+68) (800+68+152) (800+68+152+68) つまり 800 868 1020 1088となります。
今度は垂直方向の数値を計算しましょう。当初から垂直方向の数値にドットだとかド ット当たりのマイクロ秒とかの単位を使わずに線の数を使っていた事を思い出して下 さい。よって、1 本の線を表示するのにどれくらいの時間が掛かるかを計算する必要 があります。この計算はそれぞれの線が 1088 ドットでそれぞれのドットは .025 マ イクロ秒なので簡単です。従って、それぞれの線は
(1088 ドット/線) x (.025 マイクロ秒/ドット) = 27.2 マイクロ秒/線と計算できます。
線当たり 800 ドット表示可能を選択したので、アスペクト比（横と縦の比）が 4 対 3 になるように線の数を選択しましょう。この時、800 は 4 x 200 なので縦方向の 線の数は 3 x 200 = 600 になるでしょう。目標解像度は 800x600 です。
垂直同期信号の範囲は 50 から 300 マイクロ秒であることが分かっています。代表 的な同期信号として 150 マイクロ秒を選択した場合に、150 マイクロ秒を 27.2 マ イクロ秒で割れば 1 同期信号当たりの本数が計算できます。
(150 マイクロ秒/同期信号) / (27.2 マイクロ秒/本) = 5.51 本/同期信号これを 6 本/同期信号に切り上げることで（切り捨てはしないでください）、垂直同 期信号幅が求まりました。
フレームの線の（輝いている線と周囲に有る輝いていない線を加えた）合計本数を（ "ビデオ調整..." から）、表示可能な線の本数より 5% 増しの合計本数として予測で きます。よって、線の合計本数は次のように計算します。
(600 本) x (1.05) = 630 (フレーム当たりの合計本数)さてここで、輝いている線 (以下、輝線) の終わりとフレームの終わりの間に同期信 号を置かないといけません。合計で 630 本、輝線が 600 本、同期信号に 6 本ある ので、
630 - 600 - 6 = 24 本残ります。幾つかのディスプレイは輝線の直後に同期信号を発行しても問題ありませんが、他の 幾つかのディスプレイでは、輝線の最後と同期信号の最初の間に 1 本か 2 本分間隔 を置くべきでしょう。安全のために余裕を持って、輝線の最後と同期信号の最初の間 に 3 本分追加します。残りの本数を同期信号の後ろに追加します。垂直同期調整の 数値は次のようになります。
600 (600+3) (600+3+6) (600+3+6+21) つまり 600 603 609 630とにかく作業を行なう前に、線 1 本当たり 27.2 マイクロ秒の時にフレーム当たり 630 本をディスプレイが表示できることを確認しなければいけません。設定しようと している構成で毎秒何フレーム表示するか計算し、ディスプレイのマニュアルの垂直 同期速度に関する記載と見比べることによって確認できます。線 1 本当たり 27.2 マイクロ秒の時にフレーム当たり 630 本表示するためには、630 x 27.2 = 17,136 マイクロ秒/フレーム 必要です。17,136 マイクロ秒/フレーム は 0.017136 秒/フレ ーム つまり 1/0.017136 フレーム/秒 です。
1 / (0.017136 秒/フレーム ) = 58.4 フレーム/秒マニュアルに垂直同期速度が 58.4 Hz と書かれていた場合、若しくは 58.4 Hz がデ ィスプレイの垂直同期可能な周波数帯域にある場合は問題ありません。ディスプレイ がこの速度を扱えない場合は、全ての数字を比例させてフレーム当たりの線の本数を 変更しなければいけません。
さて XF86Config のテスト構成を作成するために解像度とクロックを合わせて水平と垂 直の調整数値を組合せましょう。定義する行は次のようになります。
"800x600" 40 800 868 1020 1088 600 603 609 630これで XFree86 の構成が出来上がりました。ここでいくつか仮定したことがとてもふさ わしくなくてうまく動作しない場合があるかもしれませんが、ほとんどの場合少なく とも安定した表示ができるようになります。さあ、快適にするためにちょっとした実 験をやってみましょう。
実際の計算
私のアダプターカードが 40 MHz の水晶発信子を搭載しているので、周波数を 40 MHz から始めましょう。私のディスプレイの最高水平同期周波数が 37 KHz ならば、 線当りの最小ドットクロックは 40,000,000/37,000 = 1081 になります。私のディス プレイの垂直同期周波数は 50 Hz から 90 Hz までの範囲です。
私のディスプレイのマニュアルによれば最大の水平同期信号は 3.92 マイクロ秒です。 ドット当り 0.025 マイクロ秒の場合、信号は
(3.92 マイクロ秒) / (.025 マイクロ秒/ドット) = 156.8 ドットになります。
これを最も近い 8 の倍数に切り上げて、160 ドットにしてください。
またマニュアルによれば最後に輝いたドットと同期信号の始まりの間に最低 0.67 マ イクロ秒間隔を置くべきと解説しています。 40 MHz の時 0.67 マイクロ秒で出せる ドット数 D（ 40 MHz は .025 マイクロ秒/ドットであることを覚えていてください） は
D ドット = (0.67 マイクロ秒) / (.025 マイクロ秒/ドット) = 26.8 ドットになります。
26.8 は 8 の倍数ではないので、32 ドットに切り上げて下さい。
私のディスプレイのマニュアルによれば同期信号の後の間隔を 3.56 マイクロ秒かそ れ以上置くべきであると書いています。3.56 マイクロ秒でのドット数 D は
D ドット = (3.56 マイクロ秒) / (.025 マイクロ秒/ドット) = 142.4 ドット8 の倍数になるように 142.4 を 144 に切り上げて下さい。
水平線のために 800 の輝くドット、輝くドットと同期信号の間に 32 ドット、同期 信号のための 152 ドット、同期信号の後に 144 ドットがあります。
800 + 32 + 160 + 144 = 11361 本の線に 1136 ドット使っています。これは前に計算した 1088 より大きいですが、 1088 は線を作るドット数の *最小の* 数であることを思い出して下さい。ですから 線当り 1136 ドットは第一歩としてはいいところでしょう。
XF86Config に記入する数値は、次のように
"800x?" 40 800 (800+32) (800+32+160) (800+32+160+144)... または "800x?" 40 800 832 992 1136...としましょう。
.025 マイクロ秒/ドットで 1136 ドットの線を引くということは 1136 x .025 = 28.4 マイクロ秒掛かることを表しています。
水平解像度に 800 ドット/本 を決めたので、垂直解像度に 600 本/フレームを決め ましょう。
私のディスプレイのマニュアルによると垂直同期信号は最低 64 マイクロ秒必要と書 いています。 64 マイクロ秒で線を引くと本数は
(64 マイクロ秒/同期信号) / (28.4 マイクロ秒/本) = 2.25 本/同期信号となります。
垂直同期信号のために 2.25 を 3 本に切り上げて下さい。
マニュアルによれば最後に表示した線と同期信号の開始点の間に最低 318 マイクロ 秒、同期信号の終了後の遅延を最低 630 マイクロ秒の間隔を置くように書かれてい ます。それぞれの区間で何本、線が引けるかを次に計算します。
(318 マイクロ秒) / (28.4 マイクロ秒/本) = 11.20 本 (630 マイクロ秒) / (28.4 マイクロ秒/本) = 22.18 本同期信号の前の間隔を 12 本、後の間隔を 23 本に丸めます。これで垂直調整の数値 が決定しました。
600 (600+12) (600+12+3) (600+12+3+23) すなわち 600 612 615 638となります。
このフレーム周波数がディスプレイの能力に合っていることを確かめるため、フレー ム周波数が、 28.4 マイクロ秒/本の時 638 本/フレームは 18,119 マイクロ秒/フレ ームであり、55.19 フレーム/秒になることを確認してください。私のディスプレイ は 50 Hz から 90 Hz までの全ての周波数を扱えるので問題ありません。
解像度、クロック、水平方向と垂直方向の調整数値を XF86Config ファイルのビデオモ ードの行に次の様に記入して下さい。
"800x600" 40 800 832 992 1136 600 612 615 638これが私が試した最初のビデオモードです。ちらつきがひどすぎて、とても満足でき るものではないので止めました。この設定の調整数値を上げたり下げたりする例を次 から説明します。ちらつきと解像度の間の折り合いをつけて最終的に "784x614" に 設定しました。
ほとんど全てのクロックの周波数は 40 MHz であることに注意してください。実験を 通してより高い周波数は私のアダプターカードの能力を超えており、より低い周波数 は私の望む解像度を与えるものではないということが分かりました。
例 : 私が試した数値です :
# 次の行は動くけれど中心から右に寄っています。
"752x564" 40 752 784 944 1088 564 567 569 611
# 44.5 752 792 976 1240 564 567 570 600
#
# この行は前の行であった問題を修正したものです。
#"752x564" 40 752 816 976 1088 564 567 569 611
#
# 垂直方向の表示の大きさを増やしてみましょう、これは動作します。
#"752x614" 40 752 816 976 1088 614 617 619 661
#
# 水平方向の表示の大きさを増やしてみましょう、これは動作します。
#"784x564" 40 784 816 976 1088 564 567 569 611
#
# 次も動きますが、中心から右に寄っています。
#"784x614" 40 784 816 976 1088 614 617 619 661
#
# 直前の例の中心にきていない問題を修正したものです。
"784x614" 40 784 848 1008 1088 614 617 619 661
#
# 表示の大きさを増やしてみましょう
# 次も動きますが、中心からわずかに左に寄っています。
#"800x614" 40 800 864 1024 1088 614 617 619 661
#
# 直前の設定の中心にきていない問題を修正したものです。
"800x614" 40 800 864 1024 1104 614 617 619 661
#
# 表示の大きさを増やしてみましょう、これは動作します。
"816x614" 40 816 880 1040 1120 614 617 619 661
#
# 表示の大きさを増やしてみましょう、これは動作します。
"800x620" 40 800 864 1024 1104 620 623 625 661
#
# 表示の大きさを増やしてみましょう、これは動作します。
"816x620" 40 816 880 1040 1120 620 623 625 661
#
# 表示の大きさを増やしてみましょう、これは動作します。
"832x630" 40 832 896 1056 1136 630 633 635 661
#
# 表示の大きさを変えました、動きますが激しくちらつきます。
"848x618" 40 848 912 1072 1152 618 621 623 661
さあ、 X の構成定義の数値を手に入れました。XConfig に その数値をテスト中のコ メントをつけて書きました。X を立ちあげ、ホットキーで新しいモードに切り替えて みました... しかし画像が変です。こういう場合、どうすればいいのでしょう？ 一般的な問題と解決策をここに挙げます。
同期信号の調整を変えて画像を *移動* してみてください。フレーム長を変えて画像 を *拡大縮小* して下さい（相対的な位置をそのままに同期信号を移動する必要が あります。そうしないと拡大縮小と同時に画像の移動も起こってしまいます）。 もう少し個別の対処方法を次に示します。:
水平と垂直の表示位置は独立しています。これは画像を水平に移動させても垂直位置 には影響がなく、また逆も同じということです。ところが拡大縮小では必ずしもそう ではありません。 水平方向の大きさを変えても垂直方向の大きさには何も影響を与えず、逆も同じです が、縦横両方の変更量の合計は限定されています。特に、縦横に 大き過ぎた場合はより高いドットクロックに変更して修正する必要があるでしょう。 使用可能な解像度を引き上げることになるため、これはめったに問題とはなりません。
画像が左にずれている（右の縁の部分が大きすぎて、右へ画像を移動したい）時は、 数値を増やしてください。画像が右にずれている（左の縁の部分が大きすぎて、左へ 画像を移動したい）時は、同期信号を減らしてください。
画像が上にずれている（下の縁の部分が大きすぎて、下に画像を移動したい）時は、 数値を減らしてください。画像が下にずれている（上の縁の部分が大きすぎて、上へ 画像を移動したい）時は、数値を増やしてください。
最後に、フレーム長のどちらかの数値を増やせば再描画速度が低下してしまうこと、 またその逆も言えることを覚えておいて下さい。
このファイルは Generated from XFree86: xc/programs/Xserver/hw/xfree86/doc
/sgml/VidModes.sgml,v 3.5 1995/01/28 16:02:40 を、 岡本 一幸
( Kazuyuki Okamoto
)
が XFree86 3.1.1 を日本でインストールする人向けに翻訳
したものです。 ここがおかしいとか、 ここはこうしたほうがいいといったご意見が
ありましたら、 電子メールでお知らせ下さい。
原文の著作権は XFree86 プロジェクト社にあります。
この和訳の著作権は XFree86 プロジェクト社と 岡本 一幸 にありますが、
この和訳の不具合は私に、 電子メールで送って下さい。
注: 岡本さんは現在電子メールで連絡が付かない状態なので、連絡は X Japanese Documentation Project (xjman-ml@dsl.gr.jp) 宛にお願いします。