フレームバッファ
フレームバッファは1まとまりのメモリで、ディスプレイに次に表示する画像を格納するためにグラフィック･エンジンによって更新されます。
フレームバッファは、所定のサイズの連続したRAMの領域です。
フレームバッファ･メモリ
フレームバッファには関連付けられた幅と高さがあります。 このため、通常フレームバッファは、XY座標によってインデックス付け可能な2次元でアクセスするメモリであると考えられます。
2Dのフレームバッファ･メモリ
フレームバッファには関連付けられたカラーフォーマットがあります。 フレームバッファの各エントリは、このカラーフォーマットの色になります。 フレームバッファ内のこうしたエントリのことを、ピクセルと呼びます。
フレームバッファ内の（X、Y）位置のピクセルの色を更新するには、フレームバッファ内のピクセルのメモリ･アドレスを計算し、そこに保存されている色を更新します。
uint32_t pixelAddress = x + y * WIDTH;
framebuffer[ pixelAddress ] = newColor;
同様に、フレームバッファ内のピクセルの色を取得し、これを計算で使用できます。 たとえば、フレームバッファ内のピクセルの色を暗くする場合は、次のようになります（darken関数が使用可能だとします）。
uint32_t pixelAddress = x + y * WIDTH;
framebuffer[ pixelAddress ] = darken( framebuffer[ pixelAddress ] );
多くの場合、フレームバッファ･メモリは、上記のようにピクセルごとに読み書きされるのではなく、基盤となるシステムのハードウェア機能（Chrom-ART DMAなど）を利用することで書き込まれます。
色
TouchGFXでは、フレームバッファのピクセルのカラーフォーマットは次のいずれかになります。
- グレースケール: 1、2、または4 bppのグレースケール
- ハイカラーまたはトゥルーカラー: 16、24、または32 bppカラー
使用するbppの値が大きいほど、フレームバッファで表すことのできる色が明瞭になります。さらに、使用するbppの値が大きいほど、フレームバッファに必要なメモリサイズも大きくなります。
ディスプレイ
フレームバッファのコンテンツは最終的には物理ディスプレイに転送され、そこで表示されます。 このため、通常はフレームバッファとディスプレイのピクセルの幅と高さは同じにします。
24 bppフレームバッファのコンテンツとディスプレイ結果
Further reading
フレームバッファの場所
マイクロコントローラ･ベースのグラフィック･システムを非常に簡略化した図を、次に示します。
グラフィック･システムを非常に簡略化した図
フレームバッファはマイクロコントローラ内部、または外部RAMに配置できます。
フレームバッファを配置可能な場所
配置可能な場所それぞれに、利点と欠点があります。
内部RAM
フレームバッファをマイクロコントローラ内部のRAMに配置すると、フレームバッファの読み書きアクセスが最大限に高速化されます。 つまり、TouchGFXアプリケーションが可能な限りスムーズに実行されます。 その反面、内部RAMは非常に少量のリソースで、システムの多くの部分によって使用されるため、フレームバッファがこの大部分を占有することは現実的ではないと考えられます。
フレームバッファを内部RAMに配置するとことが可能であれば、追加のRAMが必要なくなるので、システム全体のコストを削減することができます。
外部RAM
システムに外部RAMがある場合、フレームバッファを内部RAMの代わりにこの外部RAMに配置できます。 一般的に、外部RAMに対する読み書きアクセスは内部RAMより低速ですが、外部RAMの容量の方が通常は非常に大きくなります。 このため、場合によってはこれが唯一の解決策になります。
マイクロコントローラには、外部RAMへのアクセスを高速化させる機能（キャッシュなど）が備わっていることがあります。 詳細については、「マイクロコントローラ」のセクションを参照してください。
RAM内蔵のディスプレイ
システム内のディスプレイのタイプによっては、ディスプレイにメモリが内蔵されていることもあります。 このメモリには、ディスプレイの「物理的な」ピクセルの内容が保持されます。 ディスプレイにこのピクセル･メモリがあると、マイクロコントローラがアイドル状態でもディスプレイが動作を続けることができます。
TouchGFXのフレームバッファをディスプレイ内のRAMに配置することは不可能です。ディスプレイのメモリはメモリ･マップドではなく、ランダムなピクセルの読み書きに適するようにできていないからです。 代わりに、TouchGFXはフレームバッファを内部または外部RAMに配置し、これを適切なタイミングでディスプレイのRAMに転送します。
フレームバッファのサイズ
TouchGFXでは、アプリケーションで1つ、複数、または1つ未満のフレームバッファを使用できます。 フレームバッファのサイズは、アプリケーションの外観、パフォーマンス、メモリ使用量に影響します。
1つのフレームバッファ
ディスプレイに転送されるすべてのピクセルを正確に保持するには、1つのフレームバッファで十分です。 ディスプレイにディスプレイRAMが搭載されていない場合は、（少なくとも）1つのフレームバッファが必要です この場合、表示されるグラフィックスの複雑さによって視覚的な乱れが発生しない場合は、1つのフレームバッファが理想的です。
複数のフレームバッファ
TouchGFXでは、複数のフレームバッファを持つことは、2つのフレームバッファを持つことを意味します。 1つのフレームバッファは次の画像の計算結果の書き込みに使用され、もう一方のフレームバッファはディスプレイへの転送に使用されます。 つまり、ティアリングなどの視覚的な乱れは現れなくなります。
1つ未満のフレームバッファ
1つ未満のフレームバッファでは、一般的に以下のことを意味します。
- メモリ使用量が少なくなる
- より多くの描画操作が実行される
- ディスプレイの転送回数を増やす必要がある
TouchGFXでは、1つ未満のフレームバッファはパーシャル･フレームバッファと呼ばれます。 パーシャル･フレームバッファ方式は、ディスプレイRAMのあるディスプレイでのみ使用可能です。
メモリ使用量
フレームバッファの色の量やピクセル数によって、フレームバッファが必要とするメモリサイズが決まります。
一般的に、フレームバッファで使用されるメモリの量は、幅x高さx色深度（ビット）/ 8 バイトになります。
| 解像度（ピクセル） | 色（bpp） | 計算 | メモリ使用量（バイト） |
|---|---|---|---|
| 800x480 | 16 bpp | 800 x 480 x 16 / 8 | 768,000 B |
| 480x272 | 24 bpp | 480 x 272 x 24 / 8 | 391,680 B |
| 100x100 | 8 bpp | 100 x 100 x 8 / 8 | 10,000 B |
複数のフレームバッファを持つと、それに応じてメモリ使用量も大きくなります。 たとえば、2つのフレームバッファを使用するダブル･バッファリング方式では、メモリ使用量は2倍になります。
1つ未満のフレームバッファを持つ場合、アプリケーションによってメモリの量が明示的に割り当てられ、制御されます。 このためメモリ使用量は完全にカスタマイズ可能になりますが、使用量が少なすぎるとグラフィックス全体のパフォーマンスに悪影響を及ぼすので注意してください。