DE10226233A1

DE10226233A1 - Vorrichtung zur Wandlung digitaler Bildausgangssignale eines Rechners in analoge Bildsignale für einen Hochauflösungs-Monitor

Info

Publication number: DE10226233A1
Application number: DE2002126233
Authority: DE
Inventors: Juergen Bullacher
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-06-13
Filing date: 2002-06-13
Publication date: 2004-01-08

Abstract

Es wird angestrebt, eine Vorrichtung zur Wandlung digitaler Bildausgangssignale eines Rechners zu schaffen, die den Anschluss eine monochromen Hochauflösungs-Röhrenmonitors an einem Rechner ermöglicht, der mit einer herkömmlichen Grafikkarte mit TMDS-Schnittstelle ausgestattet ist. DOLLAR A Erreicht wird dies nach der Erfindung durch eine Vorrichtung zur Wandlung, bei der die digitalen Eingangssignale (1) zumindest eine digitale Schaltung (2) einen Multiplexer (3) und einen Digital-Analog-Wandler (4) durchlaufen. DOLLAR A Es stellt diese Vorrichtung eine preiswerte und flexible Alternative zum Einbau von Spezialgraphikkarten dar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wandlung digitaler Bildausgangssignale eines Rechners gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die Darstellung von Rechner-Bildern erfolgte über viele Jahre primär über Monitore, die lediglich analoge Signale verarbeiten konnten, weshalb die digital vorliegenden Daten im Speicher einer Grafikkarte mit einem Digital-Analog-Konverter in analoge Signale umgewandelt worden sind. Am Ausgang der Grafikkarten lag somit ein analoges Signal für den Monitor an.
Der Anteil analoger Monitore ist allerdings stark rückläufig, da der Trend in Richtung der digitalen Displays geht, die nun digitale Eingangssignale verarbei ten können. Diese Displays mit analogen Eingängen zu fertigen und intern die analogen Signale zurück zukonvertiert hat sich als wenig zweckmäßig herausgestellt, da so die Vorteile in der Qualität zunichte gemacht werden. Es ergab sich hierdurch die Notwendigkeit, Grafikkarten mit digitalem Signalausgang zu entwickeln, um diese redundante AD-DA-Wandlung zu ersetzen und eine komplett digitale Übertragungskette zu ermöglichen.
Der einheitliche Standard für die Signalübertragung digitaler Grafikkarten zu den Displays ist die „Transition Minimized Differential Signaling Link", kurz TMDS-Schnittstelle. Es ist für die Zukunft zu erwarten, dass Rechner serienmäßig mit diesen digitalen Grafikkarten mit TMDS Schnittstelle ausgestattet werden. Anstelle der bisherigen zweifachen Wandlung der Signale kommen nun lediglich Treiber-Empfänger-Chips zum Einsatz, die die digitalen Videosignale der Grafikkarte zum digitalen Eingang des Displays übertragen. Die Übertragungsbandbreite reicht hierbei bis ca. 165 MHz für jeden der drei Farbkanäle bei einem einfachen „TMDS-Link" und bis 330MHz bei einem zweifachen „TMDS-Link".
In besonderen Anwendungsbereichen, wie beispielsweise der Luftbildauswertung oder dem medizinischen Bereich, werden monochrome Röhrenmonitore eingesetzt. Das menschliche Auge weist eine höhere Anzahl an Rezeptoren für die Wahrnehmung von Graustufen auf als für das Farbensehen. Durch die bessere Wahrnehmung der Graustufen können schwer erkennbare doch relevante Details beispielsweise von Luftbildern vom Auge des Betrachters auf einem monochromen Monitor noch erkannt werden. Es werden hierfür monochrome Hochauflösungs-Monitore eingesetzt, um eine optimale Auflösung der Bilder zu erreichen.
Um einen monochromen Hochauflösungs-Röhrenmonitor an einen Rechner anzuschließen, müssen die digitalen Signale von speziellen Grafikkarten in die vom Monitor verarbeiteten analogen Signale umgewandelt werden. Es handelt sich hierbei um teure Spezialgrafikkarten, die in den Rechner eingesetzt werden. Ein Betrieb eines Hochauflösungs-Monitors an einem Rechner mit herkömmlichen Grafikkarten mit TMDS-Schnittstelle ist momentan nicht möglich.
Vor diesem Hintergrund ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die den Anschluß eines monochromen Hochauflösungs-Röhrenmonitors an einen Rechner ermöglicht, der mit einer herkömmlichen Grafikkarte mit TMDS-Schnittstelle ausgestattet ist. Es soll zudem die Bildauflösung verbessert werden durch eine Erhöhung der bisherigen Übertragungsbandbreite von ca. 165MHz pro Link auf eine Übertragungsbandbreite des analogen Signals von ca. 495MHz bzw. 990Mhz bei zwei Links. Die Vorrichtung soll hierbei konstruktiv einfach sein und eine preiswerte und flexible Alternative zum Einbau einer Spezialgrafikkarte darstellen. Die Vorrichtung kann sowohl als eigenständiges Gerät ausgeführt werden, als auch in den Monitor integriert sein.
Erreicht wird dies nach der Erfindung durch eine Vorrichtung zur Wandlung digitaler Bildausgangssignale eines Rechners gemäß Patentanspruch 1.
Die digitalen TMDS-Eingangssignale durchlaufen hierbei zumindest eine digitale Schaltung, einen Multiplexer und einen Digital-Analog-Wandler. Hierbei werden die digitalen TMDS Eingangssignale so umgewandelt, dass sie an einer entsprechenden Schnittstelle zu einem Hochauflösungs-Monitor als serieller Datenstrom mit 3-facher Frequenz anstehen. Diese Bildsignale können von einem beliebigen Hochauflösungs-Monitor zur Erzeugung eines monochromen Bildes verarbeitet werden. Der Einbau einer speziellen Grafikkarte für den Hochauflösungs-Monitor entfällt somit.
Die digitale Schaltung ist vorteilhafterweise programmierbar und umfasst einen Elastizitätspuffer zur Erzeugung einer eigenen stabilen Frequenz der Bildsignale. Der Elastizitätspuffer speichert in einem ersten Schritt die in einer vom Rechner vorgegebenen unstabilen, mit Jitter behafteten Frequenz eingehenden Bildsignale zwischen. Diese Bildsignale werden in einem zweiten Schritt mit einer stabilen lokal erzeugten Frequenz aus dem Elastizitätspuffer ausgelesen. Das Ergebnis sind somit Bildsignale mit bereinigter Frequenz. Durch diese Maßnahme ist eine gleichbleibend hohe und ungestörte Bildqualität gewährleistet.
Ein TMDS-Empfangs-Chip ist zweckmäßigerweise zur Dekodierung der digitalen Eingangssignale vor der digitalen Schaltung angeordnet. Das TMDS-spezifizierte Eingangssignal wird so in ein decodiertes TTL-kompatibles Signal umgewandelt.
Als digitale Schaltung wird zur flexibleren Nutzung vorteilhafterweise ein programmierbares „Pro grammable Logic Device" (PLD) verwendet, wobei die Vorrichtung einen Mikroprozessor (Mikrocontroller) zur Programmierung der digitalen Schaltung umfaßt. Der Mikroprozessor führt die initiale Abstimmung der Vorrichtung auf den mit den Bildsignalen zu versorgenden Hochauflösungs-Monitor durch. Die Vorrichtung kann so an beliebigen Monitoren betrieben werden, wobei die programmierbare digitale Schaltung über den Mikroprozessor angepaßt wird. Dieser kann über die in der digitalen Schnittstelle mit definierten DDC-Schnittstelle mit dem eigentlichen Rechner, via Grafikkarte kommunizieren und Anweisungen erhalten.
Die digitale Schaltung und der Multiplexer werden zweckmäßigerweise von einem lokalen Frequenzgenerator angesteuert, der seinerseits Informationen aus den Bildsignalen des TMDS und vom Mikroprozessor verarbeitet. Der Frequenzgenerator steuert abhängig von der jeweiligen TMDS-Bildeingangsfrequenz den Takt am Ausgang aus dem Elastizitätspuffer. Zudem steuert der Frequenzgenerator angepaßt an den angeschlossenen Hochauflösungs-Monitor den Multiplexer zur Erzeugung der gewünschten Bildfrequenz von beispielsweise 495 MHz an der Schnittstelle zum Monitor.
Der digitale Schaltkreis umfasst in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ein „Look Up Table" (LUT), so dass ein D/A-Wandler mit mehr als 8 Bit verwendet werden kann. Es ist so möglich, eine verbesserte Bildqualität am Monitor zu bewirken, da dessen nichtlineare Helligkeit korrigiert werden kann, was zu einer gleichmäßigen Helligkeitsabstufung führt.
Die horizontalen und vertikalen Synchronisierungssignale der digitalen TMDS-Schnittstelle durchlaufen ebenfalls den Elastizitätspuffer und werden so den neu getakteten Bildsignalen angepaßt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand einer Zeichnung näher beschrieben.
Die Figur zeigt schematisch den Aufbau einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung. Die digitalen TMDS-Bildsignale 1 werden über eine entsprechende TMDS-Schnittstelle 11 einem TMDS Empfänger-Chip 5 zugeführt, der die Signale dekodiert und in TTL-kompatible Signale wandelt.
Diese Signale werden einer programmierbaren digitalen Schaltung (PLD) 2 zugeführt. Diese umfaßt einen Elastizitätspuffer 7, der von einem Frequenzgenerator 6 gesteuert wird. Hier wird lokal ein bereinigter Takt der Bildsignale bei Austritt aus dem Elastizitätspuffer erzeugt.
Desweiteren ist ein Look Up Table (LUT) 9 Teil der PLD 2. Hierdurch kann als D/A Wandler ein größer 8Bit D/A-Wandler 4 verwendet werden. Die PLD 2 und das LUT 9 werden von einem Mikroprozessor (CPU) 8 angesteuert. Die CPU 8 initialisiert hierbei die PLD 2, wodurch eine Anpassung an den jeweils angeschlossenen Monitor durch eine Neuprogrammierung der PLD 2 bewirkt werden kann.
Der Frequenzgenerator 6 steuert sowohl die Frequenz am Elastizitätspuffer 7 als auch den Multiplexer 3.
Es ist dadurch möglich, die Eingangsfrequenz des TMDS-Signals mit dem Multiplexer zu verdreifachen und so ein für den Hochauflösungs-Monitor nach Durchlaufen des D/A-Wandlers 4 taugliches Bildsignal zu erzeugen.

(1): Digitale Eingangssignale (TMDS)
(2): Programmierbare digitale Schaltung
(3): Multiplexer
(4): Digital-Analog-Wandler
(5): TMDS-Empfänger-Chip
(6): Frequenzgenerator
(7): Elastizitätspuffer
(8): Mikroprozessor (CPU)
(9): Look Up Table (LUT)

Claims

Vorrichtung zur Wandlung digitaler Bildausgangssignale eines Rechners in analoge Bildsignale für einen Hochauflösungs-Monitor, wobei die digitalen Eingangssignale (1) zumindest eine digitale Schaltung (2), einen Multiplexer (3) und einen Digital-Analog-Wandler (4) durchlaufen.
Vorrichtung zur Wandlung digitaler Bildausgangssignale nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die digitale Schaltung (2) einen Elastizitätspuffer (7) zur Erzeugung einer eigenen stabilen, mit wenig Jitter behafteten Frequenz der Bildsignale umfaßt.
Vorrichtung zur Wandlung digitaler Bildausgangssignale nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein TMDS Empfänger-Konverter-Chip (5) zur Dekodierung der digitalen Eingangssignale (1) vor der digitalen Schaltung (2) angeordnet ist.
Vorrichtung zur Wandlung digitaler Bildausgangssignale nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als digitale Schaltung (2) ein „Programmable Logic Device" (PLD) verwendet wird.
Vorrichtung zur Wandlung digitaler Bildausgangssignale nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die digitale Schaltung (2) und der Multiplexer (3) von einem lokalen Frequenzgenerator (6) angesteuert werden.
Vorrichtung zur Wandlung digitaler Bildausgangssignale nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Mikrocontroller (8) zur Programmierung der digitalen Schaltung (2) und des lokalen Frequenzgenerators (6) umfasst.
Vorrichtung zur Wandlung digitaler Bildausgangssignale nach mindestens einem der vorangegangenen dadurch gekennzeichnet, dass – der programmierbare digitale Schaltkreis eine „Look Up Table" (LUT) (9) umfaßt und – als D/A-Wandler ein D/A-Wandler mit mehr als 8 Bit zur verbesserten Helligkeitsabstufung verwendet wird.