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Anordnung zur Zeichenerzeugung mittels Elektronenstrahls auf einem
Bildschirm Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Zeichenerzeugung mittels Elektronenstrahls
auf einem Bildschirm. Zeichenschreibende Bildschirmröhren (Sichtröhren) eignen sich
bekanntlich besonders als optisch ablesbare Ausgabeeinrichtung in schnell arbeitenden
Datenverarbeitungsanlagen, da auf ihrem Schirm Zeichen, wie z. B. Schriftzeichen,
in sehr schneller Folge und großer Anzahl mit freizügig wählbarer Einzelpositionierung
erzeugt werden können; so, daß sie als »stehendes«, aber jederzeit abänderbares
Gesamtbild erfaßt werden können. Hierfür wird das Gesamtbild mit genügend hoher
Bildfrequenz wiederholt aufgezeichnet, indem Strahlsteuerdaten für die Zeichenbildung
einem zyklisch abfragbaren Speicher entnommen werden.
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Zur Aufzeichnung von Einzelzeichen bestimmter Form ist die Methode
der Querschnittsformung des Elektronenstrahls durch Schablonen wie auch die bekannt,
bei der ein einen Bildpunkt erzeugender Strahl das Zeichen in einer Schreibbewegung
schreibt. Es ist weiterhin bekannt, diese Schreibbewegung für ein Zeichen schrittweise
zusammenzusetzen nach Maßgabe zur Darstellung verschiedener Zeichen geeigneter Rasterpunkte.
Auch hierbei werden Daten, nämlich Rasterpunktdaten aus Speichereinrichtungen in
Form von Matrizen nacheinander abgefragt, und zwar für das Nacheinanderschreiben
der Zeichen zyklisch nach Maßgabe eines Zyklus einer Gesamtschrittzahl. Da jedoch
die Zahl der tatsächlich zu entnehmenden Rasterpunktdaten für viele Zeichen geringer
und auch jeweils unterschiedlich ist, ist es bekannt, daß bei Abfrage der letzten
für einen Zyklus abzufragenden Daten ein Schlußzeichen erzeugt wird. Dieses signalisiert,
daß das Zeichen zu Ende geschrieben ist und ein neues begonnen werden kann.
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Ein Speicher, der Daten für den Gesamtinhalt eines aus vielen Zeichen
zusammengesetzten Schirmbildes enthält und für die Wiederholung dieses Gesamtbildes
zyklisch abgefragt wird, enthältAbschnitte, die von der Datenverarbeitungsanlage
mit Schreibdaten gefüllt werden, insbesondere mit Daten zur Auswahl der Zeichenform
und mit Daten zur Zeichenpositionierung auf dem Schirm. Es können Bad-, Trommel-
oder Kernspeicher verwendet werden, letztere z. B., wie bekannt ist, in Form eines
adressierbaren Kernspeichers, dessen Speicherregister mit einer Zählvorrichtung
derart zusammenwirkt, daß nach jeder Übertragung der für die Darstellung eines Zeichens
nötigen Angaben die im Speicheradreßregister stehende Speicheradresse um eine Einheit
weitergezählt wird. Auf diese Weise werden alle Speicheradressen oder ein bestimmter
Teil davon nacheinander aufgerufen, und ihr Inhalt wird auf dem Sichtgerät dargestellt.
Je nach Datenanlieferung von außen kann aber ein Teil der für das Gesamtbild vorgesehenen
Speicherabschnitte mindestens zeitweise unbesetzt sein.
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Die Anordnung nach der Erfindung arbeitet mit einem Speicher in der
bekannten Weise, daß Strahlsteuerdaten für die Zeichenbildung nacheinander und mit
zyklischen Wiederholungen aus Speicherabschnitten entnommen werden und den einzelnen
Abfragezyklen zugeordnete Signale in Abhängigkeit von der tatsächlichen Datenbesetzung
von Speicherabschnitten erzeugt werden.
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Ziel der Erfindung ist eine Verbesserung der Bildqualität, insbesondere
Hintanhaltung des Bildflimmerns.
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Zu diesem Zweck enthält die erfindungsgemäße Anordnung eine Steuereinrichtung,
die die Anzahl der datenbesetzten Speicherabschnitte mißt und Einrichtungen zur
Einstellung der Strahlintensität oder/ und der Helltastzeit nach Maßgabe dieser
Anzahl steuert.
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Es sollen also die Faktoren, die vom Elektronenstrahl her die Helligkeit
des Bildes bzw. Bildeindrukkes und namentlich dessen Kontinuität beeinflussen, nach
dem Erfindungsgedanken einer selbsttätigen Steuerung in Abhängigkeit von der Anzahl
der in einem Zyklus niederzuschreibenden Zeichen unterworfen werden, selbstverständlich
im Sinne einer für das Auge oder eine sonstige optische Bildempfangseinrichtung
günstigen zeitlichen Helligkeitsverteilung. Diese hängt von weiteren Faktoren ab,
namentlich den Eigenschaften der im Schirm verwendeten Phosphore, welche für die
Bestimmung der Steuerfunktion eine Rolle spielen. Da jedes Zeichen einzeln hellgetastet
wird, so ergibt, wenn das jeweils nächste. Zeichen von der Röhre aus sofort nach
Ablauf der
Helltastzeit aus dem Speicher abgerufen wird, eine Änderung
der Helltastzeit auch eine Änderung der Zyklusdauer und damit der Bildfolgefrequenz.
Auch diese kann also über die Helltastzeit im Sinne der Erfindung -gesteuert werden.
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Eine Ausführungsform der Erfindung macht -von dem bekannten Prinzip
des Schlußzeichens bei Abfrage der letzten, für einen Zyklus abzufragenden Daten
Gebrauch und sieht einen Zähler vor, der von jedem Schlußzeichen in den Zählanfangszustand
-versetzt wird und gleichzeitig den erreichten Zählendstand für die Einstelleinrichtungen
ausgibt.
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Bei Anwendung eines Kernspeichers der oben angegebenen Art mit einem
Adreßregister kann zweckmäßig weiter vorgesehen werden, daß die Mittel zur Erkennung
des Schlußzeichens zusätzlich auch das Adreßregister in einen Zählanfangszustand
bringen, sobald das Schlußzeichen erkannt wurde.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert
werden. Es zeigt F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Sichtröhrensteuereinrichtung
mit einem Speicher nebst Speicherabtasteinrichtung, die, in dieser Form auch in
F i g. 2, 3 und 5 anwendbar sind, F i g. 2, 3 und 5 je= ein Blockschaltbild einer
Ausführungsform.der Erfindung, -F i g. 4 ein Detail aus der- Helltaststeuerung gemäß
der Erfindung. -In F i g: 1 ist ein Sichtgerät im Prinzip gezeigt. Es. besteht aus
einer Elektronenstrahlröhre 1 mit einem Bildschirm und aus einem zugehörigen elektronischen
Steuergerät 2, das =abhängig von dem darzustellenden Zeichen eine Spannung z. B.
zur Auswahl einer Strahlformungsschablone und für den Darstellungsort auf dem Bildschirm
eine Spannung zur Ablenkung des durch die Schablone hindurchgetretenen Strahles
liefert. Diese Einwirkung des Steuergerätes auf die Sichtröhre 1 ist durch eine
gepfeilte Linie 3 angedeutet, die-von dem Steuergerät zur Sichtröhre hinweist. Eine
weitere Verbindung 4 zwischen diesen beiden Elementen soll die Strahlsteuerung symbolisieren,
d. h., daß das -Steuergerät über diese Verbindung einen -Impuls liefert, dessen
Breite die Helltastzeit und dessen Amplitude die Strahlintensität bestimmt. Über
eine vorzugsweise aus mehreren Leitungen bestehende Verbindung 5 ist das Steuergerät
2 mit dem Datenausgang 6 einer Speichereinrichtung 7 verbunden und. erhält auf diesem
Wege sämtliche für die Sichtröhre benötigten Angaben. Die Speichereinrichtung 7
besteht im wesentlichen und in -bekannter Weise aus einem Speicherblock 8, der-
beispielsweise eine Vielzahl von Magnetkernen enthält. Ein Speicheradreßregister
9 bestimmt die Auswahl einer Speicherzelle, die aus einem oder mehreren Magnetkernen-besteht.
Üblicherweise sind die Speicherzellen fortlaufend numeriert; die Adressen werden
dabei vorzugsweise im reinen- Binärkode dargestellt.
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Wenn eine Adresse im-Speicheradreßregister steht und eine Speichersteuerung
10 einen Auslesevorgang auslöst, dann wird die durch den Adreßregisterinhalt bestimmte
Zelle in ein Speicherregister-11 ausgelesen, so daß ihr Inhalt daraufhin zur Abholung
bereitsteht.
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Der Einfachheit halber wird angenommen, daß eine Speicherzelle sämtliche
zur Darstellung eines Zeichens nötigen Angaben enthält. Diese Annahme stellt jedoch
kein notwendiges Merkmal dar; vielmehr kann das Steuergerät 2 jede beliebige Anzahl
von Zellen erst abrufen, ehe ein Zeichen dargestellt wird, oder umgekehrt kann eine
Speicherzelle Informationen mehrerer Zeichen enthalten.
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Weiter wird der Einfachheit halber auf die Darstellung des Speichereinschreibens
verzichtet. Für diesen Zweck kann der Speicher beispielsweise ein weiteres Speicheradreßregister
und ein weiteres Speicherregister besitzen, oder aber es werden die vorhandenen
Register 9 und 11 nach Art des Zeitmultiplexbetriebes in den Pausen zwischen zwei
Lesevorgängen zum Einschreiben benutzt.
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Zur zyklischen Abfrage des ganzen Speichers bzw. des Teiles des Speichers,
der ein vollständiges Bild für die Sichtröhre enthält, sind Zählvorrichtungen bekannt.
Eine solche Zählvorrichtung 12-- ist- mit dem Speicheradreßregister derart verbunden,
daß sämtliche zu einem Bild gehörenden Speicherzellen automatisch nacheinander abgerufen-
werden. Über eine Leitung 13 wird das Adreßregister in den Zähl anfangszustand zurückgestellt,
wenn im Speicher= register 11 eine bestimmte Binärkombination aufgetreten ist. Zur
Erkennung dieser Binärkombination, die das Schlußzeichen des gerade übertragenen
Bildes bedeutet, . ist eine einfache - Erkennungslogik -14 vorgesehen, deren Ausgang
auf die Leitung 13 einwirkt und die Adressenzählvorrichtung_ in einen Anfangszustand
zurücksetzt, sobald das Schlußzeichen aufgetreten ist. Die ganze Anlage -wird von
einem Taktgenerator 15 angetrieben, der den Vorgang des Lesens von Daten aus dem
Speicher mit der Funktion des Steuergeräts 2 synchronisiert: Die soweit geschilderte
Anlage funktioniert also derart, daß die Bildfolgefrequenz sich abhängig von der
tatsächlichen Anzahl darzustellender Zeichen ändert, während die-Speichereinrichtung.
stets -mir größtmöglicher durch den Taktgenerator-15 bestimmter Geschwindigkeit
arbeitet. Durch die Wirkung des. Schlußzeichens auf die Speicherabfrage wird erre'icht;-daß
Speicherzellen, die augenblicklich keine Angaben enthalten, nicht ausgelesen werden.
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Eine weitergehende Verbesserung des Schirmbildes wird im folgenden
an Hand von F i -g. 2 erläutert: Die Speichereinrichtung 7, deren Aufbau im einzel=
nen beispielsweise aus F i g.1 entnommen -,werden kann, ist wieder über Leitungen
5 mit--dem Steuergerät 2 für die Sichtröhre verbunden, welch letztere über eine-gepfeilte
Linie 3- auf die Sichtröhre 1 einwirkt. Der Taktgenerator 15 synchronisiert wieder
die Speichereinrichtung 7 und das Steuergerät 2. Zu= sätzlich werden seine Ausgangsimpulse
in einem Zähler gezählt, der aus einem Register 16 und der zugehörigen Zähllogik
17 besteht. Der Ausgang der Schlußzeichenerkennungslogik 14 -in F i g:1- ist zusätzlich
über einen Ausgang 18 der Speichereinrichtung mit dem Rücksetzeingang des Zählers
16, 17
verbunden, so daß der Zähler in den -Zählanfangszustand versetzt
wird, wenn ein Schlußzeichen erkannt wurde. Der Zähler zählt also- die Anzahl der
vom Taktgenerator zwischen zwei -Schlußzeichen gelieferten Impulse. Synchron mit
dem Eintreffen des neuen Schlußzeichens wird der Zählerstand überein Tor 19 in ein
Register 20 übertragen, in dem also in verschlüsselter Form eine der im letzten
Bild enthalten gewesenen Zeichenanzahl proportionale Größe steht. Diese Größe wird
zur Modulation des Strahl= Stromes -benutzt: Über eine Leitung 21 liefert- das Steuergerät
2 einen Impuls, dessen Breite der festeingestellten Helltastzeit proportional ist.
Dieser Impuls öffnet ein Tor 22, .das- den Inhalt- des Registers,
20
für die Dauer der Helltastung dem Digital-Analog-Wandler 23 zuführt, dessen Ausgang
also den Strahlstrom in seiner Größe moduliert. Die Zeichen werden demnach um so
heller geschrieben, je mehr Zeichen im Rahmen eines Bildes übertragen werden. Auf
diese Weise werden weitere Verbesserungen der Bildqualität erzielt.
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Eine andere Möglichkeit zur Verbesserung der Darstellung von Informationen
auf einem zeichenschreibenden Sichtgerät wird nun an Hand von F i g. 3 gezeigt.
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Die Speichereinrichtung 7 ist wieder über eine Verbindung 5 mit dem
Steuergerät 2 der Sichtröhre 1 verbunden. Der zusätzliche Zähler 16, 17 zählt wieder
die Anzahl der in einem Bild übertragenen Zeichen. Er wird wieder über den Anschluß
18 von der Schlußzeichenerkennungslogik 14 gelöscht.
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In der zu beschreibenden Anordnung wird die Bildfolgefrequenz weitgehend
konstant gehalten zugunsten einer längeren Helltastung der einzelnen Zeichen bei
geringer Zeichenanzahl. Der Zähler 16, 17 zählt demnach nicht starre Taktimpulse,
sondern die Anzahl der Helltastungen, die aus einem Helltastzeitgenerator
24 über eine Leitung 25 dem Zähler zugeführt werden. Dieser Helltastzeitgenerator
24 vermag die über eine Leitung 26 der Sichtröhre zugeführte Helltastspannung zeitlich
zu variieren, und zwar abhängig vom- Inhalt des Registers 20, das, wie an Hand von
F i g. 2 geschildert, die Anzahl der darzustellenden Zeichen enthält. Das Register
wird also, wie bereits geschildert, vom Zähler 16, 17 über ein Tor 19 synchron mit
einem Schlußzeichen geladen.
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Der Helltastzeitgenerator 24 wird von dem Steuergerät 2 über eine
Leitung 27 zur Abgabe eines Helltastimpulses angeregt, dessen Dauer, wie erwähnt,
vom Inhalt des Registers 20 abhängt. Der Helltastimpuls wird vorzugsweise zugleich
benutzt, um das Steuergerät und die Speichereinrichtung 7 zu synchronisieren (was
bisher ein fester Generator 15 besorgt hat).
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Ein mögliches Beispiel des Helltastzeitgenerator ist in der folgenden
F i g. 4 dargestellt. Es enthält drei Zeitkonjunktionen 28, 29, 30, die dann, wenn
die Konjunktionsbedingungen erfüllt sind, nach vorgegebener Dauer einen Impuls abgeben.
Diese Dauer ist charakteristisch für jede Zeitkonjunktion und beträgt beispielsweise
für die Konjunktion 28 t1= 90 Mikrosekunden, für die zweite Konjunktion 29 t2 =
30 Mikrosekunden und für die dritte Konjunktion 30 t3 = 5 Mikrosekunden. Der Inhalt
des Registers 20 wird den Konjunktionen über eine Entschlüsselungslogik 31 derart
zugeführt, daß bei einer bestimmten hohen Zeichenzahl, d. h. bei großem Registerinhalt,
die Zeitkonjunktion 30 mit kurzer Verzögerungsdauer eingeschaltet wird, während
bei geringem Registerinhalt eine Konjunktion mit längerer Verzögerungsdauer eingestellt
wird.
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Die Ausgänge der drei Konjunktionen sind, disjunktiv zusammengefaßt,
einem bistabilen Schalter 32 zugeführt, dessen Ausgang die Ausgänge 33 und 34 des
Helltastzeitgenerators bilden. Der Ausgang 33, der normale Ausgang des bistabilen
Schalters 32, dient zur Hellsteuerung der Sichtröhre mit konstanter Helligkeitsamplitude.
Gleichzeitig wirkt dieser Ausgang intern auf sämtliche Konjunktionen 28 bis 30.
Das Steuergerät liefert über die bereits geschilderte Leitung 27 einen Impuls an
den Helltastzeitgenerator, mit dem der bistabile Schalter 32 eingeschaltet wird.
Der Ausgang 33 bleibt dann so lange erregt, bis eine von den Konjunktionen
28 bis 30
einen Impuls abgibt, der den Schalter in die Ruhestellung
bringt, die durch Erregung des inversen Ausgangs 34 gekennzeichnet ist. Über
den Ausgang 34 wird der Zähler 16, 17 weitergezählt und die Speichereinrichtung
7 mit der Steuerelektronik 2 synchronisiert.
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Die Anordnung läßt sich also sowohl mit einer Regelung des Strahlstromes
als auch mit einer Regelung der Helltastzeit ausführen, wie an Hand der beiden F
i g. 2 und 3 gezeigt worden ist.
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In der abschließenden F i g. 5 wird noch eine Kombination von Helltastzeit-
und Helltastamplitudenregelung gezeigt, die eine optimale Bildgüte gewährleistet.
Hier wird die Bildfolgefrequenz zugunsten variabler Helltastzeit weitgehend konstant
gehalten. Die Helltastamplitude wird zusätzlich abhängig von der Zeichenzahl variiert.
Die Speichereinrichtung 7 und das Steuergerät 2 sind wieder über eine Leitung 5
verbunden. Der Zähler 16, 17 zählt die Helltastimpulse, die aus dem Helltastzeitgenerator
24 kommen. Diese Impulse werden auch zur Synchronisierung des Steuergeräts 2 der
Sichtröhre 1 verwendet. Das Register 20 speichert den Zählstand synchron mit einem
auftretenden Schlußzeichen. Über die Leitung 27 wird der Helltastzeitgenerator 24
in beschriebener Weise angeregt, einen Impuls variabler Länge abzugeben. Mit dem
Ausgangsimpuls des Helltastzeitgenerators wird ein Tor 35 geöffnet, über das der
Inhalt des Registers 20 dem Digital-Analog-Wandler 23 zugeführt wird. Im Digital-Analog-Wandler
wird ein Impuls gebildet, dessen Stromamplitude vom Inhalt des Registers 20 abhängt
und dessen Dauer durch den Helltastzeitgenerator 24 bestimmt ist.
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Die zuletzt beschriebene Anordnung weist also eine automatische Regelung
von Helltastzeit und Helltastamplitude abhängig von der Anzahl der dargestellten
Zeichen auf.
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Es können Mittel für manuelle Änderungen der Steuercharakteristik
vorgesehen werden und auch nichtlineare Abhängigkeiten der digitalen Eingangsspannung
des Digital-Analog-Wandlers zur analogen Ausgangsspannung. Das beschriebene Prinzip
läßt sich auch in Anordnungen verwirklichen, die sich nicht genau an das beschriebene
Schema halten. Beispielsweise kann der Zähler zur Zählung der in einem Speicherabfragezyklus
übertragenen Dateneinheiten identisch mit dem Adreßregister des Speichers und der
zugeordneten Adressenzählvorrichtung sein.