DE19826512A1 - System zur Darstellung von Bildern auf einem Monitor oder dergleichen - Google Patents

Abstract

System zur Darstellung von Bildern auf einem Monitor o. dgl., bei dem die digitalen Bildsignale in einem Speichermittel zwischengespeichert und ausgelesen werden, wobei zur Bilderzeugung am Monitor zusätzliche für den Monitor spezifische Steuersignale zur Steuerung des Scanbetriebs des von einer Strahlerzeugungseinrichtung gelieferten Elektronenstrahls über den Monitorschirm verwendet werden, wobei Mittel (15) zur Erzeugung der Steuersignale in Abhängigkeit wenigstens eines den Mitteln gebbaren monitorspezifischen Erzeugungsparameters (P) vorgesehen sind, und daß ein weiteres Speichermittel (18) zur Speicherung der Steuersignale vorgesehen ist, aus welchem die Steuersignale gleichzeitig mit den Bildsignalen zur Übertragung an den Monitor (25) auslesbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Darstellung von Bildern auf einem Monitor oder dergleichen, bei dem die digitalen Bildsignale in einem Speichermittel zwischengespeichert und ausgelesen werden, wobei zur Bilderzeugung am Monitor zusätz­ liche für den Monitor spezifische Steuersignale zur Steuerung des Scanbetriebs des von einer Strahlerzeugungseinrichtung gelieferten Elektronenstrahls über den Monitorschirm verwen­ det werden.

Solche Systeme sind bekannt und dienen zur Darstellung digi­ taler Bilder an Monitoren. Jeder Monitor enthält eine Katho­ denstrahlröhre mit einer Elektronenkanone, mittels welcher ein Elektronenstrahl erzeugt wird, der die vom digitalen Bildspeicher gelieferte Information auf den Bildschirm schreibt. Dazu wird die digitale Bildinformation in einem Di­ gital-Analog-Konverter (DAC) in ein analoges Spannungssignal (Videosignal) transformiert, welches in einem Videoverstärker verstärkt wird. Dieses verstärkte Spannungssignal stellt die Steuerspannung für die Elektronenkanone dar. Dabei steigt die Stromstärke (nicht linear) mit steigender Steuerspannung. Der Elektronenstrahl wird nun zeilenweise über die strahlsensiti­ ve Schicht, zumeist eine Phosphorschicht am Ausgangsschirm der Kathodenstrahlröhre gelenkt. Die Energie des Elektronen­ strahls wird dabei gemäß der Effizienz der strahlsensitiven Schicht, also beispielsweise des Phosphors in optische Ener­ gie umgewandelt. Somit ergibt sich die Helligkeit eines Bild­ punktes in Abhängigkeit der Steuerspannung und damit des di­ gitalen Inputwertes, gespeichert im digitalen Bildspeicher.

Der Scanvorgang selbst, also die Bewegung des Elektronen­ strahls über die Schirmfläche wird mittels elektronischer Steuersignale geregelt, welche mit elektronischen Bauteilen auf der Videokarte/Framebuffer erzeugt werden. Dabei werden verschiedene Monitortypen von verschiedenartigen Steuersigna­ len, auch Synchronisationssignale genannt, gesteuert. Eine bestimmte Art dieser Steuerung bezeichnet man als Videonorm oder Videotiming. Beispiele für solche Videonormen sind z. B. PAL in Mitteleuropa, oder NTSC in USA. Jeder Monitortyp ver­ langt, wie beschrieben, eine eigene Videonorm bzw. ein eige­ nes Videotiming, welche abhängig vom "Leistungsspektrum" des jeweiligen Monitortyps sind. Limitierende Faktoren hinsicht­ lich der Bilderzeugung sind der Monitor selbst (vor allem die maximale Zeilenfrequenz und die maximale Pixelrate) und die Bauteile der ansteuernden Hardware (zum Beispiel RAMs, DAC, Clock).

Es gibt Monitortypen, bei denen die Videonormen hersteller­ seitig fest eingestellt sind, das heißt, für jeden Monitortyp ist eine spezielle Videokarte erforderlich. Soll nun bei­ spielsweise ein anderer Monitortyp zum Einsatz kommen, also beispielsweise an eine medizinische Diagnoseanlage ange­ schlossen werden, muß eine entsprechende Videokarte instal­ liert werden, damit seitens des Steuercomputers des Bildsy­ stems die entsprechende Videonorm gegeben ist, um überhaupt Bilder erzeugen zu können. Andererseits ist es wünschenswert, einen gegebenen Monitor mit verschiedenen Videonormen zu be­ treiben. Zur Erzeugung der Steuersignale wäre dafür jeweils eine Videokarte erforderlich. Dies ist äußerst nachteilig und aufwendig und läßt einen einfachen Typen- und Videonormwech­ selwechsel nicht zu.

Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein System anzugeben, bei dem ein Wechsel des Monitortyps und/oder der Videonorm einfach möglich ist, ohne daß größere Maßnahmen hinsichtlich der Bereitstellung der erforderlichen Videonorm erforderlich sind.

Zur Lösung dieses Problems ist bei einem System der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß Mittel zur Er­ zeugung der Steuersignale in Abhängigkeit wenigstens eines den Mitteln gebbaren monitorspezifischen Erzeugungsparameters vorgesehen sind, und daß ein weiteres Speichermittel zur Speicherung der Steuersignale vorgesehen ist, aus welchem die Steuersignale gleichzeitig mit den Bildsignalen zur Übertra­ gung an den Monitor auslesbar sind.

Das erfindungsgemäße System beinhaltet vorteilhaft ein Mittel zur Erzeugung der Steuersignale basierend auf wenigstens ei­ nem monitorspezifischen Erzeugungsparameter. Das heißt, die erforderlichen Steuersignale für den spezifischen, systemei­ genen Monitortyp werden seitens des Systems selbst erzeugt, sie werden nicht wie bisher herstellerseitig fest vorgegeben. Dies ermöglicht es, ohne weiteres einen Monitor gegen einen anderen Monitor eines anderen Typs austauschen zu können, da das System in der Lage ist, selbständig die erforderliche Vi­ deonorm, also die Steuersignale zu erzeugen. Es ist lediglich erforderlich, einen oder mehrere entsprechende Monitorparame­ ter einzugeben, also quasi die Randbedingungen seitens der Leistungsfähigkeit des neuen Monitortyps festzulegen, um die geforderte Videonorm erzeugen zu können, was selbstverständ­ lich durch geeignete Software erfolgt. Die Steuersignale selbst werden erfindungsgemäß in einen weiteren Speicher übertragen, welcher quasi parallel zum digitalen Bildspei­ cher, aus welchem die Bildsignale unmittelbar vor der Über­ tragung an den Monitor ausgelesen werden, steht. Aus diesem werden sie gleichzeitig mit den Bildsignalen zwecks Übertra­ gen an den Monitor ausgelesen. Es werden also nicht wie bis­ her nur die Bildsignale in die auf der Videokarte integrier­ ten Speichermittel geschrieben und die Steuersignale insoweit seitens der Elektronik erzeugt, was bisher möglich und akzep­ tierbar war, da die Steuersignale sich insoweit nicht geän­ dert haben, da die Karte spezifisch auf den bestimmten Moni­ tortyp ausgelegt war. Vielmehr ist das System insoweit völlig flexibel und ermöglicht vorteilhaft das gleichzeitige Spei­ chern der Bild- und der Steuersignale auf der Videokarte vor der gleichzeitigen Übertragung an den Monitor.

Die Steuersignale können erfindungsgemäß als digitale Signale definiert werden, das heißt, die Steuersignale liegen eben­ falls wie auch die Bildsignale in digitaler Form vor, werden also quasi wie ein "Bild" behandelt. Dabei kann erfindungsge­ mäß jedes Datum der Steuersignale aus zwei Bit pro Pixelver­ weilzeit bestehen, wobei das erste Bit das "Blanking"-Signal darstellt, und das zweite Bit den Synchronisationsimpuls lie­ fert. Beispielsweise kann Bit 1 das Austasten des Elektronen­ strahls während des horizontalen und vertikalen Rücklaufs kennzeichnen, wobei "1" für "Strahl an" und "0" für "Strahl aus" steht (Blanking-Signal). Bit 2 kann entsprechend verti­ kale und horizontale Steuerimpulse zur Steuerung der Elektro­ nenstrahlablenkung (Synchronisationssignal) kennzeichnen. Die Gesamtzahl der Pixel, die hinsichtlich der Erzeugung der Steuersignale zu berücksichtigen sind, ist dabei nicht nur die Anzahl der sichtbaren Pixel, sondern die Gesamtzahl, die sich als Summe der sichtbaren und der unsichtbaren Pixel wäh­ rend des Strahlrücklaufs ergibt.

Die beiden Speichermittel können erfindungsgemäß als Spei­ cherbereiche in einem gemeinsamen Speichermittel ausgebildet sein, sofern dieses groß genug bemessen und entsprechend kon­ figuriert ist. Alternativ hierzu können auch mehrere separate Speichermittel vorgesehen sein, von denen ein Teil zur Spei­ cherung der Bildsignale und ein Teil zur Speicherung der Steuersignale dient.

Wie beschrieben, werden die Bild- und Steuersignale gleich­ zeitig ausgelesen. Um eine hinreichende Auslesegeschwindig­ keit zu ermöglichen, können erfindungsgemäß Mittel zum Ausle­ sen der Speichermittel im Multiplexbetrieb vorgesehen sein, wobei diese Mittel beispielsweise als Videoshiftregister aus­ gebildet sein können. Das Auslesen im Zeitmultiplex läßt vor­ teilhaft eine hinreichend schnelle Datenübertragung an den Monitor zu, so daß auch bei Vorhandensein mehrerer separater Speichermittel oder -bereiche ein kontinuierlicher Auslesebe­ trieb möglich ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgedankens sieht vor, daß die Mittel zur Erzeugung der Steuersignale derart ausgebildet sind, daß neue Steuersignale lediglich bei Verän­ derung wenigstens eines Erzeugungsparameters im Vergleich zu den vorher verarbeiteten Erzeugungsparametern erzeugt werden, und daß eine Festspeichereinrichtung vorgesehen ist, in der die jeweils aktuellen Steuersignale gespeichert und zur Über­ tragung an das weitere Speichermittel abrufbar sind. Diese Ausgestaltung trägt dem Umstand Rechnung, daß neue Steuersi­ gnale entweder dann zu erzeugen sind, wenn der Monitor selbst ausgetauscht wird oder wenn das Videotiming seitens des Be­ nutzers bezüglich des vorhandenen Monitors geändert wird. So­ lange keine Änderungen vorgenommen werden, ist eine Neuerzeu­ gung von Steuersignalen auch nicht erforderlich. Diese werden vorteilhaft in der Festspeichereinrichtung, in der erfin­ dungsgemäß auch die Bildsignale vor der Übertragung an die Speichereinrichtung speicherbar sind, abgelegt und von dort im Rahmen der Bilddarstellung an die weiteren Speichermittel übertragen. Ist jedoch eine Änderung erforderlich, werden die neuen Steuersignale erzeugt und in den Festspeicher einge­ schrieben und ab diesem Zeitpunkt im Bedarfsfall ausgelesen. Zur Erzeugung der Steuersignale selbst können als monitorspe­ zifische Erzeugungsparameter zumindest die maximale Zeilen­ frequenz und die maximale Pixelrate des Monitors verarbeitbar sein. Im allgemeinen wird die Videonorm durch Zeilenzahl, Spaltenzahl und Dauer der Steuersignalimpulse festgelegt. Au­ ßerdem kann angegeben werden, ob es sich um ein "progressi­ ves" oder "interlaced" Timing handelt. Die Erzeugungsmittel für die Steuersignale können in einem Steuerrechner des Sy­ stems integriert sein, in dem auch die Festspeichereinrich­ tung integriert sein kann. Die Erzeugungsmittel selbst können in Form eines Software-Codes vorliegen, das heißt, die Erzeu­ gung erfolgt mittels eines Software-Programms. Bei diesem Steuerrechner kann es sich beispielsweise um den Steuerrechner einer medizinischen Diagnose- oder Behandlungsanlage handeln. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er­ geben sich aus dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbei­ spiel sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze der im Rahmen einer Bilderzeu­ gung relevanten Signale, und

Fig. 2 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Systems.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel für eine 72 Hz/1066-Zeilen-Norm, wie sie bei einem bekannten Bildsystem verwendet wird. Das ober­ ste Signal BAS 1 ist das Bildaustastsignal für eine Horizon­ talzeile. Dieses setzt sich aus zwei Signalabschnitten zusam­ men, dem Abschnitt 1, in dem lediglich Steuersignale gegeben werden und insoweit keine Bildsignale vorliegen, da sich der Elektronenstrahl in einem Schirmbereich bewegt, an dem keine Bilddarstellung erfolgen soll, und einem Bereich 2, in dem die aktive Bilderzeugung erfolgt, also die anliegenden Bild­ signale dargestellt werden. Die horizontale Scanlinie, also die Abtastung einer ganzen Bildzeile erfolgt innerhalb des Signalabschnitts 3. Die Synchronisationssignale im Abschnitt 1 setzen sich aus den Abschnitten 4, 5 und 6 zusammen, wobei der Abschnitt 4 den horizontalen Frontporch definiert, Ab­ schnitt 5 den horizontalen Synchronisationsimpuls und Ab­ schnitt 6 den horizontalen Backporch kennzeichnet. Diese Steuersignale dienen dazu, den Elektronenstrahl vom Zeilenen­ de an den Zeilenanfang zurückzuführen, wobei während dieser Zeit nicht geschrieben wird, der Elektronenstrahl also ausge­ schalten ist. Die Bilderzeugung selbst erfolgt wie beschrie­ ben mit Beginn des Abschnitts 2.

Die mit HSYNC und VSYNC gekennzeichneten Signale stellen die horizontalen und vertikalen Steuer- bzw. Synchronisations­ signale für das Schreiben eines Bildes auf der gesamten Bild­ schirmfläche dar. Das horizontale Signal HSYNC ist ein alter­ nierendes Rechtecksignal, welches so oft gegeben wird, wie Bildzeilen vorhanden sind, wobei hier sämtliche Bildzeilen, seien es aktive oder inaktive Bildzeilen, gegeben sind. Mit diesem Signal wird wie beschrieben der einzelne horizontale Zeilensprung gesteuert.

Das vertikale Signal VSYNC dient zum Rückführen des Elektro­ nenstrahls beispielweise von der rechten unteren Ecke der Bildschirmfläche in die linke obere Ecke, um von dort begin­ nend das nächste Bild zu schreiben. Dieser Vertikalsprung er­ folgt im Abschnitt 7.

Schließlich zeigt das als Signal BAS 2 dargestellte Signal einen Ausschnitt der Signalabfolge, wie sie sich aus der Zu­ sammenfassung der obigen Signale für den Bereich zwischen Bildende und Bildanfang ergibt. Die aktive Bilddarstellung findet im Abschnitt 8 statt. Der vordere Teil des Abschnitts 8 kennzeichnet das Bildende. Mit Schreiben der letzten akti­ ven Bildzeile folgen mehrere nichtaktive Bildzeilen, die ab­ getastet werden (Abschnitt 9), wonach der vertikale Sprung vom unteren Schirmende zum oberen erfolgt (Abschnitt 10), wo­ nach sich wiederum einige nichtaktive Zeilen (Abschnitt 11) anschließen, bis der Bildanfang (Abschnitt 8) erreicht ist und ein Bild dargestellt wird.

Mit dem erfindungsgemäßen System ist es auch möglich, abhän­ gig vom Monitortyp die Signalfolge variabel zu bestimmen, und dem Leistungsspektrum des Monitors hinsichtlich Zeilenzahl, Zeilenfrequenz, Pixelrate, etc. anzupassen. Die passende Vi­ deonorm kann damit erzeugt werden, ohne irgendwelche Teile innerhalb des Systems austauschen zu müssen.

Fig. 2 zeigt in einer Prinzipskizze ein erfindungsgemäßes Bildsystem 12. Dieses besteht aus einem Steuerrechner 13 mit integrierter Festspeichereinrichtung 14. Der Steuerrechner 13 weist Mittel 15 zur Erzeugung der im Hinblick auf den Typ bzw. das Leistungsvermögen des nachgeschalteten Monitors 25 oder im Hinblick auf die gewünschte Bilddarstellung erforder­ lichen Steuersignale in Abhängigkeit wenigstens eines eingeb­ baren, monitorspezifischen Parameters P, welcher manuell ein­ gebbar ist. Bei diesem Parameter P kann es sich beispielswei­ se um die maximale Zeilenfrequenz oder maximale Pixelrate des Monitors 25 handeln. Die erzeugten Steuersignale werden in der Festspeichereinrichtung 14 abgelegt, aus welcher sie im Rahmen der Bilddarstellung am Monitor 25 ausgelesen und wie nachfolgend noch beschrieben übertragen werden. Neue Steuer­ signale werden dann erzeugt, wenn ein entsprechender Parame­ ter sich geändert hat, wonach diese neuen Signale in die Festspeichereinrichtung 14 eingeschrieben werden und fortan zur Bilddarstellung herangezogen werden. Es erfolgt also eine Neuerzeugung nur dann, wenn sich tatsächlich etwas geändert hat.

Ferner werden dem Steuerrechner 13 die mittels der vorge­ schalteten, nicht dargestellten Bildaufnahmeeinheit erzeugten Bildsignale S_Bild gegeben, die ebenfalls in der Festspei­ chereinrichtung 14 abgelegt und zur Bilddarstellung ausgele­ sen werden.

Soll nun am Monitor 25 ein Bild dargestellt werden, werden die Bildsignale und die Steuersignale ausgelesen und über ein Interface 16 an zwei Speichermittel 17, 18 übertragen. Im Speichermittel 17 werden die digitalen Bildsignale abgelegt. Das Speichermittel 17 besteht aus zwei separaten Speichern 19, wobei selbstverständlich auch mehrere solcher Speicher vorgesehen sein können, abhängig von der Größe des zu spei­ chernden Informationsgehaltes. Hier sind keinerlei Beschrän­ kungen gegeben. Auch das Speichermittel 18 besteht aus zwei separaten Speichern 20, wobei hier das gleiche gilt. Auch die Synchronisationssignale werden in digitaler Form im Speicher­ mittel 18 abgelegt, wobei diese Steuersignale zwei Bit pro Pixelverweilzeit umfassen.

Die digitalen Bildsignale und die digitalen Steuersignale, die also quasi als "Bild" behandelt werden, werden mittels nachgeschalteter Speicherauslesemittel 21 gleichzeitig aus den Speichermitteln 17, 18 ausgelesen. Das Speicherauslese­ mittel 21 besteht beispielsweise aus einem oder mehreren Vi­ deoshiftregistern, welches im Zeitmultiplex die Daten aus­ liest. Die vier Ausleseeinrichtungen 22 dienen zum Auslesen der digitalen Bildsignale aus dem Speichermittel 17, die Aus­ leseeinrichtung 23 liest die digitalen Steuersignale aus. Da die digitalen Steuersignale pro Datum lediglich zwei Bit um­ fassen, ist hier eine einzelne Ausleseeinrichtung ausrei­ chend. Die Bilddaten sind wesentlich umfassender, weshalb mehrere Ausleseeinrichtungen, die im Multiplexbetrieb arbei­ ten, verwendet werden, um ein schnelles Auslesen zu ermögli­ chen. Dem Videoshiftregister nachgeschaltet ist ein Digital- Analog-Konverter 24, in dem die ausgelesenen Daten in Ana­ logsignale konvertiert werden. An dieser Stelle kann zur wei­ teren Geschwindigkeitserhöhung ein nochmaliges Multiplexen erfolgen. Diese analogen Signale werden dann an den Monitor 25 gegeben, wo die Bilderzeugungseinrichtung entsprechend ge­ steuert wird.

Claims (12)

1. System zur Darstellung von Bildern auf einem Monitor o. dgl., bei dem die digitalen Bildsignale in einem Speicher­ mittel zwischengespeichert und ausgelesen werden, wobei zur Bilderzeugung am Monitor zusätzliche für den Monitor spezifi­ sche Steuersignale zur Steuerung des Scanbetriebs des von ei­ ner Strahlerzeugungseinrichtung gelieferten Elektronenstrahls über den Monitorschirm verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (15) zur Erzeu­ gung der Steuersignale in Abhängigkeit wenigstens eines den Mitteln gebbaren monitorspezifischen Erzeugungsparameters (P) vorgesehen sind, und daß ein weiteres Speichermittel (18) zur Speicherung der Steuersignale vorgesehen ist, aus welchem die Steuersignale gleichzeitig mit den Bildsignalen zur Übertra­ gung an den Monitor (25) auslesbar sind.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erzeugten Steuersignale digitale Signale sind.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedes Datum der Steuersignale aus zwei Bit pro Pixelverweilzeit besteht.

4. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die beiden Speichermittel (17, 18) als Speicherbereiche in einem gemein­ samen Speichermittel ausgebildet sind.

5. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß mehrere se­ parate Speichermittel (19, 20) vorgesehen sind, von denen ein Teil zur Speicherung der Bildsignale und ein Teil zur Spei­ cherung der Steuersignale dient.

6. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß Mittel (21) zum Auslesen der Speichermittel (17, 18) im Multiplexbetrieb vorgesehen sind.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mittel zum Auslesen als Videos­ hiftregister (22, 23) ausgebildet sind.

8. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Mittel (15) zur Erzeugung der Steuersignale derart ausgebildet sind, daß neue Steuersignale lediglich bei Veränderung wenigstens eines Erzeugungsparameters (P) im Vergleich zu den vorher verarbeiteten Erzeugungsparametern erzeugt werden, und daß eine Festspeichereinrichtung (14) vorgesehen ist, in der die jeweils aktuellen Steuersignale gespeichert und zur Übertra­ gung an das weitere Speichermittel (18) abrufbar sind.

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Festspeichereinrichtung (14), auch die Bildsignale vor der Übertragung an die Speichermit­ tel (17) speicherbar sind.

10. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Erzeu­ gungsmittel (15) für die Steuersignale in einem Steuerrechner (13) des Systems (12) integriert ist.

11. System nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Festspeichereinrichtung (14) im Steuerrechner (13) integriert ist.

12. System nach einen der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Erzeu­ gungsmittel (15) für die Steuersignale als Software-Code rea­ lisiert sind.