DE2400493B2

DE2400493B2 - Schaltungsanordnung zum Erzeugen grafischer Darstellungen (Vektorgenerator)

Info

Publication number: DE2400493B2
Application number: DE19742400493
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Prof. Dr.-Ing. 6601 Buebingen Giloi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-01-05
Filing date: 1974-01-05
Publication date: 1979-05-10
Also published as: DE2400493A1; DE2400493C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Vektorengeneratoren der erfindungsgemäßen At 1 werden z. B. benötigt zum Erzeugen grafischer Darstellungen auf einem Fernsehschirm oder anderen Ausgabemedien, die eine Punktrasterung der darzustellenden Information erfordern, beispielsweise zum -r> Erzeugen allgemeiner grafischer Darstellungen in Verbindung mit einem Fernsehempfänger oder einem Monitor als Ausgabegerät, oder zum Erzeugen allgemeiner grafischer Darstellungen auf Großanzeigen sowie zum Überlagern von Videobildern und grafisehen Darstellungen. Dabei kann z. B. mit einem Lichtgriffel die Kontur eines Bildes umfahren werden, die dann in Vektorform vorliegt.

Es sind Verfahren und Schaltungsanordnungen zum Erzeugen grafischer Darstellungen bekannt, die ■-,·-, mit rechnergesteuerten Fernsehmonitoren als Datensichtstationen arbeiten. Diese Einrichtungen arbeiten nach dem Rasterverfahren, wie z. B. dem Fernsehrasterverfahreri, d. h. die darzustellende Information muß in ein Punktraster aufgelöst werden. Zum Erzeu- ho gen allgemeiner grafischer Darstellungen nach diesen Verfahren ist ein Punktspeicher erforderlich, dessen Speicherkapazität z. B. bei einer Bildauflösung in
X 256 = 64 k,

X 512 = 256 k, _h-,

X 1024 = 1024 k Punkte erfordert.

Ein anderer Nachteil der bekannten Einrichtungen besteht darin, daß schon bei einem geringen Auflösungsvermögen von 256 X 256 eine Punktmenge von 64 k Punkten vorliegt, die neben einem hohen Speicherbedarf für die Bilddarstellung einen hohen Softwareaufwand erfordert, wenn die Bildverarbeitung durch einen Rechner erfolgen soll. Dabei ist schon bei diesen Minimalbedingungen zwischen Rechner und Display eine Datenmenge von 64 k Bit zu transferieren, so daß bei einer Übertragungsgeschwindigkeit von 1200 Baud für die Signalübertragung 54 Sekunden erforderlich wären.

Diese Signal Übertragungszeit und der erforderliche hohe Aufwand an Hardware und Software machen die bekannten Anzeigesysteme schwerfällig und kostenaufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese schwerwiegenden Nachteile der bekannten Einrichtungen der erfindungsgemäßen Art zu überwinden und eine Einrichtung zu schaffen, die eine wesentliche Verkleinerung des Bildspeichers und des gesamten Hardwareaufwandes ermöglicht und den Rechenaufwand stark reduziert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches beschriebene Schaltungsanordnung gelöst.

Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, daß für grafische Darstellungen auf Rasteranzeigen mit Bildwiederholspeicher der Aufwand für den Bildwiederholspeicher stark reduziert wird. Für ein Elementarfeld mit 8 x 8 Bildpunkten sind 12 Bit im Bildwiederholspeicher erforderlich, wobei 4 Bit für die Steigung und 8 Bit für die Verschiebungen in x- und ^-Richtung benötigt werden. Bei einer punktweisen Darstellung sind dagegen für das gleiche Elementarfeld 64 Bit notwendig. Ferner wird der Speicherbedarf des Festwertspeichers um den Faktor 5 verringert. Die zwischen Anzeigevorrichtung und Rechner zu übertragenden Daten verringern sich im gleichen Maße wie die Einsparung an Speicherkapazität im Bildwiederholspeicher. Die Zeit zum Übertragen der Daten zwischen Anzeigevorrichtung und Rechner verringert sich um den gleichen Faktor, wenn die Daten des Bildwiederholspeichers direkt zum Rechner übertragen werden. Dem Rechner werden Vektorwerte in Form von kurzen Elementarvektoren übermittelt, so daß die Datenverarbeitung und die Mustererkennung im Rechner wesentlich vereinfacht werden.

Ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 Elementarfeld mit Elementarvektoren positiver Steigung,

Fig. 2 Elementarfeld mit Elementarvektoren negativer Steigung,

Fig. 3 aus Rasterpunkten gebildeter Elementarvektor,

Fig. 4 Darstellung eines beliebigen Vektors im Elementarfeld,

Fig. 5 Blockschaltbild eines Vektorgenerators.

Bei einem Rastersichtgerät werden alphanumerische Zeichen in der Weise erzeugt, daß der Bildschirm in eine Vielzahl von Elementarfeldern aufgeteilt und je ein Zeichen in einem Elementarfeld dargestellt wird. Dabei ist jedes Elementarfeld zerlegt in eine frei wählbare Zahl von Bildpunkten, die in Zeilen y und Spalten χ angeordnet sind.

Die Erzeugung der darzustellenden alphanumerischen Zeichen erfolgte bisher entsprechend der Ra-

sterablenkung in der Weise, daß in χ nebeneinanderliegende Elementarfelder der Riisteranzeige nacheinander die in eimer ersten, zweiten und folgenden Zeile y enthaltenen Teile der Zeichen ausgegeben wurden. Die Darstellung eines alphanumerischen Zeichensatzes miit 64 oder 128 verschiedenen Zeichen erfordert einen Bildspeicheraufwand von 6 bzw. 7 Bit pro Elementarleld.

Soll von jedem Punkt eines Elementarfeldes zu einem anderen Punkt des gleichen Elementarfeldes eine Verbindungslinie erzeugt werden, so ergibt sich eine wesentlich größere Zahl möglicher Zeichen. Bei einem Elementarfeld mit einem Raster von 8X8 Punkten ergeben sich z. B. 1710 Verbindungsmöglichkeiten. Durch die Einführung der Elementarvektoren und deren Kombination zu beliebigen Zeichen wird eine erhebliche Reduzierung des erforderlichen Hardwareaufwandes erreicht, ohne die Möglichkeiten der Zeichendarstellung einzuschränken.

Das Elemeniurfeid 1 der Fig. 1 ist in 8 X 8 Biidpunkte aufgeteilt, die in den Zeilen y = 0 ois 7 und den Spalten χ = 0 bis 7 angeordnet sind. Die vom Koordinantenursprung zu den Punkten 0 bis 14 an den diesem gegenüberliegenden Seiten des Elementarfeldes eingezeichneten Verbindungslinien 2 sind die bei einem Raster von 8x8 Bildpunkten möglichen Elementarvektoren mit positiver Steigung.

In das Elementarfeld 3 der Fig. 2 sind bei gleichem Raster der Bildpunkte alle Elementarvektoren 4 mit negativer Steigung eingetragen.

Die positiven und die negativen Steigungen aller Elementarvektoren 3 und 4 sind über die Koordinaten ihrer Endpunkte bestimmt und aJs Elementarlinien in Punktrasterform in je einem Festwertspeicher gespeichert.

In Fig. 3 ist ein Elementarvektor 2 mit positiver Steigung in Rasterpunkten 5 dargestellt.

Die Vielzahl der möglichen Linienführungen wird dadurch rei..isiert, daß die im Festwertspeicher gespeicherten Elementarvektoren der Elementarfelder relativ zu den Elementarfeldern des Bildschirmes verschoben werden.

In Fig. 4 ist ein Elementarfeld 6 des Bildschirmes eines Ausgabegerätes dargestellt, zu dem das in einem Festwertspeicher gespeicherte Elemsntarfeld 1 eines Elementarvektors 2 mit positiver Steigung um einen Betrag Ax mit positivem Vorzeichen Vx und um einen Betrag Ay mit positivem Vorzeichen Vy verschoben ist. Durch diese Verschiebung fallen die Rasterpunkte 7 des Elementarvektors 2 aus dem Bereich des Elementaifeldes; 6 und werden auf dem Bildschirm nicht dargestellt.

Sind die Werte der Verschiebung Ax und Ay und die Vorzeichen der Verschiebung Vx und Vy unabhängig voneinander einstellbar, so kann mit Hilfe der gespeicherten begrenzten Zahl von Elementarvektoren eine Vielzahl frei wählbarer Zeichen dargestellt werden.

In Fig. S ist ein vereinfachtes Blockschaltbild als Beispiel einer Schaltungsanordnung dargestellt.

In einem 4-Bit-Addierer 8 v/erden über die Eingänge 9 von einem Feldzähler des Bildwiederholspeichers der Anzeigesteuerung Signale für die Auswahl der Zeilen y des darzustellenden Zeichens eingegeben. Wenn sich die Zeichenhöhe, also die Höhe eines Elementarfeldeii, aus t-'ht Rasterzeilen (Fernsehzeilen bei Fernsehablenkung) zusammensetzt, wird periodisch von 0 bis 7 gezählt. In diesem Fall ist Bit 4 ohne Funktion.

Im Bildwiederholspeicher sind auch die Werte der Verschiebung Ay und das Vorzeichen der Verschiebung Vy für die y-Richtung gespeichert, die über die Eingänge 10 und 11 auf den Addierer 8 gefangen. Durch Addition dieser Festwerte mit den Zählerstellungen des Feldzählers wird die Ausgangszeilenposition eines Festwertspeichers 12 über die Ausgänge 13, 14, 15 des Addierers 8 eingestellt und dadurch das

ίο Elementarfeld 1 um einen Betrag Ay mit dem Vorzeichen Vy in bezug auf das Elementarfeld des Bildschirms verschoben.

Aus dem Festwertspeicher 12 werden über dessen Ausgänge 17 die acht Punkte P₁ bis P_h z. B. für die Jt-Richtung in ein nachfolgendes erstes Schieberegister 18 für negative Verschiebungen übernommen, dem ein zweites Schieberegister 19 für positive Verschiebungen nachgeschaltet ist. Die acht Ausgänge 21 bis 28 des Schieberegisters 18 und 'V;e acht Ausgänge 30 bis 37 des Schieberegisters 19 sind parallel zueinander an die sechzehn Eingänge 40 bis 55 eines Demultiplexers 56 angeschlossen. Dabei sind die Ausgänge 21 bis 28 des Schieberegisters 18 mk den Eingängen 40 bis 47 und die Ausgänge 30 bis 37 des

2) Schieberegisters 19 mit den Eingängen 55 bis 48 des Demultiplexers 56 verbunden. Bei gleicher Schieberichtung der Schieberegister 18 und 19 wird durch dieses gegenläufige Anschließen der Schieberegister 18 und 19 an den Demultiplexer 56 eine positive und

jn auch eine negative Verschiebung Vx bzw. Vy gemäß Fig. 4 ermöglicht. Welcher der Eingänge 40 bis 55 des Demultiplexers 56 zu dessen Ausgang 57 durchgeschaltet ist, wird vom Bildwiederholspeicher festgelegt, der die drei Eingänge 58 des Demultiplexers 56

ι-, für den Wert der Verschiebung Ax und den Eingang 59 für das Vorzeichen Vx der Verschiebung mit entsprechenden Signalen beaufschlagt.

Über den Ausgang 16 des Addierers 8 wird der Ausgang 57 des Demultiplexers 56 zur Hell-Dunkelsteuerung gesperrt.

Das Schieberegister 19 ist mit dem Schieberegister 18 in Serie geschaltet, indem der Parallelausgang 21 des Schieberegisters 18 mit dem Serieneingang 20 des Schieberegisters 19 verbunden ist. Die Par&lleleingänge 29 des Schieberegisters 19 sind auf Masse gelegt. Gemeinsam ist bei den Schieberegistern die Taktleitung 63 und die Leitung 61, die den Ladezeitpunkt der Schieberegister bestimmt. Die Schieberichtung der Daten ist von Schieberegister 18 nach Schic -

-,o beregister 19. Durch die Anordnung der Schieberegister 18 und 19 in Verbindung mit dem Demultiplexer 56 wird die noch ausstehende Verschiebung in x-Richtung des im Festwertspeicher gespeicherten Elementarfeldes relativ zu dem sichtbaren Ehmentarfeld

j5 auf dem Bildschirm durchgeführt. In Fig. 4 wird diese relative Zuordnung gezeigt mit 1 als im Festwertspeicher definiertes Elementarfeld und 6 als zugehörige? sichtbares Elementarfeld auf dem Bildschirm. Die Leitungen 58 geben den Betrag Ax der Verschiebung

_bo an und Leitung 59 gibt die Richtung der Verschiebung an in bezug auf das sichtbare Elemen'.avfeid (Fig. 4). Die Werte Ax und Vx sind im Bildwiederholspeicher gespeichert. Durch das Zusammenwirken der Schieberegister 18,19 mi*, dem Demultiplexer 56 wird eine

„5 zeitversetzte Ausgabe über die Leitung 30 bis 37 und 21 bis 28 zum Ausgang 57 des Demultiplexers 56 bewirkt, der zur HelUDunkelsteuerung des zeilenperiodisch abgelenkten Elektronenstrahls einer Kathoden-

Strahlrohre benutzt wird. Aufgrund der zeitversetzten Weitergabe der Inhalte der Schieberegister 18, 19 durch entsprechende Durchschaltung der Ausgänge 21 bis 28 und 30 bis 37 zum Ausgang 57 wird eine Zeitverschiebung der parallel-seriengewandelten Daten in bezug auf das Zeitraster der Rasteranzeige erzeugt, die als Ortsverschiebung auf dem Bildschirm erscheint, so daß auf dies« Weise eine relative x- Verschiebung des Elernentaifeldes aus dem Festwertspei cher 12 zum sichtbaren 'Elementarfeld, vorbestimmt durch das feststellende Zeitraster der Rasteranzeige, erzeugt wird.

Die Anordnung der Schieberegister 18, 19 und des Demultiplexers 56 bewirkt eine Zeit-Ortstransformation, deren Wirkungsweise anhand von drei Beispielen erläutert wird.

Wenn keine Verschiebung des Elementarfeldes aus

feld eintreten soll, liegt der Wert Δχ = 0 an den Leitungen 58 und Vx = 0 an der Leitung 59. Damit wird Leitung 21 des Schieberegisters 18 auf den Ausgang 57 des Demultiplexers ίί6 durchgeschaltet. Nach K Taktperioden liegen alle Informationen des Schieberegisters 18 für eine Taktperiode am Ausgang 57. Mit dem 9. Takt wird die niichste Zeile y + 1 aus dem Festwertspeicher in das Schieberegister geladen.

Als Beispiel einer Verschiebung in positiver .v-Richtung wird eine Verschiebung um + 1 zwischen Elementarfeld des Festwertspeichers und dem sichtbaren Elementarfeld auf dem Bildschirm angenommen (Fig. 4). Beim Eintreffen eines Ladeimpulses auf Leitung 61 werden die Daten auf den Leitungen 17 in das Schieberegister 18 geladen, das Schieberegister 19 wird mit logisch »0« geladen. Gleichzeitig mit dem Ladeimpuls auf Leitung 61 beginnt die Ausgabe eines ersten Punktes einer Zeile in einem sichtbaren Elementarfeld auf dem Bildschirm. An den Leitungen 58 liegt der Wert Δχ = 0 und an der Leitung 59 der Wert Vx = 1, so daß die Leitung 37 zum Ausgang 57 des Multiplexers durchgeschultet ist. Mit dem Wert der Leitung 37 wird damit die Ausgabe der sichtbaren Zeile begonnen, so daß eine Dunkeltastung des Elektronenstrahls erfolgt, da der Wert von Leitung 37 logisch »0« war. Mit dem folgenden Takt werden die Inhalte der Schieberegister 18 und 19 um eine Stelle nach rechts geschoben, so daß der Informationswert von Leitung 21 auf Leitung 37 und somit am Ausgang von 57 erscheint. Das erste Bit des Elementarfeldes aus dem Festwertspeicher 12 erscheint somit als zweites Bit im sichtbaren Elementarfeld. Nach acht Takten werden die Schieberegister 18,19 erneut geladen und es wird eine neue Zeile eines folgenden Elementarfeldcs auf dem Bildschirm ausgegeben.

Im Falle einer negativen relativen Verschiebung des Elcmentarfeldes des Festwertspeichers gegenüber einem sichtbaren Elementarfeld wird an die Leitung 58 der Wert Δχ = 1 und an Leitung 59 der Wert Vx = 0 angelegt. Mit einem eintreffenden Ladeimpuls auf Leitung 61 werden die Schieberegister 18 und 19 geladen, wobei jetzt aber Leitung 22 des Schieberegisters IS zum Αϋ£^Λ2Γ!° 57 des Dcmu!t!ⁿ!cxcrs d'jrchgeschaltet ist. Das zweite Bit einer Zeile y aus einem Elementarfeld des Festwertspeichers wird somit als erstes Bit im sichtbaren Elementarfeld ausgegeben, was eine negative Verschiebung des Elementarfeldes des Festwertspeichers 12 bezüglich des sichtbaren Elementarfeldes bedeutet.

Mit Hilfe dieser prinzipiellen Schaltung nach Fig. 5 können in einem sichtbaren Elementarfeld beliebige Verbindungen mit positiver Steigung von einem ersten Punkt zu einem zweiten Punkt innerhalb eines Elementarfeldes erzeugt werden, wenn im Festwertspeicher 12 Elementarlinien mit positiver Steigung gespeichert sind.

Werden im Festwertspeicher 12 Elementarlinien mit negativer Steigung gespeichert, so sind beliebige Punkt-zu-Punkt-Verbindungen mit negativer Steigung darstellbar.

Mit zwei der in Fig. 5 dargestellten Schaltungsanordnungen, in deren einem Festwertspeicher 12 die Elementarvektoren mit positiver und in deren anderem Festwertspeicher die Elementarvektoren mit negativer Steigung programmiert sind, können in einem Elementarfeld Elementarvektoren mit positiver und Elementarvektoren mit negativer Steigung gemeinsam dargestellt werden.

Hierzu 2 Blatt zxichnuneen

Claims

Patentanspruch;

Schaltungsanordnung zum Erzeugen grafischer Darstellungen auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre, deren Sichtfläche in Elementarfelder aufgeteilt ist, die jeweils aus einer vorbestimmten Zahl von Bildpunkten bestehen und von jedem Bildpunkt eines Elementarfeldes eine Verbindungslinie zu einem anderen Bildpunkt des gleichen Elementarfeldes erzeugbar und für jede Steigung eine Verbindungslinie (Elementarlinie) für jedes einer Vielzahl von Elementarfeldern in einem Festwertspeicher speicherbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß an Ausgänge (17) des '5 Festwertspeichers (12) ein erstes Schieberegister (18) mit einem nachgeschalteten zweiten Schieberegister (19) angeschlossen ist, daß die Ausgänge (21 bis 28) des ersten Schieberegisters (18) mit einer ersten Gruppe von Eingängen (40 bis 47) eines Demultiplexers (56) und die Ausgänge (30 bis 37) des zweiten Schieberegisters (19) in gegenläufiger Reihenfolge mit einer zweiten Gruppe von Eingängen (55 bis 48) des Demultiplexers (56) verbunden sind, daß übtr eine dritte Gruppe von Eingängen (58, 59) der Demultiplexer (56) aus einem Bildwiederholspeicher logische Signale für die Verschiebung Ax einer Elementarlinie und das Vorzeichen der Verschiebung Vx erhält und dadurch vorbestimmte Eingänge der ersten und jo zweiten Gruppe von Eingäben (40 bis 55) des Demultiplexers (56) auf den Ausgang (57) des Demultiplexers (56) durchsei, Itet.