-
Einrichtung zur digitalen Speicherung und Erzeugung von schnell ver-
-
änderbaren vollgrafischen, vektoriellen oder flächigen schwarzweißen
oder farbigen Darstellungen auf Geräten der Fernsehtechnik (z. B.
-
Fernsehmonitoren).
-
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur digitalen Speicherung
und Erzeugung von schnell veränderbaren voligrafischen, vektoriellen oder flächigen
schwarzweißen oder farbigen Darstellungen auf Geräten der Fernsehtechnik (z. B.
Fernsehmonitoren) und bzw. oder auf anderen Anzeigegeräten mit Rasterstruktur und
Rasterablenkung und bzw. oder zur vereinfachten Erzeugung von Flächen durch Vorgabe
ihres Randes oder eines Teiles ihres Randes und bzw. oder zur vereinfachten Erzeugung
von Linien beliebiger Länge und Richtung (Vektoren) und bzw. oder zur gemeinsamen
Manipulation gespeicherter Darstellungen oder Teilen davon bei automatischen Speicherdurchläufen
in Bildwiederholspeichern von Datensichtgeräten und bzw. oder zur gemeinsamen Manipulotion
beliebiger gespeicherter Informationseinheiten bei automatischen Speicherdurchläufen.
-
Aus der Praxis und Literatur (z. B. Prinzipien und Kenngrößen der
Funktionseinheiten von Datensichtgeräten (Ameling W. und Zimmermann R.) in Nachrichtentechnischer
Zeitschrift 25 (1972) K85-K92; Bildschirmeinheiten
für die Siemens-Prozeßrechner
320 und 330 (Aumayr,G.; Bindewald, K. und Körner, H.) in Siemens-Zeitschrift 47
(1973) S. 546-552; Visual display systems (Bryden, J.E.) in Telecommunications 6
(1972) H. 5, S. 22 - 31; Computer data displays (Davis, S.) Verlag Englewood Cliffs,
Prentice Hall 1969; The graphic video generator (Kornei, T.V.) in Computer 4 (1973)
S. 35 - 28; Kurvensichtgeräte für Prozeßrechner (Kürner, H.) in Regelungstechn.
Praxis 15 (1973) S. 80 - 85; Technology and equipment (Sheer, S.) in SID-Symposium
New York 1973, Symp. Digest S. 172 - 173; Datensichtgeräte auf dem deutschen Markt
(Zeidler, H.) in Computer Praxis (1972) S. 109 - 113; Optische Anzeigesysteme für
Prozeßwarten (Zimmermann, R.; Etschberger K.) in Regelungstechn. Praxis 16 (1974)
S. 169 - 175 und S. 203 - 209; Datensichtgeräte: Grundlagen, Aufbau, Anwendungen
in NTZ-Report 15, VDE-Verlag Berlin (1973)) sind Datensichtgeräte als universelle
Anzeigeeinheiten bekannt, die nicht nur zur Ausgabe von Zahlenworten und alphanumerischen
Texten, sondern auch zur Darstellung von Diagrammen, Blockbildern, Kurven und Strichzeichnungen
sowie für flächige Bilder verwandt werden. Deshalb können sie die Anzeigefunktionen
konventioneller Rechner-Peripheriegeräte (z. B. Blattschreiber, Kurvenschreiber,
Ziffernanzeigeröhren, Zeichengeräte) übernehmen und noch bessere Darstellungsformen
als diese bieten.
-
Die vom Rechner oder direkt von einer Eingabeeinheit (z. B. Tastatur
oder Lichtgriffel) stammenden Daten werden mit eventueller Zwischenpufferung entgegengenommen
und zur Erzeugung eines Bildes weiterverarbeitet.
Die übertragenen
Daten können außer Zeichen- und Vektor-Codes auch Funktionssteuerzeichen oder Bildkoordinaten
sein und werden in der Steuereinheit des Sichtgerätes weiterverarbeitet. Um auf
einem Bildschirm das erwünschte Bild zu erzielen, müssen die entsprechenden Bildpunkte
angesteuert werden und 3n der richtigen Helligkeit aufleuchten.
-
Die einzelnen Ausführungsformen von Datensichtgeräten unterscheiden
sich technisch in erster Linie durch die verwendete Anzeigeeinheit, die Art der
Ablenkung bzw. Koordinatenadressierung und die Art der Speicherung.
-
Bei den Datensichtgeräten mit Kathodenstrahiröhren und zusätzlichem
Bildwiederholspeicher gibt es eine Vielzahl von Ausführungsformen, die sich unter
anderem durch die Art der Ablenk- und Helligkeitssteuerung unterscheiden. Hiervon
sind am meisten die Datensichtgeräte mit Anzeige nach dem Fernsehprinzip (V3deo-,
Fernseh-Raster- und TV-Displays) verbreitet.
-
Als Anzeigeeinheit wird bei diesen Geräten ein handelsüblicher oder
modifizierter Fernsehmonitor oder Fernsehempfänger verwendet, dem normaler weise
Standardsignale nach CCIR-Norm zugeführt werden. Die Darstellngrmöglichkeiten umfassen
nahezu beliebige Farben, Helligkeiten und Blin!<-frequenzen. Auch das Einblenden
von Fernsehbildern anderer Quellen (z. B.
-
von Überwochungskomeres) ist möglich.
-
Kennzeichnend für das Fernsehverfahren ist die Ablenkung des Elektronenstrahls
in einem festen Zeilen-Raster, Zeile für Zeile nacheinander. Das Bild wird dabei
durch entsprechende Modulation der Helligkeit erzeugt.
-
Das zum Monitor übertragene Signal besteht überwiegend aus dieser
Helligkeits
- (z. B. zusätzlicher Farb-) Information und enthält
außerdem Synchronsignale, durch die Bild- und Zeilenanfänge festgelegt werden.
-
Die eigentliche Ablenkung erfolgt im Monitor selbständig aufgrund
dieser Synchronsignale. Wegen der festen und niedrigen Bild- und Zeilenfrequenzen
ist die Ablenksteuerung relativ einfach aufgebaut, hohe Anforderungen werden dabei
an die Bandbreite der Helligkeitssteuerung gestellt (ca.
-
5MHz bei normaler Auflösung, bei Spezialmonitoren mit höherer Auflösung
bis ca. 30MHz).
-
Den Vorteilen des Fernsehverfahrens stehen die oft nicht ausreichende
Auflösung und die sichtbare Rasterung des Bildes entgegen, so daß für die Darstellung
sehr komplexer Zeichnungen (z. B. bei rechnergestUtzten Entwurfsverfahren) Datensichtgeräte
mit freier Elektronenstrahlablenkung besser geeignet sind. Bei diesen X-Y-Displays
(Vektor-Displays) ist die Ablenkung bildabhängig. So können Zeichen, Vektoren und
gekrümmte Linien durch eine ihrer Form entsprechende Elektronenstrahlablenkung in
einem Zug geschrieben werden, also in einer für Fernsehdisplays nicht möglichen
Weise. Aufwendige Systeme dieser Art besitzen eine sehr hohe Auflösung; farbige
Darstellungen mit bis zu vier Farben (z. B. rot, orange, gelb, grün) sind bei Verwendung
von Multiphosphor-Durchdringungsröhren möglich.
-
Die Ablenkung des Elektronenstrahls kann rein analog gesteuert sein,
z. B.
-
durch Analog-Integrier-oder Lissajous-Generatoren, oder sie kann durch
Zähler, Addierwerke und nachgeschaltete Digital-Analog-Umsetzer erfolgen.
-
Üblicherweise werden bei Video-Displays die Bildschirmpunkte in beliebiger
Reihenfolge durchlaufen, entsprechend enthält der Bildwiederholspeicher für die
Zeichen und Vektoren deren Codes und Anfangskoordinaten in beliebiger Reihenfolge.
Die Bildwiederholrate von ca. 50Hz, die für ein flimmerfreies Bild erforderlich
ist, sowie die Bandbreite der Ablenkeinheiten und damit die Schreibzeit je Linie
beschränken jedoch die Zahl der darstellbaren Linien. Übliche Maximal-Anzahlen reichen
für Strichzeichnungen im allgemeinen aus, nicht aber für umfangreiche Balkendarstellungen
und sonstige flächige Bilder.
-
Die in Europa üblichen Fernsehsysteme zerlegen das Fernsehbild in
625 Zeilen. Dieses Bild wird in zwei kammartig gegeneinander versetzten Halbbildern
mit je 312,5 Zeilen übertragen. Dieses Verfahren, bei dem in einem Halbbild alle
"ungeraden" und im anderen alle "geraden" Zeilen übertragen werden, heißt Zeilensprungverfahren.
Infolge der Wiederholungsrate von 50 Halbbildern je Sekunde (25 Bilder je Sekunde)
wirkt das erzeugte Bild flimmerfrei, wenn das Verhältnis aus Betrachtungsabstand
und Bildschirmgröße so groß ist, daß die einzelnen Zeilen nicht mehr getrennt gesehen
werden. Bei der Anwendung als Datensichtgerät ist dies nicht der Fall, so daß das
Bild nur flimmerfrei erscheint, wenn die In formation jeder Zeile 50 mal je Sekunde
wiederholt wird. Dies wird bei Erzeugung von zwei völlig identischen, nicht gegeneinander
versetzten Halbbildern mit z. B. je 312 Zeilen erreicht.
-
Datensichtgeräte ohne Zeilensprungverfahren verwenden also z. B. 312
Zeilen und eine Bildwiederholfrequenz von 50Hz. Die Schreibzeit für ein Bild beträgt
20ms, die Zeit für eine Zeile 64/us.Da die Bandbreite der Helligkeitssteuerung handelsüblicher
Fernsehgeräte 4 bis 5MHz beträgt, sind bei einer digitalen Rasterung innerhalb einer
Zeile Rasterfrequenzen von 8 bis 10MHz möglich. Für ein rechteckig berandetes Feld
auf dem Bildschirm stehen jedoch nicht die volle Zeilenzahl und die volle Zeilenzeit
zur Verfügung, sonder infolge der Elektronenstrahl-Rücklaufzeiten und der nicht
nutzbaren Randbereiche nur ca. 270 Zeilen und ca. 45/us je Zeile. Ein flimmerfreies,
digital gerastertes Bild zur Anzeige auf Fernsehgeräten normaler Bandbreite und
Zeilenzahl besitzt daher meist ein Raster aus 256 Zeilen und bis zu 384 Spalten.
-
Zeichen, Vektoren und sonstige Bildelemente werden aus Punkten dieses
Rasters aufgebaut. Alphanumerische Zeichen füllen dabei meist ein Feld aus 5 mal
7 Punkten aus, Vektoren bestehen aus einer Aneinanderreihung von Rasterpunkten und
wirken daher je nach Schräglage mehr oder weniger gestuft. Bei einem Raster von
256 mal 384 Punkten, einer Zeichengröße von 5 mal 7 Punkten und je einem Punkt Zwischenraum
können auf diese Weise 32 Textreihen mit je 64 Zeichenplätzen, also bis zu 2048
Zeichen, wiedergegeben werden.
-
Die vom Rechner oder einer Dateneingabeeinheit stammenden Daten werden
vom Sichtgerät entgegengenommen, mit den Informationen von Funktions-, Koordinaten
und sonstigen Datenregistern gemeinsam verarbeitet und gelangen nach entsprechender
Umsetzung in einen Bildwiederholspeicher. FUr die
Wiedergabe wird
die gespeicherte Information von dort direkt oder über einen Zwischenspeicher abgerufen
und für die Erzeugung der Videosignale weiterverarbeitet. Die bei dieser Verarbeitung
entstehenden digitalen Signale werden meist nochmals zwischengespeichert, bevor
daraus das analoge Videosignal entsteht.
-
Die einzelnen Video-Datensichtgeräte unterscheiden sich vom Prinzip
her durch die Arten der einzelnen Verarbeitungsschritte (z. B. Zuordnung von Speicheradressen
oder Zeichenform-Erzeugung) und durch die Inhalte der einzelnen Speicher (z. B.
Bildwiederholspeicher für Zeichencods oder für Bildpunkte).
-
Bei alphanumerischen Video-Datensichtgeräten mit zeichenplatzbezogener
codierter Speicherung (alphanumerisches Video-Display, halbgrafisches Video-Display)
ist die Aufteilung des Bildes in feste Zeichenplätze üblich, z. B. in 32 Textreihen
mit je 64 Zeichenplätzen.
-
An jedem dieser Zeichenplätze kann genau ein Zeichen wiedergegeben
werden.
-
Wird der Zeichenvorrat auf 64 ASCII-Zeichen beschränkt, so muss der
Bildwiederholspeicher 32 mal 64 = 2048 Wörter mit je 6 bit enthalten. Als Speicher
kommen solche mit direktem Zugriff (z. B. Kern speicher oder elektronische RAMs)
oder zyklische Speicher (z. B. Schieberegister oder Verzögerungsleitungen) in Frage.
Da beim üblichen Zeichenaufbau aus 5 mal 7 Punkten jedes Zeichen während sieben
aufeinanderfolgenden Zeilen erzeugt wird, muss für jede Textreihe der gespeicherte
Code siebenmal zur Verfügung stehen. Bei zyklischem Speichern wird daher die Information
einer
Textreihe (z. B. 64 Wörter je 6 bit) am Anfang der Reihe
in einem ebenfalls zyklischen Zwischenspeicher übernommen, an dessen Ausgang sie
dann in jeder der nachfolgenden sieben Zeilen zur Verfügung steht. Zusätzliche Zeichen
und Symbole (auch aus mehr als 5 mal 7 Punkten) sowie Unterstreichungen, Tabulierungen
und Variationen der Zeichen durch Farbe, Helligkeit und Blinken erfordern zusätzliche
Bitstellen je Wort, z. B. 1 bit für die Verdoppelung des Zeichenvorrats auf 128
Zeichen und Symbole, 3 bit für die Vorgabe von sieben Farben, 1 bit für die Invertierung
der Darstellung (schwarze Zeichen auf farbigem Grund anstelle von farbigen Zeichen
auf schwarzem Grund). Falls Farben, Unterstreichungen oder anderes nur in Leerplätzen
und nicht innerhalb eines Textwortes wechseln sollen, ist die Verwendung von Funktionszeichen
sinnvoll. Ein solches Funktionszeichen wird an einen sonst leeren Zeichetiplatz
geschrieben und hat z. B. die Bedeutung "Beginn der Farbe gelb und gleichzeitig
der Unterstreichung".
-
Durch Verwendung dieser Funktionszeichen, die sich auf alle folgenden
Plätze auswirken, kann der Speicherbedarf je Zeichenplatz verringert werden.
-
Charakteristisch für Geräte dieser Art ist die feste Zuordnung zwischen
Speicherplatz und Zeichenplatz; bei Eingabe eines neuen Zeichens muss daher der
Speicher entsprechend der gewünschten räumlichen Lage des Zeichens adressiert werden.
-
Die Zeichen- und Symbolgeneratoren werden mit dem Zeichencode und
der Zeilennummer innerhalb der Textreihe angesteuert und geben die fUr dieses
Zeichen
in der angesteuerten Zeile relevante Bildpunktinformation (z. B.
-
5 Punkte) aus, die zur Erzeugung des Videosignals verwendet wird.
Die Zusatzinformation der Funktionsbit oder Funktionszeichen wird zur Modifizierung
des Videosignals (z. B. Farbwahl) verwendet.
-
Werden in den Zeichenvorrat auch aneinander anschließende Symbole
aufgenommen, so lassen sich mit diesen Geräten auch einfache Zeichnungen und spezielle
Blockbilder, in guter Form wiedergeben. Mit weiteren Symbolen, z. B. ausgefüllte
Zeichenplätze oder Teilflächen davon, sind auch Balkendarstellungen und grobgerasterte
Kurven möglich; mit Verbindungslinien zwischen den Punkten des linken und rechten
Zeichenfeldrandes als zusätzlichen Symbolen bzw. mit zusätzlichen, durch Programmierung
veränderbaren Symbolen (z. B. je Symbol ein Schreib-Lese-Speicher mit 6 mal 8 bit)
sind sogar die meisten Kurven darstellbar. Beliebige Kurven und Zeichnungen sind
bei diesem Verfahren jedoch nicht möglich, besonders dann nicht, wenn sich Linien
schneiden. Aber auch geringfügige Lageabweichungen einzelner Zeichen (z. B. fUr
Hochzahlen und Indizes) sind ebenso wenig realisierbar wie geringfügige dynamische
Verschiebungen, Verlängerungen oder Drehungen von Linien.
-
Kennzeichnend dafür ist die feste Zuordnung zwischen Speicherplatz
und Bildschirm-Zeichenplatz, wodurch einerseits je Zeichenplatz nur genau ein Symbol
darstellbar ist und wodurch andererseits Speicherplätze auch für die vielen Zeichenplätze
benötigt werden, die leer sind. Diese Nachteile werden durch andersartig organisierten
Video-Datensichtgeräte mit codierter Speicherung entsprechend der Zeichenplatzfolge
(Bildwiederholspeicher)
vermieden, bei denen jedoch die feste Aufteilung
des Bildschirmes in Zeichenplätze und die damit verbundenen Nachteile erhalten bleiben.
Die Information ist ebenfalls genau in der Reihenfolge im Bildwiederholspeicher
abgelegt, wie sie für die Darstellung auf Fernsehmonitoren benötigt wird.
-
Die Speicherplätze sind jedoch den Zeichenplätzen nicht fest zugeordnet,
sondern jeder Speicherplatz kann entweder einen Symbolcode oder die Zeichenadresse
des nächstfolgenden darzustellenden Symbols enthalten. Normalerweise folgen im Bildwiederholspeicher
also abwechselnd Adressen und Symbolcodes. Stehen zwei oder mehr Symbolcodes unmittelbar
hintereinander, so werden die zugehörigen zwei oder mehr Symbole im gleichen Zeichen
feld abgebildet: sich kreuzende Linien sind also darstellbar. Die Anzahl der in
einem Feld gleichzeitig abbildbaren Symbole hängt unter anderem von der Geschwindigkeit
der Symbolgeneratoren und dem Aufwand für den hierbei benötigten Ausgabe-Bildpunktspeicher
ab; die Zahl der Symbole je Zeichenfeldreihe bzw. des Gesamtbildes hängt von der
Größe des Zwischen speichers bzw.
-
des Bildwiederholspeichers ab.
-
Dagegen sind für die alleinige Darstellung von Kurven Video-Datensichtgeräte
mit zeilenbezogener codierter Speicherung (Video-Kurven-Display) von Vorteil, die
bei vertikalem Kurvenverlauf einen Kurvenpunkt je Fernsehzeile speichern. Der Bildwiederholspeicher
für eine Kurve benötigt dann je Zeile genau ein Wort. Üblich sind je Kurve 256 Wörter
mit je 8 oder 9 bit. In jeder Zeile ist daher genau ein Kurvenpunkt aus 256 oder
bis 512 Punkten adressierbar. Die Kurven können sowohl aus Einzelpunkten
bestehend
als auch mit waagrechten Verbindungslinien dazwischen wiedergegeben werden; außerdem
ist es möglich, die Bereiche zwischen den Kurven flächig (farbig) auszufüllen. Der
Bildwiederholspeicher enthält z. B. 4 mal 256 Wörter zu je 9 bit und muss bei Einschreiben
eines neuen Punktes der Punktlage (Zeile) entsprechend adressiert werden. Bei der
Wiedergabe werden in jeder Zeile, also alle 64/us, die neuen Punktkoordinaten ausgelesen.
Als Zwischenspeicher kann z. B. ein Rückwärtszähler verwendet werden, der bei jeder
Spalte weiterzählt und bei Erreichen des Zählerstandes Null das Bildpunktsignal
abgibt. Bei dieser Art von Geräten ist die Darstellung sehr einfacher Zeichnungen
möglich, jedoch sehr aufwendig. So muss z. B. ein Kreis aus zwei Kurven (linker
und rechter Halbkreis) zusammengesetzt werden und benötigt daher bereits 2 mal 256
Wörter je 9 bit.
-
Bei den Video-Datensichtgeräten mit bildpunktbezogener Speicherung
(Video-Grafik-Display) enthält der Bildwiederholspeicher bereits die In formation
getrennt für jeden Punkt des Bildrasters. Er besteht bei einem Raster von z. B.
256 Zeilen und 384 Spalten aus fast hunderttausend Wörtern. Mit 1 bit je Wort sind
einfarbige Darstellungen möglich, mit 3 bit je Wort z. B.
-
7 Farben oder 7 Graustufen. Zusätzliche bits sind für Angaben über
Blinken und Blinkfrequenzen erforderlich. Der Aufbau eines Bildes erfolgt punktweise
ähnlich wie bei einem Speicherröhrendisplay. Im Gegensatz dazu ist jedoch auch punktweises
Löschen möglich. Bei manchen Geräten muss das darzustellende Bild Punkt für Punkt
vom Rechner berechnet und übertragen werden. Die meisten Geräte besitzen jedoch
eigene Zeichen- und Vektorgeneratoren,
so daß sich der Datentransfer
auf Anfangsadressen und Zeichencodes bzw. Endpunktadressen beschränkt. Wegen der
großen Zahl von zu speichernden Worten werden als Bildwiederholspeicher außer Schieberegistern
häufig auch digitale Plattenspeicher verwendet. Geräte dieser Art erlauben innerhalb
des gegebenen Punktrasters die Darstellung von Strichzeichnungen und von flächigen
Bildern. Wegen der üblichen zyklischen Speicherung (Schieberegister oder digitale
Plattenspeicher als Bildwiederholspeicher) benötigt man bei den meisten Geräten
für das Schreiben aller Punkte eines Vektors einen Speicherumlauf. Die Schreibrate
ist dann mit 50 Vektoren oder 50 Zeichen je Sekunde so niedrig, daß dynamische Darstellungen
nicht oder kaum realisierbar sind. Ein weiterer Nachteil bei diesen Geräten besteht
darin, daß z. B. beim Löschen einer Linie, die eine andere Linie oder Symbole kreuzt,
auch alle Kreuzpunkte gelöscht werden. Da flächige Darstellungen durch Vorgabe und
Speicherung aller Punkte der darzustellenden Fläche erzeugt werden, müssen alle
Einzelpunkte, zahlreiche parallel verlaufende Einzel linien oder zahlreiche kleine
Teilflächen vorgegeben werden. Diese Verfahren sind daher sehr organisotions- und
softwareaufwendig und für dynamische Darstellungen nur bedingt geeignet.
-
Allen bisher bekannten Video-Datensichtgeräten ist gemeinsam, daß
der Bildwiederholspeicher bildschirmorientiert aufgebaut ist, jedem Platz des Bildwiederholspeichers
entspricht in vorgegebener Reihenfolge ein Zeichenplatz, eine Zeile oder ein Rasterpunkt
auf dem Bildschirm. Die im Bildwiederholspeicher abgelegten Worte enthalten codierte
Informationen
über die Darstellung für die Zeichenplätze, jede
Zeile bzw. jeden Rasterpunkt. Ferner werden für die meisten Displayanwendungen nur
ein Teil der Zeichenplätze bzw. nur ein sehr geringer Bruchteil der ansteuerbaren
Rasterpunkte für die Darstellung benötigt. Die bekannten und z. Zt. auf dem Markt
befindlichen Geräte decken die Menge der technischen Forderungen nur unzureichend
ab. Insbesondere wird die Bilddarstellung mit relativ großer Dynamik bei der Forderung
des Mischens von Fernsehbild und Grafik besonders auch bei farbigen Darstellungen
nicht erreicht.
-
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zu
schaffen, mit der nur die für das darzustellende Bild relevante Information in codierter
Form gespeichert wird, und zwar so, daß die Größe des Bildwiederholspeichers der
Anzahl der tatsächlich darzustellenden Bildelemente entspricht. Dabei sollte jedes
Bildelement (Zeichen, Symbol, kompletter Balken, Vektor, Vektorsegment u.a.) unabhängig
von seiner Lage auf dem Bildschirm in einem Wort gespeichert werden, das außer dem
Zeichencode, der Balkenlänge und so weiter, auch die genauen Anfangskoordinaten
und weitere Angaben zur Farbe und Darstellungsart des Bildelements enthält und dadurch
relativ lang ist. Die grafische Darstellung soll digital erzeugt, gespeichert und
auf Fernsehmonitoren wiedergegeben werden können. Zudem sollten Eigenschaften bzw.
Parameter enthalten bzw. erfüllt sein, wie Bilderzeugung unter Erfüllung der Fernsehnorm,
komplette Bildspeicherung in einem eigenen Speicher, geringer Speicheraufwand auch
bei beliebigen grafischen Darstellungen mit voller Ausnutzung der möglichen Bildauflösung,
d. h.
-
keine Speicherung von Einzelpunkten, Erweiterungen auf beliebig viele
Farben, Graustufen, Blinkfrequenzen und anderem mit jeweils nur geringer Speichererweiterung,
Erweiterungen zu flächigen Darstellungen (farbig ausgefüllt) ohne Vergrößerung des
Speicheraufwandes, Aufbau oder Modifikationen des Gesamtbildes in wesentlich kürzerer
Zeit als die fernsehbedingte Ausgabezeit für ein Halbbild (20ms), Bewegungen und
Löschen von beliebigen Bildteilen ohne gegenseitige störende Beeinflussung (z. B.
-
kein "Mitlöschen"). Außerdem sollten die einzelnen Flächen, für die
bei bestimmten Arten von Displaybildern (z. B. Simulation neuartiger intevierter
Anzeigegeräte, synthetische Sicht u.a.) flächige Darstellungen benötigt werden,
unterschiedliche Farben und bzw. oder Helligkeiten besitzen. Ferner sollten damit
Linien beliebiger Länge und Richtung auf Fernsehrasterdisplay digital erzeugt und
dargestellt werden, wenn die darzustellenden Punkte erst während der Wiedergabe
ermittelt werden sollen bzw. können und die dann zur Verfügung stehende Zeit für
die Berechnung einzelner Punkte zu kurz ist. Schließlich sollte mit der Einrichtung
die Manipulation von Daten in Bildwiederholspeichern (z. B. Löschen, Verschieben
oder Andern der Farbe für eine beliebig zusammengesetzte Gruppe von Bildelementen)
möglich sein. Geringer Software- und Datenübertrogungsaufwand für den Bildaufbau,
Bewegungen und andere Veränderungen von zuvor als zusammengehörig definierten Bildteilen
waren zu berücksichtigen.
-
Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß die
Darstellung aus einzelnen Bildelementen (z. B. Zeichen Symbole, Vektoren,
Balken
u. a.) aufgebaut ist und daß dabei alle zu einem Bildelement gehörenden Informationen
(z. B. einschließlich Koordinaten) in genau einem Wort eines Speichers (z. B. Bildwiederholspeicher)
mit schneller Ztjgriffszeit gespeichert werden, wobei die Reihenfolge der Wörter
in dem Speicher bedeutungslos ist und daß bei oder unmittelbar or der Wiedergobe
eines Bildpunktes oder einer Gruppe von Bildpunkten jedes Wort des Speichert ausgelesen
und mit Hilfe von Symbolgeneratoren geprüft wird, ob und in welcher Art dieses Wort
Einfluß auf die Darstellung des oder der entsprechenden Bildpunkte hat und daß für
die Darstellung einer Fläche nur die Darstellungsart der Fläche (z. B. ihre Farbe)
und der Verlauf ihres linken Randes spezifiziert und gespeichert wird und daß eine
darzustellende Linie größerer Länge vor ihrer Speicherung in einzelne Segmente bestimmter
Maximallängen zerlegt wird und daß bestimmte oder zusätzliche SpeichersteLlen jedes
gespeicherten Datenwortes nur zur Kennzeichnung der Zugehörigkeit.
-
diese Wortes zu einer bestimmten Gruppe von Daten als Kenngruppe gehört.
-
In der weiteren Ausbildung sieht die Erfindung vor, daß aus Flächenränder,
Einzelpunkten, aus Liniensegmenten beliebiger Länge oder aus Liniensegmenten bestimmter
Maximallänge bestehen Linien und Flächenränder in Linien segmenten bestimmter Maximallänge
zerlegt werden und daß die Zerlegung durch einen sehr einfachen Algorithmus geschieht.
Ferner ist vorgesehen, daß die Form aller Liniensegmente mit einer Länge kleiner
oder gleich der Maximallänge digital gespeichert wird und die Form der Segmente
derart gewählt wird, daß die durch ihre Aneinanderreihung entstehenden langen Rasterpunktlinien
die geringste Abweichung von einer gedachten Geraden besitzen.
-
Schließlich werden nach Vorgabe der Manipulationsart (z. B. Verschieben,
Farbänderungen usw.) und nach Vorgabe einer Kenngruppe bei einem automatisch ablaufenden
Speicherdurchlauf alle gespeicherten Bildelemente d.eser. Kenngruppe entsprechend
verändert. Zusammengehörige gespeicherte Dnten werden durch zusätzliche Informationseinheiten
gekennzeichnet und sind nach Vorgabe der Manipulationsart und der Kennzeichnung
beim aiitomaischen Speicherdurchlauf entsprechend veränderbar.
-
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß mit einer derartigen Einrichtung eine lageunabhängige Speicherung der Bildinformation
möglich ist. Abgesehen von den hierbei benötigten sehr hohen internen Datengeschwindigkeiten,
erlaubt die Einrichtung beliebige farbige Darstellungen aller Art mit hierfür geringem
Speicheraufwand und im Verhältnis zur Leistung geringen Kosten und geringem Bauvolumen.
Dabei sind insbesondere hervorzuheben, farbige grafische Darstellungen mit geringem
Speicheraufwand bei freier Positionierung aller Bildelemente innerhalb des Bildschirmrasters,
die Erweiterung auf beliebig viele Farben und Graustufen mit jeweils nur geringer
Speichererweiterung, der schnelle Datentransfer, da jeder Platz des Bildwiederholspeichers
alle 64/us zur Verfügung steht und die Reihenfolge der Daten im Bildwiederholspeicher
bedeutungslos ist (Eignung zur Ausgabe von schnellbewegten Bildern). Ferner der
einfache Bildaufbau, z. B. Vorgabe eines Balkens durch nur ein Wort und nicht aus
einzelnen flächigen Teilsymbolen zusammengesetzt, die auf einfache Weise mögliche
gemeinsame
Bildmanipulation (z. B. Löschen, Verschieben, Farbänderung,
vorübergehendes "Unsichtbarmachen") von mehreren durch zusätzliche Kennzeichnung
als zusammengehörig definierten Bildelementen. Auch ist beim Löschen und Verschieben
von einzelnen Bildelementen kein Mitlöschen geschnittener Punkte anderer Bildelemente
möglich. Schließlich sind Erweiterungen zu trickfilmähnlichen flächigen Darstellungen
auf einfache Art möglich, in dem z. B.
-
Liniensegmente als linke bzw. rechte Ränder einer Fläche bezeichnet
und weiterverarbeitet werden.
-
Mit einer Ausführungsform dieser Einrichtung können Bilder aus bis
zu 512 Bildelementen (Zeichen, Symbole, Liniensegmente und Säulen in vier Breiten)
in sehr kurzer Zeit aufgebaut und dargestellt werden. Den Grund-Zeichenvorrat bilden
dabei 64 alphanumerische ASCII-Zeichen im Raster 5 mal 7. Weitere fest programmierte
(austauschbare ROM oder PROM) oder ftk den jeweiligen Anwendungszweck vom Rechner
programmierbare (RAM) Generatoren für bis zu 3 mal 64 zusätzliche Zeichen und Symbole
im Raster 8 maL 8 sind anschließbar.
-
Der Bildwiederholspeicher hat eine Größe von 512 Wörtern und kann
bis zu 512 Bildelemente speichern. Der Inhalt dieses Speichers wird während einer
Fernsehzeile (64/us) komplett bearbeitet und die dabei gewonnenen Bildpunktinformationen
der jeweils nächsten Fernsehzeile wird zwischengespeichert. Der Zwischenspeicher
besteht z. B. aus 384 Werten mit je 3 bit für sieben darstellbare Farben. Von diesen
Speichern werden zwei benötigt, die als Wechselpuffer abwechselnd durch wahlfreie
Adressierung von den
Zeichen- und Vektorgeneratoren gefüllt (folgende
Zeile) bzw. mit fortlaufender Adressierung zur Bilderzeugung ausgelesen werden (aktuelle
Zeile). Für die Bearbeitung jedes Wortes des Bildwiederholspeichers stehen bei 512
Wörtern und 64/us Gesamtzeit nur ca. 100 ns zur Verfügung; die Bearbeitung kann
jedoch auch in mehreren Taktschritten von jeweils ungefähr 100 ns Dauer erfolgen.
Mit geringem Aufwand sind in einer so kurzen Zeit nur einfache Operationen möglich,
wie Prüfung, ob Teile des Bildelementes in die nächste Zeile fallen, Adressierung
des Zuischenspeirhers aufgrund der gespeicherten X-Koordinaten, Zeilenadressierung
der Zeichengeneratoren aufgrund der gespeicherten Y-Koordinaten und der Y-Koordinate
der zwischenzuspeichernden Zeile sowie Lesen der Zeichengeneratoren und Bildpunkttransfer
in den Zwischenspeicher. Diese Operationen sind in der gegebenen Zeit durchführbar.
Wesentlich aufwendiger wäre eine Berechnung der Punkte einer Linie aus ihrem Anfangs-
und Endpunkt. Da beliebig gerichtete Linien größerer Länge relativ selten vorkommen
(mit Ausnahme der häufig benötigten senkrechten und waagrechten Linien), ist es
nicht störend, solche Linien aus kurzen Segmenten zusammenzusetzen, deren Form einem
speziellen Symbolgenerator für ein Feld von z. B. 8 mal 8 Punkten entnommen wird.
Ein solches Liniensegment besteht dabei aus höchstens acht Punkten und wird durch
seinen Anfang und den relativen Endpunkt ( - 7 bis + 7 Punkte in X- und Y-Richtung)
beschrieben.
-
Waagrechte und senkrechte dünne Linien oder Balken können dagegen
eine beliebige Länge besitzen; ihre Erzeugung erfolgt nach einem anderen Prinzip.
-
Jedes Bild kann auf die gleiche Weise, wie es geschrieben wurde, auch
wieder gelöscht werden. Da hierbei der gesamte Bildwiederholspeicher nach dem zu
löschenden Element durchsucht werden muss, dauert ein solcher Löschvorgang bis zu
64/us. Häufig soll vom Anwenderprogramm eine größere Zahl von Bildelementen gleichzeitig
aufgefrischt werden, z. B.
-
neue Meßwerte in einem Blockschultbild. Hier ist es möglich, diese
Elemente mit einem gemeinsamen Kennzeichen (31 verschiedene Kenngruppen-Nummern)
zu versehen und bei Bedarf gemeinsam (in 64 /us) zu löschen und schnell hintereinander
neu zu schreiben oder auch (durch nur einen Befehl) als zusammenhängenden Bildteil
gemeinsam zu verschieben, die Farbe zu verändern, vorübergehend nicht darzustellen
u. a..
-
Generell werden für die Zuordnung der Farbe 4 bit verwendet. Damit
können 10 (fUr Flächen 14) verschiedene Farben oder Graustufen dargestellt werden,
deren Farbton und Helligkeit durch Vorgabe von je 15 bit von der Rechnernahtstelle
aus beliebig definierbar und jederzeit veränderbar ist.
-
Blinken in mehreren Tastverhältnissen und vorübergehendes ,Unsichtbarmachen"
wird dadurch erreicht, daß nur zu bestimmten Zeitabschnitten für die entsprechenden
Bildelemente der Bildpunkt-Zeilenspeicher gefüllt wird.
-
Für ale Wiedergabe auf Farbmonitoren werden die Signale R, G und B
(rot, grün und blau) und das Synchronsignal S getrennt herausgeführt. Hierdurch
ist es auch möglich, z. B. drei monochrome Bildschirme vom gleichen Display-Controller
mit unterschiedlichen Bildern zu versorgen oder bei der Wiedergabe eine andere Quelle
(z. B. mit S fremsynchronisierte Fernsehkamera) anstelle eines der Farbausgänge
des Display-Controllers anzuschließen
und damit eine einfache
Art der Bildmischung zu erreichen.
-
Eine Zusatzschaltung erlaubt die Mischung eines beliebig farbigen
digital erzeugten Bildes mit einem ebenso beliebigen Bild einer anderen Quelle.
-
Die Lesbarkeit der Zeichen, Symbole und Linien wird dadurch sichergestellt,
daß diese unabhängig vom jeweiligen Untergrund in der richtigen Farbe und wahlweise
mit dünnen schwarzen seitlichen Rändern dargestellt werden.
-
Eine weitere hiervon unabhängige Zusatzschaltung dient der Erzeugung
beliebig umrandeter farbiger Flächen durch Vorgabe der Farbe und des Verlaufs der
linken Ränder dieser Flächen.
-
Folgend sind Ausführungsbeispiele beschrieben und durch Skizzen erläutert:
Fig. 1 zeigt ein Display-Blockschaltbild in genereller Parameteranordnung, Fig.
2 zeigt das Display-Blockschaltbild gemäß Figur 1 in der detaillierten Darstellung,
Fig. 3 zeigt ein Display-Blockschaltbild mit Randgenerator, Fig. 4 zeigt den prinzipiellen
Segmentierungsalgorithmus, Fig. 4a zeigt ein Beispiel eines Vektorsegmentcodes.
-
Aus Figur 1 ist eine generelle Anordnung einzelner für die auf einem
Display darzustellenden Bildelementewichtigen Parameter ersichtlich. Alle Daten
der Bildelemente werden in einem Bildwiederholspeicher 1 gespeichert.
-
Die Informationen eines Bildelements entsprechen dabei genau einem
Wort, der Bildwiederholspeicher muss eine schnelle Zugriffszeit haben. Die Reihenfoige
dieser darin abgespeicherten Wörter ist ohne Bedeutung. Nach
Fernsehnorm
müssen bei der Wiedergabe eines Bildes die Farb- und bzw.
-
oder Helligkeitssignale für ein jeweils darzustellendes Bild in fest
vorgegebener zeitlicher Folge vorliegen. Deshalb wird bei oder unmittelbar vor der
Wiedergabe eines Bildpunktes oder einer Bildpunktgruppe jedes im Bildwiederholspeicher
1 vorgegebene Wort ausgelesen. Mit Hilfe von Symbolgeneratoren 2 (bestehend aus
z. B. Zeichen ZG-, Symbol SG-, Balken BG-, Vektor VG- u. a. -Generatoren) wird jedes
dieser ausgelesenen Wörter geprüft, ob und in welcher Art es Einfluß auf die Darstellung
des oder der entsprechenden Bildpunkte hat. Die Anzahl der im Bildwiederholspeicher
1 -vorgegebenen Wörter beträgt z. B. n = 512, die Wortlänge z. B. m = 43 bit und
die für die Prüfung des gesamten Bildwiederholspeichers 1 erforderliche Zykluszeit
z. B. 64/us, was ca. 120 ns je Wort entspricht. Diese Zykluszeit entspricht der
Wiedergabezeit für eine Fernsehzeile. Während des Ablaufs einer Fernsehzeile werden
daher aus dem Inhalt des Bildwiederholspeichers 1 (bis zu 512 darin enthaltene Wörter)
mit Hilfe der Symbol-bzw. Zeichen- und anderen -Generatoren 2, die für die nächstfolgende
Fernsehzeile (k Bildpunkte) relevanten Farben und Helligkeiten ermittelt und in
dem Wechselpufferspeicher 3 abgespeichert. Die Mindestanzahl " k " von Bildpunkten,
deren zugehörige Helligkeits- und Farbinformation " l " zwischenzuspeichern ist,
hängt von der geforderten Auflösung des Bildes, der Größe des Bildwiederholspeichers
1 und von dessen Zugriffszeit ab und beträgt z. B. 384. Die Anzahl " 1 " der bit
je Bildelement hängt von der Anzahl der geforderten Farb- und Helligkeitsstufen
ab. Mit 4 bit sind bis zu 16 Farben und Helligkeitsstufen darstellbar. Der Wechselpufferspeicher
3
besteht aus zwei gleichartigen Speichern, von denen wechselweise der eine gefüllt,
der andere ausgelesen wird. Die Gesamtgröße ist daher z k 1 bit.
-
Im Vergleich zu anderen Einrichtungen, grafische Darstellungen zur
Wiedergabe auf Fernsehmonitoren digital zu erzeugen und zu speichern ergeben sich
eine Reihe von Vorteilen. Zum Beispiel beträgt die gesamte Speicherkapazität statt
ca. 400.000 bit (herkömmlich) nur ca. 25.000 bit bei einer Auflösung von 256 mal
384 Punkten, wobei je Punkt 4 bit für Farbe und Helligkeit vorgesehen sind. Die
Zugriffszeit auf alle gespeicherten Informationen beträgt statt der generellen 20
ms nur 64/us. Die bisher für ein Bildelement benötigte Eingabezeit von bis zu 20
ms wird auf Zeiten zwischen ca. 100 ns und 64/uns reduziert. Ferner wird statt einem
ungewollten Löschen bei vorübergehender Uberschneidung von Bildelementen eine völlige
Unabhängigkeit der gespeicherten Bildelemente untereinander erreicht.
-
Statt dem meist punktweisen Löschen und Wiedereinschreiben vieler
Einzelelemente werden Bewegungen, Farbänderungen u. a. von einzelnen Bildelementen
oder Gruppen von Bildelementen durch einzelne Befehle ausgelöst.
-
Aus Figur 2 ist die Anordnung gemäß Figur 1 in einem detailliertem
Blockschaltbild ersichtlich. Mit Hilfe der Eingabe-Register 4 (Koordinaten-, Farbe-,
Status- u. a. -Register) wird aus dem an der Schnittstelle 5 (fUr Rechner bzw. CAMAC)
anliegenden Transferwort (z. B. Statuswort für Farbe, Blinken, Löschgruppe, Löschen,
alphanumerischen Schreibabstand, Zeichenwort für Zeichen- oder Symbole einschließlich
Schreiben und Löschen, Symbolgeneratorwort, Vektorsegmentwort fUr Quadrant, relativer
Endpunkt,
schreiben oder Löschen bzw. Adressen des Bildelementes für X- und Y-Richtung (9
bis 8 bit) und andere Worttypen) das interne Speicherwort zusammengestellt. Beim
Schreibvorgang wird über ein Steuerwerk 6 dieses Wort an einen beliebigen freien
Platz des Bildwiederholspeichers 1 (Schieberegister mit 512 Wörtern) geschrieben
bzw. gespeichert. Die Schreibzeit kann dabei je nach Füllung dieses Speichers zwischen
ca.
-
100 ns und 64/us liegen. Beim Löschvorgang wird das zusammengesetzte
Wort mit allen Wörtern des Bildwiederholspeichers 1 verglichen und bei Ubereinstimmung
das gefundene Wort gelöscht.
-
Der Bildwiederholspeicher 1 wird in 64/us einmal zyklisch gelesen.
Dabei wird jedes Wort geprüft, ob es ein Bildelement mit einem oder mehreren Punkten
in der nächsten Fernsehzeile enthält. Ist dies der Fall, so wird einer der Symbol-
bzw. Zeichengeneratoren 2 angesteuert (Codewort und Symbolzeile), der einen der
Wechselpufferspeicher 3 (z. B. RAM 1) spaltenmäßig adressiert. Die aus dem Generator
2 gelesenen Bildpunktdaten werden dann dem Farbstatus entsprechend in den Wechselpufferspeicher
3 gelesen bzw.
-
gespeichert. Während der Fernsehzeile, in der z. B. der Speicher 3.1
mit wahlfreiem Zugriff die Bildpunktinformation für die nächste Zeile erhält, wird
der andere Speicher 3.2 sequentiell ausgelesen. Aus den hieraus erzeugten Bildsignalen
7 und den von der Zeitsteuerung 8 (Zähler zur fernsehgerechten Rasterung des Bildes)
abgeleiteten Synchronsignalen 9 entstehen die Videosignale nach CCIR-Norm 10, wobei
eine zusätzliche Mischschaltung 11 das Einblenden von Videosignalen anderer Quellen
12 (z. B.
-
von Kamerasignalen) erlaubt. Am Ende jeder Fernsehzeile wird zwischen
den
beiden Speichern 3 (3.1 und 3.2) umgeschaltet d. h., der zuvor
gefüllte Speicher wird ausgelesen und der zuvor ausgelesene und gelöschte Speicher
wird (im Wechselpufferbetrieb WB) neu gefüllt. Von den Speichern 3 gelangen dann
die Bildsignale 7 in die Video- und Digitalausgänge und in die Mischschaltung 11.
-
Die Lesbarkeit der dargestellten Zeichen und Symbole kann sich wesentlich
verschlechtern, wenn sie sich gegenseitig überschneiden oder mit eingeblendeten
Kamerabildern gleicher Helligkeit oder Farbe überdecken. Bei bisher Ublichen Schaltungen
führt z. B. die Kreuzung zwischen einer roten und einer grUnen Linie zu einem gelben
Punkt, die Kreuzung zwischen zwei grauen Linien zu einem weißen Punkt. Ist dies
nicht erwünscht, so wird jedem einzelnen Bildelement für seine farb- oder helligkeitsrichtige
Darstellung eine Priorität zugeordnet, was jedoch sehr aufwendig ist. Einfacher
zu realisieren ist eine feste Prioritätsfolge zwischen den (z. B.
-
acht verschiedenen) Farben oder Helligkeitsstufen nach ihrer Wichtigkeit
fUr die Darstellung. Zweckmäßigerweise erhält bei Graustufen Weiß die höchste Priorität
usw., so daß die Uberschneidung zwischen einer hellgrauen und einer dunkelgrauen
Linie hellgrau ist. Für Farben sind ebenfalls Prioritäten bzw. erwünschte Mischfarben
festlegbar. Ebenso ist es notwendig, bei Einblendung von Symbolen in Kamerabilder
das unterlegte Bild an den Symbolpunkten zu unterdrUcken. Anderenfalls würde z.
B. ein roter Punkt auf hellgrauem Kamerabild blaßrosa dargestellt werden. Wird bei
der Einblendung das unterlegte Bild etwas länger ausgetastet als es
fUr
die Wiedergabe der Symbolbildpunkte erforderlich ist, so entstehen gut lesbare Zeichen
mit dünnen ein- oder beidseitigen schwarzen Rändern.
-
In Figur 3 ist die Erweiterung des Display-Blockschaltbildes um einen
Flächenrandgenerator dargestellt. Bei der Erzeugung eines Bildes nach Fernsehnorm
wird die gespeicherte Information aller Ränder zyklisch z. B.
-
in 64 uns durchlaufen. Mit Hilfe eines Randgenerators 13 wird für
jeden vorkommenden Rand genau ein linker Einsatzpunkt für z. B. die nächste Fernsehzeile
ermittelt und die zugehörige Farb-Helligkeits-Information für dessen Punkt wird
in einem zusätzlichen Wechselpuffer-Zwischenspeicher 14 abgelegt bzw. gespeichert.
Am Ende eines zyklischen Durchlaufs im Bildwiederholspeicher 1 enthält ein Teil
des Wechselpuffer-Zwischenspeichers 14 dann alle Informationen bezüglich der linken
Ränder von Flächen mit Darstellung in der nächsten Fernsehzeile. In der darauffolgenden
Fernsehzeile wird der Wechselpuffer-Zwischenspeicher 14 entsprechend dem Verlauf
des Fernsehsignals von links nach rechts ausgelesen und bei Auftreten eines mit
einem Randpunkt besetzten Speicherplatzes wird dessen Information in ein Bildpunktregister
15 übernommenl an dessen Ausgang A dadurch die Bildpunktinformation für die Fläche
vorliegt und ebenfalls zur Bildsignalerzeugung (7 in Fig. 2) verwendet wird. Dabei
werden rechte Ränder von Flächen stets als linke Ränder der angrenzenden Fläche
definiert. Grenzt rechts keine Fläche an, so wird der fehlende rechte Rand als linker
Rand eine "unsichtbaren" Pseudofläche definiert. Wird auch dies unterlassen, so
endet die letzte Fläche mit dem rechten Bildrand.
-
Aus Figur 4 ist der prinzipielle Algorithmus zur Zerlegung langer
Linien (Vektoren) in Vektorsegmente bestimmter Maximallänge (hier 8) in einem Flußdiagramm
dargestellt. Die Vektorsegmente bestehen aus Punkten im Raster 8 mal 8. Zum Beispiel
ist das Segment 00 ein einzelner Punkt mit den Koordinaten (0,0), das Segment 77
eine Diagonale aus acht Punkten mit den Koordinaten (0,0) bis (7,7); siehe auch
Figur 4a. Gleichzeitig mit dem Speichern des Vektorsegment-Codes im Bildwiederholspeicher
1 (Fig. 1 bis 3) wird das Eingabekoordinaten-Register (X-Koordinaten, Y-Koordinaten)
4 (siehe Fig. 2) so inkrementiert, daß es die Koordinaten des letzten Segmentpunktes
enthält d. h., um 0 bis 7 Schritte je Achsrichtung. Zur Darstellung von Vektoren
mit einer'Länge von mehr als acht Punkten,ist deren Zerlegung in einzelne Segmente
erforderlich. Hierzu müssen Stützpunkte und die Codes der einzelnen Segmente ermittelt
werden. Für die Wahl der Stützpunkte sind bei einer Maximallänge von acht Punkten
je Segment und einer Maximalschrittweite von sieben Punkten zwei Möglichkeiten sinnvoll.
-
Dabei ist die Form der einzelnen Segmente so festgelegt, daß sich
beide Male gute Anschlüsse ergeben. Beim Stützpunktabstand 7 ist der Stützpunktabstand
gleich der maximalen Schrittweite, wobei erster und letzter Punkt jedes Segments
auf Stützpunkten liegen, d. h. die Stützpunkte sind von Punkten beider angrenzender
Segmente belegt. Das hat den Vorteil der optimalen Ausnutzung der automatischen
Inkrementierung; es brauchen nur die Segmentcodes aufeinanderfolgend übertragen
werden. Beim Stützpunktabstond 8 dagegen Uberdecken sich die Segmente nicht in einem
Punkt, sondern schließen aneinander an, wobei der erste Punkt eines jeden Segments
auf
einem Stützpunkt und der letzte Punkt jeweils unmittelbar vor
dem nächsten Stützpunkt liegt. Hier besteht der Vorteil in der optimalen Ausnutzung
der Speicherkapazität des Bildwiederholspeichers und in einem sehr einfachen Segmentierungsalgorithmus.
-
Die Segmentierung nach der zweiten Art erfolgt derart, daß stets die
maximale Segmentlänge von acht Punkten ausgenutzt wird. Dabei werden flache Vektoren
in X-Richtung segmentiert, steile Vektoren in Y-Richtung.
-
Mit dem in Figur 4 dargestellten Flußdiagramm ist als Beispiel die
Segmentierung eines flachen Vektors im ersten Quadranten mit dem Stützpunktabstand
8 beschrieben. Für andere Quadranten sind die Vorzeichen zu ändern und für steile
Vektoren X und Y zu vertauschen. Der beschriebene Algorithmus verwendet nur Multiplikationen,
die durch eine Schiebeoperation realisiert werden können. Sind z. B. die Bezeichnungen
SX Segment, X-Komponente (für flache Vektoren SX = 7) SY Segment, Y-Komponente (wird
berechnet) VX Vektorlänge, X-Komponente VY Vektorlänge, Y-Komponente CX Segmentfußpunkt,
X-Komponente (bezogen auf den Vektorunfang) CY Segmentfußpunkt, Y-Komponente (bezogen
auf den Vektoranfong) 8 VY so werden im Prinzip die jeweiligen SY durch die Rechnung
VX erhalten, wobei der Divisionsrest zur Berechnung des nächstfolgenden SY berücksichtigt
werden muss. Dabei wird die Ausgabeoperation 1 (Fig. 4 links) zum Schreiben des
letzten Segments durchlaufen, die Ausgabeoperation 2
(Fig. 4 Mitte
rechts) bei ständigem oder zeitweiligem 450-Anstieg und in allen anderen Fällen
die Ausgabeoperation 3 (Fig. 4 rechts).
-
Für eine Maximallänge von acht Punkten für ein Vektorsegment ergeben
sich für einen Richtungsquadranten 64 verschiedene Vektorsegmente, wobei für jede
der Komponenten acht verschiedene Längen möglich sind (siehe Fig.
-
4a). Beim heutigen Stand der Technik sind diese Segmente gemeinsam
in einem integrierten Schaltkreis mit Lesezeiten unter 100 ns speicherbar.
-
L e e r s e i t e