DE2642534C2

DE2642534C2 - Anordnung zum Erzeugen von zweidimensionalen Mustern

Info

Publication number: DE2642534C2
Application number: DE19762642534
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. 6101 Traisa Kamin
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1976-09-22
Filing date: 1976-09-22
Publication date: 1985-04-04
Also published as: DE2642534A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum zufallsbedingten Erzeugen von zweidimensionalen Mustern, insbesondere für textile- Erzeugnisse.

Aus der Zeitschrift »Elektronik-Anzeiger«, 7. Jahrgang, 1975, Nr. 3, S. 67 und 68, ist ein grafisches Ausgabesystem bekannt, bei welchem ein Farbfernseh-Monitor als interaktives Peripheriegerät eines Prozeßrechners eingesetzt wird. Der interaktive Verkehr zwischen einem Bediener und dem Prozeßrechner wird mit einem Lichtgriffel ermöglicht, der über den Bildschirm des Farbfernseh-Monitors geführt wird, im Lichtgriffel wird durch den Helligkeitsimpub eines L.i<er seiner Spitze ausgegebenen Bildpunktes ein Impuls erzeugt. Der Impuls bewirkt, daß durch den Prozeßrechner entsprechend seiner Programmierung bestimmte Steuerfunktionen eingeleitet werden, die es dem Bediener gestalten, auf dem Bildschirm zu schreiben, zu markieren oder Muster zu erzeugen. Da jedoch die Muster bezüglich ihrer Form durch ein Programm vorgegeben sind, können neuartige Muster nicht erzeugt werden. Kreativ tätige Personen, die beispielsweise neuartige Stoffmuster entwerfen sollen, werden von einem solchen System nur unzureichend angeregt. Dies vor allem deshalb, weil die verschiedenen Muster durch ihre Progi ammierung schon als bekannt zu betrachten sind.

Ferner werden in der Zeitschrift »Funkschau« 1975. Heft 25/874, Seiten 54 bis 57, computerunterstützte Zeichensysteme zur Herstellung von Fertigungsunterlagen für gedruckte Schaltungen mit interactivem Eingabeterminal, Sichtgerät, Kernspeicher und Prozeßrechner beschrieben, mit denen hochpräziie Printplatten großer Packungsdichte entworfen werden können. Eine Anregung zur Lösung des erfindungsgemäßen Problems für die zufallsbedingte Erzeugung zweidimensionaler Muster, insbesondere für Textilien, ist daraus jedoch nicht abzuleiten.

Außerdem ist aus der DEi-OS 20 04 194 eine Anlage zur elektronischen Steuerung einer Strickmaschine, ausgehend von einer zu reproduzierenden Zeichnung, bekannt. Diese Anlage erlaubt somit nur die Reproduktion von bereits vorhandenen Mustern für textile Erzeugnis-

se, nicht jedoch das Entwerfen bzw. Generieren von zweidimensionalen Mustern.

Schließlich ist aus der US-PS 37 86 479 ein Video-Display-System bekannt, mit welchem in einem digitalen Speicher eingespeicherte binär codierte Informationen einer Anzahl von Nachrichtensignalen abgerufen, in irgendeiner Weise bearbeitet oder verändert und auf einem. Monitorschirm wiedergegeben werden können, ohne daß die ursprünglich gespeicherte Information verändert wird. Auch dieses bekannte System dient somit nicht zum zufallsbedingten Erzeugen zweidimensionaler Muster.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum zufallsbedingten Erzeugen von zweidimensionalen Mustern anzugeben, wobei neue Muster durch einen weitgehend automatischen Ablauf mit evtL Eingriffsmöglichkeiten entworfen bzw. generiert werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs aufgeführten Merkmale.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmaien des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß durch die logische Verknüpfung eines vorgegebenen Musters mit einem strukturierenden Element (Bildiransformation) mit Hilfe eines sogen. Geometriecomputers völlig neuartige Muster erzeugt werden können. Da die erfindungsgemäße Anordnung außerdem in Echtzeit arbeitet, läßt sich jede Auswirkung einer Bildtransformation auf ein vorgegebenes Muster unmittelbar auf dem Bildschirm des Videosichtgerätes beobachten.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale kann das vorgegebene oder das transformierte Muster schrittweise kontrolliert aufgebaut und sowohl in struktur- wie auch in farbbeeinflussender Weise jederzeit zielstrebig oder zufällig verändert werden.

Besonders vorteilhaft ist. daß die Programmierung der erfindungsgemäßen Anordnung über hinsichtlich ihrer Funktion leichtverständliche Schalt- und Einstellelemente erfolgt. Eine komplexe Programmiersprache, die den Einsatz eines ausgebildeten Programmierers bedingt, wird nicht benötigt. Damit verbunden sind die Betriebskosten der erfindungsgemäßen Anordnung niedrig. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß bei einer zufallsgesteuerten Programmierung ein neue Muster suchender Betrachter jeglicher Mühe einer manuellen Betätigung enthoben werden kann. Der Betrachter wird lediglich bei ihn ansprechenden Mustern diese »synthetisierten Muster« speichern, um sie jederzeit reproduzieren zu können.

Zeichnung

Weitere Vorteile und Einzelheiten der erfindungsgemäßen Anordnung werden im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung und

F i g. 2 eine Erweiterung des Blockschaltbildes nach F i g. 1 zur Erzeugung farbiger Muster.

Beschreibung der Erfindung

Im vorliegenden Aust'uhrungsbeispiel wurden nur die zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Teile aufgenommen. In beiden Figuren vorkommende gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Im Blockschaltbild nach Fig. 1 wird ein von einer Signalqueüe erzeugtes Videosignal in einen Signalkreislauf eingespeist und einer zweidimensionalen Bildtransfonnation unterworfen. Der Signalkreislauf besteht im wesentlichen aus einem Bildspeicher 1 und einer Einrichtung 2 zum Transformieren eines Bildes. Zwischen den Ein- und Ausgängen dieser beiden Blöcke sind in

ίο dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verschiedene logische Verknüpfungsschaltungen vorgesehen. Zwischen dem Ausgang der Einrichtung 2 zum Transformieren eines Bildes und dem Eingang des Bildspeichers 1 liegt eine logische Verknüpfungsschaltung 3. deren logische Verknüpfungsart mit einem Steuersignal an einer Klemme 4 anwählbar ist. Zwischen dem Ausgang des Bildspeichers 1 und dem Eingang der Einrichtung 2 zum Transformieren eines Bildes befinden sich ein Negator 5, eine Torschaltung 6 und eine weitere logische Verknüpfungsschaltung 7.

Ober die logisch« VcrknüpiungsscfialtuRg 7 kann beispielsweise mit einem als Signalquelle dienenden Lichtgriffel 8, welcher über den Bildschirm eines Videosichtgerätes 9 geführt wird, ein Videosignal in den zuvor beschriebenen Signalkreislauf l_t 5,6, 7, 2 und 3 eingespeist werden. Das am Ausgang der Einrichtung 2 zum Transformieren eines Bildes abnehmbare Signal wird über eine Mischstufe 10 und einem Umschalter 11 dem Videosichtgerät 9 zugeführt

Das in den Signalkreislauf eingespeiste Signal wird durch die Einrichtung 2 zum Transformieren eines Bildes deformiert. Derartige Einrichtungen zum Transfor- ■ mieren eines Bildes sind bereits bekannt (s. z. B. Zeitschrift »Radio Mentor Electronic«, Jahrgang 40, 1974, Heft 3, S. 105 bis 109). Hierbei werden nach Maßgabe eines strukturierenden Elements mengentheoretische Operationen durchgeführt. Die Form eines strukturierenden Elements ist maßgebend für Art und Grad der Deformation. Da das strukturierende Element jedoch jede beliebige Form annehmen und sogar aus mehreren. we.t voneinander getrennten Teilen bestehen kann bei gleichzeitig verschiedener Transformationsfragestellung bezüglich einzelner Komponenten, ist ein außergewöhnlich großer Variantenreichtum der Biidtransformationen gegeben. In Verbindung mit der Erzeugung von neuartigen Mustern hat sich besonders vorteilhaft eine Bildtransformation mit einem komplexen, multivariablen strukturierenden Element von hexagonaler Ringform mit einem Zentralpunkt erwiesen. Die Eckpunkte und die Seiten des hexagonalen Ringes werden im Transformationsprozeß zunächst getrennt behandelt und erst im späteren Verlauf zueinander in bestimmte Beziehungen gesetzt. Dabei können sowohl den Eckpunkten als auch den Seiten entsprechend der Programmierung der Einrichtung 2 zum Transformieren eines Bildes verschiedene Transformationsbedingungen zugeordnet werden. So kann für jeden einzelnen Eckpunkt des Ringes beispielsweise festgelegt werden, ob dieser am Transformationsprozeß teil hat und ob er innerhalb oder außerhalb eines vorgegebenen Musters liegen muß. Nach einer wahlweisen logischen Verknüpfung aller Teilantworten wird eine die Gesamtheit aller Eckpunkte repräsentierende Antwort auf verschiedene Einzeltransformationen zur Verfügung gestellt, deren bildliehe Darstellungen auf defii Bildschirm de*> Videosichtgerätes 9 zu deformierten und damit neuartigen Bildern führen.

Das Ergebnis einer Bildtransformation iMolgt bei je-

dem Bilddurchgang in Echtzeit und wird auf dem Bildschirm des Videosichtgerätes 9 sofort dargestellt. Ferner kann das Ergebnis in den Bildspeicher 1 eingelesen werden. Dabei besteht die Möglichkeit mit der logischen Verknüpfungsschaltung 3 durch an der Klemme 4 liegende Steuersignale das ursprünglich im Bildspeicher I befindliche Bild durch das neue, transformierte Bild zu ersetzen oder beide logisch zu verknüpfen. Die logische Verknüpfungsschaltung 3 kann beispielsweise eine UND-. ODER- oder Exklusiv-ODER-Funktion beinhalten. Zur weiteren Verfremdung des Bildes kann mit dem Negator 5 durch ein an einer Klemme 12 liegendes Steuersignal das Bildsignal negiert werden. Weiterhin ist durch die nachgeschaltete Torschaltung 6 durch ein an einer Klemme 13 liegendes Steuersignal das aus dem Speicher 1 fließende Videosignal an- und abschaltbar.

Das im Bildspeicher 1 befindliche Bild kann in weiteren Verarbeitungsprozessen durch die Einrichtung 2 zum Transformieren eines Bilde·: erneut transformiert werden. Die Anzahl der Transformationszyklen und damit auch der Formenreichtum der dabei entstehenden Muster kann als unbegrenzt angesehen werden.

Durch Takt- oder Adressierungsmodifikation des Bildspeichers 1 lassen sich die Muster auch translatieren. Im Fall einer ODER-Verknüpfung durch die logische Verknüpfungsschaltung 3 beim Wiedereinlesen in den Bildspeicher 1 ist auch eine Reduplizierung durch Translation in verschiedenen Richtungen und Abständen der Muster möglich.

Das Ergebnis einer unter Umständen zahlreiche Transformationszyklen aufweisenden Mustererzeugung kann schließlich in einen nicht flüchtigen Speicher 14, z. B. Magnetband oder Plattenspeicher zur späteren Weiterverarbeitung eingelesen werden. Der Umschalter 11 erlaubt ein Umschalten auf das im Bildspeicher 1 befindliche Videosignal, so daß der Speicherinhalt jederzeit visuell kontrolliert werden kann.

In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind zur Ableitung eines Videosignals für die Einspeisung in den Signalkreislauf vier verschiedene Signalquellen vorgesehen. Eine erste Signalquelle stellt der bereits erwähnte Lichtgriffel 8 dar. Das vom Lichtgriffel 8 erhaltene Impulssignal wird in einer Griffelschaltung 15 zu einem Videosignal so aufbereitet, daß Punkte, Konturen und flächenhafte Muster direkt auf den Bildschirm des Videosichtgerätes 9 geschrieben oder vorhandene individuell gelöscht werden können. Eine andere Signalquelle kann beispielsweise aus einem Zufallsgenerator 16 bestehen, der auf dem Bildschirm des Videosichtgerätes 9 Punkte in einer vorwählbaren Dichte erzeugt Mit einer Matrix 17 kann sine weitere Signalquelle aufgebaut sein. Unter Verwendung von Steckern ist eine punktweise Konstruktion von binären Bildern möglich. Vorteilhafterweise ist die Matrixgröße so ausgebildet, daß sie einem Bruchteil des Gesamtrasters entspricht. Dadurch können translative Reduplizierungen des synthetischen Musters vorgenommen werden. Außerdem kann eine weitere Signalquelle eine Videokamera 18 sein, aus deren Videosignal mittels eines Amplitudendiskriminators 19 ein binäres Signal gewonnen wird. Durch die an den Ausgängen der Signalquellen 16,17,18 mit 19 liegenden Torschaltungen 20, 21 und 22 können mittels an die Klemmen 23,24 und 25 angelegter Steuersignale bestimmte Signalquellen an- und abgeschaltet werden.

Zur weiteren Manipulation und Deformierung von Mustern ist ein Subbildspeicher 26 vorgesehen. Dieser Subbildspeicher 26 ist frei adressierbar und soll aus ökonomischen Gründen nur einen relativ kleinen Rasterausschnitt zu speichern in der Lage sein. Durch Anlegen eines Maskensignals an Klemme 28 einer Torschaltung 27 wird ein Zeitrahmen für den Subbildspeicher 26 vorgegeben. Über eine Klemme 29 wird in der Mischstufe 10 dem am Ausgang der Einrichtung 2 zum Transformieren eines Bildes abnehmbaren Videosignal ebenfalls das Maskensignal zugesetzt, so daß auf dem Bildschirm des Videosichtgerätes 9 der im Subbildspeicher 26 eingelesene Rasterausschnitt hellgetastet erscheint. Das Auslesen des Subbildspeichers 26 geschieht durch eine programmierte Adressenansteuerung. )e nach Programm können Muster redupliziert, gespiegelt, verzerrt oder auf andere Art und Weise verfremdet werden. Die Funktion des Einlesens und Auslesens des Subbildspci-

is chers 26 erfolgt durch ein an einer Klemme 30 liegendes Steuersignal.

Zum Erzeugen von farbigen Mustern auf dem Bildschirm eines Farbvideosichtgerätes 31 sind nach dem Ausführungsbeispiel der F i g. 2 zusätzlich zu dem BiIdspeicher 1 zwei weitere Bildspeicher Γ, 1" vorgesehen. Selbstverständlich können auch weitere Bildspeicher vorgesehen werden. Die Anzahl der Bildspeicher bestimmt sich z. B. aus der weiter unten beschriebenen Colorierung der Muster. Auch diese zusätzlichen Speieher Γ und 1" verfügen eingangsseitig über logische Verknüpfungsschaltungen 3' und 3" und ausgangsseitig über K'egatoren 5', 5" sowie Torschaltungen 6', 6". Die von den Bildspeichern 1, Γ, I" ausgelesenen Videosignale werden in einer weiteren logischen Verknüpfungsschaltung 32 entsprechend der Programmierung logisch verknüpft und der logischen Verknüpfungsschaltung 7 zugeführt, die der Einrichtung 2 zum Transformieren eines Bildes vorgeschaltet ist. Auch die logische Verknüpfungsschaltung 32 stellt nur eine Zusammenfassung verschiedener logischer Verknüpfungsarten und -kombinationen dar. Mit dem Umschalter 11 kann der Inhalt eines jeden Bildspeichers 1, Γ und 1" angewählt und auf dem Bildschirm des Videosichtgerätes 9 dargestellt werden.

Zur Ableitung eines Farbsignals werden die von den Bildspeichern 1,1', 1" ausgelesenen Videosignale einer Farbmatrix 33 zugeführt. In der Farbmatrix 33 wird entsprechend einer Programmierung jedem Speichersignal ein vorwählbarer Farbton zugeordnet. Am Ausgang der Farbmatrix 33 sind verschieden variierbare (R—G— ß/Farbwertsignaie abnehmbar, die in einem Farbcoder

34 in FBAS-Signale umcodiert und einem Farbmischer

35 zugeführt werden. Entsprechend dem vorliegenden Programm wählt der Farbmischer 35 additiv oder nichtadditiv von den angelieferten FBAS-Signalen Signale aus, die von der Kontaktstrecke eines Umschall.Ts 36 übertragen auf dem Bildschirm des Farbvideosichtgerätes 31 dargestellt werden sollen. Bei der nichtadditiven Mischung kann die Priorität bei mehreren FBAS-Signalen beliebig gewählt werden, mit der Einschränkung, daß ein Hintergrundsignal stets an letzter Stelle in einer Prioritätsabfoige steht.

Mit Zufallsgeneratoren können von Hand durchgeführte Umschaltungen und Programmierungen in den logischen Verknüpfungseinheiten wie auch in der Farbgebung und der Farbmischung automatisch vorgenommen werden. Der sich dabei ergebende Wechsel an Formen und Farben des Musters kann auf den Bildschirmen beobachtet und zur weiteren manuellen Auswertung oder zum Abspeichern unterbrochen werden. Der Rhythmus von einer Bildtransformation zur anderen ist in weiten Grenzen variierbar.
Bezüglich der in diesem Ausführungsbeispiel verar-

bciieten Signalformen des Videosignals sind nur ökonomische Beschränkungen zu sehen. Bei einer Verarbeitung von binärer. Bildern wird der Schaltungsaufwand wesentlich geringer sein als bei einer Verarbeitung von Bildern mit einer Anzahl von Graustufen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

10

20

25

30

35

45

50

55

60

65

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zum zufallsbedingten Erzeugen von zweidimensionalen Mustern — insbesondere für s textile Erzeugnisse —, gekennzeichnet d u rch einen Signalkreislauf zwischen einem Bildspeicher (1) und einer Einrichtung (2) zum Transformieren eines Bildes, bei welcher ein von einer Signalquelle (8 bzw. 16, bzw. 17 bzw. 18 mit 19) zugeführtes Eingangssignal mit einem einem wählbaren strukturierenden Element entsprechenden Signal logisch verknüpft wird, ein Videosichtgerät (9) zur Darstellung des Signals im Signalkreislauf und eine Einrichtung (6) zur Auftrennung oder Schließung des Sign al kreislauf s.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Lichtgriffel (8) als Signalquelle, welcher über den Bildschirm des Videosichtgerätes (9) geführt wird.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalquelle ein Zufallsgenerator (16) ist.

4. Anordnung nach Anspruch I, gekennzeichnet durch eine Matrix (17) als Signalquelle, durch welche bestimmte Punkte eines punktförmig gerasterten Fernsehbildes anwählbar sind.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalquelle eine Fernsehkamera

(18) mit nachgeschaltetem Amplitudendiskriminator

(19) ist.

6. Anordnung nach ,Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Videosignal im Signalkreislauf mehreren gleichen oder verschir-Jenen Bildtransformationen unterworfen wird.

7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Signalkreislauf das am Ausgang des Bildspeichers (1) abnehmbare Videosignal mit dem am Eingang des Bildspeichers liegenden Videosignal in einem ersten logischen Verknüpfungsnetzwerk (3) logisch verknüpft wird.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Art der logischen Verknüpfung durch das erste logische Verknüpfungsnetzwerk (3) wählbar ist.

9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites logisches Verknüpfungsnetzwerk (7) vorgesehen ist, welches das zu transformierende Videosignal im Signalkreislauf mit dem Signal wenigstens einer der Signalquellen (8, 16, 17 so oder 18 mit 19) logisch verknüpft.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Art der logischen Verknüpfung durch das zweite logische Verknüpfungsnetzwerk (7) wählbar ist.

11. Anordnung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen frei adressierbaren Subbildspeicher (26), welchem das transformierte Videosignal des Signalkreislaufes zugeführt ist, zur Einspeisung eines Signais in den Signalkreislauf über das zweite logisch? 50 Verknüpfungsnetzwerk (7).

12. Anordnung nach Anspruch 11. gekennzeichnet durch eine Torschaltung (27), mit welcher das dem Subbildspeicher (26) zugeführte Signal mit einem Maskensignal logisch verknüpft wird.

13. Anordnung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Mischstufe (10), in welcher zur Helltastung dem dem Videosichtgerät (9) zugeführten Vi

deosignal das Maskensignal zugemischt wird.

14. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens einen weiteren Bildspeicher (Γ, 1"), welcher über ein drittes logisches Verknüpfungsnetzwerk (32) mit dem Bildspeicher (1) des Signalkreislaufes parallel geschaltet ist.

15. Anordnung nach Anspruch 14. dadurch gekennzeichnet, daß jedem weiteren Bildspeicher (Γ, 1") je ein weiteres logisches Verknüpfungsnetzwerk (3' bzw. 3") zugeordnet ist.

16. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die aia Ausgang der Bildspeicher (1,1', 1") abnehmbaren Signale in RGB-Signale matriziert und in farbträgerfrequente Signale umcodiert über einen Farbmischer (35) einem Farbvideosichtgerät (31) zugeführt werden.

17. Anordnung nach Anspruch 1 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß über die Kontaktst recken eines Umschalters (11) dem Videosichtgerät (9) Signale wahlweise von verschiedenen Steilen des Signalkreisiaures zugeführt werden.