DE3202365C2

DE3202365C2 - Datenspeicher mit Fensterabtastung

Info

Publication number: DE3202365C2
Application number: DE3202365A
Authority: DE
Inventors: Hugh Strolle Glenside Pa. Christopher; Lauren Ann Weedsport N.Y. Christopher; Glenn Arthur Trenton N.J. Reitmeier; Terrence Raymond Clementon N.J. Smith
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1981-01-26
Filing date: 1982-01-26
Publication date: 1985-04-18
Also published as: ES8303789A1; GB2092785B; ES508856A0; US4460958A; IT8219283A0; GB2092785A; IT1151701B; DE3202365A1; FR2499289A1; JPS58500044A; FR2499289B1

Abstract

Es wird ein Speicher beschrieben, dessen Speicherplätze ein Feld von Abtastpunkten kartieren. Es ist eine Einrichtung vorgesehen, die einen parallelen Zugriff zu einer Mehrzahl von Speicherplätzen ermöglicht, welche eine Anordnung dieser Abtastpunkte in einem Zugriffenster bilden, welches in Ansprache auf orthogonale Adressen-Koordinaten eines der Probenpunkte in der Anordnung in jeden gewünschten Bereich des Abtastpunktfeldes verschoben werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum gleichzeitigen Zugriff zu mehreren Plätzen eines elektronischen Datenspeichers.

Wie im folgenden in Verbindung mit verschiedenen Ausführungsbeispielen erläutert werden wird, bei denen der Speicher dazu verwendet wird, in seinen Plätzen entsprechende Proben einer Funktion zu speichern, schafft die Erfindung die Möglichkeit eines wahlfreien Zugriffes zu Proben von einer Mehrzahl von Plätzen, die in einem »Abtastfenster angeordnet sind, in Ansprache auf die Adresse einer Ecke oder eines anderen vorgegebenen Teiles des Fensters. Außerdem erfolgt der Zugriff zu dem Satz von Proben parallel, so daß die Proben des Satzes sofort verfügbar sind und nicht erst nach einer Zwischenspeicherung oder Pufferung.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung zum Verarbeiten von Proben einer Funktion anzugeben, bei der eine Zwischenspeicherung der in dein Speicher zugegriffenen Proben nicht erforderlich ist

Diese Aufgabe wird von einer Einrichtung zum Verarbeiten von Proben einer Funktion gelöst, wie sie in dem Patentanspruch 1 gekennzeichnet ist

Durch die parallele Zugriffsfähigkeit auf dem Speicher unterscheidet sich die vorliegende Einrichtung von der bei einem konventionellen Speicher, da dort ein Zugriff jeweils nur zu einem einzigen Speicherplatz möglich ist, und eine Zwischenspeicherung (Pufferung) der Bits erfolgen muß, bis ein serienmäßiger Zugriff zu allen Plätzen eines Fensters stattgefunden hat. Diese Unbequemlichkeit besteht beim Einschreiben von Daten in die Speicherplätze und erneut beim Herauslesen der Daten aus den Speicherplätzen.

Die Erfindung ist nützlich bei Systemen (in denen, in der Terminologie eines konventionell organisierten Speichers Funktionsproben von einem »Fenster«, das aus einer Gruppe von zusammenhängenden oder direkt benachbarten Speicherplätzen besteht, genommen werden sollen), um eine digitale Filterung zu bewirken oder lineare Interpolationen sowie Interpolationen höherer Ordnung mit Datenproben innerhalb eines Feldes solcher Proben durchzuführen. Bei solchen Systemen wird die Fensterposition in Ansprache auf eine dem Speicher zugeführte Folge von Abtastadresson in einem gewünschten Muster über das Datenfeld abgetastet oder geführt. Bei Systemen zum Interpolieren ist die Erfindung besonders nützlich für das Manipulieren von Wiedergabe- oder Display-lntürmation, welche rasterabgetastete Datenfelder enthält, wie Fernsehsignale.

Es wird aiso, wie erwähnt, eine Einrichtung zum Zugreifen eines Speichers geschaffen, der Proben einer Funktion in Plätzen speichert, die entsprechenden Speicherplatzadressen zugeordnet sind. Die Einrichtung enthält eine Anordnung zum Zuführen der Adressen zum Speicher, um einen Zugriff zu den entsprechenden Plätzen zu bewirken.

Gemäß der Erfindung ist, wo das System bei Zuführung einer einzigen Adresse zum Speicher einen wahlfreien und parallelen Zugriff zu Plätzen, die in einem Abtastfenster enthalten sind, ermöglichen soll: Der Speicher in so viele Unter- oder Teilspeicher unterteilt, wie Plätze im Abtastfenster enthalten sind; jede Adresse in einen ersten Teil, der für die Definition jedes Platzes in jedem Teilspeicher ausreicht, und einen zweiten Teil unterteilt; in der die Adressen zuführenden Anordnunc eine Wahlvorrichtung vorgesehen, welche unter Steuerung durch den zweiten Teil jeder Adresse einem der Teilspeicher den ersten Teil der Adresse in unmodifizierter Forrrv und den anderen Teiispeichern entsprechende Modifikationen des ersten Adressenteiles zuführt, und die Wahlvorrichtung in der Lage, die entsprechenden Modifikationen des ersten Teiles in Abhängigkeit vom Wert des zweiten Adressenteiles durchzuführen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert
Es zeigt

F i g. 1 eine konforme kartenartige Darstellung (»Karte«) von Datenproben, die in einem Speichersystern gemäß der Erfindung zu speichern sind, um einen gleichzeitigen, parallelen Zugriff zu mehreren Datenproben zu ermöglichen,

F i g. 2 eine schematische Darstellung der Proben, die man von dem Speicher gemäß F i g. 1 erhält, wenn eine quadratische Anordnung von Datenplätzen durch Rasterabtastung adressiert wird,

F i g. 3 eine schematische Darstellung e-ipes Speichers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
F i g. 4 ein Blockschaltbild dieses Speichers in Schaltung in einer Einrichtung gemäß weiterer Aspekte der vorliegenden Erfindung,

Fig.5 ein vereinfachtes Blockschaltbild des Speichers gemäß F i g. 3 und 4,

F i g. 6 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines anderen Speichers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, welches für das Verständnis der allgemeinen Kontruktionsprinzipien der Speicher gemäß der Erfindung von Nutzen ist, und

F i g. 7 und 8 ein Blockschaltbild eines eindimensionalen bzw. eines zweidimensionalen Raumfrequenz-Tiefpaßfilters gemäß weiterer Aspekte der Erfindung.

In den Zeichnungen bedeutet NSB die Bits der niedrigeren (weniger zählenden) Stellen und HSB die Bits der höheren Stellen einer mehrstelligen Binärzahl, z. B.

Adresse.

F i %. 1 ist eine landkartenartige Darstellung (Karte) eines Feldes von Probenpunkten, die in entsprechenden Platzen eines konventionellen zeilen- und spaltenweise adressierten Speichers gespeichert sind. Die Probenpunkte sind dargestellt als in horizontalen, quer über das Papier verlaufenden Zeilen in Plätzen angeordnet welche durch x-Koordinaten bezeichnet sind, deren Werte von links nach rechts zunehmen; und die Probenpunkte sind ferner dargestellt als in vertikalen, senkrecht zu den Zeilen verlaufenden Spalten in Plätzen angeordnet, die durch y-Koordinaten-bezeichnet sind, deren Werte von oben nach unten zunehmen. Vier dieser Punkte in einer quadratischen Anordnung sollen bei einem Speichersystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung während jedes Lese- oder Schreibzyklus parallel zugegriffen oder adressiert werden. Um die Beschrefb'jng dieses Prozesses zu vereinfachen, sind die Probenpunkte in vier verschiedenen Formen dargestellt: Kreisförmig, quadratisch, sechsf ckig und achteckig. Die kreisförmige Form bedeutet, daß die Zeilenzahl modulo 2 und die Spaltenzahl modulo 2 des Speicherplatzes beide gleich NULL sind; die quadratische Form, daß die erstere gleich NULL und die letztere gleich EiNS sind; die sechseckige Form, daß die erstere gleich EINS, die letztere gleich NULL s'.nd: und die achteckige Form, daß beide gleich EINS sind.

Man stelle sich nun vor, daß die Probepunkte rastermäßig abzutasten sind, um ein Ausgangssignal zu erzeu-

gen, das alle möglichen Zugriffsbedingungen zum oder vom Speichersystem beschreibt, welches b«:im tatsächlichen Betrieb in Wirklichkeit wahlfrei adressierbar oder anders als rastermäßig abtastbar sein kann. Die Rasterabtastung soll keine Rasterabtastung sein, bei der die Probenpunkte individuell abgetastet werden, indem man sie einzeln seriell zeilen- oder spaltenweise mit relativ hoher Frequenz Platz für Platz adressiert und nach jeweiliger Beendigung des platzweisen Adressierens mit relativ langsamer Frequenz zur nächsten Zeile oder Spalte fortschreitet, wie es bei der rastermäßigen Abtastung eines konventionellen Speichers nötig wäre. Es soll vielmehr eine Mehrzahl von Probenpunkten, die in einer bestimmten Anordnung angeordnet sind, gleichzeitig, parallel durch ein »Abtastfenster« zugegriffen werden, während die Speicherplätze des Speichersystems rastermäßig abgetastet werden. Ein solches »Fenster« kann in der Karte gemäß F i g. 1 als Quadrat von gespeicherten Probenpunkten erscheinen, wie innerhalb des dick gezeichneten Rahmens, der die vier Speicherplätze umgibt, welche durch einstellige Zahlen bezeichnet sind. Im Effekt erfolgt eine Rasterabtastung jeder der vier Positionen im Abtastfenster über jeden Probenpunkt in der Probenkarte gemäß Fig. 1.

F i g. 2 zeigt die Teile der aufeinanderfolgenden Zugriffsmuster in diesem quadratischen Fenster, während dieses die Karte gemäß F i g. 1 abtastet. Die Pfeile geben die zeitliche Reihenfolge der Zugriffsmuster in dem die Rasterabtastung bewirkenden Fenster an, wobei nur Teile der Zeilenabtastung dargestellt sind. Man beachte, daß durch das Fenster immer ein Zugriff zu vier verschiedenen Typen von Probenpunkten stattfindet, einem Kreis, einem Quadrat, einem Sechseck und einem Achteck. Man beachte ferner, daß die vordere Spalte jedes Zugriffsmusters in einer Zeilenabtastung mit der hinteren Spalte des direkt vorangehenden Zugriffsmusters übereinstimmt und daß die Spaltenadressierung um zwei fortschreiten muß, um eine vollständige Änderung des Zugriffsmusters bei der Änderung der Position über eine Reihe zu bewirken. Geht man entlang einer Spalte nach unten, so läßt sich das entsprechende Phänomen für die obere Zeile des unteren Zugriffsmusters im Vergleich mit der unteren Zeile des oberen feststellen; die Zeilenadressierung muß also um 2 fortschreiten, damit sich eine vollständige Änderung des Zugriffsmusters bei einer Änderung der Position längs einer Spalte nach oben oder unten ergibt, jeder Speicherplatz (zumindest diejenigen, die sich im Inneren des Speichers befinden) wird für jede Probenposition im Abtastfenster einmal adressiert, während der gesamte Speicher abgetastet wird, und jedesmal, wenn der betreffende Speicherplatz adressiert wird, hat er eine andere Position im Abtastfenster.

F i g. 3 zeigt die Probenpunkte in einer anderen Anordnung als in der Karte gemäß Fig. 1. Durch diese Umordnung werden die kreisförmigen, quadratischen, sechseckigen und achteckigen Probenpunkte in individuelle Zeilen- und Spalten-Koordinatensysteme getrennt, so daß man davon sprechen kann, daß die jeweiligen Daten in Speicherplätzen eines Unter- oder Teil-Speichers SMOO, eines Teilspeichers 5W01, eines Teilspeichers SM10 und eines Teilspeichers SM11 gespeichert sind. Bezüglich Fig.2 läßt sich feststellen, daß jede quadratische Anordnung aus vier Probenpunkten dadurch zusammengesetzt werden kann, daß man die Probenpunkte aus den verschiedenen Teiispeichern 5M0. 5Λ/01. SM10 bzw. SM 11 auswählt Jeder dieser Teilspeicher kann durch Zeilen und Spalten adressiert werden, um Daten von einem entsprechenden Speicherplatz zu liefern, ohne daß zwei Speicherplätze in einem Teilspeicher gleichzeitig adressiert werden. Alle Speicherplätze in jedem dieser Teilspeicher sind mit einem gemeinsamen Datenbuskanal für den betreffenden Teilspeicher gekoppelt, der von den Datenbuskanälen der anderen Teilspeicher getrennt ist. Diese Teilspeichcr können dann handelsübliche Speicher sein, vorausgesetzt, daß ein geeignetes Adressierschema gefunden werden kann. Die Teilspeicher haben weniger Adressenleitungen als der Speicher gemäß Fig. 1, was die Tatsache widerspiegelt, daß die Gesamtzahl der Speicherplätze auf die Teilspeicher aufgeteilt ist.

Man lasse nun für den Augenblick das Problem außer acht, wie die Teilspeicher zu adressieren sind, und betrachte die Art des Multiplexens. das durch einen Eingangsmultiplexer MUX 1 beim Schreiben von Daten in den Speicher gemäß Fig.3 und einen Ausgang.smultiplexer MUX 2 beim Lesen von Daten aus dem Speicher gemäß F i g. 3 bewirkt wird. Wenn man das quadratische Abtastfenster über die Anordnung von Speicherplätzen gemäß F i g. 1 führt und das Ergebnis betrachtet (oder einfach die in Fig.2 dargestellten Abtastmuster), so sieht man, daß es nur vier Positionspermutationen gibt. Wenn die Position des quadratischen Abtastfensters in Zeilen- und Spaltenadressen in den Dimensionen y bzw. χ ausdrückt (was den Probenpunkt in der oberen linken Ecke des Fensters bezeichnet), dann sind diese Permutationen die folgenden:

a) für χ mod 2 = 0 und y mod 2 = 0

(das heißt, wenn die Bits der niedrigsten Stelle der Spalten und Zeilenadressen des Probenpunktes in der oberen linken Ecke des Abtastfensters gleich NULL sind, befinden sich der kreisförmige, der quadratische, der sechseckige und der achteckige Probenpunkt in der oberen linken, oberen rechten, unteren linken bzw. unteren rechten Ecke des Fensters;

b) fürxmod2=l,_vmod2 = 0

(das heißt, die Bits der niedrigsten Stelle der Spalten- und Zeilenadresse, die den oberen linker. Probenpunkt des Fensters bezeichnen, sind EINS bzw. NULL) befinden sich der quadratische, der kreisförmige, der achteckige und der sechseckige Probenpunkt in der oberen linken, der oberen rechten, der unteren linken bzw. der unteren rechten Ecke des Fensters.

c) für* mod 2 = 0. y mod 2 = 1

(das heißt, daß die Bits der niedrigsten Stelle der Spalten- und Zeilenadressen, die den oberen ''.nken Probenpunkt des Fensters bezeichnen, gleich NULL bzw. EINS sind) befinden sich der sechseckige, der achteckige, der kreisförmige und der quadratische Probenpunkt in der oberen linken, der oberen rechten, der unteren linken bzw. der unteren rechten Ecke des Fensters; und

d) fürA-mod2 = l,_vmod2=l

(das heißt, daß die Bits der niedrigsten Stelle der Spalten- und Zeilenadresse, die die Fensterposition angeben, beide gleich EINS sind) befinden sich der achteckige, der sechseckige, der quadratische und der kreisförmige Probenpunkt in der oberen linken, der oberen rechten, der unteren linken bzw. der unteren rechten Ecke des Fensters.

Der Eingangsmultiplexer MUX1 kommutiert dann in Ansprache auf die vier Permutationen der niedrigsstelli-

gen Bits der die Abtastfensterposition spezifizierenden Spalten- und Zeilenadresse, die oberen linken, oberen rechten, unteren linken und unteren rechten Dateneingänge zu den Speicherplätzen in verschiedenen der Teiispeicher SMOO, SM 01, SM 10 und SM 11 entsprechend dem oben gerade angegebenen Wahlmuster. Der Ausgangsmultiplexer MUX 2 bewirkt in entsprechender Wei/>-in Ansprache auf die vier Permutationen der niedrigststelligen Bits der die Abtastfensterposition spezifizierenden Spalten- und Zeilenadresse eine Kommutation von vier ausgewählten Speicherplätzen in den Teilspeichern 5M0O, SM01, SMlO und SMU zu den Datenausgängen oben links, oben rechts, unten links und unten rechts.

Auf den Eingangsmultiplexer MUX1 kann offensichtlich verzichtet werden, wenn als Speicher ein vorprogrammierter Festwertspeicher (ROM) verwendet wird. Bei bestimmten Speienerformen kann ein bilateraler Multiplexer verwendet werden, der sowohl als Eingangs- als auch als Ausgangsmultiplexer arbeitet.

F i g. 4 zeigt das Schaltbild eines Speichers MEM entsprechend dem Speicher, dessen Prinzipskizze in F i g. 3 dargestellt ist. Der Speicher MEM gemäß F i g. 4 soll mehr Speicherplätze aufweisen als es in F i g. 3 dargestellt ist. In F i g. 4 sind (zusätzlich zum Eingangsmultiplexer MUX1, den Teiispeichern SMOO, SM01, SW10 und SMII sowie dem Ausgangsmultiplexer MUX 2 von F i g. 3) die Schaltungen zur Adressierung der Teilspeicher des Speichers MEM dargestellt. Diese Schaltungen enthalten Addierer /4DD 1 und ADD 2.

Betrachtet man nochmals F i g. 2, so sieht man, daß im Abtastfenster für zwei aufeinanderfolgende Spaltenadressen während der Abtastung einer Zeile ein Paar der kreisförmigen, quadratischen, sechseckigen bzw. achteckigen Probenpunkte von einer Fensterposition zur nächsten erhalten bleibt. Man beachte ferner, daß die Phase des Fortschreitens zu einem neuen Paar aus einem kreisförmigen und sechseckigen Probenpunkt bezüglich des Fortschreitens zu einem neuen Paar aus einem quadratischen und achteckigen Probenpunkt versetzt ist. Das niedrigststellige Bit der dem Speichersystem gemäß F i g. 1 zugeführten Spaltenadressen wird bei den dem Speicher MEM in Fig.4 zugeführten Adressenbits weggelassen und dazu verwendet, Spaltcnadressen für die Teilspeicher SMOl und SMW zu erzeugen. Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, findet während einer Abtastung über die Spalten der Teilspeicher ein Fortschreiten der Wahl des quadratischen und des achteckigen Probenpunktes bei jeder zweiten Spaltenadresse, die während einer solchen Abtastung erzeugt wird, statt. Um das Fortschreiten der Adressen für die kreisförmigen und sechseckigen Probenpunkte in versetzter Phase zu bewirken, wird das oben erwähnte Bit der niedrigsten Stelle der Spaltenadresse im Addierer ADD 1 zu den höherstelligen Adressenbits addiert und die resultierende Summe wird dazu verwendet, die Spalten der Teilspeicher SM 00 und SM10 zu adressieren.

Aus F i g. 2 ist ferner ersichtlich, daß jedes Paar aus einem kreisförmigen und einem quadratischen Probenpunkt und jedes Paar aus eine sechseckigen und einem achteckigen Probenpunkt im Abtastfenster auch in aufeinanderfolgenden Zeilenpositionen innerhalb jeder Spalte erscheinen, während die Fensterposition während der Abtastung des Probenfelds von Zeile zu Zeile fortbewegt wird. Mit anderen Worten gesagt, ändert sich das Fortschreiten in der Probenpunktzeile in der Zeilenrichtung halb so schnell wie sich die Zeilenadressen für den Speicher gemäß F i g. 1 ändern. Eine Betrachtung der F i g. 2 ergibt weiterhin, daß die Phase des Fortschreitens für die kreisförmigen und quadratischen Probenpunkte bezüglich des Fortschreitens der sechseckigen und der achteckigen Probenpunkte versetzt ist. in Fig. 4 wird diese Versetzung dadurch bewirkt, daß

ίο (b)

die höherstelligen Bits der Zeilenadressen als Adressen für die Teilspeicher SMlO und SMW verwendet werden und

die niedrigststelligen Bits der Zeilenadressen zu den höherstelligen Bits in einem Addierer ADD 2 addiert und die resultierenden Summen als Zeilenadressen den Teilspeichern SMOO und SM10 zugeführt werden.

Das eben beschriebene Speichersystem MEM ist in Verbindung mit einer Phantom-Rastererzeugung für die Fernsehbildverarbeitung vorteilhaft. Bei einer Phantom-Rastererzeugung wird rastermäßig abgetastete Videoinformation in einen Speicher eingeschrieben, wobei die Speicherplätze in einem einzigen Raster während dieses Schreibens abgetastet werden, während die Abtastung der Speicherplätze beim anschließenden Herauslesen der gespeicherten Information aus dem Speieher mit einem Raster erfolgt, daß eine andere Größe oder Orientierung hat. Die Befehle zum Schreiben und Lesen des Speichers sind jeweils rasterabtastende Folgen von Koordinaten, welche Punkte in einem Feld von Datenprobenpunkten angeben (wie dem in F i g. 1 dargestellten Feld, jedoch mit mehr Probenpunkten). Es ist zweckmäßig, einen Schreibadressen-Abtastgenerator WAG zu haben, der integrale Zeilen- und Spaltenleseadressen des Speichersystems MEM erzeugt, die dem Speichersystem MEM über einen Lese/Schreib-Adressenmultiplexer MUX 3 zugeführt werden, der durch ein Schreibkommando SC steuerbar ist, welches einem MUX 3- Kommandoeingang zugeführt wird. Die punktweise Rasterabtastung ist gewöhnlich der zweckmäßigste Weg, das Speichersystem MfM zu füllen, wenn ein Basisband-Videosignal in Echtzeit zugeführt wird. In einem solchen Falle wird dieses Signal nur durch einen einzigen Eingang von MiXf eingespeist, während an den anderen Eingängen ein signalfreier Zustand aufrechterhalten wird. Die unausgenützte Kapazität des Multiplexers MUXi bei solchen Speicherbedingungen ermöglicht es, ihn durch einen einzigen Eins-Aus-Vier-Wählkreis zu ersetzen, wenn den Teilspeichern in der richtigen zeitlichen Folge einzeln ein in Fig.4 nicht vermerktes Schreibfreigabesignal zugeführt wird und

so nicht parallel wie bei Verwendung des Multiplexers MUX1. Von einem anderen Speicher können andererseits die Daten schneller eingespeichert werden, indem man die Parallelspeicherfähigkeit von MUX1 ausnützt und jeweils vier Probenpunkte gleichzeitig speichert.

In Ansprache auf ein dem Mi/X-Kommandoeingang zugeführtes Lesekommando LC führt der Multiplexer MUX 3 dem Speichersystem MEM einen Teil oder Modul von Leseadressen zu, die durch einen Leseadressengenerator RAG erzeugt worden sind. Die Leseadressen vom Leseadressengenerator RAG, die eine Abtastkonversion von den durch den Schreibadressengenerator WAG gelieferten Schreibadressen darstellen, sind im allgemeinen nicht integral (in diesem Falle enthalten die Adressen von RAG zusätzliche Restbits, die in den Adressen vom Schreibadressenabtastgenerator WAG nicht enthalten sind). Wie bereits bemerkt, enthalten die Adressen vom Leseadressengenerator RAD zusätzlich zu den integralen modularen Teilen noch fraktionelle.

residuelle Teile (»Reste«) und diese Reste werden einem zweidimensionalen linearen Interpolierer 2DLl zugeführt, um eine Interpolation von Daten zu leiten, die sich in vier Speicherplätzen befinden, die ganzzahlige oder integrale Adressen haben, welche der durch den Leseadressengenerator RAG erzeugten Adresse am nächsten benachbart sind und diese umgeben. Die notwendigkeit, vom Spe^;:her vier Punkte gleichzeitig zu erhalten (für die Verwendung in dem zweidimensionalen linearen Interpolationsprozeß) ist der Grund für die Unterteilung des Speichers in die vier Unter- oder Teilspeicher SMOO, SM 01, SM10 und SM11.
Im Interpolierer 2DL/werden:

(a) die Daten von zwei Probenpunkten in derjenigen der beiden gleichzeitig adressierten Zeilen, die die kleinere Zeilenadresse hat, in einem Subtrahierer SUB 1 differenzmäßig kombiniert und

(b) die Daten von zwei Probenpunkten in der anderen der beiden gleichzeitig adressierten Zeilen, die die nächsthöhere Zeilenadresse hat, in einem Subtrahierer SUB 2 differenzmäßig kombiniert. Bei diesen Subtraktionsprozessen werden die Probenpunkte mit den niedrigeren Spaltenadressen als Subtrahenden und die Probenpunkte mit den höheren Spaltenadressen als Minuenden verwendet.

Die Differenzen, die sich aus diesen Subtraktionsprozessen in SUB 1 und SUB 2 ergeben, werden jeweils (a) in MPi bzw. MP2 mit dem Rest des Zeilenkoordinatenteiles der Leseadresse multipliziert und die resultierenden Produkte werden in Addierern ADD3 bzw. ADD4 zu den entsprechenden Subtrahenden-Probenpunkten addiert. Die von den Addierern ADD3 und ADD4 erzeugten Summen sind ein erstes und ein zweites Interpolations-Zwischenergebnis. Das erste Interpolations-Zwischenergebnis von ADD3 wird in einen Subtrahierer SUB3 vom zweiten Interpolations-Zwischenergebnis abgezogen. Das Resultat aus SUB 3 wird in einem Multiplizierer MP3 mit dem Rest der Lesespaltenadresse multipliziert. Das Produkt von MP3 wird durch einen Addierer ADD5 zum ersten Interpolations-Zwischenergebnis addiert, wobei sich das Interpolations-Endresultat ergibt

Die zweidimensionale lineare Interpolation kann alternativ mit eindimensionalen linearen Interpolationen zwischen Probenpunkten in der gleichen Spalte durchgeführt werden. Diese eindimensionalen Interpolationen werden durch den Rest der Spaltenieseadresse geleitet, worauf eine eindimensionale lineare Interpolation der Zwischenresultate stattfindet, um das Endresultat der Interpolation zu erhalten, wobei die zweite Interpolation durch den Rest der Spaltenieseadresse gelenkt wird.

Noch weitere Variationen sind dadurch möglich, daß man beim Subtraktionsprozeß andere Probenpunkte als Minuenden und Subtrahenden verwendet Bei solchen Variationen spielen eindimensionale lineare Interpolationen mit die durch das Komplement der einen oder der anderen oder beider Leseadressenreste gelenkt werden.

Anstatt den Interpolationsprozeß mit einem arithmetischen Rechenwerk durchzuführen, wie es in Fig.4 dargestellt ist kann man die Interpolation zwischen oder unter räumlich benachbarten Daten auch in an sich bekannter Weise mit einem Festwertspeicher durchführen. Die Verwendung eines Festwertspeichers für die Interpolation ist besonders zweckmäßig, wenn es sich bei der Interpolation um einen Typ handelt, bei der die Daten unter Verwendung einer anderen Wichtungsfunktion gewichtet werden als der einer linearen Interpolation zugeordneten geraden quadratischen Pyramide, z. B. einer durch ihr radiales Argument geteilten Bes· sel-Funktion.

Bei der Abtastkonversion oder -umsetzung, wie zwischen den Schreibadressen und den Leseadressen, die vom Adressengenerator W.4Gbzw. RAC geliefert werden, kann es sich einfach um einen einstellbaren Maßstabfaktor zwischen den beiden Sätzen von Cartesischen-Koordinaten-Adressen handeln, wobei z. B. das Ausmaß des Zusammendrückens oder Vergrößerung des in einem Speichersystem MEM gespeicherten Display-Bildes verändert oder ungewandelt werden können. Solche Adressengeneratoren können einfach konstruiert sein, indem man

(a) entsprechende Zähler zum Erzeugen entsprechender Spaltenadressen mit relativ hoher Frequenz durch Zählen getasteter Bildelement-Taktimpulse, die ihnen mit Impulswiederholungsfrequenzen zugeführt werden, deren Verhältnis vom Grad der gewünschten Zusammendrückung oder Vergrößerung abhängt, verwendet und

(b) entsprechende Zähler zum Erzeugen entsprechender Zeilenadressen mit verhältnismäßig niedrigen Frequenzen durch Zählen von Zeilentaktimpulsen verwendet, die ihnen mit Impulsfolgefrequenzen zugeführt werden, deren Verhältnis vom Grad des gewünschten Zusammendrückens oder Vergrößerns oder Dehnens abhängt.

Die Abtastung kann auch zwischen zwei Sätzen von Cartesischen-Koordinaten-Adressen umgesetzt werden, die mit oder ohne gleichzeitiges Zusammendrücken oder Dehnen gegeneinander verdreht sind. Ferner kann die Umsetzung von einer Abtastung mit Cartesischcn-Koordinaten in eine Abtastung mit Polar-Koordinaten

-to und umgekehrt erfolgen.

F i g. 5 zeigt ein etwas vereinfachtes Blockschaltbild eines Speichersystems, bei dem der unterteilte Speicher DMi als einziger Block und nicht als Vier-Teilspeicher SMOO, SMOl, SMlO und SMIl dargestellt ist. Durch F i g. 5 soll eine Zeichnungskonvention eingeführt werden, die für eine Blockschaltbild-Darstellung eines Speichers zweckmäßig ist, der in mehr als vier Teilspeicher unterteilt ist. Solche Speicher können beispielsweise dazu verwendet werden. Daten für Interpolationsrechnungen zu liefern, bei denen Polynon-Approximationen dritter oder noch höherer ungerader Ordnung in jeder Raumdimension verwendet werden.

F i g. 6 zeigt ein Speichersystem mit einem Speicher DM2, das in sechzehn Teilspeicher unterteilt ist um ein quadratisches Abtastfenster mit vier Probenpunkten pro Seite zu bilden. Die Bits der beiden untersten Stellen jeder Spalten- und Zeilenadressen-Koordinaten steuern die Operation eines Eingangs-Multiplexers MUX 4, der selektiv Dateneingangsleitungen auf die Datenschienen der Teilspeicher im unterteilten Speicher DM 2 schaltet, und eines Ausgangsmultiplexers MUX 5, der diese Teilspeicher-Datenschienen selektiv mit den Datenausgangsleitungen verbindet.

Der Speicher DM2 ist so unterteilt, daß er ein Abtastfenster von 2^mx2ⁿ Probenpunkten liefert wobei /n=/7=2 ist während der Speicher DMi so unterteilt war, daß er ein Abtastfenster aus 2^m χ 2" Probenpunkten mit m=n=\ lieferte. Die Verwendung eines Abtastfen-

siers, desserr Abmessungen in Spalten- und Zeilenadressen zahlenmäßig ganzzahlige Potenzen von Zwei sind, vereinfacht die Erzeugung der Zeilen- und Spaltenad* ssen für die Teilspeicher, da die erforderlichen Prozesse der Teilung durch die Abtastfenster-Seitenlänge ohne digitale Division durchgeführt werden können, indem man einfach die von den Adressengeneratoren ursprünglich gelieferten Spalten- und Zeilenadressen abbricht und da die Umwandlung der ursprünglich gelieferten Adressen in Ausdrücke Modulo der Abtastfensler-Seitenlänge zur Steuerung der Eingangs- und Ausgangsmultiplexer automatisch geschieht, wenn man die Bits nimmt, die beim Abbruchprozeß übrigbleiben. Der Vorteil, der sich durch die vereinfachte Division ergibt (die ohne nennensv/crte Verzögerung stattfindet, wenn die Schaltungen durch Zahlen in binärer Darstellung adressiert werden), ist so groß, daß es im Falle, daß ein Abtastfenster mit den Abmessungen 2x, 2y gewünscht wird; hei dem * und/oder γ nicht ganzzahlig sind, es zweckmäßiger ist, t:n Abtastfenster mit den Abmessungen 2'" · 2" zu ve~wenden, bei dem m bzw. η die nächstgrößere ganze Zahl ist, die auf χ bzw. y folgt, und nur den Teil der Ausgangsdaten vom Ausgangsmultiplexer des Speichers zu verwenden, der dem gewünschten Abtastfenster entspricht. Dasselbe Konzept läßt sich mit Vorteil verwenden, wenn die gewünschten Zugriffsmuster zum Speicher nicht rechteckig sind. Es ist jedoch möglich, Speichersysteme zu konstruieren, bei denen die Spalten- und die Zeilenadressen binär codierte Zahlen mit anderer Basiszahl als Zwe» sind, welche eine schnelle Division erleichtern, obwohl die Abtastfensterabmessungen keine Vielfache von Zweier-Potenzen sind. Die bei einer solchen binären Codierung erforderliche Menge von Schaltungen machen diese Lösung jedoch im allgemeinen weniger attraktiv. Variationen, bei denen die Speicheradressierung durch Zahlen rnii Vorzeichen anstelle der vorzeichenlosen Zahlen geschieht, sind ebenfalls möglich.

Bei einer Betrachtung des Speichersystems gemäß F i g. 6 wird die Art des Prozesses, durch den die Probenpunkte aus dem Abtastfenster herauskommen, während dieses seine Abtastung ausführt, deutlicher als bei dem Speichersystem gemäß F i g. 5. Die Bits der beiden niedrigeren Stellen der Spaltenadressen werden abgeleitet und liefern Eingangssignale für Detektoren DETX, DET2 und DETi, die das Ausgangssignal EINS liefern, wenn diese Bits gleich oder größer als Eins, Zwei bzw. Drei sind. Die höherstelligeren Bits werden Addierern ADD6, ADD7 und ADDS und als Spaltenadressierung den Spalten im Probenpunktraum, die Spaltenadressen gleich Drei in einer Modulo-Vier-Zählung haben, zugeführt Die Ausgangssignale der Addierer ADD6, ADD 7 und ADD8 werden als Spaltenadressen den Spalten im Probenpunktraum zugeführt, die Spaltenadressen gleich Null, Eins bzw. Zwei in einer Modulo-Vier-Zählung haben. In analoger Weise werden die Bits der beiden niedrigeren Stellen der Zeilenadressen als Eingangssignale für Detektoren DETA, DET5 und DET% abgeleitet, die mit einem Ausgangssignal Eins ansprechen, wenn diese Bits gleich oder größer als Eins, Zwei bzw. Drei sind; und die höherstelligeren Bits werden als Eingangssignale Addierern ADD 9, ADD 10 und A DD11 sowie als Zeilenadressen den Zeilen im Probenpunktraum zugeführt, die Zeilenadressen gleich Drei in einer Modulo-Vier-Zählung haben. Die Ausgangssignale der Addierer ADD9, ADDiO und ADD 11 sowie als Zeilenadressen den Zeilen im Probenpunktraum zugeführt, die Zeilenadressen gleich Drei in einer Modulo-Vier-Zählung haben. Die Ausgangssignale der Addierer ADD9, ADDiO und ADD 11 werden zur Zeilenadressierung der Zeilen im Probenpunktraum zugeführt, die Zeilenadressen haben, welche gleich Null. Eins und Zwei in einer Modulo-Vier-Zählung haben. Wenn die niedrigstelligen Bits der Spalten- und der Zeilenadressen-Koordinaten beide gleich

00 sind, werden die höherstelligen Bits dieser Adressen ohne Modifikation als Spalten- und Zeilenadressen jedem der Teilspeicher im unterteilten Speicher DM2 zugeführt.

Ein Fortschreiten des Abtastfensters um eine Spalte in einer zu den Zeilen parallelen Richtung erhöht die Spaltenadresse inkrementell und wenn der Detektor

is DETX feststellt, daß die beiden letztstelligen Bits gleich

01 sind, ändert sich das Detektor-Ausgangssignal von 0 nach 1. Diese Eins, die einem anderen Eingang des Addierers A DD 6 zugeführt wird als der, der die höherstelligen Bits der x-Koordinate der Spaltenadresse erhält, bewirkt, daß das Ausgangssignai von ADDv als Spaltenadresse denjenigen Teilspeichern zugeführt wird, die die vorliegende erste Spalte im Abtastfenster speichern, die fortzuschalten ist und die fortgeschaltet bleiben soll, bis die beiden niedrigstelligen Bits der Spaltenadresse wieder durch 00 gehen. Die Spaltenadressen für die anderen Teilspeicher bleiben unverändert.

Das Vorrücken des Abtastfensters um eine weitere Spalte in der gleichen Richtung, durch das die Spaltenadresse so weitergeschaltet wird, daß ihre beiden niedrigstelligen Bits gleich 10 werden, hält das Ausgangssignal des Detektors ÜETi unverändert auf EINS, während das Ausgangssignal des Detektors DET2 nun ebenfalls auf EINS umgeschaltet wird. Die Ausgangssignale der Addierer ADD6 und ADD7 sind beide um Eins größer als die höherstelligen Bits der Spalteneingangsadresse, so daß der Teilspeicher, der die vorliegende erste Spalte im Abtastspeicher speichert, auf die nächste Position weitcrgeschaltet wird, um mit der vorliegenden zweiten Spalte zusammen zu sein, welche bei der vorherigen Spalteneingangsadresse die erste Spalte gewesen war.

Das Fortschreiten des Abtastfensters um noch eine Spalte, so daß die beiden niedrigstelligen Bits der Spalteneingangsadresse gleich 11 sind, bewirkt, daß das Ausgangssignal von DET3 auf EINS weiterschaltet, während die Ausgangssignale von DETX und DETT. auf dem Wert EINS bleiben. Die ersten drei Spalten im Abtastfenster werden nun mit inkrementierter Spaltenadressierung von den Ausgängen der Addierer ADD6, ADD7 und ΛDD8 geliefert. Die nächste Spalteneingangsadresse beim nochmaligen Fortschreiten des Abtastfensters um eine weitere Spalte längs der gleichen Zeile läßt die beiden niedrigstelligen Bits der Adresse wieder die Werte 00 annehmen und die Änderung der Abtastfensterspalten ist vervollständigt

Die zeilenweise Abtastung des Probenpunktraumes längs der Spalten ist ähnlich der eben beschriebenen spaltenweisen Abtastung längs einer Zeile. Die Funktionen der Detektoren D£T4, DET5, DET6 und der Addierer ADD9, ADD 10 und ADD 11 bei der Modifizierung der Zeilenadressen sind ganz ähnlich wie die Funktionen der Detektoren D£T1, DET2 und DET3 sowie der Addierer ADD 6, ADD 7 und ADD 8 bei der Modifizierung der Spaltenadressen.

Es soll nun auf die Detektoren DETi, D£T2, DETi, DETA, DET5 und DETS näher eingegangen werden. Bei einem ersten Beispiel wird für diese Detektoren jeweils ein digitaler Vergleicher verwendet, dem (a) die

niedrigstelligen Bits einer Adressen-Koordinate als das eine Eingangssignal und (b) der Grenzwert, den diese Bits erreichen oder überschreiten sollen, als das andere Eingangssignal zugeführt sind. Ein anderes Beispiel eines solchen Detektors (der ein hohes Ausgangssignal liefert, wenn die letzten m oder π Bits einer Spaiten- oder Zeilenadresse gleich oder größer als ein Grenzwert sind) ist ein Addierer, dem (a) an einem Eingang die niedrigstelligen Bits sowie (b) an einem anderen Eingang den Grenzwert darstellende Bits zugeführt werden, so daß (c) der Obertrag vom Addierer als Detektor-Ausgangssignal verwendet werden kann. Wieder ein anderes Beispiel für einen solchen Detektor ist ein Flipflop, das durch das Ausgangssignal von einem NAND-Glied zurückgesetzt wird, welchem die niedrigstelligen Bits der Adressen-Koordinate zugeführt werden, und das durch das Ausgangssignal eines anderen NAND-Gliedes gesetzt wird, dem Bits zugeführt werden, die den Decodierungs-Grenzwert in den niedrigstelligen Bits darstellen, wobei das Detektor-Ausgangssignal das Eins- oder Wahr-Ausgangssignal des Flipflops ist

Bei derr Speichersystem gemäß Fig.5 könnte man annehmen, daß der Zustand der niedrigstelligen Bits selbst festgestellt und dazu verwendet werden kann, zu bestimmen, ob die Addierer in den Adressen-Leitungen eine EINS zum Inkrementieren der höherstelligen Bits der Spalten- und Zeilen-Adressen erhalten sollen oder nicht Nach einiger Überlegung kann man feststellen, daß die Bedingung, ob die Bits der m (oder n) letzten Stellen gleich oder größer als 2"^² oder 2ⁿⁿ sind einfach dadurch verifiziert werden kann, daß man den Zustand der Bits der höheren bzw. niedrigeren Stellen prüft und feststellt ob er gleich Eins ist Ob der Wert der Bits der letzten m (oder n) Stellen, gleich oder größer als EINS ist kann man dadurch feststellen, daß man diese Bits in einem ODER-Glied einer ODER-Verknüpfung unterwirft und ob die Bits der m (oder n) letzten Stellen den Wert m—\ (oder n— 1) erreichen oder überschreiten, kann dadurch festgestellt werden, daß man diese Bits in einem UND-Glied einer UND-Verknüpfung unterwirft

In tabellarischer Form können dann die logischen oder Verknüpfungsfunktionen, mit denen festgestellt werden kann, ob eine zweistellige Binärzahl ab, geschrieben mit dem höherstelligen Bit zuerst gleich oder größer als eine Grenzwertveränderliche L ist, wie folgt geschrieben:

Definitionsgleichuftg für den Detektorausgang EINS

Ol
10

a + b = a= 1
a ■ b=\

Definitionsgleichung für
den Detektor EINS

L DefiniüoRsgleichung für

den Detektor EINS

100	*a =*	-. 1	*+ C)*	=
101	*a ■*	(b	■ C =	1
110	*a ·*	b	■ C =	1
111	*a ■*	b

Die logischen oder Verknüpfungsfunktior.en, mit denen festgestellt werden kann, ob eine dreistellige Binärzahl abc geschrieben mit dem höchststelligen Bit zuerst, gleich oder größer als eine Grenzwertveränderliche L ist, können wie folgt tabelliert werden:

L	Definitionsgleichung für
	den Detektorausgang EINS
0001	*a + b+c+d=1*
0010	*a + b+ C=\*
001 i	*a + b + (c ■ d)=\*
0100	a + fc= 1
0101	*a + [b(c+d)]=\*
0110	*a + (bc)=\*
Olli	*a + (b- cd)=\*
1000	a= I
1001	a(b + c+ d)= 1
1010	s(b + c)= 1
1011	*a[b + (cd)}=\*
1100	*a- b=\*
1101	*a- b[(c* +<#]= 1**
1110	*a- b-c=* 1**
1111	*a ■ b- c- d=\*

001	a	H-	*b +*	c =
010	a	H-	6 =	1
011	a	+	*(b-*	C) =

ίο Die logischen oder Verknüpfungsfunktionen, mit denen bestimmt werden kann, ob eine vierstellige Binärzahl abcd, geschrieben mit dem höchststelligen Bit zuerst, gleich einer Grenzwertvariablen oder größer als diese ist können wie folgt geschrieben werden:

Ein Vergleich der Verknüpfungsgleichungen mit der Mustern der Einsen in den Spalten aufeinanderfolgender Grenzwertveränderlicher L zeigt bei der Aufsiel· lung der Verknüpfungsgleichungen verwendeten Relationen, so daß man ohne weiteres auch die Gleichungen für Binärzahlen mit noch mehr Stellen aufstellen kann wenn dies erforderlich ist. Da die Detektor-Wahrheits gleichungen viele Terme gemeinsam haben, kann mar bei der Realisierung der Detektoren den Aufwand ar UND- und ODER-Gliedern erheblich verringern. Di« Netzwerke sind im allgemeinen hinsichtlich der benö tigten Verknüpfungsglieder wirtschaftlicher als ge wohnliche digitale Vergleichen

Die in den F i g. 5 und 6 dargestellten Speichersyste me arbeiten mit quadratischen Abtastfenstern au: 2^mx2" Probenpunkten, wobei m=n ist, man kann je doch auch andere rechteckige Fenster, bei denen πίφι ist, verwenden. Das Abtastfenster kann bei den von dei Erfindung Gebrauch machenden Speichersystemer auch zu einem Abtastzeilensegment degenerieren, in dem man w oder π gleich Null macht. Konventionelle zeilen- und spaltenweise adressierte zweidimensional« Speicher können gestapelt werden, indem man Ein gangs- und Ausgangsmultiplexer zur Erzielung eine weiteren Adressierdimension verwendet, so daß sich cii dreidimensionaler Speicher ergibt. Die oben beschric bencn Techniken können dahingehend erweitert wer den, daß ein Abtast-Parallelepipcd als »Fenster« zun gleichzeitigen Zugriff zu einer dreidimensionalen An Ordnung von Proben in einem solchen Speicher verwcn det werden kann. Die Lehren der Erfindung lassen siel in der Praxis auf alle mehrdimensionalen Speicher an

wenden, gleichgültig, wie groß die Anzahl der Dimensionen ist

In Fig.7 ist ein eindimensionales Raumfrequenz-Tiefpaßfilter dargestellt, wie es für die Verringerung der Auflösung in Feldintensitätsproben verwendet werden kann, die durch einen Feldprobenabtaster FSS aus einem zweidimensionalen Raum entnommen wurden. Der Abtaster FSS tastet das Feld systematisch ab, indem er Abtastzeilen mit einer relativ niedrigen Frequenz oder Rate wählt und dann die Proben längs jeder Abtastzeile mit einer relativ hohen Frequenz abtastet; dieser Abtastprozeß kann beispielsweise eine konventionelle Rasterabtastung sein, wie sie in Videodisplays verwendet wird. Eine eindimensionale Raumfrequenz-Tiefpaßfilterung in der Raumrichtung längs der Abtastzeilen läßt sich einfach durchführen, indem man die Proben in den aufeinanderfolgenden Stufen eines Schieberegisters wichtet dem die aufeinanderfolgenden Abtastzeilen der Feldproben als Eingang zugeführt werden; eine eindimensionale Raumfrequenzfilterung in der zu den Abtastzeilen senkrechten Raumrichtung erfordert jedoch bekanntlich Schieberegister mit einer Länge von vielen Abtastzeilen. Bei vielen Feldabtastsystemen wird jedoch in einem Feldspeicher die Feldintensitätsinformation für ein vollständiges Feld oder Bild gespeichert, beispielsweise enthalten Fernstudiogeräte häufig Einrichtungen zur Bildkompression oder Bilddehnung oder Stillbildeinrichtungen, und in einem solchen Falle ist es dann zweckmäßig, zur Raumfrequenzfilterung Proben aus dem Feldspeicher zu entnehmen, der bereits für andere Zwecke vorgesehen ist Das in F i g. 7 dargestellte Tiefpaßfilter bewirkt die Raumfrequenzfilterung in einer Richtung, die orthogonal zur ^-Richtung verläuft in der sicri die Feldabtastzeilen erstrecken sollen.

Die Einrichtung gemäß F i g. 7 enthält eine Synchronisierschaltung SYN, welche der Erzeugung von Schreibadressen durch den Schreibadressengenerator WAG, die Erzeugung von Leseadressen durch den Leseadressengenerator RAG, und die Erzeugung von Feldintensitätsproben durch den Abtaster FSS synchronisiert Ein Lese/Schreib-Adressenmultiplexer MUX 3 wählt unter Steuerung durch ein Schreibkommando SC den Schreibadressengenerator WAG, um dem unterteilten Speicher DM3 während dessen Schreibzyklus Adressen zuzuführen. Der Multiplexer MUX 3 wählt unter Steuerung durch ein Lesekommando ÄCden Leseadressengenerator RAG, um dem unterteilten Speicher DM3 während dessen Lesezyklus Adressen zuzuführen.

Feldspeicher werden gewöhnlich in Paaren betrieben, wobei die Lese- und Schreibzyklen in den aufeinanderfolgenden Feldabtastungen alternieren und verschachtelt sind, um einen konstanten Feldprobendurchsatz zu erreichen; in Fig.7 ist jedoch der Einfachheit halber nur der eine Speicher DM3 eines solchen Paares dargestellt Ein solches Speicherpaar kann mit parallel geschalteten Dateneingangsleitungen und parallel geschalteten Datenausgangsleitungen betrieben werden, wobei das Zeitmultiplexen durch selektives Zuführen von Lesefreigabe- bzw. Schreibfreigabesignalen, die bei den meisten modernen Speichern verwendet werden, gesteuert wird, so daß eine (vielfachausnutzung eines gemeinsamen Eingangsmultiplexers MUXh das Kommutieren von Feldproben vom Abtaster FSS zu geeigneten Teilspeicherteilen des unterteilten Speichers DM3 und des mit diesem gepaarten geteilten Teilspeichers möglich ist und außerdem auch eine Mehrfachausnützung eines gemeinsamen Ausgangsmultiplexers MUX3 alterniert mit der Lese- und Schreibadressierung beider Speicher in den aufeinanderfolgenden Feldern, um die Schreib- und Lesezyklen zu verschachtelt Bei dem unterteilten Speicher DAi 3 sind die die je weiligen Abtastzeilen der Feldintensitätsinformation speichernden Speicherplatzzeilen in sechzehn durch eine ^Adresse Modulo 16 bestimmte Gruppen unterteilt und die Speicherzeilen, die Abtastzeilen gleichen Modulo-16-Wertes speichern, sind zusammen in einem ent- sprechenden der sechzehn Teilspeicher angeordnet Die Bits der vier letzten Stellen der y-Adresse steuern eine Zeilenadressen-Modifizierungsschaltung AMCi, die die höherstelligen Bits der y-Adresse modifiziert, um diese Teilspeicher mit y-Adressen zu versorgen; bei der Modifizierungsschaltung AMCX handelt es sich um einen Typ, wie er oben ausführlich erläutert worden ist Die jf-Adressierung der Teilspeicher im unterteilten Speicher DM3 erfolgt vollständig parallel. Die Us der vier niedrigsten Stellen der y-Adresse steuern die Kom mutierung des Zugriffes zu den Teilspeichern im Spei cher DM3 durch den Eingangsmultiplexer MUX6 während des Schreibens und durch den Ausgangsmultiplexer MUX 7 während des Lesens. Während des Lesezyklus des Speichers DM3 liefert der Ausgangsmultiplexer MUX 7 sechzehn Proben in einer geraden Linie senkrecht zur Richtung der Zeilenabtastung. Eine der Endproben wird nicht benutzt, da bei einer Raumfrequenz-Tiefpaßfilterung gewöhnlich eine ungerade Anzahl von Proben verwendet wird. Die fünfzehn verbleibenden Proben werden durch gewichtete Summierung kombiniert, um eine Ausgangssignalprobe mit senkrecht zur Richtung der Abtastzeilen beschnittenem Raumfrequenzgang zu erzeugen, wie wenn fünfzehn Proben von einem Schieberegister, das aufein anderfolgende Proben längs einer Abtastzeile speichert, durch gewichtete Summierung in bekannter Weise kombiniert werden, um eine Ausgangssignalprobe mit einem Raumfrequenzgang zu erzeugen, der in einer zu den Abtastzeilen parallelen Richtung beschnitten ist.

Genauer gesagt, wird die Hüllkurve der Gewichte, die der ungeraden Anzahl der verwendeten Probenpunkte zugeordnet ist, durch die Einheitsimpulsansprache eines Filters mit vorgegebenen Raumfrequenzgang beschrieben, transformiert von der Raumfrequenzdomäne in die Raumdomäne; und das digitale Filter, führt eine abgeschnittene Entwicklung der Filteransprache auf den Einheitsimpuls und die Feldintensitätsprobendaten durch.

Die Einheitsimpulsansprache ist bezüglich der mittleren Probe der Probenlinie symmetrisch, die die ungera- de Anzahl der für die Raumfilterung verwendeten Proben enthält. Die mittlere Probe wird einem WichtungsnetzwerK WNi zugeführt, das typischerweise aus einem Festwertspeicher ROM besteht, welches eine gewichtete Ansprache als erstes Eingangssignal an ein die letztliche Summierung bewirkendes Netzwerk SUM liefert. Die beiden Proben, die einen Abtastabstand von der mittleren Probe haben, sind mit den gleichen Gewichten zu versehen; sie werden in einem Addierer ADD 12 addiert und ihre Summe wird als Eingangssi gnal einem gemeinsamen Wichtungsnetzwerk WW 2 zu geführt, damit man für diese beiden Proben keine getrennten Wichtungsnetzwerke benötigt. In analoger Weise werden in einem Addierer ADD 13 die beiden Probenpunkte addiert, die zwei Abtastabstände von der mittleren Probe entfernt sind, um ein Eingangssignal für ein Wichtungsnetzwerk VVTV3 zu erzeugen; die beiden Probenpunkte, die drei Abtastabstände von der mittleren Probe entfernt sind, werden in einem Addierer

ADD 14 addiert, um ein Eingangssigna! für ein Wichtungsnetzwerk HW4 zu erzeugen; in einem Addierer ADD 15 werden die beiden Probenpunkte addiert, die vier Abtastabstände von der mittleren Probe enfernt sind, um ein Eingangssignal für ein Wichtungsnetzwerk HW 5 zu erzeugen; in einem Addierer ADD 16 werden die beiden Probenpunkte addiert, die fünf Abtastabstände von der mittleren Probe entfernt sind, um ein Eingangssignal für ein Wichtungsnetzwerk BW 6 zu erzeugen; in einem Addierer ADD 17 werden die beiden Probenpunkte addiert, die sechs Abtastabstände von der mittleren Probe entfernt sind, um ein Eingangssignal für ein Wichtungsnetzwerk HW 7 zu erzeugen und in einem Addierer 18 werden schließlich die beiden Probenpunkte addiert, die sieben Abtastabstände von der mittleren Probe entfernt sind, um ein Eingangssignal für ein Wichtungsnetzwerk HW 8 zu erzeugen. Die Ausgangssignale der Wichtungsnetzwerke HW2, WN3, HW4, WNS, WN 6, WN7 und WNS werden als zweites, drittes, viertes, fünftes, sechstes, siebtes bzw. achtes Eingangssignal dem Endsummier-Netzwerk SUMi zugeführt, um sie und das erste Eingangssignal zu summieren und eine Probe der gefilterten Ausgangsansprache für die Feldintensitätsproben, die durch den Abtaster FSS geliefert werden, zu erzeugen.

Fig.8 zeigt ein weiteres zweidimensionales Raumfrequenz-Tiefpaßfilter. Bei bestimmten zweidimensionalen Raumfrequenzfilterproblemen ist es nicht möglich, die Filterung in getrennte, eindimensionale Raumfrequenzfilterprozeduren, die nacheinander durchgeführt werden können, aufzuteilen. Ein Beispiel hierfür ist die Reduktion de; Raumfrequenzauflösung auf gleiche Beträge in allen Richtungen in einfn Feld von Proben aus einem zweidimensionalen Raum, was eine Tiefpaßfilterung mit einem kreisförmigen A ^schneiden in der zweidimensionalen Raumfrequenzdomäne erfordert Bei dem dargestellten Filter wird ein unterteilter Speicher DM 4 mit vierundsechzig Teilspeichern verwendet Während des Speicherschreibzyklus werden die vierundsechzig Teilspeicher von DAi 4 durch einen Eingangsmultiplexer MUXS sukzessive mit entsprechenden Feldintensitätsproben beschickt, wobei die Wahl durch die Bits der drei niedrigsten Stellen der x-Schreibadresse und die Bits der drei niedrigsten Stellen der y-Schreibadresse gesteuert werden. Während des Speicher-Lese-Zyklus erfolgt der Zugriff zu den vierundsechzig Teilspeichern durch ein Abtastfenster, wobei ihre Verbindungen mit den Ausgangsdatenleitungen durch einen Ausgangsmultiplexer MUX 9 gewählt werden, der durch die Bits der drei niedrigsten Stellen der x-Schreibadresse und die Bits der drei niedrigsten Stellen der y-Schreibadresse gesteuert wird. Die Spaltenadressen-Modifizierungsschaltung AMC2 modifiziert unter Steuerung der Bits drei letzten Stellen der x-Lese- oder Schreibadresse vom Adressenmultiplexer MUX 3 die höherstelligeren Bits dieser Adresse und liefert damit die x-Adressen für die Teilspeicher von DM4, und die Zeilenadressen-Modifizierungsschaltung AMC3 modifiziert unter Steuerung durch die Bits der drei unteren Stellen der y-Lese- oder Schreibadresse von MUX 3, die höherstelligeren Bits dieser Adresse und liefert die y-Adressen für die Teilspeicher von DMA. Die Adressen-Modifizierungsschaltungen AMC2 und AMC3 entsprechen denen, die oben beschrieben wurden. Von den vierundsechzig Ausgangssignalen des Ausgangsmultiplexers MUX9 liefern neunundvierzig in einer 7 χ 7-Anordnung die bei der Filterung verwendeten ProbenDunkte.

In diesen Filtern wird normalerweise eine rechteckige Anordnung mit einer ungeraden Anzahl von Probenpunkten pro Seite verwendet Die vom Ausgangsmultiplexer MUX9 parallel gelieferten Probenpunkte werden durch eine gewichtete Summierung kombiniert um eine gefilterte Feldintensitätsprobe zu erzeugen. Die Hüllkurve der Gewichte, die der rechteckigen Anordnung von Probenpunkten zugeordnet ist wird durch die zweidimensional Einheitsimpulsansprache eines Filters mit dem gewünschten zweidimensionalen Raumfrequenzgang beschrieben, diese Hüllkurve ist die erste Bessel-Funktion einer Radial-Koordinatenveränderlichen geteilt durch diese Veränderliche im Falle eines Tiefpaßfilters mit kreisförmigem Durchlaßband in der Raumfrequenzdomäne. Die zweidimensionalen Raumfrequenzfilter zeigen quadrantenmäßige Symmetrie und im Spezialfalle, daß sie hinsichtlich χ und y symmetrisch sind, oktantenmäßige Symmetrie. Das in F i g. 8 dargestellte Filter soll unter diesen Spezialfall fallen. Oie Ansprachen bei gleichen Abtastabständen vom mittleren Abtastpunkt im 7 χ 7-Abtastfenster werden daher in Summierungsnetzwerken SUMM, SUMYZ, SUm 13, SUM 14, SUMtS, SUMXS, SUMM, SUMiS und SUM 19 summiert Die resultierenden Summen werden in Wichtungsnetzwerken HWIl, HW12, WN13, HW14, HW15, HW16, HW17, HW18 bzw. HW19 gewichtet, und die gewichteten Summen werden einem Endsummierungsnetzvtrerk SUM 20 zusammen mit der gewichteten Ansprache vom Wichtungsnetzwerk HW10 für den mittleren Abtastpunkt im 7 χ 7-Abtastfenster als Eingangssignale zugeführt Das Ausgangssignal des Endsummierungsnetzwerks SUM'20, die Summe seiner Eingangssignale, ist die gefilterte Ausgangsansprache bzw. das gefilterte Ausgangssignal entsprechend den Feldintensitätsproben, die dem Filter als Eingangssignale zugeführt worden sind.

Die Erfindung kann in Verbindung mit Speichern, die die Abtastpunkte in analoger oder in digitaler Form speichern, verwendet werden. Bei einem nach den Lehren der Erfindung ausgebildeten digitalen Speicher enthält jeder Unter- oder Teilspeicher typischerweise eine Mehrzahl von Ebenen, die durch Zeilen und Spalten parallel adressiert werden, wobei jede Ebene ein entsprechendes Bit einer Binärzahl, die den Wert des Abtastpunktes darstellt, speichert.

In den Ansprüchen ist die Unterscheidung zwischen »Spalte« und »Zeile« eine rein sprachliche. Der Gegenstand eines Anspruchs soll bei einer Vertauschung der Begriffe»Spalie« und »Zeile« unverändert bleiben.

Im vorstehenden wurde also ein Speichersystem beschrieben, dessen Speicherplätze ein Feld von Probenpunkten kartieren. Durch eine Einrichtung wird ein paralleler Zugriff zu einer Mehrzahl von Speicherplätzen ermöglicht, welche eine Anordnung der Probenpunkte in einem Zugriffenster bilden, welches in Ansprache auf die orthogonalen Adressen-Koordinaten eines der Probenpunkte in der Anordnung an jeden gewünschten Bereich des Abtastpunktfeldes verschoben werden kann.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Verarbeiten von Proben einer Funktion, die entsprechenden durch integrale Werte eines Satzes von räumlichen Koordinaten definierten Probenpunkten zugeordnet sind, mit einem Adressengenerator zur Erzeugung von spezifischen Sätzen von orthogonalen, räumlichen Koordinaten mit einer Adressengeschwindigkeit, die einen durch die räumlichen Koordinaten bestimmten Weg durch einen Raum beschreiben, mit einem Speicher, der Speicherstellen zum Speichern von jeweiligen Proben der Funktion aufweist, wobei der Speicher so aufgebaut ist, daß er auf integrale Wertebereiche jeweiliger Sätze von räumlichen Koordinaten anspricht, die durch den Adressengenerator dadurch geliefert werden, daß dieser mit der Adressengeschwindigkeit und parallel Sätze von Proben liefert, die jeweilige Sätze von einander in dem Raum benachbarten Punkten darstellen, und mit einer Vorrichtung, die wenigstens in ausgewählten Zeitbereichen die Sätze der von dem Speicher gelieferten Proben verwendet, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Gewichtungseinrich- lung (SUBi, MPX, SUBZ MPZ SUBX MPZ; WNX, WN2, WN3, WN4, KW5, WN6, WN 7, WW8; WN9, WNXO, WWII, WN12, WW13, WN14, WW15, WW16, WW17, WW18, WN19) zum parallelen Gewichten der jeweiligen parallel gelieferten Ausgangsproben des Speichers durch jeweilige Gewiciitungsfaktoren, und eine Summiereinrichtung (ADDZ, ADD^ ADD'.; ADD 12, ADD 13, ADDXA, ADDX5. ADD 16, ADD 17, ADD 18, SUMX; SUMXX, SUMiZ SUMXZ, SUMXA, SUMX5, SUMX6, SUMXT, SUM 18, SUMX9, SUMlXS) aufweist, die jeden Satz von parallel gewichteten Proben summiert, um eine entsprechende Ausgangsprobe in der Reihenfolge von Ausgangsproben zu erzeugen, die mit der Adressengeschwin- digkeit geliefert werden, und die eine gefilterte Ansprechkurve auf die Funktion beschreiben.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Adressengenerator so beschaffen ist, daß er Darstellungen von Wegen durch den Raum erzeugt, die Sätze von nichtintegralen räumlichen Koordinaten enthalten, daß der Speicher so beschaffen ist, daß er jede der Proben der Funktion an den Punkten, die nur ein Bruchteil einer Probenentfernung in der Richtung entfernt liegen, die durch jeden Typ der orthogonalen räumlichen Koordinaten bestimmt ist, parallel liefert, und daß die Gewichtungseinrichtung (SUBX, MPX, SUB2, MPl, SUBZ, MPZ in F i g. 4) so beschaffen ist, daß Gewichtungsfaktoren entsprechend den Bruchteilsbereichen (Zeile, Spaltenrest) der räumlichen Koordinaten so ausgewählt werden, daß die Filteransprechkurve eine interpolierte Ansprechkurve ist, wenn der durch den Adressengenerator gelieferte Satz von räumlichen Koordinaten eine nicht-integrale räumliche Koordinate enthält.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Speicherstellen des Speichers (MUX 1, 4DDl, ADDl, SMOO, SMOX, SMiO, SMXi, MUX 2) in einer zweidimensionalen Anordnung angeordnet sind, die durch erste und zweite (Reihe, Spalte) orthogonale räumliche Koordinaten beschrieben werden, daß der Speicher vier Ausgangs signale, die jeden Satz von zugegriffenen Proben darstellen, parallel lief en (an MUX 2), daß die Gewichtungseinrichtung eine Subtrahiereinrichtung (SUB I, SUB 2) zur Bestimmung jeweiliger Differenzen zwischen den Ausgangssignalen, die Probenpunkte darstellen, die an Speicherstellen gespeichert sind, die einen ersten zugeordneten Wert der ersten räumlichen Koordinate aufweisen, und den Ausgangssignalen, die Probenpunkte darstellen, die an Speicherstellen gespeichert sind, die einen zweiten zugeordneten Wender räumlichen Koordinaten aufweisen, und einen Multiplexer (MPX, MP2) aufweist, um erste Produkte der bestimmten Differenzen und entsprechende Bruchteilsbereiche der ersten (Reihe) räumlichen Koordinate zu erzeugen, und daß

die Einrichtung zum Summieren eine erste Addiereinrichtung (ADDZ) zum Addieren der Probe von dem Probenpunkt, der den ersten Wert der ersten und zweiten zugeordneten räumlichen Koordinaten aufweist, zu dem entsprechenden ersten Produkt, um ein erstes Zwischenergebnis zu erhalten, und eine zweite Addiereinrichtung (ADD 4) aufweist, um die Probe von dem Probenpunkt, der den ersten Wert der ersten zugeordneten räumlichen Koordinaten und den zweiten Wert der zweiten zugeordneten räumlichen Koordinate aufweist, zu dem entsprechenden ersten Produkt, zu addieren, um ein zweites Zwischenergebnis zu erhalten, und daß die Gewichtungseinrichtung außerdem eine die Differenz zwischen dem ersten Zwischenergebnis und dem zweiten Zwischenergebnis bestimmende Einrichtung (SUBZ), eine zusätzliche multiplizierende Einrichtung (MPZ) zur Erzeugung eines Produktes der Differenz zwischen dem ersten und zweiten Zwischenergebnis und dem Bruchteilsbereich der zweiten (Spalte) räumlichen Koordinate aufweist, und daß

die Summiereinrichtung außerdem eine Einrichtung (ADD 5) zum Addieren des zuletzt genannten Produktes zu dem ersten Zwischenergebnis aufweist, um die Ausgangsprobe zu erhalten.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ferner eine der Anzahl der Teilspeicher gleiche Mehrzahl von Kanälen (Ausgänge von MUX 2) und eine Kommutiervorrichtung (MUX 2) vorgesehen sind, welche in Ansprache auf den zweiten Teil jeder Adresse Wege für die Übertragung von Funktionsproben zwischen Kanälen und zugegriffenen Speicherplätzen in entsprechenden Teilspeichern in einem durch den Wert des zweiten Teiles jeder Adresse bestimmten Muster herstellt, und daß die Wahlvorrichtung ein Lesen von Sätzen von Proben der Funktion aus zugegriffenen Plätzen in jedem Fenster, die durch die zugeführte Adresse definiert sind, bewirkt; daß die Kommutiervorrichtung einen Ausgangsmultiplexer (MUX 2) zum Übertragen der verschiedenen Sätze von aus den Teilspeichern gelesenen Proben zu den entsprechenden Kanälen enthält; und daß ferner ein mit den Kanälen gekoppeltes Netzwerk (2DLI)zum Kombinieren von Proben jedes Satzes zu einem entsprechenden Ergebnissignal (ENDERGEBNIS) an einem Ausgang vorgesehen ist.