DE3686875T2 - Regeleinrichtung fuer farben-kurvenschreiber. - Google Patents

Description

Hintergrund der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrostatische Plotter und insbesondere auf Steuereinrichtungen für elektrostatische Farbplotter.
• In einem elektrostatischen Plotter läuft ein Papier an einem Kopf vorbei, der eine große Anzahl von Schreibstiften aufweist. Jeder Schreibstift entspricht einem Pixel, das auf dem vorbeilaufenden Papier aufzubringen ist. Es können sich tausende von Schreibstiften auf einem einzigen Kopf befinden. An jeder Stelle werden unterschiedliche Kombinationen von Schreibstiften aktiviert, so daß an jeder aktivierten Position eine elektrostatische Ladung auf das Papier aufgebracht wird. Das Papier läuft dann über Toner, der an Pixeln hängenbleibt, an denen eine elektrostatische Ladung aufgebracht worden ist, wodurch ein Bild erzeugt wird. Farbbilder können hergestellt werden, indem mehrere verschiedene Toner entsprechend den verschiedenen Farben verwendet werden und indem mehrere Durchläufe über einen einzigen Kopf gemacht werden oder ein einziger Durchlauf über mehrere Köpfe gemacht wird. Eine Steuereinrichtung für den Plotter muß dem Plotter für jeden speziellen Schreibstift mitteilen, ob er zu aktivieren ist oder nicht.
• Die Daten, die dem Plotter von einem Host-Computer oder einem anderen Eingang angeboten werden, liegen typischerweise in der Form von graphischen Datenbeschreibungen vor. Solche graphischen Datenbeschreibungen beschreiben Figuren in dem zu druckenden Bild, wie etwa Linien, Bögen, Polygone, Ellipsen usw.. Unübliche Formen können angegeben werden, indem beispielsweise der Rand des Gebietes spezifiziert und angegeben wird, mit welcher Farbe die Gebiete zu füllen sind. Die Plotter-Steuereinrichtung muß diese graphischen Daten aufnehmen und in Rasterdaten umwandeln. Bei den Rasterdaten handelt es sich schlicht um ein Ein/Aus-Bit für jedes der Pixel in dem Bild.
• Eine andere Vorrichtung, die Rasterdaten verwendet, ist eine Kathodenstrahlröhre (CRT), die in Fernsehgeräten, Computerterminals und dergleichen verwendet wird. Die CRT hat ein großes Feld von Pixeln, die durch Phosphorpunkte auf dem Bildschirm gebildet werden. Die Rasterdaten instruieren die auf den Phosphor schießende Elektronenkanone an jeder einzelnen Pixelposition, ob die Kanone ein- oder ausgeschaltet sein muß. Wenn die Kanone eingeschaltet ist, veranlaßt sie den Phosphor, Licht auszusenden, wenn er mit Elektronen beschossen wird, andernfalls, wenn der Phosphor nicht beschossen wird, wird kein Licht ausgesandt. Farbe kann erzeugt werden, indem man mehrere Phosphorpunkte mit unterschiedlichen Arten von Phosphor entsprechend verschiedenen Farben an jeder Pixelposition anordnet. Alternativ könnte die Energie des Elektronenstrahls variiert werden, um Änderungen der Farbe oder des Grauwertes hervorzurufen. Somit müssen zusätzlich zu dem Ein/Aus-Bit für jedes Pixel ein oder mehrere Bits die zu erzeugende Farbe an jedem Pixel und/oder die Intensität jedes Pixels angeben.
• Die CRT muß ebenso wie der Plotter die Pixel Zelle für Zelle abtasten, um das Bild zu erzeugen. Somit muß die Steuereinrichtung graphische Beschreibungen der Daten aufnehmen und in Rasterdaten umwandeln und der CRT oder dem Plotter bei zunehmenden Werten von x zuführen. Einer CRT müssen die Rasterdaten wiederholt zugeführt werden, um einen Bildschirm wieder aufzufrischen, andernfalls würde das Bild erlöschen. Folglich ist Geschwindigkeit sehr wichtig für eine CRT-Steuerung, und es sind Steuerungen auf einem einzigen integrierten Schaltungsbaustein für spezielle Anwendungen entwickelt worden, uni diese Funktion zu erfüllen. Fortgeschrittene Kathodenstrahlröhrensteuerungen (ACRTC für Advanced Cathode Ray Tube Controllers) sind auf einem einzigen Chip integriert worden, um die Funktionen der Umwandlung der graphischen Datenbeschreibungen in Rasterdaten sowie der Steuerung der Anzeige und der Wiederauffrischung der CRT zu erfüllen.
• Ein Beispiel eines Steuersystems für einen Plotter ist in Fig. 1 gezeigt. Ein Host-Computer 10 erzeugt graphische Datenbeschreibungen, die er an eine Steuereinrichtung 12 übermittelt. Die Steuereinrichtung 12 wandelt die graphischen Daten dann in Rasterdaten um und speichert sie auf einer Platte 14. Die Daten von der Platte 14 werden durch die Steuereinrichtung 12 einem Rahmenpuffer 16 zugeführt, der einen Speicher mit schnellem Zugriff aufweist. Dem Plotter 18 werden dann die Daten aus dem Puffer 16 mit einer hohen Geschwindigkeit zugeführt, so wie sie benötigt werden.
• Da der Markt für Plotter nicht so groß ist wie der Markt für CRTs, sind schnelle integrierte Steuerungen für Plotter, entsprechend den ACRTC-Chips für CRTs derzeit nicht im Handel erhältlich. Es ist jedoch wünschenswert, die Geschwindigkeit von elektrostatischen Plottern zu erhöhen, insbesondere wenn mehrere Farben verwendet werden, so daß zusätzliche Zeit für jede der zu druckenden Farben benötigt wird.
• Aus US-A-4 538 232 ist ein Elektronenstrahl-Lithographiegerät bekannt, in dem eine Umwandlung eines graphischen Musters in ein Bitmuster auf der Grundlage der Parallelverarbeitung von Tellmustern stattfindet. US-A-4 363 104 beschreibt ein Video-Bilderzeugungssystem mit Parallelverarbeitung von Bild-Teilrahmen, bei dem jeder Prozessor nur einen bestimmten Teil jedes Videobildrahmens erhält. Die beiden Entgegenhaltungen offenbaren nicht die Umwandlung von graphischen Datenmustern, die sich über mehr als einen Rahmen erstrecken in graphische Beschreibungen, die vollständig in einem Rahmen enthalten sind.
Kurzbeschreibung der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, besteht in einem verbesserten Verfahren und Gerät zur Steuerung eines elektrostatischen Plotters, die zu einer erhöhten Geschwindigkeit des Plotters führen. Diese Geschwindigkeit wird erreicht durch Aufteilen des zu druckenden Bildes in Rahmen und Parallelverarbeitung der einzelnen Rahmen mit separaten Steuereinrichtungen für jeden Rahmen. Die Schreibstifte auf dem Kopf des elektrostatischen Druckers werden demgemäß in gesonderte Rahmen aufgeteilt. Die von jeder der Steuereinrichtungen erzeugten Rasterdaten werden kombiniert, um das gesamte Bild zu erzeugen, und an den Plotter weitergeleitet.
• Ein Vorprozessor fängt die graphischen Datenbeschreibungen vom Host ab und teilt sie in graphische Datenbeschreibungen für die einzelnen Steuereinrichtungen für die einzelnen Rahmen auf. Hierzu müssen Datenbeschreibungen, die über eine Rahmengrenze hinausreichen, in zwei graphische Datenbeschreibungen umgeschrieben werden, die jeweils vollständig in einem Rahmen enthalten sind. Jede Steuereinrichtung empfängt somit graphische Datenbeschreibungen, die das vollständige Bild zu beinhalten scheinen.
• Die vorliegende Erfindung kann implementiert werden durch Verwendung von im Handel erhältlichen ACRTC-Chips, die für CRTs ausgelegt sind und durch Anpassung der ACRTCs für die Verwendung durch einen Plotter. Für einen Farbplotter kann das Bild in vier Rahmen aufgeteilt werden, wobei vier ACRTCs verwendet werden, nämlich einer für jeden Rahmen. Der Vorprozessor übernimmt graphische Datenbeschreibungen von einem Host und gemäß einer Alternative teilt er sie in graphische Datenbeschreibungen für jeden der vier Rahmen auf. Nach der Rekonstruktion erscheinen die graphischen Daten für jeden Rahmen dem ACRTC als ein vollständiges Bild. Diese Datenbeschreibungen werden dann auf einer Platte in vier separaten Abschnitten gespeichert, wobei jeder separate Abschnitt einer anderen Farbe entspricht. Die ACRTCs verarbeiten dann die Daten parallel, jeweils für eine Farbe auf einmal. Die Daten werden so, wie sie verarbeitet werden, für jeden der ACRTCs in einem lokalen Puffer gespeichert. Wenn die ACRTC-Verarbeitung abgeschlossen ist, werden die Daten in den vier Rahmen wieder kombiniert und einem Hauptpuffer zugeführt, der in vier Segmente aufgeteilt ist, von denen jedes einer Farbe entspricht.
• Nachdem eine erste Farbe für ein Band des Bildes, das der Breite des Speicherraumes im Hauptpuffer entspricht, verarbeitet worden ist, wird eine zweite Farbe verarbeitet. Nachdem alle vier Farben verarbeitet worden sind, ist der Hauptpuffer gefüllt, und der Plotter kann die Rasterdaten zum Drucken aus dem Hauptpuffer entnehmen. Wenn die Daten erschöpft sind, liefern die Haupt-Steuereinrichtung und die ACRTCs zusätzliche Daten in den Hauptpuffer. Zweckmäßigerweise wird ein ACRTC-Chip verwendet, da dieser mit der notwendigen Verarbeitungsleistung auf einem einzigen Chip im Handel erhältlich ist. Der ACRTC ist jedoch dazu ausgelegt, allein einen vollständigen Bildschirm zu steuern, und somit sind Modifikationen für die erfindungsgemäße Verwendungsweise erforderlich.
• Wie oben erörtert wurde, können die graphischen Datenbeschreibungen für jeden Rahmen neu formatiert werden. Außerdem empfängt der ACRTC üblicherweise eine Farbkennung für jedes Pixel, wenn das Pixel verarbeitet wird. Für den Plotter wird keine Farbkennung verwendet, und statt dessen werden die Daten für jede Farbe getrennt verarbeitet und in einem gesonderten Teil eines Hauptpuffers abgelegt, auf den der Plotter nach Bedarf zugreift. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Daten nicht nur in Rahmen aufgeteilt, sondern auch in Bänder. Diese Aufteilung in Bänder berücksichtigt die Speicherbegrenzungen der lokalen Puffer für jeden ACRTC.
• Für ein eingehenderes Verständnis des Wesens und der Vorteile der Erfindung wird auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen Bezug genommen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
• Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines herkömmlichen Steuersystems für einen Plotter;
• Fig. 2 ist ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung für einen Farbplotter;
• Fig. 3 ist ein schematisches Diagramm der Aufteilung des Bildes in Rahmen;
• Fig. 4 ist ein schematisches Diagramm der Anordnung von Rahmen und Farben auf einer Platte;
• Fig. 5 ist ein detaillierteres Blockdiagramm des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2;
• Fig. 6 ist ein Blockdiagramm des Rasterprozessors nach Fig. 4;
• Fig. 7 ist ein verallgemeinertes Datenflußdiagramm für eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung;
• Fig. 8 ist eine detailliertere Version des Datenflußdiagramms nach Fig. 7;
• Fig. 9 ist ein Flußdiagramm einer erfindungsgemäßen Trennroutine;
• Fig. 10 ist eine schematische Darstellung der Trennung eines Graphikelements; und
• Fig. 11 ist ein Flußdiagramm für die Aufteilung von graphischen Daten in Bänder und Streifen.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
• Fig. 2 ist ein schematisches Blockdiagramm des Aufbaus einer Steuereinrichtung gemäß der Erfindung. Ein Host- Computer 10 liefert graphische Daten an einen Vorprozessor 20. Der Vorprozessor 20 unterteilt die Daten nach Rahmen, Band und Farbe und speichert sie auf einer Platte 22. Die Bänder entsprechen vertikalen Aufteilungen längs des zu bedruckenden Papiers und die Rahmen entsprechen horizontalen Aufteilungen. Die Daten von der Platte 22 werden für jedes Band und jede Farbe getrennt an vier Rasterprozessoren 24 übermittelt. Jeder Rasterprozessor 24 verarbeitet die Daten für einen anderen Rahmen. Jeder Rasterprozessor enthält einen ACRTC-Chip und andere Schaltungen, wie weiter unten unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert wird. Wenn die Daten verarbeitet sind, werden sie in lokalen Rahmenpuffern 26 gespeichert und dann in einem Haupt-Rahmenpuffer 28 kombiniert. Abhängig von der gerade verarbeiteten Farbe werden die Daten einem der Segmente 30,32,34 oder 36 in dem Haupt-Rahmenpuffer 28 zugeführt, die den Farben Zyan, Gelb, Magenta bzw. Schwarz entsprechen. Der Plotter 38 greift dann nach Bedarf auf die Daten in dem Haupt-Rahmenpuffer 28 zu.
• Fig. 3 zeigt die Aufteilung eines Papiers in Rahmen. Es ist ein Papier 40 gezeigt, das unter einem ersten Kopf 42 hindurchläuft, der eine Anzahl von Schreibstiften 44 zum Aufbringen elektrostatischer Ladung auf das Papier aufweist, so daß Pixel gebildet werden, wenn das Papier durch ein Tonerbad läuft. Es ist ein Band 46 des Papiers 40 gezeigt, das in vier Rahmen 48 aufgeteilt ist. Jeder Rahmen 48 entspricht einem anderen ACRTC 50. Die Höchstmenge eines Bandes, das ein spezieller ACRTC abdecken kann, ist durch Linien 52 angegeben. Somit kann die Größe der Rahmen von einem ACRTC zum anderen variiert werden, so daß ein ACRTC einen kleineren Rahmen haben kann als andere ACRTCs.
• Fig. 4 zeigt schematisch, wie jeder Rahmen auf einer Platte 22 gespeichert 35 wird. Das Papier 40 ist in eine Folge von Bändern 46 und eine Folge von Rahmen 48 aufgeteilt. Jeder Rahmen 48 für ein spezielles Band 46 ist an der gleichen Stelle in jedem von vier Segmenten 50,52,54 und 56 auf der Platte 22 abgelegt. Die Segmente 50-56 entsprechen den vier Farben Zyan, Schwarz, Gelb und Magenta. Somit werden vier getrennte Bilder auf der Platte 22 gespeichert, nämlich ein gesondertes Bild für jede Farbe. Wie zu erkennen ist, wird sich ein Bild 58 über mehr als einen Rahmen 46 und mehr als ein Band 48 erstrecken.
• Die graphischen Beschreibungen des Bildes 58 können eine Kombination aus Polygonen, Bögen, Flächen und dergleichen sein. Diese graphischen Datenbeschreibungen müssen in entsprechende Rahmen 48 und Bänder 46 aufgeteilt werden. Herkömmliche Verfahren teilen ein Bild ebenfalls in ein kleineres Stück auf, wenn ein Ausschnitt eines Teils eines Bildes gedruckt oder angezeigt wird. Dies geschieht jedoch üblicherweise durch Angabe der Koordinaten der Daten, nachdem sie in Rasterdaten umgewandelt worden sind und somit aus einer Folge von Ein- oder Aus-Bits für die Pixel bestehen. In der vorliegenden Erfindung werden die graphischen Datenbeschreibungen selbst aufgeteilt.
• So mag beispielsweise ein Kreis, der durch einen Radius und einen Mittelpunkt spezifiziert ist, über die Grenze eines Rahmens oder Bandes hinausreichen, und er muß somit in einen oder mehrere Bögen aufgeteilt werden, die jeweils einen Radius sowie Anfangs- und Endpunkte haben. Somit wird jeder Rahmen für ein spezielles Band letztlich mit graphischen Datenbeschreibungen versehen sein, die vollständig in dem Rahmen enthalten sind. Dies gestattet es jedem Rasterprozessor 24, einen Rahmen separat und parallel zu verarbeiten, wie in Fig. 2 gezeigt ist, wodurch die Geschwindigkeit der Steuereinrichtung gesteigert wird.
• Wie in Fig. 4 gezeigt ist, hat der Plotter vier (4) Köpfe 42, von denen jeder Kopf 42 einer anderen Farbe entspricht. Jeder Kopf bezieht seine Rasterdaten von einem anderen der Segmente 30-36 des Haupt-Rahmenpuffers 28. Mit Bezug auf Fig. 2 empfängt der Vorprozessor 28 im Betrieb Datenbeschreibungen vom Host 10. Der Vorprozessor 20 teilt dann die Daten nach Rahmen, Band und Farbe auf und speichert die graphischen Daten in den Segmenten 50-56 der Platte 22. Graphische Datenbeschreibungen, die sich über mehr als einen Rahmen oder ein Band erstrecken, werden in zwei oder mehr graphische Datenbeschreibungen umgewandelt, die jeweils vollständig in einem einzigen Rahmen und Band enthalten sind. Die vier Rahmen für das erste Band für eine erste Farbe werden den Rasterprozessoren 24 zugeführt.
• Die graphischen Daten werden dann in Rasterdaten umgewandelt, in den lokalen Puffern 26 gespeichert und dann einem der Segmente 30-36 des Haupt-Rahmenpuffers 28 zugeführt. Der Vorgang wird dann für das betreffende Band für jede der vier Farben wiederholt. Wenn der Haupt-Rahmenpuffer 28 gefüllt ist, beginnt der Plotter 38 mit dem Auslesen der Daten, wie sie von den Köpfen 42 benötigt werden. Wenn die Daten in jedem der Segmente 30- 36 des Hauptpuffers 28 erschöpft sind, werden die Daten des nächsten Bandes durch die Steuereinrichtung 28 von der Platte 22 gelesen und zur Verarbeitung durch die Rasterprozessoren 24 geleitet, um das betreffende Segment wieder zu füllen.
• Wenn die Daten in einem speziellen Rahmen besonders dicht sein sollten, wird der zu diesem Rahmen gehörende Rasterprozessor 24 mehr Zelt zur Verarbeitung der Daten benötigen. Dies könnte dazu führen, daß der Plotter langsamer arbeiten muß, um auf die Daten zu warten, mit der Folge, daß beim Bedrucken eines Gebietes auf dem Papier das Papier langsamer bewegt wird. Diese langsame Bewegung kann dazu führen, daß weiße Flächen sich länger im Toner befinden, so daß es zur Verschmutzung kommt, und für die Farbe, die sich länger im Toner befindet, kann sich so eine ungleichmäßige Helligkeitsverteilung der Farbe über das Papier ergeben. Dieser Effekt kann dadurch ausgeglichen werden, daß man die Rahmenbreite des speziellen ACRTC für das dichtere Gebiet anpaßt. So würde beispielsweise, wenn die Gesamtzahl der Bits für die vier Rahmen 8,6 k war, jeder ACRTC normalerweise Daten für 2,15 k verarbeiten. Wenn jedoch die Daten in der Mitte des Papiers dichter sind, könnten die Rahmenbreiten für die beiden mittleren ACRTCs beispielsweise auf 0,8 k eingestellt werden, während die beiden äußeren ACRTCs auf 3,8 k eingestellt werden. Auf diese Weise wird die Verarbeitungsgeschwindigkeit der ACRTCs vereinheitlicht, wenn in den 0,8 k-Gebieten dichtere Daten vorliegen als in den 3,5 k-Gebieten.
• Alternativ können anstelle einer Änderung der Rahmenbreite auch die maximalen Datendichten der auf der Platte 22 gespeicherten Rahmen ermittelt werden, während sie mit Hilfe der Steuereinrichtung 20 eingespeichert werden. Die Geschwindigkeit des Plotters kann dann so verlangsamt werden, daß er alle Daten mit der für diese maximale Datendichte erforderlichen niedrigsten Geschwindigkeit behandeln kann.
• Fig. 5 zeigt ein verallgemeinertes Blockdiagramm des Steuersystems nach Fig. 2. Ein Host-Computer 10 ist über eine Eingabe/Ausgabe-(I/O)-Platine 66 mit einem VME-Bus 64 gekoppelt. Der VME-Bus ist ein universeller Standard-Bus-Typ. Die I/O-Platine 66 verwaltet die notwendigen Handshakes zwischen dem Host 10 und der Steuereinrichtung 20. Eine SCSI-Platten- Schnittstelle 68 und eine Plattensteuerung 70 verwalten das Lesen und Schreiben der Daten auf der Platte 22. Vier Rasterprozessoren 24 und ihre lokalen Puffer 26 sind ebenfalls mit dem VME-Bus 64 verbunden, ebenso wie der Haupt-Rahmenpuffer 28 und der Plotter 38 über die I/O-Platine 66.
• Im Betrieb werden die Daten vom Host 10 durch die I/O-Platine 66 gehandhabt und dann über den Bus 64 an die Vorverarbeitungs-CPU 20 übermittelt. Die CPU 20 trennt die graphischen Daten dann nach Rahmen, Bändern und Farbe. Außerdem modifiziert die CPU 20 die Datenbeschreibungen für graphische Daten, die sich über mehr als einen Rahmen oder Puffer erstrecken, wie oben erörtert wurde. Die CPU 20 sorgt außerdem für die Umwandlung der graphischen Daten in die vom ACRTC benötigte Form. Beispielsweise können die graphischen Daten in Form eines Standards vorliegen, der von dem Standard verschieden ist, für das der ACRTC konstruiert ist. Nachdem die CPU 20 diese Operationen ausgeführt hat, werden die Daten über die SCSI-Platten- Schnittstelle 68 und die Plattensteuerung 70 auf der Platte 22 gespeichert. Nachdem alle Daten verarbeitet sind, werden sie unter der Steuerung der CPU 20 von der Platte 22 in den Hauptspeicher 28 eingelesen und dann über den VME-Bus 64 an die Rasterprozessoren 24 übermittelt. Die von jedem Rasterprozessor 24 verarbeiteten Daten werden in einen lokalen Rahmenpuffer 26 geladen, bis die Verarbeitung abgeschlossen ist. Die Daten werden dann über den VME-Bus 64 in den Haupt-Rahmenpuffer 28 übertragen, wo der Plotter 38 auf sie zugreifen kann.
• Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, in dem eine zwei ACRTCs 24 enthaltende Platine im einzelnen gezeigt ist. Eine Steuereinrichtung 72 für direkten Speicherzugriff (DMA) verwaltet die Übertragung von Daten zu und von der Platine. Die Daten werden in Form von graphischen Datenbeschreibungen vom VME-Bus 64 über Datenpuffer 74 und einen Bit-Schieber 76 an die ACRTCs 78 übermittelt. Steuersignale vom VME-Bus 64 laufen durch einen Steuersignalpuffer 80 zu der DMA-Steuereinrichtung 72 und den ACRTs 78. Ein Platinen-Decoder 84 liefert Aktivlerungssignale an die verschiedenen Schaltungen. Wenn die Daten durch die ACRTCs 78 verarbeitet sind, werden sie in 256 k mal 16 Bit-Rahmenpuffern 86 gespeichert. Der Inhalt der Rahmenpuffer 86 wird durch eine Auffrischungsschaltung 88 wieder aufgefrischt.
• Nachdem ein vollständiger Rahmen verarbeitet und in Form von Rasterdaten in den Rahmenpuffern 86 gespeichert worden ist, werden die Daten durch die ACRTC 78, den Bit-Schieber 76 und den Datenpuffer 74 an den VME-Bus 64 übermittelt, so daß sie im Haupt-Rahmenpuffer 28 gespeichert werden, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Die DMA-Steuereinrichtung 72 liefert über einen Adressen Multiplexer 82 Adressen, die den Teil des Haupt-Rahmenpuffers 28 angeben, in dem die Rasterdaten abzulegen sind.
• Ein normaler direkter Speicherzugriff (DMA) von den lokalen Rahmenpuffern 86 auf den Haupt-Rahmenpuffer 28 würde zusammenhängend gepackte Daten ergeben. Um das ursprüngliche Bild aus den einzelnen Rahmen wieder aufbauen zu können, müssen die Daten in Streifen für jeden Rahmen gepackt sein. Wenn das Bild eine Gesamtbreite von 8960 Pixeln hat und in vier gleiche Rahmen aufgeteilt wird, so wird folglich jedem Rahmen ein Streifen mit einer Breite von 2240 Pixeln zugeordnet sein. Die normale DMA-Übertragung wird deshalb so modifiziert, daß der erste Rahmen in Zeile 1 beginnt und in Speicherplätze 0-2239 schreibt, dann zur zweiten Zeile springt und in Speicherplätze 8960 - (8960 + 2240) schreibt, dann in Zelle drei springt, usw. Der zweite Rahmen wird in Zeile 1, Speicherplätze 2240 - (2240 + 2240) geschrieben, springt dann zu Zeile 2 usw.. Die gleiche Prozedur wird für jede Farbe mit einer anderen Anfangsadresse entsprechend den verschiedenen Segmenten wiederholt, wie in Fig. 2 gezeigt ist.
• Der Bit-Schieber 76 kann entsprechend Befehlen von einer Befehlsschaltung 90 die Daten entweder einfach durchlassen oder eine Bit-Verschiebung ausführen. Die Bit-Verschiebung wird verwendet, um eine Anpassung an die Verwendung von zwei Bits für jedes Pixel in dem ACRTC zu erreichen. Diese Zwei-Bit-Konfiguration wird verwendet, um der Situation Rechnung zu tragen, in der zwei überlappende Flächen mit einer Farbe gefüllt werden müssen. Beispielsweise kann eine Figur als eine Kombination aus einem Kreis und einem Rechteck angegeben sein, die einander überlappen. Der ACRTC-Chip ist so ausgelegt, daß er eine Fläche füllen kann, indem er an einem Punkt im inneren der Fläche beginnt und in beiden Richtungen mit dem Setzen von Bits auf die Farbe fortschreitet, bis ein Rand angetroffen wird. Der ACRTC kann feststellen, ob ein Rand angetroffen wird, da der Rand zunächst als eine gesonderte Farbe definiert ist. Dies führt zu Problemen, wenn man versucht, zwei überlappende Flächen zu füllen, wobei der Rand der einen Fläche im Inneren einer zweiten Fläche liegt. Der ACRTC hört mit dem Füllen auf, wenn er den Rand der überlappenden Fläche erreicht, so daß ein ungefüllter Raum verbleibt.
• Dieses Problem wird dadurch überwunden, daß für jedes Pixel zwei Bits verwendet werden, wobei eine Zwei-Bit-Kombination für die Pixel in der zu füllenden Fläche und die andere Zwei-Bit-Kombination für die den Rand definierenden Pixel verwendet wird. Der ACRTC-Chip betrachtet jede Zwei-Bit- Kombination so, als ob sie eine andere Farbe angebe. Man kann die Bits jedoch so betrachten, daß ein Bit die Füllfarbe oder die Randfarbe repräsentiert, während das andere Bit angibt, ob das Pixel ein- oder ausgeschaltet sein soll. Der ACRTC verarbeitet dann die Daten, indem er zwei Bits der Rasterdaten für jedes Pixel erzeugt. Nachdem die verarbeiteten Rasterdaten vom ACRTC ausgegeben werden, schneidet der Bit-Schieber das Farb-Bit von jeder Zwei-Bit-Farbkombination ab, so daß lediglich ein Ein/Aus-Bit für die zur Zeit verarbeitete spezielle Farbe verbleibt. So wird dem ACRTC vorgetäuscht, daß er die Fläche für zwei Farben verarbeitet, und dann wird das zusätzliche Bit entfernt, so daß man als Ergebnis nur das Ein/Aus-Bit erhält. Die Daten werden dann neu gepackt, um eine zusammenhängende Folge von Ein/Aus-Bits für die Pixel zu erhalten. Die Daten werden dann über den Datenpuffer 74 und den VME-Bus 64 in der selben Weise wie die anderen Rasterdaten ausgegeben.
• Ein anderes Problem mit der Flächenfüllroutine des ACRTC bei Verwendung in der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der ACRTC nur bis zu dem angegebenen Rand füllt. Das Problem entsteht, wenn eine Fläche sich über mehr als einen Rahmen erstreckt und geteilt werden muß. Wenn die Fläche in den einzelnen Rahmen gefüllt wird und die Rahmen kombiniert werden, so erscheinen die Rahmengrenzen in dem Bild. Dieses Problem wird dadurch gelöst, daß man dem ACRTC angibt, daß der Rahmen etwas größer sei, als er tatsächlich ist, so daß der ACRTC über die Ränder des Rahmenpuffers hinaus füllt, so daß der Rand der Fläche außerhalb der tatsächlichen Rahmengrenzen liegt. Somit können die Ränder abgeschnitten werden, wenn die Flächen kombiniert werden, so daß sich eine durchgehend gefüllte Fläche ergibt.
• Fig. 7 zeigt ein verallgemeinertes Datenflußdiagramm gemäß der Erfindung. Die Plot-Daten (A) von einem Host-Computer werden durch die erforderlichen Eingaberoutinen (B) verarbeitet. Die Daten werden dann interpretiert (C), um zu entscheiden, ob es sich um Steuerdaten, ein Zeichnungs-Grundelement oder ein Attribut handelt. Grundelemente sind graphische Daten wie etwa Punkte, Linien, Polygone oder Zeichenketten. Attribute umfassen solche Merkmale wie Farbe, Linienmuster oder -dicke oder Halbtonfarben. Halbtonfarben sind die Kombination von zwei oder mehr Farben bei abwechselnden Pixeln, uni aus der Entfernung gesehen den Gesamteindruck einer dritten Farbe zu erzeugen.
• Die Zeichnungs-Grundelemente werden dann aufgeteilt (D) in einzelne Bänder, Rahmen (waagerechte Streifen längs des Papiers) und Farben (Ebenen). Die Steuerdaten, die in Bänder, Streifen und Ebenen aufgeteilten Grundelemente und die Attribute werden dann kombiniert, um die verschiedenen ACRTC-Befehle zu erzeugen (E).
• In Fig. 8 ist das Flußdiagramm nach Fig. 7 in größeren Einzelheiten gezeigt. Die eingegebenen Daten (A) durchlaufen Eingaberoutinen (B) und werden dann decodiert (C). Der erste Teil jedes Befehlselements gibt an, ob die Daten ein Attribut, ein Zeichnungs-Grundelement oder ein Steuersignal sind (D). Für Attributbefehle wird der Rest des Elements eingegeben (E) und dann zur späteren Verwendung gespeichert (F). Für die Steuersignale wird der Rest eines Elements eingegeben (G) und entweder als ein Farbsteuerungs- Signal oder als ein Interpreter-Steuersignal erkannt. Wenn es ein Interpreter-Steuersignal ist, wird die angegebene Funktion ausgeführt (H). Die Steuersignale für die Farbsteuerung werden an eine ACRTC-Formatfunktion übermittelt, die später in dem Datenflußdiagramm spezifiziert wird (I).
• Für die Zeichnungs-Grundelemente wird der Rest des Befehlselements eingegeben (J) und in das verwendete Datenformat umgesetzt (K). Im Rahmen der Erfindung kann beispielsweise das "BENSON Internal Format" (BIF) verwendet werden. Wenn nur ein Ausschnitt des Bildes zu plotten ist, gestattet es die Erfindung, die Daten auszuschneiden, um diesen Ausschnitt zu erzeugen (L), bevor er an die ACRTC-Chips übermittelt wird. Die erhaltenen Daten werden dann in Daten für die einzelnen Farben oder Ebenen und (M) Daten für die betreffenden Rahmen oder Streifen (N) und Daten für die betreffenden Bänder (O) aufgeteilt.
• Die in Ebenen, Streifen und Bänder aufgeteilten Daten werden dann in Übereinstimmung mit dem Format, für das der ACRTC ausgelegt ist, formatiert. Der erste Formatlerungsbefehl weist den ACRTC an, am Anfang eines bestimmten Graphikelements zu beginnen (P). Programmladebefehle werden nach Bedarf erzeugt (Q). Programmladebefehle sind Spezifikationenß die später von dem ACRTC verwendet werden, wie etwa die Angabe der zur Erzeugung eines bestimmten Halbtones verwendeten Farbkombination, die später zum Füllen einer bestimmten Fläche verwendet wird. Registerbefehle werden ebenfalls erzeugt (R). Diese Befehle liefern im wesentlichen Zeiger auf die oben erwähnten Programmladebefehle.
• Schließlich werden Funktionsbefehle (S) erzeugt, die die Übertragung von Daten und eine auszuführende spezielle Zeichenoperation angeben (d. h.: Linie, Polygon, Bogen, etc.). Die Funktionen und die Verwendung solcher Befehle werden in den zu den ACRTC-Chips verfügbaren Datenbüchern beschrieben. Vorzugsweise wird der ACRTC HD63484 von Hitachi verwendet. Das Hitachi User's Manual erläutert die verschiedenen Befehle und ihre Verwendung.
• Fig. 9 ist ein Flußdiagramm, das angibt, wie Grundelemente gemäß der Erfindung getrennt werden können. Wie oben erörtert wurde, erfolgt diese Trennung, wenn eine spezielle Graphikbeschreibung sich über einen oder mehrere Rahmen oder Bänder hinaus erstreckt. Wie ebenfalls bereits früher diskutiert wurde, besteht eine Alternative zum Trennen darin, sämtliche Graphikdaten an jeden ACRTC zu übermitteln und den ACRTC den Teil der Daten verarbeiten zu lassen, der den ihm zugeordneten Koordinaten entspricht.
• Wenn die Trennung vorgenommen wird, so wird zunächst der Typ der Graphikbeschreibung bestimmt (A). Wenn die Graphikbeschreibung ein Linienzug (eine Kombination aus einer Anzahl von Linien) ist, so wird zunächst der Ausgabepuffer initialisiert (B). Es wird dann die aktuelle Vektorbeschreibung der Linie gewonnen (C). Der Vektor wird dort getrennt (D), wo er eine Rahmen- oder Bandgrenze überquert. Das Trennungsergebnis wird dann analysiert(E).
• Diese Analyse läßt sich am besten unter Bezugnahme auf Fig. 10 erläutern. Fig. 10 zeigt einen Rahmen 92 und zwei Linien 94,96. Linie 94 liegt vollständig außerhalb des Rahmens 92, und bei der Analyse würde deshalb festgestellt werden, daß diese Linie vollständig außerhalb des Rahmens 92 liegt. Der aktuelle Inhalt des Ausgabepuffers, der mit 0 initialisiert wurde, würde dann geschrieben (F).
• Die zweite Linie 96 ist in drei Segmente 98, 100 und 102 unterteilt. Das erste Segment 98 zwischen Punkten 104 und 106 wird untersucht. Das Ergebnis der Untersuchung ist, daß es nicht vollständig außerhalb des Rahmens liegt, oder daß der erste Punkt 104 abgetrennt wird. Somit wird der aktuelle zweite Punkt 106 gespeichert (G). Die Analyse ist noch nicht abgeschlossen (H), so daß der nächste Vektor geholt wird (G) und getrennt wird (D). Dies führt dazu, daß das Segment 100 der aktuelle Vektor wird. Der zweite Punkt 106 des Segments 98 wird der erste Punkt des Segments 100. Für den ersten Punkt 106 wird entschieden, daß er getrennt wird, so daß die aktuelle Ausgabe, das heißt, das Segment 100, geschrieben wird (I), wobei der erste Punkt 106 und der zweite Punkt 108 gespeichert werden (J,K). Die Linie ist noch nicht vollständig analysiert worden (H), so daß der Vektor 102 der aktuelle Vektor wird (C), wobei der Punkt 108 der erste Punkt und der Punkt 110 der zweite Punkt ist. Für diesen Vektor wird entschieden, daß er außerhalb des Rahmens liegt, und er wird somit nicht verwendet. Die Linie ist jetzt vollständig analysiert (H), und die aktuelle Ausgabe aus Schritt (I) wird geschrieben (L).
• Wie in dem Flußdiagramm nach Fig. 9 gezeigt ist, werden ein Polygon und ein gefülltes Rechteck in einer ähnlichen Weise analysiert, um eine graphische Datenbeschreibung zu erzeugen, die vollständig in dem Rahmen 92 enthalten ist.
• Fig. 11 zeigt die Prozedur zum Aufteilen der graphischen Daten in Flächen entsprechend einem speziellen Band oder Rahmen. Wenn jedes Grundelement (A) eingegeben wird (B), werden die Flächen der Reihe nach untersucht, beginnend mit der ersten Fläche (C). Die Prozedur nach Fig. 9 wird für dieses Grundelement für die ausgewählte Fläche ausgeführt (D). Falls mehrere Flächen verbleiben (E), werden sie ebenfalls untersucht (F). Die Ausgabe (G) ist eine Folge von getrennten Grundelementen, wobei jede Fläche, über die sich das ursprüngliche Grundelement erstreckte, ihr eigenes Grundelement hat.
• Wie für den Fachmann verständlich ist, kann die Erfindung auch auf andere Weise ausgeführt werden, ohne daß von ihren wesentlichen Merkmalen abgewichen wird. Beispielsweise können mehr oder weniger als vier ACRTC-Steuerungen verwendet werden, oder der Haupt-Rahmenpuffer könnte erweitert werden, so daß die Breite des Bandes vergrößert oder keine Bandaufteilung benötigt wird. Die vorstehenden Ausführungsformen sind deshalb zur Erläuterung aber nicht als Beschränkung des Umfangs der Erfindung gedacht, die in den nachfolgenden Ansprüchen angegeben ist.

Claims (15)

1. Verfahren zum Umwandeln von graphischen Datenbeschreibungen für ein in einem elektrostatischen Plotter (38) mit wenigstens einem Druckkopf (42) zu druckendes Bild in Rasterdaten für den Plotter, mit den Schritten

a) Aufteilen des Bildes in wenigstens zwei Rahmen (48),

b) Trennen der graphischen Datenbesehreibungen in Gruppen entsprechend jedem der Rahmen,

c) Umwandeln der Datenbeschreibungen, die sich über mehr als einen Rahmen erstrecken, in graphische Datenbeschreibungen, die vollständig in einem einzelnen Rahmen enthalten sind,

d) Umwandeln der graphischen Datenbeschreibungen für jeden Rahmen in Rasterdaten für diesen Rahmen, durch Parallelverarbeitung der einzelnen Rahmen mit getrennten Steuereinrichtungen (50),

e) Kombinieren der Rasterdaten für die einzelnen Rahmen zur Bildung von Rasterdaten für das Bild und

f) Zuordnen jedes Rahmens zu je einem Segment des wenigstens einen Druckkopfes.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bild in vier Rahmen aufgeteilt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Schritte a) bis e) für die graphischen Datenbeschreibungen für jede von vier Farben wiederholt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Umwandlungsschritt umfaßt:

Bestimmen neuer Endpunkte für Linien,

Umwandeln von Polygonen in eine Folge von Linien und

Umwandeln von Ellipsen und Kreisen in Bogenstücke.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem bestimmte Flächen mit einer Farbe ausgefüllt werden, wobei in diesem Füllschritt für Polygone, die sieh über eine Rahmengrenze erstrecken, ein Rand unmittelbar außerhalb eines Teils der Rahmenpuffer-Grenze definiert wird, über die sieh diese Fläche erstreckt, und dieser Rand eine von der Füllfarbe verschiedene Farbe hat, so daß die Fläche in jeder ihrer Zeilen gefüllt werden kann, bis die verschiedene Farbe angetroffen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem für überlappende Flächen derselben Farbe

zwei Bits für jedes Pixel einer Fläche und jedes Pixel eines Randes der Fläche bestimmt werden,

ein erstes Zwei-Bit-Muster für jedes Pixel des Randes gespeichert wird,

eine durch diesen Rand begrenzte Fläche mit einem zweiten Zwei-Bit- Muster ausgefüllt wird, bei dem ein Bit mit einem Bit des ersten Zwei-Bit- Musters identisch ist,

für jedes Pixel des Randes und der Fläche das nicht identische Bit gelöscht wird und

die identischen Bits verdichtet werden, so daß jedes Pixel durch ein einziges Bit repräsentiert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Rahmen so aufgeteilt werden, daß eine Grenze zwischen den Rahmen rechtwinklig zu einem Kopf in dem elektrostatischen Plotter verläuft, und bei dem außerdem

das Bild derart in wenigstens zwei Bänder aufgeteilt wird, daß eine Grenze zwischen diesen Bändern parallel zu dem Kopfin dem elektrostatischen Drucker verläuft,

die graphischen Datenbeschreibungen in Gruppen entsprechend den einzelnen Bändern getrennt werden und

die graphischen Datenbeschreibungen, die sich über mehr als einen Band erstrecken, in graphische Datenbesehreibungen umgewandelt werden, die vollständig in einem einzigen Band enthalten sind.

8. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem man die Breite der Rahmen derart in Abhängigkeit von dem Dateninhalt des Bildes variiert, daß ein Rahmen mit einem dichteren Dateninhalt eine kleinere Breite hat.

9. Vorrichtung zur Umwandlung von graphischen Datenbeschreibungen für ein in einem elektrostatischen Plotter (38) mit wenigstens einem Druckkopf (42) zu druckendes Bild in Rasterdaten für den Plotter, mit

- einem Vorprozessor (20) zum Empfang der graphischen Daten, zum Trennen der graphischen Daten in eine Vielzahl von Rahmen (48), die jeweils einen Teil des Bildes darstellen, und zum Umwandeln der graphischen Daten, die sich über mehr als einen Rahmen erstrecken, in umgewandelte graphische Datenbesehreibungen, die vollständig in einem einzigen Rahmen enthalten sind,

- ersten Speichermitteln (22) zum Speichern der getrennten und umgewandelten graphischen Daten,

- einer der Vielzahl der Rahmen entsprechenden Vielzahl von Rasterprocessoren (24), die jeweils dazu eingerichtet sind die getrennten und umgewandelten graphischen Daten für einen Rahmen zu empfangen, wobei die Vielzahl der Rasterprozessoren (24) dazu eingerichtet ist, die getrennten und umgewandelten graphischen Daten parallel in Rasterdaten für die Vielzahl der Rahmen umzuwandeln,

- zweiten Speichermitteln (28) zum Speichern der Rasterdaten für alle Rahmen und

- Mitteln (50) zum Zuordnen jedes Rahmens zu je einem Segment des wenigstens einen Druckkopfes.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der die ersten Speichermittel durch eine Platte gebildet werden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der der Vorprozessor außerdem dazu eingerichtet ist, die graphischen Daten nach der Farbe zu trennen und die graphischen Daten auf getrennten Segmenten der Platte zu speichern, so daß jedes Segment einer anderen Farbe entspricht.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der die Rasterprozessoren fortgeschrittene Kathodenstrahlröhrensteuerungen (ACRTCs) enthalten

13. Vorrichtung nach Anspruch 9, mit mehreren dritten Speichereinrichtungen, deren jede mit einem der Rasterprozessoren verbunden ist, um die Rasterdaten für einen einzelnen Rahmen zu speichern, während diese Rasterdaten von einem der Rasterprozessoren erzeugt werden.

14. Vorrichtung nach Anspruch 9, mit einer Steuereinrichtung für direkten Speicherzugriff (DMA), zur Zufuhr der getrennten und umgewandelten graphischen Daten zu den Rasterprozessoren.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der die Rasterprozessoren Kathodenstrahlrohren-Steuerungen (CRTCs) enthalten und die Vorrichtung außerdem Mittel zum Entfernen eines ersten Bits aus jeder von mehreren Zwei-Bit-Kombinationen, die Pixel-Ausgabedaten von den CRTCs entsprechen, und zum Verschieben der verbleibenden Bits zur Erzeugung einer zusammenhängenden Bitgruppe aufweist.