DE68915232T2

DE68915232T2 - Anzeigegerät mit einem geordneten Zittermuster.

Info

Publication number: DE68915232T2
Application number: DE68915232T
Authority: DE
Inventors: Steven Philip Larky; Bruce David Lucas; Daniel Helmut Mccabe; Todd Kanner Rodgers
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1988-09-16
Filing date: 1989-09-02
Publication date: 1994-11-10
Anticipated expiration: 2009-09-03
Also published as: DE68915232D1; EP0359080A3; EP0359080B1; JP2780193B2; EP0359080A2; CA1306299C; JPH0290197A; US4956638A

Description

Die Erfindung betrifft Bildschirmanzeigevorrichtungen und soll es insbesondere ermöglichen, mittels eines geordneten Rastermusters und der Farbauswahl über Nachschlagetabellen eine weitaus größere Zahl von Farben als normal auf einem Farbbildschirm darzustellen.
Die einem Bildpunkt eines Rasterabtastschirms zugeordnete Anzahl von Bits bestimmt die Zahl der verschiedenen Farben, die gleichzeitig dargestellt werden können. Bei einem Bildschirm, bei dem alle Punkte adressierbar sind (all-points-addressable, APA), ist jedem Bildpunkt physischer Speicherplatz zugeordnet. Ein Bildschirm mit einer Anzeige von 1024 mal 1024 Bildpunkten, bei dem pro Bildpunkt 8 Bit Speicherplatz zugewiesen sind, benötigt 1 Megabyte Speicherplatz für den Bildschirmpuffer, was es erlaubt, gleichzeitig 256 verschiedene Farben darzustellen. Üblicherweise passiert der 8 Bit breite Wert des Bildpunkts vor der Ansteuerung des Kathodenstrahlröhren-Bildschirms eine Nachschlagetabelle (oder Palette). Normalerweise gestattet die Nachschlagetabelle die Auswahl eines von 256 verschiedenen 24-Bit-Werten, die 16 Millionen verschiedene Farben darstellen.
Ein Verfahren, das den Effekt einer relativen Farbintensität erzeugt, verwendet "Raster"-Muster, die zur Bildung des gewünschten Farbtons Punkte einer Farbe verteilt zwischen Punkten einer anderen Farbe im richtigen Verhältnis enthalten. Um zum Beispiel eine Mischung aus zwei Grundfarben wie Rot und Gelb zu bewirken, können rote Punkte mit gelben Punkten vermischt werden, wobei die vermischte Anordnung das Rastermuster darstellt. Gibt es in einer zu färbenden Fläche viele Punkte bzw. Bildpunkte und betrachtet man den entsprechenden Ausdruck aus einiger Entfernung, vereinigt das Auge die Farben des Rastermusters, was den Effekt des gewünschten Farbtons ergibt.
Die Handhabung des Farbbilds einschließlich des "Rasterns" von Daten zum Erzielen der einzelnen Punkte bzw. Bildpunkte erfolgt normalerweise unter der Steuerung eines Mikroprozessors. Nach dem herkömmlichen Ansatz richtet der Prozessor die Erzeugung jedes Bildpunkts an die jeweilige, bestimmte Stelle der Anzeigevorrichtung, und der Prozessor schlägt die Farbinformation in einer Tabelle nach, um zu bestimmen, welche Farbe der jeweilige Bildpunkt haben sollte, damit er das gesamte Rastermuster ausgeben kann.
Ein Schema für ein geordnetes Rasterverfahren wird in einem Artikel von J.N. Judice et al. in Proc. SID, Fourth Quarter 1974, S. 161-169 mit dem Titel "Using Ordered Dithers to Display Continuous Tone Pictures on an AC Plasma Panel" beschrieben. Es werden Graustufenbilder so umgewandelt, daß sie mit einem einzigen Bit pro Bildpunkt ausgegeben werden.
Die folgenden Patentschriften sind Erweiterungen des Artikels von Judice et al., da sie das Graustufen-Rastermuster auf Farb- Rastermuster ausdehnen. Im wesentlichen wird in diesen Patentschriften eine 24 Bit breite Farbe in unabhängige, 8 Bit breite Rot-, Grün- und Blauanteile bzw. deren Komplementärfarben Cyan, Magenta und Gelb sowie manchmal Schwarz zerlegt. Diese 8-Bit- Bilder werden dann mittels eines geordneten Rasterverfahrens wie bei Judice et al. in 1-Bit-Bilder umgewandelt. Es gibt keine Ausführungen über die Umwandlung des 8-Bit-Bilds in mehr als 1- Bit-Bilder.
Die US-Patentschrift US-A-4 730 185, Erfinder Springer et al., stellt ein Farbbildschirmsystem vor, bei dem farbige Rastermuster in einen Bildpunkt-Bitmapspeicher eingelesen werden, der zur Bildung eines Farbbildschirms durch gleichzeitige Adressierung eines Muster-Speichers, der die Rastermuster speichert. Die niederwertigen Adreßbits greifen wiederholt auf einen festgelegten Teil des Muster-Speichers zu, um das Rastermuster zu liefern, das als Daten in den Bildpunkt-Bitmapspeicher geschrieben wird.
Die US-Patentschrift US-A-4 683 466, Erfinder Holtey et al., beschreibt ein Farbbildschirm-Grafiksystem, das drei Bitmapspeicher zum Speichern der Rot, Grün bzw. Blau darstellenden Bits enthält. Kombinationen aus Bits aus den Positionen mit gleicher Adresse in den jeweiligen Bildspeichern zeigen einen Bildpunkt, der eine beliebige der acht Farben Schwarz, Blau, Grün, Cyan, Rot, Magenta, Gelb und Weiß haben kann. Ein Nur-Lese-Speicher (ROM) speichert für jede der Farben Rot, Grün und Blau Muster aus sechzehn Bit in einer Vier-mal-vier-Matrix. Die 16-Bit- Matrizen werden für die anschließende Farbausgabe in ihren entsprechenden Bitmapspeichern gespeichert. Zur Darstellung von Farbtönen aus den oben genannten acht Farben und zur Mischung beliebiger dieser Farbtöne können Kombinationen aus den Matrizen verwendet werden.
In einem Artikel von R.J. Gove in Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng. (USA), Bd. 638 2986, S. 123-137 mit dem Titel "New Dithering Technique For Realistic Color Image Synthesis on Binary RGB Displays" wird ein ähnliches Verfahren wie das bei Judice et al. vorgestellte beschrieben. Es wird speziell ein neues Verfahren für die Ausgabe von farbigen Halbtonbildern auf einem Bildschirm mit zwei Intensitäten und drei Grundfarben bzw. einem Bildschirm mit einer begrenzten Zahl darstellbarer Farben untersucht. Die Bedeutung dieses Verfahrens besteht darin, daß es auf kostengünstigen Standard-RGB-Grafikbildschirmen, die viel in Personal Computern verwendet werden, angenehme und realistische Bilder liefern kann. Es wurde spezielle Hardware hergestellt, um Bilder von einer Videokamera zu erhalten und um diese Bilder auf verschiedenen Farbgrafiksystembildschirmen von Personal Computern zu erzeugen. Die Verarbeitungszeit des digitalisierten 24 Bit breiten RGB-Bilds in das gerasterte 3 Bit breite RGB-Bild beträgt weniger als eine Sekunde.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zur Darstellung einer weitaus größeren Zahl von Farben, ohne dabei die Größe des Bildschirmpuffers zu erhöhen, das Rasterverfahren verwendet. Dies wird durch geordnete Rastermuster und die Farbauswahl über Nachschlagetabellen bewerkstelligt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Farbanzeigevorrichtung zur Verfügung zu stellen, die geordnete Rastermuster verwendet.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Farbanzeigevorrichtung, die geordnete Rastermuster verwendet, zur Erzeugung eines Musters aus zwei dicht bei der gewünschten Farbe liegenden Farben, so daß die von einem Benutzer wahrgenommene mittlere Farbe die gewünschte ist, zur Verfügung zu stellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Farbanzeigevorrichtung, die geordnete Rastermuster verwendet, zur Verfügung zu stellen, wobei das gerasterte Muster mit Hilfe einer Nachschlagetabelle, einer Rastermatrix, einem Komparator und einem Multiplexer erzeugt wird.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Farbanzeigevorrichtung, die geordnete Rastermuster verwendet, zur Verfügung zu stellen, wobei das gerasterte Muster erzeugt wird, indem ein aus der gewünschten Farbe und seiner Position auf dem Bildschirm der Anzeigevorrichtung gebildeter Wert verkürzt wird.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Farbanzeigevorrichtung, die geordnete Rastermuster verwendet, zur Verfügung zu stellen, wobei zum Vorspeichern eines Satzes von Farben, die mit der Rasterfunktion verwendet werden, eine Nachschlagetabelle verwendet wird.
Diese Aufgaben der Erfindung werden durch die Merkmale der Hauptansprüche erreicht. Weitere Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Die Erfindung wird aus der folgenden, spezielleren Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen, wie sie in den beiliegenden Figuren dargestellt sind, deutlich.
FIG. 1 ist ein Blockdiagramm eines Bildschirms, der geordnete Rastermuster verwendet;
FIG. 2 ist ein detailliertes Blockdiagramm des allgemein in FIG. 1 gezeigten grafikfähigen Bildschirmadapterkarte;
FIG. 3 ist ein detailliertes Blockdiagramm der allgemein in FIG. 2 gezeigten Vorrichtung mit geordnetem Rastermuster;
FIG. 4 ist ein detailliertes Blockdiagramm der Vorrichtung mit Rastermuster für eine Grundfarbe, die in FIG. 3 allgemein für jede der drei Grundfarben gezeigt ist;
FIG. 5 ist eine Darstellung der allgemein in FIG. 4 gezeigten Rastermatrix in Tabellenform;
FIG. 6 ist eine Tabelle, die die allgemein in FIG. 4 gezeigte Nachschlagetabelle darstellt;
FIG. 7 ist eine Tabelle, die mit Hilfe der Vorrichtung mit Rastermuster erhaltene Ergebnisse darstellt;
FIG. 8 ist ein alternatives Blockdiagramm der allgemein in FIG. 4 gezeigten Vorrichtung mit Rastermuster; und
FIG. 9 ist eine Tabelle, die Palettenwerte darstellt.
In einer Farbanzeigevorrichtung gibt es für jede Grundfarbe eine Vorrichtung mit Rastermuster. Eine Rastermatrix liefert als Funktion der Position eines Bildpunkts auf dem Bildschirm ein Rastersignal. Eine Nachschlagetabelle speichert einen Farbsatz und reagiert auf ein Farbwahlsignal, um ein ganzzahliges Ausgabesignal und ein Nachkomma-Ausgabesignal zu liefern. Um ein inkrementiertes Signal zu erhalten, wird das ganzzahlige Signal in einem Aufwärtszähler inkrementiert.Ein Komparator vergleicht das Rastersignal mit dem Nachkomma-Signal, um ein Farbwahlsignal zu liefern, falls das Rastersignal größer als das Nachkomma- Signal ist. Falls das Farbwahlsignal vorhanden ist, wird das inkrementierte Signal als Ausgabesignal der Grundfarbe gewählt, andernfalls wird das ganzzahlige Signal als Ausgabesignal der Grundfarbe gewählt.
Diese Erfindung setzt ein sogenanntes Rasterverfahren ein, um eine viel größere Zahl von Farben anzuzeigen, ohne daß dabei die Größe des Bildschirmpuffers erhöht wird. Beim Rasterverfahren wird ein Muster aus zwei Farben verwendet, die dicht bei der gewünschten Farbe liegen und die dem Auge gemittelt als die gewünschte Farbe erscheinen. Die Farben in der Nachschlagetabelle sind speziell für die Verwendung im Rasterverfahren ausgesucht. Diese Erfindung beschreibt Hardware, die dafür sorgt, daß zum Erzielen des Rastereffekts die richtige Farbe im Anzeigepuffer gespeichert wird.
Ein Rasteralgorithmus arbeitet getrennt für jede Grundfarbe (Rot, Grün, Blau). Es wird eine Schaltung beschrieben, die den richtigen Wert des Bildpunkts für eine dieser Grundfarben berechnet, und es wird beschrieben, wie das Ergebnis von drei dieser Vorgänge (jeweils für Rot, Grün und Blau) zusammengeführt werden kann. Alle acht Bit des Vollbildpuffers sind für das gerasterte Bild reserviert, wobei drei der acht Bit für Rot, drei Bit für Grün und zwei Bit für Blau verwendet werden (das Auge ist für Blau nicht so empfindlich). Dies ermöglicht acht unabhängige Werte für Rot, acht für Grün und vier für Blau.
FIG. 1 ist ein Blockdiagramm einer typischen Datenstation mit der Fähigkeit zur Grafikdarstellung mit hoher Geschwindigkeit. Ein Zentralprozessor 2 schickt Befehle an einen grafikfähigen Bildschirmadapter 4. Der grafikfähige Bildschirmadapter 4 liest Bildpunkte aus einem Vollbildpuffer 6 und schreibt sie auch dort hinein. Der Vollbildpuffer dient auch als Schnittstelle zu einem Digital/Analog-Wandler 8 für die Serialisierer-Palette, der digitale Bildpunkte in analoge, auf einem Rasterbildschirm darzustellende Videodaten umwandelt. Der Zentralprozessor 2 hat auch Zugriff auf einen Systemspeicher 10 zum Speichern von Befehlen und Daten. Die grafikfähige Bildschirmadapterkarte 4 ist die Schnittstelle zum Vollbildpuffer 6 und ermöglicht schnelle Grafikfunktionen wie Linienziehen und Bitblt. Der Vollbildpuffer 6 ist in mehreren Ebenen aufgebaut, wobei die Anzahl der Ebenen die Anzahl verschiedener Farben bestimmt, die gleichzeitig auf dem Bildschirm dargestellt werden kann.
FIG. 2 ist ein detaillierteres Diagram der grafikfähigen Bildschirmadapterkarte 4 aus FIG. 1. Befehle von der CPU 2 in FIG. 1 werden einem Adressencontroller/sequenzer 12 sowie Datenpfadregistern 16 zugeführt. Die Datenpfadregister 16 enthalten Werte von Zeilenendpunkten, ursprüngliche Farbwerte und andere Werte, die für die Aufgaben der schnellen Bildschirmverarbeitung benötigt werden. Der Adressencontroller/sequenzer 12 erzeugt die Bildpunktadresse für das Linienziehen, Bitblt und andere Funktionen. Die Datenpfadregister 14 und die Eingangsbildpunkte 18 enthalten die aktuelle Bitmap-Informationen; dann wird eine Reihe von Bildpunkten 20 erzeugt. Diese Bildpunkte 20 sind das Ergebnis verschiedener Vorgänge wie logischen Operationen zwischen den Eingangsbildpunkten 18 und intern erzeugten Bildpunkten aus den Datenpfadregistern 14. Beispielsweise können die intern erzeugten Bildpunkte lineare Interpolationen zwischen Werten in den Datenpfadregistern 14 sein. Die erzeugten Bildpunkte 20 werden mit der vollen Auflösung berechnet (zum Beispiel 24 Bit pro Bildpunkt). Diese Bildpunkte 20 gelangen durch die Vorrichtung 22 mit geordnetem Rastermuster, welche für die Ausgabe Bildpunkte 24 mit der Bildpunktgröße des Vollbildpuffers (Bits pro Bildpunkt) erzeugt, die dem Vollbildpuffer 6 zugeführt werden (FIG. 1).
FIG. 3 ist ein detailliertes Blockdiagramm der Vorrichtung 22 mit geordnetem Rastermuster aus FIG. 2. Es gibt 3 Vorrichtungen 26, 28 und 30 mit Rastermuster, die die Grundfarben Rot, Grün bzw. Blau empfangen und dazu dienen, an der Stelle 32 den endgültigen Wert des Bildpunkts zu liefern.
Die drei Vorrichtungen 26, 28 und 30 mit Rastermuster sind identisch, und FIG. 4 zeigt eine Vorrichtung mit Rastermuster stellvertretend für eine dieser Grundfarben. Die Vorrichtung mit Rastermuster enthält eine Rastermatrix 34, die als Eingabe x und y - die x- und y-Parameter eines gegebenen Bildpunkts - erhält und daraufhin auf Leitung 36 einen Rastermatrixwert an ein Komparatornetzwerk 38 ausgibt. Die Funktionsweise der Rastermatrix 34 wird im Zusammenhang mit FIG. 5 ausführlich erklärt.
Eine Nachschlagetabelle 40 dient dazu, eine Eingangsgrundfarbe in verschiedene Farbtöne umzusetzen. Die Ausgabe der Nachschlagetabelle 4 umfaßt ein ganzzahliges Signal 42, das einem Aufwärtszähler 44, der zu dem ganzzahligen Wert 1 addiert, sowie einem Multiplexer 46 zugeführt wird. Ein Nachkomma-Signal 48 aus Tabelle 40 gelangt zum Komparator 38. Das inkrementierte Signal vom Aufwärtszähler 44 wird auch dem Multiplexer 46 zugeführt. Der Komparator 38 vergleicht das Rastersignal 36 von der Rastermatrix 34 mit dem Nachkomma-Signal 48 aus der Nachschlagetabelle 40, damit jedesmal, wenn eine bestimmte Beziehung zwischen dem Rastersignal 36 und dem Nachkomma-Signal 48 auftritt, ein Farbwahlsignal 50 geliefert wird. Wenn das Nachkomma-Signal 48 zum Beispiel größer als das Rastersignal 36 ist, wird das inkrementierte Signal vom Aufwärtszähler 44 als auszugebende Grundfarbe auf Leitung 49 gewählt, oder andersherum, wenn das Nachkomma- Signal kleiner oder gleich dem ganzzahligen Signal ist, wählt der Multiplexer 46 das ganzzahlige Signal auf Leitung 42 als die auf Leitung 49 auszugebende Grundfarbe.
Es folgt eine ausführlichere und mathematische Beschreibung des oben allgemein beschriebenen Rasterverfahrens. Im Folgenden wird für hexadezimale Zahlen die Schreibweise der Programmiersprache C verwendet. In C wird den Hex-Zahlen ein "0x" vorangestellt. So ist z. B. 16 in hexadezimaler Schreibweise 0x10.
Der Grundgedanke hinter dem geordneten Rastermuster aus mehreren Bits ist die Umsetzung von Eingangsintensitäten in Ausgaben als Hardware-Index. Die kleinste Eingangsintensität (0) wird in den kleinsten Hardware-Index (ebenfalls 0) umgesetzt. Außerdem wird es angestrebt, die Maximalintensität (in den Beispielen 2&sup8; - 1 = 255) in den größten Hardware-Index umzusetzen. In einem 2-Bit- System ist der größte Index 3 (=2² - 1); in einem 3-Bit-System ist der größte Index 7 (=2³ - 1). (Alle folgenden Beispiele gelten für 3-Bit-Systeme).
Die Umsetzung erfolgt, indem der Eingangswert mit dem maximalen Ausgangswert multipliziert und das Produkt dann durch den maximalen Eingangswert geteilt wird. Daher ist
0 = (I x 7) / 255 ,
wobei I der Eingangswert der Intensität und 0 der auzugebende Hardware-Index ist.
Es ist zu beachten, daß bei dieser Umsetzung Genauigkeit verlorengeht. Die Genauigkeit kann durch Multiplizieren des Eingangswerts mit einer Konstante und anschließende Division des Ergebnisses um die gleiche Konstante erhöht werden.
I1 = I x K,
01 = (I1 x 7) / 255,
0 = 01 / K.
Die Konstanten heben sich gegenseitig auf.
Eine besonders gute Wahl für K ist 16, eine 2er-Potenz. Die Multiplikation mit 16 erfolgt einfach durch das softwaremäßige Verschieben um 4 Bit nach links und das hardwaremäßige Auffüllen der vier niederwertigsten Bits mit Nullen.
Entsprechend ist die Division durch 16 einfach das softwaremäßige Verschieben um 4 Bit nach rechts und das hardwaremäßige Entfernen der 4 niederwertigsten Bits. Wird K = 16 verwendet, können die 4 niederwertigsten Bits von 01 als Nachkommateil interpretiert werden. Insbesondere ist 01 MOD 16 der Bruchteil des Werts 01 zwischen 0 x K und (0+1)xK.
In diesem Ausführungsbeispiel besteht die Beziehung zwischen I und 01 in einer Nachschlagetabelle. Die 4 niederwertigsten Bits sind der Bruch. Die 3 höchstwertigen Bits sind der auszugebende Hardware-Index, der möglicherweise inkrementiert wird.
01 MOD 16 (der Nachkomma-Fehler von 0) kann im Rasterverfahren eingesetzt werden. Ist 01 MOD 16 größer als D2(x MOD 4, y MOD 4), dann wird 01 auf 0 + 1 aufgerundet. Ist 01 MOD 16 kleiner als D2(x MOD 4, y MOD 4), dann wird 01 auf 0 abgerundet. D2 ist die 4x4-Rastermatrix und enthält die Werte 0..15.
Der obengenannte Vorgang ist als Multiplexer ausgeführt, d. h. das Ergebnis des Vergleichs schaltet zwischen 0 und 0+1 um. Ein alternatives Ausführungsbeispiel erübrigt den Multiplexer, indem einfache D2 zu 01 addiert wird und die niederwertigsten Bits hinausgeschoben werden. Dieser letztgenannte Ansatz ist für eine Softwarelösung einfacher. Bezüglich der Hardware ist der Ansatz mit dem Multiplexer besser, da er die Gesamt-Ausgabeverzögerungszeit reduziert.
Man betrachte das folgende Beispiel:
I = 128 (d. h. halbe Intensität)
IxK = 128 x 16 = 2048
IxKx7 = 14336
01 = IxKx7/255 = 56 = 0x38
0 = 01/16 = 3
01 MOD 16 = 8
Somit wird I=128 genau zwischen die Hardware-Indizes 3 und 4 umgesetzt (8 liegt genau zwischen 0 und 16). Untersuchen wir die Rastermatrix:
Das Aufrunden (+) und Abrunden (-) geschieht folgendermaßen:
Als Ergebnis werden abwechselnd Bildpunkte mit "3" und "4" geschrieben.
Farbbilder werden verarbeitet, indem der 24 Bit breite Bildpunktwert in 3 Intensitätswerte aus 8 Bit für die Grundfarben (Rot, Grün und Blau) zerlegt wird. Besitzt der Vollbildpuffer 8 Bit pro Bildpunkt, dann werden 3 dieser Bits dem Feld für Rot zugewiesen, 3 Bit für Grün und 2 Bit für Blau. Die Berechnungen werden für jede Grundfarbe getrennt vorgenommen (d. h. 0..255 für Rot wird in 0..7 für das Rot-Feld umgewandelt, usw.). Die Endergebnisse werden in dem 8 Bit breiten Bildpunkt vereinigt.
Stellvertretend wird in FIG. 5 eine Rastermatrix 34 in hexadezimaler Schreibweise näher gezeigt. Gibt man der Matrix als Y- Adresse 10 und als X-Adresse 11 ein, so ergibt sich der Matrixwert 9, der mit dem Nachkomma-Signal 48 aus der Nachschlagetabelle 40 verglichen werden muß, wie es oben beschrieben worden ist. Auf die gleiche Weise lassen sich andere Matrixwerte berechnen.
Die Rastermatrix kann von unterschiedlicher Größe sein, wobei eine größere Matrix es ermöglicht, eine größere Zahl von Farben zu simulieren (eine große Matrix besitzt mehr Möglichkeiten für das Verhältnis von einer Farbe gegenüber einer anderen). Ist die Matrix jedoch zu groß, kann das Auge auf der großen Fläche nicht mehr die Farben mitteln, und der Nutzen eines genaueren Farbverhältnisses geht verloren. Verwendet man die bereits gezeigte 4 mal 4 Rastermatrix, dann beträgt die kleinstmögliche Farbstufe 1/16 der Differenz zwischen den beiden am dichtesten beianderliegenden Farben.
Stellvertretend zeigt FIG. 6 eine Nachschlagetabelle 40 (FIG. 4) in hexadezimaler Schreibweise in näheren Details. Die Nachschlagetabelle 40 dient dazu, die gewünschte (Eingangs-)Farbe in die in der Nachschlagetabelle vorhandenen Farbtöne umzusetzen. Die Eingangsfarbe wird in die vorhandenen Paletteneinträge umgesetzt. Die Nachkomma-Differenz zwischen der gewünschten Farbe und dem Paletteneintrag wird dann mit dem Wert in der Rastermatrix verglichen, um zu entscheiden, ob der Paletteneintrag, der niedriger (dunkler) als die gewünschte Farbe ist, oder der Paletteneintrag, der höher (heller) als die gewünschte Farbe ist, verwendet wird. Die sich ergebende Farbe gelangt durch eine Nachschlagetabelle, die ein ganzzahliges Ergebnis, das den niedrigeren Paletteneintrag darstellt, und ein Nachkomma-Ergebnis (auf einer Skala von 0 bis 15, damit es der Rastermatrix mit 16 Einträgen entspricht) für die Verwendung mit der Rastermatrix erzeugt. Dieses Nachkomma-Signal wird dann mit dem Eintrag für den Bildpunkt in der Rastermatrix verglichen, und falls der Nachkomma-Wert kleiner oder gleich dem Eintrag in der Rastermatrix ist, dann wird der niedrigere Wert gewählt; andernfalls wird zum ganzzahligen Ergebnis 1 addiert, und dieser Wert wird im Vollbildpuffer gespeichert. Die Nachschlagetabelle zeigt einige Beispieleinträge. Die Formel für die Nachschlagetabelle lautet: gewünscht * MaxWert / 255. Dadurch wird der kleinste Eingangswert in 0 und der größte in Maxwert umgesetzt (vorausgesetzt, die gewünschte Farbe wird mit 8 Bit eingegeben). Im aktuellen Beispiel ist MaxWert 7 für Rot und Grün und 3 für Blau.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nun ein Beispiel beschrieben. In diesem Beispiel sei angenommen, daß der Eingangswert Rot = 87 (hex), Grün = 6 (hex) und Blau = 87 (hex) ist. Rot wird in die ganze Zahl 3 und den Nachkommateil B umgesetzt, Grün wird in die ganze Zahl 0 und den Nachkommateil 2 umgesetzt, während Blau in die ganze Zahl 1 und den Nachkommateil 9 umgesetzt wird. Der Nachkommateil dient zum Vergleich mit dem Eintrag in der Rastermatrix, der die gleichen X- und Y-Werte wie die Position des Bildpunkts hat. Falls in diesem Beispiel die zwei niederwertigsten Bits von X 11 lauten und die zwei niederwertigsten Bits von Y sind 10, so lautet der Eintrag in der Rastermatrix 9. Dann ist die Farbe des Bildpunkts für Rot 4 (B > 9), für Grün 0 (2 < = 9) und für Blau 1 (9 < = 9). Diese drei Werte werden dann zu einem 8 Bit breiten Wert für den Bildpunkt von 81 (hex) (10000001 binär) vereinigt. Der Paletteneintrag für 81 lautet R = 92 (hex), G = 00 (hex), B = 55 (hex) . Der Wert 81 für den Bildpunkt gilt nur für X = 11 (binär), Y = 10 (binär). Wird eine größere Fläche mit der Farbe Rot = 87 (hex), Grün = 6 (hex) und Blau = 87 (hex) verwendet, dann rastern die Matrixeinträge die Bildpunktwerte wie in FIG. 7.
Die Verwendung des Rastermusters erhöht die Farbauflösung über die normalerweise bei 8 Bit pro Bildpunkt erzielte Auflösung hinaus. Die Rastermatrix erzeugt 16 verschiedene Kombinationen des ganzzahligen Werts und einen plus dem ganzzahligen Wert. Dies erhöht, unabhängig voneinander, die Farbauflösung jeder Grundfarbe um 4 Bit. Die sich ergebende Farbauflösung ist somit die Auflösung des Bildpunkts (normalerweise 8 Bit) plus die zusätzlichen 12 Bits (4 Bit mal 3 Grundfarben) aus dem Rasterverfahren. Bei typischen Anwendungen wird die Farbauflösung von 8 Bit auf 20 Bit erhöht, was nahe bei dem 24 Bit breiten Eingangswert liegt. Dieses Schema erreicht über eine Million wahrnehmbare Farben gegenüber den 256 Farben, die normalerweise bei einer Bildschirmanzeige mit 8 Bit pro Bildpunkt darstellbar sind.
Alternative Farbumsetzungen sind ebenfalls kompatibel zu dem hier beschriebenen Rasterverfahren. Zu den anderen Möglichkeiten zählen eine Umsetzung mit 2-4-2 (R-G-B), was 16 Grüntöne, aber nur 4 Rot- und Blautöne ermöglicht. Diese Farbaufteilung rührt vermutlich daher, daß das Auge im grünen Spektralbereich am empfindlichsten ist.
Falls die Zahl der Gatter in der Nachschlagetabelle 40 in FIG. 4 zu groß ist, erübrigt ein in FIG. 8 gezeigtes alternatives Ausführungsbeispiel die Nachschlagetabelle 40. In diesem Fall müssen die Farben auf der Basis der Festkommazahlen berechnet werden, die normalerweise aus der Nachschlagetabelle erzeugt werden. Bei einem 3D-Farbtongenerator mag dies recht akzeptabel sein, da die einzige Änderung darin besteht, daß jede Grundfarbe mit 7/255 (bzw. im Fall von Blau mit 3/255) multipliziert wird. Viele Algorithmen, die die Farbe auf Inkrementbasis berechnen, müssen lediglich die ursprüngliche Farbe um 7/255 und das Farbänderungsinkrement um 7/255 korrigieren. Eine Rastermatrix 51 speist eine Einheit 52, in der ein Größer-Als-Vergleich stattfindet und die zur Erzeugung eines Farbwahlsignals 56 den Matrixwert mit dem Nachkomma-Anteil 54 einer Eingangsgrundfarbe vergleicht. Das Farbwahlsignal 56 steuert den Multiplexer 58, der zwischen einem Signal 60 aus dem ganzzahligen Wert einer Eingangsgrundfarbe und dessen durch einen Aufwärtszähler 44 erzeugtes Inkrement 62 wählt.
Die Palettenwerte für die ursprüngliche Palettenwahl, wie sie aus dem Vollbildpuffer dem Digital/Analog-Wandler 8 für die Serialisierer-Palette in FIG. 1 zugeführt werden, zeigt FIG. 9. Für jede Position in der Palette ist ein separater Ausgabewert für Rot, Grün und Blau festgelegt. Bei einer üblichen Darstellung stellen die ersten drei Bits im 8 Bit breiten Palettenindex den Ausgabewert für Rot dar, die nächsten drei Bits stellen dann den Ausgabewert für Grün dar, und die letzten beiden Bits stellen den Ausgabewert für Blau dar. Der Inhalt der Palette ist an jedem Index so festgelegt, daß jeder Indexwert die entsprechende Anteile für Rot, Grün und Blau enthält. Beispielsweise bedeutet der Paletteninhalt für den Index 177, binär 10110001 (RRRGGGBB), daß der Wert für Rot gleich 5, für Grün gleich 4 und für Blau gleich 1 ist. Der Palettenwert für Rot ist B6 (hex), der Palettenwert für Grün ist 92 (hex) und der Palettenwert für Blau ist 55 (hex). Die 4 bzw. 8 pro Grundfarbe vorhandenen Farbtöne werden so gewählt, daß sie in gleichmäßigen Abständen zwischen dem kleinsten Ausgabewert der Palette (normalerweise 0) und dem größten Ausgabewert der Palette (normalerweise 255) verteilt sind. Somit wandelt der Digital/Analog-Wandler 8 für die Serialisierer-Palette (FIG. 1) die digitalen Paletteneinträge in analoge Signale um, die dazu geeignet sind, eine Farbanzeigevorrichtung anzusteuern.

Claims

1. Vorrichtung zum Rastern jeder auf einer Farbanzeigevorrichtung darzustellenden Grundfarbe mit:

einer Rastermatrix, die als Funktion der Position eines Bildpunkts auf der Farbanzeigevorrichtung ein Rastersignal ausgibt;

einer Nachschlagetabelle, die einen Farbsatz enthält und auf ein Farbwahlsignal hin ein ganzzahliges Signal und ein Nachkomma-Signal ausgibt;

einem Aufwärtszähler, der zur Erzeugung eines inkrementierten Signals das ganzzahlige Signal inkrementiert; und

Mitteln, die ein Grundfarbensignal liefern, das immer dann das inkrementierte Signal ist, wenn ein vorgegebenes Verhältnis zwischen dem Rastersignal und dem Nachkomma-Signal besteht, und das immer dann das ganzzahlige Signal ist, wenn dieses vorgegebene Verhältnis nicht besteht.

2. Vorrichtung zum Rastern jeder auf einer Farbanzeigevorrichtung darzustellenden Grundfarbe mit:

Mitteln, die ein Grundfarbensignal liefern, das immer dann das inkrementierte Signal ist, wenn das Rastersignal größer als das Nachkomma-Signal ist, und das immer dann das ganzzahlige Signal ist, wenn das Rastersignal nicht größer als das Nachkomma-Signal ist.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die ein Grundfarbensignal liefernden Mittel folgendes umfassen:

einen Multiplexer, der als ersten Eingang das inkrementierte Signal und als zweiten Eingang das ganzzahlige Signal hat und der einen Auswahleingang hat, der das inkrementierte Signal wählt, wenn ihm ein Auswahlsignal zugeführt wird, und der das ganzzahlige Signal wählt, wenn es das Auswahlsignal nicht gibt; und

einen Komparator, der das Rastersignal mit dem Nachkomma- Signal vergleicht, um dem Multiplexer jedesmal dann das Auswahlsignal zuzuführen, wenn das Rastersignal größer als das Nachkomma-Signal ist.

4. Vorrichtung zum Rastern jeder auf einer Farbanzeigevorrichtung darzustellenden Grundfarbe mit:

dem Eingangssignal einer Grundfarbe, das ein ganzzahliges Signal und ein Nachkomma-Signal enthält;

einem Aufwärtszähler, der das ganzzahlige Signal imkrementiert; und

Mitteln, die ein Grundfarbensignal ausgeben, das immer dann das inkrementierte Signal ist, wenn ein vorgegebenes Verhältnis zwischen dem Rastersignal und dem Nachkomma-Signal besteht, und das immer dann das ganzzahlige Signal ist, wenn dieses vorgegebene Verhältnis nicht besteht.

5. Vorrichtung zum Rastern jeder auf einer Farbanzeigevorrichtung darzustellenden Grundfarbe mit:

einem ganzzahligen Eingangs-Grundfarbensignal;

einem Nachkomma-Eingangs-Grundfarbensignal;

einem Aufwärtszähler, der das ganzzahlige Signal inkrementiert; und

Mitteln, die ein Grundfarbensignal ausgeben, das immer dann das inkrementierte Signal ist, wenn das Rastersignal größer als das Nachkomma-Signal ist, und das immer dann das ganzzahlige Signal ist, wenn das Rastersignal nicht größer als das Nachkomma-Signal ist.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Mittel, die ein Grundfarbensignal ausgeben, folgendes umfassen:

einen Komparator, der in Abhängigkeit des Vergleichs des Rastersignals mit dem Nachkomma-Signal und der Feststellung,

daß das Rastersignal größer als das Nachkomma-Signal ist, ein Farbwahlsignal liefert; und

ein Ausgabemittel, das als ersten Eingang das inkrementierte Signal und als zweiten Eingang das ganzzahlige Signal hat und das einen Auswahleingang hat, dem das Farbwahlsignal zugeführt wird, wobei das inkrementierte Signal als auszugebendes Grundfarbensignal gewählt wird, wenn das Farbwahlsignal am Auswahleingang anliegt, wobei das ganzzahlige Signal als auszugebendes Grundfarbensignal gewählt wird, wenn das Farbauswahlsignal nicht am Auswahleingang anliegt.