DE69020279T2

DE69020279T2 - Mechanismus zur Sicherung von Bildelementen für Adapter für gemischte Darstellung von graphischen Signalen und Video.

Info

Publication number: DE69020279T2
Application number: DE69020279T
Authority: DE
Inventors: Sung Min Choi; Leon Lumelsky; Alan W Peevers
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1989-09-29
Filing date: 1990-08-03
Publication date: 1996-02-08
Anticipated expiration: 2010-08-04
Also published as: DE69020279D1; EP0419814A3; EP0419814A2; JPH03123391A; US5220312A; EP0419814B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein hochauflösendes Bildschirmsystem mit einem hochauflösenden Monitor, einem Computer, der dem genannten Bildschirmsystem Steuersignale bereitstellt, einem hochauflösenden Graphik-Bildspeicher zum Speichern von computererzeugten graphischen Bildern und zum Einspeisen der genannten graphischen Bilder in den genannten Monitor mit einer vom genannten Computer gesteuerten Taktrate, und einem Videodatensystem mit einem Video-Bildspeicher zum Einspeisen von Videodaten in den Monitor mit TV-Frequenz, unter Steuerung durch den genannten Computer.
Die ältere Patentschrift EP-A 0 384 257 von Lumelsky et al. mit dem Titel "Audio Video Interactive Display" beschreibt eine Video-Adapter-Architektur, die das gleichzeitige Betrachten von Videodaten und Graphikdaten ermöglicht; das Bild ist hierbei in "Fenstertechnik" oder ähnlich aufgeteilt. Es werden zwei Bildspeicher bereitgestellt, einer zum Speichern von Videodaten und einer zum Speichern von Graphik. Durch Ausnutzung einer geeigneten Steuerungsarchitektur werden die Ausgänge der beiden Speicher sowohl aufeinander als auch auf einen hochauflösenden Monitor abgestimmt, auf dem kombinierte Bilddarstellungen erzeugt werden können.
In solchen Systemen wird die Graphikinformation in die Video- Information eingeblendet; den Hintergrund bildet ein bewegliches Videobild, der Vordergrund ist aus verschiedenen graphischen Objekten, wie Icons, Menüs oder Text, aufgebaut.
Um beide Elemente auf einem einzigen Monitor darzustellen, muß man das Videosignal mit dem Graphiksignal synchronisieren, so daß beide Raster dieselbe Größe aufweisen und mit genau derselben Frequenz dargestellt werden. Desweiteren sollte jedes Video-Bildelement im Verhältnis 1:1 einem Graphik-Bildelement entsprechen, so daß beide Bildelementtypen in derselben Weise adressiert werden können. Eine Möglichkeit, diese Anforderungen zu erfüllen, ist die Verwendung von zwei getrennten Bildspeichern, einen für Graphik und einen für Video, wie in der Patentschrift YO989-010 mit dem Titel "Audi Video Interactive Display" beschrieben wird. Die Video-Informationen werden aus dem Dual-Port-Videopuffer auf VRAM-Basis unter Verwendung derselben Synchronisations- und Taktsignale ausgelesen, die auch für den Graphik-Bildspeicher verwendet werden.
Das bekannteste Einblend-Verfahren ist bekannt als "Farbverschlüsselung"; hierbei wird die Hintergrundfarbe für die Graphikinformation als die "Verschlüsselungs"-Farbe definiert, alle Bildelemente dieser Farbe werden in diesen Positionen auf dem Monitor durch live-Video ersetzt (siehe Figur 1A). Die Bildelemente aller anderen Farben erscheinen unverändert auf dem Monitor. Dasselbe Verfahren kann zur Darstellung von Video-"Objekten" im Vordergrund auf einem graphischen Hintergrund verwendet werden. Hier werden die Objekte, die als Video zu sehen sein sollen, (bei denen es sich um rechteckige Video-"Fenster" oder beliebig geformte Objekte handeln kann) in der Verschlüsselungs-Farbe gezeichnet, die anders sein muß, als die Farbe des graphischen Hintergrunds (siehe Figur 1B). Graphik-Objekte können auch im Vordergrund dargestellt werden, vorausgesetzt, sie werden nicht unter Verwendung der Verschlüsselungs-Farbe gezeichnet.
Fig. 2 erläutert eine typische Schaltung zur Implementierung des Farb-Verschlüsselungs-Schemas. Es besteht aus einem Register 200 zum Speichern des Digitalwerts der Verschlüsselungs- Farbe, einem Digital-Komparator 202 und einem schnellen Analog-Multiplexer 204 (Bildelement-Geschwindigkeit). Das n-Bit- Schlüsselregister wird ständig mit der digitalen n-Bit-Darstellung der Graphik-Bildelemente verglichen, die dargestellt werden sollen. Im typischen Fall ist n bei den heutigen Graphik-Bildschirmen eine Zahl zwischen 1 und 8. Hat eines der eingehenden Bildelemente denselben Wert wie die Schlüssel- Farbe, wird der Ausgang des Komparators bestätigt. Hierdurch wird der Analogschalter 204 veranlaßt, in diesem Moment die Spannung des Videosignals auszugeben. Für alle anderen Farben der eingehenden Bildelemente gibt der Komparator die Spannung des Analog-Graphiksignals aus. Das dargestellte Schaltschema ist für Monochrom-Systeme geeignet, bei denen nur eine Farbkomponente vorhanden ist. Bei Farbgraphiksystemen ist für jede Farbkomponente ein Analogschalter erforderlich (im typischen Fall drei - jeweils einer für Rot, Grün und Blau).
Im typischen Fall werden diese Einblendschemata von dedizierten videobasierten Anwendungsprogrammen verwendet, die externe Video-Quellen steuern, wie zum Beispiel Bildplattenabspielgeräte, Videorecorder, etc. Der Benutzer startet die Anwendung, die ihrerseits das Schlüsselregister mit einer bestimmten Farbe initialisiert, und anschließend den Graphikbildschirm zeichnet, wobei die entsprechenden Bereiche in der Verschlüsselungsfarbe gezeichnet werden.
In bezug auf die Fenstertechnik, das heißt, bei Systemen ohne Vollbildschirm-Darstellung, treten hier verschiedene Probleme auf. Bei diesen Systemen kann es sein, daß zu einem bestimmten Zeitpunkt mehr als eine Anwendung auf dem Bildschirm dargestellt wird, insbesondere bei den heutigen Systemen mit Fenstertechnik und Multitasking-Betriebssystemen (zum Beispiel das IBM OS/2-System mit Presentation Manager).
Eine erste Schwierigkeit tritt auf, wenn sich videobasierte Anwendungen und Non-Videoanwendungen den Bildschirm teilen. Die Non-Videoanwendungen kennen normalerweise die Farbverschlüsselung nicht, geschweige denn, welche Farbe der aktuelle Schlüssel ist. Die verschiedenen Objekte werden auf den Bildschirm gezeichnet in der Annahme, daß in jeder Farbe gezeichnet werden kann und daß diese Farbe auch unverändert auf dem Bildschirm sichtbar wird. Wenn die Videoanwendungen versuchen, den Farbschlüssel zu nutzen, werden verschiedene farbige Graphik-Objekte in der Non-Videoanwendung plötzlich durch Video ersetzt. Das darf natürlich nicht passieren.
Dieses Problem wird noch komplizierter, wenn mehrere Videoanwendungen gleichzeitig auf einem Bildschirm laufen. Im wesentlichen konkurrieren diese Anwendungen um eine Ressource, nämlich das Farbschlüsselregister. Wenn eine gegebene Anwendung läuft, kann sie das Schlüsselregister für ihre eigenen Zwecke modifizieren. Hierdurch kann es zu störenden Effekten in anderen Anwendungsfenstern kommen, da in diesen möglicherweise graphische Objekte in derselben Farbe gezeichnet wurden, wie die neue Verschlüsselungs-Farbe. Wird das Schlüsselregister modifiziert, erscheinen diese Objekte plötzlich als Video-Objekte auf dem Bildschirm, was aus Benutzersicht wahrscheinlich unerwünscht ist.
Ein zweites Problem tritt auf, wenn man statische Videobilder zusammen mit beweglichen Videobildern und Graphik auf einem gemeinsamen Bildschirm nutzen will. Ein Beispiel hierfür zeigt die Fig. 3; hier wird ein unbeweglicher Video-Schnappschuß in einem Graphikfenster plaziert, das auf einem beweglichen Video-Hintergrund dargestellt ist. Sowohl in dem unbeweglichen Videofenster als auch in dem beweglichen Video-Hintergrund wird auf denselben Puffer zugegriffen, das heißt, die Video-Einblendung findet in diesen beiden Bereichen des Bildschirms statt. Allgemein kann diese Situation immer dann auftreten, wenn die farblichen Möglichkeiten des Videopufferinhalts zur Darstellung qualitativ hochwertiger statischer Bilder in Verbindung mit Graphik gewünscht werden, während im Hintergrund ein bewegliches Video dargestellt wird.
Die Schwierigkeit besteht darin, den unbeweglichen Bereich irgendwie dagegen zu schützen, von dem ihn umgebenden Abtastprozeß des live-Video-Hintergrunds überschrieben zu werden. Da die neue Video-Information im Bildspeicher hintereinander gespeichert wird, werden die Stellen, in denen das statische Bild gespeichert ist, korrumpiert, wenn der Abtastprozeß in diesem Bereich nicht in irgendeiner Form verhindert wird.
Es wird also ein System benötigt, das diese Probleme löst, das darüber hinaus effektiv und angemessen in den Kosten ist und, was am wichtigsten ist, das diese Ergebnisse in den bereits beschriebenen Systemen mit gemischten Anwendungen erzielen kann.
In GB-A 2 215 956 von Trevett et al. mit dem Titel "Arbitrary Shape Clipper" wird ein graphisches Anzeigesystem beschrieben, welches zwei Bildschirmspeicher umfaßt, von denen einer als Bildschirmauffrischspeicher und der andere als Off- Screen-Speicher funktioniert. Der Bildschirmauffrischspeicher enthält die darzustellenden Daten und ist an den Bildschirm angeschlossen. Sollen im Off-Screen-Speicher enthaltene Daten dargestellt werden, müssen diese zunächst in den Auffrischspeicher übertragen werden. Dieses System umfaßt eine Abschneideschaltung für beliebige Formen, die eine Reihe von Direktzugriffsspeichern enthält; diese dienen zum Speichern einer Vielzahl von in digitaler Form gespeicherten Mustern, die von dem unverdeckten Teil der darzustellenden Fenster definiert werden. Diese Muster dienen dazu, jedes dieser Fenster auf eine gewünschte Kontur zurechtzuschneiden, indem der Bildschirmauffrischspeicher für die Adreßbereiche, die den auszuschneidenden Teilen entsprechen, schreibgesperrt wird. Auf diese Weise können Bilder mit beliebigen und komplexen Konturen ausgeschnitten werden. Dieses System erfordert ein getrenntes und zeitaufwendiges Adressieren und Zugreifen auf den RAM bei jedem Abschneidevorgang. Es ist nicht geeignet, um Videodaten mit den Fenster-Verarbeitungsraten für Videofrequenz zu verarbeiten, und es eignet sich somit nicht zur Lösung der oben beschriebenen Probleme.
Primäres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Mechanismus, der sowohl kosteneffektiv als auch verläßlich ist, und der verhindert, daß vorbestimmte Bereiche auf einem Bildschirm von unerwünschtem Material überschrieben werden.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, einen Ausgangssperrmechanismus bereitzustellen, der verhindert, daß ein Graphikfenster auf dem Bildschirm von Videodaten überschrieben wird.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Ausgangssperrmechanismus, der "Farbschlüssel"-Steuerungen und die vorhandene Bildspeicherarchitektur ausnutzt, um die Ausgangssperrfunktion zu erreichen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Eingangssperrmechanismus, der verhindern kann, daß ein statisches Videofenster durch bewegliches Video überschrieben wird.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, einen solchen Eingangssperrmechanismus bereitzustellen, der einen großen Teil der vorhandenen Bildspeicher-Hardware zur Erreichung der Sperrfunktion nutzt.
Die Maßnahmen zur Erreichung dieser Ziele sind in den Ansprüchen gekennzeichnet. Nachfolgend soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden.
Figuren 1A und 1B sind Darstellungen eines Bildschirms in Form eines Diagramms, die die verschiedenen, auf einem Bildschirm möglichen "Fensterdarstellungs"- Operationen erläutern, und die verschiedenen Typen von Graphik- und Videodaten erläutern, die in einer kombinierten Anzeige zusammengesetzt werden können, anhand derer die in der vorliegenden Erfindung angesprochenen Probleme erläutert werden.
Figur 2 enthält ein Funktionsdiagramm einer typischen "Farbschlüssel"-Schaltung nach dem Stand der Technik, in der graphische Daten mit einer bestimmten Farbe automatisch in vorbestimmten Fenstern angezeigt werden, basierend auf der Hintergrundfarbe der Graphikdaten.
Figur 3 ist eine Darstellung eines Bildschirms ähnlich dem in Figur 1A und 1B, in der ein weiterer Typ der "Fenster"-Darstellung gezeigt wird, und in der die Funktion des Eingangssperrmechanismus der vorliegenden Erfindung erläutert wird.
Figur 4 ist ein Funktionsblockdiagramm, in dem erläutert wird, wie ein komplexerer Farbschlüssel-Mechanismus in die vorliegende Erfindung einbezogen werden kann, bei dem es möglich ist, automatisch bis zu 15 verschiedene Graphikfenster auf dem Bildschirm anzuzeigen, basierend auf einer tabellengesteuerten "Farbschlüssel"-Architektur, bei gleichzeitiger Beibehaltung der Attribute des vorliegenden Ausgangssperrmechanismus.
Figuren 5A - 5D sind erläuternde Zeichnungen, ähnlich denen der Figuren 1A, 1B und Figur 3, die die verschiedenen Typen gemischter Darstellung mit mehreren Fenstern erläutern, die von dem Ausgangssperrmechanismus der vorliegenden Erfindung gesteuert werden.
Figur 6 ist ein Funktionsblockdiagramm höherer Ebene mit der Gesamtarchitektur des bevorzugten Ausführungsbeispiels des Ausgangssperrmechanismus der vorliegenden Erfindung.
Figur 7 ist eine schematische Darstellung der Organisation des Videobildspeichers, in der die verschiedenen daran angeschlossenen Ansteuerungsleitungen gezeigt werden, und weiter eine Darstellung der Anordnung des Eingangssperrmechanismus der vorliegenden Erfindung, und wie die Spaltenadresse- Übernahmesignale (CAS) von ihm gesteuert werden, und in der auch deutlich gezeigt wird, daß die Ausgangssperrdaten als einzelnes Bit von dem Ausgangsport des Bildspeichers, getrennt von den Videodaten, gelesen werden.
Figuren 8A, 8B und 8C umfassen schematische Funktionsdiagramme der Eingangssperrschaltung der Figur 7, welche die steuernden Spaltenadresse-Übernahmeimpulse CAS 0' und CAS 1' erzeugt.
Figur 9 umfaßt eine Reihe charakteristischer Signalwellenformen, die vom System beim Betrieb des Eingangssperrmechanismus der vorliegenden Erfindung, wie er in den Figuren 7 und 8 gezeigt wird, erzeugt werden.
Die vorliegende Erfindung stellt Bildelement-Sicherungsmechanismen bereit, um diese Probleme anzusprechen. Das erste Problem wird gelöst, indem ein "Ausgangssperr"-Mechanismus verwendet wird, wodurch verhindert wird, daß bestimmte Bereiche des Bildschirms durch Video-Verschlüsselungs-Operationen überlagert werden, ohne Berücksichtigung der Farbe der Graphikobjekte in diesen Bereichen. Hierdurch wird das Problem, gleichzeitig sowohl Video- als auch Nichtvideoanwendungen auf einem Bildschirm zu fahren, effektiv gelöst. Eine Erweiterung des Ausgangssperrmechanismus löst das Problem mehrerer aktiver Vidoanwendungen zu einem Zeitpunkt, indem man jeder Anwendung eine unabhängige Verschlüsselungs-Farbe ermöglicht, ohne daß die anderen Anwendungen hiervon betroffen sind. Außerdem wird ein effizientes Mittel beschrieben, um den Ausgangssperre-Sicherungsmechanismus zu laden.
Das zweite Problem wird durch Verwendung eines "Eingangssperr"-Mechanismus gelöst; hierdurch kann für bestimmte Bildspeicherbereiche eine Aktualisierung durch den Prozeß des Abtastens der live-Videosignale verhindert werden, wodurch statische Videobilder auf einem dynamischen Video- Hintergrund dargestellt werden können. Ein effizientes Mittel zum Laden des Eingangssperrmechanismus, ähnlich dem Mittel zum Laden des Ausgangssperrmechanismus, wird ebenfalls beschrieben. In den folgenden Abschnitten werden der Ausgangssperrmechanismus und der Eingangssperrmechanismus getrennt beschrieben und erörtert.
Zusammenfassend kann man sagen, daß die Eingangs- und Ausgangssperren der vorliegenden Erfindung im allgemeinen die Darstellung falscher Daten in bestimmten bezeichneten Fenstern auf dem Bildschirm blockieren. Die Eingangssperre verhindert das Überschreiben eines statischen Videofensters, die Ausgangssperre verhindert das Überschreiben eines Graphikfensters. Funktionell sind die Sperren am Eingang und Ausgang des Videobildspeichers angeordnet. Im obigen Kontext ist ein Fenster im allgemeinen kleiner als der gesamte Bildschirm; würde man jedoch dem Eingangssperr- und Ausgangssperrmechanismus die entsprechenden Adreßparameter zur Verfügung stellen, so wären diese für die Steuerung des gesamten Bildschirms wirksam, wie aus der folgenden Beschreibung erkennbar wird.

Ausgangssperre

Das realisierte Sicherungsschema beinhaltet die Verwendung eines zusätzlichen Ausgangssperre-Speichermittels zum Speichern von Informationen darüber, in welchen Bildschirmbereichen eine Video-Einblendung verwendet werden kann, während in den anderen Bereichen die Video-Einblendung unterdrückt wird. Dieser Speicher hat dieselbe Höhe und Breite wie der Bildspeicher, und enthält ein oder mehrere Informationsbits für jedes Bildelement. Die Grundtechnik erfordert nur ein Bit pro Bildelement im Bildschirmspeicher. Eine Erweiterung der Technik, bei der Einträge mit mehreren Bits verwendet werden, soll nachfolgend beschrieben werden. Mit dem Ein-Bit-Schema wird für jeweils ein Bildelement bestimmt, ob bei einem gegebenen hochauflösenden Bildelement die oben umrissenen Video- Verschlüsselungs-Operationen ausgeführt werden sollen, oder nicht. Wurde das Bit gesetzt, sind die Video- Verschlüsselungs-Operationen für dieses Bildelement freigegeben. Wurde das Bit nicht gesetzt, wird dieses Bildelement aus dem Graphik-Bildspeicher angezeigt, unabhängig von der Farbe des Graphik-Bildelements, das heißt, die Video-Einblendoperation wird unterdrückt.
In einer Umgebung mit Fenstertechnik, in der mehrere Anwendungen unterstützt werden, würde der Fensterverwalter zunächst diesen Speicher löschen, so daß alle Verschlüsselungs-Operationen (Farbschlüssel) gesperrt werden. Wenn anschließend eine Anwendung gestartet wird, würde der Fensterverwalter auf dem hochauflösenden Bildschirm ein Fenster für diese Anwendung öffnen, um ihren Ausgang anzuzeigen. Wenn die Anwendung kein Video verwendet oder unterstützt, passiert weiter nichts. Wird jedoch eine Videoanwendung gestartet, würde der Fensterverwalter das Anwendungsfenster im Graphikspeicher öffnen (es im Graphikspeicher zeichnen) und gleichzeitig in dem entsprechenden Bereich des Ausgangssperre-Speichers Einsen einfügen, wodurch in diesem Fenster über der Fensteroperation eine Video-Verschlüsselungs-Operation stattfinden könnte.
Eine Erweiterung der vorliegenden Erfindung ist in Figur 4 dargestellt. Werden in dem Ausgangssperre-Speicher mehrere Bits verwendet, kann ein flexibleres Einblendschema realisiert werden, bei dem jedes einzelne von mehreren aktiven Videofenstern über eine dedizierte Einblendfarbe verfügen kann, und zwar unabhängig von den Einblendfarben, die von den anderen Fenstern verwendet werden. Hier würde der Ausgangssperrespeicher zum Beispiel Einträge von vier Bits aufweisen, wobei jeder Eintrag eine "Fensternummer" von 1 bis 15 angibt. Wird ein Videofenster geöffnet, wird ihm eine Fensternummer zugewiesen und der Bereich im Ausgangssperre-Speicher, der diesem Videofenster entspricht, wird mit dieser Nummer gefüllt. Die Zahl "0" wird wie bisher interpretiert, das heißt, keine Video-Einblendung erlaubt. Wenn mehr als 15 aktive Fenster unterstützt werden sollen, müssen im Ausgangssperre-Speicher mehr Bits verwendet werden.
Wenden wir uns kurz der Figur 4 zu; wenn Video-Bildelemente aus dem Videospeicher ausgelesen werden, werden auch die entsprechenden 4-Bit-Stellen des Mehrbit-Ausgangssperre-Speichers 603 (der im Videopuffer enthalten ist) ausgelesen. Die 4-Bit-Zahl dient zur Adressierung einer aus 15 Elementen bestehenden "Verschlüsselungsfarb"-Tabelle 40. Die so adressierte Verschlüsselungsfarbe wird dann in dem Farbverschlüsselungsverfahren verwendet, wie bereits oben mit Bezug auf Figur 2 beschrieben wurde. Die verwendete Verschlüsselungsfarbe hängt somit von der Fensterzahl ab, die im Moment auf dem Graphikbildschirm angezeigt wird. Jedes aktive Fenster (insgesamt maximal 15) kann daher seine eigene Verschlüsselungsfarbe definieren, unabhängig von den Verschlüsselungsfarben, die von anderen, sich gerade auf dem Bildschirm befindenden Anwendungsfenstern verwendet werden. Die Ausgangssperre wird nur dann für die Graphikdaten aktiviert, wenn OL=0000. Ist OL 0, ist der Farbschlüssel aktiv und die Graphikdaten werden nur angezeigt, wenn eine Übereinstimmung vorhanden ist. Eine ausführliche Beschreibung der Funktionsweise der Ausgangssperre findet sich in der nun folgenden Beschreibung der Figur 6. Aus Vereinfachungsgründen entsprechen die Bezugszahlen der Figur 4 denen in der Figur 6.
In dem Aktualisierungsprozeß des Ausgangssperre-Speichers 603 ist bei jedem Öffnen oder Schließen eines Graphikfensters eine gewisse organisatorische Operation erforderlich. Der Fensterverwalter muß im typischen Fall jeden Platz im Ausgangssperre-Speicher aktualisieren, der von der Aktualisierung betroffen ist. Dies kann zu einem Problem werden, wenn die Zahl der aktiven Fenster auf dem Bildschirm zunimmt. Betrachten wir einmal den Fall, bei dem 5 videobasierte Fenster auf dem Bildschirm geöffnet sind, und eine sechste rein graphische Anwendung mit einem großen Fenster geöffnet wird (innerhalb der gestrichelten Linien), welches die anderen fünf Fenster überlappt, wie in Figur 5A. Der Bereich im Ausgangssperre-Speicher (in Figur 5B gezeigt), der dem großen Graphikfenster entspricht, muß von dem Fensterverwalter zurückgesetzt werden, um eine Videoeinblendung in diesem Bereich zu verhindern. Hierzu ist in der Software eine großflächige Datenbewegung erforderlich, bei der eine große Fläche auf 0en initialisiert wird (Fläche=Fenster). Nun soll dieses Graphikfenster geschlossen werden, wodurch ein Bildschirm wie in Figur 5C entsteht. Die zuvor überlappten Videofenster sind nun nicht bedeckt, und die Video-Einblendoperation muß in jedem nicht bedeckten Bereich wieder freigegeben werden. Hier muß der Fensterverwalter die in Figur 5D gezeigten Bereiche aktualisieren und somit alle fünf Bereiche getrennt reinitialisieren. Die Leistung des Systems kann durch diese Aktualisierungsoperationen kompromittiert werden.
Die beschriebene Leistungsbeeinträchtigung kann begrenzt werden, wenn durch die Hardware eine bestimmte Form der Unterstützung bereitgestellt wird, die es dem Fensterverwalter erlaubt, die entsprechenden Abschnitte auf dem Bildschirm schnell zu aktualisieren. In der vorliegenden Erfindung wird eine solche Unterstützung mit einem minimalen zusätzlichen Hardware-Aufwand bereitgestellt, indem dieselbe Adressensteuerungsschaltung verwendet wird, wie für die Adressierung der Videodatenbereiche des Bildspeichers beim Abtasten des Bildes. Indem diese Adressensteuerungs-Hardware zur Adressierung des Ausgangssperre-Speichers anstelle des Bildspeichers verwendet wird, können rechteckige Bereiche dieses Speichers sehr schnell geladen werden (mit Bildfrequenz). In der tatsächlichen OL-Zugriffsoperation (Schreiboperation) würden die bildenthaltenden Bits jedes Bildelements durch beliebige bekannte Mittel (write-per-bit) blockiert (gesichert), und es könnten nur die gewünschten OL-Bit(s) in jedem Bildelement geschrieben werden. Ein Fachmann wird erkennen, daß jeder im Computer residente Mechanismus beziehungsweise jede Methode der Fenstertechnik verwendet werden kann, um die Fenster-Koordinaten zu erzeugen, welche die Datenmuster der Eingangssperre und Ausgangssperre in Form von "1"en und 0"en einrichten. Ein solches Verfahren wird zum Beispiel in EP-A-0 384 257 beschrieben.
Nähere Einzelheiten zur Funktionsweise des Sperrdaten-Erzeugungsmechanismus werden daher an dieser Stelle nicht vorgeführt, da sie nicht Teil der vorliegenden Erfindung sind.

Eingangssperre

Der Eingangssperrmechanismus stellt ein wirksames Mittel zur Sicherung bestimmter statischer Bildbereiche durch Verwendung eines speziellen Eingangssperre-Speichers bereit. Dies ist ein Ein-Bit-Speicher, der dieselbe Höhe und Breite wie der Bildspeicher aufweist, in dem durch die gespeicherten Bits selektiv gesteuert wird, ob die entsprechenden Bildelemente in dem Bildspeicher durch den Bildabtastprozeß aktualisiert werden, oder nicht. Wo sich in diesem Speicher Nullen befinden, können die entsprechenden Stellen im Bildspeicher von dem ankommenden live-Video aktualisiert werden; sind Einsen vorhanden, werden die entsprechenden Plätze im Bildspeicher gegen ein Überschreiben gesichert.
Wie es bei dem bereits oben umrissenen Ausgangssperre-Speicher der Fall war, ist auch für die Verwaltung des Eingangssperre-Speichers eine gewisse organisatorische Operation hinsichtlich der Software erforderlich, da verschiedene statische und bewegliche Bildbereiche auf dem Bildschirm manipuliert werden. Auch hier kann durch effiziente Nutzung der Adressensteuerungs-Hardware für die Bildabtastung eine Hardware-Unterstützung bereitgestellt werden. Nutzt man diese Hardware, um den Eingangssperre-Speicher zu adressieren, können rechteckige Bereiche sehr schnell gesetzt und rückgesetzt werden (mit Bildfrequenz).
Bevor die Beschreibung des Ausführungsbeispiels fortgesetzt wird, soll darauf hingewiesen werden, daß die Synchronisation von ankommenden beweglichen (oder statischen) Bilddaten mit dem hochauflösenden Graphikausgang vom einem Host-Computer im allgemeinen durch Nutzung der einmaligen Dual-Port-Eigenschaften der VRAM-Technologie erfolgt. Der sekundäre (serielle) Port dieser speziellen VRAMs kann völlig asynchron zum primären (wahlfreien) Port betrieben werden. Der primäre Port kann daher verwendet werden, um ankommende Videoinformationen, sobald sie eintreffen, synchron zu speichern, während der sekundäre Port die Bilddaten synchron mit der hochauflösenden Graphikanzeige aus dem Bildspeicher lesen kann. So kann eine Zeitbasiskorrektur durch entsprechende Nutzung der unabhängigen E/A-Eigenschaften der beiden Ports des Video- RAMs erzielt werden. Die vorliegende Erfindung übernimmt die Nutzung von entsprechend synchronisierten Bildspeichern, einen für graphische Daten und einen für Videodaten. Die Synchronisation der abgehenden Datenelemente ist für Operationen mit "Fenstertechnik" natürlich erforderlich, ebenso wie für die entsprechende Ansteuerung des hochauflösenden Monitors.
Darüber hinaus muß deutlich gemacht werden, daß die Funktion der Schaltungen und Steuerungen der vorliegenden Erfindung, wie sie hierin dargelegt und beschrieben wird, auf die digitale TV-Chip-Schaltkreisfamilie, einschließlich 12 Bit, von Philips abgestimmt ist, und daß hieran keine wesentlichen Veränderungen erforderlich sind. Der Bildspeicher ist ein konventioneller Entwurf und verwendet die standardmäßigen im Handel erhältlichen Video-RAMs. Alle RAS, CAS, Datenports (Eingang und Ausgang), Adreßports und Register, etc. funktionieren wie in einem Standard-Bildspeicher, der aus solchen Standard-Video-RAM-Chips aufgebaut ist. Die Eingangssperre und Ausgangssperre der vorliegenden Erfindung wären an die herkömmliche Bildspeicher-Architektur angeschlossen, wie sie hierin beschrieben wird.
Wie im folgenden beschrieben wird, führt der Eingangssperrmechanismus eine externe Modifikation der Spaltenadresse-Übernahmeimpulse aus. Der Ausgangssperrmechanismus in dem einfachsten hierin beschriebenen Ausführungsbeispiel (1 Bit) verwendet eine bereits im Bildspeicher vorhandene Zusatzbit- Ebene. Auf das Zusatzbit in dieser Ebene muß natürlich bei Lese-/Schreiboperationen zugegriffen werden, jedoch ist auch diese Schaltungsmöglichkeit vorhanden.
Einzelheiten zur Arbeitsweise und zum Aufbau des Bildspeichers und der ihn unterstützenden Schaltung werden daher an dieser Stelle nicht ausgeführt, da sie nicht Teil der vorliegenden Erfindung sind und eine ausführlichere Beschreibung an dieser Stelle nur verwirren würde.
In den folgenden Abschnitten wird ausführlich beschrieben, wie die Eingangssperr- und Ausgangssperrfunktionen in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung realisiert werden. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Graphikinformation von dem Video Graphics Array (VGA)-Anzeige-Controller 602 (Figur 6) bereitgestellt, der in die PS/2-Personalcomputer-Reihe von IBM integriert ist. Ein Beispiel hierfür ist das IBM PS/2 Model 80, Technical Reference # 68X2256, erhältlich von IBM Corp. Mechanicsburg, Pa. Es hat eine Auflösung von 640 Bildelementen pro Abtastzeile bei 480 Abtastzeilen. Jedes Bildelement hat acht Datenbits, die seine Farbe beschreiben. Der Videopuffer 600 (Figur 6) hat dieselbe Höhe und Breite wie der Graphikpuffer. Hierbei versteht es sich, daß diese besonderen Abmessungen oder Parameter für die Erfindung in keiner Weise kritisch sind, und daß auch andere Auflösungen realisiert werden können (beispielsweise passend zu anderen graphischen Anzeigen), ohne daß vom Umfang der Erfindung abgewichen wird. Auf den folgenden Seiten wird im ersten Abschnitt die Realisierung und die Funktionsweise der Ausgangssperrschaltung beschrieben, im zweiten Abschnitt werden dieselben Aspekte für die Schaltung der Eingangssperre beschrieben.
Die Struktur des Schaltsystems der Ausgangssperre ist in Figur 6 dargestellt.
Das Basissystem verfügt über 2 Puffer. Der Bildpuffer 600 besteht aus 6 1 Megabit großen Video-RAMs (zum Beispiel Toshiba TC524256), die so aufgebaut sind, daß sich eine Struktur von 1.024 mal 512 mal 12 Bit ergibt. Elf der zwölf Bits dienen zur Speicherung beweglicher Bilder, die aus einer (nicht dargestellten) Bildquelle kommen. Das verbleibende Bit ist das nachfolgend beschriebene Ausgangssperrbit. Man beachte, daß nur ein 640x480 großer Bereich dieses Puffers tatsächlich zum Speichern von Bildern verwendet wird; der Rest ist ein nicht genutzter Off-Screen-Speicher. Diese Bildinformationen werden aus dem zweiten seriellen Port 601 ausgelesen, der bei allen Video-RAMs vorhanden ist, und über eine digitale TV-Ausgangsschaltung 604, wie sie zum Beispiel in dem digitalen TV-Chip-Satz von Philips zu finden ist, in RGB-Form umgewandelt. (Vergleiche auch das Handbuch mit dem Titel "Digital Video Signal Processing" Philips Components, # 9398 063 30011).
Ausführlichere Informationen über die Struktur und die Arbeitsweise des VGA-Graphikspeichers 602 finden sich bei IBM Personal System/2 Technical References, zum Beispiel im Handbuch Nummer 68X2256. Die 8-Bit-Bildelemente aus dem Graphikspeicher gehen zur Einblendschaltung 606 und erzeugen das Einblendsignal, und zum Palette/DAC-Chip 608 (im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel Inmos IMS-G171). Der Palette/DAC 608 wandelt die 8-Bit-Bildelemente in RGB-Form um.
Der RGB MUX 612 ist ein 2:1-Multiplexer mit 3 Kanälen, der für jedes einzelne Bildelement zwischen den RGB-Signalen vom Videopuffer 600 und den Signalen vom Graphikpuffer 602 umschaltet, wie es vom Auswahleingang festgelegt wird, der vom UND-Gatter 610 angesteuert wird. Ist der Auswahleingang eine logische 1, wird die Bildinformation an den RGB-Monitor gesendet. Handelt es sich um eine 0, werden Graphikinformationen angezeigt. Der Ausgangssperrmechanismus wird realisiert, indem man das 12. Bit des Videopuffers 600 als Ausgangssperrbit nutzt, bekannt als Output Lock Data Out (OLDOUT). Wenn jedes 11-Bit-Video-Bildelement aus dem Videopuffer ausgelesen wird, wird auch das entsprechende Ausgangssperrbit ausgelesen. Dieses Bit beeinflußt die bereits oben beschriebene Einblendschaltung. Ist das Bit eine Eins, finden normale Einblendungen statt. Ist jedoch das Ausgangssperrbit eine Null, wird das UND-Gatter 610 auf 0 gezwungen, wodurch der RGB-Multiplexer 612 gezwungen wird, Graphikdaten auszuwählen, und zwar ohne Berücksichtigung des Einblendsignals.

Blitzschreiben in die Ausgangssperre

Wie bereits erwähnt, ist es wichtig, die Leistung beim Schreiben von Daten in den Ausgangssperre-Speicher 603 zu verbessern. Indem man die Funktion der Bildadresse-Erzeugungs-Hardware geschickt aufteilt, kann man rechteckige Abschnitte des Ausgangssperre-Speichers mit Bildabtastfrequenz setzen und löschen (alle 70 nsec eine Stelle ). Diese Leistung ist bei den meisten üblichen Umgebungen mit Fenstertechnik ausreichend. Die Funktion erfordert einen Hardware- Mechanismus, mit dem das System eine rechteckige Anordnung im Bildspeicher in etwa 1/30 Sekunden adressieren kann. Ein entsprechender Mechanismus wird ausführlich in EP-A-0 384 257 beschrieben.
Ein vereinfachtes Blockdiagramm der Videopufferorganisation ist in Figur 7 dargestellt.
Bevor wir mit einer Beschreibung dieser Figur fortfahren, möchten wir auf die folgende Tabelle aufmerksam machen, die verschiedene, in dieser Figur definierte Abkürzungen enthält.
BPCDB - Gepufferter PC-Datenbus
LDOLDR - Ausgangssperrdaten-Register laden
IOW - E/A-Schreib-Übernahmeimpuls
CAS0 - Spaltenadresse-Übernahmeimpuls (Block 0)
CAS 1 - Spaltenadresse-Übernahmeimpuls (Block 1)
CAS 0¹ - CAS 0' modifiziertes CAS 0
CAS 1¹ - CAS 1' modifiziertes CAS 1' modifiziertes CAS 1
OLDIN - Ausgangssperrdaten-Eingang
VIDDIN - Bilddaten-Eingang
FBADDR - Bildspeicheradresse
RAS - Reihenadresse-Übernahmeimpuls
CAS - Spaltenadresse-Übernahmeimpuls
DAT - Bildspeicher-Daten
ADDR - Bildspeicher-Adresse
Der Puffer 600 ist 12 Bits tief, 11 Bits werden für das Bild verwendet (7 Luminanz, 4 Chrominanz), 1 Bit wird für die Ausgangssperrinformation verwendet. Diese einfache Listenebene des Ausgangssperre-Speichers wird in der Figur mit der Bezugszahl 603 bezeichnet. Daher kann dieselbe Adressierungsschaltung, wie sie für das schnelle Eintasten (Realzeit) von Bildinformationen in den Bildspeicher verwendet wird, für das schnelle Laden rechteckiger Bereiche in dieses "12. Bit" oder den Ausgangssperre-Speicher 603 verwendet werden.
Das Register 702 für den Ausgangssperrdaten-Eingang (OLDIN) ist direkt mit dem 12. Datenbit des Bildspeichers 600 verdrahtet, während die anderen 11 Bits an den 11-Bit-Bilddateneingangsbus (VIDDIN) angeschlossen sind. Um einen rechteckigen Bereich schnell in den Ausgangssperre-Speicher 603 zu laden, wird die Abtast-Adressierschaltung zunächst so eingerichtet, daß sie auf den gewünschten Bereich zugreift; eine 0 oder eine 1 werden über den Host-Computer-Datenbus BPCDB, das Schreibsteuersignal IOW- und die Registeradresse-Decodierung LD OLDR in das OLDIN-Register 702 geschrieben. Für ein Einzelbild kann eine normale "bildabtast"-Operation stattfinden, danach werden alle Plätze in dem gewünschten Bereich im Ausgangssperre-Speicher 603, je nach Registerinhalt, gesetzt oder rückgesetzt sein.
An dem seriellen Ausgangsport 704 des Videopuffers sind der Bilddatenausgang VIDDOUT mit 11 Bits und der Ausgangssperrdaten-Ausgang OLDOUT mit 1 Bit dargestellt. Sie werden verwendet, wie in Figur 6 dargestellt.
Um auf dieses Bit zuzugreifen, als ob es sich um einen separaten Speicher handelte, muß ein Mittel bereitgestellt werden, durch das nur das 12. Bit oder nur die ersten 11 Bits modifiziert werden. Während der normalen Bildabtastoperationen müssen die 11 Bildbits ständig von den ankommenden Bildinformationen aktualisiert werden, während das 12. Bit (Ausgangssperre) erhalten bleiben muß. Wenn jedoch der Ausgangssperre-Speicher 603 modifiziert wird, darf nur das 12. Bit aktualisiert werden, während die 11 Bildbits erhalten bleiben.
Dies kann durch Nutzung der "Write-per-bit"-Fähigkeit erreicht werden, die auf den meisten im Handel erhältlichen Video-RAM-Chips zu finden ist. Durch richtige Nutzung der Steuersignale zu diesen RAM-Chips ist es möglich, bei einem Zugriff einzelne Bits auszublenden, wodurch ihre Modifizierung verhindert wird, während die anderen Bits normal aktualisiert werden. Wenn Bildabtastoperationen stattfinden, wird durch diese Write-per-bit-Funktion das 12. Bit des Bildspeichers 600 ausgeblendet und die Ausgangssperrinformation bleibt erhalten. Umgekehrt wird, wenn auf den Ausgangssperre- Speicher 603 zugegriffen wird, Write-per-bit verwendet, um nur das 12. Bit zu modifizieren, wobei die 11 Bildinformationsbits erhalten bleiben.

Eingangssperre

Die Eingangssperrschaltung 706 in Figur 7 ist in den Figuren 8A, B und C ausführlich dargestellt, ein Zeitgeber-Diagramm hierfür findet sich in Figur 9.
Bevor wir mit einer Beschreibung der Figur 8 fortfahren, möchten wir auf die folgende Tabelle hinweisen, in der verschiedene, in dieser Figur verwendete Abkürzungen definiert werden.
CAS 0 - Spaltenadresse-Übernahmeimpuls 0
INLK D OUT - Eingangssperrdaten-Ausgang
HS - Horizontale Synchronisation
CAS 1 - Spaltenadresse-Übernahmeimpuls 1
BPCDB - Gepufferter PC-Datenbus
IOW - E/A-Schreib-Übernahmeimpuls
LDILCR - Steuerregister für Eingangssperre laden
SAMPLE/PC - Bild abtasten/aus PC laden
FB ADDR - Bildspeicheradresse
INLKDIN - Eingangssperre, Dateneingang
RAS - Reihenadresse-Übernahmeimpuls
INLKWE - Eingangssperre, Schreibfreigabe
D - D: Flip-Flop, Dateneingang
C - C: Flip-Flop, Takteingang
RD - RD: Flip-Flop, Direkteingang rücksetzen
CE - CE: Flip-Flop, Eingang Taktfreigabe
W - W: RAM, Schreibfreigabe
FWILWE - Schreibfreigabe für Blitzschreiben in Eingangssperre
PCILWE - PC-Eingangssperre, Schreibfreigabe
INLKD OUT - Datenausgang Eingangssperre
INLK1 0 - Ausgang Eingangssperre Flip-Flop 0
INLK 1 - Ausgang Eingangs sperre Flip-Flop 1
Die Schaltung besteht aus einem dynamischen RAM 800 von 256K x 1 (zum Beispiel T.I. TM54256) und der zugehörigen Steuerlogik. In der Schaltung sind 3 grundlegende Abschnitte vorhanden. Der untere Abschnitt 8C ist der eigentliche Eingangssperre-Speicher (INLKMEM). Der mittlere Abschnitt, Figur 8B, dient zum Laden des Eingangssperre-Speichers und der obere Abschnitt, Figur 8A, dient zum Zugreifen auf den Speicher, das heißt, bei Bildabtastoperationen.
Die Adresse zum dynamischen RAM 800 ist dieselbe Adresse, die auch für den Bildspeicher 600 (FBADDR) in Figur 7 verwendet wird. Da dieselbe Adresse verwendet wird, kann der Inhalt des Eingangssperre-Speichers als eine weitere "Schicht" hinter den Bildspeicher-Bildelementen betrachtet werden, in der alle Bildelemente abgebildet sind. Dieses Prinzip ist das gleiche, wie für die OL-Speicherebene. Wie ein Fachmann erkennen wird, wird daher dieselbe Hardware, die für die Adressierung von rechteckigen Bereichen des Videopuffers 600 verwendet wird, auch für die Adressierung der rechteckigen Bereiche in dem Eingangssperre-Speicher 800 verwendet. Da der DRAM eine Größe von 512x512 (256K) aufweist, beeinflußt jeder Platz 2 aufeinanderfolgende Abtastungen in der 1024x512 Bildspeicheranordnung 600, eine in der Reihe 0, die von CAS 0 gesteuert wird, und eine in der Reihe 1, die von CAS 1 gesteuert wird.
Bezugnehmend auf Figur 7; die Signale CAS 0¹ - und CAS 1¹ - sind getrennte CAS-Signale an jede der beiden Reihen (0 und 1) des Videopuffers 600. Zwei Reihen werden benötigt, um einen 1K breiten Speicher bei Verwendung von Speicherchips zu realisieren, die als 512x512-Chips organisiert sind. Diese beiden Signale werden von der Eingangssperrschaltung 706 in Reaktion auf die CAS-Zeitgeberimpulse CAS 0- und CAS 1- erzeugt, die wiederum von einem generischen Speicher-Controller erzeugt werden. Wenn die CAS-Impulse durch die Eingangssperrschaltung hindurchgegangen sind und entsprechend modifiziert wurden (oder nicht modifiziert wurden), finden normale Speicherzyklen statt. Wenn sie durch die Wirkung des Eingangssperre-Speichers blockiert werden, werden die Speicherzyklen verhindert oder gesperrt.
Die Figuren 8A-C erläutern die Implementierung der Eingangssperrsteuerungen. Um den Eingangssperre-Speicher zu laden, wird in das Eingangssperre-Dateneingangsregister 810 (INLKDIN) (Eingang D von INLKMEM 800) vom Host-Computer über den Host-Computer-Datenbus BPCDB, das Schreibsteuersignal IOW- und die Adressen-Decodierung LDILCR ein statischer Wert (0 oder 1) plaziert. Dieser Wert wird in einen rechteckigen Bereich des Eingangssperre-Speichers 800 geschrieben. Wie von der aktuellen Abtastoperation adressiert, wenn das Schreibfreigaberegister 812 (FWILWE) für das Blitzschreiben in die Eingangssperre auf 0 zurückgesetzt ist. Nachdem der gewünschte Bereich geladen ist, wird INLKFWE auf 1 gesetzt und der Normalbetrieb wird wieder aufgenommen, wobei der neue Inhalt des Eingangssperre-Speichers erhalten bleibt.
Der Eingangssperre-Speicher 800 kann auch direkt vom Host- Computer geladen werden, indem man das Register 814 für die Schreibfreigabe der PC-Eingangssperre (PCILWE) zurücksetzt. In diesem Fall kann ein beliebig geformter Bereich in den Eingangssperre-Speicher 800 geladen werden, wenn der Host- Computer FBADDR direkt antreibt. Wenn der Host-Computer auf diese Weise auf den Videopuffer 600 zugreift, ist das Modus- Signal Abtasten/PC- niedrig, wodurch PCILWE- ausgewählt wird, um das endgültige Schreibfreigabe-Signal für die Eingangssperre INLKWE- anzusteuern (über den Multiplexer 816).
Im typischen Falle würde der Eingangssperre-Speicher 800 zunächst gelöscht (INLKDIN auf 0 setzen und die Abtastadressierung so einrichten, daß der volle Speicher adressiert wird), anschließend würde ein kleiner Bereich gesetzt (INLKDIN wird auf 1 gesetzt und die Abtastadressierung wird so eingerichtet, daß sie den gewünschten Sub-Bereich adressiert).
Im Betrieb werden die Ausgangsbits der Eingangssperrdaten (INLKDOUT) bitweise aus dem Eingangssperre-Speicher 800 ausgelesen, wenn die Bildabtastung stattfindet. Die INLKDOUT-Daten werden dann von der Schaltung in Fig. 8A verwendet, um die CAS- Signale zu modifizieren, bevor sie an den Videopuffer 600 gehen.
Die INLKDOUT-Daten gehen durch 2 Flip-Flops, 802 und 804, und werden von CAS0- beziehungsweise CAS1- getaktet. Der Ausgang des zweiten Flip-Flops, 804, dient dann der Bestimmung, ob die beiden nächsten Bildelemente gesichert werden, oder nicht. Diese Sicherung erfolgt durch ODERieren des 2. Flip- Flops mit den CAS-Zeitgeberimpulsen CAS0- und CAS1- in den ODER-Schaltungen 806 und 808, bevor sie in den Bildspeicher gehen. Ist der 2. Flip-Flop, 804, (INLK1) 0, werden die beiden nächsten Abtastwerte nicht in den Bildspeicher 700 geschrieben, da die CAS-Zeitgeberimpulse CAS0- und CAS1- nicht durch die letzten ODER-Gatter gehen, und ohne einen CAS-Impuls keine Daten geschrieben werden können. Ist der 2. Flip- Flop (INLK1) 1, werden die nächsten beiden Abtastwerte geschrieben. Die horizontale Synchronisation (HS-, aktiv niedrig) wird umgekehrt, um das Signal HS zu erzeugen, welches wiederum zum Löschen beider Flip-Flops 802 und 804 am Beginn jeder Abtastzeile verwendet wird, unter Verwendung ihrer Rücksetzen-Direkt (RD)-Eingänge.
Figur 9 ist ein Beispiel, in dem die Zeitgabe dieser Schaltung erläutert wird. In diesem Beispiel wird angenommen, daß die Bitfolge vom Eingangssperre-Speicher 800 0,1,0,... ist, so daß der 1. und 3. Abtastwert geschrieben werden, und der 2. gesichert wird. Diese Sequenz wird für jede Abtastzeile wiederholt, wobei der Eingangssperre-Speicher 800 das jeweilige Muster von 1en und 0en bestimmt. Am Beginn einer Abtastzeile geht die horizontale Synchronisation (HS-) nach aktiv niedrig und setzt INLK0 und INLK1 einmal zurück. Etwas später, in Intervall 1, wird die erste 0 aus dem Eingangssperre- Speicher 800 auf INLKDOUT ausgelesen. Auf der Hälfte dieses Intervalls wird diese 0 in den ersten Flip-Flop 802 eingetaktet (INLK0). Am Beginn des Intervalls 2 wird diese 0 in den zweiten Flipflop 804 eingetaktet (INLK1). Da INLK1 1 ist, werden die CAS0- und CAS1- Impulse durch die ODER-Gatter 806 und 808 durchgeschaltet, um die Impulse CAS0-' und CAS1-' zu erzeugen, wodurch Daten in den Bildspeicher 600 geschrieben werden. Im Intervall 2 wird außerdem der nächste Datenwert auf INLKDOUT ausgelesen, in diesem Fall eine 1. Dieser Datenwert wird in der zweiten Hälfte des Intervalls 2 beziehungsweise am Beginn des Intervalls 3 durch die Flip- Flops 802 und 804 durchgetaktet. An diesem Punkt ist INLK1 niedrig, wodurch verhindert wird, daß CAS0- und CAS1- durch die ODER-Gatter 806 und 808 durchgeschaltet werden, CAS0-' und CAS1-' bleiben also hoch (inaktiv). Es werden somit keine Daten geschrieben. Der nächste Datenwert kommt in demselben Intervall (3) auf INLKDOUT heraus. Dieses Mal handelt es sich um eine weitere 0, so daß im Intervall 4 CAS0- und CAS1- auf CAS0-' und CAS1-' durchgeschaltet werden und Daten geschrieben werden können.
Viele funktionelle Merkmale des hierin beschriebenen Systems wurden verallgemeinert, um künftige Verbesserungen gemischter digitaler TV/PC-Graphikanzeigetechniken zu berücksichtigen, ohne daß vom Umfang der Erfindung abgewichen wird. In diesem Ausführungsbeispiel basiert das digitale Fernseh-Subsystem, wie bereits erwähnt, auf einem von Philips hergestellten Chip-Satz. Das Host-System ist dargestellt als ein IBM Personal System/2 mit MCA, das ein VGA-Graphik-Subsystem (640x480x4 Bits-Bildelement) enthält. Das beschriebene hochauflösende Bildschirmsystem muß nicht auf die durch VGA bereitgestellte Bandbreite und die Bits/Bildelemente begrenzt werden. Künftige digitale TV- und Graphiktechnologien können sehr einfach integriert werden, ohne vom Gedanken dieser Erfindung abzuweichen.
Es ist demnach nicht beabsichtigt, die vorliegende Erfindung auf die oben beschriebenen spezifischen Ausführungsbeispiele zu begrenzen. Es wird anerkannt, daß in bezug auf die Schaltungen und die Prozesse, die hierin im einzelnen beschrieben werden, viele Änderungen durchgeführt werden können, ohne vom Umfang und der Lehre der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und es ist beabsichtigt, alle anderen Ausführungsbeispiele, Alternativen und Modifikationen einzuschließen, die mit der Erfindung vereinbar sind, wie sie in den anhängenden Ansprüchen dargelegt werden.

Claims

1. Ein hochauflösendes Bildschirmsystem mit einem hochauflösenden Monitor, einem Computer zur Bereitstellung von Steuersignalen für das genannte Bildschirmsystem, einem hochauflösenden Graphik-Bildspeicher (602) zum Speichern von computererzeugten graphischen Bildern und Einspeisen der genannten graphischen Bilder in den genannten Monitor mit einer vom genannten Computer gesteuerten Taktrate, und ein Bilddatensystem, das einen Video-Bildspeicher enthält (600), um dem Monitor mit TV-Frequenz unter Steuerung durch den genannten Computer Bilddaten zu liefern, gekennzeichnet durch

einen Ausgangssperrmechanismus (40, 606, 610, 612), der funktionell zwischen den Ausgängen der beiden genannten Bildspeicher (600, 602) und dem genannten Monitor angeordnet ist und eine kombinatorische logische Schaltung (606, 610, 612) enthält, um den Ausgang des genannten Video-Bildspeichers (600) zu sperren, und den Ausgang des genannten Graphik-Bildspeichers (602) freizugeben, damit die graphischen Daten die Videodaten überschreiben können

- unter Steuerung durch ein Bitmuster, das in einem Ausgangssperre-Speicher (603) gespeichert ist, bei dem ein Bit für jedes Bildelement von graphischen Daten, die dargestellt werden sollen, auf einen vorbestimmten Zustand gesetzt wurde, oder

- unter Steuerung durch eine Farbschlüssel-Vergleichsschaltung (606), die in der genannten kombinatorischen logischen Schaltung (606, 610, 612) enthalten ist, um ein Farbsignal, das die Graphik- Bildelement-Daten begleitet, mit einem vorbestimmten Farbschlüssel zu vergleichen;

einen Eingangssperrmechanismus (706), einen Eingangssperre-Speicher (800) zum Speichern eines Musters von Bit-Stellen des genannten Video-Bildspeichers (600) enthaltend, wobei das Muster von Bit-Stellen statische Videodaten definiert, die in den entsprechenden Bereichen des genannten Video-Bildspeichers gespeichert sind, und den Zugriff auf den genannten Video-Bildspeicher steuert, um die genannten Bereiche gegen ein Überschreiben durch bewegliche TV-Daten zu sichern, die ständig in den genannten Video-Bildspeicher eingegeben werden.

2. Ein hochauflösendes Bildschirmsystem gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch

mindestens eine reservierte Bitebene des genannten Video-Bildspeichers (600), die als der genannte Ausgangssperre-Speicher (603) verwendet wird; und

Mittel (610, 612) zum Nutzen des seriellen Ausgangsports des genannten Video-Bildspeichers unter Steuerung der Video-Bildspeicher-Adressierungsschaltungen (FBADDR, CAS), die im Anzeigemodus arbeiten, um auf das Bitmuster der Ausgangssperre parallel zum Bitfeld der Videodaten zuzugreifen.

3. Ein hochauflösendes Bildschirmsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

eine Vielzahl von reservierten Bitebenen in dem genannten Video-Bildspeicher (600), die als der genannte Ausgangssperre-Speicher (603) verwendet werden, und die selektiv ein vorbestimmtes Bitmuster enthalten, das eine Ausgangssperrfunktion darstellt, und andere Bitmuster, die einen Farbschlüssel darstellen;

Freigabemittel (610, MUX in Figur 4), die dann betätigt werden können, wenn keine Ausgangssperre aktiv ist, um den genannten Farbschlüssel zur Steuerung der Graphikdatendarstellung zu nutzen; und

eine Vergleichsschaltung (606), um den genannten Farbschlüssel zur Freigabe der Darstellung von ausgewählten Videodaten anstelle von graphischen Daten an den Bildelement-Stellen zu nutzen, an denen die Farbe der graphischen Daten mit dem Farbschlüssel übereinstimmt.

4. Ein hochauflösendes Bildschirmsystem nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Mittel (40, 610, 612), um den seriellen Ausgangport des genannten Video-Bildspeichers unter Steuerung der Video-Bildspeicher-Adressierungsschaltung (FBADDR, CAS), die im Anzeigemodus arbeitet, zu nutzen, um auf den Inhalt der genannten reservierten Bitebenen parallel zum Videodaten-Bitfeld zuzugreifen.

5. Ein hochauflösendes Bildschirmsystem nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch

Mittel (COMPARE in Figur 4), um zu bestimmen, ob der Inhalt der genannten reservierten Bitebenen eine Ausgangssperrfunktion darstellt, und, wenn dies der Fall ist, Sperren des Ausgangs des genannten Video- Bildspeichers (600) und Freigeben des Ausgangs des genannten Graphik-Bildspeichers (602), und, wenn dies nicht der Fall ist,

Freigabemittel zum Nutzen des Inhalts der genannten reservierten Bitebenen für den Zugriff auf eine Farbtabelle (40) zum Lesen eines bestimmten Farbschlüssels; und

eine Vergleichsschaltung (606) zum Vergleichen des genannten Farbschlüssels aus der genannten Farbtabelle (40) mit einem Farbsignal, das die graphischen Bildelement-Daten begleitet, und zum Freigeben der Darstellung ausgewählter Bilddaten anstelle von Graphikdaten an den Bildelement-Stellen, an denen die Farbe der Graphikdaten mit dem Farbschlüssel übereinstimmt.

6. Ein hochauflösendes Bildschirmsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Farbschlüssel-Vergleichsschaltung (606) zum ständigen Vergleichen der Farbsignale, die die graphischen Bildelement-Daten begleiten, mit einem vorbestimmten Farbschlüssel angeordnet ist, wobei bei einem erfolgreichen Vergleich ein Video-Ausgang eines Multiplexer-Schaltmittels freigegeben wird, das so angeordnet ist, daß es selektiv Graphikdaten oder Videodaten weitergibt, wodurch die genannten Videodaten auf dem Bildschirm angezeigt werden, wenn das genannte Multiplexer-Schaltmittel auf diese Weise freigegeben wird, und das Vergleichsmittel (610), das unter der Steuerung eines in dem genannten Ausgangssperre-Speicher (603) gespeicherten Bitmusters so angeordnet sind, daß es den Graphikausgang des Multiplexer-Schaltmittels (612) freigibt, unabhängig vom Ausgang der genannten Farbschlüssel-Vergleichsschaltung (606).

7. Ein hochauflösendes Bildschirmsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch

Mittel (702) zum Laden eines vorbestimmten Darstellungsmusters in den genannten Ausgangssperre-Speicher (603);

Mittel, um die Speicheradressierungs- und Zugriffsschaltungen (FBADDR, RAS, VIDDIN) des genannten Video- Bildspeichers (600) zu nutzen, um sequentiell vorbestimmte Muster von Einsen und Nullen einzugeben, die von dem genannten Computer an Adressen bereitgestellt werden, welche ebenfalls von diesem Computer bereitgestellt werden;

und Mittel zum Sperren des Schreibens von Daten in Bildelement-Daten-Speicherplätze des genannten Ausgangssperre-Speichers (603), während die genannten Ausgangssperrdaten darin gespeichert werden.

8. Ein hochauflösendes Bildschirmsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß

die genannten Mittel (LDOLDR, 702) zum Laden der Ausgangssperre-Bitebene(n) in den genannten Video-Bildspeicher (600), der den genannten Ausgangssperre-Speicher (603) bildet, mit der normalen Video-Schreibfrequenz arbeiten und Mittel enthalten, um ein gewünschtes Ausgangssperr-Muster auf eine dedizierte Position auf dem Eingangsdatenbus (OLDIN) zu plazieren, der an die Ausgangssperre-Bitebene(n) des Video-Bildspeichers angeschlossen ist; und

Mittel zum Sperren des Videodateneingangs (VIDDIN) für den genannten Video-Bildspeicher (600), wenn gewünscht wird, daß nur ein neues Muster in den Ausgangssperre- Speicher (603) geschrieben wird, und zum Sperren des Eingangs (OLDIN) zum Ausgangssperre-Speicher (603), wenn neue Videodaten in den genannten Video-Bildspeicher (600) geschrieben werden, ohne den Inhalt der genannten Ausgangssperre-Speicher-Bitebene(n) zu verändern.

9. Ein hochauflösendes Bildschirmsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß

der genannte Eingangssperrmechanismus (706) einen dynamischen Direktzugriffsspeicher (DRAM) (800) zum Speichern von Eingangssperre-Datenmuster enthält, wobei der genannte Speicher soviele Bit-Speicherplätze enthält, wie Bildelement-Speicherplätze im Video-Bildspeicher (600) vorhanden sind; und

Mittel (802, 804, 806, 808) um die genannten Eingangssperre-Datenmuster (INLKDOUT) in Verbindung mit normalen Schreiboperationen in den Video-Bildspeicher (600) zur Steuerung der Adressier- und Zugriffsschaltung (CAS) des Video-Bildspeichers (600) zu nutzen, um die Zugriffsfunktion in vorbestimmten Bereichen dieses Speichers zu sperren.

10. Ein hochauflösendes Bildschirmsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch

Mittel für den Zugriff auf den genannten Computer zum Laden des genannten Eingangssperre-Speichers (800) mit einem Sperrdatenmuster, das auf dem Monitor den Bereich anzeigt, auf dem bewegliche Videodaten nicht dargestellt werden sollen; und

Mittel (LDILCR, 810, 812, 814, 816) um die Adressier- und Zugriffsschaltungen (FBADDR, CAS) des Video-Bildspeichers (600) zum Adressieren vorbestimmter Bereiche des genannten Eingangssperre-Speichers (800) zum Speichern der genannten Eingangssperre-Datenmuster in den genannten vorbestimmten Bereichen dieses Speichers zu nutzen.

11. Ein hochauflösendes Bildschirmsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mittel (802, 804, 806, 808) zum Steuern der Adressier- und Zugriffsschaltungen (FBADDR, CAS) des Video-Bildspeichers (600) an Mittel (806, 808) angeschlossen sind, die unter Steuerung durch die genannten Eingangssperre-Datenmuster (INLKDOUT) betätigt werden können, um die Spaltenadresse-Übernahmeimpulse (CAS0 und CAS1) in dem genannten Video-Bildspeicher (600) zu sperren, wenn die Eingangssperre-Datenmuster anzeigen, daß ein bestimmtes Bildelement innerhalb des genannten Video-Bildspeichers unverändert bleiben soll, wodurch eine Schreiboperation für alle neuen Daten, die an den Eingang des genannten Video-Bildspeichers geliefert werden, gesperrt wird.

12. Ein hochauflösendes Bildschirmsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch Mittel (FBADDR, CAS, RAS), um dieselben Adressen an den genannten Eingangssperre-Speicher (800) zu liefern, die an den Video-Bildspeicher (600) bei darin stattfindenden Schreiboperationen geliefert werden, wodurch ein bestimmtes Eingangssperre-Steuerbit, auf das von dem genannten Eingangssperre-Speicher (800) zugegriffen wird, sich auf das Schreiben von Daten in einen zugehörigen Bildelement-Speicherplatz im Video-Bildspeicher (600) bezieht und das Schreiben von Daten in einen zugehörigen Bildelement-Speicherplatz im Video-Bildspeicher (600) steuert.