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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf die Zusammensetzung von Bildern, z. B. aus mehreren verschiedenen
Objekten und aus abgetasteten Bilddaten.
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Komplizierte von einem Computer erzeugte
Bilder bestehen normalerweise aus vielen verschiedenen Teilen. Diese
Teile umfassen im allgemeinen grafikbasierte Datenobjekte, die einen
Teil des Bilds bilden, zusätzlich
zu bildelementbasierten bzw. pixelbasierten abgetasteten Bilddaten,
die für
sich selbst ebenfalls als ein Objekt betrachtet werden können. Folglich
kann ein endgültiges
erzeugtes kompliziertes Bild aus Dutzenden, wenn nicht Hunderten
von Objekten bestehen, die mit sich unterscheidenden Graden von
Transparenz derart übereinandergeschichtet
sind, daß die
unterhalb von anderen transparenten Objekten erscheinenden Objekte
durch die transparenten Objekte teilweise sichtbar sind.
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Wenn eine Abtastvorrichtung mit Bildern
verwendet wird, die von einem Computer aus Objekten erzeugt werden,
wird die Behandlung der abgetasteten Daten ziemlich kompliziert.
Unglücklicherweise
führt dies normalerweise
zu einem komplizierten Computersystem, das verursacht durch seine
Raffinesse ein ausgedehntes Training für seine richtige Verwendung
erfordert.
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In jüngster Zeit ist der Preis von
Farbkopiervorrichtungen und Farbdruckvorrichtungen wie verfügbar geworden.
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Die
EP
0497344 beschreibt ein System, das zur Beaufschlagung eines
Bilds mit Farbdaten von einer Abtasteinrichtung in Kombination mit
grafischen Objekten in der Lage ist. Die Farbdaten, bei denen es
sich um Halbtondaten handeln kann, können innerhalb oder außerhalb
eines durch ein grafisches Objekt begrenzten Bereichs plaziert werden.
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Eine Ausgestaltung der vorliegenden
Erfindung stellt ein Bildzusammensetzungssystem bereit, durch das
abgetastete Bilddaten in einer einfachen und wirksamen Art und Weise
in beliebige Objekte eines endgültigen
Bilds integriert werden können.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung
stellt ein Verfahren zur Zusammensetzung von Bilddaten in Pixeldarstellung
aus einer Vielzahl von Objekten mit zugeordneten Farbdaten und aus
aus Pixeldaten bestehenden abgetasteten Bilddaten bereit, mit den
Schritten: Vorbereiten einer Bandschnittpunktliste, wobei die Liste Schnittpunkte
von Objekten, aus denen die Bilddaten zu bestimmen sind, bezüglich Bändern eines
Bildbereichs auflistet; Zuweisen von aus Pixeldaten der abgetasteten
Bilddaten abgeleiteten Farbdaten zu zumindest einem der Objekte;
und Bandrendern der Objekte unter Bezugnahme auf die Bandschnittpunktliste
und die abgeleiteten Farbdaten zur Ableitung der Bilddaten.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung
stellt eine Vorrichtung zur Zusammensetzung von ein Bild in Pixeldarstellung
definierenden Daten aus einer Vielzahl von Objekten mit zugeordneten
Farbdaten und aus aus Pixeldaten bestehenden abgetasteten Bilddaten
bereit, mit: einer Einrichtung zum Empfangen abgetasteter Daten;
einer Speichereinrichtung zum Speichern von Umrissen von Objekten
und zugeordneten Objektfarbdaten; einer Bandschnittpunktlistenerzeugungseinrichtung
zum Vorbereiten einer Liste von Schnittpunkten von Objekten, aus
denen die Bilddaten zu bestimmen sind, bezüglich Bändern eines Bildbereichs; einer
Einrichtung zum Zuweisen von Objektfarbdaten mit einer Komponente
der abgetasteten Daten zu einem der Objekte; und einer mit der Speichereinrichtung
und der Abtasteinrichtung verbundenen Bandrendereinrichtung zum
Rendern des zumindest einen Objekts mit den zugewiesenen Objektfarbdaten
unter Bezugnahme auf die Bandschnittpunktliste.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Nachstehend ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in denen:
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1 ein
schematisches Blockschaltbild der Integration des bevorzugten Ausführungsbeispiels
in einem Drucksystem zeigt;
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2 ein
Probebild veranschaulicht, das abzutasten und in einem von einem
Computer erzeugten Bild zu integrieren ist;
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3 eine
erste Neufärbfarbe
veranschaulicht;
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4 eine
zweite Neufärbfarbe
veranschaulicht;
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5 zwei
computergrafische Objekte veranschaulicht, die in einem endgültigen Bild
zu integrieren sind;
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6 ein
zusammengesetztes Bild veranschaulicht, das aus einer Anzahl von
verschiedenen Objekten besteht;
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7 einen
zweiten Abschnitt eines Bilds veranschaulicht, das zur Integration
in einem von einem Computer erzeugten Bild abzutasten ist;
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8 ein
zweites von einem Computer erzeugtes Bild veranschaulicht, das aus
einer Anzahl von Objekten besteht;
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9 die
bandorientierte Natur der bevorzugten Ausgabevorrichtung veranschaulicht;
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10 ein
einzelnes Band gemäß 9 genauer veranschaulicht;
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11 ein
Flußdiagramm
zeigt, das den Prozeß des
Erzeugens eines Ausgabebilds für
eine Druckervorrichtung veranschaulicht;
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12 die
Datenstruktur eines Objekts zur Anzeige veranschaulicht;
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13 mehrere überlappende
Objekte veranschaulicht;
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14 den
Renderprozeß der
Objekte in 13 veranschaulicht;
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15 den
Prozeß des
"Aussortierens" von Objekten aus einem Bild veranschaulicht;
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16 ein
Probebild veranschaulicht;
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17 die
Bandobjektschnittpunktliste für
das Bild gemäß 16 veranschaulicht;
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18 den
Bandvorbereitungsprozeß des
bevorzugten Ausführungsbeispiels
veranschaulicht;
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19 den
Prozeß des
Aussortierens von Abschnitten eines Objekts aus einem speziellen
Band, das zu drucken ist, veranschaulicht;
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20 den
Prozeß des
Vektorisierens eines Splines in entsprechende Liniensegmente veranschaulicht;
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21 eine
Anzahl von Liniensegmenten in einem Band, das zu rendern ist, veranschaulicht;
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22 die
Vektorzeilenschnittpunktliste für
das Band gemäß 21 veranschaulicht;
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23 das
Computersystem gemäß 1 genauer veranschaulicht;
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24 den
Datenfluß durch
das Bandrenderuntersystem gemäß 23 veranschaulicht;
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25 ein
schematisches Blockschaltbild des Bandrenderuntersystems gemäß 23 zeigt;
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26 ein
schematisches Blockschaltbild des Grafikeinheitsmoduls (GEM) gemäß 25 genauer zeigt;
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27 das
Format des Speicherns von Liniensegmenten bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
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28 die
Z-Kanten-Zwischenspeicher-Struktur des bevorzugten Ausführungsbeispiels
veranschaulicht;
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29 den
Schatten-Z-Kanten-Zwischenspeicher des bevorzugten Ausführungsbeispiels
veranschaulicht;
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30 die
Rendereinheit gemäß 26 genauer veranschaulicht;
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31 ein
schematisches Blockschaltbild der Sichtbarkeitsbestimmungseinheit
(VDU) gemäß 26 zeigt;
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32 die
bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
verwendete Transparenzmaskenregisterstruktur veranschaulicht;
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33 ein
schematisches Blockschaltbild der Lauflängencodierungseinrichtung der
Rendereinheit gemäß 23 zeigt;
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34 die
bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
verwendete Lauflängencodierungseinrichtungsdatenstruktur
veranschaulicht;
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35 ein
schematisches Blockschaltbild des Tintenstrahlmoduls gemäß 25 zeigt;
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36 einen
Eintrag einer opaken Ebene eines Objekts in der bei dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
verwendeten Eigenschaftstabelle veranschaulicht;
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37 einen
Eintrag einer transparenten Ebene eines Objekts in der bei dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
verwendeten Eigenschaftstabelle veranschaulicht;
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38 ein
schematisches Blockschaltbild der Lauflängenerweiterungseinrichtungseinheit
gemäß 35 zeigt;
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39 ein
schematisches Blockschaltbild der Mischungsberechnungseinrichtung
gemäß 35 zeigt;
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40 ein
schematisches Blockschaltbild der Mischungsverarbeitungseinrichtung
gemäß 39 zeigt;
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41 ein
schematisches Blockschaltbild der Zusammensetzungseinrichtung gemäß 35 zeigt;
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42 ein
schematisches Blockschaltbild einer Mischungseinrichtungseinheit
gemäß 41 zeigt;
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43 einen
Querschnitt durch ein durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel zu erzeugendes
beispielhaftes "Pro-Forma"-Bild
veranschaulicht; und
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44 ein
für die
Plazierung von Informationen auf der Abtasteinrichtung gemäß 1 erzeugtes "Pro-Forma"-Blatt veranschaulicht.
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Ausführliche
Beschreibung
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Nachstehend auf 1 Bezug nehmend ist das bevorzugte Ausführungsbeispiel
dazu entworfen, in einer Umgebung zu arbeiten, in der Bilder durch
eine Abtasteinrichtung 1 auf einer Pixel-für-Pixel-Grundlage abgetastet
werden, wobei die Pixel zu einem Computersystem 2 übertragen
werden. Das Computersystem 2 ist dazu konfiguriert, auf
verschiedenen internen und externen Trägern gespeicherte vordefinierte
grafische Objekte 3 zu verwenden, die mit dem abgetasteten
Bild von der Abtasteinrichtung 1 kombiniert werden, wobei das
sich ergebende Bild auf einem Drucker 4 ausgedruckt wird.
Bei dem Drucker 4 handelt es sich vorzugsweise um eine
"bandorientierte" Tintenstrahldruckvorrichtung wie beispielsweise
den Tintenstrahldrucker CJ10 von Canon. Bei dem CJ10 von Canon handelt
es sich dahingehend um eine "bandorientierte" Druckvorrichtung,
daß er
ein Bild durch ein Drucken von einzelnen Bändern eines nach dem anderen
druckt.
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Unter Bezugnahme auf 2 bis 5 ist
nachstehend eine beispielhafte Operation des Zusammensetzens von
Bildern unter Verwendung von abgetasteten Bilddaten erläutert. In 2 ist ein beispielhaftes
Bild 5 gezeigt, das auf der Abtasteinrichtung 1 zu plazieren
ist und von dem ein Abschnitt in dem endgültigen Bild zu verwenden ist.
Das Bild 5 besteht aus einem schwarzen Kleeblatt 6 auf
einem weißen
Hintergrund 11.
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In dem ersten Fall ist es gewünscht, die
Farbe des Kleeblatts 6 derart zu ändern, daß sie eine Farbe 13 gemäß 3 ist. Ähnlich ist es gewünscht, die
Farbe des Hintergrunds 11 gemäß 2 derart zu ändern, daß sie eine Farbe 23 gemäß 4 ist. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
können
beide Farben 13 und 23 eine beliebige Mischung
von Farben in irgendeiner Richtung sein. Zusätzlich zu der Änderung
des abgetasteten Bilds ist es gewünscht, bei verschiedenen Schichten
verschiedene Objekte zum Bild hinzuzufügen. Nachstehend auf 5 Bezug nehmend sind zwei
weitere Objekte einschließlich
eines Hintergrundtafelobjekts 24 und eines Vordergrundemblemobjekts 25 gezeigt.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
können beide
Objekte 24 und 25 zusätzlich dazu, einen beliebigen
Transparenzgrad aufzuweisen, beliebige Farbmischungen aufweisen.
Nachstehend auf 6 Bezug
nehmend ist das endgültige
Bild gezeigt, das zusätzlich zu
dem neu gefärbten
Kleeblatt 6 die Objekte 25, 24 und den
neu gefärbten
Hintergrund 11 kombiniert. Das Emblem 25 erscheint
vor den abgetasteten Bilddaten, und das Hintergrundobjekt 24 erscheint
hinter den abgetasteten Bilddaten.
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7 zeigt
ein zweites Beispiel eines abgetasteten Bilds zur Kombination mit
anderen Objekten bei der Erzeugung eines von einem Computer erzeugten
Bilds. Das abgetastete Bild umfaßt einen ersten Bereich 26,
der den dem in 2 gezeigten
Kleeblattentwurf ähnlichen
Kleeblattentwurf enthält,
und einen zweiten Bereich 29, der verschiedene geschriebene
Informationen enthält.
In diesem speziellen Beispiel sind die Bereiche 26 und 29 derart
entworfen, daß sie
in zwei verschiedene Objekte zerlegt sind, und sind unterschiedlich
zu behandeln. Nachstehend auf 8 Bezug
nehmend ist die gewünschte
endgültige
Form eines Bilds gezeigt, das aus der Hintergrundtafel 24 und
dem Vordergrundemblem 25, dem neu gefärbten Kleeblatt 6,
dem neu gefärbten
Hintergrund 11 und dem ursprünglichen Schreibbereich 29,
der unverändert
bleibt, zusammengesetzt ist. Dieses Beispiel veranschaulicht die
Integration der abgetasteten Bilddaten aus verschiedenen Bereichen
der Abtasteinrichtung 1 in verschiedene Objekte der endgültigen Bildzusammensetzung.
Wieder können die
von einem Computer definierten Objekte 24, 25 beliebige
lineare Farbmischungen zusätzlich
zu beliebigen Richtungstransparenzmischungen aufweisen.
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Nachstehend auf 9 Bezug nehmend ist der Betrieb einer
bandorientierten Druckvorrichtung mit dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
erläutert.
Eine Seite 7 wird aus einer großen
Anzahl von Bändern 8 erzeugt,
wobei jedes Band eines nach dem anderen gedruckt wird. Jedes Band
8 besteht dann wieder aus einer großen Anzahl von Zeilen 9.
Ohne einen Verlust an Allgemeinheit wird es angenommen, daß die Zeilen
von dem oberen Ende zu dem unteren Ende jedes Bands gedruckt werden.
Es sind jedoch selbstverständlich
andere Formate möglich.
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Nachstehend auf 10 Bezug nehmend ist ein einzelnes Band
8 gezeigt. Jedes Band 8 besteht aus einer großen Anzahl von Zeilen 9, 10.
Jede Zeile 9, 10 besteht weiter aus einer Folge
von Pixeln 12. Das Pixel 12 ist selbst aus einer
Anzahl von Komponentenfarben gebildet, z. B. wird es angenommen,
daß die
Komponentenfarben jedes Pixels aus Zyan, Magenta, Gelb und Schwarz
(CMYK) gebildet sind. Ferner umfassen wie in dem Fachgebiet üblich die
zu dem Drucker 4 (1)
gesendeten Pixeldaten Farbkomponenten Rot, Grün und Blau (RGB), wobei jede
Komponente 8 Bits von Farbpegelinformationen aufweist.
Der Drucker 4 verwendet bekannte Verfahren zur Wandlung
der AGB-Farbdaten in entsprechende CMYK-Farbdaten, die anschließend ausgedruckt
werden.
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Wieder auf 9 Bezug nehmend ist ein einfaches Beispiel
von zwei Objekten 14 und 15 gezeigt, die einen Teil
des Gesamtbilds bilden, das auf die Seite 7 zu drucken ist. Da das
Objekt 15 teilweise außerhalb der
Seite 7 liegt, ist es für
das Computersystem 2 (1)
notwendig, das Objekt auf die Grenzen der Seite 7 "abzuschneiden".
Idealerweise ist der Umriß jedes
Objekts 14, 15 durch Spline-Umrißinformationen
dargestellt. Die Verwendung von Splines ist dahingehend vorteilhaft,
daß sie
eine effiziente Drehung, Skalierung und Verschiebung von beliebigen
Objekten ermöglicht.
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Nachstehend auf 11 Bezug nehmend ist der bei dem Rendern
von Bildern durch das Computersystem 2 (1) ausgeführte Prozeß beschrieben. Informationen über das
Seitenlayout werden in das System 16 geladen.
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Anschließend wird eine vereinfachte
Form der die Seite beschreibenden Objekte erzeugt 17. Eine Bandvorbereitungsstufe 18 bestimmt
es, welche Objekte in einem derzeitigen Band der gedruckten Seite
aktiv sind. Eine Bandrenderstufe 19 wandelt die Objekte
auf einer Zeile-für-Zeile-Grundlage
in eine kompakte Beschreibung. Eine Objekt/Bild-Kombinationsstufe
21 kombiniert die computergestützte
Beschreibung des Objekts mit eingehenden Abtasteinrichtungsdaten 20,
um eine Ausgabe 22 für
die Tintenstrahldruckvorrichtung zu bilden. Die Operation jeder
der Stufen des Renderprozesses ist nachstehend weiter beschrieben.
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Nachstehend näher auf die Seitenlayoutbeschreibungsstufe 16 Bezug
nehmend werden Informationen über
das Layout einer Seite in das Computersystem geladen. Diese Informationen
bestehen normalerweise aus Objekten, die zu drucken sind. Die Objekte
können
dann wieder in kubische Splines zerlegt werden, die den Umriß eines
Objekts bestimmen. Zusätzlich
sind jedem Objekt eine Ebenennummer sowie Informationen bezüglich seiner
Farbeigenschaften und Verschiebungs-, Drehungs- und Schrägstellungseigenschaften, die
auf das Objekt angewendet werden sollen, bevor es gerendert wird,
zugeordnet.
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Nachstehend auf 12 Bezug nehmend ist ein Objektdatensatz 27 gezeigt.
Dieser Datensatz umfaßt
Felder für
Ebenen-, Mischungs-, Transparenz- und Verschiebungsinformationen
zusätzlich
zu einem Zeiger 28 auf eine verknüpfte Liste, die alle Beschreibungen
von Splines enthält,
die den Umriß des
Objekts umfassen.
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Das Ebenenfeld des Objektdatensatzes 27 bestimmt
es, zu welcher von vielen Schichten oder Ebenen das Objekt gehört, und
es wird zur Bestimmung der Sichtbarkeit eines Objekts verwendet.
Nachstehend auf 13 und 14 Bezug nehmend ist ein
Beispiel für
die Bedeutung der Ebene eines Objekts gezeigt. In 14 sind drei Objekte 30, 31, 32 gezeigt,
wobei das Objekt 30 sich auf einer Ebene unterhalb des
Objekts 32 befindet, das sich dann wieder auf einer Ebene
unterhalb des Objekts 31 befindet. 14 zeigt einen Querschnitt durch die
Objekte gemäß 13 entlang der Linie VII-VII
gemäß 6. Es ist ersichtlich, daß das Objekt 30 sich
auf einer Ebene 1 befindet, das Objekt 32 sich
auf einer Ebene 2 befindet und das Objekt 31 sich auf
einer Ebene 3 befindet. Daher hat bei einem Drucken der
Zeile entlang VII-VII das Objekt 31 Vorrang vor den anderen
Objekten und wird bevorzugt vor diesen Objekten gedruckt.
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Falls das Objekt 31 aktiv
und opak ist, ist die gedruckte Ausgabefarbe diejenige, die mit
den Farbinformationen des Objekts 31 gespeichert ist. Wenn
das Objekt 31 aktiv und derart definiert ist, daß es teilweise transparent
ist, dann ist die Ausgabefarbe eine Kombination der Farbe des Objekts 31 und
der Farbe des Objekts 32 unterhalb von ihm (unter der Annahme,
daß das
Objekt 32 opak ist). Folglich können Objekte teilweise oder
vollständig
transparent sein, wobei die Kombination von Objektfarben nachstehend
weiter beschrieben ist.
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Wieder auf 12 Bezug nehmend enthält das Mischungsfeld des Objektdatensatzes 27 neun
Werte, die drei Ebenen in dem Farbraum des Objekts definieren. Wie
es nachstehend weiter beschrieben ist, genügen diese Informationen, um
eine lineare Mischung von irgendwelchen Farben in irgendeiner Richtung
zu beschreiben.
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Das Transparenzfeld des Objektdatensatzes 27 enthält drei
Paare von Werten, die den Grad der Transparenz des Objekts definieren,
wie es ebenfalls nachstehend weiter beschrieben ist. Ein Objekt
ist transparent, wenn Abschnitte des Objekts unterhalb des transparenten
Objekts in dem endgültigen
Bild durch das transparente Objekt scheinen.
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Das Verschiebungsfeld des Objektdatensatzes 27 definiert
die bekannte Verschiebung, Drehung, Skalierung und Schrägstellung,
die auf alle zu einem Objekt gehörenden
Splines sowie auf die Farbmischungsinformationen eines Objekts anzuwenden
sind.
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Wieder auf 11 Bezug nehmend ist der nächste Schritt
bei der Vorbereitung eines Bilds der Seitenvorbereitungsschritt 17.
Der Seitenvorbereitungsschritt 17 umfaßt alle notwendigen Softwareoperationen,
die ausgeführt
werden müssen,
bevor das Bild gerendert werden kann. Diese umfassen:
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- 1. Die geometrischen Transformationen, die zusätzlich zu
der Mischungsbeschreibung des Objekts auf alle zu einem Objekt gehörenden Splines
anzuwenden sind.
- 2. Die Abschneideoperationen, die auf Objekte oder Teile davon
anzuwenden sind.
- 3. Für
jedes Band in einem endgültigen
Bild die Vorbereitung einer verknüpften Liste von Objekten, die
dieses Band schneiden.
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1. Geometrische
Transformation
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Die Beschreibung jedes Objekts ist
in Form von einer Folge von Ortswerten gespeichert, deren Werte bezüglich eines
ersten Koordinatensystems gespeichert sind. Das Verschiebungsfeld
der Beschreibung eines Objekts enthält die zur Transformation der
Beschreibung des Objekts in Seitenkoordinaten (Seitenzeile und Pixelnummer)
notwendigen Informationen. Diese Informationen werden auf das Objekt
angewendet, um eine Beschreibung des Objekts unter Bezugnahme auf
Seitenkoordinaten zu erzeugen.
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2. Seitenabschneiden
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Nachdem die geometrischen Transformationen
auf jedes Objekt angewendet worden sind, können zusätzlich zu Objekten, die teilweise
innerhalb und teilweise außerhalb
der Seitengrenzen liegen, Objekte vorhanden sein, die außerhalb
der Seitengrenzen liegen.
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Nachstehend auf 15 Bezug nehmend ist ein Beispiel für den Abschneideprozeß mit zwei
Objekten 34 und 35 eines Bilds, das durch Bänder 37 auf
eine Seite 36 zu drucken ist, gezeigt. Es ist zu sehen, daß das Objekt 35 vollständig außerhalb
der Ausgabeseite 36 liegt und daher aus der Beschreibung
der Seite 36 gelöscht
oder aussortiert werden kann. Dies hat die Wirkung der deutlichen
Beschleunigung nachfolgender Stufen des Druckprozesses. Das Objekt 34 liegt
teilweise auf und teilweise außerhalb
der gedruckten Seite, und ein Abschneideprozeß wird auf das Objekt 34 angewendet,
um ebenfalls die nachfolgenden Stufen des Druckprozesses zu beschleunigen.
Der erste anzuwendende Schritt besteht in der Vereinfachung des
Abschnitts des Objekts 34, der außerhalb des oberen Endes der
Seite 36 liegt. Die den außerhalb
des oberen Endes der Seite liegenden Abschnitt des Objekts bildenden
Splines zwischen den Punkten 39 und 40 werden
entfernt und durch eine gerade Kante (die immer noch ein Spline-Format
aufweist) zwischen den Punkten 39 und 40 ersetzt.
Diejenigen Abschnitte 41, 42, 43 des
Objekts, die außerhalb
der Seiten und des unteren Endes der Seite liegen, werden ebenfalls
durch gerade Kanten ersetzt, um die Beschreibung des Objekts 34 weiter
zu vereinfachen.
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3. Vorbereitung
der Objektbandschnittpunktliste
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Die nächste Stufe des Vorbereitungsprozesses
umfaßt
eine Bildung einer Objektbandschnittpunktliste, die eine Struktur
definiert, die für
jedes Band diejenigen Objekte angibt, die das Band schneiden. Nachstehend
auf 16 und 17 Bezug nehmend ist ein
Beispiel für
die Bandschnittpunktlistenbildung gezeigt. In 16 ist die Ausgabeseite gezeigt, die
Objekte 45, 46 und 47 umfaßt. In 17 ist die entsprechende
Objektbandschnittpunktliste 50 für das Bild gemäß 16 gezeigt. Die Objektbandschnittpunktliste 50 umfaßt eine
regelmäßige Anordnung
von Zeigern 51. Die Anzahl von Elementen in der regelmäßigen Anordnung 51 entspricht
der Anzahl von Bändern
in einer gedruckten Seite. Jedes Element der regelmäßigen Anordnung 51 enthält einen
Zeiger 52, der auf eine verknüpfte Liste aller Objekte 53,
die in diesem speziellen Band beginnen, zeigt. Jedes Element 53 der
verknüpften
Liste umfaßt
einen Datensatz, der die Beschreibung des Objekts und das letzte
Band oder Endband, mit dem sich das Objekt schneidet, zusätzlich zu
einem Zeiger auf das nächste Element
der verknüpften
Liste enthält.
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Die Bandobjektschnittpunktliste 51 kann
während
des Ladens der Objekte in das Computersystem 2 aufgebaut
werden, nachdem die geometrischen Transformationen auf jedes Objekt
angewendet worden sind. Dies wird getan, indem ein Begrenzungskasten
für jedes
Objekt berechnet wird, der es dann wieder angibt, in welchem Band
das Objekt beginnt und in welchem Band das Objekt endet. Die Beschreibung
des Objekts und der Begrenzungskasten können daraufhin zum Aufbau des
Objektdatensatzes 53 verwendet werden, wobei der Datensatz
daraufhin an den Listenzeiger 52 für das relevante Anfangsband
des Objekts angehängt
wird.
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Die Objektbandschnittpunktliste umfaßt daher
eine verknüpfte
Liste der bei diesem Band beginnenden Objekte. Dies ist bei der
Bestimmung derjenigen Objekte, die das Band schneiden, für jedes
Band sehr nützlich und
spart beträchtliche
Mengen von Zeit, wann immer eine Bandvorbereitungs- oder Renderoperation
bei den anzuzeigenden Objekten ausgeführt wird.
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Bandorientierte Tintenstrahldruckvorrichtungen
wie beispielsweise der CJ10 von Canon drucken ihr Bild mit einer
beliebigen Zeit zwischen dem Ende des Druckens eines Bands und dem
Beginn des Druckens des nächsten Bands
Band für
Band. Daher unterhält
der Seitenvorbereitungsprozeß 17 (11) eine zusätzliche
Liste aktiver Objekte, während
jedes Band vorbereitet und gerendert wird. Diese Liste aktiver Objekte
ist anfänglich
leer, bevor das erste Band gedruckt wird. Jedesmal wenn ein neues
Band zur Vorbereitung bereit ist, werden alle Objekte in der Objektbandschnittpunktliste,
die bei diesem Band beginnen, an die Liste aktiver Objekte angehängt. Die
Liste aktiver Objekte wird daraufhin an einen Bandvorbereitungsprozeß 18 (11) weitergeleitet. Folglich
befaßt
sich der Bandvorbereitungsprozeß 18 nur
mit denjenigen Objekten, die das derzeitige Band schneiden. Falls
das derzeitige Band das letzte schneidende Band eines Objekts 54 ( 17) ist, wird das Objekt
aus der Liste aktiver Objekte gelöscht.
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Nachstehend auf 18 Bezug nehmend ist der Bandvorbereitungsprozeß 18 gemäß 11 genauer gezeigt. Der
Bandvorbereitungsprozeß umfaßt das Abschneiden
von Splines 60 auf die Ränder eines Bands, die Vektorisierung
jedes Splines 61 in Liniensegmente und die Vorbereitung
einer Zeilenschnittpunktliste 62 für das derzeitige Band.
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Bandabschneiden
von Splines
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Wie es vorher angeführt ist,
wird dem Bandvorbereitungsprozeß 18 (11) eine Liste von Objekten zugeleitet,
die in dem derzeitigen Band aktiv sind. Jedes Objekt umfaßt eine
Anzahl von Splines, die seinen Umriß beschreiben, und der Bandabschneideprozeß ist für die Beseitigung
derjenigen Splines, die außerhalb des
derzeitigen Band auftreten, und für die Vereinfachung derjenigen
Splines, die sich teilweise innerhalb und teilweise außerhalb
des derzeitigen Bands befinden, verantwortlich. Nachstehend auf 19 Bezug nehmend ist ein
Beispiel für
den Bandabschneideprozeß gezeigt.
Ein Objekt 67 ist auf einem derzeitigen Band 66 einer gedruckten
Seite 65 zu rendern. Diejenigen Abschnitte des Objekts 67,
die sich oberhalb des derzeitigen Bands befinden, können an
der Kante des derzeitigen Bands zu geraden Linien vereinfacht werden.
Beispielsweise kann der Abschnitt des Objekts 67 zwischen
den Bandkanten 68 und 69 zu einer geraden Linie
zwischen diesen zwei Punkten vereinfacht werden. Ähnlich können diejenigen
Abschnitte des Objekts 67 unterhalb und auf den Seiten
des derzeitigen Bands (z. B. 70) aus der Liste des derzeitigen Objekts
gelöscht
werden. Das Ergebnis des Bandabschneideprozesses besteht in einer
Liste der Splines eines Objekts, die in dem derzeitigen Band 66
aktiv sind.
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Spline-Vektorisierung
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Wieder auf 18 Bezug nehmend ist die nächste Stufe
in dem Bandvorbereitungsprozeß die
Vektorisierung von Splines in Liniensegmente 61. Der Spline-Vektorisierungsprozeß 61 wandelt
alle Splines eines Objekts in Vektoren oder Liniensegmente.
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Die parametrische Gleichung für einen
Spline auf einer Ebene x, y ist gegeben wie folgt:
x(t) = at3 +
bt2 + ct + d (GL 1)
y(t) = et3 +
ft2 + gt + h (GL 2)
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Ein Verfahren zur Wandlung der vorstehenden
Gleichung in Liniensegmente besteht. in der Abtastung der Gleichungen
für den
Spline entlang einer vorbestimmten Anzahl von in dem parametrischen
Raum äquidistanten
Punkten. Die Variable t befindet sich normalerweise in dem Bereich
von 0 bis 1, und andere Bereiche können in einer bekannten Art
und Weise geeignet skaliert werden, so daß t diesen Bereich von Werten
annehmen kann. Auf 13 Bezug
nehmend ist ein Beispiel für
den Prozeß gezeigt,
durch den ein sich von dem Punkt x(0), y(0) zu x(1), y(1) erstreckender
Spline 72 in Liniensegmente 73 gewandelt wird,
die in dem parametrischen Raum äquidistant
sind.
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Selbstverständlich kann dieses Verfahren
dahingehend ungeeignet sein, daß die
erhaltene Annäherung
an den Spline potentiell zu grob sein kann. Da jedoch der Rechenaufwand
der Aufteilung des Splines im Vergleich zu einer Überprüfung des
mit der Aufteilung verbundenen Fehlers minimal ist, kann eine geeignete Leistung
erhalten werden, indem lediglich der Spline viel öfter aufgeteilt
wird, als es im Durchschnitt erforderlich wäre.
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Die Aufteilung des Splines entlang äquidistanten
Punkten in dem parametrischen Raum ist ein einfacher Prozeß, da die
Gleichungen 1 und 2 Polynome in t sind. Daher
können
die folgenden Rekurrenzbeziehungen verwendet werden.
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Xk+1 = xk + Δxk (GL
3)
Δxk+1 = Δxk + ΔΔxk (GL
4)
ΔΔxk+1 = ΔΔxk + ΔΔΔxk (GL
5)
Yk+1 = yk + Δyk (GL
6)
Δyk+1 = ΔYk + ΔΔyk (GL
7)
ΔΔk+1 = ΔΔyk + ΔΔΔyk (GL
8)
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Wenn Δt = 1/n, wobei n die Anzahl
von Aufteilungen ist, dann sind die Anfangsbedingungen für die vorstehende
Rekurrenzbeziehung
X0 = d (GL
9)
Δx0 = 3aΔt2 + 2bΔt
+ c (GL 10)
ΔΔx0 =
6aΔt + 2b (GL 11)
ΔΔΔx0 =
6a (GL 12)
y0 =
h (GL 13)
Δy0 =
3eΔt2 + 2fΔt
+ g (GL 14)
ΔΔy0 =
6eΔt + 2f (GL 15)
ΔΔΔy0 =
6e (GL 16)
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Die Verwendung der vorstehenden Rekurrenzbeziehungen
ermöglicht
eine einfache Berechnung nachfolgender Punkte x, y aus einem derzeitigen
Punkt x, y, und falls die Anzahl von gewünschten Liniensegmenten eine
Potenz von 2 ist, können
die Punkte ohne den Bedarf an komplizierten Gleitpunktarithmetikoperationen
berechnet werden.
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Eine einfache Heuristik zur Bestimmung
einer Anzahl von Liniensegmenten, in die ein Spline zu zerlegen
ist, besteht darin, den Umkreis des Begrenzungskastens des Splines
zu messen. Je größer der
Umkreis ist, desto größer ist
die Anzahl von Liniensegmenten, in die der Spline aufgeteilt werden
sollte.
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Das Ergebnis des Spline-Vektorisierungsprozesses
besteht in einer Liste von Liniensegmenten für jeden Spline. Diese Liniensegmente
werden in eine Vektor-Zeilen-Schnittpunktliste
eingefügt,
die nachstehend unter Bezugnahme auf 21 und 22 beschrieben ist. 21 zeigt ein beispielhaftes
Band 75, das eine Vielzahl von Zeilen 76 umfaßt, die
von 0 bis (MaxZeile-1) numeriert sind. Dieses spezielle Band 75
weist drei Liniensegmente 77, 78 und 79 auf,
die als Ergebnis des Spline-Vektorisierungsprozesses
gebildet worden sind und in dem derzeitigen Band zu rendern sind. 22 zeigt die Vektorzeilenschnittpunktliste 81,
die alle aktiven Linien in dem derzeitigen Band 75 speichert und
von einer ähnlichen
Natur wie die Objektbandschnittpunktliste 51 gemäß 17 ist. Die Vektorzeilenschnittpunktliste 81 umfaßt eine
regelmäßige Anordnung
von Zeigern 82, wobei die Anzahl von Elementen in der regelmäßigen Anordnung 82 gleich
der Anzahl von Zeilen in dem Band ist. Jedes Element in der regelmäßigen Anordnung 82 zeigt
auf eine Liste der Liniensegmente 83, die auf dieser Zeile
beginnen. Jedes Liniensegment 83 in der Verknüpfungsliste
enthält
eine Beschreibung des Liniensegments und einen Zeiger 84 auf
das nächste
Listenelement. Die über
jedes Liniensegment gespeicherten Informationen umfassen:
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- 1. Ebeneninformationen, die die Ebene des Objekts angeben,
zu dem das Liniensegment gehört;
- 2. Endzeileninformationen, die die letzte Zeile beschreiben,
auf der das Liniensegment aktiv ist;
- 3. Pixelinformationen, die das Pixel auf einer Zeile beschreiben,
die das Liniensegment derzeit schneidet; und
- 4. Steigungsinformationen, die die Steigung des Liniensegments
beschreiben und zur Aktualisierung des Pixelinformationswerts nach
dem Drucken jeder Zeile verwendet werden können.
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Nachstehend auf 18 Bezug nehmend wird die Vektorzeilenliste
in dem Schritt erzeugt 62, nachdem jeder Spline vektorisiert worden
ist 61. Wie es in 11 zu
sehen ist, schließt
die Erzeugung der Vektorzeilenschnittpunktliste die Bandvorbereitungsstufe 18 ab,
wobei die nächste
Stufe die Bandrenderstufe 19 ist. Die Seitenlayoutbeschreibungsstufe 16,
die Seitenvorbereitungsstufe 17 und die Bandvorbereitungsstufe 18 werden
alle in Software ausgeführt,
wobei die Bandrenderstufe 19 sowie die Objekt- und Bildkombinationsstufe 21 in
Hardware ausgeführt
werden.
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23 betrachtend
ist das Computersystem 2 gemäß 1 genauer gezeigt. Das Computersystem 2 umfaßt einen
Speicher 86, eine Zentraleinheit (CPU) 87 und
ein Bandrenderuntersystem 88. Die CPU 87 ist für die Vorbereitungsschritte 16, 17, 18 gemäß 11 verantwortlich, wobei
die Ergebnisse in dem Speicher 86 gespeichert werden. Das
Bandrenderuntersystem 88 ist für die Stufen 19 und 21 gemäß 11 verantwortlich.
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Nachstehend auf 24 Bezug nehmend ist der Datenverarbeitungsfluß durch
das Bandrenderuntersystem 88 gezeigt. Das Bandrenderuntersystem 88 umfaßt eine
Kantenberechnungseinheit (ECU) 90, die die Vektorzeilenschnittpunktliste
gemäß 22 als ihre Eingabe nimmt
und den Schnittpunkt der verschiedenen Liniensegmente mit einer
derzeitigen Abtastzeile berechnet. Dieser Prozeß wird ausgeführt, indem
die Vektorzeilenschnittpunktliste durchlaufen wird und die Pixelwerte
für eine
derzeitige Abtastzeile aktualisiert werden. Sobald sie berechnet
sind, werden die Kanten in einem "Z-Kanten"-Zwischenspeicher ("Zedge"
Buffer) 91 gespeichert, bei dem es sich um eine spezialisierte
Form von Zwischenspeicher handelt, die nachstehend weiter beschrieben
ist. Eine Sichtbarkeitsbestimmungseinheit (VDU) 92 liest
Werte aus dem Z-Kanten-Zwischenspeicher 91 und führt eine
Entfernung verdeckter Flächen
aus, um die Objekte der derzeitigen obersten transparenten Ebene
und der derzeitigen obersten opaken Ebene zu bestimmen. Die Werte
der Objekte der obersten Ebene werden zu einer Lauflängencodierungseinrichtung
(RLE) 93 gesendet, die die Objektebeneninformationen für jedes
Pixel in Lauflängeninformationen
transformiert, bevor sie die Lauflängeninformationen in einem
Bandzwischenspeicher 94 speichert. Die Verwendung der RLE 93 verringert
die notwendige Größe des Bandzwischenspeichers 94 und
auch die notwendige Bandbreite für
den Speicher im Vergleich zu der einzelnen Speicherung der Pixelinformationen
für jedes
Pixel auf einer Zeile beträchtlich.
Diese Bandbreitenverringerung ist sowohl während der Speicherung als auch
dem nachfolgenden Drucken des Bilds wirksam.
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Aus der in dem Speicher 96 (23) gespeicherten Beschreibung
jedes Objekts werden die Ebenen-, Farb- und Transparenzinformationen
jedes Objekts bestimmt und in einer Eigenschaftstabelle 95 gespeichert, die
in einem weiteren Bereich des Speichers 86 gespeichert
ist, der üblicherweise
durch DRAM-Vorrichtungen realisiert ist.
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Sobald ein ganzes Band in dem Bandzwischenspeicher 94 gespeichert
worden ist und zum Drucken bereit ist, liest eine Lauflängenerweiterungseinrichtung
(RLEX) 96 das Band aus dem Bandzwischenspeicher 94,
erweitert alle lauflängencodierten
Bandinformationen und leitet die Informationen zu einer Mischungsberechnungseinrichtung 97.
Die Mischungsberechnungseinrichtung 97 berechnet die notwendigen
Farb- und Transparenzmischungen und sendet sie zu einer Zusammensetzungseinrichtung 98.
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Die Zusammensetzungseinrichtung 98,
die entweder mit dem gleichen Taktzyklus wie die Ausgabevorrichtung
wie beispielsweise der Tintenstrahldrucker CJ10 von Canon arbeitet
oder bei der ihre Ausgangsdaten anschließend mit der Ausgabevorrichtung 4 synchronisiert
werden, kombiniert die Informationen von der Mischungsberechnungseinrichtung 97 mit
den Daten von der Kopierabtasteinrichtung 1 (1), um die endgültige Pixelausgabe
für die
Druckervorrichtung 4 (1)
zu erzeugen.
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Nachstehend auf 25 Bezug nehmend ist eine tatsächliche
Realisierung des Bandrenderuntersystems 88 gemäß 23 gezeigt. Das Bandrenderuntersystem 88 umfaßt eine
Prozeßbusschnittstelle
(PBI) 101, die mit der CPU 87 (23) interagiert und den Gesamtbetrieb
des Bandrenderuntersystems 88 steuert. Ein Grafikeinheitsmodul
(GEM) 102 umfaßt
die ECU 90, die VDU 92 und die RLE 93 gemäß 24. Ein Tintenstrahlmodul
(IJM) 103 umfaßt
die RLEX 96, die Mischungsberechnungseinrichtung 97 und
die Zusammensetzungseinrichtung 98 gemäß 24. Der Z-Kanten-Zwischenspeicher 91,
der Bandzwischenspeicher 94 und die Eigenschaftstabelle 95 sind
alle in dem DRAM-Speicher 86 (23) gespeichert, und es
wird durch das Bandrenderuntersystem 88 über eine
DRAM-Steuereinheit (DCU) 104 auf sie zugegriffen. Die Prozessorbusschnittstelle 101 umfaßt ein internes
Steuerregister mit 4 Bits, das die verschiedenen Module in dem Bandrendersystem 88 steuert.
Die Inhalte dieses Registers stellen sich dar wie in der nachstehenden
Tabelle aufgelistet.
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Tabelle
1: Das Steuerregister
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Das GEMGO-Bit beginnt den Betrieb
des GEM 102. Wenn das GEM 102 seine Operationen
abgeschlossen hat, benachrichtigt es die PBI 101. Die PBI 101 stellt
daraufhin das IJMGO-Bit ein, was den Betrieb des IJM 103 einleitet.
Das ENECU-Bit und das ENRU-Bit werden zum Testen der ECU 90 (24) und einer Rendereinheit
(RU) 108, die nachstehend unter Bezugnahme auf 30 beschrieben ist, bereitgestellt.
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Nachstehend auf 26 Bezug nehmend ist das Grafikeinheitsmodul
(GEM) 102 gemäß 25 genauer gezeigt. Das
GEM 102 umfaßt
die Kantenberechnungseinheit (ECU) 90 und eine Rendereinheit
(RU) 108. Wie es nachstehend weiter beschrieben ist, umfaßt die RU
108 die VDU 92 und die RLE 93 gemäß 24. Die ECU 90 und
die RU 108 lassen ihre Operationen abwechseln, um ein Band zum Drucken
zu erzeugen. Das GEM 102 verwendet die Vektorzeilenschnittpunktliste,
die vorher durch die CPU 87 (23)
erzeugt worden ist, um eine lauflängencodierte Bitmaske zu dem
Bandzwischenspeicher 94 (24)
auszugeben, die in dem DRAM-Speicher 86 (23) gespeichert wird.
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Das GEM 102 wird durch eine
Renderablaufsteuereinheit (RFC) 110 gesteuert, die eine
Anzahl von Registern umfaßt,
die durch die PBI 101 gelesen und beschrieben werden können. Diese
Register und ihre Breiten (in Bits) stellen sich dar wie in der
nachstehenden Tabelle gezeigt.
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Tabelle
2: GEM-Einheits-Register-Tabelle
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Die Register Basis0 und Basis1 definieren
die Orte entscheidender Arbeitsbereiche des GEM 102 in dem
DRAM 86. Diese Register sind in verschiedene Felder unterteilt,
von denen jedes einen Anfangsort eines speziellen Speicherbereichs
definiert. Die Organisation der Register Basis0 und Basis1 ist in
den folgenden Tabellen gezeigt.
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Tabelle
3: das Basis0-Register
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Tabelle
4: das Basis1-Register
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Wie es aus den vorstehenden Tabellen
ersichtlich ist, ist die Auflösung
von Basisadressen oder Speicherbereichen begrenzt. Beispielsweise
ist die Adresse Z-Kanten Basis 10 Bits breit. Der DRAM-Speicher 86 kann
aus maximal 1024 K Wörtern
bestehen, wobei jedes Wort 32 Bits breit ist. Dies impliziert
eine 20-Bit-Adresse. Daher kann die Position der Adresse Z-Kanten
Basis nur mit einer Genauigkeit von 10 Bits (d. h., in Schritten
von 1024 32-Bit-Wörtern) bestimmt
werden.
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Die Tabelle 5 listet nachstehend
die verschiedenen E/A-Signale
in das GEM 102 hinein und aus ihm heraus auf.
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Die Kantenberechnungseinheit (ECU) 90 berechnet
den Schnittpunkt der derzeit aktiven Liniensegmente mit der derzeitigen
Abtastzeile des derzeitigen Bands. Dies wird getan, indem eine Liste
derzeit aktiver Kanten unterhalten wird, die anfänglich leer ist und aktualisiert
wird, während
die Abtastzeile vorrückt.
Kurz zu 22 zurückkehrend
hängt die
ECU 90 für
jede neue Zeile diejenigen Liniensegmente, die auf der derzeitigen
Zeile beginnen, an das Ende der Liste derzeit aktiver Kanten an.
Anschließend
durchläuft
die ECU 90 die Liste aktiver Kanten sequentiell, und für jedes
Liniensegment in der Liste werden die Pixel- und Ebeneninformationen über die
DRAM-Steuereinheit 104 (18)
in dem Z-Kanten-Zwischenspeicher 91 gespeichert
und wie nachstehend beschrieben zur späteren Sichtbarkeitsbestimmung
verwendet. Mit einigen Ausgabevorrichtungen kann das Papier hinsichtlich
seiner Position zwischen dem Drucken von Bändern leicht fehlplaziert sein.
In dieser Situation kann dem Papierschlupf Rechnung getragen werden,
indem das Pixelfeld oder Ursprünge
der Pixelkoordinaten um das Ausmaß des Schlupfs versetzt werden.
Falls die derzeit aktive Zeile mit dem Endzeilenfeld des Listenelements
zusammenfällt,
wird das Liniensegment aus der Liste aktiver Kanten gelöscht, da
es auf der derzeitigen Zeile endet. Andernfalls wird das Pixelfeld
gemäß der Gleichung
Pixeln+1 =
Pixeln + Steigung (GL 17)
aktualisiert.
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Nachdem alle Kanten einer gegebenen
Zeile berechnet worden sind, benachrichtigt die ECU 90 die Rendereinheit 108 über eine
Renderablaufsteuereinheit 110, daß sie fortfahren kann, und
die ECU 90 hält
an und wartet darauf, durch die Renderablaufsteuereinheit 110 wieder
aktiviert zu werden.
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Die Vektorzeilenschnittpunktliste
gemäß 22 wird in dem DRAM-Speicher 86 gespeichert,
und es wird durch das Feld LS Basis in dem Register Basis0 auf sie
gezeigt. Dieser Bereich umfaßt
die regelmäßige Anordnung
von Zeigern 82 auf Listen von Listenelementen 83.
Jeder Zeiger in der regelmäßigen Anordnung ist
eine 16-Bit-Größe. 27 betrachtend ist das Format
jedes Listenelements 83 gezeigt, das 13 die letzte Zeile
von Pixeln in einem Band, in der das Liniensegment aktiv ist, bezeichnende
Bits 112, das derzeit aktive Pixel auf einer Zeile 113,
den Gradienten der Linie 115, einen Zeiger auf das nächste Listenelement 116 und 7 Bits
(was 128 Ebenen ermöglicht)
von Ebeneninformationen 117 umfaßt. Da der Endzeilenwert 112 13
Bits breit ist, kann ein Band höchstens
8192 Zeilen lang sein. Sowohl das Pixelfeld 113 als auch
das Steigungsfeld 115 sind in einer Zweierkomplement-Festpunkt-Notation
mit 5 Bits für
den Bruchteil gespeichert. Dies ermöglicht Werte zwischen ±256, mit
5 Bits der Genauigkeit nach dem Dezimalpunkt. Daher ist der durch
eine Addition der Steigung zu dem derzeitigen Wert des Pixels für jede Zeile
angesammelte maximale Fehler immer kleiner als 1 Pixel, falls das
Liniensegment kürzer
als 32 Pixel lang ist. Falls das Liniensegment länger als 32 Pixel ist, kann
der angesammelte Fehler 1 Pixel überschreiten. Selbstverständlich würde dies
von dem tatsächlichen Wert
des Steigungsfelds abhängen.
Der angesammelte Fehler kann einfach verringert werden, indem ein
Liniensegment in eine Anzahl von kleineren Liniensegmenten zerlegt
wird. Das nächste
Feld 116, das 16 Bits breit ist, kann bis zu 65535 verschiedenen
Liniensegmenten pro Band Rechnung tragen.
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Für
jedes aktive Liniensegment auf einer derzeitigen Zeile werden die
derzeitigen Pixelorte und Objektebeneninformationen in dem Z-Kanten-Zwischenspeicher 91 in
dem DRAM-Speicher 86 gespeichert. Nachstehend auf 28 Bezug nehmend ist ein
Beispiel für
den Z-Kanten-Zwischenspeicher 91 gezeigt. Unter der Annahme,
daß 132
Pixel in einer Zeile innerhalb eines Bands und bis zu 128 mögliche Ebenen,
die bei jedem Durchlauf gerendert werden können, vorhanden sind, besteht
der Z-Kanten-Zwischenspeicher 91 aus einer eindimensionalen
regelmäßigen Anordnung
von Pixeldatensätzen
mit 132 Elementen, wobei jeder Pixeldatensatz dann wieder 128 Bits
aufweist, 1 Bit für
jede mögliche
Ebene. Die ECU 90 speichert für die Pixelkoordinate ein einzelnes
Bit in dem Speicher und Ebeneninformationen von jeder aktiven Kante
in der Liste aktiver Kanten.
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Das Erfordernis, den Z-Kanten-Zwischenspeicher 91 in
dem DRRM-Speicher 86 zu speichern, stellt Gemeinkosten
für das
System ähnlich
denen dar, denen sich Mikroprozessordesigner gegenübersehen,
die Hilfsspeicherschemata realisieren müssen. Es ist häufig der
Fall, daß der
DRAM-Speicher 86 wesentlich langsamer als der Rest der
das Bandrenderuntersystem 88 bildenden Logik ist. Die Ebeneninformationen
jedes Pixels des Z-Kanten-Zwischenspeichers 91 umfassen
einen 128-Bit-Datensatz.
Daher kann jeder Pixeldatensatz als 4 aufeinanderfolgende 32-Bit-Wörter in
dem DRAM-Speicher 86 gespeichert werden. Zur Erhöhung der
Leistungsfähigkeit
des Bandrenderuntersystems wird ein Schatten-Z-Kanten-Zwischenspeicher 109 (26) bereitgestellt, um eine
Zusammenfassung des Status des DRAM-Speichers 86 anzugeben,
ohne daß das
Bandrenderuntersystem auf ihn zugreifen muß.
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Nachstehend auf 29 Bezug nehmend ist nachstehend die
Operation des Schatten-Z-Kanten-Zwischenspeichers 109 bzw.
des Z-Kanten-Zwischenspeichers 91 erläutert. Jedes Pixel belegt in
dem Z-Kanten-Zwischenspeicher 91 128 Bits. Der Schatten-Z-Kanten-Zwischenspeicher 109 speichert
4 Bits von Informationen pro Pixel, wobei 1 Bit für jedes
externe Wort in dem Z-Kanten-Zwischenspeicher 91 gespeichert
ist. Bei dem Beginn jeder Zeile wird der Schatten-Z-Kanten-Zwischenspeicher 109 zurückgesetzt,
und wenn eine Kante in den Z-Kanten-Zwischenspeicher 91 geschrieben
wird, wird ihr entsprechendes Ortsbit in dem Schatten-Z-Kanten-Zwischenspeicher 109 eingestellt.
Daher ist während
der Kantenspeicherungsphase dann, wenn ein Wort bereits modifiziert
worden ist, ein voller Lese-Modifizier-Schreib-Zyklus
für den
DRAM-Speicher 86 notwendig. Falls der Ort für eine derzeitige
Kante nicht in dem Schatten-Z-Kanten-Zwischenspeicher 109 eingestellt
worden ist, dann ist jedoch nur ein Schreiben in den Speicher erforderlich.
Wie es nachstehend weiter erörtert
ist, sollten während
der Renderphase die Inhalte jedes Orts des Z-Kanten-Zwischenspeichers 91 in
der Theorie gelesen und zurückgesetzt
werden. Falls der entsprechende Ort in dem Schatten-Z-Kanten-Zwischenspeicher 109 nicht
eingestellt ist, dann sind jedoch keine Speicherlesevorgänge erforderlich.
Da es wahrscheinlich ist, daß für einfache
Bilder die meisten der Pixel keine Kanten umfassen, stellt ein Betrachten
des Schatten-Z-Kanten-Zwischenspeichers 109 statt
eines Lesens aus dem DRAM-Speicher 86 eine wesentliche Ersparnis
hinsichtlich DRAM-Bandbreite und Zeit dar.
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Wieder auf 26 Bezug nehmend benachrichtigt die Renderablaufsteuereinheit 110 die
Rendereinheit (RU) 108 zum Beginnen des Betriebs, nachdem alle Kanten
für die
derzeitige Zeile durch die ECU 90 verarbeitet worden sind.
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Nachstehend auf 30 Bezug nehmend ist die Rendereinheit
(RU) 108 gemäß 26 genauer gezeigt. Die
Rendereinheit 108 besteht aus der Sichtbarkeitsbestimmungseinheit
(VDU) 92 und der Lauflängencodierungseinrichtung
(RLE) 93. Die VDU 92 liest Kanten aus dem Z-Kanten-Zwischenspeicher 91 und/oder dem
Schatten-Z-Kanten-Zwischenspeicher 109 und verwendet die
Kanten zur Bestimmung der höchsten sichtbaren
Ebene und davon, ob sich irgendein Objekt einer transparenten Ebene
oberhalb der höchsten
sichtbaren Ebene befindet. Dieser Prozeß wird für jedes Pixel wiederholt, und
die Lauflängencodierungseinrichtung 93 speichert
anschließend
eine codierte Lauflänge
in dem Bandzwischenspeicher 94.
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Zur Verringerung des Speicherbandbreitenbedarfs
stützt
sich die VDU 92 umfassend auf den Schatten-Z-Kanten-Zwischenspeicher 109.
Wie es vorher angeführt
ist, wäre
es in der Theorie notwendig, für
jedes Pixel 4 32-Bit-Wörter aus
dem Z-Kanten-Zwischenspeicher 91 in dem DRAM 86 abzurufen
und derartigen Speicher zurückzusetzen,
nachdem sie geladen worden sind, so daß die ECU 90 für die nächste Zeile
richtig arbeitet. Der Speicherbandbreitenbedarf kann durch die Verwendung
des Schatten-Z-Kanten-Zwischenspeichers 109 sehr verringert
werden. Durch die Betrachtung der 4-Bit-Zusammenfassung jedes Pixels
ist es notwendig, nur diejenigen Pixel zu laden, die das Ergebnis
bewirken. Wenn ein Bit in dem Schatten-Z-Kanten-Zwischenspeicher 109 eingestellt
ist, dann muß das
entsprechende Wort aus dem Z-Kanten-Zwischenspeicher 91 geladen
werden. Wo das Bit nicht eingestellt ist, ist kein Speicherlesevorgang
notwendig. Ein weiterer wesentlicher Bandbreitenvorteil besteht
darin, jedes Pixel zurückzusetzen,
nachdem es gelesen worden ist. Durch die Verwendung des Schatten-Z-Kanten-Zwischenspeichers 109 ist
es nur notwendig, das Pixel in dem Schatten-Z-Kanten-Zwischenspeicher 109 zurückzusetzen,
wobei die Daten in dem DRAM-Speicher unangetastet bleiben. Wieder
ist kein Speicherlesevorgang aus dem Speicher 86 erforderlich.
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Nachstehend auf 31 Bezug nehmend ähnelt der Betrieb der Sichtbarkeitsbestimmungseinheit dem
in der australischen Patentanmeldung Nr. 38242/93 beschriebenen,
die am 28. April 1993 eingereicht wurde, den Titel "Method and Apparatus
for Providing Transparency in an Object Based Rasterised Image" trägt, durch
die gegenwärtige
Anmelderin eingereicht wurde und dem US-Patent Nr. 5,428,724 entspricht, dessen
Inhalte hiermit in diese Anmeldung aufgenommen werden. Die aktiven
Pixelkantendaten für
jedes Pixel werden aus dem Z-Kanten-Zwischenspeicher 91 gelesen,
wo es notwendig ist, und in 128-Bit-Wörter für jedes Pixel geformt. Diese
Wörter
werden daraufhin zum Umschalten eines Satzes von Flipflop-Zwischenspeichern 118 verwendet.
Die Ausgabe der Flipflop-Zwischenspeicher wird über ein UND-Gatter 119 einer
Prioritätscodierungseinrichtung 120 zugeführt. Die
Prioritätscodierungseinrichtung
bestimmt die höchste
derzeit aktive Ebene von ihren 128 Eingaben, wobei sie den Wert
der höchsten
aktiven Ebene ausgibt, die die oberste opake Ebene ist, die derzeit
aktiv ist.
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Wie es in der Tabelle 2 offenbart
ist, umfaßt
die GEM-Einheit 102 eine
Folge von vier 32-Bit-Transparenzmaskenregistern 123.
Diese Register werden während
des Seitenvorbereitungsprozesses durch die CPU 87 geladen
und umfassen ein Bit für
jede Ebene, das es bedeutet, ob Objekte auf dieser Ebene transparent sind
oder nicht. Die vier Transparenzmaskenregister 123 sind
wie in 32 gezeigt miteinander
verkettet, um eine Angabe dahingehend bereitzustellen, welche der
128 Ebenen transparent sind.
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Wieder auf 31 Bezug nehmend werden die in den Transparenzmaskenregistern 123 gespeicherten
128 Werte zum gesteuerten Durchlassen der eingehenden opaken Ebenen über das
Gatter 119 verwendet. Daher gehen aktive Ebenen nur durch
das Gatter 119 hindurch und erreichen die Prioritätscodierungseinrichtung 120,
wenn sowohl der Flipflop-Zwischenspeicher 118 für diese
Ebene eine ungerade Anzahl von Malen umgeschaltet worden ist als
auch der entsprechende Transparenzmaskenwert für diese Ebene nicht eingestellt
worden ist.
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Auf ähnliche Weise stellt es ein
Gatter 124 sicher, daß die
einzigen aktiven Ebenen, die eine Prioritätscodierungseinrichtung 121 erreichen,
diejenigen sind, deren aktive Kanten zusätzlich dazu, daß die Ebenentransparenzwerte
in dem Register 123 eingestellt sind, eine ungerade Anzahl
von Malen umgeschaltet worden sind. Die Prioritätscodierungseinrichtung 121 bestimmt
daher die maximale derzeit aktive Transparenz, wobei sie diesen
Wert als die oberste Transparenzebene ausgibt. Nachdem sowohl die
oberste opake Ebene als auch die oberste transparente Ebene bestimmt
worden ist, vergleicht eine Vergleichseinrichtung 122 die
oberste opake Ebene mit der obersten transparenten Ebene und gibt
ein Signal Transparenz aktiv aus, wenn die transparente Ebene größer als
die opake Ebene ist.
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Wieder auf 30 Bezug nehmend wird die Ausgabe von
der VDU 92, bei der es sich um die höchste opake und transparente
Ebene handelt, zu der Lauflängencodierungseinrichtung
(RLE) 93 weitergeleitet.
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Nachstehend auf 33 Bezug nehmend ist die RLE 93 genauer
gezeigt. Die RLE empfängt
Daten Pixel für
Pixel von der VDU und transformiert sie in Lauflängendaten. In der Praxis hat
es sich herausgestellt, daß sich
für die
meisten Bilder das oberste Objekt ziemlich selten ändert, wobei
die Änderungen
in den meisten Fällen
mehr als 10 Pixel auseinander auftreten. Daher wird die Lauflängencodierung
zur Zusammendrängung der
in dem Bandzwischenspeicher 94 zu speichernden Daten verwendet.
Die VDU 92 leitet Pixeldaten für jedes Pixel auf einer Zeile
zu der RLE 93. Eine Änderungserfassungseinrichtungseinheit 126 benachrichtigt
eine Steuereinheit 127, wenn die Eingangswerte von der
VDU 92 sich ändern.
Wenn eine Änderung
erfaßt
wird, wird die alte Ebene mit dem neuen Wert aktualisiert 129, und
die vorherigen Ebenen werden mit einem Lauflängenzählerwert 131, der
es angibt, für
wie viele Pixel das vorherige Objekt das Objekt der obersten Ebene war,
in einen Schreibzwischenspeicher 128 geschrieben. Der Lauflängenzähler 131 wird
daraufhin rückgesetzt und
anschließend
für jedes
eingehende Pixel erhöht,
für das
keine Änderung
erfaßt
wird. Sobald der Schreibzwischenspeicher 128 mit einer
vorbestimmten Anzahl von lauflängencodierten
Einträgen
gefüllt
worden ist, werden sie über
die DRAM-Steuereinheit (DCU) 104 in den Bandzwischenspeicher 94 in
dem DRAM-Speicher 86 geschrieben. Wenn diese Entleerung
des Schreibzwischenspeichers 128 auftritt, ist die VDU 92 zum
Stillstand gebracht. Der Schreibzwischenspeicher 128 wird
derart verwendet, daß ein
Schreiben in DRAM in Blöcken
auftritt und der Fast-Page-Mode des DRAM genutzt werden kann.
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Nachstehend auf 34 Bezug nehmend sind die Struktur des
Bandzwischenspeichers 94 und entsprechende Lauflängencodierungsdatenstrukturen
gezeigt. Die Lauflängen
werden ohne irgendwelche formalen Trennsymbole für neue Zeilen in dem Bandzwischenspeicher 94 sequentiell
gespeichert. Daher müssen zum
Extrahieren der zu einer speziellen Zeile gehörenden Lauflänge alle
Lauflängen
bis zu einschließlich
dieser Zeile abgetastet werden. Selbstverständlich ist dies während des
Druckens des Bands kein Problem, da dieses ohnehin ein inhärent sequentieller
Prozeß ist.
Die Lauflängen
werden durch die Lauflängencodierungseinrichtung 93 nur
für Pixelkoordinaten
zwischen den in den Registern RMINPIXEL und RMAXPIXEL gespeicherten
Werten erzeugt. Dies ermöglicht
es, das Bild in Bänder
einer Größe zu zerlegen,
wie sie durch die Ausgabevorrichtung benötigt wird. Falls es notwendig
ist, kann unter Verwendung der zwei Register auch eine bessere Leistung
erhalten werden, da das nächste
Band durch die GEM-Einheit 102 verarbeitet werden kann, während das
derzeitige Band gedruckt wird. Zusätzlich kann die Bandgröße dort
eingestellt werden, wo es notwendig ist, z. B. an dem Ende jeder
Seite.
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Wie es in 34 gezeigt ist, sind zwei Arten von Lauflängen verfügbar. Eine
erste Art "A" 132 wird verwendet, wenn sowohl transparente als auch
opake Ebenen aktiv sind. Diese Art A 132 umfaßt 24 Bits von Speicher, wobei
das höchstwertige
Bit es bedeutet, daß sie
von einer Art A sind. Ähnlich
sind Lauflängen
einer Art B 133 diejenigen, die eine opake aktive oberste Ebene
aufweisen. Die Verwendung von zwei Arten von Lauflängen ist
derart entworfen, daß Speicheranforderungen
weiter verringert werden.
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Wieder auf 24 und 25 Bezug
nehmend wird das Tintenstrahlmodul 103 zur Erzeugung des
endgültigen
Pixelbands für
den Drucker aktiviert, sobald das GEM 102 den Prozeß der Erzeugung
von Lauflängen für ein ganzes
einzelnes Band abgeschlossen hat. Das Tintenstrahlmodul 103 ist
für die
Erweiterung der Lauflängen
und die Erzeugung der erforderlichen Mischungen für jede Zeile
vor der Zusammensetzung dieser Mischungen mit eingehenden abgetasteten
Daten und dem Senden der endgültigen
Pixel zu dem Drucker verantwortlich.
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Nachstehend auf 35 Bezug nehmend ist das Tintenstrahlmodul
(IJM) 103 genauer gezeigt. Das Tintenstrahlmodul umfaßt eine
Lauflängenerweiterungseinrichtung 96,
eine Mischungsberechnungseinrichtung 97, eine Zusammensetzungseinrichtung 98,
eine Tintenstrahlmodulsteuereinheit 136 und eine Taktsynchronisationseinheit 137.
Die nachstehende Tabelle 6 zeigt die verschiedenen Eingangs-/Ausgangssignale
für das
Tintenstrahlmodul 103.
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Die Lauflängenerweiterungseinrichtung 96 lädt Lauflängen aus
dem in dem DRAM-Speicher 86 gespeicherten Lauflängenbandzwischenspeicher 94 zusätzlich zu
zugeordneten Farbinformationen aus der ebenfalls in dem DRAM-Speicher 86 gespeicherten
Eigenschaftstabelle 95 (24).
Diese Informationen werden erweitert und zu der Mischungsberechnungseinrichtung 97 weitergeleitet,
die auf einer Pixel-für-Pixel-Grundlage
arbeitet. Die Eigenschaftstabelle 95 (24) enthält alle Informationen, die
durch die Mischungsberechnungseinrichtung 97 und die Zusammensetzungseinrichtung 98 zur
Erzeugung einer zu dem Drucker zu sendenden Bitmaske verwendet werden
können,
sobald sie durch die RLEX 96 extrahiert sind. Die Eigenschaftstabelle 95 wird
als Teil des Seitenvorbereitungsprozesses erzeugt und weist 128
Einträge
mit einem Eintrag für
jede Ebene auf. Nachstehend auf 36 und 37 Bezug nehmend sind der
Eintrag einer opaken Ebene 141 und der Eintrag einer transparenten
Ebene 142 für
ein Objekt in der Eigenschaftstabelle 95 gezeigt. Jeder
Eintrag belegt 4 32-Bit-Wörter
in dem DRAM-Speicher 86. Somit ist die Eigenschaftstabelle vollständig in
einer DRAM-Seite enthalten, und Leseverfahren für Fast-Page-Mode-Speicher können zu
ihrer schnellen Übertragung
zu der Lauflängenerweiterungseinrichtung 96 verwendet
werden. Die Position der Seitentabelle in dem DRAM-Speicher 86 wird
durch ein Feld Ptabelle Basis in dem Basisregister bestimmt. Die Inhalte
des Eintrags einer Ebene werden abhängig davon, ob die Ebene opak
oder transparent ist, unterschiedlich interpretiert. Die Opazität oder Transparenz
einer Ebene wird durch die Einstellung der Ebene in dem entsprechenden
Transparenzmaskenregister gemäß 31 bestimmt. Die verschiedenen
Felder des Eigenschaftstabelleneintrags sind nachstehend unter Bezugnahme
auf die Erörterung
der Mischungsberechnungseinrichtung 97 weiter erörtert.
-
Nachstehend auf 38 Bezug nehmend ist die Lauflängenerweiterungseinrichtung 96 genauer
gezeigt. Die Lauflängen
und Farbinformationen werden über
die DRAM-Steuereinheit 104 aus
dem DRAM-Speicher 86 in jeweilige Doppelzwischenspeicher 138 und 139 geladen.
Die Verwendung von Doppelzwischenspeichern lockert die Speicherbandbreitenanforderungen
durch eine Anhäufung
von Zugriffen auf den DRAM-Speicher 86, was die Verwendung
eines Fast-Page-Mode-Speicherzugriffs ermöglicht. Ferner ermöglicht es
die Verwendung von Doppelzwischenspeichern, einen Satz von Daten
zu laden, während
ein anderer Satz verwendet wird.
-
Sobald das Grafikeinheitsmodul 102 seine
Operationen abgeschlossen hat, benachrichtigt es die Prozessorbusschnittstelle 101,
die das Bit IJMGO in dem Steuerregister (siehe Tabelle 1) einstellt,
was den Betrieb der Lauflängenerweiterungseinrichtung 93 beginnt.
Die Lauflängenerweiterungseinrichtung 93 beginnt,
indem sie den Lauflängenzwischenspeicher 138 unter
der Leitung der Steuereinrichtung 140 lädt. Die Länge, Transparenzund Opazitätsebenen
werden durch die Steuereinrichtung 140 decodiert, die die
relevanten Eigenschaftsinformationen für die Transparenz- und Opazitätsebenen
von dem Doppelzwischenspeicher 139 zu der Mischungsberechnungseinrichtung 97 (35) weiterleitet. Pixeldaten
in dem Bandrendersystem 88 werden in dem Format Rot, Grün, Blau
(RGB) mit 8 Bits für
jede Primärfarbkomponente
und einer weiteren 8-Bit-Transparenz-
oder Opazitätsmaske
gespeichert. In einem speziellen Seitenlayout sind maximal 128 Ebenen
vorhanden, die jeweils entweder transparent oder opak sein können. Eine
transparente Ebene ist durch eine einzelne Basis-24-Bit-RGB-Farbe
oder durch von der Abtasteinrichtung 1 (1) kommende Daten zusätzlich zu Transparenzdaten,
die gemäß einer
linearen Mischung in irgendeiner Richtung oder durch eine Modulation durch
von der Abtasteinrichtung kommende Daten variieren können, definiert.
Ein Eintrag einer opaken Ebene umfaßt eine Farbmischung in irgendeiner
Richtung oder von der Abtasteinrichtung aufgenommene Daten. Wie vorher
angeführt,
werden nur die transparenten Daten der obersten Ebene und die opaken
Daten der obersten Ebene für
jedes Pixel durch das GEM 102 weitergeleitet, wobei die
Transparenzebene nur dann berücksichtigt wird,
falls sie größer als
ihre entsprechende opake Ebene ist. Die vorstehenden Kombinationen
von Transparenz- und Opazitätsebenen
ermöglichen
eine größere Vielseitigkeit
bei der möglichen
Ausgabe, wofür
ein paar Beispiel in den folgenden numerierten Absätzen umrissen
sind.
-
- 1. Indem es der Opazitätsebene
ermöglicht
wird, die von der Abtasteinrichtung kommenden Farbdaten anzunehmen,
können
abgetastete Bilder der realen Welt zum "Textur-Mapping" von irgendeinem der das Seitenlayout
bildenden Objekte verwendet werden.
- 2. Die opake Ebene eines Objekts kann auch mit einem neu gefärbten schwarzweißen Bild
wie z. B. Text, das durch den Benutzer an dem Kopierer/der Abtasteinrichtung 1 eingegeben
worden ist, einem Textur-Mapping unterzogen werden. Wie es nachstehend
weiter beschrieben ist, ermöglicht
es die Mischungsberechnungseinrichtung 97, alle weißen Teile
eines abgetasteten Bilds mit einer vordefinierten konstanten Farbe
neu zu färben und
alle schwarzen Teile ebenfalls mit einer als Teil der Opazitätsebene
definierten Farbmischung neu zu färben.
- Zusätzlich
können
die Rollen von weiß und
schwarz vertauscht werden. Die Bestimmung dahingehend, ob eine spezielle
Farbe weiß oder
schwarz ist, wird durch einen Vergleich mit einem Schwellenwert
definiert. Da derartige Wirkungen auf einer Ebene-für-Ebene-Grundlage
definiert werden können,
ist es möglich,
einen Teil des Seitenlayouts einem Textur-Mapping mit Bildern zu
unterziehen und einen zweiten Teil mit dem von der Abtasteinrichtung
kommenden schwarzweißen
Bild neu zu färben.
- 3. Oben auf irgendeiner opaken Ebene kann eine Transparenzebene
definiert werden, die eine Farbmischung zu irgendeiner RGB-Farbe
hin umfaßt.
Zusätzlich
ist es möglich,
die Basisfarbe der transparenten Ebene als Abtasteinrichtungsdaten
zu definieren und gleichzeitig ihre Transparenz mit einer linearen
Mischung zu variieren. Mit dieser Einrichtung werden die Daten von
der Abtasteinrichtung allmählich über irgendwelche
darunterliegenden grafischen Objekte überlagert. Dies schafft die
Möglichkeit
für abgetastete
Bilder, sich glatt in grafische Objekte eines Seitenlayouts einzumischen
und einzublenden.
- 4. Die Steuerung der Transparenz einer Ebene mit abgetasteten
Bilddaten ermöglicht
viele nützliche
Wirkungen. Beispielsweise ist es möglich, die Transparenz der
Ebene gemäß der Helligkeitskomponente
der abgetasteten Bilddaten allmählich
zu modulieren, was eine Wirkung der Betrachtung eines abgetasteten
Bilds durch Buntglas ergibt.
-
Wo eine transparente Ebene über einer
opaken Ebene liegt, müssen
die Pixelwerte für
die zwei Ebenen auf bestimmten Wegen kombiniert oder zusammengesetzt
werden. Die nachstehende Gleichung 18 zeigt es, wie eine endgültige Farbe,
eine Farbe (x, y), aus einer Farbkomponente einer transparenten
Ebene C2(x, y), einer Farbe einer opaken
Ebene C1(x, y) und einer Transparenzfunktion
k(x, y), die einen Wert zwischen 0 und 1 annimmt, abgeleitet wird,
wobei 0 äquivalent
zu völliger
Transparenz und 1 äquivalent
zu völliger
Opazität
ist. Die Zusammensetzungsgleichung, die für jede Primärfarbe RGB verwendet wird,
stellt sich dar wie folgt:
Farbe (x, y) = C2(x, y)k(x,
y) + C1(x, y) (1 - k(x, y)) (GL 18)
Die
Farbkomponente einer Opazitätsebene
(C1(x, y)) kann für
jede Primärfarbkomponente
eine Mischung umfassen, wobei die Mischung oder der Farbwert in
der Gleichung 19 definiert ist:
Mischungswert = Ax + By + C (GL 19)
wobei
A, B und C vorbestimmte Konstanten sind, die aus der erforderlichen
Farbmischung abgeleitet werden.
-
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind A und B 15-Bit-Festpunktzahlen
mit 5 Bits nach dem Dezimalpunkt zugewiesen, und C ist eine 8-Bit-Zahl,
deren Wert immer positiv ist. Unter Verwendung getrennter Werte
von A, B und C für
jede Primärfarbkomponente
kann eine beliebige lineare Mischung in irgendeiner Richtung definiert
werden.
-
Mit Bezug auf die Transparenzebene
steuert k(x, y) das Ausmaß der
Transparenz in dem Bild, wobei der Wert C2(x,y) die Transparenzfarbebene
definiert. Wie vorher angeführt
kann die Transparenzkomponente k(x, y) aus Abtasteinrichtungsdaten
abgeleitet werden oder kann eine lineare Funktion der derzeitigen
Pixelposition (x, y) sein. In dem letzteren Fall ist das Transparenzausmaß durch
die Gleichung:
Transparenz
= Dx + Ey + F (GL 20)
definiert.
-
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind den Werten D und E 15-Bit-Festpunktzahlen mit 5 Bits nach der
Dezimalstelle zugewiesen. F ist eine 8-Bit-Zahl, deren Wert immer
positiv ist. Diese Werte reichen aus, um eine lineare Transparenzmischung
in irgendeiner Richtung zu definieren.
-
Wie vorher ausgeführt weist die Mischungsberechnungseinrichtung 97 auch
die Fähigkeit
zur Neufärbung
von Abtasteinrichtungsdaten auf, die sich sehr scharf unterscheidende
Farbkomponenten umfassen, die derart zu ändern sind, daß sie andere
Farben sind. Dies ermöglicht
es, auf irgendwelcher speziell erzeugter Computergrafik neu gefärbten Text
oder neu gefärbte
Muster zu überlagern,
die von der Abtastvorrichtung 1 abgeleitet werden.
-
Zu 36 und 37 zurückkehrend sind der Eintrag
einer opaken Ebene 141 und der Eintrag einer transparenten
Ebene 142 gezeigt, die die Eigenschaftstabelle 95 bilden.
Unter Bezugnahme auf den Eintrag einer opaken Ebene 141 sind
Mischungswerte für
A, B und C für
jede der Primärfarbkomponenten
Rot, Grün
und Blau definiert, wodurch eine beliebige Mischungsebene in drei
Dimensionen definiert ist. Zusätzlich
ist ein Art-Feld für
die Realisierung verschiedener Textur-Mapping-Optionen für die opake
Ebene wie vorher erörtert bereitgestellt.
Der Wert des Art-Felds des Eintrags einer opaken Ebene 141 und
entsprechende Wirkungen sind definiert wie folgt:
-
- 00 – Der
opake Mischungswert stellt sich dar wie durch die Koeffizienten
A, B, C definiert.
- 01 – Farbdaten
für diese
Ebene kommen von der Abtastvorrichtung 1.
- 10 – Irgendwelcher
schwarzer Text in dem abgetasteten Bild wird erfaßt und mit
einer durch die Koeffizienten A, B, C definierten Mischung neu gefärbt. Nicht
schwarze Abschnitte sind mit den Inhalten des Neufärbregisters
neu zu färben.
- 11 – Wie
für die
Erfassung von schwarzen Pixeln, aber auf weiße Pixel statt auf schwarze
Pixel angewendet.
-
Unter Bezugnahme auf 38 umfaßt der Transparenzebeneneintrag 142 Werte
D, E und F wie vorher definiert zusätzlich zu Basisfarbwertkomponenten
für jede
der RGB-Pixelkomponenten. Die Transparenzebene realisiert auch verschiedene
Optionen wie durch die Bits KB und KT definiert. Wenn das Bit KB
eingestellt ist, dann wird die Basisfarbe aus der Eigenschaftstabelle
genommen, andernfalls wird der Farbwert von der Abtasteinrichtung
genommen. Wenn das Bit KT eingestellt ist, dann wird das Ausmaß der Transparenz durch
die Werte D, E und F definiert, andernfalls wird der Transparenzwert
aus der Luminanzkomponente der eingehenden Abtasteinrichtungsdaten
abgeleitet.
-
Nachstehend auf 39 Bezug nehmend ist die Mischungsberechnungseinrichtung 97 gezeigt.
Die Mischungsberechnungseinrichtung 97 führt die Mischungsberechnungen
gemäß der Gleichung
19 und der Gleichung 20 aus und umfaßt getrennte Mischungsverarbeitungseinrichtungseinheiten
zur Verarbeitung von Rot 144, Grün 145, Blau 146 und
Transparenzdaten 147, um RGB-Ausgangspixeldaten 149 und
Transparenzmischungsdaten 150 zu erzeugen. Die derzeitigen
Positionen x und y werden durch x-, y-Zähler 151 bereitgestellt.
Die Eingabe in die Zähler 151 umfaßt Pixeltaktinformationen
und Zeilentaktinformationen 153, die von der Druckvorrichtung 4 abgeleitet
werden. Obwohl die tatsächlichen
Pixeltaktdaten sich mit verschiedenen Marken von Tintenstrahldruckern
unterscheiden können,
wird es angenommen, daß ein
Signal VTAKT IMPULS aktiviert wird, wenn der Drucker ein neues Pixel
benötigt.
Dieses Signal erhöht
dann wieder den x-Zähler,
um den nächsten
Pixelort auszugeben. Auf ähnliche
Weise wird jedesmal, wenn der Drucker die neue Zeile in einem derzeitigen
Band beginnt, der Zeilenzähler
durch ein Signal VE SYNC von der Druckvorrichtung erhöht, und
der x-Zähler
wird gleichzeitig zu seinem relevanten Versatzwert rückgesetzt.
Zusätzlich
werden sowohl der x-Zähler
als auch der y-Zähler
rückgesetzt,
wenn eine neue Seite beginnt, was bei einem Signal BVE SYNC von
dem Drucker auftritt.
-
Nachstehend auf 40 Bezug nehmend ist eine Mischungsverarbeitungseinrichtung 155 (144–146 gemäß 39) genauer gezeigt. Die
Mischungsverarbeitungseinrichtung 155 führt die Gleichung 19 aus, wobei
der x-Wert mit A multipliziert wird, der y-Wert mit B multipliziert wird, wobei
die zwei Werte zueinander addiert werden und daraufhin zu C addiert
werden. Die Transparenzmischungsverarbeitungseinrichtung 147 gemäß 39 arbeitet in einer äquivalenten
Art und Weise, aber für
die geänderten
Eingaben D, E, F. Wie es in 35 zu
sehen ist, wird die Ausgabe der Mischungsberechnungseinrichtung 149, 150 zu
der Zusammensetzungseinrichtung 98 weitergeleitet. Ferner
ist in 39 die RGB-Ausgabe 149 von
der Mischungsverarbeitungseinrichtung 97 in ihren RGB-Komponenten sequentiell.
Die spezielle Farbausgabe wird durch einen Multiplexer 148 gesteuert,
dessen Eingaben die erforderlichen RGB-Mischungen sind.
-
Nachstehend auf 34 Bezug nehmend ist die Zusammensetzungseinrichtung 98 genauer
gezeigt. Die Eingaben in die Zusammensetzungseinrichtung 98 umfassen
die Basisfarbe 158 aus der Eigenschaftstabelle, die RGB-Werte 149 von
der Mischungsberechnungseinrichtung 97, die Bits KB und
KT 159, 160 aus der Eigenschaftstabelle 95, den Transparenzfaktor 150 von
der Mischungsberechnungseinrichtung 97 zusätzlich zu
Abtasteinrichtungsdaten 20 von der Abtasteinrichtung 1.
Die Zusammensetzungseinrichtung 98 umfaßt eine volle Mischungseinrichtung 162 und
eine einfache Mischungseinrichtung 163. Die volle Mischungseinrichtung 162 ist
für die
Ausführung
der Gleichung 18 verantwortlich, wobei das Transparenzausmaß k(x, y)
gemäß der Gleichung
18 durch den Multiplexer 164 unter der Steuerung des KT-Signals
derart bestimmt wird, daß es entweder
das durch die Mischungsberechnungseinrichtung berechnete Transparenzausmaß 150 oder
die abgeleitete Luminanzkomponente aus den Abtasteinrichtungsdaten 20,
die über
eine Luminanzberechnungseinrichtung 161 abgeleitet wird,
ist. Die Luminanzberechnungseinrichtung 161 leitet eine
Näherung
an den Luminanzwert der Abtasteinrichtungsdaten ab, wobei die Standardluminanzgleichung
ist:
Luminanz
= 0,30 R + 0,59 G + 0,11 B (GL
21)
-
Da die grüne Komponente der Abtasteinrichtungsdaten 20 beinahe
zwei Drittel der Helligkeit des Signals umfaßt, kann alternativ die Luminanzberechnungseinrichtung 161 beseitigt
werden, falls es notwendig ist, wobei ihre Ausgabe durch die grüne Komponente
der Abtasteinrichtungsdaten 20 ersetzt wird.
-
Die Basisfarbe C2(x,y) gemäß der Gleichung
18 wird durch einen Multiplexer 165 unter der Steuerung des
KB-Signals 159 bestimmt und wird aus der Abtasteinrichtungsdateneingabe 20 oder
der Basisfarbeingabe 158 ausgewählt.
-
Die opake Farbe C1(x, y) gemäß der Gleichung
18 wird durch einen Multiplexer 166 unter der Steuerung
des Art-Felds der opaken Ebene des Eigenschaftstabelleneintrags
des derzeitigen Objekts derart bestimmt, daß sie entweder der berechnete
Mischungswert 149, die Abtasteinrichtungsdaten 20 oder
ein Neufärbregisterdatenwert 168 ist.
-
Eine Neufärberfassungseinheit 170 führt einen
Schwellenwertvergleich bei den Abtasteinrichtungseingangsdaten 20 aus,
um es zu bestimmen, ob die Pixeleingangsdaten einen Wert bei einem
der Extremwerte der Eingabe derart aufweisen, daß sie eine Ersetzung durch
in dem Neufärbregister 171 gespeicherte
Farbdaten erfordern. Das Ausgangssignal 173 von der Neufärberfassungseinheit 170 wird
zur Steuerung von Multiplexern 175, 176 verwendet,
um dadurch die Abtasteinrichtungseingangsdaten 20 durch
die Neufärbregisterdaten 171 zu
ersetzen, wenn ein Extremwert erfaßt wird.
-
Nachstehend auf 42 Bezug nehmend ist die volle Mischungseinrichtung 162 gemäß 43 genauer gezeigt. Die
volle Mischungseinrichtung 162 führt die Gleichung 19 mit der
Basisfarbeingabe C2(x,y) 180 und der Eingabe einer opaken Farbe
C1(x, y) 181 aus. Die Transparenzausmaßeingabe k(x, y) 182 bestimmt das
Ausmaß der
Transparenz, wobei eine opake Erfassungseinrichtung 184 völlig opake
Basisfarbdaten erfaßt (die
für Daten
mit einer Kapazität
von 8 Bits auftreten, wenn der Opazitätswert gleich 255 ist) und
ein Signal zu einem Multiplexer 185 ausgibt, wenn völlig opake
Transparenzinformationen erfaßt
werden. Der Multiplexer 185 wählt zwischen völlig opaken
Daten und zusammengesetzten Daten und gibt die gewählten Farbdaten
zu der einfachen Mischungseinrichtung 163 (41) aus.
-
Wieder auf 41 Bezug nehmend ist die einfache Mischungseinrichtung 163,
deren Struktur die gleiche wie die der vollen Mischungseinrichtung 162 ist,
bereitgestellt, um es einem Benutzer zu ermöglichen, neu gefärbte, sich
sehr stark unterscheidende Artikel, die durch einen Benutzer auf
die Abtastvorrichtung gelegt werden, auf dem Layout zu überlagern.
Dies stellt eine endgültige
Schicht bereit, die über
einem ganzen Layout plaziert werden kann. Das Ausmaß der Transparenz
in dieser endgültigen
Schicht wird durch den Multiplexer 175 gesteuert, der zwischen
einem völlig
transparenten Eingangssignal 188 und einem durch das Neufärbregister 171 bestimmten
Transparenzwert wählt.
-
Schließlich wird die Ausgabe 189 von
der einfachen Mischungseinrichtung 163 zum Drucken zu dem Tintenstrahldrucker 4 weitergeleitet.
-
Wieder auf 35 Bezug nehmend muß die Zusammensetzungseinrichtung 98 mit
der Ausgabegeschwindigkeit der Tintenstrahldruckvorrichtung arbeiten,
und folglich ist eine Taktneusynchronisationseinheit 137 bereitgestellt,
um die verschiedenen Steuersignale von der Tintenstrahldruckvorrichtung
mit denjenigen des Bandrenderuntersystems zu synchronisieren. Das
Bandrenderuntersystem 88 wird am besten als ein anwendungsspezifischer
Schaltkreis (ASIC) in CMOS-Vorrichtungstechnologie
unter Verwendung von Submikronentwurfsregeln realisiert. Bei einer
derartigen Technologie ist es wahrscheinlich, daß ein Mißverhältnis zwischen der Taktgeschwindigkeit
des Bandrenderuntersystems und der Tintenstrahldruckvorrichtung
vorhanden ist, sofern sie nicht beide von dem gleichen Takt aus
laufen (was das bevorzugte Betriebsverfahren ist). Wenn das Bandrenderuntersystem 88 mit
einer höheren
Taktgeschwindigkeit als die Tintenstrahldruckvorrichtung (die in
dem Fall des Tintenstrahldruckers CJ10 von Canon eine Taktgeschwindigkeit
von annähernd
5,376 MHz aufweist) läuft,
ist eine Taktneusynchronisationseinheit 137 für die ordentliche
Synchronisation von Signalen zwischen dem Tintenstrahldrucker 4 und
dem Bandrenderuntersystem 88 bereitgestellt. Die Taktneusynchronisationseinheit 137 besteht
aus einer Folge von Eingangs- und Ausgangs-Zuerst-ein-zuerst-aus-Warteschlangen (FIFO-Warteschlangen)
zur Neusynchronisation von Eingangs- und Ausgangsdaten und Steuersignalen.
-
Es ist aus der vorstehenden Beschreibung
ersichtlich, daß ein
effizientes System für
das Rendern von komplizierten computerbasierten Bildern und ihre
Kombination mit abgetasteten Daten bereitgestellt wird, um vielseitige
und attraktive Grafiken zu erzeugen, die speziell zum Ausdrucken
auf bandbasierten Tintenstrahldruckern eingerichtet sind.
-
Nachstehend auf 43 und 44 Bezug
nehmend ist ein Beispiel für
die Erzeugung eines Bilds 215 gezeigt. Das Bild 215 besteht
aus einer Anzahl von Objekten 216 bis 223, wobei
jedes der Objekte seine eigenen vordefinierten Farbdaten (oder Farbmischungsdaten)
und Transparenzdaten (oder Transparenzmischungsdaten) aufweist.
Wenn das Objekt 217 derart definiert ist, daß es teilweise
transparent ist, dann erscheint das Objekt 220 folglich
derart, daß es
aus der Betrachtungsrichtung durch das Objekt 217 sichtbar
ist. Auf ähnliche
Weise sollte dann, wenn das Objekt 220 derart definiert
ist, daß es
zumindest teilweise transparent ist, das Objekt 221 durch
das Objekt 220 sichtbar sein.
-
Die Objekte 218, 219 und 220 können derart
definiert sein, daß sie
entweder ihre Farbe oder Transparenzdaten von einem auf der Abtasteinrichtung 1 (1) plazierten Bild annehmen.
Gemäß der vorstehend mit
Bezug auf 36 und 37 angeführten Erörterung bestimmen die Einstellung
des Art-Felds des Eintrags einer opaken Ebene (36) und die Einstellung der Bits KB und
KT des Transparenzebeneneintrags 142 (37) die Transparenzund Farbnatur der
Objekte 218-220, wobei jedes Objekt unabhängige Transparenz- und
Farbkomponenten aufweisen kann. Wenn die Objekte 218-220 als
auf der gleichen Seite auftretend betrachtet werden, dann ist das
bevorzugte Ausführungsbeispiel
sehr für
die Erzeugung von "schablonenhaften" oder vorformatierten Bildern
mit variierenden Abschnitten, die leicht durch einen Anfängerbenutzer
geändert werden
können,
geeignet.
-
Beispielsweise kann es sich bei dem
Bild 215 um eine Form von Geburtstagsgruß handeln, wobei die Objekte 216, 217, 221, 222 und 223 statisch
bleiben und die Objekte 218, 219 und 220 durch
den Benutzer geändert
werden können,
wobei z. B. die Objekte 218 und 219 Fotografien
umfassen und das Objekt 220 eine handgeschriebene Nachricht
umfaßt.
-
Nachstehend auf 44 Bezug nehmend können die von der Abtasteinrichtung 1 aufzunehmende Datenkomponenten
aufweisenden Objekte 218, 220 mittels eines "Pro-Forma"-Blatts vorbereitet
werden, das einen Raum 218 für die Plazierung einer ersten
Fotografie, einen Raum 219 für die Plazierung einer zweiten Fotografie
und einen Raum 220 für
die Einfügung
einer handgeschriebenen Nachricht aufweist. Die der den Raum des
Objekts 218 belegenden Fotografie entsprechenden Bilddaten
können
daraufhin z. B. direkt in dem endgültigen Bild verwendet werden.
Die Bilddaten von der dem Objekt 219 entsprechenden Fotografie
können z.
B. zur Modulation der Transparenz des Objekts 219 verwendet
werden, wobei die Transparenz zu einer vorbestimmten Farbe hin tendiert.
Schließlich
können
die dem Objekt 220 entsprechenden Daten der handgeschriebenen
Nachricht eine Erfassung von Text mittels einer Erfassung von schwarzen
eingehenden Pixeln auf einem andernfalls weißen Hintergrund unterzogen
werden. Der erfaßte
Text kann durch eine beliebige Mischung von Farben ersetzt werden,
was eine ansprechende Wirkung erzeugt.
-
Das gesamte endgültige Bild kann lediglich durch
die Auswahl der Objekte 216-223 und die Plazierung eines
Blatts mit den Informationen wie durch das Pro-Forma-Blatt 224 benötigt schnell
erzeugt werden.
-
Das Vorstehende beschreibt nur ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Für
den Fachmann offensichtliche Modifikationen können daran ausgebildet werden,
ohne von dem Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche abzuweichen.
