DE69604969T2

DE69604969T2 - Verfahren und Einrichtung zur Synchronisierung von Videodaten und graphischen Daten in einem Multimediaanzeigesystem mit einem gemeinsamen Rasterpufferspeicher

Info

Publication number: DE69604969T2
Application number: DE69604969T
Authority: DE
Inventors: William Robert Lee; Darryl Jonathan Rumph
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1995-05-24
Filing date: 1996-04-23
Publication date: 2000-05-18
Anticipated expiration: 2016-04-24
Also published as: US5977989A; JPH08331472A; EP0744731A3; EP0744731A2; KR960043761A; DE69604969D1; EP0744731B1; KR100218618B1

Description

Verfahren und Einrichtung zur Synchronisierung von Videodaten und graphischen Daten in einem Multimediaanzeigesystem mit einem gemeinsamen Rasterpufferspeicher

DER ERFINDUNG ZUGRUNDELIEGENDER ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

1. GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft Datenverarbeitungssysteme und insbesondere Multimediadaten-Verarbeitungssysteme, in denen Graphik- und Videodaten gleichzeitig auf einem Anzeigemonitor angezeigt werden sollen.

2. STAND DER TECHNIK

US-Patent 4,490,741 mit dem Titel "Synchronization Signal Stabilization for Video Image Overlay" lehrt ein System zum Stabilisieren des Synchronisationssignals (sync), das zu einem zweiten Videoanzeigeschirm geschickt wird und ein zweites Videosignal zum genauen Darüberlegen eines ersten Videosignals aus einer ersten Videoanzeige mit einem relative instabilen Sync-Signal generiert.
Zwar beschreibt das Patent im allgemeinen ein Gerät zum Synchronisieren von zwei Videosignalen, es lehrt jedoch nicht, noch deutete es an, das Überlagern eines Videodatenstroms und eines Graphikdatenbilds in einem einzigen, gemeinsamen Rasterpufferspeicher.
US-Patent 4,961,097 mit dem Titel "Apparatus for Receipt and Display of Raster Scan Imagery Signals in Relocatable Windows an a Video Monitor" zeigt eine Schnittstelle und Speichersystem, das ein digitales Rasterabtastbild von einer externen Quelle empfängt und das Bild dann als eingesetztes Fenster in einer Videomonitoranzeige zeigt. Das Eingangsbild ist asynchron gegenüber der Anzeige-Bildwiederholungs-Taktsteuerung. Das Fließbandverarbeitungs-Doppelspeichersystem besteht aus Aktualisierungs- und Anzeigepuffern.
Zwar behandelt das Patent das Überlagern zweier Bilder in einem einzigen Anzeigemonitor, jedoch benutzt das Patent zwei gesonderte Puffer - einen Aktualisierungspuffer und einen Anzeigepuffer.
Obwohl das Patent im allgemeinen ein Gerät zum Synchronisieren zweier Videosignale beschreibt, lehrt es jedoch nicht, noch deutet es an, das Überlagern eines Videodatenstroms und eines Graphikdatenbildes in einem einzigen, gemeinsamen Rasterpufferspeicher.
US-Patent 4,994,912 mit dem Titel "Audio Video Interactive Display" lehrt ein Verfahren und ein Gerät zum Synchronisieren zweier unabhängiger Raster, so daß ein Standard-TV- Video und ein hochauflösendes, rechnergeneriertes Graphikvideo jeweils in einem hochauflösenden Graphikmonitor gleichzeitig angezeigt werden. Das wird erreicht durch das Einsetzen von Doppelrasterpuffern - einen ersten TV-Rasterpuffer und einen zweiten Graphikpuffer.
Obwohl das Patent im allgemeinen ein Gerät zum Synchronisieren zweier Videosignale beschreibt, lehrt es nicht, noch deutet es an, das Überlagern eines Videodatenstroms und eines Graphikdatenbildes in einem einzigen, gemeinsamen Rasterpufferspeicher.
US-Patent 5,277,863 mit dem Titel "Programmable Digital Video Processing System, lehrt ein programmierbares Gerät zum digitalen Verarbeiten von Videosignalen aus mehrfachen Quellen, die ins digitale Format umgewandelt werden, um mehrfache gleichzeitige Video-Spezialeffekte in Echtzeit vorzusehen, die geeignet für eine direkte Schnittstelle zu einem herkömmlichen Mikrocomputerbus sind. Das Patent lehrt auch Mittel zum Synchronisieren oder "Genlocking"-(Bildmisch)-Signale aus unterschiedenen Quellen zur Anzeige auf einem einzigen Anzeigemonitor.
Das Patent beschreibt ein Videoverarbeitungs-Untersystem, das einen synchronisierten Pixeltaktgeber zum Bildmischen benutzt. Diese Technik erzeugt einen Zeiger-Bildfehler für ein größenveränderbares, verschiebbares Videofenster. Dieser Zeiger-Bildfehler, der vom System laut Patent erzeugt wird, wird durch die hier beschriebene Erfindung eliminiert.
US-Patent 5,229,853, betitelt "System for Converting a Video Signal From a First Format to a Second Format", lehrt ein Gerät zum Umwandeln eines Video-Eingangssignals, das ein Bild darstellt, aus einem ersten Format in ein vorgeschriebenes zweites Format.
Das Patent lehrt nicht das Mischen von zwei gesonderten Multimediabildern, wie z. B. ein Video und eine Graphik, und hat nicht die Fähigkeit zur leichten Handhabung der Verschiebbarkeit von Video-Fenstern.
Zwar beschreibt das Patent im allgemeinen ein Gerät zum Synchronisieren von zwei Videosignalen, es lehrt jedoch nicht, noch deutet es an, das Überlagern eines Videodatenstroms und · eines Graphikdatenbilds in einem einzigen, gemeinsamen Rasterpufferspeicher.
US-Patent 5,347,322, mit dem Titel "Video Storage and Synchronization" lehrt einen Video-Speicher mit Synchronisationssystem mit einem oder mehreren Rasterpufferspeichern und einem Ausgabepufferspeicher, der eine einstellbare Verzögerung bewirkt. Eingehende Videosignale werden digitalisiert und zu den Speichern und/oder zum Puffer geschickt. Speichersignale werden aus den Speichern synchron mit den eingehenden Signalen ausgelesen und können mit den ankommenden Signalen gemischt werden, bevor sie im Ausgabepuffer verarbeitet werden.
Das Patent lehrt, wie man eine Anzahl Live-Videoströme synchronisieren kann, wobei die Ströme immer mit einer konstanten Rate vorgesehen sind. Die Voraussetzung einer konstanten Rate ist ein strenger Einschränkungsfaktor für das Patent, weil in vielen Graphikanzeigesystemen das Aktualisieren der Graphikdaten nicht immer mit einer konstanten Rate erfolgt und von dem im Patent beschriebenen System nicht gehandhabt werden kann.
Zwar beschreibt das Patent im allgemeinen ein Gerät zum Synchronisieren von zwei Videosignalen, es lehrt jedoch nicht, noch deutet es an, das Überlagern eines Videodatenstroms und eines Graphikdaten-Bildes in einem einzigen, gemeinsamen Rasterpufferspeicher.
US-Patent 5,517,612 lehrt ein System, das eine Anzeigevorrichtung und einen Rechner enthält, der ein Softwareprogramm zur Partitionierung eines Anzeigebildschirms in eine Vielzahl Fenster abarbeitet und bewirkt, daß Computergraphik und/oder Daten in einen Video-Puffer eingeschoben werden, wobei ein Video-Prozessor ein skaliertes Bild des Begriffs-Videosignals vorsieht und bewirkt, daß diese Videoinformation gleichzeitig mit der Rechner-Graphikinformation auf dem Bildschirm ange zeigt wird. In diesem Patent wird das Problem eines Bildfehlers nicht angesprochen, der beim Synchronisieren eines Videosignals und eines Graphiksignals in einem einzigen Puffer entsteht.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist also Aufgabe der vorliegenden Erfindung, angezeigte Bildfehler, die aus Phasen- oder Frequenzunterschieden zwischen den zwei Videodatenquellen in einem Multimedia- Anzeigesystem mit einem Videoprozessor, einem Graphikprozessor und einem Anzeigemonitor unter der Steuerung eines Zentralprozessors entstehen, zu eliminieren, wobei der Videoprozessor ein programmierbares, phaseneinstellbares Synchronisationssignal zum Synchronieren des Videoausgangs vom Graphikprozessor mit dem Videoausgang vom Viodeoprozessor aufweist.
Dementsprechend beinhaltet ein Multimedia-Anzeigesystem eine Zentraleinheit, eine der Zentraleinheit zugeordnete Speichervorrichtung, einen Standard-Schnittstellenbus, an den die Zentraleinheit und die Speichervorrichtung angeschlossen sind, einen an den Bus angeschlossenen Graphikprozessor zum Generieren von Graphikdaten als Reaktion auf Befehle vom Zentralprozessor, einen A/D-Wandler zum Umwandeln eines analogen Videosignals in eine digitale Form und zum Erzeugen von Synchronisationssignalen, einen Videoprozessor zum Verarbeiten der digitalisierten Videodaten, einen gemeinsamen Rasterpufferspeicher zum Speichern von graphischen Daten, die vom Graphikprozessor generiert werden, eine Vorrichtung zum Umwandeln der gespeicherten digitalen Daten in einen Datenstrom, der zum Treiben eines Videomonitors geeignet ist, und einen Videomonitor zum Anzeigen der Graphikdaten und der Videoinformationen, in dem der Videoprozessor ein programmierbar veränderbares Signal zur senkrechten Phasensynchronisation zum Synchronisieren von Videodaten und Graphikdaten durch den gemeinsamen Rasterpufferspeicher, mit der Fähigkeit zum Behandeln von verschiebbaren Fenstern generiert.
Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß zwei auf einem Videomonitor anzuzeigende Datenquellen zusammen in einem einzigen gemeinsamen Rasterpufferspeicher, in dem angezeigte Bildfehler durch Anwendung eines programmierbaren Senkrechtsynchronisationssignals eliminiert werden.
Die obigen Ausführungen haben die Merkmale und technischen Vorteile der vorliegenden Erfindung ziemlich breit umrissen, damit die nachstehende detaillierte Beschreibung der Erfindung besser verstanden wird. Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung, die den Gegenstand der Ansprüche der Erfindung bilden, werden nachstehend beschrieben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Zwecks eines vollständigeren Verständnisses der vorliegenden Erfindung und deren Vorteile wird auf die nachstehende Beschreibung anhand der begleitenden Zeichnungen Bezug genommen; in diesen Zeichnungen ist
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Multimediasystems als Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm einer programmierbaren, Senkrechtsynchronisationssignal-generierenden Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 ist eine visuelle Darstellung des unerwünschten Bildfehlers.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG

Auf dem Stand der Technik ist es Standardtechnik zum Ausschließen von Bildfehlern in einem angezeigten Bild, die sich aus der Veränderung der Daten von einem Bild zum nächsten ergeben, doppelte Rasterpufferspeicher anzuwenden, bei denen ein Rasterpufferspeicher mit dem nächsten Informationsbild geladen wird, während ein zweiter Rasterpufferspeicher zur Anzeigevorrichtung ausgelesen wird. Diese Technik funktioniert ganz gut, verbraucht aber zweimal so viel Speicherplatz für die Rasterpufferspeicher, die doppelten Steuerschaltungen und eine viel höhere Bandbreite im Rasterpufferspeicherpfad.
Im Gegensatz dazu benutzt ein Multimediasystem gemäß der vorliegenden Erfindung einen einzigen gemeinsamen Rasterpufferspeicher, in dem von einem Graphikprozessor generierte Graphikdaten nach den Befehlen einer Zentraleinheit gleichzeitig mit Videodaten, wie z. B. einem Standard-Fernsehsignal in einem beliebigen einer Anzahl Standardformate, wie z. B. NTSC oder PAL, gespeichert werden. Da die Graphikdaten und die Videodaten unterschiedliche Frequenzen bzw. Phasen der Synchronisationssignale aufweisen können, ist es erforderlich, daß die Synchronisationssignale synchronisiert, oder wie man üblicherweise in der Fernsehindustrie sagt, bildgemischt werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird jetzt ein Multimedia- Anzeigesystem unter Verwendung der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Das Multimedia-Anzeigesystem 100 beinhaltet eine Zentraleinheit 102 zum Steuern des Systems 100 und zum Generieren von Befehlen zum Zeichnen von Graphikbildern auf einem Anzeigemonitor 114 als Ausgang des Multimediasystems 100. Eine Speichervorrichtung 104 ist der Zentraleinheit 102 zugeordnet zum Abspeichern von Anweisungen und Daten zur Verwendung im System. Die Zentraleinheit 102 und die Speichervorrichtung 104 sind verbunden mit einem Systembus 106, der wie ein beliebiger einer Anzahl Standardsystembusse wie z. B. PCI oder ISA implementiert werden kann.
Ebenso verbunden mit dem Systembus 196 ist ein Graphikprozessor 108, bei dem die Befehle von der Zentraleinheit 102 her eingehen, und der Pixeldaten generiert, die die anzuzeigenden Graphikbilder repräsentieren. Der Pixeldatenausgang des Graphikprozessors 108 wird im gemeinsamen Rasterpufferspeicher 110 abgespeichert.
Zum Erzeugen eines Bildes auf dem Anzeigemonitor 114 werden Daten aus dem gemeinsamen Rasterpufferspeicher 110 zu einer Umwandlungsvorrichtung 112 geschickt, die auf geeignete Weise als RAMDAC (random access memory digital to analog converter - RAM-Speicher Digital/Analog-Wandler) implementiert sein kann. Die Umwandler-Vorrichtung 112 generiert einen Videostrom zum Anzeigemonitor 114 einschließlich der Farb- und Luminanzwerte.
System 100 als Multimedia-Anzeigesystem würde typisch auch eine zweite Informationsquelle aufweisen, die auf dem Monitor 114 anzuzeigen ist. So kann z. B. ein Standard-Fernsehsignal 122 in einem Standardformat, wie NTSC oder PAL, in das System 100 eingegeben werden um auf dem Monitor 114 angezeigt zu werden. Das Videosignal wird digitalisiert durch die Bildmischer- und Digitalisierungsschaltung 124, die Ausgänge für das Farb/Luminanzsignal des Videosignals, das horizontale Synchronisierungssignal, das vertikale Synchronisierungssignal, und ein Taktgebersignal aufweist. Jedes dieser Signale wird eingegeben in einen Videoprozessor 126, der Pixeldaten zur Darstellung auf dem Anzeigemonitor 114 gene riert. Der Pixeldatenausgang aus dem Videoprozessor 126 wird zusammen mit den Daten aus dem Graphikprozessor 108 im gemeinsamen Rasterpufferspeicher 110 gespeichert.
Da nun die Pixeldaten vom Videoprozessor 126 mit einer anderen Taktfrequenz oder Phase als die Daten vom Graphikprozessor 108 laufen können, besteht ein Bedarf nach einer Synchronisierung zwischen den zwei Datenquellen. Die Synchronisierung zwischen den zwei Videodatenquellen, die mit einer anderen Taktfrequenz oder mit der gleichen Taktfrequenz aber mit unterschiedlichen Phasen laufen, wird "Genlocken" (Bildmischen) genannt. Der Videoprozessor 126 erzeugt ein einstellbares vertikales Sync-Signal, das in den Graphikprozessor 108 eingegeben wird und auch zum Videomonitor 114 getrieben wird. Die Generierung der einstellbaren vertikalen Synchronisationssignale wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 in näheren Einzelheiten beschrieben.
Nehmen wir jetzt Bezug auf Fig. 2; das vertikale Sync-in Signal (VSYNCIN) 202 vom Videoprozessor 126 lädt den programmierten Phasenverzugswert auf Linie 204 in den Zähler 206, und schaltet den Zähler 206 ein. Das Horizontale Synchronsignal (HSYNC) auf Linie 208 vom Videoprozessor 126 dekrementiert die Zählung im Zähler 206 um jeweils 1 für jeden HSYNC-Impuls. Wenn die Zählung im Zähler 206 auf 0 geht, geht der Zählerausgang auf Linie 210 hoch und generiert ein VSYNCOUT Signal auf Linie 211 aus der Positivkantenerfassungssschaltung 212. Das VSYNCOUT Signal auf Linie 211 wird mit einem Graphikprozessor 108 verbunden zum Synchronisieren der Graphikdaten und der Videodaten. Auch wird, wenn der Zählerausgang auf Linie 210 hoch geht, ein Zählerdeaktivierungssignal übertragen, um den Eingang 216 über den Wandler 214 zu aktivieren, um den Zähler 206 für ein nächstes VSYNCIN Signal rückzustellen.
Jetzt wird anhand der Fig. 3 die sichtbare Darstellung des unerwünschten Bildfehlers beschrieben.
Der Video-Monitor 114 zeigt Graphikdaten im Fenster 302 und Videodaten im Fenster 304. Die Videodaten 306 aus Bild n besetzen einen oberen Teil im Fenster 304, und Videodaten 308 aus dem Bild n-1 besetzen einen unteren Teil des Fensters 304. Die Schnittstelle zwischen den Videodaten 306 und den Videodaten 308 erzeugt den unerwünschten Zeiger-Bildfehler 310, der die Grenze zwischen den Daten der zwei Videobilder ist. Der Bildfehler ist in der Regel ein Pixel hoch und hat eine Länge gleich der Länge des Fensters 304. Der Bildfehler wird stärker sichtbar bei schneller Videobewegung.

Claims

1. Ein Multimedia-Anzeigesystem, enthaltend:

eine Zentraleinheit (102);

eine der Zentraleinheit zugeordnete Speichervorrichtung (104);

einen Schnittstellenbus (106), an den die Zentraleinheit und eine oder mehrere periphere Speichervorrichtungen angeschlossen sind;

einen an den Schnittstellenbus angeschlossenen Graphikprozessor (108) zum Generieren von Graphikdaten als Reaktion auf Befehle vom Zentralprozessor;

einen Videoprozessor (126) zum Verarbeiten der digitalisierten Videodaten;

einen gemeinsamen Rasterpufferspeicher (110) zum Speichern von Graphikdaten, die vom Graphikprozessor generiert werden, sowie der digitalisierten Videodaten;

eine Vorrichtung zum Umwandeln (112) der im gemeinsamen Rasterpufferspeicher gespeicherten digitalen Daten zu einem Datenstrom, der zum Treiben eines Videomonitors geeignet ist; und

einen Videomonitor (114) zum Anzeigen der Graphikdaten und der digitalisierten Videodaten;

wobei das Multimedia-Anzeigesystem dadurch gekennzeichnet ist, daß der Videoprozessor eine variable Synchronsignal- Generierungsschaltung aufweist zum Generieren des vertikalen Synchronisationssignals mit programmierbarer Phase zum Synchronisieren der Videodaten und der Graphikdaten durch einen gemeinsamen Rasterpufferspeicher mit der Fähigkeit zum Behandeln von verschiebbaren Fenstern.

2. Das Multimedia-Anzeigesystem gemäß Anspruch 1, das ferner enthält: einen A/D-Wandler (124) zum Umwandeln eines Analog-Videosignals in digitalisierte Videodaten.

3. Das Multimedia-Anzeigesystem gemäß Anspruch 1 oder 2, in dem die variable Synchronisationssignal-Generierungsschaltung ferner umfaßt:

einen Zähler (206) zum Zählen einer vorgegebenen Anzahl waagrechter Linien, die repräsentativ für die Phasenverzögerung ist; und

eine Synchronimpulsgenerierungsschaltung (212), die auf einen vorgegebenen Zählausgang des Zählers anspricht.

4. Ein Verfahren zum Synchronisieren von Videodaten und Graphikdaten zur Anzeige auf einem Video-Monitor in einem Datenverarbeitungsystem, das folgende Schritte umfaßt:

Verarbeiten von Videodaten aus einer ersten Datenquelle in einem Videoprozessor;

Verarbeiten von Graphikdaten aus einer zweiten Datenquelle in einem Graphikprozessor;

Abspeichern dieser Daten aus dem Videoprozessor und dieser Daten aus dem Graphikprozessor in einem gemeinsamen Rasterpufferspeicher; und

Anzeigen der in diesem Rasterpufferspeicher abgespeicherten Daten auf dem Video-Monitor;

dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Verarbeitens der Videodaten den folgenden Schritt umfaßt:

Generieren eines Synchronisationssignals mit vertikal programmierbarer veränderlicher Phase in dem Videoprozessor zum Synchronisieren der Anzeige dieser Videodaten und dieser Graphikdaten auf dem Video-Monitor.

5. Das Verfahren gemäß Anspruch 4, in dem der Generierungsschritt ferner die folgenden Schritte umfaßt:

Abspeichern einer Zählung, die repräsentativ für eine vorgegebene Phasenverzögerung zwischen einem Eingangssynchronisationssignal und einem Ausgangssynchronisationssignal ist;

Zählen in eine Zähler eine Anzahl von Zählsignalen zu dieser abgespeicherten Zählung;

Generieren eines Synchronisationssignalsausgangs, sobald der Zähler eine vorgegebene Zählung erreicht.

6. Das Verfahren gemäß Anspruch 5, in dem der Zählschritt horizontale Synchronisierungsimpulse zählt.

7. Das Verfahren gemäß Anspruch 5 oder 6, in dem die Eingangs- und Ausgangs-Synchronisationssignale vertikale Synchronisationssignale sind.

8. Das Verfahren gemäß einem beliebigen der Ansprüche 5 bis 7, in dem die Zählung eine Phasenverzögerung zwischen der Videodatenquelle und den Graphikdaten repräsentiert.