DE69927269T2

DE69927269T2 - Vorrichtung und verfahren zum erkennen und erzeugen grafischer elemente

Info

Publication number: DE69927269T2
Application number: DE69927269T
Authority: DE
Inventors: Douglas Kent RILEY; Edward Anthony SABATINO
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1998-06-29
Filing date: 1999-06-29
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2019-06-30
Also published as: EP1092217B1; DE69927269D1; JP2002519793A; CA2335889A1; IL140611A0; KR100576973B1; WO2000000951A1; KR20010085276A; WO2000000951A9; EP1092217A1

Description

I. ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet einer mit Rendering-Engine-Architektur für Computergrafikdisplays und Displayinformationen verarbeitende Technologie. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung allgemein ein Verfahren und System für eine Rendering-Engine-Architektur, bei dem Grafik oder andere Objekte detektiert und wiedergegeben werden, und zwar zur Anzeige für einen Benutzer unabhängig von der Quelle der wiederzugebenden Grafik.
Die beiden üblichsten Formen von Displaysystemen sind Stroke-Displaysysteme und Rasterdisplaysysteme. Stroke-Displaysysteme enthalten Stroke-Auslenkprozessoren und Kathodenstrahlröhren-(CRT)-Displays vom Stroke-Typ. Stroke-Displaysysteme sind aufgrund der Fähigkeit zum Positionieren des Elektronenstrahls in sehr feinen Inkrementen und der Gaußschen Verteilung von Elektronen innerhalb des Elektronenstrahls zur qualitativ hochwertigen Symbologie mit inhärentem Anti-Aliasing in der Lage. Stroke-Displaysysteme sind jedoch nun so gut wie veraltet und mit Problemen behaftet. CRT-Displays vom Stroke-Typ beispielsweise erfahren hohe Ausfallraten, hohe Kosten, geringe Versorgung und eine abnehmende Anzahl von Lieferanten.
Rasterdisplaysysteme enthalten Rasterbildprozessoren und CRT- oder Flachbildschirme vom Rastertyp. Rasterdisplaybilder sind in der Regel stärker quantisiert als solche von Stroke-Bildern, entweder hinsichtlich der Anzahl der horizontalen Linien im Bild oder im Fall von Mosaikdisplays wie etwa LCDs der Pixelauflösung. Rasterdisplaybilder erfordern oftmals spezielle Verarbeitungstechniken wie etwa Anti-Aliasing, damit sie sich der Symbolqualitätebene annähern, die in alten Stroke-Systemen zur Verfügung steht. Flachbildschirme mit Rastermodus weisen niedrigere Ausfallraten und niedrigere Kosten auf, sind ohne weiteres verfügbar und stellen den Stand der Technik dar.
Flachbildschirme können CRT-Displays vom Stroke-Typ in einem Stroke-Displaysystem jedoch nicht direkt ersetzen, da sie eine Rasterbildquelle erfordern. Dies legt nahe, daß, wenn ein CRT-Display vom Stroke-Typ durch einen Flachbildschirm vom Stand der Technik ersetzt wird, auch der entsprechende Stroke-Ablenkprozessor ersetzt werden muß. Deshalb werden ein Verfahren und System zum Ersetzen eines Displays vom Stroke-Typ durch einen Flachbildschirm erwünscht, die nicht erfordern, daß der entsprechende Stroke-Ablenkprozessor ersetzt wird. Wenn die Notwendigkeit zum Ersetzen eines Stroke-Ablenkprozessors entfällt, werden dadurch die Kosten und Risiken reduziert, die mit dem Ersatz eines Displays vom Stroke-Typ assoziiert sind.
Die Übersetzung von Informationen aus ihrem Eingangsbereich in den Grafikbereich ist bei einem System, das nur Grafik als Ausgabe liefert, notwendigerweise destruktiv. Grafik wird mit der Absicht wiedergegeben, eine spezifische Menge von Displayanforderungen zu erfüllen. Wenn sich Displayanforderungen ändern, sich aber das Wiedergabeverfahren für die eingegebene Grafik nicht ändern kann, ist man gezwungen, Grafikqualität mit herkömmlichen Systemen zu beeinträchtigen.
Beispielsweise kann ein Bitmapbild Grafik enthalten, die für eine spezifische Displayauflösung und -größe wiedergegeben worden ist. Wenn das Bitmapbild auf einem Display mit einer anderen Auflösung und Größe als das Orginaldisplay wiedergegeben werden soll, wird die Bitmap unter Verwendung bilinearer Interpolation unter herkömmlichen Verfahren konvertiert. Der Prozeß kann auch das Konvertieren von Strokeinformationen in ein Bitmapbild (z.B. durch Abtasten der Ablenkung, Intensität, Farbe usw.) und danach Verarbeitung des Bilds mit Software beinhalten. Informationen werden während dieses Prozesses verzerrt und gehen auch verloren, wodurch man eine Bitmap erhält, die tatsächlich auf dem neuen Display (z.B. Flachbildschirmen) wiedergegeben werden kann, aber mit niedriger Qualität, als wenn die Bitmap direkt für das neue Display wiedergegeben worden wäre. Weiterhin handhabt der Konvertierungsprozeß nichtüberlappende Symbole und wird nicht in Echtzeit ausgeführt.
Für ein hybrides Stroke-/Rasterdisplaysystem, die in der Technik wohlbekannt sind, unter Verwendung eines Flachbildschirms enthält ein herkömmliches Verfahren überabtastende Stroke-Ablenk-, Farb- und Intensitätsinformationen von einem Stroke-Ablenkprozessor, um eine Stroke-Symbologie-Bitmap mit Farbe und Intensität für jedes Pixel zu erzeugen, dann die Stroke-Symbologie-Bitmap zu verarbeiten und dann die verarbeitete Stroke-Symbologie-Bitmap mit digitalisiertem Rastervideo von einem Rasterbildprozessor zu mischen. Die gemischten Stroke-/Rasterbilder werden dann an einen Flachbildschirm geliefert. Die Verarbeitung der Stroke-Symbologie-Bitmap kann Anti-Aliasing, Randdetektion, Bildglättung und Kontrastverstärkung beinhalten. Die Möglichkeit für Fehler nimmt mit diesem Verfahren für größere Vektoren und größere Symbole zu, wenn sich Vektoren und Symbologie schneiden, wenn Symbologie unterschiedlicher Farbe in unmittelbarer Nähe stehen und wenn Symbologie aus kleinen Merkmalen komplexer Gestalten oder Bögen besteht. Der Nettoeffekt herkömmlicher Verfahren besteht darin, Stroke-Symbologie im allgemeinen verschwimmen zu lassen, wodurch eine Symbologie, die breiter als notwendig ist, mit weniger Genauigkeit, als erwünscht ist, erzeugt wird. Dies wird ein Problem insbesondere bei kleinen Symbolen, für Symbole, die präzise wiedergegeben werden müssen und wenn Symbologieelemente überkreuzen oder überlappen.
1, die ein vor der Bildverarbeitung zu einer Bitmap digitalisiertes Stroke-Symbologie-Bild darstellt, veranschaulicht, weshalb dies ein Problem für einige herkömmliche Ansätze ist. Die Bildverarbeitungskomponente bei herkömmlichen Ansätzen muß diese Bitmap ohne den Vorteil von Informationen verarbeiten, die verlorengehen, wenn Symbole überkreuzen oder überlappen. Die Referenzzahl 2 stellt die beiden grünen Linien dar, die zwei kleine Kreise verbinden; die Referenzzahl 4 stellt einen roten Kreis in der linken oberen Ecke der Figur dar; und die Referenzzahl 6 stellt eine blaue Linie dar (die von der linken oberen Ecke zur rechten unteren Ecke verläuft). Wenn herkömmliche Verarbeitungsverfahren auf überkreuzende Linien angewendet werden, erscheint die Überkreuzung auf einem Display so, daß sie einen Punkt mit einem Durchmesser enthält, der größer ist als die Breite einer der Linien. Auch kleine Kreise können als Punkte erscheinen, wenn sie unter Verwendung herkömmlicher Verfahren verarbeitet werden. Somit wird Symbologie doppeldeutig. Wenn herkömmliche Verarbeitungsverfahren angewendet werden, wenn Symbologie unterschiedlicher Farben sich in unmittelbarer Nähe befinden, wird eine dritte und falsche Farbe auf einem Display wahrgenommen, wodurch noch mehr Doppeldeutigkeit erzeugt wird. Wenn Symbologie unterschiedlicher Farben überlappen, wird weiterhin nur eines der Symbole auf einem Display wahrgenommen, was einen Verlust an Informationen von dem anderen Symbol bewirkt.
Ein weiteres Beispiel beinhaltet ein Verfahren, bei dem Vektorgrafik in einem für einen Flachbildschirm gedachten Bitmapbild wiedergegeben wird. Bei Betrachtung auf dem Display enthält die Grafik Artefakte wie etwa Aliasing (zum Beispiel Treppenstufenbildung von Linien, die unter anderen Winkeln als 0 Grad oder 90 Grad gezogen worden sind). Herkömmliche Systeme enthalten Verfahren zur Nachverarbeitung des Bitmapbilds unter Verwendung von Techniken, die Linien und Ränder detektieren, dann die Bitmap abändern durch Verwischen der detektierten Linien und Ränder. Bei Betrachtung auf einem Flachbildschirm erscheinen die Effekte des Aliasing verringert, aber auf Kosten der Grafikauflösung und -qualität.
Für die spezifische Ausführungsform einer Stroke-zu-Raster-Konvertierung ist die Gesamtfunktion der Erfindung ähnlich der, die durch WO 98 15941 A dargestellt wird (Kaiser Aerospace & Electronics), 16. April 1998 (1998-04-16) Stroke-To-Raster Display Conversion (im weiteren „15941"). Zu Unterschieden zwischen der Erfindung 15941 zählen die folgenden Punkte:

1. die Erfindung ist in ihrer Anwendung umfassender; 15941 ist spezifisch für Stroke-zu-Raster-Konvertierung ausgelegt;
2. die Erfindung verwendet andere Verfahren als jene von 15941;
a) die Erfindung erzeugt eine Primitivendisplayliste aus in der abgetasteten Stroke-Eingabe detektierten Vektoren; 15941 erzeugt eine „Hit-Map" auf der Basis der Anzahl von Abtastwerten innerhalb einer gegebenen Displaystelle (Pixel);
b) die Erfindung gibt Grafiken aus der Primitivendisplayliste erneut wieder; 15941 bewegt ein bestangepaßtes "Pixelschablonenmuster" in einen Rastereinzelbildpuffer auf der Basis „Hit-Map"; weil die Erfindung aus einer Primitivendisplayliste erneut wiedergibt, kann die Ausgabebildqualität für das Zieldisplay unter Verwendung von Funktionen wie Anti-Aliasing, Alpha-Blending, Haloing, Interpolation, Mischen usw. verbessert werden.

Eine andere Einrichtung nach dem Stand der Technik wird in US-A-5,748,947 (Fukushima Tokutaro) 5. Mai 1998 (1998-05-05) (im folgenden '947-Patent) erörtert. Das '947-Patent ist eine Einrichtung, deren Druckerpuffer (Bildspeicher) von einem Hostcomputer oder einem Scanner (Hit-Map) gefüllt wird. Das '947-Patent lehrt nicht das Detektieren von Grafikobjekten. Statt dessen liefert in '947 ein Hostcomputer eine Displayliste von Sektoren, die erzeugt wird, und eine Bitmap für ein Bild erzeugt.
III. KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die folgende Zusammenfassung der Erfindung wird vorgelegt, um ein Verständnis einiger der innovativen Komponenten zu erleichtern, die für die vorliegende Erfindung einzigartig sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren in Übereinstimmung mit dem bereitgestellt, was in dem unabhängigen Anspruch 1 beansprucht wird. Die Aufgaben innerhalb der Displayliste werden dann durch Anti-Aliasing manipuliert, um Linien zu glätten, Texturierung, um das Erscheinungsbild von Grafikobjekt-Grafikobjekten zu verbessern, Alpha-Blending, um Grafikobjekt-Grafikobjekte zu kombinieren und eine korrekte Farbwahrnehmung beizubehalten, Haloing, um Kontrast zwischen Grafikobjekt-Grafikobjekten und der Hintergrundszene zu erhöhen, Interpolation zum Skalieren und Glätten von Grafikobjekten, Fogging, um die Wahrnehmung von Tiefe zu liefern, Füllungen, um Grafikobjekte zu färben, Mischen mit anderen Grafikinformationen und -quellen und andere Funktionen. Der Schritt des Detektierens von Grafikobjekten beinhaltet den Schritt des Detektierens des Startpunkts, Endpunkts, der Länge, Richtung, Farbe, Intensität, Breite, Art (gestrichelt, durchgehend) und Zeichenrate von Vektoren; Detektieren des Mittelpunkts, Radius, der Farbe, Intensität, Schattierung, des Fogging und der Textur von Kreisen; das Detektieren der Scheitelpunkte, der Farbe, Intensität, Schattierung, des Fogging und Textur eines Polygonen oder dreidimensionaler Gestalten; das Detektieren der Farbe, Intensität, Schattierung, des Fogging und der Textur des Hintergrunds.
Die neuartigen Komponenten der vorliegenden Erfindung ergeben sich dem Fachmann bei Untersuchung der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung oder können durch Praxis der vorliegenden Erfindung erlernt werden.
IV. KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beiliegenden Figuren, in denen sich gleiche Referenzzahlen auf identische oder funktional ähnliche Elemente in den verschiedenen Ansichten beziehen und die in der Patentschrift enthalten sind und Teil dieser bilden, veranschaulichen die vorliegende Erfindung näher und dienen zusammen mit der ausführlichen Beschreibung der Erfindung dazu, die Grundlagen der vorliegenden Erfindung zu erläutern.
1 (Stand der Technik) ist eine Bitmap, die Farben, kleine Kreise, Überkreuzungen und Überlappung veranschaulicht.
2 ist eine Blockschaltbildveranschaulichung einer Ausführungsform 10 der Gesamtsystemkomponenten gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Blockschaltbildveranschaulichung des Graphics Detection Processor 200 gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine Blockschaltbildveranschaulichung des Encode Processor 300 gemäß der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine Blockschaltbildveranschaulichung des Graphics Rendering Processor 400 gemäß der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine Blockschaltbildveranschaulichung des Displays 600 gemäß der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine Blockschaltbildveranschaulichung einer alternativen Ausführungsform 800 des Informationsdetektions- und -regenerationsprozesses gemäß der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine Blockschaltbildveranschaulichung einer spezifischeren Implementierung 20 der alternativen Ausführungsform 800 der Gesamtsystemkomponenten gemäß der vorliegenden Erfindung.
9 ist eine Blockschaltbildveranschaulichung des Graphics Rendering Processor 1000 gemäß der alternativen Ausführungsform 20 der vorliegenden Erfindung.
10 ist eine Blockschaltbildveranschaulichung des Display Formatter 1100 gemäß der alternativen Ausführungsform 20 der vorliegenden Erfindung.
11 ist eine Diagrammveranschaulichung des Merge Processor 500 gemäß der alternativen Ausführungsform 20 der vorliegenden Erfindung.
12 ist eine Blockschaltbildveranschaulichung einer Implementierung der alternativen Ausführungsform 20 der vorliegenden Erfindung zum Lösen des Problems des Anzeigens von qualitativ hochwertiger anti-aliased Farb-Stroke-Symbologie zusammen mit qualitativ hochwertigem Farbrastervideo auf einer Farbflachbildröhre.
13 ist eine Blockschaltbildveranschaulichung der Stroke-Vektor-Detektionsfunktion der alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
14 ist eine Blockschaltbildveranschaulichung der Stroke-Vektor-Renderingfunktion der alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
15 ist eine Blockschaltbildveranschaulichung der Raster-Formatterfunktion der alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
IV. AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Zur Erleichterung eines Verständnisses der vorliegenden Erfindung wird hier eine kurze Erörterung geliefert, bei der eine herkömmliche Implementierung zur Stroke-zu-Raster-Konvertierung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verglichen wird. Die Ansätze zwischen einer herkömmlichen Implementierung und der der vorliegenden Erfindung variieren erheblich. Die Funktionen, die erforderlich sind, um analoge Stroke-Symbologie-Eingaben in qualitativ hochwertige antialiased Symbologie mit Rastervideo auf einen Farbflachbildschirm zu konvertieren, werden mit der Art und Weise präsentiert, in der sie herkömmlicherweise implementiert werden, gegenüber der vorliegenden Erfindung.
Stroke-Ablenkungen und Video werden durch Überabtastung digitalisiert. Anstatt wie bei herkömmlichen Ansätzen eine Bitmap zu erzeugen, detektiert die vorliegende Erfindung Start- und Endpunkte für individuelle Vektoren innerhalb spezifischer Symbole zusammen mit ihrer Farbe und Intensität. Individuelle Vektoren werden durch eine Änderung der Richtung, eine Änderung der Farbe, eine Änderung der Intensität, eine Änderung der Zeichenrate oder das Aktivieren oder Deaktivieren des Symbologieaustastsignals unterschieden. Dies erzeugt effektiv wieder die von dem ursprünglichen Stroke-Ablenkprozessor verwendete ursprüngliche Vektordisplayliste. Nachdem die ursprüngliche Displayliste wieder erzeugt worden ist, kann die Stroke-Symbologie ohne die Fehler erneut wiedergegeben werden, die bei herkömmlichen Ansätzen erfahren werden, weil die Vektoren aus der Displayliste dann durch Grafikwiedergabekomponenten unter Verwendung von Algorithmen nach dem Stand der Technik für das Anti-Aliasing, Alpha-Blending und andere Grafikwiedergabefunktionen wiedergegeben werden, die so gewählt sind, daß die Ausgabebildqualität für das Zieldisplay verbessert ist. Diese Grafikwiedergabekomponenten sind die gleichen wie jene, die auf Grafikkarten für PCs und Workstations verwendet werden und implementieren Algorithmen, die vom Fachmann wohl verstanden werden. Der Prozeß des dynamischen Abschaltens und dann Einschaltens eines Stroke-Vektors wird als Okklusion bezeichnet. Eine Okklusion wird in der Regel für ein Stroke-Displaysystem dadurch bewerkstelligt, daß das Stroke-Videosignal für eine Nullstrahlintensität gesetzt wird, während sich die Ablenkung im Okklusionsbereich befindet. Für die vorliegende Erfindung werden Okklusionsbereiche in Folge einer erneuten Wiedergabe nur jener Vektoren präzise aufrechterhalten, die gleichzeitig mit Stroke-Video vorliegen. Die kleinsten Symbole sowie Überkreuzungen und Bögen werden mit der höchstmöglichen Qualität präzise wiedergegeben. Nachdem die Stroke-Symbologie in Rasterform erneut wiedergeben worden ist, kann sie mit digitalisiertem Rastervideo vermischt werden.
Sowohl bei herkömmlichen Ansätzen als auch der vorliegenden Erfindung werden die Stroke-Videoeingaben zur Analog-Digital-Umwandlung überabgetastet. Sowohl herkömmliche Ansätze als auch die vorliegende Erfindung führen eine Mischung von Stroke-Symbologie mit digitalisiertem Rastervideo auf ähnliche Weisen durch. Herkömmliche Ansätze haben jedoch das Problem, daß sie die Bitmap- oder Bildverarbeitung bei Anwesenheit von Bögen und Überkreuzungen verschiedener Farben zu einem Grad ausführen, der in der Regel in Nicht-Echtzeitsystemen oder in Systemen mit parallelen digitalen Signalverarbeitungskomponenten ausgeführt worden ist.
Die vorliegende Erfindung verschiebt das Problem von dem der Verarbeitung von Bitmaps in Echtzeit (siehe obige Erörterung bezüglich 1) zu einem des Detektierens des Beginns und Endes von individuellen Vektoren, was in Echtzeit vorgenommen werden kann. Die vorliegende Erfindung entfernt die Effekte von verlorenen und verzerrten Stroke-Symbologie-Informationen und gibt die Stroke-Symbole auf eine für einen hochaufgelösten Farbflachbildschirm optimierte Weise erneut wieder. Im Gegensatz zu herkömmlichen Ansätzen, die eine Bitmap verarbeiten müssen, verarbeitet die vorliegende Erfindung eine Displayliste individueller Vektoren. Die Displayliste stellt jeden einzelnen, für die Stroke-Symbologie wiedergegebenen Vektor ohne Informationsverlust dar.
Herkömmlicherweise wird mit Analog-Stroke-Video-A/D ausgeführt durch Überabtastung relativ zur Schreibrate und Displaypixelauflösung. Die Verarbeitung digitalisierter Stroke-Videodaten wird durchgeführt, indem zuerst eine Bitmap hergestellt wird. Die Wiedergabe von Symbologie mit Anti-Aliasing wird durch Nachverarbeitung der Bitmap unter Verwendung von Randdetektion, Bildglättung, Kontrastverstärkung, nächste-Nachbar-Analyse (Pseudo-Anti-Aliasing) und andere dem Fachmann wohlbekannte Grafik- und Bildverarbeitungstechniken ausgeführt. Die Analog-Rastervideo-A/D wird ausgeführt durch Überabtastung relativ zur Eingabeauflösung und Displaypixelauflösung. Die Stroke-Symbologie und das Rastervideo werden durch digitale Summierung mit Symbologiepräzedenz oder -priorität gemischt. Der durchgehende Effekt dieses herkömmlichen Ansatzes besteht darin, daß die Qualität der Symbologie beeinträchtigt wird, während die Fähigkeiten eines hochaufgelösten Farbflachbildschirms nicht vollständig realisiert werden.
Im Vergleich wird bei einer hier beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Analog-Stroke-Ablenkung- und Video-A/D durch Überabtastung relativ zur Schreibrate und Displaypixelauflösung ausgeführt. Die digitalisierte Stroke-Videodatenverarbeitung wird durch Erzeugen einer Displayliste ausgeführt. Die Wiedergabe von Symbologie mit Anti-Aliasing und Alpha-Blending wird durch Grafikwiedergabe einfacher Vektoren (wahres Anti-Aliasing) mit Sub-Pixel-Positionierung der Endpunkte ausgeführt, wobei Algorithmen unter Verwendung von Anti-Aliasing- und Alpha-Blending-Algorithmen verwendet werden, die dem Fachmann wohlbekannt sind und von ihm verstanden werden. Anti-Aliasing-Algorithmen weisen die Fähigkeit auf, Pixel entlang eines Vektors und um einen Vektor herum auf eine Weise zu modulieren, die bewirkt, daß die Linie bei Betrachtung auf einem Display gerade und glatt erscheint. Dies ist für Flachbildschirme besonders wichtig, die ansonsten einen Vektor als eine Treppenstufenlinie präsentieren würden. Alpha-Blending ermöglicht, daß überlappende Vektoren auf eine Weise wiedergegeben werden, die sicherstellt, daß der Vektor mit der höchsten Priorität nicht von Vektoren mit niedriger Priorität verdeckt wird. Alpha-Blending-Algorithmen modifizieren Pixelfarben entlang und um Vektoren herum, um sicherzustellen, daß Vektoren unterschiedlicher Farben, die in unmittelbarer Nähe oder auf überlappende Weise wiedergegeben werden, bei Betrachtung keine dritte (falsche) Farbe präsentieren. Die Analog-Rastervideo-A/D wird ausgeführt durch Überabtastung relativ zur Eingabeauflösung und Displaypixelauflösung. Die Stroke-Symbologie und das Rastervideo werden durch digitale Summierung mit Symbologiepräzedenz gemischt. Der durchgehende Effekt dieses Ansatzes der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß maximale Qualität des Symbologie unter Verwendung der umfassendsten Fähigkeiten eines hochauflösenden Farbflachbildschirms realisiert wird.
Nachdem die Grundarbeitsweise einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben worden ist, wird nun auf 2 Bezug genommen, wo eine durch ihre Hauptkomponenten dargestellte Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung gezeigt wird. Jede Komponente (200 bis 600) wird hier weiterbeschrieben. Für die vorliegende Erfindung enthält Grafikobjekte alle Informationen, die in einem Grafikdisplaysystem vorliegen. Die vorliegende Erfindung ermöglicht die optimale Wiedergabe von Grafik zu Displayzwecken ungeachtet der Quelle der wiederzugebenden Grafik. Insbesondere kann Grafik, die bereits auf eine Weise wiedergegeben worden ist, die möglicherweise nicht das gewünschte Verfahren ist, unter Verwendung des gewünschten Verfahrens erneut wiedergegeben werden. Die vorliegende Erfindung kann analoge Stroke-Symbologie-Eingaben in qualitativ hochwertige anti-aliased Symbologie mit Hintergrundrastervideo konvertieren, beispielsweise Display auf einem Farbflachbildschirm.
Die hier erörterten jeweiligen Werte und Konfigurationen können variiert werden und werden lediglich zur Veranschaulichung bestimmter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angeführt und sollen nicht den Schutzbereich der Erfindung beschränken. In der folgenden Erörterung der vorliegenden Ausführungsform ist es wünschenswert, analoges Farb-Video zu verarbeiten, das als Stroke-(Vektor-)-Videosignale für ein Display vom Vektortyp wiedergegeben worden ist, um das Video auf optimierte Weise auf einem Raster-Farbflachbildschirm wiederzugeben. Eine Einschränkung existiert bei einem derartigen System, wobei die Quelle des Stroke-(Vektor-)-Videos nicht abgeändert werden kann. Wenngleich die vorliegende Beschreibung mit einer Stroke-zu-Raster-Grafikwiedergabe vorgelegt worden ist, ist für den Fachmann offensichtlich, daß die vorliegende Erfindung andere Anwendungen aufweist, einschließlich unter anderem Bildverbesserung, Videoszenenanalyse, Zeichenerkennung, Zielerkennung und andere Formen der Informationsübersetzung und -analyse.
Wieder unter Bezugnahme auf 2 detektiert der Graphics Detection Processor 200 die von der ursprünglichen Quelle wiedergegebenen individuellen Vektoren, wie etwa Stroke-(Vektor-)-Videoeingabe für jedes Videoeinzelbild. Um dies zu bewerkstelligen digitalisiert der Graphics Detection Processor 200 zuerst die Signale für die Horizontalablenkung (x-Displayposition) und Vertikalablenkung (y-Displayposition), die Farbsignale, Intensitätssignale, Symbologie-Austastsignal und andere Signale von dem Stroke-(Vektor-)-Video unter Verwendung von Analog-zu-Digital-Umsetzern (A/D), um einen digitalen Abtastwert eines Vektors auf eine dem Fachmann wohlbekannte Weise zu bilden.
Dann wird die Richtung eines Vektors ((x₂ – x₁), (y₂ – y₁), wobei x₁ ein erster Abtastwert der Horizontalablenkung in einer Sequenz, x₂ ein zweiter Abtastwert der Horizontalablenkung in einer Sequenz, y₁ ein erster Abtastwert einer Vertikalablenkung in einer Sequenz, y₂ ein zweiter Abtastwert der Vertikalablenkung in einer Sequenz usw. ist) oder die Änderung der Vektorrichtung bestimmt, indem die digitalisierten Horizontal- und Vertikalablenkungssignale in einem digitalen Abtastwert eines Vektors mit den digitalisierten Horizontal- und Vertikalablenkungssignale in dem vorausgegangenen digitalen Abtastwert eines Vektors verglichen werden. Der Start- und Endpunkt eines Vektors werden anhand von Änderungen der Vektorrichtung, Änderungen der Farbe, Änderungen der Intensität, Änderungen der Zeichenrate (Entfernung zwischen zwei digitalen Abtastwerten eines Vektors dividiert durch die Abtastperiode) oder anhand von Änderungen bei anderen digitalisierten Signalen in einem digitalen Abtastwert eines Vektors bestimmt. Außerdem bestimmt die vorliegende Erfindung, ob mehrere kleine Abtastwerte zusammen zu einem großen Vektor führen (d.h. viele kleine Vektoren können als ein Vektor erscheinen). Es wird angemerkt, daß Vektoren detektiert werden können, indem Endpunkte von Strokeähnlichem Video, durch Erkennung von Vektoren in einem Rasterbild oder durch Zerlegen von Vektorzeichenbefehlen in einer Displayliste auf eine dem Fachmann bekannte Weise bestimmt werden können.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Änderung der Vektorrichtung fest, wenn eine gemessene Änderung der Richtung einen vorbestimmten statischen oder dynamischen Schwellwert (der durch Rauschen oder durch die Prozessorcharakteristiken beeinflußt ist) auf eine Weise übersteigt, daß das dem Fachmann offensichtlich ist. Die Länge eines Vektors wird aus dem Abstand zwischen Start- und Endpunkt gemäß der folgenden Gleichung bestimmt: sgrt((x₂ – x₁)² + (y₂ – y₁)²). Die Intensität eines Vektors wird anhand des digitalisierten Intensitätssignals in einem digitalen Abtastwert eines Vektors und anhand der Zeichenrate für einen digitalen Abtastwert eines Vektors bestimmt. Eine niedrigere Zeichenrate entspricht einer höheren Intensität für den Vektor. Dann wird ein Vektorprimitiver ausgebildet durch Kombinieren der Start- und Endpunkte, Länge, Richtung, Farbe und Intensität eines Vektors. Vektorprimitive werden zu einem Vektorarray (Graphics Array 260) für jedes Bild oder Videoeinzelbild von Vektoren addiert, die beispielsweise auf einem Farbflachbildschirm 630 wiedergegeben werden sollen. Beginn und Ende eines Videoeinzelbilds von Vektoren wird direkt aus Stroke-Videosignalen oder anderen synchronisierenden Informationen bestimmt, indem ein Vektorprimitiver durch einen Zeitgeber oder durch andere Mittel bereits in dem Vektor-(Graphics)-Array 260 detektiert wird.
Änderungen bei anderen Vektormessungen werden auf ähnliche Weise deklariert und ergeben sich dem Fachmann.
Unter Bezugnahme auf 3 wird ein Graphics Detection Processor 200 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Graphics Detection Processor 200 kann programmierbar sein, um als Eingabe mehrere Formen von Rendered Graphics 220 anzunehmen. Rendered Graphics 220 können Bilder, Video, Grafik, Grafikbefehle oder eine andere entsprechende Eingabe sein, die von einer bestimmten Quelle wie etwa einem Stroke-Auslenkprozessor, Rasterbildprozessor, Bildscanner, Standbild- oder Bewegungskamera oder einer Grafikapplikation erzeugt werden. Die Fähigkeit zum Programmieren des Graphics Detection Processor 200 liefert die Optimierung für Eingabetypen, Eingabeinhalt, Leistung, Sicherheit, Übertragung, Speicherung, Bildqualität, spezifische Displaycharakteristiken und andere Zwecke, die der Fachmann erkennt. Die Programmierung kann auch Standardwerten oder dynamisch zugewiesenen Werten zur Optimierung auf eine dem Fachmann bekannte Weise basieren.
Während herkömmliche Systeme als Ausgabe eine Bitmap von der Rendered Graphics 220 bereitstellen, liefert der Graphics Detection Processor 200 als Ausgabe ein Graphics Array 260, das die in der Rendered Graphics 220 bereitgestellten Grafikinformationen darstellt. Die Erzeugung eines Graphics Array 260 ist eine neuartige Komponente der vorliegenden Erfindung. Ein Graphics Array 260 wird hier auch als eine Displayliste bezeichnet. Der Fachmann kann mit einem Graphics Array 260 Grafiken auf optimale Weise für ein gegebenes Display wiedergeben. Das Acquisition-230-Modul konvertiert Rendered Graphics 220 in eine für die Verarbeitung geeignete Form. Wenn beispielsweise Rendered Graphics 220 in Form eines analogen Stroke-Videos vorliegt, kann Acquisition-230 Rendered Graphics 220 in digitale Abtastwerte konvertieren, die dann von einem digitalen Prozessor verarbeitet werden können. Ein Recognition-240-Modul identifiziert Grafikobjekte innerhalb Rendered Graphics 220. Beispielsweise kann Recognition 240 Start- und Endpunkte von Vektoren, Position und Typ von Grafikobjekten wie etwa Kreise und Kugeln oder Position, Typ und Schriftart für Zeichen in den von Acquisition 230 bereitgestellten digitalen Abtastwerten bestimmen. Ein Array Generator 250 sammelt die Informationen für jedes von Recognition-240-Modul identifizierte Grafikobjekt und erzeugt ein Graphics Array 260 mit Informationen für jedes Grafikobjekt oder -primitive. Beispielsweise kann das Graphics Array 260 eine Displayliste von Vektoren sein, wobei jeder Eintrag in der Displayliste die folgenden Informationen enthält: Startpunkt (x, y), Endpunkt (x, y), Farbe (Rotpegel, Grünpegel, Blaupegel), Intensität (Spannungs- oder relativer Helligkeitspegel), Zeichenrate (Inch/Sekunde oder Zentimeter/Sekunde). In dem Graphics Array 260 kann die Reihenfolge der Erscheinung in einem Array zum Bestimmen des Grafikobjektvorrangs oder anderer Verarbeitungsfunktionen verwendet werden.
Unter Bezugnahme auf 4 wird ein Encode Processor 300 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Encode Processor 300 empfängt Graphics Array 260 als Eingabe. Der Encode Processor 300 liefert als Ausgabe ein Optimized Graphics Array 330, das die Grafikinformationen im Graphics Array 260 darstellt. Der Encode Processor 300 kann für Eingabetypen, Eingabeinhalt, Leistung, Sicherheit, Übertragung, Speicherung, Bildqualität, spezifische Displaycharakteristiken und andere Zwecke optimiert sein. Als nichteinschränkendes Beispiel kann der Encode Processor 300 Vektorquantisierung, Datenkompression, Datenverschlüsselung, Grafikobjektsortierung, Alpha-Wert-Zuweisung (z.B. Vorrang oder Transparenz) oder andere Verarbeitungsfunktionen ausführen. Als ein weiteres Beispiel kann der Encode Processor 300 jeden Vektor in einem Graphics Array 260 filtern, um sicherzustellen, daß alle Vektoren vernünftige Länge, Farbe und Intensität aufweisen, um ihre Erscheinung auf dem Farbflachbildschirm zu optimieren. Als ein weiteres Beispiel kann der Encode Processor 300 das Graphics Array 260 als ein Array aus Grafikbefehlen oder Grafikroutineaufrufen codieren, wie etwa jene, die von der von der Firma Silicon Graphics Inc. erhältlichen Computersoftware OpenGL^® unterstützt werden. Als ein weiteres Beispiel kann der Encode Processor 300 eine Kette von Vektoren, die einen Kreis bilden, als einen einzelnen zeichne-Kreis-Befehl codieren, was auch der Fall für Recognition 240 ist. Die Ausgabe des Encode Processor 300 ist das Optimized Graphics Array 330.
Unter Bezugnahme auf 5 wird ein Graphics Rendering Processor 400 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Graphics Rendering Processor 400 enthält als Eingabe ein Graphics Array 260 oder ein Optimized Graphics Array 330 von dem Encode Processor 300. Der Graphics Rendering Processor 400 liefert als Ausgabe Display Data 530, die eine Wiedergabe (Verarbeitung/Formatierung) der in einem Graphics Array 260 oder einem Optimized Graphics Array 330 enthaltenen Grafikinformationen sind. Display Data 530 sind für ein Grafikdisplay entsprechend formatiert. Display Data 530 können beliebige oder alle der folgenden Informationstypen enthalten: Bitmap, Texturmap, Rastergrafik, Vektorgrafik, Holografik und andere Grafikformate. Der Graphics Rendering Processor 400 kann Grafikverarbeitungsfunktionen einschließlich Anti-Aliasing zum Glätten von Linien, Texturierung zum Verbessern der Erscheinung von Grafikobjekten, Alpha-Blending zum Kombinieren von Grafikobjekten und Aufrechterhalten der korrekten Farbwahrnehmung, Haloing zum Vergrößern des Kontrasts zwischen Grafikobjekten und der Hintergrundszene, Interpolation zum Skalieren und Glätten von Grafikobjekten, Fogging zur Bereitstellung der Tiefenwahrnehmung, Füllungen zum Färben von Grafikobjekten, Mischen mit anderen Grafik informationen und Quellen und andere Funktionen ausführen. Der Graphics Rendering Processor 400 kann für Eingabetypen, Eingabeinhalt, Leistung, Sicherheit, Übertragung, Speicherung, Bildqualität, spezifische Displaycharakteristiken und andere Zwecke optimiert sein.
Der Graphics Rendering Processor 400 kann auch für einen Farbflachbildschirm 600 optimiert sein. Der Graphics Rendering Processor 400 verarbeitet das Graphics Array 260 oder Optimized Graphics Array 330 durch Ausführen eines Grafikwiedergabebefehls für jedes Objekt oder Primitive in dem Array. Priorität für die Vektorprimitivenwiedergabe wird bestimmt durch die Position einer Vektorprimitive in dem Array, wobei die erste Primitive (oder ein anderer vorbestimmter Wert) die höchste Priorität aufweist. Priorität kann auch auf der Basis des Typs des von Recognition 240 erkannten Grafikobjekts zugewiesen werden. Der Graphics Rendering Processor 400 arbeitet im Rasterbereich und wendet, wenn er individuelle Primitive wiedergibt, Anti-Aliasing, Texturierung, Alpha-Blending, Haloing, Interpolation, Fogging, Schattierung, Füllungen, andere Wiedergabetechniken und Kombinationen davon an. Die Ausgabe des Graphics Rendering Processor 400 sind Display Data 530. Display Data 530 enthalten formatierte visuelle Informationen, die zur Übertragung auf ein Display oder eine andere Einrichtung (z.B. Speicherungseinrichtung) bereit sind. Beispielsweise kann es sich bei den Display Data 530 um eine für einen Farbflachbildschirm formatierte Bitmap handeln.
Display Data 530 werden beispielsweise über einen Pixelbus auf eine dem Fachmann gutbekannte Weise zu einem Farbflachbildschirm 600 übertragen, wo sie von einer Person betrachtet werden können. Der Fachmann erkennt jedoch, daß in der vorliegenden Erfindung jedes Mittel zum Übertragen von Informationen von einem Ort zum anderen funktioniert.
Unter Bezugnahme auf 6 wird ein Display 600 gezeigt. Ein Display 600 empfängt als Eingabe Display Data 530. Ein Display 600 liefert als Ausgabe ein Display Surface/Volume 630, das eine Darstellung der Rendered Graphics 220 ist. Display Surface/Volume 630 stellt die gewünschte Darstellung der Rendered Graphics 220 dar. Die Darstellung von Display Surface/Volume 630 können betrachtbare Informationen, übertragene Informationen, gespeicherte Informationen oder irgendeine andere angemessene Form von Informationen sein. Ein Display Surface/Volume 630 kann eine Kathodenstrahlröhreneinrichtung, ein Flachbildschirm, eine Flüssigkristalldisplayeinrichtung, eine Projektionseinrichtung, eine holografische Einrichtung, eine Retinaprojektionseinrichtung, eine Speicherungseinrichtung, ein Drucker, ein Sender oder jede andere Einrichtung oder jedes andere Verfahren zum Präsentieren, Speichern, Übertragen oder Übermitteln sein oder um Grafikinformationen sichtbar, zugänglich oder verwendbar zu machen.
Andere Formen der Information können unter Verwendung des Verfahrens und Systems, die in der vorliegenden Erfindung verkörpert sind, regeneriert werden. Beispielsweise wird unter Bezugnahme auf 7 eine alternative Ausführungsform 800 der vorliegenden Erfindung für diesen Zweck gezeigt. Der Information Detection Processor 820 ist eine verallgemeinerte Form des Graphics Detection Processor 200. Der Encode Processor 830 in 7 ist eine verallgemeinerte Form des weiter oben beschriebenen Encode Processor 300. Der Information Processor 840 in 7 ist eine verallgemeinerte Form des Graphics Rendering Processor 400. Andere Informationen 810 in 7 sind eine verallgemeinerte Form des Display Formatter 1100 (10). Der Merge Processor 850 in 7 ist eine verallgemeinerte Form des hier beschriebenen Merge Processor 500. Information Storage/Transmission 860 in
7 ist eine verallgemeinerte Form des Displays 600 von 6.
Nachdem eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben worden ist, wird die Aufmerksamkeit nun auf eine alternative Ausführungsform der Vorrichtung und des Verfahrens (die oben beschrieben worden sind) für das Graphics Rendering gelenkt. Insbesondere wird Bezug genommen auf 8, wo eine durch ihre Hauptkomponenten dargestellte alternative Ausführungsform 20 der vorliegenden Erfindung gezeigt wird. Das Blockschaltbild von 8 stellt eine alternative Ausführungsform der in 7 gezeigten Erfindung dar. Die Erörterung des Graphics Detection Processor 200 und des Encode Processor 300 ist die gleiche wie die weiter oben bezüglich 3 bzw. 4 vorgelegte und wird dementsprechend nicht wieder erörtert.
Unter Bezugnahme auf 9 wird ein Graphics Processing 1000 gemäß der alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Graphics Processor 420 akzeptiert als Eingabe ein Graphics Array 260 oder ein Optimized Graphics Array 330. Der Graphics Processor 420 liefert als Ausgabe Frame Buffer 430, der eine Wiedergabe der in einem Graphics Array 260 oder einem Optimized Graphics Array 330 enthaltenen Grafikinformationen ist. Der Frame Buffer 430 kann eine Speichereinrichtung für Displaysysteme sein, die einen Einzelbildpufferspeicher ausscannen, oder ein Strom von Informationen, die direkt an den Merge Processor 500 oder das Display 600 für Displaysysteme, die ein Durchflußverfahren verwenden, geliefert wird. Der Frame Buffer 430 wird für eine bestimmte Art eines Grafikdisplays entsprechend formatiert. Der Frame Buffer 430 kann beliebige oder alle der folgenden Informationsarten enthalten: Bitmap, Texturmap, Rastergrafik, Vektorgrafik, Holografik und andere Grafikformate. Der Graphics Processor 420 kann bestimmte Grafikverarbeitungsfunktionen ausführen, einschließlich Anti- Aliasing, Texturierung, Alpha-Blending, Haloing, Interpolation, Fogging, Füllungen, Mischen mit anderen Grafikinformationen und -quellen und andere Funktionen. Der Graphics Rendering Processor 1000 kann für Eingabetypen, Eingabeinhalt, Leistung, Sicherheit, Übertragung, Speicherung, Bildqualität, spezifische Displaycharakteristiken und andere Zwecke optimiert sein.
Unter Bezugnahme auf 10 wird ein Display Formatter 1100 gemäß der alternativen Ausführungsform 800 der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Acquisition 135 nimmt als Eingabe 110 Bilder, Video, Grafik oder Grafikbefehle an. Der Formatter 130 empfängt die Informationen von Acquisition 135 und liefert als Ausgabe Frame Buffer 140. Der Frame Buffer 140 enthält eine Wiedergabe der Bilder, des Videos, der Grafik oder Grafikbefehle, die für ein Grafikdisplay entsprechend formatiert sind.
Unter Bezugnahme auf 11 wird ein Merge Processor 500 gemäß der alternativen Ausführungsform 800 der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Merge Processor 500 akzeptiert als Eingabe wiedergegebene Grafik in mehreren Einzelbitpuffern 1 bis n (510 und 540), kombiniert die Inhalte der Einzelbildpuffer in Combine 520 und liefert als Ausgabe Display Data 530. Display Data 530 sind eine kombinierte Wiedergabe von Grafik von allen entsprechend für ein Grafikdisplay (Display Data 530) formatierten Einzelbildpuffern. Der Merge Processor 500 liefert maximale Flexibilität beim Kombinieren von Grafikinformationen von vielen Quellen für ein Grafikdisplay. Der Merge Processor 500 kann bestimmte Grafikverarbeitungsfunktionen ausführen, einschließlich Anti-Aliasing, Texturierung, Alpha-Blending, Haloing, Interpolation, Fogging, Füllungen, Mischen mit anderen Grafikinformationen und -quellen und andere Funktionen. Der Merge-Prozessor 500 ist eine optionale Komponente der vorliegenden Erfindung gemäß der alternativen Ausführungsform.
Wieder unter Bezugnahme auf 6 wird das Display 600 zur Verwendung bei der alternativen Ausführungsform gezeigt. Die Erörterung bezüglich 6 oben gilt für diese alternative Ausführungsform und braucht dementsprechend nicht wieder erörtert zu werden. Bei der alternativen Ausführungsform jedoch ist die Ausgabe, Display Surface/Volume 630, eine Darstellung von Rendered Graphics 220 kombiniert mit Eingabe 110. Das Display 630 stellt die gewünschte Darstellung der Rendered Graphics 220 kombiniert mit der Eingabe 110 dar.
Beispiel 1
Das folgende nicht einschränkende Beispiel wird vorgelegt, um die Funktionsweise der alternativen Ausführungsform 20 bei Anwendung auf die Konvertierung Stroke-Symbologie in Raster-Symbologie zur Verwendung in einem Flachbildschirm zu veranschaulichen. 8 zeigt funktionell eine Implementierung der vorliegenden Erfindung zum Lösen des Problems des Anzeigens von qualitativ hochwertiger anti-aliased Farb-Stroke-Symbologie zusammen mit qualitativ hochwertigem Farbrastervideo auf einem Farbflachbildschirm.
Wieder unter Bezugnahme auf 3 detektiert der Graphics Detection Processor 200 die von einer alten Stroke-(Vektor)-Videoschnittstelle für jedes Videoeinzelbild bereitgestellten individuellen Vektoren. Der Graphics Detection Processor 200 digitalisiert die Horizontal- und Vertikalablenksignale, Farbsignale, Intensitätssignale, Symbologieaustastsignale und andere Signale von dem Stroke-(Vektor)-Video unter Verwendung von Analog-zu-Digital-Wandlern, um digitale Abtastwerte von Vektoren auszubilden. Die Richtung eines Vektors wird bestimmt durch Vergleichen der digitalisierten Horizontal- und Vertikalablenksignale in einem digitalen Abtastwert eines Vektors mit den digitalisierten Horizontal- und Vertikalablenksignalen in dem vorausgegangenen digitalen Abtastwert eines Vektors. Der Start- und Endpunkt eines Vektors werden anhand von Änderungen der Vektorrichtung, anhand von Änderungen der Farbe, anhand von Änderungen der Intensität, anhand von Änderungen der Zeichenrate oder anhand von Änderungen in anderen digitalisierten Signalen in einem digitalen Abtastwert eines Vektors bestimmt. Eine Änderung der Vektorrichtung wird festgestellt, wenn eine gemessene Änderung der Richtung einen statischen oder dynamischen Schwellwert übersteigt. Änderungen bei anderen Vektormessungen werden auf ähnliche Weise festgestellt. Die Länge eines Vektors wird anhand der Entfernung zwischen dem Start- und Endpunkt bestimmt. Die Intensität eines Vektors wird anhand des digitalisierten Intensitätssignals in einem digitalen Abtastwert eines Vektors und anhand der Zeichenrate für einen digitalen Abtastwert eines Vektors bestimmt. Eine langsamere Zeichenrate entspricht einer höheren Intensität für den Vektor. Die Länge eines Vektors wird aus dem Abstand zwischen Start- und Endpunkt bestimmt. Die Intensität eines Vektors wird anhand des digitalisierten Intensitätssignals in einem digitalen Abtastwert eines Vektors und anhand der Zeichenrate für einen digitalen Abtastwert eines Vektors bestimmt. Eine niedrigere Zeichenrate entspricht einer höheren Intensität für den Vektor. Dann wird ein Vektorprimitiver ausgebildet durch Kombinieren der Start- und Endpunkte, Länge, Richtung, Farbe, Zeichenrate und Intensität eines Vektors. Vektorprimitive werden zu einem Vektor-(Graphics)-Array 260 für jedes Bild oder Videoeinzelbild von Vektoren addiert und priorisiert, die auf einem Farbflachbildschirm 630 wiedergegeben werden sollen. Beginn und Ende eines Videoeinzelbilds von Vektoren wird direkt aus Stroke-Videosignalen oder anderen synchronisierenden Informationen bestimmt, indem ein Vektorprimitiver durch einen Zeitgeber oder durch andere Mittel bereits in dem Vektor-(Graphics)-Array 260 detektiert wird.
Wieder unter Bezugnahme auf 4 filtert der Encode Processor 300 jeden Vektor in dem Vektorarray 260, um sicherzustellen, daß alle Vektoren eine vernünftige Länge, Farbe und Intensität aufweisen, damit ihre Erscheinung auf dem Farbflachbildschirm optimiert wird. Beispielsweise kann die gemessene Farbe für eine Vektorprimitive als eine zur Darstellung auf dem Farbflachbildschirm und für andere Überlegungen wie Nachtsichtgerätekompatibilität optimierte Farbe codiert werden. Außerdem kann die Intensität einer Vektorprimitive codiert werden, um die Effekte von Zeichenrate oder den Wunsch zum Zuweisen diskreter Intensitätspegel auf der Basis des Vorrangs oder anderer Kriterien zu berücksichtigen. Außerdem kann der Encode Processor 300 mit jeder Vektorprimitive assoziierte Informationen auf eine Weise formatieren, die für die Erstellung eines Graphics-Rendering-Befehls optimiert ist. Die Ausgabe des Encode Processor 300 ist das optimierte Vektor-(Graphics)-Array 330.
Wieder unter Bezugnahme auf 9 wird der Graphics Rendering Processor 1000 für einen Farbflachbildschirm 600 optimiert. Der Graphics Rendering Processor 1000 verarbeitet das optimierte Vektor-(Graphics)-Array 330 durch Erteilen eines Vektor-(Grafik)-Wiedergabebefehls an einen Graphics Processor 400 mit der Vektorprimitive. Priorität für die Vektorprimitivenwiedergabe wird bestimmt durch die Position einer Vektorprimitiven in dem optimierten Vektor-(Graphics)-Array 330, wobei die erste Vektorprimitive in dem optimierten Vektor-(Graphics)-Array 330 die höchste Priorität aufweist. Der Grafikprozessor arbeitet im Rasterbereich und wendet bei seiner Wiedergabe von individuellen Vektorprimitiven Anti-Aliasing, Texturierung, Alpha-Blending, Haloing, Interpolation, Fogging und Füllungen an. Die Ausgabe des Graphics Rendering Processor 400 sind wiedergegebene Vektoren (Frame Buffer) 430.
Wieder unter Bezugnahme auf 10 akzeptiert der Display Formatter 1100 Eingabe-110-Analograstervideo, das minimale Verarbeitung durch Acquisition 135 für den Zweck des Wiedergebens auf dem Farbflachbildschirm 630 erfordert. Acquisition 135 kann Funktionen wie Analog-zu-Digital-Wandlung, Intensität und Displaygrößeskalierung und andere vom Fachmann wohl verstandene Funktionen ausführen. Die Ausgabe des Formatter 130 ist formatiertes Rastervideo (Frame Buffer) 140.
Wieder unter Bezugnahme auf 11 kombiniert der Merge Processor 500 die wiedergegebenen Vektoren (Frame Buffer) 530 von dem Graphics Rendering Processor 400 mit dem formatierten Rastervideo (Frame Buffer) 140 von dem Display Formatter 1100, um ein umfassenderes Displayformat zur Betrachtung bereitzustellen. Die Ausgabe des Merge Processor 500 sind Display Data 530.
Beispiel 2
Das folgende nicht einschränkende Beispiel wird vorgelegt, um die Funktionsweise der alternativen Ausführungsform 20 bei Anwendung auf die Konvertierung Stroke-zu-Raster zur Verwendung in einem Flachbildschirm zu veranschaulichen. 12 zeigt funktionell eine Implementierung der alternativen Ausführungsform 20 der vorliegenden Erfindung zum Lösen des Problems des Anzeigens von qualitativ hochwertiger anti-aliased Farb-Stroke-Symbologie zusammen mit qualitativ hochwertigem Farbrastervideo auf einem Farbflachbildschirm.
Die vorliegende Erfindung detektiert die individuellen Vektoren, die von dem Stroke-Generator, beispielsweise einem Multipurpose Display Indicator (MDI) oder Displaycomputer erzeugt werden, mit dem Stroke Vector Detector. Diese Funktion erzeugt effektiv die von dem Stroke-Generator verwendete ursprüngliche Symbologiedisplayliste.
Stroke-Symbologievektoren werden dann durch Vector Rendering wiedergegeben und einem Anti-Aliasing unterzogen. Diese Funktion nutzt kommerziell erhältliche Graphics-Rendering-Komponenten unter Verwendung von im Handel erhältlichen Renderingalgorithmen nach dem Stand der Technik. Die Kombination aus Displaylistenwiederherstellung und vector-Rendering durch Stroke Vector Detector bzw. Stroke Vector Rendering ist eine neuartige Komponente der vorliegenden Erfindung. Tatsächlich ist die vorliegende Erfindung in der Lage, Stroke-Symbologie mit weit größerer Qualität und Genauigkeit anzuzeigen, als jeder gegenwärtig erhältliche Stroke-Generator dazu in der Lage ist. Rastervideo wird durch Raster Digitize/Scaling digitalisiert und skaliert. Diese Funktion entspricht der, die in den meisten Flachbildschirmen anzutreffen ist, und zeigt Verarbeitungssysteme mit analogem Video an. Rendered-Stroke-Symbologie und digitalisiertes Rastervideo werden in Merge gemischt. Schließlich wird das gemischte Video auf dem Display angezeigt.
Die von dem Stroke Module ausgeführte Stroke-Vektor-Detektionsfunktion sind in 13 gezeigt. Auslenkungs- und Aufhellungssignale (Stroke Video) werden durch Stroke Switching geschaltet. Stroke Switching liefert auch eine Repeaterfunktion für Stroke Video. Der ausgewählte Stroke-Video-Eingang wird durch den Analog To Digital Converter bei beispielsweise einer Abtastraste von 48 MHz digitalisiert. Diese Abtastrate entspricht einem Minimum von 4 Abtastwerten pro mit der schnellsten Schreibrate wiedergegebenem Displayinkrement oder etwa 7 Abtastwerten pro Pixel auf dem Display. Die Digitalisierung von Stroke-Signalen liefert eine effektive Symbologieauflösung von mindestens zum Beispiel 4800 mal 4800 Pixeln mit einem 12-Bit-A/D und möglicherweise beispielsweise 9500 mal 9500 Pixeln mit einem 13-Bit-A/D. Nach der Digitalisierung bestimmt Vector Recognition den Start- und Endpunkt, Farbe und Intensität jedes Vektors innerhalb Stroke-Video-Symbologie und setzt diese Vektorinformationen in die Display List. Symbologiequalität wird maximiert, indem sichergestellt wird, daß der gleiche Punkt für den Endpunkt eines Vektors und den Startpunkt des nächsten Vektors in einer Vektorsequenz wie etwa in einem Bogen verwendet wird. Variabilität bei den Symbologieschreibraten wird durch dieses Verfahren automatisch berücksichtigt. Außerdem kann Variabilität bei Zeichenrate zum Modifizieren von Symbologieintensität verwendet werden, ist erforderlich.
Der Stroke Vector Detector kann in einer einzelnen programmierbaren Logikeinrichtung, einem Array oder einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) enthalten sein.
Wie in 14 gezeigt, werden dann Stroke-Symbologievektoren wiedergegeben und aus der Display List durch Vector Rendering unter der Steuerung von dem hier beschriebenen, nicht gezeigten Display-Control-Modul einem Anti-Aliasing unterzogen. Der Frame Buffer wird mit qualitativ hochwertiger anti-aliased Symbologie bereit zur Anzeige gefüllt. Stroke-Symbole, zuerst in einem Einzelbild gezeichnet, sind in der Regel die Symbole mit der höchsten Priorität und könnten entsprechend durch Alpha-Blending und andere Grafikfunktionen wiedergegeben werden.
Das Stroke Module ermöglicht der vorliegenden Erfindung, Stroke-Symbologie mit noch nie dagewesener Genauigkeit und Qualität wiederzugeben. Dies ist möglich, weil Vector-(Graphics)-Rendering der vorliegenden Erfindung ermöglicht, Stroke-Symbologie mit Anti-Aliasing unter Verwendung eines Arrays von 16 mal 16 Farbteilpixeln pro Displaypixel zu verarbeiten. Visuell entspricht dies der Fähigkeit, jedes Stroke-Symbologiepixel innerhalb eines beispielsweise 9500 mal 9500 Pixel großen virtuellen Displays wiederzugeben, das auf ein beispielsweise 600 mal 600 Pixel großes tatsächliches Display registriert ist. Diese Niveaus an Pixel- und Teilpixelverarbeitungsauflösung sind notwendig, um die Symbologie der höchsten möglichen Qualität anzuzeigen.
Die von dem Raster Module ausgeführten Funktionen sind in 15 gezeigt. Raster-Videosignale (Raster Video) werden durch Raster Switching geschaltet. Raster Switching liefert auch eine Repeaterfunktion für Raster Video. Der ausgewählte Raster-Video-Eingang wird von dem Analog To Digital Converter digitalisiert. Eine nicht gezeigte Sync-Detect und Phasenregelkreis-(PLL)-Vorrichtung führt die Synchronisationsdetektion an dem ankommenden Raster Video aus und erzeugt Raster-Module-Takte.
Eine im Handel erhältliche, serienmäßig produzierte integrierte Schaltung und preiswerter Feldspeicher können verwendet werden, um ein vertikales/zeitliches De-Interlacing, Bildskalierung und Gammakorrektur auszuführen. Die vorliegende Erfindung kann auch so angepaßt werden, daß sie eine Wachstumsvorkehrung für Zoom auf eine Weise bereitstellt, die sich dem Fachmann ergibt.
Der nicht gezeigte Display Controller führt Verarbeitungsfunktionen aus und kontrolliert alle Module der vorliegenden Erfindung mit viel verfügbarem Verarbeitungs- und Durchsatz-Overhead. Eine von diesem Modul ausgeführte wichtige Aufgabe ist die Ausführung von eingebauten Tests. Eine von diesem Modul ausgeführte weitere wichtige Aufgabe ist das Zugreifen auf die durch das Stroke Module erstellte Display List, um Grafikbefehle für Vector-(Graphics)-Rendering auf dem Stroke Module zu erstellen.
Eine zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung geeignete LCD-(Liquid Crystal Display)-Baugruppe kann beispielsweise ein hochaufgelöstes Design nach dem Stand der Technik mit einem 600 mal 600 Farbpixel großen Active Matrix Liquid Crystal Display (AMLCD) mit 120 Farbgruppen pro Inch sein. Andere rasterartige Displays können verwendet werden, wie für den Fachmann offensichtlich ist. Außerdem weist die vorliegende Erfindung mehrere Anwendungen auf, einschließlich rastergescannte oder kaligrafisch-erzeugte Kathodenstrahlröhren-(CRT)-Displays, X-Y-Plotter, numerisch gesteuerte Maschinen, Roboter usw.
Um aus digitalen Rasterdaten ein analoges Videosignal zu erzeugen, ruft ein Videodisplaygenerator die digitalen Daten aus dem Speicher ab, um ein digitales Signal zu erzeugen. Der Displaygenerator erzeugt dann ein analoges Signal aus dem digitalen Signal mit einem Digital-zu-Analog-Wandler (D/A). Das analoge Signal wird dann verstärkt und als ein Videobild angezeigt.
Während des Videobilderstellungsprozesses können viele Faktoren das vom Displaygenerator ausgegebene analoge Videosignal beeinträchtigen. Beispielsweise führt Signalinterpolation innerhalb des D/A-Wandlers Verzerrungen in das analoge Signal ein. Diese Verzerrungen werden dann während der Verstärkung des Signals vergrößert. Zusätzlich erzeugt der analoge Verstärker, der bei verschiedenen Signalfrequenzen unterschiedlich arbeitet, weitere Verzerrung in dem analogen Ausgangssignal. Wegen der durch die Elemente des Videodisplaygenerators eingeführten Nichtlinearität ist das ausgegebene analoge Signal keine vollständig genaue Darstellung der digitalen Daten, aus denen es erstellt wurde. Obwohl perfekt genaue Videobilder nicht erwartet werden können, muß oftmals sichergestellt werden, daß das angezeigte Bild eine möglichst genaue Darstellung der digitalen Daten ist. Deshalb wird zwischen dem Einzelbildpuffer und der Displayoberfläche/Displayvolumen eine vollständig digitale Schnittstelle bevorzugt, wodurch die Umwandlungsfehler und Verzerrungen, die hier erörtert werden, eliminiert werden.
Die vorliegende Erfindung unterliegt vielen Änderungen, ohne vom Gedanken und Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann eine digitale Karte, analoge oder digitale Schnittstelle als ein zusätzlicher Rastereingang hinzugefügt werden, damit das System Symbologie auf digitales Kartenvideo überlagern kann. Die entstehende Kombination aus der Symbologie mit einer digitalen Karte wird dann durch einen analogen oder digitalen Repeater bereitgestellt.
Außerdem kann ein digitale-Karte-Wiedergabemodul eingebettet sein, damit das System Symbologie einer intern wiedergegebenen digitalen Karte überlagern kann. Die resultierende Kombination aus Symbologie mit digitaler Karte wird dann durch einen analogen oder digitalen Repeater bereitgestellt. Auch kann eine Schnittstelle zu einer digitalen-Karte-Massenspeichereinheit hinzugefügt werden.
Das modulare Design der vorliegenden Erfindung zusammen mit verfügbarem Verarbeitungs- und Durchsatzoverhead sorgen für maximale Flexibilität für zukünftiges Wachstum. Beispielsweise würde eine Modifikation an der Status/Control-Schnittstelle oder die Hinzufügung einer neuen Datenschnittstelle zusammen mit Display-Controller-Software-Modifikationen dem System ermöglichen, ein intelligentes Display zu werden. Ein intelligentes Display ermöglicht die Wiedergabe von Raster-Symbologie auf eine Weise, die für das Display optimiert ist. Andere Funktionen und Merkmale wie etwa Zoom, Alpha-Blending und Rendering-Stroke-Symbologie mit Lichthöfen kann ebenfalls auf eine Weise berücksichtigt werden, die für den Fachmann offensichtlich ist.
Dem Fachmann ergeben sich andere Abwandlungen und Modifikationen, und die Absicht der beigefügten Ansprüche ist es, daß solche Abwandlungen und Modifikationen abgedeckt sein sollen. Beispielsweise kann Text aus Büchern oder anderen gedruckten Medien in andere Schriftarten oder sogar andere Sprachen umgewandelt werden. Grafiken können erneut wiedergegeben und ihre Qualität verbessert werden. Zweidimensionale Bilder von dreidimensionalen Objekten können in dreidimensionale Virtual-Reality-Bilder umgewandelt werden. Ein System zum Umwandeln von Büchern in elektronische Medien kann alle Informationen in dem Buch mit den Zielmedien im Gedächtnis erneut wiedergeben. Eine einzelne Videoquelle kann verwendet werden, um mehrere Displayarten sogar simultan anzusteuern, wenn Wiedergabe durchgeführt wird, um die Videopräsentation für jeden Displaytyp zu optimieren.
Die speziellen Werte und Konfigurationen, die oben erörtert wurden, können variiert werden und werden lediglich angeführt, um eine bestimmte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen, und sie sollen nicht den Schutzbereich der Erfindung beschränken. Es wird in Betracht gezogen, daß die Verwendung der vorliegenden Erfindung Komponenten mit anderen Charakteristiken involvieren kann, solange das Prinzip befolgt wird. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung soll durch die hier beigefügten Ansprüche abgedeckt sein.

Claims

Verfahren zum Detektieren von Grafikobjekten, die mehrere Vektoren umfassen, wobei die Grafikobjekte Grafikprimitive, Vektorprimitive oder Kombinationen von Grafikprimitiven und Vektorprimitiven umfassen, die für ein erstes Display erzeugt worden sind, wobei die Grafikobjekte ein Bild darstellen, und erneute Wiedergabe der Grafikobjekte in einer für ein anderes Display (600) angepaßten Form, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch die folgenden Schritte: Empfangen formatierter Grafik (220) von einer Quelle, wobei die formatierte Grafik für das erste Display formatiert worden ist; Detektieren (200) mehrerer Grafikobjekte innerhalb der formatierten Grafik (220), wobei der Detektierungsschritt das Detektieren eines Startpunkts und eines Endpunkts individueller Vektoren unter den mehreren Vektoren durch Abtasten (230) der individuellen Vektoren umfaßt, wobei individuelle Vektoren durch eine Änderung der Richtung der Grafikobjekte, eine Änderung der Farbe der Grafikobjekte, eine Änderung der Intensität der Grafikobjekte oder eine Änderung der Zeichenrate der Grafikobjekte unterschieden werden, wobei eine Änderung der Richtung, Farbe, Intensität oder Zeichenrate jedes individuellen Vektors detektiert (200) wird durch Vergleichen einer gemessenen Änderung der Richtung, Farbe, Intensität oder Zeichenrate und eines vorbestimmten Schwellwerts der Richtung, Farbe, Intensität oder Zeichenrate; Erzeugen einer Anzeigeliste (260, 330) aus den mehreren Grafikobjekten, die das Bild darstellen, auf der Basis der formatierten Grafik (220); und erneute Wiedergabe (400, 1000) der mehreren Grafikobjekte mit einer Sub-Pixel-Positionierung des Startpunkts und Endpunkts des Vektors, in der Anzeigeliste (260, 330) dargestellt, unter gleichzeitiger Beibehaltung der gleichen Charakteristiken für die Grafikobjekte, die auf eine für das andere Display (600) formatierten Weise detektiert wurden.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin mit dem Schritt des Anzeigens der neuformatierten Grafikobjekte auf dem anderen Display (600).
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin mit dem Schritt des Speicherns der neuformatierten Grafikobjekte in einem Einzelbildpuffer (430, 510) zur späteren Anzeige auf dem anderen Display (600).
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin mit dem Schritt des Übertragens von neuformatierte Grafikobjekte darstellenden Displaydaten (530) zur Verwendung durch das andere Display (600).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Anzeigeliste (260, 330) mehrere Vektorprimitive eines Abschnitts des anzuzeigenden Bilds (630) umfaßt, die mit einem Grafikprozessor (420) speziell für das andere Display (600) kompatibel sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der erneuten Wiedergabe (400, 1000) der mehreren Grafikobjekte Anti-Aliasing-Techniken, Alpha-Blending-Techniken, Haloing-Techniken, Interpolationstechniken oder Fogging-Techniken umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin mit dem Schritt des Mischens (500) der erneut wiedergegebenen mehreren Grafikobjekte (430, 510) mit Grafikinformationen (140, 540) von anderen Quellen als dem ersten Display oder dem anderen Display (600).
Verfahren nach Anspruch 7, weiterhin mit dem Schritt des Erzeugens eines Vektorprimitiven für jeden individuellen Vektor durch Kombinieren des Startpunkts und des Endpunkts und mehrere Charakteristiken jedes individuellen Vektors, wobei die mehreren Charakteristiken jedes individuellen Vektors Länge, Richtung, Farbe, Zeichenrate und Intensität jedes individuellen Vektors umfassen, und weiterhin mit dem Schritt des Addierens des Vektorprimitiven zu der Anzeigeliste (260, 330) in einer vorbestimmten Reihenfolge.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin mit dem Schritt des Optimierens (300) der Anzeigeliste (260) und Erzeugens einer optimierten Anzeigeliste (330) zum Zweck des Verbesserns des angezeigten Bilds (630) für das andere, Display (600) und dem Schritt des Priorisierens der mehreren Grafikobjekte mit Einstufung der Grafikobjekte in der Reihenfolge, in der sie in der Anzeigeliste (260, 330) wiedergegeben werden sollen.