EP0559308A1 - Vorrichtung zur signaltechnisch sicheren Darstellung eines Bildes auf einem Datensichtgerät - Google Patents

Vorrichtung zur signaltechnisch sicheren Darstellung eines Bildes auf einem Datensichtgerät Download PDF

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EP0559308A1
EP0559308A1 EP93250074A EP93250074A EP0559308A1 EP 0559308 A1 EP0559308 A1 EP 0559308A1 EP 93250074 A EP93250074 A EP 93250074A EP 93250074 A EP93250074 A EP 93250074A EP 0559308 A1 EP0559308 A1 EP 0559308A1
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EP
European Patent Office
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image
control computer
memory
digital
information
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EP93250074A
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English (en)
French (fr)
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Johannes Dr.-Dipl.-Ing. Retty
Thomas Dipl.-Ing. Albrecht
Wolfgang Dipl.-Ing. Höllinger
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Siemens AG Oesterreich
Original Assignee
Siemens AG Oesterreich
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Publication date
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    • G09G5/00Control arrangements or circuits for visual indicators common to cathode-ray tube indicators and other visual indicators
    • G09G5/36Control arrangements or circuits for visual indicators common to cathode-ray tube indicators and other visual indicators characterised by the display of a graphic pattern, e.g. using an all-points-addressable [APA] memory
    • G09G5/39Control of the bit-mapped memory
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61LGUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/06Indicating or recording the setting of track apparatus, e.g. of points, of signals
    • B61L25/08Diagrammatic displays
    • GPHYSICS
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    • G09G5/395Arrangements specially adapted for transferring the contents of the bit-mapped memory to the screen
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    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
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    • G09G2330/00Aspects of power supply; Aspects of display protection and defect management
    • G09G2330/08Fault-tolerant or redundant circuits, or circuits in which repair of defects is prepared

Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of claim 1.
  • a message image displayed on a data display device is considered signal-safe if, for example, As described in DE-AS 24 14 247, each image information is created by components working independently of one another and a mismatch is made known to the operating personnel, for example by changing the color of an image component. The operating personnel then knows that no safety-relevant decisions may be made on the basis of this incorrect image.
  • DE-OS 2 150 389 describes an arrangement for displaying mimic diagrams, in which two memories are provided, the static picture elements being contained in one of the two memories and the variable data or picture elements being contained in the second memory, and wherein the partial pictures are shown above a video signal generator can be supplied to a display.
  • DE-PS 2 104 349 describes an arrangement for displaying an image composed of partial images on the screen of a data display device, in which two different ones Types of partial images are stored in a memory and are displayed on the data display device with the interposition of an image mixing device.
  • the partial images stored in one of the two memories are generated by scanning a slide using a camera and contain immutable or static image elements.
  • the partial images stored in the second memory are dynamic in nature and are constantly renewed by a signal processing device.
  • the main feature of this arrangement is an alignment of the two different types of partial images, which is realized by means of a marking provided on the slide and with the aid of an abscissa value counter, this abscissa value counter being aware of the position of the marking and the display of dynamic partial images at the positions provided for this prompted.
  • Such alignment of the partial images is required if different static or unchangeable partial images are to be displayed and the dynamic or variable image elements are to be aligned with it.
  • the object of the invention is to further increase the security that can be described in terms of signal technology when displaying an image on a data display device by means of a simple device.
  • the device according to the invention provides a signal-safe representation of an image, only a single control computer being necessary. Since the control computer is the most complex component of the device, the omission of a second control computer made possible by the invention means a substantial saving compared to conventional devices.
  • the object underlying the invention is also achieved by a device according to claim 2.
  • the feedback branch formed by means of the analog / digital converter device also detects errors in the digital / analog converter device or in the changeover switch.
  • the design of the device according to claim 3 provides control of the function of the image memory.
  • An embodiment of the device according to claim 4 is also advantageous. This makes it possible to display information independent of the state, such as, for example, a gray wedge or a color bar in the image. This enables the color or gray value reproduction of the visual display device to be checked.
  • An embodiment of the invention according to claim 5 is advantageous when using a color monitor as a visual display device. This significantly reduces the memory requirement of the image memories.
  • An embodiment of the invention according to claim 6 is favorable.
  • a so-called color bar is usually stored in the additional memories. The monitoring of this color bar brings with it a simple and reliable error detection.
  • the device shown schematically in FIG. 1 comprises a control computer 1, two image memories 2, 3, two additional memories 9, 10, two color tables 4, 5, a changeover switch 6, a digital / analog converter device 7 and a data display device 8.
  • a message image is calculated on the basis of the status information received from the system to be controlled. This image is made up of individual pixels. The color and brightness must therefore be specified for each pixel with a color monitor as a visual display device.
  • This information is stored in coded form in the first image memory 2, each pixel being stored in a memory cell with a specific memory address.
  • the 1024 pixels of the first line of a typical data display device are stored in the memory cells with the addresses 0-1023, the pixels of the second line in the memory cells with the addresses 1024-2047 etc.
  • each pixel is also common for each pixel to be composed of three partial points, each of which has one of the three primary colors red, green and blue.
  • the information about the brightness of each partial point is transmitted to the data display device 8 by means of three analog signals (one for each primary color).
  • the carrier of the information is the amplitude of the analog signal, which is proportional to the brightness of a certain partial point at a certain point in time.
  • the information calculated by the control computer 1 about each pixel is stored in the first image memory 2 in the manner already described.
  • the first image memory 2 is now periodically read out point by point.
  • the sequence of the pixel information read out and the frequency of the reading process must be in accordance with the pixel sequence and given by the electron beam Frequency match.
  • the pixel information is encoded in the present case, each forming an address of the first color table 4.
  • the actual brightness values of the three partial points for the basic colors red, green and blue are stored in the memory cell of the color table 4 belonging to this address. They are read out and converted by the digital / analog converter device 7 into the three analog signals for controlling the data display device 8.
  • this second signal path largely corresponds to that of the first signal path.
  • the only difference is that the individual pixels in the second image memory 3 are stored at a different memory address than in the first image memory 2.
  • the first pixel of the image which is stored in the first image memory 2 in the memory cell with the address 0, is stored in the second image memory 3 in the memory cell with the highest memory address.
  • An error in the calculation of the image in the control computer 1 therefore has different effects on the two images, which are alternately applied to the data display device 8 by the changeover switch 6.
  • the frequency of the changeover switch 6 is selected so that in the event of an error, when the two images deviate from one another, a flashing that is clearly visible to the human eye occurs, which indicates to the operator the error and prompts him to intervene.
  • the device according to FIG. 2 comprises a control computer 1, an image memory 2, an additional memory 9, a color table 4, a digital / analog converter device 7, a data display device 8 and an analog / digital converter device 11.
  • the mode of operation of image memory 2, additional memory 9 Color table 4, digital / analog converter device 7 and data display device 8 correspond to the mode of operation of the corresponding components in FIG. 1.
  • a feedback branch is provided in the device according to FIG. 2, which is connected by the analog / digital converter device 11 is formed.
  • the output of this feedback branch is connected to the control computer.
  • the control computer an image is determined from the feedback data, compared with the originally calculated image and an error that occurs is displayed.
  • the feedback branch shown can also be integrated into a device according to FIG. 1, so that an additional control and protection mechanism is provided.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur signaltechnisch sicheren Darstellung eines Bildes auf einem Datensichtgerät (8) angegeben, bei der nur ein einzelner Steuerrechner vorgesehen ist. Die Erfindung zeichnet sich gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen durch besonders geringen Aufwand aus. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Bei der Steuerung von Anlagen ist es oft notwendig, den Zustand der Anlage durch sogenannte Meldebilder graphisch darzustellen. Dies ist insbesondere in Eisenbahnanlagen, wie Stellwerken, der Fall. Dabei ist es von Bedeutung, daß Fehler des Meldebildes erkennbar gemacht werden, d. h. daß die Darstellung signaltechnisch sicher ist.
  • Ein auf einem Datensichtgerät dargestelltes Meldebild gilt dann als signaltechnisch sicher, wenn, wie z. B. in der DE-AS 24 14 247 beschrieben, jede Bildinformation von voneinander unabhängig arbeitenden Komponenten erstellt wird und eine Nichtübereinstimmung beispielsweise durch Farbänderung einer Bildkomponente dem Bedienpersonal kenntlich gemacht wird. Das Bedienpersonal weiß dann, daß auf der Grundlage dieses fehlerhaften Bildes keine sicherheitsrelevanten Entscheidungen getroffen werden dürfen.
  • Die DE-OS 2 150 389 beschreibt eine Anordnung zum Darstellen von Blindschaltbildern, bei welcher zwei Speicher vorgesehen sind, wobei die statischen Bildelemente in einem der beiden Speicher und die veränderlichen Daten bzw. Bildelemente in dem zweiten Speicher enthalten sind, und wobei die Teilbilder über einen Videosignalgeber an eine Anzeige geliefert werden.
  • Weiters beschreibt die DE-PS 2 104 349 eine Anordnung zum Darstellen eines aus Teilbildern zusammengesetzten Bildes auf dem Schirm eines Datensichtgerätes, bei welchem zwei unterschiedliche Typen von Teilbildern in je einem Speicher abgelegt sind und unter Zwischenschaltung einer Bildmischeinrichtung an dem Datensichtgerät angezeigt werden. Die in einem der beiden Speicher abgelegten Teilbilder werden durch Abtasten eines Diapositivs mittels einer Kamera erzeugt und enthalten unveränderliche bzw. statische Bildelemente. Die in dem zweiten Speicher abgelegten Teilbilder sind von dynamischer Natur und werden von einer Signalverarbeitungseinrichtung ständig erneuert. Das Hauptmerkmal dieser Anordnung ist eine Ausrichtung der beiden unterschiedlichen Typen von Teilbildern, die mittels einer an dem Diapositiv vorgesehenen Markierung und mit Hilfe eines Abszissenwertzählers realisert wird, wobei dieser Abszissentwertzähler Kenntnis über die Lage der Markierung liegt und das Anzeigen dynamischer Teilbilder an den hierfür vorgesehenen Positionen veranlaßt. Eine solche Ausrichtung der Teilbilder wird benötigt, wenn wahlweise unterschiedliche statische bzw. unveränderliche Teilbilder angezeigt werden sollen und die dynamischen bzw. veränderlichen Bildelemente daran ausgerichtet werden sollen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die signaltechnisch erreibare Sicherheit bei der Darstellung eines Bildes auf einem Datensichtgerät mittels einer einfachen Vorrichtung weiter zu erhöhen.
  • Dies geschieht erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach dem Anspruch 1.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung liefert eine signaltechnisch sichere Darstellung eines Bildes, wobei nur ein einziger Steuerrechner notwendig ist. Da der Steuerrechner die aufwendigste Komponente der Vorrichtung ist, bedeutet der durch die Erfindung ermöglichte Verzicht auf einen zweiten Steuerrechner eine wesentliche Einsparung gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch eine Vorrichtung nach dem Anspruch 2 gelöst.
  • Mit dieser Vorrichtung wird ebenfalls die Darstellungssicherheit erhöht. Durch den mittels Analog/Digital-Konvertereinrichtung gebildeten Rückkopplungszweig werden auch Fehler der Digital/Analog-Konvertereinrichtung oder im Umschalter erkannt.
  • Durch die Ausgestaltung der Vorrichtung nach Anspruch 3 ist eine Kontrolle der Funktion des Bildspeichers gegeben.
  • Vorteilhaft ist auch eine Ausgestaltung der Vorrichtung nach Anspruch 4. Diese ermöglicht es, zustandsunabhängige Infor- mationen wie beispielsweise einen Graukeil oder einen Farb- balken in das Bild einzublenden. Dadurch kann die Farb- oder Grauwertwiedergabe des Datensichtgerätes überprüft werden.
  • Eine Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 5 ist bei Einsatz eines Farb-Monitors als Datensichtgerät vorteilhaft. Damit wird der Speicherbedarf der Bildspeicher wesentlich verringert.
  • Günstig ist eine Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 6. In den Zusatzspeichern ist üblicherweise ein sogenannter Farbbalken gespeichert. Die Überwachung dieses Farbbalkens bringt eine einfache und sichere Fehlererkennung mit sich.
  • Die Erfindung wird anhand von drei Figuren näher erläutert. Es zeigen beispielhaft:
  • FIG 1
    eine Vorrichtung mit zwei Signalwegen,
    FIG 2
    eine Vorrichtung mit Rückkopplung der analogen Farbsignale und
    FIG 3
    eine Vorrichtung mit Rückkopplung der drei digitalen Farbsignale.
  • Die in FIG 1 schematisch dargestellte Vorrichtung umfaßt einen Steuerrechner 1, zwei Bildspeicher 2, 3, zwei Zusatz- speicher 9, 10, zwei Farbtabellen 4, 5, einen Umschalter 6, eine Digital/Analog-Konvertereinrichtung 7 und ein Datensichtgerät 8.
  • Die Funktion der dargestellten Vorrichtung ist wie folgt: Im Steuerrechner 1 wird aufgrund der von der zu steuernden Anlage empfangenen Zustandsinformation ein Meldebild berechnet. Dieses Bild ist aus einzelnen Bildpunkten (Pixel) aufgebaut. Für jeden Bildpunkt muß daher bei einem Farbmonitor als Datensichtgerät die Farbe und die Helligkeit angegeben werden.
  • Diese Information wird in codierter Form in dem ersten Bildspeicher 2 gespeichert, wobei jeder Bildpunkt in einer Speicherzelle mit einer bestimmten Speicheradresse gespeichert ist.
  • Üblich ist eine Zuordnung der Bildpunkte zu den Speicherzellen des ersten Bildspeichers 2 derart, daß der in der linken oberen Ecke des Datensichtgerätes dargestellte Bildpunkt entweder in der Speicherzelle mit der höchsten oder der niedrigsten Adresse des Bildspeichers gespeichert wird, also beispielsweise in der Speicherzelle mit der Adresse 0. Danach folgen zeilenweise die übrigen Bildpunkte, da bei herkömmlichen Datensichtgeräten nach dem Elektronenstrahlprinzip das Bild zeilenweise dargestellt wird.
  • Zum Beispiel werden die 1024 Bildpunkte der ersten Zeile eines typischen Datensichtgerätes in den Speicherzellen mit den Adressen 0-1023 gespeichert, die Bildpunkte der zweiten Zeile in den Speicherzellen mit den Adressen 1024-2047 usw.
  • Bei den genannten Datensichtgeräten 8 ist es weiterhin üblich, daß jeder Bildpunkt aus drei Teilpunkten aufgebaut ist, von denen jeder eine der drei Grundfarben rot, grün und blau aufweist.
  • Die Information über die Helligkeit jedes Teilpunktes wird an das Datensichtgerät 8 mittels dreier Analogsignale (eines für jede Grundfarbe) übertragen. Träger der Information ist dabei die Amplitude des Analogsignals, welche zu einem bestimmten Zeitpunkt der Helligkeit eines bestimmten Teilpunktes proportional ist.
  • In diesem Zusammenhang wird auf die - bekannte - physikalische Wirkungsweise von Datensichtgeräten 8 verwiesen, die vereinfacht dargestellt darin besteht, daß durch einen Elektronenstrahl eine Leuchtschichte des Bildschirmes angeregt wird. Der Elektronenstrahl überstreicht das Bild bekanntlich zeilenweise mit einer vorgegebenen konstanten Frequenz, so daß jeder Phasenlage des die Intensität des Elektronenstrahles steuernden Analogsignals ein bestimmter Teilpunkt eindeutig zugeordnet werden kann.
  • Im vorliegenden Fall ist es so, daß die durch den Steuerrechner 1 berechnete Information über jeden Bildpunkt im ersten Bildspeicher 2 in der bereits beschriebenen Weise gespeichert ist.
  • Der erste Bildspeicher 2 wird nun periodisch punktweise ausgelesen. Die Reihenfolge der ausgelesenen Bildpunktinformationen und die Frequenz des Auslesevorganges müssen dabei mit der durch den Elektronenstrahl vorgegebenen Bildpunktreihenfolge und Frequenz übereinstimmen.
  • Die Bildpunktinformationen sind im vorliegenden Fall codiert, sie bilden jeweils eine Adresse der ersten Farbtabelle 4. In der zu dieser Adresse gehörigen Speicherzelle der Farbtabelle 4 sind die tatsächlichen Helligkeitswerte der drei Teilpunkte für die Grundfarben rot, grün und blau gespeichert. Sie werden ausgelesen und durch die Digital/Analog-Konvertereinrichtung 7 in die drei Analogsignale zur Ansteuerung des Datensichtgerätes 8 umgewandelt.
  • Bei der beschriebenen Berechnung und Anzeige eines Meldebildes können Fehler auftreten. Um zu einer signaltechnisch sicheren Darstellung zu gelangen, wie sie bei der Steuerung bestimmter Anlagen gefordert ist, ist nun ein zweiter Signalweg, bestehend aus dem zweiten Bildspeicher 3, dem zweiten Zusatzspeicher 10 und der zweiten Farbtabelle 5 vorgesehen.
  • Die Wirkungsweise dieses zweiten Signalweges entspricht weitgehend der des ersten Signalweges. Ein Unterschied besteht nur darin, daß die einzelnen Bildpunkte im zweiten Bildspeicher 3 an einer anderen Speicheradresse als im ersten Bildspeicher 2 abgespeichert sind. Beispielsweise ist der erste Bildpunkt des Bildes, welcher im ersten Bildspeicher 2 in der Speicherzelle mit der Adresse 0 abgespeichert ist, im zweiten Bildspeicher 3 in der Speicherzelle mit der höchsten Speicheradresse abgespeichert.
  • Durch diese unterschiedliche Organisation der beiden Bildspeicher 2, 3 sind auch zwei verschiedene Varianten der Programme für die Berechnung des Bildes im Steuerrechner 1 erforderlich. Durch diese unterschiedliche Gestaltung der Berechnungsprogramme und des zweiten Bildspeichers 3 wird die notwendige, unabhängige Erstellung des Bildes erreicht, die für eine signaltechnisch sichere Darstellung notwendig ist.
  • Ein Fehler bei der Berechnung des Bildes im Steuerrechner 1 hat daher unterschiedliche Auswirkungen auf die beiden Bilder, die durch den Umschalter 6 abwechselnd an das Datensichtgerät 8 angelegt werden. Die Frequenz des Umschalters 6 ist so gewählt, daß im Fehlerfall, bei Abweichen der beiden Bilder voneinander ein für das menschliche Auge gut sichtbares Blinken auftritt, welches den Bediener auf den Fehler hinweist und ihn zum Eingreifen auffordert.
  • Die Vorrichtung nach FIG 2 umfaßt einen Steuerrechner 1, einen Bildspeicher 2, einen Zusatzspeicher 9, eine Farbtabelle 4, eine Digital/Analog-Konvertereinrichtung 7, ein Datensichtgerät 8 sowie eine Analog/Digital-Konvertereinrichtung 11. Die Wirkungsweise von Bildspeicher 2, Zusatzspeicher 9, Farbtabelle 4, Digital/Analog-Konvertereinrichtung 7 und Datensichtgerät 8 entspricht der Wirkungsweise der entsprechenden Komponenten bei der Fig. 1. Zusätzlich zu diesen Komponenten ist bei der Vorrichtung nach Fig.2 ein Rückkopplungszweig vorgesehen, der durch die Analog/Digital-Konvertereinrichtung 11 gebildet wird.
  • Der Ausgang dieses Rückkopplungszweiges ist mit dem Steuerrechner verbunden. Im Steuerrechner wird aus den rückgekoppelten Daten ein Bild ermittelt, mit dem ursprünglich errechneten Bild verglichen und ein auftretender Fehler angezeigt.
  • Der dargestellte Rückkopplungszweig läßt sich auch in eine Vorrichtung nach FIG 1 integrieren, so daß ein zusätzlicher Kontroll- und Schutzmechanismus gegeben ist.
  • Bei der Schaltung nach FIG 3 ist ebenfalls ein Rückkopplungszweig vorgesehen, dieser führt allerdings vom Ausgang der Farbtabelle 4 zurück in den Steuerrechner 1. Es ist daher keine Analog/Digitalwandlung notwendig. Dieser Rückkopplungszweig, der sehr einfach zu realisieren ist, bringt ebenfalls eine Erhöhung der Übertragungssicherheit und bietet vor allem eine zusätzliche Möglichkeit der Fehleroffenbarung, wenn Fehler auftreten.

Claims (6)

  1. Vorrichtung zur signaltechnisch sicheren Darstellung eines Bildes auf einem Datensichtgerät (8), mit einem Steuerrechner (1) zur Berechnung der einzelnen Bildpunktinformationen, einem ersten Bildspeicher (2) zur Zwischenspeicherung der Bildpunktinformationen und mit einer Digital/Analog-Konvertereinrichtung (7) zur Umsetzung der Bildpunktinformationen in zumindest ein, der Ansteuerung des Datensichtgerätes (8) dienendes Analogsignal, dadurch gekennzeichnet,
    daß ein zweiter Bildspeicher (3) in der Weise vorgesehen ist, daß jede Bildpunktinformation in den beiden Bildspeichern (2, 3) unter unterschiedlichen Speicheradressen gespeichert ist, daß im Steuerrechner (1) unabhängig voneinander jeweils die beiden Bildpunktinformationen berechnet werden, die in den beiden Bildspeichern (2, 3) derselben Speicheradresse zugeordnet sind und daß weiterhin ein periodisch schaltender Umschalter (6) vorgesehen ist, der jeweils einen der beiden Bildspeicher (2, 3) mit der Digital/Analog-Konvertereinrichtung (7) verbindet.
  2. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Analog/Digital-Konvertereinrichtung (11) zwischen dem Ausgang der Digital/Analog-Konvertereinrichtung (7) und Dateneingänge des Steuerrechners (1) eingefügt ist, und daß im Steuerrechner (1) ein Vergleich zwischen dem darzustellendem Bild und einem Bild, welches aus der an den Dateneingängen des Steuerrechners (1) anliegenden Information ermittelt wird, vorgesehen ist.
  3. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Bildspeichers (2) mit weiteren Dateneingängen des Steuerrechners (1) verbunden ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem Bildspeicher (2, 3) ein Zusatzspeicher (9, 10) zur dauerhaften Speicherung der Information über einen bestimmten Teil der Bildpunkte vorgesehen ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Bildspeicher (2, 3) und den Umschalter (6) jeweils eine Farbtabelle (4, 5) zur Umsetzung der Bildpunktinformationen in drei, den Grundfarben rot, grün und blau zugeordnete, digitale Farbsignale eingefügt ist, und daß zur Ansteuerung des Datensichtgerätes (8) die Analogsignale vorgesehen sind.
  6. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuerrechner (1) ein Vergleich zwischen der in den Zusatzspeichern (9,10) gespeicherten Information über einen bestimmten Teil der Bildpunkte und der an den Dateneingängen des Steuerrechners (1) anliegenden Information über diesen Teil der Bildpunkte erfolgt.
EP93250074A 1992-03-06 1993-03-04 Vorrichtung zur signaltechnisch sicheren Darstellung eines Bildes auf einem Datensichtgerät Withdrawn EP0559308A1 (de)

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