DE19844125A1 - Verfahren zur Erzeugung eines auf einem Bildschirm darstellbaren Bildes - Google Patents

Abstract

Bildzeichen, die in einem Zeichenspeicher gespeichert sind, werden vor der Anzeige auf einem Bildschirm in einem Zwischenspeicher zwischengespeichert. Dadurch wird erreicht, daß die Bildzeichen nicht mit der Bildwechselfrequenz des Bildschirms, sondern unter zeitentspannten Bedingungen verarbeitet werden können. Die Erfindung eignet sich insbesondere für Teletextanwendungen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines auf einem Bildschirm darstellbaren Bildes aus einem Bildsignal, das in einem Zeichenspeicher gespeicherte Bildzeichen über­ trägt, die aus einem gegebenen Zeichenvorrat stammen.

Bei heute üblichen Fernsehgeräten wird der Bildschirm nicht lediglich zur Darstellung eines zu empfangenden Fernsehpro­ gramms benutzt. Die meisten Fernsehanstalten strahlen mit dem eigentlichen Fernsehprogramm zusätzlich Informationsdienste aus, die als Videotext oder Teletext bezeichnet werden. Im Teletextdecoder eines Fernsehempfängers werden die Videodaten von dem Videosignal mit dem eigentlichen Fernsehprogramm ab­ getrennt, aufbereitet und in einem Seitenspeicher abgespei­ chert. Dieser ist mit einem Zeichengenerator verbunden, der jedem Datum ein bestimmtes Zeichen zuordnet. Zu dem Zeichen gehören neben Sonder- und Gaphikzeichen insbesondere Buchsta­ ben und Zahlen. Auf dem Bildschirm werden die Zeichen als ma­ trixförmig angeordnete Bildpunkte dargestellt. Je nachdem, ob ein Bildpunkt innerhalb dieser Matrix gesetzt ist oder nicht, lassen sich verschiedene Zeichen gestalten. Auf Teletextsei­ ten werden die Zeichen aus Bildpunkten einer Matrix mit zehn Zeilen und zwölf Spalten zusammengesetzt. Dementsprechend sind für jedes Zeichen, das auf dem Bildschirm angezeigt wer­ den soll, zehn mal zwölf Bildpunkte im Zeichengenerator, der einen Festwertspeicher (ROM) enthält, abgespeichert.

Mit dem Zeichengenerator können nicht nur die von den Fern­ sehanstalten erstellten Teletextseiten zur Anzeige gebracht werden. Mit den Zeichen, die der Zeichengenerator zur Verfü­ gung stellt, werden häufig Menüoberflächen entworfen. Menüs dienen zur einfachen Bedienung eines Fernsehgerätes. Bei­ spielsweise mit einer eigens dafür vorgesehenen Taste auf der Fernbedienung kann eine Menüoberfläche aufgerufen werden, über die unterstützt von Text und Graphik eine bestimmte Ein­ stellung des Fernsehgerätes von einem Benutzer durchgeführt werden kann. Die Menüoberflächen werden auch als On-Screen- Displays (OSD) bezeichnet.

Sowohl Teletextseiten als auch Menüoberflächen nimmt ein Be­ trachter als stehende Bilder wahr. Für eine flimmerfreie Wie­ dergabe bewegter Bilder müssen bekanntlich pro Sekunde mehre­ re Bilder auf dem Bildschirm dargestellt werden. So beträgt die Bildwechselfrequenz, also die Zahl der vollständig darge­ stellten Bilder je Sekunde, beim Fernsehen je nach Norm 25 Hz oder 30 Hz.

Auch die für eine bestimmte Teletextseite oder eine bestimmte Menüoberfläche benötigte Zeichen müssen mit der Bildwechsel­ frequenz dem Bildschirm zugeführt werden. Der Aufbau einer aus Zeichen des Zeichengenerators zusammengesetzten Fernseh­ seite erfolgt wie auch bei den empfangenen Fernsehbildern zeilenweise, d. h. erst nach der Anzeige einer Fernsehzeile wird mit dem Aufbau einer nachfolgenden Fernsehzeile begon­ nen. Die Zeichen des Zeichengenerators sind matrixförmig, sie weisen also Zeichenzeilen auf. Eine Zeichenzeile erstreckt sich über mehrere Fernsehzeilen.

Die erste Fernsehzeile der Fernsehseite wird erzeugt, indem die entsprechenden Zeichenzeilen der Zeichen, die in der er­ sten Fernsehzeile enthalten sind, vom Zeichengenerator abge­ rufen werden. Zu einer bestimmten Fernsehzeile gehören mehre­ re, horizontal angeordnete Zeichen. Die zur ersten Fernseh­ zeile gehörende Zeichenzeile des beispielsweise dritten Zei­ chens in einer Zeile wird erst dann angezeigt, wenn die ent­ sprechenden Zeichenzeilen der beiden vorangehenden Zeichen dargestellt sind.

Der zeilenweise Aufbau erfolgt unabhängig davon, ob der Bild­ schirm eine Kathodenstrahlröhre, eine Flüssigkristallanzeige oder eine ähnliche Anzeigevorrichtung ist.

Auch beim Aufbau der weiteren Fernsehzeilen werden die Zei­ chen nacheinander verarbeitet und die jeweiligen Zeichenzei­ len zur Anzeige gebracht.

Ein Prozessor steuert den Zeichengenerator in Echtzeit. Die Taktrate für die Verarbeitung der Zeichen und die Weiterlei­ tung der Zeichenzeilen an den Bildschirmen muß so hoch sein, daß sie der Bildwechselfrequenz genügt. Auf ein Zeichen im Festwertspeicher des Zeichengenerators wird in einer Sekunde mehrere Male zugegriffen. Dementsprechend groß sind die An­ forderungen an die Leistungsfähigkeit des Prozessors.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erzeugung eines auf einem Bildschirm mit Bildzeichen aus ei­ nem Zeichenvorrat darstellbaren Bildes anzugeben, das eine größere Flexibilität bei der Verarbeitung der Zeichen er­ laubt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkma­ len des Patentanspruchs 1.

Vorteil der Erfindung ist es, daß der Zeichengenerator unab­ hängig von der Bildwechselfrequenz ausgelegt werden kann. Weiterhin ist vorteilhaft, daß die Verarbeitung des Bildsi­ gnals mit dem Bildzeichen nicht in Echtzeit, sondern unter zeitlich entspannten Bedingungen erfolgt. Weiterhin ist von Vorteil, daß zu einem Zeitpunkt auf mehrere Bildzeichen gleichzeitig zugegriffen werden kann. Dies kann beispielswei­ se bei einer Auswertung der Bildzeichen im Rahmen einer Bild­ verarbeitung notwendig sein.

Vorzugsweise ist die Taktfrequenz, mit der das Bildsignal in den Zwischenspeicher eingelesen wird kleiner als die Wieder­ holfrequenz, mit der die Bildzeichen am Bildschirm darge­ stellt werden.

In einer Ausführungsform werden die in dem Zwischenspeicher gespeicherten Signale von einem Mikrocontroller manipuliert. Der Mikrocontroller führt beispielsweise eine Filterfunktion durch, um Kanten im Bild zu glätten. Auch andere Bildverar­ beitungsfunktionen können durch den Mikrocontroller veranlaßt werden.

Enthält der Zeichenspeicher unterschiedliche Datenformate, sind also die Bildpunkte der Bildzeichen in unterschiedlicher Weise codiert, wird vorzugsweise dem Bildsignal ein Kennungs­ zeichen beigefügt, das angibt, in welchem Datenformat der je­ weilige Bildpunkt vorliegt. Unterschiedliche Datenformate treten beispielsweise bei nebeneinander benutzten Anwendungen auf, die sich in der Art der Codierung der Informationen un­ terscheiden.

Ist der Bildschirm für eine Anzeige von Bildpunkten mit einem bestimmten Datenformat vorgesehen, werden die Bildsignale un­ abhängig von dem rekonstruierten Datenformat auf dieses be­ stimmte Datenformat umgesetzt. Im einfachsten Fall erfolgt dies durch eine einfache Zuweisung, bei der beispielsweise zwei unterschiedlichen Werten des Bildsignals ein und dersel­ be Wert zugeordnet wird. Für Zuweisungen eignen sich soge­ nannte Look-up-Tabellen.

Weitere vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind in Un­ teransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie­ len mittels der Zeichnungen näher erläutert. Entsprechende Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines erfindungs­ gemäßen Verfahrens,

Fig. 2 ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines erfindungs­ gemäßen Verfahrens bei unterschiedlichen Pixelfor­ maten und

Fig. 3 ein weiteres Blockdiagramm zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen Verfahrens bei unterschiedlichen Pixelformaten.

Die Erfindung geht davon aus, daß eine Vielzahl von Bildzei­ chen 1 in einem Zeichenspeicher 2 gespeichert ist. Dieser ge­ speicherte Vorrat an Bildzeichen 1 weist Zeichen aus dem ASCII-Code oder auch Graphiksymbole auf. Sie dienen zur Dar­ stellung von Teletextseiten, Menüoberflächen und ähnlichen auf einem Bildschirm 3 darstellbaren Bildern. Die einzelnen Bildzeichen 1 sind in den Zeichenspeicher 2 beispielsweise in Form binärer Bitmuster in der Weise, wie es bei Zeichengene­ ratoren in Teletextdecodern bekannt ist, abgelegt.

Gemäß Fig. 1 werden die Bildzeichen 1 mit einer Taktfrequenz f_T in einen Zwischenspeicher 4 eingelesen. Die Taktfrequenz f_T wird von einer Speichersteuerung 5 vorgegeben, die die Adreßverwaltung des Zwischenspeichers 4 ausführt. Der Zwi­ schenspeicher 4 wird mit den Bildzeichen 1 derart beschrie­ ben, daß nach dem Schreibvorgang im Zwischenspeicher 4 das vollständige auf dem Bildschirm 3 darzustellende Bild vor­ liegt. Soll ein neues Bild auf dem Bildschirm dargestellt werden, beispielsweise eine neue Teletextseite, wird der Zwi­ schenspeicher 4 entsprechend dem Inhalt des neuen Bildes überschrieben.

In der Regel ist der Bildschirm 3 für bewegte Bilder ausge­ legt. Ein Bildschirmbild wird daher mehrere Male pro Sekunde aufgebaut. Um beispielsweise eine Teletextseite für eine ge­ wisse Zeitdauer auf dem Bildschirm 3 darzustellen, wird diese Seite wiederholt mit unverändertem Inhalt mit einer Bildwech­ selfrequenz f_B auf dem Bildschirm 3 zeilenweise ausgegeben. Die Bildwechselfrequenz f_B gibt an, wieviele vollständige Bilder auf dem Bildschirm 3 pro Sekunde zur Anzeige gebracht werden.

Das im Zwischenspeicher 4 gespeicherte darzustellende Bild wird mit einer Wiederholfrequenz f_W ausgelesen. Eine Anzeige­ steuereinheit 6 steuert diesen Auslesevorgang und führt dem Bildschirm 3 das Bildsignal der ausgelesenen Bildzeichen zu. Das im Zwischenspeicher 4 digital gespeicherte Bildsignal wird von der Anzeigesteuereinheit 6 in ein entsprechendes Si­ gnal gewandelt, mit dem der Bildschirm 3 direkt ansteuerbar ist.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind in dem Zeichen­ speicher 2 neben den Bildzeichen 1 noch Steuerzeichen 7 ge­ speichert, mit denen sich verschiedene Attribute der Bildzei­ chen einstellen lassen. Zu diesen Attributen gehören die Far­ be eines Bildzeichens, also die Hintergrundfarbe und Vorder­ grundfarbe, und besondere Funktionen wie Blinken eines Bild­ zeichens oder das Tauschen der Vordergrundfarbe mit der Hin­ tergrundfarbe (Invers-Video). Zudem enthalten sie die Adres­ sen der jeweiligen Bildzeichen 1. Jedem Bildzeichen 1 ist ein Steuerzeichen 7 zugeordnet.

Die Speichersteuerung 5 liest die Steuerzeichen 7 nacheinan­ der aus dem Zeichenspeicher 2 und ermittelt die jeweilige Adresse des zugehörigen Bildzeichens 1. Sie liest das zugehö­ rige Bildzeichen 1 aus dem Zeichenspeicher 2 aus, verändert es gemäß den Attributen des zugeordneten Steuerzeichens 7 und speichert das zugehörige Bildsignal mit der Taktfrequenz f_T im Zwischenspeicher 4 ab. Dort können die einzelnen Bitmuster mit einem Mikrocontroller 8 manipuliert, d. h. die Wertigkeit einzelner Bits verändert werden. Das Bildsignal wird mit der Wiederholfrequenz f_W aus dem Zwischenspeicher 4 ausgelesen und dem Bildschirm 3 zugeführt, der das darzustellende Bild anzeigt. Um ein flackerfreies Bild zu erhalten, darf die Wie­ derholfrequenz f_W nicht kleiner als die Bildwechselfrequenz f_B sein. Vorzugsweise entspricht sie der Bildwechselfrequenz f_B.

Die Taktfrequenz f_T, mit der der Zwischenspeicher 4 beschrie­ ben wird, kann dagegen kleiner als die Bildwechselfrequenz f_B sein, da der Inhalt von Teletextseiten oder Menüoberflächen im Vergleich zu Fernsehbildern sich nur langsam ändert.

Der Zeichenspeicher 2 und der Zwischenspeicher 4 sind über die Speicheransteuerung 5 die Speicherinhalte verschiebt, miteinander verknüpft. Der Zugriff auf die Speicherinhalte erfolgt wie gewöhnlich über Adressen. Bei einer linearen Adressierung wird zur Verschiebung des Speicherinhalts eine erste Speicherzelle und die Größe ihres Speicherinhalts im Zeichenspeicher 2 und ein Zielspeicherplatz im Zwischenspei­ cher 4 angegeben. Bei einer nichtlinearen Adressierung wird ein rechteckiger Speicherbereich durch X- und Y-Koordinaten beschrieben, die die Längs- und Querrichtung des Bildschirm beschreiben.

Die Speichersteuerung 5 kann auch Graphikfunktionen enthal­ ten, die beispielsweise die Darstellung vertikaler und hori­ zontaler Linien oder die Anzeige von Rechtecken mit und ohne Füllung unterstützen.

In Fig. 2 ist dargestellt, wie der Zwischenspeicher 4 für verschiedene Datenformate 10 verwendet werden kann. Je nach Anwendung ist die Art, mit dem eine Information, wie ein Bildpunkt oder Bildzeichen, übertragen werden soll, unter­ schiedlich. Bei Teletext-Anwendungen sind sowohl ein Bild­ punkt des Bildzeichens als auch seine durch die Attribute be­ stimmte Darstellungsart mit einem Datenwort bestimmten Daten­ formats codiert. Beim Fernsehen wird die Fernsehinformation beispielsweise mit einem 12 Bit RGB-Signal übertragen. Bei anderen Anwendungen werden beispielsweise 8 Bit Farbvektoren eingesetzt.

Um eine einfache Adreßverwaltung des Zwischenspeichers 4 und somit kurze Zugriffszeiten zu erhalten, können im Zwischen­ speicher 4 nur Datenwörter 9 mit dem gleichen Datenformat ge­ speichert werden. Also können beispielsweise 8 Bit-Farb­ vektoren oder auch 14 Bit-Datenwörter, aber nicht beide zugleich in den Zwischenspeicher 4 eingelesen werden.

Die Datenwörter 9, die entsprechend ihrer Anwendung verschie­ dene Datenformate 10 aufweisen, werden im Zeichenspeicher 2 gespeichert. Die Datenwörter 9 werden aus dem Zeichenspeicher 2 ausgelesen und in einer Formatiereinheit 11 auf ein ein­ heitliches Datenformat 12, beispielsweise auf ein Datenwort mit der Datenlänge 14 Bit, umgesetzt. Die Umwandlung eines Datenwortes mit einem durch die Anwendung vorgegebenen Daten­ format auf das einheitliche Datenformat 12 verläuft je nach Anwendung auf unterschiedliche Weise. Beispielsweise wird das Datenwort 10 durch eine Zuordnungsvorschrift, die spezifisch für die Anwendung ist, einem Datenwort mit dem einheitlichen Datenformat 12 zugeordnet.

Die auf das einheitliche Datenformat gebrachten Datenwörter werden in den Zwischenspeicher 4 geschrieben. Der Zwischen­ speicher 4 ist frei konfigurierbar. Er kann zu Speicherungen von Datenwörtern verschiedenen Datenformats mit der Ein­ schränkung, daß stets Datenwörter mit dem gleichen Datenfor­ mat gespeichert werden, benutzt werden. Die Anzeigesteuerein­ heit 6, der die Datenwörter mit dem einheitlichen Datenformat 12 zugeführt werden, muß also verschiedene Datenformate aus­ werten können.

Dazu enthält sie eine Umschaltvorrichtung 13, die in Abhän­ gigkeit von der gewählten Anwendung das aus dem Zwischenspei­ cher 4 ausgelesene Bildsignal einem von mehreren verschiede­ nen Signalpfaden 14 zuführt. Dort wird es auf das Datenformat gebracht, mit dem der Bildschirm ansteuerbar ist. Ein Daten­ wort aus einem 8-Bit-Farbvektor wird beispielsweise in ein bildschirmtaugliches 12 Bit RGB-Signal mit Hilfe einer weite­ ren Zuordnungsvorschrift umgewandelt.

Der Bildschirm 3 stellt das mit dem Bildsignal übertragene Bild dar. Liegt das aus dem Zwischenspeicher 4 ausgelesen Bildsignal bereits in einem Format vor, mit dem der Bild­ schirm 3 angesteuert werden kann, ist eine weitere Signalver­ arbeitung nicht notwendig.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 wird an jedes der Datenwörter 9 ein Kennungszeichen 20 angehängt, das die jeweilige Anwendung eindeutig charakterisiert. Das Ken­ nungszeichen 20 kann beispielsweise 2 Bit umfassen, womit dann vier Anwendungen codiert werden können. Der Forma­ tiereinheit 11 werden die Datenwörter 9, die je nach Anwen­ dung ein unterschiedliches Datenformat 10 aufweisen, zuge­ führt. Diese bringt die Datenwörter 9 auf das einheitliche Datenformat 12 und fügt das Kennungszeichen 20 mit dem der jeweiligen Anwendung zugeordneten Wert an. Die Datenwörter mit dem einheitlichen Datenformat 12 und dem Kennungszeichen werden im Zwischenspeicher 4 gespeichert.

Zur Darstellung eines Bildzeichens 1, das mit dem Datenwort 9 codiert ist, auf dem Bildschirm 3 wird das zugehörige Daten­ wort mit dem einheitlichen Datenformat 12 und dem angehängten Kennungszeichen 20 aus dem Zwischenspeicher 4 ausgelesen und der Umschaltvorrichtung 13 zugeführt. Aus dem Datenwort wird das Kennungszeichen 20 wiedergewonnen und die Umschaltvor­ richtung 13 so gesteuert, daß derjenige Signalpfad 14 freige­ geben wird, der für die jeweilige Anwendung vorgesehen ist. Die Anzeigeansteuereinheit 6 wandelt das Datenwort 9, das je nach Anwendung ein unterschiedliches Datenformat aufweist, auf das einheitliche Datenformat 12, mit dem der Bildschirm 3 schließlich ansteuerbar ist. Liegt das Datenwort 9 bereits in diesem Format vor, entfällt diese Umwandlung.

Das zugehörige Bildsignal wird dem Bildschirm 3 zugeführt und das darzustellende Bild auf dem Bildschirm 3 angezeigt.

Claims (9)

1. Verfahren zur Erzeugung eines auf einem Bildschirm (3) darstellbaren Bildes aus einem Bildsignal, das in einem Zei­ chenspeicher (2) gespeicherte Bildzeichen (1) aus einem Zei­ chenvorrat überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildsignal in einem Zwischenspeicher (4) mit einer Takt­ frequenz (f_T) eingelesen und mit einer Wiederholfrequenz (f_W), mit der die Bildzeichen (1) am Bildschirm (3) darge­ stellt werden, aus dem Zwischenspeicher (4) ausgelesen und dem Bildschirm (3) zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiederholfrequenz (f_W) größer als die Taktfrequenz (f_T) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das im Zwischenspeicher (4) gespeicherte Bildsignal unabhän­ gig von den im Zeichenspeicher (2) gespeicherten Bildzeichen (1) verändert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenspeicher (4) mit einem Mikrocontroller (8) ver­ bunden wird, durch den die Belegung einzelner Speicherplätze des Zwischenspeichers (4) geändert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bildsignal ein Kennungszeichen (20) beigefügt wird, das ein Datenformat des zugehörigen Bildzeichens (1) angibt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß unabhängig vom Bildzeichen (1) alle Bildsignale mit einem einheitlichen Datensollformat (12) im Zwischenspeicher (4) abgespeichert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß den Bildsignalen mit dem Datenformat (10) Bildsignale mit dem einheitlichen Datensollformat (12) gemäß einer Zuweisungsvor­ schrift zugewiesen werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Auslesen aus dem Zwischenspeicher (4) das Kennungs­ zeichen (20) ermittelt und das zugehörige Bildzeichen (1) ei­ ner Signalverarbeitung unterzogen wird, bevor es dem Bild­ schirm (3) zugeführt wird, wobei die Art der Verarbeitung von dem Kennungszeichen (20) abhängt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Signalverarbeitung das Datenformat der Bildzeichen (1) auf ein vorbestimmtes Datenformat abgebildet wird.