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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Verschiebung („Scrolling") eines auf einer Anzeigeneinheit, beispielsweise
dem Monitor eines Computers oder einem Bildschirm, darzustellenden Bilds
sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
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Zur Darstellung von Bildern auf einer
derartigen Anzeigeneinheit werden herkömmlicherweise Bilddaten von
einem geeigneten Speichermedium, beispielsweise einer CD-Rom, einer
Festplatte, einem Server oder dergleichen, gelesen und in einem Zwischenspeicher
gespeichert. Ein Graphikbeschleuniger greift auf die in dem Zwischenspeicher gespeicherten
Bilddaten zu und verschiebt sie in einen als „Frame Buffer" bezeichneten Bildspeicher. Eine
Anzeigenerneuerungseinheit („Screen
Refresh Unit") greift
auf die in dem Bildspeicher gespeicherten Bilddaten zu, um den Inhalt
der Anzeigeneinheit entsprechend laufend zu erneuern.
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Graphikkarten, wie sie beispielsweise
für Computeranwendungen
verwendet werden, realisieren das Scrolling, d.h. das Verschieben
des auf der Anzeigeneinheit dargestellten Bildinhalts, durch Verwendung
eines Hochleistungs-Graphikbeschleunigers, der mit hoher Bandbreite
auf den Bildspeicher zugreift. Das Scrolling wird Bildpunkt („Pixel") für Bildpunkt
durchgeführt.
Wird beispielsweise das auf der Anzeigeneinheit dargestellte Bild
in horizontaler Richtung verschoben, wird der gesamte auf der Anzeigeneinheit
dargestellte Bildinhalt Pixel für
Pixel in horizontaler Richtung verschoben. Dies hat zur Folge, dass
am linken Rand der Anzeigeneinheit eine Pixelspalte mit neuen Bilddaten
aufgefüllt
werden muss, welche von einem geeigneten Speichermedium, beispielsweise
einer CD-Rom gelesen
werden. Handelt es sich bei der Anzeigeneinheit beispielsweise um
einen Bildschirm mit 1024 × 768
Bildpunkten, muss zum Scrolling eines kompletten Bildschirminhalts
der Inhalt des Bildspeichers 1024-mal erneuert werden. Wird davon
ausgegangen, dass das Scrolling innerhalb einer Zeitspanne von 1
s abgeschlossen sein soll und die Graphikkarte im 256-Farbmodus arbeitet
(d.h. jedes Pixel wird durch ein Byte dargestellt), benötigt der
Graphikbeschleuniger folgende theoretische Bandbreite: 1[Byte/Pixel] × 1024 × 768[Pixel] × 1024[1/s]
= 0,805 GB/s (1)
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Bei Computer-Anwendungen wird von
dem entsprechenden Monitor eine zeitliche Unterabtastung im Bereich
von typischerweise 50 Hz–120
Hz des von der Graphikkarte ausgegebenen Bilds durchgeführt. Damit
reduziert sich die in der Praxis benötigte Bandbreite gegenüber der
theoretischen Bandbreite auf minimal 39,1 MB/s (= 1[Byte/Pixel] × 1024 × 768[Pixel] × 50[1/s])
für eine
Unterabtastung mit 50 Hz und maximal 94,3 MB/s (= 1[Byte/Pixel] × 1024 × 768[Pixel] × 120[1/s])
für eine
Unterabtastung mit 120 Hz.
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Der Vorteil dieser Lösung besteht
darin, dass der Scrollingbereich nicht auf die Breite des Bildspeichers
beschränkt
ist. Der Nachteil hingegen ist, dass ein Hochleistungs-Graphikbeschleuniger
mit sehr hoher Bandbreite benötigt
wird.
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Für
Navigationssysteme, wie sie in Kraftfahrtzeugen eingesetzt werden,
wurde ebenfalls bisher ein Graphikbeschleuniger mit hoher Bandbreite benötigt, um
die Darstellung einer Land- oder
Umgebungskarte sanft über
eine entsprechende Anzeigeneinheit verschieben zu können. Zur
Vermeidung eines Graphikbeschleunigers mit einer derartigen hohen
Bandbreite wurde für
diesen Anwendungsbereich eine Lösung
vorgeschlagen, bei der keine Speichertransfers erforderlich sind
und somit die Gesamtsystemkosten, die Elektromagnetische Abstrahlung und
der Leistungsverbrauch verringert werden. Gemäß dieser Lösung wird ein auch als „Scroll
Layer" oder „Map Layer" bezeichne ter Bildbereich
definiert, dessen Abmessungen in horizontaler und vertikaler Richtung
größer als
der sichtbare Bildbereich der Anzeigeneinheit ist. Die Lage des
sichtbaren Bildbereichs der Anzeigeneinheit innerhalb dieses größeren Bildbereichs
wird mit Hilfe eines sogenannten Pointers definiert, wobei der Pointer
beispielsweise, die (xy)-Position der linken oberen Ecke des sichtbaren
Bildbereichs der Anzeigeneinheit innerhalb dieses größeren Bildbereichs
bezeichnet. Das auf der Anzeigeneinheit darstellbare Bild kann somit
einfach durch Veränderung
des Pointers in horizontaler und vertikaler Richtung verschoben
werden, ohne dass hierzu Speichertransfers erforderlich sind. Während bei
der zuvor beschriebenen ersten Lösung
für Computeranwendungen
das Scrolling insbesondere von dem Graphikbeschleuniger durchgeführt wird,
wird bei dieser zweitgenannten Lösung
das Scrolling von der Anzeigenerneuerungseinheit („Screen
Refresh Unit") durchgeführt. Der
Nachteil dieser zweit genannten Lösung besteht jedoch darin,
dass der Scrollingbereich durch die Breite des Bildschirmspeichers („Frame
Buffer") beschränkt ist.
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Aus der
US 4,602,251 A ist zum Verschieben eines
Bildes auf einer Anzeigeneinheit bekannt, einen Bildbereich zu definieren,
welcher größer als
der darstellbare bzw. sichtbare Bildbereich ist, wobei dieser größere Bildbereich
insbesondere viermal so groß wie
der darstellbare Bildbereich sein kann. Zum Verschieben des Bildes
werden im Voraus Teilbilder für
ein Verschieben in X- bzw. in Y-Richtung berechnet. Verschiebt sich
infolge eines Scrolling-Vorgangs der sichtbare Bildbereich innerhalb
des größeren Bildbereichs,
werden lediglich die hierzu neu benötigten Bilddaten ausgelesen
und im selben Speicherbereich, in dem die nicht mehr benötigten Bilddaten
gespeichert waren, abgelegt, wobei anschließend auf die bereits im Voraus
berechneten Teilbilder zugegriffen wird, um ein schnelleres Scrolling
zu ermöglichen.
Aus dieser Druckschrift ist jedoch nicht bekannt, den größeren Bildbereich
in mehrere Bildbereichabschnitte bzw. Bildblöcke zu unterteilen, denen jeweils
ein bestimmter Speicherabschnitt des Bildspeichers zugeordnet ist.
Insbesondere ist aus dieser Druckschrift nicht bekannt, eine Zuordnung
der einzelnen Bildbereichabschnitte des größeren Bildbereichs zu den einzelnen
Speicherabschnitten des Bildspeichers mit Hilfe von entsprechenden
Adressinformationen derart vorzunehmen, dass die Adressinformationen
jeweils einen Bildbereichabschnitt bzw. Bildblock mit einer fest
vorgegebenen Lage innerhalb des größeren Bildbereichs bezeichnen.
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Darüber hinaus ist aus der
US 4,845,631 A ebenfalls
die Verwendung eines aktiven Bildbereichs bekannt, welcher größer als
der sichtbare Bildbereich ist. Angrenzend an den aktiven Bildbereich
ist ein Pufferbereich vorgesehen, welcher beispielsweise dem oberen
und rechten Rand des aktiven Bildbereichs entsprechen kann. Stößt der sichtbare
Bildbereich infolge eines Scrolling-Vorgangs an den Pufferbereich
an, wird der Pufferbereich mit neuen Bilddaten geladen und somit
der aktive Bildbereich um diesen Pufferbereich erweitert. Der dem
ursprünglichen Pufferbereich
gegenüberliegende
Abschnitt des aktiven Bildbereichs, d.h, beispielsweise der linke
Rand und der untere Rand des aktiven Bildbereichs, werden dann zu
einem neuen Pufferbereich. In dieser Druckschrift findet sich kein
Hinweis, die einzelnen Bildbereichabschnitte des größeren Bildbereichs
mit Hilfe entsprechender Adressinformationen jeweils einzelnen Speicherabschnitten
des Bildspeichers derart zuzuordnen, dass diese Adressinformationen jeweils
auf einen Bildbereich mit ein und derselben Lage innerhalb des größeren Bildbereichs
verweisen. Darüber
hinaus wird gemäß dieser
Druckschrift ausschließlich
der Pufferbereich in Scrolling-Richtung bei Erreichen des Pufferbereichs
mit neuen Bilddaten geladen, jedoch nicht ein in Scrolling-Richtung am
weitesten entfernter Bildbereichabschnitt des größeren aktiven Bildbereichs.
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Schließlich wird auch in der
US 5,208,588 A die
Verwendung eines Bildbereichs vorgeschlagen, der in gleichmäßige Bildbereichabschnitte
unterteilt ist, wobei innerhalb dieses Bild bereichs ein Teilbildbereich
definiert wird, welcher größer als
der auf einer entsprechenden Anzeigeneinheit darstellbare Bildbereich
ist. Die Lage des auf der Anzeigeneinheit darstellbaren Bildbereichs
innerhalb dieses Teilbildbereichs wird mit Hilfe einer entsprechenden
Grenze überwacht,
wobei bei Erreichen dieser Grenze infolge eines Scrolling-Vorgangs
ein neuer Teilbildbereich generiert wird, welcher den ursprünglichen
Teilbildbereich überlappt,
und wobei die Bilddaten des überlappenden
Bereichs des ursprünglichen
Teilbildbereichs in den neuen Teilbildbereich kopiert werden und
der restliche Abschnitt des neuen Teilbildbereichs mit neuen Bilddaten
belegt wird, so dass anschließend
der ursprüngliche
Teilbildbereich bzw. der entsprechende Teilbildspeicher freigegeben
werden kann. Auch bei dieser Druckschrift ist keine Zuordnung der
einzelnen Bildbereichabschnitte bzw. der Bildblöcke des größeren Bildbereichs zu entsprechenden
Speicherabschnitten mit Hilfe von Adressinformationen, welche jeweils
auf einen Bildbereichabschnitt mit einer fest vorgegebenen Lage
innerhalb des größeren Bildbereichs
verweisen, vorgesehen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur möglichst einfachen und effektiven
Verschiebung („Scrolling") eines auf einer
Anzeigeneinheit darzustellenden Bilds sowie eine entsprechende Vorrichtung
vorzuschlagen, wobei die zuvor beschriebenen Probleme beseitigt
sind und insbesondere kein Graphikbeschleuniger mit hoher Bandbreite
benötigt
wird und der Scrollingbereich nicht durch die Breite des Bildspeichers
beschränkt ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 bzw. eine Vorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruches 10 gelöst. Die Unteransprüche definieren jeweils
bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung.
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Erfindungsgemäß wird ein erster Bildbereich definiert,
welcher größer als
der auf der Anzeigeneinheit darstellbare (und nachfolgend als zweiter
Bildbereich bezeichnete) Bildbereich ist. Die diesem ersten Bildbereich
entsprechenden Bilddaten werden in einem Bildspeicher („Frame
Buffer") gespeichert.
Die Lage des zweiten Bildbereichs innerhalb dieses ersten Bildbereichs
ist durch erste Adressinformationen, welche insbesondere in Form
eines Pointers realisiert sind, definiert. In Abhängigkeit
von diesen ersten Adressinformationen wird der Bildspeicher adressiert,
um entsprechende Bilddaten aus dem Bildspeicher auszulesen und in
Form des zweiten Bildbereichs auf der Anzeigeneinheit darzustellen.
Das Scrolling des auf Anzeigeneinheit dargestellten Bilds bzw. des
zweiten Bildbereichs kann einfach durch Verändern der ersten Adressinformationen
durchgeführt
werden.
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Der erste Bildbereich, welcher den
auf der Anzeigeneinheit darstellbaren zweiten Bildbereich enthält, ist
erfindungsgemäß in mehrere
Bildbereichabschnitte unterteilt, wobei jedem Bildbereichabschnitt
die Bilddaten eines entsprechenden Speicherabschnitts des Bildspeichers
zugeordnet sind. Jeder dieser Speicherabschnitte kann auch als „Sub Buffer" bezeichnet werden.
Zweite Adressinformationen, welche wiederum vorzugsweise in Form
von Pointern realisiert sind, stellen einerseits die Beziehung zwischen
den einzelnen Bildbereichabschnitten und den einzelnen Speicherabschnitten
her und legen andererseits fest, wo die Bilddaten der einzelnen Speicherabschnitte
innerhalb des ersten Bildbereichs positioniert sind. Dabei sind
die zweiten Adressinformationen jeweils einem Bildbereichabschnitt mit
ein und derselben Lage innerhalb des ersten Bildbereichs zugeordnet.
So bezeichnet ein bestimmter Pointer beispielsweise stets denjenigen
Speicherabschnitt, dessen Bilddaten in der linken oberen Ecke des
ersten Bildbereichs angeordnet sind usw.
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Erfindungsgemäß ist für die Lage des auf der Anzeigeneinheit
darstellbaren zweiten Bildbereichs innerhalb des größeren ersten
Bildbereichs eine Grenze definiert, wobei die Lage des zweiten Bildbereichs
innerhalb des ersten Bildbereichs kontinuierlich in Bezug auf diese
Grenze überwacht
wird. Wird bei spielsweise mit Hilfe einer entsprechenden Steuersoftware
festgestellt, dass in Folge einer Verschiebung („Scrolling") des zweiten Bildbereichs diese vorgegebene
Grenze an einer bestimmten Grenzstelle erreicht wird, werden diejenigen
Speicherabschnitte des Bildspeichers, welche den von dieser Grenzstelle
entgegengesetzt zu der Verschieberichtung am weitesten entfernten
Bildbereichabschnitten des ersten Bildbereichs zugeordnet sind,
mit neuen Bilddaten eines entsprechepden Speichermediums, beispielsweise
einer CD-Rom, einer Festplatte oder eines Servers usw., geladen,
und die zweiten Adressinformationen werden derart verändert, dass
der erste Bildbereich in Verschieberichtung des zweiten Bildbereichs
um die von der bestimmten Grenzstelle entgegengesetzt zu der Verschieberichtung
am weitesten entfernten Bildbereichabschnitte, für die neue Bilddaten in die
entsprechenden Speicherabschnitte geladen worden sind, erweitert
wird. Anschließend
ist wieder auf herkömmliche
Art und Weise ein Scrolling des auf der Anzeigeneinheit darstellbaren
zweiten Bildbereichs einfach durch Veränderung des die Lage des zweiten
Bildbereichs innerhalb des größeren ersten
Bildbereichs definierenden Pointers bzw. der entsprechenden ersten
Adressinformationen möglich.
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Die vorliegende Erfindung kombiniert
die Vorteile der beiden eingangs beschriebenen bekannten Lösungen,
wobei zugleich die mit diesen herkömmlichen Lösungen verbundenen Nachteile
verringert bzw. beseitigt sind. Zu diesem Zweck wird die Scrollingfunktionalität sowohl
von dem Graphikbeschleuniger als auch von der Anzeigenerneuerungseinheit
(„Screen
Refresh Unit") wahrgenommen.
Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung kann die erforderliche Bandbreite
des Graphikbeschleunigers drastisch reduziert werden, wobei zudem
ein unendlicher Scrollingbereich ohne Beschränkung durch die Breite des
Bildspeichers („Frame
Buffer") möglich ist.
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Als besonders vorteilhaft hat es
sich hinsichtlich der erforderlichen Bandbreite herausgestellt, wenn
der größere erste Bildbereich
4-mal so groß wie
der auf der Anzeigeneinheit darstellbare zweite Bildbereich gewählt wird.
Zu diesem Zweck kann der erste Bildbereich doppelt so breit und
doppelt so hoch wie der auf der Anzeigeneinheit darstellbare zweite
Bildbereich gewählt
werden.
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Jeder Speicherabschnitt des Bildspeichers kann
beispielsweise 512 × 384
Pixel, d.h. 512 × 384 Bytes
bei einer 256-Farbdarstellung, umfassen. Des Weiteren kann der größere erste
Bildbereich in insgesamt 16 Bildbereichabschnitte unterteilt werden,
wobei vorzugsweise vier dieser 16 Bildbereichabschnitte durch den
auf der Anzeigeneinheit darstellbaren und sichtbaren zweiten Bildbereich
belegt sind.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend näher unter
Bezugnahme auf die Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
erläutert.
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1 zeigt
ein vereinfachtes Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Verschiebung („Scrolling") eines auf einer
Anzeigeneinheit darzustellenden Bilds,
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2 zeigt
eine Darstellung zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Definition
eines Bildbereichs, welcher größer als
der auf der Anzeigeneinheit darstellbare Bildbereich ist, sowie
zur Verdeutlichung der Unterteilung dieses größeren Bildbereichs in mehrere
Bildbereichabschnitte und des in 1 gezeigten
Bildspeichers in mehrere Speicherabschnitte,
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3A–3C zeigen Darstellungen zur
Verdeutlichung der Verschiebung des auf der Anzeigeneinheit darstellbaren
Bildbereichs innerhalb einer in dem umgebenden größeren Bildbereich
definierten Grenze,
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4A und 4B zeigen Darstellungen zur Verdeutlichung
der erfindungsgemäßen Veränderung
von Pointern, welche die Beziehung zwischen den einzelnen Bildbereichabschnitten
des größe ren Bildbereichs
und den einzelnen Speicherabschnitten des Bildspeichers definieren,
sowie die Auswirkung dieser Pointerveränderung,
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5A–5C zeigen Darstellungen zur
Verdeutlichung der Verschiebung („Scrolling") des auf der Anzeigeneinheit darstellbaren
Bildbereichs innerhalb des gemäß 4B neu definierten größeren Bildbereichs,
und
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6A–6C, 7A, 7B, 8A und 8B zeigen Darstellungen von Varianten
der vorliegenden Erfindung.
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Wie in 1 gezeigt
ist, werden die in einem geeigneten Speichermedium 1, beispielsweise
einer CD-Rom, einer Festplatte, einem Server oder dergleichen, gespeicherten
Bilddaten über
eine geeignete Übertragungsstrecke 2,
welche sowohl kabellos als auch kabelgebunden ausgestaltet sein
kann, in einen Zwischenspeicher 3 („Ressource Memory") geladen. Die in
diesem Zwischenspeicher 3, dessen Kapazität zu dem
nachfolgend näher
beschriebenen Bildspeicher 4 („Frame Buffer") relativ groß ist, gespeicherten
Bilddaten bilden die Grundlage für
die im Folgenden ausführlicher
beschriebene Bildverarbeitung.
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Ein Graphikbeschleuniger 6 greift
auf die in dem Zwischenspeicher 3 gespeicherten Bilddaten
zu und verschiebt diese in den bereits erwähnten Bildspeicher 4,
welcher von einer Anzeigenerneuerungseinheit 7 („Screen
Refresh Unit") adressiert
wird, um die in dem Bildspeicher 4 gespeicherten Bilddaten
eines bestimmten Bildbereichs auszulesen und über eine Anzeigenschnittstelle 8 einer
Anzeigeneinheit 9, beispielsweise einem Bildschirm, zuzuführen und den
gewünschten
Bildbereich auf der Anzeigeneinheit 9 darzustellen.
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In 1 sind
zudem weitere, beispielsweise in Form von Registern ausgestaltete
Speicher 5 dargestellt, welche insbesondere zum Speichern
von nachfolgend noch näher
erläuterten Zeigern
(„Pointer") vorgesehen sein
können.
Die Funktion der in 1 gezeigten
Vorrichtung sowie die Koordination der einzelnen Komponenten wird
von einer Steuerung 10, beispielsweise in Form eines softwarebasierten
Mikrocontrollers, gesteuert.
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Der auf der Anzeigeneinheit 9 darstellbare Bildbereich
kann beispielsweise 1024 × 768
Pixel betragen. Der Speicherbereich des Bildspeichers 4 ist hingegen
derart dimensioniert, dass in ihm stets die Bilddaten eines Bildbereichs
gespeichert werden können,
welcher größer als
der auf der Anzeigeneinheit 9 darstellbare Bildbereich
ist. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt,
wenn der in dem Bildspeicher 4 speicherbare Bildbereich
ca. 4-mal so groß wie
der auf der Anzeigeneinheit 9 darstellbare Bildbereich
ist und hierzu beispielsweise in horizontaler und vertikaler Richtung
doppelt so große Abmessungen
wie der auf der Anzeigeneinheit 9 darstellbare Bildbereich
aufweist.
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Eine entsprechende Darstellung ist
in 2 gezeigt, wobei
der auf der Anzeigeneinheit 9 darstellbare Bildbereich
mit dem Bezugszeichen 13 und der in dem Bildspeicher 4 speicherbare
Bildbereich mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet ist. Wie
aus 2 ersichtlich ist,
liegt der auf der Anzeigeneinheit 9 darstellbare Bildbereich 13 innerhalb
des in dem Bildspeicher 4 gespeicherten Bildbereichs 12,
welcher schraffiert dargestellt ist.
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Wie aus 2 ersichtlich ist, ist der in dem Bildspeicher 4 gespeicherte
Bildbereich 12 in mehrere Bildbereichabschnitte, bei dem
dargestellten Ausführungsbeispiel
insbesondere in 16 Bildbereichabschnitte, unterteilt. Entsprechend
weist der Bildspeicher 4 16 Speicherabschnitte B0–B15 auf,
in denen jeweils die Bilddaten für
einen der Bildbereichabschnitte des Bildbereichs 12 gespeichert
sind. Jeder dieser Speicherabschnitte B0–B15 wird über einen Pointer P0–P15 adressiert,
wobei jeder Pointer P0–P15
die Zuordnung zwischen dem ent sprechenden Speicherabschnitt B0–B15 und
dem entsprechenden Bildbereichabschnitt des Bildbereichs 12 festlegt.
Dabei bezeichnet vorzugsweise jeder Pointer P0–P15 stets einen Bildbereichabschnitt
mit einer bestimmten Position innerhalb des Bildbereichs 12. So
verweist der Pointer P0 beispielsweise stets auf denjenigen Speicherabschnitt,
in dem die Bilddaten des linken oberen Bildbereichabschnitts des
Bildbereichs 12 gespeichert sind. Entsprechend verweist der
Pointer P15 stets auf denjenigen Speicherabschnitt, in dem die Bilddaten
des rechten unteren Bildbereichabschnitts des Bildbereichs 12 gespeichert
sind. Bei der in 2 gezeigten
Ausgangssituation ergibt sich somit die ebenfalls in 2 dargestellte Zuordnung
der Speicherabschnitte B0–B15 („Sub Buffer") zu den einzelnen
Bildbereichabschnitten des Bildbereichs 12.
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Die einzelnen Pointer P0–P15 sind
beispielsweise in einem entsprechenden Register des in 1 gezeigten Speicherabschnitts 5 gespeichert. Des
Weiteren ist in einem Register des Speicherabschnitts 5 ein
Pointer gespeichert, welcher die Position des sichtbaren Bildbereichs 13 innerhalb
des Bildbereichs 12 in horizontaler Richtung (x-Richtung)
und vertikaler Richtung (y-Richtung) definiert, wobei beispielsweise
dieser Pointer die Position der linken oberen Ecke des sichtbaren
Bildbereichs 13 innerhalb des Bildbereichs 12 beschreibt
und diese Position in Form einer bestimmten Pixelstelle angibt.
Der auf der Anzeigeneinheit 9 darstellbare Bildbereich 13 kann
somit sanft einfach durch Modifizierung bzw. Veränderung dieses Pointers verschoben
werden, wie es beispielsweise in den Darstellungen 3A–3C gezeigt ist. Bei den dargestellten
Beispielen umfasst der sichtbare Bildbereich 13 jeweils Bilddaten,
welche vier Bildbereichabschnitten des umgebenden Bildbereichs 12 entsprechen.
In Abhängigkeit
von dem Wert des die Lage des sichtbaren Bildbereichs 13 innerhalb
des Bildbereichs 12 definierenden Pointers liest die in 1 gezeigte Anzeigenerneuerungseinheit 7 die
dem Bildbereich 13 entsprechenden Bilddaten aus dem Bildspeicher 4 bzw.
den einzelnen Speicherabschnitten B0–B15 aus, so dass diese anschließend auf
der Anzeigeneinheit 9 dargestellt werden können.
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Wie in 2 und 3A–3C gezeigt
ist, ist innerhalb des Bildbereichs 12 eine Grenze 11 definiert,
wobei die augenblickliche Lage des auf der Anzeigeneinheit 9 darstellbaren
Bildbereichs 13 kontinuierlich von der Steuerung 10 in
Bezug auf diese Grenze 11 überwacht wird. Sobald festgestellt
wird, dass in Folge eines Verschiebevorgangs der auf der Anzeigeneinheit 9 darstellbare
Bildbereich 13 an die Grenze 11 stößt, werden
auf nachfolgend beschriebene Art und Weise die Pointer P0–P15 neu
definiert und bestimmte Bildbereichabschnitte bzw. die entsprechenden
Speicherabschnitte des Bildspeichers 4 mit neuen Bilddaten
des Speichermediums 1 bzw. des Zwischenspeichers 3 belegt,
so dass der den auf der Anzeigeneinheit 9 darstellbaren
Bildbereich 13 umfassende Bildbereich 12 in Verschieberichtung des
Bildbereichs 13 erweitert wird. Dies soll nachfolgend näher anhand
der Darstellungen von 4A und 4B erläutert werden.
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Gemäß 4A wird davon ausgegangen, dass der sichtbare
Bildbereich 13 in horizontaler Richtung nach links verschoben
worden ist und daraufhin die Grenze 11 erreicht. Diejenigen
Speicherabschnitte, die den Bildbereichabschnitten zugeordnet sind,
welche entgegengesetzt zu der Verschieberichtung am weitesten entfernt
von der Kollisionsstelle mit der Grenze 11 sind, werden
mit neuen Bilddaten des Zwischenspeichers 3 bzw. des Speichermediums 1 geladen,
wobei diese Speicherabschnitte insbesondere mit Bilddaten gespeichert
werden, welche den Bildbereich 12 in Verschieberichtung
des sichtbaren Bildbereichs 13 ergänzen bzw. erweitern. Bei dem
in 4A gezeigten Beispiel
bedeutet dies, dass die vier Speicherabschnitte B3, B7, B11 und B15,
welche ursprünglich
der rechten Spalte des Bildbereichs 12 zugeordnet waren
(vgl. 2), mit neuen
Bilddaten derart geladen werden, dass die in diese Speicherabschnitte
neu geladenen Bilddaten den Bildbereich 12 nach links erweitern.
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Anschließend werden die Pointer P0–P15 derart
modifiziert, dass die Neudefinition bzw. Verschiebung des Bildbereichs 12 auch
tatsächlich
realisiert wird. Zu diesem Zweck müssen die Pointer P0–P15 insbesondere
derart modifiziert werden, dass anschließend wie in 4A gezeigt die mit neuen Bilddaten belegten
Bildbereichabschnitte der rechten Spalte des Bildbereichs 12 in
Pfeilrichtung verschoben werden und abschließend die linke Spalte des somit
neu definierten Bildbereichs 12 bilden. In 4A ist gezeigt, wie die Pointer P0–P15 neu
definiert werden müssen,
um den gewünschten
neuen Bildbereich 12, welcher in 4B gezeigt ist, zu erhalten (es ist zu
beachten, dass beispielsweise der Pointer P0 stets auf denjenigen
Speicherabschnitt des Bildspeichers 4 verweist, in dem
die Bilddaten des linken oberen Bildbereichabschnitts des Bildbereichs 12 gespeichert
sind usw.).
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Nach der Neudefinition des Bildbereichs 12 muss
entsprechend auch der die x- und y-Position des sichtbaren Bildbereichs 13 innerhalb
des Bildbereichs 12 definierende Pointer von der Steuerung 10 in
dem Speicher 5 angepasst werden.
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Insgesamt ist festzustellen, dass
bei Erreichen der Grenze 11 in Folge einer Verschiebung
des Bildbereichs 13 der Bildbereich 12 auf zuvor
beschriebene Art und Weise neu um den auf der Anzeigeneinheit 9 sichtbaren
Bildbereich 13 gelegt wird, indem die Pointer P0–P15 optimal
an die Lage des auf der Anzeigeneinheit 9 sichtbaren Bildbereichs 13 angepasst
werden. Es ist offensichtlich, dass das zuvor beschriebene Verfahren
analog für
den Fall durchgeführt
werden kann, dass der auf der Anzeigeneinheit 9 sichtbare
Bildbereich 13 beispielsweise in vertikaler Richtung verschoben
wird und demzufolge an den oberen oder unteren Rand der Grenze 11 stößt. Ebenso
ist grundsätzlich
denkbar, dass ein ähnliches Verfahren
durchgeführt
wird, wenn der Bildbereich 13 in diagonaler Richtung verschoben
wird, so dass eine Ecke des Bildbereichs 13 an einer Ecke
der Grenze 11 anstößt. In diesem
Fall ist es sinn voll, den Bildbereich 12 derart neu um
den Bildbereich 13 zu legen, dass der Bildbereich 12 entsprechend
der Verschieberichtung sowohl horizontal als auch vertikal verändert wird.
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Nach einer zuvor beschriebenen Neudefinition
des Bildbereichs 12 kann der auf der Anzeigeneinheit 9 sichtbare
Bildbereich 13 wieder innerhalb der Grenze 11,
welche entsprechend ebenfalls von der Steuerung 10 neu
definiert worden ist, einfach durch Veränderung des die Lage des sichtbaren
Bildbereichs 13 innerhalb des Bildbereichs 12 definierenden
Pointers verschoben werden, wie es beispielhaft in 5A–5C gezeigt ist. Sobald in
Folge einer Verschiebung des auf der Anzeigeneinheit 9 sichtbaren Bildbereichs 13 wieder
die neu gelegte Grenze 11 erreicht wird, ist das zuvor
beschriebene Verfahren zur entsprechenden Anpassung des Bildbereichs 12 erneut
durchzuführen.
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Nachfolgend soll angegeben werden,
wie sich die erfindungsgemäße Vorgehensweise
auf die für
den Graphikbeschleuniger 6 benötigte Bandbreite auswirkt.
Dabei wird wiederum davon ausgegangen, dass der sichtbare Bereich
der Anzeigeneinheit 9 1024 × 768 Pixel beträgt und mit
einer Farbtiefe von 256 Farben, d.h. ein Byte pro Pixel, gearbeitet
wird. Der sichtbare Bereich 13 soll beispielsweise mit
einer Scrollinggeschwindigkeit von 1024 Pixeln pro Sekunde in horizontaler
Richtung verschoben werden, d.h. pro Sekunde müssen vier Speicherabschnitte
des Bildspeichers 4 mit neuen Bilddaten geladen werden. Jeder
Speicherabschnitt B0–B15
ist derart ausgestaltet, dass er die Bilddaten von 512 × 384 Pixeln
speichern kann. Diese Bedingungen entsprechen somit den bei der
Berechnung der Bandbreite für
den eingangs beschriebenen Stand der Technik verwendeten Bedingungen.
Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ergibt sich somit für
die Bandbreite des Graphikbeschleunigers 6: 512 × 384 [Pixel/Speicherabschnitt] × 4 [Speicherabschnitte] × 1 [Byte/Pixel] × 2 [1/s]
= 1,573 MB/s (2)
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Dies entspricht ca. 1/25 bis ca.
1/60 der gemäß dem eingangs
beschriebenen Stand der Technik benötigten Bandbreite (vgl. die
obige Formel (1)).
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Die obige Formel (2) entspricht einer
Abschätzung
für die
im Durchschnitt benötigte
Bandbreite des Graphikbeschleunigers 6. Abhängig von den
Bedingungen kann jedoch auch eine größere Bandbreite für den Graphikbeschleuniger 6 benötigt werden,
welche insbesondere von der Breite der Grenze 11 und der
Scrollinggeschwindigkeit abhängt.
Die Scrollinggeschwindigkeit wurde bereits mit 1024 Pixel/s definiert.
Wird beispielsweise davon ausgegangen, dass die Grenze 11 eine
Breite von 340 Pixeln umfasst, hat dies eine minimale Speichertransferzeit
für die
entsprechenden vier Speicherabschnitte von 340/1024s = 332 ms zur
Folge. In diesem Fall ergibt sich für die benötigte Bandbreite des Graphikbeschleunigers 6: 512 × 384 [Pixel/Speicherabschnitt] × 4 [Speicherabschnitte] × 1 [Byte/Pixel] × 1/0,332
[1/s] = 2,369 MB/s (3)
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Dies entspricht immer noch ca. 1/16
bis ca. 1/39 der bei dem eingangs beschriebenen Stand der Technik
benötigten
mittleren Bandbreite (vgl. die obige Formel Nummer (1)). Wird die
Breite der Grenze 11 auf 400 Pixel erweitert, würde sich
die maximal benötigte
Bandbreite des Graphikbeschleunigers 6 auf 0,00201 GB/s
verringern, was ca. 1/19 bis ca. 1/46 der gemäß dem Stand der Technik benötigten Bandbreite
entspricht.
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Es ist zu beachten, dass die zuvor
erwähnte maximale
Bandbreite des Graphikbeschleunigers 6 nicht einfach dadurch
beliebig verringert werden kann, dass die Breite der Grenze 11 entsprechend vergrößert wird.
Die Breite der Grenze 11 dient als gewisse Hysterese, um
beim Scrolling, d.h. beim Verschieben, des sichtbaren Bildbereichs 13 unnötige Speichertransfers
bei andauernder Veränderung
der Scrollingrichtung zu vermeiden. Wird die Scrollingrichtung erst
dann verändert,
wenn der sichtbare Bildbereich 13 gerade die Grenze 11 an
einer bestimmten Stelle erreicht hat, stellt dies ein „Worst
Case"-Szena-rium
für die
Bandbreite des Beschleunigers 6 dar. Die in diesem Fall
benötigte
Bandbreite erhöht
sich drastisch, falls die Breite der Grenze 11 zu groß gewählt wird.
Bei Anwendung der vorliegenden Erfindung kann die bei diesem „Worst
Case"-Szenarium
benötigte
Bandbreite gegenüber
der eingangs beschriebenen ersten Lösung gemäß dem Stand der Technik halbiert
werden, wenn die Breite der Grenze auf ihren maximalen Wert gesetzt
wird.
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Die zuvor beschriebene Vorrichtung
sowie das zuvor beschriebene Verfahren kann parametrisiert werden,
um durch entsprechende Berechnungen die für den jeweiligen Anwendungsfall
optimale Konfiguration hinsichtlich der Anzahl der Bildbereichabschnitte
(und damit auch der Anzahl der Speicherabschnitte), der Lage der
Grenze 11 innerhalb des Bildbereichs 12 oder der
Breite der Grenze 11 etc. zu erhalten.
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In 6A–6C sind verschiedene Beispiele für unterschiedliche
Lagen der Grenze 11 innerhalb des Bildbereichs 12 dargestellt.
Des Weiteren sind in 7A und 7B Beispiele für eine unterschiedliche
Anzahl von Bildbereichabschnitten des Bildbereichs 12 dargestellt.
Schließlich
sind in 8A und in 8B Beispiele für unterschiedliche
Kapazitäten des
Bildspeichers 4 in Bezug auf den auf der Anzeigeneinheit 9 darstellbaren
und sichtbaren Bildbereich 13 dargestellt.