DE3144822C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ultraschall-Abbildungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Standard-Videosysteme bringen Daten durch ein zeilenweises Abtasten in einem x-y-Koordinatensystem zur Anzeige. Die Echoinformation von den Wandlern vieler Ultraschall-Abbildungssysteme werden nicht in diesem Format der Standard-Videosysteme, sondern entlang von Strahlen eines Polarkoordinatensystems geliefert. Für eine Bildwiedergabe von Radardaten gilt ähnliches wie für die Wiedergabe von Ultraschallecho-Daten. Für Radar- Wiedergabesysteme wurden beispielsweise Videoanzeigesysteme entwickelt, bei denen anstelle einer zeilenweisen Bilderzeugung ein entsprechend abgelenkter Elektronenstrahl einen in konzentrischen Kreisen umlaufenden Leuchtfleck auf dem Bildschirm erzeugt. Dabei ist das Koordinatensystem der Bildschirmwiedergabe dem Koordinatensystem der Radar-Datengewinnung (Polarkoordinaten) angepaßt (siehe U. S.-Patentschrift 38 27 027).

Um die Echoinformationssignale auf Standard-Videosystemen zur Anzeige zu bringen, müssen diese Signale vor der Anzeige einer Abtastumsetzung unterworfen werden. Der Ultraschall-Wandler wird entweder elektronisch oder mechanisch über einen fächerförmigen Sektor mit einigen hundert, von der Wandlerquelle ausgehenden Strahllinien und mit entlang der Bahnen der Strahllinien zurücklaufenden Echodaten bei Echtzeit-Abbildungsraten abgerastert, wobei jede Strahllinie etwa 400 Bildelemente (Pixel) enthält. Es wird ein Speicher verwendet, der die einlaufenden Echosignale (wenigstens für ein Einzelbild) in einem zweidimensionalen Format, das die Bildelemente darstellt, zeitweilig speichert. Nach der Speicherung kann die Bildinformation in einer Reihenfolge und einem Format wiedergewonnen werden, die mit den Erfordernissen der Standard-Video-Anzeigeeinrichtung kompatibel sind.

Für derartige Speicher werden üblicherweise dynamische Speicherchips verwendet. Dabei ist es wünschenswert, die Speicher- Zugriffsgeschwindigkeit für die Übertragung der von den Wandler- und Anzeige-Untersystemen benötigten Daten so klein wie möglich zu halten, da die Kosten von Speicherchips etwa proportional zu deren Zugriffsgeschwindigkeit sind. Es ist jedoch nicht einfach, die Anforderungen an die Zugriffsgeschwindigkeiten niedrig zu halten. So beträgt beispielsweise für ein typisches gespeichertes rechteckiges Bildelementenraster aus 512 Zeilen × 512 Spalten bei einer Echtzeitabtastung mit üblichen Videogeschwindigkeiten die Pixel-Zugriffsrate für den Videoausgang allein 512 Pixel in 63,5 µs (entsprechend 8,06 MHz). Hierbei sind selbstverständlich die weiteren Anforderungen an die Zugriffsrate bei der gleichzeitigen Eingabe von Echodaten noch nicht berücksichtigt. Wenn gleichzeitig in den Speicher geschrieben werden soll, beispielsweise bei einer relativ niedrigen Frequenz von 2 MHz, so übersteigt die erforderliche Gesamtspeicherzugriffsrate bereits 10 MHz. Nur mit sehr schnellen, kostspieligen Speicherkomponenten können derartig hohe Speicherzugriffsraten realisiert werden.

Ein neuerer Versuch zur Erleichterung der Zugriffszeiterfordernisse bestand in der Aufteilung des Bildspeichers in getrennte Seiten, welche ein gleichzeitiges Zugreifen auf wenigstens einige der Elemente während der Videoausgabeoperation ermöglichen. Fig. 1 zeigt das Schema einer typischen bekannten Speicherorganisation für ein Standard-Bildelement-Rasterfeld aus 512 Zeilen und 512 Spalten, das in 8 Seiten organisiert ist. Jedes Element des Bildspeichers ist mit einer Abbildungsnummer gezeigt, welche diejenige der 8 Seiten identifiziert, der das Bildelement zugeordnet ist. Da die Bildelemente bzw. Pixel über 8 Seiten gespeichert sind, laufen die Abbildungsnummern von 0 bis 7. Über jede Zeile erscheinen die Abbildungsnummern der Elemente dann in einem wiederholten Muster von 0 bis 7.

Die Aufteilung einer Speicheranordnung in mehrere Seitenspeicher ("submemories") ist in der U. S.-Patentschrift 40 97 848 beschrieben.

Bei Video-Ausgabeoperationen, bei denen aus dem Speicher entlang aufeinanderfolgender Zeilen gelesen wird, kann auf alle 8 Seiten gleichzeitig zugegriffen werden. Daher können aus 8 Pixeln bestehende Blöcke an einen Puffer gegeben werden, von dem einzelne Pixel seriell zur Anzeige gebracht werden können. Auf diese Weise werden für Ausleseoperationen die Anforderungen an die Speicherzugriffsrate auf 1 MHz bzw. auf ⅛ der anderenfalls erforderlichen Rate von 8,06 MHz herabgesetzt. Hinsichtlich der Eingabe von Echodateninformationen wird jedoch keine Verbesserung erreicht. Dies liegt daran, daß ein paralleler Zugriff während der Eingabeoperationen nicht generell möglich ist, da die Richtung der empfangenen Echoinformationen nicht mit der einer horizontalen Speicherzeile korrespondiert. Nur entlang einer Speicherzeile wäre eine Verteilung auf verschiedene Seiten möglich. Dies ist ein typisches Problem bekannter Speicherorganisationen, bei denen zumindest bei Eingabeoperationen einzeln auf die Bildelemente zugegriffen werden muß. Die gesamte Zugriffsrate zum Speicher kann vor allem aufgrund von Verbesserungen im Ausgabeteil auf 3 MHz verringert werden.

Das Speicher-Organisationsschema gemäß Fig. 1 reicht jedoch zum Erreichen der für moderne Wandler-Abtasteinrichtungen erforderlichen Geschwindigkeit nicht aus. Diese vermögen ohne weiteres so viele Echo-Signalinformationen abzugeben, daß die Speicherzugriffsraten für die Dateneingabe 5 MHz anstelle der oben angenommenen 2 MHz erreichen können. Derartige Hochgeschwindigkeitsabtaster können entlang einer der Strahllinien des Sektor-Abtastmusters Echoinformationen mit Raten bis zu 12 kHz oder mehr für geringe Tiefen gewinnen. Jede dieser Informationslinien kann im Mittel 400 Pixel enthalten. Daher kann eine Zugriffsrate für die Dateneingabe von 4,8 MHz erforderlich sein.

Üblicherweise gibt es noch weitere Faktoren, welche die Anforderungen an die Zugriffsrate zusätzlich erhöhen. Wenn zur Verarbeitung einlaufender Daten mit bereits im Speicher befindlichen Daten eine Leseoperation bei jeder Schreiboperation einlaufender Daten durchgeführt wird, so muß die o. g. 4,8 MHz-Rate auf 9,6 MHz verdoppelt werden. Dabei sind die Zugriffe zum Ausführen von Video-Ausgabeoperationen noch nicht berücksichtigt. Selbst bei dem oben erörterten Parallelzugriff bedeutet die Berücksichtigung der Ausgabeoperationen, daß die Gesamtzugriffsrate 10 MHz übersteigt. Dann sind selbst bei einer seitenweisen Speicherorganisation Speicherkomponenten hoher Geschwindigkeit und übermäßiger Kosten erforderlich.

Ein Speicherorganisationsschema gemäß Fig. 1 gibt nur an, auf welcher Seite ein vorgegebenes Pixelement zu speichern ist; es gibt dagegen selbst nicht die tatsächliche Adresse innerhalb dieser Seite für die aktuelle Speicherung oder Wiedergewinnung des dem Pixel zugeordneten Datenworts an. Eine solche Logik zur Berechnung der Adressen kann kompliziert und kostspielig sein, und zwar insbesondere dann, wenn auf einzelne Pixel zugegriffen werden muß, wie dies zumindest während der Eingabeoperationen der Fall ist (wie sich aus der obigen Erläuterung ergibt).

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ultraschall- Abbildungseinrichtung mit sehr hohen Speicher-Zugriffsraten bzw. Bandbreiten zur Verfügung zu stellen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung eine Ultraschall- Abbildungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist dabei in digitaler Ausführung unter Vermeidung komplizierter und kostspieliger Speicherkomponenten so ausgebildet, daß sie die Ausgangssignale eines modernen Hochgeschwindigkeitssektorabtasters an die Ausgabeerfordernisse einer konventionellen Videoanzeige anpaßt. Die in dem Speichersystem verwendete Speicherorganisation erlaubt sowohl für Eingabe- als auch für Ausgabeoperationen parallele Speicherzugriffe, um die Anforderungen an die Zugriffsrate zu senken und eine beträchtlich verbesserte Arbeitsweise zu ermöglichen. Vorteilhafterweise weist die Speicherorganisation Seiten mit individuellen Adressen auf, wobei letztere durch einfache arithmetische Operationen bestimmbar sind, um den Aufbau der diese Adressen bestimmenden Logik zu vereinfachen. Die neue Speicherorganisation ist vorzugsweise so ausgebildet, daß sie durch billige dynamische Speicherchips realisiert werden kann.

Bei der Erfindung wird eine Speicheranordnung zur Speicherung von Datenwörtern verwendet mit einer zweidimensionalen Matrix aus M Spalten und N Zeilen, die einen parallelen Zugriff sowohl auf diese Spalten als auch auf die Zeilen ermöglicht. Die Verbesserung in dieser Speicheranordnung liegt insbesondere in einer Aufteilung in eine Mehrzahl von Speicherseiten, wobei jede Seite m Spalten und n Zeilen von Datenwörtern speichert und wobei m=M/X und n=N oder m=M und n=N/X (X ist eine ganze Zahl größer als 1) sind. Sowohl jede Zeile N als auch jede Spalte M der Speicheranordnung sind in wiederholten Zeilen- und Spaltenblocks mit X-Elementen organisiert. Innerhalb eines beliebigen Blocks ist jedes Element einem entsprechenden Datenwort zugeordnet und durch eine unterschiedliche Speicherseite und ihre Seitennummer identifiziert. Jedes Datenwort ist innerhalb der Speicherseite gespeichert, die der Seitennummer entspricht, welcher das das Datenwort speichernde Speicherelement zugeordnet ist. Sowohl für Spalten- als auch Zeilenblöcke wird jedes Datenwort unter einer anderen Seite gespeichert, um einen blockweisen parallelen Zugriff sowohl entlang der Spalten als auch der Zeilen zu ermöglichen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. es zeigt

Fig. 1 ein Schema einer typischen bekannten Speicherorganisation aus 512 Zeilen × 512 Spalten von Bildpixeln, wobei die Ziffer an jedem Pixelplatz anzeigt, welcher von 8 Speicherseiten dieses Pixel zugeordnet ist;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Ultraschall-Abbildungssystems, insbesondere die die Abtastumsetzung und die Bildspeicherung betreffenden Merkmale;

Fig. 3 den fächerförmigen Abtastsektor des Wandlers des Systems gemäß Fig. 2 mit den radialen Strahlen, Rasterlinien und Bildpixeln einer solchen Abtastung;

Fig. 4 eine bevorzugte Bildspeicherorganisation gemäß der Erfindung für das sich aus der Sektorabtastung gemäß Fig. 3 ergebende Bild, die jedes der entsprechenden Pixel des Bildes in eine von acht Speicherseiten aufzeichnet;

Fig. 5, 6 und 7 alternative Speicherorganisationen ähnlich derjenigen gemäß Fig. 4 mit einer anderen Aufzeichnung von Bildpixeln in die Seitenspeicher;

Fig. 8 ein Blockschaltbild, in welchem ein Teil des Systems gemäß Fig. 2 genauer gezeigt ist, der der anfänglichen Verteilung von einlaufenden Bilddatenpixeln zur Speicherung in verschiedenen Seitenspeichern und in Pixelblöcken für parallelen Zugriff entsprechend der Bildorganisation gemäß Fig. 4 dient;

Fig. 9 ein Blockschaltbild, das die Anordnung gewisser Eingänge für das System gemäß Fig. 2 zur Bestimmung des genauen Platzes jedes Pixels in den Seitenspeichern sowohl für Eingabe- als auch die Ausgabeoperationen veranschaulicht;

Fig. 10 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Aufzeichnung von Pixeln der Hauptspeicherorganisation an entsprechenden Plätzen in verschiedenen Seitenspeichern;

Fig. 11 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Korrespondenz von Elementen des ersten Seitenspeichers mit Elementen der gesamten Bildspeicherorganisation; und

Fig. 12 ein Blockschaltbild, in welchem derjenige Teil des Systems gemäß Fig. 2 genauer gezeigt ist, der der Verteilung von Pixeln während des Auslesens mit parallelem Zugriff und in geeigneter Ordnung für die Bildwiedergabe entsprechend der Bildorganisation gemäß Fig. 4 dient.

Fig. 2 zeigt in vereinfachter schematischer Form ein Ultraschall-Abbildungssystem mit besonderer Hervorhebung des Abtastumsetzsystems und des Bildspeichers entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Wandler 10 liefert an den Rest des Abbildungssystems ein analoges Amplitudensignal, das die Echobilddaten darstellt, welche zum Wandler beispielsweise von einem inneren Organ eines untersuchten Patienten zurücklaufen. Die Wandlereinrichtung 10 weist einen Wandler auf, der beispielsweise als mechanisch abgetastetes Einzelelement oder, vorzugsweise, als elektronisch abgetastete phasengesteuerte Anordnung ausgebildet sein kann, wobei letztere einen fächerförmigen Sektor mit einigen hundert auflösbaren Strahllinien entsprechend der schematischen Darstellung in Fig. 3 durchläuft. Die Wandlereinrichtung 10 gibt an einen Analog/Digital-Umsetzer 12 serielle Echoamplitudensignale, welche jede der Vielzahl von Strahllinien - im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels 256 - darstellen. Der Umsetzer 12 ist ausgangsseitig mit einer Eingabe-Multiplexeinrichtung 14 verbunden, und die Echoamplitudensignale werden in digitale Wörter umgesetzt, die jeweils ein Pixel der Bildinformation entsprechend dem fächerförmigen Format gemäß Fig. 3 darstellen. Die 256 Strahllinien werden mit 256 Spalten des Bildspeichers in Beziehung gebracht, wobei die Strahlen als einem Standardsatz von horizontalen Videorasterzeilen überlagert angesehen werden (mit der Ausnahme, daß nur die ersten 512 Zeilen des vollen 525-Zeilen-Standardkomplements der Rasterzeilen ausgenutzt werden). Die Bildinformationspixel werden durch den Schnittpunkt jeder Strahllinie mit einer Rasterzeile (dargestellt durch die Punkte in Fig. 3) definiert. Daher sind die Pixel nicht gleichmäßig verteilt, sondern liegen innerhalb des Abtastwinkelsektors (hier 84°), sind also nahe des Scheitelpunkts des Sektors stärker konzentriert. Diese tatsächliche fächerförmige Anordnung der Pixel erfährt jedoch während der Abtastumsetzspeicherung eine "Verzerrung", da die winkelbezogenen Strahlen den Spalten des Speichers zugeordnet werden. Dieses verzerrte Format erleichtert selbst nicht die Speicherzugriffserfordernisse, ausgenommen aufgrund der Tatsache, daß die Eingabezugriffe für die Eingaben von Daten eines Strahls auf Zugriffe entlang einzelner Spalten des Bildspeichers beschränkt sind. Die Verwendung dieses Formats ist jedoch ein erster Schritt zur Realisierung einer neuen Speicherorganisation, welche einen parallelen Zugriff sowohl für die Eingabe- als auch die Ausgabeoperationen ermöglicht, wie nachfolgend erläutert werden wird.

Der Eingabe-Multiplexer 14 richtet jedes der vom Umsetzer 12 einlaufenden Datenwörter auf einen von acht Ausgängen 0 bis 7, die kreisförmig angeordnet sind. Im Falle des ersten Strahls in Fig. 3 wird das diesem Strahl entsprechende erste Datenwort an den ersten Ausgang 0 übergeben. Jeder Ausgang gibt das an ihm anstehende Datenwort an ein entsprechendes Element eines 8-Element-Eingangspuffers 15. Jedes Element 0 bis 7 des Puffers 15 ist direkt mit dem ihm zugeordneten Seitenspeicher von acht Seitenspeichern 0 bis 7 über einen zugehörigen Seitenspeicher-Dateneingang 0a-7a verbunden. Nachdem der Puffer 15 vollständig aufgeladen ist, wird sein gesamter Inhalt von acht Datenwörtern, die jeweils einem Pixel von zu speichernder Bildinformation entsprechen, gleichzeitig als vollständiger Block in entsprechende Seitenspeicher 0 bis 7 abgeworfen. Daher ist das erste Wort des ersten Strahls im Seitenspeicher 0 abgelegt, und die nachfolgenden Wörter des ersten, aus acht Elementen bestehenden Wortblocks werden in den restlichen Seiten in serieller Reihenfolge abgelegt, dies geschieht wiederholt für jeden ankommenden Block von acht Datenwörtern, bis der gesamte erste Strahl im Seitenspeicher gespeichert ist.

Bei nachfolgenden Strahlen ist der Mechanismus ähnlich, mit der Ausnahme, daß das erste Element der nachfolgenden Strahlen nicht notwendigerweise in den Seitenspeicher 0 abgelegt wird. Stattdessen wird der Eingabemultiplexer 14 bei Eingang jedes neuen, einzugebenden Strahls nach dem in Fig. 4 dargestellten Bildspeicher-Organisationsschema mit den nachfolgend beschriebenen Mitteln rückgesetzt. Wie zuvor entspricht jedes Element der Bildspeicherorganisation einem Pixel eines Pixelrasters oder einer Matrix der Bildinformation von 256 Spalten und 512 Zeilen, wie in Fig. 3 angegeben ist. Jede Spalte korrespondiert zu einer der radialen Linie von Informationen aus der Wandlereinrichtung 10. Die Zeilen entsprechen den Rasterzeilen einer Standard-Videoanzeige, und die Pixel sind durch die Schnittpunkte der Rasterzeilen mit den Strahlen definiert. Die Zahl an jeder Elementenposition der Bildmatrix oder der Speicherorganisation ist die Leitweg- oder Abbildungsnummer, welche einen der acht Seitenspeicher 0 bis 7 identifiziert, dem das Pixel entsprechend der Elementenposition zugeordnet ist. Da die Pixel der Bildmatrix über acht Seiten des Speichers gespeichert werden sollen, laufen die Leitweg- bzw. Abbildungsnummern von 0 bis 7, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Eine Speicherung über eine von acht abweichende Anzahl von Seiten ist ebenfalls möglich; im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Zahl acht aus Zweckmäßigkeitsgründen und wegen der leichten Teilbarkeit der Gesamtzahl der Reihen als auch der Spalten gewählt worden.

Wie aus Fig. 4 zu sehen ist, folgen die Seitenspeicher-Abbildungsnummern für jeden Spalten- oder Strahlzyklus aufeinander innerhalb des Bereichs von 0 bis 7 und wiederholen sich danach in einem 8-Elementen-Block bis zum Ende dieser Spalte. Die Abbildungsnummern beginnen mit einer unterschiedlichen Nummer bzw. Zahl bei Beginn jeder neuen Spalte oder jedes Strahls. So beginnt die erste Spalte (Spalte 0) mit 0 und besteht aus einer Reihe von Blöcken (64) von Elementen, wobei jeder Block von 0 bis 7 reicht. Die zweite Spalte (Spalte 1) beginnt mit einer Abbildungsnummer von 7 und besteht aus einer Reihe von Blöcken (64) von jeweils acht Elementen, wobei jeder Block zyklisch 7, 0, 1, 2, 3, 4, 5 und 6 durchläuft. Die dritte Spalte (Spalte 2) beginnt mit 6 und besteht aus einer Reihe von Blöcken (64) von Elementen, wobei jeder Block die Zahlenfolge 6, 7, 0, 1, 2, 3, 4 und 5 zyklisch durchläuft. Allgemein gesprochen durchläuft das Speicher-Organisationsschema gemäß Fig. 4 die Spalten-Abbildungsnummern zyklisch innerhalb eines Bereichs 0, 1, 2 . . . bis (x-1), wobei x die Zahl der Seiten der Speicherorganisation darstellt.

Die Zeilen der Speicherorganisation bestehen ebenfalls aus acht Elemente enthaltenden Blöcken. Jedoch ist die Reihenfolge der Seitenspeichernummern umgekehrt, und die Nummern bzw. Zahlen laufen zyklisch durch den Bereich 7 bis 0. Jede Zeile beginnt jedoch mit einer anderen Nummer in diesem Bereich. Beispielsweise beginnt die erste Reihe (Reihe 0) mit der Aufzeichnung der Zahl 0 und besteht aus einer Reihe von Blöcken (32) mit jeweils acht Elementen, wobei jeder Block 0, 7, 6, 5, 4, 3, 2 und 1 zyklisch durchläuft. Die zweite Zeile (Zeile 1) beginnt mit der Zahl 1 und besteht aus einer Reihe von Blöcken (32) mit jeweils acht Elementen, wobei jeder Block die Nummern bzw. Zahlen 1, 0, 7, 6, 5, 4, 3 und 2 zyklisch durchläuft. Allgemein ausgedrückt durchlaufen bei dem Speicherschema gemäß Fig. 4 die Zeilen-Abbildungsnummern innerhalb des Bereichs 0, (x-1), (x-2) . . . bis 1 zyklisch, wobei x die Anzahl der Seiten der Speicheranordnung darstellt.

Aus der Darstellung der Speicherseiten-Abbildungsnummern gemäß Fig. 4 ist zu sehen, daß ein wesentliches Abbildungsmerkmal darin besteht, daß die Datenwörter oder die entsprechenden Pixel, die den einzelnen Seitenspeichern zugeordnet sind, entlang Diagonallinien der Speicherorganisation verlaufen. Ein anderes wesentliches Charakteristikum besteht ferner darin, daß die Zahl der Elemente des Blocks sowohl für Zeilen als auch für Spalten die gleiche ist und daß innerhalb jedes solchen Blocks jedes Element oder entsprechendes Pixel einer anderen Seite zugeordnet ist. Als direkte Folge daraus werden parallele Speicherzugriffe möglich, und zwar nicht nur für Ausgabeoperationen, sondern auch für Eingabeoperationen; ein paralleler Zugriff ist also nicht nur entlang von Zeilen, sondern auch entlang von Spalten möglich. Ein derartiger paralleler Zugriff, wie bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel, kann in Blöcken von acht Elementen erfolgen, da jedes Pixel jedes Blocks zu einem anderen Seitenspeicher gehört, der zusammen mit den übrigen Seiten parallel zugegriffen werden kann. Daher kann auf alle einer Gesamtzeile der Speicherorganisation oder einer vollständigen Rasterzeile der Sektorabtastung entsprechenden 256 Pixel mit 32 parallelen Seitenzugriffen, von denen jeder gleichzeitig acht Pixel umfaßt, zugegriffen werden. In ähnlicher Weise kann auf alle einer gesamten Spalte der Speicherorganisation oder einer gesamten Strahllinie der Sektorabtastung entsprechenden 512 Pixel mit nur 64 parallelen Seitenzugriffen, von denen jeder gleichzeitig acht Pixel umfaßt, zugegriffen werden. Selbstverständlich können sowohl die erforderliche Anzahl von Zugriffen, als auch die Größe der Blöcke und die Anzahl der erforderlichen Seiten in Anpassung an besondere Anwendungsfälle geändert werden.

Weitere Variationen der Speicherorganisation der in Fig. 4 dargestellten Art sind ebenfalls möglich, wie in den Fig. 5, 6 und 7 dargestellt ist. In Fig. 5 sind beispielsweise die Elemente sowohl der Spalten als auch der Zeilen aufeinanderfolgend in zunehmender Richtung numeriert, also nicht entsprechend der Darstellung in Fig. 4 für die Spalten fallend. In Fig. 6 sind sowohl die Spalten als auch die Zeilen fallend numeriert, wobei das erste Element sowohl der ersten Zeile als auch der ersten Spalte die 7 ist. Fig. 7 stellt eine ähnliche Organisation wie Fig. 6 dar, mit der Ausnahme, daß das erste Element wiederum eine 0 ist. Zu beachten ist, daß alle zuvor beschriebenen Variationen einen Basisblock von acht Elementen verwenden. Selbstverständlich können Anordnungen mit einer größeren oder kleineren Anzahl von Elementen innerhalb eines Blocks verwendet werden, wobei die zweckmäßigste Anzahl von Elementen im Bereich von 4 bis 12 liegt. In jedem Falle müssen jedoch die oben erwähnten Schlüsselcharakteristiken der Speicherorganisation beachtet werden, wenn paralleler Zugriff sowohl zu den Zeilen als auch den Spalten möglich sein soll, d. h. gemeinsame Leitwegzahlen bzw. -nummern müssen auf Diagonalen liegen; und/oder sowohl die Spalten- als auch die Zeilenblöcke müssen die gleiche Anzahl von Elementen haben und jedes Element innerhalb eines vorgegebenen Blocks muß einer anderen Speicherseite zugeordnet sein. Es ist zu erkennen, daß dies gewöhnlich bedeutet, daß jeweils einer der Zeilen- und Spaltenblöcke verkoppelt sind, um wenigstens eine Aufzeichnungsnummer gemeinsam zu haben.

Das beschriebene System bildet und implementiert die Speicherorganisation oder Bildspeichermatrix der Anordnung gemäß Fig. 2 und zeigt, wie die einlaufenden Pixel jedes der aufeinanderfolgenden Strahlen der Sektorabtastung auf die Seitenspeicher entsprechend der Organisation der Fig. 2 verteilt werden. Während der Eingabeoperationen erzeugt der Eingabe-Multiplexer 14 aufgrund eines zyklischen Umlaufs im Uhrzeigersinn durch die Ausgänge 0 bis 7 automatisch die Seitenadressen für einen gesamten einlaufenden Strahl oder eine Spalte der Speicherorganisation. Dies geschieht einfach durch jeweiliges Erhöhen um 1 des Zahlenwerts über den 0 bis 7-Bereich, und zwar um 1 für jedes der 512 Pixel einer Bildspalte oder eines Strahls, sobald der Multiplexer auf die richtige Anfangsnummer für das erste Pixel des fraglichen Strahls eingestellt ist. Die Bestimmung dieser ersten Seitennummer bzw. -zahl (in Übereinstimmung mit der durch die Speicherorganisation gemäß Fig. 2 vorgegebenen Zahl) und der "uhrzeigerartige zyklische Umlauf" werden in der Praxis durch die einfache Logikschaltung gemäß Fig. 8 realisiert (die nur eine mögliche Ausführung des geschilderten Prinzips darstellt). Die Wandlereinrichtung 10 liefert über konventionelle Mittel die Nummerinformation 0 bis 256 für jeden einlaufenden Strahl. Wie oben erwähnt, ist jeder einlaufende Strahl einer der Bildspeicher-Organisationsspalten zugeordnet, so daß die Strahlnummer auch die Bildspaltennummer ist. Diese Logik verfolgt dann einfach die Nummer des eingegebenen Strahls oder die Spaltennummer der entsprechenden Bild- oder Speicherorganisationsspalte und subtrahiert diese Nummer von acht, Modulo 8 (d. h. soweit der zulässige Schrittbereich nur von 0 bis 7 reicht). Genauer gesagt, die Ausgangsposition des Eingabemultiplexers 14 ist für das erste Element des einlaufenden Strahls durch Subtraktion der drei am niedrigsten bewerteten Bits (LSB's) der Spalten/Strahl-Nummer von acht, Modulo 8 gegeben (wobei angenommen ist, daß die Spaltenadresse durch ein 8-Binärbit-Datenwort spezifiziert ist). Daher hat die Bildspalte oder der Strahl 5 eine Leitwegnummer für die erste Seite, die seinem ersten Element von (8-5) oder 3 zugeordnet ist. Die Bildspalte 1 hat eine Leitwegnummer für die erste Seite von (8-1) oder 7.

Fig. 8 zeigt den Analog/Digital-Umsetzer 12 und den Eingabepuffer 15 gemäß Fig. 2 sowie den Eingabemultiplexer 14 einschließlich der Logikschaltung zur Bestimmung der Nummer der ersten Seite des einlaufenden Strahls in Form eines genaueren Blockschaltbilds. Jedes Element 0-7 des Eingabepuffers 15 hat, wie zu sehen ist, einen Abtasteingang, der mit einem zugehörigen Ausgang der Ausgänge 0 bis 7 eines Wählers 18 verbunden ist. Obwohl Seite 0 dadurch mit dem Ausgang 0 des Wählers 18 verbunden ist, ist zu erkennen, daß die restlichen Ausgänge des Wählers 18 mit den übrigen Seiten in umgekehrter Reihenfolge verbunden sind. Daher ist der Wählerausgang 1 mit Seite 7, der Ausgang 2 mit Seite 6, der Ausgang 3 mit 5 usw. in steigender Reihenfolge der Ausgänge und fallender Reihenfolge der Seiten bis zum Ausgang 7 in Verbindung mit Seite 1 verbunden. Am Eingang des Wählers 18 steht ein einen Binärcode zur Anzeige einer der Zahlen 0 bis 7 führendes 3-Bit-Signal an. Die Funktion des Wählers besteht einfach darin, das 3-Bit-Signal zu dekodieren. Der Wähler 18 nimmt ein solches Signal vom Ausgang eines 3-Bit-Abwärtszählers 19 auf, der seinerseits von der Wandlereinrichtung 10 die drei am niedrigsten bewerteten Bits (LSB's) der Bildspaltennummer oder Strahlnummer zu jeder neuen Strahleingabe erhält. Sowohl der A/D-Umsetzer 12 als auch der Abwärtzähler 19 sind von einem Eingabedaten-Taktgeber in herkömmlicher Weise gesteuert, so daß der Umsetzer zum Digitalisieren des einlaufenden analogen Eingangssignals in geeigneter Weise fortgeschaltet und der Zähler bei jedem einlaufenden Pixel abwärts geschaltet wird. Der Abwärtszähler 19 hat einen weiteren "Lade"-Eingang, an dem von der Wandlereinrichtung 10 ein Signal angelegt wird, das das Eintreffen eines neuen Strahls oder den Beginn einer neuen Spalte anzeigt. Die drei LSB's der Bildspaltennummer an dem Haupt "ABC"-Eingang des Abwärtszählers 19 werden daraufhin direkt zum Wähler 18 übertragen, der diese Nummer bzw. Zahl dekodiert und den geeigneten Puffer aktiviert. Mit Beginn der Taktgabe für diesen Strahl beginnt das Abwärtszählen von der auf diese Weise zuerst eingegebenen Seitennummer, und zwar wiederholt über den Bereich der Ausgänge 0 bis 7.

Beispielsweise bestimmt die Schaltung das erste Pixel des ersten Bildes oder Strahls (Spalte 0), d. h. die Leitwegnummer der ersten Seite von Spalte 0 wie folgt. Das erste Pixel erscheint mit dem Auftreten eines Spalten-Startsignals am Wähler. Danach wird in Abhängigkeit vom Spalten- Startsignal der Abwärtszähler 19 auf 0 rückgesetzt, die drei LSB's der Bildspaltennummer von 0 an dem Haupteingang des Abwärtszählers 19 werden direkt vom Abwärtszähler 19 in den Wähler 18 eingegeben, dort als 0 dekodiert, und das 0-Element des Puffers 15 wird vom 0-Wählerausgang aktiviert, wodurch die Speicherung des ersten Pixels des Strahls 0 im Seitenspeicher 0 entsprechend der Speicherorganisation gewährleistet wird. Für das nächste Pixel beginnt die Taktgabe, und der Abwärtszähler 19 wird auf (1, 1, 1) fortgeschaltet, was vom Wähler 18 als 7 dekodiert wird. Dieser Ausgang 7 ist jedoch mit der Pufferstufe 1 verbunden und aktiviert diese, wodurch die Speicherung des nächsten Pixels des Strahls 0 im Seitenspeicher 1 gewährleistet wird, der die richtige Speicheradresse nach der Bildspeicherorganisation gemäß den Fig. 4 und 9 ist. Auf diese Weise führt die Schaltung die erforderliche Subtraktion zur Auffindung der ersten Leitwegnummer jeder Spalte durch und läuft automatisch zyklisch um, damit die verbleibende Seiten-Leitwegnummern für jedes nachfolgende Pixel jeder Spalte entwickelt werden.

Wie sich aus der obigen Erläuterung ergibt, werden die vom Multiplexer 14 in den Puffer 15 eingegebenen Datenwörter eines Blocks direkt auf die Dateneingänge 0a-7a der den acht zugehörigen Elementen des Puffers entsprechenden Seiten verteilt, und zwar entsprechend der Leitwegnummer für jedes Datenwort. Die dadurch zu den Seitenspeichern gegebenen Daten müssen jedoch an vorgegebenen Adressen in die Speicher geschrieben werden. Demgemäß sorgt eine Seitenadressenschaltung gemäß Fig. 9 für die Berechnung der genauen Seitenspeicherspalten- und -zeilenadressen und leitet diese Adressen in geeignete Adresseneingänge 0a-7a des Speichers, wie in den Fig. 2 und 8 gezeigt ist. Diese Schaltung bewirkt eine Verteilung der Bildspeicherpixel auf die Seitenspeicher entsprechend dem in Fig. 10 gezeigten Schema. die Seitenspeicherorganisation muß von der Bildspeicherorganisation unterschieden werden, da jeder Seitenspeicher ebenfalls in Zeilen und Spalten organisiert ist. Daher werden die Ausdrücke "Seitenzeilen" und "Seitenspalten" verwendet, um sie von den Zeilen und Spalten der Bildspeicherorganisation zu unterscheiden. Da sich die Reihenfolge der Seiten innerhalb eines 8-Pixel-Blocks des Bildspeichers mit unterschiedlichen Speicherzeilen und Speicherspalten ändert, kompliziert sich der Datenzugriff für jede der Speicherseiten normalerweise je nach der besonderen verwendeten Bildspeicherorganisation. Es kann außerdem als Folge von der besonderen Organisation der verwendeten Seitenspeicher weiter kompliziert werden. Jedoch gibt es einige ziemlich geradlinige Seitenspeicherorganisationen, von denen eine bei dem beschriebenen und in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel verwendet wird. Jede Seite kann, wie in Fig. 10 zu sehen ist, in 32 Spalten und 512 Zeilen organisiert sein. Die entsprechenden Elemente jeder Seitenspalte schlängeln sich dann zickzackförmig durch die Gesamtmatrix der Bildspeicherorganisation, wie in Fig. 11 zu sehen ist.

Zu beachten ist, daß jede Seite 32 Seitenspalten, eine für jede achte Bildspalte enthält, so daß die Seitenspaltenadresse für einlaufende Daten sich nur einmal für jeweils acht Strahlen (Bildspalten) ändert. So werden beispielsweise alle einlaufenden Daten für die ersten acht Strahlen in die ersten Seitenspalten eingegeben. Für die zweiten acht Strahlen werden alle einlaufenden Daten in den zweiten Seitenspalten abgelegt, und ähnliches gilt für jede nachfolgende Gruppe von acht Strahlen. Demgemäß wird die Seitenspaltenadresse für jedes einlaufende Datenpixel durch einfaches Dekodieren der fünf am höchsten bewerteten Bits (MSB's) der Bildspeicher- Spaltenadresse/Strahlnummer gewonnen. Diese Adresse wird nur einmal bei jeweils acht Bildspalten oder Strahlen erhöht, um die Spaltenposition der Seitenadresse gemäß obiger Beschreibung zu entwickeln.

Für die Seitenzeilenadresse jedes einlaufenden Datenpixels in einem Bildspaltenblock wird die Strahlnummer/ Bildspeicher-Spaltennummer (3 LSB's) des Pixels zu der dem einlaufenden Pixel in der Bildspeicherorganisationsmatrix zugeordneten Seitennummer (Modulo 8) addiert, und das Ergebnis wird für die drei LSB's der fraglichen Seitenspeicher- Zeilenadresse verwendet. Beispielsweise stellen die linken, gestrichelten Seitenfelder in Fig. 10 diejenigen Felder dar, wo die Pixel des ersten Spaltenblocks des einlaufenden Strahls oder der Bildspeicherorganisation in jedem der acht Seitenspeicher gespeichert sind. Daher ist beispielsweise bei der Berechnung der Seitenzeilenadresse für Pixel aus dem ersten Block des einlaufenden Strahls 0 die Seitenzeilenadressen des ersten Pixels gegeben durch (0+0 Modulo 8) oder Seitenzeile 0. Für das zweite Pixel des ersten Blocks ist die Zeilenadresse (0+1) oder Seitenzeile 1. (Selbstverständlich ist dies die Seitenzeile 1 von Seite 1, wobei die Seite selbst aus der Abbildungsnummer der Gesamtspeicherorganisation entsprechend dem betreffenden Pixel, die für jedes einlaufende Pixel durch die Schaltung gemäß Fig. 8 entwickelt wird). Für das dritte Pixel ist die Zeilenadresse (0+2) oder Zeile 2 (von Seite 2). Nachfolgende Pixel 3, 4, 5, 6 und 7 des ersten Blocks des ersten Strahls werden in ähnlicher Weise in Zeilen 3, 4, 5, 6 bzw. 7 der Seitenspeicher 3, 4, 5, 6 und 7 gemäß Darstellung in Fig. 10 geschrieben. Wie oben erwähnt, ist die Seitenspaltenadresse diejenige der Spalte 0, da alle diese Pixel vom ersten Strahl herrühren. Da die Datenwörter entsprechend diesen Pixeln gleichzeitig den Dateneingängen der entsprechenden Seitenspeicher, denen sie vom Puffer 15 zugeordnet werden, zugeführt werden, werden die Pixel dann in die Seitenspeicher geschrieben, wobei die in der zuvor beschriebenen Weise mit Hilfe der Adressenrechenschaltung gemäß Fig. 9 berechneten Adressen verwendet werden.

Die Aufzeichnung oder Berechnung der in Fig. 10 nicht dargestellten Seitenzeilen- und Spaltenadressen für einlaufende Pixel folgt den gleichen Prinzipien. So sind beispielsweise für den ersten Block des Strahls 3 die Seitenzeilenadressen für das erste Pixel des Blocks (3+5 Modulo 8) oder 0, für das zweite Pixel des Blocks (3+6 Modulo 8) oder 1, für das dritte Pixel (3+7 Modulo 8) oder Seitenzeile 2 (von Seite 7), für das vierte Pixel (3+0) oder Seitenzeile 3 (von Seite 0) usw. Für Blöcke irgendeines Strahls oder einer Spalte hinter dem oder der ersten verfolgt die Berechnung die Nummern bzw. Zahl der Blöcke ebenso und addiert ein Vielfaches von acht für jeden nachfolgenden Block, um zur tatsächlichen Seitenzeilenadresse zu gelangen. So ist beispielsweise für das erste Pixel des zweiten Blocks des Strahls 0 (Bildspeicherzeile 8) die Seitenzeilenadresse (0+0) +8 der Seitenzeile 8. Das Inkrement für dem ersten folgende Blöcke wird durch Dekodieren der sechs MSB's der Bildzeilenadresse gewonnen, welche einmal bei jedem einlaufenden Spaltenblock von acht Datenwörtern erhöht bzw. fortgeschaltet wird. Was die Seitenspaltenadresse anbelangt, so werden alle fortgesetzt in die erste Spalte (Spalte 0) der jeweiligen Seiten abgelegt, da alle eingegebenen Pixel nur aus den ersten acht Strahlen des Bildes abgeleitet sind.

Die Schaltung gemäß Fig. 9 wird für die laufende Berechnung der Seitenadressen sowohl für die Eingabe- als auch die Ausgabeoperationen verwendet und liefert die Adressensignale zu Adresseneingängen 0a-7a der Fig. 2. Diese Eingänge sind in Fig. 9 genauer gezeigt, wobei die Zeilenadresseneingänge mit R₀ . . . R₈ bezeichnet sind, die neun Binärbits des Zeilenadressensignals zugeordnet sind, während die Spaltenadresseneingänge mit C₀ . . . C₇ entsprechend acht Binärbits des Spaltenadressensignals bezeichnet sind. Diese Eingänge sind entsprechenden Leitungen zugeordnet, welche mit den Bildspeicher-Zeilen- und -spaltenadressen für jedes einlaufende Pixel oder jeden Datenwortblock entsprechend der Gesamtbildmatrix beaufschlagt werden. Da die Bildspaltennummer auch die einlaufende Strahlnummer ist, werden die Bildspaltenadressensignale für die Eingänge C₀ . . . C₇ bei Eingabeoperationen von herkömmlichen Mitteln erzeugt, die die Eingabe jedes Strahls und dessen Pixel vom Wandler 10 verfolgen und in Abhängigkeit davon 8-Bit-Spaltenadressen erzeugen. In ähnlicher Weise folgt eine solche konventionelle Einrichtung der Eingabe jedes Spaltenblocks aus acht Pixeln/Datenwörtern eines einlaufenden Strahls/Spalte und erzeugt sechs MSR's der Bildzeilenadresse in Abhängigkeit davon. (Bei Eingabeoperationen werden die restlichen Zeilen-LSB's nicht benötigt, da die verfolgten Ereignisse, d. h. das Auftreten eines Spaltenblocks, nur einmal für acht Bildzeilen auftreten. Bei Ausgabeoperationen, die unten erörtert werden, werden jedoch die Zeilen-LSB's benötigt.)

Die die drei LSB's der Bildzeilenadressen für jede Datenworteingabe übertragenden Leitungen sind zu den A-Eingängen mehrerer Multiplexer-Wähler 0 bis 7 geführt (und die Spalten-LSB's sind zu den A-Eingängen mehrerer Addierer 1 bis 7 bei Eingabeoperationen geführt), wobei jeder dieser Multiplexer-Wähler und Addierer einem entsprechenden Seitenspeicher zugeordnet ist. Sowohl die Wähler als auch die Addierer haben einen A- und B-Eingang und einen einzigen Ausgang. Der Ausgang jedes Addierers ist mit dem B-Eingang des zugehörigen Wählers verbunden, und der Wählerausgang liefert drei LSB's der Zeilenadresseninformation zum zugehörigen Seitenspeicher. Der Multiplexer-Wähler kann entweder in eine A-Betriebsart oder in eine B-Betriebsart gesetzt werden. In der B-Betriebsart wird das Ausgangssignal des zugehörigen Addierers zu dem zugehörigen Seitenspeicher durchgelassen. Die B-Betriebsart wird für Eingabeoperationen gewählt. (In der A-Betriebsart, die weiter unten erörtert wird, wird stattdessen das Signal an einem Wählereingang A zum Seitenspeicher durchgelassen.) An die B-Eingänge jedes der Addierer 0-7 wird ein zugehöriges Binärsignal von Binärsignalen 0-7 von einem konventionellen Generator, der ein Dauersignal liefert, angelegt. Ein solches Binärsignal zeigt bei jedem Addierer die gleiche Nummer bzw. Zahl wie an diejenige des mit dem Addierer verbundenen Seitenspeichers. Die A-Eingänge der Addierer erhalten drei LSB's der Bildspaltenadresse für jeden Eingabepixel.

Während der Eingabeoperationen addieren die Addierstufen das die Seitennummer des zugehörigen Seitenspeichers bezeichnende Festsignal zur Bildspaltennummer, Modulo 8, um für jeden der acht Seitenspeicher gleichzeitig die Seitenzeilenadresse jedes der einlaufenden Datenwörter aus dem Spaltenblock zu erzeugen, der dann als Einheit von dem Eingabepuffer 15 in die entsprechenden Seitenspeicher gemäß obiger Beschreibung der Fig. 8 abgelegt wird. Der 3-Bit-Seitenzeilenadressenausgang jeder Addierstufe geht direkt an den Eingang B des zugehörigen Wählers und durchläuft diesen direkt zum Seitenspeicher, wo er die drei LSB's der genauen Seitenzeilenadresse für das auf dieser Seite zu speichernde einlaufende Pixel darstellt. (Für den Seitenspeicher 0 werden die die drei LSB's der Bildspalteninformation übertragenden Leitungen direkt zum B-Eingang des korrespondierenden Wählers 0 geführt.) Selbstverständlich geschieht dies alles parallel für alle acht Pixel des einlaufenden Blocks, die von den Pufferelementen des Puffers 15 an den acht Dateneingängen 0a-7a der Seitenspeicher eingegeben werden.

Zu beachten ist auch, daß die sechs LSB's des Bildzeilenadressensignals ebenfalls in die Seitenspeicher eingegeben werden. Da dieses einmal für jeweils 8 Datenwörter eines einlaufenden Strahls oder einmal pro Spaltenblock erhöht wird, wird die durch die Summieroperation der Addierer 1-7 und der Wähler 0-7 gewonnene Seitenzeilenadresse umgewandelt oder verarbeitet zu 8-Zeilen-Vielfachen für jeden neu einlaufenden Spaltenblock, und zwar übereinstimmend mit dem Abbildungsschema gemäß Fig. 10.

Die Seitenspaltenadressen, welche sich nur einmal bei jeweils acht Strahlen der einlaufenden Daten ändern, werden einfach direkt in die Seitenspeicher über die die MSB's (am höchsten bewerteten Bits) der die Bildspeicherspalten führenden Leitungen eingegeben. Dadurch werden die Seitenspalten bei Beendigung der Verarbeitung von jeweils acht Strahlen in der erforderlichen Weise weitergeschaltet.

Bisher wurden nur die Eingabeoperationen im einzelnen beschrieben, und es wurde gezeigt, wie jeder der 256 Strahlen der Bildinformation mit jeweils hunderten von Pixeln in entsprechende Datenwörter umgesetzt und über acht einzelne Seitenspeicher verteilt wird, und zwar jeweils in gleichzeitig eingegebenen Blöcken von acht Pixeln, wodurch die Zugriffszeiterfordernisse drastisch beschnitten werden. Zusätzlich macht jedoch die Bildspeicherorganisation gemäß Fig. 4 ähnliche Einsparungen an Zugriffszeit und andere Vorteile bei Ausgabeoperationen möglich, welche ebenfalls in parallelen Blöcken erfolgen.

Es sei angenommen, daß die Speicherseiten mit einem vollständigen Einzelbild der Bildinformation entsprechend der Organisation gemäß Fig. 4 vollbelegt sind, wobei das Problem zu lösen ist, die Pixel mit parallelem Zugriff und in einer zur Eingabe in ein konventionelles Video-Anzeigesystem geeigneten Weise wiederzugewinnen. Dies geschieht entsprechend der schematischen Darstellung in Fig. 2 durch Wiedergewinnung der Pixel in aufeinanderfolgenden Zeilen entsprechend den Zeilen der Bildspeicherorganisation der Fig. 4 (und ebenfalls entsprechend den horizontalen Rasterlinien bzw. -zeilen der Sektorabtastung gemäß Fig. 3), und zwar in Blöcken von jeweils acht Pixeln. Aus den Seitenadressenplätzen, die in der anhand Fig. 9 weiter unten beschriebenen Weise bestimmt werden, gibt jeder Seitenspeicher gleichzeitig ein Datenwort/Pixel an ein entsprechendes Element bzw. eine Stufe 0-7 des Ausgangspuffers 22, so daß ein gesamter Pixelblock gleichzeitig an den Puffer übergeben wird. Die Reihenfolge, in der jedes Pixel/Datenwort des Blocks seriell an den Digital/Analog-Umsetzer 25 ausgegeben und danach zum Video-Anzeigesystem übertragen wird, wird von einer Ausgabe-Seitenwahlschaltung gemäß Fig. 12 entsprechend der gesamten Bildseitenorganisation gemäß Fig. 4 bestimmt. Allgemein ausgedrückt, erzeugt ein Ausgabemultiplexer 23 automatisch die richtige Auslesefolge jedes Blocks von Pixeln innerhalb des Puffers 22 für jeden aufeinanderfolgenden Block einer auszulesenden Bildzeile, wie nach der Bildspeicherorganisation in Fig. 4 vorgeschrieben ist, und zwar aufgrund seines Umlaufs durch die Ausgänge 7 bis 0 im Gegenuhrzeigersinn, sobald er auf die richtige Anfangsnummer für das erste Pixel der auszulesenden Zeile eingestellt ist.

Die Bestimmung dieser ersten Seitennummer, um diese mit der durch die Bildspeicherorganisation für die fragliche Zeile vorgegebenen Nummer in Übereinstimmung zu bringen, und der "Gegenuhrzeigersinn-Umlauf"-Effekt wird durch die einfache Logikschaltung gemäß Fig. 12 durchgeführt, die in der dargestellten Ausführung nur eine der möglichen Anordnungen zur Ausführung dieser Erfordernisse darstellt. Die Schaltung spricht auf konventionelle Steuermittel an, welche die Ausgabe jeder der 512 Bildzeilen mit einem entsprechenden Zeilenadressensignal auslösen. Die drei LSB's dieser Nummer der auszugebenden Zeile ist auch die Seitennummer für das erste Pixel der ausgelesenen Bildzeile. Fig. 12 zeigt genauer die Art des Auslesens aus dem Ausgabepuffer 22 und die Einzelheiten des Ausgabemultiplexers 23. Zusätzlich zur Eingangsabtastung (input strobe) und einem Ausgang zu einer Sammelleitung, die zum Digital/Analog-Umsetzer 25 (Fig. 2) führt, weist jedes Pufferelement auch einen "Ausgabe-Freigabe"-Eingang auf. Jeder dieser Ausgabe-Freigabe-Eingänge ist mit einem zugehörigen der Ausgänge 0 bis 7 des Ausgabewählers 28 verbunden. Der Wähler 28 dekodiert nur ein 3-Bit-Eingangsbinärsignal zur Aktivierung eines entsprechenden Ausgangs seiner Ausgänge 0 bis 7. Das binäre Eingangssignal wird dem Wähler 28 vom Ausgang eines 3-Bit-Abwärtszählers 30 zugeführt. Der Zähler 30 hat einen die Bildspeicherorganisationszeilennummer kennzeichnenden binären 3-Bit- Haupteingang, einen Taktimpulseingang und einen "Lasteingang", an dem ein das Ende einer Zeile und den Beginn des Zugriffs für eine neue Zeile bezeichnendes Signal aufgenommen wird.

Bei Beginn des Ausgabezugriffs wird ein neuer Zeilenzugriffsimpuls auf den Lasteingang des Zählers vor Beginn der Taktgabe für die auszulesende Zeile gerichtet. Das Signal am Lasteingang bewirkt, daß sich der Zähler 30 selbst auf die eine der acht Nummern 0 bis 7 entsprechend der aus drei LSB's bestehenden Zeilennummer der Bildorganisationszeilenadresse am Haupteingang des Abwärtszählers zurückgesetzt. Derartige Zeilenadressensignale (9-Binärbit-Datenwort), welche die 512 Bildorganisation/ Zeilennummern der in Serienreihenfolge oder auf andere Weise auszugebenden Zeilen darstellen, können von konventionellen Steuereinrichtungen erzeugt werden. Nach der dadurch erfolgenden Eingabe der Bildzeilennummer in den Abwärtszähler 30 wird diese zum Wähler 28 direkt übertragen, der danach die Nummer dekodiert und das zugehörige richtige Pufferelement freigibt, um das erste Pixel der auszulesenden Zeile auszugeben. Das Takten der nachfolgenden Pixel der Zeile beginnt danach und bewirkt, daß der Abwärtszähler bei jedem Auslesen eines Pixels um einen Schritt abwärts zählt, beginnend mit der ersten, gerade für die Zeile bestimmten Seitennummer. Der Abwärtszähler läuft zyklisch und wiederholt über den Bereich der Eingänge 0 bis 7 um und erzeugt die Seitennummern für alle nachfolgenden Pixel der auszugebenden Zeile durch Verminderung der Seitennummer des vorhergehenden Pixels um 1 (mit (0-1) bis zu 7).

Die Bestimmung der Seiten und entsprechenden Elemente des Ausgangspuffers 22, in denen die Pixel gespeichert sind, sagt selbstverständlich selbst noch nicht, wo in jedem der Seitenspeicher das besondere Pixel gefunden werden kann. Mit anderen Worten, für jedes auszulesende Pixel muß nicht nur die Seite, sondern auch die Seitenadresse bekannt sein, damit das richtige Pixel aus jeder Seite zu den entsprechenden Elementen 0 bis 7 des Ausgabepuffers 22 und von dort zum Wiedergabe-Untersystem des Instruments ausgegeben werden kann. An dieser Stelle ist es zweckmäßig, wiederum auf Fig. 10 Bezug zu nehmen, welche nicht nur das Einlesen der Bildpixel in die Seitenspeicher sondern auch das Schema des Auslesens dieser Pixel zeigt. Die nach rechts gestrichelten Kästchen sind die Plätze der gespeicherten Pixel des ersten Zeilenblocks des Bildspeichers, der als erster auszulesen ist. Wie zu sehen ist, befinden sich alle Pixel des ersten Zeilenblocks in der ersten Seitenspalte, ersten Zeilenposition. Der nächste Block der ersten Bildzeile wird ebenfalls in der ersten Seitenzeile zugegriffen, wobei jedoch die Spalte jetzt die zweite Spalte in allen Seiten ist. Die nachfolgenden Blöcke der ersten Bildzeile werden in ähnlicher Weise von den ersten Seitenzeilen zugegriffen, jedoch rückt bei jedem nachfolgenden Block die Seitenspalte um 1 vor. Es kann daher allgemein gesagt werden, daß die Seitenadresse für Ausgabeoperationen wie folgt gegeben ist: Die Seitenzeile ist die gleiche wie die Bildspeicherzeile, und die Seitenspalte rückt nur jeweils alle acht Pixel um 1 vor und ist daher durch die fünf MSB's der Bildspaltenadresse gegeben.

Die die vorstehende Seitenadressenbestimmung bei der Ausgabe durchführende Schaltung ist diejenige gemäß Fig. 9 (die nach dem vorstehenden auch der Bestimmung der Seitenadressen für die Eingabeoperationen dient). Für Ausgabeoperationen sind jedoch alle Multiplexer- Wähler 0-7 in die Betriebsart A geschaltet, so daß nur das Signal an den A-Eingängen zu den Seitenspeichern durchgelassen wird. Wie zuvor beschrieben wurde, sind die drei Leitungen des A-Eingangs jedes Wählers jeweils mit den R₀, R₁, R₂-Leitungen verbunden, welche die drei LSB's der Bildspeicher-Zeilenadresse für jeden Datenwort- oder Pixel-Eingang von den oben erwähnten konventionellen Einrichtungen zur Erzeugung der Bildzeilenadressensignale in der Reihenfolge für die auszugebenden 512 Rasterzeilen/ Bildzeilen übertragen (die konventionellen Einrichtungen legen auch die restlichen sechs MSB's der Bildzeilen- Adressensignale über die Leitungen R₃-R₈ direkt an die Seitenspeicher). Daher übertragen die Multiplexer- Wähler bei dieser Betriebsart die drei LSB's der Bildspeicher- Zeilenadresse nur direkt und gleichzeitig zu jeder der Seiten, und zwar über die Seiteneingänge R₀-R₂, während die restlichen Bits der Bildzeilenadresse die Seiten direkt über die Leitungen R₃-R₈ erreichen. Dies bewirkt, daß dieselbe Zeile in der Seite wie für die Bildmatrix oder den Bildspeicher zugegriffen wird, wie dies für Ausgabeoperationen erforderlich ist. Wie oben gesagt wurde, werden die fünf MSB's der Bildspaltenadresse ebenfalls direkt über Leitungen C₃-C₇ jeder der Seiten gleichzeitig eingegeben. Die drei LSB's der Bildspaltenadresse werden nicht benutzt, da allein das Auftreten jedes Zeilenblocks bei der Ausgabe verfolgt werden muß, was durch die fünf MSB's der Bildspaltenadresse gegeben ist. So ist beispielsweise die Bildspaltenadresse für die ersten acht Pixel die Spalte 0; danach wird nach jeweils acht Ausgabepixeln oder nach jedem Ausgabe-Zeilenblock einmal weitergeschaltet. Auf diese Weise führt die Anordnung gemäß Fig. 9 die Bestimmung der Seitenadressen für die Ausgabeoperationen durch.

Wie anhand von Fig. 12 gezeigt wurde, werden auch bei Ausgabeoperationen alle acht Pixel eines Blocks durch gleichzeitige Wiedergewinnung von verschiedenen Seiten parallel zugegriffen. Da allen Seitenspeichern die Seitenzeilenadresse gleichzeitig zugeführt wird, letztere sich für eine ganze ausgegebene Zeile nicht ändert und für alle Seitenspeicher die gleiche ist, und da ferner die Seitenspaltenadresse ebenfalls für alle gleich ist und sich nur einmal für jeweils 8 Pixel jedes Blocks ändert, bestimmt die Schaltung gemäß Fig. 9 im A-Betrieb gleichzeitig die Seitenadressen für die Pixel in allen acht Seiten. Daher werden alle acht Pixel jedes Blocks gleichzeitig in die Elemente 0 bis 7 des Ausgabepuffers 22 abgelegt. Die Schaltung gemäß Fig. 12 sorgt, wie oben beschrieben wurde, dafür, daß die Pufferinhalte entsprechend den Seitenschemata jeder Zeile der Bildspeicherorganisation in der richtigen Reihenfolge ausgegeben werden. Die jetzt seriellen Ausgangssignale des Ausgabepuffers werden ihrerseits an den Digital/Analog-Umsetzer 25 gegeben, der ein jetzt analoges Ausgangssignal zum Video-Anzeigesystem des Ultraschallabbildungssystem gibt.

Claims (11)

1. Ultraschall-Abbildungseinrichtung mit einem Ultraschallwandler zur Erzeugung eines eine Vielzahl von Ultraschall- Echostrahlbündel darstellenden analogen Signals und einem Speichersystem zur Speicherung einer in M Bildspeicherspalten und N Bildspeicherzeilen angeordneten Datenwort-Bildmatrix, dadurch gekennzeichnet,
daß der Speicher sowohl spaltenweise als auch zeilenweise in einem einzigen Speicherzyklus parallel zugreifbar ist und aufweist:
Umsetzmittel (12) zum Umsetzen des von dem Ultraschallwandler (10) gelieferten Analogsignals in eine Vielzahl von Datenworten, wobei jede Datenwort-Bildmatrixspalte eines der Strahlbündel darstellt;
eine Vielzahl von Seitenspeichern (0 . . . 7), denen jeweils eine Seitennummer zugeordnet ist;
Eingangsdaten-Leitwegmittel (14; 18), die mit den Seitenspeichern und den Umsetzmitteln verbunden sind und von einer ganzzahligen Größe X die Spaltennummer Modulo X, in der das Datenwort angeordnet ist, subtrahieren, um die Seitenzahl des ersten Datenworts der einlaufenden Spalte zu bestimmen;
Wählermittel (19), die mit den Eingangsdaten-Leitwegmitteln zur Auswahl der Seitenzahl für aufeinanderfolgende Datenworte gekoppelt sind;
Eingangspuffermittel (15) mit einer Vielzahl von ersten Speicherplätzen, die jeweils mit einem entsprechenden Seitenspeicher verbunden sind und ein Eingangsdatenwort an jeder der ersten Speicherplätze entsprechend dem von den Datenleitwegmitteln und den Wählermitteln bestimmten Seitenspeicher speichern, wodurch die in den Eingangspuffermitteln gespeicherten Datenworte gleichzeitig in die Seitenspeicher abgelegt werden, wenn die ersten Speicherplätze geladen werden;
Mittel (Fig. 9) zur Bestimmung einer genauen Seitenzeilen- und -spaltenadresse für jedes einlaufende Datenwort gleichzeitig mit der Speicherung der Datenwörter, wobei genannte Bestimmungsmittel mit den Eingangspuffermitteln und jedem der Datenspeicher verbunden sind;
eine Vielzahl von zweiten Speicherplätzen enthaltende Ausgangspuffermittel (22), die jeweils mit einem entsprechenden Seitenspeicher verbunden sind und aus dem korrespondierenden Seitenspeicher aufgenommene Datenworte in jedem der zweiten Speicherplätze speichern; und
Ausgangsdaten-Leitwegmittel (23), die mit den Seitenspeichern und den zweiten Speicherplätzen verbunden sind und den Seitenspeicher auswählen, aus dem eines der Datenworte zum Laden in einen entsprechenden zweiten Speicherplatz ausgewählt wird, wobei die Ausgangsdaten-Leitwegmittel die Datenworte aus benachbarten Spaltenplätzen in der Bildmatrix gleichzeitig wiedergewinnen,
wobei die Anordnung so getroffen ist, daß während der Speicherung einiger für die Echobildsignale repräsentativer Datenworte andere Datenworte gleichzeitig wiedergewonnen werden, so daß auf die Bildmatrix sowohl eingangsseitig als auch ausgangsseitig parallel zugreifbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenworte in einer Vielzahl von sich wiederholenden ersten Blöcken, welche die Bildmatrixspalten enthalten, und einer Vielzahl sich wiederholenden zweiten Blöcken, welche die Bildmatrixzeilen enthalten, organisiert sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangspuffermittel (15) so angeordnet sind, daß sie einen der ersten Blöcke pro Zeiteinheit speichern, so daß die Datenworte in dem zuerst geladenen Block gleichzeitig in den Seitenspeichern abspeicherbar sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zweite Mittel zur Bestimmung einer exakten Seitenadresse für jedes auslaufende Datenwort eines Blocks gleichzeitig mit der Wiedergewinnung des an die Ausgangsdaten-Leitwegmittel angelegten Blocks vorgesehen sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsdaten Bildzeileninformationen enthalten und daß die zweiten Mittel zur Bestimmung der Seitenadresse für Ausgangsdaten Mittel zum Identifizieren der Bildzeilenadresse und zum Verwenden derselben als Seitenzeilenadresse enthalten.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Bestimmungsmittel Schrittschaltmittel aufweisen, die die Seitenspalten, ausgehend von der ersten Seitenspalte, um eine Spaltenposition für jeden aufeinanderfolgenden Block von Ausgangszeileninformationen inkrementieren; um die Seitenspaltenadresse für die Ausgangsdatenworte zu bestimmen.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenspeicher (0 . . . 7) jeweils eine Vielzahl von in Seitenzeilen n und Seitenspalten m organisierten Datenwort-Speicherplätzen definieren und daß die Seitenzeilen und Seitenspalten auf die Zeilen N und Spalten M der Information durch die Gleichungen m=(M/X) und n=Nin Beziehung gebracht sind, wobei X ein ganzzahliges Vielfaches von 1 ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wählermittel Zähler (19) aufweisen, welche bei jedem dem ersten Datenwort folgenden Datenwort wiederholt über den Bereich 0, 1, 2 . . . (X-1) von der Nummer des ersten Datenworts für die einlaufende Spalte inkrementieren, um die Seitennummer für nachfolgende Datenworte zu gewinnen.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die einlaufenden Strahlbündel Bildspalteninformationen enthalten und daß die Mittel zur Bestimmung der genauen Seitenadresse Mittel aufweisen zum Addieren der dem einlaufenden Wort zugeordneten Bildspaltennummer zu der Nummer derjenigen Seite, auf der das Datenwort zu speichern ist, Modulo X, um die Seitenzeilenadresse für das einlaufende Wort zu gewinnen.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Bestimmung der genauen Seitenadresse Schrittschaltmittel aufweisen, die, beginnend mit der ersten Seitenspalte, um eine Seitenspaltenposition für jeweils acht einlaufende Spalten von Bildinformationen inkrementieren, um die Seitenspaltenadresse für das einlaufende Wort zu bestimmen.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsdaten-Leitwegmittel so ausgebildet sind, daß sie eine Schrittschaltung über den Bereich 0, (X-1), (X-2) . . . 1 vornehmen, und zwar beginnend mit der Spaltennummer, zu der die auslaufenden Daten gehören, um die Seite zu bestimmen, von der jedes Datenwort der auslaufenden Daten gewonnen wird.