DE3202365A1

DE3202365A1 - Datenspeicher mit fensterabtastung

Info

Publication number: DE3202365A1
Application number: DE19823202365
Authority: DE
Inventors: Hugh Strolle 19038 Glenside Pa. Christopher; Lauren Ann 13166 Weedsport N.Y. Christopher; Glenn Arthur 08638 Trenton N.J. Reitmeier; Terrence Raymond 08021 Clementon N.J. Smith
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1981-01-26
Filing date: 1982-01-26
Publication date: 1982-08-05
Also published as: GB2092785A; JPS58500044A; DE3202365C2; US4460958A; ES508856A0; IT1151701B; GB2092785B; FR2499289B1; ES8303789A1; IT8219283A0; FR2499289A1

Description

RCA 75,899 (& 75470)

GB-PA 81 02 281 + 81 08 967
AT: 26.1.1981;
23.3.1981

RCA Corporation, New York, N.Y.,V.St.A,
Datenspeicher mit Fensterabtastung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum gleichzeitigen Zugriff zu mehreren Plätzen eines elektronischen Datenspeichers.

Wie im folgenden in Verbindung mit verschiedenen Ausführungsbeispielen erläutert werden wird, bei denen der Speicher dazu verwendet wird, in seinen Plätzen entsprechende Proben einer Funktion zu speichern, schafft die Erfindung die Möglichkeit eines wahlfreien Zugriffes zu Proben von einer Mehrzahl von Plätzen, die in einem "Abtastfenster angeordnet sind, in Ansprache auf die Adresse einer Ecke oder eines anderen vorgegebenen Teiles des Fensters. Außerdem erfolgt der Zugriff zu dem' Satz von Proben parallel, so daß die Proben des Satzes sofort verfügbar sind und nicht erst nach einer

Zwischenspeicherung oder Pufferung.

Durch diese parallele Zugriffsfähigkeit unterscheidet sich die vorliegende Einrichtung von einem konventionellen Speichersystem, da es in seinen Speicherplätzen Funktionsproben speichert; da ein Zugriff jedoch jeweils nur zu einem einzigen Speicherplatz möglich ist, muß eine Zwischenspeicherung (Pufferung) der Probenbits erfolgen, bis ein serienmäßiger Zugriff zu allen Plätzen eines Fensters stattgefunden hat. Diese Unbequemlichkeit besteht beim Einschreiben von Daten in die Speicherplätze und erneut beim Herauslesen der Daten aus den Speicherplätzen.

T5 Die Erfindung ist nützlich bei Systemen (in denen, in der Terminologie eines konventionell organisierten Speichers Funktionsproben von einem "Fenster", das aus einer Gruppe von zusammenhängenden oder direkt benachbarten Speicherplätzen besteht, genommen werden sollen), um eine digitale Filterung zu bewirken oder lineare Interpolationen sowie Interpolationen höherer Ordnung mit Datenproben innerhalb eines Feldes solcher Proben durchzuführen. Bei solchen Systemen wird die Fensterposition in Ansprache auf eine dem Speicher zugeführte Folge von Abtastadressen in einem gewünschten Muster über das Datenfeld abgetastet oder geführt. Bei Systemen zum Interpolieren ist die Erfindung besonders nützlich für das Manipolieren von Wiedergabe- oder Display-Information, welche rasterabgetastete Datenfelder enthält, wie Fernsehsignale.

Es wird also, wie erwähnt, eine Einrichtung zum Zugreifen eines Speichers geschaffen, der Proben einer Funktion in Plätzen speichert, die entsprechenden Speicherplatzadressen zugeordnet sind. Die Einrichtung enthält eine Anordnung zum" Zuführen der Adressen zum Speicher, um einen Zugriff zu den entsprechenden Plätzen zu bewirken.

Gemäß der Erfindung ist, wo das System bei Zuführung einer einzigen Adresse zum Speicher einen wahlfreien und parallelen Zugriff zu Plätzen, die in' einem Abtastfenster enthalten sind, ermöglichen soll: Der Speicher in so viele Unter-

5 oder Teilspeicher unterteilt, wie Plätze im Abtastfenster enthalten sind; jede Adresse in einen ersten Teil, der für die Definition jedes Platzes in jedem Teilspeicher ausreicht, und einen zweiten Teil unterteilt; in der die Adressen zuführenden Anordnung eine Wahlvorrichtung vorgesehen, welche unter Steuerung durch den zweiten Teil jeder Adresse einem der Teilspeicher den ersten Teil der Adresse in unmodifizierter Form und den anderen Teilspeichern entsprechende Modifikationen des ersten Adressenteiles zuführt, und die Wahlvorrichtung in der Lage, die entsprechenden Modifikationen des ersten Teiles in Abhängigkeit vom Wert des zweiten Adressenteiles durchzuführen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine konforme kartenartige Darstellung ("Karte") von Datenproben, die in einem Speichersystem
gemäß der Erfindung zu speichern sind, um einen gleichzeitigen, parallelen Zugriff zu mehreren Datenproben zu ermöglichen;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Proben, die man von dem Speicher gemäß Fig. 1 erhält, wenn
eine quadratische Anordnung von Datenplätzen
durch Rasterabtastung adressiert wird;

Fig. 3 eine schejnatische Darstellung eines Speichers
gemäß einer AusfUhrungsform der Erfindung;

Fig. 4 ein Blockschaltbild dieses Speichers in Schaltung
in einer Einrichtung' gemäß weiterer Aspekte der
vorliegenden Erfindung;

c Fig. 5 ein vereinfachtes Blockschaltbild des Speichers gemäß Fig. 3 und 4;

Fig. 6 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines anderen

Speichers gemäß einer Ausführungsform der Erfin-
-JO dung, welches für das Verständnis der allgemeinen
Konstruktionsprinzipien der Speicher gemäß der Erfindung von Nutzen ist und

Fig. 7 und 8 ein Blockschaltbild eines eindimensionalen bzw. eines zweidimensionalen Raumfrequenz-Tiefpaßfilters gemäß weiterer Aspekte der Erfindung.

In den Zeichnungen bedeutet NSB die Bits der niedrigeren
(weniger zählenden) Stellen und HSB die Bits der höheren 2oStellen einer mehrstelligen Binärzahl, z.B. Adresse.

Fig. 1 ist eine landkartenartige Darstellung (Karte) eines Feldes von Probenpunkten, die in entsprechenden Plätzen eines konventionellen zeilen- und spaltenwei-

25se adressierten Speichers gespeichert sind. Die Probenpunkte sind dargestellt als in horizontalen, quer über das Papier verlaufenden Zeilen in Plätzen angeordnet, welche durch x-Koordinaten bezeichnet sind, deren Werte von links nach rechts zunehmen; und die Probenpunkte

ßgsind ferner dargestellt als in vertikalen, senkrecht zu den Zeilen verlaufenden Spalten in Plätzen angeordnet, die durch y-Koordinaten bezeichnet sind, deren Werte von oben nach unten zunehmen. Vier dieser Punkte in einer quadratischen Anordnung sollen bei einem Speichersystem, deren Werte von oben nach unten zunehmen. Vier dieser Punkte in einer quadratischen Anordnung sollen bei einem Speichersystem gemäß einer Ausführungs-

form der Erfindung während jedes Lese- oder Schreibzyklus
parallel zugegriffen oder adressiert werden. Um die Beschreibung dieses Prozesses zu vereinfachen, sind die Probenpunkte in vier verschiedenen Formen dargestellt:

c Kreisförmig, quadratisch, sechseckig und achteckig. Die kreisförmige Form bedeutet, daß die Zeilenzahl modulo
2 und die Spaltenzahl modulo 2 der Speicherplatzes beide gleich NULL sind; die quadratische Form, daß die erstere gleich NULL und die letztere gleich EINS sind; -IQ die sechseckige Form, daß die erstere gleich EINS, die letztere gleich NULL sind; und die achteckige Form, daß beide gleich EINS sind.

Man stelle sich nun vor, daß die Probepunkte rastermäßig

-^5 abzutasten sind, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das alle möglichen Zugriffsbedingungen zum oder vom Speichersystem beschreibt, welches beim tatsächlichen Betrieb in Wirklichkeit wahlfrei adressierbar oder anders als rastermäßig abtastbar sein kann. Die Rasterabtastung soll keine Rasterabtastung sein, bei der die Probenpunkte individuell abgetastet werden, indem man sie einzeln seriell zeilen- oder spaltenweise mit relativ hoher Frequenz Platz für Platz adressiert und nach jeweiliger Beendigung des platzweisen Adressierens mit relativ langsamer Frequenz zur nächsten Zeile oder Spalte fortschreitet, wie es bei der rastermäßigen Abtastung eines konventionellen Speichers nötig wäre. Es soll vielmehr eine Mehrzahl von Probenpunkten, die in einer bestimmten Anordnung angeordnet sind, gleichzeitig, parallel durch eiⁿ "Abtastfenster" zugegriffen werden, während die Speicherplätze des Speichersystems rastermäßig abgetastet werden. Ein solches "Fenster" kann in der Karte gemäß Fig. 1 als Quadrat von gespeicherten Probenpunkten erscheinen, wie innerhalb des dick gezeichneten Rahmens, der die vier Speicherplätze umgibt, welche durch einstellige Zahlen bezeichnet sind. Im Effekt erfolgt eine Rasterabtastung jeder der vier Positionen im Abtastfenster über

4^eden Probenpunkt in der Probenkarte gemäß Fig. 1.

Fig. 2 zeigt die Teile der aufeinanderfolgenden Zugriffsmuster in diesem quadratischen Fenster, während dieses

c die Karte gemäß Fig. 1 abtastet. Die Pfeile geben die zeitliche Reihenfolge der Zugriffsmuster indem die Rasterabtastung bewirkenden Fenster an, wobei nur Teile der Zeilenabtastung dargestellt sind. Man beachte, daß durch das Fenster immer ein Zugriff zu vier verschiedenen Typen von Probenpunkten stattfindet, einem Kreis, einem Quadrat, einem Sechseck und einem Achteck. Man beachte ferner, daß die vordere Spalte jedes Zugriffsmusters in einer Zeilenabtastung mit der hinteren Spalte des direkt vorangehenden Zugriffsmusters übereinstimmt

-,5 und daß die Spaltenadressierung um zwei fortschreiten muß, um eine vollständige Änderung des Zugriffsmusters bei der Änderung der Position über eine Reihe zu bewirken. Geht man entlang einer Spalte nach unten, so läßt sich das entsprechende Phänomen für die obere Zeile des

2Q unteren Zugriffsmusters im Vergleich mit der unteren Zeile des oberen feststellen; die Zeilenadressierung muß also um 2 fortschreiten, damit sich eine vollständige Änderung des Zugriffsmusters bei einer Änderung der Position längs einer Spalte nach oben oder unten ergibt.

Jeder Speicherplatz (zumindest diejenigen, die sich im Inneren des Speichers befinden) wird für jede Probenposition im Abtastfenster einmal adressiert, während der gesamte Speicher abgetastet wird, und jedesmal, wenn der betreffende Speicherplatz adressiert wird, hat er eine andere Position im Abtastfenster.

Fig. 3 zeigt die Probenpunkte in einer anderen Anordnung als in der Karte gemäß Fig. 1 . Durch diese Umordnung werden die kreisförmigen, quadratischen, sechseckigen und achteckigen Probenpunkte in individuelle Zeilen- und Spalten-Koordinatensysteme getrennt, so daß man davon sprechen kann, daß die jeweiligen Daten in Speicher-

platzen eines Unter- oder Teilspeichers SMOO, eines Teilspeichers SM01, eines- Teilspeichers SM10 und eines Teilspeichers SM11 gespeichert sind. Bezüglich Fig. 2 läßt sich feststellen, daß jede quadratische Anordnung aus vier Probenpunkten dadurch zusammengesetzt werden kann, daß man die Probenpunkte aus den verschiedenen Teilspeichern SMO, SMO1, SM10 bzw. SM11 auswählt. Jeder dieser Teilspeicher kann durch Zeilen und Spalten adressiert werden, um Daten von einem entsprechenden Speicherplatz zu liefern, ohne daß zwei Speicherplätze in einem Teilspeieher gleichzeitig adressiert werden. Alle Speicherplätze in jedem dieser Teilspeicher sind mit einem gemeinsamen Datenbuskanal für den betreffenden Teilspeicher gekoppelt, der von den Datenbuskanälen der anderen Teilspeicher getrennt ist. Diese ' Teilspeicher können dann handelsübliche Speicher sein, vorausgesetzt, daß ein geeignetes Adressierschema gefunden werden kann. Die Teilspeicher haben weniger Adressenleitungen als der Speicher gemäß Fig. 1, was die Tatsache widerspiegelt, daß die Gesamtzahl der Speicherplätze auf die Teilspeicher aufgeteilt ist.

Man lasse nun für den Augenblick das Problem außer acht, wie die Teilspeicher zu adressieren sind, und betrachte die Art des Multiplexens, das durch einen Eingangsmultiplexer MUX1 beim Schreiben von Daten in den Speicher gemäß Fig. 3 und einen Ausgangsmultiplexer MUX2 beim Lesen von Daten aus dem Speicher gemäß Fig. 3 bewirkt wird. Wenn man das quadratische Abtastfenster über die Anordnung von Speicherplätzen gemäß Fig. 1 führt und das Ergebnis betrachtet (oder einfach die in Fig. 2 dargestellten Abtastmuster), so sieht man, daß es nur vier Positionspermutationen gibt. Wenn die Position des quadratischen Abtastfensters in Zeilen- und Spaltenadressen in den Dimensionen y bzw. χ ausdrückt (was den Probenpunkt in der oberen linken Ecke des Fensters bezeichnet),

.dann sind diese Permutationen die folgenden:

a) für χ mod 2=0 und y mod 2=0

(das heißt, wenn die Bits der niedrigsten Stelle der Spalten und Zeilenadressen des Probenpunktes in der oberen linken Ecke des Abtastfensters gleich NULL sind, befinden sich der kreisförmige, der quadratischerer sechseckige und der achteckige Probenpunkt in der oberen linken, oberen rechten,

-JO unteren linken bzw. unteren rechten Ecke des Fensters;

b) für χ mod 2 = 1, y mod 2=0

(das heißt, die Bits der niedrigsten Stelle der Spalten- und Zeilenadresse, die den oberen linken Probenpunkt des Fensters bezeichnen, sind EINS bzw. NULL) befinden sich der quadratische, der kreisförmige, der achteckige und der sechseckige Probenpunkt in der oberen linken, der oberen rechten, der unteren linken bzw. der unteren rechten Ecke des Fensters.

c) für χ mod 2 = 0, y mod 2 = 1

(das heißt, daß die Bits der niedrigsten Stelle der Spalten- und Zeilenadressen, die den oberen linken Probenpunkt des Fensters bezeichnen, gleich NULL bzw. EINS sind) befinden sich der sechseckige, der achteckige, der kreisförmige und der quadratische Probenpunkt in der oberen linken, der oberen rechten, der unteren linken bzw. der unteren rechten Ecke des Fensters; und

d) für χ mod 2 = 1, y mod 2=1

(das heißt, daß die Bits der niedrigsten Stelle

der Spalten- und- Zeilenadresse, die die Fensterposition angeben, beide gleich EINS sind) befinden sich der achteckige, der sechseckige, der quadratische und der kreisförmige Probenpunkt in der oberen linken,

■j der oberen rechten, der unteren linken bzw. der unteren rechten Ecke des Fensters.

Der Eingangsmultiplexer MÜX1 kommutiert dann in Ansprache auf die vier Permutationen der niedrigststelligen Bits.-der die Abtastfensterposition spezifizierenden Spalten- und Zeilenadresse, die oberen linken, oberen rechten, unteren linken und unteren rechten Dateneingänge zu den Speicherplätzen in verschiedenen der Teilspeicher TO SMOO, SMO1 , SM10 und SM11 entsprechend dem oben gerade angegebenen Wahlmuster. Der Ausgangsmultiplexer MUX2 bewirkt in entsprechender Weise in Ansprache auf die vier Permutationen der niedrigststelligen Bits der die Abtastfensterposition spezifizierenden Spalten- und Zeilenadresse eine !Commutation von vier ausgewählten Speicherplätzen in den Teilspeichern SMOO, SM01, SM10 und SM11 zu den Datenausgängen oben links, oben rechts, unten links und unten rechts.

Auf den Eingangsmultiplexer MUX1 kann offensichtlich verzichtet werden, wann als Speicher ein vorprogrammierter Festwertspeicher (ROM) verwendet wird. Bei bestimmten Speicherformen kann ein bilateraler Multiplexer verwendet werden, der sowohl als Eingangs- als auch als Ausgangsmultiplexer arbeiten.

Fig. 4 zeigt das Schaltbild eines Speichers MEM entsprechend dem Speicher, dessen Prinzipskizze in Fig. 3 dargestellt ist. Der Speicher MEM gemäß Fig. 4 soll mehr Speicherplätze aufweisen als es in Fig. 3 dargestellt ist. In Fig. 4 sind (zusätzlich zum Eingangsmultiplexer MUXI, den Teilspeichern SMOO, SM01 , SM10 und SM11 sowie dem Ausgangsmultiplexer MÜX2 von Fig. 3 ) die Schaltungen zur Adressierung der Teilspeicher des Speichers MEM dargestellt. Diese" Schaltungen enthalten Addierer ADD1 und ADD2.

-] -Betrachtet man nochmals Fig. 2, so sieht man, daß im Abtastfenster für zwei aufeinanderfolgende Spaltenadressen während der Abtastung einer Zeile ein Paar der kreisförmigen, quadratischen, sechseckigen bzw. achteckigen Probenpunkte von einer Fensterposition zur nächsten erhalten bleibt. Man beachte ferner, daß die Phase des Fortschreitens zu einem neuen Paar aus einem kreisförmigen und sechseckigen Probenpunkt bezüglich des Fortschreitens zu einem neuen Paar aus

1Q einem quadratischen und achteckigen Probenpunkt versetzt ist. Das niedrigststellige Bit der dem Speichersystem gemäß Fig. 1 zugeführten Spaltenadressen wird bei den dem Speicher MEM in Fig. 4 zugeführten Adressenbits weggelassen und azu verwendet, Spaltenadressen für die Teilspeicher SMO1 und SM11 zu erzeugen. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, findet während einer Abtastung über die Spalten der Teilspeicher ein Fortschreiten der Wahl des quadratischen und des achteckigen Probenpunktes bei jeder zweiten Spaltenadresse, die während einer solchen Abtastung erzeugt wird, statt. Um das Fortschreiten der Adressen für die kreisförmigen und sechseckigen Probenpunkte in versetzter Phase zu bewirken, wird das oben erwähnte Bit der niedrigsten Stelle der Spaltenadresse im Addierer ADD1 zu den höherstelligen Adressenbits addiert und die resultierende summe wird dazu verwendet, die Spalten der Teilspeicher
SMOO und SM10 zu adressieren.

Aus Fig. 2 ist ferner ersichtlich, daß jedes Paar aus einem kreisförmigen und einem quadratischen Probenpunkt und jedes Paar aus eine sechseckigen und einem achteckigen Probenpunkt im Abtastfenster auch in aufeinanderfolgenden Zeilenpositionen innerhalb jeder Spalte erscheinen, während die Fensterposition während der Abtastung des Porbenfelds von Zeile zu Zeile fortbewegt wird. Mit anderen Worten gesagt, ändert sich das Fortschreiten in der Probenpunktzeile in der Zeilenrichtung

-j h-alb so schnell wie sich die Zeilenadressen für den Speicher gemäß Fig. 1 ändern. Eine Betrachtung der

Fig. 2 ergibt weiterhin, daß die Phase des Fortschreiten für die kreisförmigen und quadratischen Probenpunkte bezüglich des Fortschreitens der sechseckigen .und der achteckigen Probenpunkte versetzt ist. In fig. 4 wird diese Versetzung dadurch bewirkt, daß (a) die höherstelligen Bits der Zeilenadressen als Adressen für die Teilspeicher SM1O und SM11 verwendet werden und (b) die niedrigststelligen Bits der Zeilenadressen zu den höherstelligen Bits in einem Addierer ADD2 addiert und die resultierenden Summen als Zeilenadressen den Teilspeichern SMOO und SM10 zugeführt werden.

Das eben beschriebene Speichersystem MEM ist in Verbindung mit einer Phantom-Rastererzeugung für die Fernsehbildverarbeitung vorteilhaft. Bei einer Phantom-Rastererzeugung wird rastermäßig abgetastete Videoinformation in einen Speicher eingeschrieben, wobei die Speicherplätze in einem einzigen Raster während dieses Schreibens abgetastet werden, während die Abtastung der Speicherplätze beim anschließenden Herauslesen der gespeicherten Information aus dem Speicher mit einem Raster erfolgt, daß eine andere Größe oder Orientierung hat. die Befehle zum Schreiben und Lesen des Speichers sind jeweils rasterabtastetende Folgen von Koordinaten, welche Punkte in einem Feld von Datenprobenpunkten angeben (wie dem in Fig. 1 dargestellten Feld, jedoch mit mehr Probenpunkten). Es ist zweckmäßig, einen Schreibadressen-Abtastgenerator WAG zu haben, der integrale Zeilen- und Spaltenleseadressen des Speichersystems MEM erzeugt, die dem Speichersystem MEM über einen Lese/Schreib-Adressenmultiplexer MUX3 zugeführt werden, der durch ein Schreibkommando SC steuerbar ist, welches einem MUX3-Kommandoeingang zugeführt wird. Die punktweise Rasterabtastung ist gewöhnlich der zweckmäßigste Weg, das Speichersystem MEM zu füllen, wenn ein Basisband-

Videosignal in Echtzeit zugeführt wird. In einem solchen Falle wird dieses Signal nur durch einen einzigen Eingang von MUX eingespeist, während an den anderen Eingängen ein signalfreier Zustand aufrechterhalten wird. Die unausgenützte Kapazität des Multiplexers MUX1 bei solchen Speicherbedingungen ermöglicht · es, ihn durch einen einzigen Eins-Aus-Vier-Wählkreis zu ersetzen, wenn den Teilspeichern in der richtigen zeitlichen folge einzeln ein in Fig. 4 nicht vermerk-

10tes Schreibfreigabesignal zugeführt wird und nicht parallel wie bei Verwendung des Multiplexers MUX1. Von einem anderen Speicher können andererseits die Daten schneller eingespeichert werden, indem man die Parallelspeicherfähigkeit von MUX1 ausnützt und jeweils vier Probenpunkte gleichzeitig speichert.

In Ansprache auf ein dem MUX-Kommandoeingang zugeführtes Lesekommando LC führt der Multiplexer MUX3 dem Speichersystem MEM einen Teil oder Modul von Leseadressen zu, die durch einen Leseadressengenerator RAG erzeugt worden sind. Die Leseadressen vom Leseadressengenerator RAG, die eine Abtastkonversion von den durch den Schreibadressengenerator WAG gelieferten Schreibadressen darstellen, sind im allgemeinen nicht integral (in diesem Falle enthalten die Adressen von RAG zusätzliche Restbits, die in den Adressen vom Schreibadressenabtastgenerator WAG nicht enthalten sind). Wie bereits bemerkt, enthalten die Adressen vom Leseadressengenerator RAD zusätzlich zu den integralen modularen Teilen noch fraktionelle, residuelle Teile ("Reste") und diese Reste werden einem zweidimensionalen linearen Interpolierer 2DLI zugeführt, um eine Interpolation von Daten zu leiten, die sich in vier Speicherplätzen befinden, die ganzzahlige oder integrale Adressen haben, welche der durch den "Leseadressengenerator RAG erzeugten Adresse am nächsten benachtbart sind und diese umgeben. Die Notwendigkeit, vom Speicher vier Punkte gleichzeitig zu erhalten (für die Verwendung in dem zweidimentionalen

linearen Interpolationsprozeß) ist der Grund für die Unterteilung des Speichers - in die vier Unter- oder Teilspeicher SMOO, SM01, SM10· und SM11.

Im Interpolierer 2DLI werden: (a) die Daten von zwei Probenpunkten in derjenigen der beiden gleichzeitig adressierten Zeilen, die die kleinere Zeilenadresse hat, in einem Subtrahierer SUBl differenzmäßig kombiniert und (b) die Daten von zwei Probenpunkten in der anderen

TO^er beiden gleichzeitig adressierten Zeilen, die die nächsthöhere Zeilenadresse hat, in einem Subtrahierer SUB2 differenzmäßig kombiniert. Bei diesen Subtraktions-Prozessen werden die Probenpunkte mit den niedrigeren Spaltenadressen als Subtrahenden und die Probenpunkte

15init den höheren Spaltenadressen als Minuenden verwendet.

Die Differenzen, die sich aus diesen Subtraktionsprozessen in SUB1 und SUB2 ergeben, werden jeweils (a) in MP1 bzw. MP2 mit dem Rest des Zeilenkoordinatenteiles der Leseadresse multipliziert und die resultierenden Produkte werden in Addierern ADD3 bzw. ADD4 zu den entsprechenden Subtrahenden-Probenpunkten addiert. Die von den Addierern ADD3 und ADD4 erzeugten Summen sind ein erstes und ein zweites Interpolations-Zwischenergebnis. Das erste Interpolations-Zwischenergebnis von ADD3 wird in einen Subtrahierer· SUB3 vom zweiten Interpolations-Zwischenergebnis abgezogen. Das Resultat aus SUB3 wird in einem Multiplizierer MP3 mit dem Rest der Lesespaltenadresse multipliziert. Das Produkt 3QVon MP3 wird durch einen Addierer ADD5 zum ersten Interpolations-Zwischenergebnis addiert, wobei sich das Interpolations-Endresultat ergibt.

Die zweidimensionale lineare Interpolation kann alternativ mit eindimensionalen linearen Interpolationen zwischen Probenpunkten in der gleichen Spalte durchgeführt werden. Diese eindimensionalen Interpolationen werden

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durch den Rest der Spaltenieseadresse geleitet, worauf eine eindimensionale lineare Interpolation der Zwischenresultate stattfindet, um das Endresultat der Interpolation zu erhalten, wobei die zweite Interpolation durch

c den Rest der Spaltenleseadresse gelenkt wird.

Noch weitere Variationen sind dadurch möglich, daß man beim Subtraktionsprozeß andere Probenpunkte als Minuenden und Subtrahenden verwendet. . Bei solchen 1Q Variationen spielen eindimensionale lineare Interpolationen mit, die durch das Komplement der einen oder der anderen oder beider Leseadressenreste gelenkt werden.

c Anstatt den Interpolationsprozeß mit einem arithmetischen Rechenwerk durchzuführen, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, kann man die Interpolation zwischen oder unter räumlich benachbarten Daten auch in an sich bekannter Weise mit einem Festwertspeicher durchführen. Die Verwendung eines Festwertspeichers für die Interpolation ist besonders zweckmäßig, wenn es sich bei der Interpolation um einen Typ handelt, bei der die Daten unter Verwendung einer anderen Wichtungsfunktion gewichtet werden als der einer lineraren Interpolation zugeordneten geraden quadratischen Pyramide, z.B. einer durch ihr radiales Argument geteilten Bessel-Funktion.

Bei der Abtastkonversion oder -umsetzung, wie zwischen den Schreibadressen und den Leseadressen, die vom Adressengenerator WAG bzw. RAG geliefert werden, kann es sich einfach um einen einstellbaren Maßstabsfaktor zwischen den beiden Sätzen von Cartesischen-Koordinaten-Adressen handeln, wobei, z.B. das Ausmaß des Zusammendrükkens oder Vergrößerung des in einem Speichersystem MEM gespeicherten Display-Bildes verändert oder umgewandelt werden können. Solche Adressengeneratoren können einfach konstruiert sein, indem man (a) entsprechende

•j Zähler zum Erzeugen entsprechender Spaltenadressen mit relativ hoher Frequenz durch Zählen getasteter Bildelement-Taktimpulse, die ihnen mit Impulswiederholungsfrequenzen zugeführt werden, deren Verhältnis vom Grad der gewünschten Zusammendrückung oder Vergrößerung abhängt, verwendet und (b) entsprechende Zähler zum Erzeugen entsprechender Zeilenadressen mit verhältnismäßig niedrigen Frequenzen durch Zählen von Zeilentaktimpulsen verwendet, die ihnen mit Impulsfolgefrequenzen zugeführt werden, deren Verhältnis vom Grad des gewünschten Zusammendrückens oder Vergrößerns oder Dehnens abhängt.

Die Abtastung kann auch zwischen zwei Sätzen von Cartesischen-Koordinaten-Adressen umgesetzt werden, die Ί5 mit oder ohne gleichzeitiges Zusammendrücken oder Dehnen gegeneinander verdreht sind. Ferner kann die Umsetzung von einer Abtastung mit Cartesischen-Koordinaten in eine Abtastung mit Polar-Koordinaten und umgekehrt erfolgen.

Fig. 5 zeigt ein etwas vereinfachtes Blockschaltbild eines Speichersystems, bei dem der unterteilte Speicher DM1 als einziger Block und nicht als Vier-Teilspeicher SMOO, SM01 , SM10 und SM11 dargestellt ist. Durch Fig.

5 soll eine Zeichnungskonvention eingeführt werden, die für eine Blockschaltbild-Darstellung eines Speichers zweckmäßig ist, der in mehr als vier Teilspeicher unterteilt ist. Solche Speicher können beispielsweise dazu verwendet werden, Daten für Interpolationsrechnungen zu liefern, bei denen Polynom-Approximationen dritter oder noch höherer ungerader Ordnung in jeder Raumdime:nsion verwendet werden.

Fig. 6 zeigt ein Speichersystem mit. einem Speicher DM2, „ das in sechzehn Teilspeicher unterteilt ist, um ein quadratisches Abtastfenster mit vier Probenpunkten

- pro Seite zu bilden. Die Bits der beiden untersten Stellen jeder Spalten- und Zeilenadressen-Koordinaten steuern die Operation eines Eingangs-Multiplexers MUX4, der selektiv Dateneingangsleitungen auf die Datenschienen der Teilspeicher im unterteilen Sp-eicher DM2 schaltet, und eines Ausgangsmultiplexers MUX5, der diese Teilspeicher-Datenschienen selektiv mit den Datenausgangsleitungen verbindet.

Der Speicher DM2 ist so unterteilt, daß er ein Abtastfenster von 2^m χ 2ⁿ Probenpunkten liefert, wobei m = η = 2 ist, während der Speicher DM1 so unterteilt war, daß er ein Abtastfenst.er aus 2^m χ 2ⁿ Probenpunkten mit m = η = 1 lieferte. Die Verwendung eines Abtastfensters, dessen Abmessungen in Spalten- und r.eiüenadresser. zahlenmäßig ganzzahlige Fotenzen von Zwei sind, vereinfacht die Erzeugunng der Zeilen- und Spaltenadressen für die Teilspeicher, da die erforderlichen Prozesse der Teilung durch die Abtastfenster-Seitenlänge ohne digitale Division durchgeführt werden können, indem man einfach die von den Adressengeneratoren ursprünglich gelieferten Spalten- und Zeilenadressen abbricht ur.d da die Umwandlung der ursprünglich gelieferten Adressen in Ausdrücke Modulo der Abtastfenster-Seitenlänge zur Steuerung der Eingangs- und Ausgangsmultiplexer automatisch geschieht, wenn man die Bits nimmt, die beim Abbruchprozeß übrig bleiben. Der Vorteil, der sich durch die vereinfachte Division ergibt ( die ohne nennenswerte Verzögerung stattfindet, wenn die Schaltungen curch Zahlen in binärer Darstellung adressiert werden), ist so groß, daß es im Falle, daß ein Abtastfenster n.it den Abmessungen 2x . 2y gewünscht wird, bei dem χ und/oder y nicht ganzzahlig sind, es zweckmäßiger ist, ein Abtastfenster mit den Abmessungen 2^m . 2ⁿ zu verwenden, bei dem m bzw. η die nächstgrößere ganze Zahl ist, die auf χ bzw. y folgt, und nur den Teil der Ausgangsdaten vom Ausgangsmultiplexer des Speichers zu verwenden,

der dem gewünschten Abtastfenster· entspricht. Dasselbe

Konzept läßt sich mit Vorteil verwenden, wenn die gewünschten Zugriffsmuster zum Speicher nicht rechteckig sind. Es ist jedoch möglich, Speichersystem« zu konstruieren, bei denen die Spalten- und die Zeilenadressen .binär codierte Zah3en mit anderer Basiszahl als Zwei sind, welche eine schnelle Division erleichtern, obwohl die Abtastfensterabmessungen keine Vielfache von Zweier-Potenzen sind. Die bei einer solchen binären Codierung erforderliche Menge von Schaltungen machen diese Lösung jedoch im allgemeinen weniger attraktiv. Variationen, bei denen die Speicheradressierung durch Zahlen mit Vorzeichen anstelle der orzeichenlosen Zahlen geschieht, sind ebenfalls möglich.

Bei einer Betrachtung des Speichersystems gemäß fig. 6 wird die Art des Prozesses, durch den die Probenpunkte aus dem Abtastfenster· herauskommen, während dieses seine Abtastung ausführt, deutlicher als bei dem Speiche-rsystem gemäß Fig. 5. Die Bits der beiden niedrigeren Stellen der Spaltenadressen werden abgeleitet und liefern Fingangssigneile für Detektoren DET1 , DET2 und DET3, die das Ausgangssignal EINS lieferr, wenn diese Bits gleich oder größer als Eins, Zwei bzw. Drei sind. Die höherstelligeren Bits werden Addierern ADD6, ADD7 und ADD8 und als Spaltenadressierung den Spalten im Probenpunktraum, die Spaltenadressen gleich Drei in edner Modulo-Vier-Zählur:g haben, zugeführt. Die Ausgangssignale der Addierer ADD6, ADD7 und ADD8 werden als Spaltenadressen den Spalten im Probenpunktraum zugeführ, die Spaltenadressen gleich Null, Eins bzw. Zwei in einer Modulo-Vier-Zaählung haben. In analoger Weise werden die Bits der beiden niedrigeren Stellen der Zeilenadressen als Eingangssignale für Detektoren DET4, DET5 und DET6 abgeleitet, die mit einem Ausgangssignal Eins ansprechen, wenn diese Bits gleich oder größer als Eins, Zwei bzw. Drei sind; und die höherstelligeren Bits werden

als Eingangssignale Addierern ADD9, ADD1O und ADDI1 sowie als Zeilenadressen den Zeilen im Probenpunktraum zugeführt, die Zeilenadressen gleich Drei in einer Modulo-Vier-Zählung haben. Die Ausgangssignale der Addierer ADD9,

ADD1O und ADD11 sowie als Zeilenadressen den Zeilen im Probenpunktraum zugeführt, die Zeilenadressen gleich Drei in einer Modulo-Vier-Zählung haben. Die Ausgangssignale der Addierer ADD9, ADD1O und ADD11 werden zur Zeilenadressierung der Zeilen im Probenpunktraum zugeführt, die Zeilenadressen haben, welche gleich Null, Eins und Zwei in einer Modulo-Vier-Zählung haben. Wenn die niedrigstell igen Bits der Spalten- und der Zeilenadressen-Koordinaten beide gleich 00 sind, werden die hö'herstelligen Bits dieser Adressen ohne Modifikation als Spalten- und Zeilenadressen jedem der Teilspeicher im unterteilten Speicher DM2 zugeführt.

Ein Fortschreiten des Abtastfensters um eine Spalte in einer zu den Zeilen parallelen Richtung erhöht die Spaltenadresse inkrementell und wenn der Detektor DET1 feststellt, daß die beiden letztstelligen Bits gleich 01 sind, ändert sich das Detektor-Ausgangssignal von 0 nach 1. Diese Eins, die einem anderene Eingang des Addierers ADD6 zugeführt wird als der, der die höherstelligen Bits der x-Koordinate der Spaltenadresse erhält, bewirkt, daß das Ausgangssignal von ADD6 als Spaltenadresse denjenigen Teilspeichern zugeführt wird, die die vorliegende erste Spalte im Abtastfenster speichern, die fortzuschalten ist und die fortgeschaltet bleiben soll, bis die beiden niedrigstelligen Bits der Spaltenadresse wieder durch 00 gehen. Die Spaltenadressen für die anderen Teilspeicher bleiben unverändert.

Das Vorrücken des Abtastfensters um eine weitere Spalte in der gleichen Richtung, durch das die Spaltenadresse
so weitergeschaltet wird, daß ihre beiden niedrigstelligen Bits gleich 10 werden, hält das Ausgangssignal des Detektors DET1 unverändert auf EINS, während das Ausgangssignal des Detektors DET2 nun ebenfalls auf EINS umgeschaltet wird. Die Ausgangssignale der Addierer ADD6 und ADD7 sind

-l beide um Eins größer als die höherstelligen Bits der Spalteneingangsadresse, so daß der Teilspeicher, der die vorliegende erste Spalte im Abtastspeicher speichert, auf die nächste Position weitergeschaltet wird, um mit der vorliegenden zweiten jSpalte zusammen, zu sein, welche bei der vorherigen Spalteneingangsadresse die erste Spalte gewesen war.

Das Fortschreiten des Abtastfensters um noch eine Spalte, so daß die beiden niedrigstelligen Bits der Spalteneingangsadresse gleich 11 sind, bewirkt, daß das Ausgangssignal von DET3 auf EINS weiterschaltet, während die Ausgangssignale von DET1 und DET2 auf dem Wert EINS bleiben. Die ersten drei Spalten im Abtastfenster werden nun mit inkrementierter Spaltenadressierung von den Ausgängen der Addierer ADD6, ADD7 und ADD8 geliefert. Die nächste Spalteneingangsadresse beim nochmaligen Fortschreiten des Abtastfensters um eine weitere Spalte längs der gleichen Zeile läßt die beiden niedrigstelligen Bits der Adresse wieder die Werte 00 annehmen und die Änderung der Abtastfensterspalten ist vervollständigt.

Die zeilenweise Abtastung des Probenpunktraumes längs der Spalten ist ähnlich der eben beschriebenen spaltenweisen Abtastung längs einer Zeile. Die Funktionen der Detektoren DET4, DET5, DET6 und der Addierer ADD9, ADD10 und ADD11 bei der Modifizierung der Zeilenadressen sind ganz ähnlich wie die Funktionen der Detektoren DET1 , DET2 und DET3 sowie der Addierer ADD6, ADD7 und ADD8 bei der Modifizierung der Spaltenadressen.

Es soll nun auf die Detektoren DET1 , DET2, DET3, DET4, DET5 und DET6 näher eingegangen werden. Bei einem ersten Beispiel 'wird für diese Detektoren jeweils ein digitaler Vergleicher verwendet, dem (a) die niedrigstelligen Bits einer Adressen-Koordinate als das eine Eingangssignal und (b) der Grenzwert, den diese Bits

<! erreichen oder überschreiten sollen, als das andere Eingangssignal zugeführt sind. Ein anderes Beispiel eines solchen Detektors (der ein hohes Ausgangssignal liefert, wenn die letzten m oder η bits einer Spalten-

5 oder Zeilenadresse gleich oder größer als ein Grenzwert sind) ist ein Addierer, dem (a) an einem Eingang die niedrigstelligen Bits sowie (b) an einem anderen Eingang den Grenzwert darstellende Bits zugeführt werden, so daß (c) der Übertrag vom Addierer als Detektor-Ausgangssignal verwendet werden kann. wieder ein anderes Beispiel für einen solchen Detektor ist ein Flipflop, das durch das Ausgangssignal von einem NAND-Glied zurückgesetzt wird, welchem die niedrigstelligen Bits der Adressen-Koordinate zugeführt werden, und das durch das Ausgangssignal eines anderen NAND-Gliedes gesetzt wird, dem Bits zugeführt werden, die den Decodierungs-Grenzwert in den niedrigstelligen Bits darstellen, wobei das Detektor-Ausgangssignal das Eins- oder Wahr-Ausgangssignal des Flipflops ist.

Bei dem Speichersystem gemäß Fig. 5 könnte man annehmen, daß der Zustand der niedrigstelligen Bits selbst festgestellt und dazu verwendet werden kann, zu bestimmen, ob die Addierer in den Adressen-Leitungen eine

EINS zum Inkrementieren der höherstelligen Bits der Spalten- und Zeilen-Adressen erhalten sollen oder nicht. Nach einiger Überlegung kann man feststellen, daß die Bedingung, ob die Bits der m ( oder n) letzten Stellen gleich odcer größer als 2™ oder 2 ) sind.

einfach dadurch verifiziert werden kann, daß man den Zustand der Bits der höheren bzw. niedrigeren Stellen prüft und feststellt, ob er gleich Eins ist. Ob der Wert der Bits der letzten m (oder n) stellen, gleich oder größer als "EINS ist, kann man dadurch feststellen, daß man diese Bits in einem ODER-Glied einer ODER-Verknüpfung unterwirft und ob die Bits der m (oder n) letzten Stellen den Wert m-1 (oder n-1 ) erreichen

- oder überschreiten, kann dadurch festgestellt werden, daß man diese Bits in einem UND-Glied einer UND-Verknüpfung unterwirft.

In tabellarischer Form können dann die logischen oder Verknüpfungsfunktionen, mit denen festgestellt werden kann, ob eine zweistellige Binärzahl ab, geschrieben mit dem höherstelligen Bit zuerst, gleich oder größer als eine Grenzwertveränderliche L ist, wie folgt geschrieben:

ι Defitionsgleichung für

den Detektorausgang EINS

01 a+b=l

10 a=l

11 a-b=l

Die logischen oder Verknüpfungsfunktionen, mit denen festgestellt werden kann, ob eine dreistellige Binärzahl abc geschrieben mit dem höchststelligen Bit zuerst, gleich oder größer als eine Grenzwertveränderliche L ist, können wie folgt tabelliert werden:

Definitionsgleichung für den Detektor EINS

001	a+b+c=l
010	a+b=l
011	a+(b-c)=l
100	a=l
101	a·(b+c)=l
no -	a-b=l
111	a-b-c=l

Die logischen oder Verknüpfungsfunktionen, mit denen bestimmt werden kann, ob . eine vierstellige Binärzahl abcd, geschrieben mit dem höchststelligen bit zuerst, gleich einer Grenzwertvariablen oder größer als diese ist, können wie folgt geschrieben werden:

L Defintionsgleichung für

den Detektorausgang EINS

0001 a+b+c+d=l

0010 a+b+c=l

0011 a+b+(cd)=l
0100 a+b=l

0101 a+[b-(c+d)]=l

0110 a+(b-c)=l

0111 a+(b'C«d)=l

1000 a=l

1001 a (b+c+d)=l
1010 a (b+c)=l

1011 a·[b+(c«d)]=l

1100 a-b=l

1101 a-b[(c+d)]=l
1110 a-b-c=l

1111 a'b-c-d=l

Ein Vergleich der Verknüpfungsgleichungen mit den Mustern
der Einsen in den Spalten aufeinanderfolgender Grenzwertveränderlicher L zeigt bei der Aufstellung der Verknüpfungsgleichungen verwendeten Relationen, so daß man ohne weiteres auch die Gleichungen für Binärzahlen mit noch mehr Stellen aufstellen kann, wenn dies erforderlich is.t. Da die Detektor-Wahrheitsgleichungen viele Terme gemeinsam haben, kann man bei der Realisierung der' Detektoren den Aufwand an UND- und ODER-Gliedern

erheblich verringern. Die Netzwerke sind im allgemeinen hinsichtlich der benötigten Verknüpfungsglieder wirtschaftlicher als gewöhnliche digitale Vergleicher.

c Die in den Figuren 5 und 6 dargestellten Speichersysteme arbeiten mit qudratischen Abtastfenstern aus
2^m χ 2ⁿ Probenpunkten, wobei m = η ist man kann jedoch
auch andere rechteckige Fenster, bei denen m 4 η ist, verwenden. Das Abtastfenster kann bei den von der

^q Erfindung Gebrauch machenden Speichersystemen auch zu einem Abtastzeilensegment degenerieren, indem man m oder η gleich Null macht. Konventionelle, zeilen- und spaltenweise adressierte zuweidimensionale Speicher

können gestapelt werden, indem man Eingangs- und Ausgangs-

^r multiplexer zur Erzielung einer weiteren Adressierdimension verwendet, so daß sich ein dreidimensionaler Speicher ergibt. Die oben beschriebenen Techniken können dahingehend erweitert werden, daß ein Abtast-Parallelepiped als "Fenster" zum gleichzeitigen Zugriff

2Q zu einer dreidimensionalen Anordnung von Proben in einem solchen Speicher verwendet werden kann. Die Lehren der Erfindung lassen sich in der Praxis auf alle mehrdimensionalen Speicher anwenden, gleichgültig, wie groß die Anzahl der Dimensionen ist.

In Fig. 7 ist ein eindimensionales Raumfrequenz-Tiefpaßfilter dargestellt, wie es für die Verringerung der Auflösung in Feldintensitätsproben verwendet werden kann, die durch einen Feldprobenabtaster FSS aus einem

2Q zweidimensionalen Raum entnommen wurden. Der Abtaster FSS tastet das Feld systematisch ab, indem er Abtastzeilen mit einer relativ niedrigen Frequenz oder Rate wählt und dann die Proben längs jeder Abtastzeile mit einer relativ hohen Frequenz abtastet; dieser Abtastprozeß

kann beispielsweise eine konventionelle Rasterabtastung

sein, wie sie in Videodisplays verwendet wird. Eine eindimensionale Raumfrequenz-Tiefpaßfilterung in der Raumrichtung längs der Abtastzeilen läßt sich einfach durchführen, indem man die Proben in den aufeinanderfolgenden Stufen eines Schieberegisters wichtet, dem die aufeinanderfolgenden Abtastzeilen der Feldproben als Eingang zugeführt werden; eine eindimensionale Raumfrequenzfilterung in der zu den Abtastzeilen senkrechten Raumrichtung erfordert jedoch bekanntlich Schiebere-

iogister mit einer Länge von vielen Abtastzeilen. Bei vielen Feldabtastsystemen wird jedoqh in einem Feldspeicher die Feldintensitätsinformation für ein vollständiges Feld oder Bild gespeichert, beispielsweise enthalten Fernstudiogeräte häufig Einrichtungen zur Bildkompres-

15sion oder Bidldehnung oder Stillbildeinrichtungen, und in einem solchen Falle ist es dann zweckmäßig, zur Raumfrequenzfilterung Proben aus dem Feldspeicher zu entnehmen, der bereits für andere Zwecke vorgesehen ist. Das in Fig. 7 dargestellte Tiefpaßfilter bewirkt die Raumfrequenzfilterung in einer Richtung, die orthogonal zur x-Richtung verläuft, in der sich die Feldabtastzeilen erstrecken sollen.

Die Einrichtung gemäß Fig. 7 enthält eine Synchronisierschaltung SYN, welche der Erzeugung von Schreibadressen durch den Schreibadressengenerator WAG, die Erzeugung von Leseadressen durch den Leseadressengenerator RAG, und die Erzeugung von Feldintensitätsproben durch den Abtaster FSS synchronisiert. Ein Lese/Schreib-Adressenmultiplexer MUX3 wählt unter Steuerung durch ein Schreibkommando SC den Schreibadressengenerator WAG, um dem unterteilten Speicher DM3 während dessen Schreibzyklus Adressen zuzuführen. Der Multiplexer MUX3 wählt unter_ Steuerung durch ein Lesekommando RC den Leseadressengenerator RAG, um dem unterteilten Speicher DM3 während dessen Lesezyklus Adressen zuzuführen.

., -Feldspeicher werden gewöhnlich in Paaren betrieben, wobei die Lese- und Schreibzyklen . in den aufeinanderfolgenden Feldabtastungen alternieren und verschachtelt sind, um einen konstanten Feldprobendurchsatz zu erreichen;

c in Fig. 7 ist jedoch der Einfachheit halber nur' der eine speicher DM3 eines solchen Paares dargestellt. Ein solches Speicherpaar kann mit parallel geschalteten Dateneingangsleitungen und parallel geschalteten Datenausgangsleitungen betrieben werden, wobei das Zeit-

_1Qmultiplexen durch selektives Zuführen von Lesefreigabebzw. Schreibfreigabesignalen, die bei den meisten modernen Speichern verwendet werden, gesteuert wird, so daß eine Mehrfachausnützung eines gemeinsamen Eingangsmultiplexers MUX6 das Kpmmutieren von Feldproben

.jcvom Abtaster FSS zu geeigneten Teilspeicherteilen des unterteilten Speichers DM3 und des mit diesem gepaarten geteilten Teilspeicher möglich ist und außerdem auch eine Mehrfachausnützung eines gemeinsamen Ausgangsmultiplexers MUX7. Der Adressenmultiplexer MUX3 alterniert:

2Qfflit der Lese- und Schreibadressierung beider Speicher in den aufeinanderfolgenden Feldern, um die Schreibund Lesezyklen zu verschachteln.

Bei dem unterteilten Speicher DM3 sind die die jeweiligen 25Abtastzeilen der Feldintensitätsinformation speichernden Speicherplatzzeieln in sechzehn durch eine y-Adresse Modulo 16 bestimmte Gruppen unterteilt und die Speicherzeilen, die Abtastzeilen gleichen Modulo-16-Wertes speichern, sind zusammen in einem entsprechenden der .,«sechzehn Teilspeicher angeordnet. Die Bits der vier letzten Stellen der y-Adresse steuern eine Zeilenadressen-Modifizierungsschaltung AMC1 , die die höherstelligen Bits der y-Adresse modifiziert, um diese Teilspeicher mit y-Adressen zu" versorgen; bei der Modif izierungsocschaltung AMC1 handelt es sich um einen Typ, wie er oben ausführlich erläutert worden ist. D*ie x-Adressierung der Teilspeicher im unterteilten Speicher DM3 erfolgt

■j vollständig parallel. Die Bits der vier nidriegsten Stellen der y-Adresse steuern die Kommutierung des Zugriffes zu den Teilspeichern im Speicher DM3 durch den Eingangsmultiplexer MUX6 während des Schreibens und durch den Ausgangsmultiplexer MUX7 während des Lesens.

Während des Lesezyklus des Speichers DM3 liefert der Ausgangsmultiplexer MUX7 sechzehn Proben in einer geraden Linie senkrecht zur Richtung der Zeilenabtastung.

TO Eine der Endproben wird nicht benutzt, da bei einer Raumfrequenz-Tiefpaßfilterung gewöhnlich eine ungerade Anzahl von Proben verwendet wird. Die fünfzehn verbleibenden Proben werden durch gewichtete Summierung kombiniert, um eine Ausgangssignalprobe mit senkrecht zur Richtung der Abtastzeilen beschnittenem Raumfrequenzgang zu erzeugen, wie wenn fünfzehn Proben von einem Schieberegister, das aufeinanderfolgende Proben längs einer Abtastzeile speichert, durch gewichtete Summierung in bekannter Weise kombiniert werden, um eine Ausgangssignalprobe mit einem Raümfrequenzgang zu erzeugen, der in einer zu den Abtastzeilen parallelen Richtung beschnitten ist. Genauer gesagt, wird die Hüllkurve der Gewichte, die der ungeraden Anzahl der verwendeten Probenpunkte zugeordnet ist, durch die Einheitimpulsansprache eines Filters mit vorgegebenem Raumfrequenzgang beschrieben, transformiert von der Raumfrequenzdomäne in die Raumdomäne; und das digitale Filter, führt eine abgeschnittene Entwicklung der Filteransprache auf den Einheitsimpuls und die Feldintensitätsprobendaten durch.

Die Einheitsimpulsansprache ist bezüglich der mittleren Probe der Probenlinie symmetrisch, die die ungerade Anzahl der für die Raumfilterung verwendeten Proben enthält. Die mittlere Probe wird einem Wichtungsnetzwerk WN1 zugeführt, das typischerweise aus einem Festwertspeicher ROM besteht, welches eine gewichtete Ansprache als erstes Eingangssignal an ein die letztliche Summierung

-] bewirkendes Netzwerk SUM liefert. Die beiden Proben, die
einen Abtastabstand von der mittleren probe haben, sind
mit den gleichen Gewichten zu versehen; sie werden in
einem Addierer ADD12 addiert und ihre Summe wird als Eingangssignal einem gemeinsamen Wichtungsnetzwerk WN2 zugeführt, damit man für diese beiden Proben keine getrennten Wichtungsnetzwerke benötigt. In analoger Weise werden in einem Addierer ADD13 die beiden Probenpunkte addiert, die zwei Abtastabstände von der mittleren

•j Q Probe entfernt sind, um ein Eingangssignal für ein Wichtungsnetzwerk WN3 zu erzeugen; die beiden Probenpunkte, die drei Abtastabstände von der mittleren Probe entfernt sind, werden in einem Addierer ADD14 addiert, um ein Einangssignal für ein Wichtungsnetzwerk WN4 zu erzeugen; in einem Addierer ADD15 werden die beiden Probenpunkte addiert, die vier Abtastabstände von der mittleren Probe entfernt sind, um ein Eingangssignal für ein Wichtungsnetzwerk WN5 zu erzeugen; in einem Addierer ADD16 werden die beiden Probenpunkte addiert,

20die fünf Abtastabstände von der mittleren Probe entfernt sind, um ein Eingangssignal für ein Wichtungsnetzwerk WN6 zu erzeugen; in einem Addierer ADD17 werden die beiden Probenpunkte addiert, die sechs Abtastabstände von der mittleren Probe entfernt sind, um ein Eingangsig-

2gnal für ein Wichtungsnetzwerk WN7 zu erzeugen und in einem Addierer 18 werden schließlich die beiden Probenpunkte addiert, die sieben Abtastabstände von der mittleren Probe entfernt sind, um ein Eingangssignal für ein Wichtungsnetzwerk WN8 zu erzeugen. Die Ausgangs-

ßQsignale der Wichtungsnetzwerke WN2, WN3, WN4, WN5, WN6, WN7 und WN8 werden als zweites, drittes, viertes, fünftes, sechstes, siebtes bzw, achtes Eingangssignal dem Endsummier-Netzwerk SUM1 zugeführt, um sie und das erste Eingangssignal zu summieren und eine Probe

3<jder gefilterten Ausgangsansprache für die Feldintensitätsproben, die durch den Abtaster FSS geliefert werden, zu erzeugen.

Fig. 8 zeigt ein weiteres zweidimensionales Raumfrequenz-Tiefpaßfilter. Bei bestimmten zweidimensionalen Raumfrequenzfilterproblemen ist es nicht möglich, die Filterung in getrennte, eindimensionale Raumfrequenzfilterprozeduren, die nacheinander durchgeführt werden können, aufzuteilen. Ein Beispiel hierfür ist die Reduktion der Raumfrequenzauflösung auf gleiche Beträge in allen Richtungen in einem Feld von Proben aus einem zweidimensionalen Raum, was eine Tiefpaßfilterung mit einem kreisförmigen Abschneiden in der zweidimensionalen Raumfrequenzdomäne erfordert. Bei dem dargestellten Filter wird ein unterteilter Speicher DM4 mit vierundsechzig Teilspeichern verwendet. Während des Speicherschreibzyklus werden die vierundsechzig Teilspeicher von DM4 durch einen Eingangsmultiplexer MUX8 sukzessive mit entsprechenden Feldintensitätsproben beschickt, wobei die Wahl durch die Bits der drei niedrigsten Stellen der x-Schreibadresse und die Bits der drei niedrigsten Stellen der y-Schreibadresse gesteuert werden. Während des Speicher-Lese-Zyklus erfolgt der Zugriff zu den vierund sechzig Teilspeichern durch ein Abtastfenster, wobei ihre Verbindungen mit den Ausgangsdatenleitungen durch einen Ausgangsmultiplexer MUX9 gewählt werden, der durch die Bits der drei niedrigsten Stellen der x-Schreibadresse und die Bits der drei niedrigsten Stellen der y-Schreibadresse gesteuert wird. Die Spaltenadressen-Modifizierungsschaltung AMC2 modifiziert unter Steuerung der Bits drei letzten Stellen der x-Lese- oder Schreibadresse vom Adressenmultiplexer MUX3 die höherstelligeren Bits dieser Adresse und liefert damit die x-Adressen für die Teilspeicher
von DM4, und die Zeilenadressen-Modifizierungsschaltung AMC3 modifiziert unter Steuerung durch die Bits der drei unteren Stellen der y-Lese- oder Schreibadresse von MUX3, die höherstelligeren Bits dieser Adresse und liefert die y-Adressen für die Teilspeicher von DM4. Die Adressen-Modifzierungsschaltungen AMC2 und AMC3 entsprechen denen, die oben beschrieben wurden.

Von den vierundsechzig Ausgangssignalen des Ausgangsmulti-" plexers MUX9 liefern neunundvierzig in einer 7x7-Anordnung die bei der Filterung verwendeten Probenpunkte.

c In diesen Filtern wird normalerweise eine rechteckige Anordnung mit einer ungeraden Anzahl von Probenpunkten pro Seite verwendet. Die vom Ausgangsmultiplexer MUX9 parallel gelieferten Probenpunkte werden durch eine gewichtete Summierung kombiniert, um eine gefilterte

ΊΟ Feldintensitätsprobe zu erzeugen. Die Hüllkurve der Gewichte, die der rechteckigen Anordnung von Probenpunkten zugeordnet ist, wird durch die zweidimensionale Einheitsimpulsansprache eines Filters mit dem gewünschten zweidimensionalen Raumfrequenzgang beschrieben, diese

T 5 Hüllkurve ist die erste Bessel-Funktion einer Radial-Koordinatenveränderlichen geteilt durch diese Veränderliche im Fallke eines Tiefpaßfilters mit kreisförmigem Durchlaßband in der Raumfrequenzdomäne. Die zweidimensionalen Raumfrequenzfilter zeigen quadrantenmäßige Symmetrie und im Spezialfalle, daß sie hinsichtlich χ und y symmetrisch sind, oktantenmäßige Symmetrie. Das es in Fig. 8 dargestellte Filter soll unter diesen Spezialfall fallen. Die Ansprachen bei gleichen Abtastabständen vom mittleren Abtastpunkt im 7 χ 7-Abtastfenster werden daher in Summierungsnetzwerken SUM11 , SUM12, SUM13, SUM14, SUM15, SUM16, SUM17, ~SUM18 und SUM19 summiert. Die resultierenden Summen werden in Wichtungsnetzwerken WN11 , VN12, WN13, WN14, WN15, WN16, WN17, WN18 bzw. WN19 gewichtet, und die gewichteten Summen

3Qwerden einem Endsummierungsnetzwerk SUM20 zusammen mit der gewichteten Ansprache vom Wichtungsnetzwerk WN10 für den mittleren Abtastpunkt im 7 χ 7-Abtastfenster als Eingangssignale zugeführt. Das Ausgangssignal· des Endsummmierungsnetzwerks SUM20, die Summe seiner 35Eingangssignale, ist die gefilterte Ausgangsansprache bzw. das gefilterte Ausgangssignal entsprechend den Feldintensitätsproben, die dem Filter als Eingangssignale zugeführt worden sind.

.Die Erfindung kann in Verbindung mit Speichern, die die Abtastpunkte in analoger oder in digitaler Form speichern, verwendet werden. Bei einem nach den Lehren dcer Erfindung ausgebildeten digitalen Speicher' enthält jeder Unter- oder Teilspeicher typischerweise eine Mehrzahl von Ebenen, die durch Zeilen und Spalten parallel adressiert werden, wobei jede Ebene ein entsprechendes Bit einer Binärzahl, die den Wert des Abtastpunktes darstellt, speichert.'

In den Ansprüchen ist die Unterscheidung zwischen "Spalte" und "Zeile" eine rein sprachliche. Der Gegenstand eines Anspruchs soll bei einer Vertauschung der Begriffe "Spalte" und "Zeile" unverändert bleiben.

Im vorstehenden wurde also ein Speichersystem beschrieben, dessen Speicherplätze ein Feld von Probenpunkten kartieren. Durch eine Einrichtung wird ein paralleler Zugriff zu einer Mehrzahl von Speicherplätzen ermöglicht, welche eine Anordnung der Probenpunkte in einem Zugrifffenster bilden, welches in Ansprache auf die orthogonalen Adressen-Koordinaten eines der Probenpunkte in der Anordnung an jeden gewünschten Bereich des Abtastpunktfeldes verschoben werden kann.

-3S-

Leerseite

Claims

— /

-Γ.,*. PATEN T/VN-W Ä LTE- " · ·

DR. DIETER V. BEZOLD

DIPL. ING. PETER SCHÜTZ

DIPL. ING. WOLFGANG HEUSLER

MARlA-THERtSlA-STRASSE 99 POSTrACH 86 09 60

D-8OOO MUENCHEN 86

ZUGELASSEN BEIM EUROPÄISCHEN PATBNTAMT

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS MANDATAIRES EN DREVETS EUROPEENS

TELEFON 089/4 70 60 TELEX 593 638 TELEGRAMM SOMBEZ

RCA 75,899 (&75470)

GB-PA 81 02 281 + 81 08 967
AT: 26.1.1981;
23.3.1981

RCA Corporation, New York, N.Y., USA

Datenspeicher mit Fensterabtastung

Patentansprüche

Einrichtung zu Zugriff zu Speicherplätzen eines Speichers (MEM), in denen entsprechend Speicherplatzadressen jeweils Proben einer Funktion gespeichert sind, mit einer Anordnung (MUX3, ...), durch die dem Speicher Adressen (SPALTE, ZEILE) zum Zugriff zu den betreffenden Plätzen zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß

um die Einrichtung bei Zuführung einer einzigen Adresse zum Speicher einen- parallelen Zugriff zu Plätzen, die ein Speicherplatz-Abtastfenster definieren, zu ermöglichen, der Speicher (MEM) in so viele Teilspeicher (SMOO, SM01, SM10, SM 11) unterteilt ist, wie jedes Fenster Speicher-

platze enthält;

jede Adresse in einen ersten Teil (Spalten-MSB, Zeilen-MSB), der ausreicht, um Speicherplatz in jedem Teilspeicher zu definieren, und einen zweiten Teil (Spälten-LSB, Zeilen-LSB) unterteilt ist, und

die Anordnung (MUX3 ...) zum Zuführen der Adressen zum Speicher eine Wahlvorrichtung (ADD1, ADD2) enthält, die unter Steuerung durch den zweiten Teil jeder Adresse einem (SM11) der Teilspeicher den ersten Teil jeder Adresse in unmodifizierter Form und den anderen Teil speichern (SMOO, SMO1, SM10) entsprechende Modifikationen des ersten Adressenteiles zuführt, und die Wahlvorrichtung (ADD1, ADD2) die Modificationen des ersten Adressenteiles entsprechend dem Wert des zweiten Adressenteiles bewirkt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ·

jedes Fenster Dimensionen längs entsprechender Adressenkoordinaten (SP und ZL) jedes der Teilspeicher aufweist; daß der zweite Teil jeder Speicheradressede weiter in Unterabschnitte (COL LSB, ROW LSB) entsprechend jeder Fensterdimension unterteilt ist; und die Wahlvorrichtung Anordnungen (ADD1, ADD2) enthält, welche in Ansprache auf die entsprechenden Adressen-Unterabschnitte die Modifizierung der ersten Adressenteile für die jeweiligen Dimensionen oder Koordinaten der anderen Teilspeicher bewirkt.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ferner eine der Anzahl der Teilspeicher gleiche Mehrzahl von Kanälen (Eingänge von MUX1 oder Ausgänge von MUX2) und
eine Kommutiervorrichtung (MUX1, MUX2) vorgesehen sind, welche in Ansprache auf den zweiten Teil jeder

Adresse Wege für die Übertragung von Funktionsproben zwischen Kanälen und zu.gegrif fenen Speicherplätzen in entsprechenden Teilspeichern in einem durch den Wert des zweiten Teiles jeder Adresse bestimmten Muster

c vorsieht.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wahlvorrichtung ein Lesen von Sätzen von Proben der Funktion von zugegriffenen Plätzen in jedem Fenster

ηQ gemäß Definition durch die zugeführte Adresse bewirkt;

daß die Kommutiervorrichtung einen Ausgangs-Multiplexer (MUX2) zum Übertragen jedes Satzes von aus den Teilspeichern gelesenen Proben zu den entsprechenden Kanälen enthält und daß ferner ein mit den Kanälen gekoppeltes

^c netzwerk (2DLI) vorgesehen ist, um die Proben jedes Satzes zu einem entsprechenden Ergebnissignal (ENDERGEBNIS) an seinem Ausgang zu kombinieren.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, 2Q daß das Netzwerk (2DLI) die Proben entsprechend diesen jeweils zugeordneten Gewichten kombiniert.
6.Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Adresse einen weiteren Teil (RESTE) enthält ttf.c ^aB das Ketzverk ein Interpolierer zum Manipulieren der Werte jedes angelieferten Satzes von Proben entsprechend dem Wert weiteren Teiles jeder der Adressen ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilspeicher jeweils zweidimensional und ihre Plätze in Zeilen und Spalten angeordnet sind und daß die Adressieranordnung einen Schreibadressen-Abtastgenerator (WAG), der eine erste Folge von Adressen zum Speichern von Proben der Funktion in jeweiligen Teilspeicherplatzgc fenstern entsprechend einem ersten vorgegebenen Muster über die Zeilen und Spalten der Teilspeicher, und einen Leseadressengenerator ( RAG) zum späteren Lesen von

—Δ—

Proben der Funktion von jeweiligen Teilspeicherplatzfenster in einem gewünschten Fensterabtastmuster über die Zeilen und Spalten der Teilspeicher enthält.
8.Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Schreib- als auch der Leseadressengenerator für eine Erzeugung einer Folge von Adressen ausgebildet sind, die die Positionen von Platzfenstern in denselben Richtungen über die Zeilen und Spalten der Teilspeicher lO^btasten.
9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Fensterabtastmuster über die Zeilen und Spalten der Teilspeicherplätze, die durch die Folge von Adressen vom Lese-Adressengenerator zugegriffen werden, richtungsmäßig sich vom Abtastmuster über die Zeilen und Spalten der Teilspeicherplätze, die durch die Folge von Adressen vom Schreibadressengenerator bewirkt wird, unterscheidet.