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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren
zur Verbesserung der Darstellungsqualität von
Kathodenstrahlröhren-Anzeigegeräten ohne Erhöhung der
Auflösung des Kathodenstrahlröhren-Anzeigegeräts oder
Vergrößerung des Speichers für das Anzeigegerät. Insbesondere
werden Zeichen, die auf dem Bild eines Kathodenstrahlröhren-
Anzeigegeräts erscheinen, zur Verbesserung der
Darstellungsqualität scheinbar auf Zwischenpixelpositionen
positioniert. Diese scheinbare Positionierung wird erreicht,
indem die Intensitätswerte bestimmter Pixel, die die zu
verschiebenden Zeichen bilden, in zweite Intensitätswerte
umgewandelt werden.
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Bilder mit mehreren Zeichen von hochauflösenden Druckern
werden oft auf Kathodenstrahlröhren-Anzeigegeräten mit
niedrigerer Auflösung dargestellt. Die Zeichen von den
Druckern stammen meist aus speziell entwickelten
hochauflösenden Zeichensätzen. Informationen darüber, wo die
Zeichen auf dem Kathodenstrahlröhren-Bildfeld positioniert
werden sollen, stammen aus Druckerdateiformaten mit
Adreßpositionen auf einem Druckerbildfeld. Die Interpretation
der hochauflösenden Dateiformate führt zu Befehlssignalen,
die für die Auflösung des Druckers bestimmt sind, nicht für
die niedrige Auflösung des Kathodenstrahlröhren-
Anzeigegeräts. Diese Befehle enthalten Zwischenpixel-
Adreßpositionen (siehe unten) und Pixelintensitätswerte, und
die Befehlssignale werden auf dem Kathodenstrahlröhren-
Anzeigegerät in Positionszeichen an Zwischenpixelpositionen
umgesetzt, d. h. an Positionen, die nicht auf, sondern
zwischen diskreten horizontalen oder vertikalen Positionen
eines niedrigauflösenden Kathodenstrahlröhren-Bildfelds
liegen. Das Kathodenstrahlröhren-Anzeigegerät führt diese
Befehle aus- indem es auf die nächste Pixelposition an einer
diskreten horizontalen oder vertikalen Stelle eines
Kathodenstrahlröhren-Bildfelds abrundet, was oft zu falschen
und störenden Zeichenabständen auf dem Kathodenstrahlröhren-
Anzeigegerät führt.
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Im Rahmen dieser Anwendung bezieht sich der Ausdruck
"Intensitätswert", sofern nichts anderes angegeben ist, auf
Intensitätswerte, die Kathodenstrahlröhren-Pixeln zugeordnet
sind. Ebenso beziehen sich die Ausdrücke "Pixel",
"Pixelposition" und "Zwischenpixelposition" auf
Kathodenstrahlröhren-Pixel bzw. auf Positionen auf dem
Kathodenstrahlröhren-Bildfeld.
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Verschiedene Verfahren werden bisher eingesetzt, um Zeichen
aus Zeichensätzen, die für eine hochauflösende zweistufige
Anzeige entwickelt wurden, mit Hilfe von Graustufenverfahren
auf ein mehrstufiges Anzeigegerät mit niedrigerer Auflösung
zu versetzen. Bei diesen Verfahren werden viele zweistufige
Intensitätswerte in einer Anzahl im Verhältnis (flächenmäßig)
kleinerer zweistufiger Pixel durch einen einzigen
mehrstufigen Intensitätswert in einem im Verhältnis größeren
mehrstufigen Pixel ersetzt. Die vielen zweistufigen
Intensitätswerte wurden mit anderen Worten durch eine
niedrigauflösende (Graustufen-) Darstellung ersetzt.
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F. C. Crow behandelt diese Graustufenverfahren, die auch als
Antialiasing bezeichnet werden, in der Arbeit "The Aliasing
Problem in Computer Synthesized Shaded Images", University of
Utah, März 1976 (siehe auch US-A-4,237,457). Verschiedene
Graustufenverfahren wurden auch eingesetzt, um
niedrigauflösende Darstellungen von Zeichen in einem
Zeichensatz zu erhalten. Seitz et al beschreiben in US-A-
4,158,200 ein Verfahren, das die Darstellung von
Graustufenrepräsentationen von Zeichen in einem bestimmten
Zeichensatz ermöglichen soll. Bei Seitz speichert ein
Zeichengenerator Signale, die für die darzustellenden Zeichen
stehen. Die Signale liegen in binärer Form vor und
repräsentieren mehrstufige Intensitätswerte oder Graustufen.
In US-A-4,385,293 beschreibt Wisnieff den Einsatz von
Graustufen an diskreten Punkten eines Wechselstrom-
Plasmabildschirms, wobei die Graustufen in binärer Form in
Schieberegistern gespeichert sind. John E. Warnock
schließlich beschreibt in einem Artikel mit dem Titel "The
Display of Characters Using Grey Level Sample Arrays"
(Computer Graphics SIGGRAPH'80 Conference Proceedings, Juli
1980) die Speicherung von Graustufen- oder niedrigauflösenden
Darstellungen von Zeichen aus einem bestimmten Zeichensatz.
In diesem Artikel erörtert Warnock auch die Speicherung
mehrerer verschiedener Versionen der einzelnen Zeichen, wobei
jede Version eine verschiedene scheinbare
Zwischenpixelpositionierung des Zeichens darstellt. Dieses
Verfahren erfordert allerdings einen großen Speicher für das
Kathodenstrahlröhren-Anzeigegerät. So müßten etwa in einem
typischen Fall, in dem die Auflösung der Druckerdarstellung
ca. 8000 Pixel pro Zeichen und die des Kathodenstrahlröhren-
Anzeigegeräts ca. 80 Pixel pro Zeichen beträgt, 100
verschiedene Zeichendefinitionen für jedes Zeichen im
Speicher gehalten werden. Es besteht daher eine Notwendigkeit
für ein einfaches Verfahren zur Verbesserung der
Darstellungsqualität von Kathodenstrahlröhren-Anzeigegeräten
durch die scheinbare Positionierung von Zeichen, die darauf
erscheinen, auf Zwischenpixelpositionen. Diese Positionierung
darf weder eine höhere Pixelauflösung des
Kathodenstrahlröhren-Anzeigegeräts noch einen größeren
Speicher für das Kathodenstrahlröhren-Anzeigegerät erfordern.
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Diese Notwendigkeit ist besonders offenkundig, wenn Zeichen
aus dem Bild einer im Verhältnis höher auflösenden
Druckerdarstellung auf einem Kathodenstrahlröhren-
Anzeigegerät mit im Verhältnis niedrigerer Auflösung
dargestellt werden.
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Die vorliegende Erfindung bietet ein Verfahren zur Erfüllung
der Notwendigkeit zur Verbesserung der Darstellungsqualität
eines Kathodenstrahlröhren-Anzeigegeräts ohne Erhöhung der
Auflösung oder Vergrößerung des Speichers für das
Anzeigegerät. Diese Notwendigkeit ist besonders offenkundig,
wenn Zeichen mit verhältnismäßig hoher Auflösung auf einem
Kathodenstrahlröhren-Anzeigegerät mit verhältnismäßig
niedriger Auflösung dargestellt werden.
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Geliefert wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren
zur Verbesserung der Darstellungsqualität eines Bildes auf
einem Kathodenstrahlröhren-Anzeigegerät durch scheinbare
Positionierung einer Anzahl von Zeichen des Bildes an
Zwischenpixelpositionen auf dem Kathodenstrahlröhren-
Bildfeld, in dem das Bild erscheint, wobei die Zeichen aus
mehreren Pixeln gebildet werden und mit Hilfe von
Befehlssignalen, die die Zwischenpixel-Adreßpositionen
enthalten, an Kathodenstrahlröhren-Pixelpositionen
positioniert werden, jedem Pixel höchstens ein
Intensitätswert zugewiesen wird und die
Zwischenpixelpositionen aus Dateiformaten stammen, die
Pixelpositionen in einem gegebenen Bildfeld bezeichnen, das
eine höhere Auflösung als das Kathodenstrahlröhren-
Anzeigegerät hat, wobei das Verfahren aus folgenden Schritten
besteht:
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Bilden einer jeweils einzigen niedrigauflösenden Darstellung
für jedes einzelne Zeichen eines Zeichensatzes, der Zeichen
für ein Bild in dem höherauflösenden Bildfeld liefert, und
Speichern der einzelnen niedrigauflösenden Darstellungen in
einem Speicher des Kathodenstrahlröhren-Anzeigegeräts;
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als Reaktion auf ein Befehlssignal Positionieren der
niedrigauflösenden Darstellung eines Zeichens auf dem
Kathodenstrahlröhren-Anzeigegerät und Zuweisen eines ersten
Intensitätswertes zu jedem Kathodenstrahlröhren-Pixel des
Zeichens; und,
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wenn das Befehlssignal eine Pixeladreßposition in dem
hochauflösenden Bildfeld angibt, die einer
Zwischenpixelposition auf dem Kathodenstrahlröhren-Bildfeld
entspricht, Umwandeln der ersten Intensitätswerte der
Kathodenstrahlröhren-Pixel, die das angezeigte Zeichen
bilden, in zweite Intensitätswerte, wobei die Umwandlung der
ersten Intensitätswerte durch lineare Interpolation anhand
von Paaren erster Intensitätswerte erfolgt, die benachbarten
Pixeln des Kathodenstrahlröhren-Anzeigegeräts zugewiesen
sind, wodurch die Zeichen scheinbar auf
Zwischenpixelpositionen positioniert werden.
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Um die Erfindung voll verständlich zu machen, wird im
folgenden ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel unter
Bezugnahme auf folgende begleitenden Zeichnungen beschrieben:
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Fig. 1 ist eine Darstellung des Bildes von Zeichen auf einem
Kathodenstrahlröhren-Anzeigegerät mit Hilfe von
Formatbefehlen von einem Drucker ohne scheinbare
Zwischenpixelpositionierung;
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Fig. 2 zeigt eine Verbesserung der Darstellungsqualität
gegenüber dem Bild des Kathodenstrahlröhren-Anzeigegerätes in
Fig.
1 durch scheinbare Positionierung von Zeichen an
Zwischenpixelpositionen gemäß der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 3A stellt ein Kathodenstrahlröhren-Bildfeld dar, bei dem
den Kathodenstrahlröhren-Pixeln Intensitätswerte zugewiesen
sind;
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Fig. 3B stellt ein Kathodenstrahlröhren-Bildfeld dar, bei dem
den Kathodenstrahlröhren-Pixeln zweite Intensitätswerte
zugewiesen sind;
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Fig. 4A ist eine vergrößerte Darstellung eines Bildes von
Zeichen auf einem Kathodenstrahlröhren-Anzeigegerät, wobei
das Verfahren dieser Erfindung nicht eingesetzt wird;
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Fig. 4B ist eine vergrößerte Darstellung eines Bildes von
Zeichen auf einem Kathodenstrahlröhren-Anzeigegerät, die an
Pixelpositionen positionierbar sind, jedoch scheinbar an
Zwischenpixelpositionen positioniert wurden;
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Figs. 5A, B und C zeigen das Verfahren (lineare
Interpolation) zur Umwandlung der Intensitätswerte, die den
Kathodenstrahlröhren-Pixeln zugewiesen sind, in zweite
Intensitätswerte;
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Fig. 6 stellt das logische Ablaufdiagramm des Algorithmus zur
Erzielung der linearen Interpolation in Fig. 5 dar;
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Fig. 7A zeigt schematisch die Zuweisung von zweistufigen
Intensitätswerten zu Druckerpixeln in der zweistufigen
Druckerdarstellung, die eine höhere Auflösung aufweist als
die Darstellung des Kathodenstrahlröhren-Anzeigegeräts (7B);
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Fig. 7B zeigt schematisch die Zuweisung der jeweiligen
Intensitätswerte zu Kathodenstrahlröhren-Pixeln (auch nur als
"Pixel" bezeichnet) auf dem Kathodenstrahlröhren-
Anzeigegerät, das eine niedrigere Auflösung aufweist als die
Druckerdarstellung (7A);
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Fig. 8A stellt ein Kathodenstrahlröhren-Pixel mit
Druckerpixeln dar, die einem Bereich mit mindestens einem
gegebenen Kathodenstrahlröhren-Pixel zugrundeliegen und ihn
umgeben;
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Fig. 8B stellt das Kathodenstrahlröhren-Pixel (auch nur als
"Pixel" bezeichnet) aus Fig. 8A mit seinem zugewiesenen
Intensitätswert dar;
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Fig. 8C illustriert die Gewichtungsfunktion zur Erzielung
gewichteter Durchschnittswerte von zweistufigen
Intensitätswerten der Druckerpixel aus Fig. 8A, wobei sich
der Intensitätswert aus Fig. 8B durch Addition dieser
gewichteten Durchschnittswerte ergibt;
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Fig. 9 stellt schematisch dar, wie die niedrigauflösenden
Repräsentationen für die einzelnen Zeichen eines
Zeichensatzes erzielt werden, der die Zeichen für das Bild in
der Druckerdarstellung liefert, wobei diese
niedrigauflösenden Repräsentationen im Speicher abgelegt sind
und die Intensitätswerte in zweite Intensitätswerte
umgewandelt werden; und
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Fig. 10 stellt schematisch die Vorrichtung und das Verfahren
zur Umwandlung von Intensitätswerten durch lineare
Interpolation mit den Intensitätswerten benachbarter Pixel
dar.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, und hier insbesondere
auf Fig. 1, zeigt sich ein Bild von Zeichen auf einem
Kathodenstrahlröhren-Anzeigegerät mit unveränderten
Intensitätswerten. Zu beachten ist in Fig. 1 der enge Abstand
12 zwischen dem "t" und dem "i" in dem Wort "resolution".
Fig. 2 zeigt eine verbesserte Darstellungsqualität des Bildes
auf dem Kathodenstrahlröhren-Anzeigegerät mit Hilfe der
Verfahren dieser Erfindung. Hier wurde der Abstand (12')
vergrößert, um die Darstellungsqualität anzuheben. Beim
Übergang von Fig. 1 nach Fig. 2 erkennt man somit eine
scheinbare Verschiebung des Zeichens "i" um einen
Zwischenpixelabstand nach rechts, oder man sieht in Fig. 2
eine scheinbare Positionierung des Zeichens "i" auf eine
Zwischenpixelposition. Diese scheinbare
Zwischenpixelpositionierung des Zeichens "i" wird erreicht
durch eine Umwandlung bestimmter Intensitätswerte von Pixeln,
die dieses Zeichen bilden, in zweite Intensitätswerte.
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Fig. 3A ist ein schematisches Diagramm mehrerer benachbarter
Pixel 31 auf einem Kathodenstrahlröhren-Bildfeld 30 mit
zugewiesenen Intensitätswerten (32) und mit repräsentativen
Pixelpositionen 33. Ebenfalls dargestellt sind diskrete
horizontale Positionen 34A und diskrete vertikale Positionen
34B. Alle Positionen außer den Pixelpositionen 33 werden als
Zwischenpixelpositionen bezeichnet. Fig. 3B zeigt dasselbe
Bildfeld, jedoch mit zweiten Intensitätswerten 36, die sich
durch die Umwandlung der Intensitätswerte aus Fig. 3A in die
zweiten Intensitätswerte aus Fig. 3B ergaben. In Fig. 3A sind
mehrere Reihen von Pixeln zu sehen. Ein Beispiel dafür ist
die Reihe 35 mit fünf benachbarten Pixeln sowie Teilen der
Pixel 38 und 39, die der Reihe 35 horizontal benachbart sind.
Fig. 3B zeigt dieselben Reihen von Pixeln wie Fig. 3A, wobei
jedoch die Intensitätswerte aus Fig. 3A in zweite
Intensitätswerte umgewandelt wurden. Die Reihe 37 in Fig.
3B
ist dieselbe Reihe wie die Reihe 35 in Fig. 3A, wobei den
Pixeln jedoch zweite Intensitätswerte zugewiesen werden.
Figs. 3A und 3B stellen auch mehrere Pixel dar, die bei der
Darstellung mit den angegebenen Intensitäten ein Zeichen
bilden.
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Fig. 4A ist ein Schema von Pixeln 31A, die die Zeichen (44)
"i" und "t" bilden. Da es pro Pixel nur einen Intensitätswert
und daher auch nur einen Helligkeitsgrad geben kann, sind die
Zeichen nur an den Pixelpositionen positionierbar. Fig. 4B
zeigt die scheinbare Verschiebung der Zeichen um
Zwischenpixelabstände 45 oder die scheinbare Positionierung
des Zeichens "i" an einer Zwischenpixelposition 46. In Fig.
4A wurden den Pixeln 31A Intensitätswerte zugewiesen, damit
sich das Bild 40 ergibt. Das Bild 40 aus Fig. 4A wurde in der
Darstellungsqualität verbessert, indem die Abstände zwischen
dem "i" und dem "t" scheinbar dadurch vergrößert wurden, daß
die Intensitätswerte in zweite Intensitätswerte umgewandelt
wurden, um eine scheinbare Verschiebung des Zeichens "i" (44)
um einen Zwischenpixelabstand 45 zu erzielen, wie in Fig. 4B
dargestellt.
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Figs. 5A, B und C zeigen ein Schema des bevorzugten
Verfahrens zur Umwandlung der Intensitätswerte 32 aus Fig. 5A
in die zweiten Intensitätswerte 36 aus Figs. 5B und C. Dieses
bevorzugte Verfahren ist die in Fig. 5B dargestellte lineare
Interpolation. Die lineare Interpolation wird im bevorzugten
Ausführungsbeispiel (siehe 35 in Fig. 3A) reihenweise
angewendet. Die lineare Interpolation wird also jeweils nur
auf eine Reihe angewendet, wobei die lineare Interpolation
der Intensitätswerte in einer Reihe die lineare Interpolation
der Intensitätswerte in einer anderen Reihe nicht beeinflußt.
Die lineare Interpolation wird auf alle Reihen angewendet,
die ein Zeichen bilden, das scheinbar an einer
Zwischenpixelposition positioniert werden soll. Die Sinc-
Funktion kann auch verwendet werden, um erste
Intensitätswerte in zweite Intensitätswerte umzuwandeln. Die
ganzen Zahlen 100 bis 105 stehen für Pixelpositionen (33) in
horizontaler Richtung (d. h. von links nach rechts oder von
rechts nach links auf dem Anzeigegerät) auf dem
Kathodenstrahlröhren-Bildfeld 30 in Fig. 3A, und der Abstand
zwischen den obigen Zahlen ist eine eindimensionale
Repräsentation der Pixel 31 in Fig. 3A auf dem
Kathodenstrahlröhren-Bildfeld 30. Fig. 5A ist eine
schematische Kurve, die einige der zugewiesenen
Intensitätswerte (32) als Funktion der Pixelpositionen in
einer Reihe von Pixeln auf dem Kathodenstrahlröhren-Bildfeld
darstellt.
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Wieder unter Bezug auf Figs. 5A, B und C stellt das Diagramm
50 rechts neben der Kurve in Fig. 5B ein Befehlssignal dar,
das eine Zwischenpixel-Adreßposition oder eine Druckerpixel-
Adreßposition aus Druckerdateiformaten enthält. Es liegt
somit ein Befehl zur Positionierung eines Zeichens an einer
Zwischenpixelposition vor, also an einer Position, die sich
nicht auf, sondern zwischen den Pixelpositionen befindet, die
durch die ganzen Zahlen 100, 101, 102, 103, . . . dargestellt
sind. Diese Befehle können zwar auf dem niedrigauflösenden
Kathodenstrahlröhren-Bildfeld 30 nicht tatsächlich ausgeführt
werden, doch mit Hilfe der in Fig. 5B dargestellten linearen
Interpolation können sie scheinbar (für das Auge des
Betrachters) ausgeführt werden. Die lineare Interpolation
kann graphisch wie folgt dargestellt werden. Die Pfeile 32,
die die Intensitätswerte darstellen, befinden sich an Stellen
der Kurve, die den in den Druckerdateiformaten angegebenen
Druckerpixelpositionen entsprechen. Da das Druckerbildfeld
eine höhere Auflösung aufweist als das Kathodenstrahlröhren-
Anzeigegerät, bezeichnen die Druckerpixelpositionen auf dem
Kathodenstrahlröhren-Anzeigegerät meist
Zwischenpixelpositionen. Diese Intensitätswerte werden dann
miteinander interpoliert. In Fig. 5B zum Beispiel wird der
Pfeil, der einen Intensitätswert von 24 darstellt, um ein
halbes Pixel auf die Position 102,5 verschoben, und der
Pfeil, der den Intensitätswert 13 darstellt, wird auf die
Zwischenpixelposition 101,5 verlagert (siehe Fig. 5B). Der
Wert 24 stellt den Intensitätswert dar, der einem Pixel (dem
Pixel zwischen 102 und 103) zugewiesen ist), dessen
Intensitätswert geändert werden soll. Der Intensitätswert 24
für das Pixel zwischen den Pixelpositionen 102 und 103 wird
durch Interpolation mit dem unveränderten Intensitätswert 13
für das danebenliegende oder benachbarte Pixel zwischen den
Pixelpositionen 101 und 102 umgewandelt, so daß sich für das
Pixel zwischen den Pixelpositionen 102 und 103 ein zweiter
Intensitätswert von 18 ergibt. Der Intensitätswert des Pixels
zwischen 103 und 104 wird durch Interpolation mit dem
unveränderten Intensitätswert des Pixels zwischen 102 und 103
umgewandelt, so daß sich für das Pixel zwischen den
Pixelpositionen 103 und 104 ein zweiter Intensitätswert von
12 ergibt. Die anderen Intensitätswerte, die den Pixeln auf
dem Kathodenstrahlröhren-Anzeigegerät zugewiesen werden,
werden auf dieselbe Weise wie oben in zweite Intensitätswerte
umgewandelt. Das Pixel zwischen 100 und 101 (n und n+1) und
das Pixel zwischen 101 und 102 (n+1 und n+2) werden als
horizontal benachbart bezeichnet.
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Einige sich ergebende zweite Intensitätswerte sind in Fig. 5C
dargestellt.
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Benachbarte Pixel eines gegebenen Pixels könnten auch Pixel
über und unter dem gegebenen Pixel sein.
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Zu beachten ist, daß die lineare Interpolation nur in
horizontaler Richtung oder entlang der Pixel in einer
bestimmten Reihe erfolgte, denn dies ist die Richtung, in der
Buchstaben oder Zeichen zu Wörtern zusammengefügt werden. In
den meisten Fällen stellte sich heraus, daß eine
Interpolation in vertikaler Richtung (nach oben und unten auf
dem Anzeigegerät) nicht erforderlich war. Leichte vertikale
Variationen im Zwischenpixelbereich bei der Positionierung
von Zeichen auf dem Kathodenstrahlröhren-Anzeigegerät
verbesserten die Darstellungsqualität kaum. Die Interpolation
sollte, wie es auch einfacher ist, in der Richtung erfolgen,
in der Buchstaben oder Zeichen zu Wörtern zusammengefügt
werden. So sind die Buchstaben des Wortes "die" in
horizontaler Richtung angeordnet (waagerecht auf der Seite),
nicht in vertikaler Richtung (senkrecht auf der Seite).
Außerdem wurde festgestellt, daß eine Interpolation pro Pixel
ausreichte, um die Darstellungsqualität auf dem
Kathodenstrahlröhren-Anzeigegerät zu verbessern.
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Die Ausdrücke "horizontale Richtung" und "horizontal"
beziehen sich auf die Richtung, in der Zeichen zu Wörtern
zusammengefügt werden. Die Ausdrücke "vertikal" oder "oben"
und "unten" beziehen sich also auf eine Richtung, die
rechtwinklig zu der "horizontalen Richtung" liegt.
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Das logische Ablaufdiagramm des Algorithmus, der für die
Erzielung der Interpolation in diesem bevorzugten
Ausführungsbeispiel eingesetzt wird, wird in dem obigen
Absatz beschrieben und ist in Fig. 6 dargestellt. In Fig. 6
zeigen die Blöcke 60 und 62, daß 0 und a&sub1; das erste Paar von
Intensitätswerten sind, die miteinander interpoliert werden
sollen. Block 64 enthält Anweisungen zur Durchführung der
eigentlichen Interpolation zur Ermittlung der zweiten
Intensitätswerte "Muster (x)". x in Block 64 stellt den
Zwischenpixelabstand dar, um den ein Zeichen verschoben
werden soll. In Fig. 5B ist x zum Beispiel 0,5. Werden die
obigen Parameter (0, a&sub1; und x = 0,5) eingesetzt, ergibt sich
in Block 64 [(0) (0,5) + (a&sub1;)(1-0,5)] = [0,5a&sub1;], und dieser
Wert wäre dann die zweite Intensität für das Pixel ganz links
in einer bestimmten Reihe, das durch x&sub1; repräsentiert wird.
Block 66 repräsentiert Anweisungen zur Wiederholung des
obigen für a&sub1; und a&sub2;. In Block 64 ergäbe sich dann [a&sub1;(0,5) +
a&sub2; (1-0,5)] = [0,5a&sub1; + 0,5a&sub2;]. Dieser letztere Wert wäre der
zweite Intensitätswert für das Pixel x&sub1;+1, das benachbarte
Pixel rechts neben dem Pixel x&sub1;. Entscheidungsblock 68 und
Block 69 enthalten Anweisungen zur Wiederholung des obigen
Prozesses bis einschließlich i = n. Die beiden letzten zu
interpolierenden Intensitätswerte wären demnach an-1 und an,
und der letzte zweite Intensitätswert (der Wert, der dem
Pixel ganz rechts in der Reihe zugewiesen wird) wäre
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[an-1(0,5) + an (1-0,5)] = [0,5an-1 + 0,5an].
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Die oben verwendeten eckigen Klammern geben an, daß die
größte ganze Zahl in dem Wert innerhalb der Klammern
verwendet werden soll, also zum Beispiel [1,9] = 1 und [2,5]
= 2.
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Fig. 7A zeigt ein Schema eines zweistufigen Druckerbildfelds
70 mit Druckerpixeln 71 und einigen zweistufigen
Intensitätswerten (72), die den Druckerpixeln oder den Pixeln
des Druckerbildfelds zugewiesen sind. Der Ausdruck zweistufig
bedeutet, daß jedem Druckerpixel jeweils nur die
Intensitätswerte "0" oder "1" zugewiesen werden können. Fig.
7B dagegen zeigt ein Kathodenstrahlröhren-Bildfeld 30B mit
Kathodenstrahlröhren-Pixeln 31B und einigen zugewiesenen
Intensitätswerten (32B), bei denen es sich um mehrstufige
Werte handelt. Der Ausdruck mehrstufig bedeutet, daß jedes
Kathodenstrahlröhren-Pixel jeweils einen Wert aus einem
bestimmten Bereich haben kann, zum Beispiel aus dem Bereich
von 1 bis 31. Fig. 7B stellt Pixel auf dem
Kathodenstrahlröhren-Bildfeld 30B dar, das die gleiche Fläche
wie das Druckerbildfeld 70 abdeckt. Die Druckerpixel 71 in
Fig. 7A liegen mit anderen Worten den Kathodenstrahlröhren-
Pixeln 31B in Fig. 7B zugrunde. Zu beachten ist, daß sich auf
derselben Fläche viel mehr Druckerpixel 71 als
Kathodenstrahlröhren-Pixel 31B befinden, das Druckerbildfeld
70 also eine höhere Auflösung hat als das
Kathodenstrahlröhren-Bildfeld 30B auf dem
Kathodenstrahlröhren-Anzeigegerät.
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In Figs. 8A, 8B und 8C ist das Mittel zur Zuweisung eines
Intensitätswertes zu einem Pixel 31C eines
Kathodenstrahlröhren-Anzeigegerätes dargestellt. Das von der
dicken Linie 88 umschlossene größere Quadrat 31C in Fig. 8A
repräsentiert ein größeres Pixel des niedrigauflösenden
Kathodenstrahlröhren-Bildfelds 30 oder 30B, und die kleineren
Quadrate 71C innerhalb und in der Umgebung des größeren
Quadrats stellen die Druckerpixel 71C des hochauflösenden
Druckerbildfeldes dar. Fig. 8B stellt das in Fig. 8A gezeigte
größere Pixel 31C dar, dem ein Intensitätswert (32C)
zugewiesen werden soll. Der mit Rasterlinien überzogene
Bereich 85 von Fig. 8A stellt einen Bereich der
Druckerdarstellung dar, der zumindest das gegebene
Kathodenstrahlröhren-Pixel 32C (siehe Fig. 8B) auf dem
Kathodenstrahlröhren-Anzeigegerät enthält. Alle kleineren
Quadrate 71C in Fig. 8A stellen die den Druckerpixeln 71C
zugrundeliegende Fläche 85 dar. Die schraffierten Bereiche in
Fig. 8A stellen die Druckerpixel dar, deren zweistufiger
Intensitätswert "1" ist, und die unschraffierten Bereiche
stellen die Druckerpixel dar, deren zweistufiger
Intensitätswert "0" ist. Fig. 8C stellt die bevorzugte
Gewichtungsfunktion dar, die verwendet werden soll, obwohl
auch andere Gewichtungsfunktionen mit ebenso
zufriedenstellenden Ergebnissen verwendet werden könnten. Die
Zahlen (89) in den Druckerpixeln 71C in Fig. 8A stellen
gewichtete Werte dar, die den einzelnen Druckerpixeln gemäß
der Gewichtungsfunktion in Fig. 8C zugewiesen wurden. Jeder
gewichtete Wert wird mit seinem entsprechenden zweistufigen
Intensitätswert multipliziert, so daß sich ein gegebenes
Produkt ergibt. Die gegebenen Produkte werden dann addiert,
so daß sich ein erster Intensitätswert (25 in diesem Fall)
für das niedrigauflösende Pixel in Fig. 8B ergibt. Das oben
beschriebene Verfahren zur Bildung mehrstufiger
Intensitätswerte ist unter dem Namen Antialiasing bekannt und
wird in einer Doktorarbeit von F. C. Crow mit dem Titel "The
Aliasing Problems in Computer - Synthesized Shaded Images"
(University of Utah, März 1976) beschrieben. Den jeweiligen
Nutzen des Einsatzes verschiedener Gewichtungsfunktionen
erörtert John E. Warnock in einem Artikel mit dem Titel "The
Display of Characters Using Grey Level Sample Arrays"
(Computer Graphics 14(3): 302-307, Juli 1980). Das obige
Verfahren zur Bildung von Intensitätswerten wird auch zur
Bildung niedrigauflösender Darstellungen für die einzelnen
Zeichen für das Bild auf der Druckerdarstellung verwendet.
Die obigen Intensitätswerte sind es, die in zweite
Intensitätswerte umgewandelt werden, um die Zeichen scheinbar
an Zwischenpixelpositionen zu positionieren.
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Fig. 9 ist eine schematische Darstellung des bevorzugten
Verfahrens zur scheinbaren Positionierung einer Anzahl von
Zeichen eines Bildes an Zwischenpixelpositionen. Fig. 9
beginnt im Grunde mit einem Zeichensatz 92 mit Zeichen, die
für eine Druckeranzeige entwickelt wurden. Für jedes Zeichen
94 des Zeichensatzes 92 wurde eine hochauflösende Darstellung
95 gestaltet. Eine hochauflösende Darstellung 95 ist einfach
eine zweidimensionale Matrix von Nullen und Einsen. Die
relativen räumlichen Positionen der Nullen und Einsen in der
Matrix entsprechen relativen räumlichen Positionen von
zweistufiger Intensität, wenn sie den benachbarten
Druckerpixeln zugewiesen werden. Wie in der Beschreibung zu
Fig. 7 ausgeführt, wird auf die hochauflösende Darstellung 95
die Gewichtungsfunktion 96 angewendet, um eine
niedrigauflösende Darstellung 91 zu erhalten. Wei die
hochauflösende Darstellung 95 ist auch die niedrigauflösende
Darstellung 91 einfach eine zweidimensionale Matrix von
Intensitätswerten. Jeder Intensitätswert kann jedoch meist
eine Zahl aus einer Gruppe von mehr als nur zwei Zahlen sein.
Die relative räumliche Positionierung der Intensität in der
niedrigauflösenden Darstellung hat auch dieselbe Bedeutung,
die für die hochauflösende Darstellung beschrieben wurde. Die
niedrigauflösende Darstellung wird nun im Speicher 93 des
Kathodenstrahlröhren-Anzeigegeräts gespeichert. Das obige
Verfahren wird mit jedem Zeichen des Zeichensatzes
wiederholt, der Zeichen für ein Bild in einer
Druckerdarstellung liefert. Nur eine Darstellung für jedes
Zeichen des Zeichensatzes muß gespeichert werden. Die
niedrigauflösenden Darstellungen können als zweidimensionale
Matrix benachbarter Rechtecke oder Quadrate gedacht werden.
Diese Rechtecke oder Quadrate bilden größere Rechtecke oder
Quadrate, wobei jedes kleinere Rechteck oder Quadrat dieselbe
Größe hat wie die Kathodenstrahlröhren-Pixel und nur einen
einzigen Intensitätswert aufweist. Da wir nur einen
Intensitätswert pro Pixel haben können, muß die Fläche in
jedem kleineren Quadrat oder Rechteck die gesamte Fläche in
einem und nur in einem Pixel abdecken. Die niedrigauflösenden
Darstellungen sind also nur an Pixelpositionen
positionierbar. Das Problem besteht dann darin, wie diese
größeren Quadrate oder Rechtecke (die niedrigauflösenden
Darstellungen) mit Hilfe von Befehlssignalen, die
Zwischenpixel-Adreßpositionen enthalten, positioniert werden
können. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die
Zeichen mit Hilfe konventioneller Mittel an einer bestimmten
vertikalen Position positioniert (siehe 34 in Fig. 3A), wie
etwa durch Abrunden zur nächsten vertikalen Position. Die
Verfahren der vorliegenden Erfindung dienen jedoch primär zur
scheinbaren Positionierung der größeren Rechtecke oder
niedrigauflösenden Darstellungen zwischen horizontalen
Pixelpositionen, d. h. an Zwischenpixelpositionen. Eine
Illustration einer horizontalen Position ist in Fig. 3A zu
finden. Zur scheinbaren Positionierung eines Zeichens an
einer horizontalen Zwischenpixelposition wird die
niedrigauflösende Darstellung des Zeichens aus dem Speicher
93 des Kathodenstrahlröhren-Anzeigegeräts gelesen. Die
Intensitätswerte werden den Kathodenstrahlröhren-Pixeln
zugewiesen, als würden die niedrigauflösenden Darstellungen
mit Hilfe von Befehlssignalen des Computers positioniert, die
nur Pixelpositionen enthalten. Diese Zuweisung erfolgt durch
Abrunden auf das nächste Pixel. So wird zum Beispiel
Zwischenpixelposition 100,5 abgerundet auf Pixelposition 100.
Den Pixeln werden dann Intensitätswerte zugewiesen, als wäre
das Befehlssignal 100. Nun kann mit Hilfe konventioneller
Verfahren eine Zuweisung der Intensitätswerte zu
Kathodenstrahlröhren-Pixeln erfolgen. Bei dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel werden die Zeichen mit konventionellen
Verfahren an vertikalen Pixelpositionen positioniert. Die
obige Zuweisung würde im Kathodenstrahlröhren-Bildfeld 30C
ein Bild wie Fig. 1 liefern. Das Bild, das im
Kathodenstrahlröhren-Bildfeld 30C erscheinen würde, wird nun
durch eine scheinbare Positionierung einer Anzahl von Zeichen
an Zwischenpixelpositionen verbessert. Diese Positionierung
erfolgt durch Umwandlung der oben gewonnenen Intensitätswerte
bestimmter Pixel aus der Anzahl der Zeichen in zweite
Intensitätswerte. Die Anzahl der Zeichen sind die Zeichen,
die per Befehl an Zwischenpixelpositionen zwischen
horizontalen Positionen positioniert wurden. Diese Umwandlung
der Intensitätswerte erfolgt durch den linearen Interpolator
94, wie in der Beschreibung zu Figs. 5A, B, C und 6
beschrieben. Möglich wäre auch eine Interpolation zur
scheinbaren Positionierung von Zeichen an
Zwischenpixelpositionen zwischen vertikalen Positionen, doch
eine solche Interpolation bringt keine wesentliche
Verbesserung der Darstellungsqualität des
Kathodenstrahlröhren-Anzeigegeräts. Die zweiten
Intensitätswerte wie auch die unveränderten Intensitätswerte
werden dann zur Einstellung der Helligkeit der Pixel
verwendet, um ein Bild wie das in Fig. 2 gezeigte auf dem
Kathodenstrahlröhren-Anzeigegerät 30d zu erzeugen.
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Fig. 10 zeigt ein Schema des linearen Interpolators 110, der
Teil eines universellen Digitalcomputers 100 ist und in der
hier beschriebenen Erfindung verwendet wird. Die
Intensitätswerte, die den Pixeln einer Pixelreihe (siehe 35
in Fig. 3A) zugewiesen sind, werden mit Hilfe der Vorrichtung
in Fig. 10 in zweite Intensitätswerte umgewandelt. Diese
Pixelreihe ist eine horizontale Anordnung von Pixeln und ist
Teil einer Anzahl von Pixelreihen, aus denen ein Zeichen
gebildet wird. Die Intensitätswerte ai und ai+1
beispielsweise, die zwei benachbarten Pixeln in einer
gegebenen Pixelreihe zugewiesen sind, werden aus dem Speicher
115 des Kathodenstrahlröhren-Anzeigegeräts in die Register
101 bzw. 102 geladen. ai und ai+1 werden dann durch den
Multiplikator 103 bzw. 104 mit x bzw. 1- x multipliziert. x
repräsentiert den Zwischenpixelabstand, um den ein Zeichen
auf dem Kathodenstrahlröhren-Anzeigegerät verschoben wird.
Die Ergebnisse von 103 und 104 werden dann auf den Addierer
105 angewendet, der ein Ergebnis von ai x ai+1 1(a- x)
liefert. Dieses letztere Ergebnis repräsentiert den zweiten
Intensitätswert, der dem Pixel zugewiesen werden soll, dessen
Intensitätswert auf dem Kathodenstrahlröhren-Anzeigegerät
ai+1 betrug. a&sub1; steht für das Pixel ganz links in einer
gegebenen Reihe. Um a&sub1; in einen zweiten Intensitätswert
umzuwandeln, werden 0 und a&sub1; in die Register 101 bzw. 102
geladen. Der zweite Intensitätswert, der a&sub1; ersetzt, wird
dann auf dieselbe Weise ermittelt, die oben für den Austausch
von ai+1 beschrieben wurde. Der obige Vorgang wird für jede
Reihe wiederholt, die das Zeichen bildet, das scheinbar an
einer Zwischenpixelposition positioniert werden soll. Der
obige Vorgang wird dann wiederholt für alle Zeichen, die
scheinbar positioniert werden sollen. Diese zweiten
Intensitätswerte werden dann in ein Kathodenstrahlröhren-
Anzeigegerät geladen, wodurch die Zeichen scheinbar an einer
Zwischenpixelposition positioniert werden, um die
Darstellungsqualität zu verbessern (siehe Fig. 2).