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2019-12-24T21:43:06Z

Halbgeviertstrich

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Ein '''Zeichengenerator''' ist derjenige Teil eines Computers oder eines anderen digital gesteuerten Ausgabegeräts, der die Umsetzung von einem Zeichencode – beispielsweise nach [[ASCII]] – in ein für den Menschen lesbares Zeichen ([[Glyph]]) erledigt. Dazu braucht man in der Regel sowohl [[Hardware|Hard-]] als auch [[Software]].

Aufbauend auf solchen Zeichengeneratoren lassen sich dann [[Terminal (Computer)|Terminal]]s oder Grafikbildschirme und damit [[Schriftgenerator]]en ansteuern, aber auch Schriftzüge per [[Plotter]] oder andere mechanische Systeme zu Papier bringen.

== Text-Terminals ==
[[Bild:Visicalc.png|right|mini|Textdarstellung mit Attribut „Inversdarstellung“]]
[[Bild:Chargen.png|right|mini|Zeichensatz eines 2-KB-Zeichengenerator-ROMs mit je 6×8 Pixel, der kyrillische und lateinische Zeichen, Sonderzeichen und Blockgrafik-Zeichen enthält]]
[[Bild:Zeichengeneratoren.png|mini|Ausgaben verschiedener Zeichengeneratoren aus den frühen 1960er Jahren. Zeichengeneratoren waren damals nicht standardisiert und kosteten 2000 bis 10.000 US-Dollar.<ref>Carl Machover: ''A Brief, Personal History of Computer Graphics.'' In: ''Computer.'' Vol. 11, Nr. 11, November 1978, {{ISSN|0018-9162}}, S. 38–45, hier S. 41.</ref>]]

Die häufigste Ausführung eines ausschließlich Text darstellenden Bildschirms (siehe [[Textmodus]]) verwendet ein Zeichengenerator-[[Festwertspeicher|ROM]], das für jeden Zeichencode eine Matrix fester Größe enthält, wobei jedes gesetzte [[Bit]] einem (hell) darzustellenden [[Pixel]] entspricht. Zeichenauflösungen von 5×7 (minimal) bis 8×8 (typisch) und sogar 16×16 (selten) kommen hier vor.

Die Pixeldaten dieses ROMs werden entweder von einem entsprechenden Videobaustein wie dem [[Motorola#Grafikprozessoren|6845]] verwendet oder von einer eigenen, aus diskreten [[Logikgatter]]n aufgebauten Videologik, beispielsweise im [[PET 2001]] oder dem [[Apple II]].

Um Zeichen beispielsweise in einer 8×8-[[Rastergrafik|Punktmatrix]] darzustellen, muss diese Videologik für eine Textzeile also 8 Einzelzeilen darstellen. Für jede Einzelzeile und in der Zeile für jede Zeichenposition wird zunächst aus dem Videospeicher der Zeichencode geholt, dieser auf den Eingang des Zeichengenerator-ROMs gegeben, zusammen mit dem Zahlencode der Einzelzeile (0–7, gezählt innerhalb eines Zeichens), dessen Ausgang dann in diesem Fall die nächsten 8 Pixel nebeneinander ergeben, die endlich von einem [[Schieberegister]] in der Pixelfrequenz auf den Videoausgang gegeben werden.

Einen Sonderweg bestritt man in den Frühzeiten der EDV. Dort arbeitete man im Videospeicher teilweise noch nicht mit [[Random Access Memory|RAM]]-Bausteinen, sondern mit aus heutiger Sicht exotischen Lösungen wie Laufzeitleitungen als Kurzzeitspeicher. Ähnlich wie später beim [[Verzögerungsleitung|Zeilenspeicher]] der frühen [[Phase Alternating Line|PAL]]-Fernsehgeräte wurden die Daten dabei sequentiell per [[Ultraschall]] in eine spiralförmig aufgewickelte Glasleitung gespeist und vom Ausgang wieder verstärkt auf den Eingang zurückgeführt. Konkret wurde diese Technik von der Firma [[International Computers Limited|ICL]] bei ihren Terminals bis in die 1970er Jahre verwendet. Das Problem dabei ist nun, dass man ein Zeichen jeweils nur einmal während eines Bildes auslesen kann und nicht wie bei der Matrixdarstellung nötig achtmal für jede Einzelzeile nacheinander. Das führte dazu, dass ICL in diesen Terminals die Ablenkelektronik aufwendig so ausführen musste, dass der Elektronenstrahl an jeder Zeichenposition zusätzlich ein kleines 8×8-Raster aufbaute, so dass alle Pixel eines Zeichens in einem Zug ausgegeben werden konnten.

Wie bei einer älteren [[Schreibmaschine]] hatte bei so einer Technik jedes Zeichen seine feste Position in einem Rechteckraster auf der Anzeige. Die Abstände der Zeichen untereinander waren konstant (engl. ''mono spaced'', siehe [[nichtproportionale Schriftart]]).

Bei späteren Entwicklungen konnten jedem einzelnen Zeichen auf dem Schirm individuelle [[Eigenschaft|Attribute]] beigefügt werden, z. B. Inversdarstellung, verschiedene Helligkeitsstufen oder sogar verschiedene Farben.

Damit man auf so einem Textterminal mit gewissen Einschränkungen auch Grafiken beispielsweise mathematische Kurven oder Spielfiguren und -umgebungen darstellen konnte, stellte der [[Zeichensatz]] auch oft [[Blockgrafik]]-Zeichen zur Verfügung.

== Darstellung auf grafikfähigen Computeranzeigen ==
[[Bild:FontForge 2012.png|mini|[[Font-Editor]] [[Fontforge]] zum Erstellen eigener Schriften, Details mit Bézierkurven]]
Wenn der Anzeigeteil auf die Darstellung beliebiger Bitmuster ausgelegt ist, gewinnt man auch für die Textdarstellung zusätzliche Freiheiten. Insbesondere ermöglicht dies die Darstellung von [[Proportionalschrift]] inklusive [[Unterschneidung (Typografie)|Kerning]], die Variierung der Schriftgröße und der [[Schriftart]] selbst (''Font''). Bei zusätzlicher Ausnutzung von Graustufen kann man [[Antialiasing (Computergrafik)|Antialiasing]] realisieren. Auch farbige oder grafisch kreativ gestaltete Schriftzüge werden möglich.

Für die Darstellung beliebig geformter Schriftzeichen haben sich mehrere Standards entwickelt, die die Zeichen typischerweise stückweise aus [[Bézierkurve]]n zusammensetzen. Beispiele sind der [[TrueType]]-Standard von [[Microsoft]] und die [[Postscript]]-Schriften von [[Adobe Inc.|Adobe]]. Diese Standards legen zusätzlich das Dateiformat fest, in dem diese Schriften vertrieben und von der [[Festplatte]] in den Speicher geladen werden.

Diese Darstellungsmöglichkeiten erfordern umfängliche Unterstützung durch [[Betriebssystem]]teile. Sie können also erst benutzt werden, wenn das Betriebssystem komplett geladen ist. Bis dahin verwenden [[Personal Computer|PCs]] daher in ihrem [[Booten|Boot-Vorgang]] bis heute reine Textdarstellungen wie im vorherigen Kapitel, die komplett aus dem ROM erzeugt werden können.

== Darstellung auf Plottern ==
[[Bild:PlotterCharGen.png|mini|hochkant=0.5|Zeichensatz eines Plotters mit Zeichen, die aus Linien in einer 4×5-Punktmatrix aufgebaut sind]]
Bei Plottern und ähnlichen mechanischen Ausgabegeräten wird ein einzelnes Zeichen nicht durch eine Pixelmatrix dargestellt, sondern aus Linien zusammengesetzt. Der Zeichengenerator besteht dann zwar weiterhin zuerst einmal aus einem ROM, in diesem sind jedoch keine Pixelbits gespeichert, sondern die Punktkoordinaten der Elementarlinien einer Zeichendarstellung, plus Bits, die z. B. anzeigen, ob der Stift am Ende dieser Einzellinie abgehoben (und erst am Anfang der nächsten wieder abgesenkt) werden muss und ob dies die letzte Linie dieses Zeichens war. Die Punktkoordinaten sind dabei wiederum in einem Grundraster von z. B. 16×16 Punkten angeordnet.

Die [[Firmware]] des Plotters setzt die aus dem ROM gelesenen Linienkoordinaten in [[Rasterung von Linien|Fahrbefehle für Linien]] um. Dabei kann sie noch weitere Aufbereitungen vornehmen, wie eine einstellbare [[Skalierung (Computergrafik)|Skalierung]] der Daten, also der Zeichengröße (wozu nur die Anzahl der Elementarschritte für eine Linienrasterweite des Zeichenrasters gesetzt werden braucht), oder Drehungen der Schrift in jede Richtung.

Eine höhere Softwareebene sorgt dann dafür, dass die Buchstaben eines Wortes auch korrekt nebeneinander gesetzt werden. Wie bei Grafikbildschirmen können hier zusätzliche Effekte implementiert werden wie Anordnung der Buchstaben längs einer Kurve oder kontinuierliche Änderungen der Zeichengrößen.

In Einzelfällen werden Zeichen nicht nur aus geraden Linienstücken, sondern zusätzlich auch aus Kreis- bzw. Ellipsenstücken oder Bézierkurven zusammengesetzt, was die Darstellung natürlicher macht.

== Literatur ==
* William M. Newman, Robert F. Sproull: ''Principles of interactive computer graphics.'' McGraw-Hill, New York NY u. a. 1973, ISBN 0-07-046337-9, S. 70–72.

== Einzelnachweise ==
<references/>

[[Kategorie:Computergrafik]]

Zeichengenerator - Versionsgeschichte

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