Устройство для формирования информации на телевизионном индикаторе Советский патент 1984 года по МПК G09G1/16 

схемы сравнения, первый вход которой соединен с выходом счетчика по координате Y, а второй вход второго блока сравнения соединен с вторым выходом вычислителя маоитаба изображения первый вход которого соединен с первым выходом первого блока памяти, второй и третий выходы которого соединены соответственно с третьим и четвертым входами вычислителя поворота изображения, а четвертый выход первого блока памяти соединен с вторым входом второго и третьего- блоков памяти, третий и четвертый входы которых соединены с соответствующими выходами формирователя адреса и соот ветственно с вторым и третьим входами вычислителя масштаба изoбpaжeния четвертый и пятый входы которого соединены с соответствующими выходами вычислителя траектории изображения, а шестой вход соединен .с первым выходом первого синхронизатора.

2. Устройство по п. 1., отличающееся тем, что.вычислитель поворота изображения содержит третий, четвертый и пятый коммутаторы, первый, второй, третий, четвер тый, пятый, шестой, седьмой, восьмой девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый регистры, первый, второй третий и четвертый умножители, второй, и третий сумматоры и второй синхронизатор, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами вычислителя поворота изображения, третий и четвертый входы и выход которого являются соответственно одними из входов первого, второго и третьего и входами четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого и девятого регистров и одними из выходов десятого и одиннадцатого регистров, другие выходы (Которых соединены соответственно с первым и вторым входами третьего коммутатора, третий вход которого

соединен с выходом двенадцатого ре.гистра, вход которого и входы одиннадцатого и десятого регистров соеди иены соответственно с первым, вторым и третьим выходами третьего коммутатора, четвертый и пятый входы которого соединены соответственно с выходом второго и третьего сумматоров, входы которых соединены с выходами соответствующих умножителей, входы которых соединены с соответствующими выходами пятого и четвертого коммутаторов , соответствующие входа которых соединены соответственно с выходами четвертого, пятого, шестого, седьмого и восьмого и девятого регис ров и первого, второго и третьего регистров, другие входы которых соединены с соответствующими входами четвертого коммутатора, соответствующий вход которого соединен с четвертым выходом третьего коммутатора, шестой вход которого и соответствующий вход четвертого и пятого коммутаторов соединены с соответствующими выходами второго синхронизатора. I

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вычислитель масштаба изображения содержит пятый умножитель, четвертый сумматор и тринадцатый регистр, последователь но соединенные шестой умножитель, пятый сумматор и четырнадцатый регистр и третий синхронизатор, вход которого является шестым входом вычислителя масштаба изображения, а выход соединен с другим входом тринадцатого и четырнадцатого регистров выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами вычислителя масштаба изображения, первый, в сррой, третий, четвертый и пятый входы которого являются соответствующими входс1ми пятого и шестого умножителя и четвертого и пятого сумматоров .

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для создания различных специализированных и универсальных дисплеев, телевизионных тренажеров и иг ровых автоматов.

Известно устройство для формирования информации на телевизионном индикаторе, содержащее блок синхронизации, выход которого соединен через счетчик с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока памяти и первым входом формирователя длительности сигнала, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения, а выход - с управляющим входом блока

памяти и чер&з элемент ИЛИ - с видеоконтрольным блоком, первый вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом блока сравнения, а второй вход со входом первого элемента ИЛИ и

.выходом регистра сдвига, информационный вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ и управляющим входом дополнительного блока памяти, выход которого соединен с управляющи входом регистра сдвига, тактовый вхо которого соединен с выходом блока синхронизации 1. В устройстве реализован следующий способ описания изображений. Для кодирования информации исполь зуются два типа кодовых слов: слова параметров в абсолютной форме и слова коррекции. Слова параметров в абсолютной фор ме дают полное описание элемента и занимают в памяти несколько слов. При этом в первом слове размещается двоичный код координаты У , во втором - код координаты V, в третьемдлина горизонтальной линии в единицах растра. Так, для задания точки требуются 2слова, горизонтальной прямой 3слова, для точки, расположенной на этой же строке, что и предыдущая точка или прямая - одно слово. Кодовые слова коррекции обозначаю приращение по координате X или стир ние точки на данной строке под точкой чертежа предыдущей строки. Данный метод описания изображений требует большого объема блока памяти Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст ройство для формирования информации на телевизионном индикаторе, содержсодее синхронизатор, выходы которого подключены ко входам блока преобразования координат, блок ввода, выхо ды которого подкл1ъ-1ены к вычислитель ным блокам, два коммутатора, входы которых подключены к выходам синхро генератора и второго вычислительного блока, а выходы - ко входам двух суммирующих счетчиков, выходы второго вычислительного блока подключе ны к выходам первого вычислительного блока и блока преобразования коорди нат, а выход - к соответствующим входам суммирующих счетчиков, выход цифроаналогового преобразователя подключен ко входу телевизионного индикатора, при этом первый выход синхрогенератора подключен ко входу делителя частоты, выход которого подключен ко входу первого вычислительного блока, второй выход синхро генератора подключен ко входам суммирующих счетчиков и счетчика по координате X , выходы блока преобразования координат и счетчика по координате X подключены ко входам логического формирователя, выходы суммирующих счетчиков подключены ко входам синтезатора вращающихся изображений, подключены ко входам блока приоритета и цветового кодиро вания, выход которого подключен к входу цифроаналогового преобразователя Г2. Недостатком устройства является то, что оно требует большого объема блока памяти при формировании сложных динамических трехмерных изображений с изменяющимися масштабом и ракурсом. Целью изобретения является упрощение устройства за счет сокращения объема первого блока памяти. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для формирования информации на телевизионном индикаторе, содержащее последовательно соединенные первый синхронизатор, счетчик по координате X , первый дешифратор, приоритетный блок, цифроаналоговый преобразователь и телевизионный индикатор, первый коммутатор, второй коммутатор, выход которого соединен со вторым входом приоритетного блока, третий вход которого является первым входом устройства, второй вход которого является вторым входом цифроаналогового преобразователя, третий вход которого соединен с первым выходом первого блока памяти, второй выход которого соединен .с первым входом вычислителя траектории изображения, второй вход которого соединен с выходом делителя частоты, вход которого соединен с первым выходом первого синхронизатора, второй выход которого соединен с входом счетчика по координате Y , выход которого соединен с вторым входом первого дешифратора, третий выход первого синхронизатора соединен с первым входом первого блока памяти, второй вход которого является третьим входом устройства, содержит триггер, первый и второй регистр сдвига, элемент задержки, вычислитель поворота изображения, вычислитель масштаба изображения, первый и второй блоки сравнения, второй и третий блоки памяти, первый сумматор, второй дешифратор и форми-, рователь адреса, первый и второй вхо ды которого соединены соответственно с первым и вторым выходами вычислителя поворота изображения, первый вход которого соединен с соответствующим выходом первого синхронизатора , первый выход которого соединен с первым входом первого и второго регистров сдвига, вторые входи которых соединены с выходом второго дешифратора, вход которого соединен с выходом первого сумматора, первый вход которого соединен с выход 1 элемента задержки, вход которого соединен с вторым входом -первого сумматора, первым выходом вычислителя масяатаба изображения и первым входом первой схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом счетчика по координате X , а выход-,, соединен с первым входом первого коммутатора, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом второго и третьего блоков памяти, первый вход которых соединен с третьим выходом первого синхронизатора, вторым входом вычислителя поворота изображения, третьим входом формирователя адреса и четвер тым входом первого коммутатора, выход которого соединен с третьим входом первого и второго регистров сдви га, выходы которых соединены соответ ственно с первым и вторым входами второго коммутатора, третий и четвер тый входы которого соединены соответ ственно с четвертыми входами первого и второго регистров сдвига и с соответствующими выходами триггера, один из входов которого соединен с соответст-вующим выходом первого синхронизатора, а другой - с выходом второй cxeNbi сравнения, первый вход которой соединен с выходом счетчика по координате Y , а второй вход второго блока сравнения соединен с вторым выходом вычислителя масштаба изображения, первый вход которого со единен с первым выходом первого блока памяти, второй и третий выходы которого соединены соответственно с третьими и четвертыми входами вычис лителя поворота изображения, а четвертый выход первого блока памяти соединен со вторым входом второго и третьего блоков памяти, третий и четвертый вход которых соединен с соответствующими выходами формирователя адреса и соответственно с вторым и третьим входами вычислителя масштаба изображения, четвертый и пятый входы которого соединены с соответствующими выходами вычислителя траектории изображения, а шестой вход соединен с первым выходом первого синхронизатора. Кроме того, вычислитель поворота изображения содержит третий, четвер тый и пятый коммутаторы, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый регистры, первый, второй, третий и четвертый умножители, второй и третий сумматоры и второй синхронизатор, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вто рым входами вычислителя поворота изображения, третий и четвертый вхо ды и выход которого являются соответ ственно одними из входов первого, второго и третьего и входами четвер того, пятого, шестого, седьмого, восьмого и девятого регистров и одними из выходов десятого и одиннадца того регистров, другие выходы которы соединены соответственно с -первым и вторым входом третьего коммутатора, третий вход которого соединен с выходом двенадцатого регистра, вход jgoToporo и вход одиннадцатого и десятого регистров соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходом третьего коммутатора,четвертый и пятый входы которого соединены соответ ственно с выходом второго и третьего сумматоров, входы которых соединены с выходами соответствующих умножителей, :&ходы которых соединены с соответствующими выходами пятого и четвертого коммутаторов, соответствуюцще входы которых соединены соответственно с выходами четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого и девятого регистров и первого, второго и третьего регистров, другие входы которых соединены с соответствующими входами четвертого коммутатора, соответствующий вход которого соединен с четвертым выходом третьего коммутатора, шестой вход которого и соответствующий вход четвертого и пятого коммутаторов соединены с соответствующими выходами второго синхронизатора. При этом вычислитель масштаба изображения содержит последовательно соединенные пятый умножитель, четвер тый сумматор и тринадцатый регистр, последовательно соединенные шестой умножитель, пятый сумматор и четырнадцатый регистр и третий синхронизатор, вход которого является шестым входом вычислителя масштаба изображения, а выход соединен с другим входом тринадцатого и четырнадцатого регистров, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходом вычислителя масштаба изображения первый, второй, третий, четвертый и пятый входы которого являются соответственно соответствующими входа1«1И пятого и шестого умножителя и четвертого и пятого сумматоров. На фиг. 1 представлена функциональ ная схема устройства; на фиг. 2 функциональная схема вычислителя поворота изображения; на фиг. 3 функциональная схема вычислителя масштаба изображения. Схема содержит синхрогенератор 1, счетчик 2 по координате X , дешифратор 3, делитель 4 частоты, блок 5 памяти, цифроаналоговый преобразователь 6, телевизионный индикатор 7, счетчик 8 по координате Y , вычислители 9 и 10 траектории и поворота изображений; коммутаторы 11 и 12, приоритетный блок 13, блоки 14 и 15 памяти, формирователь 16 адреса, вычислитель 17 масштаба изображения, схемы 18 и 19 сравнения, элемент 20 задержки, регистры 21 и 22 сдвига, триггер 23, сумматор 24, дешифратор 25, регистры 2JJ-34, коммутаторы 3537, умножители 38-41, сумматоры 42 и 43, регистры 44-46, синхронизатор,. умножители 48 и 49, сумматоры 50 и 51, регистры 52 и 53 и синхронизатор ;54 . Устройство работает следующим образом. Синхрогенератор 1 является основным хронируюьоим и частотозадающим блоком, обеспечивающим синхронность работы всего устройства. Он вырабаты вает строчные, кадровые, полукадровые и тактовые импульсы, используемые для обеспечения работы вычислительных устройств. Формирование статической информации осуществляется дешифратором 3 из сигналов горизонтальной и вертикальной дискретизацией. Для этого на вход дешифратора 3 поступают сигналы цифровых развертываквдих функций горизонтальной и вертикальной дискретизаций. Сигналы формируются с помощью счетчика 2 по координате X и счетчика 8 по координате V , ка вход которых поступают соответственно так товые и строчные импульсы. Устройство позволяет формировать как статические, так и динамические изображения, которые могут подвер-гаться различным геометрическим преобразованиям, таким как смещение по координатным осям, изменение масштаба, вращение и изменение ракурса. Параметрические уравнения траекто рии точки М (X,Y,2) в декартовой системе координат в плоскости (X , V) обычно выражают в виде двух функций от одного аргумента t: (t) i (l , где X, и коодринаты проекций материальной точки / на плоскость (V,Y), движущейся в пространстве. Плоскость (X,Y) представляет собой в данном случае как бы плоскость экрана телевизионного индикатора, на котором формируются проекции трех мерных изображений. Расчет координат точки М осуществляется с помощью вычислителя 9. Вре менные интервалы, соответствующие па раметру t, обеспечиваются путем деления синхроимпульсов частоты полей делителем 4 частоты. Коэффициент деления этого делителя выбирается исхо дя из заданной величины временной дн кратности, обеспечивающей плавное смещение точки М. Трехмерное изображение объекта за (дается вручную оператором или с помощью внешней ЭВМ в виде нескольких плоскостей, координаты X, Y, 2 и зна чения яркости которых хранятся в блоке 5 памяти. Формирование изображений, подвергаелых изменению ракурса и вршаению, осуществляется с помощью вычислителя 10,jj который производит пересчет координат X, Y, Z трехмерного изображения при его повороте относительно осей X, Y , 7 соответственно на углы d, fb , f. Последовательность поворота изображения объекта относительно осей координат обычно выбирается в зависимости от требуемых задач. Так, например, последовательность поворота изображения самолета общепринята и осуществляется сначала по оси X , затем по оси Y и, fiSKOHe , по оси 2 Математически это можно записать в виде: исходные координаты поворот относительно оси X V Y co5ci--2..s(noL ZsY Sihot+ZoCOSci , поворот относительно оси Y X XcoS/i (5 Z XSin(i- Zc05(i t поворот относительно оси 2 X X co5y- s ,j + (Я Моделирование выражений (3), (4) и (5) осуществляется вычислителем 10 в сравнительно низком темпе. ПолнШ расчет осуществляется за один полукадр изображения, причем фиксируются только координаты X и Y, которые затем поступают в формирователь 16 адреса, формирователь 16 адреса формирует адрес1Шй код ячеек блоков 14 и 15 памяти, в которые , заносятся значения яркости изображений, хранящихся в блоке 5 памяти. При этом одному и тому же элементу изображения, хранящемуся в блоке 5, 14 и .15 будут соответствовать разные значения координат. Блоки 14 и 15. памяти хранят информацию, вычисленную соответственно для первого и второго полукгщров. После преобразов ания координат плоскостей изображения объекта и формирования в блоках 14 и 15 памяти нового изображения в следующих полукгифах происходит его опрос и формирование на экране телевизионного индикатора с учетом смещения по координатным осям и изменения его масштаба. Это осуществляется следующим образом. Коммутатор 11 осуществляет под- ключение выходов блоков 14 и 15 памяти ко входам регистров 21 и 22 сдвига. Коммутация осуществляется от синхронизатора 1 импульсами полей При опросе блоков 14 и 15 памяти формирователь 16 начинает работать в режиме генератора адреса, который вьщает коды ячеек координат X и Y, поступающие в вычислитель 17. Вычислитель 17 осуществляет преобразование координат X и Y изображения в соответствии с выражением (6): в(х,(, , (6) т.е. изменяет масштаб и положение центра изображения (точки М) на экра не телевизионного индикатора. Вычисленные новые значения координат поступают соответственно на вхо ды схем 18 и 19 сравнения, на вторые входы которых поступают коды цифровых развертывающих функций счетч И7 ков 2 и 8 по координатам X и Y.Вн чале вычисления производятся для пер вой строки матрицы блока 14 памяти, затем для второй и т.д., причем в первом цикле определяются преобразо ванные координаты X и Y левой ячейки блока 14 памяти. При совпадении кодов координат Y и цифровой развертывающей функции по Y срабатывает схема 14 сравнения и подключает с помощью триггера 23 регистр 21 сдви га на запись в него сигналов изображения с коммутатора 11. При этом запись сигнала произойдет только при совпадении кодов координат X с цифро вой развертывающей функцией по X . Схема 18 сравнения в этом случае раз решает запись в первый разрез регист ра 21 видеосигнала. На втором цикле определяются новые значения координат X и, если они отличаются от координат, вычисленных в предыдущем цикле, на один дискрет, то видеосигнал записывается во второй разрез регистра 21. Если же значения координат X иу будут в п раз больше одного дискрета то видеосигнал записывается в п еледующих разрядах регистра 21, а считывание регистра происходит п строк Разность величин определяется с nojмощью элемента 20 задержки и сумма тора 24. После записи строки изображения в регистр 21 сдвига происходит его считывание, а запись второй стро ки осуществляется уже в регистр 22 сдвига. Считывание регистра 21 сдвига происходит до тех пор, пока снова не сработает схема 19 сравнения. Видеосигнал при считывании регистров через коммутатор 12 поступает в приоритетный блок 13. В этом блоке Ксшдому сигналу изображения в соотретствии с его приоритетом придается о или иное значение цветности и яркости. На вход блока 15 могут поступать также сигналы с других аналогичных устройств. Блок 13 при этом обеспечивает определенную перекодировку некоторых изображений, с тем, чтобы обеспечить контрастный перепад яркости. С помощью цифроаналогового преобразователя б осуществляются преобразования цифровых видеосигналов в аналоговую форму и формирование стандартного видеосигнала, который посту пает на телевизионный индикатор 7. С блока 5 памяти в регистры вычислителя 10, 26, 27 и 28 записываются значения координат X ,Y Z , а в регистры 29-34 значения sin и cos углов cL, f , -у . В первом цикле вычислений блок 47 управления через коммутаторы 35 и 36 подключают регистры 27-30 к умножителям 38-41, которые вычисляют соответствующие произведения, а затем сумматор 42 определяет значение координаты У, а сумматор 43 - значение координаты Z. Преобразованные кoopдинaтыYи Z через коммутатор 37 заносятся в регистры 45 и 46 . Таким образом, осуществляется поворот изображения относительно координатв X . При повороте относительно координаты значения координат из регистров 45 и 46 переписываются в регистры 27 и 28. Далее работа устройства аналогична, при этом координаты пересчитываются по формулам (4) и (5). Преобразованные координаты X и Y, которые используются в дальнейшем, записываются в регистры 44 и 45. Координаты X и Y с формирователя 16 адреса поступают на перемножители 48 и 49 вычислителя 17, где осу ществляется перемножение координат на величину масштаба Д (формула 6), далее в сумматорах 50 и 51 определяется смещение изображения в соответствии с вычислительными координатами X и Y вычислителем 9. Полученные значения координат переписываются в регистры 52 и 53. Формирователь 16 адреса представляет собой обычный счетчик. Причем в режиме записи изображения запрос ячеек блоков 14 и 15 памяти осуществляется непосредственно значениями преобразованных координат, а в режиме считывания адрес ячеек определяется состоянием счетчика. Управление режимом работы Формирователя 16 адреса производится синхрогенератором, при этом тактовые импульсы поступают на вход счетчика, а сигнал поля (первого или второго} подключает адресные входы блоков 14 и 15 памяти либо к счетчику, либо к выходным регистрам вычислителя 10.

Сравнение предложенного устройств с известным показывает, что для фор1 мирорания сложного изображения, подвергающегося смещению, изменению (Масштаба, вращению и изменению ракурса, применения матричного метода iкодирования изображения, требуется синтезировать N изображений, каждое ;Из которых в свою очередь требует для своего формирования птпр бит и иформации.

Если m п р, то для поворота одной из плоскостей изображения на 360 ° относительно координат X ,Y,Z с угловой дискретностью в один элемент число синтезируемых матриц равно

N(Z3rRp r m , m1cR yдля симметричного изображения.

Таким образом, формирование сложных изображений матричным методом, используемом в известном устройстве требует увеличения емкости в ра Таким образом, при формировании одной плоскости сложного изображения с матрицей в 40x40 элементов выигрыш в предложенном устройстве за счет уменьшения объема памяти составит

J7V 3,14. 40 2 .

.1