Устройство для формирования фигур конического сечения на экране электронно-лучевой трубки Советский патент 1984 года по МПК G09G1/16 

Изобретение относится к области визуального представления выходных данных путем кратковременного изобра жения на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) и может быть использова но в устройствах отображения графической информации, работающих по методу формирования телевизионного растра. По основному авт.св. № 991489 известно устройство, содержащее генера тор синхроимпульсов, первый, второй и тр.етий реверсивные счетчики, выходы первого и второго из которых соединены с информационными входами соответствующих накапливающих сумматоров, выход третьего накапливающего сумматора подключен к первому вхо ду формирователя сигналов окружности и к первому входу первого комбинационного сумматора, генератор импуль сов, выход которого соединен с четвертым, а вход с пятым реверсивными счетчиками, соединенными последовательно, вьгход четвертого реверсивного счетчика подключен к второму входу первого комбинационного сумматора, выход которого соединен с первым входом формирователя сигнала эллипса. Устройство также содержит генератор высокочастотных импульсов, вход которого соединен с выходом импульсов кадровой частоты генератора синхроимпульсов, три цепочки, состоящие из последовательно соединенных регистра параметра, сечения, блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу соответствующего реверсивного счетчика, инвертора и элемента И, второй вход которого под ключен к выходу генератора высокочастотных импульсов, пять элементов ИЛИ и три блока задержки, из которых первый и второй подключены к выходу соответствующего элемента И через первый и второй элементы ИЛИ,а третий - непосредственно. Первые входы третьего, четвертого и пятого элемен тов ИЛИ подключены к входам, соответствующих блоков задержки, вторые вхо ды - к вторым выходам соответствующих блоков задержки, а выходы - к управляющему входу соответствующего накап ливающего сумматора. Первые выхода1 каждого из блоков задержки соединены с входами соответствующих реверсивных счетчиков. Устройство также вклю чает второй комбинационный сумматор, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом первого и второго накапливающих сумматоров, а выход - с вторыми.входами формирователя сигнала окружности и формирователя сигнала эллипса. Выходы импульсов гбризонтальной и вертикальной дискретизации генератора синхроимпульсов соединены с вто- рыми входами соответственно первого и второго элементов ИЛИ С 13. Недостатком данного устройства является невысокое качество формируе lыx фигур. Это обуславливается тем, что уравнения фигур конического сеченияF(X, У)АХ +ВУ +СХУ+1)Х+ЕУ+Р 0 (1) в устройстве решаются для дискретных значения X и У (Х- значение горизонтальной координаты луча, ,1,..,,т, где m - число элементов разложения по горизонтали; У - значение вертикальной координаты луча, ,1,. ..,п, где п - число строк телевизионного разложения). Таким образом, любая непрерывная фигура конического сечения, описываемая уравнением (1), представляется в виде набора точек Х;У:, являющихся решением данного уравнения. Цель изобретения - улучшение качества формируемых фигур путем создания визуально непрерывного контура формируемой фигуры. Для достижения поставленной цели 3 устройство дополнительно введены первая интерполирующая цепочка, содержащая последовательно соединенные первый регистр хранения координат предыдущей строки, третий комбинационный сумматор, четвертый блок сравнения, четвертый инвертор, четвертьй элемент И и шестой элемент ИЛИ, а также первый блок неравнозначности, подключенный выходом к второму входу четвертого элемента И, и вторая интерполирующая цепочка, содержащая последовательно соединенные второй регистр хранения координат предьщущей строки, четвертый комбинационный сумматор, пятый блок сравнения, пятый инвертор, пятый элемент И и седьмой элемент ИШ, а также второй блок неравнозначности, подключенный выходом к второму входу пятого элемента И, причем информационный вход первого регистра хранения координат предыдущей строки подключен к выходу первого накапливаюп1его сумматора, а управляющий вход - к выходу первого-элемента НИИ, информационный вход второго регистра хранения координат предыдущей строки подключен к выходу четвертого реверсивного счетчика, а управляющий - к выходу генератора импульсов, вторые входы третьего и четвертого комбинационных сумматоров соединены с выходами соответственно второго и третьего накапливающих сумматоров, вторые входы четвертого и пятого блоков сравнения соединены с выходами соответственно третьего накапливающего сумматора и второго комбинационного сумматора, второй вход шестого элемента ЯПИ соединен с первым выходом формирователя сигнала окружности, второй вход которого подключен к первому входу первого блока неравнозначности, второй вход которого соединен с вторым выходом четвертого блока сравнения, второй вход седьмого элемента ИЛИ соединен с первым выходом формирователя сигнала эллипса, второй выход которого подключен к первому входу второго блока неравнозначности, второй вход которого соединен с вторым выходом пятого блока сравнения, выходы шестого и седьмого элементов ИЛИ являются выходами устройства.

На фиг. 1 и 2 даны схемы, поясняющие работу устройства; на фиг. 3 структурная схема устройства.

В предлагаемом устройстве задача интерполяции участков разрывов исходной кривой решается путем анализа значения функции Р(ХУ) в двух строках: текущей () и предыдущей

(,. .) . Для этого в устройство ввеjдены две интерполирующие цепочки

(первая - для интерполяции точек окружности, а вторая - для интерполяции точек эллипсов), каждая из которых содержит последовательно соединенные регистр хранения координат предыдущей строки и комбинационный сумматор. В первой интерполирующей цепочке регистр памяти хранит величину ({-( комбинационный сумматор формирует сумму (Х--Х ) + (У;. где X (. и У.- сдвиг фигуры соответственно по горизонтали и вертикали. Во второй интерполирующей цепочке регистр памяти хранит величину (ЪУ:.-,), а комбинационный сумматор формирует сумму (ЬУ|.) .

Исходя из свойств кривых, описываемых уравнением (1), имеющих в любой прямой, в том числе и с текущей строкой растра, не более двух точек

пересечения, а также из того, что сечение (1-У)у. соп5-е описывается разностным уравнением второй степени. т.е. имеет не более одной точки экстремума, следует, что контур кривой второго порядка, Ц р(Х;У-)0 (зона 1, фиг. 1) является границей подобласти Г F(X.y.):05 (зона 2, фиг. 1) и подобласти Г {Р(Х-У. ) 01

(зона 3, фиг. 1) (случай обратного знака внутренней и внешней зоны аналогичен рассматриваемому). Исходя из этого при переходе на дискретную модель помимо нахождения точек, в

которых Р(Х|У)0, необходимо вычислить точки, в которых происходит смена знака функции дискретной модели. Для этого необходимо вычислить точки зоны 4, описываемой логическим

уравнением

r,(X-Y.) (X.4.)©s.nF(X:4..,).

Для этого в каждую из интерполирующих цепочек введены последовательно соединенные блок сравнения и блок неравнозначности. Введение в каждую из этих цепочек последовательно соединенных инвертора и элемента И позволяет исключить из участков зоны 4 точки, граничащие с зоной 1 в предыдущей строке, т.е. позволяет сформировать участки интерполяции разрывов контура исходной фигуры (зона 5,

фиг. 2). Точки зоны 5 вычисляются по следующему логическому уравнению r5(X-,y)r(X;yj) Л Г (Х.У. Окончательно визуально непрерывный контур образуется путем объединения зоны 1 (Х(У:)0 и зоны 5, для этого на выходе каждой из этих цепочек подключен элемент ИЛИ.

Устройство содержит генератор 1 синхроимпульсов, генератор 2 высокочастотных импульсов, регистры 3.1 3.3 параметров фигуры, блоки 4.1 4.5 сравнения, инверторы 5.1 - 5.5, элементы И 6.1 - 6.5, элементы ИЛИ 7.1 - 7.7, блоки 8.1 - 8.3 задержки,

реверсивные счетчики 9.1 - 9.5, накапливающие сумматоры 10.1 - 10.3, формирователь 11 сигнала окружности, формирователь 12 сигнала эллипса, комбинационные сумматоры 13.1 - 13.4,

генератор 14 импульсов, регистры

15.1 и 15.2 хранения координаты предыдущей строки, блоки 16.1 и 16.2 неравнозначности. Устройство работает следующим образом. Генератор 1 синхроимпульсов вырабатывает импульсы кадровой и строчной частоты и импульсы горизонтальной дискретизации. Импульсы кадровой час тоты подаются на вход генератора 2 высокочастотных импульсов. Во время обратного хода кадровой развертки генератор 2 высокочастотных импульсов вырабатывает последовательность высокочастотных импульсов. От внешне го устройства (например, ЭВМ) в регистры 3.1 и 3.2параметров сечения заносятся коды отрицательных чисел, соответствующих сдвигу фигуры по горизонтали (-Xj.) и вертикали (-У,). В регистр 3.3 заносится код числа, соответствующего радиусу R формируемой фигуры. С выходов регистров 3.1 - 3.3 коды чисел поступают на первые входы соответственно первого 4.1, второго 4.2 и третьего 4.3 блоков сравнения. В исходном состоянии сигнал на втором входе блоков сравнения отсут- ствует, т.е. на выходе каждого инвер тора 5,1 - 5.3 существует сигнал, ко торЫй поступает на первый вход соответственно первого 6,1, второго 6.2 и третьего 6.3 элементов И, на вто рой вход каждого из которых поступают высокочастотные импульсы с гене ратора 2 высокочастотных импульсов. Эти импульсы проходят через упомянутые .элементы И и с выхода первого 61 и второго 6.2 элементов И через соответственно первый 7.1 и второй 72 элементы ИЛИ поступают на вход соответственно первого 8.1 и второ го 8.2 блоков задержки и первый. вход соответственно третьего 7.3 и четвертого 7.4 элементов ИЛИ. Импул сы с выхода третьего элемента И 6.3 поступают непосредственно на вход тре тьего блока 8. 3 задержки и первый вход пятого элемента ИЛИ 7.5.Блоки задерж ки имеют два выхода: на первом выхо де появляется импульс, задержанный на время , а на втором - на вре мя 2irg5 по отношению к входному им пульсу, причем выбирается 2trgjiТg, где IKA - время задержки блока за- период следования выс держки, 5,4 кпмастотных импульсов. Импульс с п-рвого выхода соотве ствующего блока 8.1 - 8.3 задержки поступает на вход соответствующего 110 6 реверсивного счетчика 9.1 - 9.3 импульсов , вызывая наращивание его содержимого на 1. А импульсы.с выхода первого 6.1, второго 6.2 и третьего 6.3 элементов И и с второго выхода блоков 8.1 - 8.3 задержки проходят через соответствующие элементы ИЛИ 7.3 - 7.5 на управляющий вход соответственно первого 10.1, второго 10.2 и третьего 10.3 накапливающих сумматоров, вызывая наращивание их содержимого на величину текущего значения кода на их информационном входе. Поэтому по мере поступления из генератора 2 последовательности импульсов в реверсивном счетчике будет формироваться линейная монотонно возрастающая последовательность значений кодов чисел, а в накапливающем сумматоре соответствующая ей последовательность кодов квадратов чисел. В момент совпадения текущего значения кода на выходе любого счетчика 9.1 - 9.3импульсов со значением кода чисел, записанного в соответствующем регистре 3.1 - 3.3, на выходе соответствующего блока 4.1 - 4.3 сравнения появляется сигнал, а на выходе соответствующего инвертора 5.1 - 5.3 сигнал станет равнь м О, т.е. прекратится прохождение высокочастотных импульсов через соответствующий элемент И 6.1 - 6.3. Таким образом, во время обратного хода по кадру в счетчике 9.1 будет сформирован код горизонтального смещения фигуры (-Х(.), а в накапливающем сумматоре 10.1 код квадрата этого значения (Х.),, в счетчике 9.2 будет сформирован код вертикального смещения фигуры (-УС.) , а в накапливающем сумматоре 10.2 код квадрата этого значения (У) в счетчике 9.3 будет сформирован код радиуса фигуры R, а внакапливающем сумматоре 10.3 - код квадрата радиуса R. Во время прямого хода луча по кадру и по строке на второй вход первого элемента ИЛИ 7.1 поступают импульсы горизонтальной дискретизации с- генератора 1 синхроимпульсов, а на второй вход второго элемента ИЛИ 7.2 - импульсы вертикальной дискретизации с генератора 1 синхроимпульсов. Аналогично тому, как происходит формиро вание кодов монотонно возрастающей последовательности кодов чисел и кодов из квадратов в процессе установ-i 7:11 ки в счетчике 9.1 импульсов кода числа (), а в накапливающем сумматоре 10,1 кода квадрата числа (Х.), синхронно с импульсами гор.изонтальнок дискретизации в счетчике 9.1 импульсов будет формироваться последовательность значений , а в накапливающем сумматоре 10.1 (..)% где X j - текущее значение горизонтш;ьной Аналогично, синхронкоординаты луча. но с импульсами строчной синхронизации в счетчике 9.2 импульсов будет формироваться последовательность кодов (У:-У), а в накапливающем сумматоре 10.1 (yj-Y;.), где Yj - текущее значение вертикальной координаты С выходов первого 10.1 и второго 10. накапливающих сумматоров коды квадра тов смещенной текущей горизонтальной и вертикальной координат одновременно подаются соответственно на первый и второй входы второго комбинационного сумматора 13.2, на выходе которого формируется код суммы этих значений (Х,--Х,)+(У)-У)Я Импульсы вертикальной дискретизации, поступая с соответствующего выхода генератора 1 через элемент ИЛИ 7.1 на управляющий вход первого регистра 15.1, управляют режимом записи в этот блок. В момент поступления j-импульса вертикальной дискретизации на управляющий вход регистра 15.1 в него осу ществляется запись содержимого накап ливающего сумматора 10.1, а именно кода квадрата значения (У.-. предыдущей (j-1)-строки, так как код квадрата значения текущей -строки устанавливается в накапливающем сумматоре 10.1 лишь спустя время 2С. относительно момента поступления j-импульса вертикальной дискретизации. При этом значение (.) будет записываться в регистр 15.1 в момент прихода (j+1)-импульса вертикальной дискретизации. Таким образом, в регистре 15.1 в течение времени, равного длительности одного дискрета вертикального разложения, хранится информация о предьщущей строке растра. Сигнал с выхода первого регистра 15.1 подается на первый вход третьего комбинационного сумматора 13,3, на второй вход которого подается значение ( Комбинационный сумматор 13.3 суммирует эти значения и на выходе формирует код суммы этих значений (.f+(.), Таким об7разом, в тот момент, когда на выходе второго комбинационного сумматора 13.2 сформировано значение функции для текущей j-строки, на выходе третьего комбинационного сумматора 13.3 сформировано значение функции для предыдущей (j-1)-строки. С выхода второго комбинационного сумматора 13.2 сигнал подается на первый вход формирователя 11 сигнала окружности, на второй вход которого подается код квадрата размера формируемой фигуры R с выхода накапливающего сумматора 10.3. Формирователь 11 сигнала окружности, представляющий собой в общем случае блок сравнения, сравнивает сигналы на обоих входах. В случае равенства этих сигналов на первом выходе формирователя 11 формируется сигнал логической 1 для тех точек (X ,- У- ), в которых выполняется равенство (X .-X /+(У--У ) (фиг. 1, зона 1). В случае, когда сигнал на первом входе формирователя 11 меньше сигнала на втором входе, на втором выходе формирователя 11 формируется сигнал логической 1 для тех точек (Х У;), в которых выполняется неравенство (Х.-Х.) .(yj-yc) (фиг. 1, зона 2), который подается на первый вход первого блока 16.1 неравнозначности. Сигнал с выхода третьего комбинационного сумматора 13.3 подается на первый вход четвертого блока 4.4 сравнения, на второй вход которого подается код квадрата размера формируемой фигуры R с выхода накапливающего сумматора 10.3. Блок 4.4 сравнения сравнивает значениесигналов на обоих входах. В случае равенства этих сигналов на первом выходе блока 4.4 формируется сигнал для тех точек (X; Yj-t), в которых выполняется равенство (.} + (У,-Ycf-R 0 (фиг. 1, зона 1). Этот сигнал инвертируется в инверторе 5.4, и инверсное значение этого сигнала подается на первый вход элемента И 6.4. В случае, когда сигнал на первом входе блока 4.4 сравнения превышает сигнал на втором входе, на втором выходе блока 4.4 формируется сигнал логической 1 для тех точек (. ), в которых выполняется неравенство ((y.. (фиг. 1, зона 3), который подается на второй вход блока 16.1 неравнозначности. Блок 16,1 неравнозначности формирует сигнал ло91t0гической 1 на выходе для тех точек (ХУ), в которых произошла смена знака функции по отношению к соответ ствующим точкам на предьщущей строке (Х-Уг), т.е. формирует сигнал для -точек (ХУ ), которые являются решением логического уравнения r4 54 fei-4-lV f- ® 4(f«cf. H jH-Vcl- (фиг. 1, зона 4). Сигнал с выхода .блока 16.1 неравнозначности поступает на второй вход четвертого элемента И 6.4. В результате на выходе элемента И. 6.4 формируется сигнал логической 1 для точек (Х,-У.), являющихся решением логического уравнения 5(,)f-4(iV.)Ar(X.Y..) (.фиг. 2, зона 5), которые образуют участки интерполяции в местах разрыва контура исходной фигуры. С выхода четвертого элемента И 6.4 сигнал подается на первый вход шестого элемен та ИЛИ 7.6, на второй вход которого подается сигнал окружности с первого выхода формирователя 11 сигнала окружности. На выходе шестого элемен та ИЛИ 7.6 формируется сигнал исходной фигуры окружности с участками ин-терполяции. Сигнал эллипса формируется формирователем 12 сигнала эллипса, на пер выйвход которого подается с выхода комбинационного сумматора 13.1 код суммы квадрата размера формируемой фигуры и код, Р1зменяю1цийся линейно с частотой полей и строк, который формируется генератором 14 импульсов и счетчиками 9.4 и 9.5, а на его вто рой вход - с выхода второго комбинационного сумматора 13.2 код суммы (Х -Хс/+(УрУс). Формирователь 12 сравниваетэти сигналы и в случае их равенства формирует на первом выходе сигнал логической 1 для тех точек (X;yj), в которых выполняется равенство ((У- -У,./+ , (фиг. 1, зона 1): Интерполяция исходной фигуры эллипса осуществляется элементами второй интерполируюш,ей цепочки, импульсы с выхода генератора 14 импульсов поступают одновременно на вход реверсивного счетчика 9.4, который срабатывает по заднему фронту этих импульсов, и на управляющий вход регистра 15.2,, срабатывающего по переднему фронту этих импульсов. Эта развязка по времени на длину (-f,) импульсов генератора 14 сделана для того, чтобы сохранить информацию о предьщуш,ей строке растра. Действительно, вмомент поступления на управляющий вход регистра 15.2 очередного j-импульса с выхода генератора 14 в этот регистр осуществляется запись содержимого реверсивного счетчика 9.4, равного (ЪУ;.), поскольку реверсивньй счетчик срабатывает по заднему фронту j-импульса, т.е. значение (ЪУ|) установится в нем спустя время t. В остальном работа всех элементов второй интерполирующей цепочки аналогична работе первой интерполирующей цепочки. На выходе седьмого элемента ИЛИ 7,7 формируется сигнал исходной фигуры эллипса с участками интерполяции. I Положи-тельный эффект заключается в улучшении качества формируемых фигур путем создания визуально непрерывного контура формируемой фигуры. Предлагаемое устройство осуществляет интерполяцию участков разрывов исходной кривой путем анализа значений функций Р(ХУ) в двух соседних строках - текущей и предыдущей - при незначительном усложнении устройства и практически без снижения его быстродействия.

|-ww/ Щ-звна2 SOHoJr -jo ff 4

г,Ш)0 r.myjho) л,.М-,у ..я %Фиг./

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ФИГУР КОНИЧЕСКОГО СЕЧЕНИЯ НА ЭКРАНЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ТРУБКИ по авт. св. № 991489, отличающееся тем, что, с целью повьппения качества формируемых фигур путем создания визуально непрерывного контура отображаемой фигуры, в него введены первая интерполирующая цепочка, содержащая последовательно соединенные первый регистр хранения координат предыдущей строки, третий комбинационный сумматор, четвертый блок сравнения, четвертый инвертор, четвертый, элемент И и шестой элемент ИЛИ, а также первьй блок неравнозначности, подключенный выходом к второму входу четвертого элемента И, и вторая интерполирующая цепочка, содержащая последовательно соединенные второй регистр хранения координат предьщущей строки, четвертый комбинационный сумматор, пятый блок сравнения, пятый инвертор, пятый элемент И и седьмой элемент ИЛИ, а также второй блок неравнозначности, подключенный выходом к второму входу пятого элемента И, причем информационный ЕХОД первого регистра хранения координат предьщущей строки подключен к выходу первого накапливающего сумматора, а управляющий вход - к выходу первого элемента ИЛИ, информационный вход второго регистра хранения координат предыдущей строки подключен к выходу четвертого реверсивного счетчика, а управляющий - к выходу генератора импульсов, вторые входы третьего и четвертого комбинационных сумматоров соединены с выходами соответственно § второго и третьего накапливающих сумматоров, вторые входы четвертого и (О пятого блоков сравнения соединены с выходами соответственно третьего накапливающего сумматора и второго комс: е бинационного сумматора, второй вход шестого элемента ИЛИ соединен с первым выходом формирователя сигнала окружности, второй выход которого подключен к первому входу первого блока неравнозначности, второй вход QO которого соединен с вторым выходом vj четвертого блока сравнения, второй вход седьмого элемента ИЛИ соединен с первым выходом формирователя сигнала эллипса, второй выход которого i подключен к первому входу второго блока неравнозначности, второй вход которого соединен с вторым выходом пятого блока сравнения, выходы шестбго и седьмого элементов ИЛИ являются выходами устройства.

зона 1

r,-{f{j()

rs-r lJfiyj)r,(Xiyj.j)

Фиг.г

BL

TH«te J

32