Устройство для отображения информации на экране телевизионного индикатора Советский патент 1985 года по МПК G09G1/16 

Изобретение относится к телевидению, а именно к электронному синтезу сложных телевизионных изображений и может быть использовано для создания различных изображений, специализированных и универсальных дисплеев, телевизионных тренажеров и игровых автоматов, а также всюду, где необходимо создать сложное изображение, динамические возможности которого обеспечиваются путем неограниченного перемещения и поворота на любой угол Цель изобретения - упрощение устройства и расширение области применения за счет обеспечения возможности отображения сложных динамических изображений. На фиг, 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - построение, поясняющее процесс моделирования наклонной фигуры вытеснения на ТВ растреj на фиг. 3 - диаграммы Венна, поясняющие процесс формирования динамических вращающихся изображений} на фиг. 4 - принципиальная схема логического формирователя; на фиг. 5 принципиальная схема блока управления на фиг. 6 - принципиальная схема формирователя многоградационного сигнала. Устройство для отображения информации на экране телевизионного индикатора содержит синхронизатор 1, блок 2 вычисления координат, формиро ватель 3 пачки импульсов, накапливаю щие сумматоры 4 , блок 5 управления, логический формироватгель 6, формирователь 7 многоградационного сигнала, регистры 8, с первого по четвертый элементы 9-12 НЕ, с первого по одиннадцатый элементы 13-23 И, с первого по восьмой элементы 24-31 ИЛИ, задаю щий генератор 32, двенадцатый элемен 33 И, тринадцатый элемент 34 И, двоичный счетчик 35, дешифратор 36, первый двоичный коммутатор 37, второй двоичньш коммутатор 38, третий двоичный коммутатор 39, девятый элемент 40 ИЛИ, переключатель 41, с четырнадцатого по двадцатый элементы 42-48 И, цифроаналоговый преобразователь 49. Устройство работает следующим образом. Применение вычислительных устройств, мини и микро-ЭВМ, а также серийных микропроцессоров, имеющих среднее быстродействие, для расчета текупдах параметров со скоростью телевизионной развертки требует использования различных приемов, позволяющих по возможности довести до минимума время такого расчета.Это можно показать на примере формирования наклонной фигуры вытеснения (НФВ). Для этого в декартовой прямоугольной системе координат (фиг. 2) представляют уравнение прямой, проходящей через точку В У-УВ к(х-Хе)(1) Это уравнение преобразуют таким образом, чтобы в состав его основных параметров входил параметр С отрезок линии на горизонтальной стороне ТВ растра. Для этого, проставив координаты точки В (, ) в уравнение (1), получают (Х-С) (2) После преобразования выражения (2) нетрудно получить моделируемое уравнение прямой (X-C)-(y-A)ctg 0(3) При дискретизации ТВ растра значения текущих координат х и у можно представить в виде: X mjj4X; У Рч,ЛУ, либо в виде двоичных кодов (t)x; (t)4y, где Дх, v - соответственно шаги горизонтальной и вертикальной дискретизации, N j((t) ,Ny(t) - коды текущих координат, представляющие собой цифровые развертывающие функции горизонтальной и вертикальной дискретизации. Подставив значение кодов в выражение (3), получают Nx(t)дx-Ne- N.(t)дy-N,jctgo(0 (4) Если принять , тогда Nx(t)(t)-Nyp, (5) где°,и,2: : ::г° N(t)-Nc-N;/(t) (6) Учитывая значительную корреляцию выражения в пределах прямого хода по вертикали, данное произведение можно представить в виде суммарной функцииHMctgd Z ctgd. 0 N(t), -ctgoc, -2ctga; -Sct Действительно, в начале кадровой ра вертки при , абсцисса линии на строке А принимает значение . Н следующей строке растра, т.е. при , абсцисса линии принимает значение X.c-ctgo. Абсциссы следующих точек принимают значение c-2ctgo, c-3ctgo6и т.д. Таким образом,в общемвиде абсцисса X.i C-ictgu, а Хд(-,р C-(i+1)ctg Считая, что Хд.(.+,) 7Хд нетрудно получить значение приращения сГ .(|,-Хд..С-(i+1) сtgu6-c + ictgo(: -ctgo/ Таким образом, учитывая, что приращение каждом участке растра для данного значения угла oL величина постоянная (фиг. 2), можно представить цифровое распределение модулирующей функции, выражающей НФВ сл дующим образом: NJt) Nj((t)7,o (7) Таким образом, процесс формирования наклонной фигуры вытеснения с по мощью вьиислительных устройств можно разбить на три одновременно выполняемых процесса, а именно: по данным входных параметров производят расчет основных параметров -N, сП Поскольку скорость изменения этих параметров незначительная, расчет величин может производиться устройством невысокого быстродействия. Однако вьщача результатов данного расчета должна производиться во время обратного хода по вертикали со скоростью частоты кадров (выдача результата с частотой полей может привести к зазубринам при последующем формировании НФВ за счет смены входных параметров) , по рассчитанным основным параметрам -N и-сГсинхронно со скоростью строчной развертки производят расчет низкочастотной части выражения (7). Вьщача полученного результата при этом производится во время обратного хода по строке; используя результаты расчета низкочастотной части выражения (7), производят окончательньй синтез НФВ пу тем вьщеления зоны положительных значеьшй цифрового распределения моделирующей функции. В схеме, по684казанной на фиг. 1, сигналы от цифровых датчиков входных параметров I , N, N, либо от ЭВМ поступают на вход вычислительного блока 2 координат, который работает с невысокой скоростью несинхронно с телевизионной разверткой. Параметр N, нетрудно получить путем подставки значений N)( и К(фиг. 2) в зфавнение. (4). Тогда П Nx,-(Nvi-Nym«x)V Поскольку расчет основных параметров производится с невысокой скоростью, вычислительный блок 2, имеющий среднее быстродействие, может в режиме разделения времени обслужить большое число формирователей НФВ. С этой целью программа работы вычислительного блока 2 должна предусматривать работу от большого числа п 10-20 групп датчиков входных параметров. С такой задачей легко справляется как специализированное, так и микропроцессорное вычислительное устройство. Основные параметры N, рассчитанные вычислительным блоком 2, записываются в нечетные регистры В., 8.,, 8j , ..., .)° время обратного хода по вертикали, один раз за время одного кадра. Для этого на вход разрешения записи этих регистров подаются синхронизирующие импульсы КСИ. По виду выполняемых операций регистры обобщенных параметров предназначены для приема и передачи информации из вьгаислительного блока 2 в накапливающие сумматоры 4. При этом основные параметры N. параллельным кодом передаются на входы первого слагаемого накапливающих сумматоров. Аналогичным образом основные параметры N., во время обратного хода по горизонтали передаются с помощью четных регистров 82, 8,..,, 8 на входы второго слагаемого накапливающих сумматоров 4. При этом в последних во время обратного хода по строкам накапливается суммарное значение N.,(t) функции -N - ctgod со своим знаком. Окончательное формирование цифровой функции в соответствии с (7) обеспечивается подачей пачки тактовых пульсов с выхода формирователя 3 на счетные входы (входы переноса) всех накапливающих сумматоров 4. Двухградационный сигнал НФВ можно получать путем использования сигнала знакового разряда накапливающего сумматора 4, поскольку при переходе с зоны отрицательных значений в зону положительных значений на строке растра происходит инверсия сигнала в знаковом разряде.

Формирователь 3 пачки импульсов предназначен для формирования последовательности импульсов, которые, будучи поданными на счетные входы накапливающих сумматоров 4, формируют цифровые функции N(t) во время прямого хода строчной развертки. Так как накапливающие сумматоры 4 содержат как целую так и дробную часть суммарной функции, пачка импульсов, формируемая формирователем 3, подается на входы нулевых разрядов накапливающих сумматоров 4. При этом число тактовых импульсов должно быть равно емкости (256 или 512) отображаемой части накапливаюшзих сумматоров 4. Формирователь 3 пачки импул сов представляет собой блок логического синтеза, входньфш переменными которого являются сигналы тактовых импульсов горизонтальной дискретизации и стробирующие импульсы, формируемые синхронизатором. В простейшем виде формирователь 3 пачки импульсов может быть выполнен на одной логической ячейке типа И. При этом временные соотношения входных сигналов обеспечиваются синхронизатором 1. Синтез трансформируемых и квазиобъемных изображений из совокупности первичных сигналов осуществляется с помощью логического формирователя 6. Поскольку в качестве первичных сигналов применяются сигналы НОВ, временное положение которых на ТВ растре вполне определено, естественно, что и формируемые при этом изображения также имеют определенную конфигурацию. Синтез сложных изображений из сигналов НФВ, в принципе, ничем не отличается от известных методов синтеза

На фиг. 3 показаны диаграммы Венна, поясняющие процесс формирования динамических вращающихся изображений из семи НФВ (х, х, х Xj, х, Xj, Xf), фронт которых изображен на диаграмме. Сложные изображения FP , F , Fj показаны на диаграммах б,в,г. Их логические функци

можно выразить с помощью входных переменных НФВ следующим образом: FO . + Х4(8)

(9)

Fj - jViAn ЛдХ

Ч (10)

Р + ХдХдХ Ху

На фиг. 3 показан также условный вид многоградационного сигнала Fn (диаграмма д).

Принципиальная схема логического формирователя 6 для приведенных изображений показана на фиг. 4. Здесь элементы 9, 13, 24 формируют сигнал F в соответствии с (8), элементы 9,13,24,10,14,25 формируют сигнал Е в соответствии с (9), элементы 9, 13,10,14,11,15,12,16 и 26 формируют сигнал F2 в -соответствии с (10). Выбор необходимого сигнала обеспечивается с помощью управления Упр. о Упр1 Упр2. элементами 17,18,19,а их объединение на один выход - элементом 27. Для формирования многоградационного сигнала F, показанного на диаграмме Зд, используются логические элементы 20,21,22 и 23. Объединение двухградационных сигналов FQ, F., F с первичными сигналами формирования наклонного градационного клина (Fn) осуществляется с помощью элементов 28-31.

Блок 5 управления служит для выбора той или иной группы двоичных сигналов, сформированных формирователем 6. Блок 5 управления может включать в себя кнопочный переключатель ручного выбора типа изображения либо иметь в своем составе постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) для программированного выбора. Блок 5 управления ничем не отличается от известных устройств, построенных по принципу дискретных автоматов. Возможный вариант построения блока 5 управления показан на фиг. 5. Задающий генератор 32 вырабатывает прямоугольные импульсы, следующие с периодом 3-5 с. Через элемент 33 эти импульсы поступают на счетный вход двоичного счетчика 35, которьй производит счет числа импульсов. Параллельный код числа импульсов с выхода счетчика 35 с помощью дешифратора 36 преобразуется в распределительньш ко Один из п+1, который с -помощью ячеек двоичного коммутатора 37-39 преобразуется в управляющие сигналы

, УПР1,... уПР п выборки изобраПр CS жений по заданной программе. Ручной выбор того или иного изображения обеспечивается путем замыкания одног из контактов переключателя 41 и подачи положительного потенциала на вторые сигнальные входы двоичного коммутатора 37-39. При этом элементы 40,34,33 служат для блокировки автоматического режима. Формирователь 7 многоградационных сигналов служит для формирования многоградационных (полутоновых) изображений и может быть выполнен в виде интегрального цифроаналогового преобразователя (ЦАП) либо с помощью резистивной матрицы. Если на входы формирователя 7 многоградационных сигналов подать синхроимпульсы и сиг налы сформированных изображений, то 68 на выходе формирователя 7 можно получить полный ТВ сигнал. Элементы 42-48 являются сборками для задания тому или иному сигналу необходимого уровня. На фиг. 6 показано подключение сигналов для конкретного спучая формирования двухградационных сигналов F. , F , F и многоградационного сигнала Е, (подключение к элементам 44-47). Для формирования многоградационных сигналов со 100% уровнем для синхроимпульсов (синхровверх) представляют этот уровень oi в двоичном коде. 0 % 1100100 показывающим, что синхроимпульсы необходимо подать на второй, пятый и шестой разряды цифроаналогового преобразователя 49, точнее к ячейкам 44,47,48.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ НА ЭКРАНЕ ТЕЛЕВИЗИОННОГО ИНДИКАТОРА, содержащее синхронизатор, первый.выход которого подключен к управляющему входу блока вычисления координат, информационные входы которого являются входами устройства, второй вход синхронизатора подключен к входу формирователя пачки импульсов, выход которого подключен к управляюЕЩм входам накапливающих сумматоров, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и расширения области применения за счет обеспечения возможности отображения сложных динамических изображений, оно содержит блок управления, логический формирователь.многоградационного сигнала и регистры, информационные входы которых подключены к соответствующим входам блока вычисления координат, управляющий вход каждого нечетного регистра подключен к третьему выходу синхронизатора, четвертый выход синхронизатора подключен к управляющему входу каждого четного регистра, выходы каждой пары регистров подключены к информационным входам соответ€ ствующего накапливающего сумматора, выходы которых подключены к инфор(Л мационным входам логического формирователя, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления, выходы логического формирователя подключены к информационным входам формирователя многоградационного сигнала, управляющий вход которого под00 ключен к пятому выходу синхрониза1C тора. Оп О) 00

г

NlJ/W UUy

/7

WWW

(puz.-f

Xi Хг

Хо /7

Xtf 5

XQ X 2 /of

v /

f.

.Jv

/r/2

X5

CDd/8. J

t

Фиг. 4

От синхронизатора 1

-