Устройство для отображения графической информации на экране телевизионного индикатора Советский патент 1986 года по МПК G09G1/08 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах отображения графической информации, поступающей на ЭВМ, при проектировании изделий и приборостроении, в дизайнерском проектировании, при отображении поверхностей сложных форм. Оно предназначено для воспроизведения кривых линий, математическим выражением которых являются кусочно-кубические функции, в частности кубические сплайны.

Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет возможности отображения кривых третьего порядка.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит первый счетчик 1 позиций по координате s, первый блок 2 сравнения, блок 3 управления, второй блок 4 сравнения, первый 5 и второй 6 регистры, блок 7 памяти, пятый регистр 8, первый сумматор 9, третий регистр 10, второй сумматор 11, четвертый регистр 12, третий 13 и четвертый 14 блоки сравнения, второй счетчик 15 позиций по координате t, формирователь 16 сигналов подсвета, видеоусилитель 17, телевизионный индикатор 18, синхрогенератор 19, регистр 20 сдвига, третий сумматор 21 и шестой регистр 22.

Воспроизведение непрерывной кривой заданной формы по дискретным отсчетам с повышенными требованиями и гладкости такой кривой является типовой и распространенной задачей в средствах визуального отображения систем машинной графики. В этой связи особое внимание приЕ лекают кубические сплайны - кусочно-кубические функции, которые, как известно, являются единственными функциями, обладающими свойством минимальной кривизны (т.е. максимальной гладкости) среди всех функций, интерполирующих заданные точки и имеющих квадратично-интегрируемую вторую производную.

Кубическая сплайн-функция з(1) на каждом i-M интервале разбиения t,, ii+ представляет собой кубическую параболу

(t)a,-(t-t,-)4b,-(t--t,) + + c,-(t-ti+d,).(1)

Задача ставится следующим образом; на t;, t,-+i воспроизвести N равностоящих значений функций времени s (1) :s, s(t-,);

t, t,+ At,- t,-b,---t,;q 0,1,...,.N.

Вторая производная сплайна s (t) представляет собой прямую линию, тогда ее значения в любой точке t могут быть найдены с использованием следующего рекуррентного соотношения;

At, N

& ,+} S ,+ 6а,(-)

Интегрируя (2) no времени с помощью формулы трапеций численного интегрирования с использованием значений s, sj+i, можно найти, что значение первой производной сплайна s (t), представляющей собой

параболу, в точке t,j имеет вид Jl I А ч I п„ /АЪл

-1 8,,+ с, За; (Г

(3)

Интегрируя (3) по времени с помощью формулы Симпсона численного интегрирования с использованием значений s , s x X ((t,+t,+ i)/2)., s ,.fi, получаем, что значение сплайна s(t) в любой точке t, равно

S)+1- S,+ s,

+ а,-()-.

Ati

N

4-

I 2 9. /

(4)

Введя следующие обозначения;

. Al/AS. R 1

А а;

fi

В,

2:

S,

л At;. 2. Ч) -Jf)

,

/ ЛГ

(2) - (4) можно переписать так; s,+i s,+с,+В,+А ,l,..., S(t,-) di(5)

Ci74-, Cq+2Bq+2A+A (t;)

r At,- C,

At,- N

B,+ A

V i X T iH

(t,-) X

b,-(

At,) fl

С целью уменьшения времени воспроизведения очередного значения s(t,) до времени выполнения одной операции сложения практический алгоритм функционирования устройства задается с помощью сле- дуюцд,их выражений;

S|j-)-i q

C,,+i 2B

B,+ i В„+ ЗА

50 s(t,) d,(6)

At;

At;,

Г r l К /.i-iJl -0 C; -yh D; (-j-) +

3;

.At;.

(-jTВ. к 1 Оо / At;. 3 о- D; (- -|- оа, (-jf)

Jf

д

а;

. At;

т

55

Можно показать, что зависимость s, от q при использовании выражений (6} задается формулой

di+ С,

At,

ir

q + b;

/At;. 2 ,-2 I „ fAt,-,. „3

(7г) q + ал-|р-) q

Устройство работает следующим образом.

Из блока 7 памяти по сигналу синхро- генератора 19 «Начало кадра для отображения кривой на t;, t,+ i переписываются код координаты s,- начальной точки кривой в регистр 22, код координаты t,- начальной точки кривой - в регистр 5, код SKOH. конечной точки - в регистр 6, код А - в регистр 8, код Во - 3 регистр 10, код Со - в регистр 12.

Синхрогенератор 19 вырабатывает строчные и кадровые синхроимпульсы, поступающие на телевизионный индикатор 18, и импульсы горизонтальной синхрониза ции во время прямого хода телевизионной строки. Строчные синхроимпульсы поступают на счет чик 1 телевизионных строк. Горизонтальные синхроимпульсы поступают на счетчик 15 позиций по координате t. Когда код в счетчике 1 становится равным коду s, начальной точки, поступающему с регистра 5, блок 2 сравнения вырабатывает сигнал «Начало вектора, который поступает на блок 3 управления и открывает цепь, формирующую сигнал «Сложение.

По первому сигналу «Сложение сумматор 21 производит сложение содержимых регистра 22 so и регистра 12 Со, результат SO+CQ записывается в регистр 22. Сумматор 11 производит сложение содержимых регистра 12 Со и регистра 10 Во, сдвинутого в регистре сдвига 20 на один разряд влево (т.е. умноженного на 2), результат Со+2Во записывается в регистр 12. Сумматор 9 производит сложение содержимых регистра 8 - ЗА и регистра 10 Во, результат Во4- ЗА записывается Б регистр 10. По второму сигналу сложения сумма кодов регистра 22 So-f Со и регистра 12 СоЧ- 2Во на сумматоре 21 составляет si So+ 2Со+ ЗВо, она записывается в регистр 22. На сумматоре 11 сумма кодов регистра 12 Со-|- 2Во и регистра 20 2Во+ 6А составит Со+ 4Во+ 6А. это будет слагаемое Ci для третьего сложения, записываемое в регистр 12, на сумматоре 9 результат суммирования содержимых регистров 8 и 10 ЗА и Во+ ЗА составит Во-|-6А, который записывается в регистр 10. По третьему сигналу сложения на сумматорах 21, 11 и 9 окажутся соответственно коды S2 so+ ЗСо+6Во+ 6А; С2 Со+ 6Bo-f 18А; В2 BO-}- 9А. В общем случае по q-му сигналу сложения {что соответствует временному аргументу t, t,-+ q %- ) содержимые сумматоров 21, 11 и 9 составят соответственно

C,,.(4)

Sv d,+ q -jT ч

+ , () C, (2q + l)b,.(0 +

+ (3q4-3q+ 1) a/(

г

B, b,. .(q+n3a.()

Тем самым реализуется вычисление по (6) и на регистре 22 оказываются коорди- наты точек s кубической параболы.

При необходимости воспроизведения квадратичной параболы на регистре 8 записывается О, тогда после выполнения q-ro сложения на сумматорах 21, 11 и 9 окажутся коды соответственно s, d,--|- Ч+ Ь, X ( (координаты точек на параболе) (2q+ 1) b, и Ь,- Y

5

Установим разрядности кодов С,, В,, А на 9 разрядов больще, чем . Для отображения на блоки 13, 14 сравнения подается код со старших разрядов регистра 22 и сумматора 21. Вторые входы блоков сравнения

13 и 14 соединены с выходами счетчика 15 позиции по координате t, на вход которого поступает с выхода синхрогенератора в течении прямого хода телевизионной строки сигнал «Горизонтальная синхрониза5 ция. Если сумма приращения

С,()+ (2q+l)b, (

X(3q4 3q-f 1) ( У Cj s

где s - период сигналов «Горизонтальная синхронизация, то изменение старших разрядов кода, соответствующего текущей координате t, происходит не каждый q-й раз. В этом случае коды, поступающие на входы блоков 13 и 14 равны, и как только на выходе счетчика 15 позиции по t появляется тот же код, на выходе блоков сравнения одновременно появляются сигналы, которые поступают на формирователь 16 сигналов подсвета, с выхода которого сигнал поступает через видеоусилитель 17 на телевизионный индикатор 18, где отображается в виде точки.

Если /С,| S, то блоки сравнения срабатывают в разное время. Очередность поступления импульсов с блоков 13 и 14 на

формирователь 16 определяется знаком суммы С,.

При поступлении первого сигнала формирователь 16 вырабатывает импульс начала подсвета строки, который поступает на видеоусилитель, а затем на телевизионный индикатор. При поступлении второго импульса сигнал подсвета заканчивается. Устройство работает до получения сигнала равенства текупхего кода координаты 5 (код счетчика телевизионных строк) и

координаты конца вектора SKOH (конец вектора), поступающего на блок 3 управления, который прекращает выработку импульсов «Сложение, включает устройство и устанавливает в ноль все регистры и сумматоры, подготавливая устройство к приему очередной информации.

Формула изобретения

Устройство для отображения графической информации на экране телевизионного индикатора, содержащее последовательно соединенные первый счетчик, первый блок сравнения и блок управления, выход которого подключен к первым входам первого и второго сумматоров, второй, третий и четвертый блоки сравнения, пять регистров, последовательно соединенные формирователь сигналов подсвета и видеоусилитель, подключенный к телевизион- ному индикатору, второй счетчик, вход которого соединен с первым выходом синхро- генератора, второй, третий и четвертый выходы которого соединен) соответственно с телевизионным индикатором, первыми входами первого, второго, пятого, третьего и четвертого регистров и входом первого счетчика и вторым входом блока управления, третий вход которого соединен с выходом второго блока сравнения, выход второго счетчика подключен к первым входам третьего и четвертого блоков сравнения. Выходы которых соединены с первым и втог рым входами формирователя сигналов подсвета, третий вход которого соединен с

выходом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом четвертого регистра, блок памяти, первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно с вторыми входами первого, второго, пятого, третьего и четвертого регистров, выходы первого и второго регистров соединены соответственно с вторыми входами первого и второго блоков сравнения, выход пятого регистра соединен с вторым входом первого сумматора, выход которого связан с третьим входом третьего регистра, выход которого соединен с третьим входом первого сумматора, выход второго сумматора соединен с третьим входом четвертого регистра, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства за счет возможности отображения кривых третьего порядка, оно содержит регистр сдвига, вход которого подключен к выходу третьего регистра, а выход - к третьему входу второго сумматора, и последовательно соединенные третий сумматор, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам блока управления и четвертого регистра, а выход - к второму входу четвертого блока сравнения, и шестой регистр, второй вход которого подключен к шестому выходу блока памяти, третий вход к второму входу третьего блока сравнения и третьему входу третьего сумматора.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при проектировании изделий в машиностроении и приборостроении, в дизайнерском проектировании, при отображении поверхностей сложной формы. Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет возможности отображения кривых третьего порядка - достигается введением регистра сдвига, третьего сумматора и четвертого регистра и функциональных связей. 1 ил. lie О)

Редактор М. Циткина Заказ 5237/52

Составитель С. Гришин

Техред И. ВересКорректор В. Бутяга

Тираж 455Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий

113035, Москва, , Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4