Устройство для отображения графической информации Советский патент 1986 года по МПК G09G1/16 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах ввода-вывода данных на экране телевизионного индикатора для отображения графической информации вида у f (х), в частности, при построении устройств отображения в автоматизированных системах управления и информационно-измерительных системах.

Цель изобретения - повышение разрешающей способности устройства.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 - структурная схема блока управления; на фиг. 3 - структурная схема формирователя импульсов; на фиг. 4 - временная диаграмма работы устройства; на фиг. 5 - временная диаграмма работы блока управления; на фиг. 6 - изображения функций (x) известного и предлагаемого устройств.

Устройство содержит блок 1 памяти,

15

визионном индикаторе; у (штриховая линия) - вид функции, воспринимаемой глазом; §, а - вертикальный и горизонтальный размеры точки.

На фиг. 6,6 показана более сложная функция, интервал между локальными экстремумами которой меньше либо равен а. Аппроксимация такой функции известным устройством отображения у дает неопределенность при отображении на экране мони- 10 тора. Предположим, что функция у дискре- тизуется и представляется на экране в виде набора прямоугольников, высота которых пропорциональна дискретным значениям функции в точках начала отрезков 0,1,2,...,13, а ширина равна а. При отображении для повышения качества изображения происходит линейная интерполяция двух соседних отсчетов, т.е. отображаются несовпадающие части прямоугольников (они представлены заштрихованными областями). В соответблок 2 сравнения, счетчики 3 точек и 4 линий, 20 с такой методикой значения функ- блок 5 управления, генератор 6 импульсов,ции на отрезках 5, 6, 7, 8 и 9 будут соответственно равны ijm О, г/т, О, ут и указанная часть функции отобразится в виде сплошной засвеченной области. Это вызывает неопределенность при восстановлении функции

Блок 5 управления содержит первый 25 человеческим глазом. Предлагаемое устрой- 14 и второй 15 счетчики, первый 16 и вто- ство устраняет такие неоднозначности.

Сущность предлагаемого метода повышения разрешающей способности по оси абсцисс (фиг. 6,б) заключается в том, что если две соседние точки, принадлежащие двум участкам линейной интерполяции графических отсчетов, расположены на одной телевизионной строке, то они отображаются с промежуточным затемнением. Это достигается дополнительным стробирова- Если устройство отображения имеет растр , нием видеосигнала в требуемые моменты Нтгл-Vnx- (где Н„д: - количество точек повремени. Следует подчеркнуть, что стробистроке прямого хода луча; Vnx - количестворуются только те видеоимпульсы, которые

телевизионных строк), линейные размерысоответствуют двум соседним точкам,

изображения составляют соответственноотображаемым на спадающем и возрастаюА В , тогда разрешающая способность пощем участках линейной интерполяции. Во

кадру и по строке соответственно равны 40 всех остальных случаях с целью получения

непрерывной линии графика (например, горизонтальные участки) такого стробирова- ния не производится. Таким образом, функция с расстоянием а между локальными экстремумами будет отображена и воспринята операторами в форме, близкой к ее реальной. Пример такой функции и ее вид на экране монитора, формируемый предлагаемым устройством отображения, изображены на фиг. 6, в.

Устройство работает следующим образом. Устройство имеет две возможные фазы работы: регенерацию изображения (цикличепервый 7, второй 8 и третий 9 триггеры, элемент 10 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент 11 И, элемент 12 ИЛИ и формирователь 13 импульсов.

рой 17 блоки памяти, первый 18 и второй 19 регистры, первый 20 и второй 2 элементы И.

Формирователь 13 импульсов содержит триггер 22, элемент 23 И и одновибратор 24.

Под разрещающей способностью понимается размер наименьшей детали изображения или максимальное количество различных точек в единице длины.

)С..

П.К, ,

р1 Них

2 А

(1) (2)

Коэффициент 1/2 возникает в формуле (2) потому, что две точки растра известного устройства, расположенные на одной строке, всегда сливаются.

Это накладывает специфические ограни- п чения на форму отображаемых функций.

На фиг. 6,а представлена «гладкая функция, для отображения которой не требуется высокая разрешающая способность по строке. На фиг. 6 использованы следующие обозначения: у (сплошная линия)- 55 исходная функция; у (закрашенные области) - аппроксимирующая функция, изображение которой представляется на телеское считывание кодов графических отсчетов из блока 1 памяти и формирование видеосигнала) и заполнение блока 1 памяти.

Регенерация изображения начинается с приходом сигнала F установки в ноль триггеров 7-9, счетчика 3 точек и в состояние (Vnx-1) счетчика 4 линий. При этом счетчик

ское считывание кодов графических отсчетов из блока 1 памяти и формирование видеосигнала) и заполнение блока 1 памяти.

Регенерация изображения начинается с приходом сигнала F установки в ноль триггеров 7-9, счетчика 3 точек и в состояние (Vnx-1) счетчика 4 линий. При этом счетчик

3 точек определяет графического отсчета 0,1,2,...,(Них-1), а счетчик 4 линий соответствует уровннэ отображаемых графических отсчетов (Vnx-1), (Vnx-2),...,0. (Поскольку движение луча по экрану предполагается слева направо по строкам в направлении сверху вниз от строки к строке, т.е. из левого верхнего угла в правый нижний). Соответственно номер точки растра и такта считывания из блока 1 памяти обозначаются двузначным индексом (i, j), где i - номер телевизионной строки; i |Vnx-1|, fVnx-2(,...,0,а j - номер текущей точки в строке; j 0,l,2,...,jHnx-1/. На фиг. 6 , . Сигналы записи адреса В и записи данных Д на входе устройства отсутствуют. Генератор 6 импульсов непрерывно вырабатывает прямоугольные тактовые импульсы с частотой f. Сигнал F вырабатывается в обратном ходе кадровой развертки за такт до начала прямого хода (фиг. а), и с началом прямого хода строчной и кадровой разверток начинают вырабатываться импульсы G, по переднему фронту которых происходит увеличение на единицу содержимого счетчика 3 точек и запись информации в триггеры 7 и 8. Поскольку сигнал обнаружения счетчика 3 был выработан за такт до начала прямого хода, то за этот такт (номер Vnx-1; 0) считывается информация из блока 1 памяти по нулевому адресу и поступает на первый информационный вход блока 2 сравнения, на второй информационный вход которого подается содержимое счетчика 4 линий (код VMX-1). Блок 2 сравнения вырабатывает на первом Р и втором Т выходах сигналы сравнения информации N и и.

Т 1, при N U;

р 1, при N и.(3)

Таким образом, совокупность сигналов Г и Р, образующих точки I Кпх-,j,/V..x-2,j | ...,| О, j I (например, фиг. 6, а для , ), соответствует отображению j-ro графического отсчета в виде вертикальной светящейся линии.

По окончании такта (Vnx-1), О результаты сравнения заносятся в триггеры 9 и 7 соответственно по переднему фронту сигнала Е. С этого момента начинается новый такт /Vnx-1, 1| считывания из блока 1 памяти и TaKTJV пх-1, 0( отображения. В такте отображения формируется видеосигнал засветки или затемнения луча электроннолучевой трубки телевизионного индикатора. Засветке соответствует высокий уровень сигнала, затемнению - низкий. При этом триггеры 7, 8 и элемент 10 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ выполняют линейную интерполяцию соседних графических отсчетов по следующей формуле:

,(4)

где Р - сигнал, соответствующий точке i lj + 1 -го графического отсчета;

0

5

0

5

Q М следующее:

Q -сигнал, соответствующий точке i j-ro графического отсчета, где j 0,1,2,...,(Нпх-1); знакф -знак суммы по модулю два.

Таким образом, по окончании такта считывания (Vnx-1,0) в триггер 8 записывается сигнал засветки луча, соответствующий несовпадающим участкам соседних отсчетов, а в последующем такте (Vnx-1,0) отображения формируется аналогичный сигнал L, сохраняющий свое состояние до следующего такта отображения.

Если расстояние между локальными экстремумами отображаемой функции больще а (фиг. 6,о), где а - линейный горизонтальный размер точки на экране индикатора (монитора), то на выходе М фор.ми- рователя 13 импульсов формируется высокий уровень, а в такте отображения - видеосигнал в соответствии с логическим уравнением

R LAMfvW.(5)

Указанные процедуры повторяются Нпх раз.

После этого начинается обратный ход строчной развертки, в течение которого формируется сигнал Н уменьщения на единицу счетчика 4 линий, и с началом последующего прямого хода строчной развертки начинается новая i-я серия тактов считывания из блока 1 памяти и отображения. По истечении (Vnx) строк поступает обратный ход кадровой развертки, в течение которого возможно обновление содержимого блока I памяти. Синхронная работа цифровых схем предлагаемого устройства с разверткой луча по экрану монитора осуществляется строчным К. и кадровым / синхронизирующими импульсами, по которым выполняются обратные ходы по строке и по кадру. Таким образом, по истечении Vnx строк на экране монитора сформируется графическое изображение функции (x) в виде прямоугольников щириной а. На фиг. 4,а изображена 0 временная диаграмма изображения фрагмента функции (фиг. б,в) для , ,l,2,...,13. Такая функция имеет интервалы между локальными экстремумами меньще а. В этом случае (при отображении, например, точек б.

0

5

с 7 и 6, 8 формирователь 13 импульсов выраба тывает импульсы длительностью Е1о/ См , (где Тм - период тактовых импульсов) низкого уровня, затемняющие левую часть точек |i, 7(; /i, 8f, где i /Vnx-1/, |Vnx-2|,..., 0. Условие выработки импульсов на выходе

следующее:

М О, при Tt Т„,(6)

где TJ. - длительность сигнала, L 1.

Фаза заполнения блока I памяти выполняется в период обратного хода кадровой развертки, когда отсутствуют сигналы F, G, Я. На информационном адресном входе А устройства устанавливается адрес блока 1 памяти, на информационном входе данных

С устанавливается код графического отсчета. После этого через время т„ установки адреса на вход записи адреса В устройства постунает сигнал, по которому в счетчик 3 точек записывается код адреса, а через время f, установки данных с задержкой тз подается сигнал Д на вход записи данных устройства, по которому код графического отсчета заносится в блок 1 памяти.

Блок управления работает следующим образом (фиг. 2 и 5, а, б).

На счетный вход первого счетчика 14 приходят импульсы Е. по которым содержимое счетчика увеличивается на единицу, а по импульсу переполнения происходит увеличение на единицу второго счетчика 15. Коэффициенты пересчета счетчиков 14 и 15 соответственно равны Не и VK, где Н - количество точек разложения по телевизионной строке, включая точки, используемые для обратного хода по строке; VK - количество телевизионных строк, включая строки, используемые для обратного хода по кадру. Ин формация с выходов счетчиков поступает на адресные входы первого 16 и второго 17 блоков памяти, на выходах которых через время Ti6 появляется информация, которая по сигналам Е и X соответственно заносится в первый 18 и второй 19 регистры. Структура информации в блоках 16 и 17 памяти такова, что по адресу Л,- в i-м разряде блоков 16 или 17 памяти записана единица в том случае, если необходимо на j-м выходе регистров 18 или 19 выработать импульс в А, момент относительно нулевого состояния счетчиков 14 или 15 соответственно. Если единица записана по одному из адресов, то длительность вырабатываемого импульса на выходе регистра 18 соответствует , где Тп- период тактовых импульсов, а на выходе регистра 19 - соответственно Т|9 Нс Т,,. Если единицы записаны по последовательным К-адресам, то длительности

Ti8 К-Т„;

Т|9 K Hf-T,.(7)

Таким образом, в блоках 16 и 17 памяти записано требуемое взаимное расположение синхронизирующих импульсов. При этом элементы 20 и 21 И выполняют роль стро- бирующих элементов для выработки импульсов суммирования счетчика 3 точек (сигнал G) и установки в исходное состояние блоков и элементов устройства в целом (сигнал F).

Формирователь 13 импульсов работает следующим образом (фиг. 3 и 4,а).

С приходом положительного фронта импульса Е на вход записи четвертого триггера 22 информация L заносится в триггер, и через время Т22 появляется на его выходе. Если сигнал был равен единице, то выход триггера 22 открывает элемент 23 И и срабатывает одновибратор 24, который по переднему фронту сигнала на его входе формирует отрицательный импульс длительностью .

Триггер 22 обеспечивает задержку срабатывания одновибратора 24 на время Т„ (один такт). Это достигается тем, что сигнал L появляется с задержкой тд относительно переднего фронта Е (фиг. 1 и 4, а), и поэтому информация на выходе триггера 22 возникает задержанной на один такт. Поэтому если т Т„, то импульсы одновибратора 24 не влияют на работу элемента 11 И (фиг. 1), поскольку сигнал L по истечении времени TL Т„ становится нулевым и закрывает элемент 11 И.

Предлагаемое устройство позволяет повысить разрещающую способность устройства

для отображения графической информации.

Формула изобретения

Устройство для отображения графической информации, содержащее блок памяти, блок сравнения, счетчики точек и линий, блок управления, генератор импульсов, первый и второй триггеры, причем информационный выход счетчика точек соединен с

информационным входом блока памяти, информационный выход которого подключен к первому информационному входу блока сравнения, второй информационный вход которого соединен с информационным выходом счетчика линий, вход вычитания которого соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с входом суммирования счетчика точек, отличающееся тем, что, с целью повышения разрещающей способности устройства, оно

содержит элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, третий триггер, элементы И и ИЛИ и формирователь импульсов, причем выход генератора импульсов подключен к входу блока управления, первому входу формирователя импульсов и входам записи первого, второго

и третьего триггеров, входы установки в «О которых соединены с входами установки в «О счетчиков точек и линий соответственно и подключены к третьму выходу блока управления, четвертый и пятый выходы которого являются соответственно выхода.ми строчных и кадровых синхроимпульсов устройства, информационными входами адреса и данных и входами записи адреса и данных устройства являются соответственно входы счетчика точек и блока памяти, первый

выход блока сравнения подключен к информационному входу первого триггера и первому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого триггера, выход подключен к информационному входу второго триггера,

выход которого соединен с вторым входом формирователя импульсов и первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, выход

элемента И подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход которого является выходом видеосигнала устройства, а второй

вход подключен к выходу третьего триггера, информационный вход которого подключен к второму выходу блока сравнения.

Фuz.2.

Фиг.З

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах ввода-вывода данных на экране телевизионного индикатора для отображения графической информации вида у f (х), в частности, при построении устройств отображения в АСУ и информационно-измерительных системах. Цель изобретения - повышение разрешающей способности устройства, которая достигается введением элемента 10 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, третьего триггера 9, элементов 11 И и 12 ИЛИ и формирователя 13 импульсов с соответствующими функциональными связями. 6 ил. to СХ) 00 ГС со

I 6.016.7 |б.г |6.3|g.V|g5|gg g.7|ga| .7|

I jSO I g.7| ...7f6.e |gJ g.|

Р

а

L

М

а(.чет

(} J LrLrLrLrL ...

fsfti)ч,/ ZXZZZZZ

...

-

11

1

ч

//

а а

Jd

о 1 2 3 ч 5 6 7 8 Э О ПП 3