Устройство для отображения информации на экране цветного телевизионного индикатора Советский патент 1988 года по МПК G09G1/28 

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам для отображения графической информации реального времени.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства экстраполяции.

Устройство для отображения информации на экране цветного телевизионного индикатора содержит цветной телевизионный индикатор 1, входы которого подключены к выходам блока 2 цветного кодирования.

10

n (t) n(t) СОЗф- П„С05ф - m (t) 5Шф +

-f mosinf+n .)

где «lo/io-координаты центра вращения геометрического элемента изображения в системе координат телевизионного растра;

1Па,п, - координаты центра вращения геометрического элемента изображения в системе координат геометрического элемента изображения, совпадающей с системой координат блока памяти;

mffc), nft) - мгновенные значения текущих координат растра;

г uLJi/vvy/j ciivi I lVj ixci .. iiiv/ivy ,ri Lji ucaiiri./,

Четвертый вход индикатора i подключен к is «(/ n t/- мгновенные значения текущих

первому выходу синхронизатора 3, второй выход которого соединен с вторым входом формирователя 4 импу.тьсов, первый выход которого связан с входом управляющей вычислительной машины (УВМ), а второй выход - с первым входом экстраполято- ра 5. Первый вход формирователя 4 импульсов связан с первым выходом стекового блока 6 памяти. Второй вход экстраполя- тора 5 подключен к второму выходу стекового блока 6 памяти, третий выход которого гюдключен к управляющему входу коммутатора 7, информационный вход которого связан с выходом экстраполятора 5. Выход коммутатора 7 подключен к первым входам формирователей 8--11 геометрических элементов изображения, вторые входы которых связаны с перв1: ми выходами синхронизатора 3. Вход стекового блока 6 памяти является входом 12 устройства для отображения информации и связан с выходом УВМ. Вход 12 устройства связан с входом блока 13 наложения геометрических элементов изображения и входом блока 2 цветового кодирования,, первый вход которого подключеп через блок 14 элементов запрета к выходу блока 13 наложения геометрических элементов изображения, входы которого подключены к соответствующим выходам формирователей 8-11 геометрических элементов изображения.

Устройство работает следующим образом.

Формирователи 8-11 геометрических элементов изображения содержат по четыре цифровых интегратора, два сумматора и оперативное или постоянное запоминающее устройство и получают с выхода синхронизатора 3 кадровые, строчные синхроимпульсы и тактовые импульсы, которые синхронизируют и тактируют процесс работы цифровых интеграторов во времени. В процессе их работы происходит рещение выражений:

ш (1) m(t) cosf-iTio- cosf-f n(t)- sinf - -По sinf4-m o,(1)

20

25

30

координат блока памяти; f - угол поворота системы координат блока памяти относительно системы координат растра.

Выражения (1) и (2) описывают преобразования системы координат растра (вращение, перемещение) относительно системы координат отображенного изображаемого изображения. Результаты этих вычислений поступают на адресные входы постоянного или оперативного запоминающего устройства, входящего в состав каждого формирователя геометрических элементов изображения. Запоминающее устройство имеет произвольный доступ и в него перед началом работы устройства для отображения информации записывается поточечно изображение геометрического элемента. Под действием мгновенных значений текущих координат блока памяти, формируемых цифровыми интеграторами, из бло35 ков памяти считываются сигналы изображений геометрических элементов изображения, причем угол наклона /, координаты центра вращения т, По геометрического элемента изображения заносятся в формирователи 8-11 геометрических элементов изображения во время обратных ходов телевизионных разверток из УВМ .через время смены фаз движения Т 100 мс в качестве начальных условий работы цифровых интеграторов. С выходов формирователей геометрических элементов изображения сигналы геометрических элементов поступают на входы блока 13 наложения геометрических элементов изображения, который содержит элементы ИЛИ и ряд дещифраторов. Перед началом работы из УВМ через вход 12 устройства задаются коды порядка расположения геометрических элементов изображения относительно наблюдателя, которые управляют работой дещифраторов. Дещифраторы пропускают

55 сигналы геометрических элементов изображения на свои выходы в порядке, задаваемом кодом расположения. Упорядоченные в блоке 13 наложения геометрических эле40

45 8-1

50

0

n (t) n(t) СОЗф- П„С05ф - m (t) 5Шф +

-f mosinf+n .)

где «lo/io-координаты центра вращения геометрического элемента изображения в системе координат телевизионного растра;

1Па,п, - координаты центра вращения геометрического элемента изображения в системе координат геометрического элемента изображения, совпадающей с системой координат блока памяти;

mffc), nft) - мгновенные значения текущих координат растра;

s «(/ n t/- мгновенные значения текущих

s «(/ n t/- мгновенные значения текущих

0

5

0

координат блока памяти; f - угол поворота системы координат блока памяти относительно системы координат растра.

Выражения (1) и (2) описывают преобразования системы координат растра (вращение, перемещение) относительно системы координат отображенного изображаемого изображения. Результаты этих вычислений поступают на адресные входы постоянного или оперативного запоминающего устройства, входящего в состав каждого формирователя геометрических элементов изображения. Запоминающее устройство имеет произвольный доступ и в него перед началом работы устройства для отображения информации записывается поточечно изображение геометрического элемента. Под действием мгновенных значений текущих координат блока памяти, формируемых цифровыми интеграторами, из бло5 ков памяти считываются сигналы изображений геометрических элементов изображения, причем угол наклона /, координаты центра вращения т, По геометрического элемента изображения заносятся в формирователи 8-11 геометрических элементов изображения во время обратных ходов телевизионных разверток из УВМ .через время смены фаз движения Т 100 мс в качестве начальных условий работы цифровых интеграторов. С выходов формирователей геометрических элементов изображения сигналы геометрических элементов поступают на входы блока 13 наложения геометрических элементов изображения, который содержит элементы ИЛИ и ряд дещифраторов. Перед началом работы из УВМ через вход 12 устройства задаются коды порядка расположения геометрических элементов изображения относительно наблюдателя, которые управляют работой дещифраторов. Дещифраторы пропускают

5 сигналы геометрических элементов изображения на свои выходы в порядке, задаваемом кодом расположения. Упорядоченные в блоке 13 наложения геометрических эле0

5 8-1

0

ментов изображения сигналы поступают на входы блока 14 элементов запрета, который содержит ряд элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. При наличии на его разных входах в один момент времени сигналов разных порядков видимости эти элементы пропускают на первый выход сигналы первого порядка видимости, на второй выход - сигналы второго порядка видимости и т.д. Таким образом, из всех выходов блока 14 элементов запрета в каждый момент времени только на одном выходе может быть сигнал изображения, так как наблюдатель видит в каждой точке телевизионного растра одну точку конкретного непрозрачного геометрического элемента изображения. С выходов элементов 14 запрета позиционный код геометрического элемента изображения поступает в блок 2 цветного кодирования, который содержит шифратор для преобразования позиционного кода в двоичный и блок памяти, в который из УВМ через вход 12 устройства записывается код цвета и яркости каждого геометрического элемента изображения. В процессе работы код цвета и яркости считывается двоичным кодом номера геометрического элемента изображения в любой момент времени и через цифроаналоговые преобразователи поступает на три входа цветного телевизионного индикатора 1, который синхронизируется по другому входу синхронизатором 3. Стековый блок 6 памяти, формирователь 4 импульсов, экс- траполятор 5 и коммутатор 7 осуществляют экстраполяцию значений параметров отображаемых изображений с целью получения плавных движений изображения на экране.

Время смены фаз движения изображения, отображаемого на экране, связано с инерционностью человеческого зрения и равно Tj 100 мс, т.е. через такой промежуток времени нужно рассчитывать и менять параметры геометрических элементов изображения на выходе УВМ, что приводит к высоким требованиям к ее производительности.

В то же время очевидно, что параметры статического изображения рассчитывать через каждый 100 мс не нужно. Этот пример указывает на то, что максимальное время расчета параметра движущегося изображения должно быть связано со скоростью, ускорением и точностью отображаемого параметра.

Получено выражение, связывающее эти физические величины:

где pi-максимальное время расчета параметра движущегося изображения;

А - максимальная абсолютная погреш ность i-ro отображаемого параметра;

а. - максимальное ускорение i-ro ото- бражаемого параметра;

1 - скорость i-ro отображаемого параметра в момент начала экстраполяции;

Цп - максимальная скорость i-ro пара- метра.

Очевидно, что время , а для реализации экстраполяции необходимо, чтобы был существенный выигрыш во времени, т.е. TPJ,TQ. IOO мс. Под параметрами изображения следует понимать переменные ко- ординаты его положения на экране индикатора, переменный угол поворота изображения относительно оси координат, переменный масштаб изображения и т.п. Скорость, ускорение, точность параметра опре- деляются характеристиками объекта управления.

Таким образом, УВМ рассчитывает значения параметров отображаемых геометрических элементов изображения через время согласно выражению (3) и выдает в устройство для отображения информации. Через каждые Т 100 мс предсказываются значения параметра Рд; при помощи экс- траполятора 5. Например, при линейной

экстраполяции параметров их предсказуемые значения можно определить из выражения:

PR: PaC+R-VoC-T.

(4)

где 0 R Tpc/Ty ;

Ре:-величина i-ro отображаемого параметра в момент начала экстраполяции ();

TO WHC-время смены фаз движения; IL - номер выдачи экстраполированных значений i-ro отображаемого параметра;

Tpt. - время расчета параметров движущегося изображения.

Временная диаграмма линейной экстра- поляции параметра Р изображена на фиг. 2, где принято, что . УВМ рассчитывает и выдает значения параметра Р в моменты времени и t 4-Те 400. мс. До истечения времени t 4-Ta вместо действительных значений параметра Р в устройстве для отображения информации определяются их экстраполированные значения Р, Р,, Pj, при этом так как Тр находится из выражения (3), точность определения значений Pi fk fa выходит за максимально до- пустимую погрешность параметра л.

УВМ рассчитывает отображаемые параметры и через вход 12 устройства выдает их в стековый блок 6 памяти. Параметры выдаются в виде маи1инных слов, которые |имеют следующий состав: I первая часть содержит номер формиро- :вателя геометрического элемента изображения (8 -11);

вторая часть содержит произведение

VOC-TJ;

третья часть содержит величину i-ro отображаемого параметра в момент начала экстраполяции Poi ;

четвертая часть содержит максимально возможное количество экстраполированных значений i-ro отображаемого параметра, которое определяется по выражению (4) R™ Tpt/T, .

Машинные слова поступают в стековый блок 6 памяти во время прямых ходов строчной и кадровой разверток телевизионного растра. Считывание машинных слов из стекового блока 6 памяти осуплествляется во время обратных ходов телевизионных разверток, при этом первая часть машинного слова поступает на коммутатор 1, который коммутирует выход экстраполятора 5 с входом того формирователя геометрических элементов изображения, номер которого задан в машинном слове. Вторая и третья части машинного слова поступают на вход экстраполятора 5. Экстраполятор 5 в простейшем случае состоит из умножения и сумматора, которые в соответствии с выражением (4) в случае линейной интерполяции определяют произведение R-VoC T| и сумму Poi +RVoi T. При этом величина R - номер выдачи экстраполированных значений - поступает на экстраполятор 5 из формирователя 4 импульсов. Ф.ормиро- Ватель 4 может быть реализован на счетчике и элементе сравнения, причем счетчик считает кадровые синхроимпульсы, поступающие из синхронизатора 3, которые совпадают с номером выдачи R, а в схеме сравнения происходит постоянное сравнение R и Rn,. Если то из блока местного управления в УВМ не выдается управляющий сигнал и УВМ не выдает новых значений Vjc-T и Рос . Если R RiR, то в УВМ из блока местного управления выдается сигнал разрешения выдачи и УВМ выдает в стековый блок 6 памяти новые значения i-ro параметра Ve«;.i Т« и FJ .

При Tp T Rrfi l-экстраполяция параметра не производится и работа устройства не отличается от работы известного.

Таким образом, для получения плавных движений изображения на экране при минимальной и достаточной производительности УВМ необходимо выдачу и расчет значений параметров каждые 100 мс заменить на экстраполяцию этих значений в устройстве для отображения информации. Кроме

0

0

.5

0

5

0

5

0

5

того, такое решение позволяет экономить машинное время УВМ, т.е. позволяет рассчитывать количество параметров. Увеличение количества параметров может достичь 12 раз. Это указывает на то, что более детальные изображения (с большим динамических количеством параметров) будут отображаться при той же самой производительности управляющей машины.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить быстродействие отображения информации, за счет чего обеспечиваются повышение плавности движения изображений и их детальность.

Формула изобретения

Устройство для отображения информации на экране цветного телевизионного индикатора, содержащее синхронизатор, блок цветового кодирования, блок элементов запрета, блок наложения геометрических элементов изображения, формирователи геометрических элементов изображения, выходы которых подключены к первым информационным входам блока наложения геометрических элементов изображения, выход которого соединен с входом блока элементов запрета, выход которого подключен к первому информационному входу блока цветового кодирования, выходы которого соединены с видеовходами цветного телевизионного индикатора, синхровход которого и управляющие входы формирователей геометрических элементов изображения подключены к первому выходу синхронизатора, вторые информационные входы блока цветового кодирования и блока наложения геометрических элементов изображения являются входом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно содержит стековый блок памяти, формирователь импульсов, экстраполятор и коммутатор, выход которого соединен с информационными входами формирователей геометрических элементов изображения, информационный вход коммутатора соединен с выходом экстраполятора, управляющий вход которого соединен с первым выходом формирователя импульсов, первый управляющий вход которого подключен к первому выходу стекового блока памяти, второй и третий выходы которого подключены соответственно к информационному входу экстраполятора и управляющему входу коммутатора, второй управляющий вход формирователя импульсов подключен к второму выходу синхронизатора, информационный вход блока стековой памяти подключен к входу устройства, выходом которого является второй выход формирователя импульсов.

Р (гра)

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам для отображения информации реального времени. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. Устройство содержит цветной телевизионный индикатор 1, блок цветового кодирования 7, блок элементов запрета 14, блок наложения геометрических элементов изображения 13, ряд параллельно работающих формирователей геометрических элементов изображения 8,9,10,11. Входы экстраполятора 5 связаны с выходо.м стекового блока па.мяти 6 формирователя импульсов. Вход стекового блока памяти 6 связан с входом устройства для отображения информации, а выход экстраполятора 5 через коммутатор 7 связан с входами всех формирователей геометрических элементов изображения 8,9,10,11. Повышение быстродействия достигается за счет экстраполяции траекторий движения объектов, параметры движения которых хранятся в стековом блоке памяти 6. 2 ил. со (Л САЭ 00 СХ) ;о 4;: Фиг.1

(pua.Z