Устройство для отображения объемных изображений на экране электронно-лучевой трубки Советский патент 1988 года по МПК G06F3/153 G09G1/08 

00

соответствующих функциональных связей. Изобретение позволяет формировать импульсы длительностью { 1ij и амплитудой, пропорциональной 4Xj: и Z (Г, под воздействием которых снимаются напряжения U(t) и U-j(t) , изменяющиеся по линейному закону, а под воздействием их последовательности - по кусочно-линейному, при этом блок

20 сравнения вырабатывает сигнал, который поступает на элемент 21 запрета и не пропускает сигнал Чц с его выхода на модулятор ЭЛТ, что приводит к тому, что невидимые участки сече- :лий на экране ЭЛТ не отображаются, ,л осуществляется отображение аксонометрии объёмных изображений, представ- пенных в виде сечений фигуры. 5 ил.

Изобретение отностися к технической кибернетике и автоматике и может быть использовано для отображения объемных изображений при аксонометрическом представлении трехмерного пространства. Цель изобретения - расширение области применения устройства путем отображения объемных изображений в виде линий сечений отображаемой фигуры, которая достигается введением шестого 15, седьмого 17, восьмого 19 и девятого 22 регистров, сумматоров 30, 29, 18 и 23, третьего 16 и четвертого 13 цифроаналоговых преобразователей, блока 20 сравнения, элемента И 26, второго счетчика 27 и

1

Изобретение, относится к технической кибернетике и автоматике и может быть использовано для отображения объ- емных изображений при аксонометрическом представлении трехмерного пространства.

Цель изобретения - расширение области применения устройства путем отображения объемных изображений в виде линий ce Ieчий отображаемой фигу 11ы.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - схема пространственного отображения объемной фигуры; на фиг. 3 - структурная схема блока управления; на фиг.4 - временные диаграммы его работы; на фиг. 5 - блок-схема алгоритма блока вычисления приращений координат.

Устройство содержит блок J вычис- ления приращений координат, блок 2 управления, блок 3 памяти, третий 4, четвертый 5 и пятый 6 регистры, дифференцирующий элемент 7, преобразователь 8 код - временной интервал, первый 9 и второй 10 цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), первый 11 и второй 12 интеграторы, четвертый циф- роаналоговый преобразователь 13, первый 14 и шестой 15 регистры, третий цифроаналогов1 й преобразователь 16, седьмой регистр 17, третий сумматор 18, восьмой регистр 19, блок 20 срав- нения, элемент 21 запрета, девятый репистр 22, второй сумматор 23, первый счетчик 24, второй блок 25 элементов И, элемент 26 И, второй счет- чцк 27, первъа блок 28 элементов И, второй 29 и первый 30 сумматоры, второй регистр 31.

Позициями 32 и 33 обозначены пер- зый и второй информационные входы устройства, а поз.ициями 34, 35 и 36 - выходы устройства для подключения со- 5 ответственно k модулятору и отклоняющей системе ЭЛТ.

Блок 2 управления (фиг. 3) содержит генератор- 37 тактовой частоты, триггер 38 со счетным входо м, диф- %еренцирующие цепочки 39 и 40, усилители-формирователи 41, 42, делитель 43 частоты.

Устройство работает следующим образом.

Под действием управляющего сигна- па со второго выхода блока 2 регистры 4, 15 5, 6, 17, 19 и 22 сбрасываются в нуль, затем под воздействием управляющего импульса с первого выхода блока 2 из блока 3 памяти засьшается в регистр 4 код протяженности i-ro участка j-ro сечения изображения dl, j , в регистры 5 и 6 - соответст0

5

венно код проекции на ось X i-ro уча0

стка зарисов шаемого j-ro сечения фигуры (см. фиг. 2) и код проекции на ось Z {dZjj, в регистры 15 и 17 заносятся соответственно (1см1 и с/и). В регистры 19 и 22 заносится значение проекции i-ro участка на ось Z (j-l)-ro сечения dZj } и |,flZR.; )с(ц } смещение j-1-го сечения по оси Z, в счетчик 24 добавляется 1, и блок 1 начинает вычисление

5 данных для (i+l)-ro участка, запись которых в блок 3 памяти происходит под воздействием управляющего сигнала.

Причем координата X определяется

0 в соответствии с выражением flXij 4Xj-CM+CcT.j.dX.,

где ДХ ;: - начальное смещение j-ro

сечения по оси XI; ст,1J - содержимое счетчика 24;

аХ - значение дискреты X; XCOS о,, о - угол наклона фигуры к

оси X.

Координата Z определяется следующим образом:

Zj/ ZjcM+ Z, 4 Z,.dZ{., 4.jz;,

где JZ

J СЛА

начальное смещение j-ro сечения по оси Z; 4 Z . - текущее значение Л Z .

Z,

J

J

ZrZbi- Значения Z j определяются по фор -Схг х,)

Z- 26

6 где X; - среднее значение X для j-ro

сечения (Xj ,- - ) ; - значение Z j-ro оечения в точке X;.

Значения Z :, ё определяют вид измняющегося изображения и вводятся в блок 1 через регистр 14 с контролирумых устройств (не показаны) по входу 32.

, Значения Х , о , ,й Х,сд,, JZ - подстроечные характеристики устройства, которые вводятся через регистр 31 по входу 33.

Содержимое регистров б и 17, 19 и 22 поступает соответственно на сумматоры 18, 23, где складьюаются значения 4Zj +/5Z i и .+uZ (j-1-го сечения). С выходов регистров 5 и 6 информация поступает на вход цифро- аналоговых преобразователей 9 и 10, где преобразуются в напряжения, пропорциональные соответственно значениям Л Х,-, Д Z , j-ro сечения фигуры.

Значение 4 Z j cw с выхода регистра 17 поступает на цифроаналоговый преобразователь 13, выходные напряжения с ЦАП 13, пропорциональное 4 Z j-, а с ЦАП 10, пропорциональное /JZ,-, поступают на входы сумматоры 29,причем напряжение с ЦАП 10 пост.упает через интегратор 12. С выхода сумматора 29 снимается напряжение ) , которое по форме повторяет функцию Z(t), рас считываемую в блоке- 1. Значение й Xу с выхода регистра 15 поступает на .ЦАП 16. Выходные напряжения с ЦАП 16 и 9, пропорциональные XJCM i поступают на сумматор 30, причем напряжение с ЦАП 9 поступает на интег4100184

ратор 11. С выхода сумматора 30 снимается напряжение U)t(t) , формирующее развертку по оси X.

Содержимое регистра 4 в преобразо вателе 8 код-время преобразуется в прямоугольный импульс с постоянной амплитудой и длительностью, пропорциональной й1,-;. В момент окончания

10

этого ш«1пульса с выхода дифференци- :

ее-, , 20

рующего элемента 7 снимается кратковременный импульс, который сбрасьша- ет регистры 4,5,6,19 в нуль. В результате с выходов цифроаналоговых

с преобразователей снимаются импульсы длительностью и jl и амплитудой, пропорциональной ЛХ ,; и /IZ;. .

Под воздействием этих импульсов с выходов сумматоров 30 и 29 снимаются напряжения U (t) и U (t), изменяющиеся по линейному закону, а под воздействием их последовательности - по кусочно-линейному.

С выхода сумматоров 18 и 23 значе25 НИН Z| j-ro и (j-l)-ro планов поступают на выходы блока 20 сравнения. При условии Z. 1 с выхода блока 20 сравнения на элемент 21 запрета поступает сигнал запрета, который не

„,, пропускает сигнал U с выхода преобразователя 8. Этот сигнал подводится к модулятору (управляющему з гектроду) ЭЛТ. Исключение сигнала Uy приводит к тому, что невидимые участки сечений на экране ЭЛТ не отображаются.

Снимаемые с выходов сумматоров 30 и 29 напряжения U(t) и напряжения U2(t) подводятся к отклоняющей системе ЭЛТ (не показана), чем достигается перемещение электронного луча в плоскости экрана по образующим.сечения фигуры.

Импульс с выхода дифференцирующего элемента 7 подводится к блоку 2 уп45 равления, информируя его об окончании формирования i-ro участка, зарисовываемого j-ro сечения фигуры. Устройство переходит к отображению (i+l)-ro участка j-ro сечения.

gQ Процессы в нем при этом протекают аналогично рассмотренньм, начиная с выдачи управляющего сигнала и информации.

При формировании нулевого плана в

gg регистры 19, 22 заносятся нули. Начальные значения 4Zj. и Л X д,,, /5Z, задаются блоком 1. Последующие значения приращений ЛZi определяются чис- лом сечений и размерами трубки.

40

Значения приращений i X / определяются исходя из угла иэометрии () фи гуры,. при X /)Z. cosAS, .JXjc,,-4X,-bj./lXf. .

Максимальное число, которое фиксируется в счетчике 24, равно 31. Обозначим -прямые выходы двоичного счетчика сечений 1, 1, Ц, 1, 1. Сигнал с выхода блока 25 элементов И снимается при равенстве сигналов на выходах счетчика 24 числу 11111. Таким образом, по этому выходу реали- зуется переключательная функция

f-l /ll AljAl Aly.

Реализующая ее схема состоит из одного элемента И на 5 выходов.

Сигнал G выхода блока 25 элемента И поступает на один из входов элемента 26 И на другой вход которой в момент окончания отображения последнего irro участка j-го сечения фигуры поступает кратковременный импульс с дифференцирующего элемента 7. 3 результате по окончании зарисовки по- следнегр участка j-ro сечения элемент 26 И вырабатывает импульс, который поступает на вход счетчика (сечений фигуры) и переводит его в следующее состояние, а также обнуляет двоичный счетчик 24 (участков сечений).

Максимальное число, которое руется в счетчике 27,. равно 111. Обозначим прямые выходы счетчика 27 XI, Х2,ХЗ. При равенстве сигналов на вы- ходе счетчика числу 111 блок 26 элементов И вырабатьгоает сигнал, поступающий в блок 2 управления, который -свидетельствует об окончании отображения фигуры. Перек лючательная функция по этому выходу имеет вид f .-Блок 28 представляет собой элемент И на три входа. При постуттле- нии в блок 2 управления сигнала с выхода элемента 26 И устройство приступает к зарисовке фигуры с самого начала.х

На фиг. 4 показан вид сигналов на выходах устройства применительно к формированию одного плана изображения Серии тактовьк импульсов И,, определяют начало и конец формирования участков j-ro плана, а импульсы серии И4} определяют момент начала и конца формирования планов. Сигнал с блока 28 в делителе 43 частоты позволя- ет подстроить импульсы И4зпод время формирования планов. В качестве блока 1 используется программируемый микропроцессор. Алгор итм работы npotieccopa представлен на фиг. 5, где приняты следующие величины: dl, j ,Хос,

определяют местоположе- ние фигуры и точность апроксимации, хранятся как характеристики (кон- . . станты) в памяти процессора;

tfif ,,S,X|j - определяют поворот, изменение геометрии фигуры, вводятся в динамике

функционирования системы;j,1 - число планов и число

участков плана определяются счетчиками числа . планов, участков. В блоках 1,2 осуществляется пуск программы, и ввод величин of.,1,5, Xj. В блоке 3 производится расчет.

Z-4ZOCM.V .., . COSJ,,

42,/1X,-4Z.

- N-1 . Г где Z - размер экрана rio оси Z. В блоке 4 рассчитываются Л Z I

в блоке 5 производится расчет J Z , j , Л X i j

.. . cose/; ЛХ;см+ ЗХ(,-;

.(

ХрХ,4ЛХ .. ;. Z- -§Jr- e

У21Г5

/JZv Zi-Z{-., ; i-T+dZj; .

4Zij /3ZjcM+ 3Z; .

B;блоках 6,7,8 осуществляется проверка окончания зарисовки участков, сечений, изображения в целом по содержимому счетчиков. ..

Таким образом, предложенное устройство позволяет отображать на экране электронно-лучевой трубки аксонометрию объемных изображений, представленных в. в.иде сечений фигуры.

Форм-ула изобр-е.тения Устройство для отображения объемных изображений на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ). содержащее первый и второй регистры, входы которых являются первым и вторь м инфор- мационными входами устройства, выходы которых подк лючены к первому и второму информационным входам блока вычисления приращений координат, вход-выход которого соединен с выходом-входпм блока памяти, управляю- ищй вход - с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с входами сброса третьего, четвертого и пятого регистров, управляющие входы которых подключены к выходу дифференцирующего элемент.а, соединенному с управляющим входом блока управления, выход третьего регистра соединен с входом преобра;зователя код-временной интервал, выход которого подключен к входу дифференцирующего элемента и первому входу эле- . мента запрет, выход которого является выходом устройства для подключения к модулятору ЭЛТ, выход четвертого и первый выход пятого регистров соединены с входами соответственно первого и второго цифроаналоговых преобразователей , выходы которых соединены с входами соответственно пер- .вого и второго интеграторов, первый сч€тчик, счетный вход которого соединен с третьим выходом блока управления, два блока элементов И, выход- вход блока памяти соединен с входом- выходом 5лрка управления, выход блока памяти соединен с информационными входами третьего, четвертого и пятого регистров, о т личающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства путем отображения объемных изображений в виде линий сечений .отображаемой фигуры, оно содержит .шестой, седьмой, восьмой и: ,девятый регистры, четыре сумматора, третий и четвертый цифроаналоговые преобразователи, блок сравнения, выход которого соединен с вторым входом элемента запрет, .элемент И ц второй счетчик, установочный вход которо го соединен с четвертым выходом блока управления, инфррмационный вход которого соединен с выходом первого блока элементов И, входы которого соединены с выходами.второго счетчика, подклю-.

ценными к информационным входам пер- вой группы блока.вычисления прираще-. НИИ координат, информационные входы второй группы которого подключены к выходам первого счетчика, соединенным с входами второго блока элеме нтов И, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого

соединен с выходом дифференцирующего элемента, выход элемента И соединен с установочным входом первого счетчика и счетным входом второго счетчика, входы сброса шестого, седьмого, восьмого и девятого регистров соединены .с вторым выходом блока управления, управляющие -входы которых соединены с выходом дифференцирующего элемента,, а информационные входы - с вьгходом

блока памяти, выход шестого регистра соединен с входом третьего цифроана- логового преобразователя, выход которого подключен к первому информационному входу первого сумматора, второй

информационный вход которого подключен к выходу первого интеграт.ора,с вы- ходы седьмого регистра соединены со- ответственно с выходом четвертого цифроаналагового преобразователя, выход которого подключен к первому информационному входу второго cyMfiaTO- ра, и первым информационным -входом третьего сумматора, второй информационный вход которого подключен к

второму выходу пятого регистра, выход

третьего сумматора соединен с первым входом блока сравнения, второй вход .которого соединен с выходом четверто- го .сумматора, информационные входы

которого подключены к вьгходам соот- ветст-венно восьмого и девятого, региг стров, выход второго интегратора соединен с вторым информационным входом второго.сумматора, выходы первого и

второго сумматоров являются выходами устройства для подключения к отклоняющей системе ЭЛТ.

ХоXj

риг.2

Фиг.З

ФМ

Фиг.5