Устройство для формирования растрового изображения кривых Советский патент 1988 года по МПК G09G1/16 G09G1/08 

41ь и

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при проектировании устройств отображения графической информации. Цель изобретения - расширение области применения устройства путем формирования кривых, несимметричных относительно начала координат. Это достигается подключением счетного входа и второго выхода счетчика 11 узлов интерполяции соответственно к десятому выходу и второму адресному входу блока 1 управления. Множество узлов интерполяции, представленных указателями элементов, создают образ функции, который в соответствии с вводимым множителем позволяет отобразить реальную функцию. Доступ к элементам осуществляется в соответствии с содержанием хранящихся в них данных. Изобретение позволяет значительно расширить применение способа кусочно-линейной аппроксимации за счет точного, масштабируемого отображения функции. 5 ИЛ. i (Л

О)

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при проектировании устройств отображения графической информации.

Цель изобретения - расширение области применения устройства путем формирования кривых, несимметричных относительно начала координат.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг, 2 - структура блока управления; на фиг. 3 - отображение функции в дискретном пространстве; на фиг. 4 и 5 - алгоритм работы блока управления.

Устройство содержит блок 1 управления, блок 2 деления, блок 3 регистров, счетчик 4 адреса, мультиплексор 5, регистр 6, триггер 7, блок 8 постоянной памяти, блок 9 суммирования,, линейный интерполятор 10 и счетчик 11 узлов интерполяции.

Блок 1 управления предназначен для работы блоков устройства.

Назначение входных сигналов X (источник сигнала) блока 1 управле-,

НИН .

Сигнал Пуск по входу.12 предназначен для организации интерполятора.

Сигнал Признак последнего регистра по первому информационному входу 13 соответствует номеру последнег регистра в блоке 3 регистров.

Сигнал Абс./орд. по второму информационному входу 14 определяет вычисление устройством абсциссы или ординаты.

Сигнал 1 Первый узел по третьему информационному входу 15 необходим для занесения параметров координат первого аппроксимирующего отрезка прямой (начала и конца ), а сигнал Последний узел по четвертому информационному входу 16 - для заверше ния интерполяции.

Сигнал Конец интерполяции прямой по входу 7 сигнала конца интерполяции свидетельствует о готовности линейного интерполятора 10 к работе.

Назначение выходных сигналов Y (приемник сигналов) блока 1 управления .

На первом выходе I8 сигнал Запись М организует запись содержимог регистров в блок 2 деления.

На втором выходе 19 сигнал Сдвиг М осуществляют сдвиг кода в блоке 2 деления.

0

5

20

25

30

5

35

40

0

5

На третьем :§ыходе 20 по сигналу Запись производится запись содержимого блока 2 деления в блок 3 регистров .

На четвертом выходе 21 по сигналу -1- счетчик 4 адреса изменяет свое состояние на единицу.

На пятом выходе 22 сигнал Сброс устанавливает в исходное состояние счетчик 4 адреса, триггер 7, счетчик 11 узлов интерполяции.

На шестом выходе 23 по сигналу Т х/у: Т х/у триггер 7 изменяет состояние на противоположное.

На седьмом выходе 24 по сигналу Код слагаемого алгебраической суммы, начиная с нулевого, обеспечивается формирование адреса блока 8 постоянной памяти.

На восьмом выходе 25 по сигналу Сброс SM устанавливается в нулевое состояние блок 9 суммирования, а по сигналу Ввод слагаемого код из блока 3 регистров, выделяемый указателем, заносится в блок 9 суммирования, изменяется на единицу после формирования сигнала Ввод слагаемого ,

I На девятом выходе 26 по сигналу Запись йХ значение абсциссы заносится в линейный интерполятор 10, по сигналу Запись ЛУ значение ординаты заносится в линейный интерполятор 10, а по сигналу Координата прямой первая/вторая интерполятор 10 необходим для идентификации начала и конца отрезка прямой.

На десятом выходе 27 сигнал Счет +1 изменяет состояние счетчика 11 узлов интерполяции на единицу.

Блок 2 деления предназначен для деления кода множителя на 2,4,8,16 и т.д. в зависимости от требуемой точности определения координат узлов интерполяции отображаемой функции.

Блок 3 регистров предназначен для хранения сдвинутых значений кода множителя функции.

Счетчик 4 адреса предназначен для формирования адреса регистра и признака последнего регистра в блоке 3 регистров.

Мультиплексор 5 обеспечивает передачу информации с адресуемого входа /на выход.

Регистр 6 предназначен для хранения кода множителя функции на время ее отображения.

Триггер 7 осуществляет выбор абсциссы или ординаты вычисляемых координат, в исходном состоянии производит выбор абсциссы, изменяет состояние на противоположное после вычисления абсциссы (ординаты) и занесения ее величины в линейный интерполятор 10.

Блок 8 постоянной памяти предназначен для формирования адреса коммутируемого входа мультиплексора 5 дпя передачи на его выход соответствующего слагаемого алгебраической суммы с целью определения проекции узла интерполяции на оси координат.

Блок 9 суммирования предназначен для сложения величин, необходимых для определения проекций узлов интерполяции на оси координат.

Линейный интерполятор 10 представляет собой устройство для интерполирования прямой, определяемой координатами конечных точек отрезка, в заданном дискретном пространстве. Счет чик 11 узлов интерполяции предназначен для подсчета единичных импульсов и формирования кода интерполируемого узла. Количество узлов определяется заданной функцией.

Функционирование блока I управления осуществляется в соответствии с алгоритмом, представленным на фиг. 4 и 5. .

По сигналу Пуск()блоки 4, 7 и 11 устанавливаются в исходное состояние, в блок 2 деления заносится содержимое регистра 6.

Сигналами Сдвиг М(Т)и Запись(5 осуществляется сдвиг кода и получен- ный результат запоминается. Счетчик 4 изменяет свое состояние на единицу под воздействием сигнала +1

При отсутствии Признака последнего регистра Г7 процейс сдвига пов- торяется, а при его наличии начинается процесс вычисления абсциссы (ординаты) уздов интерполяции. Элементо алгоритмаГо)осуществляется установка признака первой координаты (первый отрезок прямой, аппроксимирующий функцию, задается.координатами начала и конца отрезка). Коду слагаемого алгебраической суммы присваивается нулевое значение.

После завершения вычисления абсциссы (ординаты) и в соответствии с сигналами Конец инте поляции пря- мой (Т и Абс./орд. (Т5 формирует

0

15

0

30

25

40

5 gQ 55

35

ся сигнал занесения результата в линейный интерполятор 10 UO)H (|8). Для изменения состояния триггера 7 на противоположное формируется сигнал Тх/у: Тх/у (т и (т

После вычисления абсциссы узла интерполяции осуществляется переход (Г7)(9) на вычисление ординаты, который завершается ПЕЙ условии обработки первого узла () переходом к второму узлу интерполяции П . Процесс формирования сигналов для вычисления параметров второго узла осуществляется по цепи (25) , Гэ) и т.д.

Если узел интерполяции не первый (2Ш , то после перехода счетчика узлов интерполяции к следующему узлу 2) производится запуск линейного интерполятора (23) , н если узел интерполяции не последний р4, признак Координата прямой пе ая/вто- рая изменяется на противоположили 5) , начинается процесс выделения координат следующего узла 9j и т.д.

При запуске линейного интерполятора 10 3, воспроизводящего последний отрезок прямой, аппроксимирующий функцию, произвош1тся з ерше- ние работы устройства (24 , (2б) .

При рассмотрении семейства прямых, соединякнцих узлы интерполяции с началом координат (фиг. 3), видно, что абсцисса (ордината ) узла интерполяции характеризуется двумя сомножителями ,-.tgo(, Yg 06-tg/i, которые для различных узлов интерполяции имеют различные значения.

Для подчинения управлению коордит натами всего множества узлов интерполяции (масштабирования) введен множитель М, изменяющийся для заданного дискретного пространства от нуля до максимального значения. Дпя приведения координат узлов интерполяции к общему множителю проводят следующие преобразования

макс .. мо(кс

М

М;

,

(1) (2)

где х,

У

МО КС

WKC

абсцисса и ордината п-го узла интерполяции функции максимального отображения. Из выражений (1) и (2) видно, что для п-го узла интерполяции функции

5i 446646

М У(х) координате соответствует произведение двух сомножителей - одного постоянного для п-го узла интерполяции и множителя М, изменяющегося гот нуля до максимального значения и постоянного для выражений (1) и (2). Максимальное значение определяется полем отображения или максимальными значениями абсциссы и ординаты отображаемой функции.

Правая часть выражений ( ) и (2 ) может быть представлена в виде алгебраической суммы слагаемых, пред- ставлянзщих собой коды, получаемые пу- 15 тем сдвига множителя М на определенное число разрядов

2

(7)

указатели ,2,3,...,п элементов мно- g жестваЧ) с учетом знака и условий

10

х(М).

где у,е6„; пбС, ,2,4,8.

),1

М .,.

, , ,2,4,8.. Для определения рядов (3 ) и ( 4 ) для каждого узла интерполяции функции максимального значения производатся аппроксимация абсциссы (ординаты) в соответствии с условиями приближения

|хГ -5.М8(п); (5) /уГ -У.3{п), (6)

(5).(6) при алгебраическом сложении определяют значение абсциссы (ординаты ) в соответствии с выражениями (3) и (4).

Множество узлов интерполяции, представленных указателями элементов, создают образ ..функции, который в соответствии с вводимым множителем позволяет отобразить реальную функцию.

Доступ к злементам осуществляется в соответствии с содержанием храня- / 3 щикся в них данных.

Прошивка блока 8 постоянной памя- 20 ти осуществляется в соответствии с

выраженияьвд (3) и (4). Указатели за- , . дают по ряду элементов числового множества, представленного максимальной величиной множителя и последующими 25 его величинами, каждая из которых равна предыдущей, деленной на два, для каждого узла интерполяции.

Наиболее простой способ задания указателей элементов - это выявление 30 задействованных весовых разрядов элементов двоичного ряда при представлении максимальной величины абсциссы (ординаты ) в двоичном коде.

Однако прямое суммирование указа(4)

где S(n) - заданная точность нахож- „,.

/ телеи элементов нецелесообразно издения абсциссы ординаты}ja-, гдля дайного дискретного

за большого их количества, что ведет к снижению быстродействия и увеличению объема постоянной памяти.

пространства; Xj,,y - аппроксимированные .значе- кия абсциссы и ординаты; „макс

п

У««кс значения абсциссы и орда- каты для функции )

Аппроксимирующие значения определяются для множителя М в еоответ- Ствии с выражениями (1), (2) и (3), (4) соответственно. Приближение к условиям (5), (6) выполняется итеративно.

Основным аспектам данного метода является введение указателей элементов для каждого узла интерполяции обеспечивающих представление выражений (3) и (4)..

В соответствии с множеством элементов ряда

М

мам

М

мех КС

М

«aicc

2

(7)

указатели ,2,3,...,п элементов мно- жестваЧ) с учетом знака и условий

(5).(6) при алгебраическом сложении определяют значение абсциссы (ординаты ) в соответствии с выражениями (3) и (4).

-, г

за большого их количества, что ведет к снижению быстродействия и увеличению объема постоянной памяти.

Использование прямых и инверсных весовых разрядов позволяет сократить в 2 раза и более указатели элементов, стоящие подряд.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Величина, соответствукидая коду множителя М, заносится в регистр 6. В зависимости от требуемой точности аппроксимации функции осуществляют сдвиг указанного кода на определенное число разрядов и полученный результат запоминают. При этом величина кода множителя М из регистра 6 подается в блок 2 деления, который производит деление мнохштеля на 2, 4, 8, 18 и т.д. Величина, соответствующая результату деления, заносится в блок 3 регистров и запоминается. С помощью счетчика 4 определяют код

1

адреса того регистра блока 3, в который записан результат деления. При этом счетчик 4 подсчитывает единичные импульсы, формируемые в процессе сдвнг а множителя М. При равенстве кода числа, записанного в счетчике 4, числу регистров блока 3, счетчик 4 выдает сигнал, который подается в блок управления.

При этом сигналы, соответствующие прямым и обратным .значениям кода множителя, из блока 3 поступают на вход мультиплексора 5, обеспечивая передачу информации с адресуемого входа на выход.

По сигналам, формируемым блоком 1 триггером 7 и счетчиком 1 узлов интерполяции, из блока 8 подается сигнал на вход мультиплексора 5. Номер указателя является адресом коммутируемого входа мультиплексора 5, обеспечивающего передачу фиксируемог элемента множества, который формируют путем сдвига множителя функции на число разрядов, определяемое наибольшим указателем.

Коды, вьоделенные указателями, передаются на блок 9 сумър рования, с помощью которого производят сложение составляющих для определения кодов проекций узла интерполяции на оси координат в соответствии с выраже- нием (3) и округляют результат.

Результат, соответствующий коду абсциссы первого узла интерполяции, заносится в линейный интерполятор 10

Аналогично осуществляют определение кода ординаты и результат заносится в линейный интерполятор 10. Триггер 7 при этом установлен в состояние вычисления ординаты.

Блок 1 управления формирует импульс, изменяющий код счетчика 11 узлов интерполяции на единицу, и уп- равляюпшй сигнал, определяющий запис координаты конца (начала) отрезков в линейный интерполятор 10.

После вычисления и занесения в линейный интерполятор 10 абсциссы и ординаты второго узла- интерполяции блок 1 выдает в линейный интерполятор 10 сигнал, по которому начинается процесс отображения заданной функции. Одновременно производится опре- деление абсциссы и ординаты третьего узла интерполяции.

Процесс формирования координат завершается после формирования счетчи

8

ком

II

11 узлов интерполяции сигнала Последний узел, вычисления абсциссы и ординаты этого узла, занесения результатов в линейный интерполятор 10 и вьщачи сигнала, запускающего линейный интерполятор 10 для воспроизведения последнего отрезка прямой. Изобретение позволяет значительно расширить применение способа кусочно-линейной аппроксимации за счет точного, масштабируемого отображения функции,

15 Формула изобретения

0

5

г

0

Устройство ртя формирования растрового изображения кривых, содержащее блок управления, первый и второй выходаа которого соединены с входами управления записью и сдвигом блока деления, выход которого подключен к информационному входу блока регистров, управляющий вход которого подключен к третьему выходу блока управления , четвертый и пятый выхода и информационный вход которого подключены соответственно к счетному входу, входу сброса и первому выходу счетчика адреса, второй выход которого соединен с адресньо4 входом блока регистров, выход которого подключен к первому информационному входу мультиплексора, второй информа-; ционный вход которого и информациок- .ный вход блока деления соединены с выходом регистра, управля 01ций вход которого и управляющий вход блока управления являются входом сигнала Пуск устройства, тестой выход блока управления соединен с тактовым входом триггера, выход которого подключен к первому адресному входу блока постоянной памяти и информационному входу блока управления,седь- мой выход которого соединен с вторым адресным входом блока постоянной памяти, выход которого подключен к адресному входу - мультиплексора, выход которого подключен к информационному входу блока суммирования, управляющий вход которого подключен к восьмому выходу блока управления, девятьй выход и вход сигнала конца интерполяции которого соединены соответственно с управляющим входом и первым выходом линейного интерполятора, информационный вход которого подключен к выходу бло5

0

5

0

1гг)

Фо/ ту о&япеаб adf)&a минрономанды

ftuHponposftOMMiff

fesucmp fiutipoffaftan9 ja Я JS 2ff 2f

:i;

(8)

ИоВ с/1агае 1ого

ШП) W (2) (3) (; f ajiseSf Kt eoiouI

fff

401

30

8 SO 8 60 во too lao

Фи9.5

(Г) fff) jf//;

27 гз

(8)

, ч

(} 17}

(S)

(

«M p «4

s

Э К

5

V

W