Устройство для отображения полутонового изображения на экране телевизионного приемника Советский патент 1989 года по МПК G09G1/16 

(ригЛ

сложные полутоновые изображения, состоящие из отдельных, программно-изменяемых образцов, причем изменение изображения возможно ос тцествлять от ЭВМ в режиме реального времени,Применение устройства позволяет осуществлять изменение изображения путем задания набора эталонньк непрерывно- логичесхшх функций, воспроизводящих в to требуемых областях экрана полутоновые изображения, В связи с непрерывностью этих функций, задающих изменегше уровней яркости, обеспечивается высокая

fS

точность и качество изменения полутонового изображения. Применение устройства повьшает качество воспроизведения полутонового изображения, динамически изменяемого в реальном масштабе времени, и позволяет расширить область применения в системах машинного проектирования и конструирования, в моделирующих системах и имитаторах,где необходимо отображение сложных, программно-изменяемых полутоновых картин и изображений. 2 з.п. ф-лы, 5 ил., 3 табл.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в системах машинного синтеза изображений на экране телевизионного приемника. Цель изобретения - повышение качества полутонового изображения за счет непрерывности изменения его уровней яркости - достигается введением формирователей 6, 8 сигналов развертки по координатам Х и У, генератора 7 пилообразного напряжения развертки по Х, блока 9 элементов И, блока 10 элементов ИЛИ, первого, второго и третьего коммутаторов 12, 13, 14, формирователя 15 уровней яркости, первого, второго, третьего и четвертого регистров 16, 17, 18, 19, дешифратора 20, элемента 21 задержки, триггера 22 и соответствующих функциональных связей. Изобретение позволяет воспроизводить на экране телевизионного приемника сложные полутоновые изображения, состоящие из отдельных, программно-изменяемых образцов, причем изменение изображения возможно осуществлять от ЭВМ в режиме реального времени. Применение устройства позволяет осуществлять изменение изображения путем задания набора эталонных непрерывно-логических функций, воспроизводящих в требуемых областях экрана полутоновые изображения. В связи с непрерывностью этих функций, задающих изменение уровней яркости, обеспечивается высокая точность и качество изменения полутонового изображения. Применение устройства повышает качество воспроизведения полутонового изображения, динамически изменяемого в реальном масштабе времени, и позволяет расширить область применения в системах машинного проектирования и конструирования, в моделирующих системах и имитаторах, где необходимо отображение сложных, программно-изменяемых полутоновых картин и изображений. 2 з.п.ф-лы, 5 ил., 3 табл.

Изобретение относится к автоматие и вычислительной технике и предназначено для использования в систеах машинного синтеза изображений на экране телевизионного приемника.25

Цель, изобретения - повышение качетва полутонового изображения за счет непрерывности изменения его уровней яркости,

На фиг. 1 показана функциональная -JQ схема устройства; на фиг. 2 - схема ормирователя сигналов развертки по координате X; на фиг. 3 - диаграммы поясняющие работу формироватачя сигналов развертки по координате X, на , фиг, 4 - схема формирователя уровней яркостиJ на фиг. 5 диаграммы, поясняющие процесс формирования непрерывно-логических функций и динамических полутоновых изображений в заданных Q областях экрана телевизионного приемника ,

Устройство содержит блок 1 синхронизации, формирователь 2 видеосигнала., телевизионный приемник 3, счетчикд

4 элементов разложения по строке преобразователь 5 код-напряжение, формирователь 6 сигналов развертки по ко- орд инате У, генератор 7 пилообразного напряжения, развертки по координате, X, формирователь 8 сигналов развертки по координате X, блок 9 элементов И, блок 10 элементов ИЛИ, блок 11 памяти, первый, второй, третий коммутаторы 12, 13, 14, формирователь 15 уровней яркости, первьш, второй, третий и чет- вертьй регистры 16, 17., 18 и 19, дешифратор 20, элемент 21 задержки, триггер 22.

Позициями, 23, 24, 25 и 26 обозначены, соответственно, адресные входы устройств.а для подключения к шине адреса ЭВМ, информационные входы устройства для подключения к шине данных ЭВМ, управляющий вход устройства для подключения к шине управления ЭВМ и вькод сигнала запроса на прерывание устройства для подключения к шине запроса на прерывание.ЭВМ. Позицией 27 обозначен источник эталонного напряжения с

Блок 1 синхронизации представляет собой стандартный блок формирования строчных и кадровых сигналов телевизионных разверток, формирователь 2 представляет стандартный аналоговый смеситель двух сигналов,

Формирователи 6, 8 сигналов развертки по координате X и Y являются одинаковыми и содержат к каналов 28 .1,28.2..,28.k. Каждый канал содержит вычитающее устройство 29, компаратор 30, двухпозиционный ключ 31 и yci-шитель 32.

Выходы компараторов 30 в каждом канале являются соответствующими выходами первой группы 33 „ 1,33,2,.., 33ok форшфователя 6 (или 8), а выходы усиителей 32 являются выходами второй гр.уппы 34,1э 34,2.. „34.k этих блоков„

Формирователь 15 уровней яркости содерж т ннверторь 35 и 36, компараторы 37-40, которые соединены с инверторами. Выходы компараторов через блоки постоянной памяти 41.1,41,2, .,0,41 соединены с адресными входами коммутаторов 42.1,42. 2,. ... ,42, Вторые

входы этих коммутаторов соединены с. входами формирователя 15 и выходами инверторов 35, 36. Выходы коммутаторов являются выходами 43.1...43.S формирователя 15.

Работа усгфойства для отображения полутонового изображения на экране телевизионного приемника осуществляется следующим образом.

Телевизионный экран разбивается на зоны, по координатам X и Y. Дцремируется по возрастанию или убыванию уровней яркости по координате X, а при

использовании /1

У

по координате Y.

Выбор-областей телевизионного экрана, задание в каждой из областей требуемой НЛФ (для F двух переменных возможно 48 функций от переменных, Xi, Х|, х, XQ) и номеров выбранных 10 переменных 71 - Л , - А { осуществляет ЭВМ. Дня этого в момент формирова- ния импульса гашения кадра на выход

са зон формирзтотся кодами по X: 26 подается сигнал запроса от устрой- и по Y: приведенства в ЭВМ, ЭВМ, получив этот запрос

пример разбивки экрана на 4 зоны 1-4 15 формирует на адресньпс входах 23 коды, в соответствии с одноразряднь1ми кода- соответствз ющие адресам регистров 16, ми f3lj, 8, 1 зона - код 00, 2 зона -17, 18 устройства отображения, при

код 01, 3 зона - кад 10, 4 зона -этом посылается также управляющий

код 11.сигнал записи на вход 25. Из регистра

Устройство для отображения полуто- 20 19 через дешифратор последовательно нового изображения на экране телеви-подаются управляющие сигналы на регизионного приемника воспроизводит сое- стры 16, 17, 18. Сначала осуществляет- тавное пол утоновое стилизованное изоб- ся запись в регистре 16 кода маски, ражение, для которого в каждой облас- который маскирует разряды ти телевизионного экрана (выбранного 25 в для всего кадра изображения. За- по адресу , ) осуществляет- тем последовательно ЭВМ записьшает в ся аппроксимация исходного изображе-блок 11 памяти по каждому адресу, зания некоторой непрерывно-логическойдаваемому в регистр 17 (адреса) нёобфункцией (НЛФ). Под непрерывно-логи-.ходимые данные через регистр 18 (данческой функцией понимается функция F 30:ных). Формат записьгоаемых данных для (X,,.,.,XK) от непрерьюных переменных каждого адреса приведен на фиг. 5д. Х,-Хц, над которыми выполняются опера- в формат входят код функции (номер ции непрерывной логики:функтщи), код первой переменной х,

(из j -Л , Т(, код второй пере- min(x ,) , тах(х, ,Х2) ,. з менной X, размер формата данных:

В качестве ИЛФ используются ГШФ яркости двух переменных F (х4,х,х, Xi2), причем переменным х и могут быть разрядные непрерьтно-логические функции сигналов развертки по X и Y, Л), 1 ... ,1 к; и 51 ,..., /1 м формируемые из сигналов разверток по X и Y в блоках 6 и 8. На фиг. 3 приведены НЛФ Я , , ИДЯ 3-х разрядных сиг налов развертки по X и Y. Уравнение для формирования сигналов Я; , /( имею вид ЯТ гг,(„ ,; и„ -&(у) , где Vyfi максимальное значение напряжения ЗГ(У aVucij) напряжение разверт- ки по Х(у) . Значения /1, ,...,/lJ, т, ...,Ц вычисляются по рекурентной формуле:

,«(45

Х1У) i«(4)v

l 1 :fl - f. i-(

где1(,, ,,,,3,...,k.

При использовании в НЛФ переменных

X полутоновое изображение аппроксимируется по возрастанию или убыванию уровней яркости по координате X, а при

использовании /1

У

по координате Y.

О з 0

5

21og2K + ,

где S - количество НЛФ;

К - количество используемых разрядов развертки по X и Y.

Управляющий сигнал запись/чтение, подаваемый на блок 11, формируется триггером 22, который разрешает запись по переднему фронту гасящего импульса с блока 1, и запрещает запись по сигналу с элемента задержки 21. Этот же сигнал с триггера 22 управляет процессом прохождения кодов адресов через блок 10 элементов ИЛИ - в режиме записи проходят коды с регистра 17, а в режиме чтение - с блока 9 элементов И. После окончания записи кодов от ЭВМ триггер 22 переводит блок памяти в режим чтения, при этом начинается заполнение экрана фор1Чируемым полутоновым изображением Генератор 7 пи- л6с С разного напряжения запускается

по строчному синхроимпульсу и производит развертку напряжения по координате X (Зг). Счетчик 4 считает строчные импульсы, и выходной код счетчика преобразуется в преобразова- теле 5 код - напряжение в напряжение пропорциональное сигналу развертки по Y (&ц). Непрерывные сигналы 8у, 6у подаются на входы формирователей 6 и 8, которые формируют НЛФ сигналов развертки J,- г , А, (фиг, 2 и 3). Формирование НЛФ по X и У происходит аналогично, поэтому рассмотрим этот процесс на примере блока 8 развертки по X. Входное напряжение З д поступает с выхода генератора 7 на вход формирователя 8, который состоит из К одинаковых каналов 28,1-28.k, соединенных последовательно. В каждом канале происходит формирование своего разрядного напряжения Я и кода . Напряжение - вычитается на усилителе 29 из эталонного напряжения 8 гп и Ьб- разуется дополнинеие fru m - Зг . Оба напряжения Ъ ч и ч подаются на компаратор 30 и ключ 31. На выходе кпю- ча 31 формируется напряжение

rain(&si ),)

, при &V при 3- у а-х

35

Из напряжения путем умножения на коэффициент 2 на усилителе 32 формируется аналоговое напряжение 2га1п(,; Э-) а на выходе компарато- I ра 30 - код S (см. фиг. 3). Напряже- ние /1 подается на второй каскаддд

1 3 4 5 6 7 8

XQ Х

2

i X

X, X к

i

X,

Х| . X , С X 2

Х

X , Ко,

в каждой из этих восьми ситуаций : компараторы 37-40 формируют 4-разрядный код B RgB3R4 путем сравнения переменных (X,, ., Х, Xf,): для Ry - х,х, J для В.г - для В-, - х,Х2

Ч

I третий каскад 28.3, где формируетсядля R - ,j (фиг. 4). Дня каждой

Vi и Вэ и т.д. Диаграмму для функций .jg из 48 возможных НЛФ 22х переменных - Tfi V-,., и кодов В и Bj приведеныосуществляется преобразование переменна фиг. 3. . ных В.,-В в переменные , .,,...,

Два k-разрядных кода 6 и By с.чо( Преобразование осуществблоков 8 и 4 выступают в блок 9 эле ляется в соответствии с методом, синтементов И, который в соответствии с ко- дом маски, поступающим с регистра 16, формирует адреса В и Вц выбранной зоны на экране. Выбор зоны осуществляется по шагу дискретизации по координате X и Y. Шаг дискретизации определяет номер последнего разряда (из 1,2...k, который является границей зоны. Так, если шаг дискретизации равен 1/2k, то выбираются все разряды

за НЛФ по ее логической формуле.

Ниже приводятся примеры такого синтеза для НЛФ:

I

РФ max(min(xx,Хд), т1п(х,х)1| FQ max min(x , ,х 5) 5 min(x ,x)J ; F max(x,; x) .

Q 5

1

5

0

0

5

д

а если т, то выбираются m (старших) разрядов от 1 до ш (т ; k) . Разрешение прохождения соответствующих разрядов через элементы И осуществляют сигналы подаваемые с регистра 16 маски.

Раскраска выбранных зон By полутоновыми стелизованными изображениями осуществляется с помощью коммутатора 14, управляемого формирователем 15 уровней яркости. При этом коммутатор подключает в соответствии с текущим адресом зоны требуемую функцию яркости ,, которая формируется из двух переменных X/i и Xg при этом задаются два номера: для пере- менно7 Х (из набора i , ) и переменной Х, (из этого же набора). Выбор переменной X, осуществляет коммутатор 12, а переменной Xg коммутатор 13, на которые задаются управляющие адреса от блока 11 памяти.

Формирователь 15, уровней яркости формирует ПЛФ функцию f; (1,2,...5) от переменной Х|,Х2 следующим образом. Имеются 8 ситуаций взаимного расположения переменных х и х ,j и их инверсий Х и XQ,:

g. х 5 Xf

1 3 4 5 6 7 8

Х.1

X

х,

X I

XQ Х

е

X,

X 2 X , Х2. f X

X,

ё 1

2

Х

i X

X, X к

i

X,

Х| . X , С X 2

Х

X , Ко,

в каждой из этих восьми ситуаций : компараторы 37-40 формируют 4-разрядный код B RgB3R4 путем сравнения переменных (X,, ., Х, Xf,): для Ry - х,х, J для В.г - для В-, - х,Х2

для R - ,j (фиг. 4). Дня каждой

за НЛФ по ее логической формуле.

Ниже приводятся примеры такого синтеза для НЛФ:

I

РФ max(min(xx,Хд), т1п(х,х)1| FQ max min(x , ,х 5) 5 min(x ,x)J ; F max(x,; x) .

Оператор ® задается формулой F® (х,Л Х(2) v(x,2 ) Векторы В и 5. соответствующие областям изменения переменных, приведены в табл. 1.5

Преобразование В/с находится из следующих соотношений:

й(, 0(5 ,;

, BrjBaB/i; BiBjfl.

Можно выразить вектор « «ci/io jo двоичном виде следующим образом;

,,5 . JL00010о0010 01

01оо.1о 1 000 11

Тогда преобразование имеет вид:

о(, В, V ,; SjBsfl V

Реализация преобразования В/(У мо- жет быть выполнена, например, на блоках постоянной памяти.

Оператор 0 определяется выражением F0 (х, л Ха) V (х, л ха). Гибридной НЛФ F0 соответствует табл. 2 (в табл. 2, 3 не вписаны столбы,соот- ветствуюпще ситуациям и вектору В, так как они совпадают с соответствующими столбцами табл. 1: оставлены лишь номера)

Уравнения преобразования имеют вид:

1 В, V о(г V BjBjB ;

Реализация функции F0 аналогична функции F0и отличается только другой прошивкой для ПЗУ (ОЗУ).

Оператор импликации F х у х, (табл. 3).

Преобразование И/с) проводится по формулам:

о B,Bjfi4 V В,ВзВ4 V B BjB/i;

5

0

5

0

5

о

с 0

45

CQ

5

На фиг. 5е приведены примеры формирования стилизованных изображений в двух областях 2 и 4 рис. 5а). При этом в о бласти 2 используется НЛФ F-- (от переменных li, Яс), а в области 4 НЛФ F®(oT переменных Я, ) .

НЛФ F приведены на фиг. 56, а НЛФ /1 /, на фиг. 5в. Вид функций F/j. приведены на фиг. 5г.

Устройство может найти применение в моделирующих системах или системах машинной графики, имитаторах визуальной обстановки, т.е. во всех случаях, когда необходимо оперативно изменять полутоновое изображение по различным законам изменения яркости. При этом обеспечивается высокое качество изображения за счет плавности (непрерывности) изменения его уровней яркости.

Оперативное изменение задаваемых непрерывно-логических функций яркос- .,ти из заданного набора возможно как путем управления оператором от ЭВМ, так и путем замены (перепрограммирования) блоков постоянной памяти, входящих в формирователь уровней ярг кости.

Формула изобретения

20

2, Устройство по п. 1, о т л и - чаю щееся тем,, что формирователь сигналов развертки по координате X(Y) содержит в каждом из каналов вычитающий блок, выход которого подклю- вертки по координате Y, информацион- 25 чан к первому входу компаратора, вто- ный вход которого соединен с преобра- Рой вход которого соединен с вторым

зователем код-напряжение, управляющие входы первого и второго коммутаторов соединены соответственно с выходами первой, и второй групп блока памяти, а выходы первого и второго коммутаторов соединены соответственно с первым и вторым информационным входами формирователя уровней яркости, выходы котовходом вычитающего блока, выход компаратора подключен к управляющему входу ключа, первый и второй информацион- 30 ные входы которого соединены, соответственно с первым входом компаратора и вторьм входом вычитающего блока, выход ключа соединен с входом усилителя, первые информационные входы вычитаюрого подключены к информационным вхо- orщих блоков каждого канала соединены с дам третьего коммутатора, адресныешиной эталонного питания, второй ин- входы которого соединены с выхода шформационный вход вычитающего блока третьей группы блока памяти, выходпервого канала является информацион- третьего коммутатора подключен к ин-иым входом формирователя, второй информационному входу формирователя ви- 40Формационньй вход вычитающего блока деосигнала, управляющие входы группыкаждого последующего канала соединен блока элементов соединены с выходамис выходом усилителя предьщущего кана- 1 первого регистра, информационные вхо-ла, выходы компараторов каналов явля- ды которого являются информационнымиютсл выходами первой группы формиро- входами устройства, выходы блока эле- дзвателя, выходы усилителей каналов - :ментов И подключены к информационнымвыходами второй группы формирователя.

входам первой группы блока элементов ШШ, информационные входы второй группы которого соединены с выходами второго регистра, информационные входы 50 которого и информационные входы тре- - тьего. и четвертого регистров соедине- ны с информагдионными входами устройства, выходы третьего регистра под ключены к информационным входам блока ,коммутаторов соединены с первым и втопамяти, адресные входы которого сое- , рым выходами соответствующих блоков

динены с выходами блока элементов ИЛИ,постоянной памяти, вход перового инверуправляющий вход которого и управляю-тора является первым информационным

щий вход блока памяти соединены с вы-входом формирователя и соединен с перходом триггера, вход Установка в 1 которого соединен с выходом .кадровых импульсов блока синхронизации, который соединен с. входом элемента задержки, выход которого подключен к входу Установка в О триггера, информационные входы четвертого регистра являются адресными входами устройства, а управляющий вход - управляющим входом устройства, выходы четвертого регистра подключены к входам де- пдифратора, выходы которого подключены соответственно к управляющим входам первого, второго и третьего регистров, выход кадровых импульсов блока синхронизации является выходом сигнала запроса на прерывание устройства.

входом вычитающего блока, выход компаратора подключен к управляющему входу ключа, первый и второй информацион- ные входы которого соединены, соответственно с первым входом компаратора и вторьм входом вычитающего блока, выход ключа соединен с входом усилителя, первые информационные входы вычитаю3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что формирователь уровней яркости содержит два инвертора четыре компаратора, блоки постоянной памяти, коммутаторы, выхо-. ды которых являются выходами формирователя, первый и второй адресные входы

выми входами первого и третьего компараторов, с первыми информационными входами коммутаторов, вход второго инвертора являетсп вторым информационным входом формирователя и соединен с первыми входами второго и четвертого компараторов, с вторыми информационными входами коммутаторов, выход первого инвертора подключен к вторым Q

входам первого и четвертого компаг а- торов, к третьим ин4)ормационным входам коммутаторов, вых.од второго инвертора подключен к второму входу второго компаратора и к четвертым информационным входам коммутаторов, выходы компараторов подключены к соответствующим адресным входам блоков постоянной памяти.

|Таблица1

Таблица 2

фие.З

Л.

mln( y)

пгГгфЩЩ

2/nin(J i Jl} Я2 2т1гт()