Устройство для формирования изображений кривых второго порядка на экране телевизионного приемника Советский патент 1990 года по МПК G09G1/16 

первым и вторым управляющими входами накапливающего сумматора, вход синхронизации регистра 33 является треть им управлякшщм входом накапливающего сумматора, выходом которого является выход регистра 35, В устройстве использованы регистры 4, 6, 8, 11 с динамической синхро низацией приема информации. Блок 9 умножения представляет собой комбинационную схему умножения. - Блок 10 сравнения представляет собой комбинационную схему, реагирующую на равенство кодов, Формирователь 12 кодов содержит блок 36 инверторов, cyNiMaTop 37 комбинационного типа, мультиплексор 38 и элемент ИЛИ 39, Вход блока 36 инверторов соответствует информационному входу, а первый и второй входы элемента ИЛИ 39 являются первьтм и вторым управляющими входами формирователя 12 кодов соответственно, выходом которого является выход мульти плексора 38. Блок 13 регенерации, изображения предназначен для приема и хранения информации о координатах и цвете точек , изображаемых линий, а также выдачи этой информации на вход формирователя 15 телевизионного сигнала.

Построчное формирование изображения линии второго порядка, заданной уравнением

х2+ + + 2а,зХ

41

(1)

+2а,,у + азг О,

требует для каждой строки растра нахождения -из этого уравнения действительных значений координат X, и X . точек пересечения строки Y с изображаемой линией. При а , / О эти значения находятся по формуле

(2)

Х, X J - X f t Х( ,

1 1 I

где Хр + .х,

4i

а зависимость X „ от Y представлена в виде квадратного уравнения

DY + 2BY + С 0.

(3)

Если D i-- О, то это уравнение г. помощью коордииатны-х преобразопани

-, х;

2BY + С О

и с помощью координатных преобразований

Хя м,х.

- тг м; («)

может быть преобразовано к следующему стандартному виду

х; - bY о .(9)

Масштабы М j н К , при 0 0 находятся из соотношения

хМ. ; - alfb

При а О уравнение (1) для заданной строки Y имеет одно решение, определяемое формулой

a,,Y -ь

a,,Y а,,

при

2(a,,Y а,,;

i О.

а ,,Y + -л „ Y - ё + -I MV D М, всегда можно привести к одному из следующих трех стандартных видов: 0 при и 0 при и 0 при D 0 и d 0; Здесь В 0. D Масштабы М и М у находятся следующим образом: Уравнения (5)--(7) являются уравнениями канонических линий второго порядка трех различных типов. В случае, когда D О, уравнение (3) приобретает вид 5 Если О, то эту формулу преобразовать к виду

X Х + Х.

Зависимость Х от Y определяется уравнением + К где К, - Ц, Коэффициент А муле г 23 Зависимость Х уравнением 14 11 X 2a,i(a,, a,ja,j Преобразование Х , Y это уравнение мож дартному виду х Y, Масштабы М и отношения + Если а , О решение ур тельно X при у г + X X J + X , Зависимость Xj уравнением Xj K,Y + Kj la где К, --- ; К а 15

гг ,

Х - - V оо-

которое преобразованием . 1596376 можно Зависимость Х от Y определяется уравнением х. приводится к стандартному виду X, , При этом масштабы М, и М, дятся из соотношения г гг . -2Г,:ь Во всех остальных частных случаях, например, когда а, , а , a,j О, уравнение (1) соответствует линии второго порядка, вырождающейся в пару действительных прямых либо в мнимую линию. Таким образом, для любого заданного значения у Y координаты X всякой действительной невырожденной линии второго порядка при а /О можно определять как X,. Х Xg± ) , а О как а при X X , -t- (Y) , где X к ,Y к 2 . Выбор формулы для вычисления значений коэффициентов К , и К зависит от рассмотренных соотношений для коэффициентов уравнения (1). В зависимости от этих соотношений возможны шесть различньж вариантов стандартного уравнения, определяющего зависимость X(Y) для соответствующего типа канонической кривой второго порядка (уравнения (5)-(7) (9), (11), (13)). В общем случае координата Y связана с Y соотношением вида Y (Y + Yg)M , где значение Y определяется применяемым в этом случае координатным преобразованием (А), (8), (10) или (12). Тогда, если каждую из шести зависимостей X(Y) вычислить заранее и записать, например, в блок постоянной памяти в В1аде таблицы X (А), где А « Y + А - адрес блока постоянной памяти. А, - начальный адрес данной таблицы, то вычисление координат X для любогозаданного значения у Y будет состоять из следующих действий вычисление величины Х K,Y + вычисление адреса А (Y + Y.)My-i-A считывание из блока постоянной памяти значения Х(А); вычисление величины Х (А); вычисление координат Х Х.+ Х,и Х, при а ,,9 О или X X у + Х, при а , 0. 1 При последовательном изменении h от YJ, до УК с шагом, равным 1, зна чения Xj и А целесообразно вычислят по рекуррентным формулам. Для X f они будут иметь вид: X/(Y,) K,Y К, -1- 1) Xg(Y) 1;...Y,, -1. Y. Y, Формулы для вычисления адреса А будут иметь вид: ,A(Y) (Y, :, + А,; A(Y + 1) A(Y) + My , Y YO, Ye + 1,..., YK - 1, Отметим, что уравнению (7) соответствует гипербола, верхняя ветвь которой расположена над осью О , а нижняя под ней. Если зависимость X o(Y) строящейся линии второго поряд ка приводится к виду уравнения (7), то верхнюю и нижнюю ее ветви целесообразно строить независимо, для каждой из них предварительно определив интервал Y., Y.., которому соот ветствуют действительные значения X Таким образом, введение в устройство блока постоянной памяти, в котором записаны таблицы Х:(А) канонических ЛИНИЙ шести рассмотренных типов, существенно упрощает вычисления И позволяет выполнить их более быстр с использованием сумматоров и блока умножения, Устройство работает следующим образом. Синхроимпульсы СИ, подаваемые на . второй управляющий вход блока 1 управления, поступают на вход синхрони зации триггера 18, который используется в качестве делителя частоты. На единичном выходе этого триггера формируются синхроимпульсы СИУ, с периодом и длительностью в два раза большими, чем у синхроимпульсов СИ, а на нулевом выходе - синхроимпульсы СИУ. Синхроимпульсы СИУ используются для синхронизации работы блока 1 управления и других блоков устройства. По положительному фронту сигнала Пуск, поступающего на,первый управляющий вход блока 1 управления, в качестве которого служит вход синхронизации триггера 17, нулевой уровень с D-входа записывается в триггер 17, В результате на его инверсном выходе появляется сигнал, равный 1, которьш поступает на сдвиговый V-вход, сдвигового регистра 19, Вход синхрониза:ции сдвигового регистра 19 соединен с инверсным выходом триггера 18, поэтому по положительному фронту -очередного синхроимпульса СИУ сигнал 1 с V-входа сдвигового регистра 19 заносится в его младший разряд. Таким образом, на первом выходе сдвигового регистра 19 формируется сигнал 1, Через инвертор 16 он поступает на Згвход триггера 17 и сбрасывает его в исходное состояние , Благодаря этому на V-входе сдвигового регистра 19 устанавливается сигнал О, Кроме того, сигнал с первого выхода сдвигового регистра 19 подается на первый вход шинного формирователя 23, который используется для стробирования синхроимпульсами СИУ сигналов с выходов сдвигового регистра 19, В результате по переднему фронту очередного синхроимпуль- . са СИУ (назовем его первым) на первом выходе шинного формирователя 23 вырабатывается сигнал о),, поступаю- - Щ™ на управляющий вход первого регистра 4, По нему с информационного входа устройства в первьй регистр 4 записывается первое слово исходных данных т код масштаба My, I В дальнейшем новые синхроимпульсы СИУ приводят к последовательному сдвигу записанной в младший разряд сдвигового регистра 19 единицы. В результате сигнал 1 поочередно будет устанавливаться на одном из его выходов. По второму СИУ на втором выходе шинного формирователя 23 формируется управляющий сигнал to, по которому с информационного входа устройства во второй регистр 6 записывается вто рое слово исходных данных - код Y. Код является номером последней строки растра, содержащей точки строящейся линии. При кодировании исходных данных, учитывая, что всегд YH О, знаковому разряду кода Y| присваивается значение О, если коэф(1) строящейся фициент а , уравнения линии не равен О и 1, если а , О. В первом случае в строках растра необходимо формировать по две, а во втором случае - по одной точке строя щейся линии. После приема с первого выхода второго регистра 6 код Y без знакового разряда поступает на второй информационный вход блока 10 сравнения, а код знака (Зн) со второго выхода второго регистра 6 подается на первый управляющий вход формирователя 12 кодов и на первый информационньй в-ход блока 1 управления. По третьему синхроимпульсу СИУ в блоке 1 управления формируется сигнал uJj, поступающий на управляющий вход счетчика 5. По нему и счетчик 5 с информационного входа устройства записывается код Y,, , С помощью элемента ИЛИ 21 и шинно го формирователя 23 по четвертому синхроимпульсу СИУ на четвертом и пя том выходах блока 1 управления одновременно формируются сигналы ы, и Ы5 . Сигнал W4 поступает на первы управляющий вход второго накапливаю щего сумматора 3, в котором регистр 35 сбрасывается в ноль. Сигнал ступает на второй управляющий вход второго накапливающего.сумматора 3 и разрешает запись с первого информационного входа устройства в его регистр 33 кода начального адресаA(Y,) После этого код ACY) с выхода регистра 33 поступает на первый вход сумматора 34, а на второй его вход поступает код числа О с выхода тольк что сброшенного регистра 35. В результате на выходе сумматора 34 формируется сумма, равная A(Y). Пятый синхроимпульс СИУ приводит к формированию только одного сигнала Wj , по которому на регистр 33 второго накапливающего сумматора 3 принимается новое слово - код приращени адреса М . Синхроимпульсы СИУ подаOJj ПО 76° ются на третий управляющий вход накапливающего сумматора 3, т.е. на вход синхронизации его регистра 35. Поэтому одновременно с сигналом uOg/ имеющаяся на выходе сумматора 34 сумма А, равная в этот момент A(Y), записывается в регистр 35, выход которого является выходом накапливающего сумматора. После этого адрес А с выхода второго накапливающего сумматора 3 подается на вход блока 7 постоянной памяти, что вызывает считывание соответствующего значения координаты канонической линии. В дальнейшем содержимое регистра 33 накапливающего сумматора 3 остается равным М,,. Поэтому по каждому СИУ в регистр 33 будет записываться новая сумма содержимого этого регистра и кода М . В результате на выходе второго накапливающего сумматора 3 будет формироваться последовательность адресов A(Y, ), A(Y ) + М,, , A(Yj) + 2М,, .... С помощью элемента ИЛИ 22 и шинного формирователя по шестому синхроимпульсу СИУ на шестом и седьмом выходах блока 1 управления одновремен- но формируются ситналг о и (о , поступающие соответственно на первьА и второй управляюп;ие входы первого накапливакнцего сумматора 2. В результате аналогично второму накапливаю- щему сумматору 3 он сбрасывается в исходное состояние и одновременно в него с информационного входа устройства записывается очередное слово исходных даннь:х - код Xj(Yj). По этому же синхроимпульсу СИУ в третий регистр 8 принимается значение координаты X (А), считанное из блока 7. С выхода регистра 8 код Х(А) подается на второй информационный вход блока 9 умножения. Поскольку на его первый информационный вход постоянно подается код масштаба М с выхода первого регистра 4, то в результате на выходе блока 9 умножения формируется код произведения X (А). Синхроимпульс СИУ, следующий после шестого синхроимпульса СИУ, приводит к формированию сигнала 1 на седьмом выходе сдвигового регистра 19. С помощью элемента ИЛИ 22 и шинного формирователя 23 из него синхронно с седьмым синхроимпульсом СИУ формируется второй сигнал to,, разрешающий запись с шины данных в первый { накапливающий сумматор 2 очередного слова данных - кода К. По этому же синхроимпульсу СИУ код Xf(Y) достигает выходе первого накапливающего сумматора 2 и поступает на первый информационный вход сумматора 14, а код Хп с выхода блока 9 умножения записывается в четвертый регистр 11 и с его выхода поступает на информационный вход формирователя 12 кодов. Формирователь 1 кодов служит для. получения прямых и дополнительных кодов, поступающих на его информационный вход чисел. До полнительный код получается инвертированием прямого кода с помощью блок инверторов 36 и суммирования на сумматоре 37 получающегося обратного ко да с числом 1, Вьщача на выход прямо го или дополнительного кода осуществ ляется мультиплексором 38 в зависимости от управляющих сигналов на пер вом и втором управляющих входах формирователя 12 кодов. На первый управ ляющий вход постоянно подаются син хвоимпульсы СИУ, а на второй - код , Зн со второго выхода второго регистра 6. Если ЗН равен О, то синхроимпульсы СИУ через элемент ИЛИ 39 поступают на управляющий вход мультиплексора 38. Тогда в течение первой половины периода СИУ мультиплексор 38 передает на выход прямой код, а в течение-второй половины периода дополнительный код произведения , Хл ), Если код Зн равен 1, то через элемент 39 на управляющий вход мультиплексора 38 постоянно будет подан сигнал 1, по которому на выход формирователя 12 кодов передается прямой код Ха,. Выход формирователя 12 кодов соединен UO вторым информационным входом сумматора 14. Поэтому, если код Зн равен О, то на его выходы в течение первой половины .периода СИУ формируется код суммы (Y,) + Х,, а в течение второй половины периода СИУ - код разности X Xj(TJj) -X. . так как суммирование с дополнительным кодом числа равносильно вычитанию ег прямого кода. В случае, когда код Зн равен 1, на выходе сумматора 14 фор1 шруется и удерживается до конца периода синхроимпульсов СИУ сумма X Г Xg(Y,) н- X,. Формируемые такимобразом коды X подаются на второй адресный вход бло ка 13 регенерации изображения, а соответствующий им в рассматриваемый момент код YJ, с выхода счетчика 5 подается на первый адресный вход зтого блока. На информационный вход блока 13 регенерации изображения в течение всего времени формирования изображения подан код IRGB, задающий яркость, а также красную, синюю и зеленую составляющие цвета изображаемой линии. Для блока 13 регенерации изображения коды X и Y служат (вумя частями адреса, по которому код IRGB запоминается в памяти этого блока. Для разрешения приема кодов X, Y и IRGB на управляющий вход блока 13 регенерации изображения необходимо подать синхроимпульс СИЗ. Чтобы не допустить записи в .блок 13 регенерации изображения ложной информации в начале работы устройства, синхроимпульсы СИЗ начинают формироваться на десятом выходе блока 1 управления во время седьмого синхроимпульса СИУ. Это осуществляется следующим образом. В блоке 1 управления сигнал с седь мого выхода сдвигового регистра 19 используется не только для формирования сигнала oj но поступает также и на первый вход элемента 27. Поскольку на второй его вход подаются синхроимпульсы СИУ, а на третий синхроимпульсы СИ, формируемые на выходе инвертора 26, то во время седьмого синхроимпульса СИУ, когда СИУ 1, а СИ О, на выходе элемента 27 сформируется сигнал О. Этим сигналом триггер 29 устанавливается в единичное состояние. Если при этом сигнал Зн, подаваемьй на четвертьй . . вход блока 1 управления, равен О, то сигналы 1 с единичного выхода триггера 29 и инвертора 31 разрешают прохождение синхроимпульсов СИ на выход элемента 32. В этом случае положительный фронт первого синхроимпульса СИЗ, как это и требуется, сформируется после окончания седьмого синхроимпульса СИУ, в момент, когда СИУ 0. При этом по длительности и фазе синхроимпульсы СИЗ будут совпадать с;синхроимпульсами СИ. Далее по положительному фронту синхроимпульса СИУ, следующего за (, седьмым синхроимпульсом СИУ, на восьмом выходе сдвигового регистра 19 формируется сигнал 1, который через инвертор 20 устанавливает в единичное состояние триггер 30. Если при этом сигнал„Зн будет равен 1, то вместе с сигналом 1 с выхода триггера 30 он разрешает прохождение на выход элемента 32 синхроимпульса СИУ В этом случае, как это и требуется, первый синхроимпульс СИЗ по длительности и фазе совпадает с восьмым син хроимпульсом СИУ. Независимо от сигнала Зн в этот же момент с помощью триггера 30 и элемента 24 начнут формироваться синхроимпульсы СИС, та же совпадающие по длительности и фазе с синхроимпульсами СИУ. Начиная с восьмого синхроимпульса СИУ, блок 1 управления не вырабатывает больше управляющих сигналов to, ш-f и дальнейшая работа устрой ства управляется только синхроимпуль сами СИУ, СИЗ и СИС. При этом в каждом такте работы по СИУ на выходе первого накапливающего сумматора 2 формируется очередная сумма Х„() +К, на выходе второго накапливающего сум матора 3 формируется очередной адрес A(Y) + My, в третий регистр 8 записы вается код X (А), считанный по преды дущему адресу, в четвертый регистр 11 записывается вычисленное к этому моменту произведение Х„ (-1) . По каждому синхроимпульсу СИС содержимое счетчика 5 увеличивается н 1, что соответствует вычислению координат X строящейся линии для новой строки. Таким образом, начиная с седьмого синхроимпульса СИУ устройство в каждом, такте работы обеспечивает вычисление координат точек строящейся линии для одной строки и передачу информации о точках в блок 13 регене рации изображения. Работа устройства заканчивается, когда очередной синхроимпульс СИС поступает нд счетный вход счетчика 5 и устанавливает на нем код у Yj. При сравнении его с кодом Yj,, поступаюпщм с первого выхода второго регистра 6, блок 10 сравнения вырабатывает единичный сигнал (ЕС), который подается на второй информационный вход блока 1 управления, в качестве которого служит D-вход триггера 25. По очередному синхроимпульсу СИ, поступающему на вход синхронизации триггера 25, он устанавливается в единичное состояние. Если код Зн равен О, то этому моменту соответствует синхроимпульс СИЗ, обеспечивающий прием в блок 13 регенерации изображения информации о первой точке в строке Y.,. Сигнал 1 с выхода триггера 25 поступает на первый вход элемента 28. На второй его вход подаются синхроимпульсы СИУ, а на третий - синхроимпульсы СИ, Поэтому в момент, когда СИУ 1, а СИ О, что соответствует окончанию приема в блок 13 регенерации изображения информации о второй точке в строке YJ,, на выходе элемента 28 появится сигнал О, который сбрасывает триггеры 29 и 30 в нулевое состояние. Это вызывает прекращение подачи синхроимпульсов СИЗ и СИС. Сигнал с выхода триггера 25 используется в качестве сигнала Конец работы устройства. При регенерации изображения блок регенерации изображения обеспечивает считывание хранящейся в нем информации о яркости и цвете точек изображения синхронно с телевизионной разверткой и подает ее на вход формирователя 15 телевизионного сигнала, который формирует телевизионный сигнал для телевизионного приемника. Введение в устройство новых элементов и, q частности, блока постоянной памяти позволило хранить в нем заранее рассчитанные таблицы канонических линий второго порядка основных типов. Благодаря этому нахождение координат точек пересечения строящейся кривой с каждой строкой растра стало возможно за счет выполнения за четыре такта нескольких арифметических операций. Учитывая же, что в устройстве используется конвейерный принцип выполнения операций, координаты одной или пары точек строя- щейся кривой рассчитываются за один такт работы устройства. В известном устройстве на это же затрачивается время, равное периоду строчньк синхроимпульсов. Таким образом, быстродействие предлагаемого устройства существенно вьш1е. Повьш1ение быстродействия позволяет за период кадровой развертки формировать в памяти блока 13 регенерации изображения новое изображение, состоящее не из одной, а из нескольких линий второго порядка. Отметим также что без внесения в него изменений устройство может быть использовано и для формирования изображения отрезков прямых линий. Для этого flocTatolHo подать на первы регистр 4 код Mr 0. Тогда изображаемый отрезок будет определяться ХДУ.) и К, величинами Y Формула изобретения Устройство для формирования изображений кривых второго порядка на экране телевизионного приемника, со держащее блок управления, первьш и второй накапливакмцие сумматоры, первый, второй, третий и четвертый регистры, счетчик, блок сравнения, бло регенерации изображения, формирователь телевизионного сигнала, вход которого соединен с выходом блока регенерации изображения, информацион ный вход которого является входом кодов яркости и цвета устройства, вы ход формирователя телевизионного сиг нала является выходом телевизионного сигнала устройства, первый вЬпсод вто рого регистра подключен к первому информационному входу блока сравнения, второй информационный вход которого соединен с выходом счетчика, вьйсод блока постоянной памяти подключен к информационному входу треть го регистра, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно содержит блок умножения, формирователь кодов, сумматор, информационные входы накап ливающих сумматоров, счетчика, перво го и второго регистров являются информационным входом устройства, первый вЬпсод блока управления соединен с управляющим входом первого регистра, выход которого соединен с, первым информационным входом блока умножения, второй информационный вход которого соединен с выходом третьего регистра, второй выход блока управления соединен с управляющим входом второго регистра, второй выход кото15рого соединен с первым управляющим входом формирователя кодов и с первым информационным входом блока управления, третий выход которого подключен к управляющему входу счетчика, выход которого подключен к первому адресному входу блока регенерации изображения, четвертый и пятый выходы блока управления подключены соответственно к первому и второму управляющим входам второго накапливающего сумматора, выход которого подключен к адресному входу блока постоянной памяти, шестой и седьмой выходы блока управления подключены соответственно к первым и вторым управляющим входам первого накапливающего сумматора, выход которого подключен к первому информационному входу сумматора, выход которого подключен к второму адресному входу блока регенерации изображения, восьмой выход блока управления подключен к третьим управляющим входам первого и второго накапливающих сумматоров, к управляющим входам третьего и четвертого регистров и к второму управляющему входу формирователя кодов, выход которого подключен к второму информаци онному входу сумматора, девятый выход блока управления подключен к счетному входу счетчика, десятый выход блока управления подключен к управляющему входу блока регенерации изображения, выход блока умножения подключен к информационному входу четвертого регистра, выход которого подключен к информационному входу формирователя кодов, выход блока сравнения подключен к второму информационному входу блока управления, первьй и второй управляющие входы которого являются входом сигнала запуска и синхровходом устройства соответственно, одиннадцатый выход блока управления является выходом сигнала окончания работы устройства.

«Ci

г

F ж

.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при использовано при создании графических дисплеев. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства - достигается введением блока умножения, формирователя кодов, сумматора и соответствующих функциональных связей. Изобретение позволяет рассчитывать координаты точек пересечения строящейся кривой с каждой строкой растра за несколько тактов работы устройства, что приводит к повышению быстродействия устройства и позволяет за период кадровой развертки формировать в памяти блока регенерации изображения новое изображение, состоящее из нескольких линий второго порядка. 4 ил.

у

f

Ю

Ж

Oj

01

/ V /

D

Si

ctfy

-

55

т

Фиг. 5

JM

39 Cffy

/

58

/

Фиг. 4