Устройство для обработки графической информации Советский патент 1991 года по МПК G09G3/28 

Изобретение относится к устройствам отображения информации на матричном широкоформатном табло и может быть применено для визуализации знаковой и графической информации.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства и расширение области применения за счет обеспечения возможности редактирования изображения в произвольно расположенном окне на поле индикатора.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - блоке-схема знакогенератора; на фиг. 3 - блок-схема блока управления; на фиг. 4 - блок-схема генератора векторов; на фиг. 5 - связь системы координат; на фиг. 6 и 7 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство (фиг.1) содержит блок 1 памяти, знакогенератор 2, блок управления 3, генератор векторов 4, счетчики 5 и 6, регистры 7-14, сумматоры 15 и 16, блоки сравнения 17-20, дешифратор 21, одновибратор 22, модуль индикации 23i-23isi, генератор импульсов 24, триггер 25, элемент НЕ 26, элемент ИЛИ 27, элементы И 28-30, входы - адреса 31, информационный 32, управления записью 33, управления считывания 34 и управления 35.

Знакогенератор 2 (фиг.2) содержит счетчики 36 и 37, регистр 38, блоки постоянной памяти 39 и 40, коммутатор 41 и элемент И 42. Связи, показанные на фиг. 2, полностью соответствующей по количеству и расположению связям , показанным на фиг. 1.

Блок управления 3 (фиг.З) содержит счетчик 43, дешифратор 44, элемент НЕ 45, тригггер 46, элемент И 47, одновибраторы 48 и 49. Связи, показанные на фиг.З, полностью соответствуют по количеству и расположению связями, показанным на фиг, 1.

сь

2

ю го ю

Генератор векторов 4 (фиг.4) содержит счетчик 50, блок 51 постоянней памяти, регистр 52 и элемент И 53. Связи, показанные на фиг. 4, полностью соответствуют по количеству и расположению связям, показан- ным на фиг. 1.

Дешифратор 21 с модулями индикации 23 образует блок индикации 54.

Блоки устройства выполняют следующие функции.

Блок 1 памяти предназначен для промежуточного хранения информационного кадра, записанною через входы: адреса 31, информационные 32 и записи 33. В нем содержится описание изображения в виде слов (примитивов или команд), содержащих информацию о символах, векторах, точках, значениях границ координатах положения начала координат табло в виртуальном пространстве изображения (фиг.5).

Блок управления 3 организует начало работы устройства, последовательную выборку слов-примитивов через второй канал блока 1 памяти, их дешифрацию, запись примитива в соответствующий функциональный блок, отслеживает окончание обработки очередного примитива и всего кадра информации.

Знакогенератор 2 интерпретирует полученный из блока 1 памяти примитив-символ в матрицу точек путем выдачи сигналов модификации координат ±Х, ±Y и сигнала

Светить не светить.

Генератор векторов 4 интерпретирует полученный из блока 1 памяти примитив-век- тор в последовательность точек, образующих линию путем выдачи сигналов модификации координат ±Х,± Y и сигнала Светить не светить.

Счетчики 5(х) и 6(у) предназначены для хранения координат х и у текущей точки, регистры 7(х) и (у) предназначены для фиксации координат текущей точки в системе координат табло. Регистры 10, 12, 13 и 14 предназначены для хранения значений нижних и верхних границ по осям х и у. Регистры 9 и 11 предназначены для хранения координат начала отсчета табло в виртуальном пространстве изображения.

Блоки сравнения 17--20 обеспечивают проверку попадания текущей точки в окно, сравнивая содержимое счетчиков (х) и (у) с соответствующими значениями регистров. Сумматоры 15 и 16 обеспечивают вычисление значения координат попавшей в окно точки в системе координат табло.

Дешифратор 21 преобразует значение групп старших разрядов координат х и у точки, попавшей в окно, в сигнал Выборки для активизации соответствующего модуля индикации 23 в блоке индикации 54. Модуль индикации 23 предназначен для непосредственной визуали ации соответствующей части изображения и представляет собой функциональный блок, преобразующий содержимое, входящей в его состав буферной памяти (битовой карты) в световой сигнал, в данном случае не имеет значения физический принцип самого индикатора, требуется лишь, чтобы он имел матричную структуру и допускал стык соседних индикаторов без потери информационного шага.

Устройство работает следующим образом.

По направляющему сигналу Начало работы со входа 35, получаемому от внешнего устройства, начинается последовательное считывание слов (команд) из блока 1 памяти, дешифрация и запись их в соответствующие функциональные блоки. Код слова включает поле адреса и поле непосредственных данных. Цикл интерпретации каждой очередной команды предполагает либо запись непосредственно кода с выхода блока 1 в блоки 5,6,8,11,13 и 14, либо инициализацию блоков 2 или 4. Рассмотрим далее взаимодействие блоков на примере интерпретации примитива генератором векторов 4, так как алгоритм взаимодействия знакогенератора 2 с окружающими его блоками аналогичен.

После записи в генератор векторов 4 примитива-вектора, несущего информацию о длине и направлении, генератор выдает сигнал Занято, поступающий на один из входов элемента ИЛИ 27, который в свою очередь снимает блокирующий сигнал со входа сброса триггера 25 (D-триггера) и разрешает тем самым управление его по тактовому входу. Фронтом очередного импульса, поступающего от генератора импульсов 24 через элемент И 28, триггер 25 переводится в состояние 1 (на его D-входе постоянно присутствует уровень 1) и разблокирует прохождение импульсов через элемент И 29. Фаза высокого уровня имульсов на выходе последнего является стробирующим сигналом (Строб) для генератора векторов 4, который на время действия этой фазы выдает сигналы модификации состояния первых счетчиков 5 и 6 координат текущей точки, а последние по этим сигналам изменяют свое состояние. В момент окончания рассматриваемой фазы выходы генератора векторов 4, подключенные к счетчикам 5 и 6, переходят в пассивное состояние, а сам он выполняет внутренний алгоритм генерации адресов следующей точки линии. Длительность фаз генератора импульсов 24

выбирается так, чтобы к моменту начала фазы низкого уровня на выходе элемента И 29, т.е. появления сигнала высокого уровня на входе элемента И 30 с выхода элемента 26, на выходе блоков сравнения 17-20 появился действительный результат сравнения координат текущей точки с содержимым регистров 10,12,13 и 14.

В процессе обработки каждая точка проверяется на попадание в окно (фиг.5), которое представляет собой прямоугольник, ограниченный в виртуальном пространстве всего изображения значениями координат Хн.гр., Ун.гр., Хв.гр., Ув.гр. Этот механизм позволяет повысить быстродействие за счет пропуска точек, не попавших в окно. Он же допускает избирательный вывод части изображения в определенную зону (поле вывода) матричного табло, не искажая при этом изображение вне окна,

Процесс обработки сводится к проверке выполнения двух систем неравенств:

Хтек. Хв.гр. 0;

Утек. Ув.гр. О,

Хтек. - Хн.гр 0;

Утек. - Ун.гр. 0, где Хтек., Утек.

координаты текущей точки в виртуальном

пространстве изображения;

Хв.гр., YB.rp.. Хн.гр., Ун.гр. - соответственно,

верхняя и нижняя границы окна по координатам X и Y в виртуальном пространстве изображения.

Если все неравенства выполняются, в момент появления сигнала на 1 на выходе элемента И 30(выход элемента НЕ 26)на его выходе появляется сигнал 1, означающий попадание точки в окно. И тогда результат выполняемого сумматорами 15 и 16 вычисления выражения

Хтек. Хнач.к.т.,

Утек. Унач.к.т.,

где Хнач.к.т. и Унач.к.т. - соответственно координата X и координата Y начала отсчета табло в виртуальном пространстве изображения, является координатами текущей точки в системе координат самого табло. Это результат вычисления по фронту импульса на выходе элемента И 30 заносится в регистры 7 и 8. Одновременно одновибра- тор 22 вырабатывает блокирующий сигнал низкого уровня, который, поступая на вход элемента И 28, запрещает прохождение импульсов с генератора импульсов 24, Тем самым создается пауза, необходимая для обработки старших разрядов координат теку- щей точки, попавшей в окно, дешифратором 21 и записи. В соответствующий модуль индикации 23 состояния точки, сигнал которого присутствует на четвертом выходе генератора векторов 4 (признак Светить не

светить) и поступает на соответствующие аходы модулей индикации 23 1--23N блока индикации 54.

По окончании блокирующего импульса с одновибратора 22, на выходе элемента И 29 синхронно с сигналами генератора импульсов 24 вновь появляются сигналы Строб, которые инициируют обработку следующих точек Этот процесс будет повторяться до тех пор, пока не будут обработаны все точки вектора, записанного в генераторе векторов 4, после этого блок 4 снимает сигнал Занято со входа элемента ИЛИ 27, на входе сброса триггера 25 появится обнуляющий сигнал. Триггер 25 сбросится и низкий уровень сигнала с его выхода, поступающий на выход (конец элемента) блока управления 3, послужит сигналом окончания обработки полученного примитива-вектора, после этого блок управления 3 инициирует очередное считывание слова-примитива из блока 1 памяти. Указанная последовательность продолжается до считывания из блока 1 памяти команды Конец кадра, которая переводит блок управления 3 в состояние ожидания следующего сигнала запуска от внешнего устройства.

Импульс высокого уровня со входа 35 устройства (Старт) при находящемся во взведенном состоянии триггере 46 (т.е. после конца кадра) блока управления 3 инициирует появление на выходе элемента И 47 импульса высокого уровня, который обнуляет счетчик 43 И запускает одновибратор 48 (фиг.З). Последний формирует сигнал чтения блока 1 памяти по адресу с выхода счетчика 43. Группа разрядов слова, считанного с блока 1 памяти, в котором содержится информация о коде команды (адресное поле) через информационный вход схемы управления 3 поступает на дешифратор 44. В момент действия стробирующего импульса с одновибратора 49 на одном из выходов блока индикации 54, соотетствующем содержимому адресного поля, появляется активный сигнал, который и осуществляет запись информации в выбранный функциональный блок устройства. По получении команды Конец кадра триггер 46 переходит в исходное состояние и устройство готово к получению очередной инициативы.

В исходном состоянии знакогенератора 2 счетчик 37 обнулен и сигнал низкого уровня на его выходе переноса удерживает в пассивном состоянии коммутатор 41, а одновременно поддерживает отсутствие сигнала Занято на выходе знакогенератора 2 и через элемент И 42 блокирует выходы блока постоянной памяти 40 (фиг.2). По сигналу Запись от блока управления 3 код

знака (непосредственные данные с выхода блока 1) заносится в регистр 38, с выходов которого он поступает на старшую часть адресных входов блока постоянной памяти 39, одновременно происходит запись в счетчик 37 количества столбцов в матрице точек знака (контакты). При этом на выходе переноса счетчика 37 появляется сигнал высокого уровня, который включает в работу коммутатор 41, разрешает прохождение импульсов Строб (элемент И 42) и одновременно служит сигналом Занято. К этому моменту на информационном выходе счетчика 36 находится номер первой точки в столбце )в инверсном коде), который поступает на адресный вход коммутатора 41, разрешая тем самым прохождение сигнала Светить не светить текущей точки с соответствующего выхода блока постоянной памяти 39 на выход коммутатора 41. а также на часть адресных входов блока постоянной памяти 40. Определяется совместно с номером текущего столбца закон формирования сигналов модификации счетчиков 5 и 6 координат текущей точки. В течение единичной фазы сигнала Строб, активизируются выходы блока постоянной памяти 40, по спаду сигнала Строб происходит модификация номера точки в столбце и отключение выходов второго блока постоянной памяти 40, при последующем переходе сигнала Строб в состояние 1 вся процедура повторяется, после перебора всех точек столбца знака сигналом с выхода переноса счетчика 36 происходит модификация состояния счетчика 37 (следующий столбец) и параллельная запись в счетчик 36 номера начальной точки в столбце (контакты). По завершении перебора столбцов знака счетчик 37 обнуляется и знакогенератор 2 переходит в исходное состояние.

В исходном состоянии генератора векторов 4 (фиг.4) счетчик 50 обнулен, выходы блока 51 постоянной памяти отключены, сигнал Занято от генератора векторов 4 отсутствует. Информация о векторе с выхода блока 1 памяти записывается следующим образом: длина - в счетчик 50, направление и бит-признак Светящийся не светящийся - в регистр 52. Непосредственно после записи появляется сигнал Занято от генератора векторов 4, который инициирует генерацию сигналов каждой точки по сигналу Строб аналогично знакогенератору 2. Закон модификации состояния счетчиков 5 и 6 содержится в блоке 51 постоянной памяти для всех возможных направлений из регистра 52. При восьмиразрядном счетчике 50 и регистре 52 возможно построение векторов длиной до 256 точек в 128 направлениях. По

исчерпании длины вектора обнуляется счетчик 50 и генератор векторов 4 переходит в исходное состояние.

Устройство имеет pj-.д преимуществ в

сравнении с прототипом. В нем для увеличения быстродействия применен аппаратурный генератор векторов с быстрой табличной интерполяцией линий. Область применения расширения за счет развязки нижних гра0 ниц окна и начала координат табло в виртуальном пространстве изображения. В целом это позволяет быстро компоновать различные прямоугольные участки виртуального пространства изображения в поле

5 координат табло, для чего требуется только незначительная коррекция содержимого блока 1 памяти, необходимая для изменения начального содержимого шести регистров, с последующей повторной обработкой

0 устройством всего кадра.

Формула изобретения Устройство для обработки графической информации, содержащее блок памяти, знакогенератор, первый и второй счетчики,

5 первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой регистры, первый и второй сумматоры, первый и второй блоки сравнения, блок индикации, генератор импульсов, элемент ИЛИ, блок управления и одновибратор,

0 вход которого соединен с управляющими входами первого и второго регистров, информационные входы которых соединены с выходами первого и второго сумматоров соответственно, первый и второй выходы

5 знакогенератора соединены с управляющими входами первого и второго счетчиков соответственно, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих сумматоров и блоков сравнения, вторые входы

0 сумматоров и блоков сравнения соединены с выходами третьего, четвертого, пятого и шестого регистров соответственно, первый адресный вход, первый информационный вход и входы управления записью и считы5 ванием блока памяти являются входами группы устройства, выход блока памяти соединен с информационным входом знакогенератора, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и рас0 ширения области применения за счет обеспечения возможности изображения в произвольно расположенном окне на поле индикатора, в него введены генератор векторов, первый, второй и третий элемен5 ты И, триггер, элемент НЕ, третий и четвертый блоки сравнения, седьмой и восьмой регистры, выход блока памяти соединен с информационными входами генератора векто- J ров, первого и второго счетчиков, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого и восьмого регистров и блока управления, выходы седьмого и восьмого регистров соединены с первыми входами третьего и четвертого блоков сравнения соответственно, вторые входы которых соединены с выходами первого и второго счетчиков соответственно, выходы первого, второго, третьего и четвертого блоков сравнения подключены к входам первого элемента И, выход которого соединен с входом одновибратора, выход которого соединен с управляющим входом блока индикации первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход соединен с первым входом третьего элемен та И и тактовым входом триггера, выход которого соединен с первым управляющим входом блока управления и вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен с управляющими входами генератора векторов и знакогенератора и входом элемента НЕ, выход которого соединен с пятым входом первого элемента И, первый и вто-

рой входы элемента ИЛИ соединены с третьим и первым выходами соответственно знакогенератора и генератора векторов, а выход соединен с входом сброса триггера,

5 вторые и третьи выходы генератора векторов соответственно соединены с первым и вторым выходами знакогенератора, четвертые выходы генератора векторов и знакогенератора подключены к информационному

10 входу блока индикации, выходы первого и второго регистров подключены к адресным входам блока индикации, выходы группы блока управления подключены к соответствующим входам разрешения записи знако- 15 генератора, генератора векторов, первого и второго счетчиков, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого и восьмого регистров, третьим входом элемента ИЛИ, второй управляющий вход блока управления явля20 ется входом устройства, первый и второй выходы блока управления подключены соответственно к второму входу и второму входу управления считыванием блока памяти.

От ЪлокоВ 1

Изобретение относится к устройствам отображения информации на матричном широкоформатном табло и может быть применено для визуализации знаковой и графической информации в системах контроля технологических процессов. Целью изобретения является повышение быстродействия устройства и расширение области его применения за счет обеспечения возможности редактирования изображения в произвольно расположенном на поле индикатора "окне". Цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок памяти, знакогенератор, два счетчика, шесть регистров, два сумматора, два блока сравнения, блок индикации, генератор импульсов, элемент ИЛИ, одновибратор и блок управления, введены генератор векторов, три элемента И, триггер, элемент НЕ, два блока сравнения и два регистра с соответствующими связями. Внесенные изменения позволяют "отвязать" нижние границы "окна" от начала координат табло в виртуальном пространстве изображения. 7 ил.

К Ълокам 2Ъ

37

От Ьлока 29

Риг.1

WJ---

45

1фК блокам t г 6 1112НПШ9 5 27

39

V

i

36

27

«блокам

Н блоку

6 5

Г

От

длока 1

От

блока . 25

ФигЛ

От блокоЪ

J 1

КЬлокан 23

От И/гона 29

6 527

К блокам

Ьцргпцаль - Ное прос/пр& нстоо изображения

Фиг.7