УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ СВЕТОВОГО ПЯТНА НА ЭКРАНЕ ОСЦИЛЛОСКОПА ПРИ РЕШЕНИИ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХУРАВНЕНИЙ В ЧАСТНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ МЕТОДОМ МОНТЕ-КАРЛО Советский патент 1974 года по МПК G06G7/40 

1

Изобретение относится к области вычислительной техники.

Известны устройства для определения положения светового пятна на экране

.осциллоскопа при решении дифферешшаль ных ураэнений в частных производных методом Монте-Карло, содерх(ашие маску, установленную мезаду экраном осциллобкс па и фотоформирователем, выходы KQro рого подключены ко входам управляющего триггера, и запоминающий блок.

Предложенное устройство отличается от известных .ем, что в него введены два компаратора, дешифратор, соединенный входами с выходами компараторов, две группы схем И, подключенные первыми входами к соответствующим выходам дешифратора, а вторыми входами - к выходу управляющего триггера, два реверсивных счетчика, входы которы;с соединены

:С выходами соответствующей группы схем И, а выходы подключены ко входам запоминающего блока, н двумерный анало1 го-пифровой интерполятор, Цифровые входы

I которого соединены с выходами запоминающего блока, а два аналоговых входа связаны со входами устройства, подкл ченными также ко входам осциллоскопа, причем аналоговые выходы интерполятсфа попарно соединены со входами компарато{юв, а цифровые выходы подключены к 1 ыаходам устройства.

Кроме того, маска может быть вы- полнена в виде ряда подобластей, плот ность каждой из которых имеет одну из TPQX градаций уровня прозрачности.

Это ноэводяет расширить область приме- нения устройства.

На иг. 1 изображена блок-схема предложенного устройства; на фиг. 2 - исследуемая часть плоскости перемешолх х,у.

Устройство содержит маску 1, осцилк

лоскоп 2, фотоформирователь Ч, управлякнший тригг 4, компараторы 5,6,деигафратор 7, схемы И 8, реверсивные C4eTw чикн 9,1О, запоминающий блок 11 и дву-

мерный анаж го -цифровой интерполятор 12. Процедура подготовки и ввода исходных данных в устройство (см.фиг. 1) со I стоит в следующем, Исследуемую часть плоскости переме№ ных х,у разделяют на подобласти, грани иы которых могут быть криволинейны. При этом необходимо, чтобы все границы заданш сх областей совпадали с г заницами подобластей (или с частью этих границ). I На границе каждой подобласти выби I раются четыре точки А,Ц,С, 2) (см.фиг. 2а), которые являются узлами интерпо;.ляции аналого-цифрового интерполятора 1 Сое/щнение этих узлов прямыми дает вы пуклый четырехугольник. На взаимное I расположение сторон этого четырехугольника и границ подобласти накладываются некоторые ограничения: каждый из четырех участков границы подобласти А В, ВС, CD, D А должен быт расположен в пределах угла, образованного по;1упрямыми, проведе шыми из сред ней точки S. с координатами, равными , средним арифметическим значениям коррд нет узлов A,B,C,D - JA- Xa- -XctXp v-iAlV V V 4л 1. , , , . и через узлы, ограничивающие этот учао. ток; для обеспечения достаточной точности аналого- y.MjjpoBoro интерполятора 12 жела тельно, чтобы для любого луча, проведенного из средней точки Е. до точки гра Н1щы подобласти , вне четыре угольника А BCD , выполнялось условие;

li.

4- 0,,5 , 9F

: где 9 Точка пересечения четырехугольника А BCD ;

I JK каждой подобласти прилегают четыре соседних подобласти, причем узлы данной .подобласти являются узлами и этих сосед- ; них подобластей (по два узла данной подобласти на каждую из четырех соседних i с ней); кроме того, ещё четыре подобласти соприкасаются с данной подобластыо (каждая только в одной точке - узле интерполяции).

Таким образом, исследуемая часть плоскости переменных х,у разбивается на элементарные подобласти так, как это показано на фиг. 3, где жирными линиями изображены границы заданных областей, а пунктирными - границы четырехугольников

Ограничения, накладываемые на выбор .подобластей и узлов, практически ite вызы- BaioT трудностей при подготовке данных

Устройство работает следующим обра- зом.

Напряжения, изображающие координаты светового пятна в плоскости переменных х,у, поступают одновременно наотклоняющие пластины осциллоскопа 2 и на входы аналого-цифрового интерполятора 12. Проходя через маску 1, луч поступает в фотоформирователь 3, который осуществляет следующие функции: при переходе луча в область или точку маски 1, отлича- ющуюся цветом от предыдущей, фотоформирователь 3 выдает импульс, устана&ливающий в состояние I управляющий триггер 4; после ётого через проме54дгток времени, определяющийся быстродействием схем И 8 и реверсивных счетчиков 9,10 образованных соединением узлов интерполяции (а также границы подобластей, не совпадающие с границами заданных областей.). Координаты узлов интерполяции вводят ся Б запоминающий блок 11. В одной ячейке запоминающего блока .11 хранятся координаты одного узла интер|поляции. УЗЛЫ интерпол5 ции нумеру19тся по двум координатам (см.фиг.З) соответственно; ; адресам ячеек в запоминающем блоке 11. i Предварительно изготавливается маска 1, изображающая исследуемую часть плоскости i переменных х,у, разделенную на подобласти. Число цветов (например белый цвет, серый и черный) маски 1 (уровней прозрачнрсти ) i равно трем. В белый и серый цвета по щахматному принципу раскрашиваются подобласти, в черный - узлы. Цель такой раскраски - обеспечить изменение цвета при переходе из одной подобласти в другую. Раскраска маски 1 показана на фиг.2в (пунктиршзю линии и черные линии границ областей на маске не изображаются). Из описанной процедуры подготовки дан ных следует, что (ожность иметь подобласти с криволинейными границами резк уменьшает необходимое число узлов (и, следовательно, необходимый объем запоминающего блока 11) по сравнению с чисто электронным устройством, основанным на функциональном преобразователе. С другой стороны, только три необходимых цвета маски при систематизированном расположении подобластей не накладывают огра ничений на число изображаемых областей. фотоформироватёль 3 устанавливает тригг 4 в нулевое положение. Аналого-цифровой интерполятор 12 работает аналогично интерполятору аналого- -цифрового функдио1 ального преобразовател двух переменных с произвольным расположением узлов интерполяции. Интерполирук шие части входных координат в плоскости переменных х, у используются для опре деления одного из четырех секторов подобласти, в котором может находиться изображающая точка (ЛЕВ, ВЕС, СЕВ, DEA). Определение сектора подобласти производится следующим образом. Аналого-цифровой интерполятор 12 обеспечивает такое преобразование координат плоскости переменных х,у в координаты плоскости переменных х, у, что в плоскости этих , новых координат отображение четырехугольника А BCD подобласти, в которой находится световое пятно, является квад- ; ратом А В С D (см.фиг.2б), длина ; сторон которого равна единице. Тогда определение сектора может быть осушает- . влено проверкой выполнения условий: ч- У - X О На фиг. 2 б Область А квадрату А В , где несправедливо неравен- ство 1а, обозначена горизонтальной штриховкой, а область А гДе несправедпиво неравенство 16 - вертикальной штриховкой. Проверка неравенств реализована в схеме (см.фиг.1) с помощью двух компараторов 6 (проверка 1б} и 5 (проверка 1а). Выходы компараторов 6 и 5 присоединены ко входам дешифратора 7, причем едиш1чный уровень напряжения на одной из четырех выходных шин этого дешифратора соответствует одному из четырех секторов подобласти, в которой находится световое пятно, и; подготавливает цепь прохождения единичного сигнала от управляющего триггера 4 через соответствующую схему И 8о Единичный сигнал от управляющего триггера 4 поступает на входы схем И 8 при переходе луча в другую подоб| аст маски 1. Пройдя через схему И 8, единичный сигнал поступает на один из реверсивных счетчиков 9,10, вызывая изменение на единицу хранящегося таи, кода адреса запоминающего блока 11. Реверсивный счетчик Ю хранит код адреса по переменной х а реверсивный счетчик 9 - по переменной у . Изменение содержимого реверсивных счетчиков 9,10 производится в следующем порядке: если световое пятно находится в сек- t торе А Е В, содержимое реверсивного счетчика 1О уменьшается; если световое пятно находится в сек- торе С Е Д, содержимое реверсивного счетчика 10 увеличивается; если световое пятно находится в сек- )fr торе А Е D, содержимое реверсивного счетчика 9 уменьшается; если световое пятно находится в сек- торе ВВС, содержимое реверсивного счетчика 9 увеличиваетря. Код адреса, хранящийся в реверсивных счетчиках9,10, является номеромподобласти, в которой находится световое пятно. В специальной ячейке запоминак щего блока 11 хранится инфорь1ация о заданной области, которой принадлежит данная подобласть (количественные номера области). Число таких ячеек равно числу , подобластей. Кроме того, в запоминающем блоке 11 хранятся координаты узлов интерполяции. Число ячеек запоминающего блока 11,рв- обходимое для этого, равно N 2VN 1 где Ы - число подобластей. Предполагается, что в одной ячейке запоминающего блока 11 хранятся обе координаты узла интерполяции. Из запоминающего блока il в соответствии с кодом адреса подобласти выбираются координаты узлов интерполяции, принадлежащие подобласти, номер которой хранится в реверсивных счетчиках 9 и Ю, Выборка из соответствующих ячеек запоминающего блока 11 обеспечивается допоа нительным дешифратором адреса, входящим в состав этого блока, Все узлы интерполяции можно разделить на четыре группы в зависимости от четности их покоординатного номера (см,фиг, 2в). Координатам присваиваются индексы групп ОС, О1, 1О, 11, Каждой подобласти принадлежит по одному узлу из группы. Выбранные из запоминающего блока 11 оо 01, координаты уз1ЮВ х , 1О 1О 11 на цифровые входы аналого-цифрового интерполятора 12, а на аналоговые входы этого интерполятора подаются интерполирующие функции a , a. 1, образованные из °11 . аеременных 0 у. tl p e д м e т и a о б p е т е н и я 1. Устройство для определения попоженвя светового пятна на экране осшшло скопа при решении дифферешшапьных урав нени в частных производных методом Монте-Карло, содержащее маску, устано пенную между экраном осциллоскопа и фотоформирователем, выколол которого под ключены ко входам управляющего т1риггера, ч запоминающий блок, о т л ,и ч а ющ ее с я тем, что, с целью расширения обдасти применения устройства, в него введены два KoinnapaTopa, дешифратор, соединенный входами с выходами компараторов, две группы схем И, подключев ные первыми входами к соответствующим выходам дешифратора, а вторыми вз&эдами- к выходу управляю1 его триггера, два реверсивных счетчика, входы которых соединены с выходами срответствухицей rpyiikпы схем И, а выходы подключены ко входам запоминающего блока, и двумерный аналого-цифровой интерполятор, цифровые входы которого соединены с выходами запоминающего блока, а два аналогов1;1Х входа связаны со вхрдами устройства, подключенными также ко входам осцв лоскопа, причем аналоговые выходы полятора попарно соединены со входами компараторов, а цифровые выходы интер полятора подключены к выходам устроил ства. 2. Устройство по,п.1, отличающ е е с я тем, что маска выполнена в виде ряда подобластей, плотность каждой из которых имеет одну из трех градаций УР5 прозрачности.

ФигЛ