Устройство для формирования сигнала изображения Советский патент 1980 года по МПК H04N5/22 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛА ИЗОБРАЖЕНИЯ

Изобретение относится к телевизионной технике и может быть испопьзоБано для формирования статических и динамических испытательных изображений, таб лиц, заставок, фигур вытеснения, тексговых и знаковых изображений, а также в специальных системах, имитирующих игровые ситуации, для отображения информации на черно-белых и цветных индикаторах телевизионного типа. Известно устройство для формирования сигнала изображения, содержащее,. синхроген штор, первый выход которого соединен с входами формирователи сйпнала знаковых изображений и формирователя сигнала статических изображений, блок управления, выход которого соедине с управляющим входом формирователя сиг нала статических изображений, и ци эоаналоговьтй преобразователь 1 , Однако известное устройство имеет следутошие недостатки: ограниченные возможности при формирован ти подвижных изображений, так как не обеспечивает сложнь1х видов переметений на растре с изменением направления и скорости} ограниченные возм6х :нЬсти и недостаточную оперативность при формировании знаковых изображений (надписей, цифровых отметок, сигналов точного времени и т.п.); недостаточную различимость, а следовательно, недостаточную оперативность распог кавания знаковой информации на фоне меняющихся или движущихся цветнь1х изобрах ций.. Цепь изобретения - расширение диапазона формирования изображений. Для этого в устройство для формирования сигнала изображения, содержащее свнхрогенератор, первый выход которого соединен с входами формирователя сигнала знаковых изображений и формирователя сигнала статических изображений, блок управления, выход которого соединен с управляющим входом формирователя сигнала статических изображений, и ци({)роаналоговый преобразователь, введены управляемый делитель частоты, формирователь сигналов динамических изобра- . жений, формирователь сигналов- фигур вытеснения кадра, логический блок, матрица яркостной перекодировки сигнала и счётчик временного отсчета, причем пер вый и второй выходы синхрогенератора как непосредственно,, так и через управляемый делитель частоты подключены к соответствуюшим параллельно соединен- нь1м входам формирователя сигналов дина мических изображений и формирователя ..сигналов фигур вытеснения кадра, выходы которых, и выход формирователя сигнала статических изображений соединены с соответствующими тремя входами логи.ческо го блока, а его управляющий вход и параллельно подключенные управляющие входы формирователя сигна.лов динамичес- ких изображений, формирователя сигналов фигур вытеснения кадра, формирователя сигнала знаковых изображений, управляемого делителя частоты и счетчика временного отсчета подключены к выходу блюка управления, выход логического бло через матрицу яркостной перекодировки сигналасоединен с входом цифроаналогового преобразователя, второй выход синхрогенератора соединен с входом синхронизации счетчика временного отсчета, первый выход .которого соединен с вторы входом }юрмирователя сигнала знаковых изофажений, выход которого подключен к второму ВХОДУ матрицы яркостной переко дировки сигнала, а второй выход счетчика временного отсчета соединен с входо блока управления. На чертеже изображена структурная схема устройства. Устройство содержит синхрогенератор 1, формирователь 2 сигнала зйаковых изображший, формирователь 3 сигнала статических изображений, блок 4 управле ния, цифроаналоговый преобразователь 5, управляемый делитель 6 частоты, формирователь 7 сигналов динамических изображений, формирователь 8 сигналов фигур вытеснения кадра, логический блок 9, матрицу 1О яркостной перекодировки . сигнала и счетчик 11 време.нного отсчет Устройство работает следующим образом, Синхрогенератор 1 формирует линейно возрастающие разрядные функции горизонтальной и вертикальной дискретизации -:цифровые развертывающие функции, которые используются в схеме синхрогенератора для формирования сигналов синхронизации и гашения и одновременно в ({юрмирователях 2, 3, 7 и 8 соответственно сигналов знаковых, статических и динамических изображений и фигур вытеснения кадра в качестве первичных (опорных) сигналов в целях формирования Формирователь 2 сигнала знаковых изображений построен по двухступенчатой схеме, в которой методами математической логики на основе цифровых развертывающих функций (ЦРФ) синхрогенератора сначала формируются знаки (буквы, цифры, специальные знаки и т.д.), а также горизонтальные и вертикальные координаты этих зн1аков на растре, а затем путем реализации для каждого знака операции крньюнкции для трех переменных и послед тощей дизъюнкции полученных вырах ений формируется сигнал текстовых элементов изображения (над- пиеей, цифровых отметок, сигналов точного времени и т.д.). При этом для синтеза знаков используются ЦРФ младших разрядов, а для синтеза координат старших разрядов Формирователь 3 сигнала статических изображений, используя ЦРФ синхрогене- ратора, формирует широкую номенклатуру неподвижных испытательных изображений, которые позволяют произвести всестороннюю проверку и точную настройку современных Цветных и черно-белых вйдеокон- . тропьных; устройств и телевизионных приемников. Такими сигналами могут быть сипналы сетчатого, точечного или шахматного полей, цветных полос, цветовых мозаик, градационных клиньев, кругов, окружностей и, наконец, слоншых изображений в виде электронных испытательных таблиц (ЭИТ). Синтезируемые формирователем 3 изо.бражения строятся из набора более простых изображений, каковыми являются вертикальные и горизонтальные линии различной ширины, а также прямоугольники и квадраты, образованные Пересе- . чениём этих линий, в том числе элементы точечного поля и прямоугольные участки, используемые для формирования ЭИТ Ш1фина линий и размеры прямоугольников на телевизионном растре определяются периодичностью формирующих их функций дискретизации младшего разряда, а число их на растре - периодичностью функций дискретизации старшего разряда. Формирователь 3 сигнала статических изображений подобно формирователю 2 целесообразно выполнять по двухступенчатой схеме, в которой сначала формируются основные испытательные изображе- , НИИ, а затем на ик основе производится синтез комбинированных изображений и ЭИТ, а также выбор изображений. Для получения одновременно простой и гибкой (позволяющей легко изменять текстовую информацию на растре или вид ис пытательнык изображений) схемной структуры формирователей 2 и 3 наиболее целесообразной элементной базой для выполнения первых ступеней этих блоков являются постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) в виде больших .интегральных схем. Вторые ступени формирователей целесообразно выполнять с использованием коммутаторов цифровых сигналов и схем логического сложения. формирователь 7 сигналов динамических изображений формирует испытательные изображения, которые могут перемещаться на растре в любом направлении и с различными скоростями. Эти изображения могут иметь специальную форму или в ряде случаев повторять изображени формирователя 3, Подвижные изображения позволяют легко обнаружить небольшие геометрические искажения ТВ растра, которые с трудом обнаруживаются при ис f пользовании неподвижных испытательных изображений. Поэтому их применение эффек тивно . в системах, где обнаружение гео 1 метрических искажений наиболее важно, на I пример в измерительных приборах с отобра жением результатов измерений на ТВ растр в аналоговой форме -или в специальных ТВ системах для научных исследований. Эти изображения необходимы, кроме того для анализа искажений сигнала в современных и перспективных системах цифрового телевидения. И, наконец, подвижные изображения в зависимости от их конфигурации могут применяться в качестве заставок и фоновых изображений для ТВ вещания. Формирователь 7 сигналов динамических изображений выполняется также как формирователь 3, но в отличие от последнего в качестве первичных сигналов в цепях формирования испол:ьзуются ЦРФ собственного делителя частоты, построение которого, число разрядов и тактовая частота -на входе аналогичны делителю частоты с инхро ген ера тора 1. Двоичные разряды делителя 6 частоты, форми руюшие 11РФ горизонтальной и вертикаль ной дискретизации, устанавливаются в определенное исходное положение соответственно в интервалах обратного хода строчной и кадровой развертки. При этом 11РФ и формируемые на их основе сигналы жестко связаны ро фазе с сигнала.ми синхронизации. Для перемещения изображения на растре необходимо с определенной тактовой частотой изменять в ту или иную сторону установочный код разрядов делителя б частоты. Изменяя соответствуюшим 6бразом установочные коды и тактовые частоты, можноподучить сдвиг изображения в любом направлении. Для изменения установочных кодов могут быть использованы управляемые реверсивные счетчики, а для изменений тактовой частоты и соответственно скорости перемещения изображений - управляемый делитель 6 частоты. Таким образом, формирователь 7 сигналов динамических изображений выполняется по трехступенчатой схеме, в ко.торой сначала формируются ЦРФ горизонтальной и вертикальной дискретизации, перемешающиеся относительно сигналов синхронизации, далее на их основе формируются испытательные изображения и, накокец, производится синтез комбинированных изображений и. ЭИТ и выбор изображений. Наиболее целесообразной элементной базой для выполнения управляе юго делителя 6 часто ы, а также реверсивных счетчиков и делителей частоты, входяяих в схему формирователя 7, являются пересчетные схемы средней и большой степени интеграции. Остальные блоки ({ ормирователя 7 выполняются аналогично соответствующим блокам формирователя 3. Формирователь 8 сигналов фигур вытеснения кадра формирует на растре подвижные или изменяющиеся в размерах геометрические фигуры - горизонтальные и вертикальные полосы, прямоугольники, треугольники, ромбы, круги и т.д. Кроме того , он формирует разделяющие растр отдельные подвижные линии - прямые, параболы, сндусоиды и т.д. Эти фигуры при Еняются для микширования изображений путем медленного вытеснения одного изобран ения другим, что может быть использовано в случае их применения в качестве заставок, фоновых изображений и т.д. В пришипе все фигуры вытеснения независимо от их сложности могут быть сформированы цифровыми методами. При том формирователь 8 строится аналог «- о формирователю 7. Однако некоторые фигуры, для синтеза которых цифровыми

методами необходимы ПЗУ сверхвысокого быстродействия и большой степени интеграции, не освоенные в настояи.ее время промышленностью, целесообразно формировать аналоговьми или цифроаналоговым методами.

Логический блок 9 в соответствии с командами, поступающими от блока 4 управления, используя в KisnecTBe первичных сигналов сигналы формирователей 3, 7 и 8, синтезирует на их основе сигнлы, представляющие собой разнообраэ- ные логические вьфажепия - простые и -сложные. Он может в отдельности пропускать тот или иной сигнал, а также синтезировать дизъюнктивные и конъюктивные логические выражения или их комбинации. Пропущенные в отдельности сигаалы формирователей 3 и 7 использу,ются в качестве испытательных,а их комбинации могут найти широкое применение в качестве заставок и фоновых изображений для 1ITB, Закономерные и незакономерные чередования цветных элементов и особенно их вариации могут создавать сложные узоры и трюковые эффекты.

Надписи, синтезируемые формирователем 2 знаковых изображений, могут занимать на растре произвольное полож&ние, образуя порой пересекающиеся подмножества с фоновым изображением. Естественно, что при отображении знаков, сигнал которых соответствует уровню белого, на светлых участках изображения детальная контрастность надписей будет равной нулю или недостаточной, что приведет к ухудшению распознавания. Поэтому целесообразно осуществить такую пе рекодировку сигналов знаковых .изображе- НИИ, при которой на светлом фоне (,Жёлтом, голубом, зеленом) надпись была бы черной, а на темном фоне (пурпурном, красном, синем, черном) - белой Эти условия могут быть реализованы

логическими функциями в виде нормально дизъюнктивной формы. Они осуществляютс матрицей 10 яркостной перекодировки. Наиболее целесообразной формой выполнения логического блока 9 и матрицы 10 являются ПЗУ в виде больших интегральных схем.

Выбор режима работы предлагаемого устройства прюиаводится блоком 4 управления. Данный блок обеспечивает работу устройства как в режиме ручного управления, так и в режиме автоматической скданы изображений и текстовой инфорл1а-

ции. С выхода блока 4 сигналы управления подаются на соответствующие входы формирователей 2, 3, 7 и 8 сигналов изображений, управляемого делителя 6 частоты, логического блока 9 и счетчика 11 временного отсчета. В зависимости от программы работы, задаваемой блоком 4, формирователь 2 сигнала знаковьос изображений синтезирует определенные надписи и цифровые отметки и располагает их в тех или иных местах растра

.Сигналы управления определяют выбор изображений, синтезируемых формирователем 3 сигнала статических изображений формирователем 7 сигналов динамических изображений и формирователем 8 сигналов фигур вытеснения, а также выбор вида комбинационных .логических функций, формируемых логическим блоком 9, т.е. в конечном итоге эти сигналы определяют вид формируемого устройством изображения. Кроме того, они определяют динамические свойства (направление и скорость перемещения) подвижных изображений и фигур вытеснения. И, наконец, сигналы блока 4 управляют счетчиком 11 временного, отсчета, определяя режим его работы

Импульсы кадрового гашения цифрового синхрогенератора 1, частота которых равна 5О Гц, а стабильность частоты определяется стабильностью работы кварцо- ванного генератора задающих импульсов, используются в качестве задающих в схеме счетчика 11 временного отсчета.. Счетчик формирует импульсные последовательности с периодом следования, равным секунде, минуте, часу, суткам. Эти последовательности управляют работой Цифрового коммутатора, входящего в схему формирователя 2 сигнала знаковых изображений, и в результате формируется

: сигнал временного отсчета, который отображается в цифровом виде на ТВ растре. Сигналы временного отсчета в зависимост от режима работы счетчика 11 могут использоваться для фиксации текущего времени, фиксации временных интервалов (секундомер), обратного отсчета времени (стартовые часы) и т.д. Временные отметки с выхода счетчика 11 подаются, кроме того, на вход блока 4 управления и управляют его работой в режимах автоматической смены изображений и работы по программе.

Формирователи 2, 3, 7 и 8 сигналов синтезируют сигналы основных цветов (R , Q . I В ) в виде многоразрядных кодовых коь бинаций. Преобразование ;ЭТИХ, комбинаций в аналоговый сигнал калиброванного уровня осуществляется с высокой точностью -цифроаналоговым преобразователем 5 Последний во избежании перегрузки элe feвтoв тракта передачи производит уровнёвое кодирование сигналов в зависимости от их цветности Размах сигйальв насыщенных цветов уменьшается до 75%от их полного размаха. Размах сигналов, создающих элементы белого света, сохраняется неиз менным. Преобразователь 5 моясет быть выполнен в виде ПЗУ, Предлагаемое устройство в отличие от известного имеет расширенный диапазон формирования изображения, т.е. обес печивает формирование широкой номенкла туры испытательных изображений (статических и динамических) , заставок и фоновых изображений благодаря многообр зиго типов формирователей и в основном за счет возможности взаимного комбинирования их сигналов; обеспечивает широки возможности и большую оперативность при формировании: .знаковых изображений (надписей, цифровых отметок и т.д.); обеспечивает хорошую различимость, а сле довательно, и оперативность распознавания знаковой информации на фоне меняющихся или движущихся цветных изображений. Формула изобретения Устройство для формирования сигнала изображения, содержащее синх рогенератор первый выход которого соединен с входами формирователя сигнала знаковых изображений и формирователя сигнала статй- ческих изображений, блок управления, выход которого соединен с управляющим входом формирователя сигнала статически изображений, и цифроаналоговый преобразоватепь, о -т л и ч а ю щ е е с я 1тем, что, с целью расширения диапазона формирования изображений, в него введены управляемый делитель частоты, формирователь сигналов динамических изображений, формирователь сигналов фигур вытеснения кадра, логический блок, матрица яркостной перекодировки сигнала и счетчик временного отсчета, причем первый и второй выходы синхрогенератора как непосредственно, так и через управляемый делитель частоты подключен ны к соответствуюйхйм параллельно соединенным входам формирователя сигналов динамических изображений и формирователя сигналов i фигур вьсгеснения КаДра, вьбсОды которых и выход формирователя сигнала статических изображений соединены с соответствующими тремя входами логического блока, а его управляющий вход и параллельно подключенные управ ляющие входы формирователя сигналов динамических изображений, формирователя сигналов фигур вытеснения кадра, формирователя сигнала зна совых изофажений, управляемого делителя частоты и счетчика временного отсчета подключены к выходу блока управления, быход логического блока через матр1Ицу яркостной перекодировки сигнала соединен с входом цифроаналогового преобразователя, второй выход сиихрогенератора соединен с входом синхронизации счетчика временного тсчета, первый выход которого соединен с вторым входом формирователя сигнала знаковых изображений, выход которого подключен к второму входу матрицы яркостной перекодировки сигнала, а второй вьосод счетчика времейного отсчета соединён с входом блока угфавления. Источники информации, прин$пгые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 470830, кл..(5 Об К 15/20, 1972 (прототип).