Устройство для отображенияиНфОРМАции Советский патент 1981 года по МПК G09G3/28 

I

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к средствам оперативного графи еского представления данных информационно-вычислительных систем, предназначено для автономного формирования кусочно-линейного изображения в подвижной системе координат и может найти применение, в частности, в составе автоматизированных цифровых систем навигации летательных аппаратов, судов и т.п. для отображения навигационной обстановки.

Известны устройства для отображения информации дискретного действия с шаговой разверткой изображения обеспечивающие воспроизведение графических изображений, аппроксимированных прямыми отрезками. Координаты опорных точек изображения (конечных точек аппроксимирующих отрезков) поступают в такие устройства из вычислительной части системы в двоичнокодированной форме через буферный блок памяти, который может входить в состав устройства отображения. С буферным блоком памяти связаны дискретные линейные интерполяторы, которые через цифровые координаторные

регистры-счетчики соединены с графическим индикатором. Прииспользовании в последнем индикаторного элемента с аналоговым управлением (например, электроннолучевой трубки), связь графического индикатора с координаторными регистрами-счетчиками осуществляется через дифроаналоговые преобразователи, которые могут вхо0дить в состав блока индикации fl3

и Г23Однако известные устройства отображения информации не обладают автономностью в динамическом режиме ин5дикации. В частности, они не обеспечивают внутренними средствами вращение и перемещение изображения при его воспроизведении в подвижной системе координат, что необходимо в

0 навигационных системах. Это вынуждает выполнять указанные операции за счет вычислительных ресурсов управляющего оборудования, что при работе в реальном масштабе времени вызывает

5 нерациональную загрузку последнего.

Наиболее близким к изобретению является устройство, обеспечивающее автономное формирование кусочно-линейного изображения в подвижной системе координат действия, содержащее

блок индикации, буферный блок памяти для промежуточного хранения массива координат опорных точек изображения в неподвижной системе координат и два идентичных блока задания координат луча индикаторного блока. Каждый координатный блок включает кодоимпульсный умножитель, регистр которого выполнен в виде накопительного сумматора кодов и связан по входу с выходом блока памяти и выходом сдвигающего регистра. Вход последнего связан через коммутатор с выходами накопительных сумматоров обоих координатных блоков. Выход кодо-импульсного умножителя связан со входом регистра шадикации, выполненного в виде реверсивного счетчика импульсов Выход регистра индикации связан со входом накопительного cy дмaтopa и входом блока индикации. Устройство включает также блок управления, в составе которого имеется накопительный сумматор, связанный по входу с блоком памяти.

Сигналы шаговой контурной развертки луча индикаторного блока формируются в упомянустых регистрах индикации в процессе суммирования и вычитания вь1ходных импульсов умножителей, представляющих интерполяционные приращения, с содами начальных координат. Количество импульсов приращений по обоим координатным каналам для каждого отрезка определяется кодовым содержанием регистров умножителей, т.-е. накопительных сумматоров, которые совместно со сдвигающими регистрами до начала интерполяции осуществляют преобразования координат опорных точек, связанные со сдвигом и поворотом координатных осей pj.

Недостатком указанного устройства является наличие дефектов изображения в виде локальных неровностей, непостоянство толщины и яркости линий. Нестабильность скорости и направления шаговой развертки в устройстве обусловлена свойствами кодоимпульсных умножителей, которые характеризуются неравномерностью следования во времени выходных импульсов, неодновременностью их поступления в координатных каналах и зависимостью усредненной частготы импульсов от величины кода врегистре. Первое свойство приводит к вариациям скорости развертки -в пределах одного отрезка, второе - к эффекту зубчатости контура, а третье обуславливает различие средних скоростей развертки разных отрезков. Ограничение указанных нежелательных эффектов в рамках принципа построения известного устройства требует значительног усложнения оборудования.

Цель изобретения - упрощение устройства.

Указанная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее блоки задания координат, каждый из которых состоит из регистра, сдвигающих.регистров, подключенных к первым сумматорам, выходы которых через соответствующие коммутаторы соединены-со сдвигающими регистрами и непосредственно - с блоком памяти подключенным непосредственно и через второй сумматор к блоку управления, регистры соединены с блоком индикации и соответствующими первыми сумматорами, введен дешифратор, подключенный к сдвигающим регистрам и блоку управления, соединенному со сдвигающими регистрами и первыми суг-маторами, подключенными к соответствующим регистрам.

Сдвигающие регистры совместно с накопительными сумматорами осуществляют-, помимо координатных преобразований, вычисление интерполяционных приращений координат и собственно интерполяцию. Регистры индикации (буферные регистры) исключают влияние неустановившихся процессов в координатных блоках на их выходные сигналы, обеспечивая оптималоные условия управления блоком индикации, Кроме того, регистры индикации обеспечивают кратковременное хранение данных в процессе координатных преобразований.

Устранение кодо-импульсных умножиотелей и упрощение регистров индикации (выполненных в виде буферных запоминающих регистров вместо реверсивных счетчиков) определяют экономию .оборудования предлагаемого устройства по сравнению с известным.

Принцип действия предлагаемого устройства характеризуется эффективным использованием основного оборудования, выполняющего различные функции в разных частях рабочего цикла устройства, и раскрываемой нюхе новой организацией операций, связанных с интерполяцией отрезков.

Величины интерполяционных приращений координат определяются в форме двоичных кодов посредством синхронн.ого сдвига кодов величин прое.кций отрезка на оси координат индикации сдвигающими регистрами обоих координатных блоков. Величина сдвига, определяемая положением старшей единицы кода большей из проекций, устанавливается схемой управления по сигналу дешифратора. Величины приращений при этом выражаются как Т 51пФ , 2 Т cosS , где п - количество шагов сдвига; Т - длина отрезка; Ч - угол наклона отрезка в системе осей индикации.

Процесс интерполяции отрезка реализуется многократным цифровым суммированием кодов приршдений, находящихся е сдвигающих регистрах,

накопительными сумматорами. Каждому акту суммирования приращений соответствует один шаг развертки отрезка. Количество операций суммирования задается схемой управления равным 2 . После указанного количества циклов суммирования в накопительных сумматорах образуются коды координат конечной точки отрезка согласно зависимостям С А + 2 (2 TS i п Ф )

. А + Т. , D В + 2( cos«P) В + Tcos P , где С и О - координаты конечной точки отрезка; А и В -. координаты начальной точки отрезка, коды которых устанавливаются в накопительных сумматорах перед началом интерполяци-и.

Последовательное выполнение указанных операций для всех опорных точек и отрезков изображения в пределах рабочего цикла устройства обеспечивает однократную развертку полного изображения. Многократное повторение рабочих циклов с частотой регенерации изображения при плавно изменяющихся исходных данных создает эффект динамической индикации.

Постоянство темпа суммирования приращений координат и одновременность выполнения операций суммирювания в координатных блоках обеспечивают строгую стабильность скорости щаговой развертки в пределах интерполируемого отрезка и однородност микроструктуры изображения. Выравнивание скоростей развертки разных отрезков обеспечивается установкой темпа суммирования в зависимости от величин приращений схемой управления через упомянутый дешифратор,, оценивающий состояние старших разрядов кодов приращений в сдвигающих регистрах .

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит блок 1 индикации, представляющий собой графический индикатор с цифровым двухкоординатным управлением положением луча, например плазменная панель или электроннолучевая трубка с преобразователями код-аналог в цепях отклонения луча, блок 2 по 1ярности, связанный по входу с внешними источниками исходной информации, два идентичных блока 3 задания х и у координат (луча блока индикации), каждый из которых включает сумматор 4, сдвигающий регистр 5, регистр б (индикации) , выполненный в виде буферного запоминающего регистра, вход которого соединен с выходом сумматора 4, а выход связан с соответствующим входом блока 1 индикации и входом сумматора 4.

Устройство также содержит два идентичных коммутатора 7, связывающие выход сумматора 4 каждого блока 3 со входами сдвигающих регистров 5

обоих блоков 3, дешифратор 8, соединенный с выходами старших разрядов обоих сдвигающих регистров 5, сумматор 9, блок 10 управления, включающий, в частности, генератор 11 тактовых импульсов, цифровой делитель 12 частоты с переменным коэффициентом деления, узел 13-задания числа шагов, управляемые вентили 14, 15 и 16 и связанный с координатными блоками 3 цепями 17, 18 и 19, с коммутаторами

0 7 - цепью 20, с дешифратором 8 - цепями 21 и 22, с выходом накопительного сумматора 9 - цепью 23, с модуляторным входом Олока 1 индикации - цепью 24 и с адресным входом блока

5 2 - цепью 25.

Работа устройства возможна в нескольких режимах, различающихся последовательностью выполнения в пределах рабочего цикла операций преоб0разования координат и интерполяции аппроксимирующих отрезков, а также характером использования блока 2 памяти.

При работе устройства в режиме с групповым выполнением однородных опе5раций в первой части рабочего цикла выполняются все координатные преобразования для всех отрезков изображения с промежуточным запоминанием массива координат опорных точек в

0 системе осей индикации, а во второй части рабочего цикла осуществляется интерполяция по всем отрезкам с одновременным их воспроизведением. Этот режим оптимален для синтеза

5 сложных изображений, в особенности состоящих из сопряженных линий. . ,

Допустимы варианты основного режима с промежуточным запоминанием массива кодов проекций отрезков на

0 оси индикации или кодов интерполяционных приращений.

Последовательное.вьшолнение операций преобразования координат и интерполяции для каждого очередного отрезка не связано с накоплением мас5сива промежуточных данных, значительно снижает требования к емкости и другим характеристикс1м блока 2, однако затрудняет эффективное использование блока 1 индикации и поэтому

0 нежелательно для некоторых применений устройства.

При любом режиме в начале каждого рабочего цикла в блоке 2 должно находиться цифровое описание изображе5ния в форме массива двоичных кодов xj , yj координат опорных точек в фиксированной, системе осей. Кроме того, перед началом каждого цикла в блок 2 вводятся коды параметров х, УО , V)j характеризующих мгновенные значения величин соответственно смещения и поворота осей индикации относительно упомянутой системы фиксированных осей. (Все опорные точки изображения

5 остаются в пределах поля индикации

во всем диапазоне изменения параметров хз, , Ч ) .

В начале рабочего цикла коды х и У(., передаются из блока 2 через суглматоры 4 в регистры 6 соответствующих блоков 3, а код V вводится в сумматор 9. Эти операции, как и последующие, связанные с обращением к блоку 2 и передачей кодов, з.апускаются и контролируются блоком 10 управления с использованием адресной цепи 25 и цепей микропрограммного управления.

В начале первой части цикла коды координат х и у начальной точки первой линии изображения передаются из блока Я в сушлаторы 4 блоков 3. Затем из регистров 6 в сумматоры 4 одновременно поступают коды х и ур , которые алгебраически суммируются с кодами х и у,, . Тем самым осуществляется преобразование параллельного переноса координатных осей к началу координат индикации. После этого коммутаторы 7 по сигналу блока 10 управления вьщаваемому по цепи 20,подключаю выходы сумматоров 4 обоих блоков 3 ко входам сдвигающих регистров 5 противоположных блоков 3 и осуществляется поворотное преобразование координат 1-й опорной точки к системе осей индикации.

Поворотное преобразование выполняется известным алгоритмом Волдера по жесткой программе, задаваемой блоком 10 управления, и состоит из нескольких итераций. Каждая итерация включает одновременную перекрестную передачу кодов из сумматоров 4 в сдвигающие регистры 5, сдвиг этих кодов на определенное количество шагов, возрастающее на единицу в каждой последующей итерации, и накопительное алгебраическое суммирование с кодовым содержимым сумматоров 4. Знаки сумамирования (сложение или вычитание) в каждой итерации задаются блоком 10 управления в зависимости от передаваемого по цепи 23 знака кода в сумматоре 9, в котором при ка)хдой итерации из кода 4J вычитается определенная константа, извлекаемая из блока 2.

В результате нескольких (12-14 в типовом случае) итераций в сумматоре 4 образуются коды координат 1-й опорной точки в осях индикации. Эти коды передаются в блок 2, после чего сумматоры 4 обнуляются и описанная процедура повторяется в отношении кодов координат XQI, УО 2-ой опорной точки, а затем всех последующих опорных точек изображения. В результате в блоке 2 образуется массив кодов, описываю1 Шй изображение в осях индикации.

Вторую и основную часть цикла работы устройства занимают операции определения интерполяционных приращений координат и соответственно интерполяция,причем одновременно с последней осуществляется контурная развертка изображения в блоке 1 индикации. Иа протяжении этой части цикл коммутаторы 7 соединяют выходы сум|маторов 4 обоих блоков 3 со входами сдвигающих регистров 5 данных блоков 3.

В начале второй части цикла коды координат 1-й опорной точки, преобразованных к осям индикации, передаются из блока 2 в сумматоры 4 и через последние в регистры б. Затем из блока 2 выводятся коды координат второй опорной точки, которые сумматорами 4 вычитаются из кодов координат 1-й опорной точки. Образовавпгуеся таким образом в сумматорах 4 коды проекций 1-го отрезка на оси индика1дии через коммутатор 7 переда- ются в сдвигающие регистры 5 данного блока 3. Сумматоры 4 обнуляются, после чего в них из регистров б вводятся коды координат 1-й опорной точки.

В регистрах 5 коды проекции первого отрезка .сдвигаются в сторону младших разрядов. Для этого на командные входы регистров 5 по цепи IP через открытый вентиль 14 подаются тактовые импульсы генератора 11 блока 10. (Одновременно эти импульсы поступают на вход узла 13задания, числа шагов) Каждый импульс вызывает сдвиг-кодов в регистрах 5 на один разряд. Сдвиг продолжается до момента очищения в обоих блоках..Зп старших разрядов ретистров- 5, связанных с дешифратором 8 по цепи 21. При этом в регистрах 5 устанавливаются коды интерполяционных приращений для первого отрезка обоим координатам. В указанный момент сигнал дешифратора по цепи 21 закрывает.вентиль 14, прерывая процесс сдвига. Кроме того, дешифратор 8 по цепи 22 устанавливает коэффициент деления цифрового делителя 12 частоты в соответствии с величинами кодов приращений в регистрах 5 и по цепи 21 открывает вентиль 15. Через вентиль 15, делитесь 12 частоты и открытый вентиль 16 тактовые импульсы от генератора 11 начинаЕОт поступать по цепи 18 на командные входы сумматоров 4, вызывая в обоих блока: 3 одновременное прибавление кодов интерполяционных приращений из регистров 5 к содержимому сумматоров 4, т.е. к кодам координат первой опорной точки. После завершения переносов в сумматорах 4 результаты каждого суммирования по команде блока 10 управления по цепи 19 одновременно в обоих блоках 3 передаются из сумматоров 4 в регистры 6 - буферные запоминающие регистры. Содержимое последних определяет положение луча блока 1 индикации, который отпираетс сигналом блока 10 управления по цепи

24. При этом регистры 6, воспринимающие после каждого цикла суммирования приращений установившиеся коды сумматоров 4 за время, значительно меньшее времени такта интерполяции, и фиксирующие, на время такта соответствующие сигналь) управления блоком .индикации, обеспечивают практически полное использование времени такта для установки и подсвета луча. Изменение кодов в регистрах б, обусловленное очередным циклом накопительного суммирования приращений, вызывает дискретное перемещение луча блока индикации одновременно по обоим координатам на величины, пропорциональные ходам приращений Последовательность этих приращений составляет процесс контурной развертки отрезка, шаги которой выполняются в направлении отрезка.

Количество шагов развертки для каждого отрезка определяется узлом 13 задания числа шагов, воздействие которого на вентиль 16 прекращает поступление командных импульсов суммирования на входы сумматоров 4.

Одно из возможных исполнений узла 13 задания числа импульсов - комбинация триггерного сдвигающего регистра с вычитающим счетчиком импульсов. На стадии сдвига кода в регистрах 5 узел 13 работает как сдвигающий регистр, в исходном состоянии содержащий единицу в младшем разрядеi Сдвиг этой единицы в сторону старших разрядов под действием импульсов от вентиля 14 происходит синхронно со сдвигом кодов в регистрах 5 на то же число разрядов.. На стадии интерполяции узел 13 работает как вычитающий счетчик импульсов, поступающих от делителя 12 частоты на командные входы сумматоров 4. В момент обнуления регистра узла 13 вентиль 16 прерывает поступление импульсов на командные входы накопительных сумматоров и процесс интерполяции прекращается.

Согласно описанному принципу работы устройства, последний в серии цикл суммирования кодов интерполяционных приращений образует в сумматорах 4, следовательно и в регистрах 6, коды координат конца первого отрезка, т.е. второй опорной точки. На этом интерполяция и развертка первого отрезка завершаются.

Далее в сумматоры 4 поступают из блока 2 коды координат третьей опорной точки. Их вычитание из содержащихся в сумматорах кодов дает коды проекций второго отрезка на оси индикации . Эти коды передаются в сдвигающие регистры 5 данных координатных блоков, сдвигаются и т.д. аналогично описанным операциям с первым отрезком. Точно так же обрабатываются и разворачиваются все последующие отрезки изображения, после чего щткл работы устройства завершается. Устройство автоматически переходит к последующим циклам, чем полностью обеспечивается и.регенерация изображения и его обновление при изменении параметров х, у , . Поскольку частота циклов выбираете в пределах

0 30-50 Гц, блок индикации создает устойчивое динамическое изображение, перемещающееся и поворачивающееся в соответствии с изменением указанных параметров.

5 Несмотря на то, что модули интерполяционных приращений для различных отрезков могут различаться до 2 fT раз, устройство обеспечивает высокую степень постоянства скоростей развертки различных отрезков за счет регулирования частоты суммирований интерполяционных приращений узлом 10 управления. В пределах каждого отрезка строгая однородность контура

5 обеспечивается постоянством направ- ления, величины и частоты следования шагов развертки.

Предлагаемое устройство повышает качество изображения по сравнению с известньми. Кроме того, оно экономйч0

нее по затратам оборудования.

Формула изобретения

Устройство для отображения информации, содержгицее блоки задания ко- . . ординат, каждый из которых состоит из регистра, сдвигающих регистров, подключенных к первым сумматорам,

выходы которых через соответствующие коммутаторы соединены со сдвигающими регистрами и непосредственно с блоком памяти, подключенньпи непосредственно и через второй сумматор к

блоку управления, регистры соединены с блоком индикации и соответствующими первыми сумматорами, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит дешифратор, подключенный к сдвигающим регистрам и блоку управления, соединенному со сдвигакицими регистрами и первыми сумматорами, подключенными к соответствующим регистрам. Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Великобритании 1356414 кл. G 06 К 15/00, опублик. 1972.

2.Патент Франции № 1504774, кл. G 06 К 15/20, опублик. 1966.

3. Авторское свидетельство СССР 458004,кл. G 06 К 15/20, опублик. 1972 (прототип).