Устройство для отображенияиНфОРМАции Советский патент 1981 года по МПК G09G1/08 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и мож быть использовано при создании устрог.ств отображения информации, а именно устройств машинных решений, радиолокационных индикаторов и т.п. Известны стереоскопические индикаторы, используемые в телевизионны устройствах. Как правило, стереотелевизионные индикаторы формируют стереоскопическое изображение с помощью двух телевизионных изображений (левого и правого), содержащих информацию о параллаксе и передавае мых от двух телекамер или одной сме щаемой в пространстве. Такие индика торы содержат выходные каска;ил X и Y составляющих изображени.й (строчны и кадровые выходные каскады). Информация о параллаксе формируется за счет пространственного разнесени передающих камер и заложена в видео сигналах изображений, поступающих через два раздельных видеоусилителя на катоды электроннолучевых трубок (ЭЛТ). Стереотелевизионные индикато ры отображают реальные трехмерные объекты и не позволяют синтезировать стереоизображение И. Наиболее близким к предлагаемому стереоиндикатору является устройст-во синте.за стереоизображения с помощью ЭВМ, которое содержит вычис- лительное устройства для определения кодов стереоскопических координат X и Y точек синтезируемого объемного изображения, вЕлходные каскады для усиления этих кодов (например, преобразователями кода в ток), отклоняющие катушки, на которые нагружены выходные каскады 2 Недостатком приведенных устройств является невысокая четкость изображения, вызванная тем, что при рассматривании реальных трехмерных объектов или изображений каждому значению конвергенции ссэответствует опраделенное значение аккомодации. Однако, в стереоскопии это условие не. соблюдается, что яьляется следствием более низкого качества стереоизобрахсения по сравнению с истинно трехмерHbJM изображением, утомляемости оператора и снижения надежности его, как управляющего звена в системе человекмашина зз. Целью изобретения является улучшение четкости изображения. Поставленная цель достигается тем что в устройство для отображения ин формации, содержащее вычислитель, выходы которого соединены со входами преобразователейкодов в ток, вы ходы которых соединены с соответствующими отклоняющими системами ЭЛТ, видеоусилитель, преобразователь кода в напряжение, введены формирова тель постоянного сигнала , смеситель и сумматор, вычитающие входы которо го соединены с выходами вычислителя а суммирующий вход - с выходом форм рователя постоянного сигнала, выход сумматора соединен со входом преобразователя кода в напряжение, выход которого соединен с первым входом смесителя, а второй вход смесителя - ,с выходом видеоусилителя, выход смесителя соединен с модуляторами элек .роннолучевьтх трубок. На фиг, 1 изображена схема предла гаемого устройства с яркостной моду ляцией изображения по глубине с цифровым синтезом стереоизображения; на фиг. 2 - график зависимости, яркости точгечного источника света, стереоскопического параллакса и суммы параллакса с постоянным коэффициентом от расстояния между оператором и изображением. Устройство содержит вычислитель 1, оба выхода X ( и Х) и выход Y(Y(J ) которого подключены ко входам преобразователей кода в ток в ви де выходных каскадов (ВК) 2-4. Выход выходных каскадов подключены к соответствующим входам отклоняющих систе 5 и б электроннолучевых трубок 7 и 8. Видеосигнал поступает на видеоусилитель 9. Вычитающие входы сумматора 10 соединены с выходами X вычис .лителя, а суммирующий вход сумматора подключен к выходу формирователя 11 постоянного сигнала (ФПС). Выход сумматора соединен со входом преобразователя 12 кода в напряжение (ПКН), выход которого подключен к одному из входов смесителя 13, ко второму входу смесителя подключен выход видеоусилителя 9. Выход смесителя 13 соединен с модуляторами ЭЛТ 7 и 8. Устройство работает следующим о.бразом. Вычислитель 1 определяет коды сте реоскопических координат Х, Х, точек синтезируемого объемного изображения. Эти коды усиливаются выходными каскадг1ми (ВК) 2-4 (например, преобразователями кода в ток) и поступают на соответствующие входы отклоняющих систем 5 и 6 электроннолучевых трубок 7 и 8, формирующих изображения для левого и правого глаз оператора. Сумматор ) 10 выполняет операцию , 1 где Xj5i и XT - сигналы горизонтальных составляющих левого и правого изображений, С const постоянный сигнал для данного индикатора. Сигналы Xpi и Х поступают с соответствующих выходов на вычитающие входы сумматора. Сигнал С, вырабатываемый формирователь постоянного сигнала (ФПС) 11 поступает на суммирующий вход сумматора. Код -с сумматора посту пает на вход преобразователя кода в напряжение (ПКН) 12. Напряжение с выхода ПКН подается на один из входов смесителя 13, на второй вход которого поступает сигнал с видеоусилителя 9. Выход смесителя подключен к модуляторам 7 и 8. Смеситель 13 осуществляет модуляцию видеосигнала, поступающего с видеоусилителя 9, суммарным сигналом стереоскопического паралакса (ДХ Х - ) и пос Ьянного для данного индикатора сигнала С const. Если значения XQ; и Х формируются не в виде кодов, а в виде аналоговых сигналов {например, формируются аналоговым вычислительным устройством), то стереоскопический индикатор упрощается. При этом ФПС 11 должен формировать сигнал C cdnst в аналоговом виде. Сумматор 10 выполняется в виде суммирующего ойерационного усилителя, выполняющего операцию Xoi - X-j + С в аналоговом виде. С выхода суммирующего усилителя 10 модулирующее напряжение поступает на вход смесителя 13, т.е. в этом случае нет необходимости в ПКН 12, вгаким образом, осуществляется яркостная модуляция стереоскопического изображения в зависимости от параллакса, т.е. в зависимости от глубины изображения. В формировании суждения об объемности простр анства, кроме физиологических факторов глубинного зрения (аккомодация, конвергенция и диспаратность), участвуют различные психологические факторы (3) такие, как оценка глубины по законам перспективы, загораживание одних предметов другими и т.д. К психологическим факторам глубинного зрения следует отнести и уменьшение я15кости .изображения при удалении последнего от оператора. Стереоскопическое изображение возможно приблизить по качеству к истинно трехмерному изображению за счет яркостной модуляции изображения по глубине. Яркость точечного источника света обратно пропорциональна квадрату расстояния от наблюдателя до источника света В ), где В яркость, К const и определяется свойствами среды, источника света и т.п., D - расстояние от наблюдателя до источника света. График зависимости (1) показан на фиг, 2 (кривая 1). Любое изображение можно представить как сумму точечных источников света. Таким образом, промодулировав яркость всех точек стереоизображения по приведенному зако ну, можно приблизить качество стереоизображения к качеству истинно трехмерного изображения. Однако, получение модулирующего напряжения и f(), весьма сложно и требует определения расстояния между оператором и изображением дальности, бло возведения в квадрат полученной дал ности и блока определения обратной величины квадрата дальности, Полученный результат необходимо подать преобразователь код-напряжение, а потом на смеситель. На фиг. 2 (кри-вая 2) приведена зависимость величины стереоскопического параллакса : изображения от величины расстояния между оператором и изображением при постоянном расстоянии от оператора до экрана стереоиндикатора. ДХ Р E const , (2) где X - величина параллакса; Z - глубинная координата отобр жаемой в стереопространств т очки; - расстояние от оператора до экрана; b - база глаз оператора. Значение параллакса положительно для предэкранного изображения иотрицательно для заэкранного, а для точек, отображаемых в плоскости экр на, значение параллакса равно нулю (см. фиг. 2, кривая 2). Зависимость (2) для яркостной модуляции стереоизображения по глубине не приемлема так как яркость изображения не может быть отрицательной. Однако, при бавив к выражению (2) постоянный ко эффициент С const и подобрав его соответствующим образом для данного индикатора, можно получить зависимость&Х + С vp{D) . (3) с достаточной степень-ю точности, приближающуюся к зависимости (1), (см. фиг. 2, кривая 3), В предлагаемом устройстве для отображения информации яркостная модуляция изображения по глубине осуществляется по выражению (3) Реализация выражения .(З). для яркост ной модуляции стереоизображения по сравнению с реализацией .выражения (1) позволяет сократить объем аппаратуры в 4. раза. Таким образом, в устройстве для отображения информации с яркостной модуляцией изображения по глубине, пропорциональной стереоскопическому параллаксу, качество изображения приближается к качеству истинно трехмерного изображения,уменьшается утомляемость оператора и повышаетсяего надежность, как управляющего звена в системе человек-машина. Формула изобретения Устройство для отображения информации, содержащее вычислитель, выходы которого соединены со входами преобразователей кодов в ток, выходы которых соединены с соответствующими отклоняющими системами электроннолучевых трубок, видеоусилитель, преобразователь кода в напряжение, отличающее,с я тем, что, с целью улучшения четкости изображения, в него введены формирователь постоянного сигнала, смеситель и сумматор, вычитающие входы-которого со- единены с соответствующими выходами вычислителя, а суммирующий вход - с выходом формирователя постоянного сигнала, выход сумматора соединен со входом преобразователя кода в напряжение, выход которого соединен с первым входом смесителя, а второй вход смесителя - с выходом видеоусилителя, выход смесителя соединен с модуляторами электроннолучевых трубок. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Шмаков П. В. и др. Стереотелевидение. Связь, 1968. 2.Michael Noll. Stereographiс projections by digital computer. Computer and Automations, May, 1965 (прототип). .3. Валюс Н. A. Стереоскопия. М., Изд-во АН СССР, 1962.