Устройство для отображения информации на экране электронно-лучевой трубки Советский патент 1982 года по МПК G06F3/153 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ НА ЭКРАНЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ТРУБКИ

I

Изобретение относится к вычислительной технике и тренажеростроению и предназначено для использования в имитаторах визуальной обстановки тренажеров летательных аппаратов и тренажеров речных и морских судов.

Известно устройство для отображения информации на экране электроннолучевой трубки, содержащее преобразователь кодов, блок выборки координат, блок управления и электронно-лучевую трубку с отклоняющей системой. Функционирование известного устройства происходит в реальном масштабе времени.

Электрические сигналы, определяющие видимые наблюдателем части исходного объекта, формируются в блоке видимости путем сравнения относительных глубин сегментов анализируемых поверхностей вдоль соответствующей горизонтальной строки. Буферный блок видимых сегментов хранит информацию о сегментах каждой из горизонтальных

строк, в которых луч ЭЛТ должен быть включен. В видергенераторе эта информация преобразуется в сигналы управления яркостью ЭЛТ, на экран который путем растровой горизонтальной развертки и управления яркостью, выводится двумерное перспективное изображение трехмерного объекта 13.

Недостатком известного устройства является ограниченные функциональные

1б возможности, что обусловлено, применением принципа однонаправленной развертки (развертки по горизонтали). Это приводит к появлению избыточных циклов работы для случая вывода на

« экран ЭЛТ двумерного изображения,максимальный размер которого по вертикали превышает максимальный размер по горизонтали, что при времени кадра м/с ограничивает сложность выво20димого изображения.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для отображения информации на экране Электронно-пучёвой трубки, содержащее преобразователь кодов, выход которого подключен ко входам блока регистров и первому входу блока выборки координат, первый выход которого соединен с первым входом блока прираи1ений координат, .вторые входы которого подключены к выходам блока регистров, первый выход к соответствующему входу отключающей система) ЭЛТ, а второй выход - к первым входам формирователя яркости, выход которого подключен к модулятору ЭЛТ, управляющие входы формирователи текущего значения координат, формиро вателя яркости, блока приращений координат блока выборки координат блока регистров и преобразователя кодов соединены с соответствующими выходами блока управления. Известное устройство характеризуется тем, что выводимое на экран ЭЛТ изображение формируется перемещением луча в горизонтальной направлении и сравнением для строю4 мгновен ного положения луча ЭЛТ по горизонта ли с левым и правым концевыми векторами. При пересечении лучом правого или левого концевых векторов, яркост луча включается или выключается в за висимости от того, соответственно, входит ли луч в сегмент, ограниченный для данной строки точками левого и правого концевых векторов, или выходит из него t2. Недостатком этого известного устрой ства является ограниченное быстродбйст вие,обусловленное применением только одного направления развертки горизонтального. Цель изобретения - повышение быст родействия устройства. доставленная цель достигается тем, что устройство для отображения информации на Э1фане электронио-лучевой трубки содержит первый коммутатор, входы котсфого подключены к выходам блока регистров, выходы «о вторым входам блока выборки координат а управляющий вход - к соответствующему выходу блока управления, сумматор, вход которого соединен со вторым выходом блока выборки координат и блок определения изображения, первый и второй входы которого подключены к выходам сумматора и пре образователя кодов соответственно, управляющий вход - к соответствующему выходу блока управления, а выходк третьим входам блока приращений координат и блока выборки координат и входу 6лока управления, блок сравнения, первый и второй входы которого соединены с выходами блока приращений координат и соответствующим выходом блока управления соответственно, а выход - с соответствующим входом отклоняющей системы ЭЛТ, и второй коммутатор, первый и второй входы которого подключены к выходам формирр вателя текущего значения координат и блока .определения размеров изображения соответственно, а выходы - к соответсвующим входам отклоняющей системы ЭЛТ. Блок определения размеров изображения содержит узел вычитания,первый ВХОД которого соединен с первым вхо-. дом первой схемы сравнения и выходом первого регистра, второй вход - с первым входом второй схемы сравнения .и выходом второго регистра, а в1ыход с першм входом третьего коммутатора, второй вход которого подключен ко второму входу первой схемы сравнения и выходу третьего регистра, выход первой схемы сравнения соединен с первыми входами первого регистра и элемента И, второй вход которой соединен с управляющими входами третьего и четвертого коммутаторов, а выход - с входом первого счетчика, перч |й вход третьего регистра соединен с первым входом четвертого регистра, выход котсчэого подключен к первому входу второго регистра и второму входу второй схемы сравнения, выход которой соединен со вторым входом второго регистра и входом второго счетмика, вторые входы первого и третьего регистров подключены к выходам третьего и четвертого, коммутаторов соответственно. На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема блока определения размеров изображения; на фиг. 3 - рисунок, иллюстрирующий процесс вывода изображения на экран ЭЛТ; на фиг. 4перспективные изображения ВП(1 с частью координатной сетки экрана. Устройство содержит преобразователь 1 кодов, блок 2 регистров, первый коммутатор 3 блок k выборки координат, блок 5 «Чиращений координат, блок 6 управления, сумматор 7, блок 8 определение размеров изображения, блок 9 сравнения, формирователь 10 текущего значения координат, формирователь 11 яркости, второй коммутатор 12, электронно-лучевая трубка 13 с отклоняющей системой, третий коммута тор , четвертый коммутатор 15, пер вый регистр 16, второй регистр 17, третий регистр 18, четвертый регистр 19, первая схема 20 сравнения вторая схема 21 сравнения, элемент И 22 первый счетчик 23, второй счетчик 2 узел 25 вычитания. Устройство работает следующим образом. Преобразователь 1 кодов выполняет перспективныепреобразования- над исходной информацией, поступающей по входной шине. Результаты преобразова ния представляют собой координаты X и У четырех вершин перспективного из бражения ВВП (точки a,b,c,d), которы последовательно, точка за точкой, по ступают в блок 2 регистров и записываются в соответствующие регистры. Запись координат X и У вершин четырехугольника a,b,c,d в соответствукя ие регистры происходит при появлении импульсов записи, формируемых блоком 6 управления на соответствующем выходе. Одновременно с поступлением коорд нат X и У в блок 2 регистров КООРДИ.ната X вершин четырехугольника, точка за точкой, поступает в блок выборки координат, а координата У вершин четырехугольника, точка за точкой, поступает в блок 8 определения размеров изображения. Блок выборки координат выполняет операцию определения максимальной и минимальной координаты X вершин че тырехугольника. После поступления в блок 4 информации о координате X все четырех вершин четырехугольника, на втором выходе блока появляются соответственно максимальная и минималь ная координата X, которые поступают в сумматор 7, где из максимальной ко ординаты вычитается минимальная координата Хп1лп т.е. определяется размер четырехугольника а.Ь.с.d по горизонтали д X. Одновременно с блоком k блок 8 оп ределения размеров изображения совер шенно аналогично выполняет операцию максимальной и минимальной координат У вершин четырехугольника, а затем и операцию определения размера четырехугольника по вертикали дУ. После поступления с выхода сумматора 7 разяера по горизонтали йХ,бло 8 определения размеров изображения производит операцию сравнения размеров дХ и дУ, в результате чего на выходе блока появляется сигнал, который и определяет направление развертки по горизонтали или по вертикали. Управление работой блока k выборки координат и блока 8 определения размеров изображения при выполнении выше описанных операций осуществляется блоком управления путем подачи на соответствующие выходы управляющих сигналов. Появление импульса на выходе блока 8 соответствует равенству размеров или превышению размера дХ над размером дУ и, соответственно,горизонтальному направлению развертки; Управляющий импульс с выхода блока В поступает на третьи входы блока Ц, блока 5 и второй вход, второго коммутатора V2. По третьему входу в блок Ц выборки координат поступают сформированные в блоке 8 адреса двух или четырех регистров Ьлока 2 регистров, в которых записаны соответственно координаты вершины с максимальной координатой У и координаты вершины с минимальной координатой У, т.е. координаты соответственно конечной вершины и начальной вершины. При поступлении по третьему входу импульса записи происходит запись выше указанных адресов в первый и четвертый выходные регистры блока 4. Одновременно управляющий импульс с выхода блока 8 поступает на вход блока 6 управления, в результате чего видеогенератор последнего формирует управляющий сигнал, равный единице, который поступает на управляющий вход первого коммутатора, на входы которых поступают координаты X и У вершин соответственно ,c,d с выходов блока 2 регистров. При появлении логической единицы на управляющем входе второго коммутатора 12 на выводах его паявлйется информация о координате X соответственно вершин a,b,c,d. После этого блок k выполняет операцию сраенения по координате X двух оставмихся вершин четырехугольника, тем самым определяя правую и левую переходные вершины. В результате операции сравнения во второй выходной регистр блока записывается адрес регистра блока 2 регистров, в котором хранится информация о вершине с большей координацией X, т.е. о правой переход79 . ной точке, В третий выходной регистр блока k записывается адрес регистра блока 2 регистров, в котором хранится .информация о вершине с меньшей ко ордиЛатой X, т.е. о левой переходной точке. Управление выполнением выше описанной операцией производит блок 6 управления. Следует отметить, мто информация о координатах X и Y вершин с выходов блока 2 регистров поступает также и в блок 5 приращения координат. Таким образом, в блок 5 приращений координат поступает информация о координатах X и Y вершин четырехугольники по вторым входам, а по первым входам по ступают адреса регистров блока 2 регистров, в которых хранятся координа ты соответственно конечной, правой, левой и-начальной вершин. Блок 5 приращений координат, полу чая координаты всех вершин четырехугольника, определяет для каждой из сторон ab,bc,cd,ad приращение по горизонтали сАХ при изменении координаты Y на один элемент растра. Например, для стороны эЬ: .Хд YB - Ya Управление работой блока приращений координат 5 осуществляется блоком 6 управления. Отсутствие импульса с выхода блока 8 соответствует случаю превышения размера iY над размером X, т.е. вер тикальному направлению развертки.При этом запись информации, поступающей из блока 8 в блок 4 по третьему входу не осуществляется. В первый и чет вертый выходной регистры блока k выборки координат записываются определенные в этом блоке еще на этапе определения дХ адреса двух регистров блока 2 регистров, хранящих информацию о координатах двух вершин с соот ветственно минимальной и максимальной координатой .X, т.е. о координатах соответственно конечной и началь ной вершины. В этом режиме на управляющий вход :§,первого коммутатора 3 поступает комбинация 00, в результате чего на их выходе коммутатора 3 появляется коор дината Y вершин четырехугольника. Блок k выборки координат, функционируя аналогично режиму горизонталь ной развертки, путем сравнения двух 48 оставшихся вершин по координате Y, определяет левую и правую переходные вершины. Блок 5 приращений координат, в соответствии с отсутствием на третьем входе импульса формирует приращение для всех сторон четырехугольника. Как и в случае горизонтальной развертки, управление при этом работой блока 5 приращений координат и блока Ц выборки координат осуществляется блоком 6 управления. Следует отметить, что блок 5 приращений координат не только определяет или(,нo и сортирует их по принадлежности к правым или левым концевым векторам. Для окончательного уяснения выше изложенного обратимся к фиг. k. Для левого рисунка дХ AY, что соответствует горизонтальной развертке. При. этом вершины a,b,c,d являются соответственно начальной, левой переходной, конечной и правой переходной вершинами. Стороны аЬ и be - это левые концевые вектора, стороны ad,dc - правые. Для правого рисунка , что соответствует вертикальной развертке. Вершины a,b,d,c - это соответственно конечная, правая переходная, левая переходная, начальная вершины. Стороны cb,ba - правые концевые вектора, стороны dc, da - левые. С выхода блока 5 приращений координат информация о координатах вершин четырехугольника и приращениях или поступает в видеогенератор 6 управления. На вход блока 9 сравнения по первому входу поступает информация о X(Y) координате начальной точки и о приращениях сАХ () левых и правых концевых .векторов. По второму входу с видеогенератора блока управления на второй вход блока 9 сравнения.поступает пилообразное напряжение развертки и сигналы управления работой. Блок 9 сравнения путем сравнения мгновенного положения луча по горизонтали (вертикали) с левым и правым концевыми векторами формирует сигналь включения и выключения яркости луча ЭЛТ, поступающие в отклоняющую систему 13. На первый вход формирователя текущего значения координат 10 поступает Y(X) - координата вершин четырехуголь99ника, В случае горизонтальной (,вертикальной) развертки формирователь 10 определяет текущие значения координаты Y(X) для каждой строки. Это происходит путем последовательного увеличения коорди,йаты Y(X) на один элемент растра. Этот блок также определяет мо мент достижения лучом правой и левой переходных точек, а также момент.достижения лучом конечной точки, что соответствует окончанию процесса вывода изображения на экран. Эти моменты определяются путем сравнения текущего значения координаты Y(X) сС значением соответствующей координаты правой, левой переходныхИ конечной точек. Информация о текущем значении координаты Y{X) поступает во второй коммутатор 12. Управление работой фо1эмирователя 10 осуществляется блоком 6 управления. Формирователь яркости 11, получая информацию о текущих координатах луча, вычисляет яркость каждой точки изображения, тем самым создавая эффект глубины. Информация о яркости данной точки поступает в отклоняющую систему 13. На входы второго коммутатора 12 по третьему и первому входам поступает соответственно пилообразнов напряжение развертки вдоль одной координаты и увеличивающееся дискретно значение другой координаты. С выхода второго коммутатора 12 информация, поступает в блоки соответственно вертикальной и горизонтальной отклоняющих катушек ЭЛТ. При горизонтальной развертке, т.е. при поступлении импульса на управляющий вход второго коммутатора 12 он обеспечивает поступление пилообразного напряжения на горизонтальную катушку ЭЛТ, а дискретно увеличивающееся напряжение - на вертикальную отклоняющую катушку ЭЛТ. flpVi вертикальной развёртке, что соответствует отсутстВИЮ импульса на втором входе, пилообразное напряжение поступает на вертикальную отклоняющую катушку ЭЛТ,дпскретно увеличивающееся напряжение на горизонтальную. Блок 8 определения размеров изображения работает следующим образом (см. фиг. 2 .). Перед началом работы регистры 16 - 19 и счетчики 23 и 2k устанавливаются в нуль. Из блока 6 управления поступает логическая едини ца на управляющие входы третьего и четвертого коммутаторов Ti и 15- Тре4тий коммутатор 1 пропускает при этом на вход первого регистра 16 информацию с выхода третьего регистра 18, а четвертый коммутатор 15 при этом пропускает на вход третьего регистра 18 информацию, поступающую из преобразова еля кодов. Одновременно с обнулением во второй счетчик 2 записывается единица. По одному из входов Y координата вершин четырехугольника точка за точкой поступает на входы третьего И четвертого регистров 18 и С поступлением первого импульса на первые выходы V - координата первой вершины записывается в регистры 18 и 19. Первая схема 20 сравнения, на входы которой поступает ненулевая информация с выхода третьего регистра 18 и нулевая ик|формация с выхода первого регистра 1, формирует импульс, который, поступая на первый вход первого регистра 16, обеспечивает запись Y - координаты первой вершины в первый регистр 16. Одновременно импульс с выхода первой схемы 20 сравнения поступает через открытый элемент И 22 в первый счетчик 23 записывая в него единицу.. . В случае нулевой Y - координаты первой точки первая схема 20 сравнения также вырабатывает импульс. Одновременно с записью в первый регистр 16 по входной шине поступает импульс, в результате содержимое четвертого регис тра 19 записывается во второй регистр 17. На этом окончен первый такт работы. В начале каждого из последующих трех тактов по входной шине поступает У - координата соответствующей вершины, которая записывается в регистры 18 и 19. Лри этом, в случае, если содержимое первого регистра 1б больше или равно содержимому третьего регистра 18, то первая схема 20 сравнения не вырабатывает импульс. Если наоборот, то импульс, поступая с выхода первой схемы 20 сравнения, приводит к записи содержимого третьего регистра 18 в первый регистр 16 и увеличению на единицу содержания первого счетчика 23.Таким образом, в этих узлах производится определение максимальной Y - координаты вершин четырехугольника. После четырех тактов работы в первом регистре 16 содержится максимальное значение У - координаты всех четырех вер11Яшин, а в первом счетчике 23 записыва ется адрес того регистра блока 2 регистров, который хранит координаты вершины с максимальным значением Y координаты (Y,7ia)) Сортировка по минимуму производится аналогично, толь ко вторая схема 21 сравнения .вырабатывает импульс в случае, если содержимое четвертого регистра 19 меньше содержимого второго регистра 17- Пос ле четырех тактов работы во втором регистре 17 хранится УГГЛАП. а во втором, счетчике 21 записывается адрес того регистра блока 2. регистров, кот рый хранит координаты вершины с мини мальным значением . На пятом такте в узле 25 вычитания определяется разность между поступающими на его входы с выходов регистров 16 и 17 соответственно У и , т.е. размер uY, На шестом такте работы на входной шине появляется логический нуль, зак рывая тем самым элемент И 22 и изменяя состояние коммутаторов It и 15При этом третий коммутатор 1U пропус кает на вход регистра 16 поступающий с выхода узла 25 вычитания размер дУ а четвертый коммутатор 15 пропускает на вход третьего регистра 18 размер ДХ, поступающий по одному из входов блока. Далее по соответствующим входам блока поступают импульсы записи, что приводит к записи размеров ДХ и дУ в регистры соответственно 18 и 16. Первая схема 20 сравнивает размеры д X и дУ. При U X :.Д У на одном из входов блока появляется логическая единица, что соответствует горизонтальной развертке. В этом случае содержимое счетчиков 23 и 24, поступая по соответствующим выходам блока в блок выборки координат k записывается соответственно в первый и четвертый выходные регистры блока k, Для определения критерия эффективности применения предлагаемого устройства рассмотрим работу этого устройства и известного устройства при выводе на экран ЭЛТ изображения ВПП, приведенного на правом рисунке (фиг. 4). Размер четырехугольника a,b,c,d для правого рисунка по горизонтали равен дХ Хд-Хс.7 элементов растра. .Размер по вертикали равен с(У Ус--У( Для вывода изображения на экран при горизонтальной развертке известно му устройствупотребовалось бы 1 тактов, а данному устройству в случае вертикальной развертки. - / тактов. Достигнутое повышение быстродействия в данном случае сводится к возможности вывода на экран за время одного кадра изображения двух ВПП или других аналогичных по сложности изображений. Следовательно, повышение быстродействия, обеспечиваемое данным устройством, заключается в возможности вывода на экран ЭЛТ за хвремя одного кадра более сложного, детального изображения для случая, когда размер по вертикали первоначального изображения превышает.размер по горизонтали. При равенстве или превышении размера изображения по горизонтали над размером по вертикали формирование дополнительных изображений становится невозможным. Следует отметить, что увеличение аппаратурных затрат., обусловленное введением новых блоков, значительно компенсируется тем, что в предлагаемом устройстве вместо блока вычисления координаты X поставлен функционально идентичный блок сравнения, характеризуемый уменьшением аппаратурных затрат в 1,4 раза. Таким образом, поставленная цель достигает- ся без существенного увеличения аппаратурных затрат. Формула изобретения 1. Устройство для отображения ин-, формации на экране электронно-лучевой трубкп (ЭЛТ), содержащее преобразо ватель кодов, выход которого подключен к входам блока регистров и первому входу блока выборки координат, первый выход которого соединен с первым входом блока Приращений координат, вторые входы которого подключены к выходам блока регистров, первый выход к соответствующему входу отключающей системы ЭЛТ, а второй выход - к первым входам формирователя яркости, выход которого подключен к модулятору ЭЛТ, управляющие входы формирователя текущего значения координат, формирователя яркости, блока приращений координат, блока выборки координат, блока регистров и преобразователя кодов соединены с соответствующими выходами блока управления, отли Ц ающеес я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно содержит первый коммутатор, входыкоторого подключены к выходам блока регистров,выходы - к вторым входам блока выборки координат, а управляющий вход - к соответствующему выходу блока управления, сумматор, вход которого соединен с вторым выходом блока выборки координат и блок определения размеров изображения, первый и второй входы которого подключены к выходам сумматора и преобразователя кодов соответственно, управляющий вход - к соответствующему выходу блока управления, а выход - к третьим входам блока прирацений координат и блока выборки координат и входу блока управления, блок сравнения, первый и второй входы которого соединены с выходами блока приращений координат и соответствующим выходом блока управления соответственно, а выход - с соответствующим входом отклоняющей система ЭЛТ, и второй коммутатор, первый и вто|эой входа которого подключены к выходам формирбвателя текущего значения кобрдинат и блока определения размеров изображения соответственно, а выходык соответствующим входам отклоняющей системы.ЭЛТ.

соединен с первым входом первой схемы сравнени1П и выходом первого регистра, второй вход - с первым входом второй схемы сравнения и выходом второго регистра, а выход - с первым входом третьего коммутатора, второй вход .которого подключен к второму входу первой схемы сравнения и выходу третьего регистра, выход первой схемы сравнения соединен с первыми входами первого регистра и элемента И, второй вход которой соединен с управляющими входами третьего и четвертого коммутаторов, а выход - с входом первого с«ютчика, первый вход третьего регистра соединен с первым входом четвертого регистра, выход которого подкя« «еи к первому входу второго регистию и второму входу второй схемы сравнения выход которой соединен с втсфнм входом регистра и входом второго счетчика, вторые входы п вого и третьего регистров подклю чеиы к выхоя« третьего и четвертого соответственно.

)точиики информации, прииятые во взимание при экспертизе

Jf n.f

i

N

0fff.

(f