Устройство для отображенияинформации

Союз Советских Социалистических Республик(51 1 М. Кл, С 09 С 1/08 с присоединением заявки Ио Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ Целью изобретения является улучшен:;е четкости иэображения. Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при создании устро 1.ств отображения информации, а5 именно устройств машинных решений, радиолокационных индикаторов и т.п. Известны стереоскопические индикаторы, используемые в телевизионных устройствах. Как правило, стереотелевиэионные индикаторы Формируют стереоскопическое изображение с помощью двух телевизионных иэображений (левого и правого), содержащих информацию о параллаксе и передаваемых от двух телекамер или одной смещаемой в пространстве. Такие индикаторы содержат выходные каскады Х и т составляющих иэображений (строчные и кадровые выходные каскады). ин О Формация о параллаксе Формируется за счет пространственного разнесения передающих камер и заложена в видеосигналах изображений, поступающих через два раздельных видеоусилителя на катоды электроннолучевых трубок (ЭЛТ). Стереотелевизионные индикаторы отображают реальные трехмерные объекты и не позволяют синтезировать стереоиэображение 11 . Наиболее близким к предлагаемому стереоиндикатору является устройство синтеза стереоиэображения с помощью ЭВМ, которое содержит вычислительное устройства для определения кодов стереоскопических координат Х и У точек синтезируемого объемного изображения, выходные каскады для усиления этих кодов (например, преобразователями кода в ток), отклоняющие катушки, на которые нагружены выходные каскады 21.Недостатком приведенных устройств является невысокая четкость изображения, вызванная тем, что при рассматривании реальных трехмерных объектов или изображений каждому значению конвергенции соответствует опре- деленное значение аккомодации. Однако, в стереоскопии это условие не соблюдается, что является следствием более низкого качества стереоизображения по сравнению с истинно трехмерным изображением, утомляемости оператора и снижения надежности его, как управляющего звена в системе человек- машина 3(.Поставленная цель достигается тем,что в устройство для отображения информации, содержащее вычислитель,выходы которого соединены со входами преобразователейкодов в ток, выходы которых соединены с соответствующими отклоняющими системамиЭЛТ, видеоусилитель, преобразователькода в напряжение, введены формирователь постоянного сигнала, смесительи сумматор, вычитающие входы которого соединены с выходами вычислителя,а суммирующий вход - с выходом формирователя постоянного сигнала, выходсумматора соединен со входом преобразователя кода в напряжение, выходкоторого соединен с первым входом 15смесителя, а второй вход смесителя -,с выходом видеоусилителя, выход смесителя соединен с модуляторами электроннолучевых трубок,На фиг. 1 изображена схема предла- огаемого устройства с яркостной модуляцией иэображения по глубине с цифровьи синтезом стереоизображенияф нафиг. 2 - график зависимости яркоститочечного источника света, стереоскопического параллакса и суммы параллакса с поогоянным коэффициентомот расстояния между оператором иизображением.Устройство содержит вычислитель р)1, оба выхода Х (Х и Х) и выходУ(Уд ) которого поцключены ко входам преобразователей кода в ток в виде выходных каскадов (ВК) 2-4. Выходывыходных каскадов подключены к соот- З 5ветствующим входам отклоняющих систем5 и 6 электроннолучевых трубок 7 и8. Видеосигнал поступает на видеоусилитель 9. Вычитающие входы сумматора 10 соединены с выходами Х вычис.лителя, а суммирующий вход суммато Ора подключен к выходу формирователя11 постоянного сигнала (ФПС). Выходсумматора соединен со входом преобразователя 1.2 кода в напряжение(ПКН), выход которого подКлючен к 45одному иэ входов смесителя 13, ковторому входу смесителя подключенвыход видеоусилителя 9. Выход смесителя 13 соединен с модуляторамиЭЛТ 7 и 8, 50Устройство работает следующимобразом.Вычислитель 1 определяет коды стереоскопических координат.ХХр Усыточек синтезируемого объемного изображения, Эти коды усиливаются выходными каскадами (ВК) 2-4 (например,преобразователями кода в ток) и поступают на соответствующие входыотклоняющих систем 5 и б электронно-лучевых трубок 7 и 8, формирующих 40изображения для левого и правогоглаз оператора. Суюатор ( ) 10 выполняет операцию Х -Х+С=ЬХ+С, 1где Хи Х - сигналы горизонтальных 1составляющих левого и правого изоб ражений, 0 = сопзт - постоянный сигнал для данного индикатора, Сигналы Х, и Хй поступают с соответствующих выходов на вычитающие входы сумматора. Сигнал С, вырабатываемый формирователь постоянного сигнала (ФПС) 11 поступает на суммирующий вход сумматора. Код с выхода сумматора посту пает на вход преобразователя кода в напряжение (ПКН) 12, Напряжение с выхода ПКН подается на один иэ входов смесителя 13, на второй вход которого поступает сигнал с видеоусилителя 9. Выход смесителя подключен к модуляторам ЭЛТ 7 и 8, Смеситель 13 осуществляет модуляцию видеосигнала, поступающего с видеоусилителя 9, суммарным сигналом стереоскопического паралакса (АХ = Хс - Х.) и постоянного для данного индикатора сигнала С = соп 5 с. Если значения Хс и Х формируются не в виде кодов, а в виде аналоговых сигналов (например,формируются аналоговым вычислительнымустройством), то стереоскопический индикатор упрощается. При этом ФПС 11 должен формировать сигнал С=сопьйв аналоговом виде, Сумматор 10 выполняется в виде суммирующего ойерационного усилителя, выполняющего операцию Хо, - Хп + 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. Таким образом, осуществляется яркостная модуляция стереоскопического изображения в зависимости от параллакса, т,е. в зависимости от глубины изображения.В формировании суждения об объемности пространства, кроме физиологических факторов глубинного зрения (эккомодация, 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 яркости изображения при удалении последнего от оператора. Стереоскопическое иэображение возможно приблизить по качеству к истинно трехмерному изображениюэа счет яркостной модуляции изображе"ния по глубине. Яркость точечного источника света обратно пропорциональна квадрату расстояния от наблю- дателя до источника света В =К/2,1), где В - яркость, К = сопя и определяется свойствами среды, источника света и т.п., О - 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 стереоиэображения по приведенному закону, можно приблизить качество стереоизображения к качеству истинно трехмерного изображения. Однако, получение модулирующего напряжения О = Г/О ), весьма сложно и требует определения расстояния между оператором и иэображением дальности, блока возведения в квадрат полученной дальности и блока определения обратной величины квадрата дальности. Полученный результат необходимо подать на преобразователь код-напряжение, а потом на смеситель, На Фиг. 2 (кри" .вая 2) приведена зависимость величины стереоскопического параллаксаизображения от величины расстояния между оператором и изображением при постоянном расстоянии от оператора до экрана стереоиндикатора.ЬХ = в , Ь, при 8=сопас , (2)2где Х - величина параллакса;2 - глубинная координата отображаемой в стереопространстветочки;- расстояние от оператора доэкрана;Ь - база глаз оператора.Значение параллакса положительно для предэкранного изображения иотрицательно для заэкранного, а для точек, отображаемых в плоскости экрана, значение параллакса равно нулю (см. Фиг. 2, кривая 2), Зависимость (2) для яркостной модуляции стерео- изображения но глубине не приемлема, так как яркость изображения не может быть отрицательной, Однако, прибавив к выражению (2) постоянный коэффициент С = сопс и подобрав его соответствующим образом для данного индикатора, можно получить зависимостьХ + С =Р(Ь), (3)с достаточной степенью точности,приближающуюся к зависимости (1),(см, Фиг. 2, кривая 3),В предлагаемом устройстве дляотображения информации яркостнаямодуляция изображения по глубинеосуществляется по выражению (3).Реализация выражения (3). для яркостной 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 иэображения по глубине, пропорциональной стереоскопическому параллаксу, качество изображения приближается к качеству истинно трехмерного изображения, уменьшается утомляемость оператора и повышается его надежность, как управляющего звена в системе человек-мамина.Формула изобретенияУстройство для отображения информации, содержащее вычислитель, выходы которого соединены со входами прещ образователей кодов в ток, выходыкоторых соединены с соответствующимиотклоняющими системами электроннолучевых трубок, видеоусилитель, преобразователь кода в напряжение,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью улучшения четкости иэображения, в него введены формировательпостоянного сигнала, смеситель и сумматор, вычитающие входы которого соЗОединены с соответствующими выходамивычислителя, а суммирующий вход - свыходом формирователя постоянногосигнала, выход сумматора соединенсо входом преобразователя кода внапряжение, выход которого соединенс первым входом смесителя, а второйвход смесителя - с выходом видеоусилителя, выход смесителя соединенс модуляторами электроннолучевыхтрубок.4 ОЙсточники информации,.принятые во внимание при экспертизе1.Шмаков П. В. и др. Стереотелевидение. "Связь", 1968.2. И 1 сЬае 1 йо 11. Бйегео 9 гар 11 срго)естспи Ьу 019 Са 1 сощрцйег.пСоврцсег апд Ацощас 1 опь", Иау,1965 (прототип).79 В 963 дх фс каэ 10072/74 Подписное ВНГ ПИ комитета СССР по д и открытий 03 Мо ская наб.; д. 4/5