Устройство для формирования изображения

(57) Из ОТРОВАН с итс я к- ав тематехнике и мопри разработбретение от ычислительн тике ижет быт испол ван гра оцессоров в систебъемной графической еск мах отображения информации на эк других устройств не ЭЛТ, а также вывода гоашичес ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ кои информации (графопостроители и т,д,), Цель изобретения - расширение области применения устройства путем формирования стереоизображений с заданной стереобазай, котораястигается введением регистров 4 делителей 41-46, сумматоров 38- вычислителя 49 длины вектора, в читателей 47 и 48, блоков 26-33 элементов И, блока 50 сравнения, элемента И 52 и соответствующих функциональных связей. Изобретение позволяет подготовить стереопару перспективного изображения объекта для отображения на экране ЭЛТ, что, в свою очередь, приводит к лучшему восприятию пространственной структуры объекта, а следовательно, в значительной степени повысить эффективность исследований, 2 ил.Изобретение относится к автомати -ке и вычислительной технике и можетбыть использовано при разработкеграфических процессоров в системахотображения объемной графическойинформации на экране ЭЛТ, а такжедругих устройствах вывода графическойинформации (графопостроители и др.),Цель изобретения - расширение Ообласти применения устройства путемформирования стереоизображений с заданной стереобазой,На фиг,1 представлен принцип стереографического преобразования элементов изображения; на фиг,2 - функциональная схема устройства.Позициями 1-7 обозначены информационные входы устройства, на которые соответственно поступают значения йр ц, ср Е/2, Э, К й;1 у,у х,где( - "поле зрения", Я - стереоугол (для человека с нормальным зрейй.ем = 571 ), В - расстояние до центра области максимального стереоэффекта (связано со стереобазой В следующим соотношением 1 д Е/2=8/Р), К "радиус экрана, г;, у , х; - координаты трехмерного пространства. Если ограничить общее "поле зрения" углом2 у (Фиг,1), то произвольная точкатрехмерного пространства х у;, г;в выбранной системе координат считается видимой, если выполняются условия 35Ц + г, а у скср (1)у, К/сср . . (2)Условие (2) накладывает требова"ние, чтобы каждая координата отображаемого объекта находилась за экраном.Позициями 8 и 9 обозначены первыйи второй управляющие входы, а позициями 10-12 - выходы устройства. 45Устройство содержит блок 13 уп.равления и синхронизации, регистры14-23, блоки 24-33 элементов И, ум,ножители 34-37, сумматоры 38-40, делители 41-46, вычитатели 47 и 48, вы числитель. 49 длины вектора, блок 50сравнения, элемент 51 задержки, элемент И 52.Позициями 13-1 и 13-2 обозначенывходы блока 13, а позициями 13-3 -13-12 - его выходы.Блок 13 управления и синхронизации содержит генератор 13-14 тактовых импульсов, триггеры 13-15 и 1316, элемент ИЛИ 13-17, элементы И13-18 и 13-19, счетчики 13-20 и 13-21дешифраторы 13-22 и 13-23.Устройство работает следующимобразом.В исходном состоянии все регистры,счетчики, триггеры устройства обнулены. Устройство работает в два этапа; подготовительный этап и этап непосредственного вычисления координат стереопроекции,На подготовительном этапе по решению оператора осуществляется изменение значений В(, йд Е /2, О, Ки расчет величин Я, М, Ь, которыевычисляются в следующей последовательностиНа информационные входы 1-4 из памяти ЭВМ (не показана) по командеоператора в двоичном коде поступаютзначения величин ц у, й 8 Е /2, О, Ккоторый записываются в регистры 1417, одновременно на первый управляющих вход 8 поступает управляющийимпульс (УИ 1), который переводит блок13 в режим вычисления величин Б, М,Ь, используемых при стереопреобразовании,УИ 1 поступает на первый вход триггера 13-15 и переводит его в единичное состояние, На первом выходе триггера устанавливается единичный потенциал, который поступает через элементИЛИ 13-17 на вход триггера 13-16,удерживая его в нулевом состоянии дотех пор, пока не будут закончены вычисления на подготовительном этапеработы устройства, Единичный потенциал поступает так же на вход элемента И 13-18, тем самым разрешая прохождение через него тактовых импульсов с генератора 13-14 на вход счетчика 13-20, с первого выхода которого на вход дешифратора 13-22 с частотой тактовых импульсов в двоичномкоде поступает последовательностьчисел (номеров тактов), и в зависимости от кода номера такта на одномиз выходов дешифратора 13-22 вырабатывается управляющий синхроимпульс(УСИ), В качестве первого - четвертого выходов 13-3 - 13-6 блока 13используются те выходы дешифратора,появление импульсов на которых соответствует определенным номерам тактов, с таким расчетом, чтобы каждыйпоследующий УСИ вырабатывался послезавершения самой длительной вычислительной операции, инициируемой им напредыдущем шаге вычисления.Весь подготовительный этап выполняется за четыре шага вычислений.На первом шаге вычислений подготовительного этапа УСИ 1 поступает спервого выхода 13-3 блока 13 на входы умножителя 34 и делителя 41 и разрешает прохождение соответственно навходы умножителя 34 с выходов второго 15 и третьего 16 регистров значений величин й 8 Е /2 и Р, а такжепрохождение соответственно на входыделителя 41 с выходов первого 14 ивторого 15 регистров значений величин С 8 (у и С 8 Е /2, и разрешает проведение операций умножения и деления.На выходе делителя 41 формируется промежуточная величина отношения 20С 8 Я/2/8(, которая поступает на вход, делителя 43. На выходе умножителя 37формируется величина БЖ 1:8 Е/2, которая записывается в регистр 21, атакже поступает на вход сумматора 38 25на который с выхода регистра 17 поступает значение величины К, которая также;поступает на входы умножителя 35.На втором шаге вычислений УСЙ 2 свторого выхода 13-4 блока 13 поступает на входы сумматора 38 и умножи-.теля 35 и разрешает прохождение указанных величин на их другие входы, атакже проведение операций сложенияи умноженияНа выходе сумматора 38формируется величина Б+К, которая поступает на вход делителя 42, на кото"рый поступает величина К , формируемая на выходе умножителя 35,На третьем шаге вычислений УСИ 3с третьего выхода 13-5 блока 13 поступает на вход делителя 42 и разрешает. прохождение указанных величинна его другие входы, а также проведение операции деления. На выходе дели теля 42 формируется величина ИБ + Ккоторая записывается в девяй фтый регистр 22, а также поступает навход делителя 43. При поступленииУСИ 4 на четвертом шаге вычисленийс четвертого выхода 13-6 блока 13 ниделитель 43 разрешается поступлениевеличин 8 Е/2 Й 8 и М на его другие входы, а также проведение опера"ции деления, На выходе делителя 4355К аигформируется величина Ь= -- - - ,(Б+К) Су фкоторая записывается в регистр 23,Счетчик 13-20 подобран таким образом, чтобы его разрядность обеспечивала выработку необходимого количества УСИ, При переполнении счетчика на его выходе переполнения форми.руется импульс, который поступает навход триггера 13-15 и переводит егов нулевое состояние, Как только триггер 13-15 установится в нулевое состояние, то прохождение тактовых импульсов с генератора 13-14 через элемент И 13-18 на вход счетчика 13-20прекращается, одновременно снимается запрет прохождения УИ 2, поступающего из ЭВМ на второй управляющийвход 9 и на вход триггера 13-16, Наэтом подготовительный этап работыустройства заканчивается,На этапе непосредственного вычисления координат стереопроекции изпамяти ЭВМ на информационные входы5-7 устройства поступают соответственно значения я;, у;, х; (подготовленная специальным образом информация о положении объекта в трехмерном пространстве Х, У, 2 с направлением оси У на объект) с частотой поступления УИ 2, которые поступают навход 13-2 блока 13,УИ 2 поступает на вход триггера13-16 и переводит его в Ьдиничноесостояние, на первом выходе которогоустанавливается единичный потенциал,который поступает на вход элементаИ 13-19, тем самым разрешая прохождение через этот элемент тактовых импульсов с выхода генератора 13-14 навход счетчика 13-21, а также на пятый выход блока 13. С первого выходасчетчика 13-21 на вход дешифратора13-23 с частотой тактовых импульсов вдвоичном коде поступает последовательность чисел номер тактов) и по аналогии работы блока 13 на подготовительном этапе с выходов дешифратора43-23 на выходы 13-8 - 13-12 блока13 поступают УСИ.Значения величин я у;, х поступающие на информационные входы5-7, записываются соответственно врегистры 18-20, С выходов регистров14, 18 - 23 значения величин дс 1, Б,М, Ь, з у х, поступают соответственно на первые входы блоков 24-30элементов И, на вторые входь которыхпоступает единичный потенциал с пятого выхода 13-7 блока 13, обеспечи вая поступление этой информации через укаэанные блоки элементов И навходы соответствующих блоков, осуществляющих стереографическое преоб.разование координатной информации сучетом отбора координат, попадающихв заданный угол "поля зрения", В даль"дальнейшем принцип работы устройствана этапе непосредственного вычислення координат стереопроекций аналогичен работе устройства на подготовительном этапе, На первом шаге преобразований с выхода блока 24 элементов И значение величины йдпоступает на вход умножителя Эб, на который поступает значение координаты у 1 с выхода блока 29 элементов И.Кроме того, с выхода блока 25 элементов И значение величины 8 поступаетна сумматор 39 и вычитатель 47, накоторые поступает значение координа"ты х с выхода блока 30 элементов И,которое также поступает на вычислитель 49. С выхода блока 28 элементов 25И значение координаты г; поступаетна вход вычислителя 49 и на вход элемента 51 задержки, а с его выхода "на вход делителя 4 б,При поступлении с шестого выхода 3013-8 блока 13 УСИ 5 на входы умножителя 36, сумматора 39, вычитателя 47и вычислителя 49 разрешается прохождение информации на другие входы иинициируется проведение вычислительных операций. На выходе умножителяЗб формируется величина 1=у; 1 ур,которая поступает на вход блока 50сравнения и вход умножителя 37, накоторый. поступает величина М с выхо-. 40да блока 2 б элементов И. На выходесумматора 39 формируется координатахх; + 8, которая поступает навход делителя 44.На выходе вычитателя 47 формируется координата х.х, - Я, котораяпоступает на вход делителя 45. Бавыходе вычислителя 49 формируетсявеличина цщ 1 хя еяя, которая поступает на вход блока 50 сравнения, Навтором шаге преобразований с седвмого выхода 13-29 блока 13 выдаетсяУСИб, который поступает на входы умножителя 37 и блока 50 сравнения иразрешает прохождение информации 55.(значение величин 1,.7; М) на их другие входы, и также инициирует проведение вычислительных операций,На выходе умножителя 37 Формируется вели,у(Я+Ю саЧ чина С=- ---- которая посту-; пает на входы делителей 44-4 б, а на выходе блока 50 сравнения формируется величина 1, если Т Яесли Т( которая поступает на вход элемента И 52, На третьем шаге преобразований с восьмого выхода 13-10 блока 13 выдается УСИ 7, который поступает на входы делителей 44 и 45 и разрешает прохождение информации, поступающей на их другие входы, а также инициирует проведение вычислительной операции, осуществляющей проецирование координаты х; в плоскость левого и правого экранов. На выходе делителя 44(х,+Я), В формируется координата хэ у;(Я+В,) еу которая поступает на вход вычитателя 48, На выходе делителя 45 формируется координата п х; - Я) йг хэ у; (Я+К)И 9 которая поступает на вход сумматора 40,На четвертом шаге преобразований с девятого выхода 13-11 блока 13 выдается УСИ 8, поступающий на входы делителя 4 б, вычитателя 48 и сумматора 40 и разрешающий прохождение информации, поступающей на их другие входы, и также инициирующий операцию смещения изображения на вкране таким образом, чтобы центр проекции области максимального стереоэффекта находился в центре экрана, На выхо" де вычитателя 48 формируется координата(х+Я) К КЕ/21 э у. (Я+К) Е 1 у( (8+2)" фРНа выходе сумматора 40 Формируется координата(х,-8) К В е Е/21 э у," (Я+К) йаЧ (Я+к) с 8 ЧНа выходе делителя 46 Формируется координата лп г, Б.й у 1и е е ееещив1 э у, (Я+В.) йдсТаким образом, с выходов делителя 4 б, вычитателя 48 и сумматора 40 на входы соответственно блоков 31-331474633 Формула изобретения45Устройство для формирования изображения, содержащее блок управления и синхронизации, первый и второй блоки элементов И и элемент задержки, входы блока управления являются соот ветственно первым и вторым управляющими входами устройства, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с: целью расширения области применения устройства путем формирования стереоизображений с заданной стереобазой, оно содержит вычислитель длины вектора, вычитатели, регистры, делители, сумматоры, умножители, с третьего по десятый ды которых соединены с выходами соответственно пятого, шестого и седьмого регистров, шестой выход блока управления и синхронизации соединен с управляющими входами вычислителя длины вектора, третьего умножителя, второго сумматора и первого вычитателя, информационные входы вычислителя длиэлементов И поступают преобразованные координаты у, , х , х .Р Л п.1 э ф э.1 э фС десятого выхода 13-12 блока 13выдается УСИ 9, который поступает навход элемента И 52, и от того, какоезначение: "0" или "1" поступает с выхода блока 50 сравнения на вход элемента И 52 зависит прохождение УСИ 9через этот элемент. Если координаты 10-й точки объекта попадают в угол"поля зрения" -2, то на выходе блока 50 сравнения формируется единичный потенциал, который обеспечиваетпрохождение УСИ 9 через элемента И 52 15на входы блоков 31-33 элементов И,и, следовательно, преобразованные координаты проходят на выходы 10-1.2 устройства, Если же координаты -й точки не попадут в угол "поля зрения, 20то преобразованные координаты на выходы устройства йе пройдут, При переполнении счетчика 13-21 на его выходе формируется импульс, который поступает на вход триггера 13-1 б и 25переводит его в нулевое состояние,и,следовательно, на его первом выходеустанавливается нулевой потенциал,который не обеспечивает прохождениетактовых импульсов с генератора 13-14 З 0на вход счетчика 13-21 через элементИ 13-19,и выработка УСИ прекращается.С поступлением новой координатнойинформации, которая сопровождается ъз 5УИ 2, работа устройства повторяется.Предложенное устройство позволяет подготовить стереопару перспективного изображения объекта для отображения на экране ЭЛТ, что приводит к 40лучшему восприятию пространственнойструктуры объекта,блоки элементов И, блок сравнения иэлемент И, выход которого соединен спервыми входами восьмого, девятогои десятого блоков элементов И, вьгходы которых являются выходами устройства, информационными входами которого являются входы регистров спервого по седьмой, выход первого регистра соединен с первым информационным входом первого делителя и первымвходом первого блока элементов И, выход второго регистра соединен с вторым информационным входом первого делителя и первым информационным входом первого умножителя, второй информационный вход которого подключен квыходу третьего регистра, выход четвертого регистра соединен с информационными входами второго умножителяи первым информационным входом первого сумматора, второй информационныйвход которого соединен с выходомпервого умножителя, подключеннью квходу восьмого регистра, управляющиевходы первых делителя и умножнтелясоединены с первым выходом блока управления и синхронизации, второй выход которого подключен к управляющимвходам первого сумматора и второгоумножителя, выходы которых соединеныс информационными входами второгоделителя, управляющий вход которогосоединен с третьим выходом блока уп-.равления и синхронизации, четвертыйвыход которого соединен с управляющим входом третьего делителя, инфор- .мационные входы которого соединеныс выходом первого делителя и выходомвторого делителя, подключенным к входу девятого регистра, выход третьегоделителя соединен с входом десятогорегистра, выходы восьмого, девятогои десятого регистров подключены кпервым входам соответственно второго,третьего и четвертого блоков элементов И, вторые входы которых соединены с пятым выходом блока управления и синхронизации, подключенным кпервым входам пятого, шестого и седьмого блоков элементов И, вторые вхо1474633 1 О Составитель И.Загинайкоко Техред А,Кравчук Корректор М.Василь Ред р В Заказ 1894/46 Тираж 667 Подписное ВНИИПИ Государственного коМитета по изобретениям и113035, Москва Ж, Раушская наб крытиям прид. 4/5 тельский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,роизводственн иы в ек тора соединены с выходами пят о" го и седьмого блоков элементов И, а выход - с первым информационным входом блока сравнения, управляющий вход, которого и управляющий вход четвертого умножителя подключены к седьмому выходу блока управления и синхронизации, первый информационный вход четвертого умножителя соединен с выхо" дом третьего блока элементов И, выход, третьего умножителя соединен с вторыми информационными входами блока сравнения и четвертого умножителя, выход которого подключен к первым информационным входам четвертого, пятого и шестого делителей, управляющие входы . четвертого и пятого делителей соедийены с восьмым выходом блока управления и синхронизации, девятый выход 2 О которого соединен с управляющими входами шестого делителя, второго вычи, тателя и третьего сумматора, выходы которого подключены к вторым входам восьмого, девятого и девятого блоковэлементов Е, выход четвертого блокаэлементов И подключен к первым информационным входам второго вычитателя и третьего сумматора, вторыеинформационные входы которых подключены к выходам соответственно четвертого и пятого делителей, второй информационный вход шестого делителясоединен через элемент задержки свыходом пятого блока элементов И,выход первого блока элементов И соединен с первым информационным входомтретьего умножителя, второй информационный вход которого соединен с выходом шестого блока элементов И, выход второго блока элементов И соединен с первыми информационными входа-.,ми второго сумматора и первого вычитателя, вторые информационные входыкоторых подключены .к выходу седьмогоблока элементов И.