Устройство для формирования учебной информации

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИ 76 19) Л 1) ЕЕСПУ 5 51)5 С 09 В 3 ЙАВгЦ; ашиотре а,ств ми уп"ома"4 паамяти кл. 340 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕПО ИЗОН ЕТЕНИЯМ И ОЩЕЫТПЕИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО Н АВТОРСКОМУ СВИ(21) 4636391(24-24 (22) 03.01.89 (46) 23,12.90. Бюл. У 47 (71) Институт проблем моделирования в энергетике АН УССР и Специальное , конструкторско-технологическое бюро средств моделирования с опытным про изводством Института проблем модели рования в энергетике АН УССР (72) Н.П.Тимошенко, Б.К,Крыжный, В.П.Тарапнта, А,Н.Постернак и В.В.Реутов ; (53) 681,3,071.(088.8)(56) Патент США В 445104 729, опублик, 1984,В(54) УСТРОЙСТВО ДЗИУЧЕБНОЙ ИНФОРМАЦИИ(57) Изобретение относится к уци наглядным пособиям, а именноучебным моделям или тренажерам,также к цифровым вычислительнымнам для обработки информации, ижет быть применено в комллексньщнажерах для подготовки персоналуправляющего транспортными средми, автоматизированными системаравлення, а также в нпровых авттах. Устройство содержит блок 2мяти видеофрагмента и блок 25 пкодов удаленности видеофрагмент1615776 Устройзом.Наибол е распро бъектов проксими гольнико котортацииении а ей - треуову и тп ическими етрически целью увеличения быстродействия устройства, в него введены регистры 1,2, 3, 4, счетчики 5, 6, мультиплексоры 7, 8, 9, блок 10 сравнения, счетный триггер 11, элементы 12, 13, 14задержки, элементы И 15, 16, 17, 18,Изобретение относится к учебным наглядным пособиям, а именно к ебным моделям или тренажерам, а кже к цифровым вычислительным маши ам для обработки информации, и может быть применено в комплексных тренажеах для подготовки персонала, управляющего транспортными средствами, автоматизированными системами управлеия, а также в игровых автоматах.Цель изобретения - повышение быстодействия и упрощение устройства.На фиг.1 приведена функциональная схема устройства для формирования 25 учебной информации; на фиг,2 - временные диаграммы.Устройство содержит регистры 1-4, рчетчики 5 и 6, мультиплексоры 7-9, блок 10 сравнения, счетный триггер 11, элементы 12-14 задержки, элементы И 15-19, элементы ИЛИ 20-22, инвергор 23, блок 24 памяти видеофрагмента, блок 25 памяти кодов удаленности видеофрагмента, выход 26 устройства,35 ход 27 интервала отображения, вход 8 интервала формирования, вход 29 адровых синхроимпульсов телевизионого индикатора, синхровход 30 занеения интервала отображения, синхро ход 31 занесения интервала формирования, вход 32 системных синхроимпуль- ов, вход 33 энергетических характеристик фона, вход 34 энергетических характеристик элементов изображения, Ьход 35 дальности. фона, вход 36 дальности элементов изображения, вход 37 адресов чтения, вход 38 адресов записи. во работает следуюшим об 5 страненный метод заключается в прирукщих поверхносв, четырехугольнике задаются энергецветность).и геодинаты Х, У,2) ха 19, элементы Ю 1 И 20, 21, 22, инвертор23. Это позволяет синтезировать сложные и высокодинамические сцены с необходимой частотой смены видеофрагмента на экране телевизионного индикатора. 2 ил.рактеристиками вершин, а в дальнейшем на основании этих данных восстанавливаются характеристики всех точек поверхностей с разрешающей способностью телевизионного индикатора . Отображаемое на экране телевизионного индикатора изображение моделируемой трехмерной сцены состоит из фона и различных объектов, в дальнейшем именуемые фон и элементы изображения соответственно. Взаимное расположение фона и элементов изображения на экране телевизионного индикатора зависит от независимого перемещения отдельных элементов изображения и от перемещения наблюдателя. При этом отдельные элементы изображения и фона моделируемой трехмерной сцены могут полностью или частично перекрывать друг друга или/и взаимопроникать друг в друга. При совмещении или взаимопроникновении отдельных элементов изображения и фона необходимо удаление их невидимых поверхностей на экране телевизионного индикатора.Моделируемая трехмерная сцена проектируется на плоский телевизионный экран и, следовательно, одной точке телевизионного растра может соответствовать несколько точек различных поверхностей, лежащих на одном луче зрения, т.е. имеющих одинаковые экранные координаты, но различные по дальности до наблюдателя. Отображению на экране телевизионного инди" катора подлежат энергетические характеристики только той точки, которая имеет наименьшую дальность до наблюдателя. Таким образом, для удаления невидимых точек поверхностей необходимо сравнивать дальности ранее вычисленной точки телевизионного растра с дальностью точки, вычисленной в данный момент и именицей те же координаты на телевизионном экране. Главной проблемой удаления скрытых поверхностей является не сложность операции сравнения, а количество таких опера 5 161577 Иий; что в конечном счете, влияет на время формирования изображения. Количество операций сравнения зависит от размеров телевизионного растра (например, телевизионный растр 512 Х 5 125 содержит 256 К точек), от сложности моделируемой трехмерной сцены, т.е. от возможного количества взаимосовмещающихся или/и взаимопроникающих элементов изображения и фона,Время формирования изображенияпрямо пропорционально сложности моделируемой трехмерной сцены. Известноеустройство для выявления наиболееблизких к наблюдателю точек сцены содержит микропроцессор, которому дляэтого требуется выполнение программыиз последовательности нескольких операций, следовательно, возможно Формирование сложных статистических илиотносительно простых динамическихсцен, поскольку время формированиядинамических сцен ограничено временем 25смены видеофрагмента на экране телевизионного индикатора (обычно 40 мчс).Для удаления скрытых поверхностейпри синтезе сложных и высокодинамических сцен необходимо более простоеспециализированное устройство дляформирования учебной информации,В исходном состоянии в памяти видеофрагмента блока 24 и памяти дальности блока 25 содержится информацияоб энергетических характеристиках идальности Фона соответственно. В регистре 1 и счетчике 5 содержится информация об интервале отображения,а в регистре 2 и счетчике 6 - аб ин 40тервале формирования из о браже ния .Прямой выход счетного триггера 11находится в нулевом состоянии, чтосоответствует режиму формированияизображения, Нулевой потенциал прямого выхода счетного триггера 11 запрещает на элементе И 19 занесение информации в регистр 3. Единичный потенциал инверсного выхода счетноготриггера 1 1 разрешает прохождениечерез элемент И 16 на счетный входсчетчйка 6 кадровых синхроимпульсов,поступакщих по входу 29, если встарший разряд регистра 2 записанаединица. Единичный потенциал ииверс 55ного выхода счетного триггера 11 проходи через элемент ИЛИ 20 на входэлемента И 18 и является одним изусловий прохолдения через этот эле 66мент на входы записи блоков 24 и 25 системных синхроимпульсов, инвертированных инвертором 23. Потенциал с инверсного выхода триггера 11 коммутирует также информацию с входов 34 36, 38 на выходы соответствующих мультиплексоров 7-9, т,е. на соответствующие входы блоков 24 и 25.Каждый из системных синхроимпульсов, поступающих по входу 32 на входы чтения блоков 24 и 25, производят выборку информации об энергетических характеристиках и дальности ранее вычисленной точки по соответствующему адресу, поступающему с входа 38 через мультиплексор 9 на адресные входы блоков 24 и 25. Информация об энергетических характеристиках ранее вычис,пенной точки считывается в момент С. из памяти 24, но в регистр 3 и на выход 26 не поступает из-за закрытого элемента И 19. Ичформация о дальности ранее вычисленной точки считывается из блока 25 также в момент й и зано 1 сится в момент(фиг.2) в регистр 4 системным синхроимпульсом, задержанным элементом 14 на время переходных процессов считывания из блока 25. ИнФормация о дальности ранее вычисленной точки поступает на вход блока 10 сравнения, на другой вход которого по входу 36 поступает информация о дальности вновь вычисленной точки. Если дальность ранее вычисленной точки более или равна дальности вновь вычисленной точки, то сигнал с выхода "Больше или равно" блока 10 проходит через элемент ИЛИ 22 на вход элемента И 18 и разрешает прохождение информационного системного синхроимпульса, на входы записи блоков 24 и 25. В момент(Фиг.З), после окончания переходных процессов в регистре 4 и блоке 10, энергетические характеристики и дальность вновь вычисленной точки записываются в блоки 24 и 25 . Если дальность ранее вычисленной точки меньше дальности вновь вычисленной точки, элемент И 18 не открывается и информация mо данному адресу в блоках 24 и 25 остается без изменения. Этот процесс повторяется для всех вновь вычисляемых точек и завершается по истечении интервала формирования изображения.Момент окончания интервала формирования изображения определяется по сигналу на выходе разряда переполнеНия счетчика Ь, Этот сигнал проходитчерез элемент ИЛИ 2 1 на счетный входТриггера 11 и изменяет его состояниеНа противоположное что соответству"Э5ет режиму отображения изображения,Отрицательный фронт потенциала с инверсного выхода счетного триггера 11роходит через элемент 13 задержки,заносит содержимое регистра 2 в счетик 6 и одновременно устанавливаетрязряд его переполнения в нулевоесостояние.Нулевой потенциал на инверсном выходе счетного триггера 11 запрещаетпрохождение кадровых синхроимпульсовчерез элемент И 16 на счетный входсчетчика 6, не препятствует изменениювыхода элемента ИЛИ 20 в зависимостиот изменения другого входа этой схемы, коммутирует информацию с входов,33, 35, 37 на выходы соответствующихмультиплексоров 7-9, а следовательно,и на соответствующие входы блоков 24и 25. Единичный потенциал на прямом 25выходе счетного триггера 11 разрешаетпрохождение кадровых синхроимпульсовчерез элемент И 15 на счетный входсчетчика 5, если в старший разрядрегистра 1 записана единица, проходит Зрчерез элемент ИЛИ 22 на вход элементаИ 18, являясь одним из условий разрешения прохождения системных синхроим-пульсов на входы записи блоков 24и 25, а также разрешает элементомИ 19 занесение информации в регистр353, Поступающий по входу 32 на входы, борку информации об энергетическиххарактеристиках и дальности точкисформированного иэображения по адресу, находящемуся на входе 37 адресачтения. Информация об энергетическиххарактеристикахточки записываетсяв регистр 3 сигналом с элемента 14через элемент 19 и поступает на выход26, Информация о дальности хотя и записывается из блока 25 в регистр 4,но результаты сравнений в блоке 10не проходят через элемент ИЛИ 22,так как через него постоянно проходит5 Оединичный сигнал с прямого выходатриггера 11. Перед отображением каждой новой точки на входе 37 устанав"ливается соответствующий адрес,В режиме отображения наступает мо 55мент, когда на всех выходах счетчика5 установятся единицы,1 т.е, наступаетвремя отображения последнего телевизионного кадра отображения видеофрагмента. Счетчик 5 необходим для отображения одного и того же видеофрагмента в течение нескольких телевизионных кадров. Наиболее характерные величины интервала отображения: один, два, три телевизионных кадра. Во время последнего телевизионного кадра отображения видеофрагмента происходит занесение в блоки 24 и 25 энергети- ческих характеристик и дальности точек фона, которое происходит следующим. образом, При этом нулевой потенциал с инверсного выхода триггера 11 коммутирует через мультиплексоры 7-9сигналы с входов 33, 35, 37, В момент поступления последнего телевизионного кадра отображения видеофрагмента единицы на выходах счетчика 5 устанавливают единицу на выходе элемента И 17, которая проходит через элемент ИЗИ 20 и открывает элемент И 18. По каждому системному синхроимпульсу (вход 32) и очередному адресу чтения (вход 37) из блоков 24 и 25 считывается информация об очередной точке в момент С,фиг.2), а в момент з - этого же,но инвертированного синхроимпульса,который поступает с выхода инвертора23 на входы записи блоков 24 и 25,записывается информация о Фоне потому адресу, по которому была считана в момент 1 информация об очередной точке видеофрагмента, В конце последнего телевизионного кадра отображения видеофрагмента в блоки 24 и 25 записываются энергетические характеристики и дальности всех точек фона. В результате этого устройствоподготовлено к режиму формирования следующего видеофрагмента, который наступает после переполнения счетчика 5. Сигнал переполнения счетчика 5проходит через элемент ИЛИ 21 насчетный вход триггера 11 и изменяет его состояние на противоположное. На прямом выходе триггера 11 устанавливается нулевой потенциал, что соответствует режиму Формирования изображения, Отрицательный фронт потенциала с прямого выхода счетного триггера 11проходит через элемент 12 задержки, заносит содержимое регистра 1 в счетчик 5 и одновременно устанавливает разряд переполнения счетчика 5 в нулевое состояние.Изменение интервалов отображения и формирования изображения произво".дится занесением соответственно в ре. гистры 1 и 2 новых значений этих интервалов, Новые значения интерваловотображения и формирования поступаютна информационные входы регистров 1и 2 по входам, 27 и 28 соответственно.Запись производится импульсами, пос"тупающими на входы занесения регистров 1 и 2 по входам 30 и 31 соответственно. Организация неопределеннодлительных интервалов отображенияи формирования изображения осуществляется записью в регистры 1 и 2 кодов, содержащих нуль в старшем разряде. Выход из неопределенно длительного интервала отображения осуществляется записью в регистр 1 кода, содержащего единицу в старшем разряде.Выход из неопределенного длительногоинтервала формирования осуществляетсязаписью в регистр 2 кода, содержащегоединицу в старшем разряде,Формула и з о б р е т е н и яУстройство для формирования учебной информации, содержащее блоки памяти видеофрагмента и кодов удаленности видеофрагмента, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения устройства, оно содержит первый регистр,информационный и синхронизирукщий.входы которого являются первыми информационным и синхровходом устройства соответственно, второй регистр,информационный и синхронизирукщийвходы которого являются соответственно вторыми информационным входом исинхровходом устройства соответст-венно, первый и второй счетчики, входы данных которых подключены к выходам младших разрядов первого и второго регистров соответственно, первыйи второй элементы И, первые входыкоторых соединены с выходами старшегоразряда первого и второго регистровсоответственно, вторые входы - с входом кадровых синхроимпульсов устройства, а выходы - со счетными входамипервого и второго счетчиков соответственно, первый и второй элементыИЛИ, первый и второй элементы задержки, выходы которых подключены к синхровходам первого и второго счетчиковсоответственно, третий элемент И,вход которого соединен с одним входомпервого элемента ИЛИ, а входы - ссоответствукицими информационными выходами первого счетчика, выход пере О5 2025 304550 полнения которого подключен к одному,входу второго элемента ИЛИ, другойвход которого соединен с выходом второго счетчика, четвертый элемент И, выход которого подключен к входам за"писи блоков памяти видеофрагментаи кодов удаленности видеофрагмента, а первыч вход - к выходу первого элемента ИЛИ, первый, второй и третий мультиплексоры, третий элемент ИЛИ,пятый элемент И, счетный триггер, вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИодин выход - с одними входами третьего элемента ИЛИ и пятого элемента И, входом первого элемента задержки и третьим входом первого элемента И, а другой выход - 1 с синхровходами первого, второго и третьего мультиплексоров, входом второго элемента задержки, третьим входом второго элемента И и с другим входом первого элемента ИЛИ, инвер-. тор, третий элемент задержки, третий и четвертый регистры и блок сравнения, выход которого подключен к другому входу третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И; выходы блоков памяти видеофрагмента и кодовдальности подключены к информационным входам третьего и четвертого регистров соответственно. адресные входы - к выходу третьего мультиплексора, информационные входы - к выходам первого и второго мультиплексоров, соответственно, а входы считывания - к входам инвертора, третьего элемента задержки и входу системных синхроимпульсов, первые информационные входы первого, второго и третьего мультиплексоров являются соответственно третьим, четвертым и пятым информационными входами устройства, а вторые информационные входы - шестым, седьмым и восьмым информационными входами устройства соответственно, выход инвертора подключен к третьму входучетвертого элемента И, выход третьегоэлемента задержки соединен с другимвходом пятого элемента И и синхровходом четвертого регистра, выход которого подключен к одному входу блокасравнения, другой вход которого соединен с четвертым информационным входом устройства, синхровход третьегорегистра подключен к выходу пятогоэлемента И, а выход является вйходом устройства,1615776 Составитель Б.Кар Техред Л, Сердоков рректор Л.Вескид,. руше енного издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 оизводств РедактЗаказ 991Государс ираж 394омитета по изоосква, Ж, Р Подписноеетениям и открытушская наб., д. ям при ГКНТ ССС5