Устройство для формирования сигнала изображения

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 ц 738192 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Завалено 20.04,77 (21) 2477744/18-09 с присоединением заявки РЙ Государственный комитет СССР(23)Приоритет Опубликовано 30.05.80 Бюллетень 20 по делам изобретений к открытий(088,8) Дата опубликования описания 04,06.80(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛА ИЗОБРАЖЕНИЯ Изобретение относится к " телевизионной технике и может быть использовано для формирования статических и динамических испытательных изображений, таблиц, заставок, фигур вытеснения, тексто 5 вых и знаковых изображений, а также в специальных системах, имитирующих игровые ситуации, для отображения информации на черно-белых и цветных индикаторах телевизионного типа. Известно устройство для формирования сигнала изображения, содержааеесинхрогенератор, первый выход которого соединен с входами формирователя снт 1- нала знаковых изображений и формирОвателя сигнала статических изображений, блок управления, выход которого соединен с управляющим входом формирователя сигнала статических иэображений, и пирро- щ аналоговый преобразователь 1Однако известное устройство имеет следуюшие недостатки: ограниченные возможности при формировании подвижных изображений, так как не обеспечиваетсложных видов перемеаений на растре сизменением направления и скорости; ограниченные возможности и недостаточную оперативность при формировании знаковых изображений (надписей, цифровых отметок, сигналов точного времени и т.п.); недостаточную раэпичимость, а следовательно, недостаточную оперативность распознавания знаковой информации на фоне менщсшихся или движушихся цветных изображений,Цель изобретении - раск.ирение диапазона формирования иэображений.Для этого в устройство для формирования сигнала изображения, содержащеесинхрогенератор, первый выход которогосоединен с входами формирователя сигнала знаковых изображений и формирователя сигнала статических изображений,блок управления, выход которого соединенс управляющим входом формирователясигнала статических изображений, и цифроаналоговый преобразователь, введены3 73819управляемый делитель частоты, формирователь сигналов динамических изображений, формирователь сигналов фигурвытеснения кадра, логический блок, матрица яркостной перекодировки сигнала и-счетчик временного отсчета, причем первый и второй выходы синхрогенераторакак непосредственно,. так и через управляемый делитель частоты подключены ксоответствующим параллельно соединенным входам формирователя сигналов динамических изображений и формирователясигналов фигур вытеснения кадра, выходыкоторых и выход формирователя сигналастатических изображений соединены с соответствующими тремя входами логического блока, а его управляющий вход и параллельно подключенные управняюшиевходы формирователя сигналов динамичес ких изображений, формирователя сигналовфигур вытеснения кадра, формирователясигнала знаковых изображений, управляемого делителя частоты и счетчика временного отсчета подключены к выходубежа управления, выход логического блока15через матрицу яркостной перекодировки:сигнала соединен с входом цифроаналогового преобразователя, второй выход синхрогенератора соединен с входом синхро 30низации счетчика временного отсчета,первый выход, которого соединен с вторымвходом формирователя сигнала знаковыхизображений, выход которого подключен квторому входу матрицы яркостной перекорировки сигнала, а второй выход счетчи 35ка временного отсчета соединен с входомблока управления.На чертеже изображена структурнаясхема устройства,Устройство содержит синхрогенератор401, формирователь 2 сигнала зйаковьх: изображений, формирователь 3 сигналастатических изображений, блок 4 управления, цифроаналоговый преобразователь 5,45управляемый делитель 6 частоты, формирователь 7 сигналов динамических изображений, формирователь 8 сигналов фигур вытеснения кадра, логический блок9, матрицу 10 яркостной перекодировкисигнала и счетчик 11 временного отсчета.50Устройство работает следующим образом.Синхрогенератор 1 формирует линейновозрастаюшие разрядные функции гори 55:зонтальной и вертикальной дискретизации.,цифровые развертывающие функции, которые используются в схеме синхрогенератора для формирования сигналов син 2 фхронизации и гашения и одновременно в формирователях 2, 3, 7 и 8 соответственно сигналов знаковых, статических и динамических изображений и фигур вытеснения кадра в качестве первичных опорных) сигналов в целях формирования.Формирователь 2 сигнала знаковых изображений построен по двухступенчатой схеме, в которой методами математической логики на основе цифровых развертывающих функций (АРФ) синхрогенератора сначала формируются знаки (буквы, цифры, специальные знаки и т.д,) а также горизонтальные и вертикальные координаты. этих знаков на растре, а за-. тем путем реализации для каждого знака операции коньюнкции для трех пе.- ременных и последующей дизъюнкции полученных выражений формируется сигнал текстовых элементов изображения (надписей, цифровых отметок, сигналов точного времени и т,д.), При этом для синтеза знаков используются ЦРФ младших разрядов, а для синтеза координат- старших разрядов.формирователь 3 сигнала статических изображений, используя ЦРФ синхрогенератора, формирует широкую номенклатуру неподвижных испытательных изображений, которые позволяют произвести всестороннюю проверку и точную настройку современных цветных и черно-белых видеокон-. трольныХ устройств и телевизионных приемников. Такими сигналами могут быть сигралы сетчатоготочечного или шахматного полей, цветных полос, цветовых мозаик, градационных клиньев, кругов, окружностей и, наконец, сложных изображений в виде электронных испытательных таблиц (ЗИТ). Синтезируемые формирователем 3 изображения строятся из набора более простых изображений, каковыми являются1 вертикальные и горизонтальные линии различной сирины, а также прямоугольники и квадраты, образованные пересечением этих линий, в том числе элементы точечного поля и прямоугольные участки, используе алые для формирования ЭИТ, Ширина линий и размеры прямоугольников на телевизионном растре определяются периодичностью формирующих их функций дискретизации младшего разряда, а число их на растре - периодичностью функций дискретизации старшего разряда.Формирователь 3 сигнала статических изображений подобно формирователю 2 целесообразно выполнять по двухступен73819 чатой схеме, в которой сначала формируются основные испытательные изображе-,ния, а затем на их основе производитсясинтез комбинированных изображений иЭИТ, а также выбор изображений. 5Для получения одновременно простойи гибкой (позволякшей легко изменятьтекстовую информацию на растре или видис пытательных изображений) схемнойструктуры формирователей 2 и 3 наиболее целесообразной элементной базоидля выполнения первых ступеней этихблоков являются постоянные запоминаюшие устройства (ПЗУ) в виде больших, интегральных схем. Вторые ступени фонмирователей целесообразно выполнятьс использованием коммутаторов цифровыхсигналов и схем логического сложения.Формирователь 7 сигналов динамических изображений формирует испытательные изображения, которые могут перемешаться на растре в любом направлениии с различными скоростями, Эти изображения могут иметь специальную формуили в ряде случаев повторять изображения25юрмирователя 3, Подвижные изображенияйозволяют легко обнаружить небольшиегеометрические искажения ТВ растра,которые с трудом обнаруживаются при использовании неподвижных испытательных30изображений. Поэтому их применение эффективно в системах, где обнаружение гео метрических искажений наиболее важно; например в измерительных приборах с отображением результатов измерений на ТВ растре 5в аналоговой форме или в специальных -,ТВ системах для научных исследований.Эти изображения необходимы, кроме того,для анализа искажений сигнала в совре 40менных и перспективных системах цифрового телевидения. И, наконец, подвижныеизображения в зависимости от их конфигурации могут применяться в качествезаставок и фоновых изображений для ТВ45вешания,Формирователь 7 сигналов динамических изображений выполняется также какформирователь 3, но в отличие от последнего в качестве первичных сигналов вцепях формирования используются ВРФсобственного делителя частоты, построение которого, число разрядов и тактовая частота на входе аналогичны делителю частоты синхрогенератора 1. Двоичные разряды делителя 6 частОты, формируюшие 1 ЛРФ горизонтальной и вертикальной дискретизации, устанавливаются вопределенное исходное положение соот 2 6ветственно в интервалах обратного ходастрочной и кадровой развертки, При этомБРФ и формируемые на их основе сигналы жестко связаны по фазе с сигналамисинхронизации. Для перемещения изображения на растре необходимо с определенной тактовой частотой изменять в туили иную сторону установочный код разрядов делителя 6 частоты, Изменяя соответствуюшим образом установочные кодыи тактовые частоты, можнополучить сдвигизображения в любом направлении, Дляизменения установочных кодов могут бытьиспользованы управляемые реверсивныесчетчики, а для изменений тактовой частоты и соответственно скорости перемещения изображений - управляемый делитель6 частоты,. Таким образом, формирователь 7 сигналов динамических изображений выполняется по трехступенчатой схеме, в ко,торой сначала формируются БРФ горизонтальной и вертикальной дискретизации, перемешаюшиеся относительно сигналов синхронизации, далее на их основе формируются испытательные изображения к, наконец, производится синтез комбинированных изображений и ЭИТ и выбор изображений.Наиболее целесообразной элементной базой для выполнения управляемого делителя 6 частоты, а также реверсивных счетчиков и делителей частоты, входяших в схему формирователя 7, являются пересчетные схемы средней и большой степени интеграции, Остальные блоки формирователя 7 выполняются аналогично соответствуюшим блокам формирователя 3.Формирователь 8 сигналов фигур вытеснения кадра формирует на растре подвижные или измецяюшиеся в размерах геометрические фигуры - горизонтальные и вертикальные полосы, прямоугольники, треугольники, ромбы, круги и т.д, Кроме того, он формирует разделяющие растр отдельные подвижные линии - прямые, параболы, синусоиды и т,д. Эти фигуры приводняются для микширования изображений путем медленного вытЕснения одного изображения другим, что может быть испогьзовано в случае их применения в качестве заставок, фоновых изображений и т.д. В принципе все фигуры вытеснения независимо от их сложности могут бьггь сформированы цифровыми методами. При этом формирователь 8 строится аналогично формирователю 7. Однако некоторые фигуры, для синтеза которых цифровыми7 73819методами необходимы ПЗУ сверхвысокогобыстродействия и большой степени интеграции, не освоенные в настоящее времяпромышленностью, целесообразно формировать аналоговыми или цифроаналоговымиметодами,Логический блок 9 в соответствии скомандами, поступающими от блока 4управления, используя в качестве первичных сигналов сигналы формирователей 103, 7 и 8, синтезирует на их основе сигналы, представляюшие собой разнообразные логические выражения - простые исложные. Он может в отдельности пропускать тот или иной сигнал, а также 15сйнтеэироввть дизъюнктивные и конъюктивные логические выражения или ихкомбинации, Пропущенные в отдельностисигналы формирователей 3 и 7 используются в качестве испытательных,-а их 20комбинации могут найти широкое применение в качестве заставок и фоновыхизображений для БТВ. Закономерные инезакономерные чередования цветныхэлементов и особенно их вариации могут 25создавать сложные узоры и трюковыеэффекты,Надписи, синтезируемые формирователем 2 знаковых изображений, могут занимать нв растре произвольное положение, образуя порой пересекаюшиеся подмножества с фоновым изображением. Естественно, что при отображении знаков,сигнал которых соответствует уровню белого, на "светлых" участках изображениядетальная контрастность надписейбудетравной нулю или недостаточной, что приведет к ухудшению распознавания. Поэтому целесообразно осуществить такую перекодировку сигналов знаковых,изображений, при которой на светлом фоне (белом;"желтом, голубом, зеленом) надписьбыла бы черной, в на темном фоне (пурпурном, красном, синем,.черном) - белой.Эти условия могут быть реализованылогическими функциями в виде нормальнойдизъюнктивной формы, Они осуществляютсяматрицей 10 яркостной перекодировки,Наиболее целесообразной формой выполнения логическоГо блока 9 и матрицы 10 . 50являются ПЗУ в виде больших интегральных схем.Выбор режима работы предлагаемогоустройства производится блоком 4 управления. Данный блок обеспечивает работу 55устрой:тва как в режиме ручного управления, так и в режиме автоматическойслфены изображений и текстовой информа 2 8ции. С выхода блока 4 сигналы управления подаются на соответствующие входыформирователей 2, 3, 7 и 8 сигналовизображений, управляемого делителя 6частоты, логического блока 9 и счетчика 11 временного отсчета, В зависимостиот программы работы, задаваемой блоком 4, формирователь 2 сигнала знаковых изображений синтезирует определен-ные надписи и цифровые отметки и располагает йх в тех или иных местах растра.Сигналы управления определяк т выборизображений, синтезируемых формирователем 3 сигнала статических иэображений,формирователем 7 сигналов динамическихизображений и формирователем 8 сигналов фигур вытеснения, в также выбор видакомбинационных логических функций, формируемых логическим блоком 9, т,е. в конечном итоге эти сигналы определяют видформируемого устройством изображения.Кроме того; они определяют динамические свойства (направление и скоростьперемещения) подвижных изображений ифигур вытеснения. И, наконец, сигналыблока 4 управляют счетчиком 11 временного отсчета, определяя режим его работы.Импульсы кадрового гашения цифровогосинхрогенератора 1, частота которыхравна 50 Гц, а стабильность частоты определяется стабильностью работы кварцованного генератора задвюших импульсов,используются в качестве задающих всхеме счетчика 11 временного отсчета,Счетчик формирует импульсные последовательности с периодом следования, равным секунде, минуте, часу, суткам, Этипоследовательности управляют работойцифрового коммутатора, входящего в схему формирователя 2 сигнала знаковыхизображений, и в результате формируетсясигнал временного отсчета, который отображается в цифровом виде на ТВ растре.Сигналы временного отсчета в зависимостиот режима работы счетчика 11 могутиспользоваться для фиксации текущеговремени, фиксации временных интервалов(секундомер), обратного отсчета времени(стартовые часы) и т,д, Временные отметки с выхода счетчика 11 подаются,кроме того, на вход блока 4 управленияи управляют его работой в режимах автоматической смены изображений и работыпо программе,Формирователи 2, 3, 7 и 8 сигналовсинтезируют сигналы основных цветов738192 101 тем, что, с целью расширения диапазонаформирования иэображений, в него введены управляемый делитель частоты, форми-,рователь сигналов динамических изобра 5. жений, формирователь сигналов фигурвытеснения кадра, логический блок, матрица яркостной перекодировки сигналаи счетчик временного отсчета, причемпервый и второй выходы синхрогенератора как непосредственно, так и черезуправляемый делитель частоты подключе- ны к соответствую 1 дим параллельно соединенным входам формирователя сигналов динамических изображений и формирователя сигналов фигур вытеснения кадра,"выходы которых и выход формирователясигнала статическихизображений соединены с соответствующими тремя входамилогического блока, а его управляющий20 вход и параллельно подключенные управ-ляющие входы формирователя сигналовдина мических иэображений, формирователясигналов фигур вытеснения кадра, формирователя сигнала знаКовых изображений,25 управляемого делителя частоты и счетчика временного отсчета подключены квыходу блока управления, выход логического блока через матрицу яркостной перекодировки сигнала соединен с входомЗ 0 цифроаналогового преобразователя, второйвыход синхрогенератора соединен с входом синхронизации счетчика временногоотсчета, первый выход которого соединенс вторым входом формирователя сигналазнаковых изображений, выход которогоподкшочен к второму входу матрицы яр костной перекодировки сигнала, а второйвыход счетчика временного отсчета соединен с входом блока управления.40:.этих комбинаций в аналоговый сигналкалиброванного уровня, осуществляетсяс высокой точностью цифроаналоговымпреобразователем 5. Последний во избежании перегрузки элементов тракта передачи производит уровневое кодирование сигналов в зависимости от их цветности Размах сигналов насыщенных цветов уменьшается до 75 о/,от их полногоразмаха. Размах сигналов, создающихэлементы белого цвета, сохраняется неизменным. Преобразователь 5 может бытьвыполнен в виде ПЗУ,Предлагаемое устройство в отличиеот известного имеет расширенный диапазон формирования изображения, т,е, обеспечивает формирование широкой номенклатуры испытательных изображений (статических и динамических) , заставок ифоновых иэображений благодаря многообразию типов формирователей и в основномза счет возможности взаимного комбинирования их сигналов; обеспечивает широкиевозможности и большую оперативность(надписей, цифровых отметок и т,д.);обеспечивает хорошую различимость, а следовательно, и оперативность распознавания знаювой информации на фоне меняющихся или движущихся цветных изображений,Устройство для формирования сигнала изображения, содержащее синхрогенератор, первый выход которого соединен с входами формирователя сигнала знаковых иэображений и формирователя сигнала стати ческих изображений, блок управления, выход которого соединен с управляющим входом формирователя сигнала статических изображений, и цифроаналоговый преобразователь, отличающееся Формула изобретении Источники информации,принятые во внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР М 470830, кл. 6 06 К 15/20, 1872Составитель А. Панованена ТехреаЖ. Каоаенееач КорТираж Т 29 ПоапноноГосударственного комитета СССлам юобретений и открытийосква, Ж 35, Раушскаа наб., д ор Н. Сух каз 2833/39 БНИИПИ по де 113035, М