Устройство для формирования информации на телевизионном индикаторе

/ ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.А. Савйстренк ьство СССР 1980. тво СССР 1980ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ 1) 3346978/18-242) 16.10.816) 23.02.84. Бюл. М /(54 ) (57) 1. УСТРОИСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ НА ТЕЛЕВИЗИОННОМИНДИКАТОРЕ, содержащее последователь.но соединенные первый синхронизатор,счетчик по координате )(, первый дешифратор, приоритетный блок, цифроаналоговый преобразователь, подключенный к телевизионному индикатору)первый коммутатор, второй коммутатор,выход которого соединен с вторымвходом приоритетного блока, третийвход которого является первым входомустройства, второй вход которого является вторым входом цифроаналогового преобразователя, третий вход кото.рого соединен с первым выходом первого блока памяти, второй вход которого соединен с первым входом вычислителя траектории изображения, второй вход которого соединен с выходомделителя частоты, вход которого соединен с первым выходом первого синхронизатора, второй выход которого соединен с входом счетчика по координате У, выход которого соединен свторым входом первого дешифратора,третий ныход первого синхронизаторасоединен с первым входом первого блока памяти, второй вход которого является третьим входом устройства,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью упрощения устройства путемсокращения объема блока памяти, оносодержит триггер, первый и второй ре,801075298 А гистры сдвига, элемент задержки, вы-числитель поворота изображения и вычислитель масштаба изображения,: первый и второй блоки сравнения, второйи третий блоки памяти, первый сумматор, второй дешифратор и формирователь адреса, первый и второй входыкоторого соединены соответственно спервым и вторым выходами вычислителя поворота изображения, первый входкоторого соединен с соответствующимвыходом первого синхронизатора, первый выход которого соединен с первымвходом первого и второго регистровсдвига, вторые входы которых соединены с выходом нторого дешифратора,вход которого соединен с выходом первого сумматора, первый вход которогосоединен с выходом элемента задержки, Щвход которого соединен с вторым вхо-дом первого сумматора, первым выхо.дом масштаба изображения, вычислителя и первым входом первой схемы срав-Янения, второй вход которой соединенс выходом счетчика по координате Х, фффффа выход - с первым входом первогокоммутатора, второй и третий входыкоторого соединены соотнетственно . ф 3с выходом второго и третьего блоков (Япамяти, первый вход которых соединенс третьим выходом первого синхрониза- фффтора, вторым входом вычислителя пово- (рота изображения, третьим входомформирователя адреса и четвертымвходом первого коммутатора, выходкоторого соединен с третьими входами первого и второго регистра сдвига,выходы которых соединенысоответст- фр.венно с первым и вторым входами вто- ффрого коммутатора, третий и четвертыйвходы которого соединены соответственно с четвертыми вход ми первогои второго регистров сдвига и с соответствующими выходами триггера, одиниз входов которого соединен с соответствующим выходом первого синхрони.затора, а другой - с выходом второй1075298 10 схем сравнения, первый вход которой соединен с выходом счетчика по координате У, а второй вход второго бло ка сравнения соединен с вторым выходом вычислителя масштаба иэображения, первый вход которого соединен с первым выходом первого блока памяти, второй и третий выходы которого соединены соответственно с третьим и четвертым входами вычислителя поворо та изображения, а четвертый выход первого блока памяти соединен с вторым входом второго и третьего блоков памяти, третий и четвертый входы которых соединены с соответствующими выходами формирователя адреса и соот ветственно с вторым и третьим входами вычислителя масштаба иэображения, четвертый и пятый входы которого соединены с соответствующими выходами вычислителя траектории изображения, а шестой вход соединен .с первым выходом первого синхронизатора.2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что вычислитель поворота иэображения содержит третий, четвертый и пятый коммутаторы, первый, второй, третий, четвер тый, пятый, шестой, седьмой, восьмой девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый регистры, первый, второй третий и четвертый умножители, второй.и третий сумматоры и второй синхронизатор, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами вычислителя поворота изображения, третий и четвертый входы и выход которого являются соответственно одними из входов первого, второго и третьего и входами четвертого, пятого, шестого,седьмого, восьмого и девятого регистров и одними из выходов десятого и одиннадцатого регистров, другие выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами третьего коммутатора, третий вход которогоИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для создания различных специализированных и универсальных дисплеев, телевизионных тренажеров и иг ровых автоматов.Известно устройство для Формирования информации на телевизионном индикаторе, содержащее блок синхронизации, выход которого соединен через счетчик с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока памяти и персоединен с выходом двенадцатого регистра, вход которого и входы одиннадцатого и десятого регистров соедииены соответственно с первым, вторыми третьим выходами третьего коммутатора, четвертый и пятый входы которого соединены -оответственно с выходом второго и третьего сумматоров,входы которых соединены с выходамисоответствующих умножителей, входыкоторых соединены с соответствующими выходами пятого и четвертого коммутаторов, соответствующие входы которых соединены соответственно с вы-ходами четвертого, пятого, шестого,седьмого и восьмого и девятого регистров и первого, второго и третьегорегистров, другие входы которых соединены с соответствующими входамичетвертого коммутатора, соответствующий вход которого соединен с четвертым выходом третьего коммутатора,шестой вход которого и соответствующий вход четвертого и пятого коммутаторов соединены с соответствующими выходами второго синхронизатора. 3. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что вычислитель масштаба изображения содержит пятый умножитель, четвертый сумматор и тринадцатый регистр, последователь но соединенные шестой умножитель,пятый сумматор и четырнадцатый регистр и третий синхронизатор, входкоторого является шестым входом вычислителя масштаба изображения, авыход соединен с другим входом тринадцатого и четырнадцатого регистров,выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами вычислителя масштаба изображения, первый,второй, третий, четвертый и пятыйвходы которого являются соответствующими входами пятого и шестого умножителя и четвертого и пятого сумматоров. вым входом формирователя длительности сигнала, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения, а выход - с управляющим входом блока памяти и через элемент ИЛИ - с видео контрольным блоком, первый вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом блока сравнения, а второй вход - со входом первого элемента ИЛИ и выходом регистра сдвига, информационный вход которого соединен с выходомвторого элемента ИЛИ и управляющимвходом дополнительного блока памяти,выход которого соединен с управляющим входом регистра сдвига, тактовый вход которого соединен с выходом блока синхронизации 1.В устройстве реализован следующий способ описания изображений. 5Для кодирования информации исполь зуются два типа кодовых слов: слова параметров в абсолютной форме и слова коррекции .Слова параметров в абсолютной фор 10 ме дают полное описание элемента и занимают в памяти несколько слов. При этом в первом слове размещается двоичный код координаты Х, во втором - код кооРдинаты , в третьем длина горизонтальной линии в единицах растра.Так, для задания точки требуются 2 слова, горизонтальной прямой 3 слова, для точки, расположенной на этой же строке, что и предыдущая точка или прямая - одно слово.Кодовые слова коррекции обозначают приращение по координате Х или стира ние точки на данной строке под точкой чертежа предыдущей строки.Данный метод описания изображений требует большого объема блока памяти Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для формирования информации на телевизионном индикаторе, содержащее синхронизатор, выходы которого подключены ко входам блока преобразования координат, блок ввода, выхо- З 5 ды которого подключены к вычислитель ным блокам, два коммутатора, входы которых подключены к выходам синхрогенератора и второго вычислительного блока, а выходы - ко входам двух 40 суммирующих счетчиков, выходы второго вычислительного блока подключены к выходам первого вычислительного блока и блока преобразования координат, а выход - к соответствующим 45 входам суммирующих счетчиков, выход цифроаналогового преобразователя подключен ко входу телевизионного индикатора, при этом первый выход синхрогенератора подключен ко входу делителя частоты, выход которого подключен ко входу первого вычислительного блока, второй выход синхрогенератора подключен ко входам суммирующих счетчиков и счетчика по координате Х , выходы блока преобразования координат и счетчика по координате Х подключены ко входам логического формирователя, выходы суммирующих счетчиков подключены ко входам синтезатора вращающихся60 изображений, подключены ко входам блока приоритета и цветового кодирования, выход которого подключен к входу цифроаналогового преобразователя Г 23. 65 Недостатком устройства является то, что оно требует большого объема блока памяти при формировании сложных динамических трехмерных изображений с изменяющимися масштабом и ракурсом.Целью изобретения является упрощение устройства за счет сокращения объема первого блока памяти.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для формирования информации на телевизионном индикаторе, содержащее последователь. но соединенные первый синхронизатор, счетчик по координате Х , первый дешифратор, приоритетный блок, цифра аналоговый преобразователь и телевизионный индикатор, первый коммутатор, второй коммутатор, выход которого соединен со вторым входом приоритетного блока, третий вход которого является первым входом устройства, второй вход которого является вторым входом цифроаналогового:преобразователя, третий вход которого соединен с первым выходом первого блока памяти, второй выход которого соединен .с первым входом вычислителя траектории изображения, второй вход которого соединен с выходом делителя частоты, вход которого соединен с первым выходом первого синхронизатора, второй выход которого соединен с входом счетчика по координате У , выход которого соединен с вторым входом первого дешифратора, третий выход первого синхронизатора соединен с первым входом первого блока памяти, второй вход которого является третьим входом устройства, содержит триггер, первый и второй регистр сдвига, элемент задержки, вычислитель поворота изображения, вычислитель масштаба иэображения, первый и второй блоки сравнения, второй и третий блоки памяти, первый сумматор, второй дешифратор и формирователь адреса, первый и второй вхо ды которого соединены соответствен- . но с первым и вторым выходами вычислителя поворота иэображения, первый вход которого соединен с соответствующим выходом первого синхронизатора, первый выход которого соединен с первым входом первого и второго регистров сдвига, вторые входы которых соединены с выходом второго дешифратора, вход которого соединен с выходом первого сумматора, первый вход которого соединен с выходом элемента задержки, вход котороГо соединен с вторым входом первого сумматора, первым выходом вычислителя масштаба иэображения и первым входом первой схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом счетчика по координате Х , а выход-, соединен с первым входом первогокоммутатора, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом второго и третьего блоков памяти, первый вход которых соединен с третьим выходом первого синхронизатора, вторым входом вычисли теля поворота изображения, третьим входом Формирователя адреса и четвер тым входом первого коммутатора, выход которого соединен с третьим входом первого и второго регистров сдви га, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами второго коммутатора, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с четвертыми входами первого и второго регистров сдвига и с соответствующими выходами триггера, один из входов которого соединен с соответствующим выходом первого синхронизатора, а другой - с выходом второй схемы сравнения, первый вход которой соединен с выходом счетчика по координате У, а второй вход второго блока сравнения соединен с вторым выходом вычислителя масштаба изображения, первый вход которого со единен с первым выходом первого блока памяти, второй и третий выходы которого соединены соответственно с третьими и четвертыми входами вычислителя поворота изображения, а четвертый выход первого блока памяти соединен со вторым входом второго и третьего блоков памяти, третий и четвертый вход которых соединен с соответствующими выходами формирова теля адреса и соответственно с вторым и третьим входами вычислителя масштаба изображения, четвертый и пятый входы которого соединены с соответствующими выходами вычислителя 40 траектории изображения, а шестой вход соединен с первым выходом первого синхронизатора.Кроме того, вычислитель поворота изображения содержит третий, четвертый и пятый коммутаторы, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый регистры, первый, второй, третий и четвертый умножители, второй и третий сумматоры и второй синхронизатор, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вто рым входами вычислителя поворота иэображения, третий и четвертый входы и выход которого являются соответ. ственно одними из входов первого, второго и третьего и входами четвертого, пятого, шестого, седвмого, восьмого и девятого регистров и од О ними иэ выходов десятого и одиннадцатого регистров, другие выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входом третьего коммутатора, третий вход которого соединен 65 с выходом двенадцатого регистра, вход которого и вход одиннадцатого и десятого регистров соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходом третьего коммутатора, четвертый и пятый входы которого соединены соответ ственно с выходом второго и третьего сумматоров, входы которых соединены с выходами соответствующих умножителей, входы которых соединены с соответствующими выходами пятого и четвертого коммутаторов, соответствующие входы которых соединены соответственно с выходами четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого и девятого регистров и первого, второго и третьего регистров, другие входы которых соединены с соответствующими входами четвертого коммутатора, соответствующий вход которого соединен с четвертым выходом третьего коммутатора, шестой вход которого и соответствующий вход четвертого и пятого коммутаторов соединены с соответствующими выходами второго синхронизатора.При этом вычислитель масштаба изображения содержит последовательно соединенные пятый умножитель, четвер тый сумматор и тринадцатый регистр, последовательно соединенные шестой умножитель, пятый сумматор и четырнадцатый регистр и третий синхронизатор, вход которого является шестым входом вычислителя масштаба изображения, а выход соединен с другим входом тринадцатого и четырнадцатого регистров, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходом вычислителя масштаба изображения первый, второй, третий, четвертый и пятый входы которого являются соответственно соответствующими входами пятого и шестого умножителя и четвертого и пятого сумматоров.На Фиг. 1 представлена функциональ ная схема устройства; на фиг, 2 Функциональная схема вычислителя поворота иэображения; на Фиг. 3 Функциональная схема вычислителя масштаба изображения.Схема содержит синхрогенератор 1, счетчик 2 по координате, дешифратор 3, делитель 4 частоты, блок 5 памяти, циФроаналоговый преобразователь 6, телевизионный индикатор 7,счетчик 8 по координате У, вычислители 9 и 10 траектории и поворотаизображения, коммутаторы 11 и 12,приоритетный блок 13 блоки 14 и 15памяти, формироатель 16 адреса,вычислитель 17 масштаба изображения,схемы 18 и 19 сравнения, элемент 20задержки, регистры 21 и 22 сдвига,1 триггер 23, сумматор 24, дешифратор 25, регистры 26-34, коммутаторы 35- 37, умножителй 38-41, сумматоры 42 и 43, регистры 44-46, синхронизатор,) =Х=оо 12) 20 30 Х =Х со 5 у-У 540 У"= Х" Всг, уУсоз у 2": 7" 35 Моделирование выражений (3), (4)и 5) осуществляется вычислителем 10в сравнительно низком темпе.40 Полйый расчет осуществляется заодин полукадр изображения, причемфиксируются только координаты Х и У,которые затем поступают в формирователь 1 б адреса, формирователь 1 б 45 адреса Формирует адресный код ячеекблоков 14 и 15 памяти, в которыезаносятся значения яркости изображений, хранящихся в блоке 5 памяти.При этом одному и тому же элементу 50 изображения, хранящемуся в блоке 5,14 и 15 будут соответствовать разныезначения координат.Блоки 34 и 15.памяти хранят информацию, вычисленную соответствен нО для первоГО и втОРОГО полукадровПосле преобразования координатплоскостей иэображения объекта иФормирования в блоках 14 и 15 памяти нового изображения в следующихполукадрах происходит е".о опрос иформирование на экране телевизионно.го индикатора с учетом смещения покоординатным осям и изменения егомааатаба.Это осуществляется следующим обра зом. умножители 48 и 49, сумматоры 50и 51, регистры 52 и 53 и синхронизатор .54,Устройство работает следующим образом.Синхрогенератор 1 является основным хронирующим и частотозадающимблоком, обеспечивающим синхронностьработы всего Устройства. Он вырабатывает строчные, кадровые, полукадровые и тактовые импульсы, используемые для обеспечения работы вычислительных устройств.Формирование статической информации осуществляется дешифратором 3 изсигналов горизонтальной и вертикальной дискретизацией. Для этого навход дешифратора 3 поступают сигналыцифровых развертывающих функций горизонтальной и вертикальной дискретизаций. Сигналы формируются с помощью счетчика 2 по координате Х исчетчика 8 по координате , на входкоторых поступают соответственно тактовые и строчные импульсы,Устройство позволке+ Формироватькак статические, так и динамическиеизображения, которые могут подвер"гаться различным геометрическимпреобразованиям, таким как смещениепо координатным осям, изменение масштаба, вращение и изменение ракурса.Параметрические уравнения траектории точки М (Х,1, 2) в декартовойсистеме коордийат в плоскости (Х, У)обычно выражают в виде двух функцийот одного аргументаХ= ф"1=)где Х 1 и У - коодринаты проекций материальной точки М на плоскость(Х, У), движущейся в пространстве.Плоскость (Х,У) представляет собой в данном случае как бы плоскостьэкрана телевизионного индикатора,на котором формируются проекции трехмерных изображений.Расчет координат точки М осуществляется с помощью вычислителя 9. Временные интервалы, соответствующие параметру 1, обеспечиваются путем деления синхроимпульсов частоты полейделителем 4 частоты. КоэФфициент деления этого делителя выбирается исходя из заданной величины временной дискретности, обеспечивающей "плавное "смещение точки М.Трехмерное изображение объекта задается вручную оператором или с помощью внешней ЭВМ в виде несколькихплоскостей, координаты Х, У, 3 и значения яркости которых хранятся вблоке 5 памяти.Формирование иэображений, подвергаемых изменению ракурса и вращению,осуществляется с помощью вычислителя 10, который производит пересчет координат Х, (, 2 трехмерного изображения при его повороте относительно осей , У, 2 соответственно науглы с, ,Последовательность поворота изображения объекта относительно осейкоординат обычно выбирается в зависимости от требуемых задач.Так, например, последовательностьповорота изображения самолета общепринята и осуществляется сначала пооси Х, затем по оси 1 и, наконецпо оси 2Математически это можно записатьв виде:15 исходные координаты поворот относительно оси ХХ =Х=У соВЫ -2 оуьо Ь) У ф Уо ВМс+2 О сОс поворот относительно оси У Х": ХсоВ /Ъ -Еип РКоммутатор 11 осуществляет подключение ныходов блоков 14 и 15 памяти ко входам регистров 21 и 22 сдвига. Коммутация осуществляется от синхронизатора 1 импульсами полейПри опросе блоков 14 и 15 памяти формирователь 16 начинает работать в режиме генератора адреса, который выдает коды ячеек координат Х и У, поступающие в вычислитель 17. Вычислитель 17 осуществляет преобразование координат Х и У изображения в соответствии с выражением (6): 5 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 т.е. изменяет масштаб и положение центра изображения (точки М) на экране телевизионного индикатора.Вычисленные новые значения координат поступают соответственно на входы схем 18 и 19 сравнения, на вторые входы которых поступают коды цифровых развертывающих функций счетчи-, ков 2 и 8 по координатам Х и У . Вначале вычисления производятся для пер вой строки матрицы блока 14 памяти, затем для второй и т.д., причем в первом цикле определяются преобразованные координаты Х и У левой ячейки блока 14 памяти. При совпадении кодов координат У и цифровой развертынающей функции по У срабатывает схема 14 сравнения и подключает с помощью триггера 23 регистр 21 сдвига на запись в него сигналов изображения с коммутатора 11. При этом запись сигнала произойдет только при совпадении кодов координат Х с цифро вой развертывающей функцией по Х Схема 18 сравнения в этом случае раэ решает запись в первый разрез регист ра 21 видеосигнала. На втором цикле определяются новые значения координат Х и, если они отличаются от координат, вычисленных в предыдущем цикле, на один дискрет, то видеосигнал записывается во второй разрез регистра 21.Если же значения координатХ и У будут в и раз больше одного дискрета, то видеосигнал записывается в и сле-, дующих разрядах регистра 21, а считывание регистра происходит и строк. Разность величин определяется с помощью элемента 20 задержки и сумматора 24. После записи строки изображения в регистр 21 сдвига происходит его считывание, а запись второй стро ки осуществляется уже в регистр 22 сдвига, Считывание регистра 21 сдвига происходит до тех пор, пока снова не сработает схема 19 сравнения. Видеосигнал при считывании регистров через коммутатор 12 поступает в приоритетный блок 13. В этом блоке каждому сигналу иэображения в соответствии с его приоритетом придается То или иное значение цнетности и яркости. На вход блока 15 могут поступать также сигналы с других аналогичных устройств. Блок 13 при этомобеспечивает определенную перекодировку некоторых изображений, с тем, чтобы обеспечить контрастный перепад яркости.С помощью цифроаналогоного преобразователя б осуществляются преобразования цифровых видеосигналов в аналоговую форму и формирование стан. дартного видеосигнала, который посту пает на телевизионный индикатор 7.С блока 5 памяти в регистры вычислителя 10, 26, 27 и 28 записываются значения координат Х Е, а в регистры 29-34 значения вди и соя углов Ы, и, у . В первом цикле вычислений блок 47 управления через коммутаторы 35 и 36 подключают регистры 27-30 к умножителям 38-41, которые вычисляют соответствующие произведения, а затем сумматор 42 определяет значение координаты 1, а сумматор 43 - значение координаты 2. Преобразованные координатыУи Е через коммутатор 37 заносятся в регистры 45 и 46.Таким образом, осуществляется поворот изображения относительно координатй Х, При повороте относительно координаты значения координат из регистров 45 и 46 переписываются в регистры 27 и 28. Далее работа устройства аналогична, при этом координаты пересчитываются по формулам (4) и (5).Преобразованные координаты Х и У, которые используются в дальнейшем, записынаются в регистры 44 и 45.Координаты Х ф и Уцс формирователя 16 адреса поступают на перемножители 48 и 49 вычислителя 17, где осу ществляется перемножение координат на величину масштаба(формула б), далее в сумматорах 50 и 51 определяется смещение изображения в соответствии с вычислительными координатами Х и У вычислителем 9, Полученные значения координат переписываются в регистры 52 и 53.Формирователь 16 адреса представляет собой обычный счетчик, Причем в режиме записи изображения запрос ячеек блоков 14 и 15 памяти осуществляется непосредственно значениями преобразованных координат, а в режиме считывания адрес ячеек определяется состоянием счетчика. Управление режимом работы формирователя 16 адреса проиэнодится синхрогенератором, при этом тактовые импульсы поступают на вход счетчика, а сигнал поля (перного или второго) подключает адресные входы блоков 14 и 15 памяти либо к счетчику, либо к ныходным регистрам вычислителя 10.12 1075298 1 О 15 фиг Сравнение предложенного устройства с известным показывает, что для форЬщрорания сложного изображения, под- вергающегося смещению, изменению ,масштаба, вращению и изменению ракурса, применения матричного метода кодирования изображения, требуется синтезировать 8 изображений, каждое ;из которых в свою очередь требует для своего Формирования пдор бит информации; Если щ= и = Р, то для поворота одной иэ плоскостей изображения на 360 ф относительно координат Х, У, Е с угловой дискретностью в один элемент число синтезируемых матриц рав-но й= 27 й) =7 в, пФК: -2для симметричного иэображения.Таким образом, формирование сложных изображений матричным методом, используемом в известном устройстве требует увеличения емкости в пзгпз раз Таким образом, при формировании одной плоскости сложного иэображения с матрицей в 40 х 40 элементов выигрыш в предложенном устройстве за счет уменьшения объема памяти составит 3 3 6713 пЗ 3,14 40 -" 2 .10 раз.1075298ФигЗ ВНИИПИ Заказ 507/44 Тираж 447 Подписное филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул.Проектная, 4