Устройство для формирования растрового изображения кривых

ССЮЭ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 6646 16 1 ТЕНИЯ 4 ь Ж ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И СПНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ И К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(56) Словарь по кибернетике./Под ред акад. В.М. Глушкова. Киев, 1979, с, 211 .Авторское свидетельство СССР М 991486, кл, О 09 0 1 /08, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ РАСТРОВОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ КРИВЫХ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при проектировании устройств отображения графической информации. Цель изобретения - расширение области применения устройства%. путем формирования кривых, несимметричных относительно начала координат. Это достигается подключением счетного входа и второго выхода счет чика 11 узлов интерполяции соответственно к десятому выходу и второму адресному входу блока 1 управления. Множество узлов интерполяции, представленных указателями элементов, создают образ функции, который в соответствии с вводимым множителем позволяет отобразить реальную функцию. Доступ к элементам осуществляется в соответствии с содержанием хранящихся в них данных. Изобретение позволяет значительно расширить применение способа кусочно-линейной аппроксимации за счет точного, маса" табнруемого отображения функции.Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при проектировании устройствотображения графической информации.Цель изобретения - расширение области применения устройства путемформирования кривых, несимметричныхотносительно начала координат.На фиг. 1 представлена блок-схема Оустройства; на фиг. 2 - структураблока управления; на Фиг. 3 - отображение функции в дискретном пространстве; на фиг. 4 и 5 - алгоритм работы блока управления. 5Устройство содержит блок 1 управления, блок 2 деления, блок 3 регистров, счетчик 4 адреса, мультиплексор 5, регистр 6, триггер 7, блок 8постоянной памяти, блок 9 суммирования линейный интерполятор 10 исчетчик 11 узлов интерполяции.Блок 1 управления предназначендля работы блоков устройства.Назначение входных сигналов Х 25(источник сигнала) блокауправле-,ния,Сигнал "Пуск" по входу.12 предназначен для организации интерполятора. 30Сигнал "Признак последнего регистра" по первому информационному входу 13 соответствует номеру последнегорегистра в блоке 3 регистров.Сигнал "Абс./орд." по второму информационному входу 14 определяетвычисление устройством абсциссы илиординаты.Сигнал ."Первый узел" по третьемуинформационному входу 15 необходим 40для занесения параметров координатпервого аппроксимирующего отрезкапрямой (начала и конца ), а сигнал"Последний узел" по четвертому информационному входу 16 - для завершения интерполяции.Сигнал "Конец интерполяции прямой"по входу 17 сигнала конца интерполяции свидетельствует о готовности линейного интерполятора 10 к работе.Назначение выходных сигналов г(приемник сигналов) блокауправления.На первом выходе 18 сигнал "Запись М" организует запись содержимого 55регистров в блок 2 деления.На втором выходе 19 сигнал "СдвигМ" осуществляют сдвиг кода в блоке 2деления,На третьем выходе 20 по сигналу"Запись" производится запись содержимого блока 2 деления в блок 3 регистров.На четвертом выходе 2 по сигналу"+" счетчик 4 адреса изменяет своесостояние на единицУНа пятом выходе 22 сигнал "Сброс"устанавливает в исходное состояниесчетчик 4 адреса, триггер 7, счетчик 11 узлов интерполяции.На шестом выходе 23 по сигналуЯТ х/у: = Т х/у" триггер 7 изменяетсостояние на противоположное.На седьмом выходе 24 по сигналу"Код слагаемого алгебраической суммы", начиная с нулевого, обеспечивается формирование адреса блока 8постоянной памяти.На восьмом выходе 25 по сигналу"Сброс ЯМ" устанавливается в нулевоесостояние блок 9 суммирования, а посигналу "Ввод слагаемого код изблока 3 регистров, выделяемый указателем, заносится в блок 9 суммирования, изменяется на единицу послеформирования сигнала "Ввод слагаемого".На девятом выходе 26 по сигналу"Запись д Х" значение абсциссы заносится в линейный интерполятор 10, посигналу "Запись ДУ значение ординатызаносится в линейный интерполятор 10,а по сигналу "Координата прямой первая/вторая" интерполятор 1 О необходим для идентификации начала и конца отрезка прямой,На десятом выходе 27 сигнал "Счет+1" изменяет состояние счетчика 11узлов интерполяции на единицу.Блок 2 деления предназначен для деления кода множителя на 2,4,8,16 и т,д, в зависимости от требуемой точности определения координат узлов интерполяции отображаемой функции.Блок 3 регистров предназначен для хранения сдвинутых значений кода множителя функции.Счетчик 4 адреса предназначен для формирования адреса регистра и признака последнего регистра в блоке 3регистров.Мультиплексор 5 обеспечивает передачу информации с адресуемого входа на выход.Регистр б предназначен для хранения кода множителя функции на время ее отображения,(г) где ху - абсциссабтузла инт ордината и-гооляции функцииго отображения(2) видно, чтояции функции максимально Из выражений (1) и п-го узла интерполз144 бб 4Триггер 7 осуществляет выбор абсциссы или ординаты вычисляемых координат, в исходном состоянии производит выбор абсциссы, изменяет состояние на противоположное после вычис 5 ления абсциссы (ординаты) и занесения ее величины в линейный интерполятор О,Блок 8 постоянной памяти предназначен для формирования адреса коммутируемого входа мультиплексора 5 для передачи на его выход соответствующего слагаемого алгебраической суммы с целью определения проекции узла интерполяции на оси координат.Блок 9 суммирования предназначен для сложения величин, необходимых для определения проекций узлов интерполяции на оси координат. 20Линейный интерполятор 10 представляет собой устройство для интерполирования прямой, определяемой координатами конечных точек отрезка, в заданном дискретном пространстве, Счет чик 11 узлов интерполяции предназначен для подсчета единичных импульсов и формирования кода интерполируемого узла. Количество узлов определяется заданной функцией. 30Функционирование блока 1 управления осуществляется в соответствии с алгоритмом, представленным на фиг.4 и 5.По сигналу 11 Пуск 11 Т блоки 4 1 устанавливаются в исходное состояние, в блок 2 деления заносится содержимое регистра б.Сигналами "Сдвиг М" 4 и "Запись 5 осуществляется сдвиг кода и полученный результат запоминается. Счетчик 4 адреса изменяет свое состояние на единицу под воздействием сигнала "+1".При отсутствии "Признака последнего регистра" 7 процесс сдвига повторяется а при его наличии начинается процесс вычисления абсциссы (ординаты) узв интерполяции. Элементом алгоритмаЯосуществляется установка признака ервой координаты (первый отрезок прямой, аппроксимирующий Функцию, задается координатами начала и конца отрезка), Коду слагаемого алгебраической суммы присваивается нулевое значение. 55После завершения вычисления абсциссы (ординаты) и в соответствии с сигналами "Конец инте поляции прямой" О 1 А и "Абс./орд." 15 Формируетс я сигнал занесения результата в линейный интерполятор 10 (6) и 8,Для изменения состояния триггера 7на противоположное орми ется сигнал "Тх/у: = Тх/у 17 и 19После вычисления абсциссы узлаинтерполяции осуществляется переходС 7 О 9 на вычисление ординаты, который завершается ппи условии обработки первого узла 20) пере одом к второму узлу интерполяции (21) . Процессформирования сигналов для вычисления параметров второго зла осуществляется по цепи 25 , 9) и т.д.Если узел интерполяции не первый20 , то после перехода счетчика узлов интерполяции к следующему узлу22 производится запуск линейногоинтерполятора ЯЗ, и если узел интерполяции не последний Я , при"знак "Координата прямой первая/вторая" изменяется на противоположныйо25 , начинается процесс вылслениякоординат следующего узла 9 и т.д.При запуске линейного интерполятора 10 (23), воспроизводящего последний отрезок прямой, аппроксимиРУюЩнй ФУнкЦиюр пРоизво тсЯ Ф 1 авеРшение работы устройства 24 , 26) еПри рассмотрении семеиства прямых,соединяющих узлы интерполяции с началом координат (фиг. 3), видно,что абсцисса (ордината ) узла интерполяции характеризуется двумя сомножителями Уд=ОдСДЫ 18=08 ад, которые для различных узлов интерполяции имеют различные значения.Для подчинения управлению коорди-.натами всего множества узлов интерполяции (масштабирования) введен множитель М, изменяющийся для заданного дискретного пространства от нуля до максимального значения. Для приведения координат узлов интерполяции к общему множителю проводят следующие преобразования16646 544 М 9(х) координате соответствует произведение двух сомножителей - одного постоянного для и-го узла интерполяции и множителя М, изменяющегося гот нуля до максимального значения и постоянного для выражений (1) и (2). Максимальное значение И определяется полем отображения или максимальными значениями абсциссы и ординаты отображаемой Функции.Правая часть выражений (1 ) и (2 ) может быть представлена в виде алгебраической суммы слагаемых, представляющих собой коды, получаемые путем сдвига множителя М на определенное число разрядовМ (3) 2 где уе 6 а; 4 а 0, 0=1,2,4,8Му(М) =Хл ГЮР Рь(0, 0=1,2,4,8 (4)Для определения рядов (3 Э и ( 4 ) для каждого узла интерполяции функции максимального значения производится аппроксимация абсциссы (ординаты) в соответствии с условиями приближенияхф" -хсз(п)(5)у",с - .у 1 8(п), (6) где 8(п) - заданная точность нахождения абсциссы (ординаты)для данного дискретногопространства;х,у - анпроксимированные,значе- ния абсциссы и ордииаты,максумкс значения абсциссы и ординаты для Функции Мц(х)Аппроксимирующие значения опреде" ляются для множителя Мв соответ= ствии с выражениями (1), (2) и (3), (4) соответственно. Приближение к условиям (5), (6) выполняется итеративно.Основным аспектам данного метода является введение указателей элемен- Мтов для каждого узла интерполяции, обеспечивающих представление выражений (3) и (4).В соответствии с множеством элементов ряда макс екс М максмкс 248 5 10 15 20 26 ЗО 35 49 4 б М мкс(5),(6) при алгебраическом сложенииопределяют значение абсциссы (ординаты) в соответствии с выражениями(3) и (4).Множество узлов интерполяции, .представленных указателями элементов, создают образфункции, которыйв соответствии с вводимым множителемпозвопяет отобразить реальную функцию.Доступ к элементам осуществляетсяв соответствии с содержанием хранящихся в них данных.Прошивка блока 8 постоянной памяти осуществляется в соответствии свыражениями (3) и (4). Указатели задают но ряду элементов числового множества представленного максимальнойвеличиной множителя и последующимиего величинами, каждан из которыхравна предыдущей, деленной на два,для каждого узла интерполяции.Наиболее простой способ заданияуказателей элементов - это выявлениезадействованных весовых разрядовэлементов двоичного ряда при нредставлении максимальной величины абсциссы (ординаты )в двоичном коде.Однако прямое суммирование указателей элементов нецелесообразно изза большого их количества, что ведетк снижению быстродействия и увеличению объема постоянной памяти.Использование прямых и инверсныхвесовых разрядов позволяет сократитьв 2 раза и более указатели элементов,стоящие подряд.Предлагаемое устройство работаетследующим образом,Величина, соответствующая коду множителя М, заносится в регистр 6. В зависимости от требуемой точности аппроксимации функции осуществляют сдвиг указанного кода на определенное число разрядов и полученный результат запоминают. При этом величина кода множителя М из регистра 6 подается в блок 2 деления, который производит деление множителя на 2, 4, 8, 18 и т.д. Величина, соответствующая резулЬтату деления, заносится в блок 3 регистров и запоминается. С помощью счетчика 4 определяют кодадреса того регистра блока 3, в который записан результат деления. Приэтом счетчик 4 подсчитывает единичные импульсы, Формируемые в процессесдвига множителя М; При равенстве ко 5да числа, записанного в счетчике 4,числу регистров блока 3, счетчик 4выдает сигнал, который подается вблок 1 управления, 10При этом сигналы, соответствующие прямым и обратным, значениям кодамножителя, из блока 3 поступают навход мультиплексора 5, обеспечиваяпередачу информации с адресуемого 5входа на выход,По сигналам, формируемым блоком 1,триггероми счетчиком 11 узловинтерполяции, из блока 8 подаетсясигнал на вход мультиплексора 5, Иомер указателя является адресом коммутируемого входа мультиплексора 5,обеспечивающего передачу Фиксируемогоэлемента множества, который Формируют путем сдвига множителя Функции 25на число разрядов, определяемое наибольшим указателем.Коды, вьщелениые указателями, передаются на блок 9 суммирования, спомощью которого производят сложение 30составляющих для определения кодовпроекций узла интерполяции на осикоординат в соответствии с выраже. нием (3) и округляют результат.Результат, соответствующий коду 35абсциссы первого узла интерполяции,заносится в линейный интерполятор 10.Аналогично осуществляют определение кода ординаты и результат заносится в линейный интерполятор 10. 40Триггер 7 при этом установлен в состояние вычисления ординаты,Блок 1 управленйя формирует импульс, изменяющий код счетчика 11узлов интерполяции на единицу, и управляющий сигнал, определяющий записькоординаты конца (начала) отрезковв линейный интерполятор 10.После вычисления и занесения влинейный интерполятор 1 О абсциссы иординаты второго узла интерполяцииблок 1 выдает в линейный интерполятор 10 сигнал, по которому начинается процесс отображения заданной функции, Одновременно производится определение абсциссы и ординаты третьего узла интерполяции.Процесс Формирования координат завершается после формирования счетчиком 11 узлов интерполяции сигнала "Последний узел", вычисления абсциссы и ординаты этого узла, занесения результатов в линейный интерполятор 10 и выдачи сигнала, запускающего линейный интерполятор 10 для воспроизведения последнего отрезка прямой.Изобретение позволяет значительно расширить применение способа кусочно-линейной аппроксимации за счет точного, масштабируемого отображения функцииФормула изобретенияУстройство для формирования растрового изображения кривых, содержащее блок управления, йервый и второй выходы которого соединены с входами управления записью и сдвигом блока деления, выход которого подключен к информационному входу блока регистров, управляющий вход которого подключен к третьему выходу блока управления, четвертый и пятый выходы и первый информационный вход которого подключены соответственно к счетному входу, входу сброса и первому выходу счетчика адреса, второй выход которого соединен с адресно входом блока регистров, выход которого подключен к первому информационному входу мультиплексора, второй информа-, ционный вход которого и информационный вход блока деления соединены с выходом регистра, управляющий вход которого и управляющий вход блока управления являются входом сигнала "Пуск" устройства, шестой выход блока управления соединен с тактовым входом триггера, выход которого под" ключен к первому адресному входу блока постоянной памяти и информационному входу блока управления,седьмой выход которого соединен с вторым адресным входом блока постоянной памяти, выход котороГо подключен к адресному входу мультиплексора, выход которого подключен к информационному входу блока суммирования, управляющий вход которого подключен к восьмому выходу блока управления, девятый выход и вход сигнала конца интерполяции которого соединены соответственно с управляющим входом и первым выходом линейного интерполятора, информационный вход которого подключен к выходу блока суммирования, третий адресныйвход блока постоянной памяти соединен с первым выходом счетчика узловинтерполяции, вход сброса которогои вход сброса триггера подключенык пятому выходу блока управления, информационный вход регистра являетсяинформационным входом устройства,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью расширения области применения устройства путем формированиякривых, несимметричных относительноначала координат в нем счетныйвход и второй и третий выходы счетчика узлов интерполяции соединенысоответственно с десятым выходом итретьим и четвертым информационнымивходами блока управления.1446646 Составитель И,ЗагниТех е И.Хо аиич Патай дактор В.Данко Р д д , Корре-3 , Раушская наб д. венного комитет 113035, Москва,Ужгород, ул. Проектная, 4 Производстве еское предприят ли акаэ 6751/55 Тираж 459 ПодписноеНИИПИ Государст а по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР5 4/5