Устройство для отображения полутонового изображения на экране телевизионного приемника

ТЕН рков ьство СССР(57) Изобреттике и вычислназначено дл том и пред систеаши ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗ 21) 4381331/24-24(56) Авторское свидетелУ 1133615, кл. С 09 С 1Авторское свидетельс1249576, кл. С 09 С 1 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТОБРАЖЕНОНОВОГО ИЗОБРАл(ЕНИЯ НА ЭКРАНИЗИОННОГО ПРИЕМНИКА экране телевизионного приемника.Цель изобретения - повышение качества полутоновог о и зобр ажения за счетнепрерывности изменения его уровнейяркости - достигается введением Фор -мирователей 6,8 сигналов разверткипо координатам Х и У, генератора 7пилообразного напряжения разверткиХ, блока 9 элементов И, блока 10 злементов ИЛИ, первого, второго и третьего коммутаторов 12, 13,14 формирова.теля 5 уровней яркости, первого, втерого, третьего и четвертого регистров16, 17, 18, 19, дешифратора 20, элемента 21 задержки, триггера 22 и соответствующих функциональных связей.,Изобретение позволяет воспроизводитьна экране телевизионного приемникаточность и качество изменения полутонового изображения. Применение устройства повышает качество воспроизведенияполутонового изображения, динамическиизменяемого в реальном масштабе времени, и позволяет расширить областьприменения в системах маптинного проектирования и конструирования, в моделирующих системах и имитаторах,гденеобходимо отображение сложных, программно-изменяемых полутоновых картини изображений. 2 з.п. Ф-лы, 5 ил.,3 табл,3 1522273 сложные полутоновые иэображения,.состоящие из отдельных, программно-изменяемых образцов, причем изменение изображения возможно осуществлять5 от ЭВМ в режиме реального времени,Применение устройства позволяет осуществлять изменение изображения путем задания набора эталонных непрерывно- логических Функций, воспроизводящих в 10 требуемых областях экрана полутоновые изображения. В связи с непрерывностью этих Функций, задающих изменение уровней яркости, обеспечивается высокаяИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в системах машинного синтеза изображений наэкране телевизионного приемника. 25Цель. изобретения - повышение качества полутонового изображения за счетнепрерывности изменения его уровнейяркости.На фиг. 1 показана функциональнаясхема устройства; на фиг. 2 - схемаформирователя сигналов развертки покоординате Х на Фиг, 3 - диаграммыпоясняющие работу Формирователя сигналов развертки по координате Хф наФиг. 4 - схема формирователя уровнейяркости; на фиг, 5 - диаграммы, поясняющие процесс Формирования непрерыьно-логических Функций и динамическихполутоновых изображений в заданныхобластях экрана телевизионного приемника,Устройство содержит блок 1 синхронизации, Формирователь 2 видеосигналателевизионный приемник 3, счетчик4 элементов разложения по строке, преобразователь 5 код-напряжение, Формирователь 6 сигналов развертки по координате У, генератор 7 пилообразного напряжения, развертки по координатеэ 0Х, Формирователь 8 сигналов разверткипо координате Х, блок 9 элементов И,блок 10 элементов ИЛИ, блок 11 памяти,первый, второй, третий коммутаторы 12,13, 14, Формирователь 15 уровней яр 55кости, первый, второй, третий и четвертый регистры 16, 17, 18 и 19, дешифратор 20, элемент 21 задержки,триггер 22. Позициями, 23, 24, 25 и 26 обозначены, соответственно, адресные входы устройства для подключения к шине адреса ЭВМ, информационные входы устройства для подключения к шине данных ЭВМ, управляющий вход устройства для подключения к шине управления ЭВМ и выход сигнала запроса на прерывание устройства для подключения к шине запроса на прерывание ЭВМ, Позицией 27 обозначен источник эталонного напряжениясБлок 1 синхронизации представляет собой стандартный блок формирования строчных и кадровых сигналов телевизионных разверток Формирователь 2 представляет стандартный аналоговый смеситель двух сигналов.Формирователи 6, 8 сигналов развертки по координате Х и т являются одинаковыми и содержат 1( каналов 28.1,28.228 Л . Каждый канал содержит вычитающее устройство 29, компаратар 30 двухпозиционный ключ 31 и усилитель 32.Выходы компараторов 30 в каждом канале являются соответствующими выходами первой группы 33.1,33.2,33.1 с Формирователя 6 или 8), а выходы усиителей 32 являются выходами второй грсчпы 34,1, 34,234.1 с этих блоков.Формирователь 15 уровней яркости содержит инверторы 35 и 36, компараторы 37-40, которые соединены с инверторами. Вьп;оды компараторов через блоки постоянной памяти 41.1,41,2, ,41 соединены с адресными входами коммутаторов 42.142,242. Вторые5152227 входы этих коммутаторов соединены с входами формирователя 15 и выходами инверторов 35, 36. Выходы коммутаторов являются выходами 43.143.з формирователя 15,Работа устройства для отображения полутонового изображения на экране телевизионного приемника осуществляется следующим образом 10Телевизионный экран разбивается на зоны, по координатам Х и Т. Адрех са эон Формируются кодами по Х: й-й и по 7: Яц-й. На фиг. 5 а приведен пример разбивки экрана на 4 зоны 1-4 15 в соответствии с одноразряднь 1 ми кода" ми й", й", 1 зона - код 00, 2 зона - код 01, 3 зона - код 10, 4 зонакод 11.Устройство для отображения полуто нового изображения на экране телевизионного приемника воспроизводит составное полутоновое стилизованное изображение, для которого в каждой области телевизионного экрана (выбранного 25 по адресу йх-й, й-й,) осуществляется аппроксимация исходного изображения некоторой непрерывно-логической функцией (НЛФ). Под непрерывно-логической функцией понимается функция Р 30 (хх ) от непрерывных переменных Х,-Х, над которыми выполняются операции непрерывной логики: шп (х , х ), шах (х 1, х ), х=1-х,3 6мируется по возрастанию или убыванию уровней яркости по координате Х, а прн использовании 3 ", - по координате 7.Выбор. областей телевизионного экрана, задание в каждой из областей требуемой НЛФ (для Р двух переменных возможно 48 функций от переменных, х, х, х, х) и номеров выбранных переменных 3", - 3", )- 3 осуществляет ЭВМ. Для этого в момент формирования импульса гашения кадра на выход 26 подается сигнал запроса от устройства в ЭВМ, ЭВМ, получив этот запрос Формирует на адресных входах 23 коды, соответствующие адресам регистров 16, 17, 18 устройства отображения, при этом посылается также управляющий сигнал записи на вход 25, Из регистра 19 через дешифратор последовательно подаются управляющие сигналы на регистры 16, 17, 18. Сначала осуществляется запись в регистре 16 кода маски, который маскирует разряды й,-йй - й для всего кадра изображения. Затем последовательно ЭВМ записывает в блок 11 памяти по каждому адресу, задаваемому в регистр 17 (адреса) необходимые данные через регистр 18 (данных), Формат записываемых данных для каждого адреса приведен на Фиг. 5 д. В формат входят код функции (номер Функции), код первой переменной х (из Я" - 3, Я", - Я,), код второй переменной Х, размер Формата данных:21 орК + 1 одБ Щ хв) ) И(ч 55 В качестве НЛФ используются НЛФ яркости двух переменных Р (х ,х,хл 1 х), причем переменным х, и х могут быть разрядные непрерывно-логические 40 функции сигналов развертки по Х и У, емые из сигналов разверток по Х и У в блоках 6 и 8. На фиг. 3 приведены НЛФ 3, 3, 3 для 3-х разрядных сигналов развертки по Х и У. Уравнение для формирования сигналов 3 х 3"; имеютцЧ)вид Я=х Сч)Я= Нв - Ь х ), где Н - максимальное значение напряжения Ь й), а Ъх- напряжение Развертх хки по Х(у) . Значения Я ,Ъ х:У ч вычисляются по рекурентной формуле: гдето; 1 = Н, - ;, =2,31 с.При использовании в НЛФ переменныхх"; полутоновое изображение аппроксигде Б - количество НЛФ, К - количество используемых раз-. рядов развертки по Х и У. Управляющий сигнал запись/чтение, подаваемый на блок 11, Формируется триггером 22, который разрешает запись по переднему фронту гасящего импульса с блока 1, и запрещает запись по сигналу с элемента задержки 21. Этот же сигнал с триггера 22 управляет процессом прохождения кодов адресов через блок 10 элементов ИЛИ - в режиме записи проходят коды с регистра 17, а в режиме чтение - с блока 9 элементов И. После окончания записи кодов от ЭВМ триггер 22 переводит блок памяти в режж чтения, при этом начинается заполнение экрана формируемьж полутоновым изображением. Генератор 7 пилоооразного напряжения запускаетсяпо строчному синхроимпульсу и производит развертку напряжения по координате Х (Ьч). Счетчик 4 считает ,строчные импульсы, и выходной код счетчика преобразуется в преобразова 5 теле 5 код - напряжение в напряжение пропорциональное сигналу развертки по У (31. Непрерывные сигналы Э, подаются на входы формирователей б и 8, которые формируют НЛФ сигналов развертки 3", - ", , - 3", (фиг, 2 и 3). Формирование НЛФ по Х и У происходит аналогично, поэтому рассмотрим этот процесс на примере блока 8 развертки по Х. Входное напряжение Ь поступает с выхода генератора 7 на вход формирователя 8, который состоит из К одинаковых каналов 28.1-28 Л, соединенных последовательно. В каждом канале происходит формирование своего разрядного напряжения 3 и кода В, х. Напряжение 1 вычитается на усилителе 29 из эталонного напряжения 8 и образуется дополнинеие Ь ч =Ъп - Ъ . Оба 25 напряжения 3 и Ъ подаются на компаратор 30 и ключ 31. На выходе ключа 31 формируется напряжение Ъч пРи ч ,303 при 33 ч шип(З ч 3 ч)Из напряжения путем умножения накоэффициент 2 на усилителе 32 формируется аналоговое напряжение р л= 2 ппп(3, Эч) а на выходе компарато ра 30 - код В", (см. Фиг. 3). Напряже, ниеподается на второй каскад28.2, где формируется аналоговый выходной сигнал ) = 2 шдпО, 3) и код,Й. Затея напряжениеподается натретий каскад 28,3, где формируетсяи Й и т,д. Диаграммы для функций 5и 1 и кодов В и Вприведенына фиг, 3.Два 1 с-разрядных кода Й и Й л сблоков 8 и 4 выступают в блок 9 элементов И который в соответствии с ко-,Ф50дом маски, поступающим с регистра 16,формирует адреса В и В выбраннойзоны на экране. Выбор зоны осуществляется по шагу дискретизации по координате Х и У. Наг дискретизации определяет номер последнего разряда (из1,2 . М, который является границейзоны. Так, если шаг дискретизации равен 1/21, то выбираются все разряды 1а если -"- ш то выбираются ш (стар 2ших) разрядов от 1 до ш (шк), Разрешение прохождения соответствующихразрядов через элементы И осуществляют сигналы подаваемые с регистра 16маски.Раскраска выбранных зон В, Йполутоновыми стелизованными изображениями осуществляется с помощью коммутатора 14, управляемого формирователем 15 уровней яркости. При этомкоммутатор подключает в соответствиис текущим адресом зоны требуемуюфункцию яркости Гл -Р, которая формируется из двух переменных Х и Хо приэтом задаются два номера: для переменной Х, (из набора 3- 3 " Я)и переменной Х (из этого же набора).Выбор переменной Х, осуществляет коммутатор 12, а переменной Х 2 коммутатор 13, на которые задаются управляющие адреса от блока 11 памяти.Формирователь 15, уровней яркостиФормирует НЛФ Функцию й; (1,2,5)от переменной ХЙХ следующим образом.Имеются 8 ситуаций взаимного расположения переменных х, и х и их инверсий Х и Х:1 х,хсхсх,лг, хх с хх3 х х сх(хл4 хх х, х5 х х(х с хб х х,.- х-х7 хх х ( х8 х ( х с х, . хаВ каждой из этих восьми ситуацийкомпараторы 37-40 формируют 4-разрядный код ВЙ 2 ВЙ л 1 путем сравнения переменных (Х Х, Х, Х): для Й лхх . для Йхх,ч для В ххдля Й - х, х (фиг. 4) . Дпя каждойиз 48 возможных НЛФ 22 х переменных .осуществляется преобразование переменных Й,-Йл в переменные Ы а с. с , Преобразование осуществляется в соответствии с методом синтеза НЛФ по ее логической формуле.Ниже приводятся примеры такого синтеза для НЛФ;Р = шах(шз.п(хл,х ), ш 1 п(х,хл)11Г-, = шах пп.п(х ,х), шп(х,х )1;Г = шах(х,; х) .1522273 10 с(,= й,й,й; , о(ь В Вьй,с(= В,8 8,1 О 4 В (8384 Ы= ВВВ ч 8884 Оператор Е задаегся Ф рмулои РЕ(кЛ х) М (х А х), Векторы й и ю4, соответствующие областям измененияпеременных, приведены в табл. 1.5Преобразование й/с находится изследующих соотношений: Можно выразить вектор ЫФсо(ьо вдвоичном виде следующим образом; 15М оа о(Ь К 4 О(О(а О О О 1 О О О О 1 О О 1 О 1 О О 1 О 1 О О О 1 1 Тогда преобразование й/м имеетвид:25ф( = й Взй 4 Ч ййзй На фиг. 5 е приведены примеры формирования стилизованных изображений в двух областях 2 и 4 рис. 5 а). При этом в области 2 используется НЛФ Р. (от переменных 3.", 3 а ), а в области 4 НЛФ Р (от переменных 3" 3)НЛФ Р приведены на фиг. 5 б, а НЛФ 1, 4 на фиг. 5 в. Вид функций Р( приведены на Фиг. 5 г, .Устройство может найман применение в моделирующих системах или системах машинной графики, имитаторах визуальной обстановки, т.е. во всех случаях, когда необходимо оперативно изменять полутоновое изображение по различным законам изменения яркости. При этом обеспечивается высокое качество изображения за счет плавности (непрерывности) изменения его уровней яркости.Оперативное изменение задаваемых непрерывно-логических функций яркосЖ.,ти из заданного набора возможно как путем управления оператором от ЗВИ, так и путем замены (перепрограммирования) блоков постоянной памяти, входящих в формирователь уровней яркости.1ф = й Вз Вй Фз 8 ь ы= ВВ,В ч ййй,Реализация функции Р 0 аналогична Функции Р и отличается .только другой прошивкой для ПЗУ (ОЗУ)Оператор импликации Р = х,ч х (табл, 3). 50 Преобразование Б/Юг проводитсяпо формулам: 55 В8384 Ч 818 ЪВ 41 ййзй 4 " ВФВЬ 84 ю Реализация преобразования В/Й мо жет быть выполнена, например, на блоках постоянной памяти.Оператор 0 определяется выражением Р =(х, л х) Ч (х, л ха). Гибридной НЛФ Ро соо ветствует абл. 2 35 (в табл. 2, 3 не вписаны столбы,соответствующие ситуациям и вектору В, гак как они совпадают с соответствующими столбцами табл. 1: оставлены лишь номера)40Уравнения преобразования имеют вид; Формула и з обр ет ения 1. Устройство для отображения полутонового изображения на экране телевизионного приемника, содержащее блок синхронизации, преобразователь коднапряжение, блок памяти, счетчик элеменгов разложения по строке, формирователь видеосигнала, выход которого соединен с видеовходом телевизионного приемника, счетный вход счетчика элементов разложения по строке соединен с выходом строчных импульсов блока синхронизации, выход импульсов гашения и синхронизации которого соединен с синхровходом формирователя видеосигнала, отличающееся тем, что, с целью повышения качества полутонового изображения за счет непрерывности изменения его уровней яркости, оно содержит генератор пилообразного напряжения развертки по координате Х, формирователь сигналов развертки по координате Х, формирователь сигналов развертки по координате У, блок элементов И, блок элементов ИЛИ, первый, второй и третий коммутаторы, Формирователь уровней яркости, первый, второй, третий и четвертый регистры, дешифратор, эле 11 152227мент задержки, триггер, вход генера-.тора пилообразного напряжения развертки по координате Х соединен с входамсчетчика элементов разложения по страке, выход которого подключен к входу5преобразователя код-напряжения, информационный вход формирователя сигналов развертки по координате Х соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, выходы первой группыформирователейсигналов развертки покоординате Х, подключены к информационным входам первой группы блока элементов И, информационные входы второй 15группы которого соединены с выходамисчетчика элементов разложения по строке,выходы второй группы форьярователясигналов развертки па координате Хподключены к информационным входам 20первой группы первого и второго каммугаторов, информационные входы вторых групп которых соединены с выходами группы Формирователя сигналов развертки по координате 7, информацион - 25ный вход которого соединен с преобразователем код-напряжение, управляющиевходы первого и второго коммутаторовсоединены соответственна с выходамипервой и второй групп блока памяти, 30а выходы первого и в 1 арого коммутаторов соединены соответственно с первыми вторым информационным входами формирователя уровней яркости, выходы которого подключены к информационным Вха 3дам третьего коммутатора, адресныевходы которого соединены с выходамитретьей группы блока памяти, выходтретьего коммутатора подключен к информационному входу формирователя видеосигняла, управляющие входы группы ; блока элементов соединены с выходами первоГо регистра, информационные входы которого являются информационнымивходами устройства, выходы блока элементов И подключены к информационнымвходам первой группы блока элементовИЛИ, информационные входы второй группы которого соединены с выходами второго регистра, информационные входы 50которого и информационные входы тре;тьего и четвертого регистров соедине-. ны с информационными входами устройства, выходы третьего регистра подключены к информационным входам блока памяти, адресные входы которого соединены с выходами блока элементов ИЛИ, управляющий вход которого и управляющий вход блока памяти соединены с выходом триггера, вход "Установка в "1" которага соединен с выходом. кадровых импульсов блока синхронизации, который соединен с входом элемента задержки выход которого подключен к входу Установка в "0" триггера, информационные входы четвертого регистра являются адресными входами устройства, а управляющий вход - управляющим входом устройства, выходы четвертого регистра подключены к входам дешифратора, выходы которого подключены соответственно к управляющим входам первого, второго и третьего регистров, выход кадровых импульсов блока синхронизации является выходом сигнала запроса на прерывание устройства.2 о УсГроиство по па 1 р о Г л и ч а ю щ е е с я тем, что формирователь сигналов развертки по координате ХУ) содержит в каждом из каналов вычитающий блок, выход которого подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с вторым входом вычитающего блока, выход компаратора подключен к управляющему входу ключа, первый и второй информационные входы которого соединены, соответственно с первым входом компаратора и вторым входом вычитающего блока, выход ключа соединен с входом усилителя, первые информационные входы вычитающих блоков каждого канала соединены с шиной эталонного питания, второй инФормационный вход вычитающего блока первого канала является информационным входом формирователя, второй информационный вход вычитающего блока каждого последующего канала соединен с выходом усилителя предыдущего канала, выходы компаратаров каналов являются выходами первой группы формирователя, выходы усилителей каналов - выходами второй группы формирователя.3. Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что формирователь уровней яркости содержит два инвертира, четыре компаратора, блоки постоянной памяти, коммутаторы, выхо-, ,ды которых являются выхацами формирователя, первый и второй адресные входы коммутаторов соединены с первым и вторым выходами соответствующих блоков постоянной памяти, вход первого инверторя является первым информационным входом формирователя и соединен с пер13 1522273 14выми входами первого и третьего компа- входам первого и четвертого компарараторов, с первыми информационными торов, к третьим информационным вховходами коммутаторов, вход второго дам коммутаторов, выход второго ининвертора является вторым информаци- вертора подключен к второму входу вто 5онным входом формирователя и соединен рого компаратора и к четвертым инфор-, с первыми входами второго и четверто- мационным входам коммутаторов, выходы го компараторов, с вторыми информаци- компараторов подключены к соответст- оннымИ входами коммутаторов, выход вующим адресным входам блоков посто- первого инвертора подключен к вторым О яннай памяти.,Таблица 1 хх хх хх х(х д Р) Фф((тыфу Ху), ли сЯА г= Яг СоставительТовтин Техред Л,Сер заковва. . Корректор И.Муск едакт Заказ 6968/49 Тираж 469 ПодписноеЗНИИПИ Государственного комитета по изобре ткрытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раущ д. 4/5 тениям и оская наб енно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 101 Прои