Линейный интерполятор

 

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и может быть применено в устройствах вывода графической информации, а также в системах числового программного управления. Цель изобретения - повышение быстродействия воспроизведения вертикальных, горизонтальных прямых, а также прямых с углом накло.на 45°. Линейный интерполятор содержит два счетчика приращений, три блока совпадения, счетчик импульсов, генератор импульсов, триггер, блок определения знака оценочной функции, счетчик оценочной функции, реверсивный счетчик, дешифратор, одновибратор, элемент ИЛИ-НЕ, десять элементов И и восемь элементов ИЛИ. При равенстве нулю одного из приращений Дл: или Ду, записанных соответственно в счетчики приращений , или при условии на одном из выходов блоков совпадения появится уровень логической единицы, приводящий к запрещению прохождения импульсов от генератора на функциональный узел отработки отрезков прямых по методу оценочной функ-. ции. При этом разрешается прохождение импульсов от генератора на выход одного (при отработке горизонтальных и вертикальных прямых) или одновременно двух (при отработке прямых с углом наклона 45°) элементов И. Указанные импульсы поступают на вычитающие входы счетчиков приращений , содержащих ненулевую координату до момента обнуления счетчиков. При этом возникает сиг}1ал логической единицы, приводящий к yctaHOBKe первого триггера в нулевое состояние, запрещающее работу генератора импульсов. Отработка горизонтальной , вертикальной или с углом наклона 45° прямой закончена. Распределение отрезка прямой с углами наклона отличными от 0,45°, 90° производится путем вычисления оценочной функции. При воспроизведении вертикальных, горизонтальных, пря- .мых или прямых с углом наклона 45° время воспроизведения отрезка определяется из соотношения , где t - период следования импульсов от генератора; Д - значение приращения ненулевой координаты. 1 ил. i (Л N5 00 to о 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК g 4 G 05 В 19/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3925596/24-24 (22) 09.07.85 (46) 07.01.87. Бюл. № 1 (71) Винницкий политехнический институт (72) А. М. Петух, Д. Т. Ободник и А. Н. Романюк (53) 621.503.55 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 542972, кл. G 05 В 19/18, 1975.

Безродный М. С. Основы построения устройств оперативного вывода информации.—

М.: Энергия, 1973, с. 24.

Авторское свидетельство СССР № 991375, кл. G 05 В 19/18, 1981. (54) ЛИНЕЙНЫЙ ИНТЕРПОЛЯТОР (57) Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и может быть применено в устройствах вывода графической информации, а также в системах числового программного управления. Цель изобретения — повышение быстродействия воспроизведения вертикальных, горизонтальных прямых, а также прямых с углом наклона

45 . Линейный интерполятор содержит два счетчика приращений, три блока совпадения, счетчик импульсов, генератор импульсов, триггер, блок определения знака оценочной функции, счетчик оценочной функции, реверсивный счетчик, дешифратор, одновибратор, элемент ИЛИ-НЕ, десять элементов И и восемь элементов ИЛИ. При равенстве нулю

„. SU„„1282084 одного из приращений Лх или Лу, записанных соответственно в счетчики приращений, или при условии Лх=Лу на одном из выходов блоков совпадения появится уровень логической единицы, приводящий к запрещению прохождения импульсов от генератора на функциональный узел отработки отрезков прямых по методу оценочной функции. При этом разрешается прохождение импульсов от генератора на выход одного (при отработке горизонтальных и вертикальных прямых) или одновременно двух (при отработке прямых с углом наклона 45 ) элементов И. Указанные импульсы поступают на вычитающие входы счетчиков приращений, содержащих ненулевую координату до момента обнуления счетчиков. При этом возникает сигнал логической единицы, приводящий к установке первого триггера в нулевое состояние, запрещающее работу генератора импульсов. Отработка горизонтальной, вертикальной или с углом наклона 45 прямой закончена. Распределение отрезка прямой с углами наклона отличными от 0,45, 90 производится путем вычисления оценочной функции. При воспроизведении вертикальных, горизонтальных, прямых или прямых с углом наклона 45 время воспроизведения отрезка определяется из соотношения T = t h, где t — период следования импульсов от генератора; Д вЂ” значение приращения ненулевой координаты. 1 ил.

1282084

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и может быть использовано в устройствах вывода графической информации, а также в системах числового программного управления.

Цель изобретения — повышение быстро5 действия воспроизведения вертикальных, горизонтальных прямых, а также прямых с углом наклона 45 .

В устройствах вывода графической информации, а также в системах числового 10 программного управления наибольший удельный вес составляет воспроизведение вертикальных и горизонтальных прямых, а также прямых, угол наклона которых составляет

45, причем среднее распределение их по отношению к возможному диапазону воспроизведения характеризуется следующими величинами: горизонтальные прямые — 45Я, вертикальные прямые — 40Я. Поэтому повышение быстродействия реализации указанных прям ых позволит значительно повысить эффективность цифрового линейного интерполятора при сохранении высокой точности. В известных интерполяторах обеспечено воспроизведение отрезков всех прямых по одному и тому же алгоритму функционирования. В предлагаемом линейном интерполяторе, в отличие от сушествуюших, обеспечено независимое (без вычисления оце ночной функции или сложных алгоритмических преобразований) воспроизведение наиболее встречающихся прямых (вертикальные, горизонтальные и с углом наклона 45 ) на основе двоичного счетчика путем выдачи на регистрирующие органы числа импульсов, равного ненулевому приращению, по ненулевой координате (при реализации вертикальных или горизонтальных прямых) или од новременно по обеим координатам (при реализации прямых с наклоном 45 ). При этом достигают высокого быстродействия реализации указанных прямых, определяемого временем выполнения микрооперации счета. Отрезки прямых, имеюших угол накло- 4р на, не совпадающий с О, 45 и 90 или их кратным, и встречающиеся с малой вероятностью, воспроизводятся на основе вычисления оценочной функции.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого линейного интерполятора. 4>

Линейный интерполятор содержит первый 1 и второй 2 счетчики приращений, первый 3 и второй 4 блоки совпадения, счетчик 5 импульсов, генератор 6 импульсов, первый 7, третий 8, четвертый 9, второй 10 и пятый 11 триггеры, блок 12 определения знака оценочной функции, счетчик 13 оценочной функции, реверсивный счет чик 14, дешифратор 15, одновибратор 16, четвертый 17, третий 18, первый 19, второй 20, пятый 21 и шестой 22 элементы И, третий 23, первый 24 и второй 25 элементы ИЛИ, третий блок 26 совпадения, десятый элемент И 27, элемент ИЛИ-НЕ 28, 2 девятый элемент И 29, пятый 30, шестой

31 и восьмой 32 элементы ИЛИ, седьмой

ЗЗ и восьмой 34 элементы И, четвертый 35 и седьмой 36 элементы ИЛИ.

Интерполятор работает следующим образом.

По сигналу «Пуск» триггер 7 устанавливается в единичное состояние, разрешая поступление импульсов на выход генератора

6. В счетчики 1 и 2 координатных приращений записываются соответственно значения ЛХ и ЛУ. Поскольку к началу интерполяции счетчик 5 находится в нулевом состоянии, то при равенстве нулю приращения ЛХ на выходе блока 3 совпадения появляется уровень логической единицы, определяющий отработку отрезка вертикальной прямой. При равенстве нулю приращения ЛУ сигнал логической единицы формируется на выходе блока 4 совпадения, определяя отработку горизонтальной прямой.

Равенство приращений координат ЛХ и

AY приводит к появлению сигнала логической единицы на выходе третьего блока 26 совпадения.

Если после записи координат ЛХ и ЛУ в счетчики 1 и 2 приращений на одном из выходов блоков 3, 4 и 26 совпадения появляется уровень логической единицы, то на выходе элемента ИЛИ-HE 28 устанавливается уровень логического нуля, определяющий процесс воспроизведения горизонтальной, вертикальной и прямой с наклоном

45 . Указанный сигнал блокирует прохождение импульсов, поступивших на первый вход элемента И 27 от генератора 6 импульсов, на выход элемента. При этом в случае воспроизведения вертикальной и горизонтальной прямых будет обеспечено прохождение импульсов от генератора 6 соответственно на выход седьмого 33 и восьмого

34 элементов И, поскольку на выходе элемента 30 или 31 устанавливается уровень логической единицы.

При воспроизведении горизонтальной или вертикальной прямых с приходом каждого импульса от генератора 6 импульсов значение счетчика 1 или 2, содержащего ненулевую координату, уменьшается на единицу.

При отработке горизонтальной прямой импульсы, уменьшающие содержимое счетчика

I прирашений, поступают также на выход элемента ИЛИ 35. Выход последнего является выходом Х интерполятора. При отработке вертикальной прямой управляющие импульсы поступают на выход элемента

ИЛИ 36, уменьшая одновременно содержимое счетчика 2 приращений. При поступлении числа импульсов, равного значению приращения, на вычитаюший вход счетчика 1 или 2 прирашений, содержащего ненулевую координату прирашения вертикальной или го ризонтальной прямой, счетчик обнуляется, что приводит к появлению на входах эле1282084

Формула изобретения

45

3 мента И 29 сигналов единичных уровней.

Причем сигнал единичного уровня, соответствующего нулевому приращению, поступает на вход элемента 29 И по сигналу «Пуск», а сигнал единичного уровня, соответствующего концу отработки отрезка вертикальной или горизонтальной прямых, поступает на вход элемента И 29 после обнуления счетчика, содержащего ненулевую координату. Единичный уровень сигнала на выходе элемента И 34 приводит к появлению сигнала единичного уровня на выходе элемента ИЛИ 32, устанавливающего триггер 7 в нулевое состояние. Нулевой уровень сигнала на выходе триггера 7 запрещает поступление импульсов на выход генератора 6. Процесс интерполяции горизонтальной или вертикальной прямых окончен.

При равенстве координат ЛХ и ЛУ (отрезок прямой с наклоном 45 ) единичный уровень сигнала на выходе третьего блока 26 совпадения приводит к появлению нулевого уровня на выходе элемента ИЛИ-НЕ

28 и на выходах элементов ИЛИ 30 и 31.

Первый из сигналов блокирует прохождение импульсов с выхода генератора 6 на выход элемента И 27. Единичные уровни на выходах элементов ИЛИ 30 и 31 разрешают прохождение импульсов на выход элементов И 33 и 34. С приходом каждого импульса от генератора 6 значение счетчиков 1 и 2 приращений уменьшаются на единицу, а на выходах элементов 35 и 36 появляются управляющие импульсы, соответствующие отработке единичного диагонально го шага. При обнулении счетчиков 1 и 2 приращений после поступления числа импульсов, равного значениям приращений, на выходах первой и второй схем сравнения появляются уровни логической единицы, приводящие к выработке на выходе элемента

И 32 сигнала установки триггера 7 в нулевое состояние. Процесс отработки отрезка прямой с углом наклона 45 завершен

При отработке отрезков прямых с углами наклона, отличающихся от 0,45 и 90 или им кратным, на выходах блоков совпадения 3, 4 и 26 устанавливается уровень логического нуля, запрещая прохождение импульсов с выхода генератора на выходы элементов И 33 и 34. При этом на втором входе элемента И 27 устанавливается уровень логическои единицы, разрешая прохождение импульсов от генератора 6 на выход элемента И 27. Воспроизведение отрезка прямой производится путем вычисления оценочной функции в счетчике 13.

Таким образом, обеспечено воспроизведение часто встречающихся отрезков прямых (горизонтальных, вертикальных с углом наклона 45 ) с высоким быстродействием, определяемым временем выполнения микрооперации счета двоичного счетчика. Отрезки прямых с углами наклона, !

О

30 отличными от 0,45 и 90, реализуются путем вычисления оценочной функции. При воспроизведении вертикальных, горизонтальных прямых или прямых с углом наклона

45 время воспроизведения отрезка определяется из соотношения

T t Л, где t — период следования импульсов от генератора 6;

Л вЂ” значение приращения ненулевой координаты.

При отработке всех отрезков прямых в известном устройстве интерполяционный такт равен циклу работы счетчика.

3а один цикл преобразования приращений во временные интервалы вычисляется одно значение одиночной функции и выполняется один интерполяционный шаг.

Вычисление оценочной фу.нкции выполняется по правилам:

ОФ;< =ОФ; — М при ОФ;)О, O(D; i — — ОФ;+(Б — М) при ОФг(0.

При отрицательном значении оценочной функции выполняется диагональный интерполяционный шаг, а при положительном — шаг по координате с большим приращением.

Линейный интерполятор, содержащий первый триггер, выход которого подключен к входу первого генератора импульсов, второй триггер, выход которого соединен соответственно через первый и второй элементы

ИЛИ с первыми входами первого и второго элементов И соответственно, третий элемент ИЛИ, входы которого соединены с входами второго триггера, а выход — с первым входом третьего элемента И, последовательно соединенные первый блок совпадения, третий триггер, дешифратор, четвертый элемент И, счетчик оценочной фу.нкции и блок определения знака оценочной функции, инверсный выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И, прямой выход — с вторым входом третьего элемента И, подключенного выходом к второму входу счетчика оценочной функции, и также последовательно соединенные счетчик импульсов, второй блок совпадения и четвертый триггер, выход которого соединен с вторым входом дешифратора, первые выходы которого подключены к входам третьего элемента. ИЛИ, второй выход — к последовательно соединенным одновибратору, пятому триггеру, пятому элементу И и реверсивному счетчику, выход которого соединен с вторым входом пятого триггера, подключенного инверсным выходом к первому входу шестого элемента И, выход которого соединен с вторым входом реверсивного счетчика, а второй вход — с входом счетчика импульсов и с третьими входами

1282084

S третьего и четвертого элементов И, выход пятого элемента И также подключен к вторым входам первого и второго элементов

И, выход пятого триггера соединен с вторым входом блока определения знака оценочной функции и с третьим входом счетчика оценочной функции, четвертый вход которого подключен к второму выходу реверсивного счетчика, выход — к вторым входам первого и второго элементов ИЛИ, третий вход блока определения знака оценочной функции соединен с вторым входом пятого элемента И, с выходом одновибратора, с вторым входом счетчика .импульсов и с вторыми входами третьего и четвертого триггеров, первый вход первого триггера соединен с входом «Пуск» линейного интерполятора, третий выход дешифратора соединен с третьим входом четвертого элемента И, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия воспроизведения горизонтальных, вертикальных и с углом наклона 45 прямых, введены первый и второй счетчики приращений, элемент ИЛИ-НЕ, третий блок совпадения, седьмой, восьмой, девятый и десятый элементы И, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой элементы ИЛИ, вход «Пуск» линейного интерполятора подключен к установочному входу первого и второго счетчиков приращений, информационные входы которых являются входами интерполятора, вычитающий счетный вход первого счетчика приращений соединен с выходом седьмого элемента И и с первым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому выходу линейного интерполятора, а второй вход — к, выходу первого элемента И, первый вход седьмого элемента И соединен с первым входом восьмого элемента И и с выходом генератора импульсов, второй вход — с выходом пятого элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к первому входу шестого элемента ИЛИ, к выходу третьего блока совпадения и к первому входу элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с вторым входом пятого элемента ИЛИ, к выходу второго блока совпадения и к первому входу девятого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого блока совпадения, с третьим входом элемента ИЛИ-НЕ и с вторым входом шестого элемента ИЛИ, соединенного выходом с вторым входом восьмого элемента И, выход которого подключен к вычитающему счетному входу второго счетчи ка приращений и к первому входу седьмого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым выходом линейного интерполятора, а второй вход — с выходом второго элемента И, выход элемента ИЛИ вЂ” НЕ подключен к первому входу десятого элемента И, соединенного вторым входом с выходом генератора импульсов, а выходом — с входом счетчика импульсов, выход которого соединен с первым входом первого блока совпадения, второй вход которого подключен

25 к выходу первого счетчика приращений и к первому входу третьего блока совпадения, соединенного вторым входом с выходом второго счетчика приращения и с вторым входом второго блока совпадения, второй вход первого триггера через восьмой элемент ИЛИ соединен с выходом девятого элемента И и с вторым входом пятого триггера, информационные входы первого и второго счетчиков приращений соединены соответственно с первым и вторым информационными входами линейного интер35 пол ятора

1282084

Составитель И. Швец

Редактор И. Дербак Техред И. Верее Корректор М. Шароши

Заказ 7178/45 Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4