Устройство для отображения объемных изображений на экране электронно-лучевой трубки

 

Изобретение отностися к технической кибернетике и автоматике и может быть использовано для отображения объемных изображений при аксонометрическом представлении трехмерного пространства. Цель изобретения - расширение области применения устройства путем отображения объемных изображений в виде линий сечений отображаемой фигуры, которая достигается введением шестого 15, седьмого 17, восьмого 19 и девятого 22 регистров, сумматоров 30, 29, 18 и 23, третьего 16 и четвертого 13 цифроаналоговых преобразователей , блока 20 сравнения, элемента И 26, второго счетчика 27 и

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

GOUDA ËÈÑÒÈ×ÅÑÍÈÕ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4098379/24-24 (22) 31.07.86 .(46) 15.07.88. Бюл. 9 26 (72) Л.П. Скороходов, В.А. Касаткин и С.Н. Костюкович (53) 681.327. 11(088.8) (56) Говоров. В.С. Горбунов А.Г.

Устройство преобразования машинного алфавита в зрительный. — Механизация и автоматизация управления, 1979, Ф 2, с. 48-50.

Авторское свидетельство СССР

У 832552, кл. G 06 F 3/153, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ОБЬEMHbE ИЗОБРАЖЕНИЙ НА ЭКРАНЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ТРУБКИ

„„SU, 1410018 А 1 (З11 1 С 06 Р 3/153, G 09 G l /08 (57) Изобретение отностися к технической кибернетике и автоматике и может быть использовано для отображения объемных иэображений при аксонометрическом представлении трехмерного пространства. Цель изобретения — расширение области применения устройства путем отображения объемных изображений в виде линий сечений отображаемой фигуры, которая достигается введением шестого 15, седьмого 17, восьмого 19 и девятого 22 регистров, сумматоров 30, 29, 18 и 23, третьего 16 и четвертого 13 цифроаналоговых преобразователей, блока 20 сравнения, элемента И 26, второго счетчика 27 и

1410018 соответствующих функциональных связей. Изобретение позволяет формировать импульсы длительностью (4 1;>J и, амплитудой, пропорциональной d X, j и Д Е <., под воздействием которых снима;ются напряжения U (t) и U (t), изме.,няющиеся по линейному закону, а под

1 воздействием их последовательности - по кусочно-линейному, при этом блок

Изобретение относится к технической кибернетике и автоматике и может быть использовано для отображения объ1, емных изображений при аксонометрическом представлении трехмерного пространства.

Цель изобретения — расширение области применения устройства путем отображения объемных изображений в виде линий се1 ений отображаемой фи гуфи.

На фиг. 1 представлена структур( ная схема устройства; на фиг. 2— схема пространственного отображения объемной фигуры; на фиг. 3 — структур(: ная схема блока управления; на фиг.4—

,временные диаграммы его работы; на фиг. 5 — блок-схема алгоритма блока вычисления приращений координат.

Устройство содержит блок 1 вычис ления приращений координат, блок 2 управления, блок 3 памяти, третий 4, четвертый 5 и пятый 6 регистры, дифференцирующий элемент 7, преобразователь 8 код — временной интервал, первый 9 и второй 10 цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), первый 11 и второй 12 интеграторы, четвертый цифроаналоговый преобразователь .3, первый 14 и шестой 15 регистры, третий цифроаналоговый преобразователь 16, седьмой регистр 17, третий сумматор

18, восьмой регистр 19, блок 20 сравнения, элемент 21 запрета, девятый репистр 22, второй сумматор 23, первый счетчик 24, второй блок 25 элементов И, элемент 26 И, второй счетчик 27, первый блок 28 элементов И, второй 29 и первый 30 сумматоры, второй регистр 31.

20 сравнения вырабатывает сигнал, ко.орый поступает на элемент 21 запрета и не пропускает сигнал П„ с его выхода на модулятор ЭЛТ, что приводит к тому, что невидимые участки сечений на экране ЭЛТ не отображаются,,н осуществляется отображение аксонометрии объемных иэображений, представченных в виде сечений фигуры. 5 ил.

Позициями 32 и 33 обозначены перзый и второй информационные входы устройства, а позициями 34, 35 и 36 выходы устройства для подключения со5ответственно к модулятору и отклоняющей системе ЭЛТ.

Блок 2 управления (фиг. 3) содержит генератор 37 тактовой частоты, "триггер 38 со счетным входом, дифференцирующие цепочки 39 и 40, усилители-формирователи 41, 42, делитель

43 частоты.

Устройство работает следующим образом.

fg

Под действием управляющего сигнала со второго выхода блока 2 регистры 4,15,5,6,17,19 и 22 сбрасываются в нуль, затем под воздействием управляющего импульса с первого выхода блока 2 из блока 3 памяти засылается в регистр 4 код протяженности i-го участка j-го сечения иэображения (д1; ) в регистры 5 и 6 — соответст25 венно код проекции на ось Х i-ro участка зарисовываемого j-ro сечения фигуры fd Х ) (см. фиг.2) и код проекции на ось Z fd Z;), в регистры 15 и

17 заносятся соответственно (Х 11 ц ) и (д Е; рц}. В регистры 19 и 22 зано30 сится значение проекции i-го участка на ось Z (j-1)-го сечения fdZ; 1 и

1дZ(1 <1<ц ) — смещение j-1-го сечения по оси 2, в счетчик 24 добавляется .. 1", и блок 1 начинает вычисление

35 данных для (i+1)-ro участка, запись которых в блок 3 памяти происходит под воздействием управляющего сигнала.

Причем координата Х определяется

40 в соответствии с выражением

ДХ;1=ДХ;„„+(ст. 1) DX

1410

018

1О з где DX i — начальное смещение j-го !

1 сечения по оси Хl; (ст.l 2 — содержимое счетчика 24;

В Х вЂ” значение дискреты Х;

dXT=dIi j

icos Ы„Н вЂ” угол наклона фигуры к оси Х.

Координата Z определяется следующим образом:

Е;; =дЕ,„„+ Е;, Е,.=ВЕ;, SZ,, где Д Z м — начальное смещение j-го сечения по оси Е;

I I

1Z, — текущее значение Л Z;=

=Z --Z ..

1 1-1

Значения Z определяются по форi

- х -x)

26 г,- — г — е, Z

V2ti 6

20 где Х вЂ” среднее значение Х для j-ro сечения (Х Хф+дХ; );

Z — значение Z j--ro се11ения в

1 точке Х

Значения Z, Д определяют вид изме-25 няющегося изображения и вводятся в блок 1 через регистр 14 с контролируемых устройств (не показаны) по входу 32. ,Значения Хо, e, g, д Е, гг Хг сд„, ЗО

Осм

dZ — подстроечные характеристики .1 устройства, которые вводятся через регистр 31 по входу 33.

Содержимое регистров б и 17, 19 и

22 поступает соответственно на сумма- Зб торы 18, 23, где складываются значения 8Zj +3Z > и r1 Z ; +dZ; (j-l-го сечения). С выходов регистров 5 и 6 информация поступает на вход цифроаналоговых преобразователей 9 и 10, 4О где преобразуются в напряжения, пропорциональные соответственно значениям Л Х;, Ь Z j -ro сечения фигуры.

Значение B Z сщ с выхода регистра

17 поступает на цифроаналоговый пре- 4б образователь 13, выходные напряжения с ЦАП 13, пропорциональное и Z > zö, а с ЦАП 10, пропорциональное d Z; поступают на входы сумматоры 29,причем напряжение с ЦАП 10 поступает через интегратор 12. С выхода сумматора 29 снимается напряжение V (t), которое по форме повторяет функцию Z(t), рас-. считываемую в блоке 1. Значение Л Х1 г1 с выхода регистра 15 поступает на, ЦАП 16. Выходные напряжения с Ц»АП 16, и 9, пропорциональные Х см и йХ;, поступают на сумматор 30, причем напряжение с ЦАП 9 поступает на интегратор 11. С выхода сумматора 30 снимается напряжение U„(t), формирующее развертку по оси Х.

Содержимое регистра 4 в преобразователе 8 код-время преобразуется в прямоугольный импульс с постоянной амплитудой и длительностью, пропорциональной (д 1; ). В момент окончаньи этого импульса с выхода дифференци". рующего элемента 7 снимается кратковременный импульс, который сбрасывает регистры 4,5,6,19 в нуль. В результате с выходов цифроаналоговых преобразователей снимаются импульсы длительностью (4 1 ggj и амплитудой, пропорциональной ДХ; и AZ

Под воздействием этих импульсов с выходов сумматоров 30 и 29 снимаются напряжения U () и V (t), изменяющиеся по линейному закону, а под воздействием их последовательности — по кусочно-линейному.

С выхода сумматоров 18 и 23 значения Z j ro и (j-1)-го планов поступают на выходы блока 20 сравнения.

При условии Z.», с выхода блока

20 сравнения на элемент 21 запрета поступает сигнал запрета, который не пропускает сигнал Uo с выхода преобразователя 8. Этот сигнал подводится к модулятору (управляющему эдектроду)

ЭЛТ. Исключение сигнала Uo приводит к тому, что невидимые участки сечений на экране ЭЛТ не отображаются.

Снимаемые с выходов сумматоров 30 и 29 напряжения U„(t) и напряжения

U,(г.) подводятся к отклоняющей системе ЭЛТ (не показана), чем достигается перемещение электронного луча в плоскости экрана по образующим сечения фигуры.

Импульс с выхода дифференцирующего элемента 7 подводится к блоку 2 управления, информируя его об окончании формирования i-ro участка, эарисовываемого j-го сечения фигуры. устройство переходит к отображению (i+1)-ro участка j-ro сечения.

Процессы в нем при этом протекают аналогично рассмотреннь1м, начиная с выдачи управляющего сигнала и информации.

При формировании нулевого плана в регистры 19, 22 заносятся нули. Начальные значения 4ЕСМ и ЗХ,м, аЕ1 задаются блоком 1. Последующие значе" ния приращений Я Е определяются чис1 лом сечений и размерами трубки.

1410018

Значения приращений g Х определяются исходя из угла изометрии (p) фигуры,. при у=45 а X,=4Z . cos45

4Х1см 4X1y см+1 ° 4Х 1 5

Максимальное число, которое фик сируется в счетчике 24, равно 31.

Обозначим прямые выходы дноичного счетчика сечений 11, 1, 1, .1, 1 >.

Сигнал с выхода блока 25 элементов 10

И снимается при равенстве сигналов

I на выходах счетчика 24 числу lllll.

Таким образом, по этому выходу реали зуется переключательная функция

f l, Л 1 А 1 A14h 1 .

Реализующая ее схема состоит из одного элемента И на 5 выходов.

Сигиал с выхода блока 25 элемента

И поступает на один из входов элеменI та 26 И на другой вход которой н мо- 2О мент окончания отображения последнего „-ro участка j-ro сечения фигуры по" ступает кратковременный импульс с дифференцирующего элемента 7.,В результате по окончании зарисовки последнего участка j-го сечения элемент

26 И вырабатывает импульс, который поступает на вход счетчика (сечений фигуры) и переводит его в следующее состояние, а также обнуляет двоичный 30 счетчик 24 (участков сечений).

Максимальное число, которое фиксируется в счетчике 27, равно ill. Обоз; начим прямые выходы счетчика 2? Хl, ! Х2,ХЗ, При равенстве сигналов на вы ходе счетчика числу 111 блок 26 эле,.ментов И вырабатывает сигнал, поступающий в блок 2 управления, который .свидетельствует об окончании отобра, жения фигуры. Переключательная функ- 4О ция по этому выходу имеет вид f

Х,АХ<АХ . Блок 28 представляет собой элемент И на три входа. При поступлении в блок 2 управления сигнала с выхода элемента 26 И устройство при" ступает к зарисовке фигуры с самого начала.

Ъ

На фиг. 4 показан вид сигналов на выходах устройстна применительно к формированию одного плана изображения.50

Серии тактовых импульсов И 41, И .QII ределяют начало и конец формирования участков j-го плана, а импульсы серии

И4г определяют момент начала и конца формирования планов. Сигнал с блока 28 н делителе 43 частоты позволя ет подстроить импульсы И4 под время формирования планов. В качестве блока

1 используется программируемый микропроцессор. Алгоритм работы процессора предстанлен на фиг. 5, где приняты следующие величины: е

4Х осм

4 Е с — определяют местоположе- ние фигуры и точность апроксимации, хранятся как характеристики (константы) в памяти процессора; а,),S,Xc — определяют поворот, изменение геометрии фигуры, внодятся в динамике функционирования системы;

1,1. — число планов и число участков плана определяются счетчиками числа . планов, участков.

В блоках 1,2 осуществляется пуск программы.и ввод величин o(.„у,S„. Х .

В блоке 3 производится расчет.

Z-ДЕОсм

dZ ., 4X 4Е . Соз,, N 1 1 1 где Z — размер экрана по оси Z, В блоке 4 рассчитываются

4Е1 см 4Ефсм+4Е1 ) э

4 Х1см 4хосм+4Х11 °

В блоке 5 производится расчет

4Е;1, 4Х1>

4Х1-41 созЫ; 4Х" =4X>q +4X1<, (х;-х;) г; дт—

Х Х+4Х,,; Е;= г29 5

4Z; Е; —.Z "",, 4 Е=4Z 1, +4Z

4Z; -4Z>„ +4Z; 4Z,-О.

В блоках 6,7,8 осуществляется про- верка окончания зарисовки участков, сечений, изображения н целом по содержимому счетчиков.

Таким образом, предложенное устройство позволяет отображать на экране электронно-лучевой трубки аксонометрию объемных изображений, предстанленных в ниде сечений фигуры.

Формула изобретения

Устройство для отображения объемных изображений на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), содержащее первый и второй регистры, нходы которых являются первым и вторьп1 информационными входами устройства, выхо- . ды которых подключены к первому и второму информационным входам блока вычисления приращений координат, вход-выход которого соединен с выхо1410018 дом-входом блока памяти, управляющий вход — с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с входами сброса третьего, четвертого и пятого регистров, управляющие входы которых подключены к выходу дифференцирующего элемента, соединенному с управляющим входом блока управления, выход третьего регистра соединен с входом преобразователя код-временной интервал, выход .которого подключен к входу дифференцирующего элемента и первому входу эле- . мента запрет, выход которого являет- 15 ся выходом устройства для подключения к модулятору ЗЛТ, выход четвертого и первый выход пятого регистров соединены с входами соответственно первого и второго цифроаналоговых 20 преобразователей; выходы которых соединены с входами соответственно пер.вого и второго интеграторов, первый . счетчик, счетный вход которого соединен с третьим выходом блока управ- 25 ления, два блока элементов И, выходвход блока памяти соединен с входомвыходом блока управления, выход блока памяти соединен с информационными входами третьего, четвертого и пятого зп регистров, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства путем отображения объемных изображений в виде ли-, ний сечений отображаемой фигуры, оно содержит, шестой, седьмой, восьмой v; девятый регистры, четыре сумматора, третий и четвертый цифроаналоговые преобразователи, блок сравнения, выход которого соединен с вторым входом элемента запрет,,элемент И и второй счетчик, установочный вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, информационный вход которого соединен с выходом первого блока 5 элементов И, входы которого соединены с выходами второго счетчика, подклю-, ченными к информационным входам первой группы блока. вычисления приращений координат, информационные входы второй группы которого подключены к выходам первого счетчика, соединенным с входами второго блока элементов И, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом дифференцирующего элемента, выход элемента И соединен с установочным входом первого счетчика и счетным входом второго счетчика, входы сброса шестого, седьмого, восьмого и девятого регистров соединены с вторым .выходом блока управления, управляющие .входы"которых соединены с выходом дифференцирующего элемента, а информационные входы — с выходом блока памяти, выход шестого регистра соединен с входом третьего цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к первому информационному входу первого сумматора, второй информационный вход которого подключен к выходу первого интегратора, выходы седьмого регистра соединены соответственно с выходом четвертого цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к первому информационному входу второго сумМатора, и первым информационным .входом третьего сумматора, второй информационный вход которого подключен к второму выходу пятого регистра, выход третьего сумматора соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом четвертого сумматора, информационные входы которого подключены к выходам соот- . ветственно восьмого и девятого. реги» стров, выход второго интегратора соединен с вторым информационным входом второго. сумматора, выходы первого и второго сумматоров являются выходами устройства для подключения к отклоняющей системе ЭЛТ.

14!00!8

Ха

ФИГ сигнал юавесваи биенал сдроса

1410018

Составитель И. Загинайко,Редактор А. Долинич Техред Л.Сердюкова Корректор С. Черни

Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3480/44

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