Устройство для формирования изображения

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при разработке графических процессоров в системах отображения объемной графической информации на экране ЭЛТ, а также других устройствах вывода графической информации (графопостроители и т.д.). Цель изобретения - расширение области применения устройства путем формирования стереоизображений с заданной стереобазой, которая достигается введением регистров 14-21, делителей 41-46, сумматоров 388-40,вычислителя 49 длины вектора, вычитателей 47 и 48, блоков 26-33 элементов И, блока 50 сравнения, элемента И 52 и соответствующих функциональных связей. Изобретение позволяет подготовить стереопару перспективного изображения объекта для отображения на экране ЭЛТ, что, в свою очередь, приводит к лучшему восприятию пространственной структуры объекта, а следовательно, в значительной степениповысить эффективность исследований. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН 511 4 С 06 F 3/153

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / =---..(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ

ИЗОБР АВИА (57) Изобретение относится к-автсматике и вычислительной технике и может быть использовано при разработке графических процессоров в системах отображения объемной графической информации на экране ЭЛТ, а также других устройствах вывода гоайичесн автои:номч свидетельств (21) 4231103/24-24 (22) 16.04.87 (46) 23.04.89. Бюл. И 15 (72) А.А.Решетников, С,М.Терешко и А,В,Трацевский (53) 681.327.11(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 1032447, кл. С 06 F 3/14, 1981.

Авторское свидетельство СССР

N - 1111151, кл. С 06 F Э/153, !982, I кои информации (графопостроители и т. д. ) . Цель изобретения — расширение области применения устройства путем формирования стереоизображений с заданной стереобазай, которая достигается введением регистров 14-21, делителей 41-46, сумматоров 38-40, вычислителя 49 длины вектора, вычитателей 47 и 48, блоков 26-33 элементов И, блока 50 сравнения, элемента И 52 и соответствующих функциональных связей. Изобретение позволяет подготовить стереопару перспективного изображения объекта для отображения на экране ЭЛТ, что, в свою очередь, приводит к лучшему восприятию пространственной структуры объекта, а следовательно, в значительной степени повысить эффективность исследований, 2 ил.

1474633

Изобретение относится к автомати— ке и вычислительной технике и может быть использовано при разработке графических процессоров в системах отображения объемной графической информации на экране ЗЛТ, а также других устройствах вывода графической информации (графопостроители и др.).

Цель изобретения — расширение !О области применения устройства путем формирования стереоиз ображений с з аданной стереобазой.

На фиг.1 представлен принцип стереографического преобразования эле- 15 ментов изображения; на фиг.2 — функциональная схема устройства.

Позициями 1-7 обозначены информационные входы устройства, на которые соответственно поступают зна- 20 чения tg q, tg E./2, D, R, z;, у,, х,., где(— "поле зрения", Я вЂ” стереоугол (для человека с нормальным зре йй.ем = 571 ), D — расстояние до центра области максимального стереоэффекта (связано со стереобазой 8 следующим соотношением tg f/2=8/D), R "" рапиус экрана, z; у, х; — координаты трехмерного пространства. Если or раничить общее "поле зрения" углом

2 у (фиг.1), то произвольная точка трехмерного пространства х,, у;, к; в выбранной системе координат считается видимой, если выполняются условия 35

+ г, ау,.tgrp; (\) у; ь Меа ° . (2)

Условие (2} накладывает требование, чтобы каждая координата отобра- О жаемого объекта находилась за экраном.

Позициями 8 и 9 обозначены первый и второй управляющие входы, а позициями 10-12 — выходы устройства.

Устройство содержит блок 13 управления и синхронизации, регистры

14-23, блоки 24-33 элементов И, умножители 34-37, сумматоры 38-40, делители 41-46, вычитатели 47 и 48, вы-5 числитель. 49 длины вектора, блок 50 сравнения, элемент 51 задержки, элемент И 52.

Позициями 13-1 и 13-2 обозначены входы блока 13, а позициями 13-3—

13-12 — его выходы.

Блок 13 управления и синхронизации содержит генератор 13-14 тактовых импульсов, триггеры 13-15 и 1316, элемент ИЛИ 13-17, элементы И

13-18 и 13-19, счетчики 13-20 и 13-21 дешифраторы 13-22 и 13-23.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии все регистры, счетчики, триггеры устройства обнулены. Устройство работает в два этапа: подготовительный этап и этап непосредственного вычисления координат стереопроекции.

На подготовительном этапе по решению оператора осуществляется изменение значений tg ф, tg 1= /2, D, R и расчет величин S M Ь, которые вычисляются в следующей последова» тельности.

На информационные входы 1-4 из па мяти ЭВМ (не показана) по команде оператора в двоичном коде поступают значения величин tg q) tg F /2, D, R который записываются в регистры 1417, одновременно на первый управляющих вход 8 поступает управляющий импульс (УИ1), который переводит блок

13 в режим вычисления величин S M

L используемых при стереопреобразовании.

УИ1 поступает на первый вход триггера 13-15 и переводит его в единичное состояние, На первом выходе триггера устанавливается единичный потенциал, который поступает через элемент

ИЛИ 13-17 на вход триггера 13-16, удерживая его в нулевом состоянии до тех пор, пока не будут закончены вычисления на подготовительном этапе работы устройства, Единичный потенциал поступает так же на вход элемента И 13-18, тем самым разрешая прохождение через него тактовых импульсов с генератора 13-14 на вход счетчика 13-20, с первого выхода которого на вход дешифратора 13-22 с частотой тактовых импульсов в двоичном коде поступает последовательность чисел (номеров тактов), и в зависимости от кода номера такта на одном из выходов дешифратора 13-22 вырабатывается управляющий синхроимпульс (УСИ). В качестве первого — четвертого выходов 13-3 — 13-6 блока 13 используются те выходы дешифратора, появление импульсов на которых соответствует определенным номерам тактов, с таким расчетом, чтобы каждый последующий УСИ вырабатывался после завершения самой длительной вычисли.1474633 тельной операции, инициируемой им на предыдущем шаге вычисления.

Весь подготовительный этап выполняется за четыре шага вычислений.

На первом шаге вычислений подготовительного этапа УСИ1 поступает с первого выхода 13-3 блока 13 на входы умножителя 34 и делителя 41 и разрешает прохождение соответственно на входы умножителя 34 с выходов второго 15 и третьего 16 регистров значений величин tg K /2 и D а также прохождение соответственно на входы делителя 41 с выходов первого 14 и второго 15 регистров значений величин tg(у и tg E /2, и разрешает проведение операций умножения и деления.

На выходе делителя 41 формируется промежуточная величина отношения 20

tgF/2/tgcp, которая поступает на вход, делителя 43. На выходе умножителя 37 формируется величина SD tgK/2, которая записывается в регистр 21, а также поступает на вход сумматора 38, 25 на который с выхода регистра 17 поступает значение величины R, которая также; поступает на входы умножителя 35.

На втором шаге вычислений УСЙ2 с второго выхода 13-4 блока 13 поступа-30 ет на входы сумматора 38 и умножи-. теля 35 и разрешает прохождение указанных величин на их другие входы, а также проведение операций сложения и умножения. На выходе сумматора 38 формируется величина S+R, которая поступает на вход делителя 42, на кото" рый поступает величина R, формируемая на выходе умножителя 35.

На третьем шаге вычислений УСИ3 40 с третьего выхода 13-5 блока 13 поступает на вход делителя 42 и разрешает. прохождение указанных величин на его другие входы, а также проведение операции деления. На выходе дели-45 теля 42 формируется величина М

Б + К которая записывается в девяRz тый регистр 22, а также поступает на вход делителя 43. При поступлении

УСИ4 на четвертом шаге вычислений с четвертого выхода 13-6 блока 13 ни делитель 43 разрешается поступление величин tg Е /2/tgq и М Hà его другие входы, а также проведение опера" ции деления. На выходе делителя 43

55 к2- tR f /2 формируется величина L= — — - — ---, (S+R) tgq которая записывается в регистр 23, Счетчик 13-20 подобран таким образом, чтобы его разрядность обеспечивала выработку необходимого количества УСИ. При переполнении счетчика на его выходе переполнения форми",.: руется импульс, который поступает на вход триггера 13-15 и переводит его в нулевое состояние. Как только триггер 13-15 установится в нулевое состояние, то прохождение тактовых импульсов с генератора 13-14 через элемент И 13-18 на вход счетчика 13-20 прекращается, одновременно снимается запрет прохождения УИ2, поступающего из ЭВМ на второй управляющий вход 9 и на вход триггера 13-16, На этом подготовительный этап работы устройства заканчивается, На этапе непосредственного вычисления координат стереопроекции из памяти ЭВМ на информационные входы

5-7 устройства поступают соответственно значения z, у;, х; (подготовленная специальным образом информация о положении объекта в трехмерном пространстве Х, Y, Z с направлением оси У на объект) с часто-. î-é ".:поступления УИ2, которые поступают на вход 13-2 блока 13.

УИ2 поступает на вход триггера

13-16 и переводит его в Ьдиничное состояние, на первом выходе которого устанавливается единичный потенциал, который поступает на вход элемента

И 13-19, тем самым разрешая прохождение через этот элемент тактовых импульсов с выхода генератора 13-14 на вход счетчика 13-21, а такж,е на пятый выход блока 13. С первого выхода счетчика 13-21 на вход дешифратора

13-23 е частотой тактовых импульсов в двоичном коде поступает последовательность чисел (номер тактов) и по аналогии работы блока 13 на подготовительном этапе с выходов детифратора

l3-23 на выходы 13-8 — 13-12 блока

13 поступают УСИ. !

Значения величин я,, у;, х,, поступающие на информационные входы

5-7, записываются соответственно в регистры 18-20, С выходов регистров

)4, 18 — 23 значения величин tgcp S

М, L, z,, у,, х; поступают соответственно на первые входы блоков 24-30 элементов И, на вторые входы которых поступает единичный потенциал с пятого выхода 13-7 блока 13, обеспечивая поступление этой информации через укаэанные блоки элементов И на входы соответствующих блоков, осуществляющих стереографическое преобразование координатной информации с учетом отбора координат, попадающих в заданный угол "поля зрения", В даль" дальнейшем принцип работы устройства на этапе непосредственного вычисления координат стереопроекций аналогичен работе устройства на подготовительном этапе. На первом шаге преобразований с выхода блока 24 элементов И значение величины tg g по- 15 ступает на вход умножителя 36, на который поступает значение координаты у с выхода блока 29 элементов И.

Кроме того, с выхода блока 25 элементов И значение величины S поступает на сумматор 39 и вычитатель 47, на которые поступает значение координа" ты х с выхода блока 30 элементов И, которое также поступает на вычислитель 49. С выхода блока 28 элементов 25

И значение координаты z; поступает на вход вычислителя 49 и на вход элемента 51 задержки, а с его выхода " на вход делителя 46.

При поступлении с шестого выхода 30

13-8 блока 13 УСИ5 на входы умножителя 36, сумматора 39, вычитателя 47 и вычислителя 49 разрешается прохождение информации на другие входы и инициируется проведение вычислительных операций. На выходе умножителя

36 формируется величина Х=у; tgcp которая поступает на вход блока 50 сравнения и вход умножителя 37, на который. поступает величина М с выхо-. 40 да блока 26 элементов И. На выходе сумматора 39 формируется координата х ° х; + S которая поступает на

1 вход делителя 44.

На выходе вычитателя 47 формируется координата х. х, - S которая поступает на вход делителя 45. На выходе вычислителя 49 формируется величина Q x1 еяе, потовая поступает на вход блока 50 сравнения, На втором шаге преобразований с седвмого выхода 13-29 блока 13 выдается

УСИ6, который поступает на входы умиожителя 37 и блока 50 сравнения и разрешает прохождение информации 55

I .(значение величин Х,-У; М) на их другие входы, и также инициирует проведение вычислительных операций, На выходе умножителя 37 формируется велиу (S+R МЧ чина G--- -- — — -- — — которая посту;

Rz пает на входы делителей 44-46, а на выходе блока 50 сравнения формируется величина

1, если IP g

О, если T Q,. которая поступает на вход элемента И 52, На третьем шаге преобразований с восьмого выхода 13-10 блока 13 выдается УСИ7, который поступает на входы делителей 44 и 45 и разрешает прохождение информации, поступающей на их другие входы, а также инициирует проведение вычислительной операции, осуществляющей проецирование координаты х; в плоскость левого и правого экранов. На выходе делителя 44 лм (х;+Б) R формируется координата х э у; (Б+В.) tgq которая поступает на вход вычитателя 48. На выходе делителя 45 формируется координата

ПФ (X1- S} К

1э у; (S+R) tgg которая поступает на вход сумматора 40.

На четвертом шаге преобразований с девятого выхода 13-11 блока 13 выдается УСИ8, поступающий на входы делителя 46, вычитателя 48 и сумматора

40 и разрешающий прохождение информации, поступающей на их другие входы, и также инициирующий операцию смещения изображения на вкране таким образом, чтобы центр проекции области максимального стереоэффекта находился в центре экрана, На выходе вычитателя 48 формируется координата (x1+S) R R tg f /2 э у,. (S+R) tgq (Б+К). tgq

На выходе сумматора 40 формируется координата (х,-Б). Ка У, . е Е/2 у" (S+R) egg (S+R) tgq

На выходе .делителя 46 формируется координата лп z, Е и у 1 у,(S+R) tgq

Таким образом, с выходов делителя

46, вычитателя 48 и сумматора 40 на входы соответственно блоков 31-33

1474633 элементов И поступают преобразованные координаты у., х, х . a.tt и п.

«э « iý

С десятого выхода 13-12 блока 13 выдается УСИ 9, который поступает на вход элемента И 52, и от того, какое значение: "0" или "1" поступает с выхода блока 50 сравнения на вход элемента И 52 зависит прохождение УСИ9 через этот элемент. Если координаты

i-й точки объекта попадают в угол

"поля зрения" -2P то на выходе блока 50 сравнения формируется единичный потенциал, который обеспечивает прохождение УСИ9 через элемента И 52 15 на входы блоков 31-33 элементов И, и, следовательно, преобразованные координаты проходят на выходы 10-1.2 устройства, Если же координаты i-й точки не попадут в угол "поля зрения, 20 то преобразованные координаты на выходы устройства Йе пройдут. При переполнении счетчика 13-21 на его выходе формируется импульс, который поступает на вход триггера 13-1б и 25 переводит его в нулевое состояние,и, следовательно, на его первом выходе устанавливается нулевой потенциал, который не обеспечивает прохождение тактовых импульсов с генератора 13-14 3{) на вход счетчика 13-21 через элемент

И 13-19,и выработка УСИ прекращается.

С поступлением новой координатной информации, которая сопровождается

УИ2, работа устройства повторяется.

Предложенное устройство позволяет подготовить стереопару перспективного изображения объекта для отображения на экране ЭЛТ, что приводит к 40 лучшему восприятию пространственной структуры объекта.

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для формирования изображения, содержащее блок управления и синхронизации, первый и второй блоки элементов И и элемент задержки, входы блока управления являются соот- 5О ветственно первым и вторым управляющими входами устройства, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с: целью расширения области применения устройства путем формирования стереоизображений с заданной стереобазой, оно содержит вычислитель длины вектора, вычитатели, регистры, делители, сумматоры, умножители, с третьего по десятый блоки элементов И, блок сравнения и элемент И, выход которого соединен с первыми входами восьмого, девятого и десятого блоков элементов И, выходы которых являются выходами устройства, информационными входами которого являются входы регистров с первого по седьмой, выход первого регистра соединен с первым информационным входом первого делителя и первым входом первого блока элементов I t, выход второго регистра соединен с вторым информационным входом первого делителя и первым информационным входом первого умножителя, второй информационный вход которого подключен к выходу третьего регистра, выход четвертого регистра соединен с информационными входами второго умножителя и первым информационным входом первого сумматора,. второй информационный вход которого соединен с выходом первого умножителя, подключенньм к входу восьмого регистра, управляющие входы первых делителя и умножнтеля соединены с первым выходом блока управления и синхронизации, второй выход которого подключен к управляющим входам первого сумматора и второго умножителя, выходы которых соединены с информационными входами второго делителя, управляющий вход которого

i соединен с третьим выходом блока управления и синхронизации, четвертый выход которого соединен с управляющим входом третьего делителя, инфор- . мационные входы которого соединены с выходом первого делителя и выходом второго делителя, подключенным к входу девятого регистра, выход третьего делителя соединен с входом десятого регистра, выходы восьмого, девятого и десятого регистров подключены к первым входам соответственно второго, третьего и четвертого блоков элементов И, вторые входы которых соединены с пятым выходом блока управления и синхронизации, подключенным к первым входам пятого, шестого и седьмого блоков элементов И, вторые входы которых соединены с выходами соответственно пятого, шестого и седьмого регистров, шестой выход блока управления и синхронизации соединен с управляющими входами вычислителя длины вектора, третьего умножителя, второго сумматора и первого вычитателя, информационные входы вычислителя дли1474633

Фиа 1

Составитель И.Загинайко

Редактор В.Данко Техред A,Кравчук Корректор М.Васильева

Заказ 1894/46 Тираж 667 Подписное

ВНИИПК Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, t01 иы вектора соединены с выходами пято" го и седьмого блоков элементов И, а выход — с первым информационным входом блока сравнения, управляющий вход, которого и управляющий вход четвертого умножителя подключены к седьмому выходу блока управления и синхронизации, первый информационный вход четвертого умножителя соединен.с выхо" дом третьего блока элементов И, выход . третьего умножителя соединен с вторыми информационными входами блока сравнения и четвертого умножителя, выход которого подключен к первым информа,ционным входам четвертого, пятого и шестого делителей, управляющие входы . четвертого и пятого делителей соединены с восьмым выходом блока управления и синхронизации, девятый выход 20 которого соединен с управляющими входами шестого делителя, второго вычи. тателя и третьего сумматора, выходы которого подключены к вторым входам восьмого, девятого и девятого блоков элементов Е, выход четвертого блока элементов И подключен к первым информационным входам второго вычитателя и третьего сумматора, вторые информационные входы которых подключены к выходам соответственно четвертого и пятого делителей, второй информационный вход шестого делителя соединен через элемент задержки с выходом пятого блока элементов И, выход первого блока элементов И соединен с первым информационным входом третьего умножителя, второй информационный вход которого соединен с выходом шестого блока элементов И, выход второго блока элементов И соединен с первыми информационными входа-, ми второго сумматора и первого вычитателя, вторые информационные входы которых подключены .к выходу седьмого блока элементов И.