Устройство для моделирования видеоизображений

 

Изобретение относится к тренажерной технике и может быть использовано в тренажерных системах для обучения распознаванию фрагментов видеоизображения с заданными характеристиками. Цель изобретения состоит в расширении дидактических возможностей устройства за счет того, что в результате задания различных режимов работы с задатчика 13 режимов работы можно изменять сложность предъявляемой учебной информации с выходов блока 1 ввода видеоинформации, что, в свою очередь, позволяет использовать предлагаемое устройство на различных этапах обучения. Кроме того, с помощью блока 7 памяти и четвертого коммутатора 8 осуществляется монтаж магнитофильма с изображением различных "подстилающих" поверхностей, на фоне которых моделируются фрагменты видеоизображений с заданными характеристиками. 1 11 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1603421

А1 (51)5 G 09 В 9/00

ii31(kf.

:г1А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4626227/24-24 (22) 26.12.88 (46) 30.10.90. Бюл. № 40 (72) П. Ф. Шепеленко и Ф. Ф. Сафонов (53) 681.3.074 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1103718, кл. G 09 В 9/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВИДЕОИЗОБРАЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к тренажерной технике и может быть использовано в тренажерных системах для обучения распознаванию фрагментов видеоизображения с заданными характеристиками. Цель изобретения состоит в расширении дидактических возможностей устройства за счет того, что в результате задания различных режимов работы с задатчика 13 режимов работы можно изменять сложность предъявляемой учебной информации с выходов блока 1 ввода видеоинформации, что, в свою очередь, позволяет использовать предлагаемое устройство на различных этапах обучения.

Кроме того, с помощью блока 7 памяти и четвертого коммутатора 8 осуществляется монтаж магнитофильма с изображением различных «подстилающих» поверхностей, на фоне которых моделируются фрагменты видеоизображений с заданными характеристиками. 11 ил.

1603421

Изобретение относится к тренажерной технике и может быть использовано в тренажерных системах для обучения распознаванию фрагментов видеоизображения = заданными характеристиками.

Целью изобретения является расширение дидактических возможностей устройства.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы формирования видеоизображения; на фиг. 3 — временные диаграммы работы имитатора; на фиг. 4 и фиг. 5 — графические материалы, поясняющие процесс формирования видеоизображения; на фиг. 6 — схема блока синхронизации (управления); на фиг. 7 — схема второго блока памяти; на фиг. 8 — графические материалы, поясняющие работу второго блока памяти; на фиг. 9 — схема первого коммутатора; на фиг. 10 — схема блока ввода видеоинформации; на фиг. 11— схема блока вывода визуальной информации.

Устройство содержит блок 1 ввода видеоинформации, блок 2 синхронизации, имитатор 3, состоящий из генератора 4 пилообразного напряжения, генератора 5 ш ума, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами смесителя 6, первый блок 7 памяти, выход которого соединен с управляющим входом четвертого коммутатора 8, задатчик 9 уровней видеосигнала, второй блок 10 памяти, выходы которого соединены с управляющими входами первого 11 и второго 12 коммутаторов, задатчик 13 режимов работы, третий коммутатор 14, блок 15 вывода визуальной информации и вход 16 устройства.

Устройство для моделирования видеоизображения предназначено для работы в трех режимах работы и обеспечивает моделирование учебной информации для видеоконтрольного устройства с малокадровой разверткой.

В первом режиме при помощи имитатора 3 моделируется видеосигнал шумового фона, а при помощи блока 10, задатчика 9 и коммутатора 12 моделируется видеосигнал фрагмента изображения с заданными характеристиками.

Результирующее видеоизображение представляет собой видеоизображение фрагмента, наложенное на видеоизображение шумового фона. В этом режиме блок 10 запрограммирован так, чтобы задача обнаружения и распознавания фрагментов на экране блока 15 была минимальной сложности, так как в начальной стадии обучения более важным является определение временных и точностных характеристик оператора. Первый режим работы устройства для моделирования видеоизображения используется (как правило) на стадии профотбора.

Во втором режиме работы моделирование видеосигнала шумового фона осуществляется блоком 1, на магнитной ленте которого по шести каналам сделана синхронная запись реальных видеосигналов изображения различных шумовых фонов.

Блоком 7 осуществляется монтаж магнитофильма путем подключения к входу коммутатора 11 через коммутатор 8 видеосигналов с различных выходов блока 1. В соответствии с заданной программой видеосигналы с различных выходов блока 1 через четвертый 8, первый 11 и третий 14 коммутаторы подключаются к входу блока 15.

Как и в первом режиме происходит наложение фрагмента видеоизображения на видеоизображение шумового фона при помощи блока 10, коммутатора 11 и задатчика 9.

Второй режим работы применяется на стадии обучения операторов, прошедших профотбор, и является одним из самых важных, так как в этом режиме работы устройства оператор приобретает навыки в обнаружении и распознавании фрагментов изображения, расположенных на различных шумовых фонах.

В третьем режиме работы.на вход блока 15 с одиннадцатого выхода блока 1 через .коммутатор 14 поступает реальный (немоделированный) сигнал видеоизображения фрагмента с заданными характеристиками, расположенный на шумовом фоне.

Этот режим работы устройства используется при проверке подготовленных специалистов.

Разделение на режимы работы и связь их со стадиями обучения не являются строгими и в зависимости от уровня подготовки операторов и сложности программ блоков 7 и 10 все три режима могут использоваться на различных стадиях процесса обучения.

Устройство работает следующим образом.

Для задания режима работы на одном из выходов (первом, втором либо третьем) задатчика 13 формируется потенциальный сигнал с уровнем логической «1», что соответствует одному из режимов (первому, второму либо третьему) работы устройства.

Задатчик 13 режима представляет собой клавишное устройство, на выходах которого формируются потенциальные сигналы с уровнем логической «1».

В первом режиме работы с выхода задатчика 13 сигнал с уровнем логической

«1» поступает одновременно на вход блока 2 и управляющие входы коммутаторов

12 и 14. В результате коммутатор 11 закрыт, коммутаторы 12 и 14 открыты, а блоку 2 сообщается первый режим работы устройства.

Вид синхронизации блока 2 определяется сигналами, поступающими на его входы. В

1603421 первом режиме работы происходит внутреняя синхронизация блока 2, т. е. строчные (фиг. 2а) и кадровые (фиг. 2б) синхроимпульсы формируются внутри блока 2. Во втором режиме блок 2 синхронизуется строчными и кадровыми синхроимпульсами с выходов блока 1. Перед началом работы устройства, сигналом, поступающим на вход 16, обнуляется счетчик кадровых синхроимпульсов (счетчик кадров).

С выхода блока 2 на вход блока 15 поступают напряжения строчной и кадровой развертки и импульсные сигналы

«Сдвиг Х» (фиг. 2в), по которым формируются импульсы подсветки.

В первом режиме формирование видеоизображения шумового фона происходит следующим образом.

С выхода генератора 5, в качестве которого используется усилитель, усиливающий шум кремниевого стабилитрона, работающего в режиме лавинного пробоя при малом обратном токе, шумовой сигнал (фиг. 3a) поступает на один вход смесителя 6. На другой вход смесителя 6 поступает сигнал с выхода генератора 4 (фиг. 36), синхронизирующегося по входу синхронизации строчными синхроимпульсами (фиг. За) с выхода блока 2. Смесителем 6 производится смешивание двух сигналов, в результате чего на его выходе амплитуда шумового сигнала изменяется по пилообразной форме (фиг. Зг). Это необходимо для создания реальной картины видеоизображения реальной системы, в которой яркость изображения. убывает по экспоненциальному закону в направлении формирования строки видеоизображения.

В качестве смесителя 6 используется усилитель, входной сигнал которого регулируется пилообразным напряжением. Во входной цепи тгкой усилитель содержит активный элемент на полевом транзисторе, представляющий собой переменное сопротивление. При помощи пилообразного напряжения происходит управление сопротивлением полевого транзистора, вследствие чего изменяется уровень входного сигнала.

С выхода имитатора 3 видеосигнал изображения шумового фона (фиг. 2г) через коммутаторы 12 и 14 поступает на вход блока 15. Со второго выхода блока 2 на пери лй вход блок» 10 поступают сигналы «Сдвиг Х» и в параллельном двоичном коде — информация о текущих координатах развертки. С третьего выхода блока 2 на второй вход блока 10 в параллельном двоичном коде поступает информация о номере кадра.

В блоке 10 хранится банк фрагментов изображений различной формы, размеров и ориентаций, который заносится в него перед началом работы устройства для моделирования видеоизображения. Это означает, 45

65 открывающий коммутатор 12 по третьему информационному входу. На второй и третий информационные входы коммутатора 12 с первого и второго выходов задатчика 9 поступают видеосигналы, соответствующие максимальной и минимальной яркости.

В результате управления коммутатором

12 на его выходе формируется комбинированный видеосигнал (фиг. 2ж), содержащий видеосигналы шумового фона и фрагмента с заданными характеристиками, который через коммутатор 14 поступает на вход блока 15.

Временная диаграмма (фиг. 2ж) соответствует формированию строки видеоизображения, представленному на фиг. 5. что информация о номерах кадров, содержащих фрагменты изображений с заданными характеристиками, а также координаты каждой точки видеоизображений этих фраг5 ментов с указанием уровней видеосигналов, занесен в блок 10, На фиг. 4 представлено видеоизображение фрагмента в координатной системе.

Уровень видеосигнала любой его точки может приобретать значение, соответствующее либо максимальной, либо минимальной яркости. Зона А фрагмента содержит точки максимальной яркости, а зона  — точки минимальной яркости. Таким образом, в блок 10 заносится информация о координатах Xi, 15 Х Х; каждой точки с максимальным уровнем видеосигнала, координаты Х;.+ Х, каждой точки с минимальным уровнем видеосигнала, координаты Yi, Y Y;, Y каждой точки с максимальным и координаты

У1, У Y; Y каждой точки с минимальными уровнями видеосигнала.

На фиг. 5 изображен кадр видеоизображения. Видеоизображение, формируемое на экране блока 15, состоит из изображения шумового фона Ф (заштрихованная часть), изображения фрагмента с заданными характеристиками в виде прямоугольника, состоящего из засветки (незаштрихованная часть), и затемненной части (двойная штриховка).

Информация о текущих координатах

30 развертки и о номере кадра со второго и третьего выходов блока 2 является адресом, по которому в блоке 10 может храниться точка фрагмента видеоизображения. И, если по данному адресу хранится точка фрагмента с максимальной

35 яркостью, то на одном выходе блока 10 формируется сигнал с уровнем логической

«1» (фиг. 2д), закрывающий коммутатор 12 по первому и открывающий его по второму информационным входам. Если по андресу, определяемому текущим координатами развертки, хранится точка фрагмента видеоизображения с минимальной яркостью, то на втором выходе блока 10 формируется сигнал с уровнем логической «1» (фиг. 2е), 1603421

Так, при движении луча ЭЛТ из точки 1 в точку 2 по схеме, описанной выше формируется видеосигнал шумового фона Ф. 3а время перемещения луча ЭЛТ из точки 2 в точку 3 формируется видеосигнал изображения фрагмента, соответствующий максимальной яркости (зона А на фиг. 4).

3а время перемещения луча из точки 3 в точку 4 (фиг. 5) формируется видеосигнал изображения фрагмента, соответствующий минимальной яркости (зона В на фиг. 4), И, наконец, за время движения луча ЭЛТ из точки 4 в точку 5 (фиг. 5) формируется видеосигнал изображения фона Ф. Таким образом, если при формировании строки видеоизображения шумового фона Ф развертка доходит до того места, где в соответствии с информацией блока 10 содержатся точки фрагмента видеоизображения, то происходит отключение выхода иммитатора 3 от второго блока 15 и происходит формирование точек фрагмента видеоизображения, содержащихся в данной строке. В последующих строках картина повторяется и так далее. В результате этого происходит наложение фрагмента видеоизображения на видеоизображение шумового фона.

Во втором режиме работы на втором выходе задатчика 13 формируется потенциальный сигнал с уровнем логической «1», поступающий на входы блока 2 и коммутаторов 11 и 14. В результате коммутатор 12 закрыт, а коммутаторы 11 и 14 открыты по первым информационным входамм.

Как указывалось выше, в этом режиме работы устройства для моделирования видеоизображения видеосигнал изображения шумового фона моделируется при помощи коммутатора 8, блока 7 и блока 1.

С третьего выхода блока 2 на вход блока 7 поступает в параллельном двоичном коде информация о номере кадра, которая формируется в блоке 2 в результате подсчета кадровых синхроимпульсов, поступающих на его вход с выхода блока 1.

Информация о номере кадра, поступающая на вход блока 7, служит адресом, по которому в нем записывается трехразрядный код, который в свою очередь является управляющим сигналом, подключающим через коммутаторы 8, 1! и 14 один из выходов блока 1 к блоку 15.

Например, по адресам, соответствующим номерам кадров с первого по п-й, заносится трехразрядный код, при поступлении которого на управляющий вход коммутатора 8 он открывается, например, по третьему входу, а по адресам, соответствующим номерам кадров с (п+ 1) -го по m заносится трехразрядный код, открывающий коммутатор 8, например, по шестому входу и т. д.

Программированием блока 7, которое производится перед началом работы устройства, задается очередность и время (соответствует времени воспроизведения определенного количества кадров магнитофильма), на которое один из выходов блока 1 подсоединяется к входу блока 15.

Подобно, как и в предыдущем случае, происходит наложение фрагмента видеоизображения на видеоизображение шумового

10 фона при помощи блока 10, задатчика 9 и коммутатора 11, который по структуре и принципу работы аналогичен коммутатору 12.

Во втором режиме работы синхронизация блока 2 производится по второму и третьему его входам строчными и кадровыми синхроимпульсами с выходов блока 1. Вид синхронизации блока 2 в этом режиме работы определяется сигналом с уровнем логической «1» на его седьмом

55 входе.

В третьем режиме работы моделирование видеоинформации осуществляется в результате воспроизведения записи реального видеосигнала, формирующего на выходе блока 1. Сформированный видеосигнал является сигналом видеоизображения, содержащим фрагменты с заданными характеримтиками, расположенными на шумовом фоне.

В этом режиме на выходе задатчика 13 формируется потенциальный сигнал с уровнем логической «1», поступающий одновременно на управляющий вход коммутатора

14 и открывающий его по третьему информационному входу, и на вход блока 2, задавая ему синхронизацию по третьему и четвертому входам соответственно строчными и кадровыми синхроимпульсами с выходов блока 1.

Видеосигнал с выхода блока 1 через коммутатор 14 поступает на вход блока 15.

На фиг. 6 изображена схема блока 2, синхронизации, состоящего из генератора 17, первого 18, второго 19, третьего 20, четвертого 21, пятого 22 и шестого 23 элементов И, первого 24 и второго 25 элементов ИЛИ, первого 26, второго 27 и третьего 28 двоичных счетчиков, первого

29 и второго 30 формирователей, первого

31 и второго 32 цифроаналоговых преобразователей. С выхода генератора 17 импульсы поступают одновременно на выход 33, где формируются импульсы «Сдвиг Х» (фиг. 2в), и на счетный вход счетчика 26, предназначенного длля формирования кода строчной развертки. С выхода счетчика 26 информация в параллельном двоичном коде поступает одновременно на выход 34, где формируется текущая координата Х развертки, и на вход цифроаналогового преобразователя 31.

На выходе цифроаналогового преобразователя 31 формируется напряжение строч1603421

10 ной развертки, поступающее на выход 35.

По сигналу переполнения формирователем 29 формируется строчный синхроимпульс

«ССИ 1», который используется для внутренней синхронизации в первом режиме работы устройства для моделирования видеоизображения. С выхода формирователя 29 строчный синхроимпульс «ССИ 1» внутренней синхронизации поступает на выход 36 и на вход элемента И 18.

На входы 37 и 38 поступают строчные синхроимпульсы «ССИ 2» и «ССИ 3», соответственно, необходимые для работы блока 2 соответственно во втором и третьем режимах.

Строчные синхроимпульсы предназначены для синхронизации счетчика 26 и одновременно являются информационными для счетчика 27, предназначенного для формирования кода кадровой развертки. В зависимости от режима работы синхронизация счетчика 26 осуществляется либо строчным синхроимпульсом «ССИ I», формируемым формирователем 29 (первый режим работы), либо строчным синхроимпульсом

«ССИ 2», по входу 37 (второй режим работы), либо строчным синхроимпульсом

«ССИ 3» по входу 38 (третий режим работы). В зависимости от режима работы на одном из входов 39 — 41 формируется потенциальный сигнал с уровнем логической

«1», разрешая прохождение одного из строчных синхроимпульсов через один из элементов И 18 — 20, а через элемент ИЛИ 24 одновременно на вход синхронизации первого 26 и информационный вход второго 27 счетчиков.

С выхода счетчика 27 информация в параллельном двоичном коде поступает одновременно на выход 42, где формируется текущая координата У развертки, и на вход цифроаналогового преобразователя 32. На выходе цифроа налогового преобразователя

32 формируется напряжение кадровой развертки, поступающее на выход 43.

Аналогично, как и в случае для счетчика 26, по сигналу переполнения счетчика 27 формирователем 30 формируется кадровый синхроимпульс «КСИ 1», который используется для внутренней синхронизации и в первом режиме работы. устройства.

С выхода формирователя 30 кадровый сннхроимпульс «КСИ 1» внутренней синхронизации поступает на вход элемента И 21.

На входы 44. и 45 поступают кадровые синхроимпульсы «КСИ 2» и «КСИ 3» соответственно, необходи мы е дл я работы блока 2 соответственно во втором и третьем режимах работы.

Кадровые синхроимпульсы предназначены для синхронизации счетчика 27 и одновременно являются информационными для счетчика 28, предназначенного для формирования кода номера кадра. С выхода счетчика 28 информация о номере кадра в

З0 первого 59 и второго 60 формировате40

5

10 l5

25 параллельном двоичном коде поступает на выход 46.

Аналогично, как и в случае для строчных синхроимпульсов, в зависимости от режимов работы, через один из элементов

И 21 — 23 и элемент ИЛИ 25 на вход синхронизации счетчика 27 и информационный вход счетчика 28 поступает один из кадровых синхроимпульсов.

При наличии потенциального сигнала с уровнем логической «1» на входе 39 и на выход элемента ИЛИ 25 проходит кадровый синхроимпульс с выхода формирователя 30, при наличии сигнала с уровнем логической «1» на входе 40 на выход элемента ИЛИ 25 проходит кадровый синхроимпульс со входа 44, при наличии сигнала с уровнем логической «1» на входе 41 на выход элемента ИЛИ 25 проходит кадровый синхроимпульс со входа 45. На вход 16 поступает импульсный сигнал, обнуляющий счетчик 28 перед началом работы.

На фиг. 7 изображена схема второго блока 10 памяти, состоящего из генератора 47 случайного числа Х, генератора 48 случайного числа У, каждый из которых содержит генератор 49 импульсов, элемент

НЕ 50, элемент И 51, счетчик 52 с коэффициентом пересчета равным 22, первого 53 и второго 54 коммутаторов, первого 55 и второго 56 узлов сравнения, первого 57 и второго 58 элементов И, лей, первого 61 и второго 62 триггеров, первого 63 и второго 64 счетчиков, третьего 65 элемента И, угла 66 памяти номера кадра, узла 67 памяти номера фрагмента, дешифратора 68, восьми узлов

69 — 76 памяти элементов фрагмента, первого 77 и второго 78 элементов ИЛИ.

Блок 10 работает следующим образом.

В исходном состоянии генераторы 47 и 48 работают непрерывно. Каждый из счетчиков

52, входящий в состав генераторов 47 и 48, осуществляет циклический счет от

224 до 0 и т. д. Частоты генераторов 49 различны и несинхронны, в результате чего обеспечивается случайный характер содержимого счетчика 52.

На . входы 33, 34, 42 и 46 блока 10 непрерывно поступают соответственно сигналы «Сдвиг Х», коды текущих координат

Х и Y растра и код номера кадра.

В узле 66 по определенным адреса м записана информация в виде логической «1».

Код номера кадра является адресом АО "А7, по которому может быть записана эта информация. При совпадении значения кода номера кадра с адресом, по которому записана информация в виде логической «1», она формируется на выходе узла 66.

Память узла 66 организована так, что при входной информации АО "А7 сигнал с уровнем логической «1» формируется в случае, 1603421

12 если в данном кадре предполагается моделирование фрагмента видеоизображения.

Сигнал с уровнем логической «1» одновременно поступает через элементы НЕ 50 на входы элементов И 51 обоих генераторов 47 и 48, а непосредственно — на управляющие входы первого 53 и второго 54 коммутаторов и на вход элемента И 65.

При этом закрываются элементы И 51 обоих генераторов 47 и 48, прекращается заполнение счетчиков 52 и открываются первый 53 и второй 54 коммутаторы, разрешая тем самым прохождение кодов текущих координат Х и Y растра со входов

34 и 42 на входы соответственно узлов

55 и 56 и поступает разрешение на элемент И 65.

На входы узлов 55 и 56 поступает информация в параллельном двоичном коде о случайных числах Х и Y соответственно с выходов счетчиков 52.

Поскольку информация, подаваемая на входы 34 и 42, изменяется при формировании растра, то наступит момент равенства значений информации на входах узлов 55 и 56. При равенстве информации на входах, на выходе узлов 55 и 56 сформируются сигналы с уровнем логической «1», которые установят триггер 62 в еди ничное состояние.

Так как информация счетчиков 52 в мо, мент прекращения счета является величиной случайной, то и моменты, в которые триггеры 61 и 62 установятся в единичное состояние в пределах данного кадра, носят случайный характер. Выходы триггеров 61 и 62 соединены с входами элемента И 65. Таким образом, при переходе их в единичное состояние на входах элемента И 65 присутствуют сигналы с уровнем логической «1», и с этого момента импульсы «Сдвиг Х» со входа 33 поступают на вход счетчика 63.

На фиг. 8 изображен растр видеоизображения в координатной плоскости Х, Y с наложенным на него «окном» (ABCD) с изображением моделируемого фрагмента.

В узлах памяти элементов фрагмента узлов 69 — 76 используется следующая организация памяти. На матрице размером

32к,32 (размеры «окна») запоминается видеоизображение фрагмента. Как указывалось выше, видеоизображение фрагмента содержит точки либо максимальной, либо минимальной яркости. Все ячейки матрицы

32)(32 можно разбить на три группы по значению информации, которая в них записана: ячейки с информацией, соответствующей видеоизображению фрагмента максимальной яркости, ячейки с информацией, соответствующей видеоизображению минимальной яркости, все остальные ячейки, в которых информация отсутствует. В каждом из восьми узлов 69 — 76 занесено видео10

Счетчики 63 и 64 предназначены для формирования координат Х и У, соответственно «окна». Эти координаты формируются при заполнении этих сигналов импульсами «сдвиг Х» синхронно с формированием растра видеоизображения. Выход последнего разряда счетчика 63 соединен с вхо25 дом счетчика 64. Выходы счетчика 63 параллельно соединены с младшими разрядами AO "А4 адресных входов узлов 69 — 76, а выходы счетчика 64 аналогичным образом соединены со старшими разрядами

А5 А9 адресных входов аналогичных уз30 лов.

55 изображение фрагмента определенного раз-, мера, формы и ориентации. В соответствии с этим каждому фрагменту, видеоизображение которого записано в своей зоне памяти, присваивается номер соответственно с первого по восьмой.

В счетчиках 52 в.момент прекращения счета запоминаются координаты точки А

«окна«(фиг. 8), приведенные к координатам растра. Поскольку значения кодов счетчиков 52 — величины случайные, то и координаты точки А носят случайный характер в каждом конкретном случае.

Это значит, что каждый раз при моделировании видеоизображения фрагмента «окно» будет располагаться в другом месте в растре видеизображения.

Таким образом, при изменении информации счетчиков 64 и 63 от 00000 до 11111 происходит опрос каждой ячейки матрицы

32Х32 всех элементов памяти фрагмента.

Формирование кодов в счетчиках 63 и 64 происходит следующим образом.

Пусть при формировании растра видеоизображения, в котором предполагается моделирование фрагмента, развертка дошла до точки Е (фиг. 8) . В этом случае в первом 63 и втором 64 счетчиках нулевая информация, так как триггеры 61 и 62 — в нулевом состоянии. При достижении развертки точки Е (фиг. 8) срабатывает узел 56, так как текущая координата У развертки совпадает со значением кода на первом ее входе. Сигнал с выхода узла 56 через элемент И 58 установит триггер 62 в единичное состояние.

Как указывалось выше, выходной сигнал триггера 62 даст разрешение по входу на прохождение импульсов «Сдвиг Х» через элемент И 65. Одновременно этот же сигнал поступает на вход элемента

И 57. На входе элемента И 57 сигнал с уровнем логической «1» сформируется, когда сработает узел 55. Последнее произойдет в случае, если текущая координата Х развертки совпадает со значением кода на первом входе узла 55, т. е. когда развертка достигнет точки А (фиг. 8).

1603421

В этом случае триггер 61 установится в единичное состояние, давая разрешение на прохождение импульсов «Сдвиг Х» через элемент И 65. С этого момента импульсы «Сдвиг Х» поступают на вход счетчика 63. С каждым импульсом «Сдвиг Х» информация счетчика 63 изменяется синхронно с формированием развертки до тех пор, пока он не переполнится. Развертка за это время дойдет до точки В, в результате чего импульс переполнения счетчика 63 с его выхода, во-первых, увеличит содержимое счетчика 64 на одну единицу, и, во-вторых, по заднему фронту импульса переполнения формирователем 59 сформируется импульс, который установит триггер 61 в нулевое состояние, что приведет к прекращению поступления импульсов «Сдвиг Х» на вход счетчика 63 (снятие разрешения с элемента И 65) .

Далее развертка дойдет до точки

При перемещении развертки из точки В в точку F состояние счетчиков 63 и 64 не изменяется.

Следующая строка раста начнет формироваться в точки G (фиг. 8). Аналогично, как и в предыдущем случае, содержимое счетчиков 63 и 64 не меняется, пока развертка не достигнет точки Н.

В этом момент произойдет срабатывание узла 55 и триггер 61 установится в единичное состояние. Далее по вышеизложенной схеме происходит заполнение счетчика 63, в результате чего импульс переполнения изменяет еще на одну единицу содержимое счетчика 64 и происходит сброс триггера 61. Это соответствует прохождению развертки из точки Н в точку К и т. д.

При формировании строки МО, на которой лежит нижняя грань DC окна ABCD, формирование кодов счетчика 63 и 63 аналогично. Отличие состоит лишь в том, что при достижении развертки точки С (к этому моменту счетчика 64 переполнен (по спаду импульса переполнения формирователем 60 формируется импульс, устанавливающий триггер 62 в нулевое состояние).

Соотношение между коэффициентом пересчета счетчиков 52 и счетчиков 63 и 64 (а именно 224 и 32) обусловлено тем, что в размерах растра 256)(256 окно размером 32Х32 гарантирует моделирование полного изображения фрагмента, т. е. в самом крайнем случае. «окно» дополнит растр

224)(224 до его полного размера (224+32=

=256) .

Каждый из узлов 69 — 76 имеет два выхода. Если по адресу, определенному содержимым счетчиков 63 и 64, нет точек с изображением фрагмента, что соответствует прохождению луча ЭЛТ по заштрихованному участку «окна» ABCD (фиг. 8), то на первом и втором выходах узлов 69 —.. 76 сигналы отсутствуют (логическая «1»). Если

50

Установка элементов 61, 62, 63 и 64 в начальное состояние осуществляется при включении питания (схема установки в исходное состояние не показана).

Входы 33, 34 и 42 представляют собой шину, соединяющую выход блока 2 с входом блока 10, а вход 46 является входом блока 10. Выходы 79 и 80 являются соответственно первым и вторым выходами блока 10. же по адресу, определяемому содержимым счетчиков 63 и 64, содержится информация об изображении фрагмента с максимальной яркостью, то на первом выходе узлов 69 — 76 фрагмента формируется сигнал с уровнем логического «О», что соответствует прохождению луча ЭЛТ по незаштрихованному участку «окна» ABCD (фиг. 8). Если же по данному адресу содержится информация об изображении фрагмента с минимальной яркостью, то сигнал с уровнем логического «О» формируется на втором выходе, что соответствует движению луча ЭЛТ по участку с двойной штриховкой.

Выбор нужного узла 69 — 76, а следовательно, и номера моделируемого фрагмента, осуществляется с помощью узла 67 и дешифратора 68. На адресные входы

АО" А7 узла 67 поступает информация о номере кадра в параллельном двоичном коде.

В узле 67 по определенным адресам занесены номера фрагментов в четырнадцатиразрядном коде. Если по данному адресу, соответствующему номеру кадра, записана информация о номере фрагмента (это означает, что в данном кадре предполагается моделирование фрагмента, которому присвоен определенный номер), то на выходе узла 67 формируется четырехразрядный код. Выходы узла 67 соединены с соответствующими входами дешифратора 68, имеющего восемь выходов.

Каждый выход дешифратора 68 соединен с входом выбора своего узла 69 — 76, т. е. при определенном коде на входе дешифратора 68 на соответствующем его выходе формируется сигнал с уровнем логического «О», а тот узел 69 — 76, вход выбора которого соединен с данным входом дешифратора 68, участвует в работе.

Все первые выходы узлов 69 — 76 объединены по схеме элемента ИЛИ 77. Аналогично, все вторые выходы узлов 69 — 76 объединены с помощью элемента ИЛИ 78.

На выходе 79 первого элемента ИЛИ 77 и выходе 80 элемента ИЛИ 78 формируется сигнал с уровнем логической «1» всякий раз, когда развертка доходит до места, где формируются элементы фрагмента видеоизображения, соответствующие соответственно максимальной и минимальной яркости изображения.

1603421

На фиг. 9 изображена схема коммутатора 11 (схема коммутатора 12 аналогична), состоящего из элемента ИЛИ 81, элемента НЕ 82 (инвертора), первого 83, второго

84 и третьего 85 элементов И вЂ” HE, первого 86, второго 87 и третьего 88 аналоговых клк>чей.

На вход 89 поступает видеосигнал шумового фона (фиг. 2г), а на входы 90 и 91 поступают видеосигналы, соответствующие максимальной и минимальной яркрости. На вход 39, являющийся общим для элементов И вЂ” НЕ 83 — 85, поступает разрешающий сигнал с уровнем логической

«1», со второго выхода блока 10.

При наличии сигнала с уровнем логической «1» на входе 39 и сигналов с уровнем логического «О» на входах 80 и 79 ключ

86 открыт, так как данной комбинацией входных сигналов обеспечивается формирование сигнала с уровнем логического «О», только на выходе элемента И вЂ” НЕ 85, управляющего ключом 86.

В результате на выход 92 проходит видеосигнал шумового фона. При наличии сигналов с уровнем логической «1» на входах 39 и 80 на выходе элемента И вЂ” H)E 83 формируется сигнал с уровнем логического

«О», в результате чего открывается ключ 88 и видеосигнал с уровнем, соответствующим минимальной яркости, с входа 91 проходит на вход 92.

Аналогично обеспечивается прохождение видеосигнала, соответствующего максимальной яркости, с выхода 90 через ключ 87 на выход 92. Г1ри этом на входах

39 и ?9 — сигнал с уровнем логической «1», а на входе 80 — сигнал с уровнем логического «О».

На фиг. 10 изображена схема блока

1 ввода информации, состоящего из узла 93 магнитной записи, первого 94, второго 95, третьего 96 и четвертого 97 узла преобразователей уровня.

На магнитной ленте узла 93 произведена запись семи магнитофильмов, причем шесть из них записаны синхронно. Выходы 98 †1 — информационные выходы шести каналов, по которым сделана синхронная запись видеосигналов, являются соответствующим выходами блока 1 ввода информации.

С первого и второго выходов узла 93 записи, являющийся выходами каналов, по которым сделана запись соответственно строчных «ССИ 2» и кадровых «КСИ 2» синхроимпульсов, общих для вышеуказанных шести информационных каналов, сигналы поступают на входы первого 94 и второго

95 преобразователей уровня. В результате преобразования на выходах 37 и 44 строчные «ССИ 2» и кадровые «КСИ 2» синхроимпульсы формируются в ТТЛ-уровнях.

Выход 104 является выходом информационного канала блока 1, по которому произведена запись реального видеосигнала.

С третьего и четвертого выходов узла 93, записи, являющихся выходами каналов, по которым сделана запись соответственно строчных «ССИ 4» и кадровых «КСИ 3» синхроимпульсов для одиннадцатого выхода информационного канала„сигналы поступают на входы третьего 96 и четвертого 97 преобразователей уровня. Аналогично, как и в предыдущем случае, в результате преобразования на выходах 38 и 45 строчные «ССИ 3, и кадровые «КСИ 3» синхроимпульсы формируются в уровнях ТТЛ.

В качестве преобразователей 94 — 97 используются компараторы напряжения, на вторые входы которых задается опорное напряжение (уровень срабатывания), а на первые входы поступают преобразуемые сигналы.

На фиг. 11 изображена схема блока 15 вывода визуальной информации, состоящего из электронно-лучевой трубки 105, содержащей катод К и модулятор М, системы 106 отклонения, узла 107 подсветки, видеоусилителя 108 и усилителей 109 и 110 горизонтальной и вертикальной разверток соответственно.

На входы 35 и 43 поступают напряжения соответственно строчной и кадровой разверток, которые усиливаются усилителями 109 и 110 и поступают на систему

106 отклонения, формируя растр кадра.

На вход 33 поступает импульсная последовательность «Сдвиг Х» (фиг. 2s), из которой узлом 107 подсветки формируются импульсы подсветки, подаваемые на катод К электронно-лучевой трубки 105.

На вход 111 поступает видеосигнал (фиr. 2яс), который усиливается видеоусилителем 108 и подается на модулятор M электронно-лучевой трубки 105.

Таким образом, предлагаемое устройство обладает расширенными (по сравнению с известными) возможностями, так как в отличии от прототипа позволяет: изменять сложность предъявляемой учебной информации, в соответствии с изменением режимов работы; осуществлять монтаж учебных магнитофильмов, содержащих видеосигналы изображений различных шумовых фонов.

Благодаря расширенным дидактическим возможностям, устройство для моделирования видеоизображений может использоваться как на стадии профессионального отбора и обучения, так и на стадии оценки деятельности подготовлен:ных специалистов.

Использование устройства повышает качество процесса обучения, так как несионтированный реальный магнитофильм, как правило, не содержит всего многообразия видеосигналов «подстилающих поверхностей», необходимых для процесса обучения.

1603421

18

Формула изобретения

Устройство для моделирования видеоизображений, содержащее блок синхронизации, тактовый вход которого является входом устройства, информационные входы с первого по четвертый подключены к соответствующим выходам блока ввода видеоинформации, а первый выход — к управляющему входу блока вывода визуальной информации, и первый коммутатор, отличающееся тем, что, с целью расширения дидактических возможностей устройства, в него введены генераторы пилообразного напряжения и шума, второй, третий и четвертый коммутаторы, первый и второй блоки памяти, задатчики режимов работы и уровней видеосигнала и смеситель, первый и второй входы которого соединены с выходами генераторов пилообразного напряжения и шума соответственно, а выход — с первым информационным входом второго коммутатора, выход которого подключен к первому информационному входу третьего коммутатора, а второй и третий информационные входы — соответственно к первому и второму выходам задатчика уровней видеосигнала и первому и второму информационным входам первого коммутатора, третий информационный вход которого соединен с выходом четвертого коммутатора, а выход — с вторым информационным входом третьего коммутатора, выход которого подключен к информационному входу блока вывода визуальной информации, а

5 третий вход — к пятому выходу блока ввода видеоинформации, первый выход задатчика режимов работы соединен с соответствующими управляющими входами блока синхронизации, второго и третьего коммутаторов, второй выход — с соответ1О ствующими управляющими входами блока синхронизации и третьего коммутатора и первым управляющим входом первого коммутатора, а третий выход — с соответствующими управляющими входами блока синхронизации и третьего коммутатора, первый и второй выходы второго блока памяти подключены соответственно к вторым и третьим входам первого и второго коммутаторов, второй выход блока синхронизации соединен с первым адресным вхо20 дом второго блока памяти, третий выход — с вторым адресным входом второго блока памяти и. входом первого блока памяти, выход которого соединен с управляющим входом четвертого коммутатора, информационные входы с первого по шестой которого подключены к выходам с шестого по одиннадцатый блоков ввода видеоинформации.

1603421

II 1!

I I l l li

Х(Х 2 Xi Xi (чанг. 4 юг. 5 — оооо о ооо — — -сод о оо о — — оооо

-ooo о

044 ФФ

ОВЕФЕ о ° e ед о ° ° ° ое ° ° ° ° ° ° 4

4 ° 4

° ° Ф

° ° Ф

° ° Ф е ° е

° ° 4

1603421

1603421

1603421

1603421 ОП

Уд

У9

107

102

704 стиг. 10

Составитель А. Калов

Редактор А. Резин Техред А. Кравчук Корректор М. Максимишинец

Заказ 3388 Тираж 390 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР ! !3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г, Ужгород, ул. Гагарина, !О!