Устройство для отображения информации на экране электронно- лучевой трубки

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистические

Республик

l iii911504

°

Ф (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) 3asa eso 030380 (21) 2889993/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 070382. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 070382 (51)М. Кл.

G 06 F 3/153

3Ьеударственный коинтет

СССР ао делам нэобретеннй

II отткрытнй (53) УИК 681 ° 327 ° .11(088.8} с !

В.Ф.Евдокимов, Т.Р.Игнатиенко, Б.К.Крыжный, Н.П.Тимошенко и M.Е.Цыгановский.

/ (72) Авторы изобретения

j -

Институт электродинамики АН Украинской CCP Опытткзй:дТ1.;,",;; (7l) Заявители

АН Украинской ССР (Я) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

НА ЭКРАНЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ТРУБКИ

Изобретение относится к вычислительной технике и тренажеростроению и предназначено для использования в имитаторах визуальной обстановки тренажеров летательных аппаратов и тренажеров речных и морских судов.

Известно устройство для отображения информации на экране электроннолучевой трубки, содержащее преобразователь кодов, блок выборки координат, блок управления и электронно-лучевую трубку с отклоняющей системой. Функционирование известного устройства происходит в реальном масштабе времени.

tp

Элект ри ческие си гналы, определяющие видимые наблюдателем части исходного объекта, Формируются в блоке видимости путем сравнения относительных глубин сегментов анализируемых поверхностей вдоль соответствующей горизонтальной строки. Буферный блок видимых сегментов хранит информацию о сегментах каждой из горизонтальных.2" строк, в которых луч ЭЛТ должен быть включен. В видеогенераторе эта информация преобразуется в сигналы управления яркостью ЭЛТ, на экран который путем растровой горизонтальной развертки и управления яркостью, выводится двумерное перспективное изображение трехмерного объекта (13.

Недостатком известного устройства является ограниченные Функциональные возможности, что обусловлено, применением принципа однонаправленной развертки (развертки по горизонтали).

Это приводит к появлению избыточных циклов работы для случая вывода на экран ЭЛТ двумерного изображения,максимальный размер которого по вертикали превышает максимальный размер по горизонтали, что при времени кадра

Т=20 м/с ограничивает сложность выводимого изображения.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для отображения информации на экране электронно-пучеi

3 91150 вой трубки, содержащее преобразователь кодов, выход которого подключен ко входам блока регистров н первому входу блока выборки координат, первый выход которого соединен с первым входом блока приращений координат,,вторые входы которого подключены к выходам блока регистров, первый выход к соответствующему входу отключающей системы ЗЛТ, а второй выход - к первым входам формирователя яркости, выход которого подключен к модулятору

ЭЛТ, управляющие входы формирователя текущего значения координат, формирователя яркости, блока приращений координат блока выборки координат блока регистров и преобразователя кодов соединены с соответствующими выходами блока управления.

Известное устройство характеризуется тем,.что выводимое на экран ЭЛТ изображение формируется перемещением луча в горизонтальном направлении и сравнением для каждой строки мгновенного положения луча ЭЛТ по горизонта- > ли с левым и правым концевыми векто-. рами. Йри пересечении лучом правого или левого концевых векторов, яркость луча включается или выключается в зависимости от того, соответственно, входит ли луч в сегмент, ограниченный для данной строки точками левого и правого концевых векторов, или выходит из него t2).

Недостатком этого известного устройства является ограниченное быстродействие,обусловленное применением только одного направления развертки - гори-. зонтального.

Цель изобретения - повыаение быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство. для отображения информации на экране электронно-луче. вой трубки содержит первый коммута-: тор, входы которого подключены к выходам блока регистров, выходы - ко вторым входам блока выборки координат, а управляющий вход - к соответствующему выходу блока управления, сумматор, вход которого соединен со вторым выходом блока выборки координат и блок определения размеров изображения, первый и второй входы которого подключены к выходам сумматора и преобразователя кодов соответственно, управляющий вход - к соответствующему выходу блока управления, а выходк третьим входам блока приращений

4 4 координат и блока выборки координат и входу блока управления, блок ñîàâнения, первый и второй входы которого соединены с выходами блока приращений координат и соответствующим выходом блока управления соответственно, а выход - с соответствующим входом отклоняющей системы ЗЛТ, и второй коммутатор, первый и второй входы которого подключены к выходам формирователя текущего значения координат и блока, определения размеров изображения соответственно, а выходы - к соответсвующим входам отклоняющей системы ЭЛТ.

Блок определения размеров изобра- . жения содержит узел вычитания, первый ,вход которого соединен с первым ехо-. дом первой схемы сравнения и выходом первого регистра, второй вход - с первым входом второй схемы сравнения .и выходом второго регистра, а выходс первым входом третьего коммутатора, второй вход которого подключен ко второму входу первой схемы сравнения и выходу третьего регистра, выход первой схемы сравнения соединен с первыми входами первого регистра и элемента И, второй вход которой соединен с управляющими входами третьего u четвертого коммутаторов, а выход - с входом первого счетчика, первый вход третьего регистра соединен с первым входом четвертого регистра, выход которого подключен к первому входу второго регистра и второму входу второй cxew сравнения, выход которой соединен со вторым входом второго регистра и входом второго счетчика, вторые входы первого и третьего регистров подключены к выходам третьего и четвертого коммутаторов соответственно.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема блока определения размеров иэображения; на фиг. 3 - рисунок, иллюстрирующий процесс вывода изображения на экран ЭЛТ; на фиг. 4перспективные изображения ВПП с частью координатной сетки экрана.

Устройство содержит преобразователь 1 кодов, блок 2 регистров, первый коммутатор 3, блок 4 выборки координат, блок 5 приращений координат, блок 6 управления, сумматор 7, блок

8 определение размеров изображения, блок 9 сравнения, формирователь 10 текущего значения координат, формиро5 91150 ватель 11 яркости, второй коммутатор

12, электронно-лучевая трубка 13 с отклоняющей системой, третий коммутатор 14, четвертый коммутатор 15, первый регистр 16, второй регистр 17, третий регистр 18, четвертый регистр

19, первая схема 20 сравнения вторая схема 21 сравнения, элемент И 22, первый счетчик 23, второй счетчик 24, узел 25 вычитания.

Устройство работает следующим образом.

Преобразователь 1 кодов выполняет перспективные преобразования над исходной информацией, поступающей по входной шине. Результаты преобразования представляют собой координаты X и Y четырех вершин перспективного изо-" бражения ВВП (точки а,5,с,d) которые последовательно, точка за точкой, по- о ступают в блок 2 регистров и записываются в соответствующие регистры.

Запись координат Х и Y вершин четырехугольника а,Ь,с,d в соответствующие регистры происходит при появлении импульсов записи, формируемых блоком 6 управления на соответствующем выходе.

Одновременно с поступлением координат Х и Y в блок 2 регистров коорди- щ .ната Х вершин четырехугольника, точ1 ка за точкой, поступает в блок 4 выборки координат, а координата Y вершин четырехугольника, точка за точкой, поступает в блок 8 определения размеров изображения.

Блок 4 выборки координат выполняет операцию определения максимальной и минимальной координаты Х вершин четырехугольника. После поступления в блок 4 информации о координате X всех четырех вершин четырехугольника, на втором выходе блока 4 появляются соответственно максимальная и минимальная координата Х, которые поступают

43 в сумматор 7, где иэ максимальной координаты Хп,о» вычитается минимальная коОрдината Хтт1„т1, т. е. определяется размер четырехугольника а.Ь.с.d no горизонтали 6 X.

Одновременно с блоком 4 блок 8 onSO ределения размеров изображения совершенно аналогично выполняет операцию максимальной и минимальной координаты

Y вершин четырехугольника, а затеми операцию определения размера четырехугольника по вертикали LY.

После поступления с выхода сумматора 7 размера по горизонтали Х,блок

4 6

8 определения размеров изображения производит операцию сравнения размеров дХ и дУ, в результате чего на выходе блока появляется сигнал, который и определяет направление развертки по горизонтали или по вертикали.

Управление работой блока 4 выборки координат и блока 8 опоеделения размеров изображения при выполнении выше описанных операций осуществляется блоком управления путем подачи на соответствующие выходы управляющих сигналов. Появление импульса на выходе блока 8 соответствует равенству размеров или превышению размера zX над размером ьУ и, соответственно,горизонтальному направлению развертки;

Управляющий импульс с выхода блока 8 поступает на третьи входы блока

4, блока 5 и второй вход, второго коммутатора 1 2.

По третьему входу в блок 4 выборки координат поступают сформированные в блоке 8 адреса двух или четырех регистров 1злока 2 регистров, в которых записаны соответственно координаты вершины с максимальной координатой т и координаты вершины с минимальной координатой У, т.е. координаты соответственно конечной вершины и начальной вершины.

При поступлении по третьему входу импульса записи происходит запись выше указанных адресов в первый и четвертый выходные оегистры блока 4.

Одновременно управляющий импульс с выхода блока 8 поступает на вход блока 6 управления, в результате чего видеогенератор последнего формирует управляющйй сигнал, равный единице, который поступает на управляющий вход первого коммутатора, на входы которых поступают координаты Х и т вершин соответственно а,b,с,d с выходов блока 2 регистров. При появлении логической единицы на управляющем входе второго коммутатора 32 на выводах его появляется информация о координате Х соответственно вершин а,Ь,с,4. После этого блок 4 выполняет операцию сравнения по координате Х двух оставшихся вершин четырехугольника, тем самым определяя правую и левую переход-„ ные вершины. В результате операции сравнения во второй выходной регистр блока 4 записывается адрес регистра блока 2 регистров, в котором хранится информация о вершине с большей координацией Х, т.е. о правой переход7 91 ной точке. В третий выходной регистр блока 4 записывается адрес регистра блока 2 регистров, в котором хранится,информация о вершине с меньшей коордийатой Х, т.е. о левой переходной точке. Управление выполнением выше описанной операцией производит блок

6 управления.

Следует отметить, что информация о координатах Х и Y вершин с выходов блока 2 регистров поступает также и в блок 5 приращения координат. Таким образом, в блок 5 приращений координат поступает информация о координатах Х и У вершин четырехугольникЯ по вторым входам, а по первым входам поступают адреса регистров блока 2 регистров, в которых хранятся координаты соответственно конечной, правой, левой и начальной вершин.

Блок 5 приращений координат, получая координаты всех вершин четырех- . угольника, определяет для каждой из сторон аЬ,Ьс,cd,ad приращение по го-. ризонтали а Х при изменении координаты Y на один элемент растра. Например, для стороны аЬ:

УХ

3 ""à

Управление работой блока приращений координат 5 осуществляется блоком 6 управления.

Отсутствие импульса с выхода блока 8 соответствует случаю превышения размера ЬУ над размером Х, т.е. вертикальному направлению развертки.При этом запись информации, поступающей иэ блока 8 в блок 4 по третьему входу не осуществляется. В первый и четвертый выходной регистры блока 4 выборки координат записываются определенные в этом блоке еще на этапе определения ЬХ адреса двух регистров блока 2 регистров, хранящих информацию о координатах двух вершин с соответственно минимальной и максимальной координатой .Х, т. е. о координатах соответственно конечной и начальной вершины.

В этом режиме на управляющий вход

4.первого коммутатора 3 поступает комбинация 00, в результате чего на их выходе коммутатора 3 появляется координата Y вершин четырехугольника.

Блок 4 выборки координат, функционируя аналогично режиму горизонталь ной развертки, путем сравнения двух

15О4 8

1О

15 го

25 зо

4О

55 оставшихся вершин по координате Y определяет левую и правую переходные вершины. Блок 5 приращений координат, в соответствии с отсутствием на треть-, ем входе импульса формирует приращение î Y для всех сторон четырехугольника.

Как и в случае горизонтальной развертки, управление при этом работой блока 5 приращений координат и блока

4 выборки координат осуществляется блоком 6 управления.

Следует отметить, что блок 5 приращений координат не только определяет ФХ или о У, но и сортирует их по принадлежности к правым или левым концевым векторам.

Для окончательного уяснения выше изложенного обратимся к фиг. 4 ° Для левого рисунка Ь Х ЬУ, что соответствует горизонтальной развертке. При. этом вершины а,Ь,с,d являются соответственно начальной, левой переходной, конечной и правой переходной вершинами.

Стороны аЬ и Ьс — это левые концевые вектора, стороны ad,dc — правые.

Для правого рисунка Ь У)дХ, что сооТ ветствует верти кал ь ной развертке.

Вершины а,Ь,d,с — это соответственно конечная, правая переходная, левая переходная, начальная вершины. Стороны сЬ,ba — правые концевые вектора, стороны dc, da — левые.

С выхода блока 5 приращений координат информация о координатах вершин четырехугольника и приращениях АХ или

ФУ поступает в видеогенератор блока

6 управления.

На вход блока 9 сравнения по первому входу поступает информация о

X(Y) координате начальной точки и о приращениях о-Х (ФУ) левых и правых концевых .векторов.

По второму входу с видеогенератора блока управления на второй вход блока

9 сравнения. поступает пилообразное напряжение развертки и сигналы управления работой.

Блок 9 сравнения путем сравнения мгновенного положения луча по горизонтали (вертикали) с левым и правым концевыми векторами формирует сигналы включения и выключения яркости луча

ЭЛТ, поступающие в отклоняющую систему 13.

На первый вход формирователя текущего значения координат 10 поступает

Y(X) - координата вершин четырехуголь9 9115 ника. В случае горизонтальной (,вертикальной) развертки формирователь 10 определяет текущие значения координаты Y(X) для каждой строки. Это происходит путем последовательного увели5 чения координаты Y(X) на один элемент растра. Этот блок также определяет момент достижения лучом правой и левой переходных точек, а также момент.достижения лучом конечной точки, что со- р ответствует окончанию процесса вывода изображения на экран. Эти .моменты определяются путем сравнения текущего значения координаты Y(X) -.с значением соответствующей координаты правой, левой переходных и конечной точек. Информация о текущем значении координаты Y(X) поступает во второй коммутатор 12.

Управление работой формирователя l0 осуществляется блоком 6 управления. формирователь яркости 11, получая информацию о текущих координатах луча, вычисляет яркость каждой точки изображения, тем самым создавая эффект глубины. Информация о яркости данной точки поступает в отклоняющую систему 13. На входы второго коммутатора 12 по третьему и первому входам поступает соответственно пилообразное напряжение развертки вдоль одной координаты и увеличивающееся дискретно значение другой координаты.

С выхода второго коммутатора 12 информация, поступает в блоки соответственно вертикальной и горизонтальной отклоняющих катушек ЭЛТ. При гориэонтальной развертке, т.е. при поступлении импульса на управляющий вход второго коммутатора 12,он обес- 4р печивает поступление пилообразного напряжения на горизонтальную катушку

ЭЛТ, а дискретно увеличивающееся нап" ряжение - на вертикальную отклоняющую катушку ЭЛТ. При вертикальной развертке, что соответствует отсутствию импульса на втором входе, пилообразное напряжение поступает на вертикальную отклоняющую катушку ЭЛТ,дискретно увеличивающееся напряжениена горизонтальную. блок 8 определения размеров изображения работает следующим образом (см. фиг. 2 .). Перед началом работы . регистры 16 - 19 и счетчики 23 и 24 устанавливаются в нуль. Иэ блока 6

S5 управления поступает логическая единица на управляющие входы третьего и четвертого коммутаторов 14 и 15. Тре04 10 тий коммутатор 14 пропускает при этом на вход первого регистра 16 информацию с выхода третьего регистра 18, а четвертый коммутатор 15 при этом пропускает на вход третьего регистра 18 информацию, поступающую из преобразова еля кодов. Одновременно с обнулением во второй счетчик 24 записывается единица. По одному из входов Yкоордината вершин четырехугольника точка за точкой поступает на входы третьего и четвертого регистров 18 и

19 °

С поступлением первого импульса на первые входы Y - -координата пер- . вой вершины записывается в регистры

18 и 19.

Первая схема 20 сравяения, на входы которой поступает ненулевая информация с выхода третьего регистра 18 и нулевая информация с выхода первого регистра 14, формирует импульс, который, поступая на первый вход первого регистра 16, обеспечивает запись

Y — координаты первой вершины в первый регистр 16. Одновременно импульс с выхода первой схемы 20 сравнения поступает через открытый элемент И 22 в первый счетчик 23 записывая в него единицу.

В случае нулевой Y - координаты первой точки первая схема 20 сравне" ния также вырабатывает импульс.

Одновременно с записью в первый регистр 16 по входной шине поступает импульс, в результате содержимое четвертого региСтра 19 записывается во второй регистр 17. На этом окончен первый такт работы. В начале каждого из последующих трех тактов по входной шине поступает Y - координата соответствующей вершины, которая записывается в регистры 18 и 19, При этом, в случае, если содержимое первого регистра 16 больше или равно содержимому третьего регистра 18, то первая схема 20 сравнения не вырабатываетимпульс. Если наоборот, то импульс, поступая с выхода первой схемы 20 сравнения, приводит к записи содержимого третьего регистра 18 в первый регистр 16 и увеличению на единицу содержания первого счетчика 23,Таким . образом, в этих узлах производится определение максимальной Y - координаты вершин четырехугольника. После четырех тактов работы в первом регистре 16 содержится максимальное значение Y - координаты всех четырех вер11 91150 шин, а в первом счетчике 23 записывается адрес того регистра блока 2 регистров, который хранит координаты вершины с максимальным значением Y координаты (Уп,ц,г). Сортировка по ми5 нимуму производится аналогично, только вторая схема 21 сравнения.вырабатывает импульс в случае, если содержимое четвертого регис ра 19 меньше содержимого второго регистра 17. Пос-1О ле четырех тактов работы во втором регистре 17 хранится У„ „, а во втором счетчике 21 записывается адрес того регистра блока 2. регистров, который хранит координаты вершины с мини- 5 мал ьным значением Y „. .

На пятом такте в узле 25 вычитания определяется разность между поступающими на его входы с выходов регистров 16 и 17 соответственно У„, „ и У „.„, т.е. размер ьУ.

На шестом такте работы на входной шине появляется логический нуль, закрывая тем самым элемент И 22 и изменяя состояние коммутаторов 14 и 15.

При этом третий коммутатор 14 пропускает на вход регистра 16 поступающий с выхода узла 25 вычитания размер дУ, а четвертый коммутатор 15 пропускает на вход третьего регистра 18 размер

ЬХ, поступающий по одному из входов блока. Далее по соответствующим входам блока поступают импульсы записи, что приводит к записи размеров ЬХ и дУ в регистры соответственно 18 и 16.

Первая схема 20 сравнивает размеры а Х и дУ. При и Х ЬY на одном из входов блока появляется логическая единица, что соответствует горизонтальной развертке. В этом случае со40 держимое счетчиков 23 и 24, поступая по соответствующим выходам блока в блок выборки координат 4 записывается соответственно в первый и четвертый выходные регистры блока 4.

Для определения кри терия эффекти вности применения предлагаемого устройства рассмотрим работу этого устройства и известного устройства при выводе на экран ЭЛТ изображения ВПП, 50 приведенного на правом рисунке (фиг.

4). Размер четырехугольника à,b,ñ,d для правого рисунка по горизонтали равен аХ = Х -Х =7 элементов растра. .Размер по вертикали равен аУ=У .-Уд=14.

Для вывода иэображения на экран при горизонтальной развертке известному устродстаупотребовалось бы 14 так гоа, а данному устройству в случае

4 l . " вертикальной развертки. — 7 тактов, Достиг нутое повышение быстродействия в данном случае сводится к возможности вывода на экран за время одного кадра изображения двух ВПП или других аналогичных по сложности изображений, Следовательно, повышение быстродействия, обеспечиваемое данным устройством, заключается в возможности вывода на экран ЭЛТ за время одного кадра более сложного, детального изображения для случая, когда размер по вертикали первоначального изображения превышает размер по горизонтали.

При равенстве или превышении размера изображения по горизонтали над размером по вертикали формирование дополнительных изображений становится невозможным. Следует отметить, что увеличение аппаратурных затрат, обусловленное введением новых блоков, значительно компенсируется тем, что в предлагаемом устройстве вместо блока вычисления координаты X поставлен функционально идентичный блок сравнения, характеризуемый уменьшением аппаратурных затрат в 1,4 раза. Таким образом, поставленная цель достигает ся без существенного увеличения аппаратурных затрат.

Формула изобретения

1. Устройство для отображения ин-, формации на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), содержащее преобразователь кодов, выход которого подключен к входам блока регистров и первому входу блока выборки координат, первый выход которого соединен с первым входом блока приращений координат, вторые входы которого подключены к выходам блока регистров, первый выход к соответствующему входу отключающей системы ЭЛТ, а второй выход - к первым. входам формирователя яркости, выход которого подключен к модулятору

ЭЛТ, управляющие входы формирователя текущего значения координат, формирователя яркости, блока приращений координат, блока выборки координат, блока регистров и преобразователя кодов соединены с соответствующими выходами блока управления, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения быстЪ родействия устройства, оно содержит первый коммутатор, входы. которого под1 3 . 91150 кпючены к выходам блока регистров,выходы - к вторым входам блока выборки координат, а управляющий вход - к соответствующему выходу блока управления, сумматор, вход которого соединен у с вторым выходом блока выборки координат и блок определения размеров изображения, первый и втооой входы которого подключены к выходам сумматора и преобразователя кодов соответ- fo ственно, управляющий .вход -. к соответствующему выходу блока управления, а выход " к третьим входам блока приращений координат и блока выборки координат и входу блока управления, 13 блок сравнения, первый и второй входы которого соединены с выходами бло" ка приращений координат и соответствующим выходом блока управления соответственно, а выход - с соответствую- 2Q щим входом отклоняющей системы ЗЛТ, и второй коммутатор, первый и второй входы которого подключены к выходаи формирЬвателя текущего значения координат и блока определения размеров 23 изображения соответственно, а выходы" к соответствующим входам отклоняющей системы . ЗЛТ.

2. Устройство по и. I о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок опре- зв деления размеров изображения содержит узел. вычитания, первый вход которого

4 ..14. соединен с первым входом первой схе" мы сравнения и выходом первого регистра, второй вход - с первым входом второй схемы сравнения и выходом второго регистра, а выход - с первым входом третьего коммутатора, второй вход .которого подключен к второму входу nepsoA схемы сравнения и выходу третьего регистра, выход первой схемы-сравнения соединен с первыми входами первого регистра и элемента И, второй вход которой соединен с управляющими входами третьего и четвертого коииутаторов, а выход - с входом первого счетчика, первый вход третье-:го регистра соединен с первым входом четвертого регистра, выход которогоподклечеи к первому входу второго регистра и второму входу второй схемы сравнения, выход которой соединен с вторю» входом «торого регистра и входои atopего счетчика, вторые входы перво о и третьего регистров подключены к выхадаи третьего и четвертого юииутаторое соответственно.

Источники информации, примятые во внимание при экспертизе

1. Патент GIN N 3736564, кл. 340-17 2,5, 1974.

2. Патент СМА Н 3996673, кл 35-10,2, I975 (прототип).

911504

I

II

l ф I

Составитель А.Горностаев

Редактор Ю.Середа Техред С.Мигунова Корректор B.Áóòëãà

Заказ 1126/39 Тираж. 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, М-35, Раушская наб., д. 4/5.

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.. Проектная, 4