Устройство для формирования динамического изображения на экране электронно-лучевой трубки

 

Союз Советскик

Социапистическин респубпик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()941988 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.1 130 (21) 3008478/18-24 с присоединением заявки ЭЙ (23) Приоритет (5l)M. Кл.

G 06 F 3/153

1Ъоударстоенный комнтет

СССР ао делам нзооретеннй н открытий

Опубликовано 07.07.82. Бюллетень № 25

Дата опубликования онисания 07.07.82 (53) УДК 681.327.. .11(088.8) (72) Авторы изобретения

Б.Г.Майоров и С.А.Чумаков

Пензенский политехнический ива (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ фОРНИРОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО

ИЗОБРАЖЕНИЯ HA ЭКРАНЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ

ТРУБКИ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для формирования на экране электронно-луче вой трубки (ЭЛТ) динамичес" ких изображений, способных в реальном времени менять свои размеры, положение на экране, угол поворота и может быть использовано для построения телевизионных устройств отображения оперативной графической информации и аппаратуры получения телевизионных спецэффектов.

Известно устройство для отображе" ния динамической информации на экране электронно-лучевой трубки, содер- 15 жащее блок ввода информации, синхрогенератор, вычислительный блок, связанные с блоком приоритета и цветного кодирования (1).

Однако это устройство не обеспе- 2р чивает управляемое перемещение и вращение иэображений.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для

2 отображения динамической информации, содержащее синхрогенератор, выход которого соединен с входами вычислительного блока и формирователя статических изображений, выход которого связан с входом блока приоритета и цветного кодирования, а второй вход подключен к выходу блока ввода информации, второй выход которого соединен с вторым входом вычислительного блока, выходы которого соединены с соответствующими входами формирующей матрицы (2).

Недостатки известного устройства заключаются в многократном повторении изображения, записанного в формирующей матрице, или повторении его отдельных частей, если число адресов формирующей матрицы (цифрового запоминающего устройства ) меньше двойного числа элементов дискретизации телевизионного растра по вертикали, и горизонтали.

941988

Вычислительный блок известного устройства формирует ортогональные развертывающие функции для считывания информации из формирующей матрицы, которые, с учетом их назначения, будем называть адресными функциями.

Эти функции описываются следующими выражениями

x - (у - у )tg 4 - X = О (1)

О х — (у - уо)с Ч - хп= О (2) 1о где Ч вЂ” угол поворота системы координат матрицы относительно системы координат растра; хо,у — aApec начала координат матрицы в системе координат растра.

Рассмотрим простейший случай формирования динамического изображения, когда угол поворота изображения постоянен (Ч = О), а меняется только положение изображения на экране. Такое допущение не нарушает общности выводов, но упрощает процесс их получения.

При указанных условиях выраже- zs ние (1) записываетсл в виде йх = x - xo (3) где И»- код развертывающей функции, соответствующий текущему значению координаты х. 30

Как видно из (3), йх- монотонно возрастающая знакопеременная функция двоичного аргумента и времени.

Функция двоичного аргумента может быть представлена в виде конечной суммы произведений номеров разрядов на их значения

И 1-1 и = sign к Q 2 k., 1=1 где %„. — значение двоичного разряда числа И;

R — количество двоичных разрядов, выражающих величину числа и

= 1,2,3.. - номер двоичного разряда числа N.

С учетом этого выражение (3) может быть записано в виде

-1 й»= sign x C 2 Ех - хо.

1>1

Эта развертывающая функция проходит через начало координат матрицы, следовательно в системе координат матрицы она будет иметь вид

1-1

N = sign х 2 „„„;- (4)gs (ьф

1=1

В общем случае разрядности кода адресов матрицы и кода развертывающей функции могут быть не равны, 4 тогда матрица воспринимает только младшие разряды кода развертывающей функции, а значения старших разрядов, не входящих в разрядную сетку кода адреса матрицы, ею не воспринимаются.

Если положить количество разрядов адресной сетки матрицы в положительном и отрицательном направлении опроса по оси х„„ равным r, то число, соответствующее значению кода адреса, будет

Имх sign x H 2 wxl. (5)

7=1

При равенстве разрядных сеток развертывающей и адресной функций, т.е. при r = R, всякому значению х соответствуют одинаковые значения указанных функций (й х = йрх).

При г < к Функции й„„и N y, ÐesHb только в интервале значению х, когда

-коэффициентМ 1«(г 1)и последующие равны нулю. Если хоть один из коэффициентов не равен нулю, функции N х больше функции й1 1х

4асть числа и х, не воспринимаемую матрицей из-за отсутствия у нее входов соответствующих разрядов кода адреса, а следовательно, и ячеек с такими адресами, можно определить как разность развертывающей (4) и адресной функции (5) . Обозначим ее ьйх

1-1 Их= " лх ймх= s ign к ? 2 k ö „., (6)

1=М

Проанализируем полученное выражение (6). Положим ьй„= О. При этом все коэффициенты k>„c номера i=r+1 до номера i=R должйы быть равны нулю, следовательно функцияй „не равна нулю только на интервале (-2 ; +2 )

На этом интервалей х-И<<и каждое значение кода развертывающей функции будет соответствовать только одному значению кода адреса формирующей матрицы. В этом случае изображение, формируемое на растре, адекватно записанному в матрице, и каждой ячейке матрицы соответствует только один элемент дискретизации растра.

Из выражения (6) видно, что следующим за нулевым значением величины айх будет ь й)(= 2 . Тогда и „-И„ р

=2". Такая величина разности будет сохраняться на интервале числовой оси и положительном направлении от 2 до 2"+". Здесь каждому значению кода развертывающей функции будет соответствовать так we только одно значение кода адреса формирующей

5 9 матрицы, но это будут значения, уже пройденные на интервале (О;+2"J., Если при этом .значения х,ц будутлежать в области существования функции N>„(a пределах растра), на растре будет наблюдаться повтор частей изображения, записанного в формирующей матрице. То же справедливо и для левой части изображе" ния. Иогут повторяться левые и правые части изображения одновременно, но их повторение будет происходить по разные стороны от точки на растре, соответствующей значению X =

= Y = О, так как знаковые разряды адресной функции в этих частях различны.

Дальнейшее изменение величины

Ьйхс ростом М,„ показано на фиг. 1, откуда видно, что с ростом развертывающей функции от 2 до сл адресная функция матрицы становится периодической с периодом 2 . Практический смысл этого явления заключается в том, что если в области существования развертывающей функции ее значения превышают величину ,2,то на экране будет наблюдаться пов1 тор части изображения, записанной по правую сторону от ординаты системы координат матрицы. Количество воз-! монных повторов будет определяться соотношением величин R u r.

Иожно получить выражение, устанавливающие соответствие любого значения развертывающей функции значению адреса матрицы и позволяющие подсчитать количество повторов изображения на растре.

Значение функциидйх можно представить в зависимости от N>„саедующим образом

41988 6

tS х-хо

/=en%

4g \ (8) 25 зф Выражение (8 ) позволяет определить условия, при которых эффект повторения изображений будет отсутствовать, 35

° 5

Полученное выражение связывает горизонтальный адрес ячейки формирующей матрицы с текущим значением координаты х на растре. Следует отметить, что 1х у " лх 2 еп

N л

Тогда ,й =. М„,„-лй„=й„„„- з|ппймх 2 ent

С учетом выражения (3) перейдем к системе координат растра

N =X-Н - ы рл(х-х ) 2 ent t (7)

r х-хо выражение (7) справедливо как для левой, так и для правой частей матрицы, при условии равенства разрядностей кодов адресов этих частей. Если это условие не соблюдается, следует различать величины r для левой и правой частей матрицы. х-х

В виранении (7) велииина ent)

2 есть количество полных периодов функции М„„„, лежащих между началом коор1 динат матрицы и точкой с текущим адресом на растре, равным Х.Таким об-. разом, сама точка Х будет лежать в периоде, номер которого определяется выражением практический смысл которого - количество повторов изображения, записанного в соответствующей части матрицы, на экране телевизионного индикатора. Задавая K=0 или Х = X где Х д, „ - максимальный горизонтальный адрес растра, с помощью выражения (8 ) можно определить указанную величину для матрицы с любым значением.

Положим 1,= 1, т.е. изображение выводится на экран только один раз.

Тогда

ent) (= 0, )V - Ме) <2 .

Поскольку область существования М— интервал )0; Х „о„)можно задать

Х = О, Хп = Х„п х .Подставляя в полученное выражение получим

Хо (2

X az - Хо (2

Учитывая то, что М есть входной параметр и может изменяться так же, как и X в интервале (О; X «), можем задать крайние его значения, т.e. XO О и XÎ а хп,с„. Тогда получим О с 2" и х„ <2". Если первое неравенство для нас тривиально, то второе несет в себе искомое условие отсутствия повторений изображений на растре. Из этого неравенства

r y 1од х„к,„или r =(1оц Мвк ) читывая, что последнее выражение справедливо для каждого направления опроса по оси Х, можно сделать вывод, 7 9419 что искомым условием отсутствия указанного эффекта будет соответствие количества ячеек в формирующей матрице по горизонтали следующему выражению рО Х

Н„>220 дХ лх И

Ос Х

Практически это означает, что для предотвращения эффекта повторения изображения при любых значениях Х количество ячеек формирующей матрицы ip по вертикали и горизонтали должно быть в 2 раза больше соответствующего количества элементов дискретизации растра. При несоблюдении неравенства (9 ) обязательно найдутся та- i5 кие значения k « f 0; Хщах), когда эффект повторения будет наблюдаться.

Следует отметить, что все выражения и выводы, приведенные выше относительно горизонтального направле- gp ния развертки изображения, справедливы и для вертикального направления.

Примем для примера размер формирующей матрицы pxm = 40x30 элементов. Поместим начало координат матрицы в ее центр. Определим разрядность кода адреса матрицы по горизонтали

P гор- од 2 с. — 5, Ц, 30 а по вертикали

BepT (% 2 лБЦ

Примем размеры растра Xiii »= 360, у = 287. Положим Мо = 2 х а<= 1801 мах у = у = 143,5, т.е. поместим

О 2 «««дх матрицу в центр растра. Определим ко-gp личества повторов деталей изображения по осям

180

+1 =6

LX =L+X =ent

L> = L+q = ent

143,5

+1 =9.

В соответствии с адресной функцией целое иэображение будет наблюдаться только в центре экрана. Повторяться 50 в разных квадрантах системы координат матрицы будут только детали изображения, лежащие в соответствующих квадрантах (фиг. 2). °

Устранение этого недостатка в рамках структурной схемы известного устройства, без ущерба для динамики изображения требует применения матрицы

88 памяти с количеством ячеек, согласно условия («3 ), не менее 413280. Естественно, что при габаритных размерах изображения 30»t0 = 1200 элементов дискретизации применение такого объема памяти представляется совершенно нерациональным.

Цель изобретения - повышение качества динамического изображения за счет устранения эффекта повторения иэображения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для формирования динамического изображения на экране электронно-лучевой трубки, содержащее синхрогенератор, выход которого соединен с входами вычислительного блока и формирователя статических изображений, выход которого связан с входом блока приоритета и цветового кодирования, выход которого является выходом устройства, а второй вход подключен к первому выходу блока ввода информации, вход которого является входом устройства, а второй выход соединен с вторым входом вычислительного блока, выходы которого соединены с соответствующими входами блока памяти, введены коммутатор, элемент И и четыре элемента сравнения, выходы которых соединены с входами элемента И, выход которого связан с входом коммутатора, выход которого соединен с третьим входом блока приоритета и цветового кодирования, а второй вход подключен к выходу блока памяти, причем входы первого и второго элементов сравнения соединены с первым выходом вычислительного блока, второй выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов сравнения,а вторые входы всех элементов сравнения подключены к соответствующим входам устройства.

Это позволяет сформировать сигнал иэображения прямоугольника, описанного вокруг динамического изображения, и этим сигналом ком утиро" " вать сигнал динамическоro изображения на выходе формирующей матрицы таким образом, чтобы исключить вывод информации из матрицы на раствор во время формирования любых периодов адресной функции; кроне первого.

Для доказательства этого положения рассмотрим общий случай, когда начало координат матрицы не совпадает с геометрическим центром записанного в ней изображения, и системы ко988 10

Анализ системы (И > показывает, что она описывает прямоугольную фигуру, вращающуюся вместе с системой координат матрицы в системе координат растра и потому в системе координат матрицы неподвижную. Последнее обстоятельство можно-использовать для получения электрического сигнала этого прямоугольника- посредством сравнения сигналов ортогональных развертывающих функций, формируемых вычислительным блоком устройства с константами Рl, P2, ml,. m2 с последующей коньюнкцией полученных сигналов результатов сравнений.

9 941 ординат матрицы и растра развернуты на угол. Обозначим и размеры изображения по оси X в положительном и отрицательном направлении соответФ ственно, ITll и щ2 - то же по оси У.

Для того, чтобы исключить вероятный повтор изображений требуется разрешить чтение информации в матрице развертывающими функциями (1) и (2) при их значениях, не превышающих 10

Р 1, P2, ml и m2 в соответствующих направлениях опроса.

Системы координат матрицы и растра связаны системой уравнений повтора координат 1S

Хм= (Х-Мр) cos Ч +(y-уо ) s in Ч

М (X XO)sin 9 +(y yO) cosp (10)

Посколь ку необходимо прекращать считывание из матрицы в положительном, например направлении оси Х в 20

191 каждой строке растра (т. е. при всех значениях у„,), при значениях Х Рl, М то интервал значений Х в положи. тельном направлении оси ХМ, когда считывание разрешено, описывается 2S выражением 0 g Х„„с Рl.

В отрицательном направлении считывание разрешено при -Р2 < х C О.

Отсюда весь интервал разрешения считывания описывается выражением 30

-Р2 (X1 < Рl. Геометрически этот интервал интерпретируется как часть плоскости X>0>м, лежащая между прямыми, параллельными оси у„„, следовательно параллельными друг другу:

X =-P2 и „= Pl.

Аналогично, интервал разрешения считывания по оси Jy будет описываться выражением -m2 < ум < И,представляющим собой часть плоскости, лежащую между прямыми ущ = -m2 и у„„ = а1. Поскольку линии, ограничивающие упомянутые фигуры параллельны соответствующим осям координат, можно утверждать, что границы упомяI$ нутых фигур перпендикулярны,следовательно, часть плоскости; общая для этих фигур - прямоугольник

Подставляя выражения, описывающие упомянутые фигуры в систему 1,101, получим систему неравенств, описывающих область существования сигнала разрешения обращения к матрице в системе ,координат растра (х X0) cos + (y-y<) sjn Ef (pl (Х-Хо) cos 9 + (у-уо ) s1п y р2

-(Х™0) э! и т + (у Ур) соэ g < д1 Щ (М k ) sin g + (у уо)созе m2

Действительно, если выражения (1) и (2) выразить через э.ьп Чи cos <, можно получить (М"Xo) cos Ч + (у-yo) s in Ч = 0 (1 2)

«(Х Хд) 51п Ч + (у-Уо) соэ 4 = О

Очевидно, что..левые части уравнений системы 1,12)идентичны левым частям неравенств системы (11).

Предложенное устройство позвоняет полностью избавиться от возникновения на экране повторов изображения и использовать при этом- формирующие матрицы, размер которых может определяться размером формируемого в ней изображения.

На фиг. 1 представлена блок-схема предложенного устройства; на фиг.2графики развертывающей функции в системе координат матрицы N ù адресной функции и их разности; на фис. 3— вид части растра при наличии эффекта повторения иэобранения.

Устройство содержит синхрогенератор 1, формирователь 2 статических изображений, вычислительный блок 3, блок 4 ввода информации, блок 5 памяти, блок 6 приоритета и цветового кодирования, коммутатор 7, первый второй, третий и четвертый элементы

8-11 сравнения, элемент И 12.

Выход синхрогенератора 1 соединен с входами формирователя 2 статических изображений и вычислительного блока 3. Второй вход вычислительного блока 3 подключен к первому входу блока 4, вход которого является входом устройства, а второй выход соединен с входом блока 6 приоритета и цветового кодирования; выход которого является выходом устройства, второй вход подключен к.выходу

88

Формула изобретения

11 9419 формирователя 2 статических изображений, а третий вход — с выходом коммутатора 7. Вход коммутатора 7 подключен к выходу блока 5 памяти, первый вход которого соединен с первыми вхо- дами первого и второго элементов 8 и

9 сравнения и подключен к первому выходу вычислительного блока 3, второй выход которого соединен с вторым входом блока 5 памяти и первыми вхо- to дами третьего и четвертого элементов

10 и 11 сравнения. Вторые входы элементов 8-11 сравнения подключены к входным шинам кодов координат сторон описанного прямоугольника Рl, Р2, и

mT m2 Выходы элементов 8-11 сравнения соединены с входами элемента

И 12, выход которого соединен с вторым входом коммутатора 7.

Устройство работает следующим образом.

Синхрогенератор 1 формирует импульсные последовательности с частотами горизонтальной и вертикальной 2S дискретизации растра, а так же все требуемые служебные импульсы и импульсы гашения и синхронизации разверток. Счетчики, входящие в состав синхрогенератора, формируют вер- зв тикальную и горизонтальную развертывающие функции. Последние поступают на вход формирователя 2 статических изображений, представляющего собой, например матрицу памяти, в которой координаты методом записаны сигналы неподвижных частей полного изображе" ния. Развертывающие функции и импульсы дискретизации поступают на вход вычислительного блока 3, на второй вход которого с блока 4 поступают сигналы параметров вращения и перемещения динамического изображения. По этим сигналам вычислительный блок 3 формирует адресные функции, поступающие на соответствующие входы блока 5 памяти, с выхода которого сигнал динамического изображения поступает на вход блока 6 приоритета и цветного кодирования через коммутатор 7 °

На другие входы блока 6 поступают сигналы статического изображения с выхода формирователя 2 и сигналы управления приоритетом и цветом с выхода входного блока 4, Сигналы адресных функций поступают на входы четырех элементов 8-11 сравнения, на вторые входы которых подаются коды величин Pl, Р2, ml, m2 соответственно.. Результаты операций сравнения поступают на входы элемента И 12, на выходе которого формируется сигнал прямоугольника, описанного вокруг изображения, зафиксированного в блоке 5 памяти. Выходной сигнал элемента И 12 поступает на управляющий вход коммутатора 7, запрещая прохождения сигналов повторных изображений, формирующихся на выходе блока 5 вне зоны ограниченной прямоугольником.

Таким образом, выходной сигнал блока 6, являющийся выходным сигналом устройства, не содержит повторов динамического изображения, что позволяет применять формирующуюся матрицу блока памяти значительно меньшего объема, чем в известном устройстве без ущерба для качества изображения. Размер формирующей матрицы блока 5 в предлагаемом устройстве определяется только размером записанного в ней динамического изображения.

Устройство для формирования динамического изображения на экране электронно-лучевой трубки(ЭЛТ), содержащее синхрогенератор, выход которого соединен с входами вычислительного блока и формирователя статических изображений, выход которого связан с первым входом блока приоритета и цветового кодирования, выход которого является выходом устройства, а второй вход подключен к первому выходу блока ввода информации, вход которого является входом устройства, а второй выход соединен с вторы . входом вычислительного блока, выходы которого соединены с соответствующими входами блока памяти, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения качества динамического изображения за счет устранения эффекта повторения изображения на экране ЭЛТ, в него введены коммутатор, элемент И и четыре элемента сравнения, выходы которых соединены с входами элемента И, выход которого соединен с первым входом коммутатора, выход которого подключен к третьему входу блока приоритета и цветового кодирования, а вто941988

13 рой вход подключен к выходу блока памяти, причем первые входы элементов сравнения соединены первым выходом вычислительного блока, второй выход которого соединен с первыми вхо- дами третьего и четвертого элементов сравнения, а вторые входы всех элементов сравнения подключены к соответствующим входам устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

lI 485478, кл. G 06 К 15/20, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

У 723624, кл. G 06 К 15/20, 1978 (прототип ).

941988

Составитель М.Немировский

Редактор В..Иванова Техред Л. Пекарь Корректор И.Муска

Заказ 4840/38 1ираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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