DE3400035A1 - Simulator fuer statistisches rauschen - Google Patents

Description

• Simulator für statistisches Rauschen
• Die Erfindung bezieht sich auf einen Simulator für statistisches Rauschen.
• Es ist Aufgabe der Erfindung, ein System zu schaffen zum Erzeugen von Signalen für statistisches Rauschen für ein Video-Anzeigesystem. Weiterhin soll ein einfaches und billiges System geschaffen werden zum Erzeugen simulierter Signale für statistisches Rauschen für eine Video-Anzeigeeinrichtung.
• Erfindungsgemäß sind ein Speicher mit darin gespeicherten Zufallszahlen und eine Quelle für pseudo-zufällige Adressen für einen Zugriff zu dem Speicher vorgesehen, um die Zufallszahlen zurückzugewinnen für eine Auswahl von Rauschintensitätswerten in einem Video-Anzeigesystem. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Adressenquelle ein vielstufiges Rückführungsschieberegister, das eine Reihe von pseudozufälligen Adressen generiert für einen Zugriff zum Speicher, um die statistischen Rauschwerte zurückzugewinnen, die an das Video-Anzeigesystem auszugeben sind.
• Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
• Fig. 1 ist ein schematisches Blockbild und stellt den Simulator für statistisches Rauschen gemäß der Erfindung dar.
• Fig. 2 ist eine Photographie von einem Video-Anzeigeschirm mit einer Rauscheingangsgröße, die visuell feststellbare Korrelationen aufweist.
• Fig. 3 ist eine Photographie von einem Video-Anzeigeschirm, die die simulierten Eingangssignale für statistisches Rauschen gemäß der Erfindung darstellt.
• Da Bildschirme bzw. Anzeigevorrichtungen für Radarsysteme, vorwärtssehende Infrarotsysteme 'und Fernsehsysteme mit geringem Lichtpegel reales statistisches Rauschen aufweisen, muß irgendein System zum Simulieren der Anzeigevorrichtungen eine Quelle für Signale enthalten, um dieses reale statistische Rauschen zu simulieren. Gemäß der Erfindung wird ein billiges System beschrieben, um statistisches Rauschen für Video-Anzeigeeinrichtungen genau zu simulieren.
• Wie in Fig. 1 gezeigt ist, enthält der erfindungsgemäße Simulator 10 für statistisches bzw. zufälliges Rauschen ein vielstufiges Rückführungsschieberegister 12, einen Adressen-Multiplexer 14 und einen Festwertspeicher bzw. ROM 16. Das Rückführungsschieberegister 12 ist als ein 24-stufiges Rückführungsschieberegister gezeigt, dessen Ausgangsgrößen aus den Stufen 17, 22, 23 und 24 einem Modulo-2-Addierer 18 zugeführt werden, um ein 1-Bit-Rückführungseingangssignal 20 zu erzeugen. Ein Satz von 8-Bit-Adressen wird von jedem der Ausgangssammelleiter 22, 24, 26 und 28 aus dem Rückführungsschieberegister 12 an Zugangsspeicherstellen im ROM 16 über einen Adressen-Steuermultiplexer 14 zugeführt. Die Adressenausgänge werden den Rückführungsschieberegisterstufen entnommen, die in Tabelle 1 aufgelistet und schematisch in Fig. 1 gezeigt sind, um eine pseudo-zufällige Adressierung des ROM zu erhalten. Die in der Tabelle aufgelisteten Ausgänge waren manuell ausgewählt und herausgenommen worden, um eine offensichtliche Korrelation zu vermeiden, aber auch andere Adressenauswahlen, die "pseudo-zufällig" sein sollen, erzeugen annehmbare Ergebnisse.
• Die Erfindung gestattet die zufällige Auswahl von Ausgängen innerhalb der Einschränkung, daß offensichtliche Korrelationen, wie beispielsweise das Verschieben der Adressen um einen festen Betrag zwischen den Proben, vermieden werden.
• Tabelle 1 hkhstwertiges Bit 24 1 7 20 15 11 9 3 Adresse # 1 6 17 2 13 19 23 4 14 Adresse # 2 21 8 12 5 10 18 16 22 Adresse # 3 3 4 18 15 13 12 1 6 Adresse * 4 Beispielsweise ist die Adresse # 1 an einer Adresse genommen, die vom Rückführungsschieberegister 12 mit der Ausgangsgröße der Rückführungsschieberegisterstufe 24 als dem höchstwertigen Bit, der Ausgangsgröße der Stufe 1 als das nächst-höchstwertige Bit usw. gewählt ist, wobei die Ausgangsgröße der Stufe 3 als das niedrigstwertige Bit verwendet ist. Die Rauschproben werden an den durch die Adressen vorgesehenen ROM-Plätzen von den Rückführungsschieberegisterstufen in der in Fig. 1 gezeigten Folge genommen. Die Folge wird dann wiederholt, um Rauschproben für jeden Bildpunkt einer Video-Anzeige zu erhalten. Die Rauschproben werden an den Video-Bildgenerator 30 abgegeben, der eine Bildinformation an eine Video-Anzeige 32 liefert, die eine Kathodenstrahlröhre, ein Lichtventil (Lichtmodulator)-oder abgetastete Laseranzeige sein kann. Die Rauschproben addieren statistisches Rauschen zu einem Videobild zur Simulation von statistischem Rauschen, wie beispielsweise das, das auf. emer Radarzeige, einer vorwärtssehenden Infrarot anzeige oder einer Niedriglichtpegel-Fernsehanzeige erscheinen wurde. Ein derartiges Rauschen ist auch nützlich bei irgendeiner Videoanzeige mit verschlechterter Sicht in einem visuellen Simulator-Trainingsgerät.
• Der erfindungsgemäße Simulator für statistisches Rauschen arbeitet wie folgt. Der ROM 16 wird mit 8-Bit-Zufallszahlen O - 255 geladen, die von einer FORTRAN-Zufallszahl-Subroutine generiert werden. Das Rückführungsschieberegister 12 wird in jedem Takzyklus durch ein Bildpunkt-Takteingangssignal 34 getriggert, um Datenbits seriell von Stufe zu Stufe in dem Rückführungsschieberegister synchron mit dem Anzeigegerät zu verschieben. Die Ausgangsgrößen aus den Stufen 17, 22, 23 und 24 werden dem Modulo-2-Addierer 18 zugeführt, um ein Rückführungssignal mit jedem Taktpuls zu generieren. Die Ausgangsgrößen aus den in Tabelle 1 gezeigten Stufen werden in einer Folge synchron mit einem Bildpunkttakt ausgelesen, so daß eine 8-Bit-Adresse für einen Zugriff zum ROM für jeden Bildpunkt (Pixel) geliefert wird. Für jeden Bildpunkt wird eine Probe für statistisches Rauschen ausgegeben durch Wiedergewinnung der bei jedem Bildpunkttaktzyklus zugeführten Rauschprobe.
• Die Probenadressen aus dem Rückführungsschieberegister müssen nicht wahrhaft zufällig sein in dem Sinn, daß eine mathematisch strenge Prüfung nicht das Bestehen von Mustern oder Korrelationen in der Folge von Adressen aufzeigen könnte, die durch das Rückführungsschieberegister abgegeben werden. Das Rückführungsschieberegister gibt eine pseudo-zufällige Folge von Bits mit einer Länge von 2 1, wobei N gleich der Anzahl von Stufen des Rückführungsschieberegister ist. Bei dem 24-stufigen Rückführungsschieberegister, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, ist diese Länge 224-1. Dieser pseudo-zufällige Adressengenerator in Verbindung mit den im ROM gespeicherten zufälligen Rauschwerten sorgt für eine billige Simulation von wahrhaft zufälligen Rauscheingangsgrößen. Das 24-stufige Rückführungsschieberegister mit der in Fig. 1 gezeigten Rückführungsanordnung soll nicht als Beschränkung verstanden werden, sondern nur als ein spezielles Beispiel für eine große Auswahl von Registerlängen, die jeweils eine spezielle Zahl und Stufenstelle von Ausgangssignalen erfordern, um eine pseudo-zufällige Codesequenz maximaler Länge zu erzeugen. Die Anzahl von Gruppen pseudo-zufälliges Adressen, die aus einer zufälligen Auswahl von Ausgangsgrößen aus den Schieberegisterstufen erhalten werden, ist zufällig gewählt, um einen Satz von Adressenbits zu bilden, und die Verwendung von vier Sätzen von Ausgangsgrößen ist nur als Beispiel gedacht. Der Festwertspeicher kann auch eine andere Größe aufweisen. Beispielsweise kann ein ROM mit 14-Bit-Adressen verwendet werden, um Zufallszahlen von 0 bis 214 zu erzeugen. Die Verwendung eines derartigen ROM erfordert, daß vierzehn Adressenbits durch die Adressenquelle geliefert werden. Deshalb wird deutlich, daß die Größe des Rückführungsschieberegisters und die Auswahl der Ausgangsgrössen und die ROM-Größe gewählt sind aus einem breiten Bereich von Kombinationen, um das Erfordernis für pseudo-zufällige Adressen kompatibler Länge zum ROM zu erfüllen. Weiterhin kann der Festwertspeicher mit zufälligen oder pseudo-zufälligen Rauschproben geladen werden, die durch andere Rauschsignal-Erzeugungstechniken geliefert werden als der vorstehend beschriebenen FORTRAN-Zufallszahlen-Erzeugung.
• In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die vom Multiplexer 14 abgegebenen Adressen gleichzeitig mehreren identischen ROMs zugeführt, die jeweils mit den gleichen zufälligen oder pseudo-zufälligen Rauschproben geladen sind. Im Betrieb des Systems liefert jeder Festwertspeicher während jedes Taktzyklus eine Rauschprobenausgangsgröße. Diese Anordnung kann verwendet werden, um gleichzeitig Rauscheingangssignale an eine Anzahl von Video-Anzeigegeräten gleich der Anzahl der zugegriffenen Festwertspeicher oder andere Systeme zu liefern, die Eingangsgrößen mit einer sehr hohen Geschwindigkeit erfordern.
• Fig. 2 ist eine Photographie von einem Video-Anzeigeschirm und zeigt die visuell feststellbaren Muster und Korrelationen, die vermieden werden müssen, um eine Simulation von wahrhaft zufälligem oder statistischem Rauschen zu erzeugen. Während sich die Intensität über der Bildschirmfläche wesentlich ändert, sind Streifenbildungen und Schatten, die das Vorhandensein von Mustern und Korrelationen in den Eingangsgrößen zeigen, visuell klar erkennbar. Die Eingangsgrößen, die zum Erzeugen der Videosignale für die in Fig. 2 gezeigte Anzeige verwendet wurden, wurden dadurch erzeugt, daß eine Folge von vier pseudo-zufälligen Ausgangssignalen aus einem Rückführungsschieberegister, wie Tabelle 1 gezeigt, direkt als Intensitätswerte verwendet wurde, um das Anzeigegerät zu erregen.
• Fig. 3 ist eine Photographie von einem Bildschirm mit Rauscheingangsgrößen aus dem erfindungsgemäßen Simulator für zufälliges bzw. statistisches Rauschen. Die Intensität ändert sich über dem ganzen Helligkeitsbereich, der für den Videomonitor verfügbar ist,und es sind keine visuell feststellbaren Muster, Streifenbildungen oder Korrelationen vorhanden. Deshalb wird erfindungsgemäß eine visuelle Zufallsrauschen-Eingangsgröße gebildet, die zu Videobildern hinzuaddiert werden kann, um ein Anzeigebild zu erzielen, das demjenigen stark angenähert ist, das bei statistischem Rauschen erhalten wird. Es sind viele andere Ausführungsbeispiele möglich, solange die pseudozufälligen oder zufälligen Rauschproben, die in dem Festwertspeicher gespeichert sind, durch die pseudo-zufälligen Adressen in der Weise addressiert werden, daß die an das Video-Anzeigesystem abgegebenen Rauschproben ein offenbar zufälliges oder statistisches Rauschmuster erzeugen.

Claims (11)

1. Patentansprüche (D. Simulator für zufälliges bzw. statistisches Rauschen, gekennzeichnet durch einen Festwertspeicher (16) zum Speichern von Rauschproben und zum Ausgeben der Rauschproben, ein vielstufiges Rückführungsschieberegister (12) und eine Ausgangseinrichtung zum sequentiellen Zuführen von Ausgangsgrößen aus entsprechenden pseudo-zufälligen Sätzen der Stufen des Rückführungsschieberegisters (12) als Adressen zum sequentiellen Zugreifen von Plätzen im Festwertspeicher (16), damit der Festwertspeicher Rauschproben aus einer Sequenz von Plätzen abgibt, auf die durch die Sequenz von Adressen zugegriffen wird.
2. 2. Simulator nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Rückführungsschieberegister (12) einen Modulo-2-Addierer (18) aufweist zum Summieren der Ausgangsgrößen einer pseudo-zufälligen Anzahl von Stufen des Rückführungsschieberegisters und zum Zuführen der 1-Bit-Ausgangsgröße des Addierers (18) als ein Rückführungseingangssignal zur ersten Stufe des Rückführungsschieberegisters (12).
3. 3. Simulator nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ausgangseinrichtung mehrere Verbindungsmittel aufweist zum Liefern von Ausgangsgrößen aus einer Anzahl von pseudo-zufälligen Plätzen der Stufen in Aufeinanderfolge als Adressen für einen Zugriff zum Festwertspeicher (16) und einen Multiplexer (14) aufweist' zum Empfangen der Folge von Adressen aus dem Rückführungsschieberegister und zum Steuern des Zugriffs des Festwertspeichers an den vom Rückführungsschieberegister abgegebenen Adressen.
4. 4. Simulator nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t t daß in dem Festwertspeicher (16) durch einen Zufallszahlengenerator erzeugte Zufallszahlen gespeichert sind, die Zufallsrauschen-Intensitätswerte sind.
5. 5. Simulator nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Einrichtung zurLieferung von Ausgangsgrößen mehrere Ausgangsverbindungen aufweist, die jeweils Ausgangsbits von einem vorbestimmten Satz von Stufen des Rückführungsschieberegisters empfangen zur Bildung einer Adresse für einen Zugriff zum ROM (16),
6. 6. Simulator nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in dem Festwertspeicher (16) 8-Bit-Zufallszahlen gespeichert sind.
7. 7. Simulator nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ausgangsverbindungen vier Ausgangsverbindungen aufweisen, die jeweils mit einem Satz von acht Rückführungsschieberegisterstufen verbunden sind zur Bildung einer 8-Bit-Adresse, die ein Ausgangsbit von jeder der acht Rückführungsschieberegisterstufen zu dem Multiplexer (14) in einer vorbestimmten Reihenfolge aufweist.
8. 8. Simulator nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Rückführungsschieberegister (12) Mittel aufweist zum Empfangen von Taktsignalen synchron mit einem Bildpunkttakt als einer Eingangsgröße zu dem Rückführungsschieberegister, wobei der Bildpunkttakt auch Taktsignale an einen Video-Bildgenerator (30) liefert derart, daß das Rückführungsschieberegister Ausgangssignale synchron mit der Bildpunktgeschwindigkeit eines Video-Anzeigesystems (32) liefert.
9. 9. Verfahren zum Simulieren von zufälligem bzw. statistischem Rauschen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß (a) ein Festwertspeicher mit mehreren Zufallszahlen geladen wird, die Intensitätswerte für zufälligs bzw. statistisches Rauschen darstellen, (b) eine Folge von viele Bits enthaltenden Ausgangsgrößen aus vorbestimmten Sätzen von pseudo-zufälligen Stufen eines Rückführungsschieberegisters als eine Folge von Adressen für einen Zugriff zum Festwertspeicher generiert wird, (c) ein sequentieller Zugriff zum Festwertspeicher an Plätzen durchgeführt wird, die durch die Folge von Adressen identifiziert sind, und (d) aus dem Festwertspeicher eine Folge von Zufallszahlen aus der Folge von Plätzen ausgegeben wird zur Bildung von Intensitätswerten für das zufällige bzw. statistische Rauschen für aufeinanderfolgende Bildpunktebzw.

   Pixels einer Video-Anzeige.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ausgangssignale von mehreren pseudo-zufälligen Stufen des Rückführungsschieberegisters in einem Modulo-2-Addierer addiert werden, um ein Rückführungssignal als eine Eingangsgröße zum Rückführungsschieberegister zu erzeugen.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß für den sequentiellen Zugriff zum Festwertspeicher mehrere Ausgangssignale aus mehreren vorbestimmten Sätzen von Stufen des Rückführungsschieberegisters wiederholt gebildet werden, um eine Rauschprobe für jeden Bildpunkt einer Video-Anzeige zu bilden, und die Ausgangssignale in einen Multiplexer eingegeben werden, um die Folge von Zugriffsplätzen des Festwertspeichers zu steuern.