RU2105355C1

RU2105355C1 - Device for displaying half-tone images on tv screen

Info

Publication number: RU2105355C1
Application number: RU94039003A
Authority: RU
Inventors: Юрий Николаевич Косников
Original assignee: Юрий Николаевич Косников
Priority date: 1994-10-04
Filing date: 1994-10-04
Publication date: 1998-02-20
Also published as: RU94039003A

Abstract

FIELD: automation and computer engineering. SUBSTANCE: device has synchronization unit 1, video signal generator 2, TV set 3, line decomposition elements counter 4, comparison unit 5, counter 6 which counts number of brightness jumps in line, memory unit 7 and code-to-voltage converter 8. Goal of invention is achieved by introduced interpolation regions counter 9, memory unit 10, comparison unit 11, interpolator 12, analog adder 13. This results in generation of continuous pedestal signal at output of interpolator 12. Said signal is added with small detail gate signal by means of adder 13. EFFECT: increased image quality due to elimination of discrete line intensification in raster. 4 dwg

Description

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах отображения информации на экране телевизионного индикатора. The invention relates to automation and computer engineering and can be used in systems for displaying information on a television indicator screen.

Известно устройство для отображения графической информации на экране видеоконтрольного блока, содержащее видеоконтрольный блок, а также счетчик адреса памяти, выход которого подключен к входу блока памяти, выход которого подключен к первому входу блока равнозначности (блока сравнения), к второму входу которого подключен выход счетчика координат положения луча (счетчика элементов разложения по строке), вход которого подключен к выходу синхронизатора [1]. A device for displaying graphical information on the screen of a video control unit, comprising a video control unit, as well as a memory address counter, the output of which is connected to the input of the memory unit, the output of which is connected to the first input of the equivalence unit (comparison unit), to the second input of which the coordinate counter output is connected the position of the beam (the counter of line expansion elements), the input of which is connected to the output of the synchronizer [1].

Блок памяти хранит координаты отображаемых на растре точек. В процессе работы устройства эти координаты сравниваются с текущими координатами электронного луча. В моменты равенства происходит засветка точек на растре. Недостатком устройства является большой объем блока памяти в случае формирования сложных изображений. Если изображения полутоновые и цветные, то в блоке памяти придется хранить дополнительно коды цвета и яркости засветки точек, что еще более увеличит его объем. The memory block stores the coordinates of the points displayed on the raster. During the operation of the device, these coordinates are compared with the current coordinates of the electron beam. At times of equality, the points on the raster are highlighted. The disadvantage of this device is the large amount of memory in the case of complex images. If the images are grayscale and color, then in the memory block you will have to store additional color codes and the brightness of the illumination of the dots, which will further increase its volume.

Известно устройство для формирования цветовых сигналов графического изображения, содержащее первый счетчик (счетчик перепадов яркости по строке), выход которого подключен к входам блока памяти, разделенного на две части; первый блок памяти и второй блок памяти, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу второго счетчика (счетчика элементов разложения по строке), а выход блока сравнения подключен к первому входу первого счетчика, на второй вход которого подаются импульсы синхронизации [2]. A device is known for generating color signals of a graphic image, comprising a first counter (a counter of brightness differences along a line), the output of which is connected to the inputs of a memory block, divided into two parts; the first memory unit and the second memory unit, the output of which is connected to the first input of the comparison unit, the second input of which is connected to the output of the second counter (counter of line breakdown elements), and the output of the comparison unit is connected to the first input of the first counter, to which pulses are applied to the second input synchronization [2].

В устройстве применена ступенчатая аппроксимация цвета и яркости по строке растра: строка разбивается на участки ("полосы"), в пределах которых яркость и цвет засветки не изменяются. За счет аппроксимации по сравнению с первым аналогом в этом устройстве резко уменьшился объем блока памяти, который теперь хранит коды цвета и яркости полос (первый блок памяти) и коды их длины (второй блок памяти). The device employs a stepwise approximation of color and brightness along a raster line: the line is divided into sections ("bands"), within which the brightness and color of the backlight do not change. Due to the approximation, in comparison with the first analogue, the volume of the memory block has sharply decreased in this device, which now stores the color and brightness codes of the bands (first memory block) and their length codes (second memory block).

Недостатком устройства является пониженное качество изображения, обусловленное дискретным характером засветки строк. Сигнал засветки остается неизменным для целой группы элементов строки (для полосы), а затем при переходе луча на следующую полосу изменяется скачком. Это приводит к стилизованному виду изображения. Если же для повышения качества изображения уменьшать размеры полос, увеличивая одновременно их количество на строке растра, и увеличивать число градаций цвета и яркости (для более плавного перехода от одной полосы к другой), то придется неизбежно прийти к первому устройству-аналогу с большой памятью. The disadvantage of this device is the reduced image quality due to the discrete nature of the line illumination. The illumination signal remains unchanged for a whole group of line elements (for a strip), and then, when the beam goes to the next strip, it changes abruptly. This leads to a stylized image. If, in order to improve image quality, reduce the size of the bands, while increasing their number on the raster line, and increase the number of gradations of color and brightness (for a smoother transition from one strip to another), then you will inevitably have to come to the first analog device with large memory.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для отображения полутоновых изображений на экране телевизионного приемника, содержащее счетчик перепадов яркости по строке, первый блок памяти, счетчик элементов разложения по строке, первый блок сравнения, преобразователь код-напряжение, формирователь видеосигнала, телевизионный приемник и блок синхронизации, первый выход которого подключен к первому входу формирователя видеосигнала, выход которого подключен к входу телевизионного приемника. Второй выход блока синхронизации подключен к входу счетчика элементов разложения по строке, выход которого подключен к первому входу первого блока сравнения, выход которого подключен к первому входу счетчика перепадов яркости по строке, второй вход которого подключен к третьему выходу блока синхронизации. Выход счетчика перепадов яркости по строке подключен к входу первого блока памяти, первый выход которого подключен к входу преобразователя код-напряжение, а второй выход первого блока памяти подключен к второму входу первого блока сравнения [3]. Closest to the technical nature of the proposed device is a device for displaying grayscale images on the screen of a television receiver, containing a brightness drop counter per line, a first memory unit, a counter for line items, a first comparison unit, a code-voltage converter, a video signal conditioner, a television receiver and a synchronization unit, the first output of which is connected to the first input of the video driver, the output of which is connected to the input of the television receiver. The second output of the synchronization unit is connected to the input of the counter of the elements of decomposition in a line, the output of which is connected to the first input of the first comparison unit, the output of which is connected to the first input of the counter of brightness differences along the line, the second input of which is connected to the third output of the synchronization unit. The output of the brightness difference counter along the line is connected to the input of the first memory block, the first output of which is connected to the input of the code-voltage converter, and the second output of the first memory block is connected to the second input of the first comparison block [3].

В устройстве-прототипе, как и во втором устройстве-аналоге, применена ступенчатая аппроксимация засветки строк растра. Первый блок памяти хранит коды, состоящие из двух слов. Первое слово содержит код яркости засветки участка строки растра, второе слово - код адреса окончания этого участка (полосы). Если в первое слово первого блока памяти добавить код цвета полосы, устройство можно применить для синтеза видеосигнала или сигнала одной цветовой составляющей многоцветного изображения. Код адреса окончания полосы сравнивается на первом блоке сравнения с кодом текущего положения электронного луча на строке растра, благодаря чему вовремя осуществляется переход от засветки одной полосы к засветке следующей. In the prototype device, as in the second analog device, a stepwise approximation of the illumination of the raster lines is applied. The first memory block stores two-word codes. The first word contains the brightness code for the illumination of the portion of the raster line, the second word contains the code for the end address of this portion (strip). If you add a color code to the first word of the first memory block, the device can be used to synthesize a video signal or a signal of one color component of a multicolor image. The code of the address of the end of the strip is compared on the first block of comparison with the code of the current position of the electron beam on the line of the raster, due to which the time is taken to switch from the illumination of one band to the illumination of the next.

Число и размеры полос на изображении, с одной стороны, определяются желаемым качеством изображения (его разрешающей способностью и числом цветояркостных градаций), а с другой, ограничены объемом первого блока памяти. Для определенности примем среднюю длину полосы равной 8 элементам отображения (для ЭЛТ средних размеров это составит около 4 мм), а максимальную длину полосы примем равной 256 элементам (во всю строку). Тогда в случае растра размером 256х256 элементов (близко к телевизионному стандарту) и количества цвето-яркостных градаций равного 256 (16 градаций яркости для 16 цветов) объем первого блока памяти устройства-прототипа составит

Следовательно, даже для изображения среднего качества объем блока памяти ощутим и быстро растет с ростом качества изображения. Однако даже при уменьшении длины полосы до одного элемента отображения перепады цветояркости между соседними элементами будут заметны глазом. Причиной является дискретный характер сигнала засветки полос: видеосигнал не может измениться на протяжении одного элемента засветки, как это имеет место, например, в бытовых телеприемниках. В то же время оператор при работе с электронно-лучевым индикатором находится от него не далее чем в 70 см. При таком удалении угловой размер одного элемента изображения (4-5 угл.мин) значительно превышает разрешающую способность глаза (1 угл.мин), т.е. оператор уверенно различает элемент изображения (см. , например, Справочник по инженерной психологии / Под ред. Б.Ф.Ломова. - М.: Машинострноение, 1986).The number and size of the stripes in the image, on the one hand, are determined by the desired image quality (its resolution and the number of color-brightness gradations), and on the other hand, they are limited by the size of the first memory block. For definiteness, we take the average strip length equal to 8 display elements (for a medium-sized CRT, this will be about 4 mm), and the maximum strip length will be equal to 256 elements (in the entire line). Then, in the case of a raster measuring 256x256 elements (close to the television standard) and the number of color-brightness gradations equal to 256 (16 gradations of brightness for 16 colors), the volume of the first memory block of the prototype device will be

Therefore, even for a medium-quality image, the size of the memory unit is noticeable and grows rapidly with increasing image quality. However, even if the strip length is reduced to one display element, color variations between adjacent elements will be visible to the eye. The reason is the discrete nature of the band illumination signal: the video signal cannot change over the course of one illumination element, as is the case, for example, in household television sets. At the same time, the operator, when working with the cathode-ray indicator, is located no further than 70 cm from it. With this distance, the angular size of one image element (4-5 arcmin) significantly exceeds the resolution of the eye (1 arcmin), those. the operator confidently distinguishes an image element (see, for example, Handbook of Engineering Psychology / Edited by B.F. Lomov. - M.: Mashinostrnenie, 1986).

Таким образом, недостатком известного устройства-прототипа является пониженное качество изображения, выражающееся в дискретном характере засветки строк растра. Сигнал засветки остается неизменным для целой группы элементов отображения - для полосы, а затем при переходе электронного луча на следующую полосу изменяется скачком. Это приводит к стилизованному виду изображения. Thus, a disadvantage of the known prototype device is the reduced image quality, expressed in the discrete nature of the illumination of the raster lines. The illumination signal remains unchanged for a whole group of display elements — for a band, and then, when the electron beam passes to the next band, it changes abruptly. This leads to a stylized image.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение качества изображения. Для решения технической задачи предлагается сделать возможным изменение сигнала засветки в процессе отображения полосы, даже если длина полосы составляет один элемент отображения. The technical problem to which the invention is directed is to improve image quality. To solve the technical problem, it is proposed to make it possible to change the illumination signal during the display of the strip, even if the length of the strip is one display element.

Для этого в известное устройство, содержащее счетчик перепадов яркости по строке, первый блок памяти, счетчик элементов разложения по строке, первый блок сравнения, преобразователь код-напряжение, формирователь видеосигнала, телевизионный приемник и блок синхронизации, первый выход которого подключен к первому входу формирователя видеосигнала, выход которого подключен к входу телевизионного приемника, а второй выход блока синхронизации подключен к входу счетчика элементов разложения по строке, выход которого подключен к первому входу первого блока сравнения, выход которого подключен к первому входу счетчика перепадов яркости по строке, второй вход которого подключен к третьему выходу блока синхронизации, причем выход счетчика перепадов яркости по строке подключен к входу первого блока памяти, первый выход которого подключен к входу преобразователя код-напряжение, а второй выход первого блока памяти подключен к второму входу первого блока сравнения, введены интерполятор, счетчик участков интерполяции, аналогичный сумматор, второй блок памяти и второй блок сравнения. To do this, in a known device containing a brightness difference counter per line, a first memory unit, a line decomposition counter, a first comparison unit, a code-voltage converter, a video signal conditioner, a television receiver and a synchronization unit, the first output of which is connected to the first input of the video signal conditioner the output of which is connected to the input of the television receiver, and the second output of the synchronization unit is connected to the input of the counter of line breakdown elements, the output of which is connected to the first input the first comparison unit, the output of which is connected to the first input of the counter of brightness differences along the line, the second input of which is connected to the third output of the synchronization unit, the output of the counter of differences of brightness along the line connected to the input of the first memory unit, the first output of which is connected to the input of the code-voltage converter and the second output of the first memory block is connected to the second input of the first comparison block, an interpolator, a counter of interpolation sections, a similar adder, a second memory block and a second comparison block are introduced I am.

Первый вход второго блока сравнения подключен к выходу счетчика элементов разложения по строке, а выход второго блока сравнения подключен к первому входу интерполятора и первому входу счетчика участков интерполяции, второй вход которого подключен к третьему выходу блока синхронизации. Выход счетчика участков интерполяции подключен к входу второго блока памяти, первый выход которого подключен к второму входу второго блока сравнения. Второй выход второго блока памяти подключен к второму входу интерполятора, выход которого подключен к первому входу аналогового сумматора, второй вход которого подключен к выходу преобразователя код-напряжение. Выход аналогового сумматора подключен к второму входу формирователя видеосигнала. The first input of the second comparison unit is connected to the output of the line breaker counter, and the output of the second comparison unit is connected to the first input of the interpolator and the first input of the counter of interpolation sections, the second input of which is connected to the third output of the synchronization unit. The output of the counter of interpolation sections is connected to the input of the second memory block, the first output of which is connected to the second input of the second comparison block. The second output of the second memory block is connected to the second input of the interpolator, the output of which is connected to the first input of the analog adder, the second input of which is connected to the output of the code-voltage converter. The output of the analog adder is connected to the second input of the video shaper.

Для повышения качества изображения, формируемого на экране телевизионного приемника, сигнал засветки строк растра представляется в виде суммы двух составляющих. Одна составляющая - это сигнал выделения мелких деталей изображения, он высокочастотный и формируется с помощью известных признаков устройства. Другая составляющая - сигнал "пьедестала". С некоторой натяжкой его можно назвать сигналом засветки фона изображения, на котором благодаря высокочастотному сигналу видны мелкие детали. Сигнал пьедестала легко выявляется при визуальном восприятии сигнала засветки строки. Он представляет собой как бы сплошную подставку, на которой стоят импульсы подсветки мелких деталей. Сигнал выделения мелких деталей получается в результате вычитания сигнала пьедестала из исходного сигнала засветки строки. Результат вычитания ступенчато аппроксимируется, чтобы его можно было сформировать цифровыми средствами. Полученный в итоге аппроксимации сигнал и есть конечный сигнал выделения мелких деталей изображения, это набор уровней постоянной амплитуды. Сигнал пьедестала - аналоговый, он способен изменяться в процессе отображения любого участка строки. To improve the quality of the image formed on the screen of a television receiver, the light signal of the raster lines is represented as the sum of two components. One component is the signal for highlighting small parts of the image, it is high-frequency and is formed using well-known features of the device. Another component is the pedestal signal. With a slight stretch, it can be called a signal to illuminate the background of the image, on which small details are visible due to the high-frequency signal. The pedestal signal is easily detected by visual perception of the line illumination signal. It is like a continuous stand, on which there are pulses of illumination of small parts. The signal for highlighting small details is obtained by subtracting the signal of the pedestal from the original signal to illuminate the line. The result of the subtraction is stepwise approximated so that it can be generated digitally. The signal obtained as a result of approximation is the final signal for highlighting small image details; it is a set of levels of constant amplitude. The pedestal signal is analog, it is able to change during the display of any part of the line.

На фиг. 1,а показан внешний вид участка некоторого изображения, на котором различные вид и плотность штриховки соответствуют деталям с различными цветом и яркостью. Сигнал засветки участка изображения на одной строке растра показан на фиг. 1, б. На фиг. 1,в,г показаны временные диаграммы сигнала пьедестала и ступенчато аппроксимированного сигнала выделения мелких деталей соответственно. Сигнал пьедестала показан также штриховой линией на фиг. 1, б. На фиг. 1, д показан результат суммирования сигнала выделения мелких деталей и сигнала пьедестала. Сигнал фиг. 1,д является результирующим синтезированным сигналом засветки строки изображения. В отличие от сигнала фиг. 1,б он изменяется на участке строки любой длительности. In FIG. 1a shows the appearance of a portion of a certain image in which the different appearance and density of the hatching correspond to details with different colors and brightness. The illumination signal of the image section on one line of the raster is shown in FIG. 1 b In FIG. Figures 1c, 1d show time diagrams of the pedestal signal and the stepwise approximated signal for selecting small parts, respectively. The pedestal signal is also shown by the dashed line in FIG. 1 b In FIG. 1e shows the result of summing the signal for selecting small parts and the signal of the pedestal. The signal of FIG. 1d is the resulting synthesized signal for the illumination of the image line. In contrast to the signal of FIG. 1, b, it changes on a section of a string of any duration.

Сигнал пьедестала формируется аналоговым интерполятором, на который из второго блока памяти поступают коэффициенты интерполяции (для использования коэффициентов их коды должны быть преобразованы в интерполяторе в напряжения). На аналоговом сумматоре сигнал пьедестала складывается с сигналом выделения мелких деталей, в результате получается сигнал засветки строки, сходный с аналоговым видеосигналом бытового телеприемника. Остальные существенные признаки, введенные в устройство, задают длину участков интерполяции. Покажем, что для формирования сигнала пьедестала действительно нужен интерполятор. The pedestal signal is generated by an analog interpolator, to which interpolation coefficients are received from the second memory block (to use the coefficients, their codes must be converted to voltages in the interpolator). On the analog adder, the pedestal signal is added to the signal for highlighting small parts, resulting in a line illumination signal similar to the analog video signal of a household television set. The remaining essential features entered into the device specify the length of the interpolation sections. We show that an interpolator is really needed to form a pedestal signal.

Поведение сигнала пьедестала на конечных временных отрезках может быть приближено описано аналитически (аппроксимация сигнала). Для описания можно использовать линейные, квадратические, кубические и другие зависимости. Например, для случая квадратической аппроксимации сигнал засветки B(t) может быть представлен выражением
B(t)=at²+bt+c, (1)
где a, b, c - коэффициенты;
t - текущее время в пределах выбранного участка.The behavior of the signal of the pedestal at finite time intervals can be approximately described analytically (approximation of the signal). For the description, you can use linear, quadratic, cubic and other dependencies. For example, for the case of quadratic approximation, the illumination signal B (t) can be represented by the expression
B (t) = at ² + bt + c, (1)
where a, b, c are the coefficients;
t is the current time within the selected area.

Коэффициенты a, b, c однозначно определяют вид зависимости и могут быть определены, исходя из значений сигнала в некоторых характерных точках. Например, на первом участке аппроксимации (t₁, t₃), показанном на фиг. 2, можно задать значения B(t) в точках t₁, t₂, t₃, являющихся началом, серединой и концом выбранного участка. Если принять t₁ за точку нулевого отсчета (t₁ = 0) в пределах выбранного временного участка, то

и получившаяся система из трех уравнений имеет три известных: f, b, c (значение t₃ известно, так как длина участка апроксимации выбирается конкретно).The coefficients a, b, c uniquely determine the type of dependence and can be determined based on the signal values at some characteristic points. For example, in the first approximation portion (t ₁ , t ₃ ) shown in FIG. 2, you can set the values of B (t) at points t ₁ , t ₂ , t ₃ , which are the beginning, middle and end of the selected section. If we take t ₁ as the zero point (t ₁ = 0) within the selected time section, then

and the resulting system of three equations has three known ones: f, b, c (the value of t _{3 is} known, since the length of the approximation section is chosen specifically).

Запомнив значения коэффициентов a, b, c и длину участка аппроксимации (t₃-t₁), можно восстановить сигнал B(t) для каждой точки t_i. Для этого нужно, изменяя значение аргумента t в пределах участка (t₁, t₃), рассчитывать (генерировать) значения B(t) по выражению (1). Таким образом, идет восстановление неизвестных значений функции между тремя известными значениями, т.е. интерполяция. Ее особенностью в данном случае является то, что известные значения функции не поступают на интерполяцию в режиме реального времени, а предварительно до начала процесса интерполяции выявляются и преобразуются в значения коэффициентов интерполяции.By remembering the values of the coefficients a, b, c and the length of the approximation section (t ₃ -t ₁ ), we can restore the signal B (t) for each point t _i . To do this, changing the value of the argument t within the area (t ₁ , t ₃ ), calculate (generate) the values of B (t) using expression (1). Thus, the unknown values of the function are restored between the three known values, i.e. interpolation. Its feature in this case is that the known values of the function do not arrive at the interpolation in real time, and previously, before the start of the interpolation process, they are detected and converted into values of the interpolation coefficients.

Для технической реализации интерполяции служат интерполяторы (см., например, Басов Е.П., Абрамов В.И. Графические регистрирующие устройства ЕС ЭВМ. / Под ред. М.К.Сулима. - М.: Статистика, 1977). Обычно в графике интерполятор применяется для вычисления пространственных координат точек, но в заявляемом устройстве он используется для формирования сигнала засветки изображения, однако понятие интерполяции в цветояркостном пространстве существует в машинной графике и может быть использовано (Фоли Дж., Вэн Дэм А. Основы интерактивной машинной графики: В 2-х кн. Кн. 2. Пер. с анлг. - М.: Мир, 1985, с.336; Буровцев В.А. и др. Геометрический процессор синтезирующей системы визуализации. / Автометрия, 1986, N 4. с. 3-8). Interpolators are used for the technical implementation of interpolation (see, for example, Basov EP, Abramov VI. Graphic recording devices of an EC computer. / Ed. By M.K.Sulim. - M .: Statistics, 1977). Typically, an interpolator is used in graphics to calculate the spatial coordinates of points, but in the inventive device it is used to generate an image illumination signal, however, the concept of interpolation in color-brightness space exists in computer graphics and can be used (Foley J., Van Dam A. Fundamentals of interactive computer graphics : In the 2nd book, Prince 2. Lane with the English. - M .: Mir, 1985, p.336; Burovtsev V.A. et al. Geometric processor of a synthesizing visualization system. / Avtometriya, 1986, N 4. p. 3-8).

На фиг. 1 показаны внешний вид участка изображения и временные диаграммы сигналов его засветки для одной строки растра. На фиг. 2 приведена иллюстрация параболической интерполяции сигнала пьедестала. На фиг. 3 приведена структурная схема заявляемого устройства. На фиг. 4 приведена структурная схема варианта выполнения интерполятора. In FIG. 1 shows the appearance of a portion of the image and timing diagrams of its flare signals for one line of the raster. In FIG. Figure 2 shows an illustration of parabolic interpolation of a pedestal signal. In FIG. 3 shows a structural diagram of the inventive device. In FIG. 4 is a structural diagram of an embodiment of an interpolator.

Устройство для отображения полутоновых изображений на экране телевизионного приемника на фиг. 3 содержит блок 1 синхронизации, формирователь 2 видеосигнала, телевизионный приемник 3, счетчик 4 элементов разложения по строке, первый блок 5 сравнения, счетчик 6 перепадов яркости по строке, первый блок 7 памяти, преобразователь 8 код-напряжение, счетчик 9 участков интерполяции, второй блок 10 памяти, второй блок 11 сравнения, интерполятор 12 и аналоговый сумматор 13. The device for displaying grayscale images on the screen of the television receiver in FIG. 3 contains a synchronization unit 1, a video signal shaper 2, a television receiver 3, a counter 4 elements for line decomposition, a first comparison unit 5, a counter 6 brightness differences per line, a first memory unit 7, a code-voltage converter 8, a counter 9 interpolation sections, a second a memory unit 10, a second comparison unit 11, an interpolator 12, and an analog adder 13.

Первый выход блока 1 синхронизации подключен к первому входу формирования 2 видеосигнала, выход которого подключен к входу телевизионного приемника 3. Второй выход блока 1 синхронизации подключен к входу счетчика 4 элементов разложения по строке, выход которого подключен к первому входу первого блока 5 сравнения и к первому входу второго блока 11 сравнения. Третий выход блока 1 синхронизации подключен к второму входу счетчика 9 участков интерполяции и второму входу счетчика 6 перепадов яркости по строке, первый вход которого подключен к выходу первого блока 5 сравнения. Выход счетчика 6 перепадов яркости по строке подключен к входу первого блока 7 памяти, первый и второй выходы которого подключены соответственно к входу преобразователя 8 код-напряжение и второму входу первого блока 5 сравнения. Выход счетчика 9 участков интерполяции подключен к входу второго блока 10 памяти, первый и второй выходы которого подключены соответственно к второму входу второго блока 11 сравнения и второму входу интерполятора 12. Выход второго блока 11 сравнения подключен к первому входу счетчика 9 участков интерполяции и к первому входу интерполятора 12, выход которого подключен к первому входу аналогового сумматора 13, второй вход которого подключен к выходу преобразователя 8 код-напряжение. Выход аналогового сумматора 13 подключен к второму входу формирователя 2 видеосигнала. The first output of the synchronization unit 1 is connected to the first input of the video signal generation 2, the output of which is connected to the input of the television receiver 3. The second output of the synchronization unit 1 is connected to the input of the line decomposition element 4, the output of which is connected to the first input of the first comparison unit 5 and to the first the input of the second block 11 comparison. The third output of the synchronization unit 1 is connected to the second input of the counter 9 of the interpolation sections and the second input of the counter 6 of the brightness drops along the line, the first input of which is connected to the output of the first comparison unit 5. The output of the counter 6 of the brightness differences along the line is connected to the input of the first memory unit 7, the first and second outputs of which are connected respectively to the input of the code-voltage converter 8 and the second input of the first comparison unit 5. The output of the counter 9 of the interpolation sections is connected to the input of the second memory block 10, the first and second outputs of which are connected respectively to the second input of the second comparison unit 11 and the second input of the interpolator 12. The output of the second comparison block 11 is connected to the first input of the counter 9 of the interpolation sections and to the first input interpolator 12, the output of which is connected to the first input of the analog adder 13, the second input of which is connected to the output of the converter 8 code-voltage. The output of the analog adder 13 is connected to the second input of the shaper 2 of the video signal.

Блок 1 синхронизации представляет собой стандартный блок формирования импульсов гашения и синхронизации телевизионных разверток и импульсов горизонтальной дискретизации растра. Block 1 synchronization is a standard block for the formation of pulse blanking and synchronization of television scans and pulses of horizontal sampling of the raster.

Формирователь 2 видеосигнала представляет собой стандартный аналоговый смеситель двух сигналов. Shaper 2 video signal is a standard analog mixer of two signals.

Преобразователь 8 код-напряжение представляет собой преобразователь цифровых кодов в напряжение, несущее информацию о яркости цветовой составляющей изображения. The code-to-voltage converter 8 is a digital code to voltage converter that carries information about the brightness of the color component of the image.

В основе интерполятора 12 лежит аналоговый вычислитель, восстанавливающий (вычисляющий) значения электрического напряжения по некоторому заранее выбранному закону (линейному, квадратическому, полиноминальному). Вариант построения интерполятора для квадратической (параболической) интерполяции показан на фиг. 4. The interpolator 12 is based on an analog calculator that restores (calculates) the voltage values according to some pre-selected law (linear, quadratic, polynomial). A variant of constructing an interpolator for quadratic (parabolic) interpolation is shown in FIG. 4.

Исходными данными для работы интерполятора по фиг. 4 являются коды коэффициентов интерполяции (их может быть 2, 3 и более), однозначно определяющие интерполируемый сигнал. Они поступают по многоразрядной шине на вход 19. Для использования аналоговым вычислителем эти коды преобразуются в напряжения многоканальным преобразователем 14 код-напряжение. Напряжения u_a, u_b, u_c, пропорциональные коэффициентам интерполяции a, b, c, с выходов преобразователя 14 поступают соответственно на входы первого интегратора 15, первого сумматора 16 и второго сумматора 18. Время интегрирования интегратора 15 задает по входу 20 импульсный сигнал, определяющий длительность участка интерполяции. Выходной сигнал u_u1 интегратора 15 определяется выражением

где τ₁ - постоянная времени интегратора 15.The source data for the operation of the interpolator of FIG. 4 are codes of interpolation coefficients (there may be 2, 3 or more) that uniquely determine the interpolated signal. They are fed via a multi-bit bus to input 19. For use by an analog calculator, these codes are converted into voltages by a multi-channel code-voltage converter 14. The voltages u _a , u _b , u _c , proportional to the interpolation coefficients a, b, c, from the outputs of the converter 14 are respectively supplied to the inputs of the first integrator 15, the first adder 16 and the second adder 18. The integration time of the integrator 15 sets a pulse signal at input 20, determining the duration of the interpolation section. The output signal u _{u1 of the} integrator 15 is determined by the expression

where τ ₁ is the time constant of the integrator 15.

На сумматоре 16 u_u1 складывается с u_b и суммарный сигнал поступает на второй интегратор 17, время интегрирования которого задается так же, как у интегратора 15. Выходной сигнал интегратора 17

складывается на втором сумматоре 18 с напряжением u_c, давая напряжение параболической формы

Оно зависит от коэффициентов a, b, c и в зависимости от их величин и знаков может принимать различный вид, т.е. быть нарастающим (u_b> 0), спадающим (u_b <0), "выпуклым" (U_a <0), "вогнутым" (u_a> 0), постоянным (u_a=u_b= 0). Использование значений u_a=u_b=0, u_c≠0 позволяет при необходимости получать на выходе интерполятора скачки напряжения (см. участок t₄, t₅ на фиг. 2). Введение масштабов подобия электрических (u_a, u_b, u_c) и геометрических (a, b, c) величин приводит выражение (2) к виду (1). Таким образом, структура интерполятора 12, показанная на фиг. 4, может формировать сигнал пьедестала. В случае линейной аппроксимации этого сигнала структура интерполятора упрощается, что показано на фиг. 4, а в случае, например, полиномиальной аппроксимации - усложняется. Возможны и другие варианты построения интерполятора.On the adder 16 u _{u1 is} added to u _b and the total signal is fed to the second integrator 17, the integration time of which is set in the same way as the integrator 15. The output signal of the integrator 17

develops on the second adder 18 with a voltage u _c , giving a parabolic voltage

It depends on the coefficients a, b, c and, depending on their values and signs, can take a different form, i.e. to be increasing (u _b > 0), falling (u _b <0), “convex” (U _a <0), “concave” (u _a > 0), constant (u _a = u _b = 0). Using the values u _a = u _b = 0, u _c ≠ 0 allows, if necessary, to obtain voltage surges at the output of the interpolator (see section t ₄ , t ₅ in Fig. 2). The introduction of the scale of similarity of electric (u _a , u _b , u _c ) and geometric (a, b, c) quantities leads expression (2) to the form (1). Thus, the structure of the interpolator 12 shown in FIG. 4, can generate a pedestal signal. In the case of a linear approximation of this signal, the structure of the interpolator is simplified, as shown in FIG. 4, and in the case of, for example, polynomial approximation, it becomes more complicated. There are other options for constructing an interpolator.

Перед началом эксплуатации устройства для него готовится и заносится в блоки 7, 10 памяти исходная информация. В сигнале засветки каждой строки растра путем визуального анализа выделяется сигнал пьедестала (см., например, фиг. 1,б). Затем сигнал пьедестала вычитается из исходного сигнала засветки, в результате чего получается сигнал выделения мелких деталей изображения. Он подвергается ступенчатой аппроксимации и получает вид набора уровней, амплитуда которых постоянна в пределах некоторых участков строки. Таким образом, сигнал выделения мелких деталей изображения представляется в форме перепадов яркости по строке. Before starting operation of the device, initial information is prepared for it and entered into blocks 7, 10 of the memory. In the illumination signal of each line of the raster by visual analysis, the signal of the pedestal is highlighted (see, for example, Fig. 1, b). Then, the pedestal signal is subtracted from the original illumination signal, as a result of which a signal for highlighting small image details is obtained. It undergoes a stepwise approximation and takes on the form of a set of levels whose amplitude is constant within certain sections of the line. Thus, the signal for highlighting small details of the image is presented in the form of differences in brightness along the line.

Код адреса окончания участка засветки мелких элементов на строке (код адреса перепада), а также код амплитуды сигнала выделения мелких деталей на этом участке заносятся в виде двух слов в ячейку первого блока 7 памяти. Таким образом в ячейки первого блока 7 памяти последовательно заносятся соответствующие коды всех участков всех строк растра. The code of the address of the end of the area of illumination of small elements on the line (the address code of the differential), as well as the code of the amplitude of the signal for highlighting small parts in this area are entered in the form of two words in the cell of the first memory unit 7. Thus, in the cells of the first memory block 7, the corresponding codes of all sections of all lines of the raster are sequentially entered.

Сигнал пьедестала подвергается одному из видов аппроксимации ( например линейной, квадратической) в соответствии с выбранным типом интерполятора 12. Для каждого участка аппроксимации определяются код адреса окончания участка интерполяции на строке и коды коэффициентов интерполяции. Код адреса и коды коэффициентов в виде двух слов заносятся в ячейку второго блока 10 памяти. Таким образом в ячейки второго блока 10 памяти последовательно заносятся соответствующие коды для всех участков аппроксимации (интерполяции) сигнала пьедестала на всех строках растра. При этом длины участков засветки мелких деталей и участков интерполяции сигнала пьедестала в общем случае не совпадают. The signal of the pedestal is subjected to one of the types of approximation (for example, linear, quadratic) in accordance with the selected type of interpolator 12. For each approximation section, the code of the address of the end of the interpolation section on the line and the codes of the interpolation coefficients are determined. The address code and the coefficient codes in the form of two words are entered into the cell of the second memory block 10. Thus, the corresponding codes for all sections of the approximation (interpolation) of the pedestal signal on all lines of the raster are sequentially entered into the cells of the second memory block 10. In this case, the lengths of the illumination portions of small parts and the interpolation portions of the pedestal signal in the general case do not coincide.

После занесения данных в блоки 7, 10 памяти устройство работает следующим образом. After entering data into blocks 7, 10 of the memory device operates as follows.

В начале кадра счетчики 4, 6 и 9 сброшены. При этом из первого блока 7 памяти выбирается нулевая ячейка, в которой хранится адрес первого в строке перепада сигнала выделения мелких элементов, а также код амплитуды этого сигнала. Код амплитуды преобразуется преобразователем 8 код-напряжение в аналоговый уровень и поступает на второй вход аналогового сумматора 13. Одновременно из второго блока 10 памяти также выбирается нулевая ячейка, в которой хранится адрес окончания первого в строке участка интерполяции сигнала пьедестала, а также коды коэффициентов интерполяции этого сигнала на первом участке. Коды коэффициентов поступают на второй вход интерполятора 12. At the beginning of the frame, counters 4, 6, and 9 are reset. At the same time, a zero cell is selected from the first memory block 7, in which the address of the first in the difference line of the signal for selecting small elements, as well as the amplitude code of this signal, is stored. The amplitude code is converted by the code-voltage converter 8 to the analog level and fed to the second input of the analog adder 13. At the same time, a zero cell is also selected from the second memory block 10, in which the end address of the first pedestal signal in the interpolation section line is stored, as well as the codes of interpolation coefficients for this signal in the first section. Codes of coefficients are fed to the second input of the interpolator 12.

С началом развертки строки начинает работать интерполятор 12. Его выходной сигнал - сигнал пьедестала - складывается на сумматоре 13 с сигналом выделения мелких деталей, поступающим с преобразователя 8. Выходной сигнал сумматора 13 представляет собой сигнал засветки элементов строки. На формирователе 2 видеосигнала он смешивается с импульсами синхронизации телевизионных разверток и импульсами гашения, поступающими с блока 1 синхронизации. В результате на выходе формирователя 2 появляется полный телевизионный сигнал, который подается на вход телевизионного приемника 3. With the beginning of the line scan, the interpolator 12 begins to work. Its output signal, the pedestal signal, is added to the adder 13 with the signal for selecting small parts coming from the transducer 8. The output signal of the adder 13 is the illumination signal of the line elements. On the shaper 2 of the video signal, it is mixed with synchronization pulses of television scans and blanking pulses from block 1 synchronization. As a result, at the output of the former 2, a full television signal appears, which is fed to the input of the television receiver 3.

Импульсы дискретизации растра по горизонтали с второго выхода блока 1 синхронизации поступают на вход счетчика 4, на выходе которого формируется линейно нарастающий код номера текущего элемента разложения в строке, т.е. элемента, отображаемого в данный момент времени. Как только этот код сравняется с кодом адреса перепада сигнала выделения мелких деталей, поступающего с первого блока 7 памяти, на выходе первого блока 5 сравнения появляется фронт сигнала, устанавливающий счетчик 6 в следующее состояние. Соответственно, из первого блока 7 памяти будет выбрано содержимое следующей ячейки, т. е. коды, описывающие амплитуду сигнала и адрес окончания следующего участка засветки мелких элементов. The horizontal sampling pulses of the raster from the second output of the synchronization unit 1 are fed to the input of the counter 4, at the output of which a linearly increasing code of the number of the current decomposition element in the line is generated, i.e. the item currently being displayed. As soon as this code is equal to the address code of the differential signal of the small parts selection signal from the first memory unit 7, the signal front appears at the output of the first comparison unit 5, setting the counter 6 to the next state. Accordingly, the contents of the next cell will be selected from the first memory unit 7, that is, codes describing the signal amplitude and the end address of the next illumination section of small elements.

Аналогично при наступлении равенства выходного кода счетчика 4 и кода адреса окончания первого участка интерполяции сигнала пьедестала, поступающего с второго блока 10 памяти на второй блок 11 сравнения, последний выдаст фронт сигнала, устанавливающий в следующее состояние счетчик 9 и готовящий к новому участку интерполяции интерполятор 12. Счетчик 9 участков интерполяции выберет во втором блоке 10 памяти следующую ячейку, из которой на интерполятор 12 поступят код адреса окончания следующего участка интерполяции и код коэффициентов интерполяции сигнала пьедестала на этом участке. В интерполяторе 12 (фиг. 4) выходной сигнал второго блока 11 сравнения приходит на вход 20 и устанавливает интеграторы 15 и 17 в нулевое состояние (замыкает интегрирующие конденсаторы), а коды коэффициентов интерполяции поступают на вход 19 интерполятора, причем сигнал коэффициента c (в случае параболической интерполяции) проходит через второй сумматор 18 сразу на выход интерполятора, благодаря чему последний устанавливается в исходное состояние для следующего участка интерполяции. При изменении состояния счетчика 4 выходной сигнал второго блока 11 сравнения снимается с входа интерполятора 12 и последний продолжает свою работу на новом участке интерполяции. Similarly, when the output code of the counter 4 and the address code of the end of the first interpolation section of the pedestal signal coming from the second memory unit 10 to the second comparison unit 11 become equal, the latter will produce a signal front that sets the counter 9 to the next state and prepares the interpolator 12 for the new interpolation section. The counter 9 of the interpolation sections will select the next cell in the second memory block 10, from which the code of the address of the end of the next interpolation section and the code of the coefficients of interp lyatsii signal pedestal in this portion. In the interpolator 12 (Fig. 4), the output signal of the second comparison unit 11 comes to the input 20 and sets the integrators 15 and 17 to the zero state (closes the integrating capacitors), and the codes of the interpolation coefficients go to the input 19 of the interpolator, and the signal of the coefficient c (in the case parabolic interpolation) passes through the second adder 18 immediately to the output of the interpolator, so that the latter is set to its original state for the next interpolation section. When the state of the counter 4 changes, the output signal of the second comparison unit 11 is removed from the input of the interpolator 12 and the latter continues its work on the new interpolation section.

Новые значения выходных сигналов преобразователя 8 код-напряжение и интерполятора 12 используются для засветки очередных участков строки, причем моменты срабатывания первого и второго блоков 5, 11 сравнения в общем случае не совпадают, так как участки засветки мелких деталей и участки интерполяции сигнала пьедестала имеют различные длины (см. фиг. 1,в,г). Конец каждой строки растра интерпретируется устройством как перепад яркости мелких элементов и окончание участка интерполяции сигнала пьедестала. Для этого в момент окончания строки блок 1 синхронизации сигналом со своего третьего выхода переводит счетчики 6, 9 в следующие состояния. The new values of the output signals of the code-voltage converter 8 and interpolator 12 are used to illuminate the next sections of the string, and the times of operation of the first and second comparison blocks 5, 11 do not coincide in the general case, since the areas of illumination of small parts and the sections of interpolation of the signal of the pedestal have different lengths (see Fig. 1, c, d). The end of each line of the raster is interpreted by the device as the difference in brightness of small elements and the end of the interpolation section of the pedestal signal. For this, at the end of the line, the synchronization unit 1 transfers the counters 6, 9 to the following states by a signal from its third output.

Таким образом, выходной сигнал аналогового сумматора 13 в каждый момент времени представляет собой сумму постоянного уровня, снимаемого с преобразователя 8 код-напряжение, и изменяющегося сигнала пьедестала, поступающего с интерполятора 12. Благодаря этому возникает возможность плавного изменения сигнала засветки строки даже в пределах одного элемента разложения. Следовательно, яркость свечения экрана в пределах любой строки растра может изменяться плавно, что повышает качество изображения. Thus, the output signal of the analog adder 13 at each time moment is the sum of the constant level taken from the code-voltage converter 8 and the changing pedestal signal coming from the interpolator 12. This makes it possible to smoothly change the line illumination signal even within one element decomposition. Therefore, the brightness of the screen glow within any line of the raster can change smoothly, which increases the image quality.

Следует отметить, что повышение качества изображения в заявляемом устройстве не сопровождается резким ростом объема памяти, как это имеет место в устройствах-аналогах. Благодаря тому, что сигнал засветки строки растра включает составляющую, изменяющуюся непрерывно и плавно (сигнал пьедестала), участки, на которых сигнал выделения мелких деталей постоянен, могут быть длиннее, чем в устройстве-прототипе. Это означает, что число таких участков на строке растра сократится, а значит сократится и число потребных ячеек первого блока 7 памяти. Кроме того, в ячейках первого блока 7 памяти нужно теперь запоминать не всю амплитуду сигнала засветки, а только его высокочастотную "насадку", добавку к сигналу пьедестала. Значит разрядность ячеек первого блока 7 памяти может быть сокращена. Таким образом, объем первого блока 7 памяти в заявляемом устройстве меньше, чем в устройстве-прототипе. Что касается второго блока 10 памяти, то его объем не может быть большим, так как число участков интерполяции сигнала пьедестала значительно меньше числа перепадов сигнала выделения мелких деталей изображения, а разрядности ячеек памяти блоков 7, 10 соизмеримы. It should be noted that improving the quality of the image in the inventive device is not accompanied by a sharp increase in memory, as is the case in similar devices. Due to the fact that the illumination signal of the raster line includes a component that changes continuously and smoothly (pedestal signal), the areas where the signal for highlighting small parts is constant can be longer than in the prototype device. This means that the number of such sections on the raster line will be reduced, and therefore the number of required cells of the first memory block 7 will also be reduced. In addition, in the cells of the first memory block 7, it is now necessary to remember not the entire amplitude of the illumination signal, but only its high-frequency “nozzle”, an addition to the signal of the pedestal. So the capacity of the cells of the first block 7 of the memory can be reduced. Thus, the volume of the first memory unit 7 in the inventive device is less than in the prototype device. As for the second memory block 10, its volume cannot be large, since the number of segments of the interpolation of the pedestal signal is much less than the number of drops of the signal for highlighting small image details, and the memory cells of blocks 7, 10 are comparable.

Можно отметить, что сигнал на выходе аналогового сумматора 13 сохраняет скачки напряжения (см. фиг. 1, г), привносимые перепадами сигнала выделения мелких деталей изображения. Их влияние легко устранить известными средствами, например включением на выходе сумматора 13 интегрирующей емкости небольшого номинала. It can be noted that the signal at the output of the analog adder 13 saves voltage surges (see Fig. 1, d), introduced by the differences in the signal of selection of small image details. Their influence is easily eliminated by known means, for example, by incorporating at the output of the adder 13 an integrating capacitance of a small nominal value.

Литература
1. А.с. СССР N 1001162, кл. G 09 G 1/16, БИ N 8, 1983 г.Literature
1. A.S. USSR N 1001162, class G 09 G 1/16, BI N 8, 1983

2. А.с. СССР, N 1399810, кл. G 09 G 1/16, БИ N 20, 1988 г. 2. A.S. USSR, N 1399810, class. G 09 G 1/16, BI N 20, 1988

3. А.с. СССР N 1239576, кл. G 09 G 1/16, БИ N 29, 1986. 3. A.S. USSR N 1239576, class G 09 G 1/16, BI N 29, 1986.

Claims

A device for displaying grayscale images on a television receiver screen, comprising a line-by-line brightness difference counter, a first memory unit, a line-breaker counter, a first comparison unit, a voltage code converter, a video signal conditioner, a television receiver and a synchronization unit, the first output of which is connected to the first the input of the shaper of the video signal, the output of which is connected to the input of the television receiver, and the second output of the synchronization unit to the input of the counter of elements of decomposition according to oz, the output of which is connected to the first input of the first comparison unit, the output of which is connected to the first input of the brightness difference counter along the line, the second input of which is connected to the third output of the synchronization unit, the output of the brightness difference counter along the line connected to the input of the first memory block, the first output which is connected to the input of the converter code voltage, and the second output to the second input of the first comparison unit, characterized in that an interpolator, a counter of interpolation sections, an analog adder are introduced into it, a second memory unit and a second comparison unit, the first input of which is connected to the output of the element counter in a row, and the output is to the first input of the interpolator and the first input of the counter of interpolation sections, the second input of which is connected to the third output of the synchronization block, and the output of the counter of interpolation sections is connected to the input the second memory unit, the first output of which is connected to the second input of the second comparison unit, and the second output of the second memory unit is connected to the second input of the interpolator, the output of which is connected to the first input an analog adder, the second input of which is connected to the output of the code-converter, and the output of the analog adder is connected to the second input of the video signal shaper.