SU1200325A1

SU1200325A1 - Устройство для формирования окружностей на экране телевизионного индикатора

Info

Publication number: SU1200325A1
Application number: SU802924448A
Authority: SU
Inventors: Oleg P Valov; Radik R Vafin; Leonid A Mugantsev
Original assignee: Kz Aviatsion Inst Tupoleva
Priority date: 1980-05-14
Filing date: 1980-05-14
Publication date: 1985-12-23

Description

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при проектировании устройств отображения графической информации на телевизионном экране. 5

Цель изобретения - повышение точности устройства.

На.фиг.1 приведен алгоритм расчета текущих координат окружности} на фиг.2 - структурна’я схема устройства, ю

Устройство содержат. первый блок 1 буферной памяти, блок 2 управления,, второй блок 3 буферной памяти, регистры 4 и 5, первый и второй преобразователи 6 и 7 кодов, умножитель 15 8, третий преобразователь 9 кодов, сумматор 10, коммутаторы 11 и 12, первый и второй блоки 13 и 14 оперативной памяти и элемент ИЛИ 15. .

Предлагаемое устройство реализу- 20 ет алгоритм, заключающийся в вычислении" координат импульсов засветки точек многоугольника, аппроксимирующего окружность, путем суммирования на каждой строке телевизионного рас- 25 тра к предыдущему значению координаты импульсов засветки X приращение ΔΧ; , где в отличие от известного устройства величина проекций сторон многоугольника на ось Υ не 30 зависит от радиуса формируемой окружности и является величиной постоянной и равной расстоянию между строками телевизионного растра, а приращение координаты импульсов засветки формируется как функция котангенса: 4Х=сб§у;, где у; =Р0)· Р(К) вычисляется как произведение двух функций Р (К) и Р (ϊ), аргументом первой из которых является радиус окружности 8 , аргументом второй - разность 1 = Υ_Η значения номера

телевизионной строки Υ_Μ , с которой начинается формирование окружности с текущим номером телевизионной строки \_ек .

На фиг.1 использованы следующие обозначения: Ь - расстояние между строками телевизионного растра, равное проекции сторон многоугольника 50 на ось Υ } ос,, οί₂ , “ углы

при вершинах равнобедренных треугольников, образованных сторонами многоугольника и радиусами окружности К , ΐΐ’ίζ’ ’·’»??; “ Углы, образованные 55

сторонами аппроксимирующего многоугольника с линиями, параллельными оси V .

Предлагаемое устройство реализует инкрементный алгоритм формирования окружностей, сходный с известным алгоритмом построения векторов, который заключается в следующем.

Для построения дуги окружности необходимо с момента времени, когда текущий номер строки У_тек телевизионного растра равен координате V

КН

-^γοκ ⁺

верхней точки дуги окружности на каждой последующей строке телевизионного растра прибавлять к следующему значению координаты X _к (ΐ-1) импульса засветки приращение ΔΧ; (Индекс к здесь и далее означает, что речь идет о некоторой ΐ -й окружности) .

Координата любой точки данной дуги окружности может быть найдена по формуле ·

Значение Δ на каждом шаге суммирования величина переменная и может быть определена из прямоугольных треугольников ДВС, МСЕ, КЕЕ и т.д.

ΔΧ, = Η·1£^

где

расстояние между строками телевизионного растра.

Для нахождения углов У; рассмотрим треугольники АБС, АСЕ, АЕГ и т.д •Эти треугольники равнобедренные, так как стороны АВ=АС=АЕ=...=АР=К являются радиусами одной окружности. Из этих треугольников следует

О 'Χΐ

--90

¹ . 2

180°- ΰί_ζ о οί_ζ

‘ " 2 'рЧ'^О 2 5

ΪΊ -«₂,-γ’

где = οί, + οί_г+ <хг₃+ ,..., + ιγτ _л как

углы, образованные пересечением одной прямой двух параллельных. Подставляя найденные значения у; в выражение для ώ X, , получим

Я£[9о⁰Ч*_ЛЛг+),.. ₎₊^,Л’)] =

,+ (X,·-,О'Так как Ь представляет собой расстояние между строками телевизионного

Δ.Χ:

1200325

растра и является величиной- постоянной (Н = 1)_э выражение для угла ср; можно представить

•ражением для инкрементного способа формирования векторов с произвольным углом наклона

Полученное, соотношение позволяет вычислять значение как произведение двух взаимонезависимых функций

1 · . . < , - . Ю

'47 ^и Н’)'^(^7+4?). ^Вычис

ление этих функций можно реализовать с помощью преобразователя кодов, содержащего постоянную память, где входным кодом, задающим адрес посто- 15 янной памяти, является код переменной, от которой зависят эти функции, а выходным - значение этой функции. Реализация вычисления функции Ρ.(ΐ) с помощью преобразователя кодов поз- 20 воляет компенсировать погрешности, возникающие за счет ограничения ряда для косинусов. Эта компенсация достигается за счет внесения некоторой' поправки , минимизирующей 25 погрешность вычисления X; к формальному значению 4(1), т.е. в постоянной памяти хранятся оптимальные значения кодов

Проведена оптимизация значений функций Ρ(ΐ), моделирование устрой* ства, реализующего предложенный алгоритм определения текущих коорди- 35 нат окружности по формуле

~Х₀^£_с^[р(й).р(п]'

' ' 40

и вычисление погрешности формирования на ЭВМ. Оценка погрешности формирования производилась по величине отклонения радиуса формируемой окружности от заданного значения, так как погрешность вычисления точек X; окружности ведет к модуляции радиуса ΔР; . Расчеты показали, что для 15 Ке 256 погрешность

с Δ ₀6—γ-10θ7₀ έ 2; 5

Полученное аналитическое выражение для вычисления координат точек

50

засветки окружности К

х>х,

55

.где у, - Р((Г) · Р(1) , полностью совпадает по'форме с аналитическим выРазличие в этих выражениях заключается лишь в том, что при формировании окружности меняется от стро- . ки к строке телевизионного растра, а при формировании вектора величина у остается постоянной в течение всего телевизионного кадра. ·

Устройство, реализующее данный алгоритм, работает следующим образом С блока буферной памяти, представляющей собой накопитель информации о положении синтезируемых окружностей, во время обратного хода кадровой развертки в блок 2 управления поступают коды координат концов дуг окружностей С_к».В_к, Ю_к, З_к и радиусов β._χ. Вся дуга окружности разбивается на четыре дуги, лежащих в четырех различных квадрантах _с

- 1) С_к,

2)

3)

4)

'к>

Кк

10,

где точка С (север) - верхняя точка, В (восток) - крайняя правая точка,

3 (запад) - крайняя левая точка, Ю (юг) - нижняя точка окружности.

Блок 2 управления представляет собой микропрограммное устройство, которое синхронно с развертками телевизионного растра осуществляет управление функциональной схемой. Блок 2 управления в течение обратного хода кадровой развертки осуществляет перезапись кодов текущих значений радиусов К_к и координаты Х_кверхних точек дуг всех окружностей (С_к, З_к) в блок 3 буферной памяти. Одновременно блок 2 управления обнуляет в блоке 3 ячейки памяти, предназначенные для хранения кодов

где I _нк - координата верхней точки дуги окружности;

); - текущий номер строки телевизионного растра.

В блоке 3 в соседних ячейках, после переписи во время обратного хода кадровой развертки из блока 1

5 1200"

буферной памяти, хранятся коды 1_К ,

X к для дуг всех окружностей. Во время прямого хода строчной развертки блок 2 управления производит выборку ячеек памяти, в которых хра- 5 нится информация об окружностях, пересекающих данную строку телевизионного растра, т.е. έ )· £ 3_Н(С - ,

где 3 нк “ координата начальной (верхней) точки дуги окружности^ 10

I _кк - координата конечной (нижней) точки дуги окружности. При выполнении неравенства ϊ; £ с выхода блока 3 код ί к =7_НК- 3; поступает на вход сумматора 10, на вход пе— 15 реноса которого в этот момент с блока 2 управления подается сигнал переноса так что на выходе сумматора 10 образуется код > ^ко_

торый записывается в блоке 3 в ту 20 же самую ячейку_? где хранилось предыдущее значение 4ц . Одновременно значение кода 1 к с блока 3 по импульсу, записи с блока 2 управления записывается в регистр 4, с выхода которого 25 значение поступает на вход преобразователя 6 кодов, который представляет собой постоянную память, в ячейках с адресом ΐ _к которого записаны значения ΗΌ_οητ . зо

Следующим тактом с блока 3 по импульсу с блока 2 управления осуществляется считывание кода радиуса и его запись в регистр 5, с выхода которого он поступает на преобразо- ₃₅ватель 7 кодов, представляющий собой, .также постоянную память, в ячейках с адресом К которого записаны значе• ... к

ния функции . · Коэффициент

\ < . 40

К постоянная величина и определяется из требуемого диапазона для К и разрядности выбранной памяти, при требуемой точности не выше 2% разрядность ячеек преобразователей 6 и 7 45

кодов выбирается с разрядностью η =

=8. Коды Р (О и Р (К.) преобразователей 6 и 7 кодов поступают на два входа умножителя 8, с выхода которого снимается код, равный произведе- 50 нию Р(К) · Р(О . Структурная схема умножителя может быть реализована в соответствии с известными преобразованиями (а+в)²-(а-в)²=4ав, т.е. должна включать в себя сумматор, квад- 55 ратор, выполненный в виде постоянной памяти с записанными в ячейках значениями квадратов для восьмиразряд25 ' 6

ных двоичных чисел и четыре регистра. Код Р(Ю-‘ Ρ(ί) с выхода умножителя 8 поступает на вход преобразователя 9 кодов, выполненного аналогичным образом, что и преобразователи 6 и 7 кодов, и реализующего функцию сС§£ Р (Я)· Р(О]. По сигналу с блока 2 управления с блока 3 осуществляется считывание значения кода текущей координаты (л-1), которое суммируется в сумматоре 10 с кодом, поступающим с выхода преобразователя 9 кодов. В зависимости от того, в каком квадранте находится дуга формируемой в данный момент окружности, с выхода преобразователя 9 кодов по сигналу с блока 2 управления снимается либо прямой, либо инверсный код с1§^Р(К)' Р С )] · В случае, когда формируемая дуга окружности находится либо в I, либо в III, IV квадранте X координата последующей точки находится по формуле

Для дуг, находящихся во II и IV квадранте

Х_к^Х_к(Н)-с^[Р(л)-Р(К)>

Код новой координаты X с выхода сумматора 10 записывается по сигналам с блока 2 управления в блок 3 на место предыдущей координаты Х_к (л-1) и одновременно поступает на первые входы коммутаторов 11 и 12, на вторые входы которых с блока 2 управления поступают цифровой развертывающий код X тек > ^{а на} третьи входы управляющий сигнал. В зависимости от управляющего сигнала код X с выхода сумматора 10 подается через коммутаторы 11 и 12 на адресные входы блоков 13 либо 14, причем если на адресные входы блока 13 с выхода коммутатора 11 на данной строке телевизионного растра поступает код , то блок 13 памяти сигналом управления записи - считывания с блока 2 управления переводится в режим записи, блок 14 в это время работает в режиме считывания и на адресные входы этого блока подается через коммутатор 12 цифровой код развертки по строке Χ_τβχ. На следующей строке блок 14 памяти работает в режиме записи, а блок 13 - в режиме считывания.

1200325

Блоки 13 и 14 памяти представляют собой быстродействующие память с произвольной выборкой и организацией π_χ· 1» где Йх - число дискретов по строке. Таким образом, последовательно в течение одной строки телевизионного растра производится запись "1" в один из блоков 13 или 14 памяти по адресам, равным текущим координатам X' всех дуг окружностей, пересекающих данную строку (операция вычисления Χμ ⁼ Ηΐ-ι")^+с1-8 УI повторяется для разных

^:дуг всех окружностей, пересекающих данную строку телевизионного растра), а на следующей строке этот блок переводится в режим последовательного

5 считывания цифровым развертывающим кодом Х-гвк ^{и в} момент равенства X _к1· = =Х_тек на выходе блока появится ранее записанный по этому адресу сигнал "1", который через элемент ИЛИ 15

10 поступает на модулятор яркости луча ЭЛТ, осуществляющего модуляцию телевизионного растра.

Claims

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ОКРУЖНОСТЕЙ НА ЭКРАНЕ ТЕЛЕВИЗИОННОГО ИНДИКАТОРА, содержащее последовательно соединенные первый блок буферной памяти, блок управления, второй

блок буферной памяти, сумматор, первый коммутатор, первый блок оперативной памяти и элемент ИЛИ, второй блок оперативной памяти, один из входов которого подключен к выходу второго коммутатора, а выход - к другому входу элемента ИЛИ, причем второй выход блока управления соединен с вторым

входом сумматора, третий выход - с входом второго коммутатора и вторым входом первого коммутатора, четвертый выход - с другими входами первое' го и второго блоков оперативной памяти, выход сумматора подключен к другому входу второго блока буферной памяти, выход элемента ИЛИ является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно содержит последовательно соединенные первый регистр, первый преобразователь кодов, умножитель и второй преобразователь кодов, последовательно соединенные второй регистр и третий преобразователь кодов, выход второго блока буферной памяти подключен к одним входам первого и второго регистров, другие входы которых подключены к пятому выходу блока управления, выход третьего преобразователя кодов соединен с другим входом умножителя, другой вход второго преобразователя кодов подключен к шестому выходу блока управления, а выход его соединен с третьим входом сумматора.

С*9

КЗ

сл

>

ί 1200325