SU1243015A1 - Устройство дл отображени графической информации на экране электронно-лучевой трубки - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано .в аппаратуре систем отображени  графической ;информации и предназначено дл  воспроизведени  на экране ЭЛТ кривых, которые задаютс  параметрически законом изменени  координат точек кривых от времени. Цель изобретени  - повышение быстродействи  устройства - достигаетс  введением в устройство элемента задержки, элементов И,.регистров, блоков вычислени  коэффициентов кусочно-линейных функций Шаудера и функциональных св зей. Сущность изобретени  заключаетс  в воспроизведении кривой на экране ЭЛТ, заданной параметрически своими координатами X (t), Y (t) с помощью кусочно-линейной интерпол ции этих координат р дом по-системе кусочно-линейных функций,Шаудера. Характерной особенностью разложе- W-1 ЛИЯ X(t) С +2- C--S; (t)  вл етс  ° J.O быстрое убывание по модулю с ростом j коэффициентов Шаудера и независимость вычислени  коэффициентов старших групп от знакений уже вычислен- . ных коэффициентов младших групп, т.е. при необходимости изменени  числа отрезков аппроксимации достаточно некоторые триггеры в блоках вычислени  коэффициентов кусочно- линейных функций Шаудера установить в нулевое состо ние или, не мен   уже записанных в пам ть коэффициентов , записать новые, что обеспечивает быстродействие, гибкость и .оперативность перестройки устройства , необходимые дл  использовани  в . системах интерактивной машинной графики в диалоговом режиме. 3 ил. о (Л

Description

11

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике, может быть использовано в аппаратуре систем отображени  графической информации и предназначено дл  воспроизведени  на экране ЭЛТ кривых, которые задаютс  параметрически законом изменени  координат точек кривых от ; времени.

Цепь изобретени  - повьшение быстродействи  устройства.

На фиг . 1 и-зображена блок-схема устройства;на фиг,2 - схема блока вычиелени  коэффициентов кусочно- линейной функции Шаудера; на фиг,3 - пример интерпол ции с неравномерным шагом кривой X (t) эллипса.,

Устройство содержит генератор счетных импульсов, элемент 2 задержки , вход которого  вл етс  вхсУ- дом 3 устройства, третий 4 и четвертый 5 элементы И, первый делитель б импульсов, первый счетчик 7 числа участков аппроксимации, дешифратор 8 первый 9 и второй 10 блоки вътислени коэффициентов кусочно-линейной функции Шаудера, п тый 11 и шестой 12 элементы И, первый 13 и второй 14 регистры, первый 15 и второй: 16 элементы И, первый 17 и второй 18 реверсивные счетчики, первьм 19 и: второй 20 цифроа налоговые преобразова тели, второй счетчик 21, второй делитель 2 импульсов, третий счетчик 23, блоки 24 и 25 задани  начала и конца дуги соответственно, первый 26 и вт.орой 27 блоки сравнени , формирователь 28 видеосигнала и первый 29, второй 30 и третий 31 выходы устройства .

Схема блока вычислени  коэффициентов кусочно-линейной, функции Цауде ра дл  случа  л/ 8 (фиг,.2) содержит блок 32 пам ти, накапливающий сумматор 33, элемент ИЛИ 34, элементы ИЛИ 35-41, триггеры 42-49,

.элементы И 50-57, элементы 58-68 задержки и входы 69-76 блока.

Входы цифроаналоговых преобразо- пателей 19 и 20 подключены к выходам соответственно первого и второго реверсивных счетчиков 17 и 18, вторы входы первого 15 и второго 16 элементов И объединены и подключены к выходу второго счетчика 21, вход кото .рого. подключен к входу второго делител  импульсов и выходу третьего алемента И, первый вход которого

43015

подключен к входу генератора счетных импульсов, выход дешифратора подключен к выходу первого счетчика, вход которого) подключен к выходу первого

5 делител  импульсов , первый и второй входы формировател  импульсов  ркости подключены соответственно к выходам первой и второй схем срав - нени , первые входы которых подклю0 чены соответственно к выходам блоков задани  начала и конца дуги, а вторые входы объединены и подключены к выходу третьего счетчика, вход которого подключен к выходу второго

(5 делител  И1 тульсов, выходы формировател  импульсов  ркости, первого и . второго цифроаналоговых преобразователей  вл ютс  соответств.енно-первым, вторьм и третьим выходами устройства,

20 причем входы первого и второго реверсивных счетчиков подключены соот- FjeTCTBeHHo к выходам первого и второго элементов И, первые входы которых через первый и второй регистры

25 соответственно подключены к выходам п того и шестого элементов И, первые входы которых подключены к выходам первого и второ; о блоков вычислени  коэффициентов кусочно-линейной

30 функции Шаудера соответственно,

группы которых объединены и подключены к выходам дешифратора, вторые входы п того и шестого элементов И об7 единены и подключены к выходу

, первого делител  импульсов, управл ю- ший вход устройства подключен к второму входу четвертого элемента И и через элемент задержки к второму входу третьего элемента И, вход

Q первого делител  импульсов под- клйче1- к выходу четвертого элемента И, первый вход которого подключен к выходу генератора счетных импульсов.

На фиг, 2 семь элементов ИЛИ 35- 41 разделены на три группы, первую образуют один элемент ИЛИ 35, вто- Р ую - два элемента 36 и 37, третью - четыре элемента 38-41, Первый вход

сумматора. 33 подключен к выходу элемента ШШ 34, а второй вход - к выходу блока пам ти 32, семь входов элемента ИЛИ 34 подключены соответственно к входам блока вы55 числени ,восемь входов блока 32,пам - ти подключены соответственно к выходам элементов И 50-57, первые входы которых подключены к выходам триггеров 42-49, а вторые входы элементов И 51-57 подключены к выходам элемен топ ИЛИ 35-41, второй вход элемента И 50 подключен к нулевому входу блока вычислени , первые входы эле- ментов ИЛИ 35,36 и 38 последовательно Соединены между собой через элементы 58,59 и 61 задержки, первый вход влемента ИЛИ 35 соединен с нулевым входом блока вычислени . Пер- вый вход блока вычислени  соединен с входом элемента ИЛИ 38, второй вход - с элементом ИЛИ 36 и -через элемент 60 задержки - с входом элемента Ш1И 38, который через элемент 63 задержки соединен с входом элемента ИЛИ 39. Третий вход блока вычислени  соединен с входом элемента ИЛИ 39. Четвертый вход блока вычисле ни  соединен с входом элемента / ИЛИ 35, через элемент 62 задержки - с входом элемента ИЛИ 36, который через элемент 64 задержки соединен с входом элемента 1-ШИ 37, который через элемент 65 задержки соединен с входом элемента ИЛИ 39, который через элемент 68 задержки соединен с входом элемента ИЛИ 40. П тый вход блока вычислени  соединен с входом элемента ИЛИ 40. Шестой вход блока вычислени  соединен с входом элемен

Приближение (1)  вл етс  кусочно- 30 линейной интерпол цией x(t) по систе- ме равноотсто щих узлов t- . Воспроизведение x(t) как функции времени в равноотсто щих отсчетах аргумента

Ч -I; q 0,1,...,Q, может быть произведено следующим образом:

4).4  - 1,2...

Q

та ИЛИ 37, который через элемент задержки соединен с входом элемента ИЛИ 40,который через элемент 67-за- . держки соединен с входом элемента ИЛИ 41 . Седьмой вход блока вычислени  соединен с входом элемента ШЫ 41 .

Блоки задани  начала и конца дуги представл ют собой обычные регистры дл  хранени  значений t коорди- 40 нат начала и конца дуги.

Каждый элемент задержки в блоке вычислени  разностей задерживает пришедший на его вход импульс на врем  О - врем , необходимое дл  выборки 45 данного из блока пам ти и выполнени  операции сложени  в накапливающем сумматоре. Элемент 2 задержки в самом устройстве задерживает импульс. -с -г - -- на врем  At - врем , равное-периоду 5п . воспроизводитс  следовани  импульсов на выходе делител  числа участков 6 аппроксимации, соответствующего времени между узлами интерпол ции.

(2)

где Р:( - разности функций x(t) на

4jВ блоке пам ти хран тс  коэффициенты Шаудера Cj функций x(t) , y(t), а. их воспроизведение на 1-ом

одновременно с вычислением f дл  следующего (i+l)-ro отрезка следую - .щим образом в соответствии со следующим рекуррентным алгоритмом. , Угловые коэффициенты наклона

Известно, что люба  непрерьшна  55 аппроксимирующих линий ,- могут функци ,x(t) на о, Ij может быть разложена в р д по системе кусочно- линейных функций Шаудера Sj (t ,

быть получены из значений коэффициентов Шаудера Cj дл  л/ 8 в соответствии с выражением

представл ющих собой полную систему

линейно независимых, функций:

VM(1)

Mt)C..5j(t),

коэффициенты

ы

определ к)тс  с помощью преобразовани  Хаара над первыми разност ми

S. x(t,.) - X (t..,).

с н д Соо х(0);

-{М.

г-ч:::

А

1 --0,А,

л/

- матрица дискретного преобразовани  Хаара размерностью

N N;

Р - пор док J-и функции Иаудера.

Приближение (1)  вл етс  кусочно- линейной интерпол цией x(t) по систе- ме равноотсто щих узлов t- . Воспроизведение x(t) как функции времени в равноотсто щих отсчетах аргумента

Ч -I; q 0,1,...,Q, может быть произведено следующим образом:

4).4  - 1,2...

Q

с -г - -- воспроизводитс 

-с -г - -- . воспроизводитс 

где Р:( - разности функций x(t) на

4jВ блоке пам ти хран тс  коэффициенты Шаудера Cj функций x(t) , y(t), а. их воспроизведение на 1-ом

аппроксимирующих линий ,- могут

быть получены из значений коэффициентов Шаудера Cj дл  л/ 8 в соответствии с выражением

ifflH .

с - с,+

}

(3)

-С +

С + С,

С, + Cj-С ;

С, - ,;

С„ - С,+ ,;

С(, - С,- Сз+с- ;

с, - с,- с,-с,.

Если выразить в (З) каждое значение S. через предыдущее S- , то

S, с -ь с,+ с,+ с/, &. fc- 2с,; , ,- 2С,+ с ,- 2Cj;

64 5,- 2с,+ с,+ с + .,-

«6 V 2с,+ с ; ц) . г 4- 2С.,:

в общем, виде алгоритм (4 ) можно описать следующим образом. Обозна-- чим двоичное представление V 1,N через i i ,i,...,ij.

N 2; P - номер первой единицы справа в двоичном представлении / ; & - дес тичный эквивалент двоичного кода Ii ,i ,...,if-Л , причем если Р 1, то Е 0. Тогда

,.s,-,,4-2)-V.,,+

Г л

,f7, ..Я)

г pt/(

С

Это выражение положено в основу схемы соединений входов блока вычислени  с элементами ИЛИ (фиг.2 )..

Устройство например, дл  л/- 8) работает следующим образом.

В начальный момент времени счетчики 21 и 23, реверсивные счетчики 17 и. 18, накапливающий сумматор 33 Наход тс  в нулевом состо нии, счетчик 7 - в состо нии 1111 ,. .., 1 1 .N триггеров 42-49 в каждом блоке вы-., числени  установлены в нулевом или единичном состо нии в зависимости от

того,  вл етс  ли коэффициент Шаудера, срответствутощий этому триггеру, нулевым или нет:

Состо ние триггера с номером

0

5

0

5

0

5

5

0

5

J

1,если С; О

, V

О,если Cj 0. Число хран щихс  в блоках 32 пам ти коэффициентов Шаудера равно числу триггеров,наход щихс  в ненуле вом состо нии, их число в общем случае меньше /V.

В блоках задани  координат начала и конца дуги установлены соответ- ствук,)щие значени  аргумента t и «он Коэффициенты пересчета делителей 6 и 22 заданы, исход  из требований точности аппроксимации и обеспечени  необходимой гладкости кривой на экране.;

Подаетс  управл ющий сигнал на вход 2, отпираетс  элемент И 5, импульсы с выхода генератора 1 начинают поступать на вход делител  6, а затем.на выходы счетчика 7 и элементов И 11 и 12. Последние оказываютс  открытыми, и нулевые содержимые сумматоров 33 в блоках 9 и 10 будут переписаны в регистры 13 и 14. Тем временем счетчик 7 переходит в нулевое состо ние, поэтому на нулевой выходной шине дешифратора 8 по вл етс  импульс,(нумераци  его выходов начинаетс  с 69), который поступает на нулевые входы первого и второго блоков вычислени . Этот импульс, если триггер 42 находитс  в единичном состо нии, проходит на вход блока 32 пам ти и-ИЗ него выбираетс  коэффици ент Чаудера С, . Если импульс на втором входе накапливающего сумматора 33 отсутствует, то выполн етс  обычна  операци  накапливающего сумми- ровани ;

2: с,

где 51 - содержимое сумматора;

(Jjj - суммируемьш код. Если же импульс на втором входе сумматора 33 имеетс , то выполн етс  операци  вида:

Z Z ,- 2С, .

В данном случае импульс на втором входе отсутствует, поэтому коэффициент подсуммируетс  к нулевому содержимому накапливающего сумматора 33, Через врем  t импульс,.задержавшись в элементе 58 задержки, по вл етс  на втором входе элемента И 35, если триггер 43 находитс  в единичном состо нии, импульс пройдет на вход блока 32 пам ти, коэффициент С будет выбран из блока 32 пам ти и подсуммируетс  к содержимому накапливающего сумматора 33 (так как импульс на втором входе сумматора погпрежнему отсутствует ..

Аналогично через времена 2 и 3 t- будут выбраны коэффициенты С и С , и в результате через врем  3 С после по влени  импульса на выходе элемента 5 И в сумматоре 33 окажетс  значение

0 С,+ С.

К моменту времени At по в тс - два импульса - импульс на выходе элемента задержки, который открывает И 4, и очередной импульс на выходе делител  6. Последний импульс открьгоает элементы И-11 и 12, и содержимые сумматоров 33 в обоих блоках вычислени  разностей будут переписаны в регистры 13 и 14. Б этих регистрах происходит сдвиг их : содержимых на q - п разр дов вправо, т.е. реализуетс  операци  S . Импульс с выхода счетчика 21 поступает на вторые входы элементов И 15 и 16, а затем на реверсивные счетчики 17 и 18. Таким Образом, в течение последующего отрезка времени происходит воспроизведение линии с угловым коэффициентом наклона 8 в счетчиках 17 и 18 в соответствии с (2). Одновременно в блоках вычислени  разностей производитс  вычисление углового коэффициента наклона аппроксимирующих линий по ос м ОХ и OY 5 по С5 ).

Содержтмое счетчика 7 становитс  равным 1, возбуждаетс  перва  щи- на дешифратора 8, и импульс проходит на первый вход обоих блоков 9 и 10. Импульс п рбходит через элемент ИЛИ 34 блока вычислени , на которой вход сумматора 33, а также на четвертую схему ИЛИ 38, поэтому если триг- гер 46 находитс  в единичном состо нии , из блока 32 пам ти выбираетс  коэффшщент С . Накапливающий сумматор производит суммирование:

-z: Х- 2 с.

Таким образом, в сумматоре оказываетс  значение S..

По приходу очередного импульса с делител  6 значени  S с сумматоров

33 переписываютс  через открытые элементы И 11 и 12 в регистры 13 и 14, и начинаетс  воспроизведение 5 линии на первом участке с угловым коэффициентом 5 по (2) . Одновременно в блоках вычислени  произ - вод тс  вычислени  значений cf дл  следующего второго отрезка. Далее

to работа устройства протекает без изменени  .

Цифроаналоговые преобразователи 19 и 20 преобразуют значени  выходных кодов реверсивных счетчиков 17

5 и 18 в аналоговый сигнал, который поступает на отклон ющую систему электронно-лучевой трубки.

Дл  воспроизведени  на экране ЭЛТ КР1ШОЙ yпpaвл ющIie сигналы, пос0 тупающие с формировател  28 видеосигнала на вькод 31, подаютс  в блок  ркости ЭЛТ (не показан). При чии управл ющего сигнала с выхода 31 электронный луч засвечивает экран

5 ЭЛТ. При отсутствии этого управл ющего сигнала блок  ркости запирает электронный луч, и экран не засвечиваетс . Сигналы управлени  на формирователь 28 поступают с блоков 26

0 и 27 сравнени  кодов, которые выдают сигналы при равенстве кодов, поступающих на первые входы со счетчика 23 и на вторые входы с блоков 24 и 25 задани  координаты начала и 5 конца дуги. Счетчик 23 в определен ный момент времени обнул етс , и цикл работы устройства может быть повторен.

На фиг.3 изображен типичный случай кусочно-линейной интерпол ции кривой X x(t:), представл ющей собой эллипс.

Пусть узлы интерпол ции t ,t , t ,. . ., tjy суть двоично-рациональные числа -у(Г , 7 , Р - произвольные целые. Тогда дл  того, чтобы

реализовать такую аппроксимацию необходимо хранить 8 угловых коэффициентов - первые два из которых имеют различные значени , последующие два - одинаковые, равные третьему, остальные четыре - одинаковые, равные п тому. В устройстве необходимо только приравн ть нулю некоторые коэффициенты Шаудера старших групп и достаточно хранить лишь четыре коэффициента Шаудера С, С , С, С

и значение х(о) (фиг.31. Это означа ет, что триггеры 45,,47,48 и 49 наход тс  в нулевом состо нии. Поэтому в случае такой кусочно-линейной интерпол ции с неравномерным шагом нужно хранить меньшее число параметров аппроксимации (в случае на фиг. 3 - в два раза.) Моделирование воспроизведени  кривых с помощью предлагаемого устройства на универсальных ЭВМ показало, что если у кривых резко мен ютс  втора  производна  (например, эллитсы с большим эксцентриситетом , то число храни- мых коэффициентов может быть уменьшено в 3-4 раза и более.

Кроме того, в предлагаемом устройстве угловые коэффициенты наклона линий на разных участках ап- проксимации в обычной КЛА -(котора  реализуетс  в известном устройстве) представл ют величины одного пор дка (например, фиг.З). Характерной особенностью разложени  (  вл етс  быстрое убьшание по модулю с ростом J коэффициентов Шау- дера и независимость вычислени  ко- )фициентов старших групп от значений уже вычисленных коэффициентов младших групп. Это означает, что если по каким-либо причинам необходимо уменьшить (ихш увелич:ить) чило отрезков аппроксимации (например , в процессе эксперимента возни кает необходимость улучшить качество воспроизведе1|и  кривой, увеличить гладкость воспроизводимьЬс кривых или наоборот° уменьшить и т.д то в предлагаемом устройстве дл  этого достаточно установить : некоторые т {)иггеры в блоках вычислени  в нулевые состо ни  или, не мен   уже записанных в пам ть коэффиц ентов , записать новые.

Claims (1)

1. Формула изобретени

   Устройство дл  отображени  графической информации на экране элект- ронно-лучевой трубки, содержащее последовательно соединенные первый делитель частоты, первый счетчик и дешифратор, последовательно соединенные первый элемент И, первый реверс;ивньм счетчик и первый цифро- аналоговый преобразователь, последовательно соединенные второй элемент И, второй реверсивнъм счетчик и второй цнфроаналоговый преобразователь , последовательно соединенные генератор импульсов, третий элемент И и второй счетчик, последователь- но соединенные второй делитель частоты, третий счетчик, первый блок сравнени  и формирователь видеосигнала , последовательно соедлнень ые блок ;1адани  координаты конца дуги и второй блок сравнени  и блок задани  координаты начала дуги, выход которого соединен с вторым входом nepBoi o блока сравнени , ,выход треть€ го счетчика соединен с вторым входом второго блока сравнени , выход впюрого счетчика соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы цифроаналоговых преобразователей соединены с отклон ющей системой электронно-лучевой трубки-5 о тлич ающ е е с  тем, ЧТО;, с целью повьшени  быстродействи  устройства, оно содержит . элемент задержки, вход которого  вл етс  входом устройства, четвёртый элемент И, последовательно сое диненные первый блок вычислени  коэффициентов кусочно-линейных функций Иаудера, п тый элемент И и пер-, вый регистр и последовательно сое- диненг-гые второй блок вычислени  коэффициентов кусочно-линейных функ- I lay epa, шестой элемент И и второй регистр ,, выход которого сое- дийен с BTOfibiM входом второго элемента И, вход элемента задержки соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход элемента задержки соеданен с вторым входом третьего элемента И, выходы дешифратора соединены с соответствующими входами первого и второго блоков вычислени  коэффициентов кусочно-линейных функций Шаудерэ., выход первого регистра сое- дирген с вторым входом первого элемента И.

   iHZMEhBt JL . I

   TH

   3

   I T

   JO

   Фиг.1

   .З