SU1522273A1 - Устройство дл отображени полутонового изображени на экране телевизионного приемника - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и предназначено дл  использовани  в системах машинного синтеза изображений на экране телевизионного приемника. Цель изобретени  - повышение качества полутонового изображени  за счет непрерывности изменени  его уровней  ркости - достигаетс  введением формирователей 6, 8 сигналов развертки по координатам Х и У, генератора 7 пилообразного напр жени  развертки по Х, блока 9 элементов И, блока 10 элементов ИЛИ, первого, второго и третьего коммутаторов 12, 13, 14, формировател  15 уровней  ркости, первого, второго, третьего и четвертого регистров 16, 17, 18, 19, дешифратора 20, элемента 21 задержки, триггера 22 и соответствующих функциональных св зей. Изобретение позвол ет воспроизводить на экране телевизионного приемника сложные полутоновые изображени , состо щие из отдельных, программно-измен емых образцов, причем изменение изображени  возможно осуществл ть от ЭВМ в режиме реального времени. Применение устройства позвол ет осуществл ть изменение изображени  путем задани  набора эталонных непрерывно-логических функций, воспроизвод щих в требуемых област х экрана полутоновые изображени . В св зи с непрерывностью этих функций, задающих изменение уровней  ркости, обеспечиваетс  высока  точность и качество изменени  полутонового изображени . Применение устройства повышает качество воспроизведени  полутонового изображени , динамически измен емого в реальном масштабе времени, и позвол ет расширить область применени  в системах машинного проектировани  и конструировани , в моделирующих системах и имитаторах, где необходимо отображение сложных, программно-измен емых полутоновых картин и изображений. 2 з.п.ф-лы, 5 ил., 3 табл.

Description

(ригЛ

сложные полутоновые изображени , состо щие из отдельных, программно-измен емых образцов, причем изменение изображени  возможно ос тцествл ть от ЭВМ в режиме реального времени,Применение устройства позвол ет осуществл ть изменение изображени  путем задани  набора эталонньк непрерывно- логичесхшх функций, воспроизвод щих в to требуемых област х экрана полутоновые изображени , В св зи с непрерывностью этих функций, задающих изменегше уровней  ркости, обеспечиваетс  высока 

fS

точность и качество изменени  полутонового изображени . Применение устройства повьшает качество воспроизведени  полутонового изображени , динамически измен емого в реальном масштабе времени , и позвол ет расширить область применени  в системах машинного проектировани  и конструировани , в моделирующих системах и имитаторах,где необходимо отображение сложных, программно-измен емых полутоновых картин и изображений. 2 з.п. ф-лы, 5 ил., 3 табл.

Изобретение относитс  к автоматие и вычислительной технике и предназначено дл  использовани  в систеах машинного синтеза изображений на экране телевизионного приемника.25

Цель, изобретени  - повышение качетва полутонового изображени  за счет непрерывности изменени  его уровней  ркости,

На фиг. 1 показана функциональна  -JQ схема устройства; на фиг. 2 - схема ормировател  сигналов развертки по координате X; на фиг. 3 - диаграммы по сн ющие работу формироватач  сигналов развертки по координате X, на , фиг, 4 - схема формировател  уровней  ркостиJ на фиг. 5 диаграммы, по сн ющие процесс формировани  непрерывно-логических функций и динамических полутоновых изображений в заданных Q област х экрана телевизионного приемника ,

Устройство содержит блок 1 синхронизации , формирователь 2 видеосигнала., телевизионный приемник 3, счетчикд

4 элементов разложени  по строке преобразователь 5 код-напр жение, формирователь 6 сигналов развертки по ко- орд инате У, генератор 7 пилообразного напр жени , развертки по координате, X, формирователь 8 сигналов развертки по координате X, блок 9 элементов И, блок 10 элементов ИЛИ, блок 11 пам ти, первый, второй, третий коммутаторы 12, 13, 14, формирователь 15 уровней  ркости , первьш, второй, третий и чет- вертьй регистры 16, 17., 18 и 19, дешифратор 20, элемент 21 задержки, триггер 22.

Позици ми, 23, 24, 25 и 26 обозначены , соответственно, адресные входы устройств.а дл  подключени  к шине адреса ЭВМ, информационные входы устройства дл  подключени  к шине данных ЭВМ, управл ющий вход устройства дл  подключени  к шине управлени  ЭВМ и вькод сигнала запроса на прерывание устройства дл  подключени  к шине запроса на прерывание.ЭВМ. Позицией 27 обозначен источник эталонного напр жени  с

Блок 1 синхронизации представл ет собой стандартный блок формировани  строчных и кадровых сигналов телевизионных разверток, формирователь 2 представл ет стандартный аналоговый смеситель двух сигналов,

Формирователи 6, 8 сигналов развертки по координате X и Y  вл ютс  одинаковыми и содержат к каналов 28 .1,28.2..,28.k. Каждый канал содержит вычитающее устройство 29, компаратор 30, двухпозиционный ключ 31 и yci-шитель 32.

Выходы компараторов 30 в каждом канале  вл ютс  соответствующими выходами первой группы 33 „ 1,33,2,.., 33ok форшфовател  6 (или 8), а выходы усиителей 32  вл ютс  выходами второй гр.уппы 34,1э 34,2.. „34.k этих блоков„

Формирователь 15 уровней  ркости содерж т ннверторь 35 и 36, компараторы 37-40, которые соединены с инверторами . Выходы компараторов через блоки посто нной пам ти 41.1,41,2, .,0,41 соединены с адресными входами коммутаторов 42.1,42. 2,. ... ,42, Вторые

входы этих коммутаторов соединены с. входами формировател  15 и выходами инверторов 35, 36. Выходы коммутаторов  вл ютс  выходами 43.1...43.S формировател  15.

Работа усгфойства дл  отображени  полутонового изображени  на экране телевизионного приемника осуществл етс  следующим образом.

Телевизионный экран разбиваетс  на зоны, по координатам X и Y. Дцремируетс  по возрастанию или убыванию уровней  ркости по координате X, а при

использовании /1

У

по координате Y.

Выбор-областей телевизионного экрана , задание в каждой из областей требуемой НЛФ (дл  F двух переменных возможно 48 функций от переменных, Xi, Х|, х, XQ) и номеров выбранных 10 переменных 71 - Л , - А { осуществл ет ЭВМ. Дн  этого в момент формирова- ни  импульса гашени  кадра на выход

са зон формирзтотс  кодами по X: 26 подаетс  сигнал запроса от устрой- и по Y: приведенства в ЭВМ, ЭВМ, получив этот запрос

пример разбивки экрана на 4 зоны 1-4 15 формирует на адресньпс входах 23 коды, в соответствии с одноразр днь1ми кода- соответствз ющие адресам регистров 16, ми f3lj, 8, 1 зона - код 00, 2 зона -17, 18 устройства отображени , при

код 01, 3 зона - кад 10, 4 зона -этом посылаетс  также управл ющий

код 11.сигнал записи на вход 25. Из регистра

Устройство дл  отображени  полуто- 20 19 через дешифратор последовательно нового изображени  на экране телеви-подаютс  управл ющие сигналы на регизионного приемника воспроизводит сое- стры 16, 17, 18. Сначала осуществл ет- тавное пол утоновое стилизованное изоб- с  запись в регистре 16 кода маски, ражение, дл  которого в каждой облас- который маскирует разр ды ти телевизионного экрана (выбранного 25 в дл  всего кадра изображени . За- по адресу , ) осуществл ет- тем последовательно ЭВМ записьшает в с  аппроксимаци  исходного изображе-блок 11 пам ти по каждому адресу, зани  некоторой непрерывно-логическойдаваемому в регистр 17 (адреса) нёобфункцией (НЛФ). Под непрерывно-логи-.ходимые данные через регистр 18 (данческой функцией понимаетс  функци  F 30:ных). Формат записьгоаемых данных дл  (X,,.,.,XK) от непрерьюных переменных каждого адреса приведен на фиг. 5д. Х,-Хц, над которыми выполн ютс  опера- в формат вход т код функции (номер ции непрерывной логики:функтщи), код первой переменной х,

(из j -Л , Т(, код второй пере- min(x ,) , тах(х, ,Х2) ,. з менной X, размер формата данных:

В качестве ИЛФ используютс  ГШФ  ркости двух переменных F (х4,х,х, Xi2), причем переменным х и могут быть разр дные непрерьтно-логические функции сигналов развертки по X и Y, Л), 1 ... ,1 к; и 51 ,..., /1 м формируемые из сигналов разверток по X и Y в блоках 6 и 8. На фиг. 3 приведены НЛФ Я , , ИДЯ 3-х разр дных сиг налов развертки по X и Y. Уравнение дл  формировани  сигналов Я; , /( имею вид ЯТ гг,(„ ,; и„ -&(у) , где Vyfi максимальное значение напр жени  ЗГ(У aVucij) напр жение разверт- ки по Х(у) . Значени  /1, ,...,/lJ, т, ...,Ц вычисл ютс  по рекурентной формуле:

,«(45

Х1У) i«(4)v

l 1 :fl - f. i-(

где1(,, ,,,,3,...,k.

При использовании в НЛФ переменных

X полутоновое изображение аппроксимируетс  по возрастанию или убыванию уровней  ркости по координате X, а при

использовании /1

У

по координате Y.

О з 0

5

21og2K + ,

где S - количество НЛФ;

К - количество используемых разр дов развертки по X и Y.

Управл ющий сигнал запись/чтение, подаваемый на блок 11, формируетс  триггером 22, который разрешает запись по переднему фронту гас щего импульса с блока 1, и запрещает запись по сигналу с элемента задержки 21. Этот же сигнал с триггера 22 управл ет процессом прохождени  кодов адресов через блок 10 элементов ИЛИ - в режиме записи проход т коды с регистра 17, а в режиме чтение - с блока 9 элементов И. После окончани  записи кодов от ЭВМ триггер 22 переводит блок пам ти в режим чтени , при этом начинаетс  заполнение экрана фор1Чируемым полутоновым изображением Генератор 7 пи- л6с С разного напр жени  запускаетс 

по строчному синхроимпульсу и производит развертку напр жени  по координате X (Зг). Счетчик 4 считает строчные импульсы, и выходной код счетчика преобразуетс  в преобразова- теле 5 код - напр жение в напр жение пропорциональное сигналу развертки по Y (&ц). Непрерывные сигналы 8у, 6у подаютс  на входы формирователей 6 и 8, которые формируют НЛФ сигналов развертки J,- г , А, (фиг, 2 и 3). Формирование НЛФ по X и У происходит аналогично, поэтому рассмотрим этот процесс на примере блока 8 развертки по X. Входное напр жение З д поступает с выхода генератора 7 на вход формировател  8, который состоит из К одинаковых каналов 28,1-28.k, соединенных последовательно. В каждом канале происходит формирование своего разр дного напр жени  Я и кода . Напр жение - вычитаетс  на усилителе 29 из эталонного напр жени  8 гп и Ьб- разуетс  дополнинеие fru m - Зг . Оба напр жени  Ъ ч и ч подаютс  на компаратор 30 и ключ 31. На выходе кпю- ча 31 формируетс  напр жение

rain(&si ),)

, при &V при 3- у а-х

35

Из напр жени  путем умножени  на коэффициент 2 на усилителе 32 формируетс  аналоговое напр жение 2га1п(,; Э-) а на выходе компарато- I ра 30 - код S (см. фиг. 3). Напр же- ние /1 подаетс  на второй каскаддд

28.2, где формируетс  аналоговый выходной сигнал 2т1п(/1д; д) и код Затем напр жение /ij подаетс  на

1 3 4 5 6 7 8

XQ Х

2

i X

X, X к

i

X,

Х| . X , С X 2

Х

X , Ко,

в каждой из этих восьми ситуаций : компараторы 37-40 формируют 4-разр дный код B RgB3R4 путем сравнени  переменных (X,, ., Х, Xf,): дл  Ry - х,х, J дл  В.г - дл  В-, - х,Х2

Ч

I третий каскад 28.3, где формируетс дл  R - ,j (фиг. 4). Дн  каждой

Vi и Вэ и т.д. Диаграмму дл  функций .jg из 48 возможных НЛФ 22х переменных - Tfi V-,., и кодов В и Bj приведеныосуществл етс  преобразование переменна фиг. 3. . ных В.,-В в переменные , .,,...,

Два k-разр дных кода 6 и By с.чо( Преобразование осуществблоков 8 и 4 выступают в блок 9 эле л етс  в соответствии с методом, синтементов И, который в соответствии с ко- дом маски, поступающим с регистра 16, формирует адреса В и Вц выбранной зоны на экране. Выбор зоны осуществл етс  по шагу дискретизации по координате X и Y. Шаг дискретизации определ ет номер последнего разр да (из 1,2...k, который  вл етс  границей зоны. Так, если шаг дискретизации равен 1/2k, то выбираютс  все разр ды

за НЛФ по ее логической формуле.

Ниже привод тс  примеры такого синтеза дл  НЛФ:

I

РФ max(min(xx,Хд), т1п(х,х)1| FQ max min(x , ,х 5) 5 min(x ,x)J ; F max(x,; x) .

Q 5

1

5

0

0

5

д

а если т, то выбираютс  m (старших ) разр дов от 1 до ш (т ; k) . Разрешение прохождени  соответствующих разр дов через элементы И осуществл ют сигналы подаваемые с регистра 16 маски.

Раскраска выбранных зон By полутоновыми стелизованными изображени ми осуществл етс  с помощью коммутатора 14, управл емого формирователем 15 уровней  ркости. При этом коммутатор подключает в соответствии с текущим адресом зоны требуемую функцию  ркости ,, котора  формируетс  из двух переменных X/i и Xg при этом задаютс  два номера: дл  пере- менно7 Х (из набора i , ) и переменной Х, (из этого же набора). Выбор переменной X, осуществл ет коммутатор 12, а переменной Xg коммутатор 13, на которые задаютс  управл ющие адреса от блока 11 пам ти.

Формирователь 15, уровней  ркости формирует ПЛФ функцию f; (1,2,...5) от переменной Х|,Х2 следующим образом. Имеютс  8 ситуаций взаимного расположени  переменных х и х ,j и их инверсий Х и XQ,:

g. х 5 Xf

1 3 4 5 6 7 8

Х.1

X

х,

X I

XQ Х

е

X,

X 2 X , Х2. f X

X,

ё 1

2

Х

i X

X, X к

i

X,

Х| . X , С X 2

Х

X , Ко,

в каждой из этих восьми ситуаций : компараторы 37-40 формируют 4-разр дный код B RgB3R4 путем сравнени  переменных (X,, ., Х, Xf,): дл  Ry - х,х, J дл  В.г - дл  В-, - х,Х2

дл  R - ,j (фиг. 4). Дн  каждой

за НЛФ по ее логической формуле.

Ниже привод тс  примеры такого синтеза дл  НЛФ:

I

РФ max(min(xx,Хд), т1п(х,х)1| FQ max min(x , ,х 5) 5 min(x ,x)J ; F max(x,; x) .

Оператор ® задаетс  формулой F® (х,Л Х(2) v(x,2 ) Векторы В и 5. соответствующие област м изменени  переменных, приведены в табл. 1.5

Преобразование В/с находитс  из следующих соотношений:

й(, 0(5 ,;

, BrjBaB/i; BiBjfl.

Можно выразить вектор « «ci/io jo двоичном виде следующим образом;

,,5 . JL00010о 0010 01

01оо.1о 1 000 11

Тогда преобразование имеет вид:

о(, В, V ,; SjBsfl V

Реализаци  преобразовани  В/(У мо- жет быть выполнена, например, на блоках посто нной пам ти.

Оператор 0 определ етс  выражением F0 (х, л Ха) V (х, л ха). Гибридной НЛФ F0 соответствует табл. 2 (в табл. 2, 3 не вписаны столбы,соот- ветствуюпще ситуаци м и вектору В, так как они совпадают с соответствующими столбцами табл. 1: оставлены лишь номера)

Уравнени  преобразовани  имеют вид:

1 В, V о(г V BjBjB ;

Реализаци  функции F0 аналогична функции F0и отличаетс  только другой прошивкой дл  ПЗУ (ОЗУ).

Оператор импликации F х у х, (табл. 3).

Преобразование И/с) проводитс  по формулам:

о B,Bjfi4 V В,ВзВ4 V B BjB/i;

5

0

5

0

5

о

с 0

45

CQ

5

На фиг. 5е приведены примеры формировани  стилизованных изображений в двух област х 2 и 4 рис. 5а). При этом в о бласти 2 используетс  НЛФ F-- (от переменных li, Яс), а в области 4 НЛФ F®(oT переменных Я, ) .

НЛФ F приведены на фиг. 56, а НЛФ /1 /, на фиг. 5в. Вид функций F/j. приведены на фиг. 5г.

Устройство может найти применение в моделирующих системах или системах машинной графики, имитаторах визуальной обстановки, т.е. во всех случа х, когда необходимо оперативно измен ть полутоновое изображение по различным законам изменени   ркости. При этом обеспечиваетс  высокое качество изображени  за счет плавности (непрерывности ) изменени  его уровней  ркости.

Оперативное изменение задаваемых непрерывно-логических функций  ркос- .,ти из заданного набора возможно как путем управлени  оператором от ЭВМ, так и путем замены (перепрограммировани ) блоков посто нной пам ти, вход щих в формирователь уровней  рг кости.

Claims (1)

1. Устройство дл  отображени  полутонового изображени  на экране телевизионного приемника, содержащее блок синхронизации, преобразователь код- напр жение, блок пам ти, счетчик элементов разложени  по строке, формирователь видеосигнала, выход которого соединен с видеовходом телевизионного приемника, счетный вход счетчика элементов разложени  по строке соеданен с выходом строчных импульсов блока синхронизации, ВЬЕХОД импульсов гашени  и синхронизации которого соединен с синхровходом формировател  видеосигнала , о тлич ающе е с   тем, что, с целью повьш1ени  качества полутонового изображени  за счет непрерывности изменени  его уровней  ркости, оно содержит генератор пилообразного напр жени  развертки по координате X, формирователь сигналов развертки по координате X, формирователь сигналов развертки по координате Y, блок элементов И, блок элементов ИЛИ, первый, второй и третий коммутаторы, формирователь уровней  ркости, первый, второй, третий и четвертый регистры, дешифратор, элеменг задержки, триггер, вход генератора пилообразного напр жени  развертки по координате X соединен с входом счетчика элементов разложени  по строке , выход которого подключен к входу преобразовател  код-напр жени , информационный вход формировател  сигналов развертки по координате X соединен с выходом генератора пилообразно- Q го напр жени , выходы первой группы формирователей сигналов развертки по координате X, подключены к информационным входам первой, группы блока элементов И, информационные входы второй 5 группы которого соединены с выходами Счетчика элементов разложени  по строке , выходы второй группы формировател  сигналов развертки по координате X подключены к информационным входам первой группы первого и второго коммутаторов , информационные входы вто- рых групп которых соединены с выходами группы формировател  сигналов разходом триггера, вход Установка в 1 которого соединен с выходом .кадровых импульсов блока синхронизации, который соединен с. входом элемента задержки , выход которого подключен к входу Установка в О триггера, информационные входы четвертого регистра  вл ютс  адресными входами устройства , а управл ющий вход - управл ющим входом устройства, выходы четвертого регистра подключены к входам де- пдифратора, выходы которого подключены соответственно к управл ющим входам первого, второго и третьего регистров, выход кадровых импульсов блока синхронизации  вл етс  выходом сигнала запроса на прерывание устройства.

20

2, Устройство по п. 1, о т л и - чаю щеес  тем,, что формирователь сигналов развертки по координате X(Y) содержит в каждом из каналов вычитающий блок, выход которого подклю- вертки по координате Y, информацион- 25 чан к первому входу компаратора, вто- ный вход которого соединен с преобра- Рой вход которого соединен с вторым

зователем код-напр жение, управл ющие входы первого и второго коммутаторов соединены соответственно с выходами первой, и второй групп блока пам ти, а выходы первого и второго коммутаторов соединены соответственно с первым и вторым информационным входами формировател  уровней  ркости, выходы котовходом вычитающего блока, выход компаратора подключен к управл ющему входу ключа, первый и второй информацион- 30 ные входы которого соединены, соответственно с первым входом компаратора и вторьм входом вычитающего блока, выход ключа соединен с входом усилител , первые информационные входы вычитаюрого подключены к информационным вхо- orщих блоков каждого канала соединены с дам третьего коммутатора, адресныешиной эталонного питани , второй ин- входы которого соединены с выхода шформационный вход вычитающего блока третьей группы блока пам ти, выходпервого канала  вл етс  информацион- третьего коммутатора подключен к ин-иым входом формировател , второй информационному входу формировател  ви- 40Формационньй вход вычитающего блока деосигнала, управл ющие входы группыкаждого последующего канала соединен блока элементов соединены с выходамис выходом усилител  предьщущего кана- 1 первого регистра, информационные вхо-ла, выходы компараторов каналов  вл - ды которого  вл ютс  информационнымиютсл выходами первой группы формиро- входами устройства, выходы блока эле- дзвател , выходы усилителей каналов - :ментов И подключены к информационнымвыходами второй группы формировател .

входам первой группы блока элементов ШШ, информационные входы второй группы которого соединены с выходами второго регистра, информационные входы 50 которого и информационные входы тре- - тьего. и четвертого регистров соедине- ны с информагдионными входами устройства , выходы третьего регистра под ключены к информационным входам блока ,коммутаторов соединены с первым и втопам ти , адресные входы которого сое- , рым выходами соответствующих блоков

динены с выходами блока элементов ИЛИ,посто нной пам ти, вход перового инверуправл ющий вход которого и управл ю-тора  вл етс  первым информационным

щий вход блока пам ти соединены с вы-входом формировател  и соединен с перходом триггера, вход Установка в 1 которого соединен с выходом .кадровых импульсов блока синхронизации, который соединен с. входом элемента задержки , выход которого подключен к входу Установка в О триггера, информационные входы четвертого регистра  вл ютс  адресными входами устройства , а управл ющий вход - управл ющим входом устройства, выходы четвертого регистра подключены к входам де- пдифратора, выходы которого подключены соответственно к управл ющим входам первого, второго и третьего регистров, выход кадровых импульсов блока синхронизации  вл етс  выходом сигнала запроса на прерывание устройства.

входом вычитающего блока, выход компаратора подключен к управл ющему входу ключа, первый и второй информацион- ные входы которого соединены, соответственно с первым входом компаратора и вторьм входом вычитающего блока, выход ключа соединен с входом усилител , первые информационные входы вычитаю3 . Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что формирователь уровней  ркости содержит два инвертора четыре компаратора, блоки посто нной пам ти, коммутаторы, выхо-. ды которых  вл ютс  выходами формировател , первый и второй адресные входы

выми входами первого и третьего компараторов , с первыми информационными входами коммутаторов, вход второго инвертора  вл етсп вторым информационным входом формировател  и соединен с первыми входами второго и четвертого компараторов, с вторыми информационными входами коммутаторов, выход первого инвертора подключен к вторым Q

входам первого и четвертого компаг а- торов, к третьим ин4)ормационным входам коммутаторов, вых.од второго инвертора подключен к второму входу второго компаратора и к четвертым информационным входам коммутаторов, выходы компараторов подключены к соответствующим адресным входам блоков посто нной пам ти.

|Таблица1

Таблица 2

фие.З

Л.

mln( y)

пгГгфЩЩ

2/nin(J i Jl} Я2 2т1гт()