SU1596376A1 - Устройство дл формировани изображений кривых второго пор дка на экране телевизионного приемника - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при использовано при создании графических дисплеев. Цель изобретени  - повышение быстродействи  устройства - достигаетс  введением блока умножени , формировател  кодов, сумматора и соответствующих функциональных св зей. Изобретение позвол ет рассчитывать координаты точек пересечени  стро щейс  кривой с каждой строкой растра за несколько тактов работы устройства, что приводит к повышению быстродействи  устройства и позвол ет за период кадровой развертки формировать в пам ти блока регенерации изображени  новое изображение, состо щее из нескольких линий второго пор дка. 4 ил.

Description

первым и вторым управл ющими входами накапливающего сумматора, вход синхронизации регистра 33  вл етс  треть им управл кшщм входом накапливающего сумматора, выходом которого  вл етс  выход регистра 35, В устройстве использованы регистры 4, 6, 8, 11 с динамической синхро низацией приема информации. Блок 9 умножени  представл ет собой комбинационную схему умножени . - Блок 10 сравнени  представл ет собой комбинационную схему, реагирующую на равенство кодов, Формирователь 12 кодов содержит блок 36 инверторов, cyNiMaTop 37 комбинационного типа, мультиплексор 38 и элемент ИЛИ 39, Вход блока 36 инверторов соответствует информационному входу, а первый и второй входы элемента ИЛИ 39  вл ютс  первьтм и вторым управл ющими входами формировател  12 кодов соответственно, выходом которого  вл етс  выход мульти плексора 38. Блок 13 регенерации, изображени  предназначен дл  приема и хранени  информации о координатах и цвете точек , изображаемых линий, а также выдачи этой информации на вход формировател  15 телевизионного сигнала.

Построчное формирование изображени  линии второго пор дка, заданной уравнением

х2+ + + 2а,зХ

41

(1)

+2а,,у + азг О,

требует дл  каждой строки растра нахождени  -из этого уравнени  действительных значений координат X, и X . точек пересечени  строки Y с изображаемой линией. При а , / О эти значени  наход тс  по формуле

(2)

Х, X J - X f t Х( ,

1 1 I

где Хр + .х,

4i

а зависимость X „ от Y представлена в виде квадратного уравнени 

DY + 2BY + С 0.

(3)

Если D i-- О, то это уравнение г. помощью коордииатны-х преобразопани

-, х;

2BY + С О

и с помощью координатных преобразований

Х  м,х.

- тг м; («)

может быть преобразовано к следующему стандартному виду

х; - bY о .(9)

Масштабы М j н К , при 0 0 наход тс  из соотношени 

хМ. ; - alfb

При а О уравнение (1) дл  заданной строки Y имеет одно решение, определ емое формулой

a,,Y -ь

a,,Y а,,

при

2(a,,Y а,,;

i О.

а ,,Y + -л „ Y - ё + -I MV D М, всегда можно привести к одному из следующих трех стандартных видов: 0 при и 0 при и 0 при D 0 и d 0; Здесь В 0. D Масштабы М и М у наход тс  следующим образом: Уравнени  (5)--(7)  вл ютс  уравнени ми канонических линий второго пор дка трех различных типов. В случае, когда D О, уравнение (3) приобретает вид 5 Если О, то эту формулу преобразовать к виду

X Х + Х.

Зависимость Х от Y определ етс  уравнением + К где К, - Ц, Коэффициент А муле г 23 Зависимость Х уравнением 14 11 X 2a ,i(a,, a,ja,j Преобразование Х , Y это уравнение мож дартному виду х Y, Масштабы М и отношени  + Если а , О решение ур тельно X при у г + X X J + X , Зависимость Xj уравнением Xj K,Y + Kj la где К, --- ; К а 15

гг ,

Х - - V оо-

Claims (2)

1. которое преобразованием . 1596376 можно Зависимость Х от Y определ етс  уравнением х. приводитс  к стандартному виду X, , При этом масштабы М, и М, д тс  из соотношени  г гг . -2Г,:ь Во всех остальных частных случа х, например, когда а, , а , a,j О, уравнение (1) соответствует линии второго пор дка, вырождающейс  в пару действительных пр мых либо в мнимую линию. Таким образом, дл  любого заданного значени  у Y координаты X вс кой действительной невырожденной линии второго пор дка при а /О можно определ ть как X,. Х Xg± ) , а О как а при X X , -t- (Y) , где X к ,Y к 2 . Выбор формулы дл  вычислени  значений коэффициентов К , и К зависит от рассмотренных соотношений дл  коэффициентов уравнени  (1). В зависимости от этих соотношений возможны шесть различньж вариантов стандартного уравнени , определ ющего зависимость X(Y) дл  соответствующего типа канонической кривой второго пор дка (уравнени  (5)-(7) (9), (11), (13)). В общем случае координата Y св зана с Y соотношением вида Y (Y + Yg)M , где значение Y определ етс  примен емым в этом случае координатным преобразованием (А), (8), (10) или (12). Тогда, если каждую из шести зависимостей X(Y) вычислить заранее и записать, например, в блок посто нной пам ти в В1аде таблицы X (А), где А « Y + А - адрес блока посто нной пам ти. А, - начальный адрес данной таблицы, то вычисление координат X дл  любогозаданного значени  у Y будет состо ть из следующих действий вычисление величины Х K,Y + вычисление адреса А (Y + Y.)My-i-A считывание из блока посто нной пам ти значени  Х(А); вычисление величины Х (А); вычисление координат Х Х.+ Х,и Х, при а ,,9 О или X X у + Х, при а , 0. 1 При последовательном изменении h от YJ, до УК с шагом, равным 1, зна чени  Xj и А целесообразно вычисл т по рекуррентным формулам. Дл  X f они будут иметь вид: X/(Y,) K,Y К, -1- 1) Xg(Y) 1;...Y,, -1. Y. Y, Формулы дл  вычислени  адреса А будут иметь вид: , A(Y) (Y, :, + А,; A(Y + 1) A(Y) + My , Y YO, Ye + 1,..., YK - 1, Отметим, что уравнению (7) соответствует гипербола, верхн   ветвь которой расположена над осью О , а нижн   под ней. Если зависимость X o(Y) стро щейс  линии второго пор д ка приводитс  к виду уравнени  (7), то верхнюю и нижнюю ее ветви целесообразно строить независимо, дл  каждой из них предварительно определив интервал Y., Y.., которому соот ветствуют действительные значени  X Таким образом, введение в устройство блока посто нной пам ти, в котором записаны таблицы Х:(А) канонических ЛИНИЙ шести рассмотренных типов , существенно упрощает вычислени  И позвол ет выполнить их более быстр с использованием сумматоров и блока умножени , Устройство работает следующим образом . Синхроимпульсы СИ, подаваемые на . второй управл ющий вход блока 1 управлени , поступают на вход синхрони зации триггера 18, который используетс  в качестве делител  частоты. На единичном выходе этого триггера формируютс  синхроимпульсы СИУ, с периодом и длительностью в два раза большими, чем у синхроимпульсов СИ, а на нулевом выходе - синхроимпульсы СИУ. Синхроимпульсы СИУ используютс  дл  синхронизации работы блока 1 управлени  и других блоков устройства. По положительному фронту сигнала Пуск, поступающего на,первый управл ющий вход блока 1 управлени , в качестве которого служит вход синхронизации триггера 17, нулевой уровень с D-входа записываетс  в триггер 17, В результате на его инверсном выходе по вл етс  сигнал, равный 1, которьш поступает на сдвиговый V-вход, сдвигового регистра 19, Вход синхрониза:ции сдвигового регистра 19 соединен с инверсным выходом триггера 18, поэтому по положительному фронту -очередного синхроимпульса СИУ сигнал 1 с V-входа сдвигового регистра 19 заноситс  в его младший разр д. Таким образом, на первом выходе сдвигового регистра 19 формируетс  сигнал 1, Через инвертор 16 он поступает на Згвход триггера 17 и сбрасывает его в исходное состо ние , Благодар  этому на V-входе сдвигового регистра 19 устанавливаетс  сигнал О, Кроме того, сигнал с первого выхода сдвигового регистра 19 подаетс  на первый вход шинного формировател  23, который используетс  дл  стробировани  синхроимпульсами СИУ сигналов с выходов сдвигового регистра 19, В результате по переднему фронту очередного синхроимпуль- . са СИУ (назовем его первым) на первом выходе шинного формировател  23 вырабатываетс  сигнал о),, поступаю- - Щ™ на управл ющий вход первого регистра 4, По нему с информационного входа устройства в первьй регистр 4 записываетс  первое слово исходных данных т код масштаба My, I В дальнейшем новые синхроимпульсы СИУ привод т к последовательному сдвигу записанной в младший разр д сдвигового регистра 19 единицы. В результате сигнал 1 поочередно будет устанавливатьс  на одном из его выходов. По второму СИУ на втором выходе шинного формировател  23 формируетс  управл ющий сигнал to, по которому с информационного входа устройства во второй регистр 6 записываетс  вто рое слово исходных данных - код Y. Код  вл етс  номером последней строки растра, содержащей точки стро щейс  линии. При кодировании исходных данных, учитыва , что всегд YH О, знаковому разр ду кода Y| присваиваетс  значение О, если коэф (1) стро щейс  фициент а , уравнени  линии не равен О и 1, если а , О. В первом случае в строках растра необходимо формировать по две, а во втором случае - по одной точке стро  щейс  линии. После приема с первого выхода второго регистра 6 код Y без знакового разр да поступает на второй информационный вход блока 10 сравнени , а код знака (Зн) со второго выхода второго регистра 6 подаетс  на первый управл ющий вход формировател  12 кодов и на первый информационньй в-ход блока 1 управлени . По третьему синхроимпульсу СИУ в блоке 1 управлени  формируетс  сигнал uJj, поступающий на управл ющий вход счетчика 5. По нему и счетчик 5 с информационного входа устройства записываетс  код Y,, , С помощью элемента ИЛИ 21 и шинно го формировател  23 по четвертому синхроимпульсу СИУ на четвертом и п  том выходах блока 1 управлени  одновременно формируютс  сигналы ы, и Ы5 . Сигнал W4 поступает на первы управл ющий вход второго накапливаю щего сумматора 3, в котором регистр 35 сбрасываетс  в ноль. Сигнал ступает на второй управл ющий вход второго накапливающего.сумматора 3 и разрешает запись с первого информационного входа устройства в его регистр 33 кода начального адресаA(Y,) После этого код ACY) с выхода регистра 33 поступает на первый вход сумматора 34, а на второй его вход поступает код числа О с выхода тольк что сброшенного регистра 35. В результате на выходе сумматора 34 формируетс  сумма, равна  A(Y). П тый синхроимпульс СИУ приводит к формированию только одного сигнала Wj , по которому на регистр 33 второго накапливающего сумматора 3 принимаетс  новое слово - код приращени адреса М . Синхроимпульсы СИУ подаOJj ПО 76° ютс  на третий управл ющий вход накапливающего сумматора 3, т.е. на вход синхронизации его регистра 35. Поэтому одновременно с сигналом uOg/ имеюща с  на выходе сумматора 34 сумма А, равна  в этот момент A(Y), записываетс  в регистр 35, выход которого  вл етс  выходом накапливающего сумматора. После этого адрес А с выхода второго накапливающего сумматора 3 подаетс  на вход блока 7 посто нной пам ти, что вызывает считывание соответствующего значени  координаты канонической линии. В дальнейшем содержимое регистра 33 накапливающего сумматора 3 остаетс  равным М,,. Поэтому по каждому СИУ в регистр 33 будет записыватьс  нова  сумма содержимого этого регистра и кода М . В результате на выходе второго накапливающего сумматора 3 будет формироватьс  последовательность адресов A(Y, ), A(Y ) + М,, , A(Yj) + 2М,, .... С помощью элемента ИЛИ 22 и шинного формировател  по шестому синхроимпульсу СИУ на шестом и седьмом выходах блока 1 управлени  одновремен- но формируютс  ситналг о и (о , поступающие соответственно на первьА и второй управл юп;ие входы первого накапливакнцего сумматора
2. 2. В результате аналогично второму накапливаю- щему сумматору 3 он сбрасываетс  в исходное состо ние и одновременно в него с информационного входа устройства записываетс  очередное слово исходных даннь:х - код Xj(Yj). По этому же синхроимпульсу СИУ в третий регистр 8 принимаетс  значение координаты X (А), считанное из блока 7. С выхода регистра 8 код Х(А) подаетс  на второй информационный вход блока 9 умножени . Поскольку на его первый информационный вход посто нно подаетс  код масштаба М с выхода первого регистра 4, то в результате на выходе блока 9 умножени  формируетс  код произведени  X (А). Синхроимпульс СИУ, следующий после шестого синхроимпульса СИУ, приводит к формированию сигнала 1 на седьмом выходе сдвигового регистра 19. С помощью элемента ИЛИ 22 и шинного формировател  23 из него синхронно с седьмым синхроимпульсом СИУ формируетс  второй сигнал to,, разрешающий запись с шины данных в первый { накапливающий сумматор 2 очередного слова данных - кода К. По этому же синхроимпульсу СИУ код Xf(Y) достигает выходе первого накапливающего сумматора 2 и поступает на первый информационный вход сумматора 14, а код Хп с выхода блока 9 умножени  записываетс  в четвертый регистр 11 и с его выхода поступает на информационный вход формировател  12 кодов. Формирователь 1 кодов служит дл . получени  пр мых и дополнительных кодов, поступающих на его информационный вход чисел. До полнительный код получаетс  инвертированием пр мого кода с помощью блок инверторов 36 и суммировани  на сумматоре 37 получающегос  обратного ко да с числом 1, Вьщача на выход пр мо го или дополнительного кода осуществ л етс  мультиплексором 38 в зависимости от управл ющих сигналов на пер вом и втором управл ющих входах формировател  12 кодов. На первый управ л ющий вход посто нно подаютс  син хвоимпульсы СИУ, а на второй - код , Зн со второго выхода второго регистра 6. Если ЗН равен О, то синхроимпульсы СИУ через элемент ИЛИ 39 поступают на управл ющий вход мультиплексора 38. Тогда в течение первой половины периода СИУ мультиплексор 38 передает на выход пр мой код, а в течение-второй половины периода дополнительный код произведени  , Хл ), Если код Зн равен 1, то через элемент 39 на управл ющий вход мультиплексора 38 посто нно будет подан сигнал 1, по которому на выход формировател  12 кодов передаетс  пр мой код Ха,. Выход формировател  12 кодов соединен UO вторым информационным входом сумматора 14. Поэтому, если код Зн равен О, то на его выходы в течение первой половины .периода СИУ формируетс  код суммы (Y,) + Х,, а в течение второй половины периода СИУ - код разности X Xj(TJj) -X. . так как суммирование с дополнительным кодом числа равносильно вычитанию ег пр мого кода. В случае, когда код Зн равен 1, на выходе сумматора 14 фор1 шруетс  и удерживаетс  до конца периода синхроимпульсов СИУ сумма X Г Xg(Y,) н- X,. Формируемые такимобразом коды X подаютс  на второй адресный вход бло ка 13 регенерации изображени , а соответствующий им в рассматриваемый момент код YJ, с выхода счетчика 5 подаетс  на первый адресный вход зтого блока. На информационный вход блока 13 регенерации изображени  в течение всего времени формировани  изображени  подан код IRGB, задающий  ркость, а также красную, синюю и зеленую составл ющие цвета изображаемой линии . Дл  блока 13 регенерации изображени  коды X и Y служат (вум  част ми адреса, по которому код IRGB запоминаетс  в пам ти этого блока. Дл  разрешени  приема кодов X, Y и IRGB на управл ющий вход блока 13 регенерации изображени  необходимо подать синхроимпульс СИЗ. Чтобы не допустить записи в .блок 13 регенерации изображени  ложной информации в начале работы устройства, синхроимпульсы СИЗ начинают формироватьс  на дес том выходе блока 1 управлени  во врем  седьмого синхроимпульса СИУ. Это осуществл етс  следующим образом. В блоке 1 управлени  сигнал с седь мого выхода сдвигового регистра 19 используетс  не только дл  формировани  сигнала oj но поступает также и на первый вход элемента 27. Поскольку на второй его вход подаютс  синхроимпульсы СИУ, а на третий синхроимпульсы СИ, формируемые на выходе инвертора 26, то во врем  седьмого синхроимпульса СИУ, когда СИУ 1, а СИ О, на выходе элемента 27 сформируетс  сигнал О. Этим сигналом триггер 29 устанавливаетс  в единичное состо ние. Если при этом сигнал Зн, подаваемьй на четвертьй . . вход блока 1 управлени , равен О, то сигналы 1 с единичного выхода триггера 29 и инвертора 31 разрешают прохождение синхроимпульсов СИ на выход элемента 32. В этом случае положительный фронт первого синхроимпульса СИЗ, как это и требуетс , сформируетс  после окончани  седьмого синхроимпульса СИУ, в момент, когда СИУ 0. При этом по длительности и фазе синхроимпульсы СИЗ будут совпадать с;синхроимпульсами СИ. Далее по положительному фронту синхроимпульса СИУ, следующего за (, седьмым синхроимпульсом СИУ, на восьмом выходе сдвигового регистра 19 формируетс  сигнал 1, который через инвертор 20 устанавливает в единичное состо ние триггер 30. Если при этом сигнал„Зн будет равен 1, то вместе с сигналом 1 с выхода триггера 30 он разрешает прохождение на выход элемента 32 синхроимпульса СИУ В этом случае, как это и требуетс , первый синхроимпульс СИЗ по длительности и фазе совпадает с восьмым син хроимпульсом СИУ. Независимо от сигнала Зн в этот же момент с помощью триггера 30 и элемента 24 начнут формироватьс  синхроимпульсы СИС, та же совпадающие по длительности и фазе с синхроимпульсами СИУ. Начина  с восьмого синхроимпульса СИУ, блок 1 управлени  не вырабатывает больше управл ющих сигналов to, ш-f и дальнейша  работа устрой ства управл етс  только синхроимпуль сами СИУ, СИЗ и СИС. При этом в каждом такте работы по СИУ на выходе первого накапливающего сумматора 2 формируетс  очередна  сумма Х„() +К, на выходе второго накапливающего сум матора 3 формируетс  очередной адрес A(Y) + My, в третий регистр 8 записы ваетс  код X (А), считанный по преды дущему адресу, в четвертый регистр 11 записываетс  вычисленное к этому моменту произведение Х„ (-1) . По каждому синхроимпульсу СИС содержимое счетчика 5 увеличиваетс  н 1, что соответствует вычислению координат X стро щейс  линии дл  новой строки. Таким образом, начина  с седьмого синхроимпульса СИУ устройство в каждом , такте работы обеспечивает вычисление координат точек стро щейс  линии дл  одной строки и передачу информации о точках в блок 13 регене рации изображени . Работа устройства заканчиваетс , когда очередной синхроимпульс СИС поступает нд счетный вход счетчика 5 и устанавливает на нем код у Yj. При сравнении его с кодом Yj,, поступаюпщм с первого выхода второго регистра 6, блок 10 сравнени  вырабатывает единичный сигнал (ЕС), который подаетс  на второй информационный вход блока 1 управлени , в качестве которого служит D-вход триггера 25. По очередному синхроимпульсу СИ, поступающему на вход синхронизации триггера 25, он устанавливаетс  в единичное состо ние. Если код Зн равен О, то этому моменту соответствует синхроимпульс СИЗ, обеспечивающий прием в блок 13 регенерации изображени  информации о первой точке в строке Y.,. Сигнал 1 с выхода триггера 25 поступает на первый вход элемента 28. На второй его вход подаютс  синхроимпульсы СИУ, а на третий - синхроимпульсы СИ, Поэтому в момент, когда СИУ 1, а СИ О, что соответствует окончанию приема в блок 13 регенерации изображени  информации о второй точке в строке YJ,, на выходе элемента 28 по витс  сигнал О, который сбрасывает триггеры 29 и 30 в нулевое состо ние . Это вызывает прекращение подачи синхроимпульсов СИЗ и СИС. Сигнал с выхода триггера 25 используетс  в качестве сигнала Конец работы устройства. При регенерации изображени  блок регенерации изображени  обеспечивает считывание хран щейс  в нем информации о  ркости и цвете точек изображени  синхронно с телевизионной разверткой и подает ее на вход формировател  15 телевизионного сигнала , который формирует телевизионный сигнал дл  телевизионного приемника. Введение в устройство новых элементов и, q частности, блока посто нной пам ти позволило хранить в нем заранее рассчитанные таблицы канонических линий второго пор дка основных типов. Благодар  этому нахождение координат точек пересечени  стро щейс  кривой с каждой строкой растра стало возможно за счет выполнени  за четыре такта нескольких арифметических операций. Учитыва  же, что в устройстве используетс  конвейерный принцип выполнени  операций, координаты одной или пары точек стро - щейс  кривой рассчитываютс  за один такт работы устройства. В известном устройстве на это же затрачиваетс  врем , равное периоду строчньк синхроимпульсов . Таким образом, быстродействие предлагаемого устройства существенно вьш1е. Повьш1ение быстродействи  позвол ет за период кадровой развертки формировать в пам ти блока 13 регенерации изображени  новое изображение, состо щее не из одной, а из нескольких линий второго пор дка. Отметим также что без внесени  в него изменений устройство может быть использовано и дл  формировани  изображени  отрезков пр мых линий. Дл  этого flocTatolHo подать на первы регистр 4 код Mr 0. Тогда изображаемый отрезок будет определ тьс  ХДУ.) и К, величинами Y Формула изобретени  Устройство дл  формировани  изображений кривых второго пор дка на экране телевизионного приемника, со держащее блок управлени , первьш и второй накапливакмцие сумматоры, первый, второй, третий и четвертый регистры , счетчик, блок сравнени , бло регенерации изображени , формирователь телевизионного сигнала, вход которого соединен с выходом блока регенерации изображени , информацион ный вход которого  вл етс  входом кодов  ркости и цвета устройства, вы ход формировател  телевизионного сиг нала  вл етс  выходом телевизионного сигнала устройства, первый вЬпсод вто рого регистра подключен к первому информационному входу блока сравнени , второй информационный вход которого соединен с выходом счетчика, вьйсод блока посто нной пам ти подключен к информационному входу треть го регистра, отличающеес  тем, что, с целью повышени  быстродействи  устройства, оно содержит блок умножени , формирователь кодов, сумматор, информационные входы накап ливающих сумматоров, счетчика, перво го и второго регистров  вл ютс  информационным входом устройства, первый вЬпсод блока управлени  соединен с управл ющим входом первого регистра , выход которого соединен с, первым информационным входом блока умножени , второй информационный вход которого соединен с выходом третьего регистра, второй выход блока управлени  соединен с управл ющим входом второго регистра, второй выход кото15 рого соединен с первым управл ющим входом формировател  кодов и с первым информационным входом блока управлени , третий выход которого подключен к управл ющему входу счетчика, выход которого подключен к первому адресному входу блока регенерации изображени , четвертый и п тый выходы блока управлени  подключены соответственно к первому и второму управл ющим входам второго накапливающего сумматора, выход которого подключен к адресному входу блока посто нной пам ти, шестой и седьмой выходы блока управлени  подключены соответственно к первым и вторым управл ющим входам первого накапливающего сумматора , выход которого подключен к первому информационному входу сумматора , выход которого подключен к второму адресному входу блока регенерации изображени , восьмой выход блока управлени  подключен к третьим управл ющим входам первого и второго накапливающих сумматоров, к управл ющим входам третьего и четвертого регистров и к второму управл ющему входу формировател  кодов, выход которого подключен к второму информаци онному входу сумматора, дев тый выход блока управлени  подключен к счетному входу счетчика, дес тый выход блока управлени  подключен к управл ющему входу блока регенерации изображени , выход блока умножени  подключен к информационному входу четвертого регистра , выход которого подключен к информационному входу формировател  кодов, выход блока сравнени  подключен к второму информационному входу блока управлени , первьй и второй управл ющие входы которого  вл ютс  входом сигнала запуска и синхровходом устройства соответственно, одиннадцатый выход блока управлени   вл етс  выходом сигнала окончани  работы устройства.

   «Ci

   г

   F ж

   .

   у

   f

   Ю

   Ж

   Oj

   01

   / V /

   D

   Si

   ctfy

   -

   55

   т

   Фиг. 5

   JM

   39 Cffy

   /

   58

   /

   Фиг. 4