устройство для формирования телевизионного изображения с изменением масштаба управляемого фрагмента

Формула изобретения

Устройство для формирования телевизионного изображения с изменением масштаба управляемого фрагмента, содержащее генератор тактовых импульсов, регистр состояний, вход которого является информационным входом устройства, а выход соединен с входом дешифратора, первый выход которого соединен с входом выбора кристалла блока видеопамяти, второй выход дешифратора соединен с входом управления мультиплексора адреса, регистр центрирования, с первого по четвертый триггеры, с первого по шестой элементы И, счетчик центрирования по столбцам, счетчик адреса столбца, счетчик центрирования по строкам, счетчик адреса строки и цифроаналоговый преобразователь, выход которого является информационным выходом устройства, первый выход генератора тактовых импульсов соединен с установочным входом первого триггера и входом сброса счетчика адреса столбца, второй выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом первого элемента И и входом сброса счетчика адреса строки, третий выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом четвертого элемента И, выход первого триггера является выходом "Такт кадрового синхроимпульса" устройства и соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с первыми входами второго и третьего элементов И, выход второго элемента И соединен со счетным входом счетчика центрирования по столбцам, информационный вход регистра центрирования является входом сигнала центрирования по строкам устройства, выход регистра центрирования соединен с установочным входом счетчика центрирования по строкам, установочный вход счетчика центрирования по столбцам является входом сигнала центрирования по столбцам устройства, выход переполнения счетчика центрирования по столбцам соединен с установочным входом второго триггера, первый выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, второй выход второго триггера соединен со вторым входом второго элемента И, выход третьего элемента И соединен со счетным входом счетчика адреса столбца и установочным входом третьего триггера, выход переполнения счетчика адреса столбца соединен с входами сброса первого и второго триггеров, выход третьего триггера соединен с вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с первыми входами пятого и шестого элементов И, выход пятого элемента И соединен со счетным входом счетчика центрирования по строкам, выход которого соединен с установочным входом четвертого триггера, прямой выход которого соединен с вторым входом шестого элемента И, а инверсный выход с вторым входом пятого элемента И, выход шестого элемента И соединен с счетным входом счетчика адреса строки, выход переполнения которого соединен со входами сброса третьего и четвертого триггеров, выходы счетчика адреса строки и счетчика адреса столбца соединены с первым информационным входом мультиплексора адреса, второй информационный вход которого является адресным входом устройства, информационный вход которого соединен с информационным входом блока видеопамяти, отличающееся тем, что в устройство введены блок памяти маски и констант, мультиплексор данных, регистр коэффициента масштаба по строке, регистр коэффициента масштаба по столбцу, четыре регистра значений границ фрагмента, два делителя, регистр шага чтения по строке, регистр шага чтения по столбцу, шесть вычитателей, два делителя на два, четыре умножителя, восемь сумматоров, информационные входы регистра масштаба по строке, регистра масштаба по столбцу и четырех регистров значений границ фрагмента соединены с информационным входом устройства, выход регистра коэффициента масштаба по строке соединен с входом первого делителя, выход которого соединен с входом регистра шага чтения по строке, выход регистра коэффициента масштаба по столбцу соединен с входом второго делителя, выход которого соединен с входом регистра шага чтения по столбцу, выход регистра шага чтения по строке соединен с первым входом первого сумматора, выход регистра шага чтения по столбцу соединен с первым входом второго сумматора, выход мультиплексора адреса соединен с вторыми входами первого и второго сумматоров, первые выходы первого и второго сумматоров соединены с адресным входом блока памяти маски и констант, второй выход первого сумматора соединен с первым управляющим входом мультиплексора данных, второй вход второго сумматора соединен с вторым управляющим входом мультиплексора данных, выход первого регистра значений границ фрагмента соединен с первым входом первого вычитателя, выход второго регистра значений границ фрагмента соединен с вторым входом первого вычитателя, выход третьего регистра значений границ фрагмента соединен с первым входом второго вычитателя, выход четвертого регистра значений границ фрагмента соединен с вторым входом второго вычитателя, выход первого вычитателя соединен с входом первого делителя на два, выход второго вычитателя соединен с входом второго делителя на два, выход первого делителя на два соединен с вторым входом третьего сумматора, выход первого регистра значений границ фрагмента соединен с первым входом третьего сумматора, выход второго делителя на два соединен с первым входом четвертого сумматора, выход третьего регистра значений границ фрагмента соединен с первым входом четвертого сумматора, выход первого регистра значений границ фрагмента соединен с первым входом третьего вычитателя, выход третьего сумматора соединен с вторым входом третьего вычитателя, выход второго регистра значений границ фрагмента соединен с первым входом четвертого вычитателя, выход третьего сумматора соединен с вторым входом четвертого вычитателя, выход третьего регистра значений границ фрагмента соединен с первым входом пятого вычитателя, выход четвертого регистра значений границ фрагмента соединен с первым входом шестого вычитателя, выход четвертого сумматора соединен с вторыми входами пятого и шестого вычитателей, выход третьего вычитателя соединен с первым входом первого умножителя, выход четвертого вычитателя соединен с первым входом второго умножителя, выход регистра коэффициента масштаба по строке соединен со вторыми входами первого и второго умножителей, выход пятого вычитателя соединен с первым входом третьего умножителя, выход шестого вычитателя соединен с первым входом четвертого умножителя, выход регистра коэффициента масштаба по столбцу соединен с вторыми входами третьего и четвертого умножителей, выход первого умножителя соединен с первым входом пятого сумматора, выход второго умножителя соединен с первым входом шестого сумматора, выход третьего сумматора соединен с вторыми входами пятого и шестого сумматоров, выход третьего умножителя соединен с первым входом седьмого сумматора, выход четвертого умножителя соединен с первым входом восьмого сумматора, выход четвертого сумматора соединен с вторыми входами седьмого и восьмого сумматоров, выходы пятого, шестого, седьмого и восьмого сумматоров соединены соответственно с третьим, четвертым, пятым и шестым управляющими входами мультиплексора данных, вход данных блока памяти маски и констант соединен с информационным входом устройства, третий выход дешифратора соединен с входом управления блока памяти маски и констант, выход которого подключен к первому информационному входу мультиплексора данных, выход блока видеопамяти подключен к второму информационному входу мультиплексора данных, выход которого соединен с входом цифроаналогового преобразователя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к вычислительной и телевизионной технике, предназначено для формирования сложного телевизионного изображения, содержащего фон с "врезанным" в него управляемым фрагментом, имеющим возможность масштабирования.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Позицией 1 обозначен вход координаты границы фрагмента и значение коэффициента масштабирования по Х и Y.

Устройство содержит генератор 2 тактовых импульсов, регистр 3 состояний, дешифратор 4. Позицией 5 обозначен управляющий выход устройства. Устройство также содержит регистр 6 центрирования, первый триггер 7, первый 8 и второй 9 элементы И, счетчик 10 центрирования по столбцам, второй триггер 11, третий элемент И 12, счетчик 13 адреса столбца, третий триггер 14, четвертый 15 и пятый 16 элементы И, счетчик 17 центрирования по строкам, четвертый триггер 18, шестой элемент И 19, счетчик адреса 20 по строке, регистр 21 коэффициента масштаба по строке, регистр 22 коэффициента масштаба по столбцу, с первого по четвертый 23, 24, 25 и 26 регистры значений границ фрагмента (значения координаты верхней левой границы фрагмента по Х, значения координаты нижней правой границы фрагмента по Х, значения координаты верхней левой границы фрагмента по Y и значения координаты нижней правой границы фрагмента по Y соответственно), первый 27 и второй 28 делители (соответственно для получения обратного значения коэффициента масштабирования по Х и по Y), с первого по шестой вычитатели 29, 30, 31, 32, 33 и 34, регистр 35 шага чтения по строке, регистр 36 шага чтения по столбцу, первый 37 и второй 38 делители на два, первый 39, второй 40, третий 41 и четвертый 42 умножители, первый 43, второй 44, третий 45, четвертый 46, пятый 47, шестой 48, седьмой 49 и восьмой 50 сумматоры, мультиплексор 51 адреса, блок 52 видеопамяти, блок 53 памяти маски и констант, мультиплексор 54 данных, цифроаналоговый 55 преобразователь. Позицией 56 обозначен информационный выход устройства.

Устройство работает следующим образом.

В подготовительном режиме последовательно загружается блок 53 кодами элементов разложения фонового изображения, блок 53 памяти маски и констант кодами элементов разложения фрагментов изображения и маски каждого элемента разложения.

По входу 1 записываются в регистры 23, 24, 25, 26 значения координаты границы фрагмента верхнего левого угла и нижнего правого угла соответственно Х1, Х2, Y1, Y2. Так же задается значение коэффициента масштабирования по Х и Y в регистрах 21, 22. Далее вычисляем новое значение границы масштабируемого фрагмента, которые будут служить как маркировочные знаки для мультиплексора 54 данных. Вычисление происходит по известной математической формуле масштабирования:

Х Х1 ХМ Y Y1 YM

Х Х х КМХ Y Y х КМY

X X + XM Y Y + YM

где Х1, Y1 координаты масштабируемой точки

КМХ, КМY коэффициенты масштабирования по Х и Y

КМ, YM точки, относительно которых производится масштабирование Координаты точки ХМ, YM вычисляются:

XM Xm₂ + (Xm₂-Xm₁/2

YM Ym₁ + (Ym₂-Ym₁/2

где Хm₁, Ym₁ координаты верхнего левого угла фрагмента,

Xm₂, Ym₂ координаты нижнего правого угла фрагмента.

Также мы вычисляем значение шагов чтения по строке и по столбцу блока 53, содержащего значения констант, полученных от обратного значения коэффициентов масштабирования и будут храниться в регистрах 35, 36. Они будут использованы для вычисления исполнительного адреса блока 53 памяти маски и констант.

Предложенный алгоритм имеет выигрыш по времени во много раз больше, чем классический метод масштабирования, т.к. в этом алгоритме операция масштабирования производится только на две точки границы, а дальше формируется исполнительный адрес каждого элемента разложения фрагмента изображения как сумма адреса элементов фона с кодом шага чтения, полученных от обратного значения коэффициента масштабирования, когда в классическом методе производятся вышеупомянутые операции для каждой точки фрагмента.

При установке разрешающего значения сигнала "пуск" в регистре 3 состояния по входу 1 координат и приоритета, блокирующий сигнал управляющего выхода снимается с первого выхода генератора 2 тактовых импульсов (КСИ), и кадровые синхроимпульсы начинают поступать в устройство. Отрицательной амплитудой КСИ устанавливают счетчик 13 в исходное нулевое состояние. Положительным фронтом КСИ, определяющим начало кадровой развертки, в регистр 6 и счетчик 10 по входу координат записываются центрирующие коды формируемого изображения на телевизионном растре. Значения кодов представляют собой дополнения регистра 6 и счетчика 10 по числу строк и элементов разложения вдоль строки с начала кадрового и каждого строчного синхроимпульсов. Установленный положительным фронтом КСИ триггер 7 открывает элемент И 8 и разрешает прохождение строчных синхроимпульсов (ССИ) со второго выхода генератора 2 тактовых импульсов через открытый инверсный выход триггера 11, установленным в нуль, элемент И 9 на инкрементный вход счетчика 10. Дальнейшее прохождение ССИ в устройство заблокировано закрытым прямым выходом триггера 11 элементом И 9. В этом состоянии (до появления импульса переполнения счетчика 10) в устройстве отрабатывается смещение формируемого изображения по вертикали от верхней границы растра на заданное по входу 1 координат число строк. Импульсом переполнения счетчика 10 триггера 11 устанавливается в единичное состояние, открывая элемент И 12 и закрывая элемент И 9. Теперь ССИ через элемент И 12 поступают на вход триггера 14, определяющего начало развертки по строке, и инкрементный вход счетчика 13. Код последнего задают старшие разряды адреса блока 26 памяти видеоизображений в рабочем режиме, а также определяют число элементов разложения формируемого изображения по вертикали (по числу строк, отводимых под изображение в телевизионном растре). Импульсом переполнения счетчика 13 триггера 7 и 11 устанавливается в исходное нулевое состояние, заканчивая тем самым процесс формирования изображения. Элемент И 8 запирается прямым выходом триггера 7, и работа устройства блокируется, переходя в режим ожидания до прихода следующего ССИ.

Каждый ССИ, поступающий на вход триггера 14, устанавливает его в единичное состояние, фиксируя начало процесса развертки по строке. Элемент И 15 открывается разрешающим потенциалом триггера 14, и тактирующие импульсы (ТСИ) через открытый инверсным выходом триггера 18 элемент И 16 поступают на инкрементный вход счетчика 17 и не поступают на вход счетчика 20, т.к. элемент И 19 заперт прямым выходом триггера 18, находящегося в исходном нулевом состоянии. Во время обратного хода луча отрицательная амплитуда ССИ счетчика 20 устанавливается в исходное нулевое состояние, положительным фронтом ССИ в счетчик 17 переписывается из регистра 6 код смещения изображения по горизонтали (вдоль строки). Частота ТСИ с третьего выхода генератора 2 тактовых импульсов определена длительностью прямого хода строчной развертки. Число элементов разложения изображения по строке и число элементов разложения, определяющих границы формируемого изображения по горизонтали между началом и концом растра. Импульсом переполнения счетчика 17 триггер 18 устанавливается в единичное состояние, фиксируя окончание смещения данного изображения от начала строчной развертки, закрывая элемент И 16 и открывая элемент И 19.

ТСИ через открытые элементы И 16 и 19 поступает с третьего выхода генератора тактовых импульсов на инкрементный вход счетчика 20, выходной код которого задают младшие разряды адреса блока 52 памяти видеоизображений в рабочем режиме, а также определяют число элементов разложения данного формируемого изображения по горизонтали (по каждой строке). Импульсом переполнения счетчика 20 триггеры 14 и 18 устанавливаются в нулевое исходное состояние, заканчивая процесс развертки данного формируемого изображения на данной строке. Элемент И 15 запирается прямым выходом триггера 14, блокируя прохождение ТСИ. В результате устройство переходит в режим ожидания до появления следующего ССИ при условии, что процесс развертки формируемого изображения по вертикали не завершен. Старшие и младшие разряды адреса с выходов числа счетчиков 13 и 20 соответственно через мультиплексор 51 адреса поступают на адресный вход блока памяти 52 видеоизображений и на вторые входы сумматоров 43 и 44, кроме нулевых разрядов. В сумматоре 43 вычисляются значения старших pазрядов исполнительного адреса блока 53 как сумма кодов старших разрядов базового адреса с мультиплексора 51 адреса и шага чтения с регистра 36.

В сумматоре 44 аналогично вычисляются значения младших разрядов исполнительного адреса блока 53 как сумма кодов младших разрядов базового адреса с мультиплексора 25 адреса и шага чтения с регистра 36. Старшие и младшие разряды исполнительного адреса с выходов сумматоров 43 и 44, кроме нулевых разрядов, подаются на соответствующие разряды адресного входа блока 53, нулевые разряды сумматоров 43 и 44 фиксируют моменты выхода элементов разложения данного фрагмента изображения за пределы границ, выделенных на растре для формирования изображения, по вертикали и горизонтали соответственно значения нулевых разрядов сумматоров 43 и 44 совместно со значением выхода данных модуля маски блока 53 памяти маски и констант, и со значениями выходов регистров 47, 48, 49, 50 управляют работой селектора-мультиплексора 54 данных коммутирующего на вход цифро-аналогового преобразователя 55 либо код элемента разложения фонового изображения из блока 53 памяти видеоизображения, либо код элемента разложения фрагмента из блока 53 памяти маски и констант.

Напряжение цифро-аналогового преобразователя 55, характеризующее уровень яркости текущего элемента разложения формируемого изображения, является информационным выходом 30 устройства. Изменение кода на входе 1 коэффициентов масштабирования устройства производится в паузах между кадрами формируемого изображения по значению единичного выхода триггера 7.