Способ приема и воспроизведения изображений

 

Изобретение относится к способам приема и воспроизведения подвижных и неподвижных изображений. Способ приема и воспроизведения изображения заключается в том, что осуществляют механическое смещение матрицы светочувствительных элементов, изображение разбивают на равные окна, соответствующие числу элементов матрицы, изображение идентифицируют в памяти ОЗУ в виде блока записей, число записей равно числу пиксел в одном окне, смещение матрицы проводят попеременно, в горизонтальном направлении на величину окна, а в вертикальном - на величину элемента изображения. 9 ил.

Изобретение относится к способам приема и воспроизведения подвижных и неподвижных изображений (электронные камеры, сканеры, принтеры, плоские дисплеи и телевизоры).

Известен способ получения четкого изображения за счет деления шага элемента изображения пополам с помощью вертикальных механических колебаний при сохранении большого числа элементов матрицы [2], что ведет к усложнению и удорожанию устройства реализующего способ.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ приема изображений с помощью датчика, заключающийся в том, что к линейной матрице светочувствительных элементов посредством управляющего элемента прилагают механические вибрации перпендикулярно линейной матрице. В результате механических колебаний через строчную развертку преобразователя каждый элемент матрицы последовательно формирует четыре отсчета соответствующие четырем элементам изображения, расположенным в форме матрицы в пределах периода развертки, соответствующих одному периоду вибрации [1] Недостатками способа-прототипа является сложность реализации и достижение четкости изображения только за счет удвоения шага элемента изображения.

Задачей данного изобретения является упрощение способа при достижении четкости изображения при меньшем числе элементов матрицы.

Патентуется способ приема и воспроизведения изображений, включающий механическое смещение матрицы светочувствительных (светоизлучающих) элементов, в котором изображение развивают на равные окна, соответствующие числу элементов матрицы, причем смещение всех элементов проводят одновременно как в горизонтальном, так и вертикальном направлении при соотношении частот, равных серии отсчетов в горизонтальном направлении, к числу серий отсчетов в вертикальном направлении.

Данный способ, например, позволит реализовать плоский телевизор с большим экраном и четким изображением, с меньшим числом светоизлучающих элементов (несколько тыс.штук), чем а аналогичных матричных телевизорах со многими млн. штук элементов, что уменьшает выход годных панелей и существенно увеличивает их себестоимость.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для реализации предложенного способа, где 1-матрица, 2-элемент матрицы (светодиод), 3-привод X и Y, 4-датчик положения, 5-дешифратор, 6-микро-ЭВМ.

На фиг. 2. приведена структурная схема индикатора на светоизлучающих диодах (СИД), позволяющего воспроизводить изображение соответствующего формату А4.

Устройство состоит из матрицы 1, СИД 2, проводов 3, датчиков положения 4, схем управления приводами 10, микро-ЭВМ 6, контроллера прямого доступа к памяти (ПДП) 7, дешифратора групп СИД 5, счетчиков положения матрицы 8, счетчика управления включением групп СИД 9, схем управления СИД 11.

Матрица имеет размер 200 мм·280 мм, соответствующий формату А4. В матрице в плоскости X, Y с шагом 8 мм·8 мм расположены СИД, соединенные со схемами управления. Вся матрица развивается на 25·35=875 окон (8мм · 8мм) и с помощью приводов X и Y приводится в колебательное движение в вертикальном направлении с частотой 32 Гц и в горизонтальном направлении с частотой 512 Гц, что вызывает при подаче напряжения 5 В на определенные СИД появление изображения размером 208·288 мм, в котором число элементов по горизонтали при шаге 0,5 мм составит 35·16= 580, по вертикали при шаге 0,5 составит 25·16= 400. Для реализации растра 580·400 в монохромном режиме потребуется 580·400= 232000 бит или 232000: 8=28 кБ оперативной памяти микро-ЭВМ. Для создания цветного изображения при данном шаге потребуется 28·3=84 кБ. Для создания изображения высокой четкости при шаге 0,125 мм и растре 1600·2240 элементов (формат А4) для монохронного режима потребуется (1600·2240):8=448 кБ памяти. Для цветного изображения 448·3=1344 кБ. Для создания цветного изображения с уровнями яркости (256) потребуется 1344·8=10552 кБ или 10,552 мБ памяти на один кадр.

Все изображение в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ) микро-ЭВМ для варианта 580·400 (монохромный режим) организовано в виде блока в 28160 байт состоящего из 256 записей. Каждая запись имеет длину (25·35):8=110 байт, где каждый бит байта соответствует числу пиксел в одном окне (см. фиг. 3 и 4).

При смещении матрицы с шагом 0,5 мм по X на 16 шагов на каждый шаг в 0,5 мм по Y и с числом шагов по Y равным 16, в каждом из 875 окон формируется часть изображения кадра, состоящая из 16·16=256 пиксел.

Каждому пикселу соответствует своя позиция (координата). При считывании каждой записи из ОЗУ через контроллер ПДП на схемы управления СИД всем битам записи соответствуют одинаковые координаты в окнах. При частоте обновления кадров 64 Гц (для создания статической картины) для одной записи потребуется временной цикл примерно 60 мкс для считывания одного байта через контроллер ПДП примерно 0,6 мкс (фиг.5), чему вполне удовлетворяют существующие БИС памяти.

При создании специализированных микросхем можно значительно упростить схемы управления матрицей СИД.

Для управления приводами X и Y необходимы схемы управления 10, датчики положений 4, счетчики перемещений матрицы 8, которые могут быть реализованы на одной плате.

При массовом производстве подвижных индикаторов (светоизлучающих панелей) себестоимость их может быть значительно ниже, чем существующих и перспективных панелей изображения (фиг.6).

Ниже приводим пример реализации способа воспроизведения изображений, который состоит в следующем.

Все изображение разбивают на равные окна (фиг.7). Каждое окно в зависимости от требуемой четкости развивают на элементы изображения (пикселы). Число пиксел в строке окна соответствует одной серии отсчетов позиционируемых перемещением матрицы, строящей изображение по горизонтали. Каждая последующая серия отсчетов по горизонтали образуется путем смещения матрицы на один пиксел в вертикальном направлении (фиг.8).

Каждая позиция i и j соответствует одному биту в данном окне, т.е. в одной позиции во всех окнах должны отображаться M·N бит организуемых в виде одной записи в ОЗУ.

Для создания статического изображения необходимо матрицу механически смещать в вертикальном направлении с частотой 32 Гц. При этом в каждый полупериод должен воспроизводится один кадр, т.е. нечетный снизу вверх, четный сверху вниз. Значит частота кадров будет равна 64 Гц (фиг.9).

Для воспроизведения одного кадра необходимо (i·j)·(M·N) бит, где каждый бит однозначно соответствует каждому пикселу в изображении. В ОЗУ все биты объединяются в байты для удобного хранения информации в микро-ЭВМ, байты организуются в (M·N):8 байт записи, (i·j) записей - в блок.

1. При считывании через канал ПДП первого байта счетчик 9 наращивается на 1 (предварительно он должен быть обнулен). Значение счетчика 9 поступает на адресный вход дешифратора 5, который через схему управления 11 открывает первую группу СИД (8 светоизлучающих элементов), на которые подается напряжение 5 В в зависимости от содержимого битов первого байта. Далее идет считывание второго байта первой записи через канал ПДП, при этом счетчик 9 наращивается на 1. Значение счетчика 9 поступает на адресный вход дешифратора 5, который через схему управления 11 открывает вторую группу СИД, на которую подается напряжение 5В в зависимости от содержимого битов второго байта. Этот процесс повторяется до тех пор, пока не будет считана вся запись.

2. Далее поступает сигнал готовности на счетчик перемещений 8 по X, который наращивается на 1 (предварительно он должен быть обнулен). Привод 3 по X через схему управления приводом 10 по X смещает матрицу на один шаг влево в позицию i=1, j=0, при этом датчик положения 4 фиксирует данную позицию и посылает сигнал на счетчик контроллера ПДП, который, в свою очередь, увеличивает содержимое адресного регистра ПДП на число (M·N):8 байт и осуществляется переход к пункту 1 для считывания очередной записи.

После повторения пунктов 1 и 2 i раз содержимое счетчика перемещений по Y наращивается на 1 (предварительно он должен быть обнулен). Привод 3 по Y через схему управления приводом 10 по Y смещает матрицу на один шаг вверх в позицию i= i, j= j, при этом датчик положения 4 фиксирует данную позицию и посылает сигнал на счетчик контроллера ПДП, который, в свою очередь, увеличивает содержимое адресного регистра ПДП на число (M·N):8 байт и происходит переход к пункту 1. При работе с пунктом 2 происходит уменьшение содержимого счетчика перемещений 8 по X на 1, матрица перемещается в позицию i= i-1, j=1, после обнуления счетчика перемещений по 8 по X матрица перемещается с помощью привода 3 по Y в позицию i=0, j=2. Далее процесс повторяется до тех пор, пока значение счетчика перемещений 8 по Y не будет равно j=j, а счетчика перемещений 8 по X равно i=0. Этим заканчивается воспроизведение первого кадра. Второй кадр воспроизводится в обратном направлении (фиг.9). Таким образом воспроизводятся 64 кадра, что позволяет нормально воспринимать изображение.

Для реализации приема изображения необходимо СИД заменить на фотодиоды и сменить направление сигналов. Матрица будет работать в режиме съема изображений по вышеприведенному способу, но информация будет записываться в виде байтов в ОЗУ микро-ЭВМ. При съеме информации с формата А4 частоту кадров можно уменьшить.

Формула изобретения

Способ приема и воспроизведения изображений, включающий механическое смещение матрицы светочувствительных или светоизлучающих элементов, отличающийся тем, что изображение разбивают на равные окна и идентифицируют в памяти ОЗУ в виде блока записей, где число записей равно числу пиксел в одном окне, затем развертку изображения осуществляют путем механических смещений матрицы элементов, равных числу окон, с одновременным последовательным считыванием полей записи на каждое положение матрицы, при этом смещение матрицы проводят попеременно, т.е. в горизонтальном направлении на величину окна, а в вертикальном - на величину элемента изображения, причем смещение матрицы проводят путем периодической развертки каждого окна изображения одновременно снизу вверх и сверху вниз с периодическим возвратом в начальную точку.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9