Устройство для отображения объем-ной информации ha экране электрон-нолучевой трубки

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к ввт. свид-ву. (51)М. Кл.з (22) За"влеHo 110779 (21) 2796550/18-24 с присоединением заявки ¹

G 06 F 3/153

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 230581. Бюллетень N9 19 (53) УДК;681. 327. .11(088 ° 8) Дата опубликования описания 230581 (72} Автор . изобретения

В.С.Говоров (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ОБЪЕМНОЙ ИНФОРМАЦИИ

HA ЭКРАНЕ ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВОЙ ТРУБКИ

Изобретение относится к автомати ке и вычислительной технике .и может быть использовано для отображения предварительно прошедших машинную обработку данных в объеме при аксонометрическом представлении трехмерного пространства.

Известно устройство для отображе-. ния объемной информации на экране электроннолучевой трубки, содержащее приемный регистр, подключенный к преобразователю код- напряжение, который через усилитель подключен ко входам запоминающей электроннолучевой трубки, соединенной через форми- 15 рователь импульсов подсвета с приемным регистром, блок коммутации, выход которого подключен ко входу запоминающей электроннолучевой трубки, а вход синхронизатора цикла подклю", . 20 чен к выходу приемного регистра 1).

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для отображения объемной информации на экране электроннолучевой трубки, содержащее процессор, блок управления, подключенный к блоку памяти, первому, вто,рому и третьему входным регистрам, соединенным с блоком памяти и прбцессором, первый входной регистр 30 одключен к первому дефференцируюему элементу через преобразователь код-время, второй и третий входные регистры соответственйо через первый и второй цифроаналоговые преобразователи связаны с первым и вторым интеграторами, и формирователь импульсов f2).

Однако неудовлетворительная нагляд» ность отображаемого на экране ЭЛТ куба, внутри которЬго отображаются данные в псевдообъеме при аксонометрическом представлении трехмерного пространства, обусловлена тем, что невидимые грани куба отображаются, как и остальные грани, сплошными, а . не пунктирными линиями. Перспектива наблюдаемого объема постоянна,что затрудняет восприятие отображаемых данных .оператором при нахождении двух или нескольких элементов в графичес» кой информационной модели на одном направлении.

Цель изобретения — повышение точности изображения за счет обеспечения возможности отображения невидимых граней объемного изображения

Г унктиром и изменения перспективы объемного иэображения.

832552

Поставленная цель достигается тем, что в.него введены двоичный счетчик, блок элементов ИЛИ,первый и второй блок элементов И, управляемый генератор импульсов, элемент запрета, четвертый и пятый входные регистры, первый и второй аналогоцифровые преобразователи, синусно-косинусный преобразователь и датчик управляющих сигналов, подключенный к блоку управления, при этом двоичный счетчик подключен к блоку управления, ко второму и третьему входным регистрам и к блоку элементов ИЛИ, подключенному ко второму блоку элементов И, ко второму дифференцирующему элементу и к первому блоку элементов И, связанному с управляемым генератором импульсов„ присоединенным через формирователь импульсов к элементу запрета, подключенному к первому дифференцирующему элементу, 20 соединенному со вторым блоком элементов И, связанным с элементом ИЛИ, подключенным ко второму дифференцирующему элементу, к первому и второму интеграторам, причем синусно-ко- 75 синусный преобразователь подключен к первому аналого-цифровому преобразователю, связанному через четвертый входной регистр с процессором,и ко второму аналого-цифровому преобразо30 вателю, связанному через пятый входной регистр с процессором.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 — схема пространственного отображения куба.

Устройство для отображения информации на экране электроннолучевой трубки содержит процессор 1, блок 2: управления, подключенный к блоку 3 памяти, первому 4, второму 5 и треть- 40 ему 6 входным регистрам, соединенным с блоком 3 памяти и процессором 1.

Первый входной регистр 4 подключен к первому дифференцирующему элементу 7 через преобразователь код-время 45

8. Второй 5 и третий 6 входные регистры через первый 9 и второй 10 цифроаналоговые преобразователи связаны с первым 11 и вторым 12 интеграторами. Датчик 13 упРавляющих сигналов подключен к, блоку 2 управления, связанному с двоичным счетчиком 14,который подсоедййен к второму 5 и третьему. б входным регистрами., а также к блоку элементов ИЛИ 15. Блок элементов ИЛИ 15 подключен к первому блоку элементов И 16, ко второму бло" ку элементов И 17 и ко второму дифференцирующему элементу 18. Первый. блок элементов И 16 подсоединен через управляемый генератор 19 импуль- 60 сов к формирователю 20 импульсов, связанному с элементом 21.запрета, подключенному к первому дифференцирующему элементу 7, соединенному с вторым блоком эЛементов И 17, связанным с элементом ИЛИ 22. Элемент

ИЛИ 22 подключен ко второму дифференцирующему элементу 18, а также к первому 11 и второму 12 интеграторам.

Синусно-косинусный преобразователь

23 подключен к первому 24 и второму

25 аналого-цифровым преобразователям, связанным через четвертый 26 и пятый

27 входные регистры с процессором 1.

Устройство работает следующим образом.

Под воздействием управляющего сигнала, формируемого в блоке 2 управления и поступающего по шине О, первый 4, второй 5 и третий б входные регистры сбрасываются в нуль.

Затем под воздействием управляющего импульса, поступающего от блока 2 управления по шине Ь из блока 3 памяти засылается в первый входной регистр 4 код протяженности i-ой грани .куба (аЙ„, а во второй 5 и третий

6 входные регистры — соответственно код проекций этой грани на ось X (g5 Х„. )) и на ось Z ((Ь 2; $ ).

Содержимое входных регистров 5 и б в первом 9 и во втором 10 цифроаналоговых преобразователях преобразуется в напряжения U« H Uz„, пропор1 циоыальные соответственно Х„ и. ь Z„).

Содержимое первого входного регистра 4 в преобразователе 8 кодвремя преобразуется в прямоугольный импульс с постоянной амплитудой и длительностью, пропорциональной (л0„.) . В момент окончания этого импульса с выхода первого дифференцирующего элемента 7 енимается кратковременный импульс, который сбрасывает входные регистры 4, 5 и б в нуль.

В результате с выходов цифроаналоговых преобразователей 9 и 10 снимаются импульсы, длительность которых пропорциональна (А „, а амплитуда— соответственно ) h X ) и (h 2.. )

Под воздействием этих импульсов с выхода первого 11 и второго 12 интеграторов снимаются напряжения Uy(t) и О з(ь), изменяющиеся по линейному закону, а под воздействием их последовательности — по кусочно-линейному. Эти напряжения подводятся к отклоняющей системе ЭЛТ (не показана), чем достигается перемещение следа электронного луча в плоскости ее экрана по образующим граней куба.

Импульс с выхода первого дифференцирующего элемента 7 подводится к блоку 2 управления, информируя его об окончании процесса формирования -ой грани куба. Схема переходит к отображению +1 грани куба. Процессы в ней при этом протекают аналогично рассмотренным.

832552

60 =ееее чееее с Хая Э 4 б5

На фиг. 2 стрелками показано направление,а цифрами-очередность отображения граней куба.

Первая, шестая и десятая грани куба должны отображаться пунктирной -1 линией. Кроме того, вдоль 4-ой и

8-ой граней след электронного луча перемещается дважды, а после окончания отображения 5-ой, 9-ой и 14-ой граней след электронного луча должен возвращаться в начало координат.

Это достигается следующим образом.

Перед началом отображения первой грани куба сигналом, поступающим от блока 2 управления, двоичный счетчик

14 сбрасывается в нуль. Затем под воздействием каждого импульса, поступающего от блока 2 по шинеа,. содержимое счетчика 14 увеличивается на единицу.

Когда .содержимое счетчика 14 равно единице, шести и десяти, с первого выхода с блока элементов ИЛИ

15 снимается напряжение и импульс с выхода преобразователя код-время 8 проходит через первый блок элементов

И 16. Этим достигается возбуждение управляемого генератора 19 импуль- сов, который вырабатывает колебания, изменяющиеся по гармоническому закону, с выхода формирователя 20 импульсов снимаются прямоугольные импульсы, соответствующие положительным полупериодам колебаний, снимаемых с выхода управляемого генератора 19 импульсов.

Если на двух запрещающих входах элемента 21 запрета сигналй отсутствуют, то через этот элемент проходит импульс, снимаемый с выхода преобразователя 8 код-время. Импульс

0, снимаемый с выхода элемента 21 запрета, представляет собой сигнал подсвета электронного луча ЭЛТ. Этот сигнал подводится к управляющему электроду ЭЛТ.

Под воздействием последовательности импульсов, поступающих на первый вход элемента 21 запрета, осуществляется импульсная модуляция сигнала U„, чем достигается отображение первой, шестой и десятой граней куба пунктирными. При этом необходимо заметить, что при поступлении импульсов по первому входу элемента 21 запрета, сигнал на втором его входе запрета ,отсутствует. Этот сигнал поступает co второго выхода д блока элементов

ИЛИ 15.

При отображении граней куба сплбшными линиями (например 2,3,4 и т.д.j сигналы на выходах с и B блока элементов ИЛИ 15 отсутствуют, и импульс с выхода преобразователя код-время

8 проходит через элемент 21 запрета.

Едли содержимое двоичного счетчика 14 равно одиннадцати и тринадцати, :то след электронного луча перемещает ся вторично вдоль граней куба 8 и 4, поэтому с выхода д блока элементов

ИЛИ 15 снимается напряжение,и сигнал подсвета электронного луча через элемент запрета 21 Не проходит, При отображении пятой и девятой граней куба с третьего выхода Е блока элементов ИЛИ 15 снимается сигнал. В момент era окончания с выхода второго дифференцирующего элемента 18 снимается кратковременный импульс, который проходит через . элемент ИЛИ 22 и переводит интеграторы 11 и 12 в исходное состояние.

Время этого перехода меньше времени записи кодов во второй и третий входные регистры 5 и 6 и преобразо15 вания этих кодов в цифроаналоговых преобразователях 9 и 10.

При отображении 14-ой (последней) грани куба с четвертой с выходной шины блока элементов ИЛИ 15 снимает20 ся напряжение. Поэтому в момент отображения этой грани кратковременный импульс, снимаемый с выхода первого дифференцирующего элемента 7, про-. ходящий через второй блок элементов

75 И 17 и элемент ИЛИ 22, переводит интеграторы il и 12 в исходное состояние. Кроме того, этот импульс с выхода блока элементов И 17 сбрасывает двоичный счетчик 14 в нуль и информи30 рует блок 2 управления о6 окончании процесса отображения куба.

Блок элементов ИЛИ 15 представляет собой совокупность следующих четырех комбинационных логических схем.

Двоичный счетчик 14 имеет четыре прямых и четыре инверсных выхода, так как максимальное число, которое фиксируется в нем, равно 1110.

Обозначим прямые и инверсные выходы двоичного счетчика 14 соответ40 e„,å,е, е и е„, е 2, ез ед.

Сигнал с выхода с блока элементов

ИЛИ 15 снимается при равенстве содержимого двоичного счетчика 14 0001, 45 0110 и 1010. По этому выходу, таким образом, реализуется переключательная функция у =е„р е е qe„o е е ч й„е е е, .

Реализующая ее логическая схема состоит из трех элементов И и одного элемента ИЛИ.

С выходной шины 0 блока элементов ИЛИ 15 снимается напряжение при одиннадцатом и тринадцатом переме-. щении следа электронного луча вдоль граней куба 8 и 4, т.е. когда содержимое счетчика 14 равно 1000 и 1101.

По этому выходу реализуется переключательная функция

Реализующая эту переключательную функцию логическая схема состоит

832552 из двух элементов Ц и одного элемента ИЛИ.

С выходной шины 8 блока элементов

ИЛИ 15 снимается напряжение при отображении пятой и девятой граней куба, когда содержимое счетчика 12 равно 0101 и 1001. Поэтому

4з= е э 4 Ч Р„ ЕЪ 4 2. 4

И наконец, напряжение с шины блока элементов ИЛИ 15 снимается, когда содержимое счетчика 12 равно

1110. Поэтому

Я Ъ4

Таким образом, блок элементов ИЛИ

15 может включать в себя восемь элементов И с четырьмя входами и три элемента ИЛИ с двумя входами.При необходимости приведенные выше перек- 2О лючательные функции могут. быть минимизированы и рассмотрены совместно.

Однако, в настоящее время их миними-. зация, как правило, не производится, так как комбинационные логические схемы выполняются на интегральных схемах, которые являются функционально полными и соответствуют неминимизируемым переключательным функциям.

При необходимости изменения перспективы отображаемого куба оператор вращает штурвал синусно-косинусного преобразователя 23 и нажимает одну из двух или сразу две кнопки датчика 13 управляющих сигналов.

С одной обмотки cHHjjcHQ-косинусного преобразователя снимается напряжение, пропорциональное синусу угла поворота штурвала, а с другого-косинусу. Эти напряжения преобразуются соответственно в первом 24 и втором 40

25 аналого-цифровых преобразовате.лях в числа выраженные цифровым двоичным кодом. Эти числа записываются соответственно в четвертый 26 и пятый 27 входные регистры, откуда засылаются в процессор 1, в который по.сигналу, поступившему с управляющих сигналов датчика 13 к блоку 2 управления, засылаются коды йХ„ и ф2;3 с входных регистров 5 и 6 ° Перспектива куба может изменяться как посредством вращения куба

"вокруг оси Z, так и Х. Поэтому датчик 13 управляющих сигналов представляет собой две кнопки, при нажатии каждой из которых формируется крат;ковременный импульс, поступающий к блоку 2 управления. В зависимости от того, какая из них нажата, сигнал к блоку 2 управления поступает по одной из выходных шин датчика 13 управляющих сигналов или по двум одновременно. В процессоре 1 при этом преобразуются коды (n Q (и (ь2„.$

Преобразованные Коды (4 Х„() и р 2,()) засылаются затем в блок 3 памяти по прежним адресам. Преобразования в процессоре при этом выполняются по известным выражениям аффинных преобразований координат:

У

f "-(f4<>-- сей q, 3- АХ. -Ядств

f42„(<)Qja)(. ° S qq, + (а2,. Сов „

Улучшение качества начертания куба и возможность изменения его перспективы по желанию оператора позволяет повысить точность отображения информации, обработанной в электронной цифровой вычислительной машине, представить данные в псевдообъеме, уменьшить эмоциональную нагрузку и утомляемость оператора, а также повысить эффективность работы оператора с таким устройством.

Формула изобретения

Устройство для отображения объемной информации на экране электроннолучевой трубки, содержащее процессор, блок управления, подключенный к блоку памяти, первому, второму и третьему входным регистрам, соединен-. ным с блоком памяти и процессором, первый входной регистр подключен к первому дифференцирующему элементу .через преобразователь код-время,второй и третий входные регистры соответственно через первый и второй цифроаналоговые преобразователи связаны с первым.и вторым интеграторами, и формирователь импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности отображения за счет обеспечения возможности отображения невидимых граней объемного изображения пунктиром и изменения перспективы объемного иэображения, в него введены двоичный счетчик, блок элементов ИЛИ, первый и второй блок элементов И, управляемый генератор импульсов, элемент. запрета четвертый и пятый входные регистры, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, синусно-косинусный преобразователь и датчик управляющих сигналов, подключенный к блоку управления, при этом двоичный счетчик подключен к блоку управления, ко второму и третьему входным регистрам и к блоку элементов ИЛИ, подключенному ко второму блоку элементов

И, ко .второму дифференцирующему элементу и к первому блоку элементов И, связанному с управляемым генератором

;импульсов, присоединенным через формирователь импульсов к элементу запрета, подключенному к первому дифференцирующему элементу, соединенному

832552 со вторым блоком элементов И, связанным с элементом ИЛИ, подключенным ко второму дифференцирующему элементу, к первому и второму интеграторам, причем синусно-косинусный преобразователь подключен к первому аналогоцифровому преобразователю, связанному через четвертый входной регистр с процессором, и ко второму аналогоцифровому преобразователю, связанному через пятый входной регистр с процессором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2685827/18-24, кл. G 06 К 15/20, 1978.

2. Говоров В.С., Горбунов А.Г.

Устройство преобразования машинного алфавита в зрительный.-"Механизация и автоматизация управления".

1979, Р 2, с. 48-50 (прототип).

832552

Составитель Л.Абросимов

Редактор М.Ликович Техред С.Мигунова Корректор Н,Швыдкая

А;

Заказ 3331/37 Тираж 745 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .

113035,Москва,Ж 35 Раушская наб.,д.4/5

Филйал ППП"Патент",г. Ужгород, ул. Проектная, 4