Устройство для формирования сигнала изображения

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1738192

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к ивт. саид-ву(51)М. Кл.

Н 04 N 5/22 (22) Заввлено 20.04.77 (2l } 2477744/3.8-09 с присоединением заявки РЙ

Государственный камнтет

СССР (23) П риоритет

Опубликовано 30.05.80 Бюллетень №20 оо делам изобретений к открытий (53) УДК621.397 (088.8) Дата опубликования описания 04,06,80 (72) Авторы изобретения

И. Н. Туглин и Р. A. Мвйзульс (7I) Заявитель. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛА

ИЗОБРАЖЕНИЯ

Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано для формироввния статических и динамических испытательных изображений, таблиц, заставок, фигур вытеснения, тексто5

ebn. и знаковых изображений, в также в специальных системах, имитирующих игровые ситуации, для отображения информации на черно-белых и цветных индикаторах телевизионного типа.

Известно устройство для формирования сигнала изображения, содержвшеесинхрогенератор, первый выход которого соединен с входами формирователя снт нала знаковых изображений и формирОвателя сигнала статических изображений, блок управления, выход которого соединен с управляющим входом формирователя сигнала ствтических иэображений, и цифроаналоговый преобразователь gl)

Однако известное устройство имеет следуюшие недостатки: ограниченные возможности при формировании подвижных изображений, так как не обеспечивает сложных видов перемещений нв растре с изменением направления и скорости; ограниченные возможности и недостаточную оперативность при формировании знаковых изображений (надписей, цифровых отметок, сит налов точного времени и т.п. ); недостаточную раэпичимость, а следовательно, недостаточную оперативность распознавания GHBKoao9 информации нв фоне меняющихся или движущихся цветных изображений, Бель изобретении - расширение диапазона формирования изображений.

Для этого в устройство для формирования сигнала изображения, содержащее синхрогенератор, первый выход которого соединен с входами формирователя сигнала знаковых изображений и формирователи сигнала статических изображений, блок управления, выход которого соединен с управляющим входом формирователя сигнала статических изображений, и цифроаналоговый преобразователь, введены

3 73819 управляемый делитель частоты форми рователь сигналов динамических изображений, формирователь сигналов фигур вытеснения кадра, логический блок, маTpHGa яркост Ой перекодировки сигнала и 5

-счетчик временного отсчета, причем первый и второй выходы синхрогенератора как непосредственно, так и через управляемый делитель частоты подключены к соответствующим параллельно соединен- 10 ным входам формирователя сигналов динамических изображений и формирователя

„сигналов фигур вытеснения кадра, выходы которых и выход формирователя сигнала статических изображений соединены с соответствующими тремя входами логического блока, а его управляющий вход и параллельно подключенные управляющие входы формирователя сигналов динамичес ких изображений, формирователя сигналов фигур вытеснения кадра, формирователя сигнала знаковых изображений, управляемого делителя частоты и счетчика временного отсчета подключены к выходу блока управления, выход логического блока

15 через матрицу яркостной перекодировки : I сигнала соединен с входом цифроаналогоеоге преобразователя, второй выход синхрогенератора соединен с входом синхроЗО низации счетчика временного отсчета, первый выход .которого соединен с вторым входом формирователя сигнала знаковых изображении, выход которого подключен к второму входу матрицы яркостной перекодировки сигнала, а второй выход счетчи35 ка временного отсчета соединен с входом блока управления.

На чертеже изображена структурная схема устройства, Устройство содержит синхрогенератор

1, формирователь 2 сигнала зйаковых

: изображений, формирователь 3 сигнала статических изображений, блок 4 управления, цифроаналоговый преобразователь 5, 45 управляемый делитель 6 частоты, формирователь 7 сигналов динамических изображений, формирователь 8 сигналов фигур вытеснения кадра, логический блок

9, матрицу 10 яркостной перекодировки сигнала и счетчик 11 временного отсчета.

Устройство работает следующим образом.

Синхрогенератор 1 формирует линейновозрастающие разрядные функции гори55

:зонтальной и вертикальной дискретизации- цифровые развертывающие функции, которые используются в схеме с инхрогенератора для формирования сигналов син2 ф хронизации и гашения и одновременно в формирователях 2, 3, 7 и 8 соответствен» но сигналов знаковых, статических и динамических изображений и фигур вытеснения кадра в качестве первичных (опорных) сигналов в целях формирования.

Формирователь 2 сигнала знаковых изображений построен по двухступенчатой схеме, в которой методами математической логики на основе цифровых развертывающих функций (АРФ) синхрогенератора сначала формируются знаки (буквы, цифры, специальные знаки и т.д.),, а также горизонтальные и вертикальные координаты этих знаков на растре, а за-. тем путем реализации для каждого знака операции коньюнкции для трех переменных и последующей дизъюнкции полученных выражений формируется сигнал текстовых элементов изображения (над пи@ей, цифровых отметок, сигналов точного времени и т,д.). При этом для синтеза знаков используются ЦРФ младших разрядов, а для синтеза координатстарших разрядов.

Формирователь 3 сигнала статических изображений, используя ЦРФ синхрогенератора, формирует широкую номенклатуру неподвижных испытательных изображений, которые позволяют произвести всестороннюю проверку и точную настройку современных цветных и черно-белых видеокон- .

TpoJIbHb устройств и телевизионных приемников. Такими сигналами могут быть сигналы сетчатого„точечного или шахматного полей, цветных полос, цветовых мозаик, градационных клиньев, кругов, окружностей и, наконец, сложных изображений в виде электронных испытательных таблиц (ЗИТ).

Синтезируемые формирователем 3 изображения строятся из набора более простых изображений, каковыми являются

1 вертикальные и горизонтальные линии различной кирины, а также прямоугольники и квадраты, образованные пересечением этих линий, в том числе элементы точечного поля и прямоугольные участки, используе.алые для формирования ЭИТ, Ширина линий и размеры прямоугольников на телевизионном растре определяются периодичностью формирующих их функций дискретизации младшего разряда, а число их на растре — периодичностью функций дискретизации старшего разряда.

Формирователь 3 сигнала статических изображений подобно формирователю 2 целесообразно выполнять по двухступен73819 чатой схеме, в которой сначала формиру ются основные испытательные изображ -, ния, а затем на их основе производится синтез комбинированных изображений и

31IT, а также выбор изображений. 5

Для получения одновременно гростой и гибкой (позволякшей легко изменять текстовую информацию на растре или вид ис пытательных изображений) схемной структуры формирователей 2 и 3 наибо- 10 лее целесообразной элементной базои для выполнения первых ступеней этих блоков являются постоянные запоминаюшие устройства (ПЗУ) в виде больших . интегральных схем. Вторые ступени формирователей целесообразно выполнять с использованием коммутаторов цифровых сигналов и схем логического сложения.

Формирователь 7 сигналов динамических изображений формирует испытательные изображения, которые могут перемешаться на растре в любом направлении и с различными скоростями. Эти изображения могут иметь специальную форму или в ряде случаев повторять изображения

25 формирователя 3, Подвижные изображения йозволяют легко обнаружить небольшие геометрические искажения ТВ растра, которые с трудом обнаруживаются при использован ии неподвижных ис пытательных

30 изображений. Поэтому их применение эффективно в системах, где обнаружение гео,, метрических искажений наиболее важно; например в измерительных приборах с отображением результатов измерений на ТВ растре5 в аналоговой форме или в специальных - .

ТВ системах для научных исследований.

Эти изображения необходимы, кроме того, для анализа искажений сигнала в совре40 менных и перспективных системах цифрового телевидения. И, наконец, подвижные изображения в зависимости от их конфигурации могут применяться в качестве заставок и фоновых изображений для ТВ

45 вешания.

Формирователь 7 сигналов динамических изображений выполняется также как формирователь 3, но в отличие от послед1 него в качестве первичных сигналов в цепях формирования используются ?АРФ собственного делителя частоты, построение которого, число разрядов и тактовая частота .на входе аналогичны делителю частоты синхрогенератора 1. Двоичные разряды делителя 6 частОты, форми руюшие 1ЛРФ горизонтальной и вертикальной дискретизации, устанавливаются в определенное исходное положение соот2 6 ветственно в интервалах обратного хода строчной и кадровой развертки. При этом

БРФ и формируемые на их основе сигналы жестко связаны по фазе с сигналами синхронизации. Для перемешения изображения на растре необходимо с определенной тактовой частотой изменять в ту или иную сторону установочный код разрядов делителя 6 частоты . Изменяя соответствуюшим образом установочные коды и тактовые частоты, можно получить сдвиг изображения в любом направлении. Для изменения установочных кодов могут быть использованы управляемые реверсивные счетчики, а для изменений тактовой частоты и соответственно скорости перемешения изображений - управляемый делитель

6 частоты, . Таким образом, формирователь 7 сигналов динамических изображений выполняется по трехступенчатой схеме, в ко.торой сначала формируются БРФ горизонтальной и вертикальной дискретизации, перемешаюшиеся относительно сигналов синхронизации, далее на их основе формируются испытательные изображения к, наконец, производится синтез комбинированных изображений и. ЭИТ и выбор изображений.

Наиболее целесообразной элементной базой для выполнения управляемого делителя 6 частоты, а также реверсивных счетчиков и делителей частоты, входяших в схему формирователя 7, являются пересчетные схемы средней и большой степени интеграции, Остальные блоки формирователя 7 выполняются аналогично соответствуюшим блокам формирователя 3.

Формирователь 8 сигналов фигур вытеснения кадра формирует на растре подвижные или изменяюшиеся в размерах геометрические фигуры - горизонтальные и вертикальные полосы, прямоугольники, треугольники, ромбы, круги и т.д. Кроме того, он формирует разделяюшие растр отдельные подвижные линии — прямые, параболы, синусоиды и т,д. Эти фигуры приводняются для микширования изображений путем медленного вытЕснения одного изображения другим, что может быть испогьзовано в случае их применения в качестве заставок, фоновых изображений и т.д. В принципе все фигуры вытеснения независимо от их сложности могут быть сформированы цифровыми методами. При этом формирователь 8 строится аналогично формирователю 7. Однако некоторые фигуры, для синтеза которых цифровыми

7 73819 методами необходимы ПЗУ сверхвысокого быстродействия и большой степени интеграции, не освоенные в настоящее время промышленностью, целесообразно формировать аналоговыми или цифроаналоговыми методами.

Логический блок 9 в соответствии с командами, поступающими от блока 4 управления, используя в качестве первичных сигналов сигналы формирователей Ip

3, 7 и 8, синтезирует на их основе сигналы, представляюшие собой разнообразные логические выражения - простые и

-сложные. Он л<ожет в отдельности пропускать тот или иной сигнал, а также 15 сйнтеэировать дизъюнктивные и конъюктивные логические выражения или их комбинации, Пропущенные в отдельности сигналы формирователей 3 и 7 используются в качестве испытательных, а их 20 комбинации могут найти широкое применение в качестве заставок и фоновых изображений для 11ТВ. Закономерные и незакономерные чередования цветных элементов и особенно их вариации могут 25 создавать сложные узоры и трюковые эффекты, Надписи, синтезируемые формирователем 2 знаковых изображений, могут занимать на растре произвольное положе- 30 ние, образуя порой пересекаюшиеся подмножества с фоновым изображением. Естественно, что при отображении знаков, сигнал которых соответствует уровню белого, на "светлых" участках изображения детальная контрастность надписей будет равной нулю или недостаточной, что приведет к ухудшению распознавания. Поэтому целесообразно осуществить такую пе- рекодировку сигналов знаковых .изображе- 40 ний, при которой на светлом фоне (белом;" желтом, голубом, зеленом) надпись была бы черной, а на темном фоне (пурпурном, красном, синем,.черно м) - белой.

Эти условия могут быть реализованы логическими функциями в виде нормальной дизъюнктивной формы. Они осуществляются матрицей 10 яркостной перекодировки, Наиболее целесообразной формой выполнения логического блока 9 и матрицы 10 .. 50 являются ПЗУ в виде больших интегральных схем, Выбор режима работы предлагаемого устройства производится блоком 4 управления. Данный блок обеспечивает работу устройства как в режиме ручного управления, так и в режиме автоматической смены изображений и текстовой информа

2 8 ции. С выхода блока 4 сигналы управления подаются на соответствующие входы формирователей 2, 3, 7 и 8 сигналов изображений, управляемого делителя 6 частоты, логического блока 9 и счетчика 11 временного отсчета, В зависимости от программы работы, задаваемой блоком 4, формирователь 2 сигнала знаковых изображений синтезирует определен- ные надписи и цифровые отметки и располагает йх в тех или иных местах растра.

Сигналы управления определяк т выбор изображений, синтезируемых формирователем 3 сигнала статических иэображений, формирователем 7 сигналов динамических изображений и формирователем 8 сигналов фигур вытеснения, а также выбор вида комбинационных логических функций, формируел ых логическим блоком 9, т.е. в конечном итоге эти сигналы определяют вид формируемого устройством изображения.

Кроме того; они определяют динамические свойства (направление и скорость перемещения) подвижных изображений и фигур вытеснения. И, наконец, сигналы блока 4 управляют счетчиком 11 временного отсчета, определяя режим его работы.

Импульсы кадрового гашения цифрового синхрогенератора 1, частота которых равна 50 Гц, а стабильность частоты определяется стабильностью работы кварцованного генератора задаюших импульсов, используются в качестве задающих в схеме счетчика 11 временного отсчета, Счетчик формирует импульсные последовательности с периодом следования, равным секунде, минуте, часу, суткам. Эти последовательности управляют работой цифрового коммутатора, входящего в схему формирователя 2 сигнала знаковых изображений, и в результате формируется сигнал временного отсчета, который отображается в цифровом виде на ТВ растре.

Сигналы временного отсчета в зависимости от режима работы счетчика 11 могут использоваться для фиксации текущего времени, фиксации временных интервалов (секундомер), обратного отсчета времени (стартовые часы) и т.д. Временные отметки с выхода счетчика 11 подаются, кроме того, на вход блока 4 управления и управляют его работой в режимах- автоматической смены изображений и работы по программе.

Формирователи 2, 3, 7 и 8 сигналов синтезируют сигналы основных цветов (R,, g,, В ) в виде многоразрядных кодовых комбинаций. Преобразование

738192 10 тем, что, с целью расширения диапазона формировании иэображений, в него введены управляемый делитель частоты, форми-, рователь сигналов динамических изобра5 . жений, формирователь сигналов фигур вытеснения кадра, логический блок, матрица яркостной перекодировки сигнала и счетчик временного отсчета, причем первый и второй выходы синхрогенератора как непосредственно, так и через управляемый делитель частоты подключены к соответствующим параллельно соединенным входам формирователя сигналов динамических изображений и формирователя сигналов фигур вытеснения кадра, — выходы которых и выход формирователя сигнала статических изображений соединены с соответствующими тремя входами логического блока, а его управлявший вход и параллельно подключенные управляющие входы формирователя сигналов дина мических иэображений, формирователя сигналов фигур вытеснения кадра, формирователя сигнала знаковых изображений, 25 управляемого делителя частоты и счетчика временного отсчета подключены к выходу блока управления, выход логического блока через матрицу яркостной перекодировки сигнала соединен с входом цифроаналогового преобразователя, второй выход синхрогенератора соединен с входом синхронизации счетчика временного отсчета, первый выход которого соединен с вторым входом формирователя сигнала знаковых изображений, выход которого подключен к второму входу матрицы яркостной перекодировки сигнала, а второй выход счетчика временного отсчета соединен с входом блока управления.

:.этих комбинаций в аналоговый сигнал калиброванного уровня, осуществляется с высокой точностью:цифроаналоговым преобразователем 5. Последний во избежании перегрузки элементов тракта передачи производит уровневое кодироваwe сигналов в зависимости от их цветности Размах сигналов насыщенных цветов уменьшается до 75о/оот их полного размаха. Размах сигналов, создающих элементы белого цвета, сохраняется неизменным. Преобразователь 5 может быть выполнен в виде ПЗУ.

Предлагаемое устройство в отличие от известного имеет расширенный диапазон формирования изображения, т.e, обеспечивает формирование широкой номенклатуры испытательных изображений (статических и динамических), заставок и фоновых иэображений благодаря многообразию типов формирователей и в основном за счет возможности взаимного комбинирования их сигналов; обеспечивает широкие возможности и большую оперативность

/ при формировании:.знаковых изображений (надписей, цифровых отметок и т.д.);

o6ecпечивает хорошую различимость, а слеpîâaòåëüío, и оперативность распознавания знаювой информации на фоне меняющихся или движущихся цветных изображений.

Устройство для формирования сигнала изображения, содержащее синхрогенератор, первый выход которого соединен с входами формирователя сигнала знаковых иэображений и формирователя сигнала стати» ческих изображений, блок управления, выxîä которого соединен с управляющим входом формирователя сигнала статических изображений, и цифроаналоговый преобразователь, о т л и ч а ю ш е е с я

Формула изобретении

Источники информации, принятые во внимаиие при экспертизе

:1. Авторское свидетельство СССР

¹ %70830, кл. G 06 К 15/20, 1872 (прототип) .

738192

Составитель А. Панов

Редактор Н. Суханова Техреду.Кастепевич Корректор Г.Решетник

Заказ 2833/39 . Тираж 729 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР о делам изобретений и откфдтий

113035, Москва, Ж-35, Раушскаа наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4