SU834692A1

SU834692A1 - Устройство дл вывода полутоновыхизОбРАжЕНий ТРЕХМЕРНыХ Об'ЕКТОВ НАэКРАНЕ ТЕлЕВизиОННОгО пРиЕМНиКА

Info

Publication number: SU834692A1
Application number: SU772529551A
Authority: SU
Inventors: Борис Степанович Долговесов; Аристарх Михайлович Ковалев; Виктор Николаевич Котов; Анатолий Александрович Лубков; Юрий Ефремович Нестерихин; Константин Федорович Обертышев; Александр Сергеевич Токарев
Original assignee: Институт Автоматики И Электрометриисо Ah Cccp
Priority date: 1977-10-19
Filing date: 1977-10-19
Publication date: 1981-05-30
Also published as: DE2845576A1; JPS5477537A; GB2008368A; FR2406927A1

Description

В данном устройстве введен р д улучшений. В частности, устроена пам ть видимых сегментов, вычислите видимых сегментов по двухмерньш проекци м заменен приоритетным генератором видимых сегментов, дл которого информаци о приоритете сегментов (их расположении по дальности от наблюдател ) подготавливаетс заране специальным приоритетным процессором Однако в известном устройстве сущест . вует р д недостатков, снижающих проиводительность системы или объем отображаемой информации в течение телевизионного кадра.

Недостатки заключаютс в том, что в качестве элементов, описывающих проекции;;трехмерных объектов в плоскости обзора, выбраны ребра граней, что требует при формировании элементов строки изображени реализации таких трудоемких операций как опреде ление и поддержание списка активных ребер, т.е. ребер, которые пересекают текущую строку изображени . После того, как найдены пересечени ребер со строкой, необходимо найти и объединить два ребра, относ щиес к одной грани, и сформировать, таким образом, сегмент грани. Кроме того , дл вы влени видимого сегмента на заданном участке строки необходимо сегменты х:ортировать в соответствии с их приоритетом. В известном устройстве поэтому предусмотрена св зь от приоритетного процессора к приоритетному генератору видимых сегментов, через которую передаютс приоритеты граней. Реализаци производительной системы затруднена и тем, что врем на выполнение вышеописанных операций в нем ограничено периодом строчцой развертки.

Цель изобретени - расширение области применени устройства за сче увеличени объема отображаемой информации в реальном масштабе времени .

Указанна цель достигаетс тем, что в устройство введены последоваг тельно соединенные формирователь трапеций , подключенный к вычислителю проекций трехмерных объектов, блок сортировки трапеций по полосам телевизионного растра и вычислитель пересечени трапеций со строкой растра , подключенный к приоритетному генератору видимых сегментов строки, а выход, приоритетного процессора соединен со входом вычислител проекций трехмерных объектов.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит приоритетный процессор 1, вычислитель 2 проекций трехмерных-объектов, формирователь 3 трапеций, .блок 4 сортировки трапеций по полосам телевизионного растра вычислитель 5 пересечени трапеций

со строкой растра, приоритетный генератор б видимых сегментов строки фор1«шрователь 7 видеосигнала и телевизионный приемник 8.

Устройство работает следующим образом.. .

Координаты текущего положени наблюдател поступают из ЭВМ по магистрали св зи в приоритетный процессо 1, в котором осуществл етс вычисление приоритетов отображаемых объек тов в соответствии с их расположение относительно наблюдател .

Приоритетно упор доченный список объектов передаетс в вычислитель 2 проекций трехмерных объектов, В вычислителе проекций производитс преобразование объектов в соответствии с положением наблюдател , вычисление перспективной проекции отображаемых объектов на плоскость наблюдени , удаление объектов, не попавших в поле зрени наблюдател , и удалени задних граней отдельных объектов. На выходе вычислител 2 проекций формируетс приоритетно упор доченный список граней преобразованных объектов , который поступает на формирователь 3 трапеций. Формирователь 3 трапеций разбивает поступак цие грани объектов на трапеции, Ti.e. такие участки грани, в которых две стороны (основани трапеции) параллельны строкам растра и проход т через вершны грани, а боковые стороны совпадают с соответствующими ребрами грани. Приоритетно упор доченный список образованных трапеций подаетс на блок 4 сортировки трапеций по. полосам телевизионного растра. Кажда полоса включает определенное число строк телевизионного растра. Массив трапеций разбиваетс на подмассивы, количество которых соответствует числу выбранных полос, в результате этого в каждом из подмассивов записаны те трапеции, положение которых на поле растра лежит в диапазоне значений координат начала и конца данной полосы , при этом сохран етс приоритетность трапеций внутри подмассива. Описанные операции выполн ютс за врем обновлени информации, кратное периоду кадровой развертки.

Полученные прдМассивы трапеций в предыдущем кадре поступают на вычислитель 5 пересечени трапеций со строкой растра, где одновременно определ ютс координаты пересечени боковых сторон трапеций с текущей строкой , в результате чего получаютс сегменты. Сегменты текущей строки телевизионной развертки подаютс на вх приоритетного генератора б видимых сегментов строки, который выдает на формирователь 7 видеосигнала цвет того сегмента, чей приоритет выше дл текущего значени X на строке.

В формирователе 7 видеосигнала создаетс полный теленизионный сигнал, который поступает на телевизионный приемник 8.

Основным параметром, позвол ющим эффективно использовать системы цифрового си 1теза изображений трехмер ных объектов в таких област х, как например авиационные тренажеры, вл етс объем-динамической информации, отображаемой за кадр (производительность системы). Как отмечалось, производительность известной системы ограничена из-за необходимости выполнени трудоемких вычислительных операций в цифровом видеопреобразоватёле проекций объектов в элементы разложени телевизионного растра за врем , равное периоду строчной развертки телевизионного уст-оойства отображени

В отличие от известного устройства где дл описани перспективных проекций объектов на плоскость используютс ребра многоугольников, в предлагаемой системе в качестве примитива дл описани объек ов использована трапеци . Дл формировани и обработки трапеций в систему введены последовательно соединенные формирователь трапеций, блок сортировки .трапеций по полосам телевизионного растра и вычислитель пересечени трапеций со строкой растра.Кроме того, приоритетный Профессор подключен к вычислителю проекций трехмерных объектов.

. Введение новых элементов позвол ет получить р д преимуществ, состо щих в том, что обработка объектов с целью получени перспективных проекций граней на плоскость в вычислителе проекций осуществл етс в правильном приоритетном пор дке. Так как при этом грани, поступающие на даль нейшую обработку, оказываютс приоритетно упор доченными то и трапеции в каждой полосе телевизионного растра, и сегменты, полученные от вычислител пересечени трапеций с текущей строкой растра, следуют в . пра:вильном приоритетном пор дке . Таким образом устран етс приоритетна сортировка сегментов на строке.

В предлагаемой системе генерируютс и сортируютс приоритетно упор доченные трапеции по полосам телевизионного растра в течение времени, равного периоду кадровой развертки на предьвдущем кадре. Така предварительна сортировка устран ет необходимость формировать и поддерживать список активных ребер граней в течение ка одого периода строчной развёртки отображаемого кадра.

Кроме того, в системе устранена операци по формированию сегментов путем сли ни двух ребер, принадлежащих одной грани, так как образование сегментов происходит автоматически при вычислении пересечени трапеций со строкой растра.

Рассмотренные отличительные особенности системы, проверенные экспериментально в процессе научно-исследовательской работы, позвол ют в итоге сократить объем вычислительных операций, производимых в течение периода строчной развертки, что приводит к повышению производительности систег йл в целом.

o

Эффект от использовани системы с повышенной производительностью в такой области, как авиационные тренажеры , состоит в возможности отображать окружакзщую обстановку, выдаваемую на

5 экран тренажера, наиболее приближающуюс к реальной действительности, а (Также имитировать такие услови полетов , которые не возможны дл систем с малой производительностью (много .

0 подвижных объектов и т.п.). Это по: вол ©т повысить качество обучени летного состава, сократить врем обучени и число регшьных тренировочных полетов.

Базовый комплект предлагаемой

5 системы позвол ет отображать за врем одного кадра изображение, включающее до 4000 трапеций. Производительность предлагаемого устройства определ етс в 10.00 потенциально

0 видимых ребер на один кадр.

Коэффициент повышени производительности предлагаемой системы Ч относительно прототипа вычисл етс по формуле

5

К U ,

. Р Г

где К - количество отображаемых трапеций i

0

Р - количество отображаемых ребер в известном устройстве; fjf - коэффициент, перевод щий потенциально-видимые ребра в трапеции.

Дл многоугольников, описывающих

5 объекты в подобгалх системах I где число вершин в многоугольнике.

При использовании дл описани объектов многоугольников, содержащих четыре и более вершин, коэффициент

0 повышени производительности составл ет Q « 4 - 5.

Claims

1.Патент США 3736564, кл. G Об К 15/20, 1973.

2.Raike R.R. Compu-Scene-Modu1 а г approach to day-nigt computer image

islmulatlon.- Proceedings SYAA Visual and Motion Simulation Conference, April 1976 (прототип).