автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Аппаратурное обеспечение подсистемы отображения информации реального времени

ПЕНЗЕНСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

Для служебного пользования

эк,№ 000062 Ф

РЕМОНТОВ Андрей Петрович

АППАРАТУРНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПОДСИСТЕМЫ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ

Специальность 05.13.05 — Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ПЕНЗА 1991

Работа выполнена на кафедре «Информационно-вычислительные системы» Пензенского политехнического института.

Научный руководитель — заслуженный деятель науки и техники РСФСР, доктор технических наук, профессор Э. К. Шахов.

Официальные оипонентц — доктор технических наук, профессор А. И. Годунов, кандидат технических наук А. Н. Свирский.

Ведущее предприятие — НПО «Взлет» (г. Москва).

Защита диссертации состоится 19 сентября 1991 года, в 14 час., на заседании специализированного Совета К.063.18.01 в Пензенском политехническом институте по адресу: 440026, г. Пенза, ул. Красная, 40.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан с ^ > ■^¿-^(Р^^^Р 1991 г.

Ученый секретарь специализированного Совета к. т. н., доцент

Ю. Л\. Крысин

ОБЩАЯ ÏAPAIITEPIÎCTKICA РАБОТУ

А у туа." L.-: с с ть л1те ел; га. Рг nsjps разви-гня гг. Прогргзо» Г уСЛ05К5Я'ЛК npCCSOSOE ГрЗЕЗЗ^ПОЖКК^ JSíITCJibBCC-тв челэззке soc саяее azpoiros гокмгвагж ssxcctr н^тожт^грг--вэннке сгсггкы упра'злеяпя х: сеучеяш (АС!Уй) »зг. тля соглггчпкпл управления слсягнтчт. rociiecbsnc. так :: zar случензя угрявлен::;.. Таквэ сжстемв сгаэсктоа к якзссу чгяэяапс-ars&zsn&z cecv^.v, ректвзаость ^увмхггзгхевзкгя кстсрцз. во насток ззгизат сх качаез-ва работа в екзтзгтг ч&яогека-сшарггсра - гктзнзогс участггк-кз прецгеоа утоанйзкяя.

Оалсвная пв$орм2»лвонная нагрузка 40 (ä- 90л) првлг^тся па ere зрктзльяи*: зггалкзааср. Погрому- двягралляое кзетз' г npœsoss эгавмэдействгя с- tsansoí: в .'.CJaO езяплает" аппаратура отгсрс— яеязк 3;í5cpEírsi;. Эта aanaparyps з езсталг з-г-гаезуг ппгт-а-

телыий. тдоагжй пзс, доотег^от 5С* «ces техагчвояг::

арздегв. Поэтов со о тез гг тьуепдг телнкчес -у.?, ергге es лс бкцелить 2 лввевгтеь? &5гбра:гг."ц-7 z3rcpr.e-un :п::::.

йазе^ся X.3CS3CTSG псхсксми, ::гг отгергтззае гг;ор:.2п::. остшзстзлг.зтся ка ра&пган!.": ucüsnrnsr. псугсгстг::^ узлег:::-

мзззс разделать вг группу ne фуякшюналькп'у казязчгнгл.

I. СпгаиалгйВЕ L'OK, 'зрактгрг^угситзгея разнгрэдзостк: средств отсбрзЕСЧИя шрертлецки, б хсоттры:: яртелгнлэтэл vs'xjt/:j::¡s сапн ккдшеатсрог для реаезкя пжгреткь'г; спешза.".—!;:: зе.ц2г сгобрг-

"лнел.

£. З'язззрсплышг ПОП, сбдздакшю -.-льпемп гуяг^зенальншЕ во зког!'с отела. кгс пуедстгзлягтг ксдаяе сга-пв::, езл-

креплгняне cnsni-.rjr^cspora• ar.nsp.r.jpriiJî': гбгсг-'.^кт ек.

Такие этйкгпп хгстут работать к? г. т. f zier г -отебрг'кз."::.1-; гь-г.орг.'лцве б реально", кйсегэ'-з грз:.еяг>, так т ï лгзлсгсбс:/. pss::.s да: создали? зысокгреалсггв'л-гкг:: ascípsserr* с?-«.-ros. С'Окгг-нкмй нздостргкегл» подсиог?*: аг.перг-т-рнь'-

за"грата я высолпя с7сг.,.:зс е.:?атс, гс • :кег.::ю спгиЕГ-лгстзз в ссласт:: •ггзяазЕроо'грогяйя, e,repr'.-::-s? г:: r.-sosoKes вспа^зозг-

_r--c: 52К ерв;' "П 3 СКГ-Г О 37Г1ГЛ CKiKCIÏÏTSr. СГГ.ЕТ-

obsiîo очзвЕза^ гс. что тадпчЕ лроект;:гс.г:г2гл ПС!! ^ps-

(iiDI"?":3}, о г '•'..? с Тх.тя а; i; впгтг.т.знп: cnssi:zc гл. cr?v:i

'ти, сокращения затрат аппаратурного обеспечения и поздвеная реалистичности формируемая изобразаняй, являются актуасъяьш.

Цегь vado ту - создан из П0!Ш5, сбоспачяза щвх высокий уровень реалзстячнести стсбрагааинх объектов, без существенного лх усложнения и псвнтаяая стошосга, а внедрение их в производство.

для достязша^я яостэзленнс£ цаля з работа была определена а реиены следующие задача:

1. Повск фораа математического описания. которая бк стра-зала суть пооиэсса стоосэгевяя объектов т-лировогс пространства з завала eosmokhc-ть сценка его эффектавнсста.

2. Выбор ларагдвтров слешах дгна^ческих аэображений (С£Я), отражая»;« стзпень ах реаллстичноетз, л даитераээ осанка ПОИРВ.

3. Опенка современного уровня развития H0®3 a syrsá ж совершенствования,

4. Систематзоаазл и исследование способов отображения объектов з автодов г:с опасайся г разработка редамендзгшй по зх выбору для решения задач отобракгядя различных классов.

5. Разработка методов и средств построения формирователей зидэосягаалоб графическая сетазнгов 2 других фузкцаснадьазх углов ЕОИЕЗ на основе принципов фзршрозакая СЕК, вгзспечвваада модульность, регулярность л однородность структуры аппаратурного обеспечения,

. 6. Разработка путей' поникания качества форуируатак пзсбра-гений объектов.

7. Разработка схемных рздэний формирователей сзгналоз изображений пржатазог на основа современной элементной базы.

8. Разработка методики проектирования аппаратурного сбеспз-чення ПОЕРЗ.

9. Экспериментальная проверка результатов работы я внедрение- ах в производство. .

'.'етолы исследования основываются на использования аппарата TSCpBH геэмзтрачзских преобразована!, isopaa мнокеств, элементов теория вычислительной тзян;ый, телевидения и зяязяерноё лсзхслсгзга.

Научная новизна. 3 результате дрсэздзнаого в работе ассяа-дсванзя:

' - предложена форма математического опясаная линейного отображения (заимствованная из теории множеств), которая позволяет отразить сущность apcnecccs пресбразсваяия анф'зсг.йтаг з ПСНРВ

и произвести оценку их мощности в эффективности;

- предложены крвтэрил оценки качества ПИЕЗ;

- проведена систештизапия способев сгссражекгл объектов и методов ж: описания;

- зредлзягза ж ;сдекс ррогктгровапрл » об&зпе-швали. : ег ксдулызость, регулярность п однородность.

Птег.тгпанпосгъ результате!, пслучзннг»-:: 5 работе, ссстол? г разработке тезЕвчэскс: средств, Еслсдьзузшх: гл." айрг— ;:стс класса згдзч отссрлкекпя издсрг.тзют.. С-сета.та?::ость зрвягг-яеяях:: егссобог сбуслозяпэзется рэсавтеяиэи д^нкэтозаллз!::: гс;-1,тое."с-~-£1': таз?Б е те г:,ззасетью :лн»Е.!йзатхпи объема аппаратурного збессзчеявя, что позволило:

- повысить реалистичности. бормкруемнх пзобразгеккЕ объектов;

- полнее отрзкть диязкику сгобрязз°:.зх обт-ектоз;

- з рамках гргддскеапс?: обобщенной структурь- аппаратурного г08спг-;Зй1С ПОйгЗ гсуЕЭСтлиггг зс рзконфигурации г.од разлпчгл« задачи отобразония оез гз:.нн=ыя устройства узлоз г срлго:".

роалЕздизя гагст?:. Разрзботанякз в рабств гт/у-ктур:' аппаратурного сйчелечвгг.з: .~0:;?3 г отдзльякх ег. у ¡лог рзйлвгм^яь пра ссгдакк:: нгсголдгиг. ьера?"тог ПС15В г вдсдрзяп на Пангсг^.-х?; прогзгодотгсзног. оЛздднганг "'-р£г, 1 р-ягрз псдгстзгкг г;о ;;:.:о-назтов р.'..,!."./..Гагарина, ? Заучяс-прОЕзг:дог-г-ис?,' сбьедг^гис "Зглэт", г.Мгсх.ю, кспзльзсвазн г работ.-.: л: аг^зпг:: г рахказ: пг-ОБсгигзвЛсд хс^глсаггнт.т.' научны- сбыдлнуппзи терстве вь'сшзгс г среднего спе:тлз-=пс гс образовалдп РС5-Д? ксг.г-пяексзс!. лзлзвс;: глаже; "С!г1:сг.с-1' , Эксйлустадгл разработанных П0ЙГ5 яоорслпдг расширит- зозгдгягттн .АСЗ'вЗ по грелставлвяюз инфориаиш:.

.Дтосбадг- '-рдГ.с-к. Тгтультств ДЕОсгртадхс.-:^!: работ:-; докладывал.; л ка слсдужг:: ягусчс—гег^гче пел. коябгрегсаиг и озглпна-рах:

Г. Ъсооогоппл яа™210-тс>'л2^ги.зл кзьфореецгл "ЗерязиЙ нкахгз мнсгожрявя: данных". - Р-ладл::гр, I

С. Всгсоэялдд Я2учло-т2:хо>: клчЛс; ."\т.л "С^р^ссгл-г? прог>ос::оняд•.¿т.": нзггкм- що-ратос-ч ггокягзрог.''. - ?ЛлЯЯС"СГ., 1988.

2. Бсг.сгэтнач ;г.уано-тс:о?::"ос:.кд<т Пгсртж к

цракдшса я\; -ёпгсн.^сто гздьлгр-ь грею-1 арах". - ^зпза,

4. Воасотаяр? научиг-тезЕйчссгая когйерзнцзя "Вклад :.юло-днх учена:: з усжзрзняв ззу-шо-таханчаского прогресса". - Сзбэ-СТОЕСль. I96S-

5. Эональпая научао-тагпачзская конференция "ООработка ия-ícpbia:;i¡2 з шзтамэтизарс'заннкх снсгзггзл научных асслздсааннй". -Пзяза, ISS9.

6. зональная :-:сучно-т2П5Е-:есйая каасреренпзя "Ирв^езекзе гдетзззсй гранита з лзлгрсвайлз-л ойучащлх сзсталзх". - Лзнза,

:gs=.

7. Зззгсгдзз лаучко-тзхнлчзскзз ксгфарззпзл просеессрсяо-птепслззитальсксго ссстата Пензенского полятехначезкого пзста-?7тп. - Пгкза, IS»T-I99I гг.

Cci'Othks дотзрпэж з результата работы язлскэ-яв ~ " пу^лакзцгял, б ~дс:з хстсры:: 5 эзттсскатс сгадательстз.

^-т-кту-д п тзаСсты. • рабзтз состоят аз зведзнин,

-гткрзл глаз, сакхконгяс, лршааЕЯзл, язлсззне на 122 стран асах оскстястс' гаавноааспогс тзкстз, содзртат 77 рисунков, 4 тзблзск, Czr.cs:-: лятэратура иетю^з? 90 нзхмзясаэня!!. Приложение еыпсдезно я а страница::.

:-3>ATKDE СВДЕЕЗЗИЕ РАНТЫ

~етт<зя тлялза цпсЕздеяа иссладоавшас сяособсв $ср:.1нрсванзя С1У з супествувдах ПОЛРЗ.

В разлаглая S0EPB способы фзрмярованаа те.те казненных (Е) лпобранзнай пе сцгпаковы, jsas 2 не сдявакгзн фсраа .иатематачвс-г.сго сянсаягя процессов их §сринр5взЕпя. Это затрудняет ал опенку 2 вняБдааиз обзих законст/Ераоствй фор-нгровандя ТБ '„зобракеяий. Яслсльэул ЁСр.Г7 ЗЗЛЗСЯ ДЗ"Э11Я0Г0 отобсазеняя, залглстззвзшую 43

теория кяонастэ, мсзэо не только адгязатас отразить опясивазмый ггзспесс, но тзкзг, дспслъзуя формальнее характеристика этого описания, преазяеетя объективную его опенку. Б терминах теории ::л;сгестз стоорагеяаз 4 мнеззветв*? X з глнзкзетьо У в соотвзтст-злл с заденем ямеет следухщув 'торт.™ запаса:

>4 • X У

С-тосраззаяо ч лмеет кладущее готыалышз язрактетзястакя:

- ранг стосрагеяля А (Язм А. зпеегздяявшй оозтиерность /?.сл2'йстго asessaTaíBíEC у-астазз) с•' ' - -.«ногестЕа ■J •

- дефект отображения A [d&jeki А ), опредзлюапцк размерность ядра отобратляпя {fa А ) прообрззз {Р#о А ) (прообразом является шожэство X ); з назем случае дефект стсбрагЕкпя есть т:псло элеглентзриш: участков прообраза, не кавэдЕкс своего отображение в о¿pass;

- ксшасть отобрзЕеяия 4 {DimА ), определенная размерность прообраза.

Гак, процесс сто-брагенгя объектов посредством промышленной: телевизионной установки (ПТУ) мопго описать олгдукцеЕ ксгягозгдп-ей отобрагэяпй: 1

ÁsÁr9As°A3.

где к i - проецпровзппз объектов so плоскость кишэке передапцэй ТВ трубкп; 4¿ - преобразование ярсекиз объекта з ТВ вддеослг-нал; Дд - преобразован:® видеосигнала в ТЗ изображение объекта.

В ACO чаше всего реальные объекта заменяются лх иодзлеме. Б зтск случае пропэсс отображения объектов можно оппсать гле дуг-ir,si: кокпозплпвГ: отображений:

в которой добавляется отображение

(Л* ) реальных объектов в пх

МО ДО Л I:.

Фпзетйскпе подели объектов ;:з всегда позволяет обеспечить &л!тешж задазземпг п_\: угловых л линейных скоростей zsz уокоре-азй, вследствие гоягишх 'ичссв подвижных платформ с быстродействия псполЕпггльякх гезанязмов. Позтоет в ссзрзмекац:: 'СЕСтемгх взят курс Ез пспользовззге ПОН?В с "яекусстлзянк?.:" сгятзэом IB изобрагкэннй, Б этом случае фпгп-чэокпз подели заменяется гяфор-тязцгсяшяз!, э процесс создания подлостью эсзлоган ко средства Б?. Но оут:: отст пропэсс мсдглгрт? работ;,' ИТ"7 н заполняется по следугяз?. схема:

- для спзтакр..- гсп-сстн отсбогзнгя зкподзяпгся хздозя прсобра8С32ЯЕЯ, Е ргкулх-гптс ЯСТСрКХ ПрСПОХС'ДПТ стйор объггтоз г ех частой во випжстлу объект;

- затеи согласно ориентации объекта z наблгдзтоля происходит проецирование впдзжх злйнзнтаряыд участков ёз картгняуп плоскость, т.е. выполняется теометрпчеокае преобразования;

- в заключение производится sx зпзугЛЕзацпя,

Б такой епдр пропвсг; создайся IB игоЗрал2зв§ объектов,'прн .•' г;: тп-се-сно!.: списания, является з?оз:.г-^ншл s ít.jst кязодьзовягвся

там, где нет жестких .требований по времени, их Армирования, например, в.машинной графика.

Поэтому-в ПОИРВ применяют примитивизацию. отображаемых объектов. Суть ксторой - замена точечного описания объекта ва -списание более -крупными.графическим элементами.. Пра этом сознательно, для снижения мощности о то браке вея А/ , допускают дефект отображения кц до уровня приемлемой стилизации объекта. В результате 'мощные видовые преобразования заполняются не над элементами поверхности объекта, а над примитивами его списания и примитивами представления, общее количество которых снижается по мере укрупнения щжжгмза описания (в направлении точка, вектор, многоугольник, плоский графический сегмент, объемный графический сегмент). Следует заметить, что укрупнение примитива описания услокаяат процесс их визуализации, не эти операции- менее мощные в сравнении с видовыми и геометрическими' преобразованиями п поэтому в целом происходит упрощение ПОИРВ.

Существует связь меяду реалистичностью представления отображаемых объектов и стоимостью-ПОИРВ, которая прослеживается через такие параметры изобрагений, как: детальность, дискретность, цветность, мерность, структурность, константность, подвижность. Анализ этих параметров выявил критерии-оценки ГОШРЗ, согласно которшл%можао проводить их. комплексное .исследование, где, с одной стороны, учитывается степень их.технического совершенства, а с другой стороны - степень удовлетворения предъявляемых к ним•экономических требований. ' ,

Исследования обобщенной структуры аппаратурного обеспечения ПОИРВ и основных ее узлов согласно определенным-в работе критериям показали: .

Г., Существующие технические решения обладают низкими показателями однородности и регулярности структуры межузловых ...связей 'аппаратурного обеспечения ПОИРВ, причем основная доля "вины" за это падает на устройство узла логического синтеза.

2. Задача создания ПОИРВ, удовлетворяющих критерию полноты функциональных возможностей, решена лишь, для относительно про- . стых типов примитивов. Применение новой элементной базы для построения подобных подсистем может лишь улучшить эксплуатационные а экономические характеристики.

3. Существующие формирователи графических сегг;внтсв (ФГС) имеют не только низкий показатель функциональных возможностей,

не .также з низкие значения критериев, характеризующих дискретность и детальность- изображайся.

4. Применение именно 'графического сегкеята в качестве примитива открывает возможности дальнейшего снижения удельного веса видовых и геометрических преобразований л аппаратурной часта П015 при прочих равных условиях.

Отсюда следует, что совершенствование аппаратурного обеспечения ПОИРВ целесообразно в направлена оптимизации структуры ее связей к разработки новых типов узлов логического синтеза в ФГС, полностью отвечающих предъявляемым к ним требованиям.

Вторая глава посвящена систематизации и исследованию способов формирования СЦ*. ,

Возможны два принципиально различных.способа представления элементов стобракеявя ез-экране индикатора, которые ,основгяы на прямом и обратном стабрз^епии элементов поверхности объектов в зхешвть* отображения яяеткатсра и наоборот.

По первому способу з СК- объекта выбирается элемент его поверхности, в СК экрана отыскивается участок, на котором выбранный элемент"должен быть представлен. -По второму способу на экране задается участок, для которого б СК объекта отнекивается соответствующий злемвя? отображения его псвзрхзости. Ясно, что при втором способе участки экрана могут вибцратьсц по закону растра к сан-процесс отображения г.ркзт .протекать в темпе ТВ развертки синхронно слей. В первом ге случае последовательно выбран «ка элементы могут сказаться не на соседних- участках экрана, что делает скяхроняое е разверткой растра 'отобрзгзяпе невозможным. По этой причине первый способ йярмцрозапкя изображения мов-ко назвать асаняройлмм, а второй - скнхроявкк.

Каждый кз этих способов иовет бить однсэн слвдуталии езете-мвкг композиций отображений:

Ь " -

Первая кз систем описывает аспнхрсняый способ зззуадизацЕИ примитивов, а вторая - синзгоаняй.

А — отображение прияитизез представления графических сегментов объекта на картинную плоскость, результата этой операции пслсльгуются непосредственно в процессе их Еззуализаш-я.

А - отображения яргяяизвв гредстазяаззн? швергяоети *:;;-гг

графическая сегглентсз в элемента отображения экрана ТВ индикатора, т.е. их визуализация.

Al - отоораганиз ¡элементов отдельных элементарных участков поверхности объектов в элемента отдельных сегментов в процессе их описаная.

Aj¡ — отображение элементе» отдельных сехмЕКТоз, составляющих видзшув часть поверхности объекта, в элемента их с то бра жены!:, спрсзцарованнйх ка картинную плоскость.

отсбраззние, обратное As , в процессе которого элементы 13 растра прз их проецировании на элемента поверхности/ сегмента принимают значения дослгдннх.

Геометрические преобразования, наполняемые б процессе прямого л обратного отображения, могут бвть.описаны следущама .выражениями, записанными в векторной ферме, соответственно;

ps-pt .MS + at fsa í» '' ч л н ,

S

где Мн - матрица вращения CK наблюдателя до отношению к 'CK графического сегмента; - радиус-вектор положения (Ж грайи-чзского сетмэят з CK аайлвдэтгля; Rh - радиус-эеятор положения CK найлздатзля в CK графического-сеткеята; /?« - радиус-вектор положения элемента & поверхности сегмента в CK наблюдателя;

- радиус-вектор пологэния элемента Я псвархности сегмента в зге CK.

Исследование характеристик прямого отображения показывает, что при удалении о'¿обращаемого объекта сникаетоя этхективность этого процесса, так как при.этом уменьшение ранга отображения происходит без изменения' его мощности, но с увеличением дефекте -отобраяэяия. Приближая отображаемый объект к наблюдателю с ссот-вегствупцим■ уменьсанйем мощности прообраза, мояно вдвое снизать дефект отображения и увеличить эффективность этого процесса.

Исследование характеристик обратного отображения показывает, что его ранг, и косность всегда равны и ограничены ¿vioщностью ТЗ растра, при этом дефект отображения равен нули, а прообраз в принципа ¡лозгет иметь неограниченную мопчость.

Исходя из этого можно сделать вивод, что наиболее плроквми возможностям обладает асинхронный 4ТС, построенный на основе прямого отобракенпя, так как оп позволяет формировать насколько графичзских с а плакате в любой ферма с неограниченней динамикой.

Однако зго яспользоезпш' налагает ограничения на слоткссть изображения. Синхронный формирователь свободен от последнего нздос-•гатяа, но позволяет аоркпровать только один плоский графически:'! сегаз.чт. Поскольку фунгахмкально оба способа хорошо дсполаяат друг друга, построения ГГОуЩВ следует осуществлять на основе рационального сочетания указанных способов.

После того как сформирована сигналы отдельных гр-хрпзекзх сегментов, над нжи ввполняится операции по их сопряжению. В известных узлах логического синтеза принят следупзии порядок со-пря-вния видеосигналов:

- выделение сигналов силуэтных изображений а распределение ::х пс приоритету задпмостп;

- выделение видеосигналов пх впд'-плкх частей;

- раскраска силуэтных сигналов.

КесоЕзрсенотвс устройства зтах узлов (как у;=2 употлпнзлссь звшв)отрясэтельяс сказывается на структуре связей л зозлс^носто*.: аппаратурного обеспечения ЕСИЕЗ. Исклтять эти недостатки позпо-лал предложенный ?.агпстрэльный принцип построения аппаратуры подсистемы, при ото:.' функции узла логического синтеза разно:,арке распределились мз;дцу едяомыкшя блоками, входящими в состав формирователей примитивов..

3 работе разработано два тппп уолаз логического синтеза, сопркаение видеосигналов арпкитивов- в которых производится непосредственно на магистрали.

В первог- лз- этих узлов принят следухчцзй порядок сспрспзппя ярзматаЕОз в CJJ!:

- выделение виде с сигналов сягуэтяого ззобраязавя прлкптлза аз полпгрег.-пего ■ .

Pj¿ÍÍJ : ÍÜJu (t),

•где U¿i¡ -с -я компонента булева вектора, оирздзляшэго цзетояркость ( с ) примитива 2 -го порядка видимости, а ns -чделе комзепепт, ссставлятлх булев вектор Uji ;

- составление видеосигналов сплуэтнах изображений прпгати-зез, иглеагпх одинаковый & -й приоритет,-

PT(Í) ^fe^VP/ífé));

- получение сигналов запрета (невидимее частей) для изо бражек ая пр!'~.:пгпвсз кэядогс отдельно го порядка зпдзлсстп

АзЧ }

С .

где - сигнал, запрещающий прохождение видеосигналов примв-

тнзов -I- -го дсрндда видимости;

- выделение вадеоспгналов дкдшит. частей примитивов, восстановление сигналов их цветовых состаигявдих ( (¿1 ) и их объединение з видеосигнал СДИ

Рсьн а)-А [р^ атШ)].

Такс;', порядок огранвзации магистрали наиболее пригоден для составления зздзосигналсв-'ряоаких'изображэник, в которых число планов странкчивгегея одним-двумя десятками.'

Прп работе же с ГС, когда порядок ведомости его элекентов спр-.деляется 1Юордваато&\£^ • (кошовевяоГ; вектора удаления от наблюдателя), величина которой мовэг достигать сотни элементов доерддяэтного пространства, синтез cr.vv.axs, запрета (£) вызи-ззт затруднения, .заключапциеся з елоншсети организации цагЕСтра-лд, состоящей гз сотне-линий. Поэтому для давней цели предложена-вторая структура узла логического синтеза, в которой грот,-,оздкое представление видеосигналов лршЕтнвов в магистрали посредством унитарного -двоечногс кеда зевдкеяо более компактный двоичным кодированием. Использование" этого'подхода предполагает, что все 22д2осдгн2лы'стдсльяьо:'^ -х примитивов дмеют. зяд следующей функ-

1, «шторой-переменные с £; Ц) и (¿) представляются в аппара--туре сигналами отдельных' булевых яеремеянах• №)

в ¿г / а)... С//Ц/ (ё) соответственно. Тогда .процесс сопряжения отдельндх Ещгосеагналсз прзштивов з' видеосигнал СЕК 'будет осу-дзстгляться в сгздущетг порядке:

- еостЕдг^датся екзжзлн запрета по '.кагдой отдельно!' компоненте начиная со стардзй . (при/57в) согласно знразпению: . ..

где I/Ш - сигнал запрета вклюненты т ; тг к те - раз- . рядности булгвзх векторов, озпзавашшх .порядок яишмостя а нвето-ярхостЕ алзкгнтсв'Пристава соответственно;

- - евлугтаьй 2ЕДвсс2Гбзл дед-^лсй часта ¿> -го лршлжвг {'Р/^бч (£} ) дцргбатньазтгл ссх*лзезс гледушгку вцрагенкв:

-прозсходз? окраска и сборка отдельных вадеосагналоз зяда-

глых частей птжгатизов в сигнал СДИ:

л

ii)=y [Cj, а) А а)].

Т'>7ПП3 1!ТВ WT^n-n та Я ППГТПЯ ТГГГЯПТЛ

Использование таких узлов в аппаратурном обеспечения подсистемы позволяет увеличить регулярность а однородность зо структуры связей. Такса улучшение качества аппаратуры столь изозгдазно благодаря параллельной обработке сигналов на магистрали, которая представляет определенную новизну (ззкшдзнкую авторским свидетельством) применительно г. использованию в-ПОйРЗ. ■

Третья глава посвящена методам проектирования основных узлов '2 блоков аппаратурного обеспечения HG^IFB.

Показана возможность построения основных узлов я блскзз аппаратурного обеспечения IIQIÍP3 на основе принципов фортлпровання СДИ, обеспзчзвэшзх его глодульяость, регулярность и однородность.

Особую -трудность реализации представляют блоки преобразования координат, так _как их сложность во многом зависит ст заднего информационного потока.

3 работе дана систзтлатпзапля методов точечного описания графических сегаенгов, к которым относятся координатный катод, метод глоделпрупдей »атряцы и их комбинации»

Для того, чтобы наилучшим образом, с точки зрения затрат элементов паняти, описать многообразие стсбразсае?лы;с объектов, з работе построены зависимости' мыцностей описания линейного, плоского а объемного - графического езгкента от их плотности 'з соответствии со следупцши выражениями: -mK=mnf>% z¿aj¿L;

^Л Щ 4 *¿ íM-ñ];

тц ¿О^ Сц i

где fnx - цошесть о писаная ГС коердааатвш методом; Л74 - исш-яссть списания ГС кссрдпнатным методом в "дельта-коде";/??^ -глсзщость матричного описания; /77ул. - моенссть комбинированного списания;/»?^ - ясность к^лбзязре-аяаохо списания с использование " "дэльта-кода";/??„*П - -лоэпссть описываемого ксор-•

диязтисгс; пространства- модзост- плотность ГС; ¿с - размеры ГС в отдельных-измерениях координатного пространства; С» - размерность цветовой -палитры элементов ГС; м -мерзость ГС; С - число утраченных измерений.

Кроме того, в работе разработаны основные операционные сло-ке преобразователей координат, используемые при различных методах описание ГС, и методика построения аппаратурного обзспеченмя ПОИРЗ, б потерей пранципиадмш шмвитом является анализ структур сегментов СДИ, в процессе- которого определяется наиболее компактный метод их спасания, выбвраетоя- наиболее рациональный способ их формирования и структура узда, логического синтеза с наименьшими аппаратурными затратами.

Четвертая глава посвящена списанию практических разработок аппаратурного'оазспечзаид ПОИРВ, построенных согласно- разработан- . яой кетодкке. п-оценке .их технических-и эксплуатационных характеристик. Показано, что выполненные разработки полностью удовлетворяет выбранным критериям, Предлагаемая структура построения ПОИРВ позволяет есдлзечить функциональную избыточность, аппаратурного обеспечена? подсистем к строить, его - сообразно сяогяссте решаемых задач отосракакиа.' Это позволяет рационально подходить к разработке аппаратуры подсистемы .для минимизации ее стоимости з случаях, когда априорно известно -'изфоршцвонное обеспечение проектируемой ПОИЕВ.

результаты промыЕленной.реализации и апробацпп положений работы подтверждают их корректность и 'Возюжнссть'-Еспзльзовакия для ресеняг -гргнггачзсяих карсдасхозяйственных задач.

.. В 7,рЕЛсг.зш:п приводятся акты внедрения в произведете разработанная -П-ИРЗ.

ОСНПЗЕПЕ зьвохь;

В рабств подучены- слздуквдге основные выводы -и результаты: 1. Интегральным показателем качества ГТОИРБ можно считать уровень реалистичности кссбрззгпн";: етобрексеынх объектов, «старый определяет способность подсистемы вызывать оцуаевия, связанные у человзка-опзратсра с ..восприятием фермы объекта, цвета, проетранствзкностк и движения. В данной работе выявлены параметрыизображений, которые э .суиетстз определят?!- уровень ресдистпч-восгп изображения, с - одной отсрочь, и уроганз зробеваян". г. характеристикам лезенотгх^. д^гтх«? ^тсрокк. Ай^лк? ет:::-: игра-.-тс-

ров, в совокупности с трактористяками зрительного восприятия, позволяет считать наиболее существенными для объективней сценки качества ГОЙР? следушяз критерии: полнота функциональных возможностей, изобразнтельнзя возгдззность, разрешавшая способность, точность отображения, дккащческаз позмокнсстп, допустимая производительность управляющей 33«, сложность аппаратурного обеспечения, етторыз позволяет охарактеризовать подсистему как в тзх-начсскол, так и в экономическом пялке.

2. 3первые для исследования процессов отображения з ПО^З лредленвна форгла матег/атичз ского списания линейного отсСраяензя (заимствованная пз теории множеств'), которая позЮляет отразить сущность прс'.тзсссз преобразования знфоргтзцза з ПОИРЗ а произвести оценку их мошюстя и элективно ст:: путем использования формальных характеристик, таких, как ранг и дефект стосрачеяпя.

3. 'Ьслздованпе процессов зтебрагвнпя в ПС ПК (отдичашпх-ся различными тппагп: используемых примитивов) показывает. что • укрупяеяде примитива сспрсвоздается уменьшением их общего количества для описания а воспроизведения объектов, что приводит к со красензю видовых з геометрических опэрацвк а одновременно к увеличению количества операций визуализации. 3 этом слулае идет частичная замена мопных впдовнх я геометрических операций на более простые операции визуализации. В результата снижается требования к управляющей ЭЕ!Л в части ее производительности за счет определенного услоанеяия узлов формирования примитивов при одновременном сокращении ах чзела. Прз этой, как показано, применение графического сегмента в качестве примитива позволяет сократить суммарный объем аппаратуры' в ПОИрЗ. Правда з известных устройствах такое сокращение сопровождается снижением их функциональных возмогяостзЛ.

Исследование возможностей существующих формирователей сег-:лснтсв обнаруживает отсутствие общего подхода к их построению. Известные устройства разработаны для частных и упрошенных случаев динамики сегментов, она нз удовлетворяют в ьолной мере забранным критериям и не способны решать весь спектп задач отображения информации в реальном времена.

4. Для построения ^рмирозателзй графических сегментов, уде злетворяпих в полной мере выбранным "лепитепиям. в взботэ тпепздеяы систематазапия з исследование способов товмпреврнпя л:гпплоз еловых динамически:: изображений с пли:знзядетл хавак-

терззотик стозракения, объективно опредехягдю: сгхЬективяость зтнх способов, для различных тепое грефпческих сегментов. Б результате выяснилось, что все способы формирования 12 изобрайекий мскяс разделить за два принципиально различакшхся подкласса ес признаку С2язг? процесс? ¿ермкрсяаяия с развертке!: 13 растра. Ос данному признаку прзддезвво различать способы форглцроваяиз изс— оражеввй сляхрояяо к аезшярояво с развертке!: 13 растра, которые еостзетсгэугт осратному г щттещ стобракекЕВ объектог.

Исследования показалд, что оба способа фупкотевзльно хоропо дополняет друг др^ге к построение аппаратурного обеспечения П0ИР5 следует есупествлять яа основе рационального сочгтг'Ея указанных сг.'сг^ов. разрабстаяние струкаурн ферстрователе^ графя чзселх СЕгггятов удовлетвсряют критерий полноты фуйкцзояг-льякх зсзмсглосте;! z метут быть гепельзовэвы для реаапия всего спектра зала- отображения лесЧязкглил р ?'..

I. ^сслэдевакис разработанных структур фсрмпровгтг.яЕЁ гра-^„•napí-vr. Еоаззалс, что в целок реалБзелпя отдельных

еос?5вя5тд/ гх блоке- не представляет техничгсксы грудасстп. Слсеяость же в:: тгтея т построении блока дреобраяов.--:ия коердв-нат, ко торы!: як-яотск основой шормпрозателя, так как его етрук-.тура зависит от содержания входных ннгармапнзнкых потоков, характер кзглеяегпя которых определяет иетсд списания селенге. для ГиграсоткЕ об:, пх приядаясв построения блоков лресбра •. оэзяия kd-ордннп-т г рябетг, еосдсдсгзны различные методы описания грзфгчес.-кпх сегментов. Песзроенв графические зависпмостп мс-цяссте опес— яиЬ различных ткаоь еггмег.тоз от к:, плотностг, согласно которым глсЕно осуществить ззбзр наиболее компактного мгтода их опЕса.-.дя. Определены освоение. Зсз с вые элементы преобразователя. кадзи!г ас которкх приспособлен для стдздьясго метода описания. Использозэ-яае зтЕХ элементов в преобразователях координат в пеобхедишх сочетаниях, позволяет строить бэрмкрователи на общих принципах с яаимеидаюш аппаратурный!: закатами.

6. Исследовавге структуры аппаратурного обеспечения U01H-. показало низкий уровень однородности к регулярности структуры мегузловых связей, прячем выяспйлссь, что основная "вина" за это падает на устройство узла логического сжтсза. Разрешать дакнув проблему позволил магистральный принцип по-

етгюения ПСИРВ, при этом фуялщ? логвчеоксгс carcasa равномерно распределены мегду одкетнпяггп: блскяш, в спета:.

формирователей примитивов. Тем сагам впервые решена задача создания модульного наращиваемого аппаратурного обеспечения ПС1ПРЗ без изменения структуры узла логического синтеза .1 .увеличения числа линии связи. Креме того, реслизсванны:! ло отсму принципу логически:- синтез позволяет на только соединять езгме -та пзссра-зекий одясгс объекта, -по и глентарезять пространственное лзосраав-аие нескольких объектов.

1 7. На основания вкзеизложенных исследовании а разработок предлога на методика сризктйрезания аппаратурного обеспечения ПСПЕЗ, которая позволяет походя из параметров сложного динамического изображения наилучпнм образе:;, с точки г-зяия минимизации аппаратурных затрат, определить состав аппаратура. При зтогл достигается рациональнее соотношение в распрзделении функций по зсспроазЕедзнив отдельных графических сегментов глезеу синхронными и асинхронными формирователями.

3. Практическая разработка ряда ПО КЕБ различного назначения на основе. предлсязнясЗ методики подтвердила эффективность использования в качестве примитива графического сегмента. Предложенная обобщенная структура аппаратурного обеспечения разработанных ПОИПЗ выгодно отличает последние ст суЕЭствуь чххезеел гибкостью, модульностью, наращиваемостью, которая не сопровождается новой разработкой какого-либо из узлов аппаратуры.

Следует отметить, что в ходе практической реализации результатов диссертационной работа создан ряд новых формирователей графических сегментов, которые при практически приемлемых аппаратурных затратах я производительности управлявшей ЗЗМ позволяют решать задачи отображения объектов с произвольной динамикой в трехмерном пространства в реальном масштабе зремени.

Новизна предложенных технических рззений знпшпена авторскими свидетельствами. Результаты диссертационной работы использовалась при создании ПОЕРЗ "Система", "ТСлин", "Брус", которые внедрены з производство со значительным экономическим зспфектом.

ПЗт1чТМЫЕ ЗАБОТЫ ПО 13,ТЕ ПЙССПРТЛПИ:!

• а.о. 37" спор, гэ сз :/"5. устройст-

во для отображения информации на экране телевизионного индикатора /' Е.Г.и'гйоров, А.П.ремонтов, А.А.Шззрев (СССР) //' ЗИ. -1354. - 25.

" 2. А.с;*П09785 СССР, 'Ж!!3 09 х/'СЗ. Устройство для фор-

шарования динамических изо браке к Ei; / О.Н.Бсдив, , Г.Майоров, А.П.Редовтов Е др. (СССР) II БК. - 1964. - £ 31.

A.c. 1285522 СССР, ШГ С5 1/28. Устройство для ото-ерагеивя шйсркапк:: на зкранв шаткого телевнзиокпсгс иядккато- ' р£ / Е.Гл Майоров, А.П.РвмогтобЧСССР) //Б.П. - I9S7. - ß 2.

4. A.c. 1495843 СССР, Míüí4 09 1/08. Устройство для фор-шрсвнния лпнамачвскг.:: кзобракакиц / О.Н.Бодин, А.П.йясзрэЕ, А.П.Рэмонтов др. (СССР) /7 ЕИ. - I9B'¿. - Jr- 27.

5. A.c. I5I57C3 СССР, 1.ПЗГ 09 1/1 С. Устройство дат отображения графической ЕНфсрдацпи на зврапе теленпзконнсгс индикатора / Ю.К.Косников, А.П.Ршонтое (СССР) II БК. - I99C. - 7 47.

6. Болен СМайоров "Б.Г.»Рашнтов А. П., Сваре в A.A. Алль-ратное и программное обеспечение системы отображения графической информации II Образный анзлк:; многомерных данных II Тез.докл. Всвсотк.науч.-техн.коей. - "»дадшгр, 1984.

7. Ремонтов А.П. - biiöop структура элсизнтзрнсГ: маавны сяс— TSMU отображения аа^зрмачвЕ /7 Автомагазашаг процессов обработав первичной. внйсрг.ташш: Иежвуг.сб.науч.тр. / Пенз.полптахЕ.кв-т. -Пенза, 1935. - 3he.II. - С.119-125.

Б. Косников Б.Н. .Реглонтов А.П. Построение растросукхрснвкх в растроасЕнхроянкх фэрглсроватслей изобракений трехмерных объектов II Системы к технические средства подготовлен операторов: МВЕзуз.сб.яауч.тр. - Новочзрк.Еслдгехн.Ен-т. - Новочеркасск, 1955. - С.55-65. - ДСП.

2. Бодик O.E.,ремонтов А,П.,Шзарев A.A. Построение систем отображения шйермалик реального ярбхкнв II Тез.докл. зенальн. свшк.: ПрЕмаввнве wasiaiaoí: график в-шдглпрованкг и о буча пак: системах, 18 сен. 1989 г-. - Пенза, 1989. - С.12-14.

1С. Косников d.h. »Ремонтов А.П. Грайзчзсюй! процессор для системы отображения информаскс в реальном врзкэис II Тез. дохл, зональа.кокф.: йбтэаоотка Еьчзсргздш-: н автоматизированных системах ааучних исследовает;!, ZA аьр. 1985 г. - Пенза, I98S. - С.83-84.

II. Еодин О.Н.,Писарев А.П., Рено я то ъ А.П. ,Тихонов Ю.Р. Использование графического процессора преобразования две&знвя в телевизионной системе отобраззекг Е1?*сркапйЕ реального времзпк II Тез.докл.зональн.кокф.: Обработка кпчеркациз в аетоматхзйро-вакных системах научных исследовав,":, ?4 snp, "• "589 г. - Пенза, 1989, -С.81-82.

i-i