Устройство для отображенияинформации

Устройство для отображенияинформации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И" С А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<1>798963

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 200577 (21) 2487951/18-24.

{51 М. Кл.з

G G 1/08 с присоединением заявки Ио

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубгиковано 23.0181, Бюллетень Н9 3

Дата опубликования описания 23,0181

{53) УДК 681. 327..11(088.8) (72} Авторы изобретения

А. Н. Анисимов, A. В. Веселовский и В. П. Лукьяненко (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

Изобре ение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при создании устро1.ств отображения информации, а

5 именно устройств машинных решений, радиолокационных индикаторов и т.п.

Целью изобретения является улучшен: е четкости иэображения.

Известны стереоскопические индикаторы, используемые в телевизионных устройствах. Как правило, стереотелевиэионные индикаторы формируют стереоскопическое изображение с помощью двух телевизионных иэображений (левого и правого), содержащих информацию о параллаксе и передаваемых от двух телекамер или одной смещаемой в пространстве. Такие индикаторы содержат выходные каскады Х и

Y составляющих иэображений (строчные и кадровые выходные каскады). Информация о параллаксе формируется за счет пространственного разнесения передающих камер и заложена в видеосигналах изображений, поступающих через два раздельных видеоусилителя на катоды электроннолучевых трубок (ЭЛТ). Стереотелевизионные индикаторы отображают реальные трехмерные объекты и не позволяют синтезировать стереоиэображение (11 .

Наиболее близким к предлагаемому стереоиндикатору является устройство синтеза стереоиэображения с помощью ЭВМ, которое содержит вычислительное устройство для определения кодов стереоскопических координат Х и Y точек синтезируемого объемного изображения, выходные каскады для усиления этих кодов (например, преобразователями кода в ток), отклоняющие катушки, на которые нагружены выходные каскады 2 .

Недостатком приведенных устройств является невысокая четкость изображения, вызванная тем, что при рассматривании реальных трехмерных объектов или изображений каждому значению конвергенции соответствует опре- деленное значение аккомодации. Од-. нако, в стереоскопии это условие не соблюдается, что является следствием более низкого качества стереоизображения по сравнению с истинно трехмерным изображением, утомляемости оператора и снижения надежности его, как управляющего звена в системе человекмашина (3) .

798963

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для отображения информации, содержащее вычислитель, выходы которого соединены со входами преобразователей кодов в ток, выходы которых соединены с соответствующими отклоняющими системами

ЭЛТ, видеоусилитель, преобразователь кода в напряжение, введены формирователь постоянного сигнала, смеситель и сумматор, вычитающие входы которого соединены с выходами вычислителя, а суммирующий вход — с выходом формирователя постоянного сигнала, выход сумматора соединен со входом преобразователя кода в напряжение, выход которого соединен с первым входом 15 смесителя, а второй вход смесителя— ,с выходом видеоусилителя, выход смесителя соединен с модуляторами электроннолучевых трубок.

На фиг. 1 изображена схема предла- 20 гаемого устройства с яркостной модуляцией иэображения по глубине с цифровьм синтезом стереоизображения, на фиг. 2 — график зависимости яркости точечного источника света, стерео- 25 скопического параллакса и суммы параллакса с постоянным коэффициентом от расстояния между оператором и изображением.

Устройство содержит вычислитель р)

1, оба выхода Х (Х и Х ) и выход

У(У д ) которого поцключены ко входам преобразователей кода в ток в виде выходных каскадов (BK) 2-4. Выходы выходных каскадов подключены к соот- M ветствующим входам отклоняющих систем

5 и 6 электроннолучевых трубок 7 и

8. Видеосигнал поступает на видеоусилитель 9. Вычитающие входы сумматора 10 соединены с выходами Х вычис.лителя, а суммирующий вход суммато- 40 ра подключен к выходу формирователя

11 постоянного сигнала (ФПС). Выход сумматора соединен со входом преобразователя 1.2 кода. в напряжение (ПКН), выход которого подКлючен к 45 одному иэ входов смесителя 13, ко второму входу смесителя подключен выход видеоусилителя 9. Выход смесителя 13 соединен с модуляторами

ЭЛТ 7 и 8. 50

Устройство работает следующим образом.

Вычислитель 1 определяет коды стереоскопических координат.Х,, Хр, Y q

I точек синтезируемого объемного изображения. Эти коды усиливаются выходными каскадами (BK) 2-4 (например, преобразователями кода в ток) и поступают на соответствующие входы отклоняющих систем 5 и 6 электронно- лучевых трубок 7 и 8, формирующих 40 изображения для левого и правого глаз оператора. Сумматор () 10 выполняет операцию Х -Х +С=ЬХ+С, 1 где Х и Х вЂ” сигналы горизонтальных1 составляющих левого и правого изоб- 65 ражений, С const — постоянный сигнал для данного индикатора. Сигналы

Х, и Хо поступают с соответствующих выходов на вычитающие входы сумматора. Сигнал С, вырабатываемый формирователь постоянного сигнала (ФПС) 11 поступает на суммирующий вход сумматора. Код с выхода сумматора посту пает на вход преобразователя кода в напряжение (ПКН) 12. Напряжение с выхода ПКН подается на один иэ входов смесителя 13, на второй вход которого поступает сигнал с видеоусилителя 9. Выход смесителя подключен к модуляторам 33IT 7 и 8. Смеситель

13 осуществляет модуляцию видеосигнала, поступающего с видеоусилителя

9, суммарным сигналом стереоскопического паралакса (АХ = Xo. — X ) и постоянного для данного индикатора сигнала С = const. Если значения Хс и

Х формируются не в виде кодов, а в виде аналоговых сигналов (например, формируются аналоговым вычислительным устройством), то стереоскопический индикатор упрощается. При этом ФПС

11 должен формировать сигнал C=canst в аналоговом виде. Сумматор 10 выполняется в виде суммирующего ойерационного усилителя, выполняющего операцию Хс — Х + С в аналоговом виде.

С выхода суммирующего усилителя 10 модулирующее напряжение поступает на вход смесителя 13, т.е. в этом случае нет необходимости в ПКН 12.

ОГаким образом, осуществляется яркостная модуляция стереоскопического изображения в зависимости от параллакса, т.е. в зависимости от глубины изображения.

В формировании суждения об объемности пространства, кроме физиологических факторов глубинного зрения (эккомодация, конвергенция и диспаратность), участвуют различные психологические факторы (3) такие, как оценка глубины по законам перспективы, загораживание одних предметов другими и т.д. К психологическим факторам глубинного зрения следует отнести и уменьшение яркости изображения при удалении последнего от оператора. Стереоскопическое иэображение возможно приблизить по качеству к истинно трехмерному изображению эа счет яркостной модуляции изображения по глубине. Яркость точечного источника света обратно пропорциональна квадрату расстояния от наблю- дателя до источника света В =К/Я1), где  — яркость, К = const и определяется свойствами среды, источника света и т.п., D — расстояние от наблюдателя дО источника света. График зависимости (1) показан на фиг. 2 (кривая 1), Любое изображение можно представить как сумму точечных источников света. Таким образом, промодулировав яркость всех точек сте798963

Формула изобретения реоиэображения по приведенному закону, можно приблизить качество стереоизображения к качеству истинно трехмерного изображения. Однако, получение модулирующего напряжения

U = Г()(/О ), весьма сложно и требует

Q определения расстояния между оператором и иэображением дальности, блока возведения в квадрат полученной дальности и блока определения обратной величины квадрата дальности. Полу ченный результат необходимо подать на преобразователь код-напряжение, а потом на смеситель. На фиг. 2 (кри- .вая 2) приведена зависимость величины стереоскопического параллакса изображения от величины расстояния между оператором и изображением при постоянном расстоянии от оператора до экрана стереоиндикатора.

ЬХ = вЂ, Ь, при 8=cons t (2)

Z где Х вЂ” величина параллакса;

Z — глубинная координата отображаемой в стереопространстве т очки; — расстояние от оператора до экрана;

b — база глаз оператора.

Значение параллакса положительно для предэкранного изображения и отрицательно для заэкранного, а для точек, отображаемых в плоскости экрана, значение параллакса равно нулю (см. фиг. 2, кривая 2). Зависимость (2) для яркостной модуляции стереоизображения но глубине не приемлема, так как яркость изображения не может быть отрицательной. Однако, прибавив к выражению (2) постоянный коэффициент С = const и подобрав его соответствующим образом для данного индикатора, можно получить зависиMocть

AX + С = Р(Ь), (3) с достаточной степенью точности, приближающуюся к зависимости (1), (см. фиг. 2, кривая 3), В предлагаемом устройстве для отображения информации яркостная модуляция изображения по глубине осуществляется по выражению (3).

Реализация выражения (3) для яркост20

4$ ной модуляции стереоизображения по сравнению с реализацией выражения (1) позволяет сократить объем аппаратуры в 4. раза.

Таким образом, в устройстве для отображения информации с яркостной модуляцией иэображения по глубине, пропорциональной стереоскопическому параллаксу, качество изображения приближается к качеству истинно трехмерного изображения, уменьшается утомляемость оператора и повышается. его надежность, как управляющего звена в системе человек-машина.

Устройство для отображения информации, содержащее вычислитель, выходы которого соединены со входами преобразователей кодов в ток, выходы которых соединены с соответствующими отклоняющими системами электроннолучевых трубок, видеоусилитель, преобразователь кода в напряжение, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения четкости иэображения, в него введены формирователь постоянного сигнала, смеситель и сумматор, вычитающие входы которого со единены с соответствующими выходами вычислителя, а суммирующий вход — с выходом формирователя постоянного сигнала, выход сумматора соединен со входом преобразователя кода в напряжение, выход которого соединен с первым входом смесителя, а второй вход смесителя — с выходом видеоусилителя, выход смесителя соединен с модуляторами электроннолучевых трубок.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Шмаков П. В. и др. Стереотелевидение. "Связь", 1968.

2 ° Hichael Noii. Stereographic

projections by digital computer.

"Computer and Automations", Иау, 1965 (прототип). .3. Валюс Н. А. Стереоскопия. М., Изд-во AH СССР, 1962.

79В963

B,вх и+с

Составитель В. Дмитриева

Редактор В. Лазаренко Техред М.Галинка Корректор Н. Бабинец

Заказ 10072/74 Тираж 495 Подписное

ВНГ !ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4