Средства отображения информации телевизионного типа

 

Большинство СОИ телевизионного типа в качестве индикатора используют электронно-лучевые трубки (ЭЛТ). Форма элемента отображения в СОИ с электронно-лучевыми индикаторами определяется сечением электронного луча в плос­кости экрана трубки. Это сечение может иметь конфигурацию вы­бранного знака (в знакопечатающих ЭЛТ), в большинстве же случаев оно принимает форму круга малого диаметра (точечный ЭО). Соответственно СОИ на ЭЛТ можно разделить на знакомоделирующие и знакогенерирующие. Основные параметры эле­мента отображения ЭЛТ (геометрические размеры, яркость, цвет) определяются параметрами электронного луча и свойствами лю­минофора.

Адресация ЭО, определяющая положение электронного луча в плоскости экрана ЭЛТ, задается сигналами отклоняющей системы трубки. В каждый момент времени луч занимает определенное по­ложение, фиксируя на информационном поле ЭО. Полное изобра­жение формируется последовательным во времени воспроизведе­нием всех его элементов. Последовательное поэлементное воспро­изведение называется разверткой изображения. Изображение, образованное в процессе развертки совокупностью ЭО, называется кадром.

По принципу организации развертки изображения методы син­теза знаков делятся на растровые и функциональные.

При растровых методах синтеза закон развертки, а следовательно, и траекто­рия перемещения луча по экрану не зависят от формируемой информационной модели. Формирование изображения осуществля­ется модуляцией яркости луча при его прохождении соответствую­щих элементов информационной модели.

При функциональных методах траектория перемещения луча совпада­ет с контурами отображаемых элементов информационной мо­дели ИМ, т. е. закон развертки в этом случае определяется ото­бражаемой информацией. Принятая развертка определяет струк­туру кадра, которую называют растром.

В СОИ применяются два основных типа растра: телевизионный и полиграммный. Телевизионный растр представляет собой совокупность прямых ли­ний, расположенных друг под другом. Средства отображения, ис­пользующие телевизионный растр, называют СОИ телевизион­ного типа или телевизионными СОИ. Полиграммный тип растра представляет совокупность обобщенных фигур-полиграмм, расположен­ных в пределах знакомест информационного поля. В настоящее время полигамные растры используются очень редко. Поэтому здесь мы будем рассматривать в основном принципы построения СОИ телевизионного типа. Такой интерес к телевизионному типу растра обоснован, поскольку он используется не только в устройствах с электронно-лучевыми трубками, но и в некоторых СОИ с газоразрядными и жидкокристаллическими панелями.

 

3.2. Характеристики телевизионных растров

На рис. 3.1 показан телевизионный растр, образованный ли­нейной прогрессивной разверткой, при которой полный растр обра­зуется за один период кадровой развертки Тк. Развертка изобра­жения создается в процессе одновременного движения луча по горизонтали вдоль оси X и по вертикали вдоль оси Y. Движение луча по гори­зонтали называют строчной разверткой, а прочерчиваемые при этом линии - телевизионными строками. Перемещение луча по вертикали называют кадровой разверткой, в ре­зультате которой все телевизионные строки располагаются одна под другой. Строчная и кадровая развертки осуществляются с помощью электрических сигналов развертки по X- и Y-осям, подаваемых на катушки строчной и кадровой разверток.

 
 

 


Форма отклоняющих сигналов (тока в катушках развертки) представлена нарис. 3.2. Такие сигналы развертки формируются генераторами строч­ной и кадровой разверток.

Частота кадровой развертки fк = 1/Tк для ЭЛТ с малым време­нем послесвечения должна быть больше критической частоты мелькания. Обычно частоту fк выбирают равной частоте сети пере­менного тока, исключая этим эффект перемещения по экрану создаваемой ею помехи.

 
 

 


Частота fzи период Tz строчной развертки (fz = 1/Tz) выбирают из условия

fz = Z× fк, (3.1)

где Z - число телевизионных строк в кадре, определяющее разре­шающую способность СОИ по вертикали. В телевидении стандар­том принято Z = 625. В высококачественных СОИ распространена так называемая многострочная развертка с Z = 1000 и более.

Период строчной развертки Tz включает в себя время прямого хода луча по строке Tz.пи время обратного хода Tz.o. Изображение формируется за время прямого хода. Отношение Tz..o/Tz = az на­зывается коэффициентом обратного хода строчной развертки. Соответственно при известных значениях Tz и az можно определить Tz.п = Tz(1 - az). Для стандарта телевидения az = 0,18.

Период кадровой развертки Тк = Тк.о + Тк.п,где Тк.п и Тк.о - время прямого и обратного ходов кадровой развертки. Отношение Тк.ок= aкназывается коэффициентом об­ратного хода кадровой развертки. Число телевизион­ных строк, формируемых за время прямого хода луча, Zп = (l - aк)Z. Для стандарта телевидения aк= 0,08.

На рис. 3.3. показан телевизионный растр, образованный черес­строчной разверткой, которая предусматривает формирование од­ного кадра изображения из двух полей, передаваемых последова­тельно.

 

 
 

 


В первом поле прочерчиваются нечетные, а во втором - чет­ные строки растра (последние на рисунке показаны штрихпунктирными линиями). Дискретное смещение изображения на одну строку в каждом поле не фиксируется глазом из-за инерционности к восприятию перемещения объектов в поле зрения, если частота смены изображений не менее 15-16 Гц. Поэтому при выборе час­тоты кадров fк = 25 Гц обеспечивается слитность восприятия изо­бражения двух полей. В то же время воспроизведение изображения в каждом поле с частотой fп = 2fк = 50 Гц исключает мерцания яркости, так как выполняется условие fп ³ fкчм. Уменьшение частоты кадров в два раза по сравнению с прогрессивной разверткой при том же числе теле­визионных строк в кадре приводит к двукратному уменьшению частоты строчной развертки и требуемой поло­сы пропускания видеоусилителя. Для формирования чересстрочной развертки необходимо обеспечить следую­щие условия: 1) число строк в кадре дол­жно быть нечетным, т. е. Z = 2m + 1, где m - целое число; 2) частоты строчной развертки и полей должны быть жестко связаны между собой условием 2fz = Z× fп = (2m+ 1)fп. В результате выполнения этих условий второе поле начинается с половины строки и все строки оказываются сдвинутыми по вертикали относительно строк первого поля.

Чересстрочная развертка используется в телевизионном веща­нии и в большинстве промышленных телевизионных установок. В СОИ рекомендуется применять прогрессивную развертку, при которой отсутствуют чересстрочные мелькания, приводящие к утом­лению зрения оператора.

К преимуществам СОИ телевизионного типа относятся: 1) универсальность, позволяющая отображать все виды ИМ; 2) возмож­ность совмещения информационных моделей, формируемых мето­дом электронного синтеза (знакогенерации), с полутоновыми теле­визионными изображениями, получаемыми с помощью телевизион­ных камер; 3) возможность использования стандартных телевизион­ных приемников и видеоконтрольных устройств промышленных те­левизионных установок в качестве видеомониторов.

 

3.3. Принципы формирования знаков в СОИ телевизионного типа

 

Для формирования знаков растр разбивается (дискретизируется) на отдельные участки - знакоместа, в пределах которых услов­но располагаются матрицы знаков (рис. 3.4). Размер элемента матрицы по вертикали Нэ определяется шириной телевизионной строки и может изменяться дискретно кратно числу телевизионных строк l, выделяемых для формирования одного элемента матрицы. Таким образом, элемент матрицы является укрупненным ЭО, если считать последним точечный элемент, определяемый сечением элек­тронного луча.

Особенность синтеза знаковой информационной модели СОИ с полным телевизионным растром заключается в том, что каждый символ формируется по частям разрывно во времени. В процессе формирования одновременно находятся все знаки, составляющие од­ну текстовую строку. Действительно, двигаясь по телевизионной строке, электронный луч последовательно обходит все элементы одного ряда матрицы знакомест, входящих в одну текстовую стро­ку (рис. 3.4).

Формирование текстовой строки заканчивается после того, как луч проходит телевизионных строк ( = hз/hэ — относительный размер матрицы по вертикали, выражен­ный числом ее элементов). Затем через ( = hп/hэ)телевизи­онных строк, образующих интервал между текстовыми строками, начинается формирование знаков следующей текстовой строки.

Для прогрессивной развертки число l может быть любым. Для чересстрочной развертки чаще всего используют размер элемента матрицы по вертикали, равный двум строкам (l = 2) или кратный двум. Это позволяет дублировать знак в каждом поле. Обычно на краях телевизионного растра наблюда­ются наибольшие нелинейные искажения, а кроме того, нестабиль­ность амплитуды сигналов развертки может вывести края растра за пределы экрана. В связи с этим краевые зоны растра не вклю­чают в информационное поле и размеры информационного поля определяют как H = Hрβв и B = Bpβг, где Hр и Вр-высота и ширина растра и ИП, а βв и βг - ко­эффициенты использования телевизионного растра по вертикали и по горизонтали, имеющие обычно значение 0,9-0,7.

Число элементов матрицы, которое можно расположить по вер­тикали в ИП, ограничивается условием

Nэв ≤ Z(1 - αкв/l. (3.2)

 

 
 

 

 


Число текстовых строк Nтс определяется значением Nэви относи­тельными размерами матрицы по вертикали и интервала меж­ду текстовыми строками :

Nтс = Nэв/( + ), (3.3)

или с учетом (3.3)

Nтс ≤ Z(1 - αкв/ [l( + )]. (3.4)

Элементы, входящие в контур синтезируемого знака, высвечи­ваются путем модуляции интенсивности электронного луча видео­импульсами в момент его прохождения через расположение дан­ного элемента на информационном поле. Если телевизионная строка условно дискретизирована на Nзсэлементов, то время развертки одного элемента

Тэ = Tz (1 - αzг /Nзс = βг (1 - αz)/(Nзсfz). (3.5)

Минимальный размер элемента матрицы по горизонтали огра­ничивается разрешающей способностью ЭЛТ и граничной частотой тракта видеоусилителя fв.

Для определения верхней границы час­тотного спектра видеосигнала рассмотрим случай формирования чередующихся темных и светлых полос шириной bэ(рис. 3.5, а). Как видно из рис. 3.5, б, первая гармоника видеосигнала Uвс при этом имеет период Твс = 2Тэ.Следовательно, верхняя граница по­лосы пропускания видеоусилителя fв должна отвечать условию

fв ≥ 1/2 Tэ. (3.6)

При заданной полосе пропускания видеоусилителя выражения (3.3) и (3.4) позволяют определить возможное число элементов отображения, формируемых в телевизионной строке:

Nэс ≤ 2(1 - αzгfв / fz. (3.7)

С учетом формата телевизионного экрана kф условие обеспече­ния квадратной формы элемента матрицы может выполняться, если между числом элементов по вертикали и по горизонтали со­блюдается соотношение

Nэс = Nэвkфβг в. (3.8)

 
 


Иногда в буквенно-цифровых дисплеях нарушают условие квадратной формы элемента матрицы (hэ bэ), соответственно изменяя относительный формат матрицы знака ( : ).

При выполнении условия (3.8) верхняя граница полосы про­пускания видеоусилителя в соответствии с выражениями (3.2)-(3.7) определится так:

fвfzZ(1 - az)kф /[2l(1- αz)]. (3.9)

Число знаков в текстовой строке Nз.тс определяется чис­лом элементов в строке Nэс, относительными размерами матрицы по горизонтали = b3/bэи межзнакового про­бела = bп/bЭ:

Nз.тс = Nэс / ( + )]. (3.10)

Учитывая (3.7), получим

Nз.тс ≤ 2(1 - αzг fв/[fz( + )]. (3.11)

Общее число знаков, формируемых в кадре

. (3.12)

Таким образом, увеличение числа отображаемых знаков в кадре требует увеличения полосы пропускания видеоусилителя и повышения разрешающей способности электронно-лучевой трубки.

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Надстройка мансардных этажей из sip-панелей | Функциональная схема буквенно-цифровых СОИ телевизионного типа


Дата добавления: 2017-05-02; просмотров: 1472;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2020 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей. | Обратная связь
Генерация страницы за: 0.045 сек.