4.6 Классификация сре6дств отображения информации с электронно-лучевыми трубками

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 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 траекториях перемещения луча совпада­ют 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 растр представляет совокупность обобщенных фигур – полиграмм (аналогичных полиграммам на рис. 1.1), расположенных в пределах знакомест информационного поля.

На рис. 4.12, а показан телевизионный растр, образованный линейной прогрессивной разверткой, при которой полный растр образуется за один период кадровой развертки ТК. Развертка изображения создается одновременным движением 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 над другой. Строчная и кадровая развертки осуществляются формированием отклоняющих сигналов X, Y (рис. 4.12, б) напряжений для электростатической отклоняющей системы или токов для магнитной. Отклоняющие сигналы формируются генераторами строчной и кадровой разверток.

Частота кадровой развертки fK=1/TK 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 fZ и период TZ строчной развертки (fZ = 1/TZ) выбирают из условия

,

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 TZП и время обратного хода TZO. Изображение формируется за время прямого хода. Отношение TZO/TZ = aZ на­зывается коэффициентом обратного хода строчной развертки. Соответственно при известных значениях TZ и aZ определяется TZП = TZ (1 – aZ). Для стандарта телевидения  aZ = 0,18.

Период кадровой развертки ТК = ТКО + ТКП, где ТКП и ТКО – время прямого и обратного ходов кадровой развертки.

Отношение ТКОК = aZ называется коэффициентом об­ратного хода кадровой развертки. Число телевизион­ных строк, формируемых за время прямого хода луча,

ZП = (1 – aK) Z.

Для стандарта телевидения aK = 0,08.

На рис. 4.13 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 = 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: число строк в кадре должно быть нечетным, т.е.

Z = 2m+1,

где m – целое число.

Частоты строчной развертки и полей должны быть жестко связаны между собой условием

2fZ = Z fП = (2 m + 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: универсальность, позволяющая отображать все виды ИМ; возмож­ность совмещения информационных моделей, формируемых мето­дом электронного синтеза (знакогенерации), с полутоновыми теле­визионными изображениями, получаемыми с помощью телевизион­ных камер; возможность использования стандартных телевизион­ных приемников и видеоконтрольных устройств промышленных те­левизионных установок в качестве видеомониторов.