3. Засоби відображення інформації електронно-променевими індикаторами

3.1 Класифікація і основні визначення

Форма елементу відображення в ЗВІ з електронно-променевими індикаторами визначається перерізом електронного променя в площині екрану трубки. Цей переріз може мати конфігурацію вибраного знаку (у знакопечатающих ЕПТ), в більшості ж випадків воно приймає форму круга малого діаметру (точковий елемент відображення - ЕВ). Відповідно ЗВІ на ЕПТ можна розділити на знакомоделіруючі і знакогенеріруючі. Основні параметри елементу відображення ЕПТ (геометричні розміри, яскравість, колір) визначається параметрами електронного променя і властивостями люмінофора.

Адресація ЕВ, що визначає положення електронного променя в площині екрану ЕПТ, задається сигналами відхиляючої системи трубки. У кожен момент часу промінь займає певне положення, фіксуючи на інформаційному полі ЕВ. Повне зображення формується послідовним в часі відтворенням всіх його елементів. Послідовне поелементне відтворення називається розгорткою зображення. Зображення, яке утворене в процесі розгортки сукупністю ЕВ, називається кадром.

За принципом організації розгортки зображення методи синтезу знаків діляться на растрові і функціональні.

При растрових закон розгортки, а отже, і траєкторія переміщення променя по екрану не залежать від формованої інформаційної моделі. Формування зображення здійснюється модуляцією яскравості променя при його проходженні відповідних елементів інформаційної моделі.

При функціональних траєкторіях переміщення променя співпадають з контурами відображаємих елементів інформаційної моделі ІМ, тобто закон розгортки в цьому випадку визначається інформацією, що відображається. Прийнята розгортка визначає структуру кадру, яку називають растром.

У ЗВІ застосовуються два основні типи растру: телевізійний і поліграмний.

Телевізійний уявляє собою сукупність прямих ліній, розташованих одна під одною. Засоби відображення, що використовують телевізійний растр, називають ЗВІ телевізійного типу або телевізійними ЗВІ.

Поліграмний уявляє сукупність узагальнених фігур - поліграм (аналогічних поліграмам на рис 1.1), розташованих в межах знакомісць інформаційного поля.

На рис 3.1, а показано телевізійний растр, утворений лінійною прогресивною розгорткою, при якій повний растр утворюється за один період кадрової розгортки Т_к. Розгортка зображення створюється одночасним рухом променя по горизонталі уздовж осі X і по вертикалі уздовж осі Y. Рух променя по горизонталі називають рядковою розгорткою, а прокреслювані при цьому лінії - телевізійними рядками. Переміщення променя по вертикалі називають кадровою розгорткою, в результаті якої всі телевізійні рядки розташовуються одна над іншою. Рядкова і кадрова розгортки здійснюються формуванням відхиляючих сигналив X, Y (рис 3.1,б) напруг для електростатичної відхиляючої системи або струмів для магнітної. Відхиляючі сигнали формуються генераторами рядкової і кадрової розгорток.

Частота кадрової розгортки f_к= 1/Т_к для ЕПТ з малим часом після свічення повинна бути більше критичної частоти мигтіння. Звичайно частоту f_к вибирають рівною частоті мережі змінного струму, виключаючи цим ефект переміщення по екрану створювані нею перешкоди. Частота f_z і період T_z рядкової розгортки (f_z= l/T_z) вибирають з умови

f_z = Z f_к (3.1)

де Z — кількість телевізійних рядків в кадрі, що визначають роздільну здатність ЗВІ по вертикалі. У телебаченні стандартом прийнято Z=625. У високоякісних ЗВІ поширена так звана багаторядкова розгортка з Z=1000 і більш.

Період рядкової розгортки T_z включає в себе час прямого ходу променя по рядку T_zn і час зворотного ходу T_zз. Зображення формується за час прямого ходу. Відношення T_zз/T_z=_z називається коефіцієнтом зворотного ходу рядкової розгортки. Відповідно при відомих значеннях T_z і _z визначається T_zn=T_z(l-_z). Для стандарту телебачення _z =0,18.

Період кадрової розгортки Т_к=Т_кз+Т_кп, де Т_кп і Т_кз—час прямого і зворотного ходів кадрової розгортки.

Відношення Т_кз/Т_к=_к називається коефіцієнтом зворотного ходу кадрової розгортки. Кількість телевізійних рядків, формованих за час прямого ходу променя, Z_n= = (l-_к)Z.

Для стандарту телебачення _к =0,08.

На рис 3.2. показано телевізійний растр, утворений черезрядковою розгорткою, яка передбачає формування одного кадру зображення з двох полів, що передаються послідовно. У першому полі прокреслюються непарні, а у другому - парні рядки растру (останні на рисунку показані штрихпунктирними лініями). Дискретний зсув

Рис. 3.1.Формування телевізійного растра при прогресивній розгортці: а- растр; б- часові діаграми сигналів рядкової (Х) і кадрової (Y) розгорток; 1,2 – зворотний хід рядкової і кадрової розгорток

зображення на один рядок в кожному полі не фіксується оком через інерційність до сприйняття переміщення об'єктів в полі зору, якщо частота зміни зображень не менше 15—16 Гц. Тому при виборі частоти кадрів f_к=25 Гц забезпечується суцільність сприйняття зображення двох полів. В той же час відтворення зображення в кожному полі з частотою f_п=2f_к =50 Гц виключає мерехтіння яскравості, оскільки виконується умова f_n  f_кчм.

Зменшення частоти кадрів в два рази в порівнянні з прогресивною розгорткою при тій же кількості телевізійних рядків в кадрі приводить до двократного зменшення частоти рядкової розгортки і необхідної смуги пропускання відео підсилювача. Для формування черезрядкової розгортки необхідно забезпечити наступні умови: кількість рядків в кадрі повинно бути непарним, тобто. Z=2m+l, де m — ціле число; частоти рядкової розгортки і полів повинні бути жорстко зв'язані між собою умовою 2f_z=Zf_п=(2m+l) f_n.

В результаті виконання цих умов друге поле починається з половини рядка і всі рядки виявляються зсунутими по вертикалі щодо рядків першого поля

Рис.3.2. Телевізійний растр при черезрядковій розгортці: 1 – парні рядки; 2 - непарні рядки

Черезрядкова розгортка використовується в телевізійному віщанні і в більшості промислових телевізійних установок. У ЗВІ рекомендується застосовувати прогресивну розгортку, при якій відсутні черезрядкові мигтіння, що приводять до стомлення зору оператора.

Приклад 3.1. Визначити частоту рядкової розгортки при формуванні телевізійного растру з числом рядків в кадрі Z—625 при: а) прогресивній, б) черезрядковій розгортці.

Відповідно до (3.1) визначаємо для прогресивної розгортки (f_к = 50 Гц) f_z=62550=31250 Гц; для черезрядкової ( f_к=25 Гц) f_z=625-25=15625 Гц.

До переваг ЗВІ телевізійного типу відносяться: універсальність, що дозволяє відображати всі види ІМ; можливість суміщення інформаційних моделей, формованих методом електронного синтезу (знакогенерації), з півтоновими телевізійними зображеннями, одержуваними за допомогою телевізійних камер; можливість використовування стандартних телевізійних приймачів і відеоконтрольних пристроїв промислових телевізійних установок у якості відеомоніторів.