Устройство для отображения информации на экране цветной электронно-лучевой трубки Советский патент 1982 года по МПК G09G1/06 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах для отображения информации на экране цветной электро нолучевой трубки. Изветно устройство, ссяержгицее цветной телевизионный приемник, используеьий для индикации в цвете результатов вычислений, выполненный на калькуляторе, клавишный пульт, регист преобразователь параллельного кода в последовательный, блок управления, знакогенератор и блок управления цве том { . Известно также устройство., содержащее цветную телевизионную трубку, динамическое оперативное запоминиоще устройство и статические регистры сдвига 2. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство, содержащее цветное телевизионное контрольное устройство, буферное оперативное запоминающее .устройство, регистр сдвига знаков, .память знаков, видеогенератор, дешиф ратор цветов, генератор управления знаками. С видеогенератора на цветную электроннолучевую трубку, входящую в состав цветного телевизионного контрольного устройства, под управлением даиифратора поступают сигналы, соответствуюище красному, зеленому, синему и белому цветам 3. Недостатком известных устройств является пониженное качество отображения информации, искажаекйэй муарами (паразитными узорами), возникающими из-за интерференции между структурами строк растра (структурой деталей воспроизводимого изображения) и горизонтальных рядов отверстий теневой маски (щелевой маски, фокусирующей сетки) цветной электроннолучевой трубки.,Муара ухудшают также яркостный и цветной контраст деталей изображения,резкость воспроизводимых границ деталей (границы раз1лаваются) , различикюсть мелких деталей изображения , т.е. способность и четкость.Высоко|частотные муары, незначительно Metaa|ющие восприятию изображения в цветJHOM вещательном телевидении (большое .расстояние наблюдения отображения) , iсущественно ухудшают степень ьоспри|ятия изображения в цветных устройст;вах отображения инфО13мации (малое расстояние наблюдения отображения). j Целью изобретения является повыше ние контрастности, резкости и четкоети отображения информации за счет подавления муаров. Поставленная цель достигается тем что в устройство для отображения информации на экране цветной электроннолучевой трубки (ЭЛТ), содержащее генератор графических элементов, первый вход которого соединен с выходом блока управления, видеоусилитель яркостного сигнала, соединенный с модулятором цветной ЭЛТ, блок виде оусилителей цветных сигналов, соединенный с управляющей сеткой цветной ЭЛТ,блок управления отклонением луч выход которого подключен к отклоняющей системе ЭЛТ, выход блока управле НИН подключен к шине выходной информации , первый вход блока управления соединен с шиной входной информации, введены первый и второй элементы задержки,входы которых подключены к выходу блока управления,авыходы,соответственно,- ко входам блока управле ния отклонением луча, регистр сдвига вход которого подключен к выходу бло ка управления, а выход - ко второму входу генератора графических элементов, выход которого подключен ко вто рому входу блока управления, входам элемента ИЛИ и блока элементов ИЛИ, выходы которых подключены, соответст венно ко входам видеоусилителя яркостного сигнала и-блока видеоусилителей цветных -сигналов. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для отображения информации на экране цветной электроннолучевой трубки; на фиг. 2 - пример возникновения муара при пересечении двух рядов параллельных линий; на иг.З - воспроизведение одноцветных деталей(или только красных К,или тол ко зеленых о,или только голубых В) н §кране цветной электроннолучевой трубки; на фиг. 4 - зависимость коэффициента вг от отношения Ащ/Е для двух типов цветных электроннолучевых трубок; на фиг. 5 - воспроизведение цветного изображения (в соответствии с блок-схемой фиг. 1). Блок-схема устройства для отображенин информации содержит блок 1 управления, генератор 2 графических элементов, блок 3 управления-отклонением луча, видеоусилитель 4 ярKoc-fHoro сигнала, блок 5 видеоусилителей цветных красного R, зеленого G и синего В сигналов, цветную электро нолучевую трубку 6, элемент 7 задерж ки, элемент 8 задержки, регистр.9 сдвига, блок 10 элементов ИЛИ, элемент ИЛИ 11, шину 12 входной инфор-. мации (коды воспроизводимых элементов изображения и их цвет, команды записи указанных кодов и начала функ ционирования) , шину 13 выходной информации (признаки) 13. Специфической особенностью при воспроизведении цветных изображений телевизионным способом на трехцветных экранах точечного или штрихового типа цветных электроннолучевых трубок, не имеющей места при воспроизведении чернобелых изображений на экранах i чернобелых электроннолучев1 х трубок является образование паразитных узоров (муаров) вследствие интерференции между структурой точечного или штрихового экрана и структурой строк растра (или структурой деталей изображения) . Простейшим примером образования муаров может служить пересечение под острым углом Э двух штриховых структур с шагом а и b (фиг. 2). Находим (фиг. 2) высоты треугольников DBA и ВЕН а f-b-+iabcos в которые определяют крупный (а) и мелкий (а/2.) шаг муаров, образуемых в точках пересечения двух систем параллельных линий. Этому соответствует низкая (1/а)и высокая (l/a) пространственные частоты, иэмеряекые числом линий на единицу длины. Для частных случаев равных шагов или параллельных структур, что характерно для цветных электроннолучевых трубок, имеем а b или , Ч 2 sin в/2 а b при в о (или 180°), а 0; ат. d/2. а 9 Ъ при е О или 180 ) , а-Ь 1 а-Ь 1. или 1/а2. 1/Ь - 1/а; 1/аг 1/Ь + 1/а. Рассмотрим воспроизведение одноцветных изображений или только красных R, или только зеленых G, или только голубых В в цветных электроннолучевых трубках, где шаг одноцвет-, .ных элементов равен Ащ. Пусть ток электронного луча кинес;копа Л(х) при развертке некоторой рассматриваемой строки Ох меняется по косинусоидальному закону с периодом Е так, что максимальное значение соответствует X О (фиг.За),т.е. 3U) ,cos, где .- коэффициент модуляЦйи тока луча, т.е. отнош ние амплитудного значения J к постоянной составляющей JQ . Пространственное распределение яр кости В(х) вдоль данной строки для чернобелой электроннолучевой трубки (ЧБТ, фиг. 3 при сплошном экране и отсутствии маски или сетки) будет 6U).0,cos где BO - постоянная составляющая яркости ; 0 - характеристика апертуры луча. Это распределение показано на фиг. Зб сплошной .ли нией. В цветных электроннолучевых трубках (ЦТ на фиг. 3) дискретная структура- экранного узла создает дополнительный апертурный эффект, который можно выразить характеристикой прямЬугольнбЙ апертуры -га. а ПС А где ширина прямоугольной апертура С характеризует прозрачность экранного узла, т.е. показывает, какая часть тока луча попадает на рассматриваемые одноцветные элементы. Зависимость величины 67 от отноше ния АШ/Е для цветной электроннолучевой трубки с массой CM и для цветной электроннолучевой трубки с фокусирующей сеткой GX показана на фиг. 4. В цветных электроннолучевых трубках яркость свечения п-го элемента точечного или штрихового экрана определяется выборками из периодического яркостного сигнала, имеющими координаты вдоль строки х п-Ащ (где п 0,1,2 и т.д.). Коэффициент модуляции т. при этом ослаблен совместным действием апертуЕ« луча б и апертуры экранного узла QU, постоянная составляющая Вд уменьшена в С ра В результате для цветной электроннолучевой трубки получим следующую зависимость изменения яркости от номера точечного элемента или штриха экрана 6(nb.-.4m,0,(l3I,4). На фиг. Зб-г кружками показаны вы бррки, соответствующие дискретным значениям яркости на цветных элементах экрана цветной эшектроннолучевой трубки, а огибающая выборок показана пунктиром. На фиг. Зб-г следует, что закономерно и с максимальной контрастностью воспроизводятся крупные детали изображения, соответствующие (иапазону О i Ац,/Е 0,25 1з6на I на фиг. 4), для которой (для зоны I) ослабление амплитуды яркоствtного сигнала д„;-г1 1. невелико. При 0,25 . Ащ/Е 0,5 (зона II на фиг. 4) воспроизведение зависит от фазовогсэ сдвига между штриховыми деталями изображения и цветными элементами экрана. Например (фиг. Зв), при 0,5 смещение фазы на Ащ/2 приводит к ток, что амплитуды всех выборок сравняются. В области 0,5 Ащ/Е 1 (зона III на фиг. 4) воспроизведение окажется сильно искаженным - вместо полезного сигнала с переходом Б будет воспроизводиться низкочастотные муары с пери,одом . При этом -J- -т- - -р л t. На фиг. 3 показан пример такого воспроизведения Ащ/Е 0,8; при этом период муара A 5-Aiu 4Е. Здесь амплитуда огибающей выборок сильно ослаблена. .Таким образом, интенсивность муаров, характеризующая ослабление ам плитуды полезного яркостного сигнала, равна , . B i-&m 6m-Qi-B 6(-(-0). Так при е2. 1 интенсивность муаров равна О (случай, характерный для чернобелых электроннолучевых трубок). При 1 0 О в той или иной степени ослабляется амплитуда полезного сигнала (случай, характерный для цветных электроннолучевых трубок). Так, при интенсивность муаров равна Вт- Bml Вп, т.е. практически полностью маскируется, зашумпяет- ся полезный сигнал. Как следует на фиг. 4 при отщошении Ащ/Е 0. Действительно, при шаге Ащ О, когда О,все точечные элементы экрана электроннолучевой трубки сливаются, масочный узел становится ненужным, (все отверстия или щели маски сливаются), чем устраняется интерференция между структурами строк растра и растровой структурой маски, т.е. цветная электроннолучевая трубка превращается в чернобелую, в которой муары не возникают. Отношение Ащ/Е равно нулю и соответственно также в том случае, когда период сигнала Е стремится к бесконечности. В этом случае муары не возникают и в цветной электроннолуч вой трубке. Поскольку шаг одноцвет: ных элементов экрана А, и шаг отверстий (щелей) маски масочного узла являются конструктивными параметрами цветной эле:ктроннолучевой трубки, изменить которые для выбранной цветной электроннолучевой трубки не представляется возможным, уменьшить интенсивнос.ть муаров можно только лишь за счет использования сигналов, которые можно рассматривать как сигналы, период которых стремится к бесконечности .

Сигналы, период которых стремится к бесконечности, физически не реализемы. Однако к. реализации сигналов, кторые можно рассматривать как сигналы , период которых стремится к бесконечности, можно искусственно приблзитьря. Степень приближения определяет степень подавления муаров.

Для указанного приближения используется то обстоятельство, что в устройствах для отображения информации модуляции (управление) величиной тока луча осуществляется прямоугольными импульсны:у1и сигналами. Бели переключение модулирующих.импульсных сигналов осуществлять только в те моменты времени, когда луч (лучи) цветной электроннолучевой трубки попадает на поверхность маски, а не в отверстие (щель) маски (фиг. 5), так как экран цветной электроннолучевой трубки находится в тени масочного узла, то для наблюдающего воспроизводимое изображение оператора воспроизводимая линия изображения как бы не имеет ни начала, ни конца, поскольку моменты переключения модулирующего сигнала остаются для оператора невидимыми. Таким образом, реальный физический сигнал для оператора становится сигналом, период которого стремится к бесконечности, чем и объясняется значительное подавление вдоль строки воспроизводимого изображения наблюдае1«ых оператором муаров.

Аналогом предложенного технического решения, поясняющим его суть может служить получение киноизображения. Лента киноизображения состоит из отдельных кадров, но зрители этого не замечают, поскольку на момент перехода от одного кадра к другому изображение перекрывается специальным диском (обтюратором). Киноизображение для зрителя кажется непрерывным, бесконечным.

Предлагаемое устройство для отображеЕ1ия информации на экране цветной элекуронналучевой трубки функционирует следующим образом. . .

Входная информация с шины 12 через блок 1 управления записывается в генератор 2 графических элементов. Блок 1 .управления представляет собой последовательно соединенные генератор импульсов, счетчик (распредели.тель импульсов) и огифратор.С выхода блока 1 управления строчные синхронизирующие импульсы через первый элемент 7 задержки, и кадровые синхронизирующие импульсы через второй

элемент 8 задержки поступают на входы блока 3 управления отклонением луча. В состав последнего входят строчный и кадровый задающие генераTOfM и строчные и-кадровые отключающие катушки.(Узлы сведения лучей цветной электроннолучевой трубки 6, высоковольтный выпрямитель не показаны) .

Перемещение лучей (луча) цветной электроннолучевой трубки 6 по ее экрану осуществляется блоком 3 управления отклонения луча в соответствии с телевизионным принципом слева направо и сверху вниз (см. фиг. 5), Генератор 2 графических элементов в соответствии с содержанием и цветом отображаемой информации (, графика) осуществляет модуляцию луча электроннолучевой трубки 6 по яркости и цвету через элемент ИЛИ 11, видеоусилитель 4 яркостного сигнала, блок элементов ИЛИ 10 и блок 5 видеоусилителей цветных сигналов в строго определенные моменты времени, когда необходимо подсветить соответствующий элемент развертки, Графические элементы формируются в точечной матрице, например 8x8 точек.

Воспроизводимая информация формируется построчно, т.е. при движении электронного луча вдоль строки последовательно подсвечиваются элементы верхних, средних и затем нижних рядов матриц.

Таким образом, из графических элементов, как картинка из мозаики, складываются символы или графическое изображение. Генератор 9 графических элементов регенерирует воспроизводимое изображение с частотой 50 кадров в 1 с. Признаки окончания воспроизведения строки или кадра воспроизводимого изображения с выхода генератора графических элементов 2 через бло 1 управления поступают на шину 13 выхрдной информации, так как запись новой информации в генератор 2 графических элементов удобно производить во время обратного хода по строке или по кадру - исключаются мелькания воспроизводимого изображения. Импульсы модуляции изображения жестко связаны со строчными синхронизирующими импульсами, которое через регистр сдвига 9 инициируют считывание инфор мации из генератора 2 графических элементов.

Задержку строчного синхронизирующего импульса, поступающего в генератор строчной развертки блока 3 уп.равления отклонением .луча, позволяет управлять положением модулирующих импульсов вдоль строки изображения, а значит и расположить их, как указывалось, так, чтобы переключение модулирующих импульсов осуществлялось в тени масочного узла электроннолучевой трубки 6 (см. фиг. 5). Очевидно, что длительность модулирующих им пульсов должна быть кратна времени Т. где V - скорость перемещения луча по экрану цветной электроннолуч вой трубки б (см., фиг. 5). Задержка строчного синхронизирующего импульса осуществляется первым элементом задержки 7. Известно,что для подавления муаро вдоль кадра изображения, возникающих из-за интерференции между структурами строк растра и горизонтальных рядов отверстий маски, избегают точного совпадения шагов одноцветных элементов экрана и щагов отверстий маеки по вертикали в цветной электронно лучевой трубке 6, и в небольших пределах изменяют вертикальный размер растра. В дополнение к указанным мерам при заданном формате маски и изо ражения целесообразно иметь возможность для смещения всего кадра воспр изводимого изображения относительно iviaco4Horo узла цветной электроннолучевой трубки б. Такое смещение осуществляется задержкой кадрового синх ронизирующего импульса, поступающего на генератор кадровой развертки блока 3 управления отклонением луча, вторым элементом 8 задержки. Практически задержки первого 7 и второго 8 элементов задержки устанав ливаются экспериментально по минимал ной видности муаров по сравнению с видностью муаров при задержке элемен тами 7 и 8 задержки, равной нулю. Видеоусилители R, G, В блока 5 видеоусилителей цветных сигналов име ют обычно значительно более узкую по посу пропускания (1,5 МГц), чем видеоусилители 4 яркостного сигнала. Таким образом, время переключения модулирующих сигналов на выходах видеоусилителей R, G, В блока 5 видеоусилителей цветных сигналов больше, чем время переключения видеоусилителя 4 яркостного сигнала. Поэтому при одновременном считывании кодов графических элементов и цвета графических элементов с выхода генератора 2 графических элементов видеоусилители R, G, В блока 5 врадеоусилителей цвет ных сигналов начинают переключаться сразу же после появления сигналов на их йходах. Импульсы модуляции с выхода генератора графических элементов 2 через элемент ИЛИ 11 на вход видеоусилителя 4 яркостного сигнала поступают лишь в момент окончания переключения видеоусилителей R, G, В блока видеоусилителей цветных сигналов, чт позволяет.запереть луч цветной элек троннолучевой трубки б на время пёреключения видеоусилителей R, G, В, так как луч отпирается лишь для моментов времени, когда есть импульс модуляции на выходе видеоусилителя 4 и блока 5 видеоусилителей. Задержка начала счить1вания импульсов модуляции с выхода генератора 2 графических элементов для яркостного канала по сравнению с импульсами модуляции для цветных каналов осуществляется регистром 9 сдвига; У последнего несколько первых и несколько последних разрядов не подключены к генератору 2 графических элементов. Поскольку все разряды регистра 9 сдвига возбуждаются с заданной тактовой частотой последовательно, то при возбуждении указанных нескольких первых и нескольких последних разрядов считывание информации из генератора 2 графических элементов не происходит, а лишь задерживается начало считывания на время включения видеоусилителей К, G, В блока 5 ви деоусилителей цветных сигналов и оканчивается считывание раньше, чем начнут выключаться видеоусилители R, G, В, так. как начало их включения совпадает с моментом возбуждения первого из последних неподключенных разрядов регистра 9 сдвига. При одновременном формировании генератором 2 графических элементов им-пульсов модуляции для воспроизведения символов и графики, при их наложении друг на друга во избежание возникновения муаров на пересечении вершины одного из импульсов и фронта другого из импульсов, элег- ент ИЛИ 11 пропускает на свой выход из двух поступивших на его вход импульсов модуляции импульс модуляции, у которого передний фронт начинается раньше, а задний фронт кончается позже. Ансшогичную задачу решает блок 10 элементов ИЛИ, содержащий в своем составе три автономных по выходу элемента ИЛИ, для каждого из видеоусилителей R, СЗ, В блока 5 видеоусилителей цветных сигналов. Таким образом, при дискретной структуре экрана и масочного узла цветной электроннолучевой трубки 6, дискретизация изображения, которая, казалось , могла бы только увеличить интенсивность муаров, осуществленная предлагаемым способом, позволяет существенно уменьшить интенсивность муаров. На цветных слайдах, снятых с экрана цветной электроннолучевой трубки действующего образца предло.женного устройства,приведены примерл воспроизводимых изображений.При рас сматривании слайдов через увеличительное стекло или диапроектор не удается увидеть муаров, что свидетельствует о высокой степени подавления муаров. Оцновременно достаточно высоки яркостной и цветной контраст, рез кость границ, четкость и разрешающая способыоств..Боспроизводимлх изображений. Использование новых элементов первого и второго элементов задержки регистра сдвига, блока элементов ИЛИ и элемента ИЛИ выгодно отличает пред лагаемое устройство для отображения информации на экране цветной электро нолучевой трубки, так как повышается качество отображения информации за счет подавления муаров при одновременном улучшении контрастности, резкости и четкости. Формула изобретения Устройство для отображения информации на экране цветной электроннолучевой трубки (ЭЛТ), содержащее геЬератор графических элементов, парвый вход которого соединен с выходом блока управления, видеоусилитель яркостного сигнала, соединенный с модулятором цветной ЭЛТ, блок видеоусилителей цветных сигналов, соединенный с управляющей сеткой цветной ЭЛТ, блок управления отклонением луча, ВЫ5СОД которого подключен к отклоняющей системе ЭЛТ, выход блок.а управления подключен к шине выходной информации, первый вход блока управления соединен с шиной входной информации , отличающееся тем, что, с целью повьш1ения контрастности, резкости, и четкости изображения за счет подавления муаров, в него введены первый и второй элементы задержки, входы которых подключены к выходу блока управления, а выходы, соответственно,ко входам блока управления отклонением луча, регистр сдвига, вход которого подключен к выходу блока управления, а выход --ко второму входу генератора графических элементов, выход которого подключен ко второму входу блокауправления, входам элемента ИЛИ и блока элементов ИЛИ, выходы которых подключены, соответственно, ко входам видеоусилителя яркостного сигнала и блока видеоусилителей цветных сигналов, I , Источники информации, принятые во внимание при экспертизе. 1.Заявка Великобритании № 1405141, кл. G 06 К 13/20, опублик. 03.09.75. 2.Заявка Японии 5023572f кл. G 06 Р 3/14, опублик. 08.08.75 3.Заявка Великобритании № 1293506, кл. G 06 К 15/20, опублик. 18.10.72 (прототип).

h Ч