Устройство для отображения информации на экране цветной электронно-лучевой трубки

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик п 960913(61) Дополнительное к авт, сеид-ву(22) Заявлено 02.0780 (2 ) 2949884/18-24 151 М. Кп.з с присоединением заявки Мо 6 09 6 1/06 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийВ, И. Скурихин, В.Я. Голубчик, В. И, Жур бида,.,и ф В.А. Иванов, В.С. Каленчук, П.М. Сивер ийи А.И, Толстун1 4 ьИнститут кибернетики АН Украинской ССР(72) Авторы изобретения(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИНА ЭКРАНЕ ЦВЕТНОЙ ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВОЙТРУБКИ Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах для отображения информации на экране цветной электрон нолучевой трубки.Изветно устройство, содержащее цветной телевизионный приемник, используемый для индикации в цвете результатов вычислений, выполненный на калькуляторе, клавишный пульт, регистр, преобразователь параллельного кода в последовательный, блок управления, знакогенератор и блок управления цветом 1) .Известно также устройство., содержащее цветную телевизионную трубку, динамическое оперативное запоминающееустройство 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, 25 память знаков, видеогенератор, дешифратор цветов, генератор управления знаками. С видеогенератора на цветную электроннолучевую трубку, входящую в состав цветного телевизионного 30 контрольного устройства, под управлением дешифратора поступают сигналы, соответствующие красному, зеленому, синему и белому цветам 3.Недостатком известных устройств является пониженное качество отображения информации, искажаемой 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. Муары ухудшают также яркостный и цветной контраст деталей изображения,резкость воспроизводимых границ деталей (границы раэьываютс я), различимость мелких деталей изображейия,т.е.способнбсть и четкость. Высокочастотные муары, йезначительно меша,ющие восприятию изображения в цветном вещательном телевидении (большое расстояние наблюдения отображения), существенно ухудшают степень восприятия йзображения в цветных устройствах отображения инфоРмации (малое расстояние наблюдения отображения).Целью изобретения является повышение контрастности, резкости и четкос-.960913 Специфической особенностью привоспроизведении цветных изображенийтелевизионным спосббом на трехцвет. ных экранах точечного или штриховоготипа цветных электроннолучевых трубок,.5 .не имеющей места при воспроизведениичернобелых изображений на экранах ,чернобелых электроннолучевых трубокявляется образование паразитных узоров (муаров) вследствие интерферен 10 ции между структурой точечного илиштрихового экрана и структурой строкрастра (или структурой деталей изображения),Простейшим примером образования5 муаров может служить пересечение подострым углом 8 двух штриховых структур с шагом а и Ь (Фиг. 2). Находим(фйг. 2) высоты треугольников РВАи ВЕН 20 2 котомелемыхстемветстсокая рые определкий 1 ф (а)в точках ппараллельвует ,ни1 (1/ ) 30 тоты, измеряемыединицу длины.Для частныхили параллельнырактерно для цвых трубок, има = Ь или случаев равных шаговх структур, что хаетных электроннолуче 8= 0 40и 2 з 1 п 1800 )180 ),(ил и5 а 1. а или 1/а 1 --Ь -а 1/ат, = 1/ 0 55 записи указанных кодов и начала Функцйонирования), шину 13 выходной инФормации (признаки) 13.6 А) ш Э 1 т саь - 1 2 ох 1 0 1 Ети 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 видеоусилителей цветных сигналов, соединенный с управляющей сеткой цветной ЭЛТ,блок управления отклонением луча выход которого подключен к отклоняющей системе ЭЛТ, выход блока управления 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,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 блока управления, входам элемента ИЛИ и блока элементов ИЛИ, выходы которых подключены, соответственно 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 фиг.З - воспроизведение одноцветных деталей(или только красных В,или толь ко зеленых З,или только голубых В) н экране цветной электроннолучевой трубки; на фиг. 4 - зависимость коэффициента 81 от отношения Аш/Е для цвух типов цветных электроннолучевых трубок; на фиг. 5 - воспроизведение цветного изображения (в соответствии с блок-схемой фиг. 1).Блок-схема устройства для отображения информации содержит блок 1 управления, генератор 2 графических элеьйнтов, блок 3 управления отклонением луча, видеоусилитель 4 яркостного сигнала, блок 5 видеоусилителей цветных красного В, зеленого 6 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 яют крупный (а) шаг муаров, образуересечения двух сиых линий. Этому сооткая (1/а)и выпространственные часе числом линий на Рассмотрим воспроизведение одноцветных изображений или только красных В, или только зеленых С, или только голубых В в цветных электроннолучевых трубках, где шаг одноцвет-, ных элементов равен Аш.Пусть ток электронйого луча кинескопа Э(х) при развертке некоторой рассматриваемой строки О меняетсяпо косинусоидальному закону с периодом Е так, что максимальное значение соответствует х = 0 (фиг. За),т.е.30 35 45 0 -"3Ь(п): -Е В ооэ Р с 1 ъ , и Ед 55 На фиг. Зб-г кружками показаны вы" борки, 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 иэображения, соответствующие диапазону 0А/Е 0,25 65Ф. 9 где в =э /3 - коэффициент модулямитока луча, т,е. отнсшение амплитудного значения э к постоянной составляющей З .Пространственное распределение яркости В(х) вдоль данной строки для чернобелой электроннолучевой трубки (ЧБТ, фиг. 3 при сплошном экране и отсутствии маски или сетки) будет Вх):В,Х т,всох,"х,где Вс - постоянная составляющая яркости;Е - характеристика апертуры луча. Это распределение показано на Фиг. Зб сплошной .линией,В цветных электроннолучевых трубках (ЦТ на фиг. 3) дискретная структура экранного узла создает дополнительный апертурный эффект, который можно выразить характеристикой прямбугольной апертуры где ширина прямоугольной апертуры С характеризует прозрачность экранного узла, т.е. показывает, какая часть тока луча попадает на рассматриваемые одноцветные элементы.Зависимость величины 6 от отношения Аш/Е для цветной электроннолучевой трубки с массой См и для цветной электроннолучевой трубки с фокусирующей сеткой Споказана на фиг. 4,В цветных электроннолучевых трубках яркость свечения и-го элемента точечного или штрихового экрана определяеФся выборками из периодического яркостного сигнала, имеющими координаты вдоль строки х = и Аю (где и = 0,1,2 и т.д.), Коэффициент модуляции в; при этом ослаблен совместным действием апертуры луча Еи апертуры экранного узла Еа, постоянная составляющая Ве уменьшена в С раз В результате для цветной электроннолучевой трубки получим следующую зависимость изменения яркости от номера точечного элемента или штриха экрана(зона 1 на Фиг. 4), для которой (дляэоны 1) ослабление амплитуды яркостного сигнала Е : "и . невелико.При 0,25 . А /Е0,5 (зона 11на фиг. 4) воспроизведение зависитот фазового сдвига между штриховымидеталями изображения и цветными элементами экрана. Например (Фиг. Зв),при А /Е = 0,5 смещение фазы на Аш/2приводит к тому, что амплитуды всехвыборок сравняются.В области 0,5 .Аш/Е 1 (зона 111на фиг. 4) воспроизведение окажетсясильно искаженным - вместо полезногосигнала с переходом Е будет воспроизводиться низкочастотные муары с пери,одом Л. При этом - = -Л АЕНа Фиг. 3 показан пример такоговоспроизведения при Аш/Е = 0,8; приэтом период муара Л = 5 А ш = 4 Е. Здесьамплитуда огибающей выборок сильноослаблена.Таким образом, интенсивность муаров, характеризующая ослабление амплитуды полезного яркостного сигнала, равна.дп п щ 1 в-и (" Е)Так при 6 1= 1 интенсивность Муаровравна В и, - В,= 0 (случай, характерный для чернобелых электроннолучевыхтрубок) . При 1 Е) 0 в той или инойстепени ослабляется амплитуда полезного сигнала (случай, характерный дляцветных электроннолучевых трубок) .Так, при 91-0 интенсивность муаровравна (Вх, - ВД = В т.е, практичес 1ки полностью маскируется, зашумяяется полезный сигнал,Как следует на фиг, 4 81- 1 при отнсшении А /Е = О.Действйтельно, при шаге А = О,когда АШ/Е = О,все точечные элементыэкрана электроннолучевой трубки сливаются, масочный узел становится ненужным, (все отверстия или щели маскисливаются), чем устраняется интерфе 50 ренция между структурами строк растра и растровой структурой маски, т.е.цветная электроннолучевая трубка превращается в чернобелую, в котороймуары не возникают.Отношение Аш/Е равно нулю и соответственно 9= 1 также в том случае,когда период сигнала Е стремится кбесконечности, В этом случае муары невозникают и в цветной электроннолучевой трубке. Поскольку шаг одноцветных элементов экрана А, и шаг отверстий (щелей) маски масочного узлаявляются конструктивными параметрамицветной электроннолучевой трубки, изменить которые для выбранной цветнойэлектроннолучевой трубки не представ 9 б 0913ляется возможным, уменьшить интенсйвность муаров можно только лишь за счет использования сигналов, которые можно рассматривать как сигналы, период которых стремится к бесконечности.5СИгналы, период которых стремится к бесконечности, физически не реализуемы Однако к реализации сигналов, которые можно рассматривать как сигналы , период которых стремится к бес конечности, можно искусственно приблизиться, Степень приближения определяет степень подавления муаров.Для укаэанного приближения используется то обстоятельство, что в Уст ройствах для отображения информации . модуляции (управление) величиной тока луча осуществляется прямоугольными импульсными сигналами. Еслй 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 обраюом, реальный физический сигнал для оператора становится сигналом, период которого стремится к бесконечности, чем и объясняется значительное подавление вдоль строки воспроизводимого изображения наблюдаемых оператором му аров . 40Аналогом предложенного технического Решения, поясняющим его Суть может служить получение киноизображения. Лента киноизображения состоит из отдельных кадров, но зрители это го не замечают, поскольку на моментперехода от одного кадра к дРугому иэображение перекрывается специальным диском (обтюратором) . Киноизображение для зрителя кажется непрерывным, бесконечным.Предлагаемое устройство для отображения информации на экране цветной электроннолучевой 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 шифратор.С выхода блока 1 управления строчные синхронизирующие импульсы через первый элемент 7 задержки, и кадровые синхронизирующие импульсы через второй 65 элемент 8 задержки поступают на входы блока 3 управления отклонением луча. В состав последнего входятстрочный и кадровый задающие генераторы и строчные и кадровые отключа-ющие катушки, (узлы сведения лучей цветной электроннолучевой трубки б,высоковольтный выпрямитель не показаны).Перемещение лучей (луча) цветной электроннолучевой трубки б по ее экрану осуществляется блоком 3 управления отклонения луча в соответствиис телевизионным принципом слева направо и сверху вниз (см. Фиг. 5).Генератор 2 графических элементов в соответствии с содержанием и цветом отображаемой информации (символы, граФика) осуществляет модуляцию луча электроннолучевой трубки б 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 8 х 8 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 блок 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 иэображения. Импульсы модуляции изображения жестко связаны со строчными синхронизирующими импульсами, которые через регистр сдвига 9 инициируют считывание информации из генератора 2 графических элементов.Задержка строчного синхронизирую- щего импульса, поступающего в генератор строчной развертки блока 3 управления 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 электроннолу,ч где ч - скорость перемещения луча по сэкрану цветной электроннолуче- гвой трубки б (см., фиг. 5) .гЗадержка строчного синхронизирующего мимпульса осуществляется первым эле щмент ом з адержки 7 .пИзвестно,что для подавления муаров квдоль кадра иэображения, возникающих низ-за интерференции между структура- тми строк растра и горизонтальных рядов отверстий маски, избегагт точно- тго совпадения шагов одноцветных эле- тментов экрана и щагов отверстий маски по вертикали в цветной электронно- рлучевой трубке б, и в небольших пре- щоделах изменяют вертикальный размеррастра, В дополнение к указанным мерам при заданном формате маски и изображения целесообразно иметь возможность для смещения всего кадра воспро изводимого изображения относительномасочного узла цветной электроннолучевой трубки б. Такое смещение осуществляется задержкой кадрового синхронизирующего импульса, поступающегона генератор кадровой развертки блока 3 управления отклонением луча,вторым элементом 8 задержки.Практически задержки первого 7 ивторого 8 элементов задержки устанавливаются экспериментально по минималь-З 5ной видности муаров по сравнению свидностью муаров при задержке элементами 7 и 8 задержки, равной нулю.Видеоусилители В, 6, В блока 5видеоусилителей цветных сигналов имеот обычно значительно более узкую полосу пропускания (1,5 МГц), чем вицеоусилители 4 яркостного сигнала.Таким образом, время переключениямодулирующих сигналов на выходах видеоусилителей й, 6, В блока 5 видеоусилителей цветных сигналов больше,чем время переключения видеоусилителя 4 яркостного сигнала. Поэтому приодновременном считывании кодов гра 5фических элементов и цвета графических элементов с выхода генератора 2графических элементов видеоусилителиВ, 6, В блока 5 видеоусилителей цветных сигналов начинают переключатьсясразу же после появления сигналов наих входах.Импульсы модуляции с выхода генератора графических элементов 2 через элемент ИЛИ 11 на вход видеоусилителя 4 яркостного сигнала поступа- ООют лишь в момент окончания переключения видеоусилителей й, 6, В блока 5видеоусилителей цветных сигналов, чтопозволяет запереть лчч цветной элекф;троннолучевой трубки б на время пе чевой трубки 6 (см. фиг. 5) . Очевидно, что длительность модулирующих импульсов должна быть кратна времени реключения видеоусилителей В, 6, В,так как луч отпирается лишь для моментов времени, когда есть импульсмодуляции на выходе видеоусилителя 4и блока 5 видеоусилителей,Задержка начала считывания импульов модуляции с выхода генератора 2рафических элементов для .яркостноо канала по сравнению с импульсамиодуляции для цветных каналов осуествляется регистром 9 сдвига. Уоследнего несколько первых и нескольо последних разрядов не подключеы к генератору 2 графических элеменов. Поскольку все разряды регистра9 сдвига возбуждаются с заданнойактовой частотой последовательно,о при возбуждении указанных нескольких первых и нескольких последнихазрядов считывание информации изгенератора 2 графических элементовне происходит, а лишь задерживаетсяначало считывания на время включениявидеоусилителей й, 6, В блока 5 видеоусилителей цветных сигналов иоканчивается считывание раньше, чемначнут выключаться видеоусилителиВ, 6, В, так как начало их включениясовпадает с моментом возбужденияпервого из последних неподключенныхразрядов регистра 9 сдвига.При одновременном формировании генератором 2 графических элементов импульсов модуляции для воспроизведения символов и графики, при их наложении друг на друга во избежаниевозникновения муаров на пересечениивершины одного из импульсов и фронтадругого из импульсов, элемент ИЛИ 11пропускает на свой выход из двух поступивших на его вход импульсов модуляции импульс модуляции, у которого передний фронт начинается раньше, а задний фронт кончается позже,Аналогичную задачу решает блок 10элементов ИЛИ, содержащий в своемсоставе три автонсмных по выходуэлемента ИЛИ, для каждого из видеоусилителей К, 6, В блока 5 видеоусилителей цветных сигналов.Таким образом, при дискретнойструктуре экрана и масочного узлацветной электроннолучевой трубки 6,дискретизация иэображения, которая,казалось, могла бы только увеличитьинтенсивность муаров, осуществленнаяпредлагаемым способом, позволяет существенно уменьшить интенсивностьмуаров. На цветных слайдах, снятыхс экрана цветной электроннолучевойтрубки действующего образца предло,жейного устройства, приведены примерывоспроизводимых изображений.При рассматривании слайдов через увеличительное стекло иди диапроектор не удается увидеть муаров, что свидетельствует о высокой степени подавления муаров. Одновременно достаточно высокияркостной и цветной контраст, резскость границ, четкость и разрешающая способность воспроизводимых изображений. Использование новых элементов- первого и второго элементов задержки, регистра сдвига, блока элементов ИЛИ 5 и элемента ИЛИ выгодно отличает предлагаемое устройство для отображения информации на экране цветной электрон-. нолучевой трубки, так как повышается качество отображения информации за счет подавления муаров при одновременном улучшении контрастности, резкостй и четкости.Формула изобретенияУстройство 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 видеоусилителей цветных сигналов, соединенный с управляющей сеткой цветной ЭЛТ, блок управления отклонением луча, выход которого подключен к отклоняющей системе ЭЛТ, выход блока управления подКлючен к шине выходной ЗО информации, первый вход блока управления соединен с шиной входной информации, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения контрастности, резкости, и четкостииэображения 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 которогр подключен к выходу блока управления, а выход ко второму входу генератора графических элементов,выход которого подключен ко второмувходу блока управления, входам элемента ИЛИ и блока элементов ИЛИ, выходы которых подключены, соответственно, ко входам видеоусилителя яркостного сигнала и блока видеоусилителей цветных сигналов. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе.1. Заявка Великобритании В 1405141,кл. 6 06 К 13/20, опублик. 03.09.75,2. Заявка Японии Р 5023572,кл. 6 06 Р 3/14, опублик. 08.08.753. Заявка Великобритании Р 1293506,кл. 6 06 К 15/20, опублик. 18.10,72960913 Составитель Техред Е,Хар Сметанинончик Корректор О. Била едактор П. Коссей Тираж 472 Подпис И Государственного комитета делам изобретений и открыти осква, Ж, Раушская наб.,Заказ 7294 еСС ВНИИ по 35, 4 ППППатент , г. Ужгород, ул. Проектная, 4 л Ю3 О.:СМа)сф о а Ъ Я чъ