Устройство для отображения информации на экране цветной электронно-лучевой трубки

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик («i960913 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 02.07 ° 80(21) 2949884/18-24 (51) М. Кп.з с присоединением заявки ¹G 09 G 1/06

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230982. Бюллетень ¹ 35

Дата опубликования описания23 ° 09.82 (53) УДК 881. 327.. 11 (088. 8) В. И. Скурихин, В.Я. Голубчик, В. И. Жур бида, . ,.п ф

В.A. Иванов, В.С. Каленчук, П.М. Сивер ий и A.È. Толстун );;yell!,-rc 21ьй

Институт кибернетики AH Украинской ССР, (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

HA ЭКРАНЕ ЦВЕТНОЙ ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВОЙ

ТРУБКИ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах для отображения информации на экране цветной электрон- 5 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 запоминающее 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, 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 устройст вах отображения информации (малое расстояние наблюдения отображения) .

Целью изобретения является повыше ние контрастности, резкости и четкос960913 ти 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 вы ходом блока управления, видеоусилитель яркостного сигнала, соединенный с модулятором цветной ЭЛТ, блок виде- 10 оусилителей цветных сигналов, соединенный с управляющей сеткой цветной

ЭЛТ, блок управления отклонением луча, выход которого подключен к отклоняющей системе ЭЛТ, выход блока управле-(5 ния подключен к шине выходной информации, первый вход блока управления соединен с шиной входной информации, введены первый и второй элементы задержки,входы которых подключены к вы- о ходу 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 элемен- . тов, 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.3 — воспроизведение одноцветных 4() деталей(или только красных В,или толь" ко зеленых б,или только голубых В) на экране цветной электроннолучевой трубки; на фиг. 4 — зависимость коэффициента 81 от отношения A /Е для 45 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 элементов, блок 3 управления -отклонением луча, видеоусилитель 4 яркостного сигнала, блок 5 видеоусилителей цветных красного R зеленого G и синего В сигналов, цветную электроннолучевую трубку 6, элемент 7 задержки, 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 функцйонирования), шину 13 выходной инФормации (признаки) 13. 65

Специфической особенностью при воспроизведении цветных изображений телевизионным спосббом на трехцветных экранах точечного или штрихового типа цветных электроннолучевых трубок,. не имеющей места при воспроизведении чернобелых изображений на экранах . чернобелых электроннолучевых 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 8 двух штриховых структур с шагом а и Ь (фиг. 2) . Находим (фйг. 2) высоты треугольников DBA и ВЕН которые определяют крупный (а„) и мелкий (а ) шаг муаров, образуемых в точках пересечения двух систем параллельных линий. Этому соответствует низкая (1/а,,)и высокая (1/а ) пространственные частоты, измеряемые числом линий на единицу длины.

Для частных случаев равных шагов или параллельных структур, что характерно для цветных электроннолучевых трубок, имеем а =Ь или e= О, а

2 sin 9/2 а = Ь при 8= 0 (или 180О), а„= 0; а — — d/2. а 4 Ь при 6 = 0 или 180 ), а а Ь а а Ь а а=b а1 а+Ь или 1/а — — 1/b — 1/а;

1/ат. = 1/b + 1/а.

Рассмотрим воспроизведение одноцветных изображений или только красных В, или только зеленых G или только голубых В в цветных электроннолучевых трубках, где шаг одноцвет-, ных элементов равен Aù.

Пусть ток электронйого луча кинескопа 3(x) при развертке некоторой рассматриваемой строки О„ меняется

I по косинусоидальному закону с периодом E так, что максимальное значение соответствует х = 0 (фиг. За),т.е. з(А)=з (т,.саь — 1, 2пх 1

О 1 Е

960913

Во -"11 б(п)= — 4 m.8 6 ccs 1я

С ). n EД 55

"I

На фиг. Зб-r 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 О < A /Е <0,25

«Э где m„. =э /3 — коэффициент модулями тока луча, т.е. отнсшение амплитудного значения „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

В(х)=В (+m,9„008 ""1, где Вс — постоянная составляющая яркости;

8„ - 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 прямОугольной- апертуры (псА 1 псА

Э = зin ш где ширина прямоугольной апертуры С характеризует прозрачность экранного узла, т.е. показывает, какая часть тока луча попадает на рассматриваемые одноцветные элементы.

Зависимость величины 8@ от отношения Ащ/E для цветной электроннолучевой трубки с массой См и для цветной электроннолучевой трубки с фокусирующей сеткой С„показана 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 = n-Ащ (где n = 0,1,2 и т.д.) . Коэффициент модуляции m; при этом ослаблен совместным действием апертуры луча 8 и апертуры экранного узла 8, постоянная составляющая Во уменьшена в С раз

В результате для цветной электроннолучевой трубки получим следующую зависимость изменения яркости от номера точечного элемента или штриха экрана

45 (зона I на Фиг. 4), для которой (для эоны I) ослабление амплитуды яркост-! ного сигнала Q "и . невелико.

При 0,25 .< A /E < 0,5 (зона II на фиг. 4) воспроизведение зависит от фазового сдвига между штриховыми деталями изображения и цветными элементами экрана. Например (Фиг. Зв), при А /Е = 0,5 смещение фазы на Ащ/2 приводит к тому, что амплитуды всех .выборок сравняются.

В области 0,5 <.Аю/Е < 1 (зона III на фиг. 4) воспроизведение окажется сильно искаженным — вместо полезного сигнала с переходом E будет воспроизводиться низкочастотные муары с пери° . 1 ,одом . При этом — = —

А А„, .E

На фиг. 3 показан пример такого воспроизведения при Аш/E = 0,8; при этом период àðà Л = 5. A ш = 4E. Здесь амплитуда огибающей выборок сильно

1 осл абл ен а.

Таким образом, интенсивность муаров, характеризующая ослабление амплитуды полезного яркостного сигнала, равна

Ь -В =6 †.-Ь =6 (-8).

Так при 61=1 интенсивность Муаров равна (Вп, — Bn,j = 0(случай, характерI ный для чернобелых электроннолучевых трубок) . При 1 <8<) 0 в той или иной степени ослабляется амплитуда полез-. ного сигнала (случай, характерный для цветных электроннолучевых трубок) .

Так, при 81-0 интенсивность муаров равна (B — Bmj = В„„т.е. практичесI ки полностью маскируется, зашумпяется полезный сигнал.

Как следует на фиг. 4 6 - 1 при от.ношении А /Е = О.

Действйтельно, при шаге A = О, когда АШ/E = 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 А /Е равно нулю и соответственно 81= 1 также в том случае, когда период сигнала Е стремится к бесконечности. В этом случае муары не возникают и в цветной электроннолучевой трубке. Поскольку шаг одноцвет:ных элементов экрана А„,и шаг отверстий (щелей) маски масочного узла являются конструктивными параметрами цветной электроннолучевой трубки, изменить которые для выбранной цветной электроннолучевой трубки не представ960913 ляется возможным, уменьшить интенсйвность 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 реализуемы. С днако к реализации сигналов, которые можно рассматривать как сигналы, период которых стремится к бес- 10 конечности, можно искусственно приблизиться. Степень приближения определяет степень подавления муаров.

Для укаэанного приближения используется то обстоятельство, что в уст- f5 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 . 40

Аналогом предложенного технического Решения, поясняющим его Суть может служить получение киноизображения. Лента киноизображения состоит из отдельных кадров, но зрители это- 45

ro не замечают, поскольку на момент перехода от одного кадра к другому иэображение перекрывается специальHblM диском (обтюратором) . Кицоиз обРажение для зрителя кажется непрерыв- 50 ным, 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- 60 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 входят строчный и кадровый задающие генераторы и строчные и кадровые отключа- ющие 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 (символы, 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 8х8 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 синхронизирующего импульса, поступающего в генератор строчной развертки блока 3 управления отклонением луча, позволяет управлять положением модулнрующих импульсов вдоль строки изображения, а значит и расположить их, как указывалось, так, чтобы переключение модулирующих импульсов осуществлялось в тени масочного узла электроннолу960913

10 где v — скорость перемещения луча по с экрану цветной электроннолуче- r вой трубки б (см., фиг. 5) .

Задержка строчного синхронизирующего м импульса осуществляется первым эле- 10 щ мент ом з адержки 7 . п

Известно,что для подавления муаров к вдоль кадра иэображения, возникающих н из-за интерференции между структура- т ми строк растра и горизонтальных ря- 5 дов отверстий маски, избегагт точно- т

ro совпадения шагов одноцветных эле- т ментов экрана и щагов отверстий маски по вертикали в цветной электронно- р лучевой трубке б, и в небольших пре- ур делах изменяют вертикальный размер растра. В дополнение к указанным мерам при заданном формате маски и изображения целесообразно иметь возможность для смещения всего кадра воспро- 5 изводимого изображения относительно масочного узла цветной электроннолучевой трубки б. Такое смещение осуще ст вляет с я з адержк ой кадрового син х 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 устанавливаются экспериментально по минималь-З5 ной видности муаров по сравнению с видностью муаров при задержке элементами 7 и 8 задержки, равной нулю.

Видеоусилители R, G В блока 5 видеоусилителей цветных сигналов име- 40 от обычно значительно более узкую полосу пропускания (1,5 МГц), чем вицеоусилители 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 гра5 фических элементов и цвета графических элементов с выхода генератора 2 графических элементов видеоусилители

R G В блока 5 видеоусилителей цветных сигналов начинают переключаться сразу же после появления сигналов на их входах.

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 5 видеоусилителей цветных сигналов, что позволяет запереть луч цветной элек ; троннолучевой трубки б на время пе- 65 чевой трубки 6 (см. фиг. 5) . Очевидно, что длительность модулирующих импульсов должна быть кратна времени реключени я 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 считывания импульов модуляции с выхода генератора 2 рафических элементов для .яркостноо канала по сравнению с импульсами одуляции для цветных каналов осуествляется регистром 9 сдвига. У оследнего несколько первых и нескольо последних разрядов не подключеы к генератору 2 графических элеменов. Поскольку все разряды регистра

9 сдвига возбуждаются с заданной актовой частотой последовательно, о при возбуждении указанных нескольких первых и нескольких последних азрядов считывание информации из генератора 2 графических элементов не происходит, а лишь задерживается начало считывания на время включения видеоусилителей й, 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 импульсов 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, элемент 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.

Аналогичную задачу решает блок 10 элементов ИЛИ, содержащий в своем составе три автонсмных по выходу элемента ИЛИ, для каждого из видеоусилителей R, G, B блока 5 видеоусилителей цветных сигналов.

Таким образом, при дискретной структуре экрана и масочного узла цветной электроннолучевой трубки 6, дискретизация иэображения, 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,жейного устройства, приведены примеры воспроизводимых изображений.При рассматривании слайдов через увеличительное стекло или диапроектор не удается увидеть муаров, что свидетельствует о высокой степени подавления муаров. Одновременно достаточно высоки

960913

12 яркостной и цветной контраст, рез.кость границ, четкость и разрешающая способность ..воспроизводимых изображений. Использование новых элементовпервого 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 изобретения

Устройство для отображения информации на экране цветной электроннолучевой трубки (ЭЛТ), содержащее геоператор 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 30 информации, первый вход блока управления соединен с шиной входной информации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения контрастности, резкости, и четкости иэображения 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 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.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Заявка Великобритании Ф 1405141, кл. G 06 К 13/20, опублик. 03.09.75.

2. Заявка Японии Р 5023572, кл . G 06 F 3/14, опублик . 08.08.75 .

3. Заявка Великобритании Р 1293506, кл. 6 06 К 15/20, опублик. 18.10.72 (прототип) .

960913

i<(> Ф 4

° Ъ

% (Тираж 472 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1.13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 7294/64

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Сметанин

Редактор П. Коссей Техред Е. Харитончик Корректор О. Билак