5. Принципы отображения информации

5.2. Векторный принцип отображения информации

В векторных устройствах отображения информации изображения получают в виде набора векторов, дуг, точек и символов, которые адресуются в заданной системе координат. При этом используется автономная память, которая сохраняет координаты точек, концов векторов или коды знаков, а также команды, которые определяют режим работы устройства. Информация из памяти последовательно поступает в блок управления дисплеем, причем координаты, которые считываются, указывают точку, в которую необходимо установить электронный луч. При этом луч перемещается в новое положение от точки, которая была указанная предыдущими кодами. В зависимости от заданной команды во время движения электронного луча его траектория подсвечивается на экране (тогда отображается соответствующий вектор, дуга или отображается только конечная точка). Возможный режим перемещения луча без подсвечивания.

Основный недостаток приведенного подхода состоит в ограниченной сложности изображения, которое может быть выведено на экран без мерцания.  

При векторном принципе формирования изображение выполняется произвольное сканирование. Это означает, что отрезок прямой может быть нарисован непосредственно из одной адресуемой точки в любую другую.  

В векторном дисплее на запоминающей электронно-лучевой трубке используют люминофор с большим временем послесвечения. Линия или литера остаются на ней видимыми на протяжении продолжительного времени (до одного часа), прежде чем станут окончательно неразличимыми. Чтобы нарисовать отрезок на экране, интенсивность луча увеличивают до такой величины, которая вызывает запоминание следа луча на люминофоре. Для стирания изображения на всю трубку подают специальное напряжение, которая снимает свечения люминофора. Стереть отдельные элементы изображения невозможно, как и организовать динамическое движение или анимацию.  

В дисплее на ЗЭЛТ через некоторое время выполняют перерисовывания изображения.  

В векторном дисплее с регенерацией изображения на базе ЕЛТ используется люминофор с очень коротким временем послесвечения. Такие дисплеи часто называют дисплеями с произвольным сканированием. Из-за того, что время послесвечения люминофора мало, изображение на ЕЛТ за секунду должно многократно перерисовываться или регенерироваться. Минимальная скорость регенерации должна составлять, по крайней мере, тридцать (1/с), а лучше от 40 до 50 (1/с). Скорость регенерации, меньшая 30 (1/с), приведет к тому, что изображение будет мерцать, как это бывает, когда кинофильм прокручивается слишком медленно. На такое изображение неприятно смотреть и его трудно использовать.  

Для векторного дисплея с регенерацией необходимо кроме ЕЛТ еще два элемента: дисплейный буфер и дисплейный контролер. Дисплейный буфер – это непрерывный участок памяти, содержащий всю информацию, необходимую для вывода изображения на ЕЛТ. Функция дисплейного контролера состоит в том, чтобы циклически обрабатывать эту информацию с скоростью регенерации. Сложность (число изображаемых векторов) рисунка ограничивается двумя факторами – размером дисплейного буфера и скоростью дисплейного контролера. Еще одним ограничением является скорость обработки геометрической информации, например скорость выполнение таких операций, как преобразование и отсечение.   

Рис. 5.4. Концептуальные блок-схемы векторных дисплеев с регенерацией   

На рис.5.4. представленные блок-схемы двух высокопроизводительных векторных дисплеев. В обоих случаях подразумевается, что такие геометрические преобразования, как поворот, перенос, масштабирование, перспективное проецирование и отсечения, реализованы аппаратно в геометрическом процессоре. В первом случае (рис. 5.4а) геометрический процессор работает медленнее, чем это необходимо при регенерации изображений (от 4000 до 5000 векторов). Таким образом, геометрические данные, которые посылаются центральным процессорным устройством (ЦПУ) графическому дисплею, обрабатываются до сохранения в дисплейном буфере. Следовательно, в нем содержатся только те инструкции, которые необходимые генератору векторов и литер для вывода изображения. Дисплейный контроллер считывает информацию из дисплейного буфера и посылает ее генератору векторов и литер. При достижении конца дисплейного буфера контролер возвращается на его начало, и цикл повторяется снова.  

Во второй схеме (рис. 5.4б) геометрический процессор работает быстрее, чем необходимо для регенерации достаточно сложных изображений. В этом случае исходная геометрическая база данных, посланная из ЦПУ, сохраняется непосредственно в дисплейном буфере, а векторы, как правило, задаются в координатах пользователя в виде чисел с плавающей точкой. Дисплейный контролер за один цикл регенерации считывает информацию из дисплейного буфера, пропускает ее через геометрический процессор и результат передает генератору векторов. При таком способе обработки геометрические преобразования должны выполняться  на протяжении одного цикла регенерации.  

Матричный экран, как правило, образован независимыми дискретными элементами, которые разрешает подсвечивать произвольно выбранный элемент. Рассмотрим для примера газоразрядную индикаторную панель (ГИП) постоянного тока.

Рис. 5.5. Газоразрядная панель постоянного тока   

Конструктивно ГИП постоянного тока представляет собой диэлектрическую пластинку 4 с отверствиями-ячейками (рис.5.5). С двух сторон от решетки расположены системы параллельных электродов 2 и 5, которые перекрещиваются под прямым углом. Панель имеет защитные стекла 1 и 6, а корпус – герметизирован. Ячейки 3, расположенные в местах перекрещивания электродов, заполнены инертным газом (неон, смесь неона с азотом или неона с аргоном и т.д.) и образуют миниатюрные газоразрядные приборы, в которых одна система электродов выполняет функцию катодов, а вторая система электродов – функцию анодов. Если на одну из пар «анод-катод» подать напряжение, величина которого превышает пробивное напряжение, то в ячейке, расположенной в месте их перекрещивания, возникает тлеющий разряд и ячейка светится. Напряжение горения ячейки меньше напряжения зажигания. Если напряжение подавать поочередно к столбцам и одной горизонтальной шине, то ячейки этой строки зажигаются поочередно и точка перемещается с одного края ГИП к другому. Таким образом, подключая периодически с определенной частотой необходимые ячейки, можно получить светящееся изображения нужного знака. ГИП постоянного тока не обладает памятью, вследствие чего для получения изображения необходимо периодически подавать управляющие импульсы последовательно на все строки панели.  

ГИП переменного тока от ГИП постоянного тока отличается тем, что ее электроды отделены от газового промежутка слоем диэлектрика, на котором при прохождении тока через промежуток времени образуются электрические заряды, которые гасят разряд и облегчают его зажигания при изменении полярности напряжения. Электрическое поле указанных зарядов на стенках ячейки обусловливает ее память.

Контрольные  вопросы.

1.  В чем состоит существенное отличие растрового и векторного принципа отображения информации?

2.  Какие индикаторы применяют при векторном принципе отображения информации?  

3.  Приведите концептуальные блок-схемы векторных дисплеев с регенерацией.

     Содержание