Функциональный (координатный) метод формирования изображения.

Функциональный (координатный) метод формирования изображения заключается в том, что луч перемещается по контуру формируемого изображения, какой бы сложной ни была траектория его движения. Этот метод позволяет получить высокое качество изображения ввиду непрерывности линий, однако для управления лучом необходимы весьма сложные схемы. Применяется функциональный метод, как в текстовых, так и в высококачественных графических дисплеях.

В алфавитно-цифровых (текстовых) дисплеях экран условно разбивается на ряд участков, называемых знакоместами. Каждое знакоместо имеет определенные координаты X и Y и в нем формируется один символ (знак) Рис. 50б. Для перемещения луча от одного знакоместа к другому служит координатная отклоняющая система (КОС), состоящая из двух пар катушек – горизонтально отклоняющих и вертикально отклоняющих. Для перемещения луча в пределах одного знакоместа и формирования символа используется другая отклоняющая система – знаковая (ЗОС), также содержащая две пары отклоняющих катушек. Когда задаются координаты знакомест одной символьной строки ток в вертикально отклоняющей катушке координатной системы остается неизменным, но ступенчато меняется ток в горизонтально отклоняющих катушках.

При переходе от одной символьной строки к другой изменяется ток в вертикально отклоняющих катушках КОС. Таким образом токи в катушках координатной отклоняющей системы меняются по ступенчатому закону, но с различным периодом и длительностью (рисунок 50а).

Рис. 50. Временные диаграммы токов вертикально отклоняющих и горизонтально отклоняющих катушек а), а также положение знакоместа на экране б).

Токи в катушках знаковой отклоняющей системы имеют сложную форму зависящую от формы знака (символа). Для преобразования цифрового кода символа в аналоговое напряжение, подаваемое на катушку отклоняющей системы, используются цифроаналоговые преобразователи (ЦАП).

Для того, чтобы яркость линии контура символа была одинаковой по всей длине и не были заметны переходы луча с одной линии контура на другую соответствующим образом меняют напряжение управления яркостью луча (напряжение на модуляторе ЭЛТ). На рисунке 51 показаны временные диаграммы аналоговых напряжений, действующих на выходах цифро-аналоговых преобразователей знакогенератора при получении ими кода символа У. По такому же закону меняются токи в отклоняющих катушках ЗОС и напряжение модулятора ЭЛТ.

Рис. 51. Пример построения символа при функциональном методе формирования изображения.

Растровый метод формирования изображения.

Растровый метод предусматривает перемещение луча по одной и той же траектории независимо от формируемого изображения. Видимое изображение на экране получается в результате изменения интенсивности луча при прохождении определенных участков экрана.

Луч при растровом методе движется по траектории представляющей совокупность горизонтальных линий заполняющих весь экран. Эта совокупность линий называется растром, а одна линия – строкой. Изображение, формируемое за один цикл движения луча по экрану, называется кадром. Движение луча слева – направо и сверху вниз называется прямым, а справа – налево и снизу вверх – обратным. При обратном движении луча он гасится, т.е. снижается интенсивность электронного потока, поэтому обратный ход луча не заметен на экране.

Рис. 52. Временные диаграммы токов строчной и кадровой развертки, формирующих растр на экране электронной лучевой трубки – (а) и пример формирования символа растровым методом – (б).

Для перемещения луча по вертикали и горизонтали (для формирования растра) в мониторе имеются генераторы кадровой и строчной разверток, которые вырабатывают токи пилообразной формы, т.е. обратный ход луча совершается быстрее, чем прямой. Частота тока строчной развертки (по горизонтали) во много раз больше частоты тока кадровой развертки (по вертикали) (Рис. 52а). Таким образом, при одновременном движении луча по горизонтали и по вертикали на экране ЭЛТ образуется растр – совокупность множества горизонтальных линий, который виден при значительном увеличении яркости экрана. Изображение знака формируется за счет изменения (увеличения) яркости луча в тех точках растра, где должно находится изображение. Для формирования символьной строки используется несколько (7 или 9) строк развертки. Изображение синтезируется из горизонтальных линий и точек (Рис. 52б ).

Сигнал изображения, т.е. напряжение управляющее интенсивностью потока электронов (электронного луча) вырабатывает дисплейный контроллер, находящийся вне монитора. Поэтому для согласованной работы генераторов развертки и дисплейного контроллера необходима синхронизация, т.е. работа генераторов развертки должна быть согласована с моментом поступления информации об изменении яркости луча. С этой целью видеоконтроллер, кроме сигнала изображения, формирует строчные и кадровые синхронизирующие импульсы отличающиеся частотой следования и длительностью. Синхроимпульсы поступают на соответствующие генераторы развертки и определяют момент окончания прямого хода луча. Длительность кадрового синхроимпульса во много раз больше длительности строчного синхроимпульса.

Сигнал, формируемый дисплейным контроллером и поступающий в устройство отображения информации (монитор) называется полным видеосигналом. Он представляет собой совокупность строчных синхронизирующих, строчных гасящих, кадровых синхронизирующих, кадровых гасящих импульсов и сигнала (импульсов) управления яркостью (изображения) – Рис. 53.

Р ис. 53. Полный видеосигнал.

Гасящие импульсы лежат на уровне черного и обеспечивают формирование защитных темных полос (полей) по краям экрана с целью ограничения поля изображения. Для получения серого изображения, т.е. градаций яркости необходимо уменьшить амплитуду импульса (сигнала) изображения.

Поскольку экран ЭЛТ выполняют по возможности плоским, а поверхность, образуемая точками точной фокусировки луча, представляет собой сферу необходимо при перемещении луча по экрану синхронно с его перемещением менять напряжение на фокусирующем электроде ЭЛТ. Иначе изображение не будет резким по всему полю экрана. Изменение напряжения на фокусирующем электроде обеспечивает схема динамической фокусировки луча.

В видеомониторах полихроматического (многоцветного) изображения применяются специальные трехцветные трубки. Люминофор экрана таких трубок состоит из совокупности зерен, которые под действием потока электронов излучают свет красного, синего или зеленого цвета. Соответственно в трубке имеется три электронных прожектора. Перед люминофором установлена маска, которая обеспечивает попадание луча «красного» электронного прожектора только на те зерна, которые светятся красным светом. Луч «синего» прожектора попадает на зерна синего цвета, а луч «зеленого» прожектора – на зерна излучающие зеленый свет. Дисплейный контроллер кроме синхронизирующих импульсов вырабатывает сигналы цветного изображения красного R, зеленого G и синего B цвета, которые поступают в монитор по отдельным электрическим линиям. Кроме того вырабатывается и сигнал общей яркости изображения Y.