16.5. Принципы построения цветокодирующих устройств дискретного типа

Рассмотрим принцип формирования амплитудных характеристик для цветокодирующего устройства [38].

Пусть на рис. 16.3,а представлен линейно-нарастающий сигнал, соответствующий постепенному изменению яркости черно-белого изображения от минимальной до максимальной.

Разобьем амплитудный диапазон входного сигнала u_вх на 6 участков. Каждому участку входного сигнала необходимо присвоить свою гамму цветов на цветовом треугольнике R, G, B, то есть в диапазоне уровней первого участка I мы должны подать на трех лучевой кинескоп три сигнала, изменяющиеся по заданному закону. При этом следует учесть, чтобы цвета (цветовой тон и яркость) не повторялись не на одном участке. Если присваиваемые цвета лежат в плоскости цветового треугольника Максвелла, то яркости участков раскрашенного черно-белого изображения будут одинаковыми. Здесь сумма потенциалов на электродах кинескопа должна быть постоянной на всем диапазоне яркости черно-белого изображения, то есть

(16.1)

Если условие (16.1) не выполняется, то помимо изменения цветового тона будет изменяться и яркость окрашиваемых участков, что соответствует цветовым треугольникам, лежащим в разных плоскостях системы координат первичных цветов. Такой алгоритм раскрашивания дает большой диапазон визуально различимых цветов и поэтому является предпочтительным перед первым.

Для наглядности рассмотрим алгоритм формирования раскрашивания черно-белого (ЧБ) изображения по второму способу.

Пусть стороны цветового треугольника разбиты на два участка, при обходе которых изменяется цвет и яркость. Для получения такого алгоритма кодирования формы напряжений сигналов, подаваемых на электроды кинескопа, должны соответствовать рис. 16.3,в, г, д. В точках Г, Ж, Ф рис. 16.3,б яркость цветов будет в 2 раза выше, чем в точках B, G и R, так как в этот момент подается максимальное напряжение на 2 электрода (а в точках B, G и R только на один). Недостатком рассмотренного алгоритма является неоднозначность цветов, соответствующих минимальной и максимальной яркости, так как начало Н и конец К обхода цветового треугольника совпадают в точке В (рис. 16.3,б). Для устранения этого недостатка начало и конец обхода цветового треугольника не должны иметь общую точку.

Проквантуем представленный на рис. 16.3,а видеосигнал на 256 уровней. На каждый участок приходится 42,7 уровня, то есть число дробное, что при дискретном цветокодировании представляет большие неудобства. Если динамический диапазон сигнала разбивать на число участков кратное двум (2ⁿ), то само устройство по своей структуре сильно упрощается.

В соответствии со сказанным разобьем динамический диапазон видеосигнала (рис. 16.3,а) на четыре уровня (рис. 16.4).

На рис. 16.4 видно, что все четыре участка сигнала передаются 6-ти разрядным двоичным кодом х₆х₅х₄х₃х₂х₁.

Первые два старших разряда х₈ и х₇ в пределах каждого участка принимают постоянные значения и могут быть использованы в качестве управляющих сигналов для определения номера участка. Если динамический диапазон сигнала разбить на два участка, то в качестве управляющего сигнала используется один старший разряд х₈, а сами выходные сигналы u_А и u_Б передаются 7-разрядным кодом.

Таким образом, при построении цветокодирующего устройства необходимо знать алгоритм кодирования (например, рис. 16.3,в, г, д), иметь блок управления и блоки формирования выходных сигналов u_R, u_G и u_B.

На рис. 16.5 представлена обобщенная структурная схема цветокодирующего устройства (ЦКУ). Принцип ее работы заключается в следующем.

Входные цепи 1 формируют сигналы соответствующей разрядности и полярности для формирования в блоках 3, 4 и 5 выходных сигналов u_R , u_G и u_B в соответствии с заданным алгоритмом кодирования. Выходные регистры 6, 7, 8 выравнивают время задержки двоичных сигналов u_R, u_G и u_B. Блок управления 2 выдает сигналы управления х₈ (или х₈х₇) и импульсы элементов (тактовую частоту).

На представленной схеме ЦКУ в качестве формирователей сигналов u_R, u_G и u_B могут использоваться постоянные запоминающие устройства (ПЗУ), оперативные ЗУ и логические элементы.

ЦКУ с использованием ЗУ нашли широкое применение в научных исследованиях и производстве. При отсутствии ЭВМ и программаторов ПЗУ их применение теряет практическое значение. При использовании в формирователях 3, 4 и 5 логических элементов этих трудностей можно избежать.

Рассмотрим возможность создания ЦКУ на ПЗУ, ОЗУ и логических элементах.