16.5.3. Цветокодирующее устройство на логических элементах

Главным недостатком рассмотренных ЦКУ является использование запоминающих устройств, требующих или применения ЭВМ или жесткого программирования ПЗУ. Хотя отмеченный недостаток проявляется только при вполне определенных условиях работы (нет ЭВМ, ПЗУ, программаторов ПЗУ и т. п.), не принимать во внимание его нельзя. Поэтому рассмотрим возможность создания ЦКУ на широко распространенной элементной базе [38].

Зададимся условием, чтобы схема ЦКУ формировала не менее 3-х алгоритмов цветокодирования.

Пусть динамический диапазон сигнала (рис. 16.4) проквантован на 256 уровней. Путем отброса одного старшего разряда х₈ динамический диапазон сигнала разбивается на 2 участка: u_А и u_Б. При х₈ равным 0 все значения выходного сигнала u_вых = х₇х₆х₅х₄х₃х₂х₁ будут соответствовать участку u_А, а значение участку u_Б. То есть, старший разряд х₈ можно использовать в качестве управляющего сигнала.

Если же отбросить в цифровом сигнале два первых старших разряда, то диапазон сигнала разбивается на четыре участка, причем участку I соответствует значение х₈ = х₇ = 0, а участку II: х₈ = 0, х₇ = 1, участку III: х₈ = 1, х₇ = 0 и участку IV:х₈ = х₇ = 1. В этом случае управляющим сигналом является двухразрядный двоичный код х₈х₇. При формировании алгоритмов цветокодирования будем соблюдать условие плавного, непрерывного изменения цветов, как по яркости, так и по цветовому тону.

Рассмотрим несколько вариантов формирования алгоритмов цветового кодирования.

Вариант I (рис. 16.8,а). При этом варианте сигнал u_вх разбивается на два участка u_А = Y_A и u_Б = Y_Б (рис. 16.8,а). Первому участку (х₈ = 0) присваивается синий цвет, яркость которого изменяется от 0 до максимума, а на участке Y_Б цвет плавно от синего, через голубой, переходит в зеленый. Полученная гамма цветов достигается формированием напряжений на электродах 3-х лучевого кинескопа соответствующей формы: на зеленый электрод G на участке Y_А подается нулевой потенциал 0, а на участке Y_Б линейно нарастающее напряжение:

, (16.2)

на красный электрод – 0:

, (16.3)

на синий: на участке u_А линейно - нарастающее, а на u_Б – линейно - падающее:

. (16.4)

Вариант II (рис. 16.8,б). Здесь участку Y_А соответствуют пурпурные цвета (сторона RВ  - ка R, G, B), а на участке Y_Б цветовой тон изменяется плавно от синего до зеленого (сторона ВG). На этом же рисунке слева показан закон изменения управляющих напряжений G, B и R:

_, , (16.5)

Вариант III (рис. 16.8,в). В этом варианте цвета некоторых участков изменяются, как по яркости, так и по цветовому тону. Всего 4 участка. Для исключения неоднозначности ни один из участков не должен иметь общих точек между собой. На участке I цвет изменяется как по яркости, так и по цветовому тону (сторона RB). В точке R на электрод кинескопа подается половинное от максимального значения напряжение. Это достигается путем отбрасывания 1-го младшего разряда х₁ в 6-ти разрядном двоичном числе: х₆х₅х₄х₃х₂х₁. Второй участок II формируется 6-разрядным двоичным кодом (на электрод В подается инвертированный сигнал) , а на G –прямой Y_II = х₆х₅х₄х₃х₂х₁, на R – Y_II = 0, 3-й участок изменяет цвет от зеленого до красного путем формирования сигналов , u_B = 0 и u_R = Y_IV = х₆х₅х₄х₃х₂х₁, на 4-ом участке цвет изменится и по яркости и по цветовому тону: от красного через белый к голубому большей яркости, чем на участке II.

Таким образом, на электроды кинескопа подаются напряжения

(16.6)

Из проведенного анализа алгоритмов кодирования видно, что принципиальная схема ЦКУ должна содержать в соответствии с рис. 16.5 входные цепи, формирующие прямые и инверсные сигналы, блок управления, формирующий управляющие сигналы В = х₈, А = х₇ и электронные коммутаторы (мультиплексоры), формирующие напряжение u_R, u_G и u_B, управляемые сигналами х₈ или х₈х₇. В качестве мультиплексоров могут быть использованы микросхемы типа К155КП–2. На рис.16.8 слева от диаграмм сигналов u_R, u_G и u_B значения входных сигналов I₁, I₂, I₃, I₄, S₁, S₂, А и В, которые определяют конкретный алгоритм кодирования. Принципиальная схема ЦКУ строится в соответствии с уравнениями (16.2 – 16.6) и должна содержать входные цепи, формирующие прямые и инверсные сигналы, блок управления, формирующий управляющие сигналы х₈ и х₇ (на входы А и В мультиплексоров), электронные коммутаторы (мультиплексоры), управляемые сигналами х₈, х₇ и формирующие напряжения u_R, u_G и u_B.