книги из ГПНТБ / Чачко А. Человек за пультом (Очерки антропотехники)

Рис. 20. Электронно-лучевая

трубка:

1 — экран; 2 — колба; з — откло­ няющие пластины; 4 — электрон­ ная пушка.

литературе ее нередко называют катодно-лучевой, то лн сохраняя оттенок таинственности, который сопровождал рождение трубки, то ли просто по традиции.

Кроме яркого свечения люминофора, у трубки Крукса оказались другие полезные особенности. Электронный луч движется с огромной скоростью. С помощью пластин или катушки луч можно отклонять, им можно управлять, с высокой точностью посылать его на любое место экрана. Луч допускает фокусировку, его можно остро заточить.

Значит, ЭЛТ, показанная на рис. 20, прекрасный индикатор-рисовальщик. Ученые быстро осознали это. Трубки стали (и остаются) сердцем осциллографов. А сами осциллографы стали (и остаются) главным орудием экспе­ риментатора.

Трубки мира, ЭЛТ во вторую мировую войну были при­ званы в противовоздушную оборону, вошли в состав рада­ ров, локационных установок, обнаруживавших фашистские самолеты.

А после войны ЭЛТ стали телевизионными экранами. На памяти каждого из нас стремительный рост размера этих экранов, повышение качества изображения, долговеч­ ности трубок.

179

В последнее десятилетие ЭЛТ пришли иа пульты конт­ роля и управления, оказались спасителями от приборного перенаселения. Разнообразные сигнализаторы, цифровые и стрелочные приборы, самописцы — весь калейдоскоп индикаторов сумела заменить одна-единственная трубка (рис. 21). ЭЛТ как бы поглотила специализированные ин­ дикаторы, растворила их в себе (рис. 22).

Принцип умалчивания, который мы уже обсуждали, требует: не засорять внимание оператора излишней инфор­ мацией, а сконцентрировать необходимые на очередном этапе контроля и управления данные. Данные эти должны

180

Рис. 22. Электроннолучевая трубка поглотила привычные индикаторы.

быть представлены не только вместе, но п наилучшим для человека образом, в оптимальной форме.

Проблема оптимальных форм отображения информации

распространенные формы отображения. Столбиковая диа­ грамма удобна, например, для сопоставления однородных параметров вдоль технологического потока (на рисунке — температуры по пароводяному тракту котла). График необходим для выявления тенденции изменения парамет­ ров (на рисунке — семейство кривых, характеризующих

181

ход пуска энергоблока). Мнемоническая схема отчетливо выражает технологические связи в объекте (здесь — уча­ сток перегрева пара). Граф операций удачно передает алгоритмическую последовательность, вовсе не равнознач­ ную последовательности технологической.

Фактография — старинное искусство. В XVIII веке Уильям Плейфер опубликовал свои книги «Коммерческий и политический атлас», а также «Графическая арифмети­ ка». В первой из них, подчеркивая преимущества опти­ мальных форм отображения по сравнению со столбиками цифр, с цифровыми гроссбухами, Плейфер писал: «...при этом методе может быть получена в течение пяти минут такая информация, которая требовала бы дней упорных занятий с таблицами цифр, чтобы запечатлеться в памяти».

Ныне пять минут эквивалентны плейферовским дням. Фактография сделалась оперативной. При контроле и управлении не существует формы, «навсегда оптималь­ ной» для данного параметра. На одном этапе процесса ему лучше входить столбиком в диаграмму, на другом — кри­ вой в семейство, на следующем — текущее значение пара­ метра должно выражаться цифрой, вписанной в вершину графа, а еще на ином — «открытым текстом», состоящим из букв и цифр.

На экране ЭЛТ должны появляться сочетания диаграмм, графиков, карт, таблиц, текстов — оптимальные для данной ситуации ги п е р т е к с т ы . Приставкой «гипер» мы подчерки­ ваем нестрочный, нелинейный, картиночный характер этих изображений.

Теперь очевидно, что работа ЭЛТ в телевидении и в си­ стемах отображения — разные вещи. В телевидении исход­ ная картина всегда есть. Главное передать ее без искаже­ ний многим зрителям, что и достигается синхронной разверткой по строкам и сменой кадров. В СОИ нет исход­ ной картины, гипертекст всякий раз нужно формировать

182

заново. Значит, электронному лучу следует указать, где, в каком месте экрана и ч т о, какой знак или фигуру нуж­ но рисовать, а также к а к рисовать знак или фигуру.

Определение этих «где», что» и «как» составляет ос­ новную трудность отображения на ЭЛТ.

Пусть набор символов заранее задан. Например, извест­ но, что будут применяться только буквы, цифры и спе­ циальные значки. Тогда можно изготовить маску-трафарет, тонкий диск, в котором пробиты все необходимые символы (обычно 64 знака, но число их может достигать 200). Трафарет устанавливается внутри трубки, перед пушкой.

Управление лучом разбивается на два этапа. Сначала мы отклоняем его так, чтобы луч прошел через необходи­ мое отверстие в трафарете. При этом луч приобретает фор­ му знака. И мы возвращаем профилированный луч к оси трубки. Второй этап (он обслуживается отдельной откло­

электронный луч профилируется то в «а», то в «я», наносит буквы, цифры, слова, числа, строки и столбцы на люмино­ фор экрана. Текст готов, а луч спешит возобновить его, чтобы не потускнел, да заодно и изменить, чтобы не соста­ рился.

Характроны (так иногда именуют профильно-лучевые трубки) рисуют четкие, красивые и яркие тексты. Если сделать ограничения совсем строгими, если пробить в тра­ фарете только арабские цифры, характрон миииатюризуется, обратится в многоразрядный цифровой индикатор, один из семейства индикаторов чисел, о которых шла речь в гла­ ве «Зачарованный цифрой».

Наша цель — не вводить ограничения, скорее снимать

183

Рис. 23. Точечное рисование (татуировка) знаков на экра­ не ЭЛТ.

их. Когда на ЭЛТ, кроме символьной, должна отображать­ ся и графическая информация, когда тексты превращаются в гипертексты, приходится вернуться к трубке общего назначения (см. рис. 20). Но и в этом случае для генера­ ции знаков полезно иметь отдельное устройство. Оно, легко угадать, собирает знаки из сегментов, либо татуирует их, либо строит из штрихов.

Рассмотрим, например, как происходит электронная

184

татуировка (рис. 23, 24). Пусть место для знака на экране ЭЛТ уже определено, нужно только его «выколоть». Начер­ тания каждого знака хранятся в сердечниках запоминаю­ щего устройства: провод продевается в феррит, обозна­ чающий «укол», и минует прочие сердечники. Вот поступает команда воспроизвести данный знак. Схема принимается методично просматривать сердечники, слева направо и снизу вверх. Точно также движется электронный луч в ЭЛТ. В сердечнике 7 имеется запись — луч на экране делает укол, обозначает точку в левом нижнем углу. Сердечники 2 , 3 я 4 пустые — луч делает три шага по гори­ зонтали с нулевой интенсивностью, двигается, но не ри­ сует. В сердечнике 5 вновь запись: укол, точка в правом нижнем углу.

После этого схема опять приглушает луч, возвращает его в исходное положение, перемещает на одну строку вверх. В памяти это соответствует 6 - м у сердечнику, кото­

185

рый прошит проводом. Значит, нарастание интенсивности луча, укол, световая точка на экране. Сердечники 7 и 8: нет записи — холостые шаги, сердечник 9 — запись и укол, сердечник 1 0 — пет записи, возврат к началу строки, пе­ реход на следующую строку. И так далее: пять шагов по оси «X» (их подсчитывает специальный счетчик), возврат, шаг по оси «У» (тоже учитывается счетчиком), вновь дви­ жение по оси «X» — пока пе исчерпается 35-элементная матрица знака. Все шаги втемную, кроме тех, на которых происходит татуировка.

Заметьте, в нашем примере луч совершал много лиш­ них движений, утюжил матрицу точка за точкой, ни одной не пропуская. Можно заставить его проходить только через точки, принадлежащие знаку. Тогда интенсивность луча менять не нужно, весь знак рисуется открытым лучом.

Автору очень хочется описать генераторы знаков, ис­ пользующие сегментный принцип формирования (луч при этом рисует так называемые фигуры Лиссажу), и растро­ вые генераторы, собирающие знаки из штрихов. Но чи­ татель — не электронный луч, он, видимо, устал от знаков.

Что ж, отдохнем на графических изображениях. В от­

Протекает сложный процесс. Меняются его параметры, его переменные. А ЭЛТ должна показать графики соответ­ ствующих функций, нарисовать кривые. В какую сторону изогнутся эти кривые через секунду, как сильно изогнутся, а может, и вовсе выпрямятся — заранее неведомо.

Если процесс развивается быстро, если индицируемых величин много, электронный луч, хоть он и пробегает по экрану 10 километров в секунду, может не угнаться за всеми переменными.

Значит, нужны два луча одновременно. На рис. 25 показана электронно-лучевая трубка с двумя пушками.

186

Рис. 25. Двухлучевая ЭЛТ.

Сконструированы и трехпушечные ЭЛТ, и семипушечные, и десятипушечные трубки. «Пушки с пристани палят», каждый луч имеет независимое управление, возникает од­ новременно ряд кривых на экране...

Казалось бы, м н о г о п у ш е ч н ы м ЭЛТ все под силу. Но нет, их возможности ограничены. Во-первых, пушки стоят не строго по осп трубки, а под некоторым углом — возни­ кают оптические искажения. Во-вторых, управляя «своим» лучом, каждая отклоняющая система немного влияет и па «чужие» лучи. Многопушечные трубки полезны там, где не требуется точного совмещения лучей.

Графическая информация состоит из фоновых и теку­ щих данных. Кроме кривых, которые претерпевают частые изменения, графики должны содержать оси координат, масштабпую сетку, наименования функций и аргументов. Фоновая часть информации как бы организует текущую часть; она известна заранее, да и сменяется несравпенно реже, чем текущая часть.

Электронный луч, однако, не делает различия. Текущие ли данные, фоновые ли, он точка за точкой рисует изобра-

187

жение. Едва закончив кадр, принимается возобновлять его. И так 40—50 раз в секунду. Сизифов труд!

Нельзя ли существенно упростить дело, доставив фоно­ вую информацию на экран ЭЛТ целиком? Скажем, хранить все эти координатные сетки, заготовки для таблиц, плани­ ровки улиц, схемы технологических потоков, карты — в ви­ де диапозитивов, или в виде кадров на кинопленке. А при надобности проектировать их на экран ЭЛТ обычным опти­ ческим способом. Отдать быстроменяющееся, текущее — электронному лучу, а неизменное, фоновое — кадропроектору.

Так, вероятно, рассуждали изобретатели электронно­ лучевой трубки с о п т и ч е с к и м о к н о м (рис. 26). Получился неплохой гибрид.

Сизифов труд электронного луча можно уменьшить и другим путем. Сделать трубку запоминающей, перерисо­

188