Принципи формування знаків в ЗВІ телевізійного типу

 

Для формування знаків растр розбивається (дискретизуєтся) на окремі ділянки-знакомісця, в межах яких умовно розташовуються матриці знаків (рис 3.3, а). Розмір елементу матриці по вертикалі h_э визначається шириною телевізійного рядка і може змінюватися дискретно кратно кількості телевізійних рядків l_э що виділяються для формування одного елементу матриці. Таким чином, елемент матриці є укрупненим ЕВ, якщо вважати останнім точковий елемент, що визначається перерізом електронного променя.

Особливість синтезу знакової інформаційної моделі ЗВІ з повним телевізійним растром полягає у тому, що кожен символ формується частинами розривно в часі. В процесі формування одночасно знаходяться всі знаки, що становлять один текстовий рядок. Дійсно, рухаючись по телевізійному рядку, електронний промінь послідовно обходить всі елементи одного ряду матриці знакомісць, що входять в один текстовий рядок (рис 3.3, а). Формування текстового рядка закінчується після того, як промінь проходить lh'_з телевізійних рядків (h'_з= h_з/h_э - відносний розмір матриці по вертикалі, виражений кількістю її елементів). Потім через lh'_n (h'_n=h_n/h_э) телевізійних рядків, утворюючих інтервал між текстовими рядками, починається формування знаків наступного текстового рядка.

Для прогресивної розгортки число l принципово може бути будь-яким. Для черезрядкової розгортки найчастіше використовують розмір елементу матриці по вертикалі, рівний двом рядкам (l =2) або кратний двом. Це дозволяє дублювати знак в кожному полі. Звичайно на краях телевізійного растру спостерігаються найбільші нелінійні спотворення, а крім того, нестабільність амплітуди сигналів розгортки

Рис. 3.3. Принцип формування знаків в ЗВІ ТВ - типу: а - ТВ растр з буквено-цифровою ІМ; б - часова діаграма відеоімпульсів

 

може вивести краї растру за межі екрану. У зв'язку з цим краєві зони растру не включають в інформаційне поле і розміри інформаційного поля визначають як

 

H=H_рb_в; В=В_рb_г, (2.2)

 

де H_р, В_р і H, В - висота і ширина растру і ІП; b_в і b_г - коефіцієнти використання телевізійного растру по вертикалі і по горизонталі, що мають звичне значення 0,9-0,7.

Кількість елементів матриці, яку можна розташувати по вертикалі в ІП, обмежується умовою

N_ев£ Z(1-а_к)b_в/l. (3.3)

 

Кількість текстових рядків N_тр визначається значенням N_ев і відносними розмірами матриці по вертикалі h'_з і інтервалу між текстовими рядками h'_п

 

N_тр= N_ев / (h'_з+h'_п), (3.4)

або з урахуванням (3.3)

N_тр £ Z (1-а_к) b_в/ [l (h'_з+h'_n) ]. (3.5)

 

Елементи, що входять в контур синтезуємого знаку, висвічуються шляхом модуляції інтенсивності електронного променя відео імпульсами у момент його проходження через розташування даного елементу на ІП. На рис 3.3, б показаний зразковий характер відео імпульсів при формуванні елементів матриці, розташованих на 5-й і 16-й телевізійних рядках телевізійного растру (рис 3.3, а). По горизонталі растр має безперервну структуру, а розмір елементу матриці визначається тривалістю відео імпульсу Т_э, за допомогою якого здійснюється модуляція яскравості (рис 3.3, б).

Якщо телевізійний рядок умовно дискретизовано на N_ес елементів, то час розгортки одного елементу

 

Т_е = T_z(1- а_z)b_г /N_ес=b_г(1-а_z)/(N_есf_z). (3.6)

 

Мінімальний розмір елементу матриці по горизонталі обмежується роздільною здатністю ЕПТ і граничною частотою тракту відео підсилювача f_в. Для визначення верхньої межі частотного спектру відеосигналу розглянемо випадок формування темних і світлих смуг, що чергуються, шириною b_э (рис 3.4, а). Як видно з рис 3.4, б, перша гармоніка відеосигналу U_вс при цьому має період Т_вс=2Т_е. Отже, верхня межа смуги пропускання відео підсилювача f_вс повинна відповідати умові

 

f_в ³ 1/2 Т_е (3.7)

 

При заданій смузі пропускання відео підсилювача вирази (3.4) і (3.5) дозволяють визначити можливу кількість елементів відображення, що формуються в телевізійному рядку:

N_еc £ 2(1- а_z)b_гf_в/f_z. (3.8)

 

З урахуванням формату телевізійного екрану k_ф умова забезпечення квадратної форми елементу матриці може виконуватися, якщо між кількістю елементів по вертикалі і по горизонталі дотримується співвідношення

 

N_ес= N_ев N_ер b_г/b_в. (3.9)

 

Іноді в буквено-цифрових дисплеях порушують умову квадратної форми елементу матриці (h_е¹b_е), відповідно змінюючи відносний формат матриці знаку (b'_з: h'_з).

При виконанні умови (3.9) верхня межа смуги пропускання відео підсилювача у відповідності до виразів (3.3) - (3.8) визначиться так:

 

f_в ³ f_z Z(1-a_k)k_ф / [2l(1-a_z)] (3.10)

 

 

Рис. 3.4. Зв'язок періоду відеосигналу з шириною формуємих елементів ІМ

 

Кількість знаків в текстовому рядку N_зтр визначається кількістю елементів в рядку N_ер, відносними розмірами матриці по горизонталі b'_з = b_з/b_е і між знакового пропуску b'_п=b_п/b_е:

N _зтр = N _ес /(b'_з+ b'_п). (3.11)

 

Враховуючи (3.8), одержимо

N_зтр £ 2(1-a_z)b_гf_в /[f_z(b'_з+b'_n)]. (3.12)

 

Загальна кількість знаків, що формуються в кадрі,

N_зк=N_зтр N_тр £ Z(1-a_k) (1-a_z ) b_гb_а/ [lf_z(b'_з+b'_n)(h'_з+ h'_п)] (3.13)

 

Таким чином, збільшення кількості відображаємих знаків в кадрі вимагає збільшення смуги пропускання відео підсилювача і підвищення роздільної здатності електронно - променевої трубки.

Приклад 3.2. Розрахувати верхню межу смуги пропускання відео підсилювача f_в, яка потрібна для формування 600 елементів відображення по горизонталі при використанні: а) прогресивної розгортки; б) черезрядкової розгортки, якщо a_k = 0,008; a_z =0,18; b_в=b_г=1; Z=625; k_ф=4:3.

Частоту f_в визначимо, перетворивши вираз (2.8): f_в ³ f_z N_зр/ [2(1-a_z)b_г]. При Z=625Гц,як показано в прикладі 3.1, частота f_z при прогресивній розгортці дорівнює31250 Гц, при черезрядковій розгортці f_z=15625Гц. Відповідно отримаємо для прогресивної розгортки f_в ³ 11,4 МГц, а для черезрядкової розгортки f_в³ 5,7 МГц.

Приклад 3.3. Розрахувати кількість знаків, які можна сформувати на екрані стандартного телевізійного приймача, якщо використовується матриця знаку розміром 5´7; відносна відстань між знаками b'_n=2, між текстовимирядками h'_п=3. Коефіцієнти використання растра по вертикалі і горизонталі b_в=b_г=1, форма елементу матриці квадратна.

У відповідності з рекомендаціями для черезрядкової розгортки виберемо кількість рядків, які приходяться на один елемент, l=2. Тоді кількість елементів матриці по вертикалі N_эв знайдемо, використовуючи вираз (3.3). При Z=625; a_k = 0,08 отримаємо N_ев= 287. При умові збереження квадратної форми елемента матриці кількість елементів по горизонталі визначимо за формулою (3.9): N_ес=383. Кількість знаків в текстовому рядку визначимо за формулою (3.11): N_зтр= 383/(5+2)=54. Кількість текстових рядків визначимо за формулою (3.4), а кількість знаків у кадрі – за формулою (3.13): N_тр= 287/(7+3) =28, N_зк= 54´28 =1512.

Приклад 3.4. Розрахувати верхню межу смуги пропускання відео підсилювача f_в для ТВ ЗВІ, якщо у відповідності з вимогами стандарту необхідно сформувати 80 знаків у текстовому рядку. Матриця знаку 7´9, між знакова відстань b'_n=2, b_в=b_г=1.

Необхідну смугу пропускання визначимо, перетворивши формулу (3.10):

f_в ³ f_z N_зтр(b'_з+ b'_n)/ [2(1- a_г)b_г]=15625×80(7=2)/(2×0,82)= 6, 86 МГц.

Отримане значення f_в перевищує верхню межу смуги пропускання відео підсилювачів стандартних телевізійних приймачів. Отже, необхідна чи корекція частотних властивостей відео підсилювачів, чи зниження необхідної смуги частот за рахунок зміни розмірності матриці.