УСТРОЙСТВА ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

— специализированные устройства, обеспечивающие прием информации от вычислительной машины, преобразование ее в визуальную форму и воспроизведение на экране. У. о. и. являются частью систем отображения информации и разделяются на устройства прямого видения, проекционные и графические регистрирующие.

В качестве У. о. и. прямого видения, как правило, применяют У. о. и. на электроннолучевых трубках ЭЛТ. Они обеспечивают универсальность кодирования (возможность использования любых символов, цвета и яркости), широкий диапазон порождаемых изображений (от отдельных чисел до трехмерных конструкций и рисунков) и гибкость обращения с данными (возможность редактирования). В типичной схеме воспроизведения информации посредством ЭЛТ (рис. 1) источником информации является ЦВМ; приемником—прожектор ПР и отклоняющие элементы ОЭ трубки; символы формируются генераторами ГЕН (точечным, буквенно-цифровым или графическим); управление данными УД реализуется человеком через устройство взаимодействия (клавиатура, световой карандаш и др.). В схеме использована ЭЛТ общего назначения с разрешающей способностью 2000 - 4500 линий (на кадр), скорость записи данных и яркость изображения - 100 600 нт. Недостатками таких У. о. и. являются: аналоговый метод управления лучом, высокое напряжение, большая потребляемая мощность, необходимость периодически возобновлять информацию, а также большие габариты устройства (длина трубки). Эти недостатки частично устранены в У. о. и. на основе специализированных ЭЛТ, рассматриваемых ниже.

Профильно-лучевые ЭЛТ (ха-рактроны) воспроизводят только буквенноцифровые данные. В них между прожектором (электронной пушкой) и экраном устанавливаются спец. трафареты, через которые формируются символы (обычно 64 знака, но может быть и до 200). В У. о. и. на характронах достигается высокая четкость и качество знаков при постоянной их яркости и экономии памяти, но замедлена запись сложных изображений. При частом использовании объединения текущей и фоновой информации удобны У. о. и. на ЭЛТ с совмещенной проекцией, в которых опорные данные поступают через спец. окно от кинопроектора, что существенно экономит память, однако возникают погрешности совмещения. Для одновременной графической индикации многих быстроразвивающихся процессов разработаны У. о. и. на ЭЛТ с несколькими (до 10-ти) прожекторами.

Важной характеристикой ЭЛТ является способность к накоплению (запоминанию) данных. Накопительная ЭЛТ прямого видения суммирует входную информацию на спец. сетке. Возникает потенциальный рельеф, сохраняющийся потоком электронов от орошающей пушки (динамическая память). Возможно выборочное и полное стирание данных. Такое У. о. и. характеризуется высокой яркостью, сравнительно низкой разрешающей способностью.

В У. о. и. на ЭЛТ с темновой записью (хемитронах) экран покрыт спец. составом, который темнеет при воздействии электронного луча. Потемнение сохраняется на длительный срок (статическая память) и уничтожается нагревом. В У. о. и. на трубках с электростатической записью накопительным элементом является диэлектрическая пленка — экран (при записи заряжается отрицательно). Проявляющий элемент — окрашенный порошок (заряжен положительно). После записи трубку наклоняют и экран опыляется порошком, частицы которого, прилипая к пленке, делают изображение видимым.

Цветные ЭЛТ по мере совершенствования их находят применение в У. о. и. Наиболее отработанный тип таких ЭЛТ — трубка с экраном, покрытым тройками точек люминофора (для каждого из трех основных цветов), с тремя электронными пушками и с теневой маской, обеспечивающей пропускание лучей только на соответствующие точки экрана (используется в телевидении). Ведутся разработки У. о. и. на других типах цветных трубок, напр., с полосками люминофора на общем экране, с одним люминофором, цвет которого меняется в зависимости от приложенного электр. напряжения или изменения плотности луча, либо интенсивности луча, с раздельными (монохроматическими) экранами и последующим оптическим совмещением. Для всех цветных У. о. и. по сравнению с черно-белыми существенно усложняется управление и, гл. обр., точность совмещения цветов.

Плоские ЭЛТ (вследствие расположения прожектора параллельно экрану с последующим поворотом луча) позволяют повысить компактность устройств отображения. По яркости и разрешающей способности они не уступают обычным ЭЛТ, но требуют высоких отклоняющих напряжений.

Дальнейшее развитие техники воспроизведения данных на ЭЛТ, которое идет по пути улучшения характеристик трубок общего

назначения, конструирования семейства узкоспециализированных трубок и создания встроенных процессоров, обеспечивающих хранение и регенерацию изображения, позволит У. о. и. на ЭЛТ успешно конкурировать с новейшими индикаторами информации (люминесцентными экранами, плазменными панелями и экранами на жидких кристаллах).

В проекционных У. о. и. (рис. 2) ЦВМ управляет блоком формирования первичных изображений ФПИ, состоящем из источника и носителя информации Н.

(рис. см. скан)

1. Схема воспроизведения информации посредством электроннолучевой трубки: СУ — согласующее устройство (совместимость по длине слов, уровням и т. д.); ЗУ — запоминающее устройство; ЛВУ — логически-временкба устройство (упорядочивание, монтаж и хронирование данных); РЕГЖ и РШу - регистры текущих координат электронного луча; ЦАП — цифро-аналоговый преобразователь; УОЛ — устройство отклонения луча; УИЛ — управление интенсивностью луча; ЧЕЛ — человек-оператор.

2. Структурная схема проекционного устройства отображения информации.

3. Пленочный модулятор света («Эйдофор»): 1 - электронная пушка, отклоняющая и фокусирующая системы; 2 — круглое зеркало, покрытое масляной пленкой; 3 — разравнивающие ножи; 4 — область сканирования; 5 — ксеноновая лампа; 6 — оптическая система; 7 — зеркало Шлирена; 8 — объектив; 9 — экран.

4. Графопостроитель с шаговым приводом; 1 — рабочий стол; 2 — штанга; 3 — каретка с пишущей головкой; 4 — шаговый двигатель, перемещающий штангу по оси ; 5 - шаговый двигатель, перемещающий каретку по штанге (по оси у); 6 — блок управления шаговым двигателем; 7— интерполятор; 8 — цифровая вычислительная машина.

В случае необходимости ЦВМ извлекает сопряженное опорное изображение из магазина опорных изображений МОИ, эти изображения совмещаются (блок совмещения С) и проектируются на экран (блок проекции П), т. е. образуется вторичное изображение ВИ. Между блоками С и П иногда вводится набор цветных светофильтров ЦС, позволяющий окрасить все изображение или ч.-сти в различные цвета.

Пульт управления ПУ позволяет человеку-оператору менять стоп он и совмещения, условия проекции и окраску и наносить на изображение метки (через блок формирования меток ФМ). Формирование первичных изображений может быть обратимым и необратимым.

Проекционные У. о. и. с обратимым изображением разделяют на электронные, лазерные, фотохромные и пленочные модуляторы света. В электронных У. о. и. первичное изображение формируется на ЭЛТ, а увеличение реализуется оптической системой Шмидта. Достаточная разрешающая способность и яркость получаются лишь при средних размерах экрана (порядка 2,5 м2); при больших увеличениях оба эти параметра уменьшаются, т. к. определяются характеристиками одного и того же элементп — люминофора ЭЛТ. Для формирования многоцветного крупномасштабного изображения весьма перспективно использование лазеров (аргоновых — для получения синего и зеленого цветов; гелиево-неоновых — для получения красного цвета). Каждый из осн. цветов модулируется информацией независимо. После этого лучи смешиваются, изображение развертывается по горизонтали и вертикали и проектируется

на экран. Разработаны лишь механические методы развертки с помощью призм и зеркал, что ведет к инерционности системы, сказывается на яркости и постоянстве изображения. Существенные недостатки прямых проекционных систем на ЭЛТ и лазерах побуждают использовать промежуточные носители записи информации. В фотохромных У. о. и. источником информации является ультрафиолетовый луч (спец. лампы, ЭЛТ с волоконной оптикой и аргоновые лазеры). Носитель — спец. органический материал, прозрачность которого меняется под действием ультрафиолетового излучения. Время формирования кадра — до 10 мксек при разрешающей способности 1000 лтпт/мм. Проекция данных реализуется видимым светом, причем можно стереть все изображение или его часть инфракрасным лучом. Осн. недостатки фотохромных систем — малая яркость и накопление в материале необратимых изменений, приводящее к его негодности после нескольких сотен срабатываний.

В пленочных модуляторах света (рис. 3) источником информации является электронный луч, а носителем — тонкая масляная пленка, находящаяся под постоянным потенциалом. Прикосновение луча к любой точке пленки создает заряд, деформирующий поверхность пленки. Деформации «считываются» светом мощной ксеноновой лампы, отбрасываемым на пленку полосками зеркала, фокусируется объективом и проектируется на экран. Разрешающая способность У. о. и. — более 1000 линий на кадр при световом потоке до 3000 лм и размерах экрана 200 м2. Опорные изображения и метки можно наносить на ту же пленку, используя дополнительную электронную пушку. Главный недостаток пленочных модуляторов света — выход из строя катода ввиду загрязнения маслом (срок службы — не более 100 часов). Пленочные модуляторы света обеспечивают многоцветную индикацию в реальном времени, в т. ч. для быстропротекающих процессов, что позволяет применять их в военно-тактических системах и системах управления воздушным движением.

К проекционным У. о. и. снеобратимой фиксацией относятся стилографические, фотохим., фотопластические и термопластические системы. В стилографическпх У. о. и. изображение прочерчивается пером в непрозрачном покрытии носителя. Перо имеет быстродействующий привод, перемещающий его в плоскости изображения. Такие устройства служат для представления сравнительно медленно меняющихся данных. В фотохимических проекционных У. о. и. источником первичного изображения служит спец. ЭЛТ, а носителем — фотопленка (негативная или обратимая). Эти У. о. и. содержат блоки ускоренного проявления пленки (влажного или сухого). В фотопластических в термопластических проекционных У. о. и. источник (электронный луч, заряженное металлическое перо или фотополупроводвиковаи матрица) формирует на пленке распределение зарядов, соответствующее изображению. После термообработки на пленке появляется рельеф, считывание которого осуществляется через зеркало Шлирена. Осн. достоинствами проекционных У. о. и. с необратимой фиксацией являются высокая разрешающая способность (до 1000 линий в кадре — для стилографических, до 3500 линий в кадре — для фотохим. У. о. и.) и возможность получения больших изображений с высокой яркостью и наличие регистрации данных; недостаткам - большое время формирования кадра сек у термопластических и сек — у фотохпм.), трудности внесения изменений в сформированный кадр и связанная с этим необходимость периодической смены кадров. Наиболее распространены фотохим. и стилографические проекционные устр-ва и пленочные модуляторы света. Фотохим. и электромех. У. о. и. используются, когда время обмена в системе не ограничено или является комфортным.

В графических регистрирующих У. о. и. используют то же методы, что и в проекционных У. о. и. с необратимой фиксацией. В частности, стилографический двухкоординатный метод является основой графопостроителей (рис. 4), которые служат для вывода из ЦВМ крупномасштабных графиков, таблиц, структур и чертежей на неподвижный или вращающийся на барабане носитель — бумагу. Точность воспроизведения — от ±0,5 мм до ±0,01 мм, скорость записи — 0,5 н- размеры документов — до Осн. достоинство — получение точных, в т. ч. рабочих, чертежей, что позволяет автоматизировать проектирование; недостатки — малая скорость и трудности быстрого внесения изменений. Несоответствие между быстродействующими ЦВМ и медленным выводом графической информации устраняется при использовании электрографического, электрохим., электроискрового или электротермического методов нанесения изображения, а также посредством микрофильмирующих устр-в. Скорость воспроизведеиия информации здесь составляет от 25 000 до 500 000 знаков в 1 сек (т. е. приблизительно в 20 раз превосходит скорость записи графопостроителей), плотность записи достигает 9 млн. . Ускоренное проявление позволяет выдавать пленку со скоростью до 50 мм/сек. В качестве источника данных наряду со специализированными ЭЛТ можно использовать и непосредственное нанесение электронным лучом данных на пленку либо на матрицу светоизлучающих диодов. Методы фотоувеличепия позволяют получить в дальнейшем документацию необходимых форматов.

См. также Индикатора информации.

Лит.: .