Brevet FR2157751A1 — publié le 19730608

a présente invention concerne un appareil électronique de visualisation à écran cathodique, plus particulièrement polychrome, dont le balayage est assuré selon le mode systématique. lie but principal de l'invention consiste à représenter, en couleurs, et/ou en luminances, sous forme d'images, de courbes, de textes alphanumériques et/ou de calculs, des informations véhiculées par des signaux électriques codés. Dans le domaine considéré, il existe déjà deux types d'appareils - les appareils de visualisation cathodique monochromes, dont la modulation de luminance apporte peu d'informations. - les appareils de visualisation cathodique polychromes, d'informations codées de manière numérique, dont la modulation de couleur apporte théoriquement un nombre relativement élevé dtinfor- mat ions. Toutefois, leur balayage en mode aléatoire est très délicat à mettre en oeuvre avec les tubes cathodiques polychromes à déviation magnétique, il est peu performant, en vitesse surtout, requiert de fortes puissances, revient très cher. De plus, les appareils polychromes utilisent généralement les tubes cathodiques à pénétration à lumiphores superposés, délicats à mettre en oeuvre et très chers, eux aussi Ils ne permettent que quatre couleurs différentes environ, la superposition des différentes couleurs étant problématique. L'utilisation des tubes à lumiphores juxtaposés semble actuellement difficile avec un balayage en mode aléatoire. On peut faire les constatations suivantes - La recherche d'une efficacité maximum dans les rapports entre l'homme et son milieu, dont il reçoit les informations sous forme de signaux électriques codés de manière numérique et/ou analogique débouche sur ltutilisation d'appareils de visualisation sur écrans cathodiques polychromes, susceptibles d'interpréter et de représenter en couleurs les informations à support numérique et/ou analogique à l'aide d'images, de courbes, de textes alphanumériques et/ou de calculs, de manière à présenter aux yeux de 11 observateur, un maximum d'informations, de sources éventuellement distinctes, évoluant en fonction d'un maximum de variables ou paramètres, sous forme très riche, tout en restant d'une interprétation aisée les informations numériques proviennent d'un système quelconque d'acquisition ou de traitement numérique de l'information ordinateur, calculateur, machine automatique, capteur, appareil de mesure ou tout autre dispositif numérique ou dispositif analogique muni d'un convertisseur analogique-numérique. Elles se présentent sous forme d'une liste de nombres. La grandeur d'un nombre et/ou son emplacement dans la liste, constitue les variables ou paramètres de l'information. lie nombre de variables indépendantes définit les dimensions de l'espace que l'on désire visualiser. Lors de la visualisation de messages alphanumériques, la grandeur du nombre définit un caractère et, son emplacement dans la liste définit la localisation du caractère sur l'écran. En affectant à la couleur l'information d'une variable ou d'un paramètre, on peut visualiser des éléments supplémentaires de l'information. La visualisation d'espaces à 2,3 ou plus de dimensions devient possible, les modulations de position verticale, horizontale et de la couleur, d'un point ou d'une zone de l'écran, constituant des variables indépendantes, lies informations analogiques proviennent d'une caméra électronique, genre "télévision" ou de tout autre dispositif électronique visant à générer ou à transmettre des images à l'aide de signaux de type vidéo synchronisation et suppression.Il faut, dans ce cas, que les normes de balayage de l'appareil~de visualisation et des signaux véhiculant les informations analogiques, soient compatibles et synchrones ou synchronisables. - La modulation aléatoire en tension d'un ou plusieurs espaces cathode-Wehnelt dans un tube cathodique est plus facile que la modulation aléatoire du ou des courants dans une ou plusieurs bobines chargées de la déviation du spot. Selon la présente invention, une solution au problème consiste à transformer les informations véhiculées par les signaux codés de manière numérique dans un sous-ensemble appelé châssis numérique, en signaux codés de manière analogique de type vidéo, synchronisation et suppression, et dont les caractéristiques sont aptes à piloter le fonctionnement d'un sous-ensemble appelé châssis analogique plus ou moins semblable à un moniteur de télévision en couleurs et qui assure le balayage de 11 écran cathodique en mode systématique La difficulté essentielle à l'utilisation du balayage en mode systématique de l'écran, pour la visualisation d1informations codées numériquement, réside dans le débit d'informations élevé nécessaire. Généralement, la source d'information est incapable de fournir les informations codées numériquement avec le débit nécessaire. Ltappa- reil, objet de l'invention, résout ce problème, par l'utilisation d'au moins une mémoire rapide, de préférence adressable, stockant l'ensemble ou une partie des informations à visualiser0 lie dessin annexé représente, à titre d'exemples, deux formes de réalisation de l'appareil, objet de l'invention, ainsi que les sources numériques et/ou analogiques chargées de l'approvisionner. Dans ce dessin la figure 1 montre l'appareil dans sa configuration à une mémoire,et la figure 2 montre l'appareil dans sa configuration à deux mémoires. Des performances de la mémoire dépendent les performances de l'ensemble de l'appareil, en particulier en ce qui concerne le nombre et la configuration des informations codées numériquement qui sont visualisables. Si cette mémoire 3 possède une capacité suffisant à la régénération de toute l'image (fig. t), elle fonctionnera en deux temps. Le premier temps consistera en son remplissage, à un rythme indifférent, à partir de la source d'informations codées numériquement 1. Le remplissage peut se faire de manière active ou passive, selon que les informations doivent être recherchées dans la source (adressage d'une mémoire "source") ou qu'elles arrivent spontanément (acquisition de données). Le second temps consistera en sa lecture, au rythme imposé par la régénération de l'écran, aussi longtemps que la même image reste visualisée. En fait remplissage et lecture peuvent éventuellement se faire simultanément si le débit des informations est faible. Cette mémoire, sera, de préférence, du type adressable. Le nombre total d'informations à visualiser définit la capacité de cette mémoire. Le nombre d'informations à visualiser le long d'une ligne définit la vitesse de la mémoire. Par exemple, avec une image constituée de 575 lignes balayées de manière entrelacée, la visualisation de 575 informations dans l'image à raison d'une information par ligne nécessite une mémoire de capacité de575 nombres et de durée de cycle "lecture" inférieure à 64jt S (spectre monoparamétrique). Si ces 575 informations sont représentées le long d'une ligne, toutes les 575 lignes représentent les mêmes 575 informations. La capacité de la mémoire sera toujours de 575 nombres, mais la durée de cycle "lecture" doit être inférieure à 90 n S. Si donc un grand nombre d'informations doit être visualisé le long d'une ligne, plusieurs lignes adjacentes de limage représenteront les mêmes informations. On peut alors adopter une solution hybride (Figure 2) : une mémoire relativement lente 4 assure la fonction d'acquisition et de régénération, alors qu'une mémoire rapide 5 de capacité limitée assure le tampon entre le débit d'informations relativement lent de la mémoire de régénération et le débit élevé nécessaire à la visualisation le long d'une ligne. Comme cette mémoire rapide doit être, simultanément, lue rapidement et régénérée lentement, elle se compose en fait de deux demi-mémoires identiques affectées alternativement au remplissage et à la lecture. Cette seconde formule de mémoires s' avère, à performances égales, plus complexe à mettre en oeuvre, mais généralement moins chère. Un adressage indépendant et simultané de plusieurs zones de la mémoire ou des mémoires lentes et/ou rapides permet la superposition dans le plan de l'écran à fin de comparaison, de groupes d'informations distincts, chacun étant affecté d'une couleur différente. De plus, la mémoire de régénération 4 peut ne pas se trouver dans l'appareil de visualisation. Une autre caractéristique déterminante de l'invention consiste en ce que le pilotage de l'ensemble de l'appareil est assuré par un ensemble de circuits logiques appelé "générateur câblé d'adresses" 6. Celui-ci est rythmé par un oscillateur interne stable. Cet oscillateur peut directement ou indirectement piloter une ou plusieurs sources analogiques, d'images extérieures 2 (caméra genre télévision, par exemple) ou être piloté par la ou lesdites sources directement ou indirectement. lie "générateur câblé d'adresses" 6 fournit les adresses numériques de tous les points visualisables ou non de l'écran. Il peut également piloter un générateur de fonctions câblées numériques générant des signaux annexes de mire, de repfirages, d' échelles, d'axes de coordonnées, etc. Il peut également piloter un générateur de fonctions analogiques, apte à fournir au sous-ensemble analogique des signaux plus ou moins complexes (correction de convergence, par exemple). "1e générateur câblé d'adresses" 6 est réalisé à l'aide de circuits logiques courants. Les compteurs sont du type synchrone de préférence, afin d'assurer un bon décodage d'adresses. Une autre caractéristique essentielle de l'invention consiste en ce que les informations codées numériquement subissent une sélection et/ou un traitement plus ou moins complexe à l'aide de circuits commutables et/ou de commutateurs 7 en un ou plusieurs endroits du parcours acheminant les informations de la source 1 vers le châssis analogique 10 de manière à rendre l'image visualisée mieux exploitable, c'est-à-dire plus efficace. Une autre caractéristique essentielle de l'appareil, objet de l'invention consiste en ce que les signaux de vidéo synchronisation et suppression aptes à piloter le sous-ensemble appelé châssis analogique" 10 soient générés dans un ensemble de circuits logiques nommé "générateur de signaux" 8 piloté par le générateur cablé d'adresses 6. Ces signaux et ceux issus d'une source analogique textes ne d'images 2 sont mélangés et/ou aiguillés dans des circuits adéquats à la sortie du "générateur de signaux. L'invention est d'autre part caractérisée en ce qu'elle possède un second générateur cabalé d'adresses 9 assurant la collecte active et sélective des informations codées numériquement soit dans la source i, soit dans la mémoire de régénération 4. Ce second générateur d'adresses, commutable, réalisé à l'aide de circuits combinatoires et séquentiels et de commutateurs, constitue en fait un programme cablé d visualisation, rendant l'appareil totalement indépendant de la source d'information, ce programme câblé pouvant varier d'une application à l'autre. L'invention est de plus caractérisée par le fait qu'on peut facilement lui adjoindre les éléments suivants - un ou plusieurs générateurs de fonctions numériques aptes à adjoindre à l'image visualisée, des indications annexes telles que axes de coordonnées, échelles verticales, horizontales et/ou de couleurs, repères, mires et/ou caractères alphanumériques et symboles - une mémoire morte de caractères alphanumériques apte à visualiser messages ou calculs à partir d'un nombre minimum d'informations - une ou plusieurs sorties de signaux de type vidéo, synchronisation et/ou suppresion, aptes à piloter un sous-ensemble analogique du genre moniteur de télévision monochrome (Noir et blanc) - un système de désignation de type indéterminé, par exemple un photostyle, éventuellement sélectif vis à vis de la couleur, un clavier, un indicateur numérique, etc. - un ou plusieurs programmes câblés permettant d'effectuer sur les informations, des opérations se résumant sur l'image à des effets de "zoom" ou de sections (feuilletage d'une famille de courbes) - un ou plusieurs programmes câblés permettant d'incrémenter les mots contenus dans la ou les mémoires. Dans un appareil électronique de visualisation réalisé selon l'invention, il est possible d'introduire l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes - un balayage en mode systématique, dans le sens traditionnel, ou dans un sens différent, notamment de bas en haut et de gauche à droite, selon des lignes verticales parallèles - un nombre variable de modifications imposées par le sens du balayage éventuellement différent du sens traditionnel et affectant notamment les gains des amplificateurs de déviation et les circuits de correction de géométrie et/ou de convergence - un nombre variable de modifications visant à améliorer le fonctionnement du châssis analogique et portant notamment sur les circuits de corrections des convergences que l'on peut réaliser à l'aide de circuits actifs et que l'on peut piloter à partir de générateurs de fonctions analogiques et/ou numériques0 L'un des modes particuliers de réalisation de l'invention, visant à atteindre ces buts ainsi que d'autres, va maintenant etre décrit à simple titre d'exemple, en référence à la figure 2 qui correspond à la configuration de cet exemple, Les informations codées numériquement sont fournies par la source 1 sous forme de listes de 1 à 16384 nombres binaires appelés mots. Chaque mot représente une variable "a" en fonction de un, deux ou trois paramètres (x, y, z) La représentation de ces espaces à deux, trois ou quatre dimensions peut se faire de différentes manières - les paramètres x, xy et éventuellement xyz localisent une zone de écran dont la couleur traduit le contenu du nombrewctest-à- dire la valeur de la variable.C'est la représentation en carte géographique - les paramètres x, xy et éventuellement xyz localisent et définissent la couleur d'une zone de l'écran à l'intérieur de laquelle une modulation d'amplitude ou de déplacement vertical ou horizon tal correspond à la valeur dlevariablee C'est la représentation par courbes dévalées;; - un programme câblé d'adresses en association avec l'adressage indépendant et simultané de plusieurs zones de la mémoire permet la visualisation superposée à fins de comparaisons de plusieurs courbes de la forme C = f (x, xy ou xyz), chacune étant affectée d'une couleur propre - une mémoire morte de caractères alphanumériques traduit la valeur du mot en caractère ou chiffre alors que ses paramètres x, xy et éventuellement xyz, c'est-à-dire son adresse définissent l'emplacement du caractère dans l'écran. Les mots sont stockés à partir de la source d'informations codées numériquement 1 dans la mémoire de régénération 4. Le rythme de cette acquisition d'informations est indifférent. Dans l'exemple présent, la mémoire de régénération a une capacité de 16384 mots binaires, et sa durée de cycle lecture est inférieure à 1 S. La technologie peut être à tores de ferrite. Son adressage pendant l'acquisition est assuré par le générateur d'adresses 9 ou par la source 1. Son adressage à la lecture est assuré par le générateur d'adresses 9. Elle peut être munie de programmes câblés assurant l'incrémentation des mots qui y sont contenus. Le transfert des informations de la mémoire de régénération 4 à la mémoire rapide tampon 5 a lieu à travers un commutateur de sélection des bits significatifs 7. L'adressage de la mémoire tampon est alors assuré par le générateur d'adresses 9. Son adressage à la lecture est assuré par le générateur d'adresses 6. Sa capacité est de deux fois 128 mots. Sa durée de cycle lecture est inférieure à 45 n S. A sa sortie, des circuits 7 traitent l'information, à l'aide de montages à coïncidence pour faire correspondre au nombre une modulation verticale ou horizontale de la zone de l'écran, et à l'aide d'autres circuits combinatoires et/ou séquentiels destinés à traduire le nombre binaire en "impressions calorimétriques judicieuses".Les nombres traités dans 7 ou les adresses générées dans 6 rejoignent les convertisseurs numériques analogiques (un par couleur fondamentale) contenus dans le générateur de signaux 8 afin d'entre traduits en signaux analogiques de couleurs de type vidéo. Dans ce même générateur de signaux 8, des circuits décodant les adresses issues de 6 génèrent des signaux de type suppression et synchronisation0 L'ensemble des signaux vidéo suppression et synchronisation, mélangés ou non, pilote, à travers les circuits d'aiguillage ou de mélange aux images analogiques externes 2, le sous-ensemble nommé châssis analogique 10. Celui-ci a été modifié de manière à assurer le balayage de l'écran cathodique de bas en haut et de gauche à droite, dans un sens perpendiculaire au sens traditionnel0 Les circuits de coitctipn de géométrie et de convergence ont été réalisés à l'aide de circuits actifs. Ils sont pilotés par des générateurs de fonctions. Le balayage en mode systématique entrelacé de l'écran comprend 625 lignes par image dont 575 visibles Elles sont balayées par deux trames entrelacées. La durée totale de balayage d'une image est alors de 40 m S, d'une trame de 20 m S et d'une ligne de 64Xu S. Chaque ligne visualisée dure 52,8 S et comporte 1056 points adressables. Chaque point dure ainsi 50 n S. La configuration décrite ici permet de visualiser au maximum 16384 mots dans 128 x 128 = 16384 zones de l'écran telles que décrites plus haut. Quand le nombre de mots dépasse la capacité de l'écran, un programme d'intégration dans le temps permet toutefois de les représenter. Le programme câblé, générateur d'adresses 9 permet de représenter des sections à deux dimensions, des espaces à 3 ou 4 dimensions. Le photostyle et/ou le clavier permettent le repérage de l'adresse et du contenu dtun mot ou autrement dit, sa localisation et sa couleur dans 1' écran. La mémoire morte permet la représentation de messages ou calculs0 Le générateur de fonctions numériques permet d'adjoindre à l'image des mires, grilles, repoérages, axes et/ou échelles0 l'appareil, objet de l'invention trouve son application dans la plupart des domaines de l'activité humaine où l'information codée numériquement et événtuellement analogiquement doit etre exploitée efficacement et rapidement. L'opérateur dispose simultanés ment ou séquentiellement de la représentation d'informations de sources très diverses par leur nature et/ou leur localisation. Un domaine d'application particulièrement adapté est constitué par les différentes branches faisant appel à la spectrométrie et à l'analyse statistique (Physique nucléaire, médecine, etc..) et dont le but est entre autres de tracer des histogrammes à 2,9 et 4 dimensions. a possibilité d'acquisition de données par sa mémoire peut, entre autres, faire utiliser avantageusement l'appareil, objet de l'invention, en lieu et place des traditionnels analyseurs multicanaux. Il est bien entendu que le mode de réalisation et d'application de l'invention qui a été décrit ci-dessus, en référence au dessin annexé, a été donné à titre purement indicatif et nullement limitatif et que de nombreuses modifications peuvent être apportées sans que lson s'écarte pour cela du cadre de la présente invention. -REVENDICATIONS 1. Appareil électronique de visualisation d'informations sur écran cathodique destiné à représenter de manière monochrome et/ou polychrome, sous forme images, de courbes, de textes alphanumériques et/ou de calculs, des informations véhiculées par des signaux électriques codés numériquement et/ou analogiquement, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison, un sous-ensemble, appelé châssis analogique, semblable à un moniteur de télévision en couleurs, assurant, à partir de signaux du type vidéo, synchronisation et suppression, le balayage en mode systématique de l'écran cathodique, ainsi que la modulation du ou des faisceaux électroniques, le tube cathodique pouvant être d'un type quelconque, et un sous-ensemble, appelé châssis numérique, dont le rôle et de collecter, de manière active ou passive, les informations numériques à leur source, de les stocker, et de les traiter de manière à les fournir au châssis analogique, de manière adéquate, sous forme d'un ou plusieurs signaux analogiques du type vidéo, synchronisation et suppression. 2. Appareil électronique de visualisation, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le châssis numérique comprend - au moins une mémoire rapide, de préférence adressable dont la capacité et la vitesse sont définies en fonction des informations à visualiser; - au moins un générateur câblé d'adresses composé de circuits logiques séquentiels et combinatoires, et éventuellement de commutateurs, ce générateur fournissaniséquentiellement les adresses de tous les points visibles et invisibles de l'image, et pilotant directement ou indirectement, l'ensemble du châssis numérique;; - un certain nombre de montages logiques assurant le traitement et/ou la sélection des données avant et/ou après leur stockage dans la mémoire, à laide de circuits logiques combinatoires cuits de coïncidence et/ou mémoire morte par exemple) et/ou séquen- tiels, et/ou de commutateurs, - au moins un générateur de signaux de vidéo, synchronisation et suppression, apte à piloter directement ou indirectement le châssis analogique et dont le fonctionnement est assuré par des circuits de logique et éventuellement par un ou plusieurs montages convertisseurs numérique s-analogique s. 3. Appareil électronique de visualisation selon les revendica tions 1 et 2, caractérisé en ce que le châssis numérique peut comprendre - un ou plusieurs générateurs de fonctions numériques aptes à adjoindre à l'image visualisée des indications annexes telles que axes de coordonnées, échelles verticales, horizontales et/ou de couleurs, repères, mires et/ou caractères alphanumériques et symboles; - une mémoire morte de caractères alphanumériques apte à visualiser messages ou calculs à partir d'un nombre minimum d'informations; - une ou plusieurs sorties de signaux de type vidéo, synchronisation et suppression, aptes à piloter un sous-ensemble analogique du genre moniteur de télévision monochrome (Noir et blanc);; - une ou plusieurs entrées destinées à mélanger, adjoindre ou substituer, dans des circuits de mélange ou d'aiguillage, des signaux de type vidéo, synchronisation et suppression de provenance externe, à ceux issus du châssis numérique ; il faut pour cela que leurs caractéristiques soient compatibles (mêmes normes) et qu'ils soient synchrones ou synchronisables - un système de désignation de type indéterminé, par exemple un photostyle, éventuellement sélectif vis à vis de la couleur, un clavier, un indicateur numérique, etc. - un ou plusieurs programmes câblés permettant d'effectuer sur les informations, des opérations se résumant sur l'image à des effets de "zoom" ou de sections (feuilletage dune famille de courbes) - un ou plusieurs programmes câhlés permettant d'incrémenter les nombres contenus dans la ou les mémoires de l'appareil. 4. Appareil électronique de visualisation selon la reaLendica- tion 1, caractérisé en ce que le châssis analogique peut comprendre - un balayage en mode systématique, dans le sens traditionnel, ou dans un sens différent, notamment de bas en haut et de gauche à droite, selon des lignes verticales parallèles - un nombre variable de modifications imposées par le sens du balayage éventuellement différent du sens traditionnel et affectant notamment les gains des amplificateurs de déviation et les circuits de correction de géométrie et/ou de oonvergence - un nombre variable de modifications visant à améliorer le fonctionnement du châssis analogique et portant notamment sur les circuits de corrections des convergences que l'on peut réaliser à l'aide de circuits actifs et que l'on peut piloter à partir de générateurs de fonctions analogiques et/ou numériques0