Brevet FR2525371A1 — publié le 19831021

DISPOSITIF D'AFFICHAGE POUR OSCILLOSCOPE NUMERIQUE A BALAYAGE RECURRENT ENTRELACE ET OSCILLOSCOPE NUMERIQUE COMPRENANT UN TEL DISPOSITIF La présente invention concerne un dispositif d'affichage pour oscilloscope numérique à balayage récurrent entrelacé de type télévision, ainsi qu'un oscilloscope numérique comprenant un tel dispositif. L'une des caractéristiques d'un oscilloscope numérique est que le signal analogique en temps réel est d'abord échantil- lonné puis mis en mémoire numérique avant d'être restitué A la restitution, pour éviter que l'opérateur ne relie à son insu deux échantillons proches sur l'écran mais en réalité non successifs dans le temps, une interpolation est prévue entre échantillons successifs (par exemple sous la forme d'échantillons supplémen- taires) pour lever les incertitudes relatives à l'interprétation des images affichées (voir par exemple la demande de brevet fran- çais No 80 17 928, déposée le 12 août 1980 au nom de la Société Tektronix) L'interpolation la plus simple est l'interpolation linéaire qui consiste à construire sur l'écran d'affichage un vecteur ayant ses extrémités en coïncidence avec les points repré- sentatifs des échantillons présents en mémoire. Au cours du balayage d'un afficheur TV, la surface de l'écran est balayée horizontalement à vitesse régulière ligne après ligne, ce qui implique une numérisation verticale de l'information. Les extrémités du vecteur d'interpolation sont donc situées généra- lement sur des lignes de balayage différentes et non contiguës Le principe de cette interpolation apparaît nettement sur la figure 1: la nature discrète de la résolution verticale impose la construc- tion dudit vecteur à l'aide de petits segments horizontaux S, à Sm portés par les lignes intermédiaires disponibles (correspon- dant aux flèches présentes du côté gauche de la figure) et présen- tant entre eux un certain recouvrement en projection horizontale pour assurer une continuité apparente du vecteur d'interpolation. Le nombre de ces lignes intermédiaires disponibles dépend de l'écart d'amplitude entre deux échantillons successifs E (n) et E (n + 1). Dans le cas o il n'y a pas de ligne de balayage dispo- nible entre deux positions d'échantillons, le vecteur d'interpola- tion comprend un segment d'interpolation unique qui dure une pério- de de restitution complète TR pour assurer la continuité de la trace (voir de tels segments Su, SU+ 11 etc sur la figure 2). Pour bénéficier totalement de l'apport du vecteur d'interpolation, il est nécessaire que le tracé de ce vecteur possède la meilleure résolution possible; pour ce faire, le balayage de type télévision est utilisé en mode entrelacé, mais présente l'inconvénient d'in- troduire un effet de papillotement En effet, lorsqu'une partie de la trace est horizontale, cette partie ne concerne qu'une seule ligne de balayage et n'est donc portée que toutes les deux trames, paires ou impaires; l'énergie de cette partie horizontale n'ap- paraît par exemple que toutes les 40 millisecondes à la fréquence de 25 hertz (au lieu de toutes les 20 millisecondes en balayage non entrelacé à 50 hertz), ce qui est en deçà des possibilités d'inté- gration de l'oeil Un phénomène désagréable de pulsation d'éner- gie lumineuse, l'effet de papillotement, est alors ressenti par l'observateur. Le but de l'invention est de proposer un oscilloscope numérique utilisant un afficheur à balayage récurrent entrelacé de type télévision dans lequel est prévu un circuit de traitement éliminant cet effet de papillotement des parties horizontales de la trace lumineuse. L'invention concerne donc un dispositif d'affichage tel que défini dans le préambule et caractérisé en ce qu'il comprend, pour supprimer l'effet de pulsation lumineuse des segments d'inter- polation qui représentent les parties horizontales ou faiblement inclinées de la trace lumineuse à afficher, des moyens de traite- tement associant à chaque segment d'interpolation d'énergie déter- minée porté par une ligne de l'une des trames au moins un et géné- ralement deux autres segments parallèles dits d'antipapillotement, d'énergie deux fois plus faible et portés par l'autre trame, par l'une ou les deux lignes qui encadrent la ligne considérée dans la première trame. Ce sont des considérations de coût qui conduisent à n'utiliser, en option, qu'un seul segment d'antipapillotement lorsque la trace lumineuse est faiblement ascendante ou descen- dante Dans le cas d'une partie de trace parfaitement horizontale, c'est la solution complète qui est retenue: deux segments d'anti- papillotement sont associés au segment d'interpolation, et il leur correspond globalement un paquet d'énergie lumineuse ayant la même valeur que celle du segment d'interpolation (puisque ces deux seg- ments ont chacun une énergie deux fois plus faible) et le même centre de gravité (puisque ces deux segments sont identiques et placés symétriquement) La cadence lumineuse se trouve ainsi por- tée par exemple à 50 hertz dans le cas précédemment cité du bala- yage entrelacé à 25 hertz, sans que la légère augmentation de largeur de trace qui se produit à l'endroit o est effectué ce traitement antipapillotement soit gênante Au contraire, ce traite- ment, visuellement agréable puisqu'il remédie à l'inconvénient qui avait été précédemment cité en reportant la pulsation d'éner- gie lumineuse à une fréquence double, assure la conservation du centre de gravité du signal et n'altère donc pas la précision de la mesure effectuée par l'oeil dans l'examen d'un oscillogramme En outre, comme le traitement n'est utilisé que de place en place sur la trace, uniquement pour ses parties horizontales ou faiblement Inclinées, les autres parties de la trace gardent leur finesse et leur résolution maximale. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront maintenant de façon plus précise dans la description qui suit et dans les dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif et dans lesquels la figure 1 met en évidence le principe déjà connu d'interpolation entre les échantillons d'un signal par un vecteur comprenant plusieurs segments horizontaux; la figure 2 illustre le même principe, mais dans le cas o il n'y a pas de ligne de balayage disponible entre deux échantillons et o le vecteur d'interpolation comprend donc un segment d'interpolation unique; la figure 3 est un schéma fonctionnel du circuit de traitement antipapillotement; la figure 4 montre pour la ligne courante "L" les différentes situations dans lesquelles il est utile de générer des segments d'antipapillotement; la figure 5 montre le principe de construction des segments de suppression du phénomène de papillotement; la figure 6 illustre une variante du principe mis en évidence sur la figure 5; la figure 7 est le tableau de décodage d'une expres- sion Delta définie pour la recherche des situations o le trai- tement antipapillotement est nécessaire; les figures 8 a à 8 g décrivent en détail un jeu de cir- cuits logiques qui, à partir des valeurs possibles de l'expression Delta, permet la délivrance d'un signal indicateur de la présence desdites situations et destiné à commander le fonctionnement du dispositif de traitement antipapillotement. On a vu ci-dessus que le dispositif d'affichage selon l'invention est utile lorsque, en fonction de l'allure locale de la grandeur à représenter sur l'écran d'affichage, la trace, après toutes les interpolations, est constituée en certains endroits de longs segments horizontaux n'appartenant chacun qu'à une seule tra- me C'est dans de tels cas que l'énergie liée à ces parties de tra- ce apparaît à une cadence de 25 hertz et est pénible pour l'oeil. Pour déceler de telles situations, il est nécessaire de prévoir dans le dispositif, conformément au schéma fonctionnel de la figure 3, une voie 10, placée en parallèle sur la voie vidéo 20 de restitution de la trace par interpolation, qui relie la mémoire numérique 30 et l'écran d'affichage 40. Cette voie de test et de traitement 10 fonctionne à la cadence de restitution des échantillons, par exemple 5 mégahertz, et comprend un détecteur 100 de la position des échantillons suc- cessivement délivrés par la mémoire 30 (mémoire à laquelle est associé un dispositif 50 de lecture de la mémoire couplé au dépla- cement du spot le long d'une ligne de balayage) par rapport à la ligne courante, repérée par la référence "L" sur la figure 1 Ce détecteur 100 est suivi d'un circuit à retard 110 qui retarde l'in- formation de position obtenue dans le détecteur 100 relativement à l'échantillon E (n) de position horizontale N pendant que s'élabore l'information de position concernant l'échantillon suivant E (n + 1) de position N + 1 Si "L" est donc le numéro de la ligne en cours de balayage, repérée sur la figure 4 par un 0, les deux lignes immédiatement supérieures et inférieures étant repérées respectivement par + 1, + 2 et 1, -2, six positions relatives des échantillons correspondent à ces situations o le traitement anti- papillotement doit être utilisé dans le dispositif d'affichage. Un circuit de comparaison et de décision 120 génère un signal indicateur particulier (appelé AP) si l'existence de l'une de ces positions relatives est constatée, et ce signal in- dicateur commande alors la mise en fonctionnement d'un générateur de traitement antipapillotement, piloté par un circuit d'hor- loge 150 assurant la restitution d'un segment horizontal de durée égale à celle qui sépare deux échantillons successifs Lorsque l'existence d'une partie horizontale ou faiblement inclinée du signal reconstruit a été détectée sur l'une des trames du balayage entrelacé, le générateur 130 commande alors la construction, sur l'autre trame, de deux segments de suppression du phénomène de pa- pillotement, parallèles à celui porté par la première trame et de même longueur que lui mais d'énergie deux fois plus faible, ces segments dits d'antipapillotement étant en outre portés chacun par l'une des deux lignes de la deuxième trame qui encadrent la ligne considérée sur la première trame Le principe de cette construction est représenté sur la figure 5, ou, en vue très agrandie, est re- présenté sur une ligne, la ligne 328 de la trame paire par exemple, un tel segment horizontal P de la trace lumineuse reconstruite par interpolation, porteur d'une énergie W p; les lignes 15 et 16 de la trame impaire, encadrant la ligne 328, portent alors deux segments IA et IB qui encadrent le segment P et sont porteurs chacun d'une énergie WI = Wp/2, avec une longueur égale à celle des segments d'interpolation et une amplitude deux fois plus faible que ceux-ci. Dans le cas o le segment marqué par le phénomène de papillotement est non pas horizontal mais faiblement incliné, il est possible (voir la figure 6) de n'effectuer la construction, sur la deuxième trame, que d'un seul des deux segments parallèles d'antipapillotement encadrant le segment initial: celui qui se l O trouve, par rapport audit segment initial Pn, du côté vers lequel s'effectue la progression inclinée de la trace, c'est-à-dire le segment In situé du c Sté o se trouve le prochain segment initial Pn également marqué par le phénomène de papillotement. n+ 1 L'un des modes de réalisation possibles du circuit 120 de comparaison et de décision présent dans la voie 10 est le suivant Si le numéro de la ligne "L" peut varier de 0 à 511 (on se limite à 512 lignes utiles) et également la valeur "E" définissant la position des échantillons, "L" et "E" sont définis par des nombres binaires de 9 bits à partir desquels on peut définir l'expression Delta = D = E L avec 9 bits plus 1 bit éventuel de retenue, soit dix bits B O à B 8 plus le bit de retenue C L'examen de la figure 4 a montré que le traitement antipapillotement est utilisable dans six situations déterminées de l'échantillon E (n + 1) par rapport à l'échantillon E (n) Le signal indicateur AP de commande du générateur 130 apparaît donc seulement dans ces six situations, conformément à l'équation logique suivante: AP = A Pl + AP 2 avec: A Pl = lD(n) = + 1 l (D(n+ 1) = 0) + (D(n+ 1) = + 1) + (D(n+ 1) = + 2)l AP 2 = D(n) = -1 l D(n+ 1) = 0) + (D(n+ 1) = -1) + (D(n+ 1) = - 2)l (les opérateurs étant bien entendu dans ees expressions des opé- rateurs logiques). rateurs logiques). On a choisi, dans l'exemple ici décrit, d'exprimer Delta en code binaire complément à deux, ce qui donne pour cette expression le tableau de décodage de la figure 7, avec en abscisse les numéros des bits et en ordonnées les numéros des lignes On constate sur ce tableau qu'on peut définir les fonctions logiques auxiliaires suivantes, à l'aide de deux portes ET (voir les fi- gures 8 a et 8 b respectivement): FA 1 2 x B 3 x B 4 x B 5 x B 6 x B 7 x B 8 x C FA 2 B 2 x B 3 x B 4 x B 5 x B 6 x B 7 x B 8 x C De l'expression de ces deux fonctions, on déduit les expressions logiques de D (n + 1) = + 1 et de D (n + 1) = -1, à l'aide égale- ment d'une simple porte ET dans chaque cas (voir les figures 8 c et 8 d respectivement): C(n+ 1) = + 1 f = (FA 1 x x Bx B 1)n+ 1 ED(n+l) = = (FA 2 x Bo x B 1)n+ 1 On peut alors définir les fonctions logiques auxiliaires FA 3 et FA 4 destinées à exprimer A Pl et AP 2 (voir les figures 8 e et 8 f respectivement): FA 3 =FA 1 x (B O + B 1)(n+ 1) x (D(n) = + 1) FA 4 = CFA 1 x B O x B 1 x (D(n) = -1)l 4 (n+ 1) (n+ 1) (n+ 1) A x B 1 x (D(n) =-1)l 3 D 2 (n+l) (n+l) +EA 2 x Finalement, le signal indicateur AP apparatt si l'une au moins des fonctions FA 3 ou FA 4 est présente sur les entrées d'une porte OU, représentée sur la figure 8 g et en sortie de laquelle est présent AP, signal de commande du générateur 130 de traitement antipapillotement. Le signal antipapillotement, composé comme on l'a vu de deux segments portés par une trame entourant le segment ini- tial d'interpolation porté par l'autre trame, est alors délivré en sortie de la voie 10 de test et de traitement, pour composi- tion dans un additionneur 140 avec le signal vidéo de la trace interpolée issu du circuit 160 de reconstruction du signal par les vecteurs d'interpolation et avec le signal de synchronisation du récepteur et le signal de réticule électronique tous deux issus d'un séquenceur 170, puis est envoyé sur l'écran d'affichage 40. La nouvelle trace lumineuse obtenue, un peu plus large mais non doublée, est désormais exempte de tout papillotement En outre, comme la somme de l'énergie des deux segments d'antipapil- lotement ajoutés est égale à l'énergie du segment d'interpolation initial, le centre de gravité de cette nouvelle énergie est identique à celui de l'énergie de ce segment initial, et il n'y a aucune génération d'erreur sur la position de la trace lumineuse, aucun décalage du centre de celleci par rapport aux autres parties de la trace qui n'ont pas subi le traitement antipapil- lotement, ce qui préserve la précision des mesures. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels des variantes peuvent être proposées sans pour cela sortir du cadre de l'invention En particulier, il est possible, en ce qui concerne les figures 8 a à 8 g, d'utiliser un jeu de circuits logiques différent si l'on veut tenir compte des résultats partiels issus de la voie 20 d'interpolation. REVENDICATIONS 1 Dispositif d'affichage pour oscilloscope numérique à balayage récurrent entrelacé de type télévision, caractérisé en ce qu'il comprend, pour supprimer l'effet de pulsation lumineuse des segments d'interpolation qui représentent les parties horizon- tales ou faiblement inclinées de la trace lumineuse à afficher, des moyens de traitement associant à chaque segment d'interpolation d'énergie déterminée porté par une ligne de l'une des trames un autre segment parallèle, dit d'antipapillotement, d'énergie deux fois plus faible et porté par l'une des lignes de l'autre trame qui encadrent la ligne considérée dans la première trame. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'à chaque segment d'interpolation d'énergie déterminée porté par une ligne de l'une des trames sont associés deux autres seg- ments parallèles, dits d'antipapillotement, d'énergie deux fois plus faible et portés chacun par l'une des deux lignes de l'autre trame qui encadrent la ligne considérée dans la première trame, de façon à conserver le centre de gravité initial de la trace lumineuse. 3 Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le ou les segments d'antipapillotement ont une longueur égale à celle des segments d'interpolation et une am- plitude deux fois plus faible que ceux-ci. 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de traitement ne sont mis en action qu'a- près détection, à l'aide d'une voie dite de test et de traitement, de l'existence des situations o ce traitement est nécessaire. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que cette voie de test et de traitement comprend un circuit logique comparant les positions d'échantillons successifs de la trace lumineuse par rapport à la ligne courante du balayage et dé- livrant un signal indicateur de commande des moyens de traitement si l'existence de l'une de ces situations à traiter est déduite de ladite comparaison. 6 Oscilloscope numérique à balayage récurrent entre- lacé de type télévision, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif' d'affichage selon l'une des revendications 1 à 5.