Brevet FR2542953A1 — publié le 19840921

-1- DISPOSITIF D'AFFICHAGE A BALAYAGE RECURRENT ENTRELACE DE TYPE TELE- VISION ET OSCILLOSCOPE NUMERIQUE COMPRENANT UN TEL DISPOSITIF La présente invention concerne un dispositif d'affichage à balayage récurrent entrelacé de type télévision, ainsi qu'un oscilloscope numérique comprenant un tel dispositif. La demande de brevet français N' 80 00 718 déposée par la Société N V PHILIPS' GLOEILAMPENFABRIEKEN décrit un circuit in- terpolateur de trames dans lequel on prévoit d'éviter à l'affichage des phénomènes perturbateurs tels que le papillotement vertical des images. 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 suc- cessifs (par exemple sous la forme d'échantillons supplémentaires) pour lever les incertitudes relatives à l'interprétation des images affichées (voir par exemple la demande de brevet français No 80 17 928, déposée le 12 août 1980 au nom de la Société Tektronix) L'interpolation la plus simple est l'interpolation li- néaire qui consiste à construire sur l'écran d'affichage un vecteur ayant ses extrémités en coïncidence avec les points représentatifs des échantillons présents en mémoire. Au cours du balayage d'un dispositif d'affichage de type télévision, la surface de l'écran est balayée horizontalement à vitesse régulière ligne après ligne, ce qui implique une numérisa- tion verticale de l'information Les extrémités du vecteur d'inter- polation sont donc situées généralement 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 réso- lution verticale impose la construction dudit vecteur à l'aide de -2- petits segments horizontaux S à S portés par les lignes in- termédiaires disponibles (correspondant aux flèches présentes du côté gauche de la figure) et présentant entre eux un certain re- couvrement en projection horizontale pour assurer une continuité apparente du vecteur d'interpolation Le nombre de ces lignes in- termédiaires disponibles épend 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 pé- riode de restitution complète TR pour assurer la continuité de la trace (voir de tels segments Su, SU+ 1, 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 ou très faiblement inclinée, 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'apparaît par exemple que toutes les 40 milli- secondes à la fréquence de 25 hertz (au lieu de toutes les 20 mil- lisecondes en balayage non entrelacé à 50 hertz), ce qui est en deçà des possibilités d'intégration de l'oeil Un phénomène désa- gréable de pulsation d'énergie lumineuse, l'effet de papillotement, est alors ressenti par l'observateur. Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif d'affichage à balayage récurrent entrelacé de type télévision dans lequel est prévu un circuit de traitement éliminant cet effet de papillotement, mais seulement lorsque la trace lumineuse présente effectivement des parties horizontales ou faiblement inclinées. L'invention concerne à cet effet un dispositif d'affi- chage à balayage récurrent entrelacé de type télévision, compre- nant, pour supprimer l'effet de pulsation lumineuse des segments de la trace lumineuse à afficher, des moyens de traitement associant à -3- des segments d'énergie déterminée portés par une ligne de l'une des trames d'autres segments parallèles dit 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, caractérisé en ce que lesdits moyens de traitement ne sont mis en action qu'après détection, à l'aide d'une voie dite de test, de l'existence des situations qui correspondent à la pré- sence de parties horizontales dans l'une des trames. Pour des considérations de coût, on serait conduit, en. option, à n'utiliser qu'un seul segment d'antipapillotement lorsque la trace lumineuse est faiblement ascendante ou descendante Dans le cas d'une partie de trace parfaitement horizontale, c'est la solution complète qui est retenue: deux segments d'antipapillote- ment sont associés au segment d'interpolation, et il leur corres- pond globalement un paquet d'énergie lumineuse ayant la même valeur que celle du segment d'interpolation (puisque ces deux segments ont chacun une énergie deux fois plus faible) et le même centre de gra- vité (puisque ces deux segments sont identiques et placés symétri- quement)- La cadence lumineuse se trouve ainsi portée par exemple à 50hertz dans le cas précédemment cité du balayage entrelacé à 25 hertz, sans que la légère augmentation de largeur de trace qui se produit à l'endroit o est effectué ce traitement antipapillo- tement soit gênante Au contraire, ce traitement, visuellement agréable puisqu'il reporte la pulsation d'énergie 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 Mais surtout, conformément à l'invention, le traitement n'est utilisé que de place en place sur la trace, uniquement pour ses parties horizontales ou faible- ment inclinées, ce qui conserve aux autres parties de la trace leur finesse et leur résolution maximale. D'autre particularités et avantages de l'invention ap- paraîtront maintenant de façon plus précise dans la description qui suit et dans les dessins annexés, donnés à titre d'exemple non li- mitatif et dans lesquels: -4- les figures 1 et 2 mettent en évidence le principe déjà connu d'interpolation entre les échantillons d'un signal, res- pectivement dans le cas o le vecteur d'interpolation comprend plusieurs segments horizontaux et 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 dif- férentes 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 ce même principe, d'une part dans le cas o l'on prévoit deux segments, et d'autre part dans celui o l'on n'en prévoit qu'un seul, choisi selon le sens d'incli- naison de la trace lumineuse; la figure 7 est le tableau de décodage d'une ex- pression Delta définie pour la recherche, conformément à l'inven- tion, des situations o le traitement antipapillotement est né- cessaire; 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 trame C'est dans de tels cas qu l'énergie liée à ces parties de trame apparaît à une cadence de 25 hertz et est pénible pour l'oeil. -5- Pour déceler de telles situations, le dispositif d'affi- chage selon l'invention comprend, conformément au schéma fonction- nel de la figure 3, une voie 10 dite de test, placée en parallèle sur une voie vidéo 20 de restitution de la trace par interpolation, qui relie une mémoire numérique 30 et un écran d'affichage 40 La mémoire numérique 30 contient, bien entendu, la séquence régulière des valeurs numériques représentant les amplitudes respectives des échantillons du signal échantillonné présenté à l'oscilloscope (à raison d'une valeur d'amplitude par unité de temps fixée par la fréquence d'échantillonnage), le contenu de cette mémoire étant renouvelable au rythme fixé par le dispositif d'acquisition non représenté de l'oscilloscope (par exemple toutes les images, ou à un rythme plus lent) A cette mémoire 30 est associé un dispositif de lecture de la mémoire, couplé au déplacement du spot le long d'une ligne de balayage. La voie de test 10, qui fonctionne à la cadence de res- titution des échantillons, par exemple 5 mégahertz, fixée par un séquenceur 170, comprend un détecteur 100 de la position des échan- tillons successivement délivrés par la mémoire 30 par rapport à la ligne courante repérée par la référence "L" sur la figure 1 Le détecteur 100 reçoit d'une part la sortie de la mémoire 30, et d'autre part l'extrémité d'une connexion de sortie du séquenceur (connexion qui véhicule ladite information "L" du numéro de position de la ligne dans la hauteur d'écran) , et présente trois sorties distinctes selon le résultat de la comparaison entre "L" et la position de l'échantillon concerné E(n) Ce détecteur 100 com- prend un premier comparateur qui indique si "L" est égal, supérieur ou inférieur à la position de E(n), et un deuxième comparateur as- sisté d'un additionneur pour comparer L à E(n+ 1) Le détecteur 100 est suivi d'un circuit à retard 110 qui retarde l'information de position obtenue dans le détecteur 100 relativement à l'échantillon E(n) de position horizontale N pendant qu'à nouveau s'élabore une information de position, concernant cette fois l'échantillon suivant E(n + 1) de position N + 1 Si "L" est donc le numéro d'ordre donnant la position de la ligne en cours de balayage dans -6- la hauteur d'écran (cette ligne étant 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, comme le montre la figure 4, à ces situations o le traitement antipapillotement 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 indicateur commande alors la mise en fonctionnement d'un générateur 130 de traitement antipapillotement, qui piloté à la même cadence de restitution des échantillons que précédemment ( 5 mégahertz dans l'exemple précédent) pour assurer la synchronisation ultérieure avec le signal vidéo de la trace interpolée, consiste en une bascule bistable convertissant le signal indicateur en un segment horizontal de durée égale à celle qui sépare deux échantillons successifs devant apparaître sur l'une seulement ou, selon le cas, sur les deux lignes de numéro (L-1) et (L+ 1) de l'autre trame. Lorsque le circuit de comparaison et de décision 120 constate au cours du balayage de la ligne courante "L" d'une trame l'existence de l'une des six positions relatives d'échantillons précisées sur la figure 4, c'est-àdire l'existence graphique d'une partie de signal horizontale ou faiblement inclinée située sur l'une ou sur l'autre des deux lignes graphiques voisines appartenant à la deuxième trame, le générateur 130 commande la construction, sur ladite ligne courante de la première trame, d'un-segment parmi un ou deux segments de suppression du phénomène de papillotement, parallèles, de même longueur et d'énergie ici deux fois plus faible que celle du segment d'interpolation graphique situé sur ladite deuxième trame; le deuxième segment d'antipapil- lotement sera alors construit au cours du balayage de la pro- chaine ligne courante de la même première trame Le prin- cipe de cette construction est représenté sur la figure 5, -7- o, en vue très agrandie, est représenté 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 Wp; 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'interpo- lation 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'an- tipapillotement encadrant le segment initial: celui qui se trouve, par rapport audit segment initial Pn, du côté vers lequel s'ef- fectue la progression inclinée de la trace, c'est-à-dire le segment In situé du côté o se trouve le prochain segment initial Pn+ 1 également marqué par le phénomène de papillotement. L'un des modes de réalisation possibles du circuit 120 de comparaison et de décision présent dans la voie 10 est le sui- vant Si le numéro de la ligne 'L" peut varier de O 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 nom- bres binaires de 9 bits à partir desquels on peut définir l'expres- sion 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 utili- sable dans six situations déterminées de l'échantillon E (n + 1) par rapport à l'échantillon E (n) Le signal indicateur AP de com- mande du générateur 130 apparaît donc seulement dans ces six situa- tions, conformément à l'équation logique suivante AP = A Pl + AP avec AP = ID(n) = + 1 I 1 (D(n+ 1) = 0) + (D(n+ 1) = + 1) + (D(n+ 1) = + 2)j AP 2 = ID(n) = -11 1 (D(n+ 1) = 0) + (D(n+ 1) = -1) + (D(n+ 1) = -2)j les opérateurs étant bien entendu dans ces expressions des opéra- teurs logiques (le signal AP doit être utilisé globalement pour des -8- traces rigoureusement horizontales, sinon l'énergie d'antipapil- lotement résultante ne pourrait pas garder le même centre de gra- vité que l'énergie correspondant à la trace exacte du signal, et le traitement antipapillotement générerait alors une vibration appa- rente verticale de cette trace restituée). On a choisi, dans l'exemple ici décrit, d'exprimer Delta en code binaire complément à deux, ce qui donne pour cette expres- sion le tableau de décodage de la figure 7, avec en abscisse les numéros des bits et en ordonnées les numéros des lignes On cons- tate sur ce tableau qu'on peut définir les fonctions logiques au- xiliaires suivantes, à l'aide de deux portes ET (voir les figures 8 a et 8 b respectivement): FA 1 B 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 x B x B x B B 7 x B x C 2 2 3 '4 5 6 x B 7 x B 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 également d'une simple porte ET dans chaque cas (voir les figures 8 c et 8 d respectivement): ID(n+ 1) = + 11 = (FA 1 x Bo x B 1)n+ ID(n+ 1) = -1 | = (FA 2 x Bo x B 1) n+ On peut alors définir les fonctions logiques auxiliaires FA et FA 4 destinées à exprimer A Pl et AP 2 (voir les figures 8 e et 8 f respectivement): F = FA 1 (n+ 1) x (B O + B 1)(n+ 1) x (D(n) = + 1) -3 1 (n+l)X (nl X FA 4 = IF Ain+ x B x Bl x (D(n) = -1)I 4 1 (n+l) O (n+l) 1 (n+l) + IFA 2 x B x (D(n) = -1)I (n+ 1) 1 (n+i) -9- Finalement, le signal indicateur AP apparaît 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 pré- sent AP, signal de commande du générateur 130 de traitement anti- papillotement, qui reçoit par ailleurs d'un circuit 150 de synchro- nisation relié au séquenceur 170 la cadence de restitution des échantillons. Le signal antipapillotement, composé comme on l'a vu de deux segments portés par une trame entourant le segment initial d'interpolation porté par l'autre trame, est alors délivré en sor- tie de la voie 10 de test et de traitement, pour composition dans un additionneur analogique 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. On notera ici que la voie vidéo 20 de restitution de la trace par interpolation comprend un circuit à retard, non représenté, appor- tant aux signaux qui la traversent un retard multiple de la période de restitution TR et destiné à permettre au niveau de l'addition- neur 140 la synchronisation avec les signaux de sortie de la voie 10. 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 iden- tique à celui de l'énergie de ce segment initial, et il n'y a au- cune génération d'erreur sur la position de la trace lumineuse, aucun décalage du centre de celle-ci par rapport aux autres par- ties de la trace qui n'ont pas subi le traitement antipapillo- tement, 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 Par ailleurs, il est possible, bien que cette solution soit actuellement plus coûteuse, de prévoir une mémoire de trame stockant le résultat des opérations faites sur la trame précédente. REVENDICATIONS 1 Dispositif d'affichage à balayage récurrent entrelacé de type télévision, comprenant, pour supprimer l'effet de pulsation lumineuse des segments de la trace lumineuse à afficher, des moyens de traitement associant à des segments d'énergie déterminée portés par une ligne de l'une des trames d'autres segments parallèles dit d'antipapillotement, d'énergie plus faible et portés chacun par l'une des deux lignes de l'autre trame qui encadrent la ligne con- sidérée dans la première trame, caractérisé en ce que lesdits mo- yens de traitement ne sont mis en action qu'après détection, à l'aide d'une voie dite de test, de l'existence des situations qui correspondent à la présence de parties horizontales dans l'une des trames. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que cette voie de test comprend un circuit logique comparant les positions d'échantillons successifs de la trace lumineuse par rap- port à la ligne courante du balayage et délivrant un signal indi- cateur de commande des moyens de traitement si l'existence de l'une de ces situations est déduite du résultat de ladite comparaison. 3 Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, carac- térisé en ce que l'énergie du ou des segments d'antipapillotement est deux fois plus faible que celle du segment d'interpolation gra- phique. 4 Oscilloscope numérique à balayage récurrent entrelacé de type télévision, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'affichage selon l'une des revendications 1 et 2.