Brevet FR2639456A1 — publié le 19900525

Dispositif de visualisation sur moniteur vidéo d'un signal modulé en fonction du temps, et procédé correspondant. Le domaine de l'invention est celui de la visualisation de signaux modulés en fonction du temps, sur un moniteur vidéo tel que ceux du type a balayage d'image ligne s ligne. De façon non limitative, l'invention s'applique ainsi aux signaux modulés visualisés sur oscilloscope numérique ou analyseur logique. Le moniteur vidéo est par exemple h tube cathodique, dont l'écran est balaye sous commande de bobines déflectrices. De façon connue, le traitement du signal modulé est habituellement effectué dans une chaine de traitement telle que représentée en figure 6. Le signal analogique 60 est converti dans un convertisseur analogique 61, avant de traverser une mémoire tampon 62 d'interface avec une unité de traitement 63 à micro-processeur chargeant un plan mémoire 64 représentatif de l'image écran du moniteur vidéo 66. Lorsque le plan mémoire 64 est complètement rempli, le moniteur 66 est alimenté ligne à ligne à travers un registre à décalage 65 expulsant les échantillons a la fréquence pixel. Ce processus présente l'inconvénient d'imposer d'une part la mémorisation d'une image d'écran complète dans la mémoire 64, en déterminant pixel par pixel, l'existence ou non d'un point lumineux. A cette consommation en place mémoire, s' ajoute la nécessité de prévoir les circuits et les temps de traitement correspondants. L'invention a pour objectif de pallier ces inconvénients. Plus précisément, un premier objectif de l'invention est de fournir un procédé et un dispositif permettant un affichage direct du signal sur le moniteur vidéo, sans utiliser une mémoire d'écran classique. Un objectif complémentaire de l'invention est de fournir un système dont le fonctionnement est compatible avec tous types de moniteurs. Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel systeme qui permette aisément un travail de positionnement et de variation d'échelle du signal affiché (grossissement d'un détail, ...). L'invention a également pour objectif, dans une de ses versions, de fournir un systeme permettant l'affichage de tout type de signal modulé, en temps réel, quelque soit sa vitesse d'alimentation au dispositif de visualisation. Ces objectifs ainsi que d'autres qui apparaitront par la suite sont atteints à l'aide d'un dispositif de visualisation sur moniteur vidéo d'un signal modulé en fonction du temps, ledit moniteur étant muni d'un organe de balayage ligne à ligne de l'image, et le dispositif de visualisation assurant l'échantillonnage dudit signal sous forme d'une succession de points d'image correspondant à des pixels dudit moniteur, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de stockage ordonné de la séquence de points échantillonnés représentatifs dudit signal, chacun desdits points étant défini en abscisse par son rang dans la séquence mémorisée et en ordonnée par le numéro de la ligne d'affichage dudit point sur le moniteur vidéo des moyens de génération en temps réel des signaux de commande de l'affichage de ladite séquence stockée, sur le moniteur, constitués par des moyens de lecture à chaque ligne de l'ensemble de la séquence de points contenue dans lesdits moyens de stockage, et par des moyens de détermination de l'état de chaque pixel de la ligne a partir du contenu de ladite séquence lue. Selon une caractéristique avantageuse, lesdits moyens de commande de l'état de chaque pixel de la ligne sont constitués par un comparateur recevant en entrée d'une part l'information de numéro de ligne courante, et d'autre part le contenu desdits moyens de stockage fourni par lesdits moyens de lecture, le comparateur fournissant en sortie une information binaire signifiant, pour chaque point échantillonné de la séquence, s'il appartient ou non à ladite ligne courante. Préférentiellement, le dispositif comprend des moyens de synchronisation de la lecture de la séquence stockée et/ou de la sortie du comparateur, avec la fréquence pixel de balayage de chaque ligne. D'autre part, les moyens de stockage sont avantageusement constitués par une mémoire FIFO tournante, chaque point de la séquence étant systématiquement réécrit dans la mémoire après sa lecture. L'invention a également pour objet un procédé de visualisation à l'aide d'un tel dispositif, procédé caractérisé en ce qu'il comprend, à chaque image, ou trame d'image, affichée sur le moniteur une première phase de conversion et de stockage de l'état du signal pour l'image courante sous forme d'une séquence de points échantillonés. une seconde phase d'affichage dudit signal converti et stocké. Selon une première version, ladite première phase est effectuée pendant l'intervalle de suppression de trame du moniteur. Selon une seconde version, on effectue ladite première phase, pour le signal d'image courant, en parallèle avec la phase d'affichage d'au moins une image précédente. Dans ce second cas, le dispositif comporte avantageusement au moins une première et une seconde chaînes de - stockage et de lecture de séquences de points échantillonnés, et des moyens de commutatiun alternée de chacune desdites chaînes en phase de conversion et en phase d'affichage respectivement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront S la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention donné S titre illustratif et non limitatif, et des dessins annexés dans lesquels La figure 1 représente la chaîne de traitement préférentiel d'un dispositif de visualisation selon l'invention ; . la figure 2 schématise et illustre le principe d'affichage sur moniteur vidéo du signal modulé, en balayage ligne å ligne ; , la figure 3 est un schéma synoptique détaillé décomposant les fonctions principales réalisées par un dispositif de visualisation suivant l'invention ;; la figure 4 est un chronogramme illustrant le séquencement préférentiel des fonctions du dispositif de visualisation selon l'invention . la figure 5 schématise un mode de réalisation particulier de l'invention, å deux branches de traitement parallèle, en fonctionnement alterné . la figure 6 illustre une chaîne de traitement typique de l'état de la technique. Comme on peut le voir en figure 1, une chaîne de traitement mettant en oeuvre l'invention comporte préférentiellement un amplificateur d'entrée 11 recevant le signal analogique 10 destiné à être affiché. L'amplificateur 11 alimente un convertisseur numérique 12. Les échantillons fournis en sortie du convertisseur 12 sont introduits dans un tampon trois états 13 avant d'être stockés dans une mémoire FIFO 14. La sortie de la mémoire FIFO 14 alimente d'une part une branche 15 de réinjection des échantillons lus en entrée de la mémoire 14 pour réécriture, et d'autre part alimente la première entrée 17a d'un comparateur 16. La seconde entrée 17b du comparateur 16 est connectée å un compteur de lignes 18. La sortie 19 du comparateur fournit un signal vidéo destiné å un moniteur d'affichage (non représenté}. L'ensemble de la chaîne de traitement est contrôlé d'une part par une ligne 20 fournissant la fréquence d'échantillonnage fl, et d'autre part une logique de commande 21 fournissant la fréquence pixel f2 d'affichage des échantillons représentatifs du signal sur le moniteur vidéo. Un circuit OU 21 assure la sélection des fréquences fl et f2 en fonction de la phase de fonctionnement de la chaîne de traitement (comme on verra plus loin). Les éléments 11 et 12 constituent la chaine d'acquisition classique. Lors de l'acquisition, les données sont rangées dans la mémoire tournante 14 & travers le tampon trois états 13 à la fréquence d'échantillonnage fl 20. L'opération d'échantillonnage consiste ss repérer chaque échantillon sous la forme d'un couple (numéro de données dans la séquence d'affichage, valeur de la donnée). Cette opération d'échantillonnage est schématisée en figure 2. Le signal analogique 10 est converti en une succession d'échantillons 23, à raison d'un échantillon par cycle de l'horloge pixel 24 fonctionnant à la fréquence d'échantillonnage fl. Comme représenté, les données 1, 2, 3... résultant de l'échantillonnage prennent chacune une valeur spécifique 105, 104, 103,.. respectivement, correspondant au numéro d'une ligne d'affichage sur le moniteur vidéo. Ces données sont empilées dans la mémoire FIFO qui doit, bien entendu, avoir une capacité supérieure au nombre d'échantillons de chaque image d'écran. Le tampon trois états 13 comporte une commande (non représentée) de mise en haute impédance, assurant l'interruption de la transmission de l'information provenant du convertisseur 12 lorsque la chaîne de traitement se trouve en phase af d'affichage. Ce troisième état du tampon 13 constitue une sécurité pour eviter l'introduction d'informations parasites dans la mémoire tournante 14. Lorsque la phase d'échantillonnage est terminée, et que la mémoire tournante 14 comporte la séquence complète d'échantillons de l'image écran à afficher, le tampon 13 se met en état d'interruption, et la chaine de traitement entre en phase d'affichage. Lors de la phase d'affichage, chaque donnée mémorisée dans la mémoire tournante 14 est comparée, dans le comparateur 16, au numéro de la ligne du moniteur d'affichage. Cette information de numéro de ligne est fournie par le compteur de ligne 18. La valeur de ligne s'incrémente à la fréquence ligne 25 reçue par le compteur 18. Si le numéro de ligne fourni en entrée 17b du comparateur est égal å la valeur de la donnée en entrée 17a du comparateur, le signal de sortie du comparateur 16 prend une première valeur, par exemple 1. En cas de non correspondance des entrées 17a et 17b du comparateur 16, la sortie du comparateur prend une autre valeur (0). L'opéretion de comparaison s'effectue, pour chaque numéro de ligne fourni en entrée 17b du comparateur 16, avec la totalité des valeurs contenues dans la mémoire tournante 14. Ceci signifie que, pour chaque ligne en cours d'affichage, on balaye la totalité du contenu de la mémoire 14 pour y chercher les échantillons de la ligne. L'opération de lecture de la mémoire tournante 14, et donc de la comparaison des entrées 17a et 17b du comparateur 16 s'effectue à la fréquence pixel du moniteur. En conséquence, la valeur de sortie 19 du comparateur 16 permet d'attaquer en temps réel les moyens d'affichage du moniteur, et plus précisément, les moyens de commande de l'intensité lumineuse pour chaque pixel de la ligne en cours de balayage. L'exploitation directe de l'information de sortie 19 est due au fait que le rang de chaque échantillon lu dans la mémoire 14, et comparé au numéro de ligne, correspond très exactement au rang du pixel affiché sous commande de l'information de sortie 19. De façon S pouvoir effectuer la comparaison de tous les numéros de ligne, l'un après l'autre, avec la totalité des échantillons contenus dans la mémoire 14, les données lues en sortie de la mémoire 14 sont réécrites en entrée de la mémoire 14 après rebouclage 15. L'opération de réécriture s'effectue à la même fréquence, à savoir la fréquence pixel f2. De façon à régler le centrage de la courbe (échantillons 23) visualisée sur le moniteur, on peut prévoir des moyens de décodage 26 interposés entre le compteur ligne 18 et l'entrée 17b du comparateur 16. Ces moyens de décodage sont par exemple constitués par une mémoire PROM. On peut également prévoir des moyens de changement d'échelle, ou de positionnement horizontal de la courbe dans l'écran (non représentés). Le fonctionnement du dispositif, et particulièrement le séquencement des différentes opérations, sont illustrés par le schéma synoptique de la figure 3. Comme représenté, la fréquence d'échantillonnage fl est produite à partir d'un cicuit oscillateur 31 å 60 MHz coopérant avec un diviseur de fréquence 32. Avantageusement, la fréquence fl d'échantillonnage est variable, sous commande d'un micro-processeur, par exemple, entre 6 et 30 MHz. Le fonctionnement de la phase de conversion et d'écriture dans la mémoire tournante 14 est représenté par une machine synchrone 33. La machine synchrone 33 fonctionne sous commande d'une part d'un compteur du nombre d'échantillons 34, et d'autre part du signal de suppression trame 35 du moniteur vidéo (SUPPT*). En sortie, la machine synchrone 33 commande d'une part la remise b zéro RAZ* du compteur 34 ainsi que du compteur ligne 18, et d'autre part l'état du multiplexeur 22, du convertisseur 12, et du tampon trois états 13. La valeur des bits d'information SUPPT* et N512 (fournie par le compteur 34) assure le passage de la machine synchrone 33 par les quatre états O, 1, 3, 2, 0. Plus précisément, le signal de suppression de trame commande le passage à l'état 1 de la machine 33, et donc la remise à zéro du compteur 34. La remise a zéro du compteur 34 provoque l'émission d'un signal N512 (nombre d'échantillons inférieur S 512, valeur maxi) qui fait passer la machine 33 de l'état 1 à l'état 3. Ceci provoque l'émission d'un signal d'autorisation de conversion ENCVE qui d'une part déclenche le compteur 34, et d'autre part fait basculer le multiplexeur 22 sur la fréquence fl, et déverrouille le convertisseur 12 et le tampon 13. Lorsque le compteur 34 arrive b sa valeur de saturation, le signal N512 change d'état, et fait passer la machine synchrone 33 de l'état 3 a l'état 2. Ceci annule le signal d'autorisation de conversion. Le signal de fin de suppression de trame SUPPT* ramène enfin la machine synchrone 33 à l'état 0. Dans le cas d'une acquisition de 512 points à 6 MHz, il faut un temps de 85,5 10-6 secondes. Du fait que le signal de suppression trame, dans une image de télévision, dure environ 10-3 secondes, on a donc largement le temps de faire toutes les mesures pendant la suppression trame. La figure 4 schématise le séquencement des changements d'états respectifs des différents signaux impliqués pour le séquencement. Le signal de suppression trame SUPPT* commence à la première impulsion de demi-ligne et finit à la 16ème ligne de la trame ; pendant ce temps sont faites les acquisitions sur le signal analogique par les composants 11, 12, 13, et à la fréquence d'échantillonnage fl. Dans une image de TV classique, la définition maximale est de 600 points/ligne pour un standard type 625 1 50 Hz, on choisit donc de ne mettre que 512 points par ligne maximum, donc le nombre de points ou d'échantillons S convertir sera 512 maximum pendant la suppression trame. Bien entendu, la valeur de 512 points a été prise ss simple titre d'exemple, et peut etre modifiée sans sortir du cadre de l'invention La phase de lecture s'effectue sous commande du signal de synchronisation SYNC* 36, d'un module 37 de généretion de la fréquence pixel, d'un compteur de pixels 38, d'un compteur de démarrage vidéo 39, et d'une machine synchrone de lecture 40. Une ligne de télévision contient des information de synchronisation et la vidéo. Le balayage de la ligne dure 64.10-6 secondes, dont 52 10-6 s pour la vidéo. Pour lire les 512 points stockés dans la mémoire FIFO 14, il faut pour l'horloge 37 à 10 MHz : 51,2 10-6 s. Suivant la norme CCIR, la vidéo commence 10,5 10-6 s après la synchro. Pour que la vidéo commence toujours S 10,5 10-6 s par rapport à la synchro, le compteur 39 sur la fréquence pixel (en phase avec la synchro) compte 105 coups d'horloge à 10 MHz. Les informations à visualiser sont numérisées et mises en mémoire dans la mémoire FIFO 14 : on a 512 informations. Un compteur de pixel 38 compte pour chaque ligne le rang de l'échantillon (voir figure 2 : valeur de la donnée). On voit donc que toute information lue dans la FIFO 14 est . comparée au numéro de la ligne pour générer la vidéo . écrite dans la FIFO 14 à chaque fois qu'elle est lue . lue et écrite en même temps à la fréquence pixel f2 (10 MHz dans l'exemple représenté). La machine synchrone 40 contrôle la phase de lecture. L'oscillateur déclenché 37 génère la fréquence d'horloge pixel f2 de 10 MHz en phase avec la synchro ligne pour que les pixels soient alignés. Le compteur 39 compte 105 fronts de l'horloge pixel pour que la vidéo commence toujours au même endroit sur l'écran. Il provoque ainsi le basculement de la machine de commande 40 dans l'état 3 qui autorise la lecture de la mémoire FIFO 14 et la comparaison avec le numéro de ligne fourni par le compteur de ligne 18. Le compteur 38 (P512) permet de détecter le moment où toute la séquence d'échantillons de la FIFO 14 a défilé sur le comparateur 16. La machine synchrone de lecture passe ensuite dans l'état 2 sous commande du signal P512 (saturation du compteur pixel 38) et s'y maintient pendant la durée de la suppression trame, donc pendant l'acquisition des données suivantes. En sortie du comparateur 16, lors de la phase de lecture, le signal vidéo composite 41 est reconstitué à partir d'une part de l'information vidéo 19 du comparateur, et d'autre part de l'information de synchronisation ligne 36, dans un module de mélange vidéo/synchro 42. Dans le cas où la durée d'alimentation du signal analogique 10 est supérieure la durée d'affichage d'une trame, il peut être intéressant de réaliser deux branches de traitement parallèles, chaque mémoire FIFO de chacune des branches étant sélectivement et alternativement lue pendant que l'autre est en phase de conversion et d'écriture. Un exemple de réalisation et de mise en oeuvre d'une telle configuration est représentée en figure 5. La première branche est constituée d'un tampon trois états 13A, de la mémoire FIFO tournante 14A comportant une boucle de réécriture 15A, et d'un tampon trois états de sortie 50A. La seconde branche est constituée de façon symétrique par un tampon 13B, une mémoire FIFO 14B avec boucle de retour 15B, et un tampon trois états de sortie 50B. Les deux branches sont montées en parallèle entre le convertisseur 12, et le comparateur 16. Lorsque la première branche est en phase de lecture, la seconde branche est en phase de conversion et d'écriture, et inversement. Le passage alterné d'une phase S l'autre, pour chaque branche, est effectue de façon simultanée au moyen des signaux 51 et 52 de commande, en amont et en aval du circuit inverseur 53. REVENDICATIONS 1. Dispositif de visualisation sur moniteur vidéo d'un signal (10) modulé en fonction du temps, ledit moniteur étant muni d'un organe de balayage ligne * ligne de l'image, et le dispositif de visualisation assurant l'échantillonnage dudit signal sous forme d'une succession de points d'image correspondant a des pixels dudit moniteur, dispositif caractérisé en ce qutil comprend des moyens (14) de stockage ordonné de la séquence de points échantillonnés représentatifs dudit signal, chacun desdits points étant défini en abscisse par son rang dans la séquence mémorisée et en ordonnée par le numéro de la ligne d'affichage dudit point sur le moniteur vidéo ;; des moyens de génération en temps reel des signaux de commande de l'affichage de ladite séquence stockée, sur le moniteur, constitués par des moyens de lecture à chaque ligne de l'ensemble de la séquence de points contenue dans lesdits moyens de stockage (14), et par des moyens (16) de détermination de l'état de chaque pixel de la ligne * partir du contenu de ladite séquence lue. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits moyens de commande de l'état de chaque pixel de la ligne sont constitués par un comparateur (16) recevant en entrée d'une part l'information de numéro de ligne courante (17b), et d'autre part le contenu (17A) desdits moyens de stockage (14) fourni par lesdits moyens de lecture, le comparateur (16) fournissant en sortie une information binsire (19) signifiant, pour chaque point échantillonné de la séquence, s'il appartient ou non * ladite ligne courante. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (21) de synchronisation de la lecture de la séquence stockée et/ou de la sortie (19) du comparateur (16), avec la fréquence pixel de balayage de chaque ligne, 4. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits moyens de stockage (16) sont constitues par une mémoire FIFO tournante, chaque point de la séquence étant systématiquement réécrit dans la mémoire après sa lecture. 5. Procédé de visualisation S l'aide d'un dispositif selon 1 'une quelconque des revendications de 1 S 4, caractérisé en ce qu'il comprend, å chaque image, ou trame d'image affichée sur le moniteur une première phase de conversion et de stockage de l'état du signal pour l'image courante sous forme d'une séquence de points échantillonnés. une seconde phase d'affichage dudit signal converti et stocké. 6. Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que ladite première phase est effectuée pendant l'intervalle de suppression de trame du moniteur. 7. Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'on effectue ladite première phase, pour le signal d'image courant, en parallèle avec la phase d'affichage d'au moins une image précédente. 8. Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'il comporte au moins une première (13A, 14A, 50A) et une seconde (13B, 14B, 50B) chaînes de stockage et de lecture de séquences de points échantillonnés, et des moyens (51, 52, 53) de commutation alternée de chacune desdites chaînes en phase de conversion et en phase d'affichage respectivement. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 a 4, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 5 S 8, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit tampon (13, l3A, 13B) S trois états montes en amont desdits moyens de stockage, d'une part pour l'interfaçage entre la chaîne d'échantillonnage (11, 12) et lesdits moyens de stockage (14, 14A, 14B) lors de la phase de conversion du signal F afficher, et d'autre part pour l'interruption d'alimentation desdits moyens de stockage (14, 14A, 14B) lors de la phase d'affichage de la séquence stockée.