Brevet FR2871610A1 — publié le 20051216

PROCEDE DE GENERATION DE SYMBOLES GRAPHIQUES DYNAMIQUES SUR UN ECRAN MATRICIEL 5 Le domaine de l'invention est celui des visualisations à écran matriciel utilisés pour la présentation de symboles graphiques. L'invention s'applique notamment aux dispositifs de visualisation utilisés dans le domaine aéronautique. Ces dispositifs sont, soit des visualisations de planches de bord, soit des visualisations collimatées dites visualisations Tête Haute encore appelées HUD, acronyme anglo-saxon pour Head-Up Display . Dans ce dernier cas, les images fournies sont superposées sur le paysage extérieur au moyen d'une optique de collimation et de superposition. Un écran matriciel est composé d'une matrice de pixels élémentaires. Actuellement, la technologie la plus utilisée pour réaliser ces écrans est à base de cristaux liquides encore appelés LCD, acronyme anglo-saxon de Liquid Crystal Display . Ces écrans présentent de bonnes performances. Cependant, ils peuvent présenter, comme on le verra dans la suite de la description, des artefacts visuels très gênants pour l'observation. Le procédé selon l'invention permet de les corriger ou de les atténuer de façon sensible. II est bien adapté à la technologie des cristaux liquides. II peut néanmoins s'appliquer à d'autres technologies comme les écrans à plasma ou les écrans électroluminescents, ou les écrans OLED, acronyme anglo-saxon pour Organic Light Emitting Diodes . Pour un certain nombre d'applications, on génère sur des écrans matriciels une symbologie graphique composée de symboles et de tracés filaires encore appelés réticules qui représentent par exemple des indicateurs, des curseurs, des indications alphanumériques, ... Ces indications ont souvent un contraste sur le fond de l'écran très élevé afin d'obtenir la meilleure lisibilité possible. Ils sont souvent constitués de tracés fins permettant d'obtenir une plus grande précision de lecture et une ergonomie plus agréable pour l'utilisateur. D'autre part, un certain nombre de symboles ont des dynamiques de déplacement élevées. A titre d'exemple, dans le domaine aéronautique, les évolutions de l'aéronef peuvent être soudaines et par conséquent, les symboles qui les représentent évoluent également très rapidement. Or, compte-tenu des recommandations normatives et des capacités limitées des électroniques d'adressage d'écrans à haute résolution comportant plusieurs millions de pixels élémentaires, des fréquences de rafraîchissement d'image assez faibles peuvent être utilisées. Ainsi, en aéronautique, on utilise couramment une fréquence de rafraîchissement de 15 Hertz. Dans ces conditions, des artefacts visuels peuvent apparaître. Les figures 1 et 2 illustrent ce problème. Sur ces figures est représentée une partie d'un écran matriciel E composé de pixels P. Sur cet écran, on a représenté un symbole fixe F qui est symbolisé par le chiffre 3 en noir sur fond blanc et un symbole mobile S représenté par un tracé noir occupant une seule rangée R de pixels. La figure 1 représente cette partie d'écran à l'instant T d'une première trame vidéo et la figure 2 représente la même partie d'écran à l'instant T+âT de la trame vidéo suivante, 6T représentant la durée d'une trame vidéo. Cette durée est égale à l'inverse de la fréquence de rafraîchissement d'image. Ainsi, à une fréquence de rafraîchissement de 15 Hertz, correspond une durée de trame d'environ 67 millisecondes. Le symbole S a une vitesse de déplacement linéaire sur l'écran matriciel telle qu'entre les instants T et T+ST, il est passé de la rangée de pixels R à la rangée R+2. Cette vitesse de déplacement est représentée par la flèche droite rayée de la figure 1. Si le temps de réponse des pixels est supérieur à la durée d'une trame, l'image résiduelle du symbole S de la première trame est encore en partie présente sur la seconde trame vidéo. Elle est distincte de l'image suivante dans la mesure où la rangée de pixels R+1 n'a pas été sollicitée. Elle est représentée en gris sur la figure 2. Dans ce cas, on obtient un dédoublement de l'image du symbole qui est, bien entendu, préjudiciable à sa bonne identification. Plus généralement, trois types d'artefacts peuvent se produire, liés d'une part à une basse fréquence de rafraîchissement de l'image et d'autre part au temps de réponse de l'écran matriciel: É Un traînage de l'image directement lié au temps de réponse de l'effet électro-optique mis en oeuvre dans l'écran matriciel; É Un scintillement encore appelé en terminologie anglo-saxonne flicker , scintillement qui apparaît lorsque la fréquence de rafraîchissement est trop basse et que la durée d'une trame devient supérieure à la durée de persistance rétinienne de l'oeil; É Des saccades ou dédoublement d'images liés à des phénomènes de persistance lumineuse de type stroboscopique comme illustré sur les figures 1 et 2. Ces phénomènes sont particulièrement sensibles sur les écrans matriciels à cristaux liquides qui ont des temps de réponse relativement longs. Il existe un certain nombre de solutions techniques pour diminuer 10 l'importance de ces artefacts. On peut les classer en trois familles principales: É Augmentation de la fréquence de rafraîchissement des images avec l'inconvénient majeur d'utiliser des unités électroniques de génération graphique plus complexes à réaliser; É Réduction du temps de réponse de l'afficheur. Dans le cas d'écrans matriciels à cristaux liquides, on modifie les tensions électriques d'adressage ou de commande. Cette solution consiste à pré-accentuer les tensions de commande selon les transitions de niveaux à réaliser. Cette technique encore appelée en terminologie anglo-saxonne overdrive est notamment mise en oeuvre pour certaines applications grand public, en particulier pour les applications de télévision. Elle nécessite toutefois une électronique d'adressage plus sophistiquée dans la mesure où les tensions d'adressage ont des formes temporelles complexes nécessitant un plus grand nombre de bits d'adressage pour être codées numériquement; É Augmentation de l'épaisseur de l'ensemble des tracés des symboles de façon à masquer ces artefacts, augmentation qui se fait au détriment de la lisibilité des symboles et des indications alphanumériques. Toutes ces solutions présentent, par conséquent, des inconvénients. L'objet de l'invention est de proposer une solution originale permettant de réduire les artefacts visuels sans entraîner de modifications profondes de l'électronique de commande et sans apporter de dégradations 2871610 4 d'images significatives. L'objet de l'invention est d'épaissir les symboles présentant une forte dynamique en fonction de leur vitesse de déplacement sur l'écran matriciel. On élimine ainsi les artefacts sans diminuer la précision de tracé des symboles fixes. Plus précisément, l'invention a pour objet un procédé de génération de symboles graphiques composés de tracés élémentaires sur un écran matriciel composé de pixels, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une première étape de détermination des vitesses de déplacement linéaire sur l'écran matriciel des tracés élémentaires d'au moins un symbole et une seconde étape de détermination de la largeur desdits tracés élémentaires, fonction desdites vitesses. Avantageusement, lorsque le symbole est animé d'un mouvement de rotation, la vitesse augmentant le long d'un tracé élémentaire, ou l'épaisseur le long du tracé croît avec ladite vitesse de façon linéaire ou l'épaisseur le long du tracé reste uniforme et dépend de la vitesse de déplacement d'un lieu dudit tracé choisi comme référence. Avantageusement, lorsque la vitesse de déplacement d'un tracé est inférieure à une vitesse de déplacement limite, l'épaisseur du tracé est constante et indépendante de ladite vitesse, ladite vitesse de déplacement limite sur l'écran matriciel étant sensiblement égale à un pixel multiplié par la fréquence de rafraîchissement de l'écran. Avantageusement, la largeur des tracés élémentaires dépend également ou du contraste du symbole sur le fond de l'écran ou de la 25 luminance du symbole ou de degré de criticité du symbole. Avantageusement, dans un premier mode de réalisation, le dispositif de visualisation de symboles graphiques mettant en oeuvre le procédé comprend au moins une première unité électronique de traitements des paramètres à afficher, une seconde unité électronique de génération graphique des symboles, une mémoire d'images et un écran matriciel de visualisation, la seconde unité électronique comporte des premiers moyens permettant de déterminer les symboles susceptibles de présenter des vitesses de déplacement linéaire élevées sur l'écran matriciel et des seconds moyens permettant de calculer la largeur des tracés élémentaires desdits symboles en fonction desdites vitesses. Avantageusement, dans un second mode de réalisation, le dispositif de visualisation de symboles graphiques comprend au moins une première unité électronique de traitements des paramètres à afficher, une seconde unité électronique de génération graphique des symboles, une mémoire d'images, un écran matriciel de visualisation et une troisième unité électronique de surveillance comportant des premiers moyens électroniques permettant de déterminer les vitesses de translation des symboles graphiques issus de la seconde unité électronique de génération graphique et des seconds moyens électroniques permettant d'asservir la largeur des tracés élémentaires desdits symboles aux dites vitesses. L'invention s'applique tout particulièrement aux écrans matriciel à cristaux liquides. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages 15 apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles: É les figures 1 et 2 représentent une partie d'écran de visualisation matriciel selon l'art antérieur; É les figures 3 et 4 représentent la même partie d'écran de 20 visualisation matriciel selon l'invention; É la figure 5 représente un premier synoptique fonctionnel d'un dispositif de visualisation selon l'invention; É la figure 6 représente un second synoptique fonctionnel d'un dispositif de visualisation selon l'invention. Les figures 3 et 4 illustrent, sur un exemple simple, le procédé de génération graphique selon l'invention. Sur ces figures, est représenté une partie d'un écran matriciel E composé de pixels P. Sur cet écran, on a représenté un symbole fixe F qui est symbolisé par le chiffre 3 en noir sur fond blanc et un symbole mobile S représenté par un tracé noir. La figure 3 représente cette partie d'écran à l'instant T d'une première trame vidéo et la figure 2 représente la même partie d'écran à l'instant T+ST de la trame vidéo suivante, ST représentant la durée d'une trame vidéo. Le symbole S a une vitesse de déplacement linéaire sur l'écran matriciel telle qu'entre les instants T et T+ST, il est passé de la rangée de pixels R à la rangée R+2. Cette vitesse de déplacement est représentée par la flèche droite rayée de la figure 1. Lorsque le symbole S est immobile comme illustré en figure 3, il occupe une seule rangée R de pixels. Si la largeur de ce symbole se conservait pendant son déplacement, on obtiendrait les artefacts visuels décrits sur les figures 1 et 2. Pour résoudre ce problème, le procédé selon l'invention comporte une première étape de détermination de la vitesse de déplacement du symbole S et une seconde étape de détermination de la largeur dudit tracé, fonction de ladite vitesse. Dans l'exemple illustré en figure 4, la largeur du tracé est alors doublée. La rangée de pixels R+1 est alors sollicitée. Ainsi, si le temps de réponse des pixels est supérieur à la durée d'une trame, l'image résiduelle du symbole S de la première trame est encore en partie présente sur la seconde trame vidéo. Elle est représentée en gris sur la figure 4. Cependant, elle ne provoque pas d'artefacts visuels gênants dans la mesure où elle est dans la continuité de l'image suivante, la rangée de pixels R+1 ayant été sollicitée. Dans ce cas, l'image retrouve sa fluidité. Bien entendu, le symbole fixe F n'est pas affecté par le procédé et conserve sa finesse de tracés. Les symboles peuvent être animés soit de mouvement de translation soit de mouvement de rotation autour d'un centre de rotation. Dans le premier cas, tous les tracés composant le symbole se déplacent à la même vitesse et par conséquent, l'élargissement des tracés est identique pour tout le symbole et ne dépend que de la vitesse de translation du symbole. Dans le second cas, la vitesse de déplacement du tracé dépend de sa position par rapport au centre de rotation. Dans ce cas, il existe deux solutions possibles: É ou l'épaisseur le long du tracé croît avec ladite vitesse de façon linéaire; É ou l'épaisseur le long du tracé reste uniforme et dépend de ladite vitesse. Le choix entre les deux solutions est effectué en fonction de la taille du symbole, de sa forme et de son utilisation. Lorsque la vitesse de déplacement est faible, il n'est pas nécessaire de procéder à un élargissement de l'épaisseur des tracés des symboles. On peut considérer que, lorsque, entre deux trames successives, les tracés des symboles se sont déplacés de moins d'un pixel, il n'est pas nécessaire d'élargir les tracés. Par conséquent, la vitesse limite correspondant est sensiblement égale à un pixel multiplié par la fréquence de rafraîchissement fR de l'écran. Connaissant la taille Dpixel du pixel, on en déduit la vitesse linéaire limite Vlimite de déplacement sur l'écran matriciel qui vaut: Viimite = DpixelÉ fR A titre d'exemple, pour une fréquence de rafraîchissement de 15 Hz et un pas de pixel de 200 microns, la vitesse limite vaut 3 mm.s-1. Un dispositif de visualisation destiné à la génération de symboles comporte généralement comme illustré en figure 5: É une première unité électronique 1 de traitements des paramètres à afficher encore appelée en terminologie anglo-saxonne processing ; É une seconde unité électronique 2 de génération graphique des symboles; É une mémoire d'images 3 encore appelée en terminologie anglo-saxonne frame buffer ; É et un écran matriciel E de visualisation matriciel généralement 20 à cristaux liquides. La fonction de la première unité électronique 1 est de générer à partir des informations provenant de sources extérieures comme des capteurs ou des calculateurs électroniques des objets graphiques sous forme de coordonnées géométriques et d'informations photométriques et colorimétriques. La fonction de la seconde unité 2 est de déterminer, à partir desdits objets graphiques, les informations nécessaires à la commande des différents pixels de l'écran matriciel composant le symbole. Ces informations sont généralement des paramètres photométriques et colorimétriques permettant de déterminer la luminance et la couleur de chaque pixel. Ces informations sont ensuite fournies à la mémoire d'images 3 associée à l'écran matriciel E. Elle a une structure matricielle identique à celle de l'écran. Le rafraîchissement des symboles de l'image est réalisé à une 35 cadence de rafraîchissement compatible des performances de l'électronique. Le procédé selon l'invention peut être implémenté dans différentes unités du dispositif de visualisation. A titre de premier exemple, la seconde unité électronique 2 comporte des premiers moyens d'identification permettant de déterminer les symboles susceptibles de présenter des vitesses de déplacement linéaire élevées sur l'écran matriciel et des seconds moyens permettant de calculer la largeur des tracés élémentaires desdits symboles identifiés en fonction de leurs vitesses de déplacement effectives. Ce calcul est effectué en comparant les trames successives. Dans le cadre des applications aéronautiques, les symboles susceptibles d'évoluer rapidement sont, par exemple, la barre roulis sur les dispositifs de présentation d'attitude, certaines flèches indicatrices, certains curseurs... A titre de second exemple illustré en figure 6, le dispositif de visualisation comporte une troisième unité électronique 4 de surveillance comportant des premiers moyens électroniques permettant de déterminer les vitesses de translation des symboles graphiques issus de la seconde unité électronique 2 de génération graphique et des seconds moyens électroniques permettant d'asservir la largeur des tracés élémentaires desdits symboles aux dites vitesses lorsque des vitesses de déplacement élevées sont détectées. L'asservissement est représenté par les deux flèches en traits gras de la figure 6. Bien entendu, d'autres paramètres que la vitesse de déplacement peuvent être pris en compte pour la détermination de la largeur des tracés. On citera notamment, la luminance du symbole, la couleur du symbole, la luminance du fond, la couleur du fond, le contraste du symbole sur le fond ainsi que la nature et le degré de criticité du symbole, c'est-à- dire son importance pour la conduite de vol ou pour la navigation de l'aéronef. Il est ainsi possible en augmentant la largeur des tracés des symboles d'améliorer leur perception visuelle à la fois en statique et en dynamique. L'implantation du procédé dans le dispositif de visualisation ne présente pas de difficultés techniques et ne nécessite pas de modifications lourdes des unités électroniques tant au niveau du matériel que du logiciel. REVENDICATIONS 1. Procédé de génération de symboles graphiques (S) composés de tracés élémentaires sur un écran matriciel (E) composé de pixels, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une première étape de détermination des vitesses de déplacement linéaire sur l'écran matriciel des tracés élémentaires d'au moins un symbole (S) et une seconde étape de détermination de la largeur desdits tracés élémentaires, fonction desdites vitesses. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lorsque le symbole est animé d'un mouvement de rotation, la vitesse augmentant le long d'un tracé élémentaire, l'épaisseur le long du tracé croît avec ladite vitesse de façon sensiblement linéaire. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lorsque la vitesse croît le long d'un tracé élémentaire, l'épaisseur le long du tracé reste uniforme et dépend de la vitesse de déplacement d'un lieu du tracé choisi comme référence. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lorsque la vitesse de déplacement d'un tracé est inférieure à une vitesse de déplacement limite, l'épaisseur du tracé est constante et indépendante de ladite vitesse. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que, la 30 vitesse de déplacement limite sur l'écran matriciel est sensiblement égale à un pixel multiplié par la fréquence de rafraîchissement de l'écran. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur des tracés élémentaires dépend également ou du contraste du 35 symbole sur le fond de l'écran ou de la luminance du symbole. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur des tracés élémentaires dépend du degré de criticité du symbole. 8. Dispositif de visualisation de symboles graphiques comprenant au moins une première unité électronique (1) de traitements des paramètres à afficher, une seconde unité électronique (2) de génération graphique des symboles, une mémoire d'images (3) et un écran matriciel de visualisation (E), caractérisé en ce que le procédé selon l'une des revendications précédentes est implémenté dans une desdites unités électroniques (1, 2). 9. Dispositif de visualisation selon la revendication 8, caractérisé en ce que la seconde unité électronique (2) comporte des premiers moyens permettant de déterminer les symboles susceptibles de présenter des vitesses de déplacement linéaire élevées sur l'écran matriciel et des seconds moyens permettant de calculer la largeur des tracés élémentaires desdits symboles en fonction desdites vitesses. 10. Dispositif de visualisation selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif de visualisation comporte également une troisième unité électronique (4) de surveillance comportant des premiers moyens électroniques permettant de déterminer les vitesses de translation des symboles graphiques issus de la seconde unité électronique de génération graphique et des seconds moyens électroniques permettant d'asservir la largeur des tracés élémentaires desdits symboles aux dites vitesses. 11. Dispositif de visualisation selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que l'écran matriciel est à cristaux liquides.