NO117989B

NO117989B -

Info

Publication number: NO117989B
Application number: NO235268A
Authority: NO
Inventors: H Hirschberg
Original assignee: Nycotron As
Priority date: 1968-06-17
Filing date: 1968-06-17
Publication date: 1969-10-20

Description

Fremgangsmåte for opptegning av kurver på skjermen Procedure for plotting curves on the screen

av et katodestrålerør. of a cathode ray tube.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for opptegning av kurver på skjermen av et katodestrålerør etter rastermetoden. Denne metode er i prinsipp den samme som anvendes ved frem-stilling av et bilde på skjermen av en televisjonsmottager når et video-signal mottas. I den versjon som benyttes i forbind-else med oppfinnelsen, går den ut på at en elektronstråle i katodestrålerøret bringes til å dekke rørets skjermflate suksessivt og uniformt ved hjelp av et tidsaksesveip langs en, fortrinnsvis horisontal akse og et samtidig vesentlig hurtigere sveip langs en annen, fortrinnsvis vertikal akse, idet elektronstrålen, bare der hvor en kurve skal opptegnes, gis tilstrekkelig energi til at strålens treff-punkt på skjermen lyser. Dette skjer ved hjelp av videopulser som tilføres et gitter i katode-. strålerøret, slik at de under hvert hurtigløpende sveip energi-serer elektronstrålen en gang for hver kurve som skal opptegnes. Disse pulser gjøres vanligvis så korte i forhold til den vertikale sveiptid og elektronstrålens radius at de opptegnede kurvepunkter opptrer som små runde flekker på skjermen. Ved økende pulslengde vil opptegningspunktene suksessivt miste sin "punkt-karakter" og i stedet fremtre som lysende streker i sveipretningen. The present invention relates to a method for drawing curves on the screen of a cathode ray tube according to the raster method. This method is in principle the same as that used when producing an image on the screen of a television receiver when a video signal is received. In the version used in connection with the invention, it involves an electron beam in the cathode ray tube being brought to cover the tube's screen surface successively and uniformly by means of a time axis sweep along one, preferably horizontal axis and a simultaneous, significantly faster sweep along another , preferably vertical axis, as the electron beam, only where a curve is to be recorded, is given sufficient energy so that the beam's point of impact on the screen lights up. This happens with the help of video pulses which are supplied to a grid in the cathode. the beam tube, so that during each fast-running sweep they energize the electron beam once for each curve to be recorded. These pulses are usually made so short in relation to the vertical sweep time and the radius of the electron beam that the recorded curve points appear as small round spots on the screen. With increasing pulse length, the recording points will successively lose their "point character" and instead appear as luminous lines in the sweep direction.

Når der ønskes en samtidig opptegning av et større antall kurver, slik at fremstillingen på skjermen til en viss grad får preg av et televisjonsbilde, kan denne metode være å foretrekke fremfor den vanlige metode, der elektronstrålen avbøyes i horisontal retning av en sagtann-spenning eller strøm, slik at der dannes en tidsakse i denne retning, og i vertikal retning av det strøm- eller spenningssignal som skal representeres av en kurve på skjermen. When a simultaneous recording of a larger number of curves is desired, so that the display on the screen to a certain extent has the feel of a television image, this method may be preferable to the usual method, where the electron beam is deflected in a horizontal direction by a sawtooth voltage or current, so that a time axis is formed in this direction, and in the vertical direction of the current or voltage signal to be represented by a curve on the screen.

En rasteropptegning av de aktuelle kurver kan således med for-del anvendes i medisinsk elektronikk, der det f.eks. ved opp-tagelse av kardiogram er ønskelig med en samtidig opptégning av små biologiske spennings-signaler fra flere elektroder som er plassert på forskjellige steder av kroppen. Disse signaler er imidlertid vanligvis av puls-karakter med raskt stigende og fallende avsnitt som således vil bli opptegnet med forholdsvis lav lysstyrke og/eller forholdsvis usammenhengende, idet der bare blir opptegnet et kurvepunkt for hvert sveip, A grid drawing of the curves in question can thus be used with advantage in medical electronics, where, for example, when recording a cardiogram, it is desirable to have a simultaneous recording of small biological voltage signals from several electrodes placed in different places on the body. However, these signals are usually of a pulse nature with rapidly rising and falling sections which will thus be recorded with relatively low brightness and/or relatively incoherent, as only one curve point is recorded for each sweep,

og et kurveavsnitt som vesentlig strekker seg i vertikal retning, bare skjæres av et lite antall sveip i forhold til sin lengde. En større sammenheng for disse kurveavsnitt kan naturligvis oppnås på kjent måte ved å øke antallet sveip pr. lengdeenhet slik at der opptegnes flere punkter på skjermen. Men derved må også sveiphastigheten økes, hvilket betyr at videopulsens bredde må minskes, om opptegnelsespunktene skal beholde sin "punktkarakter". På grunn av dette blir lysstyrken pr. punkt mindre, og den samlede lysstyrke for en gitt linje øker derfor ikke med sveiptettheten under disse omstendigheter. Med fast and a curve section which extends substantially in the vertical direction is only cut by a small number of sweeps in relation to its length. A greater connection for these curve sections can of course be achieved in a known manner by increasing the number of sweeps per length unit so that several points are recorded on the screen. But in doing so, the sweep speed must also be increased, which means that the width of the video pulse must be reduced, if the recording points are to retain their "point character". Because of this, the brightness per point less, and the overall brightness for a given line therefore does not increase with sweep density under these circumstances. With fixed

innstilt pulsbredde og pulshøyde vil derfor lysstyrken for en raster-opptegning variere med vedkommende kurves helning mot tidsaksen, Dette fører til vesentlige ulemper ved utlesning og spesielt ved fotografering av sådanne kurver på skjermen. set pulse width and pulse height, the brightness of a raster plot will therefore vary with the respective curve's inclination towards the time axis. This leads to significant disadvantages when reading out and especially when photographing such curves on the screen.

Problemet kan naturligvis tenkes løst ved at pulshøyden gjøres større ved sterkt stigende eller fallende kurveavsnitt, slik at hvert opptegningspunkt får større lysstyrke, men dette kan lett lede til dårlig fokusering av elektronstrålen i visse kurveavsnitt slik at kurven blir uskarp. The problem can of course be solved by making the pulse height larger in steeply rising or falling curve sections, so that each recording point gets a greater brightness, but this can easily lead to poor focusing of the electron beam in certain curve sections so that the curve becomes blurred.

Det er derfor et formål for oppfinnelsen å angi en bedre fremgangsmåte for å oppnå en raster-kurveopptegning der lysstyrken er tilnærmet uavhengig av kurvens helning og som for en gitt sveiptetthet er mer sammenhengende i kurveavsnitt med stor helning enn opptegninger utført med konvensjonelle fremgangs-måter. Fremgangsmåtens særtrekk består i at bredden av hver videopuls, innenfor visse grenser, gjøres avhengig av vedkommende kurves helning mot tidsaksen i det punkt vedkommende videopuls skal gjengi. Det er da hensiktsmessig å fastlegge den nedre grense for videopulsens bredde ved den pulsbredde som gir tilfredsstillende lysstyrke og/eller opptegning når vedkommende kurve forløper langs tidsaksen. For det aktuelle området der pulsbredden er avhengig av kurvens helning, er det da nærliggende å la tillegget i pulsbredden utover den angitte minimumsverdi være proporsjonal med absoluttverdien for den tidsderiverte av den funksjon som vedkommende kurve skal representere. Denne versjon av oppfinnelsens fremgangsmåte er dessuten lett å bringe til utførelse og har gitt gode resultater i praksis. It is therefore an object of the invention to provide a better method for obtaining a raster curve plot where the brightness is approximately independent of the slope of the curve and which, for a given sweep density, is more coherent in curve sections with a large slope than plots made with conventional methods. The distinctive feature of the method is that the width of each video pulse, within certain limits, is made dependent on the slope of the relevant curve towards the time axis at the point where the relevant video pulse is to be reproduced. It is then appropriate to determine the lower limit for the width of the video pulse at the pulse width that provides satisfactory brightness and/or recording when the relevant curve runs along the time axis. For the area in question where the pulse width depends on the slope of the curve, it is then reasonable to allow the addition of the pulse width beyond the specified minimum value to be proportional to the absolute value of the time derivative of the function that the respective curve is to represent. This version of the method of the invention is also easy to implement and has given good results in practice.

De lysende opptegningspunkter på skjermen vil da som nevnt opp-tre som streker med økende utstrekning i retning av det hurtige sveip når pulsbredden øker proporsjonalt med helningen. Men jo mer strekenes utstrekning øker, jo mindre vil deres retning avvike fra kurvenes retning i vedkommende punkt, slik at strekenes komponenter vinkelrett på kurven kan holdes innenfor rimelighetens grenser ved et hensiktsmessig valg av proporsjonalitetsfaktor. Dette er viktig da det er disse komponenter som As mentioned, the luminous recording points on the screen will then appear as lines of increasing extent in the direction of the rapid sweep when the pulse width increases proportionally with the slope. But the more the extent of the lines increases, the less their direction will deviate from the direction of the curves at the relevant point, so that the components of the lines perpendicular to the curve can be kept within reasonable limits by an appropriate choice of proportionality factor. This is important as it is these components that

gjør kurven uskarp og eventuelt maskerer en finstruktur. blurs the curve and possibly masks a fine structure.

Videre vil det være innlysende at lysstyrken for hvert opptegningspunkt vil være proporsjonal med videopulsens bredde og således også med kurvens helning i et visst område, og dette komp-enserer da for cen minskning i punkt-tettheten som fremkommer ved økende helning av kurven, slik at lysstyrken langs kurven blir tilnærmet konstant. Furthermore, it will be obvious that the brightness for each recording point will be proportional to the width of the video pulse and thus also to the slope of the curve in a certain area, and this then compensates for the decrease in the point density that occurs with increasing slope of the curve, so that the brightness along the curve becomes approximately constant.

Da strekenes dominerende komponent således er i retning av kurven når helningen mot tidsaksen er stor, vil de bidra vesentlig til å gjøre opptegningen mere sammenhengende. De beste resultater oppnås her ved forholdsvis jevnt stigende kurver. Ved en brå overgang fra et avsnitt med sterk helning til et med liten helning, eller omvendt, f.eks. ved hjørnene av en firkantpuls, vil det derimot lett oppstå en strek som skyter over eller under en flat del av kurven. As the dominant component of the lines is thus in the direction of the curve when the inclination towards the time axis is large, they will contribute significantly to making the drawing more coherent. The best results are achieved here with relatively evenly rising curves. In the case of an abrupt transition from a section with a strong slope to one with a slight slope, or vice versa, e.g. at the corners of a square pulse, on the other hand, a line will easily appear that shoots above or below a flat part of the curve.

Den øvre grense for videopulsens bredde bør derfor fastlegges ved den største pulsbredde som kan tillates uten at kurvens finstruktur maskeres av opptegningens utstrekning i retning av det hurtige sveip. The upper limit for the width of the video pulse should therefore be set at the largest pulse width that can be allowed without the curve's fine structure being masked by the extent of the drawing in the direction of the fast sweep.

Oppfinnelsens fremgangsmåte skal nå beskrives nærmere under hen-visning til de vedføyde tegninger. Fig. 1 viser for sammenligning en og samme karakteristiske kurve opptegnet med vanlig rasterteknikk og med oppfinnelsens fremgangsmåte . Fig. 2 viser en skjæring mellom to steile kurver, opptegnet med vanlig teknikk og med en fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen. Fig. 3 viser en opptegning av en firkantpuls etter oppfinnelsens fremgangsmåte, men med utilstrekkelig begrenset pulsbredde opp-ad. The method of the invention will now be described in more detail with reference to the attached drawings. Fig. 1 shows for comparison one and the same characteristic curve recorded with ordinary raster technique and with the method of the invention. Fig. 2 shows an intersection between two steep curves, recorded with conventional techniques and with a method according to the invention. Fig. 3 shows a drawing of a square pulse according to the method of the invention, but with an insufficiently limited pulse width upwards.

I fig. 1a er der vist en spiss trekantet kurve av en type som vanligvis forekommer i et kardiogram, mens fig. 1b viser denne kurve opptegnet med konvensjonell rasterteknikk og en linjeavstand på 1 mm for det hurtige sveip. Fig. 1c viser den samme kurve opptegnet etter en fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen, idet opptegningen ved denne steile kurve består av streker av forskjellig lengde i retning av det hurtige sveip, således at strekenes lengde, 1, som jo er proporsjonal med videopulsens bredde, er bestemt ved formelen: In fig. 1a shows a sharp triangular curve of a type that usually occurs in a cardiogram, while fig. 1b shows this curve recorded with conventional raster technique and a line spacing of 1 mm for the fast sweep. Fig. 1c shows the same curve drawn according to a method according to the invention, as the drawing of this steep curve consists of lines of different lengths in the direction of the fast sweep, so that the length of the lines, 1, which is of course proportional to the width of the video pulse, is determined by the formula:

Her er 1Q= streklengden ved den minste forekommende pulsbredde, k = en proporsjonalitetsfaktor av lengdedimensjon og o = kurvens helningsvinkel. ]"tgaj er da proporsjonal med absolutt-verdien av den tidsderiverte for denfunksjon som skal opptegnes. Here, 1Q= the line length at the smallest occurring pulse width, k = a proportionality factor of the length dimension and o = the slope angle of the curve. ]"tgaj is then proportional to the absolute value of the time derivative for the function to be recorded.

I det foreliggende eksempel er valgt 1Q = k = 0,5 mm, slik at streklengden først blir av betydelig størrelse ved kurver av den steilhet som er vist på figuren. Det er åpenbart at kurven i det siste angitte tilfelle blir langt lyssterkere enn ved den konvensjonelle opptegning i fig. 1b. Linjeavstanden er ved opptegnelsen i fig. 1c den samme som i fig. 1b, men det er likevel tydelig at kurvens utseende langt lettere kan oppfattes av opptegnelsen i henhold til oppfinnelsen, da denne gir et bedre inntrykk av en sammenhengende kurve. In the present example, 1Q = k = 0.5 mm has been chosen, so that the line length only becomes of significant size at curves of the steepness shown in the figure. It is obvious that the curve in the latter case is much brighter than with the conventional drawing in fig. 1b. The line distance is by the record in fig. 1c the same as in fig. 1b, but it is nevertheless clear that the appearance of the curve can be perceived much more easily by the record according to the invention, as this gives a better impression of a continuous curve.

Som et annet eksempel er der i fig. 2a vist to steile kurver P og Q som skjærer hverandre. Fig. 2b og fig. 2c viser disse kurver opptegnet henhv. med den konvensjonelle fremgangsmåte og den fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen som er angitt i eksemplet ovenfor. Punktsamlingen omkring skjæringspunktet i fig. 2b virker ved første øyekast forvirrende, og det er åpenbart at kurvenes forløp og skjæringspunktet mellom dem fremtrer klarere i fig. 2c, samt at den samlede lysstyrke i dette område blir langt større i det sistnevnte tilfelle. As another example, in fig. 2a shows two steep curves P and Q that intersect. Fig. 2b and fig. 2c shows these curves recorded respectively with the conventional method and the method according to the invention indicated in the example above. The collection of points around the intersection in fig. 2b seems confusing at first glance, and it is obvious that the course of the curves and the point of intersection between them appear more clearly in fig. 2c, and that the total brightness in this area is much greater in the latter case.

Som tidligere nevnt er det imidlertid som regel ikke hensiktsmessig å la pulsbredden og streklengden løpe opp i abnorme verdier, når kurvenes retning blir meget nær vertikal. Grunnen til denne begrensning kan lett forstås av fig. 3. I 3a er det vist en firkantpuls med nesten vertikale flanker. Hvis denne skulle tegnes opp med den teknikk i henhold til oppfinnelsen som er angitt ovenfor, idet ligning (1) antas å gjelde ubegrenset, vil der som vist i fig. 3b lett oppstå lange streker som rager opp over pulsens flate topp. Disse streker kan lett forveksles med de overskytende spisser som iblant oppstår utilsiktet i puladannende nettverk, og således resultere i en mistolkning av den opptegnede kurve. Ved en manuell variasjon av videopulsens bredde og dermed streklengde kan det naturligvis lett undersøkes hvorfra den overskytende del skriver seg. As previously mentioned, however, it is usually not appropriate to let the pulse width and stroke length run up to abnormal values, when the direction of the curves becomes very close to vertical. The reason for this limitation can be easily understood from fig. 3. In 3a, a square pulse with almost vertical flanks is shown. If this were to be drawn up using the technique according to the invention stated above, as equation (1) is assumed to apply indefinitely, there will, as shown in fig. 3b long streaks that protrude above the flat top of the pulse easily occur. These lines can easily be confused with the excess points that sometimes occur unintentionally in pool-forming networks, and thus result in a misinterpretation of the recorded curve. By manually varying the width of the video pulse and thus the stroke length, it can of course be easily investigated where the excess part originates.

Men det er likevel som regel også av praktiske grunner hensiktsmessig å begrense pulsbredden og streklengden. I stedet for ligning (1) gjelder da: However, it is usually also appropriate for practical reasons to limit the pulse width and stroke length. Instead of equation (1), the following applies:

Her er 1 m den maksimalt tillatte streklengde, som da nås ved en helningsvinkel, am for kurven. Here, 1 m is the maximum permitted line length, which is then reached at an angle of inclination, am for the curve.

Den optimale største pulsbredde er imidlertid sterkt avhengig av den kurvetype som skal opptegnes, og bør eventuelt gjøres innstillbar i apparater, der oppfinnelsens fremgangsmåte skal bringes til utførelse. However, the optimum largest pulse width is strongly dependent on the type of curve to be recorded, and should possibly be made adjustable in devices where the method of the invention is to be carried out.

Den linjetetthet som er brukt i de opptegnede eksempler for anskuelighetens skyld, er naturligvis langt mindre enn den som det vil være hensiktsmessig å anvende i praksis ved utførelse av fremgangsmåten. Således er der i et foreliggende prøveapparat anvendt 150 til 1500 linjer pr. mm uten at disse verdier bør oppfattes som noen norm eller begrensning for de linjetett-heter som kan anvendes, I dette apparat, der den hurtige sveip-frekvens er lik 15 kHz, er den minste forekommende pulsbredde valgt til 0,15 >is og den maksimale pulsbredde lik 1,5^3, idet videopulsens bredde øker lineært mellom disse to verdier i av-hengighet av absolutt-verdien for den tidsderiverte av den funksjon som skal opptegnes. The line density used in the recorded examples for the sake of clarity is naturally far less than that which it would be appropriate to use in practice when carrying out the method. Thus, in a present test apparatus, 150 to 1500 lines are used per mm without these values should be taken as any norm or limitation for the line densities that can be used. In this device, where the fast sweep frequency is equal to 15 kHz, the smallest occurring pulse width is chosen to be 0.15 >is and the maximum pulse width equal to 1.5^3, with the width of the video pulse increasing linearly between these two values depending on the absolute value of the time derivative of the function to be recorded.

Oppfinnelsens fremgangsmåte kan bringes til utførelse på mange måter ved kjent teknikk, som således ikke skal beskrives her. The method of the invention can be carried out in many ways using known techniques, which will therefore not be described here.

Claims

1. Method for drawing curves on the screen of a cathode ray tube according to the raster method, where an electron beam is brought to cover the screen surface uniformly and successively by means of a time axis sweep along a preferably horizontal axis and a simultaneously significantly faster sweep along another, preferably vertical axis, in that the electron beam by means of video pulses, only where a curve is to be recorded, is given sufficient energy so that the beam's point of impact on the screen lights up, characterized by the width of each video pulse, within certain limits, being made dependent on the slope of the relevant curve towards the time axis at that point the relevant video pulse must reproduce.

2. Method as specified in claim 1, characterized in that the lower limit for the width of the video pulse is determined by the pulse width that provides satisfactory brightness and/or recording when the relevant curve runs along the time axis.

3. Method as stated in claim 1 or 2, characterized in that the increase of the width of the video pulse beyond the lower limit of the pulse width is made proportional to the absolute value of the time derivative for the function that the curve in question represents.

4. Method as stated in claim 1, 2 or 3, characterized in that the upper limit for the width of the video pulse is determined by the largest pulse width that can be allowed without the fine structure of the curve being masked by the extent of the drawing in the direction of the fast sweep.