WIZUALIZACJA INFORMACJI

Transkrypt

1 WIZUALIZACJA INFORMACJI Problemy, stan obecny, perspektywy rozwoju dr hab. inŝ. Bogdan B. Kosmowski, prof. P.G. Wydział Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki Katedra Optoelektroniki i Systemów Elektronicznych Politechnika Gdańska Gdańsk Narutowicza 11/12 tel.(48 58) fax. (48 58) kosmos@eti.pg.gda.pl B.B. Kosmowski. Nr 1.01

2 1.0 System wizualizacji informacji Program wykładu: Wymagania, warunki, parametry. System przetwarzania, transmisji obrazów. Formy kodowania informacji. Zastosowania displejów. Zakresy charakterystycznych parametrów displejów. 2.0 Układ wzroku człowieka 3.0 Kolorymetria 4.0 Parametry i charakterystyki displejów (pomiary, normy, systemy pomiarowe) 5.0 Podstawy ergonometrii wizualizacji informacji 6. 0 Technologie displejów I 6.1. CRT 6.2 VFD 6.3 Polowe- FED 7.0 Technologie displejów II 7.1 LED 7.2 OLED 7.3 EL- elektroluminescencyjne 8.0 Technologie displejów III - LCD 9.0 Technologie displejów IV - plazmowe 10.0 Displeje projekcyjne 11.0 Displeje mikroprojekcyjne, HUD 12.0 Displeje elektro-mechaniczne 13.0 Displeje wielkowymiarowe B.B. Kosmowski. Nr 1.02

3 Displeje są oknami w wiek informacji Displeje są najtrudniejszymi w realizacji elementami elektronicznymi: - zaleŝność efektu percepcji informacji od psychofizycznych właściwości operatora, - wielorakie charakterystyki, zespoły parametrów, (optyczne, elektryczne,...), - wpływ zmiennych warunków oświetlenia otoczenia na postrzeganie displeji, - przetwarzanie energii, - bardzo szerokie pasmo przetwarzanych sygnałów, KaŜdy z nas jest ekspertem w dziedzinie displejów; mając dwoje oczu a to wystarczy aby... B.B. Kosmowski. Nr 1.03

4 B.B. Kosmowski. Nr 1.04

5 System wizualizacji informacji INTERFEJS: operator - displej - system elektroniczny DISPLEJ: * przetwornik elektrooptyczny: - zjawiska fizyczne, - charakterystyki robocze, - w³aœciwoœci elektrooptyczne, - w³aœciwoœci optyczne, * elementy pomocnicze: - optyczne, - mechaniczne, - elektroniczne, - graficzne. WIZUALIZACJA INFORMACJI B. B. KOSMOWSKI Nr 1.05

6 Sygnał elektryczny OBIEKT Źródło obrazu SYSTEM OPTYCZNY KAMERA Sensor Skaner SYSTEM TRANSMISJI Modulacje -pasywny -świecący -stały / zmienny -2D / 3D -B/W / Kolor ustalone / zmienne parametry -rozdzielność -czułość -jednorodność -pamięć / bez pamięci -stopnie szarości -skala barw -próbkowanie -filtrowanie -modulacje -kompresja OPERATOR Obserwator DISPLEJ System wizualizacji informacji ODBIORNIK Demodulacja OBRAZ -Hardcopy -Soft (monitor) -2D, 3D -B/W / Kolor -obrazy stacjonarne/ ruchome -demodulacja -dekompresja -korekcja sygnału / błędów -OCR KOMPUTER Software Zbiory / Pamięć System przetwarzania / transmisji obrazów

7 System wizualizacji informacji - ŹRÓDŁO INFORMACJI - UKŁAD STERUJĄCY DISPLEJA - µ-kontroler - DISPLEY, WYŚWIETLACZ, EKRAN - OPERATOR Zadania TRANSFORMACJA I PREZENTACJA INFORMACJI DLA JEJ SKUTECZNEGO PRZEKAZANIA DO SYSTEMU WZROKU OPERATORA (BEZ WZGLĘDU NA WARUNKI TECHNICZNE, OPTYCZNE,PSYCHOTECHNICZNE) WŁAŚCIWOŚCI PARAMETRY - CHARAKTERYSTYKI - OPTYCZNE - FOTOMETRYCZNE (TRANSMISJA, REFLEKTANCJA), - WIDMOWE (KOLORYMETRIA), - ELEKTRO-OPTYCZNE (STATYCZNE, DYNAMICZNE) - ELEKTRYCZNE (µ, J, P, f,...) - ERGONOMICZNE, - PRZESTRZENNE ( ROZDZIELCZOŚĆ, KĄT OBSERWACJI), - NIEZAWODNOŚĆ B.B. Kosmowski. Nr 1.07

8 Formy kodowania informacji - Symbole / Ikony, - Cyfry, - Znaki alfanumeryczne (litery + cyfry), - Linie, - Rysunki, - Obrazy: - B/W - Monochromatyczne, - Wielobarwne, - Barwne - Obrazy: - - binarne, - ze skalą szarości / barwne, - statyczne, - quasi statyczne, - obrazy 2D, - Vidoe, - obrazy ruchome 3D, -obrazy 3D, - VR (Virtual Reality) B.B. Kosmowski. Nr 1.08

9 DISPLEJE - Zastosowania - technika pomiarowa - informatyka monitory - elektronika powszechnego uŝytku - medycyna ( telemedycyna, ) - komunikacja ( lotnictwo, samochody, ) - B.B. Kosmowski. Nr 1.09

10 Domeny zastosowań displeji - SYSTEMY STACJONARNE, - URZĄDZENIA PRZENOŚNE ( ZASILANIE BATERYJNE) DISPLEJE: BEZPOŚREDNIEJ OBSERWACJI: - MONITORY (KOMPUTERY, KOMUNIKACJA, PRZEMYSŁ, STEROWANIE,.. ), - APARATURA MEDYCZNA (EKG, EEG, TOMOGRAFIA, IMAGE FUSION...), - TELEMEDYCYNA, - SAMOCHODY, - DTP - LOTNICTWO, - INFORMACJA PUBLICZNA -... PROJEKCYJNE: - EDUKACJA, - REKLAMA, - ROZRYWKA, -... SYSTEMY 3D: - SYMULATORY, - (LV), - LCD, - VR B.B. Kosmowski. Nr 1.10

11 Klasyfikacja displeji B.B. Kosmowski. Nr 1.11

12 Parametry charakterystyczne displeji optoelektronicznych. PASYWNE AKTYWNE DISPLEJ LCD PDP EL VFD LED CRT Us (V) A.C. 2-5 AC / DC A.C. D.C. D.C MUX x 10 3 I S X 10 X0- X00 µa/cm2 ma/cm2 ma/cm2 ma/cm2 ma/cm2 ma CR t ms 10-20µs 100µs 10µs <µs 1µs L (cd/m 2) η (lm/w) 0,3-0,1 0,3-1,5 10 0,1-1,5 30 BARWA B/W Red-orange Yellow-orange Green etc. Red-orange, Full colour Full colour Red-orange etc etc. + multi colour yellow, green, + Full colour blue PAMIĘĆ / + B.B. Kosmowski Nr 1.12

13 - DYNAMIKA DISPLEJI Właściwości Systemów Displeji Optoelektronicznych - aktywne (CRT, Plazmowe, VFD) obrazów /s - pasywne (LCD)?? X msek 300 msek - obrazy statyczne (X/min) - odświeŝanie - animacja ( powolna) - 1X obrazów / s - VIDEO ( zapis linii obrazu 63µsek) - UKŁADY INTERFEJSU - kontrolery i układy sterujące (5V) - bloki przełączające (1x - 250V) - multipleksowanie ( wyjść/chip LCD wyjść/chip EL PDP ) - ROZDZIELCZOŚĆ: - ilość pikseli / cal/mm max 300dpi- 90x90 µm, D=33 cm - ilość linii max 2048 AMLCD dpix - NIEZAWODNOŚĆ: - zakres temperatur pracy C C - zakres temperatur magazynowania - wilgotność, - przyspieszenie, udary - WYMIARY, WAGA, Wizualizacja Informacji B.B.Kosmowski Nr 1.13

14 Wizualizacja Informacji - PISMO - DRUK - DISPLEJ - MULTIMEDIA POZYSKIWANIE - TRANSMISJA (SIEĆ) - PRZETWARZANIE - DOMENY ZASTOSOWAŃ: komputery (PC,...), workstation CAD TV / rozrywka WYMAGANIA : - lepsze właściwości, - uniwersalne, łatwiejsze przystosowanie do zastosowań - wzrastające moŝliwości, złoŝoność i skomplikowanie aplikacji URZĄDZENIA WIZUALIZACJI INFORMACJI Hardcopy / druk Soft obrazy chwilowe DRUKARKI - znakowe Klasyfikacja: DISPLEJE - liniowe - matrycowe bezpośrednie - projekcyjne - OFF Screen BADANIA: - unormowanie procedury badania właściwości displeji, - bardzo róŝnorodne warunki zastosowań, - problem operatora subiektywizacj odbioru informacji B.B. Kosmowski Nr 1.14

15 Dyspleje dzisiaj jutro Wielkość obrazu Rozdzielczość Dynamika 10mm - kilkanaście metrów max dpi Xµs X00ms pamięć Barwa B/W 256 barw 16 x 10 6? Moc sterowania XmW / cm 2 do XkW Elastyczne podłoŝe Nowe technologie nano, diament... Nowe techniki fuzja obrazów Wiele technologii wizualizacji informacji o unikatowych właściwościach Zastosowanie technologii optymalnej dla specyficznej aplikacji

16 Wizualizacja Informacji - Podsumowanie Wykład Grupy parametrów charakteryzujących displeje. 2. Typy obrazów realizowanych na przetwornikach e-o. 3. Klasyfikacja przetworników e-o. 4. Klasyfikacja displejów. 5. Zakresy zmienności parametrów charakteryzujących displeje. B.B. Kosmowski Nr 1.16