CC BY
3
ОТ ЦИФРОВЫХ ЗНАКОВ АРАБСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ К НОВЫМ
ЦИФРОВЫМ ЗНАКАМ
А.В. Патраль, ст. науч. сотр.
Всесоюзный научно-исследовательский институт методики и техники разведки
(Россия, г. Санкт-Петербург)
Аннотация. В статье рассматривается новый алфавит цифровых знаков на основе 4-сегментного цифрового формата индикатора. Начертания знаков на основе новых цифровых форматов имеют значительные преимущества перед начертанием знаков на основе 7-сегментного формата. Использование новых знаков может найти применение там, где требуется наилучшее различение и опознание их, в том числе и при создании новых моделей табло электронных часов.
Ключевые слова: цифровые знаки, элемент отображения, обнаружения знака, различение знака, опознание знака.
Введение. С 1700 года в России введено новое летоисчисление. Петр I специальным указом предписал день после 31 декабря 7208 года от «сотворения мира» считать 1 января 1700 года от «Рождества Христова».
После введения нового летоисчисления и арабских цифр еще двадцать лет (до 1721 года) цифрами служили буквы алфавита Кириллицы. Они применялись в быту, в книгах, чеканились на монетах [1].
Однако, несмотря на позднее, чем в Европе, внедрение арабских цифр в научную и повседневную жизнь России, следует отметить, что русская десятичная система, родившись в XVI веке, ушла далеко вперед от того, что было во многих других странах Европы. Московский счетный рубль, ставший с 1535 года основой единой денежной системы России, был разделен на 100 копеек.
Франк швейцарский, равный 100 сантимам, появился только в 1850 году;
Марка германская равная 100 пфеннигов появилась в 1871 году;
Крона австрийская, состоящая из 100 геллеров появилась в 1892 году;
Фунт стерлингов в Англии разделили на 100 пенсов только в 1971 году.
Десятичная система, применяемая в России, позволила создать такое удивительное и простое устройство, как русские счеты. Мастерство, с которым делали довольно сложные расчеты на этом эффективном средстве вычисления торговцы и канцелярские служащие, вызывало немалое удивление в просвещенной Западной Европе.
Цифровые знаки арабского происхождения
Современные цифры арабского происхождения, представляющие собой один из видов визуального кодирования цифровых знаков (0 1 2 3 4 5 6 7 8 9), а именно, кодирование формой, хорошо опознаются, хорошо различимы и прочно укоренились в нашу жизнь, стали привычными за 300 лет их применения на Руси. В середине XX века удалось разбить цифровые знаки арабского происхождения на сегменты, что позволило сократить число линий связи с 10 до 7 управления элементами индикатора, упростив кодирование ими (рис. 1).
Рис. 1. Цифровые знаки на основе 7-сегментного формата, представленного цифрой 8
Поэтому мы не задумываемся о каком-либо ином виде визуального кодирования цифровых знаков арабского происхождения, ставших привычными, о замене их другими цифровыми знаками или символами, обеспечивающими максимальную эффективность обнаружения, различения, идентификации и опознания их. Новое визуальное кодирование позволило бы достигнуть как максимальной скорости и надежности приема и переработки цифровой информации, так и максимального экономического эффекта при их применении.
Цифровые знаки (рис. 1), формируемые на основе 7-сегментного формата различаются числом элементов отображения [2,
с. 91], различной величиной площади контура знака, занимаемой высветившимися элементами формата, различной яркостью свечения. Расположение двух или трех воспроизводимых параллельных линий из элементов, находящихся на некотором расстоянии друг от друга, снижает разрешающую способность знаков, которая ухудшает восприятие знака.
Знаки на основе 4-сегментного формата
На основе 7-сегментного формата был создан 6-сегментный формат (рис. 2) без среднего горизонтального элемента его
[3].
Рис. 2. 6-сегментный формат (а) и цифровые знаки на его основе (б)
Эффективный угловой размер [3] знаков 6-сегментного формата в два раза больше эффективного размера знаков 7-сегментного формата. Средняя величина коэффициента разрешающей способности начертания на знак [4] уменьшилась в связи с начертанием знаков. Различение знака улучшилось. Величина эквивалентной
площади идентификация в среднем на знак увеличилась [5] из-за уменьшения числа элементов в знаках. Исходя из начертания знаков 7-сегментно формата, легко перейти на 4-сегментный формат из верхних или нижних элементов 7-сегментного формата (рис. 3).
4-сегм 0 1 2 3 4 5 б 7 8 9_
□ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □
а б
Рис. 3. 4-сегментный формат (а) и цифровые знаки на его основе (б)
Эффективный угловой размер 4-хсегментных знаков равен эффективному угловому размеру знаков 7-сегментного формата [3].
Порядок начертания знаков, как на основе 6-сегментного формата, так и 4-сегментного формата совпадает с поряд-
ком начертания знаков 7-сегментного формата, при котором величина числа не зависит от начертания знака. Чтобы величина числа в какой-то степени определяя-лась начертанием знака [6], необходимо изменить порядок начертания знаков (рис.4).
а о
Рис. 4. 4-сегментный формат (а) и цифровые знаки на его основе (б)
Величина числа тем больше, чем больше число сегментов в начертании знака. При равном числе сегментов в начертании знака, величина числа тем больше, чем на
больший угол по часовой стрелке повернуто начертание знака, отображающее меньшее число в группах чисел от 2 до 5 и от 6 до 9.
Г "П Е П
О
о □
1_ _1 Ш I]
Рис. 5. Порядок начертания знаков в десятичном 4-х позиционном алфавите
Начертание знака, соответствующее числу 0, имеет наибольшее число сегментов. Такое распределение начертания знаков имеет преимущество в устройствах для измерения и индикации величины угла поворота вала [6] и для более быстрого усвоения алфавита знаков.
В автоматических системах регулирования и контроля параметров объекта можно воспользоваться параллельным размещением 4-сегментных форматов [7] на одном условном знакоместе (рис. 6).
Рис. 6. Три формата (б,в,г) размещены на одном условном знакоместе (а)
В рабочем режиме измеряемая величина параметра объекта отображается знаками среднего габаритного размера 4-сегментного индикатора (рис.6в). При уменьшении измеряемого параметра объекта за пределы рабочего режима его измеряемая величина отображается знаками наименьшего габаритного размера 4-сегментного индикатора (рис.6б). При увеличении измеряемого параметра объекта за пределы рабочего режима его измеряемая величина отображается знаками наибольшего габаритного размера 4-хпозиционного индикатора (рис.6г). Таким образом, переходы от «Рабочего режима» работы к «Аварийным режимам » на цифровом табло индицируются:
1. Сменой цифровой величины измеряемого параметра объекта.
2. Сменой масштаба отображения знаков.
Такое визуальное изменение на индикаторе обращает повышенное внимание оператора на принятие каких-либо решений в отношении режимов работы объекта (скорости, объема, высоты, дальности и т.д.) и является сигналом в изменении режима работы его. Эффективность восприятия цифровой информации оператором возрастает.
При использовани цветовых различений параллельно расположенных 4-сегментных форматов можно добиться уменьшения габаритного размера состав-
ного индикатора, без уменьшения инфор- мационной емкости последнего (рис. 7):
Рис. 7. Трехразрядные составные индикаторы (а, б, в)
1 вариант. Использование каждого составного индикатора (рис. 10 а, б, в) в трехпозиционном управлении в автоматических системах регулирования и контроля трех параметров объекта (см. рис. 6).
2 вариант. Использование одновременно всех трех составных индикаторов для
индикации трех параметров по трем объектам. В этом случае трехразрядная информация прочитывается последовательно для каждого объекта, как по размеру, так и по окрашиванию ее в свой цвет (рис.8).
Рис. 8.Четырехсегментный формат (а), порядок начертания цифровых знаков от 0 до 9 и три трехразрядных записей информации (в, г, д) на основе параллельно расположенных
4-хсегментных форматов
Чтение информации как обычно происходит слева направо:
для трех разрядов большего по габаритному размеру знаков (рис. 8 в, г, д - 0.23 -синий цвет);
для трех разрядов среднего по габаритному размеру знаков (рис. 8 в, г, д - 870 -красный цвет);
для трех разрядов мпеньшего по габаритному размеру знаков (рис. 8 в, г, д -694 - зеленый цвет).
Трехразрядные составные индикаторы с параллельным расположением четырех-сегментных форматов, на три цвета (рис. 8 в, г, д) могут быть использованы для индикации в автоматических системах при измерении трех параметров трех объектов. Смена габаритного размера и цвета знака происходит при переходе от рабочего режима (рис.8, в, г, д - средний размер знаков - красный цвет) к аварийному режиму. В аварийном режиме измеряемая величина параметра объекта может выходить за пределы рабочей величины в ту или иную
сторону. На контролируемом объекте может создаваться аварийная ситуация при увеличении (рис. 8 в - д - большой размер знаков - синий цвет) или при уменьшении (рис. 8 в - д - меньший размер знаков- зеленый цвет) измеряемой величины параметра объекта. Индикация состояния того или иного режима работы объекта показы-ваает не только численное значение измеряемой величин, но подтверждается изменением габаритного размера знаков и их цветом. Такое визуальное изменение на индикаторе обращает повышенное внимание оператора на принятие каких-либо решений в отношении параметров объекта (скорости, объема, высоты, дальности и т.д.) и является сигналом изменения режима работы.
При последовательном классическом чтении цифровой информации, например, на четырехразрядном табло (например, табло электронных часов) при четырех знакоместах взгляд перемещается слева направо от одного разряда к другому.
Параллельное расположение форматов
При использовании 4-хсегментных форматов расположенных на одном условном знакоместе (один составной инди-
катор), например, в электронных часах также потребуется для отображения текущего времени 4 разряда (рис. 9а - 00 час 00 мин и рис. 9б - 01 час 48 мин).
Рис. 9. Однознакоместный составной индикатор на четыре разряда, используемый в качестве табло электронных часов
Меньшие по габаритным размерам информационные поля двух цифровых форматов используются для отображения текущего времени в часах (рис.9б - 01 час). Большие по габаритным размерам информационные поля двух других цифровых форматов используются для отображения текущего времени в минутах (рис.9б - 48 минут). Старший разряд текущего времени в часах - наименьший размер формата, младший разряд текущего времени в минутах - наибольший размер формата.
Старшие разряды текущего времени в часах и минутах красного цвета свечения. Младшие разряды текущего времени в часах и минутах синего цвета свечения. Че-тырехсегментный формат имеет достаточно большое место между противоположными сегментами, чтобы отобразить, например, фото будущего обладателя именных электронных часов. Именные часы могут быть востребованы, тем более что они могут быть изготовлены и округлой формы (рис. 10).
01 час 48 минут
Рис. 10. Однознакоместный составной индикатор на четыре разряда, используемый
в качестве табло электронных часов
Четырехсегментное представление допускает начертание знаков как прямоугольной формы (рис. 9), так и овальной формы (рис. 10).
В 2017 году исполнилось 50 лет со дня рождения Филиппа Киркорова. Можно воспользоваться этой датой, чтобы записать ее цифровыми знаками нового поколения. 50 лет (рис. 11 а, в) записаны на основании форматов в виде контура квадрата и виде контура круга, соответственно.
Таким же образом, можно прочесть на электронном табло (рис. 11 б, г) запись 10 часов 10 минут (как на основе прямоугольных форматов, так и на основе овальных форматов). Меньшие по габаритному размеру форматы предназначены для записи десятков и единиц минут. Большие по габаритному размеру форматы предназначены для записи десятков и единиц часов.
Рис. 11. Однознакоместный составной индикатор на два (а, в) и на четыре разряда (б, г) для записи числа 50 и в качестве табло электронных часов (10 час 10 мин) прямоугольными и округлыми цифрами
В 2017 году исполнилось 80 лет со дня рождения Иосифа Кобзона. Можно воспользоваться этой датой, чтобы записать ее цифровыми знаками нового поколения. 80 лет (рис. 12) записаны на основании
форматов в виде контура квадрата и виде контура круга, соответственно.
Таким же образом, можно прочесть на электронном табло (рис. 12) запись 08 часов 30 минут (как прямоугольного формата, так и овального формата).
Рис. 12. 80 лет И. Кобзону (запись на первом и третьем фрагментах) и табло электронных
часов с портретом
Поздравительные цифровые записи в виде ореолов вокруг портретов юбиляров представлены красным цветом. Только недостатки печати берут на себя ответственность за черный цвет.
Настольные домашние часы, выполненные на светодиодах конструктивно можно использовать в виде электронного фонаря (рис. 13).
:г*ЛV}}:: : •
Рис. 13. Электронные часы - фонарь
В режиме индикации временных про- работы светодиодов. При больших разме-межутков времени (рис. 12 б, справа - за- рах индикаторов цифровое представление пись 20 час 20 мин) ток питания светодио- параллельным видом записи чисел до 3-4 дов ограничен. В режиме фонаря источник разрядов можно допустить одним цветом. питания подключен на полную мощность
Библиографический список
1. Щелоков А. Свидетели истории. - Москва. "Молодая гвардия", 1987.
2. Вуколов Н.И., Михайлов А.Н. Знакосинтезирующие индикаторы. Справочник. - Москва. «Радио и связь», 1987. - 576 с.
3. Патраль А.В. Устройство для индикации. Патент № 2037886 на изобретение выдан 19 июня 1995 года.
4. Патраль А.В. Индикатор матричный с наилучшим восприятием цифровых знаков. Патент № 2338270 на изобретение выдан 19 ноября 2008 года.
5. Патраль А.В. Устройство для индикации с наилучшей идентификацией знаков. Патент № 2460151 на изобретение выдан 27 августа 2012 года.
6. Патраль А.В. Устройство для измерения и индикации величины угла положения вала. Патент №2231215 на изобретение выдан 20.06.2004 г.
7. Патраль А.В. Индикатор цифровой сегментный с параллельным отображением знаков. Патент №2311692 на изобретение выдан 27.11.07.
FROM DIGITAL SIGNAGE OF ARAB ORIGIN TO NEW DIGITAL SIGNS A.V. Patral, senior researcher
All-Union scientific research institute of technology and techniques prospecting (Russia, St. Petersburg)
Abstract. The article discusses a new alphabet based on digital signage 4-segment digital indicator. Alternate characters based on new digital formats have significant advantages over bold characters based on the 7-segment format. The use oof new characters can find application where you want the best distinction and identification oof them, including the creation oof new models of electronic scoreboard clock.
Keywords: digital signs, display element, mark detection, distinguishing mark, identification sign.
