Векторный монитор , векторный дисплей или каллиграфический дисплей — это устройство отображения , которое использовалось для компьютерной графики вплоть до 1970-х годов. Это тип ЭЛТ , похожий на ранние осциллографы . В векторном отображении изображение состоит из нарисованных линий, а не из сетки светящихся пикселей , как в растровой графике . Электронный луч следует по произвольному пути, отслеживая соединенные наклонные линии, а не следуя одному и тому же горизонтальному растровому пути для всех изображений. Луч пропускает темные участки изображения, не заходя в их точки.
В некоторых дисплеях с вектором обновления используется обычный люминофор , который быстро тускнеет и требует постоянного обновления 30–40 раз в секунду для отображения стабильного изображения. Этим дисплеям, таким как Imlac PDS-1 , требуется некоторая локальная память обновления для хранения данных конечной точки вектора. В других дисплеях с аккумуляторной трубкой , таких как популярный Tektronix 4010 , используется специальный люминофор, который продолжает светиться в течение многих минут. Дисплеи хранения не требуют локальной памяти. В 1970-х годах оба типа векторных дисплеев были гораздо более доступными, чем дисплеи с растровой растровой графикой, когда мегапиксельная компьютерная память была еще очень дорогой. Сегодня растровые дисплеи заменили почти все виды векторных дисплеев.
Векторные дисплеи не страдают от артефактов отображения, связанных с сглаживанием и пикселизацией , особенно на черно-белых дисплеях; Цветные дисплеи сохраняют некоторые артефакты из-за своей дискретной природы, но они ограничены отображением только контура фигуры (хотя продвинутые векторные системы могут обеспечить ограниченное количество затенения). Текст грубо нарисован короткими штрихами. Векторные отображения обновления ограничены по количеству строк или количеству текста, которые могут отображаться без мерцания обновления. Неравномерное движение луча происходит медленнее, чем устойчивое движение луча растровых дисплеев. Отклонения луча обычно вызываются магнитными катушками , и эти катушки сопротивляются быстрым изменениям тока .
Векторный дисплей был впервые изобретен Джонатаном Зеннеком с помощью электронно-лучевой трубки Брауна. Его решение позволило создавать фундаментальные сигналы с использованием двух отклоняющих кожухов и мощного катода внутри трубки для создания непрерывно свипируемого изображения. [1] Это устройство использовалось ранними радиоинженерами, но не было практичным до тех пор, пока Джон Бертран Джонсон не внедрил горячий катод , чтобы резко снизить требования к напряжению для устройства. Впоследствии электронно-лучевой осциллограф был коммерциализирован и стал основой современного осциллографа. [2]
Осциллографы использовались инженерами-электриками для составления карт физических сил, а также инженерами звукозаписи, чтобы понять природу человеческих голосов. [3] Дисплеи также стали частым дополнением к современным электронно -аналоговым компьютерам для визуализации сложных сил. Первые системы RADAR использовали векторные графические осциллографы для отображения положения самолетов.
Векторная графика в компьютерах впервые появилась в системе Whirlwind , созданной Лабораторией Линкольна Массачусетского технологического института . Используя осциллографические трубки, дисплеи Whirlwind могли отображать сложные показания траектории полета, а также являлись местом проведения первой графической демонстрации Bouncing Ball (1951). В 1956 году первая световая ручка была реализована на основе системы Whirlwind. Эти технологии затем легли в основу передовой системы ПВО США SAGE , которая была полностью задействована в 1958 году. [4]
В 1963 году Иван Сазерленд из Массачусетского технологического института впервые использовал векторный графический дисплей для Sketchpad , своей новаторской программы САПР . В 1968 году он и его команда снова использовали векторный монитор для отображения каркасных изображений 3D-моделей. На этот раз дисплей крепился на голову . Очевидно тяжелая система поддерживалась конструкцией опорного рычага под названием « Дамоклов меч» . Эта система широко считается первой компьютерной виртуальной реальностью .
В 1970 году на авиашоу в Фарнборо в Великобритании компания Sperry Gyrscope ( Брэкнелл , Англия) продемонстрировала первый в истории векторный графический видеодисплей от британской компании. Он имел аналоговый монохромный дисплей со специальной электроникой, разработанной Джоном Аткинсом из Sperry, который позволял рисовать на экране векторы между двумя парами координат. В Фарнборо дисплей использовался для демонстрации возможностей нового военного компьютера Sperry 1412 — на нем было показано работающее программное обеспечение, которое в реальном времени рисовало вращающийся куб с проволочным каркасом, скорость которого можно было регулировать в любом из трех измерений. Эта демонстрация вызвала значительный интерес к компьютеру Sperry 1412, который затем стал основой ряда крупных проектов ВМС Франции и Королевского флота в период с 1972 по 1992 год.
Среди векторных дисплеев выделяются компьютерные терминалы Tektronix с большим экраном, в которых используются ЭЛТ прямого обзора. (ЭЛТ имеет по крайней мере один заливной пистолет и специальный тип экрана дисплея, более сложный в принципе, чем простой люминофор.) Но это постоянное изображение нелегко изменить. Как и в случае с Etch-a-Sketch , любое удаление или перемещение требует стирания всего экрана ярко-зеленой вспышкой, а затем медленной перерисовки всего изображения. Анимация на мониторе такого типа нецелесообразна.
Векторные дисплеи использовались для проекционных дисплеев в истребителях из-за более ярких дисплеев, которых можно было добиться за счет более медленного перемещения электронного луча по люминофорам. Яркость имела решающее значение, поскольку дисплей должен был быть хорошо виден пилоту под прямыми солнечными лучами.
.jpg/1280px-Space_Rocks_(game).jpg)
Векторные мониторы также использовались в некоторых аркадных играх конца 1970-х — середины 1980-х годов, таких как Armor Attack , Asteroids , Omega Race , Tempest и Star Wars , [5] и в домашней игровой консоли Vectrex .
Hewlett-Packard выпустила серию XY (векторных) дисплеев с большим экраном, первым из которых была модель 1300 с частотой 20 МГц и размером 8x10 дюймов. ЭЛТ имела внутреннюю, специально профилированную, очень мелкую сетку, работающую при низком потенциале, которая была размещена после отклоняющих пластин на выходе из орудия. Электростатическое поле 17 кВ между этой сеткой и отдельным проводящим покрытием, заряженным до конечного ускоряющего потенциала внутри воронки ЭЛТ, ускоряло электронный луч как в осевом, так и в радиальном направлении, расширяя возможный размер изображения, чтобы покрыть экран размером 8x10 дюймов длиной 17,75 дюйма. Без сетки ЭЛТ размером 8х10 дюймов должна была бы быть почти в три раза длиннее . Гораздо более громоздкие и менее эффективные ламповые электростатические усилители отклонения могли работать при напряжении в сотни вольт.
Некоторые векторные мониторы способны отображать несколько цветов, используя либо типичную теневую маску RGB CRT, либо два слоя люминофора (так называемый « цвет проникновения »).
Atari использовала термин «цветной квадраскан» для описания версии с теневой маской, используемой в их аркадных играх. [8] [9]
В проникающих трубках, контролируя силу электронного луча, можно заставить электроны достигать (и освещать) один или оба слоя люминофора, обычно создавая выбор зеленого, оранжевого или красного цвета.
Tektronix в течение нескольких лет производила цветные осциллографы с использованием ЭЛТ проникновения, но спрос на них был низким. [ нужна цитата ]
Некоторые монохромные векторные дисплеи могли отображать цвет с помощью периферийных устройств, таких как Vectrex 3-D Imager.