Почему ЭЛТ имеют 3 электронных пушки?

42

Некоторое время я размышлял об этом:

Поскольку люминофор будет оставаться возбужденным в течение определенного периода времени, я мог бы предположить, что одна электронная пушка может нацеливаться на красный, зеленый и синий люминофоры последовательно, вместо этого имея 3 параллельных пучка. Это также решило бы все проблемы сходимости.

Поскольку индустрия шла с 3 лучами, а трубы разработаны людьми, намного более знающими меня, у них, очевидно, есть веская причина использовать 3 луча, и я хотел бы знать, в чем заключается недостаток моего мышления.

Томас
источник
12
Луч должен был быть модулирован с три раза более высокой частотой, и малейшая фазовая ошибка привела бы к плохим цветам
Хаген фон Айцен
2
Как именно электронная пушка решит проблемы сходимости?
Дмитрий Григорьев
Взгляните на Тринитрон: одиночный пистолет с 3 электродами.
Карл Виттофт
2
@Carl, это все еще 3 независимых луча, а не один, последовательно освещающий люминофоры
Томас
Было несколько разных схем, использующих меньшее количество «пушек».
Hot Licks

Ответы:

67

Первые цветные телевизоры были построены полностью из аналоговых компонентов. Было бы чрезвычайно трудно объединить три цвета в единую электронную пушку с технологией, доступной в то время.

Кроме того, отдельные пистолеты позволяют отдельное возбуждение соответствующих наборов люминофорных точек через теневую маску именно потому, что они находятся в физически различных местах. Это четкий угол прихода, который гарантирует, что каждый электронный луч возбуждает только тот цвет, который должен.

Помните, что люминофорные точки НАМНОГО меньше диаметра электронного луча, когда он достигает экрана. Если бы у вас была одиночная электронная пушка и не использовалась теневая маска, точки люминофора должны были бы быть несколько больше диаметра луча, чтобы предотвратить «кровотечение» среди цветов, что сделало бы их нежелательно большими («зернистыми») при просмотре.


Тем не менее, был по крайней мере один экспериментальный дизайн, который действительно использовал единственное оружие и мультиплексирование цветов с временным разделением. В нем использовались вертикальные полосы люминофора, с дополнительной полосой, обращенной внутрь, включенной в каждую группу. Эта направленная внутрь полоса производила вспышки света, которые улавливались фотоумножителем, встроенным в ЭЛТ, и эти импульсы использовались для синхронизации схемы мультиплексирования цвета с фактическим положением луча.

Само собой разумеется, это никогда не завоевывало популярность.

Дэйв Твид
источник
1
Спасибо за объяснение. Итак, теневая маска построена так, что угол от луча учитывается в?
Томас
3
Да. Одна из регулировок сходимости называется «чистота», при которой небольшие несоответствия из-за производственных допусков и внешних магнитных полей устраняются.
Дэйв Твид
Dang @DaveTweed ты избил меня до провода; D
Trevor_G
3
Среди прочего, мультиплексная конструкция с одним пистолетом страдала от плохой яркости.
Neil_UK
6
@PeterGreen: Diamondtron был версией Mitsubishi Sony Trinitron. В этой конструкции используется «одиночный пистолет», но все еще имеется три отдельных электронных пучка и модифицированная теневая маска, называемая «решеткой апертуры».
Дэйв Твид
49

Монохромный телевизор имеет только один пистолет, который рисует линии на экране. Цветной телевизор должен раскрасить три цвета на экране.

Классический телевизионный сигнал состоит из трех цветовых каналов, смешанных в один сигнал и мультиплексированных по времени. Эта информация отделяется, чтобы генерировать уровни интенсивности красного, зеленого и синего для луча при его прохождении.

К сожалению, для того, чтобы цвета оставались четкими, вы не хотите, чтобы красная информация красилась поверх зеленого и синего, и наоборот.

Чтобы сделать это, изобретатели цветного телевидения придумали хитрый трюк, состоящий в том, чтобы три орудия стреляли по экрану под небольшим углом. Лучи тогда должны пройти через экран отверстий. Экран эффективно создает тень повсюду, за исключением того, где находится соответствующий цветной люминофор. То есть красный пистолет может светить только красным люминофором, зеленый - зеленым, а синий - синим.

введите описание изображения здесь

Обратите внимание, что пистолет не рисует пикселей. Луч больше, чем отверстия на экране. На самом деле телевизор не знает, сколько пикселей на экране.

Может ли это быть сделано сегодня с помощью единственной пушки и высокочастотного контроля над одним очень сильно сфокусированным электронным пучком, возможно, но это не будет простым делом. Без обратной связи о том, где луч на самом деле попадает на люминофор, вы чрезвычайно чувствительны к изменениям температуры в трубке, электронике и механическим изменениям.

Вы должны помнить, что в то время, когда был изобретен цветной телевизор, вакуумные трубки были нормой, а транзисторные телевизоры были несбыточной мечтой. На самом деле весьма примечательно, что им удалось сделать ЭЛТ такими же хорошими, как и они.

Конечно, современные телевизоры без ЭЛТ не работают таким образом и на самом деле управляются пикселями.

Trevor_G
источник
4
Теперь я понимаю, как маска позволяет каждому лучу попадать в нужный фосфор! Благодарность!
Томас
3
+1 Я бы предпочел, чтобы лучи на левой стороне были шире, чтобы увидеть эффект маски (и, возможно, видимые соседние отверстия), но, тем не менее, отличное объяснение.
Дабу
6
Вы сказали: «Телевизор не знает, сколько пикселей на экране». Да. Монохромный телевизор имеет линии сканирования по горизонтали, но изменение яркости при сканировании линии является непрерывным - в этом смысле «пикселей» нет вообще. Я не уверен, что люди понимают это сегодня. Таким образом, цветовые вариации также представляют собой непрерывные потоки, но физически было необходимо использовать точки люминофора и теневую маску для его построения. Он так же отличается от цифровых изображений, как аналоговый телефон от MP3.
3
Цветные точки на лицевой стороне CRT-маски не являются пикселями. На самом деле, в полностью аналоговой телевизионной системе нет пикселей. Пиксели (иначе, «PICture ELements») являются выборочными значениями 2D-изображения в точках на регулярной сетке. В аналоговой телевизионной системе отсутствуют пиксели, поскольку в горизонтальном направлении нет дискретизации. Значения для каждой строки отправляются в виде непрерывного аналогового сигнала.
Соломон Медленный
1
@jameslarge shadow mask делает выборку, не так ли? В противном случае, только на VGA ЖК-дисплеях не будет пикселей, если мы последуем за вами.
Руслан
19

Не все цветные телевизоры имеют 3 электронных пушки!

Я мог предположить, что единственная электронная пушка могла бы предназначаться для красных, зеленых и синих люминофоров последовательно вместо 3 параллельных лучей. Это также решило бы все проблемы сходимости.

Вы описываете, как работает кинескоп Trinitron от Sony . Он использует только одну электронную пушку!

Цитата со страницы Википедии :

Конструкция Trinitron включает в себя две уникальные особенности: одноручную трехкатодную кинескоп и решетку с апертурой в вертикальном положении.

Посмотрите это превосходное видео от Technology Connections для объяснения тринитронной трубки.

Не по теме: видел один раз телевизор Тринитрон, купил его, когда я мог себе это позволить, больше никогда не возвращался. Также моим первым монитором для ПК был маленький тринитрон.

Bimpelrekkie
источник
1
Был как раз, чтобы опубликовать это, побить меня к этому! Хотя у него было три катода, это было больше похоже на три орудия в одном
RoguePlanetoid
2
Trinitron имел уникальный субпиксельный рисунок, похожий на современные ЖК-дисплеи - вертикальные полосы рядом друг с другом, и даже им пришлось прибегнуть к отклонению в последний момент, чтобы достичь правильного субпикселя. Многие другие трубки имели подпиксели, расположенные в аккуратных треугольниках, поэтому было нелегко сканировать их горизонтально одним лучом.
Agent_L
3
Тринитрон использовал 3 электронных пушки. Не один..!! Я взломал один из этих ЭЛТ, и я чертовски уверен в этом.
Соосай Стивен
6
Чтобы устранить некоторую путаницу. Электронная пушка Тринитрон была единой сборкой, но она все еще производила три пучка рядом. Их отличие от других ЭЛТ заключалось в том, что они были расположены горизонтально и по линии, а не в виде треугольника, что позволяло проецировать изображение через вертикальную решетку, называемую решеткой апертуры, а не точечной маской, а люминофоры представляли собой непрерывные вертикальные линии, а не короткие точки / бары.
Томасруттер
1
Несмотря на рекламу Sony, Trinitron CRT имеют «почти» три электронные пушки и производят три отдельных пучка. Три пистолета имеют общий корпус и первый анод, но имеют отдельные катоды и решетки. Взгляд на схему телевизора Тринитрон ясно покажет это. Статья Википедии, скажем так, преувеличивает ситуацию.
Джейми Ханрахан
9

Попытка написания 3-х цветов одним лучом была опробована, это называется «трубка указателя луча». Используя информацию обратной связи по положению, можно сделать узкий электронный пучок для сканирования по 1 полосе люминофора. Повторите 3 раза для 3 цветов.

https://en.wikipedia.org/wiki/Beam-index_tube

Преимущества:

  • Эффективность в 3 раза выше из-за отсутствия теневой маски.

  • Более тонкий пистолет (всего 1 катод), более тонкая шейка, меньший объем магнитного поля, более эффективное отклонение.
  • Возможности для плоской лицевой панели и / или мелкого конуса.

Недостатки:

  • Электронный пучок принципиально не может быть узким при высоком токе из-за отталкивания электронов.
  • Где взять информацию об индексации? Датчик тока в аноде на 30 кВ? Датчик света, использующий невидимый свет?
  • Как точно направить луч? Магнитное отклонение относительно медленно.
  • Вы также должны направить луч в почти черный цвет. Готовы ли вы отказаться от глубокого черного цвета для более сильного сигнала обратной связи?
  • Требуется тройная полоса пропускания видеосигнала. Проблематично для HDTV.

Это была неудачная попытка продлить жизненный цикл ЭЛТ, когда плазма и ЖК-дисплеи уже были на горизонте. Теневая маска со всеми ее сложностями проще.

Подумайте об этом: цветные фильтры на ЖК-панели эквивалентны теневой маске, они также поглощают 2/3 света. Решение этого должно быть намного проще, чем индексирование ЭЛТ, но никто, кажется, не делает этого. Индустрия отображения очень инертна. Стоимость изменений очень высока.

PS У пистолета Sony Trinitron есть 3 катода в 3 пистолетах, которые имеют одну большую основную линзу. 3 линейных пистолета не являются уникальными для Trinitron, но они позволяют использовать теневую маску «апертурную сетку», состоящую только из вертикальных проводов. Для практических целей это просто еще одна теневая маска, с некоторыми + и -.

PPS Вы также можете использовать 1 черно-белый дисплей с циклическим цветным фильтром вне его, это дает вам «последовательный цвет поля». Большинство проекторов DLP (от TI) делают это. Это экономит вам 2 дополнительных сканера, и они достаточно быстры, чтобы справиться с этим.

StessenJ
источник
1

ЭЛТ с теневой маской, вместо использования одной электронной пушки, использует 3 разных пушки, размещенных одна за другой, чтобы сформировать треугольник или «дельту». Каждая точка пикселя на экране также состоит из 3 типов люминофоров, чтобы производят красный, синий и зеленый цвета. На этой пластине расположены отверстия, расположенные стратегически, поэтому, когда лучи трех электронных пушек фокусируются на определенном пикселе, они фокусируются только на конкретном цветообразующем пикселе.

Эти дисплеи также называются обновлениями при рисовании линий, поскольку изображение исчезает (как правило, примерно через 100 миллисекунд), и изображения должны постоянно обновляться, чтобы человеческое постоянство зрения заставляло их восприниматься как статичные изображения. Они дорогостоящие с одной стороны, а также имеют тенденцию мерцать при отображении сложных изображений

user174806
источник
1

Я нахожу забавным, что ваш вопрос гласит: «Это также решило бы все проблемы конвергенции». удалив механизм цветоделения и конвергенции. Разрешение цветовой маски оказывается полуортогональным к разрешению телевизионного изображения (которое, строго говоря, определяется точно только по вертикали, поскольку по горизонтали луч изменяется вместе с аналоговым сигналом): одна «точка» нечетко ограничена и представлена несколько красных, зеленых и синих люминофорных зон. Регулировка цвета гарантирует, что пистолеты, маска и люминофоры взаимодействуют таким образом, что загораются только цветные точки правильного вида.

Тринитон заменяет шестиугольную сетку цветными полосами, уменьшая необходимое количество черного между цветами: «маска» состоит из вертикальных проводов. Чтобы стабилизировать их, есть два горизонтальных переплетенных провода, которые выглядят как слегка темные линии на экране.

В любом случае фокус луча достаточно широк, чтобы различные линии на экране покрывали достаточно смежные области, и это значительно меньше, чем размер цветных точек или полос. Разница подтверждается цветовой маской и может быть откалибрована независимо от общей геометрии изображения, которая является менее точной.


источник