¿Por qué los CRT tienen 3 cañones de electrones?

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Me he estado preguntando sobre esto por un tiempo:

Dado que el fósforo permanecerá excitado durante un cierto período de tiempo, me imagino que un solo cañón de electrones podría apuntar a los fósforos rojo, verde y azul secuencialmente en lugar de tener 3 haces paralelos. Esto también resolvería todos los problemas de convergencia.

A medida que la industria comenzó con 3 haces y los tubos están diseñados por personas mucho más conocedoras que yo, obviamente tienen una buena razón para usar 3 haces y me gustaría saber dónde está el defecto en mi pensamiento.

crt

— Thomas
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El haz tendría que ser modulado con una frecuencia tres veces mayor y el más mínimo error de fase daría como resultado malos colores

— Hagen von Eitzen

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¿Cómo resolvería exactamente un solo cañón de electrones problemas de convergencia?

— Dmitry Grigoryev

Echa un vistazo al Trinitron: pistola simple con 3 electrodos.

— Carl Witthoft

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@Carl, todavía son 3 haces independientes en lugar de uno que ilumina los fósforos secuencialmente

— Thomas

Ha habido varios esquemas diferentes que emplean menos "armas".

— Hot Licks el

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Los primeros televisores en color se construyeron completamente a partir de componentes analógicos. Hubiera sido extremadamente difícil secuenciar tres colores a través de un solo cañón de electrones con la tecnología disponible en ese momento.

Además, las pistolas separadas permiten la excitación separada de los conjuntos de puntos de fósforo correspondientes a través de la máscara de sombra precisamente PORQUE están en lugares físicamente distintos. Es el ángulo de llegada distinto el que asegura que cada haz de electrones excita solo el color que se supone que debe.

Recuerde, los puntos de fósforo son MUCHO más pequeños que el diámetro del haz de electrones cuando llega a la pantalla. Si tuviera una sola pistola de electrones y no tuviera una máscara de sombra, los puntos de fósforo tendrían que ser algo más grandes que el diámetro del haz para evitar el "sangrado" entre los colores, lo que los haría objetivamente grandes ("granulados") cuando se vean.

Dicho esto, había al menos un diseño experimental que usaba una sola pistola y multiplexación por división de tiempo de los colores. Usó franjas verticales de fósforo, con una franja adicional hacia adentro incluida en cada grupo. Esta franja hacia adentro produjo ráfagas de luz que fueron capturadas por un fotomultiplicador integrado en el CRT, y estos pulsos se usaron para mantener el circuito de multiplexación de color sincronizado con la posición real del haz.

No hace falta decir que nunca se dio cuenta.

— Dave Tweed
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gracias por la explicación. Entonces, ¿la máscara de sombra está construida de manera que el ángulo del haz se tenga en cuenta?

— Thomas

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Sí. Uno de los ajustes de convergencia se llama "pureza", en el que se desconectan las ligeras desalineaciones debidas a las tolerancias de fabricación y los campos magnéticos externos.

— Dave Tweed

Dang @DaveTweed me golpeaste hasta el alambre; D

— Trevor_G

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El diseño multiplexado de una pistola sufría de poco brillo, entre otras cosas.

— Neil_UK

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@PeterGreen: Diamondtron era la versión de Mitsubishi del Sony Trinitron. Este diseño utiliza una "pistola única" pero aún tiene tres haces de electrones distintos y una máscara de sombra modificada llamada "rejilla de apertura".

— Dave Tweed

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Un televisor monocromo tiene una sola pistola que pinta líneas en la pantalla. Un televisor a color necesita pintar tres colores en la pantalla.

Una señal de TV clásica tiene los tres canales de color mezclados en una sola señal y tiempo multiplexado. Esta información se separa para generar los niveles de intensidad rojo, verde y azul para el haz a medida que lo atraviesa.

Desafortunadamente, para mantener los colores nítidos, no desea que la información roja se pinte sobre el verde y el azul, y viceversa.

Para hacer eso, a los inventores de la televisión en color se les ocurrió un ingenioso truco de disparar tres armas a la pantalla en un ligero ángulo. Las vigas deben pasar a través de una pantalla de agujeros. La pantalla crea efectivamente una sombra en todas partes, excepto donde está el fósforo de color apropiado. Es decir, el arma roja solo puede brillar sobre fósforo rojo, verde sobre verde y azul sobre azul.

Tenga en cuenta que la pistola no está pintando píxeles. El haz es más grande que los agujeros en la pantalla. De hecho, el televisor no tiene idea de cuántos píxeles hay en la pantalla.

Podría hacerse eso hoy con un solo arma y control de alta frecuencia sobre un solo haz de electrones muy enfocado, posiblemente, pero no sería una cuestión simple. Sin retroalimentación de dónde está realmente el rayo golpeando el fósforo, usted es extremadamente sensible a los cambios de temperatura en el tubo y las variaciones electrónicas y mecánicas.

Hay que recordar que en el momento en que se inventó la televisión en color, los tubos de vacío todavía eran la norma y las televisiones transistorizadas todavía eran un sueño imposible. De hecho, es bastante notable que lograron hacer CRT tan buenos como lo hicieron.

Por supuesto, los televisores modernos no CRT no funcionan de esta manera y en realidad funcionan con píxeles.

— Trevor_G
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¡Ahora entiendo cómo la máscara hace posible que cada haz golpee el fósforo correcto! ¡Gracias!

— Thomas

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+1 Hubiera preferido que las vigas del lado izquierdo fueran más anchas para ver el efecto de la máscara (y tal vez los agujeros vecinos visibles), pero sin embargo, una gran explicación.

— Dubu

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Usted dijo: "el televisor no tiene idea de cuántos píxeles hay en la pantalla". Sí. La TV monocroma tiene líneas de escaneo horizontalmente, pero la variación en el brillo a medida que se escanea la línea es continua, no hay 'píxeles' en absoluto en ese sentido. No estoy seguro de que la gente se dé cuenta de esto hoy. Así también, las variaciones de color son corrientes continuas, pero era físicamente necesario usar puntos de fósforo y la máscara de sombra para construirlo. Es tan diferente de las imágenes digitales como lo es el teléfono analógico de MP3.

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Los puntos de color en una cara CRT con máscara de sombra no son píxeles. De hecho, no hay píxeles en un sistema de televisión totalmente analógico. Los píxeles (también conocidos como "Elementos de imagen") son los valores muestreados de una imagen 2D en puntos de una cuadrícula regular. No hay píxeles en un sistema de TV analógico porque no hay muestreo en la dirección horizontal. Los valores para cada fila se envían como una forma de onda analógica continua.

— Solomon Slow

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@jameslarge shadow mask realiza el muestreo, ¿no? De lo contrario, las pantallas LCD solo VGA tampoco tienen píxeles si lo seguimos.

— Ruslan

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¡No todos los televisores en color tienen 3 cañones de electrones!

Me imagino que una sola pistola de electrones podría apuntar a los fósforos rojo, verde y azul secuencialmente en lugar de tener 3 haces paralelos. Esto también resolvería todos los problemas de convergencia.

Estás describiendo cómo funciona el tubo de imagen Trinitron de Sony . ¡Utiliza solo una pistola de electrones!

Cita de la página de Wikipedia :

El diseño Trinitron incorpora dos características únicas: el tubo de imagen de tres cátodos de una pistola y la rejilla de apertura alineada verticalmente.

Vea este excelente video de Technology Connections para obtener una explicación del tubo Trinitron.

Fuera de tema: vi una TV Trinitron una vez, compré una cuando pude pagarla, nunca volví. También mi primer monitor de PC fue un pequeño Trinitron.

— Bimpelrekkie
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Estaba a punto de publicar esto, ¡pásame! Aunque tenía tres cátodos, era más como tres pistolas en una

— RoguePlanetoid el

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Trinitron tenía un patrón de subpíxeles único similar a las pantallas LCD modernas: rayas verticales una al lado de la otra e incluso tuvieron que recurrir a la desviación de último momento para alcanzar el subpíxel correcto. Muchos otros tubos tenían subpíxeles dispuestos en triángulos limpios, por lo que no fue fácil escanearlos horizontalmente con un solo haz.

— Agent_L

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Trinitron usó 3 cañones de electrones. Ni uno..!! He abierto uno de esos CRT y estoy muy seguro de esto.

— soosai steven

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Para aclarar alguna confusión. El cañón de electrones Trinitron era un conjunto único, pero todavía producía tres haces uno al lado del otro. Su punto de diferencia con otros CRT fue que estos se dispusieron horizontalmente y en línea, en lugar de en un triángulo, lo que permite la proyección a través de una rejilla vertical llamada rejilla de apertura en lugar de una máscara de patrón de puntos, y los fósforos son líneas verticales continuas en lugar de Puntos cortos / barras.

— thomasrutter

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A pesar de la publicidad de Sony, los Trinitron CRT tienen "casi" tres cañones de electrones y producen tres haces separados. Las tres pistolas comparten un recinto común y un primer ánodo, pero tienen cátodos y rejillas separadas. Un vistazo al esquema de un televisor Trinitron lo mostrará claramente. El artículo de Wikipedia es, digamos, exagerando el caso.

— Jamie Hanrahan

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Se ha intentado escribir 3 colores con 1 haz, esto se llama un "tubo de índice de haz". Usando información de retroalimentación de posición, se puede hacer un haz de electrones estrecho para escanear sobre 1 franja de fósforo. Repita 3 veces para 3 colores.

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

Las ventajas son:

Eficiencia 3 veces mayor debido a la ausencia de máscara de sombra.
Pistola más delgada (solo 1 cátodo), cuello más delgado, menor volumen de campo magnético, desviación más eficiente.
Oportunidades para cara plana plana y / o cono poco profundo.

Las desventajas son:

Un haz de electrones fundamentalmente no puede ser estrecho a alta corriente, debido a la repulsión de electrones.
¿De dónde obtener la información de indexación? ¿Un sensor de corriente en el ánodo a 30 kV? ¿Un sensor de luz que usa luz invisible?
¿Cómo dirigir con precisión la viga? La desviación magnética es relativamente lenta.
También debe dirigir el rayo casi al negro. ¿Estás dispuesto a renunciar a un negro profundo para obtener una señal de retroalimentación más fuerte?
Se necesita un triple ancho de banda de la señal de video. Problemática para HDTV.

Fue un intento fallido de extender el ciclo de vida de los CRT cuando los plasma y LCD ya estaban en el horizonte. Una máscara de sombra con todas sus complicaciones es más simple.

Piense en esto: los filtros de color en un panel LCD son el equivalente de una máscara de sombra, también absorben 2/3 de la luz. Resolver esto debería ser mucho más fácil que indexar un CRT, sin embargo, nadie parece estar haciéndolo. La industria de la exhibición es muy inerte. El costo del cambio es muy alto.

PD: la pistola Trinitron de Sony tiene 3 cátodos en 3 pistolas, que comparten una sola lente principal grande. 3 pistolas en línea no son exclusivas de Trinitron, pero permiten una máscara de sombra "rejilla de apertura" que consiste solo en cables verticales. Para fines prácticos, es solo otra máscara de sombra, con algunos + y -.

PPS También puede usar una pantalla de 1 B / N con un filtro de color cíclico fuera de él, esto le brinda un "color secuencial de campo". La mayoría de los proyectores DLP (por TI) hacen esto. Le ahorra los 2 generadores de imágenes adicionales, y son lo suficientemente rápidos como para manejarlo.

— StessenJ
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La máscara de sombra CRT, en lugar de usar una pistola de electrones, usa 3 pistolas diferentes colocadas una al lado de la otra para formar un triángulo o un "Delta". Cada punto de píxel en la pantalla también está formado por 3 tipos de fósforos para producen colores rojo, azul y verde Esta placa tiene agujeros colocados estratégicamente, de modo que cuando los haces de las tres pistolas de electrones se enfocan en un píxel en particular, se enfocan en un píxel que produce un color en particular solamente.

Estas pantallas también se denominan pantallas de dibujo de líneas de actualización, porque la imagen desaparece (generalmente en aproximadamente 100 Milli segundos) y las imágenes deben actualizarse continuamente para que la persistencia humana de la visión las haga ver como imágenes estáticas. Son costosos por un lado y también tienden a parpadear cuando se muestran imágenes complejas

— usuario174806
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Me parece divertido que su pregunta diga "Esto también resolvería todos los problemas de convergencia". eliminando el mecanismo de separación de color y convergencia. La resolución de la máscara de color resulta ser semi-ortogonal a la resolución de la imagen de TV (que estrictamente hablando se define exactamente solo verticalmente ya que horizontalmente el haz cambia junto con la señal analógica): un "punto" está limitado y representado por varias áreas de fósforo rojo, verde y azul. El ajuste de color asegura que las pistolas, la máscara y los fósforos cooperen de manera que solo se iluminen puntos de color del tipo correcto.

Triniton reemplaza la cuadrícula hexagonal con franjas de colores, reduciendo la cantidad necesaria de negro entre colores: la "máscara" consiste en cables verticales. Para estabilizarlos, hay dos cables horizontales entrelazados que aparecen como líneas ligeramente oscuras en la pantalla.

De cualquier manera, el foco del haz es lo suficientemente ancho como para hacer que las diversas líneas en la pantalla cubran un área razonablemente contigua, y eso es bastante más pequeño que el tamaño de los puntos o rayas de color. La máscara de color confirma la diferencia y puede calibrarse independientemente de la geometría general de la imagen, que es bastante menos precisa.