Un monitor vectorial , pantalla vectorial o pantalla caligráfica es un dispositivo de visualización utilizado para gráficos por computadora hasta la década de 1970. Es un tipo de CRT , similar al de uno de los primeros osciloscopios . En una visualización vectorial, la imagen se compone de líneas dibujadas en lugar de una cuadrícula de píxeles brillantes como en los gráficos rasterizados . El haz de electrones sigue una trayectoria arbitraria, trazando las líneas inclinadas conectadas en lugar de seguir la misma trayectoria rasterizada horizontal para todas las imágenes. El haz salta las zonas oscuras de la imagen sin visitar sus puntos.
Algunas pantallas de vectores de actualización utilizan un fósforo normal que se desvanece rápidamente y necesita una actualización constante de 30 a 40 veces por segundo para mostrar una imagen estable. Estas pantallas, como Imlac PDS-1 , requieren cierta memoria de actualización local para contener los datos del punto final del vector. Otras pantallas de tubos de almacenamiento , como la popular Tektronix 4010 , utilizan un fósforo especial que continúa brillando durante muchos minutos. Las pantallas de almacenamiento no requieren ninguna memoria local. En la década de 1970, ambos tipos de pantallas vectoriales eran mucho más asequibles que las pantallas de gráficos rasterizados de mapas de bits cuando la memoria de computadora de megapíxeles todavía era muy cara. Hoy en día, las visualizaciones rasterizadas han reemplazado casi todos los usos de las visualizaciones vectoriales.
Las pantallas vectoriales no sufren los artefactos de aliasing y pixelación , especialmente las pantallas en blanco y negro; Las pantallas en color conservan algunos artefactos debido a su naturaleza discreta, pero se limitan a mostrar sólo el contorno de una forma (aunque los sistemas vectoriales avanzados pueden proporcionar una cantidad limitada de sombreado). El texto está dibujado toscamente a partir de trazos cortos. Las visualizaciones de vectores de actualización están limitadas en cuanto a la cantidad de líneas o la cantidad de texto que se puede mostrar sin parpadeo de actualización. El movimiento irregular del haz es más lento que el movimiento constante del haz en las pantallas rasterizadas. Las desviaciones del haz generalmente son impulsadas por bobinas magnéticas , y esas bobinas resisten cambios rápidos en su corriente .
La visualización vectorial fue inventada por primera vez por Jonathan Zenneck mediante el uso de un tubo de rayos catódicos Braun. Su solución fue capaz de producir formas de onda fundamentales utilizando dos cubiertas de desviación y un cátodo de alta potencia dentro del tubo para crear una imagen de barrido continuo. [1] Este dispositivo fue utilizado por los primeros ingenieros de radio, pero no fue práctico hasta que John Bertrand Johnson implementó el cátodo caliente para reducir drásticamente los requisitos de voltaje del dispositivo. Posteriormente, el oscilógrafo de rayos catódicos se comercializó y se convirtió en la base del osciloscopio moderno. [2]
Los ingenieros eléctricos utilizaron osciloscopios para mapear fuerzas físicas, así como los ingenieros de grabación para comprender la naturaleza de las voces humanas. [3] Las pantallas también se convirtieron en un complemento frecuente de las computadoras analógicas electrónicas avanzadas para visualizar fuerzas complejas. Los primeros sistemas RADAR utilizaron osciloscopios de gráficos vectoriales para mapear las posiciones de las aeronaves.
Los gráficos vectoriales en computadoras surgieron por primera vez con el sistema Whirlwind construido por el Laboratorio Lincoln del Instituto Tecnológico de Massachusetts . Utilizando tubos de osciloscopio, las pantallas Whirlwind podían producir lecturas complejas de la trayectoria aérea, además de ser sede de la primera demostración gráfica, Bouncing Ball (1951). En 1956, se implementó el primer lápiz óptico con el sistema Whirlwind. Estas tecnologías luego se convirtieron en la base del avanzado sistema de defensa aérea SAGE de EE. UU. , que estuvo completamente activo en 1958. [4]
En 1963, Ivan Sutherland en el MIT utilizó por primera vez una pantalla de gráficos vectoriales para Sketchpad , su programa CAD pionero. En 1968, él y su equipo volvieron a utilizar un monitor vectorial para mostrar imágenes alámbricas de modelos 3D. Esta vez la pantalla estaba montada en la cabeza . El sistema obviamente pesado estaba sostenido por una estructura de brazo de soporte llamada La Espada de Damocles . El sistema es ampliamente considerado como la primera realidad virtual basada en computadora .
En 1970, en el Salón Aeronáutico de Farnborough , Reino Unido , Sperry Gyroscope ( Bracknell , Inglaterra) exhibió la primera pantalla de vídeo con gráficos vectoriales de una empresa del Reino Unido. Presentaba una pantalla monocromática analógica con electrónica especial, diseñada por John Atkins de Sperry, que le permitía dibujar vectores en la pantalla entre dos pares de coordenadas. En Farnborough, la pantalla se utilizó para demostrar las capacidades de la nueva computadora militar Sperry 1412: se mostró ejecutando un software que dibujaba, en tiempo real, un cubo giratorio con estructura de alambre cuya velocidad podía controlarse en cualquiera de sus tres dimensiones. Esa demostración generó un gran interés en la computadora Sperry 1412, que luego pasó a estar en el centro de varios proyectos importantes para la Armada francesa y la Marina Real durante el período 1972 a 1992.
Entre las pantallas vectoriales se destacan los terminales de computadora de pantalla grande de Tektronix que utilizan CRT de almacenamiento de vista directa. (El CRT tiene al menos un cañón de inundación y un tipo especial de pantalla de visualización, más complicado en principio que un simple fósforo.) Pero esa imagen permanente no se puede cambiar fácilmente. Al igual que un Etch-a-Sketch , cualquier eliminación o movimiento requiere borrar toda la pantalla con un destello verde brillante y luego volver a dibujar lentamente toda la imagen. La animación con este tipo de monitores no es práctica.
Las pantallas vectoriales se utilizaron para visualizaciones frontales en aviones de combate debido a las pantallas más brillantes que se pueden lograr moviendo el haz de electrones más lentamente a través de los fósforos. El brillo era fundamental porque la pantalla debía ser claramente visible para el piloto bajo la luz solar directa.
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Los monitores vectoriales también se utilizaron en algunos juegos arcade de finales de los 70 y mediados de los 80, como Armor Attack , Asteroids , Omega Race , Tempest y Star Wars , [5] y en la consola de videojuegos doméstica Vectrex .
Hewlett-Packard fabricó una serie de pantallas XY (vectoriales) de pantalla grande, la primera de las cuales fue el modelo 1300 de 20 MHz y 8x10 pulgadas. El CRT tenía una malla interna muy fina, especialmente contorneada, que operaba a bajo potencial, que se colocó después de las placas de desviación en la salida del arma. El campo electrostático de 17 KV entre esta malla y el revestimiento conductor separado, cargado hasta el potencial de aceleración final dentro del embudo CRT, aceleró el haz de electrones tanto axial como radialmente, expandiendo el tamaño de imagen posible para cubrir la pantalla de 8x10" de 17,75 pulgadas de largo. CRT. Sin la malla, el CRT de 8x10 pulgadas habría tenido que ser casi tres veces más largo. [6] La tecnología de malla de expansión se desarrolló a principios de la década de 1960 [7] por la necesidad de accionar placas de desviación a altas frecuencias en dispositivos compactos de alta -CRT de brillo que operaban a altos voltajes de aceleración, para aprovechar la entonces nueva tecnología de transistores que se limitaba solo a bajos voltajes. Los amplificadores de desviación electrostática de tubos de vacío, mucho más voluminosos y menos eficientes, podían operar a cientos de voltios.
Algunos monitores vectoriales son capaces de mostrar varios colores, utilizando una típica máscara de sombra RGB CRT o dos capas de fósforo (el llamado " color de penetración ").
Atari utilizó el término quadrascan de color para describir la versión de máscara de sombra utilizada en sus videojuegos. [8] [9]
En los tubos de penetración, al controlar la fuerza del haz de electrones, se puede hacer que los electrones alcancen (e iluminen) una o ambas capas de fósforo, produciendo típicamente una opción de verde, naranja o rojo.
Tektronix fabricó osciloscopios en color durante algunos años utilizando CRT de penetración, pero la demanda de estos era baja. [ cita necesaria ]
Algunas pantallas vectoriales monocromáticas podían mostrar color utilizando periféricos como el Vectrex 3-D Imager.