ベクトルモニター

ベクトルモニタ、ベクトル ディスプレイ、またはカリグラフィ ディスプレイは、1970 年代までコンピュータ グラフィックスに使用されていたディスプレイ デバイスです。これはCRTの一種で、初期のオシロスコープに似ています。ベクトル ディスプレイでは、画像はラスター グラフィックスのように光るピクセルのグリッドではなく、描画された線で構成されます。電子ビームは、すべての画像に対して同じ水平ラスター パスをたどるのではなく、接続された傾斜線をトレースする任意のパスをたどります。ビームは、画像の暗い領域をスキップし、そのポイントにはアクセスしません。

一部のリフレッシュ ベクター ディスプレイでは、通常の蛍光体が使用されていますが、これは急速に色あせ、安定した画像を表示するには 1 秒あたり 30 ～ 40 回の継続的なリフレッシュが必要です。Imlac PDS-1などのこれらのディスプレイでは、ベクター エンドポイント データを保持するためにローカル リフレッシュ メモリが必要です。人気の高いTektronix 4010などのその他のストレージ チューブディスプレイでは、何分にもわたって光り続ける特殊な蛍光体が使用されています。ストレージ ディスプレイではローカル メモリは必要ありません。1970 年代には、メガピクセル コンピュータ メモリがまだ非常に高価だったため、両方のタイプのベクター ディスプレイはビットマップラスター グラフィック ディスプレイよりもはるかに手頃な価格でした。今日では、ラスター ディスプレイがベクター ディスプレイのほぼすべての用途に取って代わりました。

ベクター ディスプレイでは、エイリアシングやピクセル化などの表示アーティファクトは発生しません(特に白黒ディスプレイ)。カラー ディスプレイでは、離散的な性質のため、多少のアーティファクトが発生しますが、図形のアウトラインしか表示できません (ただし、高度なベクター システムでは、限られた量のシェーディングを提供できます)。テキストは、短いストロークで大まかに描画されます。リフレッシュ ベクター ディスプレイでは、リフレッシュ フリッカーなしで表示できる行数やテキストの量が制限されます。不規則なビームの動きは、ラスター ディスプレイの安定したビームの動きよりも遅くなります。ビームの偏向は通常、磁気コイルによって駆動され、それらのコイルは電流の急激な変化に抵抗します。

ベクトル表示は、ブラウンのブラウン管を使ってジョナサン・ゼンネックが初めて発明しました。彼の解決策は、2つの偏向カウルとチューブ内の高出力カソードを使用して基本波形を生成し、連続的に掃引された画像を作成することでした。 ^{[1]このデバイスは初期の無線技術者によって使用されていましたが、}ジョン・バートランド・ジョンソンが熱陰極を実装してデバイスの電圧要件を大幅に削減するまでは実用的ではありませんでした。その後、ブラウン管オシログラフが商品化され、現代のオシロスコープの基礎となりました。^[2]

オシロスコープは、電気技師が物理的な力をマッピングするために、また録音技師が人間の声の性質を理解するために使用されました。^{[3]また、ディスプレイは複雑な力を視覚化するために、高度な電子}アナログコンピュータに追加されることが多くなりました。最初のレーダーシステムは、航空機の位置をマッピングするためにベクトルグラフィックオシロスコープを利用しました。

コンピュータにおけるベクターグラフィックスは、マサチューセッツ工科大学リンカーン研究所が構築したワールウィンドシステムで初めて登場しました。オシロスコープの管を利用して、ワールウィンドディスプレイは空中の軌道の複雑な読み取りを行うことができ、また最初のグラフィックデモであるバウンシングボール（1951年）のホストとなりました。1956年には、最初のライトペンがワールウィンドシステムに実装されました。これらの技術は、 1958年に完全に稼働した高度な米国のSAGE防空システムの基礎となりました。^[4]

1963年、MITのアイヴァン・サザーランドは、彼の先駆的なCADプログラムであるスケッチパッドに初めてベクターグラフィックディスプレイを使用しました。1968年、彼と彼のチームは再びベクターモニターを使用して3Dモデルのワイヤーフレーム画像を表示しました。この時のディスプレイはヘッドマウント式でした。明らかに重いシステムは、「ダモクレスの剣」と呼ばれるサポートアーム構造によって支えられていました。このシステムは、最初のコンピューターベースのバーチャルリアリティであると広く考えられています。アイヴァン・サザーランドは後に、高性能ベクターディスプレイとフライトシミュレーターを製造する エヴァンス＆サザーランド社を共同設立しました。

1970 年、英国ファーンバラ航空ショーで、スペリー ジャイロスコープ(英国ブラックネル) は英国企業として初のベクトル グラフィック ビデオ ディスプレイを展示しました。このディスプレイは、スペリーのジョン アトキンスが設計した特殊な電子機器を備えたアナログモノクロディスプレイを特徴としており、2 組の座標間のベクトルを画面上に描画することができました。ファーンバラでは、このディスプレイを使用して新しいスペリー 1412 軍用コンピュータの機能がデモンストレーションされました。3 次元のいずれでも速度制御可能なワイヤー フレームの回転立方体をリアルタイムで描画するソフトウェアの実行が示されました。このデモンストレーションにより、スペリー 1412 コンピュータへの関心が高まり、1972 年から 1992 年にかけて、このコンピュータはフランス海軍と英国海軍のいくつかの主要プロジェクトの中心となりました。

ベクトル ディスプレイで注目すべきは、直視型ストレージ CRT を使用する Tektronix の大型スクリーン コンピュータ ターミナルです。(CRT には少なくとも 1 つのフラッド ガンと、原理的には単純な蛍光体よりも複雑な特殊なタイプのディスプレイ スクリーンがあります。) しかし、その永続的なイメージは簡単に変更できません。エッチ ア スケッチのように、削除または移動を行うには、明るい緑色のフラッシュで画面全体を消去し、その後ゆっくりとイメージ全体を再描画する必要があります。このタイプのモニターでアニメーションを作成することは実用的ではありません。

ベクトル ディスプレイは、電子ビームを蛍光体上でゆっくりと移動させることでより明るいディスプレイを実現できるため、戦闘機のヘッドアップ ディスプレイに使用されました。ディスプレイは直射日光の下でもパイロットに明瞭に見える必要があるため、明るさは重要でした。

ベクトルモニターは、1970年代後半から1980年代半ばにかけてのアーケードゲーム、例えばArmor Attack、Asteroids、Omega Race、Tempest、Star Wars^{などにも使用されていました[5]}。また、 Vectrexの家庭用ビデオゲーム機 にも使用されていました。

ヒューレット・パッカードは、一連の大型スクリーン XY (ベクトル) ディスプレイを製造しました。その最初の製品は、20 MHz 8x10 インチ モデル 1300 でした。CRT には、低電位で動作する、特別な形状の非常に細かいメッシュが内部にありました。このメッシュは、銃口の偏向板の後に配置されていました。このメッシュと、CRTファンネル内で最終加速電位まで充電された別の導電性コーティングとの間の17KVの静電場により、電子ビームが軸方向と半径方向に加速され、画像サイズが拡大されて、長さ17.75インチのCRTの8x10インチ画面をカバーできるようになりました。メッシュがなければ、8x10インチのCRTはほぼ3倍の長さにならなければなりませんでした。^[6]拡張メッシュ技術は、1960年代初頭に、高加速電圧で動作するコンパクトな高輝度CRTで偏向板を高周波で駆動する必要性から開発されました^[7]。これは、低電圧に制限されていた当時の新しいトランジスタ技術を活用するためでした。はるかにかさばり、効率の悪い真空管静電偏向増幅器は、数百ボルトで動作できました。

エヴァンス＆サザーランド社製のデジスタープラネタリウム投影システムは、もともと 星とワイヤーフレームグラフィックの両方をレンダリングできるベクターディスプレイだった。後のバージョンでは高解像度のラスター投影が採用されたが、ベクターベースのデジスターとデジスターIIは多くのプラネタリウムに設置され、そのうちのいくつかは現在も稼働している。^{[8] [9] [10]デジスターのプロトタイプは、映画『}スタートレックII カーンの逆襲』の3D星野レンダリングに使用された。この映画では、別のE＆S社製ベクターディスプレイであるピクチャーシステムIIも使用された可能性がある。^[11]

一部のベクター モニターは、一般的なシャドウ マスクRGB CRT または 2 つの蛍光体層 (いわゆる「浸透色」)を使用して、複数の色を表示できます。

アタリは、ビデオアーケードゲームで使用されるシャドウマスクバージョンを説明するためにカラークアドラスキャンという用語を使用しました。 ^{[12] [13]}

透過管では、電子ビームの強度を制御することによって、電子がどちらかまたは両方の蛍光体層に到達（および照射）されるようにすることができ、通常は緑、オレンジ、または赤のいずれかの色が生成されます。

テクトロニクスは、透過型 CRT を使用したカラー オシロスコープを数年間製造していましたが、需要は低かったです。^[要出典]

一部のモノクロ ベクトル ディスプレイでは、 Vectrex 3-D Imagerなどの周辺機器を使用してカラーを表示できました。

• ベクターグラフィック
• ベクトレックス
• ラスタースキャン

• レトロゲームの仕組みを解説 (2021-01-27)。Atari の Quadrascan を解説 (ビデオ)。2021-12-15 にオリジナルからアーカイブされました。