CRT显示器回归

在这个液晶显示器横行的年代，不用CRT显示器已经好多年了。一台液晶显示器和一台CRT显示器摆在面前，恐怕绝大多数人会毫不犹豫地选前者，理由很简单：体积小、厚度薄、重量轻、耗能少、无电磁辐射、画面无闪烁、避免几何失真、抗干扰等。一台一般的液晶显示器和一台专业CRT显示器摆在某些人面前（譬如我），自然会毫不犹豫地选择后者，理由是：色彩表现完美，价格低廉。

对于摄影师和平面设计师等人来说，色彩表现几乎是选择显示器的第一要素。不可否认，当前的液晶显示器对于色彩的表现也越来越好，但是专业的液晶显示器价格少则上万，和已经没落的CRT显示器相比，性价比差太远。

虽然有了屏幕校正的专用仪器Color Vision Spyder，但是对于普通的液晶显示器而言，这高级玩意也不好使，校正后调出来的照片冲印出来以后还是和显示器上显示的效果差很远。专业的液晶显示器目前的价格也不是我等人能够承受的，不敢奢望，于是自然想到了已经没落的CRT显示器，而且是专业的，大屏幕的。全新的CRT显示器基本已经从市面上绝迹了，但是二手市场还是很活跃。

一时心血来潮，上淘宝网淘了一台洋垃圾SONY F520（SONY最高端的专业CRT显示器），之前使用时间仅为1000小时，3M膜，无划痕，成色还算很新，1060大洋，外加一块Polaroid AG400 XXL的专业视保屏，220大洋。这位卖家居然破解了SONY的工厂调节设备，我这种喜好自力更生的人自然买了一个。最后连运费总共花了1430大洋。不得不承认，F520给人带来的色彩感受完全可以用两个字来形容：震撼。色彩饱满、艳丽，但又不失准确，受之“顶级”二字绝不为过。最大的缺点就是太重了：30KG，像我这种身板略显单薄的，费了好大的劲才从箱子里搬到桌子上，胳膊酸了好几天，回头需要烤羊腿补身体，O(∩_∩)O~

性能参数
[尺寸] 21英寸
[机型] SONY F520
[显管] 0.22m超微细点距FD Trinitron(R)显像
[带宽] 341 MHz
[分辨] 最高分辨率2048 x 1536 @ 80Hz，建议分辨率1600 x 1200 @ 85Hz
[栅距] 0.22毫米（顶级）
[电源] AC 90V ~ 264V
[接口] D-SUB/BNC双专业接口，支持双主机接入和面板直接切换，USB连接埠：输入1，输出4

快递公司的人相当不专业，送到楼下居然不给搬上楼，nnd，“你这叫送货上门啊，不搬就把送货费退了”。小样的，还是乖乖地给搬上楼了。卖家相当厚道，视保屏上有一道划痕，又给寄了一块过来，有划痕的送给我备用了。

借着购买这台显示器的机会，恶补了一下CRT显示器的相关知识。9年前，相当奢侈和盲目地花4000多大洋买的CTX 17寸特丽珑管纯平显示器的时候，也没这么认真过。成熟的标志，O(∩_∩)O~

导论

CRT显示器起源于100年前，德国的科学家发明了显像管，但因当时科学技术的关係尚未能大量生产，直到约50年前电晶体的发明才进入可以量产的阶段，开启人类文明与科技的新纪元，带来崭新的未来。「CRT」是Cathode Ray Tube阴极射线管的缩写，而CRT显示器的构成主要由电子枪、线圈（Deflection coils）、阴罩（Shadow mask）、磷化萤光粉层（Phosphor）、玻璃萤幕及控制电路板组成。当控制电路板接收讯号后，电子枪产生电子光束，利用遮罩正确引导电子光束打在磷光物质而产生亮点，电子枪会从显示器的左上角开始向右边扫描，然后由上而下依序反覆的扫描，即构成我们看到的影像。


显像管构造图

挑选一款显示器向来不轻松，其原因是一般普通用户无法分辨其中形形色色的技术。我们都听过一些术语像是Shadow Mask（荫罩）、Trinitron（特丽珑）、DiamondTron（钻石珑）、Chromaclear或是EDP，但它们是什么意思？这其中每一家厂商都使用不同的技术来使电子束转向到屏幕上，或更精确地说，在抵达屏幕之前它们必须穿越的荫罩。每一种技术从成本和质量而言都有优点与缺点。我们将会看到一些因素象是距离（pitch）或是点距（dot pitch）（依据使用技术的不同）会是很好的判断依据，但如果要让它们影响你的决定那你需要清楚地了解它们。举例来说，一台拥有0.25点距的显示器不一定拥有比点距0.27的显示器更好的图形精确度。所以，虽然点距有效的表达出屏幕上2点之间的距离，但依据显示器技术的不同会使得判断这个距离的方式也会跟着不同。有些是以对角线方式，其它的则以水平方式来测量。

技术

不同CRT显示器之间至少有一个共同点：它们都有阴极射线显像管。显像管是一个内含数种元件的真空盒子。当它被加热时阴极射线管会发射出电子。电子枪汇集电子并将它们送到阳极，而阳极则把这道电子束往显像管的前方带过去。当它们离开电子枪之后，两个带有电流的线圈则会使它们偏移。一个是垂直偏移，另一个则是水平偏移。越多正电流的线圈则会吸引些许负极的电子束。所以，显像管的基本原理意味着更少的可拆卸零件以确保其良好的可靠性。至于可以显示彩色图形的显示器就会有3支电子枪，每一支负责一个基本色：红、绿、蓝。这是所谓的加色法技术。屏幕上的色彩由3种颜色以不同层次的深浅来构成，并且由显像管表面的磷光剂点使其显像。这些小点非常接近而能够使得肉眼将3色相互作用的结果视为单一像素。



Shadow Mask（荫罩）

荫罩使用了与传统电视机所采用的相同技术。每一道电子束射线会对一块有数千个圆孔小洞的金属片进行扫瞄。每个像素包含了3个小孔，每个一种颜色（红、绿、蓝），排列成三角形。在靠近穿孔的地方有可以带出色彩的磷光点。在电子束源头与金属片中心的距离要比电子束源头与金属片边缘的距离要短。所以我们会发现中央的像点过热，会导致不均匀的扩张并因此造成观看不清楚。然而，制造商已经找到这个问题的解决方案。使用此种技术的显示器荫罩以镍铁合金制成，而镍铁合金的扩张系数接近于零。这样让图形更容易辨识并且防止屏幕中央浑沌不清的情形发生。



这种系统最大的问题是荫罩占去屏幕很大一个部分，阻碍了大部分电子的穿越，而光线也是相同情形。举个例子，其图形因此比Trinitron（特丽珑）显像管显示器要来的更暗。有些制造商采用更进一步的方式是藉由增加一块滤光片在每点磷光剂之后。这也是Toshiba（东芝）的Microfilter技术、 Panasonic（松下）的RCTs技术，和ViewSonic（优派）的SuperClear技术。此种技术说明如下：滤光片让射线（由电子枪所发出）由一个方向穿越，而同时，它则捕捉外来的光线。这样被用来提高自身的亮度层次，并能够产生出同样纯净，但更为明亮的颜色。荫罩，相较其它技术起来算是较不昂贵的，不算有效率，但对于桌上环境则是个相当不错的方案。因为色彩更为真实所以对于图形工作也是不错的选择。

Trinitron（特丽珑）

Sony（索尼）首先开发出Trinitron技术的时间是在1968年。在当时它是被设计给电视使用的。在1980年代时它被应用到计算器以及集成到CRT显示器之中。它以一个简单的原理来运作。不同于将磷光点聚合成一个三角形，而是将磷光体依照色彩分类以不间断线条的形式来排列。射线直直地沿着左边和右边以及在上方和下方走曲线前进。荫罩在这里则被换成另一种不是以小孔而是以垂直条纹穿孔的荫罩，如同磷光体般没有间断。而条状矩阵，防止电子束穿越的不透明部分，则比上一种技术占去更少的空间，而这样也使得图形更为清楚及明亮。

唯一的麻烦是这种荫罩是由上千条非常细的细线所构成而且必须牢靠地固定住。所以会有两条水平的阻尼线延伸到整个画面，这是为了要吸收震动以及材料受热到某种程度时所产生的扩张。如此会在明亮背景的屏幕上产生出2条可以看见的灰暗细线。这会让某些使用者感到厌烦，特别是如果他们在白色背景下工作时。但肉眼过一会儿就会习惯了，接着就不容易发现那些线。也要注意的是，你可以看见的线会随着屏幕的尺寸而且特别是荫罩的尺寸而不同。小于17吋的屏幕上只会有一条线而更大的屏幕则会有2条。做个结论吧，3项Trinitron技术的主要优点是：减少热量散布；相同耗电下更为明亮而且对比更佳；还有，当然完全的平面屏幕。



只有2家制造商在显像管上使用Trinitron技术：Sony的FD Trinitron和Mitsubishi（三菱）的DiamondTron（钻石珑）。而ViewSonic（优派）的 PerfectFlat技术则是后者的改良版本。这2种技术的主要差异是Sony使用了3支处理RGB三原色的电子枪而Mitsubishi只用了一支。在所有实际情况中，不同的技术都统称为Aperture Grill（栅状荫罩），较少为人所知但比起属于Sony的Trinitron则更为普遍。一般来讲，采用特丽珑显像管的显示器比较适合注重图象及色彩方面的用户使用，比如图像处理、视频编辑等。

Slot Mask（沟槽式荫罩）

NEC和Panasonic选择了一种新方式，荫罩和栅状荫罩的混合体，结合了2种技术并试着只撷取双方的优点。沟槽式荫罩是2者的混合体，有着垂直沟槽和荫罩的强固（使用了适当的金属荫罩而非细线）。最后的亮度并不如采用Trinitron技术那样明亮，但是图形则获得了稳定性。主要使用这种技术的显示器是由NEC及Mitsubishi来制造并且以象是ChromaClear或是 Flatron的名称来称呼Flat Tension Mask技术。

Enhanced Dot Pitch（强化点距）或是Elliptical Mask（椭圆荫罩）


由Hitachi（日立）所研发，该公司是阴极射线显像管市场上最重要的参与者之一，而EDP（Enhanced Dot Pitch，强化点距）技术则于1987出现。这组系统不同于Trinitron的地方在于它专注于磷光体的运用而不是荫罩或栅条。在一个荫罩的显像管中，3个磷光点被排列成一个等边三角形来构成一个像素。这样为整个屏幕表面带来了均匀分布。在EDP技术中，Hitachi减少了水平像点之间的距离，因此一个等边三角形就会构成一个像素。为了避免增加荫罩覆盖的表面积，所以这些像点会是瘦长，或是椭圆型的。EDP主要的优点是提供了更佳垂直线条的表现。在传统荫罩的显示器上，一条在屏幕上由上到下的垂直线会显得曲折。EDP技术则减轻这个效应并且改善了图形精确度和亮度。

安全标准

对显示器来说最重要的安规认证是电磁幅射标准，即指限制显示器所发出的电磁幅射量的国际标准。目前有两项重要的标准是由下列两个瑞典权威机构所定出来的规则：MPR-II，原先是一项由瑞典劳工部所提出的标准，制定了显示器所放出的电磁幅射量的最高范围，现在已被采用为世界标准。TCO，瑞典TCO组织于1991年制定了一个比MPR-II更严格的标准，特别是为交流电场（aef）而定。

MPR标准是由SWEDAC（Swedish National Board For Measurement And Testing 瑞典国家技术部）制订的电磁场辐射规范（包括电场、静电场强度）。包括有著名的MPR I、MPR II。MPR I诞生于1987年，是由瑞典国家测量测试局就电场和磁场对人体健康的影响而提出的一个标准，目前这个标准已经显得比较宽松了。1990年，MPR I进一步扩展变成了MPR II，进一步详细列出了21项显示器标准，包括闪烁度、跳动、线性、光亮度、反光度及字体大小等，对ELF（超低频）和VLF（甚低频）辐射提出了最大限制，已经成了一种比较严格的电磁辐射标准。现在市场上被认为的低辐射显示器，一般都符合这一标准。

所谓的TCO标准保证，是由瑞典专业雇员联盟（Swedish Confederationof Professional Employess）推出的。随着不断扩充和改进，逐渐演变成了现在通用的世界性标准，引起了显示器生产厂商的广泛重视。它不仅包括辐射和环保的多项指标，还对舒适、美观等多方面提出严格的要求。TCO认证自从1991年推出以后，主要面向质量和环境，对象则主要是办公室里常见的电子设备，如手提式计算机、显示器、键盘、系统机、打印机等，并且为移动电话也颁布了一个新的标准“TCO'01 Mobile Phones”。连同前段时间发布的TCO'03 Displays标准，面向计算机监视器及外设的TCO认证一共走过了四代不同的标准（面向移动电话的TCO'01标准不算在其中），从TCO’92、 TCO’95、TCO’99到TCO'03，随着时间的推移以及人们健康、环保意识的加强，加之科技进步所能带来的产品质量改观，TCO认证标准也一代比一代更为严格。TCO的历史：

1. TCO'92     TCO'92认证目前已经停止，其认证标准中针对显示设备的内容主要也是阴极射线管类显示器。主要有降低电磁辐射、自动电源关闭、耗电量、防火及用电安全等内容。TCO'92对电源关闭要求有两种，生产商只要能符合其中一种即可，第一种要求将电源关闭分两步骤：第一步在显示器进入“预备”模式后，其用电量不能大于30W、而当键盘或鼠标被触碰时，必需在三秒内恢复显示；第二步是假定键盘或鼠标未被触动，电源进入关闭模式后，耗电不得多于8W、并能在30秒内复原。第二种要求则只需一个步骤、要求显示器于“预备”模式耗电少于15w，并能在三秒内复原。瑞典Nutek建议以第一项为标准、第二项则用于工作站。通过TCO'92的显示器必须提供耗电量、并能使用户清楚了解如何使用有关的省电功能，此外还必须符合欧洲防火及用电安全标准。现在看来，局限于当时的生产水平市场需求，现在看来其相对标准比较低，TCO'92并没有加入对材料的可回收性要求。

2. TCO'95     发布于1995年的TCO'95，其认证也在TCO'92的基础之上加入了综合性环境保护以及人体工学设计规范，同时开始引入其它系列的标准认证，如电磁辐射MPR-II、人体工学（ISO 9241）、安全性（IEC 950）标准、电源控制标准（NUTEK）等。除TCO92的各项规定外，还提出了对环境保护的要求，并要求设备符合人体工学等。该标准规定的范围相当广泛，并开始涉及显示器、键盘和系统单元（后期也有传真机、打印机产品），也是现在的TCO'99、TCO'03的雏形。

3. TCO'99     随着TCO的认证的不断升级，1998年底开始提供认证的TCO'99提出了更为严格的标准。对于显示器而言，也提出了画面质量的相关要求，并对显示性能做了一些规范性的工作，如最大亮度，均匀性等指标等。由于该认证在TCO'95的严格的生态标准基础之上提出了更高的要求，如产品原料及制造过程中不能含有对人体神经系统及胚胎组织有害的重金属元素（如汞、镉等）以及化合物（如有氯和溴的阻燃材料等），产品必须利于回收，制造厂商也必须提出一套环保计划来配合执行。从TC0'95开始，在环保及对人体无害方面成为TCO认证的长项之一，开始受到如欧盟等重视环保的国家青睐的标准，甚至成为产品的市场准入标准之一。

4. TCO'03    TCO'03认证的全称是“TCO'03 Displays”，这是一项专门针对显示设备而出台的认证标准。TCO'03 Displays在以前所出台的相关TCO的显示器认证架构之上，不但增加了全新的内容，并且很多项标准上都有着更为严格的要求，由此也可以拉开TCO各款认证标准之间的差距。TCO'03最大的变化是提出了视觉人体工程学和工作负荷人体工程学两个方面的要求。在过去，TCO规范并没有对显示器的亮度、亮度一致性、色收敛、可视角度等指标做出规定，这也使得有时通过了TCO'95/99的显示器反而不如未通过认证的显示器清晰。因此，TCO'03特地对显示器的显示效果提出了明确的要求，比如：LCD的最大亮度不得低于150cd/m2；CRT在相应的分辨率下刷新率必须高于85Hz；显示器的漫反射度应该在当前亮度值的20%~80%之间。另外，TCO'03认证还首次对三原色（RGB）的真实色彩还原效果做了规定，即显示器在色彩三角画面中能够显示的正确三原色应该在一定限度之内。另外，在工作负荷人体工程学方面，TCO'03规定显示器至少应能提供20°的仰/俯角调节，可以让用户调整到习惯的视觉角度，不至于产生视觉疲，TCO'03也是首次提出这样的标准。

术语：色彩纯净度

在CRT显示器中，色彩纯净度与色彩息息相关。每一道电子束理论上分别被用来针对个别的颜色来散射至个别的磷光点（三原色之一）。大体说来，任何在色彩纯净度上的瑕疵是因为RGB束的不良排列。如果电子束的排列不正确，那么它不只会射到到它本应该射到的点，而且还会射到其它邻近2个色彩的其中之一。那么在这个点上就会出现色彩的瑕疵。这在单一色彩显示于整个屏幕上的时候特别明显。有时候会发生象是在某个或是更多的像点上，红色呈现出轻微的黄或是粉红的色彩，而这就表示了红色束不正确排列而因此射到了蓝色和绿色的像点。

在一台使用普通荫罩的显示器中，色彩纯净度瑕疵常常是起因于穿孔金属片的变形。这是因为长时间金属疲劳所造成的。其结果则是荫罩上小孔的延伸或是变形，进而造成与对应电子束的不良排列。镍铁荫罩的显示器就比较不容易发生这样的变形。

在柱状荫罩的显示器中，色彩纯净度瑕疵则主要由2个因素造成：猛烈震动造成荫罩偏移或是外在电磁场的影响。后者通常是由自然环境下的磁场所造成的。幸运的是，近来大部分显示器都具备有色彩纯度调整的功能。

白平衡

白平衡问题常被认为是色彩纯净度的瑕疵。事实上，这个问题与屏幕上不同色彩的区域有关系。当色彩纯度瑕疵是不正确的排列所造成的，而不佳的白平衡则是RGB其中之一的色彩其亮度的差异所造成的。就实际情况来说，如果你在屏幕上呈现一个蓝色窗口而有些部分比其它地方较暗或较亮时，这种错误就是发生在白平衡上。这种错误是因为某些磷光点的形状或是质量有小小的差异。实际情况下要在屏幕上涂装完美尺寸的磷光层是非常困难的。

波纹

波纹有2种形式。第一种同时也是在荫罩显示器上最常看到的。它们产生的方式是在屏幕上造成波浪效应，由晦暗及明亮的点所造成。这是一种由相邻点之间亮度上的差异所产生的效应。显示器里的电子束越精确，那么就越容易产生波纹。调整其精确度可以解决这些问题，虽然这甚至意味着得降低精确度来寻得最佳的解决方案。


波纹效应的例子

第二种则是视频波纹。这对荫罩和栅状荫罩显示器都有影响，而且会产生由亮点及暗点组成的不规则效果。这则是因为每道电子束刷新率的不一致，以及屏幕上磷光层的分布不均所造成的。

刷新率

刷新率表示一个图形在一秒内被显示的次数。这以Hertz（赫兹，Hz）来表达，所以一台拥有75Hz刷新率的显示器则是在一秒内将相同的图形「重写」了75次。注意这个75Hz的频率并非随意决定的，因为这是达成一个没有闪烁的良好图形的最小要求。刷新率随着水平刷新的频率以及水平扫瞄线显示数目（因此也会随着所使用分辨率不同）而有所不同。水平刷新频率是每秒电子束从头沿着扫瞄线到末端并返回到下一条线开头的次数。它以 kilohertz(仟赫兹kHz)来表达。一台拥有120 kHz刷新频率的显示器在一秒内会来回120,000次。水平扫瞄线的数目则随所使用的分辨率而不同，所以1600x1200的分辨率则表示1200条水平扫瞄线。为了要计算往返整个屏幕表面的时间，你必须将电子束从底端回返到屏幕上方的时间包括进来。这表示要多加大约整个时间的5%才能往返整个屏幕，所以你必须把这个总和时间乘上0.95才能得出特定分辨率下的最高刷新率。 以下是所使用的公式：

Vf=水平刷新率/水平扫瞄线数目 x 0.95，Vf代表刷新频率。

举例来说，一台在1024x768下有115 kHz水平刷新率的显示器会有最高142 Hz的刷新率（115,000/768 x 0.95）。

CRT显示器的缺点

一般而言，CRT显示器主要的物理限制来自于磁力的影响，无论是失焦或是色收敛问题都与它有关联性，这也是无法完全避免的问题。

◆失焦

由于电子光束的聚焦非常依赖电子枪和线圈的品质，若有老化或是物理性的偏移，就会产生失焦现像而造成画面模煳，如图所示。然而全部的画面都要有完美的聚焦通常并不容易，尤其是全平面或超平面的映像管，在画面的四个角落是最容易发现失焦的区域。

◆色收敛

基本上显示器的颜色是由三原色（R、G、B）相互溷色而来，以一条白线为例，是由电子枪的准确控制将三原色打在同一条线上，以至于画面上能够显示出一条白线，这同样会受线圈和电路控制的性能所影响。换言之，若电子枪无法准确控制的话，则会造成色收敛失败的问题，如图所示。而显示器周围若放置磁性物品的话，也容易受到影响而出现色收敛现象。

◆地磁

有一些显示器在纯白色画面时，会发现部分区域出现「色偏」的情况，有点像是画面被染色了一般，如图所示。这是由于映像管的物理特性，受到地球磁场影响所引起的问题，当然若显示器周围有磁性物品的话，也容易产生此现象。

◆几何失真

几何失真现象顾名思义乃画面出现几何变形的问题，如桶状、梯形、平行四边形、倾斜等不规则的图像变形，一般可以透过控制电路来处理调整，但若已超出可以调整的范围，将会影响使用者在图像上的判断，如图所示。

[本日志由 backpacker 于 2009-06-16 09:45 AM 编辑]
文章来自: 本站原创
引用通告: 查看所有引用 | 我要引用此文章
Tags: CRTCRT 显示器显示器 SonySony F520F520 纯平纯平 特丽珑特丽珑 TrinitronTrinitron
相关日志: