شاشة المتجهات

شاشة العرض المتجهة ، أو شاشة العرض الخطية، هي جهاز عرض استُخدم في رسومات الحاسوب حتى سبعينيات القرن العشرين. وهي نوع من شاشات CRT ، تشبه إلى حد كبير شاشة راسم الإشارة القديمة . في شاشة العرض المتجهة، تتكون الصورة من خطوط مرسومة بدلاً من شبكة من البكسلات المتوهجة كما في الرسومات النقطية . يتبع شعاع الإلكترون مسارًا عشوائيًا، متتبعًا الخطوط المائلة المتصلة بدلاً من اتباع نفس المسار النقطي الأفقي لجميع الصور. ويتخطى الشعاع المناطق المظلمة من الصورة دون المرور بنقاطها.

تستخدم بعض شاشات العرض المتجهة ذات معدل التحديث مادة فسفورية عادية تتلاشى بسرعة، وتحتاج إلى تحديث مستمر بمعدل 30-40 مرة في الثانية لعرض صورة ثابتة. تتطلب هذه الشاشات، مثل Imlac PDS-1 ، ذاكرة تحديث محلية لتخزين بيانات نقاط نهاية المتجهات. بينما تستخدم شاشات عرض أنبوبية تخزينية أخرى ، مثل Tektronix 4010 الشهيرة ، مادة فسفورية خاصة تستمر في التوهج لعدة دقائق. لا تتطلب شاشات التخزين أي ذاكرة محلية. في سبعينيات القرن الماضي، كان كلا النوعين من شاشات العرض المتجهة أقل تكلفة بكثير من شاشات عرض الرسومات النقطية ، عندما كانت ذاكرة الحاسوب بالميغابكسل لا تزال باهظة الثمن. أما اليوم، فقد حلت شاشات العرض النقطية محل جميع استخدامات شاشات العرض المتجهة تقريبًا.

لا تعاني شاشات العرض المتجهة من تشوهات العرض الناتجة عن التعرجات والتشويش ، وخاصةً شاشات العرض بالأبيض والأسود؛ بينما تحتفظ شاشات العرض الملونة ببعض هذه التشوهات نظرًا لطبيعتها المنفصلة، ​​إلا أنها تقتصر على عرض الخطوط الخارجية للشكل فقط (مع أن أنظمة المتجهات المتقدمة توفر قدرًا محدودًا من التظليل). يُرسم النص بشكل بدائي باستخدام خطوط قصيرة. وتقتصر شاشات العرض المتجهة ذات معدل التحديث على عدد الأسطر أو كمية النص التي يمكن عرضها دون وميض التحديث. وتكون حركة الشعاع غير المنتظمة أبطأ من حركة الشعاع الثابتة في شاشات العرض النقطية. وعادةً ما تُحرك انحرافات الشعاع بواسطة ملفات مغناطيسية ، وتقاوم هذه الملفات التغيرات السريعة في تيارها .

اخترع جوناثان زينك شاشة العرض المتجهة لأول مرة باستخدام أنبوب أشعة الكاثود من براون. تمكّن حله من إنتاج أشكال موجية أساسية باستخدام غطاءين للانحراف وكاثود عالي الطاقة داخل الأنبوب لإنشاء صورة متحركة باستمرار. ^{[ 1 ]} استخدم مهندسو الراديو الأوائل هذا الجهاز، لكنه لم يكن عمليًا حتى قام جون برتراند جونسون بتطبيق الكاثود الساخن لتقليل متطلبات الجهد للجهاز بشكل كبير. تم تسويق راسم الذبذبات لأشعة الكاثود لاحقًا وأصبح أساسًا لراسم الذبذبات الحديث. ^{[ 2 ]}

استخدم مهندسو الكهرباء أجهزة راسم الإشارة لرسم خرائط القوى الفيزيائية، كما استخدمها مهندسو التسجيل لفهم طبيعة الأصوات البشرية. ^{[ 3 ]} وأصبحت هذه الشاشات إضافة شائعة لأجهزة الكمبيوتر الإلكترونية التناظرية المتقدمة لتصوير القوى المعقدة. واستخدمت أنظمة الرادار الأولى أجهزة راسم الإشارة الرسومية المتجهة لرسم مواقع الطائرات.

ظهرت الرسومات المتجهة في الحواسيب لأول مرة مع نظام ويرل ويند الذي بناه مختبر لينكولن التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا . وباستخدام أنابيب راسم الذبذبات، استطاعت شاشات ويرل ويند إنتاج قراءات معقدة لمسار الأجسام المحمولة جوًا، كما استضافت أول عرض توضيحي رسومي، وهو لعبة الكرة النطاطة (1951). وفي عام 1956، تم تطبيق أول قلم ضوئي على نظام ويرل ويند. وأصبحت هذه التقنيات فيما بعد أساسًا لنظام الدفاع الجوي الأمريكي المتقدم SAGE الذي دخل حيز التشغيل الكامل في عام 1958. ^{[ 4 ]}

في عام ١٩٦٣، استخدم إيفان ساذرلاند في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا لأول مرة شاشة عرض رسومية متجهة لبرنامج Sketchpad ، برنامج التصميم بمساعدة الحاسوب الرائد الذي ابتكره . وفي عام ١٩٦٨، استخدم هو وفريقه شاشة عرض متجهة لعرض صور هيكلية لنماذج ثلاثية الأبعاد. هذه المرة، كانت الشاشة مثبتة على الرأس . وكان النظام، الذي بدا ثقيلاً، مدعومًا بهيكل ذراع داعم يُعرف باسم " سيف داموكليس" . ويُعتبر هذا النظام على نطاق واسع أول نظام واقع افتراضي قائم على الحاسوب . لاحقًا، شارك إيفان ساذرلاند في تأسيس شركة Evans & Sutherland ، التي صنعت شاشات عرض متجهة متطورة وأجهزة محاكاة طيران.

في عام 1970، وخلال معرض فارنبورو الجوي في المملكة المتحدة ، عرضت شركة سبيري جيروسكوب ( براكنيل ، إنجلترا) أول شاشة عرض فيديو رسومية متجهة من إنتاج شركة بريطانية. تميزت الشاشة بشاشة أحادية اللون تناظرية مزودة بإلكترونيات خاصة، صممها جون أتكينز من شركة سبيري، مما سمح لها برسم متجهات على الشاشة بين زوجين من الإحداثيات. في فارنبورو، استُخدمت الشاشة لعرض قدرات حاسوب سبيري 1412 العسكري الجديد، حيث عُرض وهو يُشغّل برنامجًا يرسم، في الوقت الفعلي، مكعبًا دوارًا بإطار سلكي يمكن التحكم في سرعته في أي من أبعاده الثلاثة. أثار هذا العرض اهتمامًا كبيرًا بحاسوب سبيري 1412، الذي أصبح فيما بعد محورًا لعدد من المشاريع الكبرى للبحرية الفرنسية والبحرية الملكية البريطانية خلال الفترة من 1972 إلى 1992.

من أبرز شاشات العرض المتجهة، محطات الكمبيوتر ذات الشاشات الكبيرة من تيكترونيكس التي تستخدم أنابيب أشعة الكاثود ذات العرض المباشر. (تحتوي أنبوبة أشعة الكاثود على مدفع ضوئي واحد على الأقل ، ونوع خاص من شاشات العرض، أكثر تعقيدًا من حيث المبدأ من شاشة الفوسفور البسيطة). لكن لا يمكن تغيير هذه الصورة الثابتة بسهولة. فمثل لوحة الرسم الإلكترونية ، يتطلب أي حذف أو تحريك مسح الشاشة بالكامل بوميض أخضر ساطع، ثم إعادة رسم الصورة ببطء. لذا، فإن عرض الرسوم المتحركة على هذا النوع من الشاشات غير عملي.

استُخدمت شاشات العرض المتجهة في شاشات العرض الأمامية للطائرات المقاتلة نظرًا لسطوعها العالي الذي يُمكن تحقيقه بتحريك شعاع الإلكترون ببطء أكبر عبر الفوسفور. وكان السطوع عاملاً حاسمًا لضمان وضوح الشاشة للطيار تحت أشعة الشمس المباشرة.

تم استخدام شاشات المتجهات أيضًا في بعض ألعاب الأركيد التي صدرت في أواخر السبعينيات وحتى منتصف الثمانينيات مثل Armor Attack و Asteroids و Omega Race و Tempest و Star Wars ، ^{[ 5 ]} وفي جهاز ألعاب الفيديو المنزلي Vectrex .

صنعت شركة هيوليت-باكارد سلسلة من شاشات العرض الكبيرة XY (المتجهة)، وكان أولها  طراز 1300 بتردد 20 ميجاهرتز وبحجم 8 × 10 بوصة. وكانت شاشة CRT تحتوي على شبكة داخلية دقيقة للغاية ذات شكل خاص تعمل بجهد منخفض، والتي تم وضعها بعد لوحات الانحراف عند مخرج المدفع. أدى المجال الكهروستاتيكي بقوة 17 كيلوفولت بين هذه الشبكة والطلاء الموصل المنفصل المشحون بجهد التسريع النهائي داخل قمع أنبوب أشعة الكاثود، إلى تسريع حزمة الإلكترونات محوريًا وشعاعيًا، مما وسّع حجم الصورة الممكنة لتغطية شاشة أنبوب أشعة الكاثود مقاس 8×10 بوصات بطول 17.75 بوصة. وبدون هذه الشبكة، لكان طول أنبوب أشعة الكاثود مقاس 8×10 بوصات أكبر بثلاث مرات تقريبًا. ^{[ 6 ]} طُوّرت تقنية شبكة التوسيع في أوائل الستينيات ^{[ 7 ]} لتلبية الحاجة إلى تشغيل ألواح الانحراف بترددات عالية في أنابيب أشعة الكاثود المدمجة عالية السطوع التي تعمل بفولتيات تسريع عالية، وذلك للاستفادة من تقنية الترانزستور الجديدة آنذاك التي كانت تقتصر على الفولتيات المنخفضة فقط. في حين أن مضخمات الانحراف الكهروستاتيكي ذات الأنابيب المفرغة، الأكبر حجمًا والأقل كفاءة، كانت قادرة على العمل بمئات الفولتات.

كان نظام عرض القبة السماوية "ديجيستار" ، من إنتاج شركة إيفانز آند ساذرلاند ، في الأصل نظام عرض متجهي قادر على عرض كل من النجوم والرسومات الهيكلية. تستخدم الإصدارات اللاحقة تقنية العرض النقطي عالي الدقة، ولكن تم تركيب نظامي "ديجيستار" و"ديجيستار 2" المتجهيين في العديد من القباب السماوية، وربما لا يزال بعضها قيد التشغيل. ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]} استُخدم نموذج أولي من "ديجيستار" لعرض حقول النجوم ثلاثية الأبعاد في فيلم "ستار تريك 2: غضب خان" . ومن المحتمل أيضًا استخدام نظام عرض متجهي آخر من إنتاج إيفانز آند ساذرلاند، وهو "نظام الصور 2"، في الفيلم. ^{[ 11 ]}

تستطيع بعض شاشات العرض المتجهة عرض ألوان متعددة، إما باستخدام أنبوب أشعة كاثودية RGB تقليدي بتقنية قناع الظل ، أو باستخدام طبقتين من الفوسفور (ما يُعرف بـ" اللون المخترق "). في أنابيب الاختراق، يُمكن التحكم في قوة شعاع الإلكترونات لتوجيه الإلكترونات إلى إحدى طبقتي الفوسفور أو كلتيهما (وإضاءتهما)، مما يُنتج عادةً خيارًا من الأخضر أو ​​البرتقالي أو الأحمر. وقد أنتجت شركة تيكترونيكس أجهزة راسم إشارة ملونة لعدة سنوات باستخدام أنابيب أشعة كاثودية بتقنية الاختراق، إلا أن الطلب عليها كان منخفضًا.

استخدمت شركة أتاري مصطلح "المسح الرباعي الملون" لوصف نسخة قناع الظل المستخدمة في ألعاب الفيديو الخاصة بها. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

كانت بعض شاشات العرض أحادية اللون قادرة على عرض الألوان باستخدام أجهزة طرفية مثل جهاز Vectrex 3-D Imager.

• الرسومات المتجهة
• فيكتركس
• مسح نقطي

• شرح آليات ألعاب الفيديو القديمة (27 يناير 2021). شرح تقنية كوادراسكان من أتاري (فيديو). مؤرشف من الأصل بتاريخ 15 ديسمبر 2021.