CRT(显象管型)监视器--从原理到采购 ZT自tom’s

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精华序号：49
来自论坛：小熊在线 《显示器论坛》
内容说明：导论 几乎在所有的计算机系统中，最贵的部分都是显示器，然而大多数的人都不了解显示器是如何工作的，

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• CRT(显象管型)监视器--从原理到采购 ZT自tom’s(3285字) 青果薄荷 (145950)于2003/12/06(01:43:05)..

导论
几乎在所有的计算机系统中，最贵的部分都是显示器，然而大多数的人都不了解显示器是如何工作的，也不清楚要怎样采购。他们倾向于听取朋友的建议、过去的经验、评测文章的意见、售货员的推荐、价格、或者干脆用的是连系统一块捆绑销售的。我看过有人砸几百块美金买最新式的显卡，却匹配廉价劣质的显示器。或许更丢脸的是那些拥有不错的显示器，却不知道如何适当的加以校正（或者根本就没校正过）。在这篇文章里，我会聊聊市面上各种显示器，并把焦点主要锁定在CRT（阴极射线管）显示器。我会提供一些购买新显示器的秘诀，以及如何适当的加以调整。

CRT基础

电视机形式的CRT显示器已经推出大约60年了，大体上来说他们内部的工作原理并没有多大的改变。基本原理就是在显像管后面的电子枪把电子束，打到涂覆有一层磷光材料的显像管上。电子束穿过一连串强磁场，使得路径产生偏转而打在显像管的不同位置上。当电子束打到前端的显示屏上时，便会使得涂覆在上面的那一层磷光材料暂时性的发亮。每个点代表一个像素（画面元素）。通过仔细控制电子束的电压，每个单一点的明暗都可以自由调整。最初黑白电视的显像管只有一个电子枪和单一的磷涂层。后来便采用多重电子枪以及分点镀磷。

为了形成图像，电子束会由右至左扫过各条水平线（扫描线），使每个磷光涂料点发亮、并通过电压控制明暗程度。显示器显示出一条扫描线的速度称为「水平频率」，以千赫（kHz）为单位。 当电子束打到扫描线尾端时，电子束会瞬间关闭（称为「水平消隐间隔」）、磁力线圈复位、然后再从下一条开始。这样的步骤不断重复、一条接着一条显示，直到屏幕整个填满。到那时候电子束又再次关闭（称为「垂直消隐间隔」），磁力线圈复位、然后整个过程重新从屏幕的左上角再来过。显示器显示整个画面的的速度称为「垂直刷新率」或「频率」，以赫（Hz）为单位。

在电视发展的初期，设计制造电视显像管的工程师面对一些需要妥协的技术问题。首先是早期磷光材料的质量并不好，亮点在整个画面还没显示完前就开始变暗了。为了克服这一点，电视画面是采用交错式的技术分两次显示，每次显示不同的扫描线。第一次仅扫描奇数条（1、 3、5、...）。然后电子束复位回顶端，接着扫描偶数条（2、4、6、...）。每个行程称为一个「场」，然后两个场合并成一个画面。NTSC的标准为每秒显示60个场（30帧画面），而PAL电视系统则为每秒显示50个场（25帧画面）（顺便提一下电影为24fps）。在这个速度以下，大多数的人就会开始察觉到图像有闪烁的情形。

到了计算机出现后，磷光材料与电子元件的品质已经进步到不需要采用交错方式了，但因为大多数计算机工作都和大量文字有关，分辨率必须得提升。一般电视机在25到30Hz的垂直刷新率下、水平刷新率通常为13.5kHz，但大多数的计算机显示器却可在85Hz的垂直刷新率底下、达到超过60kHz的水平刷新率。然而就像不会有两个人一模一样，最好还是试试CRT显示器在85Hz或更高的刷新率下的工作情形，以减少眼睛因闪烁所引起的疲劳（即使是你无法在低频率下确实看出闪烁的情形）。

从黑白到彩色

彩色的原理几乎和黑白CRT一样，除了从一支电子枪变成三只，以及从单色磷光涂料光点变为由三种不同颜色的磷光涂料（红、绿、蓝）组合成每个像素。每个电子枪打在彩色的磷光涂层上，并藉由调整这三种颜色的强度，几乎可以调出任意想要的颜色（事实上是人类的大脑在进行调色的工作）。

许多艺术家会注意到红、绿和蓝不是三原色（红、黄、蓝才是）。这是另一个和磷光材料有关的问题，最简单的解释就是当彩色电视一开始推出时，工程师实在找不到黄色的磷光材料 - 因此他们只好开发出以红、绿、蓝为三色点的系统来替代。

要在维持高分辨率下增加显像管的颜色数三倍，这表示得将磷光涂层越来越靠近的挤在一起。这就需要电子枪和磁力更加精确的电子控制。倘若电子束瞄准得不够精确，就可能会打到邻近的磷光涂层（造成图像拖尾），产生不正确的颜色，或是产生轻微的重像（使图像发生轻微的失焦）。

为了克服这个问题，工程师们使用了几个技巧。其中一个解决方法是在显像管内侧加装荫罩（称为「shadow mask」），就在磷光涂料表面之前。这个荫罩只是一层金属薄板（通常是由一种名为「不胀钢」的钢材所组成的），并在上头凿上许多小洞。只有正确瞄准的电子束才能穿过每个磷光涂层光点所相对应的屏蔽孔。荫罩会拦下任何杂散的电子束以避免其打到错误的磷光涂层。这就是shadow mask的方法。

将磷光涂料涂在显像管内侧是相当狡猾的商业手法，因此便采用另外的制造技巧。不同于点状，它把磷光材料以垂直线方式加以涂布，并在前方加上相当细的金属线，用以取代荫罩。金属线是用来阻绝散射的电子束，原理和shadow mask相同。这就是「栅状荫罩」的方法。

这两种技术都有其利弊得失。一般来说，shadow mask CRT所产生的图像较锐利，而栅状荫罩CRT的色彩则较鲜艳。Shadow mask CRT的亮度比较暗一点，而栅状荫罩CRT则在屏幕的1/3和2/3处有两条水平的阻尼线阴影（用以减少栅状荫罩震动）横过。如果你想要亮一点、色彩精确的（而且不在乎那两条极细微的阻尼线阴影），就采购栅状荫罩的CRT。如果你需要处理大量的文字或对那阴影感到困扰，那就买shadow mask的CRT。如果需要桌面空间或绝对完美的几何图形的重现，那你或许要考虑一下LCD。

点距的神话

为了评估一部显示器的品质，大多数人通常都会谈到点距。一般来说点距（以公厘为单位）越小、显示器越好。问题是点距有许多种不同的测量方法，因此并不一定代表什么意义。传统上shadow mask CRT的点距是两个同色磷光涂料亮点间的距离（两条相邻扫描线之间的对角距离）。然而栅状荫罩CRT没有所谓的光点（只有光带），因此点距（或更精确的来说、栅距）－是测量两条同色色带间的水平距离。为了行销目的，shadow mask的制造商也开始引用水平点距。还有一些厂商则公布其荫罩孔距。然而因为荫罩约在屏幕磷光涂层表面的后方1/2"处，.21mm的荫罩孔距事实上在电子束打到屏幕上时，要转换成.22mm的磷光点距。最后因为CRT显像管接近（但不是完全）平面，电子束在抵达显像管时却倾向散开成椭圆形，因此一些制造商会在屏幕的边缘将点距加宽。一些制造商会公布两个点距的测量值，一个是屏幕中央的、另一个则是最边缘的。

相较于三色点（或色带）的数目与密集度决定最大分辨率，显示器准确击中磷光点的精确能力（称为「收敛度」），对于锐利图像的显示更为重要。如果收敛度不是很好的话，原本瞄准蓝色磷光涂料色点（或色带）的电子束，可能会打到部分相邻的红色与绿色磷光点上。水平或垂直收敛度误差（以公厘的十分之一为单位），会导致色彩重影、文字难以阅读与细节部分产生模糊。可惜的是，只有几家显示器制造商有公布其收敛度规格。

显示器和显卡间的匹配

显示器（以及电视机）本质上是模拟设备。无论你如何试着对显像管组件加以处理，他们仍旧是模拟的。然而计算机是数字世界的产物，因此计算机所产生的数字图像必须得在某处（通常在显卡内）转换成模拟的，才能让显示器显示所有的东西。

显卡内决定其如何（或能否）驱动显示器的关键元件，就是其RAMDAC（随机存取内存数字模拟转换组件）的速度，以百万赫为单位。RAMDAC通常是和显卡分离的组件，尽管有时候它会和显示芯片一起工作，而有时（在DVI、数字视频接口的情况下）它会出现在显示器里。

下表显示在不同刷新率下、不同分辨率所需的最低RAMDAC。
刷新率
分辨率 60Hz 75Hz 85Hz 95Hz 100Hz
2048 x 1536 270MHz 338MHz 380MHz 　 　
1856 x 1392 226MHz 282MHz 320MHz 357MHz 　
1600 x 1200 162MHz 203MHz 230MHz 250MHz 280MHz
1280 x 1024 108MHz 135MHz 158MHz 176MHz 186MHz
1024 x 768 65MHz 79MHz 95MHz 106MHz 112MHz
800 x 600 40MHz 50MHz 56MHz 63MHz 67MHz
640 x 480 25MHz 32MHz 36MHz 40MHz 42MHz
720 x480 27MHz 　 　 　 　

• ◎ 哪里的文章？25-30Hz？(19字) 胡一刀 (145956)于2003/12/06(03:47:03)..

“一般电视机在25到30Hz的垂直刷新率下”

• 继续 ZT(5023字) 青果薄荷 (145951)于2003/12/06(01:43:49)..

进行采购

在理想情况下，你应该可以到店里去仔细瞧瞧各种的显示器，而且它们都已经连接至配备有和你家相同显卡的PC上，并在相同的照明环境之下。你应该在每一个系统上安装显示器调校软件（像是DisplayMate Technologies公司的），花几个小时调整每台显示器并加以诊断。当你最后选到了所需的最佳显示器时，亲切的售货员会将它拆下，用原来的箱子包装回去，就能买回你独一无二的显示器回家。不幸的是这是理想世界里的情形，不会有多少店家愿意让你这么搞的。即便你可以在展示场测试几款显示器，他们也会从仓库里拿－相同制造商及型号的显示器，但不是和你在展示场所见完全一样的显示器给你。

这就引发一个重要的问题－没有任两台显示器是完全一样的。我指的不只是品牌与型号间的差异。甚至即使是相同制造商所生产的相同型号显示器差异也相当大。有时你运气不错－有时则不然。

如果你想在市场上买台新的显示器，在开始选购前有几件事情请先考虑一下。或许最重要的的因素是显示器能否匹配你一般操作时的屏幕分辨率。在过去，显示器的频率和分辨率是固定的（LCD平面显示器至今仍是如此），但今天大多数CRT显示器的频率和分辨率可以做各种调整。但即使说多重扫描的显示器可在不同频率和分辨率下工作，一些CRT显示器在特定分辨率下表现会较佳，而且其它分辨率下的显示压力会缩短其寿命。一台昂贵、最佳状态设计在1600 x 1200的显示器，在1024 x 768的分辨率下时就没那么棒了。不幸的是，许多显示器 制造商总想特别强调其最大值、而轻描淡写其最佳设置。一般来说，大多数的显示器都是设计在85Hz下达到最高工作效率。如果显示器的资料表在不同频率之下，显示大范围的可用分辨率，看看85Hz时的值就可大概了解其最佳设置值究竟为何了。

85Khz级 = 1024 x 768 @ 85Hz
95Khz级 = 1280 x 1024 @ 85Hz
107Khz级 = 1600 x 1200 @ 85Hz
115Khz级 = 1600 x 1200 @ 92Hz
125Khz级 = 1856 x 1392 @ 85Hz
如果你的分辨率通常设在1600 x 1200，那你应该找台107或115 Khz等级的显示器。使用较低等级的显示器就需要“超频”使用，这通常不仅会产生低品质的图像；还会缩短显示器的寿命。另一方面，如果你的分辨率通常设在1024 x 768或以下，那买台高档的显示器在低分辨率工作，则会产生波纹状的图案并比最佳性能为差（更别说还浪费钱了）。

如果你想要从现有的显示器上获得最佳的图像，你可以将那些数字反向推算。将显示器的水平宽度除以点距；那么就将分辨率设在最接近、低于该值的状态。举例来说，一台19"显示器一般的水平可视宽度为360mm。我们假设水平点距为0.22mm。360 / 0.22 = 1636个亮点横跨屏幕。因此最佳设置大概就是在85Hz下的1600 x 1200。具有相同可视宽度、水平点/带距为0.24mm的显示器则有1500个亮点。因此最佳设置就应该会是1280 x 1024。

垂直分辨率也不成问题。一个标准的19"显示器其垂直可视高度为270mm。因为栅状荫罩显示器采用垂直色带，其垂直带距便为0.00mm，因此其垂直分辨率几乎是没有限制的。但因为每种技术都有其优缺点，这里也会有－这个的缺点就是发射越多的电子束电流击打磷光涂层，就越有可能把屏幕给烧坏掉。请使用屏幕保护程序！

大多数shadow mask显示器的垂直点距为0.14mm。270 / 0.14 = 1928条扫描线 - 在所有可匹配刷新率下，这个数目比目前任何显卡所能产生的还多得多。

像素率和水平扫描频率决定显示器的分辨率与刷新率。

设置显示器

就理论上而言，所有的显示器出厂时就已经调整到最佳化设置，因此你应该不用再去做任何调整。如果你正在采购新的显示器，但却发现你得大幅调整设置以获得良好的图像，那你大概会去找别的显示器。然而，时常有许多因素会导致显示器还是需要做些调整。

尽管人眼对于光测量仪器相当敏感，但光是盯着显示器看是没办法分辨出什么品质的。除非你真的清楚该看哪些地方，不然在评量一台显示器时你得藉助一些帮助。我强烈建议拿一套像DisplayMate Technologies出品的显示器调校套件。他们的软件可以帮助你校正与微调所有的显示器，并帮你把有问题的区域给指示出来。他们的测试画面是特别设计用来分次强化显示器个别性质，让一些像几何失真、色彩精确度、收敛度问题、焦点、波纹图形、炫光等问题能更清楚的呈现出来。尽管说并非完全不可能，但想要不靠好的校正画面来侦测出这类问题实在是非常很困难的。

大多数的人从不校正他们的显示器，让它维持在一般的基准上。然而这是值得花时间和精神去做的，特别是如果你是从事视频或印刷工作的。藉由合适的软件，让你的显示器回到最佳状态并不会太困难，而且一旦你熟悉那些需要检视的地方，那每个月只要花你几分钟的时间，就能让它获得适当的校正。你也可以运用这些校正技巧来评估打算购买的显示器。即使没有合适的测试画面，你应该也能在任何店家里进行粗略的校正（如果你知道该检视哪些部分的话），并对该显示器的性能有正确的概念。

在校正任何显示器时，先把所有设置都调回出厂默认值（包括显卡的设置）。使用显卡的设置画面，将分辨率设为你最常用的值。如同我之前提到的，如果可能的话，试着把你的显示器调到80到85Hz或更高。这可以减少眼睛的疲劳。在开始校正显示器前先等一会儿。CRT显示器在开始调校前需要时间暖机与稳定。我通常会让显示器在开始前至少暖机20分钟，甚至我会在其它测试间来回进行几次亮度和对比的校正，以确保它从开始测试以来没有任何「偏差」。当然，如果你有一台不错的显示器，你应该不必等太久或做太多校正。

在微调任何显示器时，第一个校正的步骤就是将亮度和对比调到合适的状态。说也奇怪，亮度控制事实上是调整CRT的黑色程度，而对比控制则是调整最大的白色程度。较高的对比会让图像「蹦现」在屏幕上，并让他们看起来看为锐利明亮，而较低的对比图像会较阴暗，图像「平滑」的代价就是会失去一些亮度。最后你所要的对比平衡，会落在你可以看到最多的灰阶，而白色看来接近白、黑色看你来接近黑。

大多人倾向于把他们的显示器（以及电视机）调得太「热」了点，因为比较明亮看起来似乎比较好（特别是在有一大堆灯光和窗户的办公事环境里）。如果你的亮度和对比都开到最大值，这不但不会获得最佳的图像，还会缩短你显示器的寿命（显示器应该可以撑三到五年）。

色温

如果你试过你显示器上各种的屏幕显示控制（OSD），你或许会遇到色温设置。大多数的显示器都有一到三种色温（以绝对温度为单位）的设置供你调整。标准的预设设置值通常为9300 度、6500度，以及5500或5000度。9300度通常是预设设置值，有时会被用来当做「计算机显示器的白色」。这个设置将提供最明亮的图像，淡颜色有点偏蓝。6500度提供比较白的白色，有时被引用为「白天的白色」。视频领域的人们比较喜欢这个设置。5500或5000度的设置有时又叫做「纸帧的白色」，通常运用在印刷或前置出版的领域。如果你从事大量桌上排版或彩色印刷的工作，你可以选用这个设置。

尽管有些显示器可以让你设置自己的色温，或甚至可以调整个别的颜色值，你应该避免大幅更动这些设置，除非你有特别的目的并清楚知道你在干什么。对一般的计算机使用来说，你会维持默认值9300度的设置。

收敛度修正

好的显示器应该不会需要去调整收敛度的设置，不过知道如何调整总是好的。如我先前提到的，收敛度大概是产生锐利图像最重要的因素。专业人士使用收敛度量表来测量收敛度误差，但是DisplayMate有一个特殊的画面可以显示收敛度误差。

你也可以运用名片小技巧（Monitors Direct/Cornerstone的Jim Witkowski秀给我看的）。 开启一个黑色背景、上面有一条水平细线的画面。现在拿一帧名片放在屏幕上慢慢向上移，它和那条线交会时便会形成某个夹角。如果显示器的垂直收敛度关闭，你就会在名片的边缘看到红色、绿色或蓝色的条纹。这个小技巧也可用来侦测水平收敛度的误差所在。

采购要领

尽可能在门市店里购买你的显示器，不要通过网络邮购。这或许会贵个25块美金，但是想想：许多邮购商会向你收取重新进货的费用，或是不帮你负担显示器回送的运费。运送一台90磅显示器的花费远超过你所「省」下来的25块美金。

如果你在店里购买显示器，记得确认更换显示器时不用再收取任何费用。此外，确定你不必在更换显示器前还得试着拿去送修。你可能等了几个星期，只拿回原来一样的显示器回来（有着一样的问题），然后又要把整个过程重新来一遍。

确定你可以无条件更换显示器。问题确实会甚至发生在工作正常的显示器上。换句话说， 会有一些零售商不认为是问题的问题发生，只要显示器显示出任何形式的图像。比方说，某些显示器有聚焦的问题（特别是在角落）。你或许能调整显示器让其中三个角落的聚焦问题获得解决，但总是无法把四个都弄好。你的经销商是否会接受这个理由帮你更换新的显示器呢？

如果你在店里采购，把分辨率调到你常用的分辨率。把显示器设置调回工厂设置值。测量可视范围 - 如果它的边框特别宽的话，它大概还隐藏了其它的问题。找出任何明显的失真问题 - 最大化窗口的各边应该要有漂亮、笔直的边缘，特别是在角落处。按照之前描述的来调整亮度和对比。如果可能的话开启一个纯白或其它纯色的画面（你可以在显示器性质窗口里把背景设为无，或甚至开启一个空白的文件画面）。看看整个屏幕有无亮度的变异。显示器 的亮度从中央到角落落差可达30%，这会造成眼睛疲劳。如果你看到圆形阴影或亮度不等的情形，就换别的机型。理想的情况是，你的显示器应该要整个画面都相同亮度才行。接着你可以进行名片测试，看看其收敛度的情形如何。如果你发现收敛度有问题，不用再试着调整显示器了，换别的机型就对了。最后查看规格。确定显示器在你所需的分辨率下，达到适当的等级范围。

结论

有许多影响显示器品质的因素－收敛度、点距、显卡与显示器的匹配、以显示器的最佳分辨率工作、以及确定它有适当的校正过。还有其它不把显示器的外壳打开是很难判断的因素，像是用了多少电磁屏蔽、多少电路板、电线的安全性如何、电源等（注意：不要拆开你的显示器！显示器内部的高压电足以危及生命，即使是在没插电的状态下！）

还有很多不是那么重要的因素。OSD（屏幕显示）控制的数量和配置并不是关键，因为你并不需要经常做调整。连接线种类也没什么重要的。一般来说，整合式缆线（那种显示器端不用安插的）具有紧密焊接[S1]的优点，通常都是最佳的连接方式。BNC缆线倾向比15-pin的Mini D Sub缆线稍稍坚固些，但是因为共有五个分离的连接头，他安装起来会比较麻烦。此外他不支持Windows的即插即用。BNC和Mini D Sub连接在视觉品质上几乎没有差异。DVI的连接方式在信号通过缆线时，其衰减和干扰会比较小（好的缆线不会有这样的问题），不过DVI 标准尚未延伸至具有高刷新率的高分辨率显示器上。DVI大多用在刷新率较低的LCD显示器上。

多重接头、耳机座、内建喇叭以及外观可能很不错，不过他们大多只是装饰用，而且和图像品质毫无关系。特殊抗炫光涂料对于工作环境中有许多光线的人来说很不错，但是几乎所有的显示器制造商都采用完全相同的涂料－唯一的差别在于用量而已。较厚的涂料可以更有效的消除炫光，但也同时降低了亮度。如果你有炫光的问题，或许试着改变你的照明环境、会比起挑选抗炫光的显示器来得好。耗电量也没有什么好考虑的，因为大部分CRT的耗电量仅约130瓦（LCD耗电量约为其一半、但长期看来LCD较高的初始花费，大幅抵销了所节省的金钱）。

根据你的状况和最常使用的应用种类而定，不同的因素可能会比较重要或不重要。如果你从事大量文字的工作，记得shadow mask CRT的图像较锐利。如果重现精确的色彩对你来说比较重要，那么栅状荫罩的CR会是比较好的选择。如果桌面空间是关键，那么LCD会是不错的替代品，尽管其分辨率是固定的，而且通常不适合视频和动画使用。平面CRT和LCD具有抗炫光的功能，但会比较贵且重。平面CRT在边缘也会受到几何失真的拖累，而呈现轻微凹陷的图像。因为其设计的缘故，LCD不会有几何失真的问题，这使其非常适合进行CAD的工作尽管有可能买到一台很棒、廉价、无品牌的显示器（或是高档制造商的次货），但一般来说都会是一分钱一分货。做点功课、查看一下规格、看看评测文章、按照你的系统及喜好来搭配显示器，并确定如果发现毛病可以换新。你的显示器将伴随你很长一段时间，因此是值得多花点钱买好一点的。

• 支持(空) 雷帝阴陀罗 (145955)于2003/12/06(02:22:18)..

• 偶赞成你继续贴,不管是新是就,总会给人以启发!!(空) 曲木王大 (145953)于2003/12/06(02:09:49)..

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