Старый друг лучше

Изобретение позапрошлого века (в нынешнем году ей исполняется ни много ни мало - 110 лет), детище немецкого физика Карла Фердинанда Брона, представляет собой колбу, из которой откачан воздух и передняя поверхность которой покрыта изнутри люминофором, светящимся при попадании на него электронов.

Изобретение позапрошлого века (в нынешнем году ей исполняется ни много ни мало - 110 лет), детище немецкого физика Карла Фердинанда Брона, представляет собой колбу, из которой откачан воздух и передняя поверхность которой покрыта изнутри люминофором, светящимся при попадании на него электронов.

Испускает электроны нагреваемый нитью накала катод, покрытый специальным веществом с малой "работой выхода", после чего они с разной интенсивностью потока, которая регулируется напряжением на катоде (результат - разная яркость экрана), летят к люминофору, ускоряемые специальными анодами (в телевизорах их как минимум два - для ступенчатого разгона), напряжение на последнем из которых может достигать 50 киловольт. За остронаправленность электронного луча отвечает фокусирующая система электростатического типа (один или несколько электродов с высоким, в единицы киловольт, напряжением), а отклоняющая система в виде катушек заставляет луч вести себя так, как нужно нам с вами. Бомбардируемый люминофор сам начинает испускать электроны, порождая эффект так называемой вторичной эмиссии, для борьбы с которой поверхность люминофора покрывается специальным заземленным слоем на основе алюминия.

Луч электронной пушки весьма узок, и, чтобы засветить всю поверхность кинескопа, лучу приходится сканировать ее, проходя узкими - слева направо - полосками сверху донизу. Поскольку глаз обладает инерционностью, да и люминофор гаснет не в тот момент, когда электронный луч его покидает, а чуть позже, - мы не замечаем процесса сканирования, или так называемой развертки, и видим картинку целиком. Для этого, правда, частота развертки должна быть не менее 25 кадров в секунду (кино с пленки показывают нам с похожей частотой: 24 кадра в секунду). Однако традиционный телевизионный стандарт - для экономии передающего канала - предусматривает трансляцию кадров не целиком, а половинками: сперва нечетные строки, потом - четные (благодаря той же инерционности зрения, они сливаются в единые кадры уже в нашем мозгу), - так что, чтобы получить эти самые комфортные для мозга 25 полных кадров в секунду, частота обновления экрана устанавливается двойной: 50 Гц (60 - для американского стандарта NTSC). Все ухищрения "стогерцовости", которыми вот уже лет пятнадцать гордятся производители ЭЛТ-телевизоров, естественно, не могут изменить количество выводимой на экран информации, ибо оно стандартно, - но стараются обработать ее таким образом (в основном за счет интерполяции), чтобы картинка казалась глазу более гладкой и меньше утомляла и его, и мозг.

В цветном кинескопе три пушки, каждая - для одного из основных цветов: красного, зеленого и синего, - и луч каждой попадает на зернышки люминофора своего цвета, которые располагаются на экране кинескопа в разном порядке - в зависимости от технологии и поддерживающего ее производителя. А чтобы луч "красной" пушки не задевал зеленых зернышек, а "синей" - красных, перед экраном в цветных кинескопах устанавливается специальная металлическая решетка, или маска. В "импортном обозначении" есть три типа технологий и порядков расположения зерен люминофора: Shadow Mask, Aperture Grill, Slot Mask, что по-русски выглядит как "теневая маска", "апертурная решетка" и "щелевая маска". По сути все три технологии - это теневые маски, просто первое название появилось, когда остальных двух еще не было. Но коль уж переводим на русский дословно, пусть так. Итак: теневая маска - треугольная триада точек люминофора, плохая яркость, хорошая четкость, нет ступенек диагональных линий. Апертурная решетка - вертикальные линии люминофора, заметные на экране горизонтальные нити поддержки решетки, диагональные ступеньки, хорошая яркость [Выпускались Trinitron и Mitsubishi Diamondtron, которые сравнительно давно уже не выпускаются]. Щелевая маска - нечто промежуточное: люминофор - по вертикальным линиям, но нитей нет, зато есть заметный муар [LG Flatron]. Насыщенность цветов определяется лишь точностью совмещения маски с люминофором (и самим люминофором), и от типа маски не зависит. Чем больше на поверхности кинескопа зернышек люминофора, тем глаже и лучше картинка, так что одним из главных показателей качества кинескопа можно считать расстояние между зернами одного цвета, или шаг маски, который для разных ее типов определяется по-разному: у теневой маски - по диагонали, у двух остальных - по горизонтали, то есть сравнивать их напрямую нельзя. У современных ЭЛТ-телевизоров этот показатель вертится вокруг значения 0,25 мм.

Сделав несложные математические расчеты, мы выясним, что при таком шаге уместить нужные для HDTV 1920 точек (столбцов) можно на совсем не рекордной ширине кинескопа - около 50 сантиметров. Однако тут таится засада: разрешение соответствовало бы шагу маски, если б удалось сфокусировать электронный луч до размера каждого отверстия маски. Реально же он заметно шире и засвечивает сразу несколько отверстий. Так что надо либо сильно сужать луч (что мало реально, ибо технологии кинескопов выбраны практически до предела), либо - так же заметно расширять шаг решетки, что должно приводить к гигантским диагоналям, которые не смогут выпускаться из-за неподъемно-непроходимых объемов и веса. Впрочем, внимательный просмотр на девятнадцатидюймовом компьютерном ЭЛТ-мониторе (правда, весьма дорогом и хорошем) Видео Высокого Разрешения показывает, что отличие от видео стандартного вполне замечается, хотя, наверное, реально разграниченных 1920 точек углядеть все равно не удается. Итожим: теоретически принцип позапрошлого века вполне совместим с новейшим стандартом, - но хотя ЭЛТ-телевизоры, способные понимать HDTV, уже несколько лет можно встретить на прилавках, ЭЛТ-телевизоров, способных HDTV адекватно воспроизводить, нет и, боюсь, уже не будет. (Хотя до меня доносились смутные слухи, будто в Японии кто-то такие телевизоры видел.) То есть надо предполагать, что эпоха HDTV выведет за скобки и эти "понимающие" модели: хоть постепенно, но окончательно. Трудно сказать, что станет тому главной причиной: мода на плоские ли панели, падение ли затрат на их производство, развращенность ли покупателей сравнительно большими, за метр, диагоналями (как замечено выше, изготовление кинескопов с такими диагоналями не только непросто технологически, но и приводит к пропорциональному росту объемов кинескопов и громоздкости телевизоров) или, возможно, аналоговость принципа кинескопа: разумеется, цифровой сигнал Высокого Видео при подаче на кинескоп приходится ухудшать (что прежде, в эпоху стандартного традиционного телевидения, было ровно наоборот: аналоговый сигнал раскидывался по ячейкам цифровых мониторов с явно заметными дефектами), а проблемы сведения лучей на таких больших логических поверхностях становятся трудноразрешимыми. К тому же у кинескопов добиться идеального сведения лучей "по цветам" и идеальной "геометрии" не удавалось никогда, и в случае с HD-картинкой несведение и геометрические искажения могут оказаться заметнее. Еще один непреодолимый недостаток ЭЛТ - ограничение тока луча: средний катодный ток не может превышать определенного значения, так что при выводе на экран больших белых полей их абсолютная яркость падает. Этот эффект на некоторых моделях телевизоров может еще и заметно усилиться из-за некоторой связи тока луча с ускоряющим напряжением, то есть с размером картинки.

Заканчивая раздел об ЭЛТ-телевизорах, не могу не сделать еще двух замечаний: в последнее время разные производители (начал эту тенденцию, кажется, Samsung, хотя она существует уже не меньше десятка лет) стали производить ЭЛТ-телевизоры с заметно укороченными кинескопами, что позволяет сравнивать их с жидкокристаллическими и плазменными панелями. Конечно, такой "тонины", как у ЖК или "плазмы", не достичь никаким технологиями, однако при половинной цене за ЭЛТ не слишком заметной разницей в толщине можно и пренебречь. Другой разговор, что, укорачивая кинескопы, производители ставят перед собой особо трудные задачи, связанные с заметно большими углами отклонения луча, и идеальное их решение получается не всегда. Хотя, если сравнить впечатления от первых, десятилетней давности, "мелких" мониторов и теперешних "плоских" ЭЛТ-телевизоров, возникает ощущение, что эти задачи все-таки успешно разрешены.

Второе замечание касается ЭЛТ-проекторов: они представляют собою собранные в один корпус три ярких кинескопа с диагоналями в районе десяти дюймов, каждый из которых генерирует картинку своего цвета, - то есть электронные пушки разнесены по кинескопам. Таким образом, сведение из вопроса чисто внутреннего (еще на очень давних ЭЛТ-телевизорах блок сведения содержал порядка двадцати-тридцати регулировок, предназначавшихся по преимуществу профессионалам) превращается в вопрос внешний: в процессе эксплуатации правильное сведение трех картинок разных цветов начинает сбиваться, и для его восстановления приходится прибегать к услугам недешевых специалистов.

Последнее замечание вызывает вопрос: почему же, коль существует столько сложностей, ЭЛТ-телевизоры все еще не сходят с рынка, подобно тому, как сошли с него любительские пленочные кинокамеры, да и пленочные же фотоаппараты. И если в случае с традиционными телевизорами ответ простой: они дешевле, - в случае с ЭЛТ-проекторами такой ответ не годится, ибо они заметно, часто - на порядок, дороже большинства проекторов цифровых.

Я полагаю, что во всяком случае часть ответа лежит в плоскости качества изображения. Дело в том, что у нынешних, доступных на рынке цифровых дисплеев есть несколько "родовых" дефектов картинки, на которые большинство покупателей просто не обращает внимания за их "неброскостью в глаза", но которые для подлинного перфекциониста становятся буквально бревном в глазу. В соответствующих местах мы рассмотрим эти недостатки подробно, - здесь же лишь упомянем, что ни одно сегодняшнее цифровое устройство изображения не способно передать подлинно черный цвет (а у кинескопов свечение возникает только в момент удара электронов по соответствующему зерну люминофора; в остальное время он черен, особенно если находится под специальным "учерняющим" фильтром; борьба же с паразитными засветками и вторичной эмиссией не слишком сложна и весьма успешна); что только у некоторых цифровых дисплеев и только в последнее время стала появляться достаточная (в районе шестнадцати миллионов оттенков) цветовая глубина (в силу аналоговости принципа кинескопа яркость того или иного зернышка легко регулируется, что называется, вплоть до одного электрона) и что, наконец, если цифровой дисплей имеет недостаточное разрешение, - изображение на нем картинки, строго не соответствующей его разрешению (а такое в области видеопросмотра случается сплошь и рядом; можно даже сказать - иного не случается; в кинескопах, конечно, тоже присутствует дискретность - дискретность ячеек маски и самих зернышек люминофора, но поскольку луч до величины каждой отдельной ячейки все равно не фокусируется, то он в той или иной степени засвечивает и соседние, что, впрочем, можно считать и помехой, эдакой размазкой, но размазкой очень мягкой, "аналоговой"), вызывает хорошо заметные артефакты, побороть которые принципиально невозможно.
Современные телевизоры с преобразователем HDTV-сигнала, со специально "зачерненным" экраном пропорциями 16:9, со 100-герцовой разверткой и с диагональю, слегка не догоняющей метр, хотя безусловно являются артефактами уходящего века, - могут дать придирчивому ценителю картинку качества, недостижимого на сегодня ни на одном цифровом дисплее.

Ровно то же относится и к ЭЛТ-проекторам, последним (одним из последних?) могиканином в производстве которых остается знаменитая по профессиональным мониторам фирма BARCO (например, BarcoReality 909, www.barco.com/corporate/en/products/product.asp?gennr=440).

Впрочем, Canon и Toshiba обещают нам в начале 2008 года возродить ЭЛТ на следующем витке спирали. Компании собираются начать совместное массовое производство ультратонких плоских телевизоров на принципе SED: surface-conduction electron-emitter display - то есть дисплеев с электронной эмиссией на основе поверхностной проводимости. В самом грубом виде это означает, что SED-телвизоры будут иметь невообразимое множество электронно-лучевых трубок: по одной на каждый пиксел. Идея захватывающая и обещающая идеал, - однако отсутствие сэмплов SED-панелей на мировых выставках заставляет относиться к обещанию двух гигантов с определенной долей скепсиса.