La pantalla esférica SD-11: píxeles, no píxeles

¿Alguna vez has oído hablar de una pantalla esférica? [AnubisTTP] puso sus manos en una pantalla esférica SD-11 (dañada) de Burroughs y rompió el inusual dispositivo para ver qué había dentro. Es una especie de pantalla de proyección con un conjunto de bombillas detrás y una placa de plástico al frente, y el resto es un espacio vacío. Faltan los lentes y diapositivas esperados habituales ... ¿o no? Resulta que la delgada superficie de la pantalla en la parte frontal de la unidad está empaquetada con un juego de lentes pequeñas bidimensionales de 30 x 30, una máscara de sombra y lo que se puede pensar como una máscara de píxeles de alto píxel. Sin embargo, el SD-11 fue cementado y obviamente no estaba destinado a ser desmontado. [AnubisTTP] logró truncar las cosas para mostrar exactamente cómo estos fascinantes dispositivos resolvieron el problema de mostrar los dígitos 0-9 (con puntos decimales opcionales) en una sola pantalla pequeña sin máscaras digitales y lentes separados para doblar los caminos de la luz.

La "máscara de píxeles" del SD-11

Se puede pensar en la cara de la pantalla como un conjunto de píxeles de 30 × 30, con cada una de las microlentes en el conjunto de lentes funcionando como uno de estos píxeles. Pero estos píxeles no son direccionables individualmente, brillan solo de acuerdo con patrones fijos determinados por la "máscara de píxeles". ¿Cómo sucede eso exactamente? Con cada microlente en la tabla que muestra una miniatura del patrón de bulbo en la parte posterior de la pantalla, se puede mostrar un patrón de imagen fijo en la parte frontal colocando una máscara sobre cada lente: si un determinado bulbo en la parte posterior necesita resultar píxel iluminado en la parte delantera, esa máscara tiene un agujero en el lugar de esa bombilla. Si no es así, no hay agujero y la luz está bloqueada. Así como la lente ensamblada es un conjunto bidimensional de microlentes, la máscara de luz es en realidad un conjunto bidimensional de máscaras más pequeñas: exactamente una microlente a la vez. Por lo tanto, la "máscara de píxeles" es cómo cada bombilla detrás da como resultado un patrón fijo (figuras, en este caso) proyectadas al frente.

La pantalla esférica Burroughs SD-11 era muy liviana y contenía principalmente espacio vacío donde otras pantallas de proyección tenían lentes y máscaras de luz. Resulta que el SD-11 funciona usando los mismos principios que otras pantallas de proyección, pero usando una máscara de luz de alta densidad y un juego de lentes compuestos, lo hace por un método completamente diferente. Es un excelente vistazo a una de las diferentes y fascinantes formas en que se resuelven los problemas antes de que las soluciones de pantalla modernas se hayan vuelto comunes.

  • inoag dice:

    ¿No se utilizaron en las computadoras PDP-7?

    • dcfusor2015 dice:

      Quizás para algunos clientes. Los PDP-7 de los que me ocupé, como miembro del servicio de campo de DEC, no los tenían. Tenían los habituales (¡blancos!) Solo anteojeras.

  • Gravis dice:

    Es difícil entender la explicación en la página de HaD, así que haga clic para ver más imágenes. La clave de su funcionamiento es "El ángulo de la luz que incide en el refractor controla qué dígito muestra".

    • TGT dice:

      Este es un diseño tan interesante e inteligente. Amo ese tipo de cosas.

      • BrilaBluJim dice:

        Es completamente nuevo, está bien, pero no veo que tenga ninguna ventaja sobre las unidades IEE que tenían las lentes detrás. Probablemente inventó esto solo para evitar pagar tasas de patente.

        • richfiles dice:

          La ventaja era un peso mucho más reducido y la mitad del tamaño.

  • Peter Neilson dice:

    ¿Cuándo se comercializaron estas cosas por primera vez? Una búsqueda rápida en línea no muestra ninguna fecha.

    • AnubisTTP dice:

      Tengo un anuncio de uno de estos de 1966 que estaría en su lugar para pantallas de números extraños ... los transistores estaban fácilmente disponibles y crearon la necesidad de lecturas baratas, pero las pantallas LED todavía estaban a unos años de ser inventadas.

      • BrilaBluJim dice:

        También los transistores en ese momento eran buenos para encender bombillas incandescentes de 28 V, no tanto para pantallas de neón de 170 V. Creo que eran un poco más caras que las Nixies, pero tal vez fue un empujón después de considerar el costo de la electrónica del variador.

  • BrilaBluJim dice:

    Mencioné esto en el artículo de HAD sobre la pantalla de proyección IEE.

    La patente (https://www.google.com/patents/US2981140) ayuda a explicar esto un poco. Pero también piense en ello como un ojo de insecto. Cada "píxel" de la pantalla tiene su propia lente, y la lente transmite el valor de ese píxel, que se basa en el ángulo desde el que la luz incide en esa lente. O simplifíquelo aún más y use un orificio para cada píxel en lugar de una lente. En este caso, si tira de un rayo de cualquier lámpara a través de un orificio definido, atravesará un área específica (y muy pequeña) de la película. Ese punto de la película contiene la información de ese píxel. La lente simplemente lo mejora.

    • Pensador dice:

      Esto parece pedir un poco de procesamiento de máscaras impresas en 3D (probablemente a mayor escala) solo por el valor engañoso. Si alguna vez tengo tiempo libre ...

      • Sr. Nombre Requerido dice:

        Puede ser más difícil de imprimir que el reloj de sol digital (https://www.thingiverse.com/thing:1068443) debido a la demanda de lentes en lugar de solo ranuras. Intenté imprimir con un filamento de ABS transparente y los resultados fueron todo menos claros, incluso después de lijar con agua y mojado, y luego pulir.
        Tal vez hacer un molde para la superficie de la lente y luego verter o pintar una solución transparente y plana capa tras capa podría tener mejores resultados.

        • BrilaBluJim dice:

          Probablemente tengas razón. ¡Por casualidad, ayer miré la impresión del reloj de sol!

      • fm` dice:

        ¿Por qué no empezar con una simple impresión 2d antigua en hojas de cálculo?

        • BrilaBluJim dice:

          Sí, ciertamente se podría haber hecho. Cada píxel de la pantalla necesita al menos diez píxeles (llámalo 4 × 3, pero luego necesitas algo de ventaja, por lo que probablemente sea realista 6 × 5, y es 30 × 30 píxeles, por lo que solo estamos hablando de 180 × 150 píxeles en el " Máscara de ROM de caracteres ". Definitivamente factible en impresoras de inyección de tinta o láser. La parte difícil sigue siendo la fabricación de la placa de la lente (o más precisamente el molde para la matriz de lentes), pero no es necesario que sean tan precisos como el tipo utilizado las pantallas de proyección.

    • Dax dice:

      Déjame ver si tenía razón.

      Cada microlente enfoca la imagen de la bombilla en una máscara opaca delgada para enfocar la luz en un punto diminuto.

      La posición del punto depende de la bombilla encendida.

      La máscara tiene orificios perforados para que para cada figura mostrada, el orificio se coloque en el lugar correspondiente para la bombilla derecha. Esto hace que la máscara sea una puerta óptica A OR.

      A medida que la luz pasa a través del orificio, la imagen de la bombilla se disipa y la luz se propaga nuevamente para iluminar la máscara frontal de manera uniforme.

      • Greenaum dice:

        Me pensé hacer. Presumiblemente, la colocación de la placa frontal debe ser bastante precisa.

      • BrilaBluJim dice:

        Hm. Pensé que ya había respondido a esto. Sí, eso es correcto. Tu explicación es mejor que la mía, así que gracias.

      • Elliot Williams dice:

        No estoy seguro de la puerta del quirófano, pero tal vez solo estoy confundido.

        Con esta tecnología de pantalla, todo gira en torno a las esquinas. La luz que proviene de varias bombillas, que pasa a través de cualquier lente, estará en un ángulo diferente, lo que significa que sabes dónde los puntos de las diferentes bombillas incidirán en la máscara. Haga agujeros en el lugar correcto y listo.

        Me hace pensar: con algo lo suficientemente cerca de una fuente de luz puntual, podría tener la rejilla y la máscara puestas y quitar completamente las lentes. Me pregunto si esto es factible con los LED ... Puede que se haga más grande, pero eso hace que la construcción sea más fácil. (Como alguien señaló anteriormente, este es el reloj de sol digital, pero con un LED en lugar del sol).

        • Dax dice:

          Pensar en él como una puerta OR óptica es una forma más sencilla de pensar en el dispositivo.

          Hay una matriz de bombillas detrás. Las microlentes copian esta matriz en cada "píxel" de la pantalla como una cámara.

          Cada dígito divide los píxeles, por lo que cada uno de los píxeles debe realizar una operación OR. "Esta bombilla está encendida A O esta bombilla está encendida A O esta bombilla ..."

          El resto de la pantalla se trata de dispersar la luz uniformemente después de que pasa a través de la puerta.

          El proceso de creación de la máscara para cada dígito es muy sencillo. Se coloca una película en lugar de la máscara y se coloca una segunda máscara en forma de dígito frente a la matriz de microlentes. Encienda la bombilla correspondiente, y eso expone la película con el patrón de puntos correcto. Cambie la máscara con un dígito diferente, encienda la otra bombilla y se expondrá otro conjunto de puntos en la película y así sucesivamente. Luego, revelas la película, haces una copia negativa de ella en un medio transparente y aquí tienes tu máscara de puntos. .

          • Dax dice:

            El funcionamiento básico de la máscara de sombra en un televisor CRT funciona según exactamente el mismo principio. Puede pensar en él como rayos y ángulos, pero es una cámara de clavija realmente rudimentaria que proyecta la imagen del cañón de electrones sobre los fósforos en el frente.

            De esta manera también hacen que los fósforos multicolores coincidan con los cañones de electrones. La máscara de sombra se coloca dentro del tubo, se vierte una resina de endurecimiento UV que contiene el fósforo correcto debajo de la máscara y se coloca una fuente de luz UV donde estaría el cañón de electrones equivalente. La exposición de la resina a través de la máscara de sombra endurece la resina en los lugares correctos del interior del vidrio y luego se lava el exceso de resina.

            La pantalla SD-11 podría usar el mismo principio, reemplazando el conjunto de microlentes con una máscara de orificio más simple, pero bloquearía el 90% de la luz que llega al frente, o daría como resultado un contraste, por lo que se usa una microlente para la eficiencia, concentrando la luz a través de los pequeños orificios de la máscara. Esta es la razón por la que los CRT usan cientos de vatios de potencia: la mayor parte de la corriente se desperdicia en el haz de electrones que golpea la máscara de sombra en lugar de volar hacia los fósforos.

            Referencia: http://www.madehow.com/Volume-2/Cathode-Ray-Tube.html

          • Dax dice:

            Pensando en cómo podría reproducir razonablemente el mismo sistema, necesitaría un conjunto / cuadrícula similar de LED, una máscara estenopeica, una placa delgada translúcida, como papel de hornear o una caja de CD cubierta con papel delicado, y una cámara digital . Enciende una luz, fotografía los patrones resultantes, lo edita en la computadora para enmascarar los puntos exactos y luego lo imprime en una hoja transparente en una impresora láser.

          • Martín dice:

            @Dax: Tal vez los primeros tubos delta-pixel se hicieron como usted describe, pero primero veo el proceso como demasiado complicado para la producción en masa. En los tubos normales tiene rayas de fósforo y una máscara de agujero. Esto no se puede hacer a su manera, los orificios de la máscara formarían puntos individuales en lugar de tiras continuas y las rayas de fósforo en los CRT de TV tienen un patrón muy regular.
            En un tubo Sony Trinitron tenías una rejilla de alambre vertical como una máscara tan teórica que podrías dejar al descubierto las rayas. Pero estoy seguro de que los componentes solo se fabricaron con las tolerancias necesarias y se ensamblaron. Y luego se ajustó la pureza del color con un juego de imanes.

        • BrilaBluJim dice:

          Elliot Williams: La función principal de las lentes en esta aplicación es la eficiencia. Simplificando esto con los filamentos como fuentes puntuales, sin las lentes, solo la luz que proviene del cono definido por un filamento en su vértice y el círculo que es la apertura de la máscara. Agregue una lente y esa apertura se convierte en al menos 16 veces el área, por lo que captura más luz de cada filamento.

  • nilad dice:

    ¿Dónde tengo que recordar unos lentes diminutos para crear los míos?

    • Donald Papp dice:

      También una parte molesta, creo, sería lo que el desgarro llama la "máscara de píxeles", que es un patrón de alta densidad de pequeños agujeros en un material que de otro modo sería opaco. Esta sería una recreación interesante, no sería fácil.

      • BrilaBluJim dice:

        No es difícil hacer la máscara del agujero. Dos opciones inmediatas: 1) Fresado CNC, 2) Pulido químico con fotorresistencia en una máscara metálica fina. Ambos son buenos en el engranaje de los aficionados. Para una pantalla de 25 mm de alto, si hay 30 píxeles y la máscara es un conjunto de 4 × 3, es decir 120 píxeles, para 25/120 = 0,2 mm. Esto no es tan difícil. Y si es así, puedes optar por una pantalla más grande. El juego de lentes sigue siendo la parte difícil. Si intenta usar solo un agujero de alfiler, la pantalla será MUY ineficaz y borrosa.

        • rnjacobs dice:

          Parece que podríamos reutilizar las luminarias LED por algo asequible.

        • Dax dice:

          La parte difícil es calcular dónde deben ir los agujeros en la máscara, ya que el patrón de los puntos cambia según la distancia de la bombilla y el píxel desde el centro de la pantalla. Cada lente diminuta u orificio "ve" la bombilla colocada detrás en un ángulo ligeramente diferente.

          • BrilaBluJim dice:

            Dax: nada difícil. Las matemáticas solo usan el principio de triángulos semejantes. Si los LED están 10 veces más lejos de la máscara de imagen, que es un juego de lentes o un orificio por cada "píxel", entonces el espacio para la máscara "ROM" es 1/10 del espacio del LED.. cómodo haciendo los cálculos, puede utilizar un programa CAD como QCAD o LibreCAD para dibujar las radios y obtener las posiciones adecuadas.

            Aburrido, quizás, pero no difícil. Después de medir las posiciones de algunos puntos, el patrón se vuelve claro.

  • DoF dice:

    Es bueno ver que la tecnología detrás de la cámara de campo de luz o la cámara de óptica completa no es nueva. 🙂

    • kony dice:

      Nada nuevo. La idea se origina en el trabajo de profesor de Lippman en 1908 (foto completa). Varios tipos de pantallas lenticulares han estado con nosotros también durante más de 60 años. Los nombres de gráfico de luz y campo de luz recibieron este principio más tarde en una investigación sobre gráficos por computadora en la década de 1990 (Levoy et al.).

Ricardo Vicente
Ricardo Vicente

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