래스터 스캔

Raster scan
래스터 스캔 디스플레이 샘플. 수평 스캔 라인 사이의 가시적인 간격이 각 문자를 분할합니다.

래스터 스캔 또는 래스터 스캔은 텔레비전에서의 이미지 캡처 및 재구성의 직사각형 패턴입니다.이와 유사하게 이 용어는 대부분의 컴퓨터 비트맵 이미지 시스템에서 사용되는 이미지 저장 및 전송 패턴인 래스터 그래픽에 사용됩니다.래스터라는 단어는 라틴어 rastrum (lake)에서 유래했다; rastrum (lake)은 음악 지팡이 선을 그리기 위한 악기이다.레이크 라인이 직선으로 그려지면 래스터의 평행선과 비슷합니다. 이 라인 바이 라인 스캔이 래스터를 만듭니다.한 번에 한 줄씩 점진적으로 영역을 커버하는 체계적인 과정입니다.비록 종종 훨씬 더 빠르긴 하지만, 가장 일반적인 의미에서는 텍스트 줄을 읽을 때 시선이 이동하는 방식과 유사합니다.그리는 데이터는 리프레시 버퍼 또는 프레임버퍼라고 불리는 메모리 영역에 저장됩니다.이 메모리 영역에는 화면의 각 픽셀 값이 저장됩니다.이러한 값은 새로 고침 버퍼에서 가져와 한 번에 한 줄씩 화면에 그려집니다.

묘사

스캔 라인

래스터 스캔에서는 이미지가 일련의 스캔 라인(일반적으로 수평)으로 분할됩니다.각 스캔 라인은 텔레비전 시스템과 같이 비디오 소스로부터 읽어낼 때에 아날로그 신호의 형태로 송신할 수도 있고, 컴퓨터 시스템에서의 처리를 위해서 한층 더 이산 화소로 분할할 수도 있다.이러한 픽셀의 행별 순서를 래스터 순서 또는 래스터 스캔 순서라고 합니다.아날로그 텔레비전은 이산 스캔 라인(분리된 수직 해상도)을 가지고 있지만 이산 픽셀(수평 해상도)을 가지고 있지 않습니다. 대신 스캔 라인에서 신호가 연속적으로 변화합니다.따라서 스캔 라인 수(수직 분해능)는 명확하게 정의되지만 수평 분해능은 스캔 라인 과정에서 신호가 얼마나 빨리 변할 수 있는지에 따라 더 근사적입니다.

스캔 패턴

빔 위치(스위프)는 대략 톱니 파동을 따릅니다.

래스터 스캔에서는 빔이 일정한 속도로 왼쪽에서 오른쪽으로 수평으로 스위프한 후 다시 왼쪽으로 빠르게 이동하여 다시 켜지고 다음 라인을 스위프합니다.이 기간 동안 수직 위치도 꾸준히 증가(하향)하지만 훨씬 더 느립니다. 즉, 이미지 프레임당 수직 스위프가 1회 있지만 해상도 라인당 수평 스위프가 1회 있습니다.따라서 각 스캔 라인은 약간 "다운힐"(오른쪽 아래 방향)로 기울어져 있으며, 약 -1/수평 분해능의 기울기이며, 왼쪽으로의 스위프(후진)는 전방 스캔보다 훨씬 빠르고 기본적으로 수평입니다.스캔 라인의 기울기는 매우 작으며 화면 볼록함 및 기타 약간의 기하학적 결함으로 인해 효과가 작아집니다.

스캔 라인이 완성되면 다음 스캔 라인을 작성하기 전에 타자기 또는 프린터의 용지 어드밴스 또는 줄바꿈과 같이 CRT 디스플레이가 내부에서 갑자기 점프를 한다는 오해가 있습니다.위에서 설명한 바와 같이, 이는 정확히 일어나지 않습니다. 수직 스위프가 스캔 라인에서 일정한 속도로 계속되어 작은 기울기가 발생합니다.스텝은 기술적으로 구현이 어렵지만 안정된 레이트가 훨씬 쉽기 때문에 각 행의 스텝을 진행하는 대신 정상 레이트 스위프가 수행됩니다.결과적으로 발생하는 기울기는 대부분의 CRT에서 빔이 화면을 스윕할 때 작은 수직 편향을 가하는 틸트 및 평행사변형 조정에 의해 보정됩니다.적절하게 조정된 경우 이 처짐은 스캔 라인의 아래쪽 기울기를 정확하게 취소합니다.수평 역주행은 틸트 처짐이 제거됨에 따라 부드럽게 아래로 기울어집니다. 역주행의 양 끝에는 점프가 없습니다.구체적으로는 편향요크의 코일 내 전류를 변화시킴으로써 자기편향에 의해 CRT를 주사한다.편향(점프)을 빠르게 변경하려면 전압 스파이크를 요크에 적용해야 하며, 편향은 인덕턴스와 스파이크 크기가 허용하는 한 빠르게 반응할 수 있습니다.전자적으로 편향 요크의 수직 권선의 인덕턴스는 상대적으로 높기 때문에 요크의 전류, 즉 자기 편향장의 수직 부분은 천천히 변화할 수 있습니다.

실제로 수평 및 수직 모두 스파이크가 발생하며, 이에 대응하는 수평 블랭크 간격 및 수직 블랭크 간격은 편향 전류가 역행하여 새로운 값으로 정착하는 시간을 제공한다.이 문제는 블랭크 간격 중에 발생합니다.

전자공학에서는 빔의 이러한(보통 정상 속도) 움직임을 "스위프"라고 하며, 편향 요크(또는 오실로스코프의 수평 편향 플레이트의 전압)의 전류를 생성하는 회로를 스위프 회로라고 합니다.이것에 의해 톱니 모양의 파형이 생성됩니다.화면을 가로질러 안정된 움직임을 보인 후 일반적으로 반대쪽으로 빠르게 이동하며 수직 스위프도 마찬가지입니다.

또한 광편향각 CRT는 화면 중앙이 가장자리보다 편향 요크에 가깝기 때문에 중앙을 향해 비례적으로 빠르게 변화하는 전류의 수평 스위프가 필요합니다.전류가 선형적으로 변화하면 빔이 일정한 속도로 흔들리게 되고, 이로 인해 수평 압축이 중심을 향해 발생합니다.

프린터

컴퓨터 프린터는 기본적으로 래스터 스캔을 통해 이미지를 생성합니다.레이저 프린터는 회전하는 폴리곤 미러(또는 등가광학식)를 사용하여 감광 드럼을 스캔하고, 용지를 이동하면 다른 스캔 축을 얻을 수 있습니다.일반적인 프린터의 해상도를 고려하면, 「다운힐」의 효과는 거의 없습니다.잉크젯 프린터의 인자 헤드에는 복수의 노즐이 있기 때문에, 다수의 스캔 라인(수십~수백 개)이 함께 써져 있어, 용지의 진보에 의해서, 다음의 스캔 라인 배치가 준비됩니다.벡터 베이스의 데이터를 디스플레이 또는 프린터에 필요한 형태로 변환하려면 , 래스터 화상 프로세서(RIP)가 필요합니다.

폰트

컴퓨터 텍스트는 대부분 인쇄 가능한 각 문자 또는 기호(글리프)의 윤곽을 설명하는 글꼴 파일로 작성됩니다.(소수는 '비트맵'입니다).이러한 아웃라인은 텍스트로 렌더링(표시 또는 인쇄)되기 전에 실질적으로 작은 래스터로 변환되어 페이지용 래스터에 통합되어야 합니다.

비디오 타이밍

상세하게 말하면, 각 회선(수평 프레임 또는 HFrame)은 다음과 같이 구성됩니다.

  • 빔이 블랭킹되지 않고 오른쪽으로 꾸준히 이동하는 경우 스캔 라인
  • 빔이 블랭크되어 있고 오른쪽으로 꾸준히 움직이는 전면 현관
  • 동기 펄스(빔이 공백일 때) 및 왼쪽으로 빠르게 왼쪽으로 이동
  • 빔이 블랭크되면 뒤쪽 베란다, 그리고 다시 오른쪽으로 꾸준히 이동합니다.

포치 및 관련 블랭킹은 빔이 다시 왼쪽으로 이동(전압 감소)하고 링잉이 잦아들기 위한 하강 시간과 안착 시간을 제공합니다.수직 프레임(VFrame)은 정확히 동일한 컴포넌트로 구성되지만 이미지 프레임당 한 번만 발생하고 시간도 상당히 길어집니다.이러한 인터벌의 상세를 비디오타이밍이라고 부릅니다이러한 다이어그램은 비디오 타이밍의 상세 내용을 참조하십시오.이러한 기능은 최종 사용자에게는 대부분 보이지 않지만 XFree86 Modelines의 경우 볼 수 있습니다. XFree86 사용자는 특히 특정 해상도 또는 새로 고침 속도를 달성하기 위해 이러한 타이밍을 수동으로 조정할 수 있습니다.

인식

CRT의 래스터 스캔은 여러 기술적 및 심리적인 프로세스를 통해 단일 스캔 포인트(한 번에 한 점만 그려짐)에서 안정된 이미지의 인상을 모두 생성합니다.이러한 이미지는 필름과 거의 동일한 방식으로 모션의 인상을 생성합니다. 즉, 래스터 스캔은 몇 가지 측면에서 차이가 있지만, 특히 인터레이스(interlacing)의 경우 정지화면의 프레임 레이트가 충분히 높으면 모션의 인상을 생성합니다.

첫째, 인광 지속성 때문에 한 번에 하나의 "픽셀"만 그려도(아날로그 디스플레이에 "픽셀"은 고정된 수평 분할이 없기 때문에 불명확하고 오히려 "날아다니는 점"이 있다) 화면 전체가 그려질 때까지 초기 픽셀은 여전히 상대적으로 조명된다.밝기가 다소 떨어지기 때문에 깜박임이 감지될 수 있습니다.이것이 인터레이싱을 사용하는 이유 중 하나입니다.브로드캐스트 비디오의 단일 필드에는 다른 모든 선만 그려지기 때문에 밝은 새로 그려지는 선과 약간 흐려진 오래된 선이 교차하여 비교적 균일한 조명을 생성합니다.

둘째, 시력의 지속에 의해 본 이미지는 망막에서 잠시 동안 지속되며 비교적 안정된 것으로 인식된다.관련된 플리커 융접 임계값에 의해 이들 맥동 픽셀은 안정된 상태로 나타납니다.

이 지각적으로 안정된 정지화면은 영화 영사기와 같은 움직이는 영상을 만들기 위해 함께 결합됩니다.단, 필름 프로젝터에서는 초당 24프레임의 프레임률을 기준으로 전체 이미지가 인터레이스되지 않고 한 번에 투영된다는 점에 유의해야 합니다.반면 래스터 주사 인터레이스 비디오는 화상 50 또는 60필드/초(필드는 2행마다 25 또는 30프레임/초의 프레임 레이트에 대응한 필드)를 생성하며, 각 필드는 한 번에 전체 화소가 아니라 한 번에 1픽셀씩 그려진다.둘 다 비디오를 제작하지만 다소 다른 인식이나 "느낌"을 제공합니다.

이론과 역사

음극선관(CRT) 디스플레이에서 전자빔이 블랭크 해제되면 편향요크에 의해 생성되는 자기장의 수평편향성분에 의해 빔이 일정한 속도로 왼쪽에서 오른쪽으로 '전방' 주사된다.연속되는 픽셀의 데이터는 (픽셀 클럭 레이트로) 3가지 주요 색상의 각각에 대해 디지털-아날로그 변환기에 보내집니다(단, 최신 플랫 패널 디스플레이의 경우 픽셀 데이터는 디지털 상태로 유지됩니다).스캔 라인이 그려지면 디스플레이 오른쪽 가장자리에는 모든 빔이 블랭크되지만 블랭크된 후 잠시 동안 자기장이 계속 커집니다.

발생할 수 있는 혼란을 해결하려면:자기편향장을 언급할 때, 만약 자기편향장이 없다면, 모든 빔이 중심 부근의 스크린에 부딪힐 것이다.중심에서 멀어질수록 필요한 필드의 강도는 커집니다.한 극성의 필드는 빔을 위아래로 이동하고 반대 극성의 필드는 빔을 아래아래로 이동합니다.중심 부근의 어느 점에서는 자기편향장이 0이 됩니다.따라서 필드가 감소함에 따라 스캔이 시작됩니다.중간에 0을 통과하고 부드럽게 다시 증가하여 스캔을 완료합니다.

화면에 1개의 선이 생성되고 빔이 블랭크되면 자기장이 설계된 최대값에 도달합니다.그런 다음 전방 스캔에 필요한 시간에 비례하여 빔이 보이는(블랭크되지 않은) 영역의 왼쪽 가장자리 너머에 위치하는 데 필요한 시간으로 비교적 빠르게 변경됩니다.이 프로세스는 모든 빔이 비워진 상태에서 발생하며 이를 역추적이라고 합니다.왼쪽 가장자리에서는 필드의 크기가 꾸준히 감소하여 다시 전진 스캔을 시작하고, 시작 직후 빔이 비어 있지 않은 상태로 새 가시 스캔 라인을 시작합니다.

수직 스캔에서도 유사한 프로세스가 발생하지만 디스플레이 새로 고침 속도(일반적으로 50~75Hz)로 수행됩니다.전체 필드는 빔을 가시 영역 맨 위에 배치하고 편향 필드의 수직 구성 요소를 최대화하는 극성으로 시작합니다.빔이 비어 있는 상태에서 수십 번의 수평 스캔을 수행한 후 빔의 수직 구성 요소를 수평 스캔과 결합하여 빔이 첫 번째 스캔 라인을 표시할 수 있습니다.마지막 스캔 라인이 기록되면 수직 역추적이 발생하기 전에 자기장의 수직 성분이 총 높이의 몇 퍼센트만큼 계속 증가합니다.수직 역추적은 수십 번의 수평 스캔에 필요한 기간에 걸쳐 비교적 느립니다.아날로그 CRT TV에서는, 휘도를 최대로 설정하면, 통상, 세로 방향의 역추적이 화상의 지그재그 라인으로 표시됩니다.

아날로그 TV에서는 프랑스 819라인 시스템은 당시의 다른 표준보다 화질이 좋았지만, 원래 고속 리프레시 레이트와 충분한 수평 해상도로 설명한 유형의 단순한 순차 래스터 스캔을 만드는 것은 비용이 너무 많이 들었습니다.깜박임이 없는 디스플레이를 얻기 위해 아날로그 TV는 필름의 각 프레임이 두 번 또는 세 번 표시되는 동영상 필름 프로젝터에 이 방식의 변형을 사용했습니다.이를 위해 셔터가 닫혔다가 다시 열려 깜박임 속도가 증가하지만 데이터 업데이트 속도는 증가하지 않습니다.

인터레이스 스캔

주요 기사:인터레이스된 비디오

깜박임을 줄이기 위해 아날로그 CRT TV는 첫 번째 수직 스캔에서 홀수 스캔 라인만 쓴 다음 짝수 라인을 홀수 라인 사이에 배치("인터레이스")합니다.이것을 인터레이스 스캔이라고 부릅니다.(이 경우 짝수 라인을 배치하려면 정확한 위치 제어가 필요합니다.오래된 아날로그 TV에서는 Vertical Hold 조정을 트리밍하면 스캔 라인의 공간이 적절히 확보됩니다.약간 잘못 조정된 경우 스캔 라인이 공백으로 쌍으로 표시됩니다.)최신 HD TV 디스플레이는 컴퓨터 모니터의 프로그레시브 스캔(예: 1080p, 1080라인, 프로그레시브) 또는 인터레이스(예: 1080i)와 같은 데이터 형식을 사용합니다.

레이더

래스터 스캔은 (해군포) 사격 통제 레이더에 사용되었지만, 일반적으로 좁은 직사각형이었다.그것들은 (베어링과 입면용으로) 쌍으로 사용되었습니다.각 디스플레이에서 한 축은 시선으로부터 각도 오프셋되고 다른 축은 범위로부터 각도 오프셋되었습니다.레이더의 귀환으로 비디오가 밝아졌다.검색레이더와 날씨레이더는 둥근 화면을 덮는 원형 디스플레이(Plan Position Indicator, PPI)가 있지만 기술적으로 래스터는 아니다.아날로그 PPI에는 중심에서 바깥쪽으로 이동하는 스위프가 있으며 스위프의 각도는 안테나 회전(위쪽) 또는 배의 뱃머리와 일치합니다.

텔레비전

상세 정보:텔레비전의 역사

텔레비전에서의 래스터 스캐닝의 사용은 1880년 프랑스 엔지니어 모리스 르블랑에 [1]의해 제안되었다.래스터 스캐닝의 개념은 1884년 Paul Nipkow의 오리지널 기계 디스크 스캐닝 텔레비전 특허에 내재되어 있었습니다.래스터라는 용어는 1894년 [2]초에 하프톤 인쇄 화면 패턴에 사용되었습니다.비슷한 용어가 적어도 1897년부터 독일어로 사용되었다; 에더는[3] "die Herstellung von Rasternegativen für Zwecke der Autotypie" (반음용 라스터 네거티브 제작)에 대해 썼다.막스 디크만과 구스타프 글레이지는 음극선관(CRT)에서 실제 래스터 이미지를 만든 최초의 사람들이다.[4] 그들은 1906년 독일에서 그들의 기술을 특허 받았다.그들이 특허나 다른 글에서 래스터라는 단어를 사용했는지는 밝혀지지 않았다.

는(독일어로):[5]"...als Rasterbild아 우프 Metall solcher 와이즈에서 aufgetragen,dass 죽다 hellen Töne metallisch 고삐 sind, 냄새 umgekehrt" 말하고 있는 용어 래스터의 심상 주사하여 회전 드럼을 통해 초기 사용은 아서 콘의 1907년 책(...으로 래스터 이미지 금속에 그런 방법은 밝은 어조 metallicallypur에 펼쳤다.e,또는 그 반대).Korn은 하프톤 인쇄의 용어와 기술을 적용하고 있었습니다.여기서 "래스터빌드"는 하프톤 스크린 인쇄판입니다.에는 래스터의 독일 작가 1926년:[6]"beidiesen Rasterbildern Tönung der Bildelemente 죽"과"다이 Bildpunkte 데 Rasterbildes"("이 래스터 이미지의 화소의 어조"과"래스터 이미지의 사진 포인트")에 Eichhorn에 의해 더scanning-relevant 사용;그리고 Schröter 1932년:[7]"Rasterelementen,""Rasterzahl,"과 "제이 있었다.llenr아스터("래스터 요소", "래스터 카운트" 및 "셀 래스터")입니다.

래스터의 텔레비전 주사 형태가 처음 사용 특히 바롱 만프레트 폰 아르덴는 1933년에를 써ㅅ다:[8]"einem Vortrag에서에서 Januar 1930년 konnte durch Vorführungen nachgewiesenwerden, 죽daß Braunsche Röhre hinsichtlich Punktschärfe und Punkthelligkeit zur Herstellung eines präzisen,lichtstarken Rasters laborat 인정 받고 있다.ori1930년 1월의 강의에서 브라운관이 정밀하고 밝은 래스터의 생산을 위해 점의 선명도와 점의 밝기로 실험실에서 프로토타입으로 제작되었다는 것이 입증되었다.래스터는 적어도 1936년까지 전기 기사 [9]제목으로 영국 텔레비전 문학에 채택되었다.이미지 스캔의 수학적 이론은 1934년 [10]벨 연구소의 메르츠와 그레이가 쓴 고전 논문에서 푸리에 변환 기술을 사용하여 상세하게 개발되었습니다.

CRT 컴포넌트

주요 기사:음극선관
  1. 전자총:-
    1. 주포: 그림 패턴을 저장하는 데 사용됩니다.
    2. Flood Gun: 사진 디스플레이를 유지하기 위해 사용됩니다.
    3. 인광 코팅 스크린: 전자 빔이 인광 결정("인광")에 부딪힐 때 빛을 방출하는 인 결정("인광")으로 코팅됩니다.
    4. 포커싱 시스템: 포커싱 시스템은 전자 빔이 인광 스크린에 부딪힐 때 작은 점으로 수렴되도록 합니다.
    5. 편향 시스템: 전자 빔의 방향을 변경하여 인광 스크린의 다른 위치에서 전자 빔을 타격할 수 있도록 합니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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  1. ^ Leblanc, Maurice, "Edude sur la transmission electrique des luminues"(빛나는 인상의 전기 전달에 관한 연구), La Lumiere electrique (전광) 1880년 12월 1일
  2. ^ "Half-Tone Photo-Engraving". The Photographic Times. Scoville Manufacturing Co. 25: 121–123. 1894.
  3. ^ 요제프 마리아 에더, Ausführlices Handbuch der Photographie Halle: Druck und Verlag von Wilhelm Knap, 1897년
  4. ^ George Shiers and May Shiers (1997). Early Television: A Bibliographic Guide to 1940. Taylor & Francis. p. 47. ISBN 0-8240-7782-2.
  5. ^ Arthur Korn, Elektrisches Fernphotograhie und Ahnliches, 라이프치히:Verl. v. S. Hirzel, 1907년
  6. ^ 구스타프 아이히혼, 베터펑크 빌트펑크 텔레비전(드라흐틀로스 펀세헨), 취리히:1926년 튜브너
  7. ^ Fritz Schröter, Handbuch der Bildtelegraphie und des Fernsehens, 베를린:벨 대 줄리어스 스프링거 사건, 1932년
  8. ^ 만프레드 폰 아르덴느, Die Kathodenstrahlröhre and Ihre Anwendung, 베를린, der Schwachstromtechnik:Verl 대 Julius Springer, 1933년
  9. ^ 휴즈, L. E. C., "통신 XX-IV: 래스터", 전기 기사 116 (3월 13일) : 351 ~ 352 , 1936.
  10. ^ Pierre Mertz와 Frank Gray, "스캔 이론과 텔레포토그래피와 텔레비전에서 전송된 신호의 특성에 대한 관계", Bell System Technical Journal, Vol. 13, 페이지 464-515, 1934년 7월