5. 视频显示器的工作原理

了解显示器的工作原理对于理解在 Xconfig 文件中各个字段应该填写哪些数值至关重要。这些数值被 X 服务器用于在最低级别控制显示器。

显示器通过一系列可以被视为光栅点的点来生成图像。这些点从左到右排列成行。这些行从上到下排列形成图像。当显示器内部的电子束(每种原色一个电子束)击中这些点时,这些点会发光。为了使电子束以相等的时长击中每个点,电子束以恒定的模式(称为光栅)扫过显示器。

我们说“可以被视为一系列的点”,是因为这些光栅点实际上并不对应于物理荧光点。物理荧光点比光栅点小得多——它们必须如此,否则显示器会受到严重的摩尔纹效应的影响。光栅点实际上是模拟驱动信号的采样,并且仅因为信号中的峰值和谷值非常有规律且精细地间隔开,才显示为点阵网格。

光栅模式从屏幕的左上角开始,以直线方式横跨屏幕向右移动,并略微“向下倾斜”(向下倾斜的坡度太小以至于无法察觉)。然后,电子束被扫回到显示器的左侧,从新的一行开始。新的一行像第一行一样从左到右扫描。这种模式一直重复,直到显示器上的最后一行被扫描完毕。然后,电子束从显示器的右下角(来回扫描几次)移动到左上角,模式重新开始。

这种方案有一种变体称为隔行扫描:在这种方案中,在一个半帧期间只扫描每隔一行,而另一半帧期间填充其余行。

电子束从显示器的左上角开始扫描称为帧的开始。当电子束从显示器的右下角返回到左上角时,帧结束。帧由电子束从显示器顶部到底部扫描的所有行组成。

如果电子束在扫过帧的整个过程中都处于开启状态,那么显示器上的所有点都会被照亮。显示器的边缘周围将不会有黑色边框。在显示器的边缘,图像会失真,因为电子束在那里很难控制。为了减少失真,显示器边缘周围的点不会被电子束照亮(因为它们被关闭了),即使电子束(如果它们被打开)会指向它们。显示器的可视区域以这种方式缩小。

另一个需要理解的重要事项是,当没有点在可见区域被绘制时,电子束会发生什么。电子束本应照亮显示器侧边框的时间被用于将电子束从右边缘扫回到左边缘。电子束本应照亮显示器顶部和底部边框的时间被用于将电子束从显示器的右下角移动到左上角。

适配卡生成信号,这些信号使显示器在每个点开启电子束(根据所需的颜色)以生成图像。适配卡还通过生成称为水平同步(用于同步)脉冲的信号来控制显示器何时将电子束从右侧移回左侧。每个扫描行结束时都会发生一个水平同步脉冲。适配卡还生成垂直同步脉冲,该脉冲指示显示器将电子束移动到显示器的左上角。每个帧结束附近都会生成一个垂直同步脉冲。

显示器要求在水平和垂直同步脉冲之前和之后都有短暂的时间段,以便电子束的位置可以稳定下来。如果电子束无法稳定,图像将不稳定。

更多信息,请参阅 电视和显示器偏转系统

在后面的章节中,我们将回到这些基础知识,提供定义、公式和示例,以帮助您使用它们。