大頭電視機，如何用電子“作畫”？

大頭電視機的畫面，真的是“畫”出來的，不信你看！

只是它畫得太快，我們的眼睛看不穿而已。

因為它的畫筆，叫“電子槍”。

這個玩意兒，在液晶、OLED鋪滿客廳之前，曾照亮世界70年。

大家好我是火箭叔，故事的起點，發(fā)生在更早一些的1869年......

德國物理學(xué)家希托夫第一次在真空玻璃管中看見“陰極射線”——一種肉眼看不見，卻能讓玻璃發(fā)光的神秘光跡。英國科學(xué)家克魯克斯更進一步，他在管里放上金屬十字架，結(jié)果通電后，那十字架在玻璃上留下了清晰的影子。說明這并不是普通光線，而是實實在在的粒子流。更重要的是，這種射線會被磁場偏轉(zhuǎn)——這就埋下了電視控制電子束的關(guān)鍵伏筆。

1897年，湯姆孫測出陰極射線其實是電子，人類第一次知道光可以由粒子“寫”出來。20世紀初，電子技術(shù)突飛猛進，科學(xué)家開始思考：如果能讓電子束在熒光屏上按順序掃過，是不是就能畫出一張會動的圖？

答案在一根“電子槍”里。

大頭電視機的“大頭”其實是由CRT撐起來的，即陰極射線管，它本質(zhì)上就是一個巨大的真空玻璃管。尾部的陰極被加熱后，會不斷噴射出電子；在強電場作用下，這些電子被加速到幾千伏的高能量，像子彈一樣射向前方。屏幕內(nèi)壁涂著一層熒光粉，電子打到哪，哪兒就亮。這樣，一個光點就出現(xiàn)了。

但一個光點遠遠不夠。要形成圖像，電子束必須精確地在屏幕上移動。于是科學(xué)家在顯像管外繞上兩組電磁線圈：水平偏轉(zhuǎn)線圈控制電子束左右擺動，垂直偏轉(zhuǎn)線圈讓它上下掃描。它們通電后會產(chǎn)生磁場，輕輕“拉動”電子束，讓它以每秒上萬次的速度，從左到右、一行一行地掃過整個屏幕，再飛快地回到頂部。每秒重復(fù)幾十次，人眼的“視覺暫留”就把這些閃爍的點融合成連續(xù)的影像。

所以我才說，它根本不是在播放視頻，而是在畫出視頻。

然而，這種光點的移動必須和信號同步，否則畫面就會“亂跳”。為此，電視廣播會在圖像信號中加入“同步脈沖”，告訴電子束什么時候回到下一行、什么時候換到下一幀。觀眾調(diào)電視時那個“水平保持”旋鈕，其實就是在幫它“找節(jié)奏”。當(dāng)電子束和信號步調(diào)一致時，畫面才能穩(wěn)定地呈現(xiàn)。

黑白電視的出現(xiàn)讓整個世界第一次在屏幕上動了起來，但很快人們發(fā)現(xiàn)——缺了顏色，它就少了靈魂。于是，彩色電視登場了。

讓彩電成為可能的關(guān)鍵，是美國工程師喬治·瓦倫西和后來RCA公司的團隊。他們提出了一個天才構(gòu)想：顏色不是單一信號，而是紅、綠、藍三種光的組合。只要能分別控制這三種光的亮度，就能混合出任何顏色。

于是，他們在彩色顯像管的屏幕內(nèi)側(cè)，有規(guī)律的涂滿了三種熒光粉——紅、綠、藍。而在管尾，不再是一支電子槍，而是三支：它們同時射出電子，但會分別打在不同顏色的熒光粉上。可是，問題來了——怎么保證紅槍只打紅點，綠槍只打綠點？答案是一塊金屬板！它是由RCA工程師唐納德·貝爾，和人稱“彩電之父”的彼得·高德馬克等人在1950年代發(fā)明的，叫做“金屬掩膜板”或者“蔭罩”。是一塊帶很多微小孔洞的薄鋼片，安裝在熒光屏前方。三束電子從不同角度穿過這些孔，只能命中各自對應(yīng)的顏色點。這一設(shè)計，最終讓彩色顯像成為可能。

但更聰明的，是他們在信號傳輸上的設(shè)計。為了讓彩色電視兼容舊的黑白電視，工程師沒有另開頻道，而是把亮度，即黑白信息和色度，即顏色信息混合在同一個信號里。黑白電視只解析亮度部分，照樣能顯示；彩電則能從中“拆”出顏色。這樣，全世界數(shù)以百萬計的舊電視機，不需要淘汰，也能繼續(xù)看節(jié)目。這是模擬時代最優(yōu)雅的一次工程折中。

從此，電視機的光，不只有了明亮，還有了色彩。

后來，液晶屏登場，OLED繼位，電子槍退場。它們不再用射線掃描，而是讓每個像素自己發(fā)光。屏幕變得輕薄、清晰，但也少了那種微微閃爍的溫度。不知道你還記得老電視關(guān)機時屏幕中央那一道白光嗎——那是最后一束電子在告別。