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问题

为什么CRT显示器在不同的分辨率下都看不到毛刺?

回答
CRT显示器在不同分辨率下几乎看不到明显的“毛刺”，这与其工作原理以及电子束扫描的特性有着密切的关系。与我们现在熟悉的液晶（LCD）显示器不同，CRT（阴极射线管）显示器是通过电子束扫描显像管内壁的荧光粉点来成像的。

CRT显示器的成像原理：

想象一下，CRT显示器内部有一个“电子枪”，它发射出细小的电子束。这些电子束经过电磁场的控制，就像一支在纸上画画的笔一样，以非常高的速度在屏幕的荧光粉涂层上扫过。屏幕上的荧光粉颗粒在电子束的撞击下会发光，形成我们看到的图像。

为了在屏幕上显示画面，电子束需要按照一定的顺序扫描整个屏幕。这个扫描过程是连续的、而且扫描线是紧密排列的，就像我们用笔在纸上画线条一样，只是CRT显示器中的“线条”是由电子束“画”出来的。

为什么不容易出现“毛刺”？

1. 电子束的“软”扫描： CRT显示器并非像LCD那样，屏幕上的每一个像素点都是独立、固定存在的。荧光粉颗粒是连续涂布在屏幕内壁的，电子束在扫描过程中，是通过改变电子束的强度（亮度）和偏转角度来控制发光的区域。这种扫描过程是“柔性”的，电子束的轨迹非常精细，并且在逐行扫描的过程中，相邻的扫描线会互相重叠或非常接近。即使在不同的分辨率下，电子束的扫描频率和电子束的粗细（实际上非常细）也会相应调整，以适应不同的像素点密度。

2. 像素定义与屏幕密度： 在CRT显示器中，“分辨率”更多地是指电子束需要扫描的“点”的数量，以及刷新率（每秒扫描的次数）。不同的分辨率意味着电子束需要扫描的“像素点”数量不同。例如，在较低分辨率下，电子束扫描的点数较少，每个点对应的实际荧光粉范围相对较大；而在较高分辨率下，电子束需要扫描的点数更多，每个点对应的荧光粉范围就更小。

关键在于，CRT屏幕的物理结构（荧光粉颗粒的分布）并不会因为分辨率的改变而改变。电子束的控制能力能够让它在屏幕上的不同区域“聚焦”或“发散”，从而在有限的屏幕区域内模拟出不同密度的像素点。即便是分辨率很高，电子束也能控制得非常精确，使得扫描线密集而连续，不容易出现像素点之间的明显空隙或错位，从而也就不会出现我们通常理解的LCD那种“像素方块”或“锯齿”的毛刺感。

3. 模拟信号与“平滑”过渡： CRT显示器早期更多是处理模拟信号。模拟信号的特点是连续性和渐变性。即使是数字信号传入CRT，最终也会被转换成模拟的偏转信号和强度信号。这种信号处理方式使得电子束的扫描轨迹和亮度变化更加平滑，像素之间的过渡也更加自然。

4. 电子束的“模糊”特性： 电子束本身并非一个无限小的点，它有一个物理上的直径。即使在扫描时，这个电子束的“光斑”也会有一定的扩散。当分辨率提高时，电子束扫描的点会更密集，但由于每个点的“光斑”存在，相邻的点在视觉上会有一个模糊的过渡区域，这进一步“掩盖”了像素之间的生硬界限。

与LCD显示器的对比：

LCD显示器是基于“像素网格”工作的。屏幕由成千上万个独立的、方块状的像素单元组成，每个像素单元都有一个液晶晶体管来控制它的亮度和颜色。当显示器的分辨率与屏幕的物理像素分辨率不匹配时，就容易出现问题：

低分辨率高显示： 如果用较低的分辨率去显示一个需要更高分辨率的画面，系统需要将每个“大像素”映射到屏幕上的多个“小像素”。这个映射过程通常是通过插值算法实现的，这会导致画面模糊、边缘失真，甚至出现明显的锯齿（毛刺）。
高分辨率低显示： 反之亦然。

而CRT显示器由于其电子束扫描的“动态”和“连续”特性，它对分辨率的适应性更强。它不是将分辨率“硬塞”到固定的像素网格中，而是通过调整扫描的速度和密度来“绘制”不同分辨率的图像。就好比一位画家，他可以在一张纸上画精细的素描，也可以画粗犷的油画，画笔的运动方式和力度是关键，而不是纸上的固定格子。

总结来说，CRT显示器之所以在不同分辨率下不易出现毛刺，是因为：

电子束的连续扫描方式： 扫描线密集且连续，像素过渡平滑。
物理屏幕结构的非像素化： 荧光粉涂层是连续的，没有固定的像素网格。
电子束的“软”特性： 电子束本身的光斑和扩散使得像素间过渡柔和。
强大的信号处理能力： 能够精确控制电子束以适应不同的扫描点数。

这些因素共同作用，使得CRT显示器在面对不同分辨率输入时，能够通过调整电子束的扫描策略，呈现出比早期LCD更“通吃”的画面表现，不易出现肉眼可见的锯齿或错位。当然，这并不意味着CRT在所有分辨率下都表现完美，过低或过高的分辨率，在细节清晰度、画面亮度均匀性等方面仍然会有影响，但“毛刺”这种像素级别的失真，在CRT上是很难出现的。

网友意见

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有几大原因，

1，最重要的一点，CRT的发光原理导致其可以“半个像素发光”

CRT 的电子轰击荧光粉的扫描线成像原理，导致其有物理级别抗锯齿能力，有物理级别的自动插值补偿能力

上图



上图是CRT，下图是液晶显示器这类数字显示面板的放大图，

我们可以发现，CRT的轰击发光体荧光发光原理导致即使到了最小显示单位 —RGB次像素的层面，依然可以实现“次像素不均匀发光”。而且最厉害的是，这种不均匀，有物理级别的自动平滑效果

而LCD 这类数字显示面板，最小显示像素的发光强度是接近均匀的。

我拿一个常见的“锯齿”场景来举例，

假如在数字点阵式显示器上显示一个如上 A 的图案，由于像素格的存在，边缘看起来很“锯齿”

但是在CRT显示器上（ C ），实际像素的发光是弥散状的，边缘被很好的“柔化”了，自动产生更多的“插值细节”（而且是无缝过渡的），即使 A 启用了次像素抗锯齿（ B ），纵向层面的细节还是不如 C 细腻丰富（实际上人眼对对纵向细节的感知比横向敏感的），在纵向分辨率提高 3 倍并启用平滑插值的情况下（ D ）才得到“接近 C”的效果。

虽然显示的是 640x480，但是实际的“显示观感”屏幕是直接帮你“脑补”到 LCD 的 640 x 1440 的水平

2，CRT 显示器一般使用的是蜂窝状的错位子像素像素排列方式，而且物理子像素的 PPI 其实非常高。

与今天的 OLED 显示器的排列方式非常像，PC上面CRT一般都会使用六边形蜂窝排列的子像素结构，这种排列结构可以有效的减少斜线边缘产生的锯齿感。因为这种错位的倾斜结构等于在物理显示层面就在做 4X 的 MSAA


另外就是 CRT 的物理子像素的密度其实非常高，并没有像液晶那样点对点：

注意看最右边放大图标的黑色描边的区域，icon上横向 1 PX 的黑色描边在CRT上面是用了“2行”的子像素来描绘的，转换成 LCD 的逻辑，等于分辨率横竖都翻了一倍。

也就是说 CRT 的观感，其实是大致等效于我们今天的 Retina LCD 屏幕的。

是不是和 Macbook 的 HiDPI 显示模式很像？

CRT的这个特性导致的结果就是细节会被柔化，这是一个让人又爱又恨的特性。

最大的缺陷就是非常不适合表现“1PX”这种细节，如果你需要表现一个 1PX最小单位的黑白棋盘格图案，对不起，这个难度非常大，经过柔化之后实际显示出来的可能是一片灰色纯色 …

但是反过来，如果你显示一个红色和黄色相间的棋盘格，最后出来的其实是一片橙色 …

发现魔幻所在了不？这个神奇的特性直接的结果就是对应以前硬件发色数只有 16 色 256 色的 游戏机，简直是雪中送炭。在 CRT 上面通过某些技巧，可以让你突破硬件限制显示出本来没有的颜色。

这个类似音响上的“胆味”（偶次谐波失真），从信号的还原角度来说是错的，但是结果却让人很舒服。

3，人的“脑补效应”和扫描线成像导致低分辨率下面，依然有等比放大的黑色栅格。

CRT由于使用扫描线成像原理，在低分辨率下面，Y轴方向扫描线和扫描线之间的黑色间隔会等比放大。而液晶的点阵成像方式，黑色间隔是恒定大小的。

在人的视觉心理学里面，当我们看到一堆连续的点，会自动根据其趋势把他们相关联起来，形成一种“连续的错觉”。

对于 CRT 是一样的，黑色栅格把 Y 轴的信息离散了，我们的大脑看到这些离散的信息之后，自动把离散的信息脑补充成了“连续的样子”。

如果液晶显示器的分辨率足够大，而且也模拟CRT的黑色栅格线，是可以一样还原出平滑的低分辨率观感的。

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