Moniteur vectoriel

L'écran vectoriel a été inventé par Jonathan Zenneck avec l'utilisation d'un tube cathodique Braun. Sa solution était capable de produire des formes d'onde fondamentales en utilisant deux déflecteurs et une cathode à haute puissance à l'intérieur du tube pour créer une image balayée en continu^[1]. Cet appareil a été utilisé par les premiers ingénieurs radio, mais il n'était pas vraiment pratique jusqu'à ce que John Bertrand Johnson ait implémenté la cathode chaude pour réduire considérablement la tension nécessaire pour faire fonctionner l'appareil. Le tube cathodique oscillographique a ensuite été commercialisé et est devenu la base de l'oscilloscope moderne^[2].

Les oscilloscopes étaient utilisés par les ingénieurs électriciens pour représenter les forces physiques, ainsi que par les ingénieurs du son pour comprendre la nature de la voix humaine^[3]. L'écran est également devenu un module complémentaire pour les ordinateurs analogiques avancés pour visualiser des forces complexes. Les premiers systèmes RADAR utilisaient les écrans vectoriels des oscilloscopes pour afficher la position des avions.

Les graphismes vectoriels en informatique sont apparus pour la première fois avec le système Whirlwind fabriqué par le laboratoire Lincoln du Massachusetts Institute of Technology. Utilisant les tubes cathodiques des oscilloscopes, les écrans du Whirlwind étaient capables d'afficher la trajectoire des projectiles, et ont également accueilli la première démonstration graphique, Bouncing Ball (balle rebondissante) en 1951. En 1956, le premier crayon optique a été mis en place pour le système Whirlwind. Ces technologies sont ensuite devenues la base pour le système de défense aérienne américain SAGE qui était pleinement opérationnel en 1958^[4].

En 1963, Ivan Sutherland du MIT a utilisé pour la première fois un moniteur vectoriel pour le logiciel Sketchpad, son programme de CAO pionnier. En 1968, lui et son équipe ont continué à utiliser un moniteur vectoriel pour afficher des modèles 3D en rendu fil de fer. Cette fois-ci, l'écran était porté sur la tête. Le système, qui était lourd, était soutenu par une structure sous forme de bras appelée l’Épée de Damoclès. Ce système a été considéré comme étant le premier système de réalité virtuelle. Ivan Sutherland a ensuite co-fondé l'entreprise Evans & Sutherland, qui fabriquait des écrans vectoriels haut de gamme et des simulateurs de vol.

En 1970, au salon aéronautique de Farnborough qui a eu lieu au Royaume-Uni, l'entreprise Sperry Gyroscope (Bracknell en Angleterre) a montré le premier moniteur vectoriel fabriqué par une entreprise britannique. Il proposait un affichage monochrome doté d'un système électronique spécial, conçu par John Atkins de l'entreprise Sperry, qui lui permettait de tracer des vecteurs à l'écran entre deux paires de coordonnées. Au salon de Farnborough, l'écran était destiné à démontrer les capacités de l'ordinateur militaire Sperry 1412 - il était montré exécutant un programme qui dessinait, en temps réel, un cube rotatif rendu en fil de fer dont on pouvait contrôler la vitesse de rotation dans chacune des trois dimensions. Cette démonstration a créé un intérêt certain pour l'ordinateur Sperry 1412, qui est ensuite devenu le cœur d'un certain nombre de projets majeurs pour la marine française et la Royal Navy durant la période de 1972 à 1992.

Parmi les écrans vectoriels, on peut citer notamment les terminaux informatiques à grand écran de Tektronix qui utilisaient des tubes cathodiques à stockage et vue directe (les tubes ont au moins un canon à électrons d'inondation, et un type spécial d'écran, plus évolué en principe qu'un simple phosphore). Mais cette image permanente ne pouvait pas être facilement modifiée. En effet, comme un écran magique, chaque suppression ou mouvement nécessite de supprimer le contenu entier de l'écran avec un flash vert lumineux, puis de re-dessiner lentement l'image entière. Il était donc impossible de produire des animations avec ce type de moniteur.

Les écrans vectoriels étaient utilisés également comme affichage tête haute dans les avions de chasse car ils permettaient un affichage plus lumineux en déplaçant de manière lente le canon à électrons à travers le phosphore. La luminosité était critique car l'écran nécessitait d'être clairement visible par le pilote en plein soleil.

Les moniteurs vectoriels étaient également utilisés par certains jeux d'arcade sortis à la fin des années 1970 et au début des années 1980, comme Armor Attack, Asteroids, Omega Race, Tempest, et Star Wars^[5], ainsi que dans la console de salon Vectrex.

Hewlett-Packard a fabriqué une série de grand moniteurs vectoriels en mode X-Y, le premier étant le modèle 1300 (20 MHz, 8x10 pouces). Le tube cathodique était équipé d'un filet interne à mailles très fines, de forme spécialement profilée, fonctionnant à faible tension, qui était placé après les plaques de déviation, à la sortie du canon. Le champ électrostatique de 17 kV entre cette grille et le revêtement conducteur distinct, chargé au potentiel d'accélération final à l'intérieur de l'entonnoir du tube cathodique, accélérait le faisceau d'électrons aussi bien dans le sens axial que radial, permettant ainsi d'agrandir la taille d'image pour couvrir l'écran de 8x10 pouces du tube cathodique de 17,75 pouces de long. Sans cette maille, le tube cathodique de 8x10 pouces aurait eu besoin d'être trois fois plus long^[6]. La technologie des mailles extensibles a été mise au point au début des années 1960^[7] en raison de la nécessité de commander les plaques de déviation à hautes fréquences dans les tubes cathodiques compacts à haute luminosité fonctionnant à des tensions d'accélération élevées, pour tirer parti de la technologie des transistors, alors récente, qui se limitait aux basses tensions. Les amplificateurs à déviation électrostatique à tubes à vide, bien plus encombrants et moins efficaces, pouvaient fonctionner à des tensions de plusieurs centaines de volts.

Le système de projection pour planetarium Digistar, fabriqué par Evans & Sutherland, était à l'origine un écran vectoriel qui pouvait afficher à la fois des étoiles et des graphismes en fil de fer. Des versions plus récentes utilisent une projection rastérisée de haute résolution, mais les versions vectorielles Digistar et Digistar II ont été installées dans de nombreux planetariums, et certaines pourraient être encore en fonctionnement^[8],[9],[10]. Un prototype de Digistar a été utilisé pour faire un rendu 3D des champs d'étoiles pour le film Star Trek II: The Wrath of Khan. Un autre écran vectoriel de E&S, le système Picture System II, a également été probablement utilisé pour le film^[11].

Certains moniteurs vectoriels étaient capables d'afficher de multiples couleurs, en utilisant par exemple un tube cathodique RGB classique doté d'un shadow mask (masque d'ombre) ou deux couches de phosphore (ce qu'on appelle la « couleur par pénétration »). Dans les tubes par pénétration, en contrôlant la puissance du canon à électrons, les électrons peuvent être amenés à atteindre (et illuminer) soit l'une ou l'autre des couches de phosphore, et peuvent produire au choix du vert, orange, ou rouge. Tektronix a réalisé un oscilloscope couleur pendant quelques années en utilisant des tubes à pénétration, mais la demande pour ces appareils était faible.^{[réf. nécessaire]}

Atari a utilisé le terme Quadrascan couleur pour décrire la version dotée du shadow mask utilisée dans leurs bornes d'arcade^[12],[13].

Certains écrans vectoriels monochromes étaient capables d'afficher des couleurs en utilisant des périphériques comme le 3-D Imager du Vectrex.

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