50年代の画面表示技術
少し前に、ファミコン・SG-1000・MSX 30周年だというので80年代の画面表示技術をまとめました。
では、調子に乗って50年代も行ってみましょう。
…Whirlwindのことを書いた際の日記に書いていますが、どこかで「画面表示の歴史」を書くつもりだったのです。
でも、調べてみると話が大きすぎて、まとまりきらない。
80年代を抜き出したのは、ファミコン30周年というちょうど良いタイミングだったため。
今回は、そこで書けなかった「画面表示黎明期」の話を書こうと思います。
80年代技術では、テレビの父高柳健次郎氏を追悼しました。
今回は、先日亡くなったダグラス・エンゲルバートを追悼します。
コンピューターと画面の話では、彼を外すわけにはいかないからね。
目次
80年代の画面表示技術(別ページ)
MSXの画面について(別ページ)
ファミコンの画面について(別ページ)
ウィリアムス管メモリ
EDSAC は後にウィリアムス管メモリを搭載…と書いたのですが、これ、大間違いです。
重要な間違いをしたので、修正をしますが「旧版」を残します。この注記は古い版にのみ残します。
画面表示の話なのに、いきなりメモリの話から始めます。
最初のコンピューターとされている ENIAC には、画面表示なんてありませんでした。
計算結果は、結果表示のランプから読み取ります。
この後 EDVAC が設計され、軍の機密にも関わらず、完成前に概要が発表されてしまいます。
（ここらへん、人間ドラマが絡みます。以前の記事参照）
EDVAC の概要を受け、世界中でコンピューターの開発競争が始まります。
1948年6月に Baby Mark I が稼働したのを皮切りに、1949年の4月には Manchester Mark I が、5月には EDSAC が、8月には EDVAC が稼働します。
Baby で小規模な実験を行い、それを元に実用となる Manchester を設計した。
ところで、当時は、メモリをどのように実現するかが重要でした。
EDVAC は技術的に安定していた「水銀遅延管メモリ」で作成します。
Baby と Manchester では、当時の最新技術だった「ウィリアムス管メモリ」を使用しています。
EDSAC は、既に安定していた水銀遅延管をメインメモリにしましたが、後にウィリアムス管も取り付けられます。
この、ウィリアムス管とは、ブラウン管を改良したメモリのことなのです。
80年代の画面表示技術で、ブラウン管の構造は説明しました。
テレビの場合は、定期的に水平方向・垂直方向にビームを動かすことで「走査線」を作っていました。
ウィリアムス管では、水平・垂直方向共に、任意の位置にビームを撃つことができます。
１度ビームを撃つと、その位置が「帯電」して、２度目のビームで電子が追い出されるかどうかでメモリ内容を調べます。
すでに帯電している状態でさらに電荷を与えれば、電荷は追い出されるので、それを検知すればメモリ内容がわかる。
これにより、任意のビットにアクセスできる、「ランダムアクセス」がウィリアムス管の特徴でした。
…メモリとして使いだけなら、単に任意の位置にビームを撃てれば良いだけのはずです。
しかし、ウィリアムス管には通常、ブラウン管と同じように、表面に蛍光体が塗ってあります。
ビームを撃った箇所が光る、と言うことになります。
この、メモリの内容が「見える」というのもウィリアムス管の特徴です。
まだ、計算部・メモリ部共に信頼性の低かった黎明期のコンピューターでは、問題が出た時に目で見て確認できるのは有用でした。
1952 年には、EDSAC のウィリアムス管を表示装置として使用する、「OXO」というプログラムが作成されています。
メモリ装置を表示装置として「流用」するという方法でしたが、コンピューターがブラウン管（厳密には違うとしても）上に画像を表示したのは、これが最初です。
OXO は世界最初のテレビゲームの一つですが、詳細は近いうちに書きましょう。
Whirlwind I
EDSAC と同じ1949年、 Whirlwind I (以下 WWI)が完成しています。
WWI は高速なフライトシミュレータを実現するために作られたコンピューターでした。
このため、当時普通だった「タイプライターによる結果印字」ではなく、出力用のディスプレイが当初から予定されていました。
この時使用されたディスプレイも、縦横の位置を指定し、そこにビームを照射する方式です。
つまり、ウィリアムス管メモリと変わらないことになります。
ただ、メモリとして使用するわけではないので、ウィリアムス管よりも「自由に」絵を描くことができました。
テレビのように、走査線によって画像を作る方法を「ラスタースキャン」と呼びます。
これに対し、任意の位置を示し、そこに光の点を表示することで画面を作る方法を「ベクタースキャン」と呼びます。
WWI では、ディスプレイの研究が進み、途中で改造も行われています。
当初（左画像）は、128x128 の解像度で、点をうつことしかできませんでした。
中期は、2048x2048 に飛躍的に解像度が上がりました。できることは、やはり点をうつだけです。
後期（右画像）になり、２点を結ぶ「線」を描く機能と、直線で「文字」を描く機能が追加されました。
WWI では、ベクタースキャンディスプレイと共に、ライトペンも開発されています。
ベクタースキャンが表示した「光の点」を感知し、ペンが何に触れているかを認識する装置です。
これにより、画面上に表示した物体に触れ、操作を行うということが可能になりました。
WWI はこの後発展し、 TX-0 、TX-2 、そして PDP-1 になります。
全ての機種に、ベクタースキャンディスプレイは搭載されています。
TX-0 では、511x511 で点をうつだけ。
TX-2 は、1024x1024 で線も引けたようなのですが、資料不足で詳細不明です。
PDP-1 も、1024x1024 で点をうつだけでした。
TX-2 は後継機のない行き止まりだが、サザーランドがスケッチパッドを作り、「コンピューターグラフィックス」という学問分野を創設する。
サザーランドの教え子だったアラン・ケイは、その後グラフィカルなコンピューター Alto を作成した。
そして、Alto が Lisa/Macintosh を産み、Windows へと繋がり、現在の世の中がある。
TX-2 は後継機のない絶滅マシンだが、現代に精神は残っているのかもしれない。