一块屏幕的内部FIG_000
FIG_000一本给做软件的人看的手册

你每天在用的东西,
其实没人跟你解释过它怎么工作。

为什么手指碰到屏幕它就知道?为什么那个模糊叫「高斯」?钢笔工具旁边伸出来的两个手柄,到底在控制什么?这本手册用图把它们讲清楚,一页一件事。

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阴极射线管显示器 电子束逐行扫过荧光涂层© 1980

屏幕为什么会发光

最早的显示器里有一根电子枪,它射出的电子束被磁场偏转,一行一行地扫过涂了荧光粉的玻璃。电子打到哪里,哪里就亮一下——亮得非常短,所以必须每秒重扫几十次,你的眼睛才觉得它是常亮的。

今天你手上的屏幕换成了 LED 与液晶,但那个「逐行刷新」的逻辑没变。这也解释了一件事:为什么拍屏幕会出现条纹——相机和屏幕在以不同的频率眨眼。

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电容式触摸层 两层透明金属电极交叉成网格© 2007

触摸屏怎么知道你碰到了它

屏幕里埋着两层透明的金属电极,一层横、一层竖,交叉成一张网。它们一直在测一件事:这一点上的电场稳不稳。

你的手指是导电的。当它靠近,就会把那一小块的电场搅乱。因为电极是按网格排的,系统能同时报出被搅乱的 x 与 y 坐标——这就是「你知道我点在哪」的全部原理。没有压力感应,也没有魔法。

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高斯核 中心权重最高,向外按钟形曲线衰减核心概念

为什么它叫「高斯模糊」

模糊一张图,做法是让每个像素去看它周围的像素,然后按权重取平均。这组权重叫「核」。如果权重是平均分配的,边缘会出现生硬的方块感。

高斯核的权重从中心向外按钟形曲线衰减:中间最重,越靠边越轻。这样出来的模糊过渡自然,也符合真实镜头的光学行为。代价是计算量更大,所以工程上常用近似算法——这就是为什么有些软件的模糊看起来「不够柔」。

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贝塞尔曲线 手柄的长度与方向决定曲线在端点处的走向核心概念

钢笔工具那两个手柄在干什么

它们控制的是曲线在端点处的「切线」。手柄越长,曲线在端点附近越平;手柄转个方向,曲线就跟着拐。两个手柄之间的中点落在曲线上——你拖动时看到的那个跟随点,就是这么算的。

这套数学叫贝塞尔曲线,用在字体、SVG、矢量插画里。它不是画出来的,是算出来的:给定几个点,公式就能吐出中间每一个位置的坐标。

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光栅化 曲线被切成像素格,边缘靠抗锯齿补核心概念

屏幕显示不了曲线

屏幕只有格子。所谓曲线,是颜色在格子上「大概这样」的一种近似。把矢量形状切成像素的过程叫光栅化,它必然丢掉信息。

为了不让边缘看起来像台阶,我们会在边界像素上填一层中间色——这叫抗锯齿。它本质上是一种视觉欺骗:用半透明的边缘,让你的眼睛把台阶补成直线。所有「看起来平滑」的字,都是被这样骗出来的。

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3.5 英寸软盘 1.44 MB,约等于一张低分辨率照片© 1986

数据存在哪

软盘的磁性涂层上,每个小区域的磁化方向记录一个 0 或 1。硬盘是同一个原理,只是磁畴更小、读写头更近。闪存不同:它用浮栅晶体管把电子关在一个绝缘层里,断电也不跑掉。

所有这些方式的共同点是:信息一定要落在某种物理状态上。所谓「云」,只是别人的硬盘。

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