2015-10-22
2056
Монитор (дисплей) - это стандартное устройство вывода, предназначенное для визуального отображения текстовых и графических данных. В зависимости от принципа действия, мониторы делятся на:
мониторы с электронно-лучевой трубкой;
дисплеи на жидких кристаллах.
По набору оттенков отображаемых цветов, мониторы делятся на цветные и черно-белые (монохромные). Монохромные мониторы дешевле, но не подходят для работы с операционной системой Windows. В цветных мониторах используют более сложные методы формирования изображения. В монохромных электронно-лучевых трубках существует одна электронная пушка, в цветных - три. Экран монохромной электронно-лучевой трубки покрыт люминофором одного цвета (с желтым, белым или зеленым излучением). Экран цветной электронно-лучевой трубки состоит из люминофорных триад (с красным, зеленым и синим излучением). Комбинации трех цветов предоставляет великое множество выходных оттенков.
Монитор с электронно-лучевой трубкой
Монитор с электронно-лучевой трубкой похож на телевизор. Электронно-лучевая трубка представляет собой электронно-вакуумное устройство в виде стеклянной колбы, в горловине которой находится электронная трубка, на дне - экран со слоем люминофора.
|
|
|
При нагревании, электронная пушка излучает поток электронов, которые с высокой скоростью двигаются к экрану. Поток электронов (электронный луч) проходит через фокусирующую и отклоняющую катушку, которая направляет его в определенную точку люминофорного покрытия экрана. Под действием электронов, люминофор излучает свет, который видит пользователь.
Люминофор характеризуется временем излучения после действия электронного потока. Электронный луч двигается довольно быстро, расчерчивая экран строками слева направо и сверху вниз. Во время развертки, то есть передвижения по экрану, луч влияет на те элементарные участки люминофорного покрытия, где может появиться изображение. Интенсивность луча постоянно изменяется, что обуславливает свечение соответствующих участков экрана. Поскольку, свечение исчезает очень быстро, электронный луч должен непрерывно пробегать по экрану, восстанавливая его.
Жидкокристаллические мониторы
Для изготовления ЖК-экранов используют так называемые нематические кристаллы, молекулы которых имеют форму палочек или вытянутых пластинок. Между двумя стеклами с прозрачными электродами находятся молекулы жидких кристаллов (слой вещества составляет приблизительно 5—10 мкм). В отсутствие электрического поля молекулы этого вещества образуют спирали, скрученные на 90 градусов (отсюда и их название Twisted). В результате такой ориентации молекул плоскость поляризации проходящего через ЖК-элемент света поворачивается примерно на этот же угол. Если на входе и выходе этого элемента поместить поляризаторы, смещенные относительно друг друга также на угол 90 градусов, то свет беспрепятственно может проходить через этот элемент.
|
|
|
Если же к прозрачным электродам приложено напряжение, спираль молекул распрямляется (они просто ориентируются вдоль поля). Поворота плоскости поляризации уже не происходит, и, как следствие, выходной поляризатор не пропускает свет.
Видеоадаптер представляет собой устройство сопряжения компьютера с видеомонитором и чаще всего выполняется в виде специальной платы расширения, вставляемой в системную шину или локальную шину компьютера. При этом изображение, формируемое на экране монитора, хранится в видеопамяти, входящей в состав видеоадаптера.
Сканер.
Сканеры считывают с бумаги, пленки или иных твердых носителей "аналоговые" тексты или изображения и преобразуют их в цифровой формат.
Оптическое разрешение сканеров колеблется - от 100 до 5000 точек/ дюйм, а скорость сканирования - от 1 - 2 до 80 стр/ мин. Сканеры разделяются на:
ручные;
листопротяжные;
планшетные;
барабанные.
Ручные сканеры обрабатывают полосы документа шириной около 10 см и представляют интерес прежде всего для владельцев мобильных ПК. Они медлительны, имеют низкие оптические разрешения (обычно 100 точек/ дюйм), часто обуславливают перекосы отсканированного изображения (что осложняет работу программ распознавания, которым к тому же приходится иметь дело со страницами А4, склеенными из нескольких фрагментов).
В листопротяжном сканере страницы документа в процессе чтения пропускаются через специальную щель с помощью направляющих роликов (последние зачастую становятся причиной перекоса изображения при вводе). Таким образом, сканеры этого типа непригодны для ввода журнальных или книжных данных. К листопротяжным сканерам отдельно предлагаются полезные устройства автоматической подачи документов.
Планшетные сканеры универсальны. Они напоминают верхнюю часть копировального аппарата: оригинал - либо бумажный документ, либо плоский предмет - кладется на специальное стекло, под которым перемещается каретка с оптикой и аналого-цифровым преобразователем. Планшетные сканеры пригодны как для качественного сканирования цветных изображений, так и для более или менее быстрого ввода текстовых документов. Помимо сканеров массового спроса выпускаются планшетные аппараты для полиграфии и скоростные офисные модели формата А4. Планшетный сканер можно дополнительно оснастить устройством для работы со слайдами (коротко - слайдовую приставку) или автоподатчикомы документов.
Барабанные сканеры, по светочувствительности значительно превосходящие потребительские планшетные устройства, применяются исключительно в полиграфии, где требуется высококачественное воспроизведение профессиональных фотографий. Разрешение барабанных сканеров обычно составляет 3000 - 5000точек/ дюйм.
"Сердцем" большинства сканеров является светочувствительный компонент - строка ПЗС-элементов (ПЗС - прибор с зарядовой связью), превращающая "увиденный" свет в электрический ток. Аналоговые напряжения оцифровываются специальным преобразователем АЦП. ПЗС-строка и электроника оцифровки вместе с несколькими зеркалами, направляющими "взгляд" оптических устройств на сканируемый оригинал, помещаются в подвижной каретке черного цвета, которой управляет шаговый мотор.
Количество элементов ПЗС-строки определяет максимальную разрешающую способность сканера по горизонтали, а шаг мотора - физическое разрешение сканера по вертикали. Меньшие разрешения получаются в результате увеличения шага мотора и объединения нескольких ПЗС-точек в одну.
|
|
|
Увеличить разрешение можно лишь путем интерполяции, то есть вычисления дополнительных точек изображения по уже известным данным. Однако этот способ не дает новой фактической информации (ведь физическое разрешение осталось прежним), лишь добавляя некоторое количество данных, как говорится, взятых из воздуха.
Считываемые изображения сканер разлагает на отдельные точки, сообщая компьютеру цвет каждой. Точка, называющаяся пикселом (сокращенно от "picture element"), представляет собой мельчайший элемент отсканированной картинки и имеет свой оттенок. Для его записи необходимы три байта (24 бит) -по одному на каждый из основных RGB-компонентов (у многих современных сканеров глубина цвета составляет 30 или даже 36 бит).
Если картинка не подлежит увеличению, то достаточно считать ее с разрешением, равным аналогичному показателю устройства вывода: 96 точек/ дюйм для вывода на монитор; 50 - 200 точек/ дюйм для печати на лазерном, струйном аппарате или на принтере с термопереносом; 300 точек/ дюйм для офсетной печати.
Чтобы имелся резерв для обработки, изображения обычно сканируются с разрешением, вдвое превышающим необходимое.
Если масштаб картинки увеличивается, то во столько же раз нужно увеличить и разрешение сканирования, поэтому к аппарату, используемому для получения электронных копий небольших оригиналов - слайдов или негативов, предъявляются весьма высокие требования. В частности, чтобы считать 35-мм диапозитив и затем распечатать его в формате А4, следует просканировать его с оптическим разрешением по меньшей мере 1500 точек/ дюйм, а с учетом запаса для обработки - 3000 точек/дюйм.
Наряду с физической разрешающей способностью важным критерием оценки считается оптическая плотность, характеризующая способность сканера различать градации яркости оригинального изображения. У профессиональных аппаратов этот показатель равен 3,0 или выше.
Для домашнего применения и вообще "на все случаи жизни", пожалуй, лучше всего подойдет планшетный сканер с разрешением 600 точек/ дюйм или выше с ПО обработки изображений и распознавания текстов. При наличии слайдовой приставки возможностей аппарата с 600 точек/ дюйм вполне достаточно и для создания архива малоформатных диапозитивов или просмотра их на экране монитора.
|
|
|
Ассортимент планшетных сканеров для дома и малого офиса весьма широк: от неторопливых моделей с разрешением 300 dpi, подключаемых к параллельному порту (EpsonGT 5000, Microtek Phantom 4800 или Primax Direct 4800); SCSI-аппаратов с разрешением 600 точек/дюйм, например Genius ColorPage HR5 или MustekParagon 1200 SP; до высокопроизводительных устройств, таких как HP ScanJet 4с или 6100с.
Пользователю, занимающемуся обработкой фотографий, подойдет SCSI-устройство формата А4 или A3 с максимально точной цветопередачей, способное считывать небольшие фрагменты оригиналов. Физическое разрешение настольно-издательской модели должно составлять 600 - 1200 точек/ дюйм или более. Для обработки диапозитивов относительно большого размера, а также пленок дополнительно понадобится слайдовая приставка для просвечивания оригиналов. Сканеры этого класса выпускаются, в частности, фирмами AGFA и Umax. В комплект поставки издательских устройств обычно входят специальный пакет калибровки и слайдовая приставка.
Для ввода текстовых документов в офисе рекомендуется быстрый сканер, считывающий несколько страниц в минуту в черно-белом режиме или в серых полутонах, например HP ScanJet 5 или модели Fujitsu. Высокое разрешение, обуславливающее снижение скорости сканирования, не требуется и даже нежелательно. Зачастую сканеры этого класса оснащаются быстродействующими 100-Мбит/с сетевыми адаптерами типа 100VG/ 100BaseT. Если количество обрабатываемых страниц настолько велико, что человек не успевает закладывать документы в сканер, целесообразно приобрести автоподатчик документов - при условии, что программа распознавания символов поддерживает скоростной многостраничный ввод.
Принтеры
Печатающие устройства, или принтеры (от англ. printer), предназначены для вывода алфавитно-цифровой (текстовой) и графической информации на бумагу или подобный ей носитель.
^ Классификация выпускаемых для ПЭВМ принтеров по технологии печати.
Принтеры ударного типа характеризуются тем, что изображение на бумагу наносится механическим способом. Из них в ПЭВМ применяются устройства с литерной печатью (литерные принтеры) и точечно-матричные принтеры.
В безударных принтерах передвижение бумаги и печатающей головки по-прежнему осуществляется механическим способом, но для формирования изображения на бумаге используются немеханические принципы. Основные преимущества безударной технологии - высокая скорость печати и низкий уровень шума.
Принтеры подразделяются на устройства последовательного действия (печатают посимвольно), построчно печатающие устройства (выводят строки целиком) и постранично печатающие устройства (сразу формируют страницу).
Основными техническими характеристиками принтеров являются:
принцип действия (в соответствии с только что рассмотренной классификацией);
цветовые возможности (черно-белые или цветные принтеры);
графические возможности или их отсутствие;
разрешающая способность;
качество печати, тесно связанное с предыдущим показателем и обобщающее его;
скорость печати (быстродействие);
стоимость.
Вместо быстродействия принтера лучше говорить о производительности печати, учитывающей не только собственно скорость печати, но и время выполнения других операций, в частности, время заправки бумаги. Некоторые модели принтеров осуществляют последнюю операцию автоматически.
Литерные принтеры- в больших ЭВМ используются высокоскоростные литерные печатающие устройства параллельного действия.
Последовательнаялитерная технология печати заимствована, по сути дела, у пишущих машинок. Она состоит в печати сформированными символами - литерами. При этом способе печати производится удар по бумаге литерой через красящую ленту, в результате чего на бумаге остается контур символа. Печатающие элементы (шрифтоносители), на которых размещены литеры всех печатных знаков, могут выполняться цилиндрическими (в виде барабана), шарообразными, лепестковыми (типа "ромашка"), ленточными или наперсткообразными (напоминающими волан для игры в бадминтон).
Литерные принтеры обладают высокой надежностью, обеспечивают типографское качество печати. Однако они имеют низкую скорость печати (10 - 60 символ/с), высокий уровень шума и характеризуются отсутствием графических возможностей. Цветовые возможности также ограниченны, однако в принципе реализуемы путем использования многоцветной ленты и ее смещения относительно шрифтоносителя.
Точечно-матричные принтеры
Основным узлом точечно-матричною принтера является печатающая головка, которая перемещается по специальным направляющим вдоль печатаемой на бумаге строки, "вырисовывая" выводимую информацию по точкам через красящую ленту. После печати строки бумага продвигается и описанный процесс повторяется.
Печатающая головка содержит несколько игл (штифтов), расположенных вертикально. Каждая игла управляется собственным электромагнитом. При необходимости отпечатать точку в ходе движения головки соответствующий электромагнит срабатывает, игла ударяет по красящей ленте и точка наносится на бумагу. Следовательно, принцип формирования изображений в точечно-матричных принтерах логически эквивалентен способу вывода информации на экран дисплея.
Принтеры рассматриваемого типа надежны, экономичны, просты в обслуживании, недороги и обладают достаточным быстродействием, приемлемым качеством печати, сравнительно невысоким уровнем шума, а также графическими возможностями. Цветная печать реализуется достаточно просто. Каждая строка цветного изображения формируется за четыре прохода печатающей головки с помощью поднятия или опускания кассеты с цветной лентой при каждом проходе, в результате чего иголки ударяют по полосе другого цвета на ленте.
Имеются также построчно-печатающие точечно-матричные принтеры, в которых иглы расположены равномерно вдоль всей строки печати, что существенно повышает быстродействие.
Струйные принтеры
Струйная технология печати состоит в том, что изображение наносится на бумагу путем "выстреливания" (под давлением) красителя из крохотного сопла. Одно или несколько сопел устанавливаются на печатающей головке, которая аналогично точечно-матричным принтерам в процессе работы устройства перемещается относительно бумаги.
Различают два основных типа струйных принтеров:
с непрерывной подачей красителя;
с капельным микродозатором.
В устройствах первого типа формируется непрерывный поток из маленьких капель, которые заряжаются и, пролетая через электрическое поле, отклоняются в вертикальной плоскости пропорционально их заряду. Горизонтальное отклонение обеспечивается перемещением печатающей головки. Капли, которые не должны делать точку на бумаге, отклоняются в специальный желоб, по которому краска возвращается в резервуар для последующего использования. Такой принцип используется для печатающих головок с несколькими вертикально расположенными соплами.
Принтеры второго типа (с капельным микро-дозатором) содержат матрицу или столбец вертикально расположенных сопел. При горизонтальном движении печатающей головки из сопел в нужные моменты времени "выстреливаются" капли, которые попадают на бумагу.
Принтеры с непрерывной подачей красителя, по сравнению с устройствами с капельным микро-дозатором, имеют большее быстродействие, но и являются более сложными.
Струйным принтерам присущи низкие уровень шума и энергопотребление, графические возможности, вполне доступная стоимость и достаточно высокое качество печати. Малая потребляемая мощность обеспечивает возможность их использования в портативных ПЭВМ с батарейным питанием.
Струйная технология печати порождает и ряд проблем, среди которых основной является проблема предотвращения засыхания чернил в соплах и одновременно с этим обеспечения быстрого их высыхания при попадании на бумагу. Она решается либо путем погружения сопел в резервуар с красителем, либо автоматизацией очистки сопел, либо благодаря использованию красителя, расплавляющегося при нагревании и затвердевающего при остывании.
Струйная технология является одним из основных видов получения высококачественной цветной печати. Для цветной печати, как правило, используются красители четырех цветов.
Термографические принтеры
Между принципом действия термографических и точечно-матричных принтеров можно провести вполне определенную параллель. Отличия состоят лишь в том, что для нанесения точек в первых принтерах используется свойство некоторых материалов изменять свой цвет при нагревании (или расплавляться), а вместо обычных металлических игл применяются тонкие нагреваемые электроды. Таким образом, в термографических принтерах для формирования изображения на бумаге используется не удар, а нагрев. Иногда эти устройства называют химическими принтерами, так как в них используется одноименная реакция, вызванная нагреванием.
Термографические печатающие устройства подразделяются на два типа:
принтеры с прямым нагревом;
принтеры с переносом.
В устройствах первого типа используется бумага со специальным химическим покрытием. Нагретый электрод непосредственно касается такой бумаги, и в результате химической реакции точка "проявляется", приобретая синий или черный цвет.
В принтерах второго типа используется специальная красящая лента, краситель которой, расплавляясь от касания нагретым электродом, переносится на бумагу отпечатывая точку.
Термографические принтеры почти бесшумны, просты по конструкции, недороги и, хотя обладают малым для большинства моделей быстродействием (40 - 80 символ/с), дают довольно высокое качество печати, естественно, предоставляя и графические возможности.
Электрофотографические (лазерные) принтеры
В основе большинства лазерных принтеров лежит электрофотографический принцип печати, заимствованный из ксерографии, где используется свойство фоточувствительных материалов изменять свой поверхностный заряд в зависимости от освещенности.
Лазерный принтер содержит вращающийся барабан (реже - ленту), покрытый фоточувствительным (светочувствительным) материалом. В исходном состоянии поверхность барабана электрически нейтральна или имеет электрический заряд, равномерно по ней распределенный (в зависимости от разновидности принтера). В процессе работы устройства при помощи сканирующего зеркала осуществляется растровая развертка луча от лазерного диода по поверхности барабана. После множества коротких вспышек этого диода, выполняемых в соответствии с выводимым изображением, на барабане засвечиваются все требуемые участки и изменяется их электрический заряд. После засветки на барабан наносится порошок определенного цвета, называемый тонером, частицы которого обладают заданным электрическим зарядом. В результате электростатического взаимодействия частицы тонера прилипают к барабану только в тех местах, которые были освещены или не были освещены, что зависит от системы окрашивания (разновидности принтера). Затем рисунок переносится на бумагу путем ее прижима к барабану и последующего приложения электрического поля. Наконец, тонер фиксируется на бумаге (чаще всего разогретым валиком). Иногда фиксация осуществляется вследствие воздействия паров какого-либо растворителя.
Лазерные принтеры отличаются высокими быстродействием, разрешающей способностью и соответственно качеством печати, а также великолепными графическими возможностями и низким уровнем шума.
Для вывода цветного изображения достаточно пропустить через лазерный принтер одну и ту же страницу четыре раза, обеспечив смену тонера, чтобы разные области страницы получили бирюзовый, ярко-красный, желтый и черный цвета.
Электростатические принтеры
Технология электростатической печати является близкой родственницей электрофотографии и разработана сотрудниками фирмы Delphax Systems.
Вместо источника света и сложной оптики с подвижными частями для переноса изображения на барабан в электростатических принтерах используется принцип ионного осаждения (электронная печать). Он реализуется за счет того, что над барабаном устанавливается управляющий электрод, а между ними - сменная кассета для ионного осаждения. Барабан и кассета, в свою очередь, разделены экранирующим электродом с отверстиями, который воздействует на ионы в качестве удерживающего и фокусирующего элемента. При приложении к барабану и управляющему электроду напряжения между ними возникает коронный разряд, в результате чего ионы, "хранящиеся" в кассете, ускоряются и переносятся через экранирующий электрод на барабан. Потенциал же экранирующего электрода управляет засветкой барабана в соответствии с выводимым изображением. Далее процесс печати повторяет технологию, реализованную в лазерном принтере.
Из-за отсутствия подвижных деталей электростатические принтеры обладают большей надежностью и долговечностью.
В среднем электростатические принтеры обладают быстродействием 20 - 40 страница/мин. (выше, чем у лазерных) и есть резервы его увеличения до 200 - 300 страница/мин. Их стоимость колеблется в пределах 15 - 48 тыс. долл.
Электрочувствительные принтеры
В электрочувствительном печатающем устройстве изображение формируется в результате протекания тока по поверхности специальной бумаги. В наиболее распространенной конструкции используется бумага с цветным покрытием, поверх которой наносится тонкая алюминиевая пленка, придающая листу бумаги белый цвет. Печать производится аналогично точечно-матричным принтерам с помощью ряда игл, к которым приложено напряжение. При касании иглами алюминиевой пленки по ней протекает ток и локально испаряет ее участки. Через образующиеся отверстия в пленке становится видна подложка (покрытие бумаги, обычно темного цвета), за счет чего и "проявляется" изображение. Существуют как принтеры последовательного действия, так и построчно печатающие устройства данного типа.
Благодаря малым размерам электрочувствительные устройства могут встраиваться в дисплеи и использоваться в портативных ПЭВМ.
Магнитографические принтеры
Магнитография в какой-то мере аналогична электрофотографии и электростатике, но в ней используется магнитная запись. Барабан имеет магнитное покрытие, а над ним располагаются магнитные головки, которые записывают на этот барабан "невидимое" изображение. Тонер обладает ферромагнитными и термопластическими свойствами. После намагничивания барабана тонер переносится на него, "прилипая" к определенным его областям. Проявленное таким образом изображение закрепляется на бумаге путем теплового плавления.
Уникальность данной технологии в том, что она позволяет воспроизводить копии одного и того же изображения без его регенерации на барабане.
Быстродействие от 10 - 14 страница/мин до 50 и 90 страница/мин.
