Дигитайзеры
Дигитайзер, или графический планшет, - устройство для оцифровки графических изображений, позволяющее преобразовывать в векторный формат изображение, полученное в результате движения руки оператора.
Дигитайзеры используются в системах автоматизированного проектирования (САПР) для ввода в компьютер графической информации в виде чертежей и рисунков: проектировщик водит пером-курсором по планшету, а изображение фиксируется в виде графического файла.
Дигитайзер состоит из двух элементов: основания (планшета) и устройства указания (пера или курсора), перемещаемого по поверхности основания. При нажатии на кнопку курсора его положение на поверхности планшета фиксируется и координаты передаются в компьютер.
Дигитайзеры подразделяются на электростатические и электромагнитные в зависимости от механизма определения местоположения устройства указания.
Графические планшеты дигитайзеров выполняются на твердей (планшетные дигитайзеры) и гибкой основах (гибкие дигитайзеры). Дигитайзеры на гибкой основе имеют меньший вес, более компактны, удобны при транспортировке и более дешевые.
|
|
Устройства указания в дигитайзерах выполняются в виде курсора или пера.
Перо представляет собой указку, снабженную одной, двумя или тремя кнопками. Существуют перья, определяющие усилие, с которым наконечник пера прижимается к планшету, и имеющие 256 градаций степени нажима. От степени нажима зависит толщина линии, цвет в палитре и его оттенок. Для реализации художественных возможностей необходимо программное обеспечение типа Adobe Photoshop, CorelDRAW и др.
Курсоры применяются в основном проектировщиками в САПР. Они выполняются 4-, 8-12-, 16-клавишными. Обычно используются от двух до четырех клавишей, остальные программируются в программах-приложениях, например в Autocad. Одним из лучших считается 4-кнопочный курсор фирмы СаlСоmр.
Тема урока. Устройства вывода информации.
Лет 10 назад о том, чтобы работать на своем компьютере как на печатной машинке или организовать с его помощью мини-типографию, смотреть телевизионные программы, слушать компакт-диски можно было только мечтать.
Но время летит быстро, и сегодня всем известны те периферийные аппаратные средства, которые помогают приблизить возможности персоналок практически к безграничным.
Конечно, речь идет о всевозможных устройствах вывода информации, главным назначением которых является преобразование информации, содержащейся в двоичном цифровом виде в памяти машины, в форму, понятную для восприятия человеком.
Устройства вывода информации — это аппаратные средства компьютера, предназначенные для вывода из него цифровой информации путем преобразования ее в аналоговый вид и представления в форме, понятной человеку.
|
|
Аппаратное обеспечение любого устройства вывода так же, как и устройства ввода, включает в себя само устройство, управляющий блок — контроллер (или адаптер), интерфейсные шнуры с разъемами, соответствующими портам на материнской плате, и драйвер этого конкретного устройства.
Мы знаем, что благодаря своим органам чувств человек может воспринимать визуальную, знаково-символьную, аудиоинформацию, тактильную (осязательную) информацию, запахи и вкусы.
Из этих форм сегодняшний персональный компьютер, пожалуй, не может удовлетворить лишь наши органы обоняния и вкусовые рецепторы — вывод «пахнущей» и «вкусной» информации — это перспектива будущего. А вот все остальные понятные нам формы компьютер выдает в совершенно реальном виде.
Согласно этому, все устройства вывода информации мы можем разделить на несколько классов:
- мониторы — вывод видеоинформации;
- принтеры — вывод знаково-письменной информации;
- плоттеры (графопостроители) — вывод графической информации;
- колонки, наушники, динамики — вывод звуковой информации;
- устройства виртуальной реальности — вывод осязательной информации.
Тема урока. Мониторы: классификация, характеристики и принцип действия.
1. Мониторы: классификация, характеристики и принцип действия.
Монитор — это устройство вывода символьной и графической информации на экран, путем преобразования компьютерного (машинного) ее представления в форму, понятную человеку.
Можно сказать монитор — это устройство отображения визуальной (зрительной) информации.
Иначе мониторы называют дисплеями, реже — видеотерминалами (обычно так называют монитор, удаленный от других частей компьютера). Монитор является одной из основных частей ПК, и от его характеристик в значительной степени зависит удобство использования компьютера.
Монитор подключается к материнской плате через плату видеоадаптера (видеокарту), а его нормальную работу обеспечивает набор драйверов — специальной программы, поставляемой вместе с монитором.
Совокупность монитора, видеокарты и их драйверов образует видеосистему персонального компьютера.
Сегодня можно встретить огромное число мониторов различных фирм и моделей. Чтобы как-то разобраться в их разнообразии, нужно четко представлять признаки, по которым они классифицируются.
Мы рассмотрим их классификацию по:
1) размеру, который определяется, как и у телевизоров, по диагонали экрана;
2) функциональным признакам — алфавитно-цифровой или графический;
3) количеству воспроизводимых цветов — монохромный или цветной;
4) физическим принципам формирования изображения — на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), жидкокристаллические, плазменные и электролюминесцентные.
Разумным выбором по критерию «размер экрана» среди мониторов может быть дисплей с диагональю 17 дюймов и более.
Алфавитно-цифровой монитор (сегодня, кстати, его нигде не встретишь) может воспроизводить только ограниченный набор символов. Его можно сравнить с дисплеем обычных наручных электронных часов, на котором можно увидеть только цифры и буквы. Сложных картинок на нем не воспроизведешь.
Графические мониторы приспособлены для воспроизведения любой информации: и цифровой, и графической.
Монохромный монитор может воспроизводить изображение в каком-то одном цвете с различными градациями яркости. Цветной монитор выдает изображение сразу в нескольких цветах. Их количество может быть от 16 до 16 800 000.
Плазменные дисплеи представляют собой набор газоразрядных ячеек — стоят дорого, и их энергопотребление достаточно высокое.
|
|
Люминесцентные дисплеи состоят из матрицы активных индикаторов, дающих качественное изображение, но они также очень энергоемкие и дорогие.
Мониторы на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) работают по тому же «принципу, что и обычные телевизоры: пучок электронов, испускаемый электронной пушкой, моделируется специальными электродами и попадает на экран, покрытый люминофором. Изображение на экране состоит из множества отдельных точек, называемых пикселями.
Пиксель — минимальный размер изображения на экране.
Под действием развертки электронный луч скользит по экрану строка за строкой и формирует изображение.
Цвета на мониторе (как и на телевизионном экране) получаются аддитивным (суммарным) смешением трех основных цветов: RGB, т.е. красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blu). Эта триада, смешанная с одинаковой интенсивностью, дает белый цвет, а для того чтобы добиться цветовых оттенков, интенсивность каждого из этих цветов дозируется в необходимой пропорции.
Электромагнитное излучение ЭЛТ мониторов генерируется пушкой, которая разгоняет электроны и расположена в задней части монитора, а рентгеновское излучение возникает в момент столкновения электронов с внутренней поверхностью экрана. Конечно, современные ЭЛТ мониторы имеют противорадиационную защиту, однако полностью подавить возникающее излучение не представляется возможным.
ЖК монитор не имеет этих недостатков: его электромагнитные поля находятся на уровне фона от блока питания, а создаваемое им изображение абсолютно не мерцает. Уже одно только это обстоятельство заставляет тех, кто профессионально связан с компьютерной техникой, серьезно задумываться над приобретением ЖК панели. К недостаткам ЖК монитора относятся пока еще недостаточно точная цветопередача, а также неравномерность яркости изображения. В пользу приобретения ЖК монитора говорит его эргономичность. Это касается тех, кто проводит много времени перед экраном телевизора. Дело в том, что некоторые модели ЖК мониторов помимо стандартного VGA-входа для подключения к компьютеру имеют также видеовход, на который можно подать сигнал с телевизора, TV-тюнера или видеомагнитофона. Это дает возможность избавиться и от вредного воздействия телевизионной ЭЛТ, которое значительно сильнее, чем у ЭЛТ монитора.
|
|
В современных тонкопленочных полупроводниковых жидкокристаллических мониторах используется технология ТFТ. Жидкокристаллическое вещество расположено между двумя слоями стекла.
Высокая эффективность ЖК-мониторов обусловлена малым расходом материалов и энергии.
Традиционные ЭЛТ мониторы обновляют изображение на экране по одному пикселу, поэтому для них крайне важна частота кадровой развертки, которая определяет время обновления изображения. От ее значения зависит визуальное мерцание изображения на экране. В ЖК мониторах изображение обновляется построчно, поэтому оно не дрожит практически при любом разумном значении частоты кадровой развертки.
При одинаковых размерах и высокой контрастности изображения ЖК панели имеют неоспоримое преимущество перед традиционными ЭЛТ мониторами: они значительно легче и занимают очень мало места, а некоторые модели можно повесить на стену, что совсем избавит вас от необходимости отводить под монитор место на рабочем столе.
Следует обратить внимание еще на одну удобную особенность, которую имеют некоторые модели ЖК мониторов, - возможность повернуть дисплей на 90° и таким образом изменить альбомную ориентацию экрана на портретную. Это очень удобно при работе с WеЬ-страницами или большими документами, когда дополнительная высота изображения в портретной ориентации оказывается крайне полезной.
К основным характеристикам мониторов относится разрешающаяспособность, размер точки покрытия экрана и кадровая частота.
Разрешающая способность — это максимальное количество точек (пикселов), которое данный тип монитора способен воспроизвести по горизонтали и вертикали.
Понятно, что чем больше этих точек уместится по горизонтали и вертикали, тем более качественной будет картинка на мониторе.
Разрешающая способность зависит как от характеристики самого монитора, так, даже в большей степени, от характеристик видеоконтроллера, который предусматривает два режима работы мониторов: текстовый и графический.
От величины разрешающей способности зависит четкость изображения на экране монитора, причем принято считать, что в текстовом режиме мониторы не очень отличаются друг от друга по четкости картинки, а в графическом режиме с ростом разрешения растет и качество изображения.
На качество изображения существенное влияние оказывает такой физический параметр дисплея, как размер точки покрытия экрана, или, как говорят компьютерщики, «зерна люминофора». Этот параметр определяет расстояние между точками.
Для современных мониторов, находящихся сейчас в продаже, этот параметр варьируется от 0,32 мм до 0,25 мм. Нельзя путать понятия «зерно» и «пиксель». Размер зерна изменить нельзя, а размер пикселя зависит от режима видеоадаптера. Хорошим монитором следует считать дисплей, у которого размер точки не более 0,28 мм.
К еще одной важной характеристике мониторов относится максимальная к адровая частота развертки. От нее зависит хорошая устойчивость изображения и отсутствие мерцания на экране. Чем выше кадровая частота, тем меньше будет «рябить» экран вашего монитора.
Рекомендуется пользоваться мониторами с частотой развертки не менее 85 Гц, это значит, что изображение на экране обновляется 85 раз в секунду. Более низкая частота опасна для глаз — мерцание утомляет и может привести к преждевременной потере зрения.
Обратите внимание, что все важнейшие характеристики монитора напрямую связаны между собой. Изменение одного из параметров повлечет за собой изменение работы другого, например, уменьшив разрешение, количество поддерживаемых цветов возрастет (как, впрочем, и максимальная частота развертки).
Почти все современные мониторы снабжены специальным цифровым управлением, позволяющим вручную отрегулировать множество параметров:
· пропорциональное сжатие/растяжку изображения по горизонтали и вертикали;
· сдвиг изображения по горизонтали или вертикали;
· коррекцию «бочкообразных искажений» (т. е. таких, когда края изображения на экране слишком выпуклы или, наоборот, вогнуты);
· трапециевидные и параллелограммные искажения, также связанные с «геометрией» изображения;
· цветовую «температуру», т. е. соотношение основных экранных цветов — красного, зеленого и синего.
В профессиональных мониторах высокого класса вы сможете найти еще несколько десятков всевозможных настроек и регулировок, многие из которых осуществляются непосредственно из компьютера.
Задняя сторона таких мониторов украшена множеством необычных разъемов, через которые и осуществляется тонкая настройка цветов и параметров изображения. В частности, так называемая «калибровка» — точная подгонка цветов на мониторе под заданные эталоны.
Тема урока. Видеоадаптеры.
Видеокарта (видеоадаптер). Основное назначение видеокарты — управление процессом вывода информации на экран монитора, ее характеристики должны соответствовать параметрам монитора. Чем больше разрешающая способность экрана монитора и его размер, тем выше требования к видеокарте. Конструктивно видеокарта выполняется обычно в виде платы расширения, которая вставляется в соответствующий слот на материнской плате. В старых компьютерах для этого использовались шины ISA, затем РСI. В современных компьютерах видеокарта использует специальный слот – АGР.
Основными компонентами современного видеоадаптера являются видеоконтроллер, видео BIOS, видеопамять, специальный цифроаналоговый преобразователь RAMDAC и микросхемы интерфейса с системной шиной.
Все современные видеоподсистемы могут работать в двух основных видеорежимах: текстовом или графическом. Текстовый режим в современных операционных системах используется только на этапе начальной загрузки.
В графическом режиме для каждой точки изображения (пиксела) отводится 1...32 бита (от монохромного режима до цветного). Максимальное разрешение и количество воспроизводимых цветов конкретной видеоподсистемы в первую очередь зависят от общего объема видеопамяти и количества бит, приходящихся на один элемент изображения. Существует несколько стандартов видеокарт. Основными параметрами в этих стандартах являются разрешение (количество пикселов по горизонтали и вертикали), количество отображаемых на экране цветов и частота кадровой развертки, которая определяет частоту перерисовки (регенерации) изображения на экране монитора.
В настоящее время все видеокарты должны соответствовать стандартам VESA SVGA, который определяет следующие основные характеристики:
· разрешение — число пикселов по горизонтали х число пикселов по вертикали:
640x480; 800x600; 1024x768; 1152x864; 1280x1024; 1600x1280; 1800x1350;
· глубина цвета — количество бит на пиксел (цветов).
Частоты кадровой развертки (56; 60; 72; 75; 85; 90; 120 Гц). Частота кадровой развертки является чрезвычайно важным с точки зрения эргономики параметром. Изображение на экране монитора рисуется электронным лучом с частотой смены кадров, равной частоте кадровой развертки. Если эта частота ниже 75 Гц, то глаз успевает заметить мерцание изображения, что действует на него утомляюще. Мерцание наиболее заметно на белом фоне.
Для того чтобы выставить необходимую глубину цвета, откройте Панель управления и выберите пункт «Экран» (или нажмите правую кнопку мыши на рабочем столе и выберите пункт «Свойства»). Перейдите на закладку «Настройка». В разделе «Цветовая палитра» выберите необходимый режим и нажмите кнопку «Применить».
Для нормальной работы установите режим HighColor или TrueColor.
Объем видеопамяти. От этого параметра зависит возможность карты поддерживать различные параметры вывода изображения на экран монитора.
Объем видеопамяти, необходимой для поддержки того или иного режима, определяется следующим образом: надо умножить количество пикселов изображения по горизонтали и вертикали на число бит и разделить полученное значение на 8 (число бит в байте). Так можно получить максимально возможное значение разрешения для различных объемов видеопамяти. Нетрудно определить, что для поддержки максимального разрешения 1600х 1280 при глубине цвета 32 бита требуется видеопамять объемом 8 Мбайт. Работа с графическими приложениями, трехмерной графикой и видео накладывает повышенные требования ко всем характеристикам видеокарты, особенно к ее памяти. Поэтому в настоящее время выпускаются карты с объемом памяти не менее 128 Мбайт.
Стандарты безопасности. Существует несколько стандартов, которых придерживаются ведущие производители мониторов. Перечислим лишь наиболее известные.
Стандарт DPMS определяет режимы управления энергопотреблением, которые могут быть использованы, когда монитор бездействует.
В режиме Standby происходит только гашение экрана (отключение высокого напряжения на кинескопе), в режиме Suspend - снижение температуры накала катодов СRТ.
Современные материнские платы поддерживают еще один режим — Hibernate («зимняя спячка»). При входе в этот режим все содержимое оперативной памяти сохраняется на жестком диске, монитор и жесткие диски отключаются, после чего компьютер выключается. Достоинством этого режима является то, что при активизации компьютера, которая обычно осуществляется нажатием на любую клавишу клавиатуры, восстанавливается состояние рабочего стола, открытых и свернутых окон, т.е. компьютер полностью воспроизводит свое состояние на момент «засыпание».
Шведская спецификация Nutek — Национальный совет индустриального и технического развития Швеции, требует, чтобы переход монитора в первый режим сохранения энергии (Standby) происходил в том случае, если мышь или клавиатура не использовались более 5 мин (но менее 1 ч); при этом вернуться в нормальное состояние монитор может за 3 с. В этом режиме величина мощности должна обязательно быть меньше 30 Вт, а желательно -меньше 15 Вт. Через 70 мин мощность, потребляемая монитором, должна быть обязательно снижена до уровня менее 8 Вт, а желательно — до уровня менее 5 Вт. Время выхода из второго режима (Off) не определено. Уровни экономного потребления энергии, определенные Nutek, были включены в аттестационные системы ТСО'92 и ТСО'95.
Аббревиатура ТСО расшифровывается как Шведская федерация профсоюзов. Первоначально экологические стандарты распространялись только на мониторы как на самый опасный элемент компьютера. Разработчиков интересовала лишь минимизация уровня различных излучений. ТСО'92 в этом смысле оказался очень жестким. Его преемник ТСО'95 всего лишь расширил область применения ТСО, впервые сделав попытку описать требования к другим элементам компьютера. Кроме того, особое внимание было уделено защите окружающей среды в процессе производства и безвредной утилизации после срока службы всех сертифицируемых изделий. Требования стандарта ТСО'99 в основном сосредоточены на эргономике, экологии и защите окружающей среды. Под стандарт отныне попадают отдельной строкой мониторы с жидкокристаллическим экраном, компьютеры, ноутбуки и клавиатуры.
Все требования стандарта ТСО'99 объединены в семь групп:
1. визуальные эргономические требования (требования к четкости изображения);
2. визуальные эргономические требования (требования к стабильности изображения);
3. факторы внешнего воздействия;
4. требования к излучениям и энергосбережению;
5. требования к электрической безопасности;
6. экологические требования;
7. дополнительные характеристики.
Тема урока. Дополнительные устройства обработки видеосигнала.
Чтобы лучше понять, о чем пойдет речь, представьте себе стереофильм. Вспомните, в недалеком прошлом у нас в стране были стереокинотеатры, где перед просмотром фильма каждому зрителю выдавались стереоочки. И уж если на экране падало дерево, то, глядя на это через стереостекло, весь зал отклонялся, так как была иллюзия, что дерево падало именно на вас. Это был эффект «виртуальной реальности».
Виртуальная реальность — это процесс моделирования физических воздействий благодаря средствам видеотехнологии.
Изображение — это то, с чем имеет дело пользователь персонального компьютера. Значит, чтобы на экране монитора добиться эффекта «стерео», необходимо из двухмерной «картинки» сделать «трехмерную». Для этого надо всего лишь разделить воспринимаемую нашими глазами картинку на мониторе на две картинки, но конкретно для правого и для левого глаза, причем отличаться эти картинки одна от другой будут только углом поворота по отношению к пользователю.
Эти картинки необходимо показывать одновременно, на одном экране, где они буду накладываться одна на другую. А чтобы зритель воспринимал их как единое целое и смотрел при этом сразу «в два глаза», нужно одеть на него специальные разноцветные очки, в которых каждый глаз воспринимает только ту картинку, которая для него предназначена.
Данная технология теоретически достаточно простая. Аппаратуры для нее, помимо копеечных очков, никакой не требуется. А вот кто захочет создавать программы, игры и фильмы для таких очков, должен знать: это весьма трудоемкий и сложный процесс. Поэтому во всем мире существует всего пара десятков игр и энциклопедий, созданных для разноцветных «виртуальных» очков.
Позднее появился другой метод искусственного разделения картинки при помощи аппаратных средств самого ПК. Необходим небольшой «сдвиг по фазе» при создании копии картинки на экране. Эта чуть-чуть повернутая по отношению к оригиналу копия вместе с оригиналом подается в нужный момент на экран, и «трехмерная» картинка готова, заметьте, практически без участия сложной программы. Таким образом можно «отрехмерить» любую игрушку, даже абсолютно ничего не знавшую о «виртуальной реальности»!
Затем дешевые пластиковые очки заменили на два небольших жидкокристаллических монитора — один для правого, другой для левого глаза, причем подвинули их к глазам поближе, на расстояние нескольких сантиметров, что, заметьте, очень утомляет глаза и вызывает головную боль.
Именно по такому принципу был создан прогремевший лет 5 назад «шлем виртуальной реальности», который до сих пор продается в ряде компьютерных фирм по цене от 500 до 700 дол. Есть еще одна, пожалуй, оптимальная и по цене, и по качеству технология «виртуальной реальности» — жидкокристаллические очки. Сами по себе такие очки ничего не показывают. А могут они лишь попеременно прикрывать то один, то другой глаз специальными жидкокристаллическими «заслонками». Этот процесс происходит с большой скоростью — а параллельно ему на экран монитора подаются картинки для левого и правого глаза. При этом «разбивкой» обычного изображения занимается специальное устройство, устанавливающееся между видеокартой и монитором.
Единственный недостаток этого метода — вдвое снижается частота вертикальной развертки видимого вами изображения за счет попеременной демонстрации картинки, из чего следует, что только самые лучшие мониторы «потянут» частоту 120 Гц в режиме 800 х 600. Последний «писк» очковой моды — так называемые «виртуальные мониторы». За этим громким названием скрываются уже знакомые нам «очки» с жидкокристаллическими дисплеями, в дужки которых вставлены солидные наушники, которые имитируют высококачественное звучание.
Тема урока. Принтеры: классификация, характеристики и принцип действия.
1. Принтеры — устройства вывода текстовой и графической информации из персонального компьютера на бумажный носитель.
В современных моделях принтеров существует возможность вывода информации не только на бумагу, а также на носитель другого рода, например, — синтетическую пленку.
Принтеры — довольно обширный класс устройств, включающих до 1000 различных модификаций. Чтобы как-то определиться с характеристиками, принтеры классифицируют по:
· цветности (цветные и черно-белые);
· скорости печати (этот параметр измеряется в количестве вы веденных символов за единицу времени). У современных принтеров этот параметр может достигать нескольких тысяч символов в секунду;
· по разрешающей способности (этот параметр отражает возможность принтера выводить мелкие линии и точки и измеряется максимальным количеством линий, длина которых равна их ширине, на один квадратный сантиметр или дюйм). У современных принтеров этот параметр может достигать нескольких
тысяч точек на один дюйм (dpi — дюйм на пиксел);
· по ширине каретки принтера (этот параметр отражает максимально возможный формат документа);
· по способам печати (ударные и безударные);
· по формированию выводимой информации при печати: последовательное — документ формируется символ за символом, параллельное (строчное) — формируется сразу вся строка, и страничное — формируется изображение целой страницы;
· по печатанию изображения на бумаге: литерные, матричные, термические, струйные, лазерные.
Все принтеры, как правило, работают в двух режимах: текстовом и графическом.
В текстовом режиме на принтер из ЭВМ посылаются коды символов, которые надо распечатать. Принтеры поддерживают наиболее распространенные шрифты и их разновидности.
При печати имеется возможность выбирать один из четырех режимов качества получаемого изображения:
- режим черновой печати (Draft);
- режим печати, близкой к типографскому (NLQ);
- режим с типографским качеством печати (LQ);
- сверхкачественный режим (SLQ).
Переключение режимов работы, в зависимости от типа принтера, может осуществляться как программно, так и аппаратно, путем нажатия имеющихся на принтерах кнопок.
В графическом режиме на принтер посылаются коды, определяющие последовательность и местоположения точек изображения. Современные принтеры в графическом режиме за счет имеющихся у них в памяти символов псевдографики позволяют реализовать сервисные режимы печати (плотную, с двойной шириной, печать за два прохода, многоцветную печать и т. п.).