Пристрій введення

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Введення

Пристроями введення є ті пристрої, за допомогою яких можна ввести інформацію в комп'ютер. Головне їхнє призначення - реалізовувати вплив на машину. Різноманітність випускаються пристроїв вводу породили цілі технології від відчутних до голосових. Хоча вони працюють по різноманітних принципах, але призначаються для реалізації однієї задачі - дозволити людині зв'язатися з комп'ютером. Пристрої введення графічної інформації знаходять широке поширення завдяки компактності і наочності способу подання інформації для людини. За ступенем автоматизації пошуку і виділення елементів зображення пристрою введення графічної інформації діляться на два великі класи: автоматичні і напівавтоматичні. У напівавтоматичних пристроях введення графічної інформації функції пошуку і виділення елементів зображення покладаються на людину, а перетворення координат зчитувальних точок виконується автоматично. У напівавтоматичних пристроях процес пошуку і виділення елементів зображення здійснюється без участі людини. Ці пристрої будуються або за принципом сканування всього зображення з подальшою його обробкою і перекладом з растрової форми подання у векторну, або за принципом стеження за лінією, що забезпечує зчитування графічної інформації, представленої у вигляді графіків, діаграм, контурних зображень. Основними областями застосування пристроїв введення графічної інформації є системи автоматизованого проектування, обробки зображень, навчання, управління процесами, мультиплікації та багато інших. До цих пристроїв відносяться сканери, що кодують планшети (дигітайзери), світлове перо, сенсорні екрани, цифрові фотокамери, відеокамери, клавіатура комп'ютера, маніпулятор "миша" та інші.

Сканер

Сканер відноситься до автоматичних пристроїв введення графічної інформації. Існують декілька типів сканерів, що розрізняються за способом переміщення зчитувального механізму (його головки) та оригіналу щодо один одного: ручний, рулонний, планшетний, проекційний і барабанний.

Ручний сканер - найпростіший тип сканера. Тут роль приводу зчитувального механізму виконує рука людини, і за характером роботи цей тип сканерів чимось нагадує мишу. Очевидно що, наскільки рівномірно користувач переміщує сканер, залежить ступінь спотворення переданого в комп'ютер. До основних переваг цього типу сканерів відносяться невеликі габаритні розміри і порівняно низька ціна, а недоліки випливають з принципу конструкції. За допомогою таких сканерів неможливо ввести зображення формату А4 за один прохід, оскільки зчитує головка має малі габарити (стандартна ширина - 105 мм). Сучасні ручні сканери можуть забезпечувати автоматичну "склейку" зображення, тобто формують ціле зображення з окремо введених його частин. Загалом добитися високої якості зображення з їх допомогою дуже важко, тому ручні сканери можна використовувати для обмеженого кола завдань. Крім того, вони абсолютно позбавлені "інтелектуальності", властивої іншим типам сканерів.

У рулонних сканерів скануюча голівка стоїть на місці, а папір переміщається щодо неї за допомогою протяжного механізму (як у матричному принтері). Основна перевага - при порівняно невисокій ціні сканера - можливість введення документів формату А4. Однак відсканувати книгу вдасться, лише попередньо розділивши її на окремі листи.

Цього недоліку позбавлені планшетні (найбільш поширений тип) сканери, у яких скануюча голівка переміщається щодо папера за допомогою крокового двигуна. Спочатку використовувалися для сканування непрозорих оригіналів. Майже всі моделі мають знімну кришку, що дозволяє сканувати "товсті" оригінали (журнали, книги). Додатково деякі моделі можуть оснащуватися механізмом подачі окремих листів. Останнім часом багато фірм-лідери у виробництві планшетних сканерів стали додатково пропонувати слайд-модуль (для сканування прозорих оригіналів). Слайд-модуль має свій розташований зверху джерело світла. Такий слайд-модуль встановлюється на планшетний сканер замість простої кришки і перетворює його на універсальний.

У проекційних сканерів зчитує частина переміщається за допомогою мікромеханізм. Зовнішній вигляд їх нагадує фотозбільшувач. Деякі з цих сканерів не використовують спеціального джерела світла, їм достатньо природного освітлення. Хоча проекційні сканери забезпечують сканування з високою роздільною здатністю і якістю слайдів невеликого формату (як правило, розміром не більше 4 на 5 дюймів), документів, книг, додаючи здатність вводити в комп'ютер проекції тривимірних предметів, вони володіють істотним недоліком - низькою швидкістю сканування. Існують дві модифікації: з горизонтальним і вертикальним розташуванням оптичної осі зчитування.

Основна відмінність барабанних сканерів полягає в тому, що оригінал закріплюється на прозорому барабані, що обертається з великою швидкістю. Зчитує елемент розташовується максимально близько від оригіналу. Дана конструкція забезпечує найбільшу якість сканування. Звичайно в барабанні сканери встановлюють три фотопомножувача, і сканування здійснюється за один прохід. "Молодші" моделі у деяких фірм з метою здешевлення використовують замість фотопомножувача фотодіод в якості елемента, що зчитує. Барабанні сканери здатні сканувати непрозорі і прозорі одночасно.

Типів оригіналів буває всього два: прозорі (негативні і позитивні слайди), які сканують у світлі, що проходить, і непрозорі, скановані у відбитому світлі. Непрозорі оригінали являють собою або аналогові зображення - фотографії, або дискретні - ілюстрації з друкованих видань.

Зчитування зображення

Незважаючи на велике різноманіття, практично всі вони засновані на єдиному принципі зчитування даних. Розгортка зображення по осі Y здійснюється чисто механічно, по осі X картинка зчитується багатоелементного фотоприймального лінійками з використанням протяжного освітлювача і об'єктиву: графічне зображення рівномірно освітлює і відбитий світловий потік потрапляє на фотоприймальних лінійку, що представляє собою рецепторное полі. Кожен фотоприймач формує на виході електричний сигнал, пропорційний прийнятому світловому потоку те відповідного елемента зображення. Виходи елементів лінійки послідовно опитуються. Електричний сигнал з його виходу з допомогою АЦП перетворюється в двійковий код (для многоградаціонних графічних зображень); цей код спільно з номером фотоприймача представляє опис графічного елементу, він передається в ЕОМ. Число фотоприймачів в лінійці становить від 2000 і вище. Крім стандартних рішень з лінійкою останнім часом стали застосовуватися комбіновані датчики протяжного типу. Кожен елемент такого датчика являє собою поєднання фотоприймача, освітлювача і елементарного оптичного перетворювача. Механізми зчитування зображення базуються або на фотопомножувач, або на ПЗС. Фотопомножувач найпростіше порівняти з радіолампи-фотосенсором, у якої є пластини катода й анода і яка конвертує світло в електричний сигнал. Зчитувальна інформація подається на фотопомножувач крапка за крапкою з допомогою світять променя. ПЗЗ - відносно дешевий напівпровідниковий елемент досить малого розміру. ПЗЗ так само як і помножувач конвертує світлову енергію в електричний сигнал. Набір елементарних ПЗС-елементів розташовують послідовно в лінію, отримуючи лінійку для зчитування відразу цілого рядка, природно і висвітлюється цілий рядок оригіналу. Кольорове зображення такими сканерами зчитується за три проходи (за допомогою RGB-світлофільтра). Багато сканерів мають три паралельні лінійки ПЗЗ, тоді сканування кольорових оригіналів здійснюється за один прохід, тому що кожна лінійка зчитує один з трьох базових кольорів. Потенційно ПЗЗ-сканери більше бистродейственни ніж барабанні сканери на фотопомножувача.

Типи оброблюваних зображень

За даним критерієм сканери поділяються на чорно-білі, "сірі" та кольорові. Чорно-білі сканери призначені для введення малюнків, тексту, креслень і дозволяють вводити зображення в єдиному режимі - 1 bpp (біт на піксель, bits per pixel). Значення цього біта (1 або 0) визначає чорну або білу крапку. "Сірі" сканери містять аналого-цифровий перетворювач (АЦП) і дозволяють вводити зображення в режимі кілька біт на точку. Кількість градацій сірого для таких сканерів одно 2n, де n - число bpp. Для bpp = 8 є 2 ^ 8 = 256 градацій сірого, для bpp = 6 - 2 ^ 6 = 64 градацій. Вже стали надбанням історії сканери, які не мали АЦП і для отримання числа bpp більше 1 були змушені необхідну кількість разів проходити одну і ту ж позицію. Однак треба відрізняти "сірі" сканери від емулюють сіре. Останні підтримують напівтоновий режим. При цьому режимі число bpp не змінюється і дорівнює 1, а "сірість" досягається за рахунок механізму dithering (розмивання), що забезпечує користувачеві можливість отримувати "сіру" картинку, скануючи зображення у чорно-білому режимі (з числом bpp 1). Градації сірого емулюються за допомогою щільності чорних крапок (тобто різної кількості чорних крапок на одиницю площі зображення). Відбувається це таким чином: всі зображення розбивається на ділянки певного розміру (2 * 2, 4 * 4, 8 * 8), звані dither pattern (розмивних шаблон). Для кожної точки ділянки існує своє значення порога, що відокремлює чорне від білого. Тому сусідні точки, що відрізняються один від одного за ступенем відображення світла, можуть в результаті виявитися однаковими, у той час як при простому чорно-білому скануванні вони були б різними. Розмір ділянки визначає число градацій сірого, котре здатний емулювати сканер. Dither pattern бувають декількох різновидів: "fine" (точний), "coarse" (грубий), "bayer" та інші. Для ручних сканерів є можливість вибору з трьох або чотирьох, а вигляд pattern заздалегідь визначений. На відміну від них планшетні сканери надають можливість більш широкого вибору, а також визначення власних pattern. У кольорових сканерів число bpp звичайно дорівнює 24, тобто по 8 біт на точку для кожного з квітів (RGB). Відповідно число сприймаються квітів - 16777216. Кольорові сканери можуть працювати і в "сірому", і в чорно-білому режимі.

Якість зображення

Сканери розрізняються по багатьом параметрам - технології зчитування зображення, типу механізму і деяким іншим. Розглянемо більш детально параметри скануючого пристрою, що впливають на якість зображення. До таких параметрів належать роздільна здатність, число переданих півтонів або квітів, діапазон оптичних густин, інтелектуальність сканера, кольорові спотворення, точність фокусування (різкість). Роздільна здатність

Пристрій введення

При скануванні оригінал розбивається на окремі частини однакового розміру - пікселі. У процесі сканування кожного пікселя призначається свою адресу. Кожному пікселю по кожній адресі присвоюється цифрове значення, що відповідає рівню сірого півтони, зареєстрованого прочитуючим елементом; це називається оцифровуванням. Оцифровка штрихових оригіналів відносно проста. У процесі сканування піксель може бути або білим, або чорним. Однак і тут може бути втрата інформації. Наприклад, піксель містить 50% білого і 50% чорного, тоді потрібно вибір чогось одного. Це призводить до отримання ефекту "зуби пилки".

На практиці для високоякісного сканування штрихових оригіналів досить мати роздільну здатність 1200 пікселів на дюйм. Крім оптичної роздільної здатності існує ще "математична" або програмна роздільна здатність (інтерпольовані). Збільшення роздільної здатності досягається наступним чином: спеціальна програма при скануванні оригіналу аналізує значення двох сусідніх пікселів і математично знаходить проміжне значення, тобто вводить ще один піксель зі значенням, отриманим математичним шляхом. Все це було б добре, але не завжди це дає додаткові переваги при скануванні. Давайте уявимо собі оригінал з дуже різким переходу тону або, що ще наочніше, оригінал у вигляді ілюстрації з журналу, який вже не є аналоговим зображенням. У цьому випадку математичне інтерполювання може не співпасти з реальною картиною. Для того, щоб отримати якісне віддруковане зображення, роздільна здатність при скануванні повинна бути в два рази більше лінеатури растра при друці. Введемо в це визначення коефіцієнт збільшення зображення, який майже завжди присутній, і отримаємо формулу, щоб отримати значення роздільної здатності, необхідно лінеатуру растра друку помножити на коефіцієнт збільшення і помножити на два. Існує багато сканерів з високою оптичною роздільною здатністю. Ось найбільш часто зустрічаються значення: 1200, 2400, 4000, 5000, 6400 і навіть більше точок на дюйм. Дозвіл більше 2400 точок на дюйм важко досягти сканерами з ПЗЗ, або воно досяжно лише на дуже обмеженій площі, наприклад, не більше 40 * 60 мм.

Число переданих півтонів або квітів

Наступним якісним параметром є глибина точки, яка і визначає число переданих півтонів. Глибина точки - це кількість біт, які сканер може призначити при оцифровування пікселя. Сканер з глибиною точки 1 біт може реєструвати тільки два рівні білий і чорний, сканер з глибиною точки 8 біт може реєструвати 256 рівнів, 12 біт - 4096 рівнів. Існують сканери з глибиною 13, 14 і 16 біт на точку. Щодо сканерів з ПЗЗ слід сказати, що глибина точки понад 13 біт важко досяжна, тому що стає дуже важко відрізнити рівень сигналу від рівня перешкод. Так сканер з глибиною точки 13-14 біт може дозволити відтворити більш 1мрлд. колірних відтінків.

Діапазон оптичної щільності

Один з найважливіших параметрів сканера - це діапазон оптичної щільності, сприймаються ним. Діапазон оптичної щільності, що є логарифмічною похідною, вимірюється в відносних одиницях від нуля і до якогось значення, яке зазвичай наводиться у технічних характеристиках. Глибина точки і динамічний діапазон пов'язані між собою. Глибина точки показує фізичну можливість сприймати великий діапазон оптичної щільності, а дійсний діапазон сканера ще залежить і від чутливості пристрою, що зчитує, і від електроніки, і від механіки, застосовуваної в сканері. Не прозорі оригінали мають діапазон щільності, де максимальне значення не перевищує 2.4-2.5, у той час як слайди можуть мати максимальне значення динамічної щільності 4.0. Не багато знайдеться сканерів, які б сприймали динамічні щільності від 3.2 і вище. Планшетні ПЗЗ-сканери середнього класу мають значення динамічної щільності в діапазоні 2.8-3.0, у ПЗС-сканерів більш високого класу це значення досягає 3.6, і тільки барабанні сканери на фотопомножувача мають динамічну щільність 4.0.

Інтелектуальність сканера

Пристрій введення

Під інтелектуальністю звичайно розуміється здатність сканера за допомогою закладених у ньому апаратних і поставляються з ним програмних засобів автоматично налаштовуватися і мінімізувати втрати якості. Найбільше цінуються сканери, що володіють здатністю автокалібрування, тобто настроювання на динамічний діапазон щільності оригіналу, а також компенсації колірних спотворень. Припустимо, потрібно відсканувати слайд, що має максимальну оптичну щільність 4.0, сканером, що сприймає оптичний діапазон густин до 3.2. "Інтелектуальний" сканер спочатку робить попереднє сканування для аналізу та отримання діаграми оптичних густин. Зазвичай така діаграма виглядає приблизно так, як показано на малюнку. Після аналізу діаграми сканер робить свою автокалібрування з метою зрушення свого динамічного діапазону сприйняття оптичних густин.

Кольорові спотворення сканерів

Кожен сканер володіє своїми власними недоліками при сприйнятті квітів і загальними недоліками, властивими даній моделі. Загальні недоліки обумовлені технічними можливостями і механічними характеристиками моделі. Власний недолік сканера обумовлений індивідуальною особливістю висвітлює оригінал джерела світла і зчитує. Всі продавані сканери проходять заводське калібрування. Однак, якщо сканер має функцію автокалібрування, то це велика перевага перед сканером, позбавленим такої функції. Калібрування сканера дозволяє скорегувати колірні перекручування і збільшити число розпізнаваних колірних відтінків. Оскільки джерело світла має властивість змінювати свої характеристики згодом, як, втім, і зчитує елемент, наявність автокалібрування набуває першочергового значення, якщо постійно працювати з кольоровими напівтоновими зображеннями. Практично всі сучасні моделі сканерів мають такою функцією.

Точність фокусування

На заводі-виготовлювачі проводять настройку фокусування сканера, тим не менш ще однією ознакою інтелектуальності сканера є його здатність автоматичної настройки фокусу (різкості). Потреба в цьому виникає тому, що товщина оригіналу може бути різна і повинна враховуватися. Крім того сам оригінал може бути не дуже різким. Погана різкість відсканованого зображення зазвичай призводить до плачевних результатів, особливо, якщо сканується невеликий оригінал, зображення якого буде потім збільшуватися при друку.

Апаратний інтерфейс

Інтерфейс з адаптером

Більшість ручних сканерів працюють через власну плату адаптера, що вставляється у 8-бітовий або 16-бітовий слот розширення материнської плати. При цьому обмін даними йде через канал прямого доступу DMA з використанням переривання, що виникає після зчитування чергового рядка. Практично на всіх платах адаптерів існує можливість вибору банку використовуваних адрес (установкою перемикача у відповідне положення). На багатьох платах вибирається також номер використовуваного каналу DMA і номер використовуваного апаратного переривання. Завдяки цьому можна уникнути конфлікту з іншими зовнішніми пристроями, вже використовують DMA, IRQ або порти, встановлені за замовчуванням. Наявність апаратного переривання притаманне не всім сканерів, так в деяких ранніх моделях дана можливість була відсутня. Це створювало складності як для систем OCR, так і для інших програмних продуктів, що підтримують у процесі сканування динамічну запис одержуваної інформації на жорсткий диск. Всі сучасні моделі ручних сканерів підтримують апаратне переривання, що виникає при зчитуванні рядка. Для інших типів сканерів дана проблема не актуальна, тому що вони вміють зупинятися після зчитування одного рядка. Багато моделей рулонних сканерів і планшетних сканерів також працюють через плату адаптера.

Інтерфейс SCSI

З появою SCSI виробники сканерів стали випускати пристрої, що підтримують цей інтерфейс. У комп'ютері може бути тільки одна плата контролера SCSI, пристрої до неї приєднуються по ланцюжку. З одного платою контролера SCSI можна з'єднати до 7 пристроїв. Крім того, SCSI не орієнтований на певну апаратну платформу (тобто працює на IBM PC, Macintosh, Sun та інших машинах). Нові моделі flatbed-сканерів практично завжди підтримують SCSI.

Послідовний інтерфейс (RS232)

Продовжують використовуватись сканери, у яких поряд з можливістю обміну даними через канал DMA існує альтернативний спосіб зв'язку - через послідовний порт. Але існують сканери, що забезпечують тільки цей спосіб зв'язку. Для роботи з такими сканерами не потрібна плата адаптера, але їх великим недоліком є ​​низька швидкість сканування, обумовлена ​​природою даного методу зв'язку.

Паралельний інтерфейс

Останнім часом з'являється все більше моделей сканерів, що використовують для обміну даними стандартний паралельний порт принтера. Швидкість сканування у даних моделей значно вище, ніж через послідовний інтерфейс, але нижче, ніж через канал DMA.

Класифікація завдань, що вирішуються за допомогою сканерів

1. Офісне діловодство, офісне видавництво. До цієї групи належать, як правило, планшетні і портативної-сторінкові сканери. Монополістом у цій галузі є Hewlett-Packard.

2. Домашнє застосування. Тут пріоритет за ручними і портативної-сторінковими сканерами. До даної групи можна віднести і використання сканерів у відрядженнях, поїздках, бібліотеках тощо, підключається до notebook'у через паралельний порт.

3. Професійне видавництво. Використовуються планшетні і спеціальні (барабанні в тому числі) сканери фірм Agfa, Umax, Epson, Microtek і ін

4. Документообіг. У цій області застосовуються, головним чином, планшетні і швидкісні сканери фірм Fujitsu, Unisys, Hewlett-Packard, Primax.

5. Потокового введення в архіви. Використовуються, як правило, швидкісні сканери фірм Kodak, Unisys, Fujitsu, Hewlett-Packard, Bell + Howell.

Проектування. До цієї групи відносяться сканери (проекційні, рулонні сканери), які застосовуються в конструюванні, медицині, військових потребах.

Планшет

Планшет - це напівавтоматичний пристрій введення графічної інформації з вільно переміщуються покажчиком координат. Планшет представляє собою деяку обмежену площину, яка повністю відповідає по конфігурації робочому полю екрану, але конструктивно з ним не пов'язану. Коли оператор "пише" на поверхні планшета, положення стикається з ним контакту перетворюється на абсолютне значення координат формату екрану. Кращі зразки планшетів забезпечують перетворення положення пише пристрою в координату з похибкою 0,1%. Використання планшетів виключає необхідність наявності рухомого курсору на екрані, так як зображення може відтворюватися безпосередньо в процесі малювання.

Одним з найбільш простих з точки зору використовуваних фізичних принципів планшетів аналогового типу є акустичні, засновані на вимірі часу поширення звукової хвилі у твердому площинному звукопроводу. Так як швидкість поширення акустичних коливань у твердих тілах постійна, виміряний час відповідає координаті (щодо нерухомого випромінювача) точки, в якій розташований приймач. Цей спосіб використаний в кодує планшеті, схема якого показана на малюнку.

Пристрій введення

Функцію звукопровода тут виконує скляний планшет П, до взаємно перпендикулярним торцях якого приклеєні два п'єзоелектричних випромінювача Піх і Пиу. П'єзоелектричний приймач ПП виготовлений у вигляді тригранного стрижня із загостреним наконечником, перетин якого є рівностороннім трикутником. До кожної грані стрижня приклеєні ідентичні п'єзоелементи. Для порушення акустичних коливань в звукопроводу використовується генератор періодичних прямокутних імпульсів Г, що має два незалежних виходу UХ і Uу, до яких підключені відповідно випромінювачі Піх і Пиу. Схема формувача координатної мітки ФКМ складається з трьох однакових підсилювачів, до виходу яких підключені п'єзоелементи приймача. Вихідні напруги підсилювачів підсумовуються, що дозволяє зробити сигнали позначки не залежними від повтору і нахилу приймача щодо площині планшета. Час проходження акустичних хвиль від випромінювачів до приймача вимірюється схемами формування координатних прямокутних імпульсів ФКІх і ФКІу, що містять тригери, що встановлюються в положення "1" передніми фронтами імпульсів генератора і скидаються в положення "0" імпульсом координатною мітки. На виході схеми управління планшетом використаний звичайний перетворювач тривалості імпульсу в код. Коли приймач притиснутий до поверхні планшета, ФКІх і ФКІу генерують періодичні імпульси, тривалості яких TХ та tу пропорційні вимірюваним координатах. Щоб не виникла інтерференція взаємно перпендикулярних хвиль, що збуджуються в планшеті, імпульси UХ і Uу зрушені на час, достатній для повного затухання одного хвилі. У ряді магнітострикційних пристроїв використовуються магнітострикційні властивості матеріалу, з якого виготовлено робоче поле планшета. При порушенні ультразвукової хвилі всередині попередньо намагніченого магнитострикционного матеріалу в місці проходження фронту хвилі намагніченість змінюється. Це зміна напруженості магнітного поля вловлюється котушкою індуктивності, розташованої в покажчику координат, і перетвориться в електричний сигнал, який свідчить про те, що фронт ультразвукової хвилі знаходиться під котушкою. Визначення координат в цих пристроях проводиться так само, як і в акустичних, - шляхом вимірювання часу поширення фронту ультразвукової хвилі від краю планшета до покажчика координат. Точності розглянутих пристроїв відносно невисокі внаслідок сильної залежності швидкості поширення хвилі від зовнішніх чинників, зокрема від температури, тиску, вологості, неізотропність структури матеріалу звукопровода. Важливе місце серед пристроїв введення займають пристрої, звані сітковими планшетами, засновані на електричному принципі. Вони поділяються на контактні, і залежно від того, яка зі складових електромагнітного поля бере участь у формуванні вимірювального сигналу, ці пристрої діляться на ємкісні, в яких перетворюється електрична складова електромагнітного поля, і індукційні, в яких перетворюється магнітна складова.

Пристрій введення

У контактних сіткових планшетах робоче поле складається з ортогональних координатних шин, розділених тонким шаром діелектрика, з отвором у вузлах перетину. На планшет поміщається носій з графічною інформацією. Зчитування здійснюється шляхом натискання олівцем на обраний елемент зображення, розташований у вузлі матриці шин. Верхній лист планшета пружно деформується й відбувається замикання шини Уi на шину Хi (див. малюнок). Шини Х послідовно збуджуються від ДШ У. Сигнал з шини Хi перетвориться шифратором Шx в двійковий код. Одночасно здійснюється зчитування коду координати К зі лічильника СчУ. Роздільна здатність таких планшетів залежить від кроку координатної сітки.

На поверхні ємнісних і індукційних планшетів створюється система вертикальних і горизонтальних провідників, виконаних способом друкованого монтажу. Ширина кожного з провідників і відстань між ними становить кілька десятків мікрон, що дозволяє організувати координатну сітку розмірністю 1000 * 1000 градацій і більше. Вертикальні і горизонтальні провідники розділені між собою тонкою ізолюючої плівкою, а до кінців їх, виведеним на краю планшета, підводиться харчування від розподільника імпульсів. При протіканні змінного електричного струму по провідниках координатної сітки навколо них виникає змінне електромагнітне поле, конвертувати кільцевим індукційним датчиком в вимірювальні сигнали, за якими судять про місцезнаходження датчика, закріпленого на "рісующем" стрижні, по відношенню до координатних шинам планшета. Ці сигнали надходять в схему управління дисплеєм, де дешифруються як координати точки екрана. При русі стрижня в пам'яті утворюється послідовність координат, при цьому одержувані дані безперервно перевіряються, щоб виявити помилку або відрив стрижня від планшета.

У ємнісних сіткових планшетах покажчик координат виконаний у вигляді штирьового зонда, поєднаного з коливальним контуром, які мають високу резонансне опір на частоті вимірювального сигналу. На практиці ємнісні сіткові планшети не набули широкого поширення через складність забезпечення високої перешкодозахищеності (для забезпечення достовірності результатів вимірювання в цих пристроях використовуються спеціальні прийоми кодування, зокрема код Грея). Крім того, на цих пристроях не можна кодувати документи, виконані олівцем, так як графіт як струмопровідний матеріал вносить похибка в виміру електричної складової поля.

В індукційних сіткових планшетах перетворення магнітної складової поля в електричний вимірювальний сигнал відбувається в індукційному датчику, що має мала вихідний опір. Перешкодозахищеність такого датчика вище, ніж у ємнісного, що дозволяє одержати більш високу роздільну здатність пристрою без використання спеціальних прийомів кодування сигналів, що збуджують координатні шини планшета. Зчитування інформації на таких пристроях може проводитися з будь-яких немагнітних носіїв, що розширює їх область застосування в порівнянні з ємнісними сітковими планшетами.

Для пристроїв, що відповідають сучасному рівню розвитку техніки, характерна наявність високого рівня інтелекту. Це досягається шляхом вбудовування всередину однокристальних мікроЕОМ, що дозволяють реалізувати в пристрої кілька режимів роботи, таких як режим поточечно (одноразового) виведення координат точок, режим безперервного зчитування координат, безперервний інкрементальний режим, при якому відбувається кожного разу після досягнення будь-якої з зчитувальних координат величини наперед заданого значення інкремента (0.1,0.2,0.3 мм і т.д.), режим видачі координат місцезнаходження координатного покажчика за запитом з ЕОМ, діагностичний режим. МікроЕОМ дозволяє також здійснювати видачу значення координат як у двійковому, так і в символьному форматі в залежності від характеру вирішуваних завдань і типу апаратури.

Світлове перо

Світлове перо відноситься до напівавтоматичним пристроїв, що здійснюють безпосередній контакт з екраном, і працює за принципом тимчасового збігу. Пером цей пристрій названо умовно, тому що ніякого впливу на екран воно не робить, а саме сприймає його світлове випромінювання. Конструктивно світлове перо складається з циліндричного корпусу, всередині якого розміщено світлочутливий елемент. На загостреному кінці пера є отвір, в якому закріплена лінза, фокусуються потрапляє на неї світло і направляє його на світлочутливий елемент. Останній пов'язаний з підсилювачами, які впливають на порогову схему. Всі ці елементи звичайно зібрані в одному корпусі. Для виключення впливу навколишнього світла перо включається лише після притиснення його кінця до поверхні екрану. У деяких конструкціях пера зв'язок з екраном здійснюється за допомогою пучка оптичних волокон, а світлочутливий елемент та підсилювачі розташовуються в окремій збірці. При такій конструкції розміри і маса пера зменшуються.

Пристрій введення

Конструкція (а) і електрична схема (б) світлового пера: 1 - з'єднувальний кабель, 2 - транзистор, 3 - корпус, 4 - наконечник, 5 - фотодіод, 6 - пружинний контакт, 7 - провідники.

При поєднанні кінчика пера з з'являтимуться на екрані графічним елементом або знаком у його схемі виникає імпульс у момент генерування блоком управління дисплея саме цього елемента. Якщо регенерація зображення здійснюється шляхом циклічного зчитування кодів з пам'яті і їх перетворення, як, наприклад, в квазіграфіческіх або функціональних дисплеях, то в момент виникнення імпульсу від світлового пера може бути прочитаний адресу осередку автономної пам'яті, де записано код зазначеного пером елемента. При використанні для регенерації зображення окремої пам'яті, як у дисплеях з полнографіческімі можливостями, з моменту виникнення імпульсу визначається координата точки екрана, тому що їй відповідає поточне значення адреси пам'яті регенерації. За цією адресою програмно можуть бути визначені коди зазначеного елемента у вихідному файлі. Вказавши пером на який-небудь елемент і визначивши таким чином для схеми управління його розташування в пам'яті, оператор натисканням функціональної клавіші видає команду на відповідну зміну цього елемента: стирання, зсув, зміна конфігурації, заміну і так далі. Очевидно, що сигнал від світлового пера може бути отриманий тільки при торканні їм точки екрана, де є світиться зображення, так що визначити яку-небудь крапку в темному місці екрану за допомогою пера неможливо. Для усунення цього недоліку в дисплеях растрового типу з пам'яттю регенерації передбачається режим так званого "негативного зображення", коли висвічуються всі крапки формату кадру, крім тих, через які проведено графічні образи. Здійснюється цей режим простим інвертуванням імпульсів модуляції, що надходять на трубку. Зауважимо також, що використання світлового пера в принципі неможливо для графічних дисплеїв, побудованих на базі запам'ятовуючих трубок, де світіння екрана постійно у часі. Світлове поле, що діє на перо, звичайно значно більше розміру однієї точки формату екрану ЕПТ, що ускладнює точне визначення координат, особливо при складних насичених зображеннях. Тому процес ідентифікації графічного елементу зазвичай підтверджується яких-небудь ознакою. Якщо в процесі торкання екрана перо зафіксувало точку, що відноситься до певного графічного елементу, то блок управління дисплея повинен забезпечити, наприклад, мерехтіння цього елемента або зміна його яскравості, що дозволяє оператору судити про успішність його дії. Принцип роботи світлового пера в режимі позиціонування, тобто "малювання" нових графічних елементів. При цьому режимі схема управління дисплеєм виводить на екран в деякій точці зображення "курсору" або перехрестя. Воно використовується як візуальної опорної точки на екрані. "Захопивши" зображення курсору світловим пером, оператор переміщає перо по екрану в потрібному напрямку. Блок управління курсором забезпечує його рух слідом за пером. Так як поточні координати центру курсору завжди відомі, то в пам'яті залишається безліч координат точок, через які він проходить. Існують різні способи реалізації такого стеження. Зазвичай курсор являє собою набір точок, що утворюють вертикальний та горизонтальний відрізки, іноді це може бути невеликий світиться коло або квадрат. Площа курсору приблизно відповідає розмірам отвору на кінці світлового пера. Коли цей отвір частково зміщується щодо центру курсору, то лише певні точки перехрестя в процесі їх регенерації на екрані утворюють через світлове перо імпульси. Використовуючи цю інформацію, схема управління або програма ЕОМ переміщує курсор так, щоб його центр співпадав із центром отвору пера. Процес визначення неузгодженості і пересування курсору здійснюється безперервно. За певних умов можливий "відрив" світлового пера від курсору. Тоді останній залишається нерухомим і повинен бути знову "захоплений" оператором. У процесі руху курсору можуть бути реалізовані різні режими, що задаються через функціональну клавіатуру: висвічування точок в окремих фіксованих курсором позиціях, проведення векторів або дуг через задані точки, безперервне "малювання" та ін При розробці світлового пера його оптичні та електричні властивості - чутливість і швидкодія - повинні бути узгоджені з параметрами випромінювання люмінофора і тривалістю імпульсів модуляції. Кращі сучасні зразки пір'я забезпечують чутливість до випромінювання потужністю в кілька мікроват на квадратний сантиметр при тривалості імпульсів модуляції близько 200 нс. На чутливість пера впливає і спектр випромінювання, визначається використовуваним в ЕЛТ люмінофором. Незважаючи на значні досягнення в галузі розробки світлочутливих елементів, проблема використання світлового пера при кольоровому розчином зображенні і високої роздільної здатності екрану залишається до кінця не вирішеною.

Список літератури

Алієв Т.М., Вігдоров Д.І. Системи відображення інформації - Москва: Вища кола, 1988.

Гришин М.П., ​​Курбанов Ш.М., Маркелов В.П. Автоматичний введення та обробка фотографічних зображень на ЕОМ - Москва: Енергія, 1976.

Гротта Д., Гротта С.В. Сканери. / / Комп'ютер будинку - 1996 - N3.

Дьяков В. Сканування малюнків ручним сканером. / / Домашній комп'ютер - 1996 - N2.

Ларіонов А.М., горнець М.М. Периферійні пристрої в обчислювальних системах - Москва: Вища школа, 1991.

Лувішіс І., Зарубін Ю., Мазо Б. Сканери. / / Комп'ютер Прес - 1994 - N5.

Перший міжнародний сканерний форум - відображення сканерних ринку. / / HARD'n'SOFT - 1996 - N7.

Периферійне та термінальне обладнання ЕОМ / під редакцією Смирнова Ю.М. - Москва: Вища школа, 1990.

Сканери. / / HARD'n'SOFT - 1995 - N3.


Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Програмування, комп'ютери, інформатика і кібернетика | Реферат
70.1кб. | скачати


Схожі роботи:
Пристрій введення-виведення
Пристрій ПК
Пристрій ПК 2
Пристрій холодильника
Пристрій CD-диска
Модеми та їх пристрій
Бюджетне пристрій
Пристрій гідроприводу
Пристрій мікрофонів
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru