Ім'я файлу: Пристрої введення та виведення графічної інформації.doc
Розширення: doc
Розмір: 312кб.
Дата: 25.10.2021
скачати
Пов'язані файли:
DK YOO.docx
Розширення: doc
Розмір: 312кб.
Дата: 25.10.2021
скачати
Пов'язані файли:
DK YOO.docx
Міністерство освіти і науки України
Кам’янець- Подільський Національний університет імені Івана Огієнка
Фізико-математичний факультет
ІНДЗ
на тему:
«Пристрої введення та виведення графічної інформації»
Виконав:
студент 12 м групи
Ліфантьєв Віталій Олегович
План
Вступ.
Принципи введення та виведення інформації.
Пристрої введення графічної інформації.
2. 1. Маніпулятор «миша».
2. 2. Сканери.
2. 3. Графічний планшет (диджитайзер).
2. 4. Цифрова фотокамера.
2. 5. Світлове перо.
3. Пристрої виведення графічної інформації.
3. 1. Дисплей.
3. 2. Принтери.
3. 3. Плотери.
4. Висновок.
5. Використана література.
Вступ
Функціонування будь-якої обчислювальної системи зазвичай зводиться до виконання двох видів роботи: обробки інформації та операцій по здійсненню її введення-виведення. Комп'ютери не обробляють дані взагалі; вони обробляють ті дані, що ми їм даєм. Якби ми не мали можливості введення інформації у наш ПК, то він не зміг би ніколи дати нам необхідну відповідь. Так само, як монітор дає нам можливість побачити, що ПК робить, пристрій уведення даних повідомляє вашому ПК, що ми жадаємо від нього і що робити.
Класичний пристрій уведення даних - клавіатура. Те, що ми наберем на ній, вводиться в пам'ять ЕОМ, аналізується, чи виконується запам'ятовується. Клавіатури всюдисущі, і вони - найбільш ефективний спосіб посилки наших думок ПК, але в них є недолік. Вони погано годяться для керування графікою. Малювання зображення з клавіатури - незручно.
Для обробки графіки нам потрібні графічні пристрої введення даних, що можуть транслювати образи у форму, засвоювану комп'ютером, і які дозволять нам керувати зображеннями найбільш природним способом. В області ПК маються тепер кілька загальних пристроїв керування позицією. Серед найбільш використовуваних і найбільш корисних - миша, куля трасування і графічний планшет. Якщо вам потрібно передати повне зображення в первісній формі, то зручне додавання до цього тріо - сканер. Оптичне символьне розпізнавання додасть здатність сканеру читати надрукований текст, чи інакше, автентичні здібності.
Кожен з цих пристроїв має сильні сторони й особливості. І кожен по мистецьки підвищує різні обчислювальні можливості в роботі з ПК.
Принципи введення та виведення інформації
Введення графічної інформації в ЕОМ для АСУ проводиться в три етапи. На першому етапі визначаються координати графічних елементів, на другому - координати перетворюються на цифровий код, на третьому - вони записуються в пам'ять ЕОМ і передаються для обробки в арифметичний пристрій (АП).
Визначення координат графічних елементів можна виробляти авто-матично і напівавтоматичним способами. Перетворення координат графічних елементів в цифровий код здійснюється декількома методами:
- В пам'ять ЕОМ записуються значення поточних координат всіх елементів;
- Графічна інформація представляється в аналітичному вигляді;
- Вихідні дані описуються на спеціальній графічній мові.
Всі перераховані методи і способи перетворення і подання в ЕОМ графічної інформації визначають вимоги, які пред'являються до технічних засобів перетворення інформації для ЕОМ в АСУ.
Пристрій введення графічної інформації (ПВГІ) - це пристрій, що перетворює графічні дані в машинні коди.
Будь-яку графічну інформацію можна розглядати як набір оптичних неоднорідностей, що відрізняються по яскравості і кольору. Таким чином, будь-які ПВГІ вирішує наступні задачі:
1. дискретизація зображення на елементи;
2.перетворення оптичної інформації в електричний аналоговий сигнал;
3. перетворення аналогового сигналу в цифровий код.
Кількість дискретних елементів визначається заданою точністю перед-уявлення графічної інформації. Обсягом інформації про графічному зображенні визначається швидкодія ПВГІ.
За методами дискретизації розрізняють ПВГІ автоматичного і напівавтоматичного типів. До автоматичним ПВГІ відносяться матричні, скану-ючі пристрої; до напівавтоматичним - телевізійні, акустичні, оптичні, електричні та електромеханічні пристрої .
У персональних комп'ютерах для відображення текстової та графічної інформації використовуються відеомонітори, що підключаються до відеоадаптера, розташованому в системному блоці комп'ютера і відеоадаптер визначає в основному характеристики відеосистеми ПК.
Пристрої введення графічної інформації
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 видимих до голосових. Хоча вони працюють по різним принципам, 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: автоматичних 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 автоматичних 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 введенням 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 (Диджитайзер), світлове перо, цифрові фотокамери, маніпулятор "миша" та інші.
Мишка
Пристрій ручного введення інформації - мишка - стає все більш вагомою і важливою. Управляти курсором або маркером на екрані за допомогою однієї клавіатури буває жахливо безглуздо, коли для цього є спеціальні пристрої-покажчики: «мишка» або трекбол, які прийнято називати координатними маніпуляторами, - це найпоширеніші сьогодні пристрою для дистанційного керування графічними зображеннями на екрані. Набирати які-небудь команди не потрібно, досить при роботі в програмі вказати мишкою потрібну операцію меню або іконку у вікні на екрані, а потім клацнути кнопкою. От і все, що потрібно, а інше зробить програма.
Мишки бувають з двома і трьома кнопками. Взагалі-то практично для всіх випадків життя на мишці достатньо двох кнопок.
Трекбол мало чим відрізняється від мишки. По суті - це та ж сама мишка, але перевернута догори кулею. Якщо мишку треба возити по столу щоб керувати переміщенням маркера на екрані, то в трекболі треба просто крутити пальцями або долонею саму кульку в різні боки.
У портативних комп'ютерах трекбол нерідко вбудовується прямо поруч із клавіатурою або пристібається з боку або спереду клавіатури комп'ютера. Втім, і для настільних комп'ютерів випускаються клавіатури з «вбудованим трекболом». А в самих портативних комп'ютерах замість мишки і трекбола тепер використовують крихітний пойнтер - невеликий кольоровий ричажок, що стирчить серед клавіш на клавіатурі, який, немов джойстик, можна натискати в різні боки.
Крім традиційних мишок, підключених до комп'ютера тоненьким кабелем, випускаються бездротові мишки, що передають інформацію з допомогою інфрачервоних або радiохвиль.
Пристрій і принцип роботи.
Механічні «миші». У них використовується маленький куля, яка виступає через нижню поверхню пристрою й обертається у міру її переміщення по поверхні. Перемикачі усередині миші визначають переміщення і напрямок руху кулі. Хоча куля може рухатися в будь-якому направленні, визначаються тільки чотири напрямки. Переміщення в кожному з них вимірюється в сотих частках дюйма. Після проходження цього дискретного відстані формується спеціальний сигнал для центрального блоку. Механічна миша практично може працювати на будь-якій поверхні. Можна обертати кульку навіть пальцем, але в цьому випадку виникнуть проблеми з натисканням кнопок. З іншого боку механічній миші потрібно якийсь простір. Механічним частинам властиві поломки.
Оптична миша. Тут замість крутящої кульки використовується промінь світла, скануючий координатну сітку, нанесену на спеціальну під-ложку. За допомогою такого механізму і визначається рух. Відсутність рухомих частин у такому пристрої підвищує його надійність. У цих приладах використовуються дві пари LED і фотодетекторів, що встановлюються на задній стінці. Одна пара орієнтована під прямим кутом по відношенню до іншої. Підкладка вкрита я безліччю жовтої і блакитної координатних сіток. Кожна пара LED і фотодетекторів визначають рух в обох напрямках при проходженні через відповідні сітки. Спеціальне покриття нижньої стінки миші полегшує ковзання по покритій пластиком підкладці. Великим недоліком оптичної миші є необхідність використовувати спеціальну підкладку. З одного боку, ви можете покласти її в будь-яке місце, і пристрій буде працювати. Але, з іншої сторони, така підкладка легко забруднюється, і пристрій перестає працювати. Та й саме пластикове покриття легко ушкоджується.
Сканери
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.
Сканер дозволяє оптичним шляхом вводити чорно-білу або кольорову друковану графічну інформацію з аркуша паперу. Відсканувавши малюнок і зберігши його у вигляді файлу на диску, можна потім вставити його зображення в будь-яке місце в документі за допомогою програми текстового процесора або спеціальної видавничої програми електронної верстки, можна обробити це зображення в програмі графічного редактора або відіслати зображення через факс-модем на телефакс, що знаходиться на іншому кінці світу.
Сканер - це очі комп'ютера. Спочатку вони створювалися саме для введення графічних образів, малюнків, фотографій, креслень, схем, графіків, діаграм. Однак, крім введення графіки, в даний час вони все ширше використовуються в досить складних інтелектуальних системах OCD (Optical Character Recognition), тобто оптичного розпізнання символів. Ці «розумні» системи дозволяють вводити в комп'ютер і читати текст.
Спершу текст вводиться в комп'ютер з паперу як графічне зображення, а потім комп'ютерна програма обробляє це зображення по складним алгоритмам і перетворює в звичайний текстовий файл, що складається з символів ASCII. А це означає, що текст книги або газетної статті можна швидко вводити в комп'ютер, зовсім не користуючись клавіатурою.
Сканери бувають різних конструкцій.
Ручний сканер. Це найпростіший і дешевий сканер. Ручний сканер, немов мишка, з'єднується кабелем з комп'ютером. При прокатуванні сканера по сторінці книги чи журналу, необхідне зображення зчитується і в цифровому коді вводитися в пам'ять комп'ютера. У ручному сканері роль привода зчитувального механізму виконує рука. Зрозуміло, що рівномірність переміщення сканера істотно позначається на якості вводиться в комп'ютер зображення. Ширина зображення, що вводиться для ручних сканерів звичайно не перевищує 4 дюймів (10 см). Сучасні ручні сканери можуть забезпечувати автоматичну «склеювання» зображення, тобто формують ціле зображення з окремо введених його частин. До основних переваг цих сканерів відносяться невеликі габаритні розміри і порівняно низьку ціну, однак домогтися 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.
Планшетний сканер. Це найбільш поширений тип сканерів. Спочатку він використовувався для сканування непрозорих оригіналів. Майже всі модулі мають знімну кришку, що дозволяє сканувати "товсті" оригінали (журнали, книги). Додатково деякі моделі можуть оснащуватися механізмом подачі окремих листів, що зручно при роботі з програмами розпізнавання текстів - OCR. В останні час багато фірм лідерів у виробництві площинних сканерів стали додатково пропонувати слайд-модуль (для сканування прозорих оригіналів). Слайд-модуль має своє, розташоване зверху, джерело світла. Такий слайд-модуль встановлюється на площинний сканер замість простої кришки і перетворює сканер в універсальний.
Барабанний сканер. Основна його відмінність 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 будь-які типи оригіналів.
На відміну від площинних сканерів зі слайд-модулем, барабанні можуть сканувати непрозорі і прозорі оригінали одночасно.
Принцип роботи
Механізми зчитування зображення базуються або на фотопомножувачах або на ПЗЗ (прилад із зарядовим зв'язком). Фотопомножувач найпростіше порівняти з радіолампним-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 світлового променя. ПЗЗ - відносно дешевий напівпровідниковий елемент досить малого розміру. ПЗЗ так само як і помножувач конвертує світлову енергію в електричний сигнал. Набір елементарних ПЗЗ-елементів розташовують послідовно в лінію, отримуючи лінійку для зчитування відразу цілого рядка, природно і висвітлюється відразу 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 мають більшу ніж барабанні сканери на фотопомножувача швидкодію.
Диджитайзер (Графічний планшет)
Диджитайзер - пристрій введення графічної інформації, що має поки порівняно вузьке застосування для деяких спеціальних цілей. Свою назву диджитайзери отримали від англійського digit - цифра. Тобто по-українськи їх можна назвати просто «оцифровувачі». Втім, є й більш милозвучна назва - цифрові перетворювачі.
Зазвичай диджитайзери виконуються у вигляді планшета. Тому такі пристрої часто називають графічними планшетами. Застосовується такий диджитайзер для координатного введення графічних зображень в системах автоматичного проектування, в комп'ютерній графіці та анімації. Треба відзначити, що це далеко не найшвидший і зручний спосіб побудови малюнків і креслень, особливо у випадку складної геометрії. Але зате графічний планшет забезпечує найбільш точне введення графічної інформації в комп'ютер.
Графічний планшет звичайно містить робочу площину, поруч з якою знаходяться кнопки управління. На робочу площину може бути нанесена допоміжна координатна сітка, що полегшує введення складних зображень в комп'ютер. Для введення інформації служить спеціальне перо або координатний пристрій з «прицілом», підключений кабелем до планшета. Сам диджитайзер також підключається до комп'ютера кабелем через порт зв'язку. Роздільна здатність таких графічних планшетів не менше 100 dpi (точок на дюйм).
У найдосконаліших і дорогих диджитайзерах введення інформації відбувається без спеціальних пер або прицілів, так як робоча поверхня планшета володіє «тактильною чутливістю», заснованої на використанні п'єзоелектричного ефекту. При натисканні на точку, розташовану в межах робочої поверхні планшета, під якою прокладено сітка з тонких провідників, на пластині п'єзоелектрики виникає різниця потенціалів. Координати цієї точки виявляються програмою драйвером, якасканує сітку провідників. Ця програма виконає відображення точки на екран монітора. П'єзоелектричні диджитайзери дозволяють креслити на робочій поверхні планшета, немов на звичайній креслярської дошці, і таким шляхом вводити навіть неіснуючі зображення. При цьому графічна інформація вводиться з роздільною здатністю 400 dpi.
Світлове перо
Світлове перо відноситься до напівавтоматичних 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, фокусуюча попадаюче на неї світло і направляюча його на світлочутливий елемент. Останній зв’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 пучків оптичних волокон, а світлочутливий елемент та підсилювачі розташовуються в окремій збірці. При такій конструкції розміри і маса пера зменшуються.
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’являючимся 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, 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 повнографічними 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, вимірювання конфігурації, заміну і так далі. Очевидно, що сигнал від світлового пера може бути отриманий тільки при торканні його точки екрана, де є світяще зображення, так що визначити яку-небудь крапку в темному місці екрана за допомогою пера неможливо. Для усунення цього недоліку в дисплеях растрового типу з пам'яттю регенерації передбачається режим так званий "негативного зображення", коли висвічуються всі крапки формату кадру, крім тих, через які проведено графічні образи. Здійснюється цей режим простим інвертуванням імпульсів модуляції, потрапляючих 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 якою-небудь ознакою. Якщо в процесі торкання екрана перо зафіксувало точку, що відноситься до певного графічного елемента, то блок управління дисплея повинен забезпечити, наприклад, мерехтіння цього елемента або зміну його яскравості, що дозволяє оператору судити про успішність його дії.
Принцип роботи світлового пера в режимі позиціонування нових графічних елементів. При цьому режимі схема управління дисплеєм виводить на екран в деякій точці зображення "курсору" або перехрестя. Воно використовується як візуальна опорна точка на екрані. "Захопивши" зображення курсору світловим пером, оператор переміщає його 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 вертикальні і горизонтальні відрізки, іноді це може бути невелике 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 розміщення та пересування курсору здійснюється безперервно. При визначенні певних умов можливий "відрив" світлового пера від курсору. Тоді останій залишається нерухомим і повинен бути знову "захоплений" оператором. У процесі руху курсору можуть бути реалізовані різні режими, які задаються через функціональну клавіатуру: висвічування точок в окремих фіксованих курсором позиціях, проведення векторів або дуг через задані точки, безперервне "малювання" і т.д.
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 пер 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 зображенні і високій роздільній здатності екрану залишається до кінця не вирішеною.
Пристрої виведення графічної інформації
Пристрої відображення інформації (ПВІ) широко використовуються для виведення алфавітно-цифрової та графічної інформації, відображення довідкових даних по об'єктах контролю та управління технологічними процесами. Пристрої відображення інформації дозволяють надавати людині інформацію у найсприятливішому вигляді типу текстів, таблиць, рисунків, діаграм. Висока швидкодія більшості пристроїв відображення дозволяє використовувати їх у реальному масштабі часу.
Пристрої відображення можна класифікувати:
а) за методом використання;
б) за часом поновлення інформації;
в) за використанням символів;
г) за технічною реалізацією.
Так, за методом використання ПВІ поділяються на групові та індивідуальні. Групові ПВІ є пристроями колективного використання, вони мають великий розмір екрана, розвинуте математичне забезпечення функціональних можливостей. Такі пристрої встановлюють в диспетчерських пунктах або залах керування польотами і дозволяють взаємодіяти з інформацією значній кількості операторів. Пристрої індивідуального використання відрізняються малими габаритами, вони призначені для взаємодії з одним або двома операторами.
В залежності від характеру задач можливі два режими поновлення інформації. Перший режим дозволяє відслідковувати відображення безперервно в режимі реального часу, а другий дозволяє дискретне відображення через певні проміжки часу. Робота ПВІ в реальному масштабі часу має на увазі наявність такого спостереження оператором візуальної інформації, коли забезпечується її повне сприйняття. В другому випадку інформація надається оператору з затримкою. Припустимість затримки визначається швидкістю протікання процесів в інформаційній системі.
За використанням символів поділ проводиться на алфавітно-цифрові, графічні та мнемонічні. За конкретною технічною реалізацією поділ ПВІ ведеться на пристрої на основі: електронно-променевих трубок безпосереднього відображення; електронно-променевих трубок з проектуванням на екран; газорозрядних, електролюмінісцентних, квантових та інших пристроїв індикації.
До основних характеристик пристроїв відображення інформації відносяться:
Швидкодія;
Об'єм інформації, що відображається;
Спосіб відображення інформації;
Параметри зображення;
Метод зв'язку з ЕОМ.
До пристроїв виведення графічної інформації відносять дисплей, принтери, плотери.
Дисплей
Найважливішою з периферійних систем є відео система, що призначена для виводу текстової та графічної інформації. Відео система складається, в основному, з двох частин: відеоадаптера і дисплею. Відеоадаптер – це електронна схема, яка взаємодіючи з процесором, формує зображення. Дисплей візуалізує сформоване зображення на екрані.
Дисплеї за принципом роботи поділяють, на такі що діють:
На основі електронно-променевих трубок;
На рідких кристалах;
Більшість сучасних настільних комп’ютерів використовують монітори на базі електронно-променевих трубок, саме завдяки їхній низькій вартості та великих графічним можливостям. Він полягає в тому, що пучок електронів, що вилітають з електронної пушки, потрапляючи на екран, вкритий люмінофором, викликає його світіння. На шляху пучка електронів переважно знаходяться допоміжні електроди: відхиляюча система, що дозволяє змінити напрям пучка і модулятор, який регулює яскравість зображення.
Важливими характеристиками дисплею є:
Роздільна здатність;
Кадрова частота;
Крок пік селів;
Розмір екрана по діагоналі.
Роздільна здатність – це величина, що визначається числом елементів зображення на екрані, котрі встановлюються по горизонталі та вертикалі.
Кадрова частота – це кількість кадрів, які відображаються на екрані протягом однієї секунди. Вона вимірюється в герцах, і значно впливає на стійкість зображення.
Крок пікселів – визначає чіткість зображення – чим більший крок, тим більша зернистість зображення. Всі сучасні монітори мають крок пік селів від 0,24 до – 0,28 мм.
Розмір екрана по діагоналі – це довжина діагоналі екрану в дюймах. Відповідно до довжини діагоналі дисплеї поділяють на: 9”, 14”, 15”, 17”, 19”, 20”, та 21”. Дисплеї з великим розміром діагоналі є зручними, оскільки дозволяють в більшому масштабі переглядати дрібні деталі зображення, їх широко використовують в графічних та видавничих програмах.
Один з найперспективніших напрямів розвитку пристроїв відображення є плоскі екрани, в яких використано рідкі кристали. Гідро кристалічні екрани нині складають практично весь ринок моніторів для портативних комп’ютерів.
Кожна точка зображення на рідкокристалічному дисплеї є собою відповідним РК – елементом. Отже, весь екран дисплею – це матриця цих елементів. Принцип роботи такого дисплею полягає в проходженні чи не проходженні світлових променів через намагнічений РК – елемент. Керують намагніченістю елементів прозорі електроди, що утворюють дві площини, між якими знаходиться матриця РК – елементів. Існує два основних методи, що використовуються для адресації РК – елементів: прямий і непрямий. Ці методи мають багато спільного, але між ними є деякі відмінності. При використанні прямої адресації адресації елементів матриці, кожна точка зображення, що виробляється, активується подачею напруги на відповідний адресний провідник – електрод для рядка і, відповідно, для стовпчика. При такому способі керування точкою зображення кажуть також, що використовується пасивна матриця РК – елементів. Цей метод має декілька недоліків: неможливо досягнути високої контрастності зображення, тому що електричне поле виникає не тільки в точці перетину адресних провідників, але й на всьому шляху поширення струму, зміна зображення при цьому виконується досить інерційно.
Принтери
Принтери призначені для виведення інформації на тверді носії, здебільшого на папір. Існує велика кількість різноманітних моделей принтерів, що різняться принципом дії, інтерфейсом, продуктивністю та функціональними можливостями. За принципом дії розрізняють: матричні, струменеві та лазерні принтери.
Матричні принтер
До недавнього часу були найпоширенішими пристроями виведення інформації, оскільки лазерні були дорогими, а струменеві мало надійними. Основною перевагою є низька ціна та універсальність, тобто спроможність друкувати на папері любої якості.
Принцип дії. Друкування відбувається за допомогою вбудованої у друкуючий вузол матриці, що складається з декількох голок. Папір втягується у принтер за допомогою валу. Між папером та друкуючим вузлом розташовується фарбуюча стрічка. При ударі голки по стрічці, на папері з'являються точки. Голки, що розташовані у друкуючому вузлі керуються електромагнітом. Сам друкуючий вузол пересувається по горизонталі і керується кроковим двигуном. Під час просування друкуючого вузла по рядку, на папері з'являються відбитки символів, складених із точок. В пам'яті принтера містяться коди окремих літер, знаків тощо. Ці коди визначають, які голки і в який момент слід активізувати для друкування певного символу. Матриця може мати 9, 18 або 24 голки. Якість друкування 9-голковими принтерами невисока. Для підвищення якості, можливе друкування 2-х та 4-х кратним проходженням по рядку. Матриця з 24 голками є стандартом для сучасних матричних принтерів. Голки розташовані у два ряди по 12 у кожному. Якість друкування значно вище. Матричні принтери дозволяють друкувати відразу декілька копій документа. Для цього аркуші перекладають копіювальною калькою. Матричні принтери не вимогливі і можуть друкувати на поверхні любого паперу - картках з картону, рулонному папері тощо.
Характеристики матричних принтерів:
Швидкість друку. Вимірюється кількістю знаків, що друкуватимуться за секунду. Одиниця виміру cps (character per second - символів у секунду). Виробники вказують максимальну швидкість друкування у чорновому режимі (однопрохідне друкування). Однак, при виборі принтера слід врахувати, що для режиму підвищеної якості, а також при виводі графічних зображень, ця величина значно менша.
Об'єм пам'яті. Матричні принтери обладнані внутрішньою пам'яттю (буфером), що приймає дані від комп'ютера. У дешевих моделях об'єм буфера складає 4-6 Кбайт. У дорожчих сягає 175 Кбайт. Чим більше пам'яті, тим менше принтер звертається до комп'ютера за певною порцією даних, що дозволяє центральному процесору виконувати інші задачі. Друкування може відбуватись у фоновому режимі.
Роздільна здатність. Вимірюється кількістю точок, що друкуються на одному дюймі. Одиниця виміру dpi (dot per inch - точок на дюйм). Цей показник важливий для друкування графічних зображень.
Колірність друку. Існує декілька моделей кольорових матричних принтерів. Але, якість друкування 24-голчатим принтером із застосуванням різноколірної стрічки набагато гірше ніж якість друкування на струменевому принтері.
Шрифти. В пам'ять багатьох принтерів вбудовано широкий набір шрифтів. Але друкування може відбуватись любим шрифтом True Type, розроблених для операційної системи Windows.
Струменеві принтери
Перші струменеві принтери випустила фірма Hewlett Packard. Принцип дії подібний до принципу дії матричних принтерів, але замість голок у друкуючому вузлі розташовані капілярні розпилювачі та резервуар із чорнилом. У середньому, число розпилювачів від 16 до 64, але існують моделі, де кількість розпилювачів сягає для чорних чорнил до 300, а для кольорових до 416. Резервуар із чорнилами може розташовуватися окремо і через капіляри з'єднуватись з друкуючим вузлом, а може бути вбудованим у друкуючий вузол і замінятись разом із ним. Кожна конструкція має свої недоліки та переваги. Вбудований у друкуючий вузол резервуар являє собою конструктивно окремий пристрій (картридж), який дуже легко замінити. Більшість сучасних струменевих принтерів дозволяють використовувати картриджі для чорно-білого та кольорового друку.
Принцип дії. Існує два методи розпилення чорнила: п'єзоелектричний метод та метод газових пухирців. У кожному розпилювачі п'єзоелектричного вузла встановлено плоский п'єзоелемент, що зв'язаний з діафрагмою. При друці він стискує й розтискує діафрагму, викликаючи розпилення чорнил через розпилювач. При попаданні потоку аерозолю на носій, друкується точка (використовується в моделях принтерів фірм Epson, Brother). При методі газових пухирців, кожний розпилювач обладнано нагріваючим елементом. Якщо через цей елемент проходить мікросекундний імпульс току, чорнила нагріваються до температури кипіння, і утворюються пухирці, які витискують чорнила з розпилювача, що утворюють відбитки на носії (використовується в моделях принтерів фірм Hewlett Packard, Canon).
Кольоровий друк виконується шляхом змішування різних кольорів у певних пропорціях. Переважно, у струменевих принтерах реалізується колірна модель CMYK (Cyan-Magenta-Yellow). Змішування не може надати чистий чорний колір і тому в складову входить чорний колір (Black). При кольоровому друкуванні картридж містить 3 або 4 резервуари з чорнилами. Друкуючий вузол проходить по одному місцю аркуша декілька разів, додаючи потрібну кількість чорнил різного кольору. Після змішування чорнил, на аркуші з'являється ділянка потрібного кольору.
Характеристики струменевих принтерів:
Швидкість друкування. Друкування у режимі нормальної якості складає 3-4 сторінки у хвилину. Кольоровий друк трохи довший.
Якість друкування. Дорогі моделі струменевих принтерів із великою кількістю розпилювачів забезпечують високу якість зображення. Але велике значення має якість і товщина паперу. Щоб позбутися ефекту розтікання чорнил, деякі принтери застосовують підігрів паперу.
Роздільна здатність. Для друкування графічних зображень роздільна здатність складає від 300 до 720 dpi.
Вибір носія. Друк неможливий на рулонному папері.
Основним недоліком є засихання чорнил у розпилювачах. Усунути це можна лише заміною картриджа. Щоб не допустити засихання принтери обладнані пристроями очищення розпилювачів. По ціні та якості струменеві принтери ідеально підходять для домашнього користування. Заправка чорнилом не є дорогою й банки чорнила вистачає на декілька років.
Лазерні принтери
Сучасні лазерні принтери дозволяють досягнути найбільш високої якості друку. Якість наближена до фотографічної. Основний недолік лазерних принтерів є висока ціна, але ціни мають тенденцію до зниження.
Принцип дії. У більшості лазерних принтерів використовується механізм друкування, як у копіювальних апаратах. Основним вузлом є рухомий барабан, що наносить зображення на папір. Барабан являє собою металічний циліндр, що покритий шаром напівпровідника. Поверхня барабана статично заряджається розрядом. Промінь лазера, що скерований на барабан, змінює електростатичний заряд у точці попадання і створює на поверхні барабана електростатичну копію зображення. Після цього, на барабан наноситься шар фарбуючого порошку (тонера). Частки тонера притягаються лише до електрично заряджених точок. Папір втягується з лотка і йому передається електричний заряд. При накладанні на барабан, аркуш притягає на себе частки тонера з барабана. Для фіксації тонера, папір знов заряджається й проходить між валами, нагрітими до 180 градусів. По закінченні, барабан розряджається, очищується від тонера і знов використовується.
При кольоровому друці зображення формується змішуванням тонерів різного кольору за 4 проходження аркуша через механізм. За кожен прохід на папір наноситься певна кількість тонера одного кольору. Кольоровий лазерний принтер є складним електронним пристроєм з 4 резервуарами для тонера, оперативною пам'яттю, процесором та жорстким диском, що відповідно збільшує його габарити та ціну.
Основні характеристики лазерних принтерів:
Швидкість друкування. Визначається швидкістю механічного протягування аркуша та швидкістю обробки даних, що надходять із комп'ютера. Середня швидкість друку 4-16 сторінок за хвилину.
Роздільна здатність. У сучасних лазерних принтерах сягає 2400 dpi. Стандартним вважається значення в 300 dpi.
Пам'ять. Робота лазерного принтера пов'язана з величезними обчисленнями. Наприклад, при роздільній здатності 300 dpi, на сторінці формату А4 буде майже 9 млн. точок, і потрібно розрахувати координати кожної з них. Швидкість обробки інформації залежить від тактової частоти процесора та об'єму оперативної пам'яті принтера. Об'єм оперативної пам'яті чорно-білого лазерного принтера складає не менше 1 Мбайт, у кольорових лазерних принтерах значно більше.
Папір. Використовується якісний папір формату А4. Існують моделі для формату А3. У деяких лазерних принтерах є можливість використання рулонного паперу.
Термін роботи та якість роботи лазерного принтера залежить від барабана. Ресурс барабана дешевих моделей 40-60 тисяч сторінок.
Під'єднання принтера
Після фізичного під'єднання до комп'ютера, принтер потрібно програмно встановити та налаштувати. У Windows процесом друкування керує не програма, а операційна система. Тому налаштування виконується за допомогою програми Control Panel, після чого принтер стає доступним для всіх програм. Керування принтером здійснюють драйвери. Вони поставляються разом із принтером, але драйвер популярних моделей містяться у комплекті Windows. При відсутності "рідного" драйвера, можна спробувати підібрати подібний з набору існуючих драйверів або знайти в Інтернеті на сайті фірми-виробника.
Плотери
Плотер – це пристрій, призначений для виведення графічних зображень на тверді копії великого формату. Існує досить багато типів плоттерів, які відповідають різним вимогам щодо розміру, роздільної здатності, кількості кольорів створюваних зображень, швидкості їх виводу. В загальному всі існуючі на нинішній день плоттери умовно можна поділити на планшетні і барабанні. В планшетних плоттерах папір нерухомий, а виконуючий пристрій переміщується по двох осях. Барабанні або рулонні плоттери переміщають по одній осі папір, а перпендикулярно – виконуючий пристрій.
Обидва типи плотерів використовують для виведення графіків, діаграм і креслень, характерних для завдань, пов’язаних, наприклад, з САПР. Вони можуть працювати з форматом паперу від А4 до А0.
За способом створення зображення їх поділяють на плоттери:
На перах;
Струменеві.
Плоттери, які використовують різні типи пера створюють зображення, наносячи його на тверду копію за допомогою спеціального пристрою, що нагадує перо. Вони мають змогу використовувати від 1 до 8 різноманітних кольорів, кожен з яких наноситься відповідним пером.
Струменевий плотер
Струменева технологія створення зображення відома з 70-х років, але справжній її прорив на ринку став можливий тільки з розробкою фірмою Canon технології створення реактивної бульбашки (Bubblejet) - спрямованого розпилення чорнила на папір за допомогою сотень дрібних форсунок одноразової друкуючої головки. Кожній форсунці відповідає свій мікорскопічний нагрівальний елемент (терморезистор), який миттєво (за 7-10 мкс) нагрівається під впливом електричного імпульсу. Чорнила закипають, і пари створюють пухирець, який виштовхує з форсунки краплю чорнила. Коли імпульс закінчується, терморезистор так само швидко остигає, а пухирець зникає.
Друкуючі головки можуть бути "кольоровими" і мати відповідну кількість груп форсунок. Для створення повноцінного зображення використовується стандартна для поліграфії колірна схема CMYK, що використовує чотири кольори: Cyan - блакитний, Magenta - пурпуровий, Yellow - жовтий і Black - чорний. Складні кольори утворюються шляхом змішування основних, причому отримання відтінків різних кольорів досягається шляхом згущення або розрідження точок відповідного кольору у фрагменті зображення (аналогічний спосіб використовується при отриманні різних відтінків "сірого" при виведенні монохромних зображень).
Струменева технологія має ряд переваг. Сюди можна віднести простоту реалізації, високу роздільність, низьку споживану потужність та відносно високу швидкість друку. Прийнятна ціна, висока якість і великі можливості роблять СП серйозним конкурентом перових пристроїв. Попит на СП з боку працюючих з настільними видавничими системами і користувачів систем автоматизованого проектування, що випускають складні креслення формату А0, зростає, однак невисока швидкість виведення графічної інформації та вицвітання з часом отриманого кольорового зображення без прийняття спеціальних заходів обмежує їх застосування.
Плотери на основі термопередачі
Відмінність цих плотерів полягає в тому, що в них між термонагрівачами і папером (або прозорою плівкою!) розміщується "Донорний кольороносій" - тонка, завтовшки 5-10 мкм, стрічка (наприклад, лавсанова), звернена до паперу барвним шаром, виконаним на восковій основі з низькою (менше 100С) температурою плавлення.
На донорній стрічці послідовно нанесені області кожного з основних кольорів розміром, відповідним листу використовуваного формату. У процесі виведення інформації паперовий лист з накладеною на нього донорної стрічки проходить під друкуючої головкою, яка складається з тисяч дрібних нагрівальних елементів. Віск у місцях нагріву розплавляється, і пігмент залишається на листі. За один прохід наноситься один колір. зображення виходить за чотири проходу. Таким чином, на кожен лист кольорового зображення витрачається в чотири рази більше фарбувальної стрічки, ніж на лист монохромного.
Зважаючи на дорожнечу кожного відбитка ці плоттери використовуються в складі засобів автоматизованого проектувався для високоякісного виводу об'єктів тривимірного моделювання, у системах картографії, де потрібна висока якість відтворення кольорів, та рекламними агенціями для виведення плакатів і транспарантів для барвистих презентацій.
Лазерний плоттер
Ці плотери базуються на електрографічний технології, в основу якої покладено фізичні процеси внутрішнього фотоефекту у світлочутливих напівпровідникових шарах селеновмісних матеріалів і силовий вплив електростатичного поля. Проміжний носій зображення (обертовий селеновий барабан) у темряві може бути заряджений до потенціалу в сотні вольт. Промінь світла знімає цей заряд, створюючи приховане електростатичне зображення, яке притягує намагнічений дрібнодисперсний тонер, прикріплений потім механічним шляхом на папір. Після цього папір з нанесеним тонером проходить через нагрівач, в результаті чого частки тонера запікаються, створюючи зображення.
Деякий час тому створення прихованого зображення на барабані здійснювалося виключно за допомогою лазера. Для управління переміщенням лазерного променя служила складна система обертових дзеркальних багатогранників чи призм або лінз. Внаслідок цього плотери, що використовують лазери, бояться трясіння і ударів, які можуть збити налаштування.
Уникнути складнощів з оптикою і зробити систему простіше, легше і надійніше дозволило застосування лінійок крапкових напівпровідникових світло діодів (Light-emitting diode - LED).
Лазерні і LED-плотери зважаючи на високу швидкодії (аркуш формату А1 виводиться менше ніж за півхвилини) зручно використовувати як мережеві пристрої, і вони мають в стандартній комплектації адаптор мережевого інтерфейсу. Не менш важливо і те, що ці плотери можуть працювати на звичайному папері, що скорочує експлуатаційні витрати.
LED-плотери стають все більш популярними, хоча за вартістю можна порівняти з монохромними електростатичними.
Область їх застосування: складний технічний дизайн, архітектура, картографія та інше, тобто скрізь, де вимоги до продуктивності і якості результатів високі, але наявність кольору не потрібно.
Час від часу передрікає появу кольорових лазерних плотерів, але поки що це занадто дорого.
Висновок
На сьогоднішній день комп’ютерна графіка відіграє одну з найголовніших ролей в створюванні різноманітних речей, починаючи з архітектурних закінчуючи мікросхемами, грає головну роль в робототехніці від створення робота, його моделювання, до дистанційнаго керування ним. Тому, дякуючи постійному вдосконаленню пристроїв вводу–виводу, розширенню їх модифікації, збільшення роздільної здатності, градацій кольору – системи автоматизованого проектування все більш наближаються до найточнішого проектування та моделювання, більш наочного сприйняття об’єкта.
Використана література
Алиев Т.М., Вигдоров Д.И. Системы отображения информации - Москва: Высшая кола, 1988.
Голицына О.Л., Максимов Н.В., Партыка Т.Л., Попов И.И. Информационные технологии: Учебник. - М.: Форум: ИНФА-М. 2006.
Наумчук О.М. Основи систем автоматизованого проектування: Інтерактивний комплекс навчально-методичного забезпечення. – Рівне: НУВГП, 2008. - 136 с.
Сидоренко В.М. Інженерна та комп`ютерна графіка. Навчальний посібник (рек. МОН України) В: КНЕУ c. 336 2007 р.
Кормановський С. І., Слободянюк О. В., Пащенко В. Н. Інженерна та комп’ютерна графіка. Навчальний посібник. - Вінниця: ВНТУ, 2006. – 118 с.
Авдеев В.А. Периферийные устройства: интерфейсы, схемотехника, программирование - Москва, ДМК Пресс, 2009 г. - 848 с. ISBN: 978-5-94074-505-1.
http://nuwm.rv.ua/library/text.
http://www.svit-pk.cpto1.vn.ua/page.php?id=98.