Устройства предназначенные для вывода информации. Дополнительные устройства

Монитор

Монитор является устройством визуального отображения всех видов информации, которое подключается к видеокарте ПК.

Различают монохромные и цветные мониторы, алфавитно-цифровые и графические мониторы, мониторы на электронно-лучевой трубке и жидкокристаллические мониторы.

Электронно-лучевые мониторы ($CRT$)

Изображение создается с помощью пучка электронов, которые выпускает электронная пушка. Высокое электрическое напряжение разгоняет пучок электронов, который падает на внутреннюю поверхность экрана, покрытую люминофором (вещество, которое светится под действием пучка электронов). Система управления пучком прогоняет его построчно по всему экрану (создает растр) и регулирует его интенсивностью (яркостью свечения точки люминофора).

$CRT$-монитор излучает электромагнитные и рентгеновские волны, высокий статический электрический потенциал, которые оказывают неблагоприятное воздействие на здоровье человека.

Рисунок 1. Электронно-лучевой монитор

Жидкокристаллические мониторы ($LCD$) на базе жидких кристаллов

Жидкокристаллические мониторы (ЖК) сделаны из жидкого вещества, которое обладает некоторыми свойствами кристаллических тел. При воздействии электрического напряжения молекулы жидких кристаллов могут изменять свою ориентацию и изменять свойства светового луча, который проходит сквозь них.

Преимуществом жидкокристаллических мониторов перед $CRT$-мониторами является отсутствие вредных для человека электромагнитных излучений и компактность.

Изображение в цифровом виде хранится в видеопамяти, которая размещена на видеокарте. Изображение на экран монитора выводится после считывания содержимого видеопамяти и отображения его на экран.

Стабильность изображения на экране монитора зависит от частоты считывания изображения. Частота обновления изображения современных мониторов $75$ и более раз в секунду, что делает незаметным мерцание изображения.

Рисунок 2. Жидкокристаллический монитор

Принтер

Определение 2

Принтер - периферийное устройство, предназначенное для вывода числовой, текстовой и графической информации на бумажный носитель. По принципу действия различают лазерный, струйный и матричный принтер.

Обеспечивает практически бесшумную печать, которая формируется за счет эффектов ксерографии. Страница печатается сразу целиком, что обеспечивает высокую скорость печати (до $30$ страниц в минуту). Высокое качество печати лазерных принтеров обеспечивается за счет высокой разрешающей способности принтера.

Рисунок 3. Лазерный принтер

Обеспечивает практически бесшумную печать достаточно высокой скорости (до нескольких страниц в минуту). В струйных принтерах печать выполняет чернильная печатающая головка, выбрасывающая под давлением чернила из мельчайших отверстий на бумагу. Печатающая головка, перемещаясь вдоль бумаги, оставляет строку символов или полоску изображения. Качество печати струйного принтера зависит от разрешающей способности, которая может достигать фотографического качества.

Рисунок 4. Струйный принтер

Является принтером ударного действия, который формирует знаки с помощью нескольких иголок, расположенных в головке принтера. Бумагу втягивает крутящийся вал, а между бумагой и головкой принтера проходит красящая лента.

На печатающей головке матричного принтера расположен вертикальный столбец маленьких стержней (обычно $9$ или $24$), которые магнитное поле «выталкивает» из головки и они ударяют по бумаге (через красящую ленту). Печатающая головка, перемещаясь, оставляет на бумаге строку символов.

Скорость печати матричных принтеров низкая, производят много шума и качество печати не высокое.

Рисунок 5. Матричный принтер

Графопостроитель (плоттер)

Определение 3

Устройство, предназначенное для сложных и широкоформатных графических объектов (плакатов, чертежей, электрических и электронных схем и пр.) под управлением ПК.

Изображение наносится пером. Используется для получения сложных конструкторских чертежей, архитектурных планов, географических и метеорологических карт, деловых схем.

Рисунок 6. Плоттер

Проектор

Определение 4

Мультимедийный проектор (мультимедиапроектор) – автономный прибор, который обеспечивает передачу (проецирование) на большой экран информации от внешнего источника, которым может быть компьютер (ноутбук), видеомагнитофон, DVD-проигрыватель, видеокамера, документ-камера, телевизионный тюнер и т.п.

$LCD$-проекторы. Изображение формируется с помощью просветной жидкокристаллической матрицы, которых у $3LCD$ моделей три (по одной для каждого из трех основных цветов). $LCD$-технология является сравнительно недорогой, поэтому часто используется в моделях различного класса и назначения.

Рисунок 7. LCD-проектор

$DLP$-проекторы. Изображение формируется отражающей матрицей и цветовым колесом, которое позволяет использовать одну матрицу для последовательного отображения всех трех основных цветов.

Рисунок 8. DLP-проектор

$CRT$-проекторы. Изображение формируется с помощью трех электронно-лучевых трубочек базовых цветов. Сейчас практически не используются.

Рисунок 9. CRT-проектор

$LED$-проекторы. Формирование изображения происходит с помощью светодиодного излучателя света. К преимуществам относится длительный срок службы, который в разы превышает срок службы проекторов с лампой, возможность создания сверхпортативных моделей, которые могут поместиться даже в карман.

Рисунок 10. LED-проектор

$LDT$-проекторы. В моделях используется несколько лазерных генераторов света. Технология позволяет создавать компактные проекторы с очень высокой яркостью.

Устройства вывода звуковой информации

Встроенный динамик

Определение 5

Встроенный динамик - простейшее устройство, предназначенное для воспроизведения звука в ПК. Встроенный динамик являлся основным устройством воспроизведения звука до тех пор, пока не появились недорогие звуковые платы.

В современных ПК динамик используется для подачи сигналов об ошибках, в частности при работе программы POST. Некоторые программы (например, Skype) всегда дублируют вызывной сигнал на динамик, но не выводят через него звук разговора.

64-битная Windows не поддерживает работу встроенного динамика, что связано с конфликтом средств реабилитации и управления питанием звуковой платы.

Устройства для вывода звуковой информации, которые подключаются к выходу звуковой платы.

Рисунок 11. Колонки и наушники

1. Монитор (дисплей ) относится к основным устройствам любого ПК, без которого невозможна эффективная работа. В процессе работы на экране дисплея отображаются как вводимые пользователем команды и данные, так и реакция системы на них.

Мониторы могут работать в двух режимах: текстовом и графическом. В тестовом режиме мониторы способны воспроизводить только ограниченный набор символов, причём символы могут выводиться только в определенные позиции экрана (чаще всего на экран можно вывести 24 или 25 строк по 40 или 80 символов в строке); в графическом –отображают как графическую, так и текстовую информацию, при этом экран разбит на множество точек (пикселей), каждая из которых может иметь тот или иной цвет. Из этих светящихся точек и формируется изображение.

По количеству воспроизводимых цветов мониторы бывают монохромными и цветными. Монохромные устройства способны воспроизводить информацию только в каком-либо одном цвете, возможно, с различными оттенками (градациями яркости). Цветные дисплеи обеспечивают отображение информации в нескольких оттенках цвета (от 16 оттенков до более чем 16 млн). Фактически, современные дисплеи могут отображать столько оттенков, сколько позволяет видеокарта, память которой хранит информацию о цветах точек экрана.

По принципам формирования изображения различают дисплеи на основе электронно-лучевой трубки, жидкокристаллические, плазменные, светодиодные.

Дисплеи на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ) работают подобно телевизору. Под воздействием электрических полей в «электронной пушке» разгоняется поток электронов. Далее при помощи электромагнитных полей пучок отклоняется в нужную сторону. Затем этот поток фокусируется, доходит до экрана и заставляет светиться маленькое пятнышко люминофора (зерно экрана) с яркостью, пропорциональной интенсивности пучка. Так работают монохромные устройства. В цветных мониторах зерно экрана составляют три пятнышка люминофора разного цвета (красного, зелёного и синего) и потоки электронов посылаются тремя «пушками», причём электронный луч для каждого цвета должен попадать на свой люминофор. Преимущества: современные ЭЛТ-дисплеи имеют высокое качество изображения, достаточно дёшевы и надёжны. Недостатки: такие дисплеи достаточно громоздки, потребляют много энергии, имеют более высокий уровень излучения, чем дисплеи других типов.

Жидкокристаллические дисплеи или LCD-дисплеи. Их действие основано на эффекте потери жидкими кристаллами своей прозрачности при пропускании через них электрического тока. Преимущества: жидкокристаллические дисплеи не создают вредного для здоровья пользователя излучения, наиболее экономичны в потреблении энергии, обеспечивают хорошее качество изображения. Недостатки: если смотреть на экран сбоку, то почти ничего нельзя разглядеть.

Газо-плазменные дисплеи. Действие основано на свечении газа при пропускании через него электрического тока. Схема такова: имеются два листа, между ними инертный газ; один из листов прозрачный, а на втором расположены электроды, на которые подаётся напряжение. Обычно газо-плазменные индикаторы состоят из нескольких подобных элементарных ячеек, число точек в каждой из которых подобрано наиболее оптимальным образом для отображения одиночных символов.

Светодиодные матрицы (LED-дисплеи). Обычно применяются во встроенных ЭВМ (используемых в автоматизированных линиях на промышленном производстве, в робототехнике и так далее) для отображения небольших объёмов текстовой информации.

Размер экрана по диагонали;

Размер зерна экрана – расстояние в миллиметрах между двумя соседними люминофорами одного цвета;

Разрешающая способность – число пикселей (точек экрана) по горизонтали и вертикали. Она зависит от размера экрана и размера зерна экрана, но может изменяться (в определённых пределах) с помощью программной настройки;

Число передаваемых цветов (зависит от объема памяти видеокарты);

Частота кадровой развёртки (частота синхронизации) – это число изображений на экране монитора, перерисовываемых лучом электронной трубки за единицу времени. Измеряется в герцах.

Соответствие стандартам безопасности: мониторы с внутренним экранированием и пониженным уровнем излучения, допустимый уровень излучения монитора, антибликовое покрытие и т.д.

2. Видеокарта – это устройство, управляющее дисплеем и обеспечивающее вывод изображений на экран. Она определяет разрешающую способность дисплея и количество отображаемых цветов. Сигналы, которые получает дисплей формируются именно видеокартой.

Возможности ПК по отображению информации определяются совокупностью (и совместимостью) технических характеристик дисплея и его видеокарты, то есть видеосистемы в целом. Практически все современные видеокарты принадлежат к комбинированным устройствам и помимо главной своей функции – формирования видеосигналов – осуществляют ускорение выполнения графических операций. Для этого на видеокарте устанавливаются специальные процессоры, позволяющие выполнять многие операции с графическими данными без использования центрального процессора. Такие устройства называются видеоадаптерами. Они значительно ускоряют вывод информации на экран дисплея при работе с графическими программными оболочками, трёхмерной графикой и при воспроизведении динамических изображений.

3. Принтер – печатающее устройство для получения «твёрдой» копии документа. Все печатающие устройства подразделяются по принципу работы на матричные, струйные, лазерные.

Принцип действия матричных принтеров состоит в том, что головка с иголками, ударяя по красящей ленте, оставляет на бумаге сформированный из набора точек символ. Достоинствами принтеров данного типа является высокая надежность и низкая стоимость расходного материала. Недостатки: сильный шум, низкое качество и скорость печати, отсутствие автоматической подачи бумаги.

В струйных принтерах через специальные отверстия – сопелы – под давлением выдуваются чернила, тем самым формируя изображение. Их производительность заметно выше, чем у матричных принтеров. Работают они бесшумно, имеют достаточно высокое качество печати а автоматическую подачу бумаги. Основное достоинство – доступная цветная печать. Недостатки: высокая стоимость расходного материала, при попадании влаги на изображение ведет к его растеканию.

Работа лазерных принтеров основана на принципе ксерографии – изображение переносится на бумагу со специального барабана, к которому электрически притягиваются частички специальной краски (тонера). При прокатывании листа бумаги вдоль барабана рисунок переносится на бумагу, а затем фиксируется за счёт нагрева или давления. Лазерные принтеры работают очень тихо и значительно быстрее матричных и струйных принтеров и дают отпечатки высокого качества – очень чёткие, контрастные. Недостатки: требует бумагу очень высокого качества, дорогая цветная печать.

Основные пользовательские характеристики:

Разрешающая способность;

Скорость печати определяется двумя факторами – временем механической протяжки бумаги и скоростью обработки поступающих данных;

объем памяти; принтеры, как правило, оборудованы процессором и внутренней памятью (буфером), которые принимают и обрабатывают данные.

4. Плоттер или графопостроитель. Плоттер является устройством вывода, которое применяется только в специальных областях. Он предназначен для вывода таких графических материалов, как чертежи, графики, схемы, диаграммы, входящие в комплект конструкторской или технологической документации. Пишущий узел имеет несколько штифтов для закрепления специальных фломастеров. Штифты могут подниматься над бумагой (линия не рисуется) или опускаться для рисования. Узел перемещается вдоль бумаги по специальным направляющим. Плоттеры бывают планшетными и рулонными.

5. Видеопроекторы – устройства вывода информации на светлую вертикальную поверхность (экран, стену).

6. Колонки, наушники – устройства вывода звуковой информации.

Монитор

Монитор является устройством визуального отображения всех видов информации, которое подключается к видеокарте ПК.

Различают монохромные и цветные мониторы, алфавитно-цифровые и графические мониторы, мониторы на электронно-лучевой трубке и жидкокристаллические мониторы.

Электронно-лучевые мониторы ($CRT$)

Изображение создается с помощью пучка электронов, которые выпускает электронная пушка. Высокое электрическое напряжение разгоняет пучок электронов, который падает на внутреннюю поверхность экрана, покрытую люминофором (вещество, которое светится под действием пучка электронов). Система управления пучком прогоняет его построчно по всему экрану (создает растр) и регулирует его интенсивностью (яркостью свечения точки люминофора).

$CRT$-монитор излучает электромагнитные и рентгеновские волны, высокий статический электрический потенциал, которые оказывают неблагоприятное воздействие на здоровье человека.

Рисунок 1. Электронно-лучевой монитор

Жидкокристаллические мониторы ($LCD$) на базе жидких кристаллов

Жидкокристаллические мониторы (ЖК) сделаны из жидкого вещества, которое обладает некоторыми свойствами кристаллических тел. При воздействии электрического напряжения молекулы жидких кристаллов могут изменять свою ориентацию и изменять свойства светового луча, который проходит сквозь них.

Преимуществом жидкокристаллических мониторов перед $CRT$-мониторами является отсутствие вредных для человека электромагнитных излучений и компактность.

Изображение в цифровом виде хранится в видеопамяти, которая размещена на видеокарте. Изображение на экран монитора выводится после считывания содержимого видеопамяти и отображения его на экран.

Стабильность изображения на экране монитора зависит от частоты считывания изображения. Частота обновления изображения современных мониторов $75$ и более раз в секунду, что делает незаметным мерцание изображения.

Рисунок 2. Жидкокристаллический монитор

Принтер

Определение 2

Принтер - периферийное устройство, предназначенное для вывода числовой, текстовой и графической информации на бумажный носитель. По принципу действия различают лазерный, струйный и матричный принтер.

Обеспечивает практически бесшумную печать, которая формируется за счет эффектов ксерографии. Страница печатается сразу целиком, что обеспечивает высокую скорость печати (до $30$ страниц в минуту). Высокое качество печати лазерных принтеров обеспечивается за счет высокой разрешающей способности принтера.

Рисунок 3. Лазерный принтер

Обеспечивает практически бесшумную печать достаточно высокой скорости (до нескольких страниц в минуту). В струйных принтерах печать выполняет чернильная печатающая головка, выбрасывающая под давлением чернила из мельчайших отверстий на бумагу. Печатающая головка, перемещаясь вдоль бумаги, оставляет строку символов или полоску изображения. Качество печати струйного принтера зависит от разрешающей способности, которая может достигать фотографического качества.

Рисунок 4. Струйный принтер

Является принтером ударного действия, который формирует знаки с помощью нескольких иголок, расположенных в головке принтера. Бумагу втягивает крутящийся вал, а между бумагой и головкой принтера проходит красящая лента.

На печатающей головке матричного принтера расположен вертикальный столбец маленьких стержней (обычно $9$ или $24$), которые магнитное поле «выталкивает» из головки и они ударяют по бумаге (через красящую ленту). Печатающая головка, перемещаясь, оставляет на бумаге строку символов.

Скорость печати матричных принтеров низкая, производят много шума и качество печати не высокое.

Рисунок 5. Матричный принтер

Графопостроитель (плоттер)

Определение 3

Устройство, предназначенное для сложных и широкоформатных графических объектов (плакатов, чертежей, электрических и электронных схем и пр.) под управлением ПК.

Изображение наносится пером. Используется для получения сложных конструкторских чертежей, архитектурных планов, географических и метеорологических карт, деловых схем.

Рисунок 6. Плоттер

Проектор

Определение 4

Мультимедийный проектор (мультимедиапроектор) – автономный прибор, который обеспечивает передачу (проецирование) на большой экран информации от внешнего источника, которым может быть компьютер (ноутбук), видеомагнитофон, DVD-проигрыватель, видеокамера, документ-камера, телевизионный тюнер и т.п.

$LCD$-проекторы. Изображение формируется с помощью просветной жидкокристаллической матрицы, которых у $3LCD$ моделей три (по одной для каждого из трех основных цветов). $LCD$-технология является сравнительно недорогой, поэтому часто используется в моделях различного класса и назначения.

Рисунок 7. LCD-проектор

$DLP$-проекторы. Изображение формируется отражающей матрицей и цветовым колесом, которое позволяет использовать одну матрицу для последовательного отображения всех трех основных цветов.

Рисунок 8. DLP-проектор

$CRT$-проекторы. Изображение формируется с помощью трех электронно-лучевых трубочек базовых цветов. Сейчас практически не используются.

Рисунок 9. CRT-проектор

$LED$-проекторы. Формирование изображения происходит с помощью светодиодного излучателя света. К преимуществам относится длительный срок службы, который в разы превышает срок службы проекторов с лампой, возможность создания сверхпортативных моделей, которые могут поместиться даже в карман.

Рисунок 10. LED-проектор

$LDT$-проекторы. В моделях используется несколько лазерных генераторов света. Технология позволяет создавать компактные проекторы с очень высокой яркостью.

Устройства вывода звуковой информации

Встроенный динамик

Определение 5

Встроенный динамик - простейшее устройство, предназначенное для воспроизведения звука в ПК. Встроенный динамик являлся основным устройством воспроизведения звука до тех пор, пока не появились недорогие звуковые платы.

В современных ПК динамик используется для подачи сигналов об ошибках, в частности при работе программы POST. Некоторые программы (например, Skype) всегда дублируют вызывной сигнал на динамик, но не выводят через него звук разговора.

64-битная Windows не поддерживает работу встроенного динамика, что связано с конфликтом средств реабилитации и управления питанием звуковой платы.

Устройства для вывода звуковой информации, которые подключаются к выходу звуковой платы.

Рисунок 11. Колонки и наушники

Сегодня на вооружении у подавляющего большинства пользователей настольных ПК состоят привычные мышь и клавиатура. Эти устройства ввода уже давно доказали свою жизнеспособность и являются наиболее универсальными инструментами для большинства ныне распространенных задач. Тем не менее, кроме этих двух «столпов», существует огромное количество самых разнообразных по конструкции и по назначению альтернативных устройств ввода — популярных у определенных групп пользователей или существующих лишь в виде нескольких демонстрационных прототипов. Рассмотрению таких устройств и посвящен данный обзор.

Нетрадиционные клавиатуры

охоже, что принцип «лучшее — враг хорошего» уже давно отброшен за ненадобностью разработчиками компьютерных клавиатур. Казалось бы, улучшать уже нечего: методом проб и ошибок найдены оптимальные размеры клавиш, схема их расположения и т.д. Но производители клавиатур постоянно воплощают новые идеи и пробуют весьма необычные и смелые технические решения. И речь в данном случае идет вовсе не о таких косметических мерах, как размещение группы дополнительных кнопок быстрого вызова (сейчас это уже воспринимается скорее как норма), а о гораздо более серьезных конструктивных изменениях.

Около четырех лет тому назад появились первые серийные модели гибких клавиатур. Одним из пионеров данного направления стала компания Flexis, выпустившая клавиатуру FX100 для использования с бесклавиатурными КПК. В качестве основного материала для изготовления такой клавиатуры используется силикон, поскольку его свойства позволяют изделию полностью восстанавливать свою первоначальную форму даже после продолжительного хранения в деформированном (сложенном) виде. Кроме того, силиконовая клавиатура получилась влаго- и пылестойкой, что значительно повысило ее надежность и долговечность, особенно при работе в полевых условиях. При сильном загрязнении поверхность клавиатуры можно промыть под струей воды из-под крана (разумеется, не забыв перед этим закрыть интерфейсный разъем). Еще одним положительным моментом являются чрезвычайно малые толщина и вес — всего 68 г при габаритах 85Ѕ250Ѕ4 мм. В отличие от многих моделей жестких клавиатур, выпускаемых для использования с КПК, Flexis не требует для работы установки элементов питания, получая необходимый для работы ток от самого устройства.

В настоящее время Flexis выпускает целую серию гибких клавиатур, предназначенных как для КПК (с универсальным интерфейсом, позволяющим подключаться к моделям разных производителей), так и для настольных компьютеров и ноутбуков (с интерфейсом USB). Гибкие клавиатуры также выпускает компания Plycon и некоторые другие производители.

Еще одно интересное направление — «скрещивание» клавиатур различных типов. В конце прошлого года компания Creative выпустила клавиатуру Prodikeys, в верхней части которой размещена обычная 104-кнопочная компьютерная клавиатура, а в нижней — трехоктавная музыкальная с чувствительными к силе нажатия клавишами. Музыкальную секцию клавиатуры (37 клавиш) можно закрыть входящей в комплект поставки крышкой, которая при работе с обычной клавиатурой заодно выполняет функцию подставки под запястья. В дополнение к музыкальным клавишам с левой стороны имеются два колесика MIDI-контроллеров (управляющие транспонированием и громкостью) и кнопка быстрого вызова музыкального ПО.

Пока одни производители увеличивают количество кнопок на клавиатурах, другие пытаются по возможности сократить их количество. Основная цель таких новаций — уменьшить габариты клавиатуры, сохранив удобство ее использования. Экспериментами в этой области активно занимаются разработчики небольшой американской компании FrogPad. На созданной ими одноименной мини-клавиатуре (127Ѕ89Ѕ10 мм) имеется всего 15 основных полноразмерных клавиш и 5 клавиш-модификаторов. Конструкция FrogPad оптимизирована для набора одной рукой и, несмотря на малое количество кнопок, позволяет не только вводить все буквы, цифры, знаки пунктуации, стандартные символы, но и использовать функциональные и навигационные клавиши. При этом у пользователя нет необходимости нажимать более двух клавиш одновременно.

По утверждению разработчиков, за счет интуитивно понятного принципа расположения клавиш освоить набор текста на FrogPad можно за 6-10 часов.

А благодаря небольшим размерам эту клавиатуру можно использовать при работе с настольными ПК, ноутбуками, карманными и планшетными компьютерами (выпускаются модификации FrogPad с интерфейсами USB и Bluetooth). В настоящее время поставляются версии FrogPad, адаптированные для набора на английском и японском языках. Появятся ли локализованные версии FrogPad для других языков — пока неизвестно: в отличие от обычных клавиатур, которые можно «локализовать» при помощи прозрачных наклеек, для FrogPad потребуется серьезная доработка программного обеспечения.

Проецируемая клавиатура в действии. Возможно, в будущем подобные решения получат широкое распространение в КПК

Вершины минимизации достигли создатели так называемой виртуальной клавиатуры из компании iBiz Technology, решившие и вовсе обойтись без кнопок. Изображение клавиатуры проецируется при помощи лазера на любую ровную поверхность, а специальные датчики отслеживают «нажатия» пальцев пользователя на виртуальные кнопки. Это устройство размером с зажигалку весит примерно 60 г. В качестве источника автономного питания используется литий-ионный аккумулятор, обеспечивающий от 3 до 4 часов работы без подзарядки.

Разработаны модификации виртуальной клавиатуры для различных моделей КПК, а также настольных ПК и ноутбуков. Устройство готово к запуску в серийное производство, а на сайте iBiz уже начат прием предварительных заказов. Поставки виртуальных клавиатур iBiz Technology должны были начаться нынешней весной, однако компания столкнулась с определенными трудностями при поиске партнера, готового предоставить свои производственные мощности для серийного выпуска этих устройств.

Трекболы

Настоящее время о трекболах почти забыли, однако не упомянуть о них нельзя: во-первых, некоторые модели этих устройств выпускаются и по сей день, а во-вторых, для ряда задач, требующих особой точности (например, архитектурных и конструкторских программ) трекболы подходят гораздо лучше, чем мыши.

Если абстрагироваться от деталей, то трекбол представляет собой классическую мышь 1 , перевернутую кверху «брюшком». Соответственно и управление им осуществляется не перемещением самого манипулятора (как в случае традиционной мыши), а вращением шарика в нужном направлении при помощи пальцев или тыльной стороны ладони.

В диаметре шарик трекбола значительно больше аналогичного элемента мыши, но, как правило, легче. Благодаря этому трекболы обеспечивают возможность более точного управления по сравнению с мышами. Кроме того, для размещения трекбола требуется значительно меньше места, чем для мыши, — так как в процессе работы его не нужно перемещать по столу. Кстати говоря, за счет этого снижается нагрузка на мышцы руки и значительно уменьшается риск появления связанных с этим профессиональных заболеваний. Еще одно достоинство трекбола — возможность полноценного управления даже в том случае, если манипулятор находится не на столе, а прямо в руках пользователя (это может пригодиться, в частности, для управления электронной презентацией).

В отличие от мышей, разные модели трекболов могут существенно различаться по конструктивному исполнению. В трекболах традиционной конструкции шарик располагается по центру манипулятора, и в таком положении его можно прокручивать указательным, средним и безымянным пальцами либо тыльной стороной ладони. Впрочем, сегодня можно встретить самые неожиданные и порой весьма спорные конструкции: шарик может быть смещен в сторону или расположен сбоку (под большим либо под безымянным и указательным пальцами).

Как и в мышах, практически во всех современных моделях трекболов используются оптические сенсоры — это позволяет избежать проблем, связанных с утратой работоспособности манипулятора при загрязнении шарика. А кроме унаследованных от мышей двух основных кнопок, современные модели трекболов зачастую оснащаются дополнительными органами управления — колесиком прокрутки и дополнительными клавишами.

1 В данном контексте речь идет о механических и оптико-механических моделях мышей, основным элементом конструкции которых был обрезиненный шарик, приводящий в движение оси датчиков перемещения.

Графические планшеты

ля работы со многими графическими приложениями мышь зачастую оказывается чересчур грубым и неудобным инструментом, заметно ограничивающим потенциальные возможности этих продуктов. Если говорить более предметно, то мышь традиционной конструкции не позволяет получить необходимую точность позиционирования и (что еще более существенно) не способна воспринимать изменение давления (нажима), что, в свою очередь, не дает возможности использовать традиционную технику рисования карандашом и кистью. Чтобы убедиться в этом, можно провести несложный эксперимент: попробуйте начертить мышью свой автограф в окне любого графического редактора — в подавляющем большинстве случаев результат получается весьма далеким от желаемого.

Для полноценной работы с графическими приложениями были созданы специальные устройства — графические планшеты, или, как их еще иногда называют, дигитайзеры. Планшеты работают со специальными инструментами — перьями (стилусами) и напоминающими мышь манипуляторами. Первые модели подобных устройств были весьма недешевы и предназначались главным образом для профессионального применения в системах компьютерной графики и автоматизированного проектирования.

Качественный скачок в развитии дигитайзеров произошел во многом благодаря усилиям разработчиков компании Wacom. Именно они первыми создали планшет, чувствительный к силе нажатия стилуса, а также планшет с беспроводным пером.

Wacom Volito — недорогой графический планшет с беспроводными безбатареечными пером и мышью

Благодаря появлению подобных устройств художники получили возможность использовать традиционную технику работы с углем, карандашом и красками для создания работ на компьютере. Затем появились и модели с беспроводным безбатареечным пером, получающим питание непосредственно от активной зоны планшета.

В конце 90-х годов на рынке стали появляться бюджетные модели графических планшетов, ориентированных на непрофессиональный рынок (главным образом на пользователей домашних ПК), и сегодня приобрести недорогой графический планшет может практически любой обладатель домашнего компьютера. Кроме того, в последнее время увеличивается количество малогабаритных моделей планшетов, ориентированных на офисное применение (подобные модели часто комплектуются программами для распознавания рукописного текста).

В последнее время становится все больше графических планшетов, ориентированных на работу с офисными приложениями

В настоящее время продукция Wacom составляет порядка 80% рынка графических планшетов. Кроме того, на российском рынке представлены и устройства, выпускаемые компаниями KYE Systems (Genius) и Aiptek.

Wacom Cintiq 18sx — «гибрид» 18-дюймового ЖК-монитора и профессионального графического планшета

В 1998 году Wacom представила концептуально новый продукт — ЖК-дисплей, совмещенный с графическим планшетом. По сравнению с графическими планшетами традиционной конструкции такое устройство является более удобным, поскольку позволяет рисовать прямо на экране — почти так же, как на бумаге или на холсте. Правда, из-за высокой цены подобные устройства не получили широкого распространения.

В настоящее время Wacom выпускает две модели дисплеев-планшетов под названием Cintiq на базе 15-дюймовых (1024Ѕ768) и 18,1-дюймовых (1280Ѕ1024) ЖК-дисплеев. Эти устройства можно подключать как к аналоговому (VGA), так и к цифровому (DVI-D) выходу видеоадаптера, а для ввода информации в компьютер предусмотрены последовательный порт и USB.

Стоит упомянуть и о том, что предпринимались попытки создать такой стилус, которым можно было бы пользоваться вообще без планшета. Так, в линейке выпускаемых компанией Logitech устройств ввода имеется цифровая ручка — io Personal Digital Pen. Это устройство выглядит как обычная авторучка и позволяет писать чернилами на обычной бумаге, а спрятанный внутри корпуса датчик отслеживает траекторию движения пера по бумаге и сохраняет ее во встроенной памяти, вмещающей содержимое до 40 рукописных страниц.

Подзарядка io Personal Digital Pen и копирование записанных в память устройства рисунков на ПК осуществляется при помощи специального крэдла, подключаемого к USB-порту. Программное обеспечение, устанавливаемое на компьютере, позволяет распознавать рукописный текст и редактировать его в электронном виде.

Ручные сканеры

ак ни странно, ручные сканеры и по сей день остаются в арсенале пользователей ПК, хотя, конечно, современные представители этого вида устройств имеют мало общего с ручными сканерами, выпускавшимися в начале 90-х годов.

Ручные сканеры C-Pen предназначены для построчного ввода текстовых и числовых данных с различных непрозрачных оригиналов: книг, распечаток, журналов, газет и т.п. Это весьма удобный инструмент для тех, кто работает с большими объемами печатных материалов, выбирая отдельные цитаты, числовые данные, адреса и т.п. Для того чтобы ввести отдельную строку, слово или символ, не нужно сканировать всю страницу — достаточно просто провести наконечником сканера по нужному участку текста, как это делается при выделении фрагментов текста маркером.

Ручной сканер C-Pen 10 позволяет вводить текстовую информацию с различных оригиналов

Сканер C-Pen 10 подключается к компьютеру через интерфейс USB, от порта которого он заодно получает необходимое для работы электропитание. По габаритам (122Ѕ19Ѕ23 мм) эта модель вполне сопоставима с обычным маркером. Размер области ввода составляет 7,2Ѕ5,5 мм, а разрешающая способность сканирования — около 400 ppi. Характеристики C-Pen 10 позволяют использовать его для ввода печатного текста, набранного кеглем от 5 до 22 пунктов, с максимальной скоростью 15 см/с. В комплекте со сканером поставляется специальное программное обеспечение под ОС Windows, позволяющее осуществлять автоматическое распознавание цифр и текстов на 23 языках.

В сочетании с входящим в комплект поставки специальным ковриком C-Pen 10 можно использовать и в качестве манипулятора (вместо мыши или сенсорной панели). На коврике имеются 10 областей, выполняющих функции настраиваемых клавиш быстрого доступа.

Модель C-Pen 600mx фактически является специализированным мини-компьютером по обработке текстовых данных и позволяет осуществлять распознавание текста в автономном режиме. Помимо сканирующего узла, C-Pen 600mx оснащен монохромным графическим ЖК-дисплеем, универсальным органом управления (качающимся колесиком) и инфракрасным интерфейсом. Таким образом, C-Pen 600mx позволяет сканировать и автоматически распознавать текст (в отличие от C-Pen 10, данная операция производится внутри самого устройства), сохранять распознанные текстовые фрагменты во внутренней памяти, обмениваться различными текстовыми данными с настольными, портативными и карманными ПК, а также распознавать буквы и цифры, «написанные» пользователем при помощи C-Pen. Кроме того, C-Pen 600mx можно использовать и в качестве карманного переводчика: для этого необходимо лишь загрузить с Web-сайта производителя словарные базы нужного языка.

Интерактивные сенсорные экраны

нтерактивные сенсорные экраны позволяют значительно расширить функциональные возможности дисплейных панелей с большим размером экрана, используемых в учебных заведениях, в пресс-центрах, на выставках и т.д. Сенсорный экран с прозрачной чувствительной к нажатию поверхностью монтируется непосредственно на корпус жидкокристаллической или плазменной дисплейной панели. Широкий ассортимент интерактивных сенсорных экранов под маркой SmartBoard для дисплейных панелей различных производителей выпускает компания SMART Technologies.

Сенсорные экраны позволяют значительно расширить функциональность дисплейных панелей с большими размерами экранов

Установив сенсорный экран SmartBoard на дисплейной панели и подключив его к компьютеру, можно управлять перемещением курсора при помощи пальца (указывая в нужную точку экрана). Для того чтобы акцентировать внимание аудитории на определенной части изображения или текста, предусмотрены особые маркеры, расположенные на специальной подставке (Pen Tray). При помощи маркеров на экране можно рисовать линии, закрашивать области и наносить рукописные надписи. Наносимые элементы возникают непосредственно на экранном изображении, что позволяет при необходимости сохранить или распечатать текущую картинку с внесенными пометками. Для удаления ненужных линий или надписей в распоряжении пользователя имеется специальный инструмент — «ластик».

Важной составляющей сенсорного экрана является специализированное программное обеспечение. В настройках программы можно задать цвет и толщину линии для каждого из используемых маркеров, а также активировать режим подчеркивания текста (в этом случае буквы отображаются поверх проводимой маркером линии). Кроме того, пакет программ включает приложения, реализующие режимы виртуальной клавиатуры и распознавания рукописного текста.

Одним из несомненных достоинств интерактивных сенсорных экранов является легкость их освоения — обычно для обучения достаточно нескольких минут, благодаря чему работать с ними могут даже совершенно не знающие компьютера люди.

Игровые манипуляторы

сли оценивать степень популярности различных видов альтернативных устройств ввода, то, видимо, главными претендентами на верхнюю позицию будут игровые манипуляторы. По мере развития таких игровых жанров, как симуляторы различных транспортных средств, стало ясно, что использование традиционных клавиатуры и мыши в принципе не позволяет обеспечить надлежащие удобство и гибкость управления игровым процессом. В результате появились целые классы специализированных игровых манипуляторов, конструкция которых оптимизирована в соответствии с особенностями игр того или иного вида. Пожалуй, одним из наиболее важных событий, оказавших огромное влияние на развитие устройств данного класса, стало появление в 1995 году технологии обратной тактильной связи (подробнее о ней рассказано во врезке).

Использование механизмов обратной тактильной связи вызвало значительные изменения во внутреннем устройстве игровых манипуляторов. Во-первых, в них появились электродвигатели, через специальные приводы воздействующие на органы управления и корпус манипулятора для создания «силовых» эффектов. Во-вторых, для управления работой электроприводов (что требует обработки в реальном времени большого потока информации, поступающей как от компьютера, так и от датчиков органов управления) стали использовать специализированный процессор, встраиваемый непосредственно в корпус манипулятора. Таким образом, игровые манипуляторы, которые изначально были довольно примитивными конструкциями, построенными на основе нескольких пассивных элементов, за очень короткое время превратились в весьма сложные электронные устройства, оснащенные собственными микропроцессорами.

Джойстики

Джойстики классической конструкции, то есть выполненные в виде вертикального рычага, стали первым массовым видом компьютерных игровых манипуляторов. Наиболее популярны подобные джойстики у поклонников авиационных симуляторов и иных игр, связанных с управлением разнообразными летательными аппаратами.

Logitech WingMan Force 3D — джойстик классической конструкции с механизмом обратной тактильной связи

С момента своего появления джойстики прошли несколько этапов эволюции, и сегодня в продаже можно встретить как совсем простые, так и весьма замысловатые конструкции, оснащенные механизмами обратной тактильной связи и снабженные рукоятками самых причудливых форм. Некоторые производители экспериментируют со «скрещиванием» манипуляторов различных классов: например, Saitek SP550 Pad & Stick Fusion представляет собой оригинальное сочетание классического джойстика и геймпада.

В настоящее время выпускается довольно много моделей специализированных авиационных джойстиков, выполненных в виде органов управления реально существующих моделей самолетов (в частности, TrustMaster HOTAS Cougar копирует органы управления американского военного самолета F-16). Такие манипуляторы оснащаются дополнительной рукояткой управления двигателем (Тhrottle), которая в некоторых случаях выполнена в отдельном корпусе и при необходимости может отсоединяться от основного модуля.

TrustMaster HOTAS Cougar — точная копия органов управления самолета F-16

В последнее время у поклонников авиационных симуляторов становятся все более популярными модели джойстиков, оснащенные механизмом обратной тактильной связи. В качестве наиболее яркого примера можно привести TrustMaster Top Gun AfterBurner Force Feedback, имеющий съемный блок с рукояткой управления двигателем. Механизм обратной тактильной связи данного устройства реализован по технологии Immersion TouchSense: два мощных электродвигателя, размещенных внутри джойстика, имитируют вибрации корпуса самолета, аэродинамическую нагрузку на элементы управления, удары при столкновениях, толчки при запуске ракет и прочие эффекты.

Геймпады

Игровые планшеты, или, как их чаще называют, геймпады (gamepad), пришли в мир компьютерных аксессуаров из родственной сферы телевизионных игровых приставок. Типичный геймпад представляет собой компактный блок с размещенными на нем кнопками. Благодаря меньшему (по сравнению со стандартной компьютерной клавиатурой) количеству кнопок и особой форме корпуса, геймпадом удобно пользоваться держа его в руках.

TrustMaster Firestorm Digital 2 — геймпад традиционной конструкции

По мере развития геймпадов их конструкция постепенно усложнялась. Наряду с обычными для данного класса манипуляторов кнопками со временем стали появляться и иные органы управления. Так, в современных моделях геймпадов широко распространен мини-джойстик — небольшой четырехпозиционный качающийся указатель, которым можно управлять с помощью одного пальца. В продаже можно встретить модели геймпадов, оснащенные как одним, так и двумя мини-джойстиками.

На некоторых моделях геймпадов устанавливаются плоские многопозиционные указатели. Функционально они схожи с мини-джойстиками, но выполнены в виде плоской качающейся клавиши, позволяющей в зависимости от конструкции воспринимать нажатия в четырех или восьми направлениях.

В ряде моделей современных геймпадов (например, Logitech WingMan RumblePad) предусмотрены даже ползунковые регуляторы, дающие возможность плавно изменять значения ассоциированных с ними параметров.

Экспериментируют производители и c нетрадиционными способами управления. Так, в ряде моделей геймпадов (как правило, в их названии присутствует слово tilt) применяются специальные датчики (акселерометры), позволяющие регистрировать наклоны корпуса манипулятора в четырех направлениях (вперед, назад, влево и вправо). В качестве примеров подобных устройств можно привести Gravis Destroyer Tilt и Saitek P2000 Tilt Pad. Правда, подобные решения пока не получили широкого распространения.

Выпускаются также модели геймпадов с механизмом обратной тактильной связи, но в большинстве из них реализована поддержка лишь ограниченного набора тактильных воздействий, а именно виброэффектов (rumble feedback).

Belkin Nostromo SpeedPad n52 — геймпад, дополняющий мышь и предназначенный для левой руки

Помимо множества геймпадов, выполненных в ставшем уже привычным корпусе «двурогой» формы, выпускаются и весьма оригинальные конструкции. Например, в нынешнем году компания Belkin представила устройство под названием Nostromo SpeedPad n52, предназначенное для использования вместе с компьютерной мышью. Конструкция этого геймпада, устанавливаемого на поверхность стола, рассчитана под левую руку. Nostromo SpeedPad n52 снабжен десятью «клавиатурными» кнопками, размещенным под большим пальцем плоским восьмипозиционным указателем, а также вращающимся колесиком.

TrustMaster Tacticalboard — геймпад для любителей стратегических игр

До недавнего времени производители игровых манипуляторов не удостаивали своим вниманием любителей стратегических игр. Но этот пробел заполнила компания TrustMaster, создавшая специализированный стратегический геймпад под названием Tacticalboard. Он оснащен 42 клавишами, для удобства пользователей окрашенными в различные цвета и распределенными по нескольким функциональным группам.

Рули и педали

Заметную часть выпускаемых ныне компьютерных игр составляют автосимуляторы — вспомните хотя бы прошлогодний триумф Need for Speed: Underground или томительное ожидание новой версии Colin McRae Rally. Поэтому не удивительно, что с каждым годом возрастает число игровых манипуляторов, выполненных в виде инструментов управления наземных транспортных средств — рулей и педалей. В настоящее время наибольшим спросом пользуются рули с механизмом обратной тактильной связи.

Помимо собственно руля в большинстве моделей манипуляторов данного класса предусмотрены подрулевые рычаги (одна или две пары). Чаще всего эти инструменты управления представляют собой обычные переключатели (обычно используемые для управления КПП), однако в некоторых моделях манипуляторов (например, в TrustMaster F1 Force Feedback Racing Wheel) подрулевые рычаги позволяют плавно изменять значения ассоциированных с ними параметров — в этом случае их можно использовать вместо педалей акселератора и тормоза.

Руль-манипулятор с подрулевыми рычагами и рычагом КПП (справа), работающим в секвентальном режиме

Менее распространенный орган управления — рычаг переключения передач, который может быть установлен непосредственно на блоке руля либо выполнен в виде отдельного модуля. В большинстве моделей манипуляторов рычаг отклоняется в двух направлениях, позволяя осуществлять лишь секвентальное (последовательное) переключение передач. Однако в ряде дорогих моделей автомобильных манипуляторов предусмотрена возможность произвольного переключения передач по более привычной для дорожных машин Н-образной схеме. Например, в дополнение к базовому комплекту манипулятора Act Labs Force RS можно приобрести отдельный блок RS Shifter, позволяющий осуществлять переключение передач как в произвольном порядке (по Н-образной схеме), так и в секвентальном режиме.

Выпускаемый Act Labs дополнительный блок RS Shifter позволяет управлять переключением передач по привычной для дорожных автомобилей Н-образной схеме

Что касается педалей, то подавляющее большинство автомобильных манипуляторов комплектуется напольной платформой с двумя педалями (по умолчанию — акселератор и тормоз). Для ценителей абсолютного реализма выпускаются комплекты, оснащенные тремя педалями, причем третью педаль делают съемной, чтобы манипулятор можно было использовать в играх, не поддерживающих функцию управления сцеплением. Однако за такие изыски приходится выкладывать весьма внушительную сумму, и к тому же нельзя не учитывать тот факт, что возможность полноценного управления сцеплением имеется лишь у весьма ограниченного числа автосимуляторов.

Наряду с занимающими доминирующие позиции автомобильными манипуляторами в последнее время в данном классе развивается и так называемое мотоциклетное направление. Количество моделей таких рулей пока значительно уступает автомобильным манипуляторам, однако их можно найти в некоторых отечественных компьютерных салонах. В качестве примера мотоциклетного руля можно привести манипулятор Thrustmaster FreeStyler Bike, позволяющий воспринимать не только поворот руля, но и наклон верхней части корпуса относительно основания. На руле FreeStyler Bike имеются одна вращающаяся ручка и два рычага. Предусмотрены и гораздо более привычные органы управления — 11 кнопок и плоский четырехпозиционный указатель.

На пути к трехмерному интерфейсу

огласно неофициальной информации, уже в следующей версии ОС Windows будут использованы элементы трехмерного интерфейса. Подобные слухи исходят и от разработчиков операционных систем для мобильных устройств. Естественно, что для комфортного использования подобных новшеств потребуется серьезная модернизация устройств ввода, и работы в этом направлении уже ведутся.

Вполне вероятно, что одной из основных технологий будущего станет распознавание жестов. Самые доступные сегодня устройства, позволяющие реализовать распознавание жестов на ПК, — это Web-камеры. В ряде современных игровых приложений уже реализованы возможности изменения зоны просмотра в зависимости от положения головы пользователя, а также ввода некоторых команд с помощью жестов. Впрочем, вполне вероятно, что в скором времени появятся и иные, более надежные и удобные в использовании «улавливатели жестов».

Так, в одной из лабораторий Массачусетсского технологического института ведутся работы по созданию манипулятора, способного регистрировать перемещения в трех измерениях. Помимо регистрации текущих координат в трехмерном пространстве с помощью такого манипулятора можно будет распознавать жесты и при помощи специализированного ПО преобразовывать их в те или иные команды.

А в исследовательском подразделении компании Toshiba разработан необычный пульт дистанционного управления бытовыми приборами. Этот пульт размером с пейджер крепится на запястье и благодаря наличию акселерометров (датчиков ускорения) позволяет управлять техникой при помощи жестов (всего распознается девять типов жестов). Например, указав на то или иное устройство рукой, можно включить или выключить его, а движениями руки вверх или вниз можно отрегулировать определенные параметры (например, желаемую температуру воздуха при управлении кондиционером).

Или графический планшет, - устрой-ство 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 элект-ромагнитные в зависимости от механизма определения местопо-ложения устройства указания.

Графические планшеты дигитайзеров выполняются на твердей (планшетные дигитайзеры) и гибкой основах (гибкие дигитайзе-ры). Дигитайзеры на гибкой основе имеют меньший вес, более компактны, удобны при транспортировке и более дешевые.

Устройства указания в дигитайзерах выполняются в виде кур-сора или пера.

Перо представляет собой указку , снабженную одной, двумя или тремя кнопками. Существуют перья, определяющие усилие, с которым наконечник пера прижимается к планшету, и имею-щие 256 градаций степени нажима. От степени нажима зависит толщина линии, цвет в палитре и его оттенок. Для реализации художественных возможностей необходимо программное обеспе-чение 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 програм-мируются в программах-приложениях, например в Autocad. Од-ним 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-типогра-фию, смотреть телевизионные программы, слушать компакт-диски можно было только мечтать.

Но время летит быстро, и сегодня всем известны те периферий-ные аппаратные средства, которые помогают приблизить возможно-сти персоналок практически к безграничным.

Конечно, речь идет о всевозможных устройствах вывода инфор-мации, главным назначением которых является преобразование ин-формации, содержащейся в двоичном цифровом виде в памяти ма-шины, в форму, понятную для восприятия человеком.

Устройства вывода информации — это аппаратные средства компь-ютера, 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 разъема-ми, соответствующими портам на материнской плате, и драйвер это-го конкретного устройства.

Мы знаем, что благодаря своим органам чувств человек может воспринимать визуальную, знаково-символьную, аудиоинформа-цию, 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 инфор-мации;

Колонки, наушники, динамики — вывод звуковой информа-ции;

Устройства виртуальной реальности — вывод осязательной ин-формации.

Тема урока. Мониторы: классификация, характеристики и принцип действия.

1. Мониторы: классификация, характеристики и принцип действия.

Монитор — это устройство вывода символьной и графической инфор-мации на экран, путем преобразования компьютерного (машинного) ее представления в форму, понятную человеку.

Можно сказать монитор — это устройство отображения визуаль-ной (зрительной) информации.

Иначе мониторы называют дисплеями, реже — видеотерминала-ми (обычно так называют монитор, удаленный от других частей ком-пьютера). Монитор является одной из ос-новных частей ПК, и от его характеристик в значительной степени зависит удобство использования компьютера.

Монитор подключается к материнской плате через плату видео-адаптера (видеокарту), а его нормальную работу обеспечивает набор драйверов — специальной программы, поставляемой вместе с мони-тором.

Совокупность монитора, видеокарты и их драйверов образует видео-систему 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 классифицируют-ся.

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 мони-торов может быть дисплей с диагональю 17 дюймов и более.

Алфавитно-цифровой монитор (сегодня, кстати, его нигде не встретишь) может воспроизводить только ограниченный набор сим-волов. Его можно сравнить с дисплеем обычных наручных электрон-ных часов, на котором можно увидеть только цифры и буквы. Слож-ных 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 количе-ство может быть от 16 до 16 800 000.

Плазменные дисплеи представляют собой набор газоразрядных ячеек — стоят дорого, и их энергопотребле-ние достаточно высокое.

Люминесцентные дисплеи состоят из матрицы активных индикаторов, дающих ка-чественное 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 электро-нов, испускаемый электронной пушкой, моделируется специаль-ными 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) получа-ются аддитивным (суммарным) смешением трех основных цве-тов: RGB, т.е. красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blu). Эта триада, смешанная с одинаковой интенсивностью, дает бе-лый цвет, а для того чтобы добиться цветовых оттенков, интен-сивность каждого из этих цветов дозируется в необходимой про-порции.

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 противорадиаци-онную защиту, однако полностью подавить возникающее излуче-ние 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 об-стоятельство заставляет тех, кто профессионально связан с ком-пьютерной техникой, серьезно задумываться над приобретением ЖК панели. К недостаткам ЖК монитора относятся пока еще не-достаточно точная цветопередача, а также неравномерность ярко-сти 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 жидко-кристаллических мониторах используется технология ТFТ. Жидкокристаллическое вещество расположено между двумя слоями стекла.

Высокая эффективность ЖК-мониторов обусловлена малым расходом ма-териалов и энергии.

Традиционные ЭЛТ мониторы обновляют изображение на эк-ране по одному пикселу, поэтому для них крайне важна частота кадровой развертки, которая определяет время обновления изоб-ражения. От ее значения зависит визуальное мерцание изображе-ния на экране. В ЖК мониторах изображение обновляется пост-рочно, поэтому оно не дрожит практически при любом разумном значении частоты кадровой развертки.

При одинаковых размерах и высокой контрастности изображе-ния ЖК панели имеют неоспоримое преимущество перед тради-ционными 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, - возмож-ность повернуть дисплей на 90° и таким образом изменить аль-бомную ориентацию экрана на портретную. Это очень удобно при работе с WеЬ-страницами или большими документами, когда дополнительная высота изображения в порт-ретной ориентации оказывается крайне полезной.

К основным характеристикам мониторов относится разрешающая способность , 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 видеокон-троллера, который предусматривает два режима работы мониторов: текстовый и графический.

От величины разрешающей способности зависит четкость изобра-жения 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 ка-чество изображения.

На качество изображения существенное влияние оказывает та-кой физический параметр дисплея, как размер точки покрытия эк-рана , 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 по-нятия «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 макси-мальная к адровая частота развертки . От нее зависит хорошая устой-чивость 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 обновляет-ся 85 раз в секунду. Более низкая частота опасна для глаз — мерца-ние утомляет и может привести к преждевременной потере зрения.

Обратите внимание , что все важнейшие характеристики монито-ра напрямую связаны между собой. Изменение одного из параметров повлечет за собой изменение работы другого, например, умень-шив разрешение, количество поддерживаемых цветов возрастет (как, впрочем, и максимальная частота развертки).

Почти все современные мониторы снабжены специальным циф-ровым управлением, позволяющим вручную отрегулировать множе-ство параметров:

· пропорциональное сжатие/растяжку изображения по горизон-тали 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 экран-ных цветов — красного, зеленого и синего.

В профессиональных мониторах высокого класса вы сможете най-ти еще несколько десятков всевозможных настроек и регулировок, многие из которых осуществляются непосредственно из компьютера.

Задняя сторона таких мониторов украшена множеством необыч-ных разъемов, через которые и осуществляется тонкая настройка цве-тов и параметров изображения. В частности, так называемая «калиб-ровка» — точная подгонка цветов на мониторе под заданные эталоны.

Тема урока. Видеоадаптеры.

Видеокарта (видеоадаптер). Основное назначение ви-деокарты — управление процессом вывода информации на экран монитора, ее характеристики должны соответствовать парамет-рам монитора. Чем больше разрешающая способность экрана монитора и его размер, тем выше требования к видеокарте. Конст-руктивно видеокарта выполняется обычно в виде платы расшире-ния, которая вставляется в соответствующий слот на материнс-кой плате. В старых компьютерах для этого использова-лись шины ISA, затем РСI. В современных компьютерах видеокар-та использует специальный слот - АGР.

Основными компонентами современного видеоадаптера явля-ются видеоконтроллер, видео BIOS, видеопамять, специальный цифроаналоговый преобразователь RAMDAC и микросхемы ин-терфейса с системной шиной.

Все современные видеоподсистемы могут работать в двух ос-новных видеорежимах: текстовом или графическом. Текстовый режим в современных операционных системах используется толь-ко на этапе начальной загрузки.

В графическом режиме для каждой точки изображения (пиксе-ла) отводится 1 ...32 бита (от монохромного режима до цветного). Максимальное разрешение и количество воспроизводимых цве-тов конкретной видеоподсистемы в первую очередь зависят от общего объема видеопамяти и количества бит, приходящихся на один элемент изображения. Существует несколько стандартов ви-деокарт . Основными параметрами в этих стандартах являются раз-решение (количество пикселов по горизонтали и вертикали), ко-личество отображаемых на экране цветов и частота кадровой раз-вертки, которая определяет частоту перерисовки (регенерации) изображения на экране монитора.

В настоящее время все видеокарты должны соответствовать стан-дартам VESA SVGA, который определяет следующие основные характеристики:

· разрешение — число пикселов по горизонтали х число пиксе-лов 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 пра-вую кнопку мыши на рабочем столе и выберите пункт «Свой-ства»). Перейдите на закладку «Настройка». В разделе «Цветовая палитра» выберите необходимый режим и нажмите кнопку «При-менить».

Для нормальной работы установите режим HighColor или TrueColor.

Объем видеопамяти . От этого параметра зависит возмож-ность карты поддерживать различные параметры вывода изобра-жения на экран монитора.

Объем видеопамяти , необходимой для поддержки того или иного режима, определяется следующим образом: надо умно-жить количество пикселов изображения по горизонтали и верти-кали на число бит и разделить полученное значение на 8 (число бит в байте). Так можно получить максимально возможное зна-чение разрешения для различных объемов видеопамяти. Нетруд-но определить, что для поддержки максимального разрешения 1600х 1280 при глубине цвета 32 бита требуется видеопамять объ-емом 8 Мбайт. Работа с графическими приложениями, трехмер-ной 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 стан-дартов, которых придерживаются ведущие производители мони-торов. Перечислим лишь наиболее известные.

Стандарт DPMS опре-деляет режимы управления энергопотреблением, которые могут быть использованы, когда монитор бездействует.

В режиме Standby происходит только гашение экрана (отклю-чение высокого напряжения на кинескопе), в режиме Suspend - снижение температуры накала катодов СRТ.

Современные материнские платы поддерживают еще один ре-жим — 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 нажа-тием на любую клавишу клавиатуры, восстанавливается состоя-ние рабочего стола, открытых и свернутых окон, т.е. компьютер полностью воспроизводит свое состояние на момент «засыпание».

Шведская спецификация Nutek — Национальный совет ин-дустриального и технического развития Швеции, требует, чтобы переход монитора в первый режим сохранения энергии (Standby) происходил в том случае, если мышь или клавиатура не исполь-зовались более 5 мин (но менее 1 ч); при этом вернуться в нор-мальное 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 оп-ределено. Уровни экономного потребле-ния энергии, определенные Nutek, были включены в аттестационные системы ТСО"92 и ТСО"95.

Аббревиатура ТСО расшифровывается как Шведская федерация профсоюзов. Первоначально экологические стан-дарты распространялись только на мониторы как на самый опасный элемент компьютера. Разработчиков интересова-ла лишь минимизация уровня различ-ных 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 эле-ментам компьютера. Кроме того, особое внимание было уделено защите окружающей среды в процессе производства и безвред-ной утилизации после срока службы всех сертифицируемых из-делий. 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 кла-виатуры.

Все требования стандарта ТСО"99 объединены в семь групп:

1. визуальные эргономические требования (требования к четко-сти изображения);

2. визуальные эргономические требования (требования к стабиль-ности 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, представь-те себе стереофильм. Вспомните, в недалеком прошлом у нас в стра-не были стереокинотеатры, где перед просмотром фильма каждому зрителю выдавались стереоочки. И уж если на экране падало дере-во, 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 персо-нального компьютера. Значит, чтобы на экране монитора добиться эффекта «стерео», необходимо из двухмерной «картинки» сделать «трехмерную». Для этого надо всего лишь разделить воспринимае-мую 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 ко-торых каждый глаз воспринимает только ту картинку, которая для него предназначена.

Данная технология теоретически достаточно простая. Аппарату-ры для нее, помимо копеечных очков, никакой не требуется. А вот кто захочет создавать программы, игры и фильмы для та-ких очков, должен знать: это весьма трудоемкий и сложный процесс. Поэтому во всем мире существует всего пара десятков игр и энцик-лопедий, созданных для разноцветных «виртуальных» очков.

Позднее появился другой метод искусственного разделения кар-тинки при помощи аппаратных средств самого ПК. Необходим не-большой «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 про-граммы. 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 вы-зывает 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 «вирту-альной реальности» — жидкокристалличес-кие очки . Сами по себе такие очки ничего не по-казывают. А могут они лишь попеременно прикрывать то один, то другой глаз специ-альными жидкокристаллическими «заслон-ками». Этот процесс происходит с большой скоростью — а параллельно ему на экран монитора подаются картинки для левого и правого глаза. При этом «разбивкой» обыч-ного изображения занимается специальное устройство, устанавли-вающееся между видеокартой и монитором.

Единственный недостаток этого метода — вдвое снижается час-тота 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 «виртуаль-ные мониторы». За этим громким названием скрываются уже зна-комые нам «очки» с жидкокристаллическими дисплеями, в дужки которых вставлены солидные наушники, которые имитируют вы-сококачественное звучание.

Тема урока. Принтеры: классификация, характеристики и принцип действия.

1. Принтеры — устройства вывода текстовой и графической информа-ции из персонального компьютера на бумажный носитель.

В современных моделях принтеров существует возможность вы-вода 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 ха-рактеристиками, 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 совре-менных принтеров этот параметр может достигать нескольких
тысяч точек на один дюйм (dpi — дюйм на пиксел);

· по ширине каретки принтера (этот параметр отражает макси-мально возможный формат документа);

· по способам печати (ударные и безударные);

· по формированию выводимой информации при печати: по-следовательное — 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 поддержива-ют наиболее распространенные шрифты и их разновидности.

При печати имеется возможность выбирать один из четырех режимов ка-чества 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 принте-ра, может осуществляться как программно, так и аппаратно, путем нажатия имеющихся на принтерах кнопок.

В графическом режиме на принтер посылаются коды, определя-ющие последовательность и местоположения точек изображения. Со-временные 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 прохо-да, многоцветную печать и т. п.).