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).

	Обратная тактильная связь Рассматривая современную индустрию игровых манипуляторов, невозможно не затронуть тему обратной тактильной связи (force feedback). Основная цель, которую преследовали разработчики механизмов обратной тактильной связи для игровых манипуляторов, — придать игровому процессу большую реалистичность и увлекательность. К двум основным каналам, через которые пользователь воспринимает виртуальное пространство, то есть к слуху и зрению, добавляется третий — осязательный. Для полноценной реализации функций обратной тактильной связи необходимы два основных компонента: во-первых, специальные механические приводы внутри манипуляторов, а во-вторых, унифицированный набор команд (API), посредством которого игровые приложения будут управлять активными механизмами манипуляторов. В 1995 году силами разработчиков корпорации Immersion были созданы оба этих компонента — технология TouchSense (на основе которой реализована аппаратная часть активных манипуляторов) и API под названием I-Force. Впоследствии I-Force стал самым распространенным API обратной тактильной связи для компьютерных игровых манипуляторов на платформе РС, оснащенных подвижными органами управления (джойстиками, рулями, штурвалами и т.п.). В немалой степени этому способствовало тесное сотрудничество Immersion и Microsoft: усовершенствованная версия этого API (I-Force 2.0) была включена в состав DirectX 5 и сохранялась в последующих версиях DirectX. TrustMaster Top Gun AfterBurner Force Feedback — «авиационный» джойстик с полной поддержкой эффектов обратной тактильной связи При помощи команд I-Force можно реализовать управление тремя различными видами тактильных воздействий: реакция манипулятора на различные игровые события, не зависящие от текущего положения органов управления манипулятора, — это, например, отдача при стрельбе, а также удары при столкновениях и наезде на различные препятствия; усилие, противодействующее перемещению органов управления манипулятора. Подобные эффекты позволяют изменять усилие, противодействующее перемещению рукоятки или руля, а также возвращать органы управления в исходное (нейтральное) положение в том случае, если пользователь их отпускает; динамически изменяющиеся эффекты, сочетающие в себе возможности двух вышеописанных видов воздействий, позволяют реализовать множество различных вариантов поведения органов управления манипулятора на основе заложенных производителем программ. В качестве примера подобного эффекта можно привести резкое уменьшение усилия противодействия вращению рулевого колеса при «срыве в занос» или «выезде на лед». Стоит отметить, что технология TouchSense позволяет реализовать эффекты обратной тактильной связи в самых различных манипуляторах — как в игровых, так и в обычных (например, в мышах). В зависимости от поддерживаемых манипулятором возможностей все устройства, оснащенные механизмом обратной тактильной связи, можно разделить на три класса: с полной поддержкой обратной тактильной связи (full force feedback). Эти устройства поддерживают все типы тактильных эффектов, связанных как с воспроизведением точечных воздействий, так и с имитацией усилия, противодействующего перемещению органов управления. В этот класс попадают многие модели джойстиков, рулей, штурвалов и прочих манипуляторов; с поддержкой тактильных воздействий (tactile feedback). Данные устройства позволяют точно воспроизводить касания, толчки, текстуры и вибрации. Однако, в отличие от манипуляторов full force feedback, здесь невозможно имитировать усилие, противодействующее перемещению органов управления либо самого манипулятора. К этому классу относится подавляющее большинство мышей, оснащенных механизмом обратной тактильной связи; с поддержкой виброэффектов (rumble feedback). Здесь реализована возможность приблизительного воспроизведения сотрясений и вибраций. К данному классу относятся в основном геймпады, оснащенные механизмом обратной тактильной связи. Logitech WingMan RumblePad — геймпад с поддержкой виброэффектов Первый джойстик с механизмом обратной тактильной связи выпустила в 1996 году компания СН. В течение двух последующих лет практически все ведущие производители игровых манипуляторов лицензировали технологию TouchSense и приступили к выпуску игровых манипуляторов, оснащенных механизмом обратной тактильной связи. По мере распространения подобных устройств стало расти и число игр с поддержкой force feedback. Сегодня на прилавках компьютерных магазинов можно найти огромное количество самых разнообразных игровых манипуляторов, снабженных механизмом обратной тактильной связи. Имеющиеся в распоряжении разработчиков средства позволяют использовать тактильные воздействия не только в играх, но и при работе с широким спектром приложений: офисными программами, flash, Интернет-браузерами и т.д.

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).

Введение

Компьютер является универсальным устройством для переработки информации. Чтобы дать компьютеру переработать информацию, её необходимо каким-то образом туда ввести. Для осуществления ввода информации были созданы специальные устройства – это в первую очередь клавиатура, CD-ROM. Попадая в компьютер, информация обрабатывается и далее реализовывается возможность вывода этой информации, т.е. пользователь имеет возможность визуального восприятия данных. Для вывода информации используются основные устройства - монитор, видеоадаптер и принтер. После ввода и обработки информации, её можно сохранить, для чего были созданы жёсткий диск, магнитные диски и средства оптического хранения данных. В данной контрольно-курсовой работе представлена тема “Устройства Ввода/вывода информации”.

Устройства вывода информации - это устройства, которые переводят информацию с машинного языка в формы, доступные для человеческого восприятия. К устройствам вывода информации относятся: монитор, видеокарта, принтер, плоттер, проектор, колонки.

Устройствами ввода являются те устройства, посредством которых можно ввести информацию в компьютер. Главное их предназначение - реализовывать воздействие на машину. Разнообразие выпускаемых устройств ввода породили целые технологии от осязаемых до голосовых. Хотя они работают по различным принципам, но предназначаются для реализации одной задачи - позволить человеку связаться с компьютером. Устройства ввода графической информации находят широкое распространение благодаря компактности и наглядности способа представления информации для человека. По степени автоматизации поиска и выделения элементов изображения устройства ввода графической информации делятся на два больших класса: автоматические и полуавтоматические. В полуавтоматических устройствах ввода графической информации функции поиска и выделения элементов изображения возлагаются на человека, а преобразование координат считываемых точек выполняется автоматически. В полуавтоматических устройствах процесс поиска и выделения элементов изображения осуществляется без участия человека. Эти устройства строятся либо по принципу сканирования всего изображения с последующей его обработкой и переводом из растровой формы представления в векторную, либо по принципу слежения за линией, обеспечивающей считывание графической информации, представленной в виде графиков, диаграмм, контурных изображений. Основными областями применения устройств ввода графической информации являются системы автоматизированного проектирования, обработки изображений, обучения, управление процессами, мультипликации и многие другие. К этим устройствам относятся сканеры, кодирующие планшеты (дигитайзеры), световое перо, сенсорные экраны, цифровые фотокамеры, видеокамеры, клавиатура компьютера, манипулятор "мышь" и другие.

Устройства ввода информации - приборы для занесения (ввода) данных в компьютер во время его работы. Устройствами ввода являются те устройства, посредством которых можно ввести информацию в компьютер. Главное их предназначение - реализовывать воздействие на машину. Разнообразие выпускаемых устройств ввода породили целые технологии от осязаемых до голосовых. Хотя они работают по различным принципам, но предназначаются для реализации одной задачи - позволить человеку связаться с компьютером. Устройства ввода графической информации находят широкое распространение благодаря компактности и наглядности способа представления информации для человека. По степени автоматизации поиска и выделения элементов изображения устройства ввода графической информации делятся на два больших класса: автоматические и полуавтоматические. В полуавтоматических устройствах ввода графической информации функции поиска и выделения элементов изображения возлагаются на человека, а преобразование координат считываемых точек выполняется автоматически. В полуавтоматических устройствах процесс поиска и выделения элементов изображения осуществляется без участия человека. Эти устройства строятся либо по принципу сканирования всего изображения с последующей его обработкой и переводом из растровой формы представления в векторную, либо по принципу слежения за линией, обеспечивающей считывание графической информации, представленной в виде графиков, диаграмм, контурных изображений. Основными областями применения устройств ввода графической информации являются системы автоматизированного проектирования, обработки изображений, обучения, управление процессами, мультипликации и многие другие. К этим устройствам относятся сканеры, кодирующие планшеты (дигитайзеры), световое перо, сенсорные экраны, цифровые фотокамеры, видеокамеры, клавиатура компьютера, манипулятор "мышь" и другие.

Глава 1.Устройства вывода информации.

1.1.Монитор

Монитор обеспечивает информационную связь между пользователем и компьютером. Первые микрокомпьютеры представляли собой небольшие блоки, в которых практически не было средств индикации. Всё, что имел в своем распоряжении пользователь - это набор мигающих светодиодов или возможность распечатки результатов на принтере. По сравнению с современными стандартами первые компьютерные мониторы были крайне примитивны: текст отображался только в зелёном цвете, однако в те годы это было чуть ли не самым важным технологическим прорывом, поскольку пользователи получили возможность вводить и выводить данные в режиме реального времени. При появлении цветных мониторов, увеличился размер экрана, и они перешли с портативных компьютеров на рабочий стол пользователей. Существует два вида монитора: электронно-лучевой и жидкокристаллический монитор.

Электронно-лучевой монитор . В таком мониторе изображение передаётся с помощью электронно-лучевой трубки (ЭЛТ). ЭЛТ представляет собой электронный вакуумный прибор в стеклянной колбе, в горловине которого находится электронная пушка, а на дне - экран, покрытый люминофором. Нагреваясь, электронная пушка испускает поток электронов, которые с большой скоростью движутся к экрану. Поток электронов проходит через фокусирующую и отклоняющую катушки, которые направляют его в определенную точку покрытого люминофором экрана. Под воздействием ударов электронов люминофор излучает свет, видимый пользователю. В ЭЛ-мониторах используются три слоя люминофора: красный, зеленый и синий. Для выравнивания потоков электронов используется теневая маска - металлическая пластина, имеющая щели или отверстия, которые разделяют красный, зеленый и синий люминофоры на группы по три точки каждого цвета. Качество изображения определяется типом используемой теневой маски; на резкость изображения влияет расстояние между группами люминофоров.

Химическое вещество, используемое в качестве люминофора, характеризуется временем послесвечения, которое отображает длительность свечения люминофора после воздействия электронного пучка. Время послесвечения и частота обновления изображения должны соответствовать друг другу, чтобы не было заметно мерцание изображения и отсутствовала размытость и удвоение контуров в результате наложения последовательных кадров.

Электронный луч движется очень быстро, прочерчивая экран строками слева направо и сверху вниз по траектории, именуемой растром. Период сканирования по горизонтали определяется скоростью перемещения луча поперёк экрана. В процессе развёртки (перемещения по экрану) луч воздействует на те элементарные участки люминофорного покрытия экрана, где должно появиться изображение. Интенсивность луча постоянно меняется, в результате чего изменяется яркость свечения соответствующих участков экрана. Поскольку свечение исчезает очень быстро, электронный луч должен вновь и вновь пробегать по экрану, возобновляя его. Этот процесс называется возобновлением (или регенерацией) изображения.

Жидкокристаллический монитор . Позаимствовав технологию у изготовителей дисплеев для портативных компьютеров, некоторые компании разработали жидкокристаллические дисплеи, называемые также LCD-дисплеями (Liquid-Crystal Display). Для них характерен безбликовый экран и низкая потребляемая мощность (некоторые модели таких дисплеев потребляют 5 Вт, в то время как мониторы с электронно-лучевой трубкой - порядка 100 Вт). По качеству цветопередачи ЖК-мониторы с активной матрицей в настоящее время превосходят большинство моделей ЭЛ-мониторов. В ЖК-мониторах используются аналоговые или цифровые активные матрицы. ЖК-мониторы с размером экрана более 15 дюймов предоставляют как аналоговый (VGA), так и цифровой (DVI) разъёмы, которыми оснащены многие видеоадаптеры средней и высокой стоимости. Поляризационный светофильтр создает две раздельные световые волны и пропускает только ту, у которой плоскость поляризации параллельна его оси. Располагая в ЖК-мониторе второй светофильтр так, чтобы его ось была перпендикулярна оси первого, можно полностью предотвратить прохождение света. Вращая ось поляризации второго фильтра, т. е. изменяя угол между осями светофильтров, можно изменить количество пропускаемой световой энергии, а значит, и яркость экрана. В цветном ЖК-мониторе есть ещё один дополнительный светофильтр; который имеет три ячейки на каждый пиксель изображения - по одной для отображения красной, зеленой и синей точек. Красная, зеленая и синяя ячейки, формирующие пиксель, иногда называются субпикселями (subpixel).

Мёртвый пиксель (dead pixel) - это пиксель, красная, зелёная или синяя ячейка которого постоянно включена или выключена. Постоянно включенные ячейки очень хорошо видны на тёмном заднем фоне как ярко-красная, зелёная или синяя точка. ЖК-мониторы бывают с активной и пассивной матрицей.

В большинстве ЖК-мониторов используются тонкоплёночные транзисторы (TFT). В каждом пикселе есть один монохромный или три цветных RGB транзистора, упакованные в гибком материале, имеющем точно такой же размер и форму, что и сам дисплей. Поэтому транзисторы каждого пикселя расположены непосредственно за ЖК-ячейками, которыми они управляют. В настоящее время для производства дисплеев с активной матрицей используется два материала: гидрогенизированный аморфный кремний (a-Si) и низкотемпературный поликристаллический кремний (p-Si). Основная разница между ними заключается в производственной цене. Для увеличения видимого горизонтального угла обзора ЖК-мониторов некоторые производители модифицировали классическую технологию TFT. Технология плоскостного переключения (in-plane switching - IPS), также известная как STFT, подразумевает параллельное выравнивание ЖК-ячеек относительно стекла экрана, подачу электрического напряжения на плоскостные стороны ячеек и поворот пикселей для чёткого и равномерного вывода изображения на всю ЖК-панель. Технология Super-IPS - перестраивает ЖК-молекулы в соответствии с зигзагообразной схемой, а не по строкам и столбцам, что позволяет уменьшить нежелательное цветовое смешение и улучшить равномерное распределение цветовой гаммы на экране. В аналогичной технологии мультидоменного вертикального выравнивания (MVA) экран монитора подразделяется на отдельные области, для каждой из которых изменяется угол ориентации.

В ЖК-мониторах с пассивной матрицей яркостью каждой ячейки управляет напряжение, протекающее через транзисторы, номера которых равны номерам строки и столбца данной ячейки в матрице экрана. Количество транзисторов (по строкам и столбцам) и определяет разрешение экрана. Например, экран с разрешением 1024x768 содержит 1024 транзисторов по горизонтали и 768 по вертикали. Ячейка реагирует на поступающий импульс напряжения таким образом, что поворачивается плоскость поляризации проходящей световой волны, причём угол поворота тем больше, чем выше напряжение.

На ячейки ЖК-монитора с пассивной матрицей подаётся пульсирующее напряжение, поэтому они уступают по яркости изображения ЖК-мониторам с активной матрицей, в каждую ячейку которых подаётся постоянное напряжение. Для повышения яркости изображения в некоторых конструкциях используется метод управления, получивший название двойное сканирование, и соответствующие ему устройства - ЖК-мониторы с двойным сканированием (double-scan LCD). Экран разбивается на две половины (верхнюю и нижнюю), которые работают независимо, что приводит к сокращению интервала между импульсами, поступающими на ячейку. Двойное сканирование не только повышает яркость изображения, но и снижает время реакции экрана, поскольку сокращает время создания нового изображения. Поэтому ЖК-мониторы с двойным сканированием больше подходят для создания быстро изменяющихся изображений.

1.2Принтер

Одно из назначений компьютера - создание напечатанной версии документа, или так называемой твёрдой копии. Именно поэтому принтер является необходимым аксессуаром компьютера. Принтеры (печатающие устройства) – это устройства вывода данных из ЭВМ, преобразующие информационные ASCII-коды в соответствующие им графические символы и фиксирующие эти символы на бумаге. Принтер расширяет взаимосвязи компьютера с материальным миром, заполняя бумагу результатами своей работы. По скоростным возможностям принтеры образуют диапазон от вялой работы до световой. Они соперничают с плоттерами в возможностях чертить графические изображения. На сегодняшний день существует три вида принтеров:

Лазерный. Лазерный принтер работает следующим образом: на фоточувствительном барабане с помощью луча лазера создается электростатическое изображение страницы. Помешенный на барабан специально окрашенный порошок, называемый тонером, «прилипает» только к той области, которая представляет собой буквы или изображение на странице. Барабан поворачивается и прижимается к листу бумаги, перенося на нее тонер. После закрепления тонера на бумаге получается готовое изображение.

После загрузки данных в принтер компьютер начинает процесс интерпретации кода. Вначале интерпретатор из поступивших данных выделяет управляющие команды и содержимое документа. Процессор принтера считывает код и выполняет команды, являющиеся частью процесса форматирования, а затем выполняет другие инструкции по конфигурации принтера (например, выбор лотка с бумагой, односторонняя или двухстороння печать и т. д.).

Процесс интерпретации данных включает фазу форматирования, в ходе которой выполняются команды, указывающие, как содержимое документа должно располагаться на странице. Процесс форматирования также включает преобразование контуров шрифтов и векторной графики в растр. Эти растровые изображения символов помещаются во временный кэш шрифтов, откуда извлекаются по мере необходимости для непосредственного использования в том или ином месте документа.

В результате процесса форматирования с помощью детального набора команд определяется точное расположение каждого символа и графического изображения на каждой странице документа. В конце процесса интерпретации данных контроллер выполняет команды для создания массива точек, которые затем будут перенесены на бумагу. Эта процедура называется растеризацией. Созданный массив точек помещается в буфер страницы и находится там до момента переноса на бумагу. Принтеры, использующие буферы полосы, разделяют страницу на несколько горизонтальных полос. Контроллер выполняет растеризацию данных одной полосы, отправляет её на печать, очищает буфер и приступает к обработке следующей полосы (страница по частям попадает на фоточувствительный барабан или другое печатающее устройство).

После растеризации изображение страницы сохраняется в памяти, а затем передается печатающему устройству, которое физически выполняет процесс печати. Печатающее устройство - это общий термин для определения устройств, которые непосредственно переносят изображение на бумагу в принтере и включают следующие элементы: узел лазерного сканирования, фоточувствительный элемент, контейнер с тонером, блок распределения тонера, коротроны, разрядную лампу, блок закрепления и механизм транспортировки бумаги. Чаще всего эти элементы конструктивно выполнены в виде одного модуля (аналогичное печатающее устройство используется в копировальных машинах).

Струйный . В струйных принтерах, ионизированные капельки чернил через сопла распыляются на бумагу. Распыление происходит в тех местах, где необходимо сформировать буквы или изображения.

Процессы интерпретации данных при струйной и лазерной печати в основном подобны. Различие состоит лишь в том, что струйные принтеры имеют меньший объем памяти и менее мощную вычислительную систему. Жидкие чернила распыляются непосредственно на бумагу - в те места, где в лазерном принтере формируется массив из точек. В настоящее время существует два основных типа струйной печати: термическая и пьезоэлектрическая. Картридж состоит из резервуара с жидкими чернилами и небольшими (около одного микрона) отверстиями, сквозь которые чернила выталкиваются на бумагу. Количество отверстий зависит от разрешения принтера и может колебаться от 21 до 256 на один цвет. В цветных принтерах используются четыре (или больше) резервуара с различными цветными чернилами (голубой, пурпурный, желтый и черный). При смешивании этих четырех цветов, можно воспроизвести практически любой цвет.

1.3Плоттер

Задача вывода информации, представленной в графической форме, возникла одновременно с появлением вычислительных, и её решение – одна из основных целей вычислительных средств, применяемых для автоматизации проектирования. Устройства, выполняющие функции вывода графической информации на бумажный и некоторые другие носителей, называются графопостроителями или плоттерами (от англ. plotter).

Перьевые плоттеры

Перьевые плоттеры - это электромеханические устройства векторного типа.На него традиционно выводят графические изображения, различные векторные программные системы типа AutoCAD. Перьевые плоттеры создают изображение при помощи пишущих элементов, обобщенно называемых перьями, хотя имеется несколько видов таких элементов, отличающихся друг от друга используемым видом жидкого красителя. Пишущие элементы бывают одноразовые и многоразовые (допускающие перезарядку). Перо крепится в держателе пишущего узла, который имеет одну или две степени свободы перемещения.

Существует два типа перьевых плоттеров: планшетные , в которых бумага неподвижна, а перо перемещается по всей плоскости изображения, и барабанные , в которых перо перемещается вдоль одной оси координат, а бумага - вдоль другой за счёт захвата транспортным валом. Перемещения выполняются при помощи шаговых или линейных электродвигателей, создающих довольно большой шум. Хотя точность вывода информации барабанными плоттерами несколько ниже, чем планшетными, она удовлетворяет требованиям большинства задач. Эти плоттеры более компактны и могут отрезать от рулона лист необходимого размера автоматически (перьевые плоттеры формата А3 обычно планшетные).

Отличительной особенностью перьевых плоттеров являются высокое качество получаемого изображения и хорошая цветопередача при использовании цветных пишущих элементов. К сожалению, скорость вывода информации в них невысока, несмотря на более быструю механику и попытки оптимизации процедуры рисования.

Струйные плоттеры

Струйная технология создания изображения известна с 70-х годов, но истинный её прорыв стал возможен только с разработкой фирмой Canon технологии создания реактивного пузырька (Bubblejet) - направленного распыления чернил на бумагу при помощи сотен мельчайших форсунок одноразовой печатающей головки. Каждой форсунке соответствует свой микроскопический нагревательный элемент (терморезистор), который мгновенно (за 7-10 мкс) нагревается под воздействием электрического импульса. Чернила закипают, и пары создают пузырек, который выталкивает из форсунки каплю чернил. Когда импульс кончается, терморезистор быстро остывает, а пузырек исчезает.

Печатающие головки могут быть "цветными" и иметь соответствующее число групп форсунок. Для создания полноценного изображения используется стандартная для полиграфии цветовая схема CMYK, использующая четыре цвета: Cyan - голубой, Magenta - пурпурный, Yellow - жёлтый и Black - чёрный. Сложные цвета образуются смешением основных, причем получение оттенков различных цветов достигается путём сгущения или разрежения точек соответствующего цвета во фрагменте изображения.

Струйная технология имеет ряд достоинств. Сюда можно отнести простоту реализации, высокое разрешение, низкую потребляемую мощность и относительно высокую скорость печати. Приемлемая цена, высокое качество и большие возможности делают струйные плоттеры серьёзным конкурентом перьевых устройств, однако невысокая скорость вывода графической информации и выцветание со временем полученного цветного изображения без принятия специальных мер ограничивает их применение.

Электростатические плоттеры

Электростатическая технология основывается на создании скрытого электрического изображения на поверхности носителя - специальной электростатической бумаги, рабочая поверхность которой покрыта тонким слоем диэлектрика, а основа пропитана гидрофильными солями для обеспечения требуемых влажности и электропроводности. Потенциальный рельеф формируется при осаждении на поверхность диэлектрика свободных зарядов, образующихся при возбуждении тончайших электродов записывающей головки высоковольтными импульсами напряжения. Когда бумага проходит через проявляющий узел с жидким намагниченным тонером, частицы тонера оседают на заряженных участках бумаги. Полная цветовая гамма получается за четыре цикла создания скрытого изображения и прохода носителя через четыре проявляющих узла с соответствующими тонерами.

Электростатические плоттеры можно было бы считать идеальными устройствами, если бы не необходимость поддержания стабильных температуры и влажности в помещении, необходимость тщательного обслуживания и их высокая стоимость, в связи, с чем их приобретают пользователи, имеющие оправданно высокие требования к производительности и качеству. Для достижения максимальной эффективности электростатические плоттеры обычно работают как сетевые устройства, для чего снабжены адаптерами сетевого интерфейса. Немаловажны также высокая устойчивость изображения к воздействию ультрафиолетовых лучей и невысокая стоимость электростатической бумаги.

Плоттеры прямого вывода изображения

Изображение в таких плоттерах создаётся на специальной термобумаге (бумаге, пропитанной теплочувствительным веществом). Термобумага, которая обычно подаётся с рулона, движется вдоль "гребёнки" и меняет цвет в местах нагрева. Изображение получается высококачественным (разрешение до 800 dpi (dots per inch - точка/дюйм)), но только монохромным. Учитывая их высокую надежность, производительность и низкие эксплуатационные затраты, плоттеры прямого вывода изображения применяют в крупных проектных организациях для вывода проверочных копий.

Плоттеры на основе термопередачи

Отличие этих плоттеров от плоттеров прямого вывода изображения состоит в том, что в них между термонагревателями и бумагой размещается "донорный цветоноситель" - тонкая, толщиной 5-10 мкм, лента, обращённая к бумаге красящим слоем, выполненным на восковой основе с низкой (менее 100° С) температурой плавления.

На донорной ленте последовательно нанесены области каждого из основных цветов размером, соответствующим листу используемого формата. В процессе вывода информации бумажный лист с наложенной на него донорной лентой проходит под печатающей головкой, которая состоит из тысяч мельчайших нагревательных элементов. Воск в местах нагрева расплавляется, и пигмент остается на листе. За один проход наносится один цвет. Её изображение получается за четыре прохода. Таким образом, на каждый лист цветного изображения затрачивается в четыре раза больше красящей ленты, чем на лист монохромного.

Ввиду дороговизны каждого отпечатка эти плоттеры используются в составе средств автоматизированного проектирования для высококачественного вывода объектов трехмерного моделирования, в системах картографии, и рекламными агентствами для вывода цветопроб плакатов и транспарантов для красочных презентаций.

Лазерные (светодиодные) плоттеры

Эти плоттеры базируются на электрографической технологии, в основу которой положены физические процессы внутреннего фотоэффекта в светочувствительных полупроводниковых слоях селеносодержащих материалов и силовое воздействие электростатического поля. Промежуточный носитель изображения (вращающийся селеновый барабан) в темноте может быть заряжен до потенциала в сотни вольт. Луч света снимает этот заряд, создавая скрытое электростатическое изображение, которое притягивает намагниченный мелкодисперсный тонер, переносимый затем механическим путём на бумагу. После этого бумага с нанесенным тонером проходит через нагреватель, в результате чего частицы тонера запекаются, создавая изображение.

Лазерные плоттеры ввиду высокого быстродействия (лист формата А1 выводится менее чем за полминуты) удобно использовать как сетевые устройства, и они имеют в стандартной комплектации адаптер сетевого интерфейса. Не менее важно и то, что эти плоттеры могут работать на обычной бумаги, что сокращает эксплуатационные затраты.

1.4 Проектор

Проектор - световой прибор, перераспределяющий свет лампы с концентрацией светового потока на поверхности малого размера или в малом объёме. Основным элементом любого проектора является лампа, свет которой, проходя через определенные элементы попадает на экран и формирует таким образом картинку. В зависимости от того через какие элементы проходит свет от лампы проекторы делят на LCD и DLP (микрозеркальные). К преимуществам жидкокристаллических проекторов относят менее негативное влияние на зрение, а также компактность. Их недостатком является недостаточно насыщенный чёрный цвет (обладатели LCD мониторов поймут, о чём идёт речь). Достоинством микрозеркальных проекторов является более качественная картинка, а главным их недостатком принято считать утомляемость зрения при очень долгом просмотре.

Как и любое техническое устройство, проекторы имеют характеристики, на которые следует обратить внимание в первую очередь. Во-первых , это так называемое «базовое графическое разрешение». Оно обозначается двумя числами, отражающими число точек по горизонтали и вертикали. Как и у мониторов, разрешение бывает 800х600, 1024х768 и т.д. вплоть до 1600х1200. Разумеется, чем выше разрешение, тем лучше будет качество картинки. Для домашнего проектора, основной задачей которого является просмотр фильмов, вполне достаточно будет разрешения 800х600. Это обусловлено тем, что фильмы, рассчитанные на просмотр на экране телевизора, имеют еще меньшее разрешение, так что 800х600 – уже вполне достаточно. Во-вторых – яркость проектора. Чем ярче проектор – тем лучше. При слишком низкой яркости для комфортного просмотра может потребоваться полное затемнение комнаты. А яркости в 1000 люмен (люмен – единица измерения яркости) будет вполне достаточно для домашних условий, меньшие значения сегодня уже практически не встречаются. При этом надо учитывать условия эксплуатации проектора. Если он будет установлен в отдельной комнате с возможностью полного затемнения, то такой параметр как яркость не является слишком важным. Если же проектор планируется использовать в жилой комнате, где полной темноты добиться трудно, то на такой параметр как яркость следует обратить внимание. В-третьих – контрастность проектора. При низком показателе контрастности тёмные сцены в фильмах могут быть просто не видны. Контрастность домашнего видеопроектора должна быть в пределах от 1000:1 до 2000:1.

1. 5 Колонки

Колонки, или акустическая система - ещё одно устройство вывода информации, которое подключается к компьютеру (с задней части на материнской плате есть гнездо входа) и служит для воспроизведения звуковых эффектов, музыки, фильмов и т. д. В настоящее время имеется два принципа работы акустической системы: активная и пассивная .

Есть мнение, что активная акустика используется по большей части профессионалами, хотя к компьютерам подключается тоже. Звук направляется с dvd проигрывателя через усилитель (ресивер) прямиком на динамики акустической системы. Усиление сигнала звука играет одну из ключевых ролей в этом процессе. Как же может усиливаться звук? Существует два способа. Первый это когда перед подачей на колонки звуковой сигнал попадает в усилитель, а второй – с помощью самой акустической системы, в колонки которой встроен усилитель.

Кроме этого всего конструкция активной акустики позволяет обеспечить обратную связь между усилителем и динамиком. Это позволяет усилителю менять нагрузку на динамик во время максимальной нагрузки и предотвратить поломку последнего. В связи с тем, что усилители и динамики в активных колонках подключены напрямую, достигается максимальная производительность акустической системы. Это обеспечивает очень неплохой звуковой выход при небольших размерах акустики. Активные акустические системы для домашнего использования обычно состоят из сабвуфера и набора из 5 сателлитов. В сабвуфер встроен усилитель, который распределён на шесть колонок.

Но у активных колонок есть минус – невозможность модернизации. Такая акустическая система будет звучать всегда одинаково. Значимость этого факта очень существенна. Заинтересовавшись акустическими системами, покупатель превращается в любителя звуковой техники и старается время от времени улучшать качество звучания своей домашней акустики. Поэтому владельцу активной акустики придётся смириться с качеством выдаваемого с её помощью звука раз и навсегда. Активные колонки стараются сделать изначально высокого уровня.

При работе пассивной акустической системы греется встроенный кроссовер, т.к. он принимает на себя достаточно большую выходную мощность. Производители пытаются избежать этого различными способами, но главное понимать суть этого процесса. Усилитель в достаточной мере нагружает электронику акустической системы, вследствие чего, качество выдаваемого звука, ровно так же как и характеристики пассивных колонок изменяются. Если колонки используются в домашнем кинотеатре, то любитель вряд ли услышит разницу. А вот для профессионала эта разница будет достаточно критичной. Пассивные колонки должны быть немного мощнее, чем усилитель, для того, чтобы в критические моменты справляться с поступающей на них мощностью. В противном случае, когда усилитель мощнее, чем акустика, колонки могут просто выйти из строя. Пассивные акустические системы не могут предоставить усилителю обратной связи, чтобы он подавал меньше мощности, а сам он отслеживать нагрузку тоже не способен.Несмотря на недостатки, пассивная акустическая система не так уж и плоха. Большинство покупателей акустических систем покупают её для домашнего кинотеатра, компьютера, а дома, как известно очень ценится комфорт и уют. Активная акустика требует подведения к каждой колонке отдельного шнура питания. Так что подключение всех активных колонок в сеть может стать весьма запутанным занятием. Следующий момент является гораздо более важным. Так как все акустические системы делятся на классы, при использовании пассивной акустики, можно со временем модернизировать систему, купив новый усилитель и ресивер. Качество звука хороших пассивных колонок при этом может улучшиться значительно. Поэтому, при выборе пассивной акустики колонки можно брать, как говорится «на вырост».

Глава 2.Устройства ввод

2.1Клавиатура

Сейчас основным широко распространенным устройством ввода информации

в компьютер является клавиатура (клавишное устройство). Она реализует

диалоговое общение пользователя с ПК:

Ввод команд пользователя, обеспечивающий доступ к ресурсам ПК;

Запись, корректировку и отладку программ;

Ввод данных и команд в процесс решения задачи.

В настоящее время принят стандарт клавиатуры MFII. Условно в ней

можно выделить пять групп клавиш, несущих свою функциональную отгрузку.

Из других видов клавиатур можно упомянуть специальные клавиши для

слепых с осязаемыми точками на клавишах; клавиатуры для магазинов и

складов, снабженные устройствами для считывания штрихового кода или для

считывания магнитных карт; промышленные клавиатуры- сенсорные, имеющие в

качестве защиты от вредных воздействий (стружек, пепла и т.д.)

дополнительное покрытие клавиш специальной сенсорной фольгой; клавиатура

для медицинских учреждений с устройствами для считывания информации со

страховых карт. В настоящее время появились клавиатуры с дополнительными

клавишами для удобства работы с той или иной операционной системой (ОС),

например, клавиатура для Windows 95.

Таким образом, выбор клавиатуры зависит от ОС, с которой

предполагается работать.

2.2Мышь

Она служит для ввода данных или одиночных команд, выбираемых из меню

ли текстограмм графических оболочек, выведенных на экран монитора.

Мышь представляет собой небольшую коробочку с двумя или тремя

клавишами и утопленным, свободно вращающимся в любом направлении шариком

на нижней поверхности. Она подключается к компьютеру при помощи

специального шнура и требует специальной программной поддержки.

Для работы с мышью необходима плоская поверхность, с этой целью

используют резиновые коврики.

Так как с помощью мыши нельзя вводить в компьютер серии команд,

поэтому мышь и клавиатура - не взаимозаменяемые устройства. Назначение

графических оболочек - в обеспечении инициализации множества команд без

длительного набора их с клавиатуры. Это снижает вероятность опечаток и

экономит время. На объекте в виде текторграммы выбирается пункт меню или

символ и щелчком кнопки мыши инициализируется. Конечно, при наборе или

осуществлении некоторых функций применение мыши может быть нерациональным,

если, например, эти функции выполняются нажатием функциональных клавиш.

В настоящее время также существует оптическая мышь, где сигнал

передается с помощью луча мыши на специальный коврик и анализируется

электроникой. Пока менее распространена бесхвостая (бескабельная)

инфракрасная мышь (принцип ее действия похож на действие пультов

дистанционного управления) и радиомышь.

В портативных ПК (Lapton, Notebook) мышь обычно заменяют особым встроенным

в клавиатуру шариком на подставке с двумя клавишами по бокам, называемым

Принцип его работы такой же, как принцип работы мыши. Несмотря на

наличие трекбола, пользователь портативной ПК может использовать и обычную

2.3.Сканеры

Для непосредственного считывания графической информации с бумажного или

иного носителя в ПК применяется оптические сканеры.

Сканируемое изображение считывается и преобразуется в цифровую форму

элементами специального устройства: CCD - чипами.

Существует множество видов и моделей сканеров. Какой из них выбрать,

зависит от задач, для которых сканер предназначается.

Самые простое сканеры распознают только два цвета: черный и белый.

Такие сканеры используют для чтения штрихового кода.

Ручные сканеры - самые простые и дешевые. Основной недостаток в том,

что человек сам перемещает сканер по объекту, и качество полученного

изображения зависит от умения и твердости руки. Другой важный недостаток -

небольшая ширина полоса сканирования, что затрудняет чтение широких

оригиналов.

Барабанные сканеры применяются в профессиональной типографической

деятельности. Принцип заключается в том, что оригинал на барабане

освещается источником света, а фотосенсоры переводят отраженное излучение в

цифровое значение.

Листовые сканеры. Их основное отличие от двух предыдущих в том, что

при сканировании неподвижно закреплена линейка с CCD - элементами, а лист

со сканируемым изображением движется относительно нее с помощью специальных

Планшетные сканеры. Это самый распространенный сейчас вид для

профессиональных работ. Сканируемый объект помещается на стеклянный лист,

изображение построчно с равномерной скоростью считывается головкой чтения с

CCD - сенсорами, расположенной снизу. Планшетный сканер может быть

оборудован специальным устройством слайд-приставкой для сканирования

диапозитивов и негативов.

Слайд-сканеры используются для сканирования микроизображений.

Проекционные сканеры. Относительно новое направление. Цветной проекционный

сканер является мощным многофункциональным средством для ввода в компьютер

любых цветных изображений, включая трехмерные. Он вполне может заменить

фотоаппарат.

В наше время у сканеров появилось еще одно применение - считывание

рукописных текстов, которые затем специальными программами распознавания

символов преобразуются в коды ASC II и в дальнейшем могут обрабатываться

текстовыми редакторами.

Заключение

В данной контрольно-курсовой работе была представлена достаточно подробная информация об устройствах вывода/ввода информации и о принципах их работы. Работу современного компьютера невозможно представить без оснащения его вышеперечисленными устройствами, так как они оказывают незаменимую помощь при работе пользователя с компьютером, а знание принципов работы этих устройств, обеспечивает более эффективное их пользование.

Список литературы

Бакова И.В. Технические средства АСУ. М.,1986.

Леонтьев В.П. Энциклопедия “Персональный компьютер”. М., 1993.

Макарова Н.В. Информатика (Учебник). М., 1999.

Матюшка В.М. Персональный компьютер: диалог и программные средства. М., 1991.

Мюллер С. “Ремонт и модернизация ПК”. М., 1998.

Фигурнов В.Э. “IBM PC для пользователя”. М., 2000.

1. Микропроцессоры и цифровая обработка сигналов. Ввод и вывод информации через параллельные порты

   Лабораторная работа >> Информатика, программирование

   Микропроцессоры и цифровая обработка сигналов Ввод и вывод информации через параллельные порты Цель работы 1.1. ... изображений стенда с зажженными светодиодами и индикаторами. 9. Выводы по выполненной лабораторной работе. В ходе...

2. Устройство компьютера и организация ввода вывода информации

   Реферат >> Информатика

   Внешние и внутренние устройства компьютера. Организация ввода вывода информации в ЭВМ……………………………………………………………………. ГЛАВА II. РАЗРАБОТКА... в) внутренние устройства. 3.Изучить организацию ввода - вывода информации в ЭВМ; 4. Провести практическое исследование...

3. Информация . Единица измерения количества информации

   Реферат >> Информатика

   Частей: устройства ввода информации устройства обработки информации устройства хранения устройства вывода информации . Конструктивно эти... . Дополнительно могут подключатся другие устройства ввода и вывода информации , например звуковые колонки, принтер, ...

После введения пользователем исходных данных компьютер должен их обработать в соответствии с имеющейся программой и вывести полученные результаты для восприятия их оператором или для использования автоматическими устройствами. Выводимая информация может отображаться на экране монитора, печататься на бумаге (с помощью принтера или плоттера), воспроизводиться в виде звуков (с помощью акустических колонок или головных телефонов), регистрироваться в виде тактильных ощущений (технология виртуальной реальности), распространяться в виде управляющих сигналов (устройства автоматики), передаваться в виде электрических сигналов по сети.

Наиболее распространенными устройствами вывода информации являются мониторы (дисплеи) . Подавляющее большинство мониторов для формирования изображения используют электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) или жидкокристаллические матрицы. Причем в настоящее время происходит постепенное вытеснение мониторов с ЭЛТ мониторами, использующими жидкие кристаллы.

Существуют мониторы, основанные на других физических принципах: плазменные, люминесцентные и др.

Например, мониторы, изготовленные по технологии FED (Field Emission Display) базируются на эффекте создания эмиссии по всей поверхности экрана. В отличие от ЭЛТ источником электронов является не отдельная точка (электронная пушка), а целая излучающая поверхность. Облучение производится через маску, в которой число отверстий равно числу пикселей. За счет такой конструкции удается получить яркость изображения такую же, как у мониторов с ЭЛТ, а габариты (толщину) - как у жидкокристаллических мониторов.

Перспективной считается новая технология изготовления мониторов — OLED (Organic Light Emitting Diodes). Их конструкция основана на использовании органических светоизлучающих диодов.

Принтеры , в зависимости от порядка формирования изображения, подразделяются на последовательные, строчные и страничные. Принадлежность принтера к той или иной группе зависит от того, формирует ли он на бумаге символ за символом или сразу всю строку, а то и целую страницу.

По физическому принципу действия принтеры делятся на следующие типы: термографические, лепестковые (ромашковые), матричные (игольчатые), струйные и лазерные.

Конструкция первых двух типов принтеров морально устарела, и они практически уже не используются.

В матричных принтерах изображение формируется из точек ударами иголок по красящей ленте. Под действием управляющих сигналов, поступающих на электромагниты, иголки «выколачивают» краску из ленты, оставляя следы на бумаге. В зависимости от конструкции печатающая головка матричного принтера может иметь 9, 18 или 24 иголки. Все символы формируются из отдельных точек.

Печатающие головки струйных принтеров вместо иголок содержат тонкие трубочки — сопла, через которые на бумагу выбрасываются капельки чернил. Печатающая головка струйного принтера содержит от 12 до 64 сопел, диаметры которых тоньше человеческого волоса.

Известно несколько принципов действия струйных печатающих головок.

В одной из конструкций на входном конце каждого сопла расположен маленький резервуар с чернилами. Позади резервуара располагается нагреватель (тонкопленочный резистор). Когда резистор нагревается проходящим по нему током до температуры 500°С, окружающие его чернила закипают, образуя пузырек пара. Этот расширяющийся пузырек выталкивает из сопла капли чернил диаметром 50...85 мкм со скоростью около 700 км/ч.

В другой конструкции печатающей головки источником давления служит мембрана, приводимая в движение пьезоэлектрическим элементом. Подача электрического напряжения на пьезоэлемент вызывает его деформацию, которая используется для распыления чернил.

Во всех конструкциях принтеров электромеханические устройства перемещают печатающие головки и бумагу таким образом, чтобы печать происходила в нужном месте.

В лазерных принтерах используется электрографический принцип создания изображения. Процесс печати включает в себя формирование невидимого рельефа электростатического потенциала в слое полупроводника с последующей его визуализацией. Визуализация (проявление) осуществляется с помощью частиц сухого порошка - тонера, наносимого на бумагу. Тонер представляет собой кусочки железа, покрытые пластиком. Наиболее важными частями лазерного принтера являются полупроводниковый барабан, лазер и прецизионная оптико-механическая система, перемещающая луч (рис. 10.5).

Лазер генерирует тонкий световой луч, который, отражаясь от вращающегося зеркала, формирует электронное изображение на светочувствительном полупроводниковом барабане.

Поверхности барабана предварительно сообщается некоторый статический заряд. Для создания электростатического заряда используется сетка или тонкий провод. При подаче на провод высокого напряжения возникает коронный разряд, в результате которого вокруг провода появляется светящаяся ионизированная область пространства. За счет коронного разряда поверхность барабана равномерно заряжается. Для получения изображения на барабане лазер должен включаться и выключаться в соответствии с формируемым изображением, что обеспечивается схемой управления. Управляющие сигналы поступают из ЭВМ в соответствии с хранящимся в памяти изображением. Вращающееся зеркало служит для разворота луча лазера в строку, формируемую на поверхности барабана.

Когда луч лазера попадает на предварительно заряженный барабан, заряд «стекает» с освещенной поверхности. Таким образом, освещаемые и неосвещаемые лазером участки барабана имеют разный заряд. В результате сканирования всей поверхности полупроводникового барабана на нем создается скрытое (электронное, не видимое для человека) изображение.

Поворот барабана на новую строку осуществляет прецизионный шаговый двигатель. Это смещение определяет разрешающую способность принтера и может составлять, например, 1/300, 1/600 или 1/1200 дюйма. Процесс развертки изображения на барабане во многом напоминает построение изображения на экране монитора (создание растра).

Рис. 10.5. Процесс печати лазерного принтера

На следующем этапе работы принтера происходит проявление изображения, т. е. превращение скрытого электронного изображения в видимое. При проявлении изображения используется следующее физическое явление: заряженные частицы тонера притягиваются только к тем местам барабана, которые имеют противоположный заряд по отношению к заряду тонера.

Когда видимое изображение на барабане построено и он покрыт тонером в соответствии с оригиналом, подаваемый лист бумаги заряжается таким образом, что тонер с барабана притягивается к бумаге. Прилипший порошок закрепляется на бумаге за счет нагрева частиц тонера до температуры плавления. В результате этого формируется водоупорный отпечаток. Цветные лазерные принтеры формируют изображение, последовательно накладывая голубой, пурпурный, желтый и черный тонеры на фоточувствительный барабан.

В четырехпроходном цветном принтере скорость печати существенно меньше, чем у черно-белого принтера. В однопроходном цветном принтере четыре картриджа с тонером установлены в одной плоскости друг за другом, каждый рядом со своим бараном. Все цвета наносятся за один проход вместо четырех, поэтому скорость формирования изображения повышается.

Кроме лазерных принтеров, существуют так называемые LED-принтеры (Light Emitting Diode), которые получили свое название из-за того, что полупроводниковый лазер в них заменен «гребенкой» (линейкой) светодиодов. В этом случае не нужна сложная механическая система вращения зеркала. Изображение одной строки на полупроводниковом барабане формируется одновременно.

В табл. 10.1. приведены характеристики принтеров различной конструкции.

Таблица 10.1. Характеристики принтеров

Плоттеры (или графопостроители) - устройства вывода графической информации, которые используются при оформлении больших плакатов, чертежей, географических карт, эскизов печатных плат, диаграмм, гистограмм.

Работа плоттера основана на механических и немеханических способах вывода графической информации. При механическом способе применяются карандаши, перья с чернилами. Аналогично принтерам в немеханических графопостроителях применяются термический, матричный, струйный и лазерный способы печати.

В качестве устройств, способных выполнять функции ввода и вывода информации, могут использоваться коммуникационные адаптеры . С их помощью осуществляют связь между ЭВМ по телефонной линии. Поскольку пока еще телефонные сети работают чаще не с цифровыми, а с аналоговыми электрическими сигналами звукового диапазона, необходимо преобразовать цифровые сигналы, поступающие от ЭВМ, в аналоговые сигналы и передать их в телефонную сеть. На другом конце телефонной линии необходимо осуществить обратное преобразование. Эти преобразования выполняются специальным устройством — модемом (от слов МОдулятор — ДЕМодулятор).

Модем выполняется либо в виде внешнего устройства, которое одним выходом подсоединяется к телефонной линии, а другим — к стандартному порту компьютера, либо в виде обыкновенной платы (карты), которая устанавливается на системную шину компьютера (внутренний модем).

Вывод звуковой информации осуществляется с помощью акустических колонок и головных телефонов (рис. 10.6), которые подключаются через специальный адаптер (контроллер, звуковую плату).

Рис. 10.6. Наушники

Существует несколько способов воспроизведения звуков (в частности, музыкальных произведений). Частотный способ (FM-синтез) воспроизведения звука основан на имитации звука реальных инструментов, а табличный способ (wave-table-синтез) оперирует записанными в памяти звуками реальных инструментов.

Частотный синтез основывается на том, что для получения какого-либо звука используются математические формулы (модели), которые описывают спектр частот конкретного музыкального инструмента. Звуки, получаемые по этой технологии, характеризуются металлическим оттенком.

Волновой синтез основан на использовании цифровой записи реальных инструментов, так называемых семплов (samples). Семплы - это образцы звучания различных реальных инструментов, хранящиеся в памяти звуковой карты. При воспроизведении звуков по технологии волнового синтеза пользователь слышит звуки реальных инструментов, поэтому создаваемая звуковая картина ближе к естественному звучанию инструментов.

Семплы могут храниться двумя способами: либо постоянно в находиться ПЗУ, либо загружаться в оперативную память звуковой карты перед их использованием. Существует большой набор разнообразных семплов, что позволяет формировать практически бесконечное разнообразие звуков.

Дисплей (монитор) является наиболее популярным устройством вывода информации. Существуют монохромные (черно-белые) и цветные дисплеи . Вначале рассмотрим принцип действия черно-белых мониторов.

Рис. 10.7. Электронно-лучевая трубка

Основным узлом дисплея является электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) . Порой для обозначения ЭЛТ используют аббревиатуру CRT — Cathode Ray Tube. Одна из возможных конструкций ЭЛТ показана на рис. 10.7.

Перечислим основные детали, из которых состоит ЭЛТ: катод, анод, модулятор, горизонтальные отклоняющие пластины, вертикальные отклоняющие пластины, экран, колба.

Катод, анод и модулятор образуют электронный прожектор, который иногда называют электронной пушкой. Горизонтальные и вертикальные отклоняющие пластины образуют отклоняющую систему. Такая отклоняющая система называется электростатической. Существуют магнитные отклоняющие системы, в которых для изменения траектории движения электронного потока вместо пластин используют катушки.

В ЭЛТ используется поток электронов, сфокусированных в узкий пучок, управляемый по интенсивности и по положению в пространстве и взаимодействующий с экраном трубки. Электронный пучок испускается электронным прожектором (точнее, катодом), а изменение положения пучка на экране производится отклоняющей системой.

Перемещение электронного луча по экрану ЭЛТ в соответствии с определенным законом называется разверткой, а рисунок, прочерченный следом пучка электронов на экране, — растром. Развертка осуществляется подачей на отклоняющую систему ЭЛТ периодически изменяющихся напряжений. В ходе развертки электронный пучок последовательно обегает по строчкам поверхность экрана ЭЛТ.

В процессе формирования растра поток электронов движется по зигзагообразной траектории от левого верхнего угла экрана к нижнему правому углу. На рис. 10.8 сплошными линиями показан растр, штриховыми — траектория движения электронного луча, на которой он «гасится» (делается невидимым).

Рис. 10.8. Растр и траектория движения электронного луча

Экран покрыт люминофором, поэтому в местах падения электронного пучка появляется свечение, яркость которого пропорциональна интенсивности пучка. Интенсивность потока электронов изменяется в соответствии с сигналами, подаваемыми на управляющий электрод - модулятор. Именно эти сигналы формируют необходимое изображение на экране дисплея.

Рис. 10.9. Изображение буквы «И»

На рис. 10.9 показано в большом масштабе изображение буквы «И». В данном случае для ее изображения потребовалось восемь строк растра. На рис. 10.10. показаны временные диаграммы для управляющих сигналов, подаваемых на модулятор. Высокий потенциал соответствует белым участкам экрана, низкий - черным. С помощью отклоняющей системы модулированный пучок электронов развертывается в растр, высвечивая на экране строку за строкой, воспроизводя таким образом изображение кадр за кадром. Благодаря инерционности зрения человек видит на экране слитное, часто динамическое, изображение.

Рис. 10.10. Временные диаграммы для управляющих сигналов

Любое изображение на экране монитора состоит из множества дискретных точек, называемых пикселями (pixel — picture element).

Дисплей взаимодействует со своим адаптером, который может также называться видеокартой, видеоадаптером или контроллером. Дисплей и адаптер очень тесно связаны между собой и совместно определяют качество изображения — разрешение, количество воспроизводимых цветов, скорость регенерации (число кадров в единицу времени).

Разрешение зависит от размеров экрана и минимального элемента изображения (так называемого «зерна», равного для лучших мониторов 0,24...0,28 мм). Для 14-дюймовых мониторов разрешение обычно не более 800×600 элементарных точек (пикселей), для 15-дюймовых — 1024×768, для 21-дюймовых — 1280×1024 точек.

Способность адаптера выводить на экран монитора изображение с заданным разрешением и глубиной цвета (т. е. числом цветовых оттенков) определяется объемом установленной оперативной памяти на плате адаптера. Для отображения 16,7 млн оттенков цветов (24 бита на пиксель) нужно установить в адаптер не менее 1,37 Мбайт памяти при разрешении 800×600 элементарных точек, 3,75 Мбайт при разрешении 1280×1024 и 5,49 Мбайт при разрешении 1600×1200.

Для комфортного восприятия изображения, без утомляющего зрения мерцания, нужны достаточно высокие частоты кадровой развертки (рекомендуется не менее 85 Гц).

Принцип работы цветного монитора сходен с принципом действия монохромного монитора, однако конструкция цветного монитора существенно сложнее. Цветной дисплей содержит три электронные пушки с отдельными схемами управления. Экран выполняется в виде мозаичной структуры (прямоугольной матрицы), состоящей из зерен люминофора трех цветов свечения: красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue). Зерна расположены тройками (триадами) так, чтобы электроны каждой из трех пушек попадали только на зерна «своего» цвета. Для обеспечения этого на пути движения электронов устанавливают маски.

Принцип действия цветного дисплея базируется на физиологической особенности зрения человека. Так, при одинаковой интенсивности свечения трех разноцветных маленьких соседних зерен этот участок экрана воспринимается как белая точка. Свечение соседних красного и зеленого зерен воспринимается как желтая точка, а свечение синего и зеленого зерен дает голубую точку и т. д. Изменяя интенсивность свечения трех основных цветов (RGB), можно получить любой цвет или оттенок. Такой способ получения любых цветов является одной из систем цветопередачи и назван RGB-системой (по первым буквам соответствующих английских слов).

Жидкокристаллические мониторы (ЖКМ) обладают следующими достоинствами: малая потребляемая мощность (в 2-3 раза меньше, чем у ЭЛТ), отсутствие рентгеновского излучения, статической электризации, геометрических искажений. У ЖКМ малый вес и габариты: толщина монитора не превышает 5…6 см. Недостатками ЖКМ являются ограниченный угол обзора, меньшие, чем у ЭЛТ, контрастность и глубина цвета, существенная неравномерность яркости в различных местах экрана. У ЖКМ наблюдается большой процент брака при их производстве (наличие «мертвых» пикселей). В настоящее время это считается основной причиной более высокой стоимости ЖКМ по сравнению с мониторами на ЭЛТ.

В электронно-лучевых трубках люминофор размещается в определенных точках экрана, образуя матрицу. Поток электронов направляется в эти точки с помощью непрерывных (аналоговых) управляющих сигналов, поступающих на отклоняющую систему. Электронный луч последовательно строчка за строчкой «обегает» все точки (пиксели) экрана и поочередно изменяет интенсивность их свечения.

Полное изображение на экране ЭЛТ, полученное с участием всех пикселей, называется кадром. Чтобы получить иллюзию движущегося изображения, очередные кадры должны быстро сменять друг друга (не менее чем 25…30 раз в 1 с). В ЭЛТ за время движения электронного луча от начала кадра до его конца свечение первых возбужденных элементов матрицы (люминофора) успевает несколько ослабнуть. Для уменьшения мерцания экрана приходится увеличивать частоту смены (обновления) очередных кадров (говорят: увеличивать частоту кадровой развертки). Частота кадровой развертки ЭЛТ должна быть не менее 85 Гц.

Принцип действия жидкокристаллического монитора существенно отличается от принципа действия монитора с ЭЛТ. В ЖКМ используется физический эффект изменения пространственного положения молекул кристаллов под действием электрического поля. Так же, как в ЭЛТ, в ЖКМ изображение формируется из большого числа точек (пикселей), которые образуют прямоугольную матрицу. Однако в жидкокристаллической матрице управление процессом формирования изображения идет цифровым способом. В ЖКМ одновременно изменяется свечение всех элементов целой строки матрицы (экрана). Мерцание ЖКМ принципиально меньше, чем дисплеев с ЭЛТ, так как при формировании изображения обновляются только изменяющиеся пиксели. Изображение статических картинок не требует обновления, поэтому в этих случаях мерцаний экрана ЖКМ совсем нет. Матрица ЖКМ (Liquid Crystal Display, LCD) сделана из вещества, находящегося в жидком агрегатном состоянии, но обладающего свойствами кристаллов. Под действием электрического поля жидкие кристаллы изменяют свою пространственную ориентацию (поворачиваются) и этим варьируют интенсивность проходящего света.

Рис. 10.11. Многослойная конструкция монитора

Монитор представляет собой многослойную конструкцию (рис. 10.11), которая содержит поляризаторы, матрицу управляющих транзисторов, цветные фильтры, стеклянные пластины, между которыми размещены жидкие кристаллы.

Принцип действия ЖКМ (рис. 10.12) основан на эффекте поляризации. Вначале свет проходит через первый поляризационный фильтр (Поляризатор 1), который характеризуется определенным углом поляризации. В ЖКМ установлен еще один поляризатор (Поляризатор 2). В зависимости от угла поляризации второго фильтра, свет будет либо полностью им поглощаться (если угол поляризации второго фильтра перпендикулярен углу поляризации первого фильтра), либо беспрепятственно проходить (если углы совпадают). Плавное изменение угла поляризации проходящего света позволяет регулировать интенсивность видимого (проходящего) света. Угол поляризации проходящего света изменяют с помощью жидких кристаллов. Их ориентация в пространстве зависит от величины управляющего напряжения, подаваемого на матрицу транзисторов.

Рис. 10.12. Принцип действия ЖКМ

Таким образом, изменяя управляющее напряжение на каждом транзисторе матрицы, можно варьировать пространственное положение жидких кристаллов в данной точке. Изменение пространственного положения кристаллов приводит к изменению угла поляризации света в данной точке экрана (а, значит, и к изменению интенсивности свечения данной точки экрана).

Дискретная конструкция ЖКМ позволяет, в принципе, обходиться без аналого-цифрового преобразования, т. е. работать непосредственно с цифровыми сигналами. Очевидно, что такая конструкция более перспективна по сравнению с устройствами, работающими с аналоговыми сигналами. Напомним, что ЭЛТ — аналоговое устройство. Сигналы на отклоняющих пластинах и модуляторе являются непрерывными. Для управления работой ЭЛТ приходится трансформировать цифровой сигнал, сформированный ЭВМ, в аналоговый сигнал. Однако всякое цифро-аналоговое преобразование сопряжено с возникновением искажений и помех, усложнением конструкции контроллеров.

Сегодня мы расскажем вам о самых интересных устройствах ввода информации, которые разработаны и выпускаются лидерами отрасли, а также о наиболее перспективных прототипах.

Сейчас кажется, что клавиатура и мышь сопровождали компьютер на протяжении всей истории его существования. Однако это не совсем так: первые машины управлялись при помощи перфокарт, клавиатуру для этих целей стали использовать только в 1941 году, мышь была впервые продемонстрирована в 1968-м, а на массовом рынке появилась и того позже - в 1983-м. Стоит отметить, что первые устройства этого типа достаточно сильно отличались от современных как по внешнему виду, так и принципу работы. С момента своего появления и до наших дней мыши и клавиатуры постоянно эволюционировали, стандартизировались, меняли свой облик, пока не стали именно такими, какими мы привыкли их видеть. Однако не стоит думать, что этот процесс остановился: устройства ввода продолжают развиваться и сейчас.

Как и прежде, одни технологии приживаются, другие уходят в историю, а третьи проявят себя в полной мере только в будущем. Сегодня мы расскажем вам о самых интересных устройствах ввода, которые разработаны и выпускаются лидерами отрасли, а также о наиболее перспективных прототипах.

Apple Magic Mouse Именно компания Apple предложила использовать мышь с домашними компьютерами, она же одной из первых оснастила свои устройства поддержкой распознавания нескольких касаний (Multitouch). Вся поверхность Magic Mouse представляет собой сенсорную панель, что позволяет управлять ПК жестами пальцев.

Сайт: www.apple.ru Средняя розничная цена, руб./грн.: 3300/1000

Microsoft Arc Touch Mouse Прежде чем выпускать полностью сенсорную мышь, корпорация Microsoft запустила своеобразный пробный камень в виде модели Arc Touch Mouse, в которой сенсорной панелью заменено только колесо прокрутки.

Сайт: www.microsoft.com Средняя розничная цена, руб./грн.: 2500/850


Hillcrest Labs Loop Pointer Компания Hillcrest Labs разработала технологию Freespace, позволяющую управлять курсором без контакта с какой-либо поверхностью, перемещая в воздухе сам контроллер, и выпустила на ее основе свой продукт. Это устройство прекрасно подойдет для работы с домашним медиацентром.

Сайт: www.hillcrestlabs.com Средняя розничная цена, руб./грн.:2900/нет данных

Apple Magic Trackpad С каждым днем все больше производителей ноутбуков стремится оснастить свои продукты тачпадами с поддержкой технологии Multitouch. Первопроходец в этой области, компания Apple, позаботилась и о пользователях десктопных ПК, выпустив выносной тачпад.

Сайт: www.apple.ru Средняя розничная цена, руб./грн.: 3500/970

Kinect Контроллер Kinect изначально предназначен для управления играми Xbox 360 с помощью жестов, однако корпорация Microsoft не препятствует разработке драйверов, позволяющих подключать это устройство к ПК. На сегодняшний день уже реализованы некоторые возможности управления интерфейсом ОС Windows через Kinect.

Сайт: www.xbox.com Средняя розничная цена, руб./грн.:6500/1900

Blobo Шарик Blobo развивает идею трекбола, но вместо оптических датчиков использует датчики движения: управление курсором и выполнение различных действий осуществляется при помощи перемещения шарика в воздухе. Устройство предназначено в первую очередь для игр, но может использоваться и для решения повседневных рабочих задач.

Сайт: www.bloboshop.com Средняя розничная цена, руб./грн.: 3300/1050

Logitech MX Air Мышь MX Air от Logitech, как и Loop Pointer, базируется на технологии Freespace, однако благодаря универсальной конструкции может использоваться не только при работе с медиацентром, но и с обычным ПК.

Сайт: www.logitech.ru Средняя розничная цена, руб./грн.: 5000/1100

– Игорь (Администратор)

В рамках данной статьи устройство вывода информации я расскажу вам подробнее о том, что это такое, какие они есть у компьютера, а так же приведу небольшую классификацию.

Примечание : Статья направлена для начинающих пользователей и поэтому содержит базовые знания.

Человек воспринимает информацию с помощью разных чувств. В случае же с компьютером это в основном визуальное и звуковое действие. И казалось бы, тут все должно быть понять. Однако, периодически у пользователей могут возникать проблемы с корректным определением к какому типу относится то или иное устройство. Поэтому в рамках данной статьи я постараюсь более детально описать что такое устройство вывода информации, какие они бывают у компьютера и как их можно разделить.

Устройство вывода информации – что это такое?

Как видите, на картинке представлено много различных устройств, однако далеко не все из них являются устройствами вывода. Так попробуем разобраться в том, что из них что. И начнем с определения.

Это аппаратное средство компьютера, которое позволяет отобразить цифровую информацию понятным для человека образом. Простыми словами, основное назначение таких устройств, как и следует из названия, это вывести информацию таким образом, чтобы человек мог в ней разобраться.

Теперь, если посмотрите, то увидите, что только колонки, монитор, принтер и проектор являются устройствами вывода информации, так как остальные устройства информацию не выводят. Но, рассмотрим этот вопрос подробнее.

Примечание : Стоит понимать, что техническая составляющая не имеет роли в данном случае. Устройство может быть внутри компьютера, как например экран у ноутбука, или же вне, как например, плоттер.

Какие устройства вывода информации у компьютера?

Компьютерная стезя очень бурно развивалась, поэтому сегодня существует немало различных устройств вывода информации. Однако, все они так или иначе ограничены возможностями восприятия человека. Поэтому сверхординарные устройства встречаются очень редко. В большинстве своем это все, что связано видео, аудио и текстовой информацией.

Самым часто встречаемым является монитор, он есть практически у каждого компьютера. И это не удивительно, ведь сегодня практически вся информация связана с графикой.

Конечно, не стоит забывать и о колонках с наушниками. Фильмы и ролики смотрят все. Музыку слушают и того больше.

Более специфические устройства уже касаются трансформации цифровой информации в физические предметы. Как бы эта фраза страшно не звучала, все намного проще. Это принтеры, с помощью которых вы печатаете документы, это плоттеры, которые позволяют печатать плакаты, и так далее.

Существуют и другие примеры, такие как проекторы (встречаются реже, но по сути аналогичны мониторам). Чаще всего у домашних пользователей встречаются именно вышеперечисленные.

Классификация устройств вывода информации

Как это не удивительно, но основная классификация устройств вывода информации идет именно по признакам. И вот они:

1. Графические устройства вывода. Сюда относят все, что связано с графикой. Мониторы, принтеры и прочее

2. Звуковые устройства вывода информации. Сюда относят все, что связано с аудио. Колонки, наушники, встроенные динамики и прочее.

3. Прочие устройства вывода. Несмотря на то, что у человека есть еще органы восприятия, как таковых существенных и находящихся в массовом распространении устройств еще не существует. Поэтому все остальные принято относить к этому типу.

Примечание : В свое время были разработки так называемого "белого монитора", умеющего в дополнение к прочей информации, так же передавать и запах. Однако, сегодня об этом проекте мало кто вспоминает.

Вообще, можно встретить немало подвидов классификаций. К примеру, тех же мониторов можно делить по очень многим признакам, однако на глобальном уровне классификация идет по трем типам.