Перемещение курсора вниз на одну позицию при кратковременном

нажатии; при длительном нажатии курсор перемещается вниз непрерывно

Ноте Перемещение курсора в первую позицию строки (Ноте — в начало)

End Перемещение курсора в последнюю позицию строки (End — в конец)

PgUp Перемещение по тексту в направлении его начала на одну страницу

(обычно на 25 строк), то есть возврат на одну страницу (Page Up — страница вверх)

PgDn Перемещение по тексту в направлении его конца на одну страницу, то есть

продвижение вперед на одну страницу (Page Dow™ — страница вниз)

Ins Переключение клавиатуры из режима замены в режим вставки и обратно;

в режиме вставки каждый вновь введенный символ помещается перед символом, на который указывает курсор; часть же строки, расположенная правее курсора, сдвигается на одну позицию вправо (Insert — вставить)

Del Удаление на экране указанного курсором символа; при этом часть строки,

расположенная правее курсора, сдвигается на одну позицию влево, исключая разрыв строки (Delete — удалить)

Специальные управляющие клавиши (их называют также служебными) распо­ложены вокруг группы алфавитно-цифровых клавиш (табл. 7.10).

Курсором, управляемым с клавиатуры, является значок (обычно это узкий мерцающий прямоугольник или жирная черта), указывающий позицию на экране дисплея, в которой будет отображаться очередной выведенный на экран символ.

Глава 7. Внешние устройства ПК

Таблица 7.10.Специальные управляющие клавиши

Клавиша

Назначение

Esc Отмена каких-либо действий и/или выхода из программы, подменю

и т. п. (Escape — выход)

Ctrl Клавиша используется совместно с другими клавишами, изменяя

их действия (Control — управление)

Alt Клавиша используется совместно с другими клавишами, изменяя

их действия (Alter — изменять)

Enter Клавиша ввода информации и возврата каретки, служит для завершения

ввода очередной строки информации (Enter — ввод)

Backspace Возврат на одну позицию по экрану влево с удалением предыдущего символа (Backspace — пробел назад)

Tab Перемещение курсора вправо на задаваемое по запросу количество

позиций или перемещение, заранее предопределенное выполняемой программой (Tabulation — табуляция)

Shift Клавиша смены регистра (Shift — сдвиг)

Print Scrn Распечатка на принтере информации, выведенной на экран (Print Screen — печать экрана)

Caps Lock Фиксация прописных-строчных букв (Caps Lock — фиксация прописных букв)

Num Lock Фиксация режимов работы малой цифровой клавиатуры (Numeric Lock — фиксация цифр)

Scroll Lock Переключение режима вывода па экран дисплея; при включении прокрутки светится соответствующий индикатор в верхней правой части панели (Scroll Lock — фиксация прокрутки)

Pause/Break Прерывание (приостановка) выполнения программ и процедур, например, вывода информации на экран; для продолжения выполнения приостановленной программы нужно нажать любую клавишу (Pause/Break — пауза/прерывание)

Некоторые важные специальные комбинации клавиш (клавиши нажимаются одновременно) приведены в табл. 7.11.

Таблица 7.11.Специальные комбинации клавиш

Клавиши Назначение

Ctrl+Alt+Del Перезагрузка компьютера

Ctrl+Break Прекращение работы выполняемой программы

Ctrl+C - Прекращение работы выполняемой программы

Ctrl+Num Lock Приостановка выполнения программы

Ctrl+S Приостановка выполнения программы

Клавиатура

Функциональные клавиши F1-F12 размещены в верхней части клавиатуры. Эти клавиши предназначены для различных специальных действий; для каждого программного продукта они имеют свое назначение.

В большинстве программ принято, что клавиша F1 (клавиша Help — помощь) связана с вызовом справки. При входе в программу по F1 выдается общая под­сказка с кратким описанием вариантов функционирования программы и назна­чением функциональных клавиш в ней. При работе с программой по нажатии F1 предоставляется контекстно-зависимая помощь, то есть подсказка по тому режи­му, по той функции, которая программой реализуется в данный момент.

Блок клавиатуры в настольных ПК конструктивно выполнен автономно от основ­ной платы компьютера и, кроме клавиатуры, содержит контроллер клавиатуры, состоящий из буферной памяти и схемы управления. Он подключается к систем­ной плате с помощью 4-проводного интерфейса (линии интерфейса используются для передачи, соответственно, тактовых импульсов, данных, напряжения питания +5 В, последний — «земля»). Для клавиатур существует несколько вариантов интерфейсов: стандартный разъем DIN, разъем PS/2, инфракрасный порт (IrDA), интерфейс USB. Чаще всего используются интерфейсы DIN и PS/2, но самым перспективным является интерфейс USB.

Из «экзотических» клавиатур следует отметить:

□ беспроводную клавиатуру, позволяющую свободно перемещаться по комнате и работать на компьютере в любом удобном месте, даже лежа на диване; бес­проводные клавиатуры для передачи сигналов используют лучи инфракрас­ного диапазона (интерфейс IrDA), которые принимаются специальным уст­ройством, непосредственно подключенным к компьютеру;

□ гибкую резиновую клавиатуру, красивую разноцветную — она бесшумна, на­дежна (успешно сопротивляется различным механическим и химическим воздействиям); очень тонкая, может быть свернута в виде цилиндра;

□ клавиатуры с идентификацией пользователя по «отпечаткам пальцев» и силе нажатия;

□ многофункциональные клавиатуры с элементами телекоммуникационных систем и т. д.

Контроллер клавиатуры осуществляет:

□ сканирование (опрос) состояния клавиш;

□ буферизацию (временное запоминание) до 20 отдельных кодов клавиш на время между двумя соседними опросами клавиатуры со стороны МП;

□ преобразование с помощью программируемых системных таблиц (драйвера клавиатуры) кодов нажатия клавиш (SCAN-кодов) в коды ASCII;

□ тестирование (проверку работоспособности) клавиатуры при включении ПК.

При нажатии и отпускании клавиши в буферную память контроллера клавиатуры поступает код нажатия или отпускания (соответственно, 0 или 1) в седьмой бит байта и номер клавиши или ее SCAN-код в остальные 7 битов. При поступлении

Глава 7. Внешние устройства ПК

любой информации в буферную память посылается запрос на аппаратное преры­вание, инициируемое клавиатурой. При выполнении прерывания SCAN-код преобразуется в код ASCII, и оба кода (SCAN-код и ASCII-код) пересылаются в соответствующее поле ОЗУ машины. При этом по наличию кода отпуска­ния проверяется, все ли клавиши отпущены в момент нажатия следующей кла­виши (это необходимо для организации совместной работы с клавишами Shift, Ctrl, Alt и др.

Контроллер клавиатуры организует и автоматическое повторение клавишной операции: если клавиша нажата более 0,5 с, то генерируются повторные коды на­жатия клавиши через регулярные интервалы так, как если бы вы клавишу нажи­мали повторно.

ПРИМЕЧАНИЕ ----------------------------------------------------------------------------------------------------

Любой ASCII-символ может быть введен с клавиатуры путем набора на малой цифровой клавиатуре (справа на рис. 7.1) десятичного кода, равного шестнадцате-ричному ASCII-коду, с одновременным нажатием (и удержанием на время набора) клавиши Alt. Таким образом можно ввести любой управляющий символ и символ псевдографики, показанный в таблице ASCII-кодов. Например, для ввода символа © следует держать нажатой клавишу Alt и набрать число 0169, после отпускания клавиш на экран выведется символ ©.

Графический манипулятор мышь

Следует кратко остановиться и на другом типе устройств ручного ввода инфор­мации в ПК. Речь идет о графических манипуляторах, в качестве которых ис­пользуются: трекболы, трекпойнты, трекпады, джойстики, световые перья и ка­рандаши, но чаще всего используются мыши.

Мышь (mouse) представляет собой электронно-механическое устройство, с по­мощью которого осуществляется дистанционное управление курсором на экране монитора. При перемещении манипулятора типа мышь по столу или другой поверхности на экране монитора соответствующим образом передвигается и кур­сор. Принцип работы мыши основан на преобразовании вращательного дви­жения шарика по двум осям через оптический или электрический конвертор в серию цифровых сигналов (импульсов), пропорциональных скорости пере­движения.

Мыши бывают двухкнопочные и трехкнопочные. Для большинства видов про­грамм достаточно двух кнопок. Имеются мыши, специально ориентированные для работы в Интернете, с дополнительной третьей кнопкой (колесиком), при­меняемой для вертикального скроллинга (прокрутки) страницы в окне про­граммы.

В настоящее время выпускаются мыши с интерфейсами СОМ, PS/2, USB и IrDA.

Мыши с интерфейсом IrDA (инфракрасный порт) не имеют «хвоста» и переда­ют сигналы на приемник, подключенный к компьютеру, с помощью лучей ин­фракрасного диапазона.

Принтеры

Принтеры

Печатающие устройства {принтеры) — это устройства вывода данных из компь­ютера, преобразующие ASCII-коды и битовые последовательности в соответст­вующие им символы и фиксирующие их на бумаге.

Принтеры являются наиболее развитой группой ВУ ПК, насчитывающей до 1000 различных модификаций. Принтеры различаются между собой по:

□ цветности (черно-белые и цветные);

□ способу формирования символов (знакопечатающие и знакосинтезирующие);

□ принципу действия (матричные, струйные, лазерные, термические и др.);

□ способу печати (ударные, безударные) и формирования строк (последователь­ные, параллельные);

□ ширине каретки (с широкой 375-450 мм и узкой 250 мм кареткой);

□ длине печатной строки (80 и 132-136 символов);

□ набору символов;

□ скорости печати;

□ разрешающей способности и т. д.

Внутри ряда групп можно выделить по несколько разновидностей принтеров; например, широко применяемые матричные знакосинтезирующие принтеры по принципу действия могут быть ударными, термографическими, электрографиче­скими, электростатическими, магнитографическими и т. д.; собственно говоря, и струйные принтеры также являются матричными.

Среди ударных принтеров наиболее распространены игольчатые (матричные), но в локальном варианте, без компьютера, еще встречаются и литерные, шаро­видные, лепестковые (типа «ромашка») и т. д.

Печать у принтеров может быть посимвольная, построчная, постраничная. Ско­рость печати варьируется от 10-300 знаков/с (ударные принтеры) до 500— 1000 знаков/с и даже до 20 страниц в минуту (безударные лазерные принтеры); разрешающая способность — от 3-5 точек на мм до 30-40 точек на мм (лазерные принтеры).

Принтеры могут работать в двух режимах — текстовом и графическом:

□ в текстовом режиме на принтер посылаются коды символов, которые сле­дует распечатать, причём контуры символов выбираются из знакогенератора принтера;

□ в графическом режиме на принтер пересылаются коды, определяющие после­довательность и местоположение точек изображения.

Для текстовой печати в общем случае имеются следующие режимы, характери­зующиеся различным качеством печати:

□ режим черновой печати (Draft);

□ режим печати, близкий к типографскому (NLQ — Near Letter Quality);

Глава 7. Внешние устройства ПК

□ режим с типографским качеством печати (LQ — Letter Quality);

□ сверхкачественный режим (SLQ — Super Letter Quality).

В текстовом режиме принтеры обычно поддерживают несколько шрифтов и их гарнитур, среди которых получили широкое распространение roman (мелкий шрифт пишущей машинки), italic (прямой курсив), bold-face (полужирный), expanded (растянутый), elite (полусжатый), condenced (сжатый), pica (пика или цицеро — прямой шрифт с кеглем 12 пунктов), courier (курьер), san-serif (руб­леный шрифт сансериф), serif (сериф), prestige elite (престиж-элита) и пропор­циональный шрифт (ширина поля, отводимого под символ, зависит от ширины символа).

Желательно, чтобы принтер был русифицированным, то есть своими средствами обеспечивал печать русских букв — кириллицы; в противном случае в текстовом режиме потребуется подключение в ПК специальных драйверов.

Многие принтеры позволяют реализовать:

□ эффективный вывод графической информации (с помощью символов псевдо­графики);

□ сервисные режимы печати: плотная печать, печать с двойной шириной, с под­черкиванием, с верхними и нижними индексами, выделенная печать (каждый символ печатается дважды) и печать за два прохода (второй раз символ печа­тается с незначительным сдвигом);

□ многоцветную (до 100 различных цветов и оттенков) печать.
Основными характеристиками принтеров являются:

□ разрешающая способность или просто разрешение. Разрешение при печати чаще всего измеряется числом элементарных точек (dots), которые размеща­ются на одном дюйме (dpi — dots per inch, inch — дюйм, примерно 2,54 см) или на одном см (точек на см бумаги). Например, разрешение 1440 dpi означает, что на длине одного дюйма бумаги размещается 1440 точек. Чем больше раз­решение, тем точнее воспроизводятся детали изображения. Однако при этом соответственно возрастает и время печати (исключением являются лазерные принтеры);

□ скорость печати. Единицей измерения скорости печати информации служит количество символов в секунду, cps (characters per second), а при листовой печати — показатель страниц в минуту, ррт (pages per minute). Как правило, ррт указывается для страниц формата А4.

Матричные принтеры

В матричных принтерах изображение формируется из точек ударным способом, поэтому их более правильно называть ударно-матричные принтеры, тем более, что и прочие типы знакосинтезирующих принтеров тоже чаще всего используют матричное формирование символов, но безударным способом. Тем не менее, «матричные принтеры» — это их общепринятое название, поэтому и будем его придерживаться.

Принтеры

В игольчатых (ударных) матричных принтерах печать точек осуществляется тон­кими иглами, ударяющими бумагу через красящую ленту. Каждая игла управля­ется собственным электромагнитом. Печатающий узел перемещается в гори­зонтальном направлении листа, и знаки в строке печатаются последовательно. Многие принтеры выполняют печать как при прямом, так и при обратном ходе. Количество иголок в печатающей головке определяет качество печати. Недоро­гие принтеры — это 9-игольчатые. Матрица символов в таких принтерах имеет размерность 7x9 или 9x9 точек. Более совершенные матричные принтеры оснащены 18 и даже 24 иглами.

Качество печати матричных принтеров определяется также возможностью выво­да точек в процессе печати с частичным перекрытием за несколько проходов пе­чатающей головки.

В принтерах с различным числом иголок разные режимы печати реализуются по-разному. В 9-игольчатых принтерах печать в режиме Draft выполняется за один проход печатающей головки по строке. Это самый быстрый режим печати, но зато он характеризуется самым низким качеством. Режим NLQ реализуется за два прохода: после первого прохода головки бумага протягивается на расстояние, соответствующее половинному размеру точки; затем совершается второй проход с частичным перекрытием точек. При этом скорость печати уменьшается вдвое.

Переключение режимов работы матричных принтеров и смена шрифтов могут осуществляться как программно, так и аппаратно посредством нажатия имеющих­ся на устройствах клавиш и/или соответствующей установки переключателей.

Быстродействие матричных принтеров при печати текста в режиме Draft нахо­дится в пределах от 100 до 500 cps, что соответствует примерно двум страницам в минуту (с учетом смены листов). У специальных, дорогих принтеров скорость доходит и до 1000 cps.

Разрешающая способность до 360 х 360 dpi (первое число по вертикали, вто­рое — по горизонтали).

Достоинства матричных принтеров: низкая стоимость как самого принтера, так и расходных материалов для него; возможность одновременной печати несколь­ких копий.

Недостатки: невысокие качество и скорость печати, а также шум при печати.

Струйные принтеры

Это самые распространенные в настоящее время принтеры. Струйные принтеры в печатающей головке вместо иголок имеют тонкие трубочки — сопла, через ко­торые на бумагу выбрасываются мельчайшие капельки красителя (чернил). Это безударные "печатающие устройства. Матрица печатающей головки обычно со­держит от 12 до 64 сопел (дюз), но есть исключения (принтер Epson Stylus C62 имеет 144 дюзы).

В последние годы в их совершенствовании достигнут существенный прогресс: при формировании изображения используют направленное взрывоподобное рас­пыление капелек чернил на бумагу при помощи мельчайших сопел печатающей

Глава 7. Внешние устройства ПК

головки — так называемой «пузырьковой» технологии струйной печати. Техни­чески процесс распыления выглядит следующим образом. В стенку сопла встроен электрический нагревательный элемент, температура которого при подаче элек­трического импульса резко возрастает за 5-10 мкс. Все чернила, находящиеся в контакте с нагревательным элементом, мгновенно испаряются, что вызывает резкое повышение давления, под действием которого чернила выстреливаются из сопла на бумагу. После «выстрела» чернильные пары конденсируются, в сопле образуется зона пониженного давления и в него всасывается новая порция чернил. Эта новая технология произвела переворот в мире струйных принтеров и плот­теров, позволив почти на порядок увеличить их разрешающую способность (до 600-1440 dpi). Термоструйные головки заменяются вместе с картриджем.

В настоящее время на рынке струйных принтеров доминируют изделия фирм Epson, Hewlett-Packard, Canon, Lexmark. Технологии термической пузырьковой печати придерживается большинством фирм-производителей принтеров, в том числе Canon, Hewlett-Packard, Lexmark и т. д.

Фирма Epson разработала и применяет несколько модифицированный вариант этой печати: используется оригинальная пьезоэлектрическая технология Micro-Piezo, b_vоснове которой лежат свойства пьезокристалла. Печатающая головка принтера содержит многочисленные маленькие пьезокристаллы, размещенные у оснований сопел головки. Под действием электрического тока кристалл может изменять форму с большой скоростью, создавая механическое давление в сопле, и, тем самым, заставляя выстреливать чернила на поверхность бумаги. Данная технология позволяет управлять процессом формирования точки (форма и раз­мер) и позиционированием ее на листе. Технология MicroPiezo обеспечивает разрешение печати также до 1440 dpi. У принтеров Epson при замене картриджа пьезоструйные головки не меняются, то есть расходные материалы у них обхо­дятся дешевле. Но сами принтеры стоят несколько дороже, чем HP и Canon.

Струйные принтеры, обладая большим количеством сопел в пишущей головке, выполняют и цветную печать, но разрешающая способность при этом по сравне­нию с черно-белыми уменьшается примерно в 2 раза. Для создания цветного изо­бражения используется обычно принятая в полиграфии цветовая схема CMYK, включающая четыре базовых цвета: Cyan — голубой (оттенок — циан), Magenta — пурпурный (оттенок — малиновый), Yellow — желтый, ЫасК — черный. Слож­ные цвета образуются смешением базовых. Качество печати на соответствующей бумаге великолепное — полноцветный плакат практически неотличим от типо­графского.

Основные достоинства струйных принтеров:

□ высокое качество печати, для принтеров с большим количеством сопел — до 720 х 1440 dpi (у лучших принтеров до 1200 х 2880 dpi — величина, характер­ная для лазерных принтеров);

□ высокая скорость печати — до 10 ррт; -""

□ использование обычной бумаги, хотя и хорошей плотности (от 60 до 135 г/м²), чтобы не растекались чернила;

□ бесшумность работы.

Принтеры

Основными недостатками струйных принтеров являются:

□ опасность засыхания чернил внутри сопла, что иногда приводит к необходи­мости замены печатающей головки;

□ высокая стоимость расходных материалов, в частности, баллончика для чернил, особенно если он объединен с печатающей головкой и заменяется совместно с ней (такая конструкция характерна для термоструйных головок).

В табл. 7.12 приведены основные характеристики типичных представителей струйных принтеров.

Таблица 7.12. Характеристики некоторых струйных принтеров

ПРИМЕЧАНИЕ

Кроме указанных в табл. 7.12 принтеров есть уникальные модели. Например, струйный принтер Epson Stylus C62 имеет оптимизированное разрешение (режим «сверхмалая точка») — 5760 dpi, скорость цветной и черно-белой печати — 14 лис­тов формата А4 в минуту. Этот принтер подключается к компьютеру через парал­лельный порт (LPT) или через интерфейс USB. Струйный принтер Epson побывал в космосе (1998 год), где испытывалась его работоспособность в условиях неве­сомости, вибраций и нагрева. В результате в конструкцию принтера были внесе­ны некоторые изменения: усовершенствованы механизмы подачи бумаги и очистки головки и др.

Глава 7. Внешние устройства ПК

Лазерные принтеры

Лазерные принтеры обеспечивают наиболее качественную печать с наивысшим разрешением и скоростью. В них применяется электрографический способ форми­рования изображений, используемый в одноименных копировальных аппаратах. Выпускаются лазерные принтеры двух основных модификаций: лазерные и свето­диодные. В лазерных принтерах для создания сверхтонкого светового луча, вычер­чивающего на поверхности предварительно заряженного светочувствительного барабана контуры невидимого точечного электронного изображения, служит лазер. В светодиодных принтерах — LED-принтерах (LED — Light Emitting Diode) — роль источника лазерного луча выполняет светодиодная панель.

С засвеченных на поверхности барабана лучом лазера или светодиодами точек стекает электрический заряд. После проявления электронного изображения по­рошком красителя (тонера), налипающего на разряженные участки, выполняет­ся печать — перенос тонера с барабана на бумагу и закрепление изображения на бумаге разогревом тонера до его расплавления. Широко используются и цветные лазерные принтеры. Цветная печать обеспечивается применением разноцветного тонера по модели CMYK. Если сравнить лазерные и светодиодные принтеры ме­жду собой, то можно сказать следующее. Теоретически светодиодная технология более надежна, поскольку является более простой. Ведь недаром фирма OKI дает на светодиодные панели в своих принтерах пожизненную гарантию. Кроме того, принтеры со светодиодной панелью более компактны. Однако на практике большинство производителей предпочитает лазерную технологию: светодиодную технологию используют только фирмы OKI и Panasonic. Лазерные принтеры ра­ботают быстрее, а светодиодные более дешевы.

Лазерные принтеры, кроме механической части, включают в себя достаточно серьезную электронику. В частности, на принтерах устанавливается память боль­шого объема, для того чтобы не загружать компьютер и хранить задания в своей памяти. Одним из важных параметров лазерного принтера является объем его внутренней оперативной памяти. Изображение перед печатью должно быть за­гружено во внутреннюю память принтера в виде растрового (bitmap) представ­ления. Для цветных принтеров требуемый объем внутренней памяти возрастает примерно в 3 раза. Еще больше возрастает объем необходимой памяти при печати полутоновых картинок: в 8 раз для монохромного изображения и в 24 раза для полноцветного изображения. Правда, сжатие данных может снизить требования к оперативной памяти принтера.

Следует также отметить, что встроенные шрифты позволяют генерировать принте­ру растровое представление по мере надобности, и тогда неважно, сколько у прин­тера внутренней памяти. Помимо модулей оперативной памяти, на многих моде­лях лазерных принтеров устанавливаются и жесткие диски.

Достоинства лазерных принтеров:

□ высокая скорость печати (от 4 до 40 и выше страниц в минуту);

□ скорость печати не зависит от разрешения;

□ высокое качество печати до 2880 dpi (но 700 dpi лазерного цветного принтера сравнимы с 1400 dpi струйного);

Принтеры

Q низкая себестоимость копии (на втором месте после матричных принтеров);

Q бесшумность.

Недостатки лазерных принтеров:

□ высокая цена принтеров, особенно цветных;

□ большое потребление электроэнергии.

В табл. 7.13 приведены характеристики некоторых принтеров этой категории.

Таблица 7.13.Сравнительные характеристики лазерных принтеров

Модель Технология Разрешение, Макс, скорость Форматы носителей

печати точек печати, страниц

на дюйм в минуту

А4, бумага и конверты

нестандартных

размеров

Бумага: А4, А5, В5. Конверты: С5

А4, А5, В5, А6 и др.

А4, от 3 х 5

до 8,5 х 14 дюймов;

А5/В5

Термопринтеры

Термопринтеры относятся также к группе матричных принтеров. В них исполь­зуется термоматрица и специальная термобумага или термокопирка. Принцип действия термопринтера весьма прост. Печатающий элемент представляет собой панель с нагреваемыми элементами — термоматрицу. В зависимости от подавае­мого изображения нагреваются те или иные элементы, которые заставляют тем­неть специальную термобумагу в месте нагрева. Достоинством данного типа принтеров является то, что им не нужны никакие расходные материалы, кроме специальной бумаги. Недостатки: необходимость использования дорогостоящей специальной бумаги (или копирки); невысокая скорость печати, недолговеч­ность отпечатанных документов (темнеют со временем).

Твердочернильные принтеры

Твердочернильная технология разработана фирмой Tektronix, являющейся частью компании Xerox. Красители, используемые в твердочернильном принтере, пред­ставляют собой твердые кубики цветов CMYK. Добавлять их можно даже во время печати. Кубики каждого цвета имеют собственное отделение. Чернила расплавляются и подаются в широкую печатающую головку. Головка создает изображение на алюминиевом барабане, с которого оно полностью переносится на бумагу. Для того чтобы чернила не застывали на барабане, их подогревают. Ширина печатающей головки равна ширине листа. Наиболее интересной в данном

Глава 7. Внешние устройства ПК

принтере является печатающая головка, представляющая собой блок сопел (по 112 на каждый цвет), снабженных пьезоэлементами. При срабатывании пьезо-элемента капля расплавленных чернил попадает на барабан. Скорость печати в цвете доходит до 14 ррт.

Сервисные устройства

Быстродействующие принтеры, как уже отмечалось, имеют собственную буфер­ную память, используемую как при обмене данными с ПК, так и для хранения загружаемых шрифтов. Память у матричных принтеров небольшая — до несколь­ких сотен килобайтов, у струйных — до нескольких мегабайтов и у лазерных — до десятка мегабайтов.

Большинство принтеров имеют сервисные устройства, такие как:

□ автоподатчик документов;

Q дуплекс — устройство, обеспечивающее двустороннюю печать;

Q финишные устройства (сортировщики, степлеры, резаки и т. д.). Эти устрой­ства предназначены для послепечатной обработки документа (сортировка, сшивание или складывание печатных документов);

Q дополнительные лотки — служат для того, чтобы вам как можно реже прихо­дилось подходить к принтеру для зарядки его бумагой.

К ПК принтеры могут подключаться через параллельный или последовательный порты.

Параллельные порты используются для подключения параллельно работающих принтеров (воспринимающих информацию сразу по байту) через адаптеры типа Centronics (обычно одновременно можно подключить до 3 принтеров).

Последовательные порты служат для подключения последовательно работающих принтеров (воспринимающих информацию последовательно, по 1 биту) через адаптеры типа RS-232 (стык С2). Большинство быстродействующих принтеров подсоединяются к параллельным портам, но при наличии современных последо­вательных интерфейсов типа USB часто подключаются и к ним.

Сетевой принтер

Сетевой принтер — принтер, имеющий IP-адрес, и таким образом, являющийся своеобразным web-сайтом. К такому принтеру можно обращаться через IP-адрес с помощью обычного браузера, извлекать полную информацию о текущем состоя­нии и производить настройку принтера.

Между сетевым принтером и обычным принтером в сети, используемым несколь­кими пользователями, есть разница. Сетевые принтеры обычно быстрее работают, рассчитаны на большую нагрузку, содержат больше лотков для бумаги, зачастую имеют дуплексное устройство (для печати с двух сторон листа), собственный жесткий диск для хранения часто печатаемых документов. Но основное отличие сетевого принтера от обычного — это то, что сетевой принтер оснащен встроен-

Сканеры

ной сетевой картой. Его не нужно подключать к компьютеру, он работает авто­номно. Это дает существенные преимущества:

□ не нужно держать постоянно включенным какой-то конкретный компьютер;

□ скорость передачи по сети в несколько раз превосходит скорость передачи по параллельному интерфейсу.

В заключение перечислим основные рейтинговые показатели принтеров:

□ набор функциональных возможностей, по которым можно оценить примени­мость принтера для решения конкретных задач (размеры печатаемых доку­ментов, объемы выполняемых работ, русификация, наличие нужных шриф­тов и т. д.);

□ возможность формирования цветного изображения;

□ качество изображения (разрешающая способность);

□ производительность (скорость печати);

□ надежность и удобство работы, уровень сервиса;

□ эксплуатационные затраты, включающие стоимость носителя, расходных ма­териалов, обслуживания устройства, потребление электроэнергии;

□ стоимость принтера.

ПРИМЕЧАНИЕ ----------------------------------------------------------------------------------------------------

Получают все большее распространение многофункциональные устройства, вклю­чающие в свой состав принтеры, сканеры, копиры и др. В качестве примера можно привести лазерный «комбайн» SF-531P фирмы Samsung, объединяющий лазерный принтер, сканер, копир, факсимильный аппарат и телефон. Черно-белый принтер печатает со скоростью 8 страниц в минуту с разрешением до 600 точек на дюйм, сканирует с разрешением 300 точек на дюйм, создает до 99 копий документа, позво­ляет масштабировать документ. Факс работает по встроенному модему со скоростью 33,6 Кбит в секунду. SF-531Р имеет телефонную трубку, номеронабиратель, автоот­ветчик и функцию автоматического дозванивания, память для ускоренного набора 100 номеров, память для факса на 160 страниц текста. К компьютеру устройство подключается через интерфейсы USB или IEEE 1284. Есть программное обеспече­ние для отправки документов по электронной почте.

Сканеры

Сканер — это устройство ввода в компьютер информации непосредственно с бу­мажного документа. Это могут быть тексты, схемы, рисунки, графики, фотогра­фии и другая информация. Сканер, подобно копировальному аппарату, создает копию изображения бумажного документа, но не на бумаге, а в электронном виде — формируется электронная копия изображения.

Сканеры являются важнейшим звеном электронных систем обработки докумен­тов и необходимым элементом любого «электронного стола». Записывая резуль­таты своей деятельности в файлы и вводя информацию с бумажных документов в ПК с помощью сканера, объединенного с системой автоматического распозна-

Глава 7. Внешние устройства ПК

вания образов, можно сделать реальный шаг к созданию систем безбумажного делопроизводства.

Сканеры весьма разнообразны, и их можно классифицировать по целому ряду признаков. Прежде всего, сканеры бывают черно-белые и цветные.

Черно-белые сканеры позволяют считывать штриховые изображения и полуто­новые. Штриховые изображения не передают полутонов, или, иначе, градаций серого. Полутоновые способны распознать и передать 16, 64 или 256 уровней се­рого цвета.

Цветные сканеры работают и с черно-белыми, и с цветными оригиналами. В пер­вом случае они так же пригодны для считывания и штриховых, и полутоновых изображений.

В цветных сканерах используется цветовая модель RGB (Red — Green — Blue): сканируемое изображение освещается через вращающийся RGB-светофильтр или от последовательно зажигаемых трех цветных ламп; сигнал, соответствую­щий каждому основному цвету, обрабатывается отдельно.

Число передаваемых цветов колеблется от 256 до 65 536 (стандарт HighColor) и даже до 16,7 миллионов (стандарт TrueColor).

Разрешающая способность сканеров измеряется в количестве различаемых то­чек на дюйм изображения и составляет от 75 до 1600 dpi (dots per inch).

По конструктивному исполнению сканеры делятся на ручные (hand-held) и на­стольные (desktop). Есть и комбинированные устройства, сочетающие в себе возможности обоих типов.

Настольные, в свою очередь, классифицируются на планшетные (flatbed), с по­листовой подачей (роликовые, sheet-fed) и проекционные (overhead).

Особняком стоят слайд-сканеры, считывающие изображение с прозрачных носи­телей.

Основные характеристики сканеров.

□ Оптическое разрешение — определяется как количество светочувствитель­ных элементов в сканирующей головке, поделенное на ширину рабочей об­ласти. Выражается в точках на дюйм (dots per inch, dpi). Высокое разрешение необходимо, как правило, только для комфортного визуального восприятия. Для нормальной работы программ распознавания образов (см. ниже) впол­не достаточно величины 300 dpi, а для публикации картинок на web-сайтах и того меньше — 80 dpi.

□ Интерполяционное (программное, логическое) разрешение — произвольно выбранное разрешение, для получения которого драйвер сканера рассчитыва­ет недостающие точки.

□ Разрядность (глубина цвета) — определяет степень подробности информации об отсканированной точке изображения. Чем больше разрядов (битов) исполь­зуется для представления отдельной точки изображения, тем более подробна информация о ней. Так, например, глубине цвета в один бит соответствуют два цвета — черный и белый, и, соответственно, точка может быть или черной,

Сканеры

или белой. Восьми битам соответствует 256 цветов (как правило, это града­ции серого). Достаточной глубиной цвета является 24 бит, когда на каждый компонент цвета — красный, синий, зеленый — отводится 8 бит и, соответст­венно, 256 градаций. В совокупности это дает 16,7 млн возможных комбина­ций цветов. Более тонкие оттенки человеческий глаз не различает.

□ Динамический диапазон сканера характеризует его способность различать близлежащие оттенки (прежде всего это касается темных областей оригинала). Динамический диапазон можно определить как разницу между самым светлым оттенком, который сканер отличает от белого, и самым темным, но отличи­мым от черного. Измеряется динамический диапазон в специальных едини­цах, именуемых D. Теоретически 24-разрядный сканер может иметь диапазон 2,4 D, а 36-разрядный — 3,2 D. Для повседневной работы вполне достаточна величина и 2,4 D, и лишь для художественных цветных и полутоновых изо­бражений требуется 3,0 D.

□ Скорость сканирования определяется по-разному: и в миллиметрах в се­кунду, и в листах в минуту, но чаще в количестве секунд, затрачиваемых на сканирование одной страницы. Следует иметь в виду, что связь между ско­ростью сканирования и качеством получаемого изображения в большинстве случаев отсутствует. Равно как и связь между скоростью сканирования цвет­ного и черно-белого изображений.

Типы сканеров

Ручные сканеры конструктивно самые простые: они состоят из линейки свето-диодов и источника света, помещенных в единый корпус. Перемещение по изо­бражению такого сканера выполняется вручную.

С их помощью за один проход вводится лишь небольшое количество строчек изо­бражения (полоса захвата обычно не превышает 105 мм). У ручных сканеров име­ется индикатор, предупреждающий оператора о превышении допустимой скорости сканирования. Эти сканеры имеют малые габариты и низкую стоимость. Скорость сканирования составляет 5-50 мм/с (зависит от разрешающей способности).

Например, сканеры Mustek: GS-400L — черно-белый полутоновый, CG-8400T — цветной.

Планшетные сканеры — самые распространенные; в них сканирующая головка (линейка светодиодов) перемещается относительно оригинала автоматически; они позволяют обрабатывать и листовые, и сброшюрованные (книги) документы.

Принцип работы планшетных сканеров заключается в следующем. Сканируемый оригинал помещается на прозрачном неподвижном стекле. Вдоль него передвига­ется сканирующая головка с источником света. Оптическая система планшетно­го сканера проецирует световой поток, отражаемый от сканируемого оригинала, на сканирующую головку, состоящую из трех параллельных линеек светочувст­вительных элементов (CCD-матрица). Каждая линейка принимает информацию о своем цвете — красном (Red), зеленом (Green), синем (Blue). В сканирующей головке уровни освещенности преобразуются в уровни напряжения (аналоговый

Глава 7. Внешние устройства ПК

сигнал). Затем, после коррекции и обработки, аналоговый сигнал преобразуется в цифровой с помощью аналого-цифрового преобразователя. Цифровой сигнал поступает в компьютер, где данные, соответствующие изображению оригинала, обрабатываются и преобразовываются под управлением драйвера сканера.

Скорость сканирования: 2-10 секунд на страницу (формат А4).

Примером могут служить цветные сканеры: Mustek Paragon 1200, Epson ES1200, HP ScanJet 5 S и Р, HP ScanJet 11CX (следует заметить, что подавляющее коли­чество продаж сканеров на российском рынке в последние годы приходится на продукцию фирмы Hewlett-Packard).

Среди сканеров, работающих с документами большого формата, следует выде­лить популярные сканеры фирмы AGFA, например AGFA Argus II, имеющий физическое разрешение 600 х 1200 dpi (логическое разрешение при использова­нии интерполирующей технологии Ultra View достигает 2400 х 2400 dpi), пере­дающий 4096 оттенков и масштабирующий изображение в 7-9 раз.

Листовые сканеры (их также называют страничными, протяжными) наиболее автоматизированы; в них оригинал автоматически перемещается относительно неподвижной сканирующей головки, часто имеется автоматическая подача доку­ментов, но сканируемые документы — только листовые.

Достоинствами листовых сканеров являются низкая стоимость и более высокое по сравнению с ручными сканерами качество получаемого изображения. К не­достаткам относятся проблемы выравнивания листов и сложности работы с не­стандартными листами.

Примером может служить сканер Mustek SF-630 со скоростью 10 секунд на страницу.

Барабанные сканеры чаще всего содержат один датчик, в качестве которого вы­ступает фотоэлектронный умножитель (ФЭУ). Сканируемый оригинал закреп­ляется на поверхности прозрачного цилиндра, который вращается с большой скоростью. Датчик последовательно, пиксел за пикселом считывает оригинал.

Достоинством барабанного сканера является самое высокое качество получаемо­го изображения, основным недостатком — высокая стоимость.

Проекционные сканеры внешне напоминают фотоувеличитель, но внизу лежит сканируемый документ, а наверху находится сканирующая головка. Сканер оп­тически снимает информацию с документа и вводит ее в виде файла в память компьютера.

Особую группу составляют слайд-сканеры. Они конструктивно также бывают разные: планшетные, барабанные, проекционные и т. д. Прозрачный оригинал представляет собой пленку с линейным размером стороны прямоугольника от 35 до 300 мм. По характеристикам слайд-сканеры самые качественные: их разре­шающая способность обычно лежит в пределах от 2000 до 5000 dpi.

Примером слайд-сканера являются барабанные сканеры, у которых прозрачный оригинал (слайд) обычно размером примерно 200 х 300 мм крепится на вра­щающийся барабан. У сканера Howtek ScanMaster разрешение равно 4000 dpi, у Scan View ScanMate Magic разрешение 2000 dpi при передаче 4096 оттенков. Наибольшее разрешение имеют сканеры, работающие с малогабаритными слай-

Сканеры

дами (сторона до 120 мм). У сканера Scitex LeafScan 45 разрешающая способ­ность составляет 5080 dpi при передаче 654 000 оттенков.

В табл. 7.14 приведены некоторые характеристики типовых сканеров.

Таблица 7.14.Некоторые характеристики типовых планшетных цветных сканеров формата А4

Форматы представления графической информации в ПК

Существуют два формата представления графической информации:

□ растровый;

□ векторный.

В растровом формате изображение запоминается в файле в виде мозаичного на­бора множества точек, соответствующих пикселам отображения этого изображе­ния на экране дисплея. Файл, создаваемый сканером, в памяти компьютера име­ет растровый формат (так называемая битовая карта — bitmap). Редактировать этот файл средствами стандартных текстовых и графических редакторов не представляется возможным, ибо они не работают с мозаичным представлением информации.

В векторном формате информация идентифицируется характеристиками шриф­тов, кодами символов, абзацев и т. п. Стандартные текстовые процессоры щ ч-назначены для работы именно с таким представлением информации.

Фундаментальное отличие векторных форматов от растровых можно показать на таком примере: в векторном формате окружность идентифицируется радиу­сом, координатами своего центра, толщиной и типом линии; в растровом форма­те хранятся просто последовательные ряды точек, геометрически формирующих окружность.

Следует также иметь в виду, что битовая карта требует очень большогб объема памяти для своего хранения. Так, битовая карта с одного листа документа формата А4 (204x297 мм) с разрешением 10 точек/мм и без передачи полутонов (штрихо­вое изображение) занимает около 1 Мбайт памяти, она же при воспроизведении 16 оттенков серого — 4 Мбайт, при воспроизведении цветного качественного изображения (стандарт High Color — 65 536 цветов) — 16 Мбайт. Иными словами, при использовании стандарта TrueColor и разрешающей способности 50 точек/мм для хранения даже одной битовой карты может не хватить емкости НМД.

Глава 7. Внешние устройства ПК

Для сокращения объема памяти, необходимой для хранения битовых карт, ис­пользуются различные способы сжатия информации. Наиболее распространен­ный алгоритм растрового уплотнения CCITT Group 4 дает коэффициент сжатия информации до 40:1 (в зависимости от содержимого данных). Другие используе­мые форматы сжатия: Group 3, CTIFF (Compressed Tagged Image File Format), MPEG, CALS, RLE, GIF и т. д. (файлы имеют соответствующие указанным аб­бревиатурам расширения).

Форматы без сжатия: Uncompressed TIFF, BMP и др.

Сканер используется обычно совместно с программами распознавания образов — OCR (Optical Character Recognition). Система OCR распознает считанные ска­нером с документа битовые (мозаичные) контуры символов и кодирует их ASCII-кодами, переводя в удобный для текстовых редакторов формат.

Некоторые системы OCR предварительно нужно обучить — ввести в память ска­нера шаблоны и прототипы распознаваемых символов и соответствующие им коды. Сложности возникают при различении букв, совпадающих по начертанию в разных алфавитах (например, в латинском ^английском) и в русском — кирил­лица) и разных гарнитур шрифтрв. Но большинство систем не требуют обуче­ния: в их памяти уже заранее помещены распознаваемые символы. Так, одна из лучших OCR — FineReader 6.0 — распознает тексты на десятках языков (в том числе языках программирования Basic, C++ и т. д), использует большое число электронных словарей, при распознавании проверяет орфографию, готовит тек­сты к публикации в Интернете и т. д.

В последние годы появились интеллектуальные программы распознавания обра­зов типа Omnifont, которые опознают символы не по точкам, а по характерной для каждого из них индивидуальной топологии. При наличии системы распо^ знавания образов текст записывается в память ПК уже не в виде битовой карты, а в виде кодов, и его можно редактировать обычными текстовыми редакторами.

Файлы в растровом формате разумно хранить только в том случае, если:

□ документы и соответствующие им файлы не должны редактироваться в про­цессе их использования;

□ документ должен храниться в виде факсимильных копий оригинала (фото­графии, рисунки, документы с резолюциями и т. п.);

□ имеются технические возможности для хранения и просмотра большого чис­ла огромных (по 1-20 Мбайт) файлов.

Основные факторы, учитываемые при выборе сканера:

□ размер, цветность и форма (листовые, сброшюрованные и т. д.) документов, подлежащих сканированию, должны соответствовать возможностям сканера;

□ разрешающая способность сканера должна обеспечивать воспроизведение высококачественных твердых копий документов по их электронным образам;

□ производительность сканера должна быть достаточно высокой при приемле­мом качестве получаемого изображения;

□ должна обеспечиваться минимальная погрешность в размерах получаемого электронного изображения по отношению к оригиналу в случае, если разме-

Дигитайзеры

ры изображения с электронного документа служат основанием для производ­ства расчетов;

□ необходимо наличие программных средств сжатия растровых файлов при хранении их в памяти компьютера;

□ необходимо наличие программных средств распознавания образов (OCR) при хранении векторных файлов в памяти компьютера;

□ необходимо наличие программно-аппаратных средств для улучшения качест­ва изображения в растровых файлах (повышения контрастности и яркости изображения, удаления фонового «шума»);

□ качество и тип бумаги носителя в известных пределах не должны сильно вли­ять на качество получаемого электронного изображения;

□ работа на сканере должна быть удобной и простой и исключать ошибки при сканировании при неверной заправке носителя;

□ учитывается стоимость сканера.

Сканер может подключаться к ПК через параллельный (LPT) или последова­тельный (через интерфейс USB) порт. Для работы со сканером ПК должен иметь специальный драйвер, желательно, драйвер, соответствующий стандарту TWAIN. В последнем случае возможна работа с большим числом TWAIN-совместимых сканеров и обработка файлов поддерживающими стандарт TWAIN программа­ми, например, распространенными графическими редакторами CorelDraw, Adobe Photpshop, MaxMate, Picture Publisher, Photo Finish и т. д.

Дигитайзеры

Дигитайзер (digitaizer), или графический планшет, — это устройство, главным назначением которого является оцифровка изображений. Он состоит из двух час­тей: основания (планшета) и устройства целеуказания (пера или курсора), переме­щаемого по поверхности основания. При нажатии на кнопку курсора его положе­ние на поверхности планшета фиксируется и координаты передаются в компьютер.

Дигитайзер может быть использован для ввода рисунка, создаваемого пользова­телем, в компьютер: пользователь водит пером-курсором по планшету, но изо­бражение появляется не на бумаге, а фиксируется в графическом файле.

Принцип действия дигитайзера основан на фиксации местоположения курсора с помощью встроенной в планшет сетки тоненьких проводников с довольно большим шагом между соседними проводниками (от 3 до 6 мм). Механизм реги­страции позволяет получить логический шаг считывания информации, намного меньше шага сетки (до 100 линий на 1 мм).

Основные характеристики дигитайзеров

Дигитайзеры бывают:

□ электростатические;

□ электромагнитные.

Глава 7. Внешние устройства ПК

В электростатических дигитайзерах регистрируется локальное изменение элек­тростатического потенциала сетки под курсором, а в электромагнитных — курсор излучает электромагнитный сигнал, воспринимаемый сеткой. Электромагнитный дигитайзер чувствителен к помехам, создаваемым внешними источниками, на­пример мониторами.

Шаг считывания информации называется разрешением (resolution) дигитайзера. Различаются разрешение физическое и логическое. Предел физического разре­шения дигитайзера определяется шагом считывания регистрирующей сетки. Ло­гическое разрешение является переменной величиной в настройке дигитайзера и, как указывалось, может быть значительно меньшим.

Точность дигитайзера (accuracy) определяется погрешностью в определении ко­ординат курсора (хотя точность, строго говоря, величина, обратная погрешности и зависит от типа дигитайзера и его конструктивных особенностей). Точность существующих моделей колеблется в пределах от 0,005 до 0,03 дюйма, для элек­тромагнитных дигитайзеров обычно выше, чем для электростатических. На ре­зультирующую точность ввода изображения влияет также аккуратность дей­ствий оператора, в среднем хороший оператор вносит погрешность не более 0,004 дюйма.

Размер рабочей области (surface sizes) определяется размером активной поверх­ности дигитайзера.

Скорость обмена (output rate) — скорость передачи координат дигитайзером. Ско­рость обмена дигитайзера с компьютером зависит от оператора, но обычно ограни­чивается техническими возможностями устройства на уровне 100-200 точек/с.

Устройства указания дигитайзеров:

□ перо — указочка, снабженная одной, двумя или тремя кнопками. Существуют перья простые и определяющие усилие, с которым наконечник пера прижи­мается к планшету. Последние часто используются художниками, поскольку могут воспринимать до 256 градаций нажима (от степени нажима зависит толщина линии, цвет в палитре, оттенок цвета). Для реализации таких возмож­ностей необходимы программы Adobe PhotoShop, Aldus PhotoStyler, Autodesk Animator Pro, CorelDraw и т. д;

□ курсоры — используются реже, обычно в сложных приложениях. Они бывают 4-, 8-, 12, 16-клавишными. От двух до четырех клавиш из них стандартные, остальные программируются в приложениях, например в AutoCad. Дизайн курсоров самый разный, вплоть до формы мыши. И курсоры, и перья бывают как с проводом, так и без него. Последний вариант удобнее в работе, но требу­ет наличия батареи и, соответственно, дополнительного обслуживания. Ис­ключение составляют пассивные неизлучающие перья фирмы Wacom.

При выборе дигитайзера следует в первую очередь убедиться в надежности и удоб­стве устройства указания. Нужно также выбрать размеры рабочего поля — они колеблются от 6 х 8 до 44 х 62 дюйма, оценить необходимую точность передачи координат курсора и сопоставить ее с разрешающей способностью дигитайзера.

Плоттеры

Наконец, убедиться в наличии всего необходимого программного обеспечения и, в частности, драйверов.

Основания дигитайзера могут быть жесткие и гибкие, последние имеют меньший вес, компактны при транспортировке и более дешевые.

Примеры дигитайзеров: CalComp DrawingFlex 333641, 334841; GTCO Roil-up 2024R, 3036R.3648R (гибкие); CalComp DrawingBoard 3400, Summa Grid, Kurta XLC, GTCO Super L22 (жесткие большого формата до 1220 х 1524 мм); CalComp DrawingBoard III 34180, Hitachi Puma Pro, GTCO Ultima, Kurta XLP, Kurta XGT, SummaSketch III (жесткие формата A3). В табл. 7.15 представлены основ­ные характеристики некоторых дигитайзеров.

Таблица 7.15.Основные характеристики некоторых дигитайзеров

Модель Фирма Тип Формат Разрешение, dpi Интерфейс

DrawingBoard III CalComp Перьевая А4 2540 RS-232

HyperPen8000 Aiptec Перьевая, А5 3048 USB

беспроводная

Waconlntuos Wacon Перьевая, A3 2540 RS-232/USB

беспроводная

Плоттеры

Плоттеры (plotter, графопостроители) — устройства вывода графической инфор­мации (чертежей, схем, рисунков, диаграмм и т. д.) из компьютера на бумажный или иной вид носителя. Плоттеры по принципу формирования изображения можно разделить на два класса:

Q векторного типа, в которых пишущий узел может перемещаться относитель­но бумаги сразу по двум координатам, и изображение на бумаге создается непосредственно вычерчиванием нужных прямых и кривых в любых на­правлениях;

□ растрового типа, в которых пишущий узел одновременно перемещается отно­
сительно бумаги только в одном направлении, и изображение на бумаге фор­
мируется строка за строкой из последовательно наносимых точек.

По принципу действия плоттеры бывают:

□ перьевые; Q струйные;

□ лазерные;

Q термографические;

□ электростатические.

Векторные плоттеры бывают только перьевыми, остальные типы плоттеров — растровые.

Глава 7. Внешние устройства ПК

Типы плоттеров

Перьевые плоттеры (pen plotter) — это электромеханические устройства вектор­ного типа, в которых изображение создается путем вычерчивания линий при по­мощи пишущего элемента, обобщенно называемого пером. В качестве перьев в разных моделях плоттеров используются перья, фибровые и пластиковые стержни (фломастеры), шариковые узлы одноразового и многоразового дейст­вия, карандашные грифели и мелки.

Перьевые плоттеры могут быть:

□ рулонными;

□ планшетными.

Рулонные плоттеры более компактны, удобны и точны в работе; они используют­ся наиболее часто для создания крупноформатных чертежей форматов А1 и АО, причем отматывание и отрезание листа чертежа от рулонной бумаги выполня­ется автоматически. Планшетные плоттеры обычно используются для создания чертежей формата A3 и меньше.

Перьевые плоттеры, расходующие чернила, обеспечивают высокое качество как однотонных, так и цветных изображений, но имеют невысокую скорость вычер­чивания, так как необходимо время на вытекание красителя из пера и его высы­хание. Кроме того, пишущие узлы с жидкими красителями требуют регулярного обслуживания и чистки ввиду частого забивания канала подачи красителя твер­дыми фракциями, в том числе и частицами засохшей краски. При использова­нии карандашных грифелей качество похуже, но скорость вычерчивания выше и, главное, существенно проще и дешевле обслуживание пишущего узла (просто замена грифеля, приобретаемого в магазине канцтоваров). Фломастерные и ша­риковые перьевые плоттеры по своим характеристикам занимают промежуточ­ное положение между рассмотренными ранее.

Ведущие фирмы-изготовители перьевых плоттеров: CalComp (создавшая в 1959 году первый в мире плоттер — модель CalComp 565), Hewlett-Packard, Summagraphics, Mutoh (в частности, карандашная модель Mutoh XP 620). Надо сказать, что перьевые плоттеры постепенно и интенсивно вытесняются, в частности, струй­ными плоттерами.

Струйные плоттеры (inkjet plotter) при формировании изображения направлен­но распыляют капельки чернил на бумагу при помощи мельчайших сопел печа­тающей головки — так называемая «пузырьковая» технология струйной печати, описанная кратко при рассмотрении струйных принтеров. Качество чертежей, выполняемых струйными плоттерами, очень высокое.

Существуют три разновидности струйных плоттеров:

□ монохромные;

□ цветные;

□ с возможностью цветной печати.

Цветные струйные плоттеры имеют большее количество сопел в пишущей голов­ке, но их разрешающая способность при этом уменьшается примерно в два раза.

Плоттеры

Для создания цветного изображения используется обычно принятая в полиграфии цветовая схема CMYK, то есть подразумеваются четыре группы сопел, в каждую из которых поступает краситель определенного цвета: Cyan — голубой, Magenta — пурпурный, Yellow — желтый, ЫасК — черный. Цветные плоттеры часто называют полноцветными, чтобы отличать от плоттеров с возможностью цветной печати.

Струйные плоттеры с возможностью цветной печати позволяют делать цвет­ными только линии или символы, закрашивать же в разные цвета целые области они не умеют.

Примеры струйных плоттеров: Hewlett-Packard HP 220, Summagraphics Sum-majet 2M, CalComp Techjet Designer 720 (монохромные); CalComp Techjet Color, Hewlett-Packard HP 650C, Encad Novajet 3 (полноцветные). Скорость вычерчи­вания у струйных плоттеров также невысока, поэтому для вывода больших объ­емов графической информации их использовать нецелесообразно.

Электростатические плоттеры (electrostatic plotter) основываются на техноло­гии создания с помощью записывающих головок скрытого потенциального рель­ефа на поверхности специальной электростатической бумаги и осаждения на этот рельеф жидкого красителя. Для получения цветного изображения процесс вычерчивания повторяется четыре раза (цветовая схема CMYK), что, конечно, не очень удобно. Второй существенный недостаток — использование специаль­ной дорогостоящей электростатической бумаги. Качество изображения и скорость рисования у этих плоттеров высокие.

Термографические плоттеры (их часто называют плоттерами прямого вывода изображения — direct imaging plotter) используют специальную термореагент -ную бумагу, темнеющую под воздействием тепла. Рисунок только монохромный и наносится на нее специальными миниатюрными нагревателями, выполненны­ми в виде «гребенки». Разрешающая способность (до 800 dpi) и скорость вычер­чивания (до 50 мм/с) очень высокие; термобумага не слишком дорогая, а сами аппараты простые и не требуют регулярного обслуживания. Поэтому термогра­фические плоттеры получили широкое распространение, в частности, в проект­ных организациях при больших объемах чертежных работ. Примеры термогра­фических плоттеров: CalComp DrawingMaster 600, CalComp DrawingMaster 800, ОСЕ G9050-S. Выпускаются и термографические плоттеры, использующие тер-мореагентную копирку, при этом возможна цветная печать путем выполнения четырех проходов при копирках разного цвета, но они заметного распростране­ния не получили.

В лазерных плоттерах (laser plotter) в качестве промежуточного носителя служит вращающийся барабан, покрытый слоем полупроводника. Заряженные лучом лазера области полупроводника притягивают сухой тонер, который потом пере­носится на проходящую под барабаном бумагу. После этого бумага с нанесен­ным тонером проходит через нагреватель, под действием тепла тонер запекается и закрепляется на бумаге (типичная электрографическая технология). Достоин­ства лазерных плоттеров очевидны: использование обычной бумаги, высокие качество изображения (разрешение до 800 dpi) и быстродействие (до 50 мм/с), бесшумность и полная автоматизация работы, имеется принципиальная возмож­ность цветной печати, но при этом растет стоимость плоттера. Недавно появи­лись лазерные плоттеры, использующие для нанесения потенциального рельефа

Глава 7. Внешние устройства ПК

на барабан не лазерный луч, а линейку из точечных полупроводниковых свето-диодов (Light Emitting Diode — LED), что сделало плоттер более простым и на­дежным (так называемые LED-плоттеры). Они также сравнительно дороги, но применяются в сложных системах довольно интенсивно.

Примеры лазерных LED-плоттеров: CalComp Solus4-A0, ОСЕ 9555, JDL 4000E.

Плоттеры бывают рулонные и планшетные, многие из них имеют весьма емкую встроенную память (от 2 до 64 Мбайт), дисплей, позволяют выбирать несколько (2-7) форматов данных, имеют ряд других сервисных возможностей. Встроенная память у плоттеров используется для улучшения их функциональных показате­лей (быстродействие, удобство работы, автономность); в эту буферную память загружается графическая информация, которая обрабатывается процессором плоттера при создании изображения. Для перьевых плоттеров память обеспечи­вает лишь известную автономность их работы, а для растровых моделей она важна еще и для обеспечения быстродействия, разрешающей способности и фор­мата изображения.

При выборе плоттера следует обратить внимание на следующие аспекты:

□ набор функциональных возможностей, по которым можно оценить примени­мость плоттера для решения конкретных задач (размеры носителей и изобра­жения, объемы выполняемых работ и т. д.);

□ возможность формирования цветного изображения;

□ качество изображения (разрешающую способность);

□ производительность (скорость вычерчивания);

□ надежность и удобство работы, уровень сервиса;

□ возможность продолжительность автономной работы (без вмешательства оператора);

□ эксплуатационные затраты, включающие стоимость носителя, расходных ма­териалов, обслуживания устройства, потребление электроэнергии;

□ цена плоттера.

В табл. 7.16 представлены основные характеристики некоторых плоттеров.

Таблица 7.16.Основные характеристики некоторых плоттеров

Модель Фирма Тип Формат Разрешение, dpi

Novajet 630 Encad Рулонный, цветной 1520 мм 600

Techjct ОСЕ 9300 CalComp Планшетный, АО 1440

лазерный, цветной

Falcon RJ-4100 Mutoh Рулонный, цветной 954 мм 720 х 1440

DesignJet 1050 Hewlett- Планшетный, АО 1200

Packard цветной

DesignJet 2800CP Hewlett- Рулонный, цветной 1400 мм 600 Packard

Средства мультимедиа

Средства мультимедиа

Мультимедиа (multimedia — буквально многосредовость) — область компьютер­ной технологии, связанная с обработкой информации, имеющей различное физи­ческое представление (текст, графика, рисунок, звук, анимация, видео и т. п.) и/или существующей на различных носителях (магнитные и оптические диски, аудио- и видеоленты и т. д.).

Мультимедиа-средства — это комплекс аппаратных и программных средств, по­зволяющих человеку общаться с компьютером, используя самые разные естест­венные для себя среды: звук, видео, графику, тексты, анимацию и т. д.

Мультимедиа предоставляет пользователю потрясающие возможности в созда­нии фантастического мира (виртуальной реальности), интерактивного общения с этим миром, когда пользователь выступает не в роли стороннего пассивного созерцателя, а принимает активное участие в разворачивающихся там событиях; причем общение происходит на привычном для пользователя языке — в первую очередь, на языке звуковых и видеообразов.

Рассмотрим понятие виртуальная реальность немного подробнее, поскольку оно часто встречается в литературе, иногда не очень обоснованно. Термин этот пред­ложил Джерон Ланье (Jaron Lanier), который определил его как «иммерсивную и интерактивную имитацию реалистических и вымышленных сред». Иммерсив-ность означает полное погружение человека в мир виртуальной реальности, где он должен чувствовать свою принадлежность к нему. Интерактивность подразу­мевает возможность человека взаимодействовать с находящимися в мире вирту­альной реальности объектами в реальном времени.

Иными словами, виртуальная реальность — это некий иллюзорный мир, в кото­рый погружается и с которым взаимодействует человек. Система виртуальной реальности — это совокупность имитационных программных и технических средств, обеспечивающих эти погружение и взаимодействие. Для полного погру­жения необходимо оградить человека от информации, поступающей из внешне­го мира; необходимо ввести стимулы, побуждающие человека пребывать в вир­туальном мире. Для обеспечения интерактивности необходимо, чтобы система виртуальной реальности воспринимала управляющие воздействия человека. По­буждающие стимулы и управляющие воздействия должны быть многомодаль­ными, то есть зрительными, звуковыми, осязательными и одоральными (исполь­зующими запахи). Для реализации таких требований в современных системах используются разнообразные звуковые и видеотехнологии, в частности, объем­ные звуковые и видеосистемы (звуковые системы классов «квадро» и «долби», стереодисплеи и стереомыши), а также головные дисплеи — шлемы и очки-теле­визоры, «нюхающие» мышки, управляющие перчатки, кибернетические силовые жилеты и другие экзотические устройства, уже существующие сегодня. И все это в совокупности с беспроводными интерфейсами.

Если исключить пока еще редкие «экзотические» устройства, то реально к сред­ствам мультимедиа можно отнести:

Q устройства аудио- (речевого) и видеоввода и вывода информации;

□ высококачественные звуковые (sound-) и видео- (video-) платы;

Глава 7. внешние устройства ПК

□ платы видеозахвата (video grabber), снимающие изображение с видеомагни­тофона или видеокамеры и вводящие его в ПК;

□ высококачественные акустические и видеовоспроизводящие системы с усили­телями, звуковыми колонками, большими видеоэкранами;

□ широко распространенные уже сейчас сканеры (поскольку они позволяют автоматически вводить в компьютер печатные тексты и рисунки);

□ высококачественные принтеры и плоттеры.

С большим основанием к средствам мультимедиа можно отнести и внешние за­поминающие устройства большой емкости на оптических и цифровых видеодис­ках, часто используемые для записи звуковой и видеоинформации. Стоимость компакт-дисков (CD) при их массовом тиражировании невысокая, а учитывая их большую емкость (650 Мбайт и более), высокие надежность и долговечность, стоимость хранения информации на CD, для пользователя оказывается несрав­нимо меньшей, нежели на магнитных дисках. Это уже привело к тому, что боль­шинство программных средств самого разного назначения поставляются на CD. На компакт-дисках организуются обширные базы данных, библиотеки, словари, справочники, энциклопедии, обучающие и развивающие программы по общеоб­разовательным и специальным предметам.

CD широко используются, например, при изучении иностранных языков, пра­вил дорожного движения, бухгалтерского учета, законодательства вообще и на­логового законодательства в частности. И все это сопровождается текстами и ри­сунками, речевой информацией и мультипликацией, музыкой и видео. В чисто бытовом аспекте CD привлекательны для хранения аудио- и видеозаписей, вме­сто аудио- и видеокассет. Следует упомянуть, конечно, и об огромном количестве компьютерных игр, многие из которых занимают не один CD.

Таким образом, компакт-диски (а еще в большей мере — цифровые видеодиски DVD) открывают доступ к огромным объемам разнообразной и по функциональ­ному назначению, и по среде воспроизведения информации.

Некоторые из названных здесь устройств (CD-ROM, DVD-ROM и RAM, скане­ры) уже были рассмотрены ранее. Ниже остановимся лишь на некоторых (нельзя объять необъятное!) устройствах, поддерживающих компьютерные аудио- и видео­технологии.

Системы речевого ввода и вывода информации

Существуют две технологии речевого общения с компьютером:

□ системы распознавания речи;

□ системы синтеза речи.

Системы распознавания речи

В системах распознавания речи выполняется оцифровка звуковой информации, ее идентификация с кодами, содержащимися в электронных тезаурусных (ино­гда многоязычных) словарях, необходимая автоматическая коррекция кодов и генерация соответствующих им символов, слов и предложений, возможный

Средства мультимедиа

вывод текстов на экран для ручной их коррекции (иногда звуковое воспроизведе­ние) и запись текстов в память машины либо исполнение «услышанных» команд.

По характеру распознаваемой речи системы речевого ввода можно разделить на:

□ системы, ориентированные на распознавание отдельных слов, команд и во­просов;

□ системы распознавания предложений и связной речи;

□ системы идентификации по образцу речи.

Системы, ориентированные на распознавание отдельных слов, команд и вопросов

Такие системы часто называют системами речевого управления, поскольку их основная задача — обеспечить выполнение компьютером действий, задаваемых голосом.

Наибольшее распространение такие системы получили в автоматических теле­
фонных службах. В них можно ввести голосом номер телефона вызываемого
абонента или его имя; можно задать простой вопрос автоматической справочной
службе и т. д. <

Наиболее разработаны системы распознавания чисел, которые можно отнести к средствам распознавания первого поколения. В развитых системах такого рода человек сначала сообщает свой числовой пароль, затем свой числовой идентифи­катор, и только после этого может назвать число, кодирующее сущность запроса.

К средствам второго поколения относятся системы распознавания имен. Основа­ны эти средства на использовании ключевых слов (имен), хранимых, естественно, в базе данных системы. Множество хранимых слов и ограничивает возможные имена (при вызове телефонного абонента, например) и распознаваемые команды и вопросы. Система Voice Commands компании KurzWeil Applied Intelligence позволяет распознавать около 10 000 слов английского языка, которые после идентификации преобразуются в соответствующие ASCII-последовательности и либо исполняются машиной (если это команды), либо заносятся в файл. Систе­ма компании Charles Schwab & Co., специализирующейся на предоставлении брокерских услуг участникам фондового рынка, при обработке более 10 000 назва­ний и десятков видов ценных бумаг обеспечивает при распознавании 95-процент­ную точность (что, конечно, недостаточно, но количество клиентов этой спра­вочной службы не убывает).

Существенно сложнее строятся системы третьего поколения, в которых диалог с пользователем реализуется с помощью голосовых меню. Такие системы основа­ны на идее обучения: в течение некоторого времени система обучается на большом количестве типовых речевых диалогов (включающих, кстати, и слова-паразиты). В ходе этого обучения создается рабочий словарь и база данных отношений меж­ду отдельными словами (база знаний). Примером системы третьего поколения может служить Natural Dialogue System фирмы Philips, используемая швей­царской железнодорожной компанией Swiss Railways для справочной системы, обслуживающей не только железнодорожные, но и автобусные маршруты и па­ромные переправы.

Глава 7. Внешние устройства ПК

Системы распознавания предложений и связной речи

Средства мультимедиа этой группы делятся на системы раздельной диктовки и системы распознавания связной речи.

Системы раздельной диктовки проще в разработке и технической реализации, но они требуют от пользователя не совсем естественного произнесения фраз — с короткой паузой перед каждым следующим словом. К таким системам относят­ся, например, Via Voice корпорации IBM, Dragon Dictate фирмы Dragon System. Последняя система позволяет, наряду с прочим, непосредственно надиктовывать текст в программы Word, Word Perfect, Internet Explorer, Netscape Navigator и т. д. Активный словарь системы насчитывает десятки тысяч слов и может по­полняться пользователем, скажем, по его профессиональной тематике. В системе дополнительно анализируются спектральные (частотные) характеристики каж­дой буквы, выделяются и хранятся ее отдельные фонемы (элементы спектра). На основе этого анализа создаются фонетические модели букв и формируемых из них слов. Точность распознавания достигает 90%, а после проверки по слова­рю еще значительно повышается.

Наиболее сложные проблемы возникают при распознавании связной речи. При произнесении связной речи больше сказывается эмоциональная составляющая вводимой информации, и при слитном произношении слов несколько изменяет­ся их звучание — все это, безусловно, затрудняет распознавание.

Наиболее совершенными системами распознавания слитных текстов можно счи­тать системы распознавания речи: Dragon Naturally Speaking компании Dragon Systems, ViaVoice корпорации IBM и Wildfire фирмы Wildfire Communications, Voice Xpress фирмы Lernout&Hauspie Speech Products. Названные системы по­зволяют обычно после длительной «тренировки» программы надиктовывать «своим» ПК тексты и отдельные команды, иногда даже разным операторам. Так, система ViaVoice позволяет многие виды работ на компьютере выполнять в ре­чевом режиме. Можно надиктовывать текст (письма, отчеты, статьи) непосред­ственно в Windows-приложения, открывать и закрывать компьютерные файлы, ориентироваться в пределах рабочего стола. Такие речевые команды, как file save, file print, scroll up, scroll down безошибочно выполняются компьютером. Скорость ввода текста достигает 140 слов в минуту, что намного больше средней скорости ввода информации с клавиатуры.

Системы идентификации по образцу речи

Идентификация по образцу речи относится к биометрическим технологиям идентификации человека по его уникальным физическим признакам, таким как отпечатки пальцев, рисунок радужной оболочки глаз. Речь, подобно подписи, характеризуется множеством постоянных физических параметров (которые, кстати, существенно меньше меняются со временем, чем внешность человека). Цель систем идентификации по образцу речи — идентифицировать конкретного известного системе пользователя и выявить самозванца. Взаимодействие поль­зователя с системой идентификации состоит из трех этапов:

□ регистрации пользователя с целью запоминания особенностей его голоса и фор­мирования для него речевой модели;

Средства мультимедиа

□ тестирования, во время которого вьтолняется сравнение поступившего образца речи с запомненной речевой моделью пользователя, а также возможное выяв­ление модели самозванца из базы моделей голосов множества прочих людей;

□ допуска к работе в системе, если тестирование прошло успешно и пользова­тель назвал верный пароль.

Механизм распознавания речи

Механизм распознавания речи включает в себя обычно четыре основных блока:

□ препроцессор;

□ экстрактор;

□ компаратор;

□ интерпретатор.

Препроцессор или модуль сбора данных обеспечивает приведение речевого сиг­нала к наиболее качественному виду (производится автоматическая регулировка усиления, подавление эхо-сигнала, фиксация наличия или отсутствия речи и ин­тонационного выделения конца фразы и т. п.).

Экстрактор выполняет спектральный анализ сигнала. Акустико-фонетический по­ток звуков разбивается на короткие кадры (длительностью примерно по 10 мс) и выявляются спектральные характеристики каждого кадра.

Компаратор выполняет акустическое сравнение выявленных характеристик каж­дого кадра с имеющимися акустико-фонетическими образцами. Сравнение про­изводится на уровнях выявления контекстно-независимых фонем, контекстно-зависимых фонем и моделей слов.

Интерпретатор решает задачу наилучшего разбиения полученного от компарато­ра «алфавитного» потока на слова и фразы.

Системы синтеза речи

Системы речевого вывода информации базируются либо на выборке из словаря готовых оцифрованных звуковых последовательностей, либо на синтезаторах речи. Самым простым вариантом является выборка готовых звуковых последо­вательностей (как в автоответчике), но ввиду большого размера звуковых фай­лов вывод большого числа слов в этом случае практически невозможен. В таких простых системах часто используются меню, по которым пользователь может выбрать те высказывания, которые он бы хотел услышать. При наличии нужных записей в базе данных их текст озвучивается. Такие системы находят примене­ние, например, в будильниках, в автомобильных навигационных системах и т. д.

Формирование речевого вывода более функционально выполняется полными синтезаторами речи в несколько этапов.

Задачей первого этапа является фильтрация шумовых символов текста (знаков препинания, кавычек, тире, скобок и т. п.). Эта задача решается модулем норма­лизации, который также обрабатывает контекстно-зависимые сокращения, фор­маты дат, времени, денежных единиц и т. д.

I

Глава 7. Внешние устройства ПК

Модуль преобразования на втором этапе переводит текст из орфографического в фонетический формат (из букв в звуки). Для некоторых языков, например для английского, это непростой процесс, поскольку многие слова произносятся не по буквам, а по особым правилам произношения отдельных буквенных сочетаний.

Модуль анализа выполняет одновременно лексикографическую и синтаксиче­скую обработку для выбора варианта произношения, ритма и интонации.

Фонетический модуль, получив от модуля анализа фонетическое представление исходного текста, обогащает звучание речи дифтонгами, трифтонгами, четырех-звучиями и другими полезными составляющими.

Модуль обработки звука преобразует фонетические данные в звуковые сигналы: генерируемые волновые последовательности (с частотой порядка 10 кГц) мо­дулируются фонетическим потоком. На этой стадии выполняется управление громкостью, скоростью речи, тембром голоса.

Среди программ синтеза речи можно назвать шведскую систему Infovox, систему Monologue английской фирмы First Byte, систему Pro Verbe компании Elan Informatique и др.

Компьютерные средства обеспечения звуковых технологий

Компьютерные средства обеспечения звуковых технологий делятся на

□ звуковые карты;

□ акустические системы.

Звуковые платы (карты)

Звуковые платы(карты) (sound blaster, sound cards) используются для создания, записи и воспроизведения различных звуковых сигналов: музыки, речи, шумовых эффектов.

В режиме создания звука плата действует как музыкальный инструмент. Звук, создаваемый с помощью звуковой платы, называют «синтезированным».

В режиме записи звука плата производит оцифровку звуковых сигналов для по­следующей их записи в память компьютера.

В режиме воспроизведения звука плата работает аналогично цифровому аудио­плейеру, преобразуя считанные из памяти цифровые сигналы в аналоговые.

Функционально плата содержит несколько модулей:

□ модуль для записи и воспроизведения звука;

□ модуль синтезатора звука;

□ модуль интерфейсов.

Модуль записи и воспроизведения звукаиспользует для оцифровки звука ана­лого-цифровые преобразователи (АЦП), а для обратного преобразования — цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП). На качество звука и в том и в дру­гом случае существенно влияет разрядность преобразователей.

Средства мультимедиа

Как происходит оцифровка?Аналоговый звуковой сигнал в АЦП измеряется через строго определенные последовательные интервалы времени (интервалы дискретизации), измеренные значения его амплитуды квантуются по уровню (заменяются близлежащими дискретными значениями сигнала) и идентифици­руются соответствующими двоичными кодами. Разрешающая способность АЦП равна наименьшему изменению аналогового сигнала, приводящему к изменению цифрового кода, то есть определяется разрядностью преобразователя, так как чем больше разрядность кода, тем больше разных дискретных значений сигнала и, соответственно, меньшие интервалы амплитуды аналогового сигнала можно отобразить этим кодом.

Таким образом, качество оцифровки, а соответственно, и последующего звуча­ния оцифрованной аудиоинформации, при прочих равных условиях зависит от разрядности преобразования и частоты дискретизации:

Q разрядность преобразования определяет динамический диапазон сигнала;

Q частота дискретизации — верхнюю границу диапазона частот звукового сиг­нала.

Оцифрованный сигнал (его двоичный код) записывается в память машины. При воспроизведении оцифрованного звука в ЦАП двоичные коды заменяются соот­ветствующими им дискретными значениями сигнала для последующего их уси­ления и воспроизведения через акустическую систему.

Разрядность преобразователей (и соответственно, звуковых плат) бывает разная — наиболее распространены 8- и 16-разрядные. Образно выражаясь, 8-разрядные платы обеспечивают качество звучания, характерное для средненьких кассетных магнитофонов, а 16-разрядные — для аудиосистем на компакт-дисках.

Модуль синтезатора звука.Для синтеза звукового сигнала используется два ос­новных метода:

□ синтез с помощью частотной модуляции или FM-синтез (Frequency Modulation);

□ синтез с использованием таблицы волн (Wave Table) — табличный WT-синтез.

FM-синтеззвука осуществляется с использованием специальных генераторов сигналов, называемых операторами. В операторе можно выделить два базовых элемента: фазовый модулятор и генератор огибающей. Фазовый модулятор опре­деляет частоту (высоту) тона, а генератор огибающей — его амплитуду (гром­кость). Амплитуда сигнала у разных музыкальных инструментов различна. На­пример, у фортепиано при нажатии произвольной клавиши амплитуда сигнала сначала быстро возрастает (attack), затем несколько спадает (decay), после чего следует сравнительно короткий равномерный участок (sustain) и, наконец, про­исходит достаточно медленный спад амплитуды (release). Вышеназванные фазы сигнала реализуются именно генератором огибающей, который по первым буквам английских терминов этих фаз часто называют генератором ADSR. В общем случае для воспроизведения голоса одного инструмента достаточно двух операторов:

□ первый генерирует колебания несущей частоты, то есть основной тон;

□ второй — модулирующую частоту, то есть обертоны.

Но современные звуковые платы способны воспроизводить несколько голосов, например, синтезатор с 18 операторами может имитировать 9 разных голосов.

Глава 7. Внешние устройства ПК

Многие 16-разрядные звуковые платы используют 4-операторные синтезаторы (например, Yamaha OPL3). Звук, синтезированный FM-методом, за счет скудно­сти обертонов имеет обычно некоторый «металлический» оттенок, то есть не по­хож на звук настоящего музыкального инструмента.

WT-синтезобеспечивает более качественное звучание. В основе этого синтеза лежат записанные заранее и хранящиеся в памяти платы или компьютера образ­цы звучания музыкальных инструментов. Синтезаторы этого типа (например, Yamaha OPL4) создают музыку путем манипулирования образцами звучания инструментов (нотами, samples), «зашитыми» в ПЗУ платы или хранящимися на диске ПК. Лучшие звуковые платы позволяют хранить и использовать до 32 Мбайт выборок. При использовании выборок, загружаемых с диска, хорошая плата должна иметь ОЗУ емкостью не менее 1 Мбайт. Выпускаются также таб­личные расширители, позволяющие увеличить массив задействуемых образцов.

Модуль интерфейсоввключает в себя интерфейс музыкальных инструментов, обычно MIDI (Musical Instruments Digital Interface), и средства воспроизведе­ния звука в соответствующем формате. Кроме того, в него могут входить интер­фейсы одного или нескольких дисководов CD-ROM. Через этот модуль можно проигрывать компакт-диски, разговаривать через модем и воспроизводить свою собственную компьютерную музыку.

В состав многих звуковых плат кроме названных трех модулей включаются:

□ устройство смешения сигналов от различных источников — микшер; управ­ление амплитудой смешиваемых сигналов выполняется обычно программ­ным способом;

□ модемный и игровой порты, последний обеспечивает качественное звуковое сопровождение компьютерных игр;

□ усилители мощности сигнала с регулятором громкости (такие платы имеют два выхода: линейный — до усилителя и конечный — после усилителя).

Сейчас выпускается огромное количество самых разных звуковых карт и расши­рителей MIDI-файлов. Современные качественные звуковые платы соответствуют стандарту Basic General MIDI, предусматривающему поддержку 128 инструмен­тов и многотонального исполнения — как минимум 16 каналов одновременно. Рекомендовать какую-либо плату однозначно не представляется возможным, можно высказать лишь общие соображения:

□ среди недорогих одноплатных звуковых карт заслуживает внимания Sound Galaxy Waverider фирмы Aztech;

□ для более требовательных музыкантов рекомендуется расширитель DB50XG с любой 16-битовой платой, например Sound Blaster Value;

□ для особых ценителей качества звучания — Turtle Beath NBS-2000.

Акустические системы

Акустическая система (колонки) является не обязательным, но желательным компонентом мультимедийной системы — при ее использовании восприятие звуковой информации существенно улучшается.

Средства мультимедиа

Компьютерные акустические системы, как правило, уступают специализирован­ным Hi-Fi-системам, но качество воспроизведения у них вполне приличное.

Акустические системы бывают пассивными и активными.

Пассивные не содержат встроенного усилителя и могут подключаться к звуковым платам, имеющим собственный усилитель (обычно 4 Вт, по 2 Вт на канал) и ре­гулятор громкости.

Активные акустические системы оборудованы усилителем и могут подключаться как к линейному выходу звуковой платы, так и к выходу ее усилителя. Источни­ком питания для встроенного в колонки усилителя является внутренний акку­мулятор или блок питания, который, в свою очередь, может быть и внутренним, и внешним. Кроме регулятора громкости активные колонки оснащаются обычно и 3-полосным эквалайзером.

Следует иметь в виду, что к линейному выходу звуковой платы может быть под­ключен линейный вход усилителя бытового аудиокомплекса.

Компьютерные средства обеспечения видеотехнологий

Для работы с видеоинформацией необходимо иметь функционально более раз­нообразное оборудование.

Видеоплата— это собственно видеоконтроллер, рассмотренный ранее в разделе «Видеотерминальные устройства», но для поддержки «живого видео» на ней должна быть микросхема графической акселерации, ускоряющая выполнение огромного числа видеоопераций. В принципе, микросхема-акселератор может находиться и на отдельной плате; при использовании в ПК микропроцессоров типа ММХ последний берет некоторые функции ускорения видеоопераций на себя, но акселератор и в этом случае не помешает.

При выборе видеоплаты (видеоконтроллера) для работы с видеоинформацией следует в первую очередь учитывать требуемые разрешающую способность, ко­личество цветов и необходимость акселерации.

Плата видеозахвата(video grabber) выполняет захват кадров видео, их преобра­зование (в том числе и оцифровку) и запись в память компьютера.

Платы видеозахвата бывают двух типов:

□ «грабберы» кадров (frame grabber) предназначены для захвата неподвижных изображений;

□ платы захвата (capture board) могут монтировать целые видеофильмы. Они позволяют получать в компьютере с видеокамеры или видеомагнитофона, а при наличии тюнера — и с антенны, отдельные телевизионные кадры и их связанные последовательности для дальнейшей обработки и вывода на прин­тер или обратно на видеоустройство.

При оцифровке видеосигнала формируются огромные массивы информации. Поэтому возникают серьезные проблемы с динамикой процесса, так как для пересылки одного 256-цветного полноэкранного изображения с разрешающей способностью 1024 х 768 пикселов необходимо передать около 1 Мбайт данных,

Глава 7. Внешние устройства ПК

что может потребовать до 10 и более секунд. Даже при слабом разрешении (640 х 480 пикселов) объем данных все равно велик — чуть меньше 0,5 Мбайт.

В связи с этим размеры кадров платами видеозахвата уменьшаются: напри­мер, при разрешающей способности всего экрана 640 х 480 кадр имеет размер 80 х 60, 160 х 120 (одна шестнадцатая часть экрана, используемая обычно для видео в среде Windows 95), 240 х 180 или 320 х 240 (в пикселах). Существуют высококачественные платы (Creative Lab Video Blaster и т. д.), которые способ­ны воспроизводить видеокадры в полный экран, но и они, как правило, не умеют осуществлять полноэкранный захват.

Ввиду большого объема видеофайлов, они при передаче и записи в память сжима­ются (выполняется компрессия видеоданных); при воспроизведении картинки выполняется обратная процедура — декомпрессия. В настоящее время существует несколько методов сжатия данных, реализуемых как программно, так и аппаратно. Средства сжатия данных обычно называют кодеками(CODEC — COmpressor-DECompressor или COder-DECoder). Широкое распространение получили, на­пример, кодеки: Motion JPEG, INDEO (INtel viDEO), Cinepak и т. д.

Платы видеозахвата второго типа, несмотря на указанные трудности, открыва­ют широкие перспективы по созданию и обработке динамических изображений в реальном масштабе времени — живого видео.

Общепринятых стандартов на аппаратные средства видеотехнологий пока не разработано, поэтому функции управления (видеоконтроллер), ускорения обра­ботки видеосигнала (акселераторы), захвата видеокадров («видеограбберы») и сжатия информации (кодеки) выполняют как отдельные платы, так и интегри­рованные платы, поддерживающие сразу несколько функций.

В этом аспекте интересна технология INDEO(ее предшествующая версия — DVI, Digital Video Interactive), позволяющая эффективно работать с видео на персо­нальном компьютере, имеющем даже МП 80486, с использованием только одной платы — карты расширения Intel Smart Video Recorder на базе микропроцессора Intel 750. Она обеспечивает захват, сжатие и запись видеоизображения в файл на жестком диске за один шаг (в реальном времени и без каких-либо других специ­альных видеоплат). В отличие от других плат, Intel Smart Video Recorder не ис­пользует для видеообработки МП компьютера, а имеет собственный процессор Intel 750, мощность которого достаточна для качественного видео. К тому же, INDEO-технология автоматически адаптирует качество, скорость и разрешение видеоизображения с тем, чтобы полностью использовать возможности компью­тера. В частности, она может менять размер кадра в пределах форматов 160 х 120, 240 х 180 и 320 х 240 (в пикселах) при обеспечении до 16,7 млн различных цве­товых оттенков.

Вопросы для самопроверки

Приведите многоаспектную классификацию мониторов.

2. Перечислите и поясните основные параметры, учитываемые при выборе мо­нитора.

Вопросы для самопроверки

3. Поясните основные факторы, влияющие на здоровье пользователя ЭЛТ-мо­нитора.

4. Дайте классификацию и краткую характеристику мониторов на плоских па­нелях.