Каждый день, садясь за своё рабочее место в офисе, человек берёт в одну руку мышку и начинает выполнять свои обязанности. Он знает, для чего ему нужна клавиатура, принтер, сканер, однако даже не представляет, что у них есть своё официальное название. Всё это - и вывода информации.

Как это работает

Все устройства в персональном компьютере управляются центральным процессором. Для обеспечения взаимодействия с ним устройства вывода и ввода обращаются с запросами к - логическому элементу материнской платы. Он служит для обеспечения связи и обработки запросов от внешних устройств к северному мосту или центральному процессору, если мост отсутствует.

Вообще, изучением строения персонального компьютера занимается информатика. Устройства ввода и вывода она определяет как компоненты типичного персонального компьютера, обеспечивающие взаимосвязь пользователя с ЭВМ. Но перед тем как приступить к описанию всех устройств, отдельного упоминания заслуживает базовое устройство ввода-вывода. Оно же - БИОС. Эта микросхема на материнской плате персонального компьютера обеспечивает первоначальную проверку всех подключенных устройств и запускает операционную систему.

Классификация

Устройства ввода и вывода информации персонального компьютера можно классифицировать по-разному. Определяющим фактором для этого станут их функциональные обязанности.

Первым пунктом обозначим основные устройства ввода-вывода. На самом деле тут можно было бы указать всего один пункт - клавиатура, поскольку без неё ни один пользовательский компьютер не будет продолжать загрузку. Вы можете полностью отключить монитор и мышку, однако без клавиатуры компьютер работать не будет. Исключение составляют компьютеры-серверы, которые работают вообще без подключенных внешних устройств. Итак, основные устройства ввода/вывода, без которых обычный пользователь не сможет работать, это:

• клавиатура;
• монитор;
• мышь.

Также можно выделить дополнительные устройства ввода-вывода:

• принтеры;
• сканеры;
• джойстик;
• проектор;
• также к устройствам ввода/вывода относятся звуковые устройства.

Это далеко не полный перечень возможных устройств, которые взаимодействуют с пользователем, перечислять их можно очень долго. Поэтому давайте рассмотрим устройства ввода/вывода компьютера более подробно.

Мониторы

Компьютерные мониторы за всю свою историю претерпели немало изменений. Начиная от старых, использующих электронно-лучевую трубку, и заканчивая современными LCD.

Сам по себе монитор или дисплей - это устройство, служащее для вывода конечному пользователю. Их можно поделить по нескольким признакам.

1. По виду информации.

• Алфавитно-цифровые. Эти дисплеи предназначаются для вывода исключительно текстовой информации.
• Графические. С этими мониторами мы сталкиваемся каждый день, садясь за персональный компьютер. Предназначаются они для представления информации в графическом виде, в том числе и видео.

2. По типу экрана.

• на основе с таким вы, возможно, работали в 2000 году.
• LCD - жидкокристаллический "плоский" дисплей, используемый сейчас повсеместно. Также такой тип мониторов используется в ноутбуках.
• Плазменный.
• Лазерный - в массовое производство пока не поступил.

Клавиатуры

Что можно сказать о клавиатурах? Фантазия производителей в этой сфере шагнула далеко вперёд, а чувство юмора толкает на самые смелые эксперименты.

Среди клавиатур вы можете встретить и минималистичные варианты - без боковой дополнительной панели с цифрами, и огромные игровые клавиатуры со встроенными джойстиками, дополнительными кнопками и динамиками. Встречаются клавиатуры с дополнительным USB-разъёмом и розовые клавиатуры с "непонятными кнопочками" для "блондинок". Существуют также силиконовые, сворачивающиеся клавиатуры, чтобы их было удобнее носить с собой, или просто складывающиеся в три раза.

Если вы собираетесь приобрести себе клавиатуру, просто идите в компьютерный магазин и выбирайте ту, что вам по вкусу.

Мышка

Компьютерные мыши - это такие устройства ввода/вывода ЭВМ, без которых невозможна работа обычного пользователя. Если продвинутый юзер может перемещаться по папкам и файлам, а также некоторым программам и играм исключительно с помощью клавиатуры, то рядовой человек просто не способен это сделать. За всё время существования компьютерные мышки претерпели не такие уж сильные изменения.

Первые мышки работали на основе шарика в основании. Перемещая ее в разные стороны, шар вращался и управлял контроллерами.

Затем ему на смену пришли оптические мышки, основанные на светодиодах. Первое поколение оптических мышек требовало обязательного наличия специального коврика, на который была нанесена штриховка, способствующая повышенной светоотражаемости поверхности. Более того, у первых мышек коврики были персональные, они не могли быть заменены на другие.

Второе поколение оптических мышек имеет более сложное устройство. На нижней части мышки установлена мини-видеокамера, непрерывно совершающая микроснимки поверхности и сравнивающая их между собой для определения смещения устройства.

Более новым устройством являются мышки. Среди их преимуществ можно выделить низкое энергопотребление, надёжность, отсутствие свечения.

Еще один вариант мышки встречается в виде дополнения к графическому планшету. Такие индукционные мышки достаточно неудобны в использовании, поскольку их нельзя заменить на более удобные, по руке, а повышенная точность дискредитируется небольшой возможностью отойти с ней на расстояние от планшета.

Принтеры

Это устройства вывода информации на печать. За всё время своего существования принтеры не сильно изменились. Развиваются технологии, на смену струйным принтерам приходят лазерные, однако и предыдущие поколения продолжают жить. Чем же это обусловлено? Дело в том, что для разных типов печати подходят разные типы принтеров. Все они выполняют одну функцию и не сильно отличаются по конструкции. Существуют следующие типы принтеров:

• матричные;
• струйные;
• лазерные;
• термопринтеры.

В вопросе выбора такого устройства люди обычно придерживаются личных предпочтений и привычек. Впрочем, если вы собираетесь на нём печатать фотографии, а не только текстовые документы, то вам больше подойдёт лазерный за счет повышенного качества печати.

Сканеры

Устройство ввода информации в компьютер. Особенность заключается в том, что сканеры вносят информацию в ПК исключительно в графической форме. Развитие сканеров застопорилось исключительно на изменении их размеров. Сначала они становились всё меньше и компактнее, а затем им на смену пришли громадные "комбайны" - устройства вывода и ввода, сочетающие в себе ксерокс, принтер и сканер.

Звук

Каждый из нас любит смотреть фильмы, слушать музыку в домашней обстановке. Колонки, наушники, аудиосистемы и домашние кинотеатры, а также гарнитуры и микрофоны - всё это относится к звуковым устройствам вывода и ввода.

Существует множество различных микрофонов и колонок, различающихся по качеству записи аудио или его воспроизведения соответственно. Наверное, любой человек может сам определить, насколько хорошо звучание того или иного динамика. При выборе аудиосистемы также рекомендуется руководствоваться дизайном и мощностью на свой вкус.

Видео

Для работы с видеографикой выделяют специальные устройства вывода и ввода информации - камеры и проекторы.

Проектор - устройство, предназначенное для создания изображения предмета на большом экране. Выделяют следующие виды проекторов:

• Диаскопический . Изображение появляется за счет прохождения лучей света через прозрачную плёнку с картинкой.
• Эпископический . Создаёт изображение с помощью проекции отраженных лучей.
• Эпидиаскопический создаёт на экране изображение как прозрачных, так и непрозрачных объектов.
• Мультимедийный проектор имеет непосредственное отношение к теме статьи. Это устройство вывода графической информации с компьютера на большую поверхность.

Что касается камер, то тут никому подсказывать не надо. В большинстве случаев чем больше разрешение снимающей камеры, тем лучше готовая картинка. С появлением ноутбуков USB-камеры стали заменяться на встроенные в монитор ноутбука.

Прочитав эту статью, вы узнали, какие существуют устройства вывода и ввода, на какие типы они подразделяются и какие их виды актуальны на сегодняшний день. Если вы собираетесь самостоятельно обустраивать своё рабочее и игровое место, а также самостоятельно выбирать устройства, которые вы хотите иметь дома под рукой, то эта статья должна помочь вам с выбором гаджетов.

Запомните главное правило покупателя: дороже не значит лучше. В компьютерном магазине, приобретая принтер или гарнитуру, вы вполне можете переплатить за бренд, а потом долго жалеть о своей покупке.

Примером могут служить принтеры HP. Да, они считаются одними из лучших, однако замена закончившегося картриджа или просто небольшая неисправность влетят вам в копеечку исключительно из-за известности производителя.

При покупке звуковой системы не постесняйтесь проверить звучание и работоспособность динамиков. А если собираетесь купить веб-камеру, то протестируйте её изображение, так как не всегда заявленное в документации разрешение может соответствовать имеющемуся.

И главное правило. При покупке какого-либо продукта уточняйте у продавца информацию по гарантии. Например, для некоторых устройств сервисы требуют коробку, в которой поставлялся агрегат. Яркий пример - ноутбуки "Асус". В большинстве случаев нигде на сайте магазина не указана информация о том, что производители требуют фирменную коробку при обращении в сервисный центр.

Будьте внимательны и хороших вам покупок!

Монитор

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

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

Электронно-лучевые мониторы ($CRT$)

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

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

Рисунок 1. Электронно-лучевой монитор

Жидкокристаллические мониторы ($LCD$) на базе жидких кристаллов

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

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

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

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

Рисунок 2. Жидкокристаллический монитор

Принтер

Определение 2

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

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

Рисунок 3. Лазерный принтер

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

Рисунок 4. Струйный принтер

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

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

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

Рисунок 5. Матричный принтер

Графопостроитель (плоттер)

Определение 3

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

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

Рисунок 6. Плоттер

Проектор

Определение 4

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

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

Рисунок 7. LCD-проектор

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

Рисунок 8. DLP-проектор

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

Рисунок 9. CRT-проектор

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

Рисунок 10. LED-проектор

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

Устройства вывода звуковой информации

Встроенный динамик

Определение 5

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

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

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

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

Рисунок 11. Колонки и наушники

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.

Или графический планшет, - устрой-ство для оцифровки графических изображений, позволяющее преобразовывать в векторный формат изображение, полученное в результате движения руки оператора.

Дигитайзеры используются в системах автоматизированного проектирования (САПР) для ввода в компьютер графической информации в виде чертежей и рисунков: проектировщик водит пером-курсором по планшету, а изображение фиксируется в виде графического файла.

Дигитайзер состоит из двух элементов : основания (планшета) и устройства указания (пера или курсора), перемещаемого по поверхности основания. При нажатии на кнопку курсора его положение на поверхности планшета фиксируется и координаты передаются в компьютер.

Дигитайзеры подразделяются на электростатические и элект-ромагнитные в зависимости от механизма определения местопо-ложения устройства указания.

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

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

Перо представляет собой указку , снабженную одной, двумя или тремя кнопками. Существуют перья, определяющие усилие, с которым наконечник пера прижимается к планшету, и имею-щие 256 градаций степени нажима. От степени нажима зависит толщина линии, цвет в палитре и его оттенок. Для реализации художественных возможностей необходимо программное обеспе-чение типа Adobe Photoshop , CorelDRAW и др.

Курсоры применяются в основном проектировщиками в САПР. Они выполняются 4-, 8-12-, 16-клавишными. Обычно используются от двух до четырех клавишей, остальные програм-мируются в программах-приложениях, например в Autocad. Од-ним из лучших считается 4-кнопочный курсор фирмы СаlСоmр.

Тема урока. Устройства вывода информации.

Лет 10 назад о том, чтобы работать на своем компьютере как на печатной машинке или организовать с его помощью мини-типогра-фию, смотреть телевизионные программы, слушать компакт-диски можно было только мечтать.

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

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

Устройства вывода информации — это аппаратные средства компь-ютера, предназначенные для вывода из него цифровой информации путем преобразования ее в аналоговый вид и представления в форме, понятной человеку.

Аппаратное обеспечение любого устройства вывода так же, как и устройства ввода, включает в себя само устройство, управляющий блок — контроллер (или адаптер), интерфейсные шнуры с разъема-ми, соответствующими портам на материнской плате, и драйвер это-го конкретного устройства.

Мы знаем, что благодаря своим органам чувств человек может воспринимать визуальную, знаково-символьную, аудиоинформа-цию, тактильную (осязательную) информацию, запахи и вкусы.

Из этих форм сегодняшний персональный компьютер, пожалуй, не может удовлетворить лишь наши органы обоняния и вкусовые рецепторы — вывод «пахнущей» и «вкусной» информации — это перспектива будущего. А вот все остальные понятные нам формы компьютер выдает в совершенно реальном виде.

Согласно этому, все устройства вывода информации мы можем разделить на несколько классов:

Мониторы — вывод видеоинформации;

Принтеры — вывод знаково-письменной информации;

- плоттеры (графопостроители) — вывод графической инфор-мации;

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

Устройства виртуальной реальности — вывод осязательной ин-формации.

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

1. Мониторы: классификация, характеристики и принцип действия.

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

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

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

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

Совокупность монитора, видеокарты и их драйверов образует видео-систему персонального компьютера.

Сегодня можно встретить огромное число мониторов различных фирм и моделей. Чтобы как-то разобраться в их разнообразии, нужно четко представлять признаки, по которым они классифицируют-ся.

Мы рассмотрим их классификацию по:

1) размеру, который определяется, как и у телевизоров, по диагонали экрана;

2) функциональным признакам — алфавитно-цифровой или графический;

3) количеству воспроизводимых цветов — монохромный или цветной;

4) физическим принципам формирования изображения — на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), жидкокристаллические, плазменные и электролюминесцентные.

Разумным выбором по критерию «размер экрана» среди мони-торов может быть дисплей с диагональю 17 дюймов и более.

Алфавитно-цифровой монитор (сегодня, кстати, его нигде не встретишь) может воспроизводить только ограниченный набор сим-волов. Его можно сравнить с дисплеем обычных наручных электрон-ных часов, на котором можно увидеть только цифры и буквы. Слож-ных картинок на нем не воспроизведешь.

Графические мониторы приспособлены для воспроизведения любой информации: и цифровой, и графической.

Монохромный монитор может воспроизводить изображение в каком-то одном цвете с различными градациями яркости. Цветной монитор выдает изображение сразу в нескольких цветах. Их количе-ство может быть от 16 до 16 800 000.

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

Люминесцентные дисплеи состоят из матрицы активных индикаторов, дающих ка-чественное изображение, но они также очень энергоемкие и дорогие.

Мониторы на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) работают по тому же «принципу, что и обычные телевизоры: пучок электро-нов, испускаемый электронной пушкой, моделируется специаль-ными электродами и попадает на экран, покрытый люминофором. Изображение на экране состоит из множества отдельных точек, называемых пикселями.

Пиксель — минимальный размер изображения на экране.

Под действием развертки электронный луч скользит по экрану строка за строкой и формирует изображение.

Цвета на мониторе (как и на телевизионном экране) получа-ются аддитивным (суммарным) смешением трех основных цве-тов: RGB, т.е. красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blu). Эта триада, смешанная с одинаковой интенсивностью, дает бе-лый цвет, а для того чтобы добиться цветовых оттенков, интен-сивность каждого из этих цветов дозируется в необходимой про-порции.

Электромагнитное излучение ЭЛТ мониторов генерируется пушкой, которая разгоняет электроны и расположена в задней части монитора, а рентгеновское излучение возникает в момент столкновения электронов с внутренней поверхностью экрана. Конечно, современные ЭЛТ мониторы имеют противорадиаци-онную защиту, однако полностью подавить возникающее излуче-ние не представляется возможным.

ЖК монитор не имеет этих недостатков: его электромагнитные поля находятся на уровне фона от блока питания, а создаваемое им изображение абсолютно не мерцает. Уже одно только это об-стоятельство заставляет тех, кто профессионально связан с ком-пьютерной техникой, серьезно задумываться над приобретением ЖК панели. К недостаткам ЖК монитора относятся пока еще не-достаточно точная цветопередача, а также неравномерность ярко-сти изображения. В пользу приобретения ЖК монитора говорит его эргономичность. Это касается тех, кто проводит много времени перед экраном телевизора. Дело в том, что некоторые модели ЖК мониторов помимо стандартного VGA-входа для подключения к компьютеру имеют также видеовход, на который можно подать сигнал с телевизора, TV-тюнера или видеомагнитофона. Это дает возможность избавиться и от вредного воздействия телевизионной ЭЛТ, которое значительно сильнее, чем у ЭЛТ монитора.

В современных тонкопленочных полупроводниковых жидко-кристаллических мониторах используется технология ТFТ. Жидкокристаллическое вещество расположено между двумя слоями стекла.

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

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

При одинаковых размерах и высокой контрастности изображе-ния ЖК панели имеют неоспоримое преимущество перед тради-ционными ЭЛТ мониторами: они значительно легче и занимают очень мало места, а некоторые модели можно повесить на стену, что совсем избавит вас от необходимости отводить под монитор место на рабочем столе.

Следует обратить внимание еще на одну удобную особенность, которую имеют некоторые модели ЖК мониторов, - возмож-ность повернуть дисплей на 90° и таким образом изменить аль-бомную ориентацию экрана на портретную. Это очень удобно при работе с WеЬ-страницами или большими документами, когда дополнительная высота изображения в порт-ретной ориентации оказывается крайне полезной.

К основным характеристикам мониторов относится разрешающая способность , размер точки покрытия экрана и кадровая частота.

Разрешающая способность — это максимальное количество точек (пикселов), которое данный тип монитора способен воспроизвести по горизонтали и вертикали.

Понятно, что чем больше этих точек уместится по горизонтали и вертикали, тем более качественной будет картинка на мониторе.

Разрешающая способность зависит как от характеристики самого монитора, так, даже в большей степени, от характеристик видеокон-троллера, который предусматривает два режима работы мониторов: текстовый и графический.

От величины разрешающей способности зависит четкость изобра-жения на экране монитора, причем принято считать, что в текстовом режиме мониторы не очень отличаются друг от друга по четкости картинки, а в графическом режиме с ростом разрешения растет и ка-чество изображения.

На качество изображения существенное влияние оказывает та-кой физический параметр дисплея, как размер точки покрытия эк-рана , или, как говорят компьютерщики, «зерна люминофора». Этот параметр определяет расстояние между точками.

Для современных мониторов , находящихся сейчас в продаже, этот параметр варьируется от 0,32 мм до 0,25 мм. Нельзя путать по-нятия «зерно» и «пиксель». Размер зерна изменить нельзя, а размер пикселя зависит от режима видеоадаптера. Хорошим монитором следует считать дисплей, у которого размер точки не более 0,28 мм.

К еще одной важной характеристике мониторов относится макси-мальная к адровая частота развертки . От нее зависит хорошая устой-чивость изображения и отсутствие мерцания на экране. Чем выше кадровая частота, тем меньше будет «рябить» экран вашего монитора.

Рекомендуется пользоваться мониторами с частотой развертки не менее 85 Гц, это значит, что изображение на экране обновляет-ся 85 раз в секунду. Более низкая частота опасна для глаз — мерца-ние утомляет и может привести к преждевременной потере зрения.

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

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

· пропорциональное сжатие/растяжку изображения по горизон-тали и вертикали;

· сдвиг изображения по горизонтали или вертикали;

· коррекцию «бочкообразных искажений» (т. е. таких, когда края изображения на экране слишком выпуклы или, наоборот, вогнуты);

· трапециевидные и параллелограммные искажения, также связанные с «геометрией» изображения;

· цветовую «температуру», т. е. соотношение основных экран-ных цветов — красного, зеленого и синего.

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

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

Тема урока. Видеоадаптеры.

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

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

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

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

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

· разрешение — число пикселов по горизонтали х число пиксе-лов по вертикали:

640x480; 800x600; 1024x768; 1152x864; 1280x1024; 1600x1280; 1800x1350;

· глубина цвета — количество бит на пиксел (цветов).

Частоты кадровой развертки (56; 60; 72; 75; 85; 90; 120 Гц). Частота кадровой развертки является чрезвычайно важным с точки зрения эргономики параметром. Изображение на экране монитора рисуется электронным лучом с частотой смены кадров, равной частоте кадровой развертки. Если эта частота ниже 75 Гц, то глаз успевает заметить мерцание изображения, что действует на него утомляюще. Мерцание наиболее заметно на белом фоне.

Для того чтобы выставить необходимую глубину цвета, откройте Панель управления и выберите пункт «Экран» (или нажмите пра-вую кнопку мыши на рабочем столе и выберите пункт «Свой-ства»). Перейдите на закладку «Настройка». В разделе «Цветовая палитра» выберите необходимый режим и нажмите кнопку «При-менить».

Для нормальной работы установите режим HighColor или TrueColor.

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

Объем видеопамяти , необходимой для поддержки того или иного режима, определяется следующим образом: надо умно-жить количество пикселов изображения по горизонтали и верти-кали на число бит и разделить полученное значение на 8 (число бит в байте). Так можно получить максимально возможное зна-чение разрешения для различных объемов видеопамяти. Нетруд-но определить, что для поддержки максимального разрешения 1600х 1280 при глубине цвета 32 бита требуется видеопамять объ-емом 8 Мбайт. Работа с графическими приложениями, трехмер-ной графикой и видео накладывает повышенные требования ко всем характеристикам видеокарты, особенно к ее памяти. Поэтому в настоящее время выпускаются карты с объемом памяти не менее 128 Мбайт.

Стандарты безопасности. Существует несколько стан-дартов, которых придерживаются ведущие производители мони-торов. Перечислим лишь наиболее известные.

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

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

Современные материнские платы поддерживают еще один ре-жим — Hibernate («зимняя спячка»). При входе в этот режим все содержимое оперативной памяти сохраняется на жестком диске, монитор и жесткие диски отключаются, после чего компьютер выключается. Достоинством этого режима является то, что при активизации компьютера, которая обычно осуществляется нажа-тием на любую клавишу клавиатуры, восстанавливается состоя-ние рабочего стола, открытых и свернутых окон, т.е. компьютер полностью воспроизводит свое состояние на момент «засыпание».

Шведская спецификация Nutek — Национальный совет ин-дустриального и технического развития Швеции, требует, чтобы переход монитора в первый режим сохранения энергии (Standby) происходил в том случае, если мышь или клавиатура не исполь-зовались более 5 мин (но менее 1 ч); при этом вернуться в нор-мальное состояние монитор может за 3 с. В этом режиме величина мощности должна обязательно быть меньше 30 Вт, а желательно -меньше 15 Вт. Через 70 мин мощность, потребляемая монитором, должна быть обязательно снижена до уровня менее 8 Вт, а желательно — до уровня менее 5 Вт. Время выхода из второго режима (Off) не оп-ределено. Уровни экономного потребле-ния энергии, определенные Nutek, были включены в аттестационные системы ТСО"92 и ТСО"95.

Аббревиатура ТСО расшифровывается как Шведская федерация профсоюзов. Первоначально экологические стан-дарты распространялись только на мониторы как на самый опасный элемент компьютера. Разработчиков интересова-ла лишь минимизация уровня различ-ных излучений. ТСО"92 в этом смысле оказался очень жестким. Его преемник ТСО"95 всего лишь расширил область применения ТСО, впервые сделав попытку описать требования к другим эле-ментам компьютера. Кроме того, особое внимание было уделено защите окружающей среды в процессе производства и безвред-ной утилизации после срока службы всех сертифицируемых из-делий. Требования стандарта ТСО"99 в основном сосредоточены на эргономике, экологии и защите окружающей среды. Под стандарт отныне попадают отдельной строкой мониторы с жидкокристаллическим экраном, компьютеры, ноутбуки и кла-виатуры.

Все требования стандарта ТСО"99 объединены в семь групп:

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

2. визуальные эргономические требования (требования к стабиль-ности изображения);

3. факторы внешнего воздействия;

4. требования к излучениям и энергосбережению;

5. требования к электрической безопасности;

6. экологические требования;

7. дополнительные характеристики.

Тема урока. Дополнительные устройства обработки видеосигнала.

Чтобы лучше понять, о чем пойдет речь, представь-те себе стереофильм. Вспомните, в недалеком прошлом у нас в стра-не были стереокинотеатры, где перед просмотром фильма каждому зрителю выдавались стереоочки. И уж если на экране падало дере-во, то, глядя на это через стереостекло, весь зал отклонялся, так как была иллюзия, что дерево падало именно на вас. Это был эффект «виртуальной реальности».

Виртуальная реальность — это процесс моделирования физических воздействий благодаря средствам видеотехнологии.

Изображение — это то, с чем имеет дело пользователь персо-нального компьютера. Значит, чтобы на экране монитора добиться эффекта «стерео», необходимо из двухмерной «картинки» сделать «трехмерную». Для этого надо всего лишь разделить воспринимае-мую нашими глазами картинку на мониторе на две картинки, но конкретно для правого и для левого глаза, причем отличаться эти картинки одна от другой будут только углом поворота по отношению к пользователю.

Эти картинки необходимо показывать одновременно, на одном экране, где они буду накладываться одна на другую. А чтобы зритель воспринимал их как единое целое и смотрел при этом сразу «в два глаза», нужно одеть на него специальные разноцветные очки, в ко-торых каждый глаз воспринимает только ту картинку, которая для него предназначена.

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

Позднее появился другой метод искусственного разделения кар-тинки при помощи аппаратных средств самого ПК. Необходим не-большой «сдвиг по фазе» при создании копии картинки на экране. Эта чуть-чуть повернутая по отношению к оригиналу копия вместе с оригиналом подается в нужный момент на экран, и «трехмерная» картинка готова, заметьте, практически без участия сложной про-граммы. Таким образом можно «отрехмерить» любую игрушку, даже абсолютно ничего не знавшую о «виртуальной реальности»!

Затем дешевые пластиковые очки заменили на два небольших жидкокристаллических монитора — один для правого, другой для левого глаза, причем подвинули их к глазам поближе, на расстояние нескольких сантиметров, что, заметьте, очень утомляет глаза и вы-зывает головную боль.

Именно по такому принципу был создан прогремевший лет 5 назад «шлем виртуальной реальности» , который до сих пор продается в ряде компьютерных фирм по цене от 500 до 700 дол. Есть еще одна, пожалуй, оптимальная и по цене, и по качеству технология «вирту-альной реальности» — жидкокристалличес-кие очки . Сами по себе такие очки ничего не по-казывают. А могут они лишь попеременно прикрывать то один, то другой глаз специ-альными жидкокристаллическими «заслон-ками». Этот процесс происходит с большой скоростью — а параллельно ему на экран монитора подаются картинки для левого и правого глаза. При этом «разбивкой» обыч-ного изображения занимается специальное устройство, устанавли-вающееся между видеокартой и монитором.

Единственный недостаток этого метода — вдвое снижается час-тота вертикальной развертки видимого вами изображения за счет попеременной демонстрации картинки, из чего следует, что только самые лучшие мониторы «потянут» частоту 120 Гц в режиме 800 х 600. Последний «писк» очковой моды — так называемые «виртуаль-ные мониторы». За этим громким названием скрываются уже зна-комые нам «очки» с жидкокристаллическими дисплеями, в дужки которых вставлены солидные наушники, которые имитируют вы-сококачественное звучание.

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

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

В современных моделях принтеров существует возможность вы-вода информации не только на бумагу, а также на носитель другого рода, например, — синтетическую пленку.

Принтеры — довольно обширный класс устройств, включающих до 1000 различных модификаций. Чтобы как-то определиться с ха-рактеристиками, принтеры классифицируют по:

· цветности (цветные и черно-белые);

· скорости печати (этот параметр измеряется в количестве вы- веденных символов за единицу времени). У современных принтеров этот параметр может достигать нескольких тысяч символов в секунду;

· по разрешающей способности (этот параметр отражает возможность принтера выводить мелкие линии и точки и измеряется максимальным количеством линий, длина которых равна их ширине, на один квадратный сантиметр или дюйм). У совре-менных принтеров этот параметр может достигать нескольких
тысяч точек на один дюйм (dpi — дюйм на пиксел);

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

· по способам печати (ударные и безударные);

· по формированию выводимой информации при печати: по-следовательное — документ формируется символ за символом, параллельное (строчное) — формируется сразу вся строка, и страничное — формируется изображение целой страницы;

· по печатанию изображения на бумаге: литерные, матричные, термические, струйные, лазерные.

Все принтеры, как правило, работают в двух режимах: текстовом и графическом .

В текстовом режиме на принтер из ЭВМ посылаются коды символов, которые надо распечатать. Принтеры поддержива-ют наиболее распространенные шрифты и их разновидности.

При печати имеется возможность выбирать один из четырех режимов ка-чества получаемого изображения:

Режим черновой печати (Draft);

Режим печати, близкой к типографскому (NLQ);

Режим с типографским качеством печати (LQ);

Сверхкачественный режим (SLQ).

Переключение режимов работы , в зависимости от типа принте-ра, может осуществляться как программно, так и аппаратно, путем нажатия имеющихся на принтерах кнопок.

В графическом режиме на принтер посылаются коды, определя-ющие последовательность и местоположения точек изображения. Со-временные принтеры в графическом режиме за счет имеющихся у них в памяти символов псевдографики позволяют реализовать сервисные режимы печати (плотную, с двойной шириной, печать за два прохо-да, многоцветную печать и т. п.).

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.

Выводы по выполненной лабораторной работе. В ходе...

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...

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, ...