Загрузка...

Устройства ввода — вывода информации. Диалоговые устройства. Сканеры. Краткий обзор и назначение периферийных устройств, предназначенных для работы с графикой.


Изображение, создаваемое на экране монитора формируется в автономном или ручном режиме. Для выполнения корректировки и ввода данных применяют как диалоговые устройства (обладающие обратной связью), так и автономные средства. Основное назначение первых состоит в организации воздействия человека на изображение, создаваемое или редактируемое на экране монитора. К таким устройствам можно отнести:

* командный планшет;

* световое перо;

* рычаг;

* мышь;

* ручки для ввода скалярных величин;

* функциональные переключатели или кнопки;

* клавиатуры.

Логически устройства можно разделить на следующие типы: локатор, валюатор, селектор и кнопка.

Локатор — устройство, служащее для выдачи двух или трех координатной информации об объекте в концептуальном пространстве. Координаты могут быть абсолютные или относительные. Валюатор применяется для ввода одиночной величины (обычно вещественное число) между 0 и max значением, возможным для данного устройства. Селектор обеспечивает функцию выбора объектов или под-картинок в изображении. Кнопка используется для выбора и активирования событий или процедур, управляющих ходом диалога. Рассмотрим их физические аналоги.

П л а н ш е т (локатор). Конструктивно выполнен либо в виде отдельной доски (называется цифрователем) либо в комбинации с дисплеем на ЭЛТ. Состоит из плоской поверхности и карандаша (для указания точки на поверхности). Планшеты выдают координатную информацию в двух или трех измерениях. Обычное разрешение и точность от 0.25 до 0.025 мм. При создании реализованы различные принципы.

clip_image002

Так, в ряде моделей (RAND) используется скрытая ортогональная сетка проводов. Каждый провод кодируется так, что карандаш, действуя как приемник информации, получал в отдельной точке уникальный цифровой код. Декодирование дает координаты точки. Точность устройства ограничена плотностью и линейностью проводов матрицы. Другая система использует в качестве датчиков чувствительные ленточные микрофоны, которые улавливают фронт звуковой волны, образующейся после создания искры электрического разряда карандашом. Возможно распространение метода на все три измерения (в пространстве). Наиболее популярны системы, построенные на электромагнитном принципе. При этом электрические импульсы проходят через пластину из магнитострикционного материала, расположенного на поверхности планшета. Изменение времени передачи импульсов от краев планшета до карандаша ведет к изменению значений координат.

С е н с о р н а я п а н е л ь похожа на планшет и относится к классу локаторов. На двух смежных сторонах расположены источники света, а на противоположных — светочувствительные элементы. Действие основано на том, что любой карандаш, перст или предмет, перекрывая ход ортогональных лучей выдает информацию в виде координат x,y. Однако точность невысока и поэтому применяется для грубых операций указания.

clip_image004

Р ы ч а г является как локатором, так и типичным валюатором. Первое обстоятельство обусловлено использованием в качестве делителя напряжения чувствительных переменных резисторов или потенциометров. Точность зависит от качества последних и колеблется в пределах от 0.1 до 10% всего диапазона измерения. Для использования требуется наличие АЦП. Его разрешение варьируется в диапазоне от 8 до 14 бит. Как валюатору, ему также необходимо наличие АЦП углового положения, которые для каждого угла выдают цифровой результат. Типичное разрешение — от 1/256 до 1/1024. Подвижный рычаг обычно оснащен двумя валюаторами — потенциометрами или преобразователями углового положения (смонтированными в основании прибора). Результат пропорционален смещению ручки. Для обратной связи обычно используют графический курсор.

Ш а р ( т р е к б о л ) во многом аналогичен курсору. Был задуман, как альтернатива мыши. Одна из целей — повышение точности. Область применения — для управления курсором в ноутбуках, в системах управления воздушными перевозками. Шар может свободно вращаться во всех направлениях. В основании смонтированы два валюатора, которые улавливают поворот шара и выдают результаты, пропорциональные относительным величинам углов. В качестве обратной связи — тактильнное изменение скорости поворота или углового импульса вращения шара.

М ы ш ь (она и в Африке мышь) имеет только относительное начало координат. На датчики воздействуют два резиновых ролика, расположенных ортогонально и к контакте с шаром в пластмассовом корпусе. Их перемещение приводит к управлению осями двух валюаторов, и к изменению координат x,y курсора в конечном счете. На внешеней поверхности расположены кнопки (их 2 или 3) для ввода управляющих сигналов. Существует как проводной, так и беспроводной вариант (работающие на оптическом или магнитном принципе).

Р у ч к и для ввода скалярных величин являются одним из наипростейших видов валюаторов. В принципе, это объединенные в группы чувствительные к вращению потенциометры или точные цифровые преобразователи углового положения. Применяют для задания начальных значений в функциях поворота, переноса, масштабирования или трансфокации. К н о п к и (функциональные переключатели) являются переключателями рычажного или нажимного типа. Обычно процесс сопровожден световой индикацией. Кнопки могут функционально входить в другие устройства (мышь, световое перо и пр.)

С в е т о в о е п е р о ,как устройство указания, конструктивно содержит чувствительный фотоэлемент и соответствующую электрическую цепь. Основная функция — это синхронизация между попадающим в поле зрения пера электронным лучом и командами программы дисплейного контроллера, вызвавшими попадание луча в данную точку. Среда применения — работа с изображениями на дисплеях с регенерацией изображения (векторных или растровых). Часто световое перо используется для моделирования логических диалоговых устройств (например функции логической кнопки в меню световых кнопок на экране).

К л а в и а т у р ы являются традиционным средством ввода алфавитно-цифровой информации. Функционируют по принципу QWERTY. Выполняют следующие функции (в порядке актуальности):

* изменение системных параметров;

* набор символьно-цифровой информации (текст, листинги программ и т.п.);

* запуск программ (дублируя или заменяя устройства указания);

* выполнение вычислений.

Сканеры.

· Сканеры — устройства, предназначенные для считывания исходной текстово-графической информации (чертеж, рисунок, текст) и преобразования в электронный вид, с целью дальнейшей обработки и хранения.

По конструктивному признаку сканеры делятся на:

* роликовые;

* планшетные;

* барабанные;

* апертурные.

Р о л и к о в ы е (протяжные) имеют неподвижный приемник изображения, ”охватывающий” строку за строкой в то время, как сканируемый лист протягивается роликами в направлении, перпендикулярном приемнику. При этом сканирование производится в отраженном цвете. Существует два вида приемников:

1) на базе ПЗС (приборов с зарядовой связью или ССD (Charge Coupled Device)) — сканеры фирм Contex, CalComp, Oce, Vidar, Intergraph

2) на базе фоточувствительных линеек — сканеры фирм Xerox и некоторые модели Intergraph (SLI 3840)

Сканеры на базе ПЗС (ССD) применяют камеры для фокусировки изображения и стабилизированные лампы для его освещения. В сканерах на базе фоточувствительных линеек применяются короткофокусные трубчатые линзы и светодиоды зеленого свечения для подсвечивания оригиналов.

Достоинства приемников с ПЗС: более широкий динамический диапазон, лучшее соотношение “сигнал/шум”, равномерная спектральная чувствительность в видимом свете.

Достоинства приемников на базе фоточувствительных линеек: большая компактность, выигрыш в конструктивных размерах.

Для уменьшения размеров сканеров с ПЗС (на размеры влияют большие фокусные расстояния камер) применяют уменьшение оптического пути (системой зеркал). Недостатки имеются (сложность юстировки), но преимущества очевидны.

П л а н ш е т н ы е сканеры работают на следующем принципе. Оригинал с изображением располагается неподвижно на рабочем столе сканера, а приемник изображения перемещается специальным механизмом. В качестве приемника — обычно камеры на базе ПЗС. Возможны два варианта сканирования — в отраженном (для непрозрачных оригиналов) и в проходящем свете (для прозрачных оригиналов).

Б а р а б а н н ы е сканеры имеют вращающийся барабан, на котором закреплен оригинал со сканируемым изображением. В одних моделях (картографические задачи) — процесс идет отраженном свете, в полиграфических сканерах — в проходящем (барабан прозрачен). Приемник представляет собой либо набор неподвижно установленных камер с ПЗС, охватывающих всю ширину барабана и сканирующих целую строку изображения за один момент времени (картографические сканеры ProfScan), либо фото умножитель (ФУ), который перемещается на прецизионной винтовой паре вдоль барабана и в один момент времени сканирует 1 пиксел (сколько ФУ — столько обрабатывается пиксель). Приемники с фото умножителем применяются в картографических моделях фирмы Tangent и в большинстве полиграфических. В сканерах с линейкой камер ПЗС барабан совершает только один оборот во время сканирования (~ 30 мин). Это заметно повышает точность, т.к. в крупных сканерах с быстровращающимся барабаном возникают вибрации. Последние могут ухудшить точность сканирования, поэтому их приходится гасить применяя сложные системы и увеличивая вес устройства в целом (~250 кг и более). Применение сканеров с ФУ оправдано сегодня только в полиграфии, т.к. они обладают большей чувствительностью (по сравнению с ПЗС), обеспечивают больший динамический диапазон и широту цветности (до 36 бит) при сканировании слайдов.

· А п е р т у р н ы е — сканеры применяемые для обработки апартурных карт. Последняя представляет из себя карточку, в которую вставлен слайд с графическим материалом. Информация представлена в двух видах: текстовая сопроводительная — на бумаге, графическая — на слайде. На апертурных картах хранится до 20% чертежей в мире. Весьма распространены в мире, но не у нас.

Характеристики, определяющие выбор сканера следующие:

— формат (от А0 до А4);

— разрешение: точек на дюйм (dpi) или линий/мм. Первый определяется набором ПЗС, второй — более интегральная (комплексная) оценка качества (оптики, механики, алгоритмов обработки);

— точность (величина погрешности в %);

— количество полутонов (цветовой параметр);

— наличие сигнального процессора DSP (присутствует или нет);

— функция авто определения и захвата бумаги (есть или нет);

— автоматическое определение размеров листа (встроена или нет);

— время сканирования заданного формата при указанном разрешении;

— параллельное копирование на подключенное периферийное устройство вывода (принтер, плоттер) — имеется или нет;

— Auto & On-line Striching — характеристика, показывающая наличие механизма автоматического выравнивания камер друг относительно друга в процессе сканирования. При его отсутствии камеры приходится выравнивать вручную. Если камеры не выровнены — наблюдаются изломы (сдвиги);

— Adaptive Thresholding — способность отсекать фон при сканировании загрязненных документов; порог сканирования подстраивается автоматически;

— On-line Deskewing — режим выравнивания сканируемого растра в реальном масштабе времени;

— On-line Despeckling — режим удаления точечного “мусора” с изображения плохого качества в процессе сканирования (черных точек на белом фоне);

— On-line Holefilling — операция, обратная по отношению к предыдущему режиму (удаление или заполнение белых вкраплений на черных линиях) Периферийные устройства.

Кроме рассмотренных устройств для работ связанных с созданием и обработкой графической информации используется широкий спектр периферии. Назовем некоторые из них:

— принтеры;

— плоттеры;

— плоттеры — каттеры (плоттеры с обрезкой листа);

— ламинаторы (аппараты для защиты документа спец. покрытием);

— триммеры (аппараты для обрезки пакета материалов в определенный формат);

— тюнеры (устройства для приема и обработки видео- данных и радиосигналов).

Загрузка...