10. Устройства вывода данных

. Видеосистема компьютера

Видеосистема компьютера состоит из монитора, видеоадаптера и про­граммного обеспечения. Видеоадаптер посылает в монитор сигналы управле­ния. Монитор преобразует эти сигналы в зрительные образы. А про­граммные средства обрабатывают видеоизображения.

Мониторы бывают алфа­витно-цифро­вые и гра­фиче­ские, монохромные и цветного изображения (среди ха­рактеристик мониторов следует отме­тить: наличие плоского или вы­пуклого эк­рана, уровень вы­сокочас­тотного радиоизлучения, наличие за­щиты экрана от элек­тростатических по­лей, на­личие системы энергосбережения и др.). Совре­менные компьютеры ком­плек­ту­ются, как правило, цветными графическими мо­ниторами.

По принципу ра­боты мо­ниторы делятся на: электронно-лучевые, жид­кокри­сталлические мониторы и др. (например, ­плаз­мен­ные, проекционные).

Основными характеристиками мониторов являются следующие:

размер экрана монитора, который задается обычно величиной его диаго­нали в дюймах;

разрешающая способность, которая определяется числом пикселей (свето­вых точек) по горизонтали и вертикали;

рабочая частота кадровой развертки – определяет скорость смены кадров изображения.

Видеоадаптеры (видеоконтроллеры) являются внутрисистемными уст­ройст­вами, непосредственно управляющими мониторами и выводом инфор­мации на их эк­ран. Видеоконтроллер содержит: схему управления, растро­вую память (ви­део­память, хранящую воспроизводимую на экране информацию и ис­пользующую поле ви­деобуфера в ОП), сменные микросхемы ПЗУ (матрицы зна­ков), порты ввода-вывода. Основные характеристики видеоконтроллера: ре­жимы работы (тек­стовый и графи­чес­кий), воспроизведение цветов (моно­хромный и цветной), число цветов или число полутонов, разрешающая спо­собность (число адресуемых на эк­ране монитора пиксе­лей по горизонтали и вер­тикали), емкость и число страниц в буферной памяти (число стра­ниц - это число запоминаемых текстовых экранов, любой из которых пу­тем пря­мой адре­сации может быть выведен на отображение в мониторе), размер матрицы сим­вола (ко­личество пикселей в строке и столбце матрицы, формирующей символ на экране монитора), разрядность шины данных, определяющая ско­рость об­мена дан­ными с системной шиной, и др. Важная харак­теристика - емкость видео­памяти, она определяет количество храни­мых в памяти пиксе­лей и их атрибутов. Современные видеоконтроллеры для хранения цвета ка­ждого пикселя расходуют до 4 байт памяти, для чего необходимо иметь объем видеопамяти от 32 до 128 Мбайт. Больший объем видеопамяти позво­ляет устанавливать более высокий режим разрешения и большее число цве­тов для каждого пикселя.

Большое количество мониторов сконструи­ро­ваны на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), которая управляется сигналами, поступающими от видеокарты. Принцип работы электронно-лучевой трубки монитора такой же, как у телевизионной трубки: изображение на экране создается пучком электронов, испускаемых электронной пушкой (в цветных мониторах для формирования изображения применяют отдельные пушки для каждого из основных цветов – Red, Green, Blue). Этот пучок падает на внут­реннюю по­верхность экрана, покрытого люминофором и вызывает его све­чение (в цветных мониторах слой люминофора составляют из близко расположен­ных группами по три, также в сочетании – Red, Green, Blue, точек цветного люминофора). Основ­ными характеристиками такого монитора явля­ются час­тота кад­ро­вой развертки (частота, с которой меняются кадры изобра­же­ния) - чем больше час­тота раз­вертки, тем меньше утом­ляемость при работе с компью­те­ром и разре­шающая способность мониторов (зави­сит как от ха­рактеристик мо­ни­тора, так и от харак­теристик видеоадаптера). Разре­шающая способ­ность мони­торов нужна пре­жде всего для работы в графи­че­ском ре­жиме и связана с разме­ром пик­селя. Четкость изображения опреде­ляет размер зерна лю­ми­но­фора. Чем меньше зерно, тем выше чет­кость. Вели­чина зерна мо­ни­торов имеет зна­чения от 0,41 до 0,18 мм. У мони­торов с большим зерном не мо­жет быть дос­тиг­нута высокая, разрешающая способ­ность.

Мониторы на ЭЛТ являются источником высокого статического напря­жения, электромагнитного излучения и мягкого рентгеновского излучения, которые оказывают неблагоприятное воздействие на пользователя. Наиболее интенсивные излучения в области задней стенки корпуса монитора.

Жидкокристаллические мониторы (LCD, Liquid Crystal Display) исполь­зуют специальную прозрачную жидкость, которая при определенных напря­женностях электростатического поля кристаллизу­ется, при этом изменяется ее прозрачность и коэффициент преломления све­товых лучей. Эти эффекты используются для формирования изображения. Конструктивно такой мони­тор выполнен в виде двух электропроводящих стеклянных пластин, между которыми помещен слой кристаллизующейся жидкости. Для создания элек­тростатического поля стеклянная пластина по­крыта матрицей прозрачных проводников, а пиксель формируется на пересе­чении вертикального и гори­зонтального проводника. Иногда на пересечении проводников ставят актив­ный управляющий элемент – транзистор. Такие эк­раны, которые получили название TFT – экранов (Thin Film Transistor – тон­копленочный транзи­стор), имеют лучшую яркость и предоставляют возмож­ность смотреть на эк­ран даже с отклонением до 45⁰ от вертикали.

В настоящее время жидкокристаллические мониторы успешно конкури­руют с обычными, ЭЛТ мониторами. Их преимущества – компакт­ность (за­ни­мают в 2-3 раза меньше места, чем мониторы с ЭЛТ и во столько же раз легче, по­требляют гораздо меньше электроэнергии и не оказывают неблаго­приятных воздействий на пользователя). Недостаток - более высокая цена, завися­щая от размера экрана.

Плазменные мониторы (по внешнему виду мало отличаются от жид­кокристаллических) формируют изображение светом, выделяемым при газо­вом разряде в каждом пикселе экрана. Конструктивно плазменная панель со­стоит из трех стеклянных пластин, не две из которых нанесены тонкие про­зрачные проводники: на одну вертикально, на другую – горизонтально. Ме­жду ними находится третья пластина, в которой в местах пересечения про­водников двух первых пластин имеются сквозные отверстия. Эти отверстия при сборке заполняются инертным газом: неоном или аргоном, они и обра­зуют пиксели. Плазма газового разряда, возникающая при подаче высокочас­тотного напряжения на вертикальный и горизонтальный проводники, излу­чает свет в ультрафиолетовом диапазоне, который вызывает свечение люми­нофора. Каждый пиксель представляет собой миниатюрную лампу дневного света. Высокая яркость и контрастность, отсутствие дрожания изображения, а также большой угол отклонения от нормали, при котором изображение со­храняет высокое качество, являются большими преимуществами таких мони­торов. К недостаткам можно отнести недостаточную пока разрешающую способность и достаточно быстрое (около 5 лет при офисном использовании) ухудшение качества люминофора.

2.7.2. Принтеры и графопостроители

Принтеры - (печатающие устройства) предназначены для вывода ин­форма­ции на бумагу (не только текст, но и рисунки и графики). Одни прин­теры (моно­хром­ные) позволяют печатать только в од­ном цвете (обычно, чер­ном), дру­гие могут вы­водить цветные изображения.

Вы­пускаемые в настоящее время принтеры для ПК по техно­логии пе­чати мо­гут быть классифицированы на две группы: удар­ные и не­ударные. Принтеры удар­ного типа являются полностью ме­ханиче­скими. К ним от­но­сятся уст­рой­ства с литерной печатью (электромехани­че­ские печатающие ма­шинки), алфа­витно-цифровые печатающие устрой­ства и точечно-мат­ричные принтеры (часто их назы­вают «матрич­ные»). В мат­ричных прин­терах изображение формируется из точек ударным спосо­бом. Печа­тающая го­ловка принтера содержит вертикальный ряд тонких металли­че­ских стерж­ней (иголок). Головка движется вдоль печатаемой строки, а стержни (управ­ляемые собственными электромагнитами) в нужный момент ударяют по бу­маге через красящую ленту. Это и обеспечивает формирование на бумаге сим­волов и изобра­жений (бывают 9-и, 24-х, и 48-и игольчатые принтеры). Их пре­имуще­ство - дешевизна расходного материала (обычная красящая лента для пи­шущих маши­нок). Эти принтеры монохромны. Графика печата­ется весьма ус­ловно. Быстро­действие матричных принтеров при печати на­ходится в пре­делах 100-300 символов/с, что соответствует примерно двум страницам в ми­нуту.

В неударных принтерах передви­же­ние бумаги и печатающей головки осу­щест­вляется меха­ническим способом, но для фор­мирования символов на бумаге ис­поль­зуются немеханические принципы. Наибольшее рас­простране­ние по­лу­чили сле­дующие виды неударной технологии печати: струйная, ла­зерная и термо­графиче­ская.

В струйных принтерах изображение фор­мируется микрокаплями специ­аль­ных чернил (размер капель микронный), выдуваемых на бумагу с помо­щью мик­ро­ско­пических отверстий - сопел. Струйные принтеры обеспе­чи­вают весьма вы­сокое ка­чество печати. Принтеры ма­лошумящие и достаточно скоростные (8–10 стра­ниц/мин), позволяют печатать цвет­ные изображе­ния фотографического каче­ства (особенно при использо­вании специ­альной бу­маги). К недостаткам следует отнести наличие жидкого расход­ного ма­те­риала – чернил.

Лазерные принтеры - обеспечивают наилучшее (близкое к типограф­скому) каче­ство черно-белой печати, а цветные лазерные принтеры - высо­кое качество цветной печати. В лазерных принтерах исполь­зуется принцип ксе­ро­гра­фии: изо­бра­жение пе­реносится на бумагу со специ­аль­ного барабана, к ко­то­рому электри­че­ски притяги­ваются частички порошковой краски (то­нера). Пе­ча­тающий барабан электри­зуется с помощью лазера по командам из компью­тера. Лазер­ные принтеры обеспечивают самую высокую скорость пе­чати и не тре­буют специаль­ной бу­маги. Большим пре­имуществом перед струйными принтерами яв­ляется также отсутст­вие жидкого рас­ходного мате­риала. Стоимость лазерных принтеров в несколько раз выше, чем струйных (однако, опыт показывает, что для обычной офисной ра­боты недорогой ла­зерный принтер лучше дорогого струй­ного). Ско­рость цветной печати - до 5 стра­ниц формата А4 в минуту, скорость монохромной печати - 14 стра­ниц/мин.

В термографических принтерах печать осуществляется путем воздейст­вия те­пла на специальную бу­магу (или на специальную красящую ленту). Тер­могра­фиче­ские принтеры использовались достаточно давно. В настоящее время вытес­нены струй­ными принтерами.

Для получения высококачественных цветных изо­бражений использу­ются специ­альные виды принтеров. Наилучшее изобра­жение (практически фотогра­фи­ческого качества) получаются на так называе­мых суб­лимацион­ных принте­рах. В них кра­сящие ленты нагреваются до темпе­ратуры порядка 400⁰, при этом краси­тель ис­па­ряется и переносится на специаль­ную бу­магу. Однако эти прин­теры и рас­ходные материалы для них стоят очень дорого.

Перечислим основные характери­стики принтеров, определяющие их сравни­тель­ные достоинства с точки зрения пользователя.

Качество и скорость печати - качество печати определяется, пре­жде всего, следующими парамет­рами:

• насыщенностью и равномерностью нанесения красителя;

• минимальным расстоянием между позициями печати, т.е. разрешающей спо­соб­но­стью принтера;

• размером печатаемых точек.

Возможность цветной печати - имеется ли у данного принтера возмож­ность цветной печати (если она нужна), и если да, то с каким качеством.

Наличие русских букв - имеется ли у данного принтера возможность печати рус­ских букв, и если да, то как она обеспечивается.

Надежность - какова надежность принтера при печати типичных доку­мен­тов и при работе с имеющейся пользовательской бумагой.

Возможность автоматической подачи бумаги.

Шрифты - какие шрифты поддерживает принтер. Некоторые принтеры пре­дос­тавляют большое количество (несколько десятков) шрифтов, а не­ко­торые - только один.

Смена красящих элементов - какова продолжительность работы прин­тера с данной кассетой красящего порошка или чернил.

Есть и другие параметры качества принтера: наличие дополнительных при­спо­соблений, ширина каретки, шум, стоимость, стоимость одной копии.

Графопостроитель (плоттер). Хотя обычное печатающее устройство спо­собно выдавать некоторые виды графических данных, наилучшим обра­зом за­дача представления конст­рукторской и технологической документации (чертежей, схем, диаграмм и др.) реша­ется с по­мощью плоттера. Их досто­инство заключается в том, что они предназначены для получения изображе­ния на бумаге большого формата. Плоттеры делятся на два больших класса: векторные и растровые. В векторных плоттерах пишущий узел перемещается относительно бумаги сразу по вертикали и горизонтали, вычерчивая на бумаге непрерывные кри­вые в любом направлении. В растровых плоттерах пишущий узел перемеща­ется относительно бумаги только в одном направлении, и изображение фор­мируется строка за строкой из последовательности точек.

Векторные плоттеры используют для рисования узел, который называ­ется пером. Для этого используются перья с чернилами, фибровые и пласти­ковые стержни (фломастеры), карандашные грифели и мелки или шарико­вые узлы. Перьевые плоттеры обеспечивают высокое качество как однотон­ных, так и цветных изображений, но имеют невысокую скорость работы. По­степенно перьевые и шариковые узлы плоттеров вытесняются струйными уз­лами, которые аналогичны узлам струйных принтеров.

Растровые плоттеры могут иметь струйный или лазерный пишущий узел. Их основное отличие от принтеров с подобным принципом работы со­стоит в ширине обрабатываемого изображения.

Разнообразие существующих типов плоттеров и их высокая стоимость требует тщательного анализа при его выборе. Необходимо учесть такие па­раметры, как качество изображения, возможность использования цветовой палитры, производительность, эксплутационные расходы, выражающейся в себестоимости одной копии полученного изображения.