3.3 Диджитайзер

Д иджитайзер - пристрій введення графічної інформації, що має поки порівняно вузьке застосування для деяких спеціальних цілей. Свою назву диджитайзери отримали від англійського digit - цифра. Тобто по-українськи їх можна назвати просто «оцифровувачі». Втім, є й більш милозвучна назва - цифрові перетворювачі.

Зазвичай диджитайзери виконуються у вигляді планшета. Тому такі пристрої часто називають графічними планшетами. Застосовується такий диджитайзер для координатного введення графічних зображень в системах автоматичного проектування, в комп'ютерній графіці та анімації. Треба відзначити, що це далеко не найшвидший і зручний спосіб побудови малюнків і креслень, особливо у випадку складної геометрії. Але зате графічний планшет забезпечує найбільш точне введення графічної інформації в комп'ютер.

Графічний планшет звичайно містить робочу площину, поруч з якою знаходяться кнопки управління. На робочу площину може бути нанесена допоміжна координатна сітка, що полегшує введення складних зображень в комп'ютер. Для введення інформації служить спеціальне перо або координатний пристрій з «прицілом», підключений кабелем до планшета. Сам диджитайзер також підключається до комп'ютера кабелем через порт зв'язку. Роздільна здатність таких графічних планшетів не менше 100 dpi (точок на дюйм).

У найдосконаліших і дорогих диджитайзерах введення інформації відбувається без спеціальних пер або прицілів, так як робоча поверхня планшета володіє «тактильною чутливістю», заснованої на використанні п'єзоелектричного ефекту. При натисканні на точку, розташовану в межах робочої поверхні планшета, під якою прокладено сітка з тонких провідників, на пластині п'єзоелектрики виникає різниця потенціалів. Координати цієї точки виявляються програмою драйвером, якасканує сітку провідників. Ця програма виконає відображення точки на екран монітора. П'єзоелектричні диджитайзери дозволяють креслити на робочій поверхні планшета, немов на звичайній креслярської дошці, і таким шляхом вводити навіть неіснуючі зображення. При цьому графічна інформація вводиться з роздільною здатністю 400 dpi.

3.4. Світлове перо

Світлове перо відноситься до напівавтоматичних пристроїв, що здійснюють безпосередній контакт з екраном, і працює за принципом тимчасового збігу. Пером цей пристрій названо умовно, тому що ніякого впливу на екран воно не робить, а саме сприймає його світлове випромінювання.

Конструктивно світлове перо складається з циліндричного корпусу, всередині якого розміщено світлочутливий елемент. На загостреному кінці пера є отвір, в якому закріплена лінза, фокусуюча попадаюче на неї світло і направляюча його на світлочутливий елемент. Останній зв’язаний з підсилювачами, які впливають на порогову схему. Всі ці елементи звичайно зібрані в одному корпусі. Для виключення впливу навколишнього світла перо включається лише після притиснення його кінця до поверхні екрану. У деяких конструкціях пера зв'язок з екраном здійснюється за допомогою пучків оптичних волокон, а світлочутливий елемент та підсилювачі розташовуються в окремій збірці. При такій конструкції розміри і маса пера зменшуються.

Конструкція (а) і електрична схема (б) світлового пера: 1 - з'єднувальний кабель, 2 - транзистор, 3 - корпус, 4 - наконечник, 5 - фотодіод, 6 - пружинний контакт, 7 - провідники.

При поєднанні кінчика пера з з’являючимся на екрані графічним елементом або знаком у його схемі виникає імпульс у момент генерування блоком управління дисплея саме цього елемента. Якщо регенерація зображення здійснюється шляхом циклічного зчитування кодів з пам'яті і їх перетворення, то в момент виникнення імпульсу від світлового пера може бути прочитаний адресу осередку автономної пам'яті, де записано код зазначеного пером елемента.

При використанні для регенерації зображення окремої пам'яті, як у дисплеях з повнографічними можливостями, з моменту виникнення імпульсу визначається координата точки екрана, тому що їй відповідає поточне значення адреси пам'яті регенерації. За цією адресою програмно можуть бути визначені коди зазначеного елемента у вихідному файлі. Вказавши пером на який-небудь елемент і визначивши таким чином для схеми управління його розташування в пам'яті, оператор натисканням функціональної клавіші видає команду на відповідну зміну цього елемента: стирання, зсув, вимірювання конфігурації, заміну і так далі. Очевидно, що сигнал від світлового пера може бути отриманий тільки при торканні його точки екрана, де є світяще зображення, так що визначити яку-небудь крапку в темному місці екрана за допомогою пера неможливо. Для усунення цього недоліку в дисплеях растрового типу з пам'яттю регенерації передбачається режим так званий "негативного зображення", коли висвічуються всі крапки формату кадру, крім тих, через які проведено графічні образи. Здійснюється цей режим простим інвертуванням імпульсів модуляції, потрапляючих на трубку.

Зауважимо також, що використання світлового пера в принципі неможливо для графічних дисплеїв, побудованих на базі запам'ятовуючих трубок, де світіння екрана постійно у часі. Світлове поле, що діє на перо, звичайно значно більше розміру однієї точки формату екрану ЕПТ, що ускладнює точне визначення координат, особливо при складних насичених зображеннях. Тому процес ідентифікації графічного елементу зазвичай підтверджується якою-небудь ознакою. Якщо в процесі торкання екрана перо зафіксувало точку, що відноситься до певного графічного елемента, то блок управління дисплея повинен забезпечити, наприклад, мерехтіння цього елемента або зміну його яскравості, що дозволяє оператору судити про успішність його дії.

Принцип роботи світлового пера в режимі позиціонування нових графічних елементів. При цьому режимі схема управління дисплеєм виводить на екран в деякій точці зображення "курсору" або перехрестя. Воно використовується як візуальна опорна точка на екрані. "Захопивши" зображення курсору світловим пером, оператор переміщає його по екрану в потрібному напрямку. Блок управління курсором забезпечує його рух слідом за пером. Так як поточні координати центру курсору завжди відомі, то в пам'яті залишається безліч координат точок, через які він проходить. Існують різні способи реалізації такого стеження.

Зазвичай курсор являє собою набір точок, що утворюють вертикальні і горизонтальні відрізки, іноді це може бути невелике коло або квадрат. Площа курсору приблизно відповідає розмірам отвору на кінці світлового пера. Коли цей отвір частково зміщується щодо центру курсору, то лише певні точки перехрестя в процесі їх регенерації на екрані утворюють через світлове перо імпульси. Використовуючи цю інформацію, схема управління або програма ЕОМ переміщує курсор так, щоб його центр співпадав із центром отвору пера. Процес визначення розміщення та пересування курсору здійснюється безперервно. При визначенні певних умов можливий "відрив" світлового пера від курсору. Тоді останій залишається нерухомим і повинен бути знову "захоплений" оператором. У процесі руху курсору можуть бути реалізовані різні режими, які задаються через функціональну клавіатуру: висвічування точок в окремих фіксованих курсором позиціях, проведення векторів або дуг через задані точки, безперервне "малювання" і т.д.

При розробці світлового пера його оптичні та електричні властивості - чутливість і швидкодія - повинні бути узгоджені з параметрами випромінювання люмінофора і тривалістю імпульсів модуляції.

Кращі сучасні зразки пер забезпечують чутливість до випромінювання потужністю в кілька мікроват на квадратний сантиметр при тривалості імпульсів модуляції близько 200 нс. На чутливість пера впливає і спектр випромінювання, визначається використовуваним в ЕЛТ люмінофором. Незважаючи на значні досягнення в галузі розробки світлочутливих елементів, проблема використання світлового пера при кольоровому зображенні і високій роздільній здатності екрану залишається до кінця не вирішеною.