- •«Национальный исследовательский томский политехнический университет» а.Н. Осокин периферийные устройства
- •Часть 1
- •Оглавление
- •Тема 1 Интерфейсы для подключения периферийных устройств 10
- •Тема 2 Устройства ввода 61
- •Тема 3 Общие сведения о формировании изображений 110
- •Тема 4 Видеосистема 119
- •Введение
- •Тема 1 Интерфейсы для подключения периферийных устройств
- •1.1. Общая характеристика интерфейсов информационных систем
- •1.1.1. Понятие интерфейса
- •1.1.2. Стандартизация интерфейсов
- •1.1.3. Классификация аппаратных интерфейсов
- •1.1.4. Принцип обмена данными
- •1.1.5. Режимы передачи данных
- •1.2. Интерфейс rs-232
- •1.2.1. Общие сведения об интерфейсе
- •1.2.2. Порты асинхронного адаптера персонального компьютера
- •1.3. Интерфейс ieee 1284
- •1.3.1. Общие сведения об интерфейсе
- •1.3.2. Параллельные порты пк
- •1.4.1. Общие сведения
- •1.4.2. Составляющие usb
- •1.4.3. Физическая архитектура шины usb
- •1.4.4. Аппаратное обеспечение usb
- •1.4.5. Физический интерфейс
- •1.4.6. Ограничения usb 1.1 и usb 2.0
- •1.5. Интерфейс 1394 (FireWire)
- •1.5.1. Общие сведения
- •1.5.2. Спецификации интерфейса FireWire
- •1.5.3. Разъёмы и кабель
- •1.5.4. Преимущества интерфейса ieee 1394 и его использование
- •1.6. Беспроводные интерфейсы
- •Тема 2 Устройства ввода
- •2.1. Клавиатура
- •2.1.1. Принцип действия клавиатуры
- •2.1.2. Взаимодействие клавиатуры с системами персонального компьютера
- •2.1.3. Стандартная раскладка и назначение клавиш
- •2.2. Манипулятор «мышь»
- •2.2.1.Общие сведения о мыши. Принцип работы мыши
- •2.2.2. Кнопки мыши
- •2.2.3. Интерфейс подключения
- •2.2.4. Характеристики мыши
- •2.2.5. Эргономические проблемы использования мыши
- •2.3. Графические планшеты (дигитайзеры)
- •2.3.1. Назначение и принцип действия графических планшетов
- •2.3.2. Характеристики планшетов
- •2.4. Джойстики
- •2.4.1. Назначение джойстиков
- •2.4.2. Джойстики с плавным регулированием
- •2.4.3. Оптические и потенциометрические джойстики
- •2.4.4. Оси плавного регулирования
- •2.4.5. Функция обратной силовой связи
- •2.5. Сканеры
- •2.5.1. Назначение и принцип работы сканера
- •2.5.2. Классификация сканеров
- •2.5.3. Параметры сканеров
- •2.5.4. Программы оптического распознавания символов (ocr)
- •2.6. Цифровые фотоаппараты
- •2.6.1. Общие принципы работы цифровых фотоаппаратов
- •2.6.2. Классификация цифровых фотоаппаратов
- •2.7. Устройства естественного взаимодействия
- •2.8. Нейрокомпьютерный интерфейс
- •Тема 3 Общие сведения о формировании изображений
- •3.1. Методы вывода изображений
- •3.2. Формирование цветных изображений в визуализаторах
- •3.3. Формирование цветных изображений при печати
- •Тема 4 Видеосистема
- •4.1. Состав видеосистемы pc-совместимого компьютера
- •4.2. Мониторы
- •4.2.1. Структура монитора и виды мониторов
- •4.2.2. Жидкокристаллические мониторы
- •4.2.3. Плазменные панели
- •4.2.4. Органические светодиодные мониторы (oled)
- •4.2.5. Pled-мониторы
- •4.2.7. Энергосберегающие устройства отображения информации
- •4.3. Мультимедиапроекторы
- •4.3.1. Принцип действия и классификация компьютерных проекторов
- •4.3.2. Основные характеристики мультимедийных проекторов
- •4.3.3. Мультимедийные tft-проекторы
- •4.3.4. Полисиликоновые проекторы
- •4.3.5. Dmd/dlp-проекторы
- •4.3.6. Lcos-проекторы (d-ila-проекторы)
- •4.3.8. Светодиодные проекторы
- •4.4. Устройства отображения объемных изображений
- •4.4.1. Особенности восприятия человеком объемных изображений
- •4.4.2. Двухэкранные устройства отображения объемных изображений
- •4.4.3. Одноэкранные устройства отображения объемных изображений
- •4.5. Интерактивные доски
- •4.5.1. Функции и виды интерактивных досок
- •4.5.2. Интерактивные доски прямой проекции
- •4.5.3. Интерактивные доски обратной проекции
- •4.5.4. Интерактивные насадки на плазменные и lcd-дисплеи
- •4.5.5. Интерактивные жк-доски
- •4.6. Электронные книги
- •4.7. Видеоадаптеры
- •4.7.1. Назначение и принцип работы видеоадаптера
- •4.7.2. Устройство современного видеоадаптера
- •4.7.3. Технологии повышения реалистичности трехмерного изображения
- •4.7.4. Интерфейс прикладного программирования (api)
- •4.8. Интерфейсы видеосистемы
- •4.8.1. Назначение интерфейсов и их виды
- •4.8.2. Цифровые интерфейсы подключения мониторов к видеоадаптеру
- •Список источников
- •Периферийные устройства
- •Часть 1
- •Зарегистрировано в Издательстве тпу Размещено на корпоративном портале тпу в полном соответствии с качеством предоставленного оригинал-макета
4.5.3. Интерактивные доски обратной проекции
У доски обратной проекции (рис. 4.31) проектор располагается за экраном, что очень удобно: докладчик не отбрасывает тень на экран, а яркий свет проектора не попадает ему в глаза. Такую доску можно легко передвигать, при этом нет необходимости снова ее подключать и перенастраивать. Также можно менять высоту экрана, поворачивая ручку на корпусе. Доска довольно массивна – все основное и дополнительное оборудование (мультимедиа-проектор, системный блок, принтер, аудио- и видеотехника) может фиксироваться или размещаться во встроенном шкафу-футляре. По углам такой доски расположены миниатюрные цифровые видеокамеры-сенсоры, определяющие координаты курсора (фломастера или пальца). Эта технология, носящая название DViT (Digital Vision Touch), позволяет сделать интерактивным сколь угодно большой экран практически любой кривизны.
Рис. 4.31. Интерактивная доска обратной проекции
4.5.4. Интерактивные насадки на плазменные и lcd-дисплеи
Стоит заметить, что современные технологии дают возможность превратить в интерактивный экран любую плазменную панель или LCD-монитор, достаточно лишь прикрепить к дисплею специальную насадку. С ее помощью человек превращается из созерцателя в активного пользователя. Совместимые с моделями разных размеров и марок, насадки работают по DViT-технологии, обеспечивая точность касания без потери качества изображения.
4.5.5. Интерактивные жк-доски
Интерактивные доски на основе жидких кристаллов имеют свои достоинства и недостатки.
Достоинства:
1. Высокое качество изображения по геометрии, яркости и контрастности. Например, интерактивная доска в ЖК-исполнении Samsung 650 TS имеет разрешение Full HD, равное 1920×1080 точек.
2. Значительный рабочий ресурс, без замены каких-либо компонентов могут работать десятки тысяч часов (в проекторах приходится заменять лампы через каждые 2–5 тыс. часов).
3. Не требуют соблюдения каких-либо специальных процедур при включении/выключении.
4. Высочайший уровень надежности. Например, у интерактивной доски Samsung 650 TS среднее время на отказ (MTBF) составляет 50 тыс. часов (это более 30 лет при ежедневной эксплуатации по 6 часов).
Существенным недостатком ЖК-интерактивных досок является их значительная цена, недоступная для многих потенциальных пользователей. Кроме того, они уступают по площади рабочей поверхности интерактивным доскам прямой проекции.
4.6. Электронные книги
В 1988 г. американский писатель-фантаст Айзек Азимов в своем романе «Прелюдия к основанию» описал новое устройство, которое в настоящее время получило название электронная книга.
В январе 2010 г. на выставке GES в США наблюдался глобальный взрыв интереса пользователей к электронным книгам (от англ. Electronic Book, сокр. E-book, или e-Book, другие названия: eBook device, eBook readers).
Электронной книгой будем называть узкоспециализированное компактное устройство, предназначенное для отображения текстовой информации, представленной в электронном виде. Основным отличием данной группы устройств от КПК, планшетных компьютеров, субноутбуков является существенно большее время автономной работы устройства и использование специальных энергосберегающих визуализаторов, называемых «электронная бумага», относительно невысокоя цена.
Электронные книги имеют следующие преимущества перед бумажными книгами:
1. В одной электронной книге могут храниться сотни и тысячи книг. Электронную книгу значительно проще транспортировать за счет меньшей массы по сравнению с бумажными книгами.
2. Начертание и размер шрифта пользователь может выбирать сам, не меняя книгу, чего нельзя сделать при использовании бумажной книги.
3. В электронной книге, в отличие от бумажной, может быть реализован поиск по ключевым словам, переходы по гиперссылкам, отображение временных выделений и примечаний.
4. Использование многоразовых электронных книг уменьшает вред окружающей среде, поскольку при производстве электронных книг оказывается гораздо меньшее вредное воздействие на окружающую среду, чем при производстве обычной бумаги одноразового использования.
5. Распространение электронных книг имеет существенно меньшие издержки по сравнению с бумажными аналогами.
6. Встроенные программы – синтезаторы речи и специализированные интегральные схемы позволяют озвучивать тексты.
7. Электронная книга позволяет отображать анимацию работы механизмов, схем, анимированные картинки, мультимедийные клипы или проигрывать аудиокниги.
К сожалению, электронные книги не лишены недостатков, основные из которых:
1. Контрастность изображения на данный момент времени ниже, чем у обычной бумаги, что создает дискомфорт для пользователя.
2. Электронные книги имеют высокую стоимость, эквивалентную 10-20 печатным книгам.
3. Электронные книги более чувствительны к физическому воздействию, чем печатные.
4. Некоторые издатели не производят тексты для электронных книг одновременно с бумажными книгами, что приводит к значительной задержке появления лицензионных электронных вариантов книг.
5. В отличие от бумажных электронные устройства для чтения не могут работать без своевременной подзарядки.
6. Не исследовано влияние длительного использования электронных книг на здоровье детей и взрослых.
Первыми массовыми электронными книгами были устройства с монохромными LCD-экранами, выпущенные практически одновременно в 1998 г. компаниями NuvoMedia и SoftBook Press. Впоследствии они были модифицированы, появились книги с полноцветными экранами и расширяемой функциональностью. Несмотря на весьма удачное техническое исполнение первых моделей, устройства не получили широкого распространения. То же можно сказать и об изделиях других компаний, варьирующихся от «чистых» электронных книг до КПК-подобных Hiebook и Franklin e-BookMan.
Появившиеся позже электронные книги на основе холеристических жидкокристаллических экранов (ChlCD), несмотря на значительное повышение разрешения и времени автономной работы, оказались мало востребованными в связи с длительной прорисовкой экрана и отсутствием подсветки.
С 2007 г. рынок электронных книг переживает подъем в связи с появлением экранов с технологией электронной бумаги компании Sony E-Ink. и ее модификациями. Это заметно как по росту числа производителей, так и по увеличению списка моделей.
В настоящее время для создания визуализаторов для различных устройств, в том числе и электронных книг, занимается множество компаний, которые ставят перед собой задачи: создание подходящей оболочки, соответствующих чернил или другой субстанции для ее заполнения, разработка электроники для активации электронных чернил.
Целью развития технологий энергосберегающих визуализаторов является получение электронной бумаги со свойствами обычной бумаги, которая обладает следующими привлекательными свойствами:
1. Может отражать приблизительно 80 % светового потока, попадающего на ее поверхность.
2. Отражает падающий свет равномерно во всех направлениях, что обеспечивает максимальный угол обзора без цветовых искажений.
3. Обеспечивает полноцветное изображение.
4. Сохраняет изображение в течение длительного временного периода без потребления дополнительной энергии.
5. Обеспечивает высокую контрастность (до 200:1).
Разрабатывается большое количество новых энергосберегающих технологий: технология с использованием электросмачивания компании Philips (рефлективные дисплеи Liquavista); технология компании Qualcomm (Mirasol, IMOD-визуализаторы); технология компании SiPix Imaging; электрожидкостные экраны Gamma Dynamics; технология P-Ink (Photonic Ink, фотонные чернила); электрохромные экраны; технология реверсивно-эмульсионного электрофоретического дисплея; технология QR-LPD.
