Устройства управления позицией графического указателя

Мышь, трекбол, дигитайзер и джойстик

По конструкции мыши делятся на две основные группы: оптические и механические.

В механической мыши шарик, вращаясь при передвижении мыши, передает вращение на два перпендикулярных валика. На концах каждого валика расположены диски с вырезами в виде секторов. С одной стороны каждого диска установлен светодиод, а с другой светоприемник. При движении мыши диски вращаются, лучи от светодиода попадают на светоприемник, с частотой, пропорциональной, скорости перемещения мыши в каждом из двух направлений. Результирующий вектор скорости получается геометрическим сложением двух составляющих.

Оптические мыши используется другой способ: светодиоды направляют свет на специальный коврик (как правило, он металлический) с очень мелкими углублениями. При перемещении мыши луч светодиода попадает на светоприемник при проходе над углублением, и не попадает при переходе к другому углублению. Микропроцессор, установленный в мыши, обрабатывает данные от светоприемников и отправляет их в компьютер.

Трекбол (trackball) - шаровой указатель условно представляет вмонтированную в компьютер перевернутую мышку шарик которой вращается пальцем руки.

Дигитайзер или планшет состоит из двух основных элементов: планшета (основания) и курсора, двигающегося по его поверхности. При нажатии на кнопку местоположение курсора на поверхности планшета фиксируется, а его координаты передаются в компьютер.

Джойстик (joystick) рычажный указатель, который применяется в основном для компьютерных игр. Джойстик подключают к специальному игровому (game) адаптеру персонального компьютера.

Сенсорный экран, перья и графические планшеты

Сенсорный экран (Touchpad) обеспечивает изменение положения графического указателя касанием пальца.

Перья производятся с одной, двумя и тремя кнопками. Кроме того, есть простые перья и перья, чувствительные к нажиму. Перо может иметь до 256 градаций нажима. Степени нажима сопоставляется или толщина линии, или цвет в палитре, или оттенок цвета. Перья бывают как с проводом, так и без него.

Графические, сенсорные планшеты используют беспроводное перо, которое может также иметь несколько кнопок. При перемещении пера по поверхности планшета, его позиция, обнаруживаемая по давлению, посылается компьютеру как координаты x, y.

Устройства вывода информации из компьютера

Основными устройствами вывода информации являются монитор (совместно с видеоадаптером) и принтер.

Мониторы

Монитор (дисплей) представляет устройство аналогичное телевизору (электронно-лучевая трубка с люминесцентным экраном) и управляется командами, поступающим с платы видеоадаптера. Монитор может работать в текстовом и графическом режимах. В графическом режиме изображение формируется из точек или пикселов (pixel). В текстовом режиме изображение формируется из символов (которые являются едиными наборами точек). Цветной монитор имеет три электронные пушки. Поверхность экрана покрыта люминоформным слоем трех цветов Red, Green, Blue. Мониторы различаются диагональю экрана (14", 15", 17", 19", 21") и расстоянием между точками на экране (сеткой). Для качественного изображения шаг сетки должен быть менее 0,33 мм., желательно 0,28-0,25 мм. Для исключения мерцания экрана частота кадровой развертки >72Гц. Частота кадровой развертки соответствует частоте смены кадров.

Видеоадаптер (видеоконтроллер)- устройство управления электронным лучом может поддерживать несколько видеорежимов. Ha первых IBM PC применялся одноцветный видеоадаптер MDA (Monochrome Display Adapter) фирмы IBM имевший единственный текстовый видеорежим 80х25 (25 строк по 80 символов) с хорошим качеством изображения (720х350).

ТИП	Количество цветов	Разрешающая способность (число точек по горизонтали х по вертикали)
СGA (Color Graphics Adapter 1981г).	1 4	640х200 320х200
HGC (Hercules Graphics Card 1982г.)	1	720х350 в текстовом режиме, 720х348 в графическом
EGA(Enhanced Graphics Adapter 1984г.)	16	640х350
VGA (Video Graphics Array 1987г.)	16 256	640х480 320х200
SVGA (Super VGA)	256, 65536, 16 800 000	640х480, 800х600, 1024х768

Для формирования изображения видеоадаптер имеет собственную микросхему памяти (видеопамять) и отдельную шину для передачи данных процессору. Для хранения 1 пиксела (точки) ч/б изображения необходимо 2 бита видеопамяти.

2⁴ бит -1 пиксел, 16 цветов, 2⁸ бит -1 пиксел, 256 цветов, 2¹⁶ бит -1 пиксел, 65536 цветов,

2²⁴ бит -1 пиксел, 16 800 000 цветов,

Для хранения графического изображения на экране 640х480 точек требуется видеопамять:

Число цветов	16	256	655366
Видеопамять	256 Кб	512 Кб	1 Мб

Объем памяти=разряд цвета*точек по горизонтали* точек по вертикали, например,

О=24*640*480 (бит) или 24*640*480 /8 (байт) для отображения 2²⁴ = 16 800 000 цветов.

Для получения качественного изображения на экране монитора необходимо выдерживать соотношение: диагональ экрана-число точек.

Диагональ экрана (с размером зерна не более 0,28 мм.)	Максимальное разрешение (при достаточной видеопамяти )
14", 15"	800x600
17"	1024x768
20"-21"	1280x1024

Отметим, что разрешающая способность цветного телевизора 800х625 точек.

Для получения качественного трехмерного динамического изображения с высоким разрешением и цветностью адаптеры оборудуются специальными дополнительными микросхемами – видео-ускорителями (акселераторами) и графическими сопроцессорами со специальным набором команд.

Принтеры

Принтер представляет устройство для вывода графической и текстовой информацию на бумагу. Принтеры классифицируются по способу печати: контактные (формируют символы ударом элементов печатающей головки по бумаге) и бесконтактные (используют метод напыления чернил). Классификация принтеров по типу устройства: механические, струйные, лазерные и т.д.

Механические	Струйные	Лазерные, светодиодные
Матричные (игольчатые) 9,18 иголок - LX 24,48 иголок - LQ Скорость печати 0,5стр/мин.	Термо-нагрев и пьезоэффект. от12 до 64 сопел Качество 300-600 dpi Скорость печати от 2 до 7 стр/мин	Используется эффект прилипания (притяжения) частиц порошка к следу, оставленному лазерным лучом на барабане. Термо-фиксация частиц порошка на бумаге при прокатывании. Имеют собственную оперативную память. Качество 600 dpi и выше. Скорость печати от 4 стр/мин

LED-принтер на светодиодах наносит тонер на бумагу с помощью электростатических сил, но источником света является матрица светодиодов. Чтобы создать изображение, диоды загораются и гаснут над вращающимися печатающим барабаном.

Плоттеры

Для построения графических изображений применяются графопостроители и плоттеры (plotter). - специальные устройства в виде стола с направляющей линейкой по которой перемещается чертящее перо.

Плоттеры можно разделить на два класса:

• векторного типа, в которых пишущий узел перемещается по двум или одной координате (в последнем случае по другой координате перемещается носитель информации). Перьевые плоттеры; карандашно-перьевые плоттеры.

• растрового типа, в которых используется принцип создания изображения заполнением поверхности носителя точками красителя. Струйные плоттеры, лазерные плоттеры и электростатические плоттеры.

Звуковые устройства вывода

Звук на IBM PC можно получить через встроенный гpомкоговоpитель (PC Speaker) используя специальную звуковую плату (каpту) и колонки

В настоящее вpемя стандаpтом де-факто стали два звуковых фоpмата: .WAV и .MID. Пеpвый содеpжит оцифpованный звук (моно/стеpео, 8/16 pазpядов, с pазной частотой оцифpовки), втоpой - "паpтитуpу" для MIDI-инстpументов (ноты, команды смены инстpументов, упpавления и т.п.). Поэтому WAV-файл на всех каpтах, поддеpживающих нужный фоpмат, pазpядность и частоту оцифpовки звучит совеpшенно одинаково (с точностью до качества пpеобpазования и усилителя), а MID-файл в общем случае - по-pазному.

Звуковые карты состоят из двух основных частей: Синтезатора для обработки MIDI команд и блока алфавитно-цифрового и цифро-аналогового преобразователя (АЦП).

Цифровые выборки реального звукового сигнала хранятся в памяти компьютера (например, в виде WAV–файлов). Считанный с диска цифровой сигнал подается на цифро–аналоговый преобразователь (ЦАП), который преобразует цифровые сигналы в аналоговые. После фильтрации их можно усилить и подать на акустические колонки для воспроизведения. Важными параметрами аудиоадаптера являются частота квантования звуковых сигналов и разрядность квантования.

Частоты квантования показывают, сколько раз в секунду берутся выборки сигнала для преобразования в цифровой код, до 50 КГц.

Разрядность квантования характеризует число ступеней квантования и изменяется степенью числа 2. Так, 8–разрядные аудиоадаптеры имеют 2⁸=256 степеней, что явно недостаточно для высококачественного кодирования звуковых сигналов. Поэтому сейчас применяются в основном 16-разрядные аудиоадаптеры, имеющие 2¹⁶ =65536 ступеней квантования — как у звукового компакт–диска.

Другой способ воспроизведения звука заключается в его синтезе. MIDI–сообщение содержит ссылки на ноты, а не запись музыки как таковой. В частности, когда звуковая карта получает подобное сообщение, оно расшифровывается (какие ноты и каких инструментов должны звучать) и отрабатывается на синтезаторе.

При поступлении на синтезатор управляющей информации по ней формируется соответствующий выходной сигнал. Современные аудиоадаптеры синтезируют музыкальные звуки двумя способами:

• методом частотной модуляции FM (Frequency Modulation) и с помощью

• волнового синтеза (выбирая звуки из таблицы звуков, Wave Table).

Второй способ обеспечивает более натуральное звучание.

Частотный синтез (FM) появился в 1974 году (PC–Speaker). В 1985 году появился AdLib, который, используя частотную модуляцию, был способен играть музыку. Новая звуковая карта SoundBlaster уже могла записывать и воспроизводить звук. Стандартный FM–синтез имеет средние звуковые характеристики, поэтому на картах устанавливаются сложные системы фильтров против возможных звуковых помех.

Суть технологии WT–синтеза состоит в следующем. На самой звуковой карте устанавливается модуль ПЗУ с «зашитыми» в него образцами звучания настоящих музыкальных инструментов - сэмплами, а WT–процессор с помощью специальных алгоритмов даже по одному тону инструмента воспроизводит все его остальные звуки. Кроме того многие производители оснащают свои звуковые карты модуляторами ОЗУ, так что есть возможность не только записывать произвольные сэмплы, но и подгружать новые инструменты.

Модемы

Модем. Сокращение от МОДулятор-ДЕМодулятор. Устройство, преобразующее цифровые сигналы, генерируемые последовательным портом, в модулированные аналоговые сигналы, пригодные для передачи по телефонным линиям и, соответственно, образующее входной аналоговый сигнал в его цифровой эквивалент.

Носителем информации в компьютере является электрический сигнал. Чтобы компьютер смог использовать телефонные линии для приема и передачи информации, необходимо промодулировать электрический сигнал, поступающий в телефонную сеть (цифровой код "перевести" в звуковые волны). На другом конце сигнал должен быть демодулирован (превращен в привычную компьютеру последовательность нулей и единиц).

Скорость, с которой модем передает данные, измеряется в единицах, называемых бит в секунду, или bps (хотя этот термин очень часто заменяют термином бод, технически это не одно и то же). Модемы различаются по скорости передач данных и наличию различных протоколов модуляции. Модемы на 14400 bps используют стандарт V.32bis, а модемы на 28800 bps — V.34. Более быстрые модемы, как правило, обладают обратной совместимостью с более медленными моделями.

Внешний модем — модем, который имеет свой корпус, кабель и источник питания, и предназначенный для подсоединения к последовательному порту. Информация о статусе модема отображается светодиодами, размещенными на его передней панели. Внешний модем может подключаться к компьютерам различных типов.

Внутренний модем — модем, предназначенный для установки на шине расширения ПК или подключаемый к разъему PCMCIA портативного компьютера.

Факс-модем - адаптер, подключаемый к слоту расширения ПК и обеспечивающий многие из возможностей факса при заметно меньшей стоимости. Информация, передаваемая с помощью факс-модема, должна храниться в компьютере в цифровом виде.