Технические средства
На сегодня, роль технических средств для компьютерной графики очень важна. Развитие информационных технологий вызвал прогресс множества оборудования, компьютерного в том числе.
- ^
- Дисплей
В XIX веке во Франции возникла техника живописи, которую называли пуантилизмом: рисунок составлялся из разноцветных точек, наносимых кистью на холст. Подобный принцип используется и в компьютерах. Только в отличие от картин пуантилистов, на которых точки располагаются в хаотичном порядке, точки на экране компьютера выстроены в ровны ряды. Совокупность точечных строк образует графическую сетку, или растр.
Одна точка носит название видеопиксель (далее будем употреблять краткое название - пиксель). Слово «пиксель» происходит от английского «picture element» - элемент рисунка. Чем гуще сетка пикселей на экране, тем лучше качество изображения. Размер графической сетки обычно представляется в форме произведения числа точек в горизонтальной строке на число строк: M×N.
Рис. 21. Графическая сетка
На современных дисплеях используются, например, такие размеры сетки: 640×480 1024×768 1280×1024
Рис. 22. Дисплей
Существуют дисплеи, основанные на разных физических принципах. В самых распространённых главной частью является электронно-лучевая трубка. На экране такого дисплея образуется люминесцирующим веществом, которое светится под воздействием луча, испускаемого электронной пушкой дисплея. Такой луч пробегает по порядку (сканирует) все строки сетки пикселей. При этом он модулируется: на точки, которые должны светиться. – падает, а на тёмных точках - прерывается.
Поскольку после прекращения воздействия электронного луча на точку экрана её свечение быстро затухает, то сканирование периодически повторяется с высокой частотой (75 – 85 раз в секунду и более). При такой частоте наше зрение не замечает мерцания изображения.
Рис. 23. Получение растрового изображения в электронно-лучевой трубке
Дисплей, работающий описанным способом (построчное сканирование графической сетки), называются растровыми дисплеями.
Существуют чёрно-белые и цветные дисплеи. На чёрно-белом экране пиксель, на который падает электронный луч, светится белым цветом. Неосвещённый пиксель – чёрная точка. При изменении интенсивности электронного потока получаются промежуточные серые тона (оттенки).
Цветное изображение получается несколько иначе. Каждый пиксель на цветном экране – это совокупность трёх точек разного цвета: красного, зелёного и синего. Эти точки расположены так близко друг к другу, что нам они кажутся слившимися в одну.
Из сочетания красного, зелёного и синего цветов складывается вся красочная палитра на экране.
Электронная пушка цветного дисплея испускает три луча. Каждый луч вызывает свечение только одного цвета. Для этого в дисплее используется специальная фокусирующая система.
Рис. 24. Схема системы вывода изображения на экран
Видеоконтроллер (адаптер) – это устройство, управляющее работой дисплея. Видеоконтроллер состоит из двух частей: видеопамяти и дисплейного процессора. Видеопамять предназначена для хранения видеоинформации – двоичного кода изображения, выводимого на экран.
В видеопамяти содержится информация о состоянии каждого пикселя экрана.
Видеопамять – это электронное энергонезависимое запоминающее устройство. На современных компьютерах её размер составляет несколько мегабайт. В ней могут храниться одновременно несколько страниц высококачественного графического изображения.
^ – вторая составляющая видеоадаптера.
Дисплейный процессор читает содержимое видеопамяти и в соответствии с ним управляет работой дисплея.
Таким образом, к видеопамяти имеют доступ два процессора: центральный и дисплейный. Центральный процессор записывает видеоинформацию, а дисплейный – периодически читает её и передаёт на дисплей. Именно дисплейный процессор управляет лучами электронной пушки в соответствии с информацией, заложенной в видеопамяти.
- Принтер
Рисунок из памяти компьютера может быть выведен не только на экран, но и на бумагу с помощью принтера. Уже существуют принтеры цветной печати, дающие качество рисунков на уровне фотографии.
Рис. 25. Принтер
По принципу действия принтеры делят на:
- матричные
- лазерные
- струйные
Матричные принтеры – это простейшие печатающие устройства. Данные выводятся на бумагу в виде оттиска, образующегося при ударе цилиндрических стержней («иголок») через красящую ленту. Качество печати матричных принтеров напрямую зависит от количества иголок в печатающей головке. Наибольшее распространение имеют 9-игольчатые и 24-игольчатые матричные принтеры. Последние позволяют получать оттиски документов, не уступающие по качествам документам, исполненным на пишущей машинке.
Рис. 26. Принцип действия матричного принтера
Производительность работы матричных принтеров оценивают по количеству печатаемых знаков в секунду (cps – characters per second). Обычными режимами работы матричных принтеров являются: drift – режим черновой печати, normal – режим обычной печати и режим NLQ (Near Letter Quality), который обеспечивает качество печати, близкое к качеству пишущей машинки.
^ обеспечивают высокое качество печати, не уступающее, а во многих случаях и превосходящее полиграфическое. Они отличаются также высокой скоростью печати, которая измеряется страницах в минуту (ppm – page per minute). Как и в матричных принтерах, итоговое изображение формируется из отдельных точек.
Рис. 27. Принцип действия лазерного принтера
Принцип действия лазерных принтеров следующий:
- в соответствии с поступающими данными лазерная головка испускает световые импульсы, которые отражаются от зеркала и попадают на поверхность светочувствительного барабана;
- горизонтальная развёртка изображения выполняется вращением зеркала;
- участки поверхности светочувствительного барабана, получившие световой импульс, приобретают статический заряд;
- барабан при вращении проходит через контейнер, наполненный красящим составом (тонером), и тонер закрепляется на участках, имеющих статический заряд;
- при дальнейшем вращении барабана происходит контакт его поверхности с бумажным листом, в результате чего происходит перенос тонера на бумагу;
- лист бумаги с нанесённым на него тонером протягивается через нагревательный элемент, в результате чего частицы тонера спекаются и закрепляются на бумаге.
К основным параметрам лазерных принтеров относятся:
- разрешающая способность, dpi (dots per inch – точек на дюйм)
- производительность (страниц в минуту)
- формат используемой бумаги
- объём собственной оперативной памяти
При выборе лазерного принтера необходимо также учитывать параметр стоимости оттиска, то есть стоимость расходных материалов для получения одного печатного листа стандартного формата А4. К расходным материалам относятся тонер и барабан, который после печати определённого количества оттисков утрачивает свои свойства.
Основное преимущество лазерных принтеров заключается в возможности получения высококачественных отпечатков. Модели среднего класса обеспечивают разрешение печати до 600 dpi, а профессиональные модели до 1200 dpi.
В струйных принтерах изображение на бумаге формируется из пятен, образующихся при попадании капель красителя на бумагу. Выброс микрокапель красителя происходит под давлением, которое развивается в печатающей головке за счёт парообразования. В некоторых моделях капля выбрасы-вается щелчком в результате пьезоэлектрического эффекта – этот метод позволяет обеспечить более стабильную форму капли, близкую к сферической.
Рис. 28. Принцип действия струйного принтера
Качество печати изображения во многом зависит от формы капли и её размера, а также от характера впитывания жидкого красителя поверхностью бумаги. В этих условиях особую роль играют вязкостные свойства красителя и свойства бумаги. - Устройства ввода графической информации:
- Сканер
Данное устроство предназначено для перевода графического объекта с бумажного носителя в электронный. Каждому элементу изображения приводится в соответствие двоичное значение цвета и сохраняется в виде электронной копии. Данный процесс называется оцифровкой.
Встречается пять основных типов сканеров:
- ручные
- листовые
- планшетные
- барабанные
- слайд-сканеры
    
Рис. 29. Виды сканеров: ручной, листовой, планшетный,барабанный, слайд-сканер
Основными характеристиками сканера являются:
- быстродействие и глубина резкости
- пространственная разрешающая способность
- ошибки цветопередачи
- точность совмещения цветовых каналов
Основные параметры сканера отражены в цифрах «600×1200 dpi». Первая цифра показывает оптическое разрешение, т.е. насколько мелкие детали могут быть «замечены» сканером. Вторая цифра показывает механическое разрешение, являющееся вспомогательным параметром и характеризующее способность аппарата перемещать считывающий блок с маленьким шагом. Но на качество получаемого изображения влияет и качество цветопередачи.
Стоит отметить, что для работы с фотографиями наличие большой разрешающей способности сканера не обязательно. Требовательны к оптическому разрешению прозрачные оригиналы, такие как, фотоплёнки, слайды. Другой характеристикой является и скорость сканирования. Разные сканеры имеют различную скорость обработки в зависимости от обрабатываемых объектов. Одни из них лучше работают с графической, другие с текстовой информацией.
Устройство способно сканировать изображение не только с бумажных носителей, но и любой другой объект. Если разместить на планшетном листе какой-либо объект (например, живой цветок) и накрыть его чёрной тканью, то в результате получим рисунок похожий на фотографию. Такой способ называется сканографией, позволяющей создавать различные коллажи, этюды и оригинальные иллюстрации.
- ^
Другим популярным устройством ввода графической информации является графический планшет, первоначально созданный для профессионального применения в областях компьютерной графики, а также систем автоматизированного проектирования. В последние годы появились модели бытового уровня, что позволило пользователям добавить в свой арсенал дополнительное периферийное устройство. Они могут использоваться при работе с графическими пакетами, с приложениями распознавания рукописного текста, в системах проектирования и т.д.
Рис.30. Графический планшет
Характеристики графических планшетов определяются кругом задач, на выполнение которых они предназначены. Но есть и общие характеристики, такие как:
- чувствительность к силе нажатия пера
- размер рабочей области
- разрешающая способность
- точность определения местоположения пера
Чувствительность к нажатию пера может определяться двумя состояниями, когда перо касается поверхности и не касается – это у простых моделей. Для более совершенных моделей характерно использование градаций усиления, распознаваемых устройством. Чем выше значение параметра усилия, тем более точно определяется сила нажатия, а также в них заложена возможность определения угла наклона.
Размер рабочей площади измеряется в дюймах и напрямую связан со специализацией планшета. Для работы с рукописным текстом и при создании несложных рисунков используются планшеты с небольшой рабочей областью. Но в производственной сфере, когда создаются геоинформационные системы, или разрабатываются технические проекты, используют планшеты с большой рабочей площадью. Разрешающая способность измеряется в количестве линий на один дюйм, чем больше данный диаметр, тем меньше путь требуется пройти перу по поверхности планшета для того, чтобы его перемещение было зафиксировано.
- ^
Цифровое (видео)изображение можно получить и с помощью специальных фото- или видеокамер, которые автоматически оцифровывают в процессе записи.
 
Рис. 31. Цифровые фото- и видеокамеры
|
скачать