Подготовка текстового документа в соответствии с СТП 01-01

Необходимо отметить, что соотношение между оборудованием, размещаемым на материнской плате и устанавливаемым дополнительно в слоты, постепенно изменяется, с одной стороны, в пользу размещения оборудования на плате, а, с другой стороны, в пользу передачи реализации этих функций процессору. Так в ММХ - компьютерах обработку звука, фото - и видео - изображений, а также телекоммуникации - все это почти полностью взял на себя процессор, поэтому функции дополнительных устройств существенно упростились.

Для воспроизводства качественного звука уже довольно давно появились звуковые платы (SoundCard), преобразующие цифровой код в нормальный звуковой сигнал для обычных акустических колонок (Speaker). Впрочем, колонки чаще используют специальные, очень малогабаритные, чтобы держать их рядом с компьютером. А неизбежные при таких размерах дефекты звучания компенсируют цифровой коррекцией сигнала.

Рисунок 2.8 - Звуковая плата и акустическая система.

Первой приобрела популярность, достаточную для массового выпуска, плата Sound Blaster. Сегодня почти все звуковые платы обеспечивают совместимость с нею (рис. 2.8). Современные звуковые платы могут не просто воспроизвести объемный звук, но и объемный управляемый в зависимости от изображения на экране.

В персональных компьютерах видео платы (VideoCard), прежде всего, предназначались для согласования с монитором (видеоадаптеры), затем вывода на экран графики понадобились ускорители (видео акселераторы).

РС начинают загрузку с режима VGA - Video Graphic Array (640x480 пикселей - picture element, pixel). Режим SuperVGA, формат 800 х 600 пикселей нужен, чтобы при оформлении одиночного документа было доступно все богатство шрифтов системы Windows. Для верстки журналов и газет требуется, хотя бы 1024 х 768, а лучше - 1280 х 1024 пикселей. Иначе не разглядишь, как стыкуются отдельные фрагменты. Рисование идет быстро на экране с разрешением 1280 х 1024 - 1600 х 1200, с меньшим форматом придется постоянно переключаться на крупномасштабный просмотр фрагментов и т.д.

Если умножить шаг (расстояние между центрами пикселей) на требуемое число пикселей в строке, а затем помножить на 1,25 (отношение длины диагонали экрана к длине его строки), то получится длина в миллиметрах диагонали нужного монитора. (В дюймах - поделите на 25,4). Так, что для современных персональных компьютеров требуется монитор с размером по диагонали не менее 15 (лучше 17) дюймов (рис. 2.9).

Поскольку в компьютере видеоадаптер непосредственно управляет работой монитора, формируя кадры, их смену, цветопередачу и т.п., эти два устройства лучше рассматривать вместе, тем более что именно работа монитора существенно влияет на здоровье пользователя компьютера.

Монитор, как любой телевизор, излучает электромагнитные волны во всех диапазонах - от частоты развертки кадров (50-160 Гц), до рентгеновского диапазона. Самый жесткий стандарт на уровень излучений монитора приняла Швеция (MPRII). Этому стандарту старались удовлетворить изготовители мониторов во всем мире. Еще более жесткие ограничения выдвигает стандарт ТСО95 и ТСО99.



Рисунок 2.9 - Видеоадаптер и монитор.

Немаловажное значение имеет наличие специального покрытия экрана монитора. Яркий пример - покрытие типа AGARAS (Anti- Glare, Anti-Reflection, Anti-Static) компании Panasonic, исключающее возникновение бликов, отражение и накапливание статического электричества. Покрытие представляет собой нанесенный с внутренней стороны экрана многослойный металлизированный полимер, обладающий высокой поглощающей способностью, так что дополнительных навесных защитных экранов не требуется. Особенностью данного покрытия является отсутствие снижения яркости, присущего аналогичным покрытиям других фирм.

Видеоадаптер также управляет цветовой гаммой изображения. Режим VGA использует 16-цветные изображения (полбайта на пиксель), СуперVGA начинается с 256-цветных (1 байт) изображений. Вполне телевизионное качество обеспечивают 65536 цветов (16 бит или 2 байта на пиксел), обозначаемое HighColor, а 16777216 цветов (24 бита или 3 байта), обозначаемое TrueColor - это все, что способен различить наш глаз. В режиме TrueColor идет отдельное управление градациями яркости каждого из трех лучей электронной трубки: красным (Red) - 1 байт (256 градаций), зеленым (Green) - 1 байт (256 градаций) и синим (Blue) - 1 байт (256 градаций), что и дает указанное 16,7 М сочетаний.

Теперь определим необходимый объем встроенной видеопамяти. Чтобы узнать объем памяти видеоадаптера для обеспечения требуемого режима, достаточно умножить общее число точек на экране на число байт, обеспечивающих цвет одной точки, например: 640 х 480 х 3 байта = 921600 байт или с округлением до стандартного значения - 1 Мбайт.

Большая часть изображений строится из простейших стандартных элементов - прямая, прямоугольник, эллипс и т. п. Для их рисования созданы специализированные сопроцессоры - видеоускорители (Video Accelerator). Из наиболее распространенных моделей, Cirrus Logic - самые медленные, Trident - быстрее, а Western Digital (Paradize) - самые быстрые.

Ускорители обычно входит в состав видеоадаптера, и различаются по своим параметрам, но все они обеспечивают вывод фрагментов, характерных для Windows, которые ей необходимы. Большинство нынешних видеоадаптеров содержат аппаратно реализованные ускорители (встроенные процессоры, иногда 2 на плате с собственным охлаждением) и поэтому стоят заметно дороже: несколько сотен долларов.

3. УСТРОЙСТВА ВВОДА

3.1. Клавиатура

За время, прошедшее с выпуска первого РС, фирма IBM разработала 3 типа клавиатур (рисунок 3.1):

- 83-клавишная клавиатура РС ХТ;

- 84-клавишная клавиатура АТ;

- 101-клавишная улучшенная клавиатура.

Улучшенная 101-клавишная клавиатура была выпущена в 1986 году, она разработана в соответствии с международными правилами и требованиями и превратилась в стандарт.

Рисунок 3.1 - Клавиатура.

Клавиатура может быть условно разделена на четыре области:

- область печати (алфавитно-цифровая клавиатура);

- дополнительная цифровая клавиатура;

- клавиши управлением курсором и экраном;

- функциональные клавиши.

В двух язычных вариантах клавиатура содержит 102 клавиши и раскладка в ней отличается от американской. Клавиатура состоит из набора переключателей, объединенных в матрицу. При нажатии на клавишу процессор, установленный в самой клавиатуре, определяет координаты нажатой клавиши в матрице. В клавиатуре установлен собственный буфер емкостью 16 байт, в который заносятся данные при слишком быстром нажатии клавиш.

Клавиатура сама представляет собой небольшой компьютер. Связь с системным блоком осуществляется через последовательную линию связи, данные по которой передаются «кадрами» по 11 бит, 8 из которых - данные, а остальные - синхронизирующие и управляющие. Эта связь - двунаправленная: клавиатура может, как передавать, так и принимать данные. «Кадр» данных содержит скан-код нажатой клавиши. Фирма IBM назначила каждой клавише уникальный номер и в соответствии с этими номерами для 102 клавишной клавиатуры убрана клавиша 29, расположенная над клавишей Enter, которая из-за этого стала занимать два ряда, и приняла форму угла, и добавлены клавиши 42 и 45. Так, что различить 101 - и 102 - клавишные клавиатуры легко по виду Enter.

При переходе от операционной системы MS-DOS к Windows95, для удобства работы с ней, выпустили клавиатуру, отмеченную логотипом Windows и снабженную дополнительными клавишами (с двух сторон между Ctrl и Alt и также с данным логотипом). С помощью них можно вызвать главное меню программ, а также дополнительной клавишей - меню для работы с выделенным фрагментом текста.

Клавиатура IBM PC предназначена для ввода в компьютер информации от пользователя. Расположение латинских букв на клавиатуре IBM PC,как правило, такое же, как на английской пишущей машинке, а букв кириллицы - как на русской пишущей машинке.

ВВОД ПРОПИСНЫХ И СТРОЧНЫХ БУКВ. Для ввода прописных букв и других символов, располагающихся на верхнем регистре клавиатуры, имеется клавиша Shift.Например, чтобы ввести строчную букву "d",надо нажать клавишу, на которой изображено "D",а чтобы ввести прописную букву "D",надо нажать клавишу Shift и, не отпуская ее, нажать на клавишу D.

Клавиша Caps Lock служит для фиксации режима прописных букв. Это удобно при вводе текста, состоящего из таких букв. Повторное нажатие клавиши Caps Lock отменяет режим прописных букв. В режиме Caps Lock нажатие клавиши Shift дает возможность ввода строчных букв. Иногда клавиша Caps Lock используется для других целей, например для переключения на русский алфавит.

СПЕЦИАЛЬНЫЕ КЛАВИШИ КЛАВИАТУРЫ. Кроме алфавитно-цифровых клавиш и клавиш со знаками пунктуации, на клавиатуре имеется большое число специальных клавиш.

Клавиша Enter предназначена для окончания ввода строки. Например, при вводе команд DOS ввод каждой команды должен оканчиваться нажатием клавиши Enter.

Клавиша BackSpace удаляет символ, находящийся слева от курсора (курсор обычно изображается мигающим символом, похожим на знак подчеркивания).

Клавиша Del (Delete-удаление) используется для удаления символа, находящегося под курсором.

Клавиша Inc (Insert-вставка) предназначена для переключения между двумя режимами ввода символов: ввода с раздвижкой символов (вставка) и ввода с замещением ранее набранных символов (замена).

Клавиша Esc (escape-убегать, спасаться), как правило, используется для отмены какого-либо действия, выходя из режима программы и т.д.

Клавиша Tab (табуляция) при редактировании текстов обычно используется для перехода к следующей позиции табуляции. В других программах ее значение может быть иным: переключение между "окошками" на экране, полями запроса и т.д.

Функциональные клавиши F1-F12 (на некоторых клавиатурах F1-F10) предназначены для различных специальных действий. Их действие определяется выполняемой программой.

КЛАВИШИ CTRL и ALT.На клавиатуре имеются специальные клавиши Ctrl и Alt.

Как клавиша Shift,они предназначены для изменения значений других клавиш. Клавиши Ctrl и Alt вводятся в комбинации с другими клавишами, исполняющаяся программа может особым образом реагировать на такие комбинации клавиш.

3.2. Мышь

Мышь изобрел в 1964 году Дуглас Энглбарт в Стэндвордском исследовательском институте. Официально это устройство было названо “указателем XY-координат для дисплея”. Впервые мышь была использована в компьютере в 1973 году фирмой Xerox для графического интерфейса. В 1979 году эту идею заимствовала фирма Apple, применив ее в последствии в компьютере Lisa (1983 г.) и Macintosh (1984 г.). Дальнейшее широкое распространение мыши вызвано переходом на операционные оболочки, а затем операционные системы с графическим пользовательским интерфейсом (Windows, OS/2 и т. п.).

Рисунок 3.2 - Мышь

Не смотря на теперешнее разнообразие этих устройств, все они работают практически одинаково. Рука двигает маленькую коробочку. В ней - шарик, катающийся по поверхности стола. К шарику прижаты два взаимно перпендикулярных ролика, которые он вращает. Датчики поворота роликов передают сигналы в компьютер. Хвост из проводов, по которым идут сигналы, дал устройству прозвище «мышь». Впрочем, можно обойтись и без проводов (рисунок 3.2). Нынешние радиопередатчики достаточно малы, чтобы спрятать их в мышку, и достаточно слабы, чтобы не мешать окружающим. Такая «бесхвостая» мышь в работе удобнее, но стоит дороже обычной.

В первых мышах датчики поворота были электромеханические. С роликом связан диск, скользящий по контактной щетке. На диске чередуются проводящие и изоляционные штрихи. И в электрической цепи возникают импульсы тока. Но контакты быстро изнашиваются, а еще быстрее загрязняются. Чтобы не терять импульсы, используют оптический датчик, состоящий из пары «светодиод - фотодиод», между которыми расположен зубчатый диск.

Оптика позволяет вообще отказаться от дисков и шарика. Под коробочку с фотоэлементами подкладывают пластину с перекрещенными линиями. При движении мыши каждая такая линия дает импульс. Однако разрешающая способность оптики ограничена нарисованными на подкладке линиями, да и саму подкладку надо всегда иметь вместе с мышью, поэтому оптические мыши пока не вытеснили обычные (роликовые).

Число импульсов на единицу пройденного мышкой пути зависит от ее конструкции. Но программа (драйвер), следящая за этими импульсами, может в зависимости от настройки какие-то из них пропускать. Так регулируется зависимость перемещений указателя от движений мыши. Сложные драйверы меняют чувствительность в зависимости от частоты импульсов. Благодаря этому можно коротким, но быстрым движением перебросить указатель через весь экран, а затем плавно привести его точно в нужное место.

Кнопки на мыши позволяют отмечать места, в которых оказывается ее указатель. В мышках фирмы Apple кнопка всего одна - программы построены так, что ее хватает. Мышки Microsoft (в соответствии с особенностями программ этой фирмы) двухкнопочные. Lagitech выпускает трехкнопочные мыши. Но средняя (третья) кнопка нужна очень редко, и в двухкнопочных вместо нее используют одновременное нажатие двух имеющихся.

Для перемещения мыши нужно место, хотя бы размером с обычную книгу. Причем гладкое (иначе указатель будет двигаться рывками), но не слишком (чтобы шарик не проскальзывал). Если на столе не хватает места для подкладки под мышь или стола нет вообще, как при работе Laptop или Noutbook, то мышку можно перевернуть и двигать ее шарик непосредственно пальцем. Можно перенести и кнопки на новый верх - получится Track Ball - «следящий шар». (Хотя, это название обычно не переводят). Трекбол не требует места. Большинство переносных компьютеров (ноутбуков) имеют трекбол, встроенный прямо в клавиатуру. Управлять трекболом (при должном навыке) можно гораздо точнее, чем мышью - если, конечно, шар достаточно велик. И надежность лучше: провода не перегибаются постоянно, поэтому не ломаются.

3.3. Монитор

Мониторы бывают цветными и монохромными. Они могут работать в одном из двух режимов: текстовом и графическом.

ТЕКСТОВЫЙ РЕЖИМ. В текстовом режиме экран монитора условно разбивается на отдельные участки - знакоместа, чаще всего на 25 строк по 80 символов (знакомест). В каждое знакоместо может быть выведен один из 256 заранее заданных символов. В число этих символов входят большие и малые латинские буквы, цифры, символы, а также псевдографические символы, используемые для вывода на экран таблиц и диаграмм, построения рамок вокруг участков экрана и т.д.

ГРАФИЧЕСКИЙ РЕЖИМ. Графический режим монитора предназначен для вывода на экран графиков, рисунков и т.д. Разумеется, в этом режиме можно также выводить и текстовую информацию в виде различных надписей, причем эти надписи могут иметь произвольный шрифт, размер букв и т.д.

В графическом режиме экран монитора состоит из точек, каждая из которых может быть темной или светлой на монохромных мониторах или одного из нескольких цветов - на цветном.

Количество точек по горизонтали и вертикали называется разрешающей способностью монитора в данном режиме. Следует заметить, что разрешающая способность не зависит от размера экрана монитора, подобно тому, как и большой, и маленький телевизоры имеют на экране 625 строк развертки изображения.

ЧАСТО ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ МОНИТОРЫ. Наиболее широкое распространение в компьютере IBM PC получили мониторы типов MDA,CGA,Hercules,EGA и VGA.

В настоящее время мониторы MDA и CGA используются уже очень редко, так как они не обладают надлежащей разрешающей способностью, что приводит к быстрому утомлению глаз. Кроме того, не имеют возможности программной загрузки шрифтов символов, поэтому для изображения букв кириллицы в текстовом режиме приходится заменять электронные схемы, хранящие шрифты (знакогенераторы). Иногда, впрочем, можно не заменять знакогенератор, а записать в него с помощью специальных приборов нужные шрифты символов. Большинство компьютеров, выпущенных в конце 80-х годов, оснащались мониторами типа VGA.

Они обеспечивают достаточное количество изображения в текстовом и графическом режиме экрана при работе с DOS-программами.

Несколько хуже мониторы EGA,они считаются еще более устаревшими. Но для современных программ, использующих графический интерфейс взаимодействия с пользователем, разрешение VGA (640*480 точек) уже явно недостаточно.

Поэтому практически все современные компьютеры оснащаются мониторами типа Super-VGA,обеспечивающими разрешающую способность 1024*768 и 800*600.

3.4. Сканер

Сканером называется устройство, позволяющее вводить в компьютер образы изображений, представленных в виде текста, рисунков, слайдов, фотографий или другой графической информации. Кстати, несмотря на обилие различных моделей сканеров, в первом приближении их классификацию можно провести всего по нескольким признакам (или критериям). Во-первых, по степени прозрачности вводимого оригинала изображения, во-вторых, по кинематическому механизму сканера (конструкции; механизма движения), в-третьих, по типу вводимого изображения, в-четвертых, по особенностям программного и аппаратного обеспечения сканера.

Оригиналы изображений.

Вообще говоря, изображения (или оригиналы) можно условно разделить на две большие группы. К первой из них относятся называемые непрозрачные оригиналы: всевозможные фотографии, рисунки, страницы журналов и буклетов. Если вспомнить курс школьной физики, то известно, что изображения с подобных оригиналов мы видим в отраженном свете. Другое дело прозрачные оригиналы -- цветные и черно-белые слайды и негативы; в этом случае глаз (как оптическая система) обрабатывает свет, прошедший через оригинал. Таким образом, прежде всего, следует обратить внимание на то, с какими типами оригиналов сканер может работать. В частности, для работы со слайдами существуют специальные приставки.

Механизм движения.

Определяющим фактором для данного параметра является способ перемещения считывающей головки сканера и бумаги относительно друг друга. В настоящее время все известные сканеры о этому критерию можно разбить на два основных типа: ручной (hand-held) и настольный (desktop). Тем не менее, существуют также комбинированные устройства, которые сочетают в себе возможности настольных и ручных сканеров. В качестве примера можно привести модель Niscan Page американской фирмы Nisca.

Типы вводимого изображения.

По данному критерию все существующие сканеры можно подразделить на черно-белые и цветные. Черно-белые сканеры в свою очередь могут подразделяться на штриховые и полутоновые («серые»). Однако, как мы увидим в дальнейшем, полутона изображения могут также эмулироваться. Итак, первые модели черно-белых сканеров могли работать только в двухуровневом (bilevel) режиме, воспринимая или черный, или белый цвет. Таким образом, сканироваться могли либо штриховые рисунки (например, чертежи), либо двух тоновые изображения. Хотя эти сканеры и не могли работать с действительными оттенками серого цвета, выход для сканирования полутоновых изображений такими сканерами был найден. Псевдополутоновой режим, или режим растрирования (dithering), сканера имитирует оттенки серого цвета, группируя, несколько точек вводимого изображения в так называемые gray-scale-пиксели. Такие пиксели могут иметь размеры 2х2 (4 точки), 3х3 (9 точек) или 4х4 (16 точек) и т.д. Отношение количества черных точек к белым и выделяет уровень серого цвета. Например, gray-scale-пиксель размером 4х4 позволяет воспроизводить 17 уровней серого цвета (включая и полностью белый цвет). Не следует, правда, забывать, что разрешающая способность сканера при использовании gray-scale-пикселя снижается (в последнем случае в 4 раза).

Полутоновые сканеры используют максимальную разрешающую способность, как правило, только в двухуровневом режиме. Обычно они поддерживают 16, 64 или 256 оттенков серого цвета для 4-, 6- и 8-разрядного кода, который ставится при этом в соответствие каждой точке изображения. Разрешающая способность сканера измеряется в количестве различаемых точек на дюйм изображения -- dpi (dot per inch). Если в первых моделях сканеров разрешающая способность была 200--300 dpi, то в современных моделях это, как правило, 400, а то и 800 dpi. Некоторые сканеры обеспечивают аппаратное разрешение 600х1200 dpi. В ряде случаев разрешение сканера может устанавливаться программным путем в процессе работы из ряда значений: 75, 1 150, 200, 300 и 400 dpi.

Надо сказать, что благодаря операции интерполяции, выполняемой, как правило, программно, современные сканеры могут иметь разрешение 800 и даже 1600 dpi. В результате интерполяции на получаемом при сканировании изображении сглаживаются кривые линии и исчезают неровности диагональных линий. Напомним, что интерполяция позволяет отыскивать значения промежуточных величин по уже известным значениям. Например, в результате сканирования один из пикселов имеет значение уровня серого цвета 48, а соседний с ним -- 76. Использование простейшей линейной интерполяции позволяет сделать предположение о том, что значение уровня серого цвета для промежуточного пикселя могло бы быть равно 62. Если вставить все оценочные значения пикселов в файл отсканированного изображения, то разрешающая способность сканера как бы удвоится, то есть вместо обычных 400 dpi станет равной 800 dpi.

Аппаратные интерфейсы сканеров.

Для связи с компьютером сканеры могут использовать специальную 8- или 16-разрядную интерфейсную плату, вставляемую в соответствующий слот расширения. Для портативных компьютеров подходит устройство PC Card. Кроме того, в настоящее время достаточно широкое распространение получили стандартные интерфейсы, применяемые в IBM PC-совместимых компьютерах (последовательный и параллельный порты, а также интерфейс SCSI). Стоит отметить, что в случае стандартного интерфейса у пользователя не возникает проблем с разделением системных ресурсов: портов ввода-вывода, прерываний IRQ и каналов прямого доступа DMA.

По понятным причинам наиболее медленно передача данных осуществляется через последовательный порт (RS-232C). Именно поэтому в ряде последних ручных или комбинированных моделей сканеров для связи с компьютером применяется стандартный параллельный порт. Это очень удобно, например, при работе с портативным компьютером.

Программные интерфейсы и TWAIN.

Для управления работой сканера (впрочем, как и иного устройства) необходима соответствующая программа -- драйвер. В этом случае управление идет не на уровне "железа" (портов ввода-вывода), а через функции или точки входа драйвера. До недавнего времени каждый драйвер для сканера имел свой собственный интерфейс. Это было достаточно неудобно, поскольку для каждой модели сканера требовалась своя прикладная программа. Логичнее было бы наоборот, если бы с одной прикладной программой могли работать несколько моделей сканеров. Это стало возможным благодаря TWAIN.

TWAIN -- это стандарт, согласно которому осуществляется обмен данными между прикладной программой и внешним устройством (читай -- его драйвером). Напомним, что консорциум TWAIN был организован с участием представителей компаний Aldus, Caere, Eastman Kodak, Hewlett Packard & Logitech. Основной целью создания TWAIN-спецификации было решение проблемы совместимости, то есть легкого объединения различных устройств ввода с любым программным обеспечением. Конкретизируя, можно выделить несколько основных вопросов: во-первых, поддержку различных платформ компьютеров; во-вторых, поддержку различных устройств, включая разнообразные сканеры и устройства ввода видео; в-третьих, возможность работы с различными формата данных. Благодаря использованию TWAIN-интерфейса можно вводить изображение одновременно с работой в прикладной программе, поддерживающей TWAIN, например CorelDraw, Picture Publisher, PhotoFinish. Таким образом, любая TWAIN -совместимая программа будет работать с TWAIN-совместимым сканером.

В заключение стоит отметить, что образы изображений в компьютере могут храниться в графических файлах различных форматов, например TIFF, РСХ, ВМР, GIF и других. Надо иметь в ввиду, что при сканировании изображений файлы получаются достаточно громоздкими и могут достигать десятков и сотен мегабайт. Для уменьшения объема хранимой информации используется обычно процесс компрессии (сжатия) таких файлов.

Вводить графическую информацию в компьютер можно вручную. Устройств оцифровки графики много, и они очень разнообразны. Одно из них так и называется Digitiser - «оцифровщик» (обычно это название не переводят).

Дигитайзер оборудован прицельным приспособлением (лупа с перекрестием), которое оператор наводит на интересующие его точки. Если нажать кнопку на прицеле, координаты точки фиксируются. Таким способом можно ввести в компьютер характерные точки чертежа, чтобы по ним восстановить линии. Зачастую это проще, чем сканировать весь чертеж и потом восстанавливать линию из множества точек.

Матричные устройства, например телевизор, синтезируют двумерное изображение из строк, а строки - из точек. Обратным преобразованием - разложением плоскости на линии, а линий на точки (разверткой, сканированием) для передачи по последовательным линиям связи - заняты телекамеры и сканеры. Телекамера использует электронную развертку. Обычный сканер, по крайней мере, в одном из направлений, развертывает изображение механически - перемещая либо бумагу (рулонный), либо светочувствительные элементы (планшетный). Перемещать можно и весь сканер по бумаге - как правило, вручную (рисунок 3.3).

Такие сканеры намного меньше и дешевле обычных, но требуют хорошей тренировки оператора и сложных программ, компенсирующих неизбежные дрожания и перекосы. А в профессиональных издательских системах работают барабанные сканеры - лист с изображением крепится на массивном цилиндре, вращающемся перед фотоэлементами. Так меньше помех от неравномерности движения.

Рисунок 3-3. Ручной сканер

Планшетный сканер можно оборудовать устройством автоматической подачи листов. Это не только удобно, но и уменьшает перекос изображения (что особенно важно при вводе текстов).

Сканеры, в отличие от телекамер, сами подсвечивают рассматриваемую поверхность. Это гарантирует стабильное освещение и правильную цветопередачу или градации серого цвета черно-белого сканера.

Разрешающая способность современных «бытовых» сканеров 300 - 800 dpi, дорогих профессиональных - несколько тысяч. Существуют (входят в комплект большинства сканеров и иногда встраиваются в них на аппаратном уровне) программы интерполяции - расчета уровней яркости в промежуточных точках. Они позволяют формировать изображение, соответствующее разрешающей способности в 2 - 4 раза большей. Изготовители для рекламы указывают в первую очередь эту, программную, разрешающую способность, реальные возможности аппаратуры часто оказываются ниже.

Помимо ввода иллюстраций сканер можно использовать для чтения текстов. Программы оптического распознавания символов (Optical Character Recognition) пока слишком чувствительны и к разрешающей способности (причем далеко не всегда ее повышение улучшает распознавание), и к равномерности освещения. Достаточно не плохие результаты распознавания дает пакет FineReader, причем в версии 4.0 заложены возможности распознавания рукописного текста и структуры бланков, что позволяет, например, распознавать отсканированные первичные бухгалтерские документы, заполненные вручную.

Одни из лучших сканеров выпускает фирма HP. Сканеры (как и лазерные принтеры) этой фирмы стали фактически стандартом, и большинство программ изначально рассчитаны на использование именно их возможностей. Для правильного восприятия изображения зачастую нужна подстройка сканера (яркости подсветки, разрешающей способности...) программами, с ним работающими.

4. УСТРОЙСТВА ВЫВОДА

4.1. Классификация принтеров

Принтеры - устройства вывода текстовой и графической информации из персонального компьютера на бумажный носитель. В современных моделях принтеров существует возможность вывода информации на какой-либо другой носитель, например - синтетическая пленка.

Принтеры - довольно таки обширный класс устройств. Для того чтобы более полно объять этот класс устройств их нужно классифицировать. Классифицировать принтеры можно по разным признакам, например, по скорости вывода текстовой информации (этот параметр измеряется в количестве выведенных символов за единицу времени. У современных принтеров этот параметр может достигать нескольких тысяч символов в секунду), по разрешающей способности (этот параметр отражает возможность принтера выводить мелкие линии и точки и измеряется максимальным количеством линий, длина которых равна их ширине, на один квадратный сантиметр или дюйм. У современных принтеров этот параметр может достигать нескольких тысяч точек на один дюйм). Однако лучше всего (и проще) - классифицировать принтеры по принципу вывода графической и текстовой информации, т.е. по принципу их устройства.

Исторически первым типом принтеров были лепестковые принтеры. Их устройство походило на устройство печатных машинок. То есть у принтеров были такие же литеры, закрепленные на рычагах, как и у простых печатных машинок. При механическом воздействии на рычаг литеры, они под действием пружин, ударяли по бумаге через копировальную бумагу или специальную красящую ленту и оставляли на бумаге отпечаток буквы. В отличие от печатных машинок в таких принтерах рычаги приводились в движение не при помощи кнопок, а при помощи электромагнитов, включением и выключением которых управляли компьютеры. Данные принтеры имели несколько недостатков:

Они не могли выводить графическую информацию, так как имели ограниченный набор символов.

§ Низкая скорость вывода информации (около 100-200 знаков в минуту).

§ Сильный шум при работе.

§ Низкая механическая надежность, определяемая большим количеством элементов и большими ударными нагрузками, приходящимися на эти элементы.

§ Низкая скорость вывода информации заставила ученых искать способы повышения скорости печати матричных принтеров. И этот способ был вскоре найден.

Было предложено использовать вместо отдельных рычагов с литерами один диск, с выгравированными по периметру на нем литерам символов букв и знаков. Этот диск при помощи шагового двигателя поворачивался на нужный угол (так, что бы печатаемая буква или символ находилась напротив электромагнита), затем этот электромагнит включался и ударял по выбранной литере. Литера ударяла по бумаге через специальную красящую ленту, и, таким образом, получался отпечаток требуемой буквы или символа на бумаге.

Такие принтеры были способны намного быстрее выводить информацию на бумажный носитель (200-300 знаков минуту) и обладали большей механической надежностью, по сравнению с предыдущим типом принтеров.

Но эти принтеры так же обладали еще и некоторыми недостатками:

§ Невозможность вывода графической информации т.к. они тоже имели ограниченный набор символов.

§ Сильный шум при работе.

Дальнейшей разновидностью таких принтеров были принтеры, у которых литеры располагались не на диске, а на сфере. Эта сфера имела форму булавы, на каждом выступе которой была выгравирована буква. Эта сфера приводилась в движение при помощи шагового двигателя, поворотом которого выбиралась требуемая литера в ряду, и рычагом, наклон которого выбирал нужный ряд букв. После выбора нужной буквы включался электромагнит и литера ударяла по бумаге через красящую ленту, оставляя на ней отпечаток необходимой буквы или символа. Такие принтеры обладали большой скоростью выводимых на бумагу символов, но им так же были присущи и недостатки предыдущего типа принтеров, а именно сильный шум и невозможность вывода графической информации.

Два последних типа принтеров не получили широкого распространения т.к. их вскоре вытеснили более производительные матричные принтеры.

Предлагается классифицировать принтеры по пяти основным позициям:

принципу работы печатающего механизма,

максимальному формату листа бумаги,

использованию цветной печати, наличию или отсутствию аппаратной поддержки языка PostScript

скорости печати.

По принципу печати различаются матричные, струйные и лазерные (страничные) принтеры. Существует ряд других технологий печати, например сублимационная, печать за счет термопереноса, которые применяются гораздо реже. Лазерная и светодиодная технологии (в последнем случае вместо лазера и отклоняющего лазерный луч зеркала используется линейка светодиодов) во многих случаях с точки зрения конечного пользователя неразличимы. Параметр, определяющий качество печати лазерных принтеров - разрешение.

Наиболее распространены модели формата А3 и Legal (т.е. рассчитанные на лист бумаги чуть больший, чем А4). Модели, работающие с бумагой формата А3, стоят несколько дороже. Соотношение числа продаж у "узких" и "широких" принтеров постепенно изменяется в сторону первых. Большая часть моделей принтеров формата А3 использует матричный или струйный принцип печати.

По гамме воспроизводимых цветов принтеры делятся на черно-белые, черно-белые с опцией цветной печати (такие модели есть среди матричных и струйных) и цветные. Для цветных принтеров в рамках одного типа (струйных) качество печати очень существенно меняется от модели к модели. В результате и позиционируются они на рынке по-разному. Принтеры с опцией цветной печати, как правило, плохо воспроизводят страницы, на которых цветная графика соседствует с черным фоном. Последний получается путем смешения чернил нескольких основных цветов. В итоге черный цвет оказывается недостаточно насыщенным, а стоимость печати такой страницы - весьма высокой.

Для качественного воспроизведения иллюстраций, хранящихся в векторных форматах, важно наличие встроенного интерпретатора языка PostScript. Формально модели, поддерживающие язык PostScript, приблизительно на 25% дороже аналогичных, не включающих эту опцию. Однако, чтобы на практике воспользоваться преимуществами языка PostScript, приходится приобретать дополнительную память и разница в цене может оказаться весьма существенной.

По скорости печати можно выделить четыре группы: матричные принтеры без автоподачи; принтеры, обеспечивающие скорость печати до 4 стр./мин. и предназначенные для индивидуального применения; принтеры со скоростью печати до 12 стр./мин., обслуживающие рабочие группы; мощные сетевые принтеры с производительностью более 12 стр./мин. Производительность принтера - существенный фактор для организаций, где одним принтером пользуются сразу несколько человек, и практически не влияющий на потребительские предпочтения показатель, если речь заходит об индивидуальной эксплуатации печатающего устройства.

Скорость при цветной печати, как правило, значительно ниже, чем при печати одним черным цветом.

4.2. Матричный (игольчатый) принтер

Любое изображение, будь то текст или какая-либо картинка, можно воспроизвести на бумаге по точкам. На этом и основан принцип работы всех следующих типов принтеров.

Печать на бумаге в матричных принтерах осуществляется при помощи блока иголочек, приводимых в движение электромагнитами. Иголочки, ударяя по бумаге через красящую ленту, оставляют на бумаге точки. Затем блок с иголочками перемешается на некоторое расстояние и процесс повторяется. Так как расстояние между такими точками невелико, то в результате на бумаге получается изображение нужного символа или картинки.

Качество печати графической информации таких принтеров сравнимо с обыкновенными газетными фотографиями, однако, благодаря малой массе блока с иголочками, его можно довольно таки быстро перемещать по листу бумаги, что позволяет получить большие скорости вывода информации (у современных моделей матричных принтеров скорость печати достигает 1200 знаков в минуту).

Данный тип принтеров обладает следующими достоинствами:

§ высокая скорость печати

§ меньшие габариты и масса, чем у лепестковых принтеров

§ возможность вывода разнообразной графической информации

§ высокая надежность

Однако, несмотря на все эти достоинства, данные принтеры обладают следующими недостатками:

§ низкая разрешающая способность (300 точек на дюйм), и, как следствие этого, невозможность применять такие принтеры для печати высококачественных изображений

§ неприятный шум при работе

§ невозможность или сложность печати многоцветных документов

Низкая скорость печати матричных принтеров определялась в первую очередь тем, что необходимо было иголочкой совершить сильный удар по красящей ленте. Этот недостаток был исправлен в следующем классе принтеров.

Игольчатый принтер (Dot-Matrix-Printer) долгое время являлся стандартным устройством вывода для РС. В то время, когда струйные принтеры работали еще неудовлетворительно, а цена лазерных была достаточно высока, игольчатые принтеры повсеместно использовались с компьютерами. Они еще часто применяются и сегодня. Достоинства этих принтеров определяются, в первую очередь, скоростью печати и их универсальностью, которая заключается в способности работать с любой бумагой, а также низкой стоимостью печати.

Существуют 4 вида матричного принтера: 9- , 18- и 24-игольчатые принтеры и строчный принтер.

При выборе принтера всегда необходимо исходить из задач, которые будут перед ним поставлены. Если необходим принтер, который должен целый день без перерыва печатать различные формуляры, или скорость печати важнее, чем качество, то альтернативы игольчатому принтеру в настоящий момент нет.

Вообще игольчатый принтер является существенно более универсальным принтером при работе с бумагой, чем лазерный или струйный, для которых, как правило, отсутствует возможность использования бумаги в рулоне.

К параметру "скорость печати" надо относиться осторожно. Изготовители всегда указывают теоретическую скорость печати, т.е. максимально возможную скорость чернового (Draft) режима, при этом качество печати не играет роли. LQ-печать для игольчатых принтеров длиться, конечно же, дольше. Еще дольше приходится ожидать печати графики, потому что при этом набор знаков не читается из внутренней памяти (ROM) принтера, а каждая печатаемая точка должна рассчитываться.

Игольчатые принтеры оборудованы внутренней памятью (буфером), который принимает данные от РС. Объем памяти недорогих игольчатых принтеров составляет от 4 до 64 Кбайт. Хотя существуют модели, имеющие и больший объем памяти (например Seikosha SP-2415 имеет буфер размером 175 Кбайт).

Матричный принтер является механическим устройством, а работа механических узлов всегда сопровождается шумом.

4.3. Струйный принтер

История развития струйной печати насчитывает несколько десятилетий. Генеральная идея, в общем, оставалась все время неизменной - нанесение краски на бумагу или другой материал, используя преимущества жидкого красителя: легкость в нанесении и возможность образования малых объемов. Разнообразие предлагаемых способов было поистине неисчерпаемым. В итоге сформировалось четыре самостоятельных направления в развитии струйной печати, каждое из которых обладало как несомненными достоинствами, так и неизбежными недостатками.

Наиболее ранней технологией, сделавшей струйную печать доступной и относительно дешевой, была технология "сухих чернил" - "dry ink jet". Под воздействием высокой температуры частицы твердого красителя (чаще всего в этом качестве выступал графит) расплавлялись и под давлением наносились на бумагу. Этот метод до сих пор применяется в калькуляторах и некоторых типах принтеров. В настоящее время, однако, появилось интересное развитие этого метода, получившее название "сублимационной печати".

Другая разновидность струйной печати - "спарк" - технология - в целом аналогична предыдущей, но использует жидкие чернила.

Два других типа струйной печати составляют, по сути, ее современное лицо. Это пьезоэлектрическая и "пузырьковая" технологии.

Первая из них, как следует из названия, использует явление пьезоэлектричества для нанесения чернил на бумагу (пленку). Это позволяет очень точно позиционировать частицы красителя, однако требует сложного и дорогого устройства печати (картриджа).

"Пузырьковая" технология осуществляет нанесение красителя путем выталкивания частиц чернил из емкости при помощи пузырька газа, образующегося внутри картриджа в результате резкого локального повышения температуры и давления.

Именно появление и промышленная реализация "пузырьковой" технологии струйной печати явилось причинной всплеска спроса на струйные принтеры, вначале одноцветные, а впоследствии практически всегда полихромные. Окончательный выбор сделан, однако, в пользу "пузырьковой струйной печати" (bubble ink jet printing). Эту же технология в своих изделиях используют Hewlett Packard, Canon, Mannesman Tally и ряд других производителей.

Выбор в пользу именно этой технологии вполне объясним даже с обыденной точки зрения "непродвинутого" пользователя. Технология bubble ink jet позволяет реализовать печатающий узел устройства в виде дешевого съемного картриджа, она достаточно толерантна к качеству используемых чернил (хотя, разумеется, всегда предпочтительнее использовать фирменные чернила, либо чернила, рекомендованные производителем картриджа). И главное - "пузырьковая" технология обладает тем, что в мире аппаратного обеспечения именуется "масштабируемостью". Иными словами, увеличение истинного разрешения печати, скажем, вдвое, для технологии bubble ink jet есть проблема технологическая, но не принципиальная.

Качество струйной печати зависит, главным образом, от трех основных факторов: качества печатающего узла (разрешение), качества чернил (передача полутонов и цвета), типа используемого носителя (непосредственно связан с предыдущим фактором - насколько хорошо данные чернила сочетаются в данным типом бумаги или пленки).

Несомненно, первый из указанных факторов оказывает наибольшее влияние на качество печати в целом. Однако он же и вызывает наибольшие технологические трудности при реализации и оказывает решающее воздействие на конечную стоимость изделия - не в меньшую сторону, к сожалению. При этом удачный подбор чернил, эмуляции высокого разрешения и конструкция картриджа, сводящая к минимуму эффект "расплывания" чернил на бумаге позволяют достичь результатов, крайне незначительно отличающихся от тех, которые получаются при использовании более дорогого принтера с высоким истинным разрешением.

В этих типах принтеров краска непосредственно переносится на бумагу.

Принцип работы каплеструйных принтеров похож на принцип работы электронно-лучевой трубки. В таких принтерах краска наливается в специальный сосуд, имеющий в дне настолько маленькое отверстие (это отверстие называется форсунка), что в нормальных условиях краска из сосуда не вытекает. Однако при кратковременной подаче разности потенциалов между форсункой и бумагой, краска начинает вытекать небольшими каплями, которые затем ускоряются в электрическом поле, отклоняются на определенный угол системой отклоняющих пластин и попадают на бумагу, оставляя на ней след. Изображение на листе бумаги, так же как и у матричных принтеров, формируется из точек, но за счет того, что точка у каплеструйного принтера намного меньше, чем у матричного, изображение на листе бумаги получается лучшего качества.

Высокая скорость печати таких принтеров определяется тем, что нет необходимости перемещать громоздкие печатающие головки.

Достоинство таких принтеров заключается в том, что при использовании нескольких сосудов с разными красками можно получить цветное изображение.

Однако эти принтеры не нашли широкого применения за счет того, что в них используется высоковольтное напряжение. Сейчас такие принтеры можно встретить лишь где-нибудь на производстве. Они используются там, в основном, для нанесения даты изготовления (типичным примером может служить ликероводочное производство, где такими принтерами наносится дата изготовления и другая техническая информация непосредственно на бутылки с напитком).

Следующей разновидностью каплеструйных принтеров были капельные принтеры (их еще зачастую называют струйными). В таких принтерах есть головка, нижняя часть которой находится на небольшом расстоянии (около 1 мм и даже меньше) от листа бумаги. В нижней части головки на небольшом расстоянии друг от друга находятся несколько форсунок (иногда до нескольких сотен и даже тысяч), объединенных в прямоугольную матрицу. Внутри корпуса, чуть выше этих форсунок находятся микроскопические резисторы (каждый над определенной форсункой). Сосуд с краской, нагревательные резисторы и форсунки зачастую объединяются в один блок, который носит название картридж.

Краска стекает на резисторы и задерживается под ними т.к. не может просочиться через маленькие форсунки. При подаче напряжения на определенный резистор он нагревается, краска вскипает и под давлением выплескивается через форсунку. Т.к. расстояние между форсункой и бумагой невелико, то капля краски попадает в строго определенное место на листе бумаги. Затем печатающая головка перемещается на некоторое расстояние и процесс повторяется.

Большое количество форсунок обусловлено тем, что при большем количестве форсунок можно большее количество капель выплеснуть на бумагу одновременно. Это определяет скорость печати таких принтеров. Скорость печати принтеров такого типа может достигать нескольких десятков страниц формата А4 в минуту.

Разрешающая способность таких принтеров составляет до 1200 точек на дюйм.

Достоинствами этого типа принтеров являются:

§ Высокая скорость печати

§ Возможность цветной печати при использовании нескольких сосудов с разной краской

§ Высокая разрешающая способность принтеров, что позволяет получать распечатки фотографического качества

К недостаткам данных типов принтеров можно отнести:

§ Высокую стоимость расходных материалов, по сравнению с матричными принтерами

§ Низкую ремонтопригодность (ведь если засорилась форсунка или сгорел нагревательный резистор то проще будет купить новый картридж, чем починить сломанный)

В настоящее время во всем мире струйные печатающие устройства вышли на первое место по объемам продаж. Принтеры практически бесшумны, с легкостью осуществляют цветную печать. Полученные с помощью струйных принтеров распечатки обладают высоким разрешением лазерного качества.

4.4. Лазерный принтер

Несмотря на сильную конкуренцию со стороны струйных принтеров, лазерные принтеры на сегодня позволяют достигнуть более высокого качества печати.

К сожалению, цветные лазерные принтеры доступны далеко не всем. Однако радует то, что качество получаемого с их помощью изображения приближается к фотографическому, а цены имеют тенденцию к снижению. Уже сейчас можно приобрести цветной лазерный принтер менее чем за 5000 USD.

Таким образом, для получения высококачественной черно-белой распечатки следует отдавать предпочтение лазерному принтеру по сравнению со струйным. Если вы желаете получить цветное изображение, то в большинстве случаев можете быть удовлетворены цветным струйным принтером.

Уровень шума при "жужжании" лазерного принтера составляет в среднем 40 дБ. В режиме off-line это значение еще меньше.

Большинством изготовителей лазерных принтеров используется механизм печати, который применяется в ксероксах.

Альтернативой лазерному является так называемый светодиодный принтер, или LED-принтер (Light Emitting Diode). Вместо лазерных лучей, управляемых с помощью механики зеркал, барабан освещает неподвижная диодная строка, состоящая из 2500 светодиодов, которая описывает не каждую точку, а целую строку. На этом принципе работает лазерный принтер OKI.

Технологически процесс цветной печати на лазерном принтере осуществляется очень сложно, поэтому и цены на такие принтеры еще очень высоки.

Скорость печати лазерного принтера определяется двумя факторами. Первый из них - это время механической протяжки бумаги, другой - скорость обработки данных, поступающих от РС, и формирования растровой страницы для печати.

Обычно лазерный принтер оборудован собственным процессором. Как правило, для черно-белых принтеров используется микропроцессор Motorola 680000. В высокопроизводительных принтерах, например НР, используют процессор Intel 80960, имеющий тактовую частоту 33 МГц и сокращенный набор команд (RISC-архитектура).

Так как лазерный принтер является страничным принтером (т.е. он формирует для печати полную страницу, а не отдельные строки, как игольчатый или струйный) скорость печати измеряется в страницах в минуту. Средний лазерный принтер печатает 4, в лучшем случае 6 или 8 страниц в минуту. Высокопроизводительные принтеры, которые, как правило, используются в компьютерных сетях, могут печатать до 20 и более страниц в минуту.

Разрешение лазерного принтера по горизонтали и по вертикали определяется различными факторами: 1) вертикальное разрешение соответствует шагу барабана и для большинства принтеров составляет 1/600 дюйма (для более дешевых 1/300 дюйма); 2) горизонтальное разрешение определяется числом точек в одной "строке" и ограничено точностью наведения лазерного луча.

Лазерный принтер обрабатывает целые страницы, что, естественно, связано с большим количеством вычислений. Скорость печати определяется не только работой процессора, но и существенно зависит от памяти, которой оборудован принтер. Величина памяти лазерного принтера 1 Мбайт является нижней границей, более ощутима емкость памяти от 2 до 4 Мбайт. Цветные лазерные принтеры имеют еще большую память.

Как правило, большинство лазерных принтеров могут печатать на бумаге формата А4 и меньше, правда, в последнее время появились принтеры, способные печатать на листах формата А3. Кроме того, если раньше печать на рулоне считалась прерогативой лишь игольчатых принтеров, то сейчас на рынке появились модели лазерных принтеров, которые также могут использовать для работы бумагу в рулоне, например Pentax Laserfold 300E.

Некоторые лазерные принтеры, например Xerox 4320/MRP "умеют" печатать на обеих сторонах листа, а во многих дорогих моделях предусмотрена возможность их дооборудования для двусторонней печати (правда, это стоит более 500 USD).

Данный тип появился недавно. Из всех современных типов принтеров он наиболее перспективен т.к. обеспечивает высокую скорость вывода как графической, так и текстовой информации (десятки и сотни страниц формата А4 в минуту), имеет высокую разрешающую способность (от 1200 и более точек на дюйм) и может использоваться для цветной печати.