Средства мультимедиа

Скачать работу - Средства мультимедиа

Рассмотрим понятие виртуальная реальность немного подробнее, поскольку оно часто встречается в литературе, иногда не очень обоснованно.

Термин этот предложил Jaron Lanier (Ланье), который определил его как «иммерсивную и интерактивную имитацию реалистических и вымышленных сред». Иммерсивность означает полное погружение человека в мир виртуальной реальности, где он должен чувствовать свою принадлежность к нему.

Интерактивность означает возможность человека взаимодействовать с находящимися в мире виртуальной реальности объектами в реальном времени. Иными словами, виртуальная реальность — это некий иллюзорный мир, в который погружается и с которым взаимодействует человек.

Система виртуальной реальности — это совокупность имитационных программных и технических средств, обеспечивающих эти погружение и взаимодействие. Для полного погружения необходимо оградить человека от информации, поступающей из внешнего мира; необходимо ввести стимулы, побуждающие человека пребывать в виртуальном мире. Для обеспечения интерактивности необходимо, чтобы система виртуальной реальности воспринимала управляющие воздействия человека.

Побуждающие стимулы и управляющие воздействия должны быть многомодальными, то есть зрительными, звуковыми, осязательными и одоральными (использующими запахи). Для реализации таких требований в современных системах используются разнообразные звуковые и видеотехнологии, в частности объемные звуковые и видеосистемы, а также головные дисплеи — шлемы и очки-дисплеи, «нюхающие» мыши, управляющие перчатки, кибернетические жилеты и другие экзотические устройства, уже существующие сегодня. И все это в совокупности с беспроводными интерфейсами. Если исключить редкие «экзотические» устройства, то реально к средствам мультимедиа можно отнести: * устройства аудио (речевого) и видеоввода и вывода информации; * высококачественные звуковые (sound-) и видео (video-) платы; * платы видеозахвата (video grabber), снимающие изображение с видеомагнитофона или видеокамеры и вводящие его в ПК; * высококачественные акустические и видеовоспроизводящие системы с усилителями, звуковыми колонками, большими видеоэкранами; * широко распространенные уже сейчас сканеры (поскольку они позволяют автоматически вводить в компьютер печатные тексты и рисунки); * высококачественные принтеры. С большим основанием к средствам мультимедиа можно отнести и внешние запоминающие устройства большой емкости на оптических и цифровых видеодисках, часто используемые для записи звуковой и видеоинформации.

Требования к мультимедиа сегодня К средствам мультимедия предьявляются некоторые требования как к програмному обеспечению ,так и к оборудованию.С каждым годом планка поднимается всё выше и выше ,так как современного пользователя уже трудно чем-нибудь удивить и, к примеру, заставить ломать глаза у 14- ти дюймового монитора, получать из принтера чёрно-белые картинки низкого качества.И современный PC фактически является домашним кинотеатром с расширенными возможностями.

Требования к аппаратной части PC : * Персональный компьютер, работающий на микропроцессоре не ниже PIII-600 * Оперативная память (RAM) не менее 128 mb * Накопитель на жестком диске емкостью не менее 20 Gb . * Дисковод для компакт-дисков CDRW(а лучше DVD) с большими скоростями записи и чтения * Манипулятор типа 'мышь' с кнопкой «скролл» * Клавиатура , разработанная для использования с набольшим КПД * Плоский 17ти дюймовый True Color дисплей с разрешением 1024 х 768 точек * Видеоадаптер ,поддерживающий 3D графику * Цветной струйный принтер с возможностью фотопечати *Цветной сканер с глубиной цвета 48bit и разрешением 600dpi * Высококачественный аудиоадаптер и мощная акустическая система(+микрофон) * По крайней мере один LPT и один USB порт * Инфракрасный порт для подключения беспроводных устройств Требования к програмному обеспечению: Должна использоваться современная OS, к примеру Windows 9x или XP. В програмных средствах ужесточаются требования к количеству ошибок, расширении словарей с увеличением числа поддерживаемых языков при распознавании ( синтезе ) речи и текста . Увеличены возможности конвертирования файлов в различные форматы.

Возникли мощные продуктивные системы кодирования и сжатия информации.Удобные программы видеозахвата, видео и аудиовоспроизведения(видео и аудио плеер).Существует множество программ для прожига , а так же копирования лицензионных CD.Впрочем написана куча нужных и ненужных(для юзеров с изощрёнными запросами ) программ так или иначе имеющих отношение к мультимедиа.При чём развитие этих программ идёт с бешеными темпами так, что еле успеваешь обновлять soft. Системы речевого ввода и вывода информации Существует две технологии речевого общения с компьютером: * системы распознавания речи; * системы синтеза речи.

Системы распознавания речи В системах распознавания речи выполняется оцифровка звуковой информации, ее идентификация с кодами, содержащимися в электронных тезаурусных (иногда многоязычных) словарях, необходимая автоматическая коррекция кодов и генерация соответствующих им символов, слов и предложений, возможный вывод текстов на экран для ручной их коррекции (иногда звуковое воспроизведение) и запись текстов в память машины либо исполнение «услышанных» команд. По характеру распознаваемой речи системы речевого ввода можно разделить на: * системы, ориентированные на распознавание отдельных слов, команд и вопросов; * системы распознавания предложений и связной речи; * системы идентификации по образцу речи.

Системы, ориентированные на распознавание отдельных слов, команд и вопросов Системы, ориентированные на распознавание отдельных слов, команд и вопросов часто называют системами речевого управления, поскольку их основная задача — обеспечить выполнение компьютерной системой действий, задаваемых голосом.

Наибольшее распространение такие системы получили в автоматических телефонных службах. В них можно ввести голосом номер телефона вызываемого абонента или его имя; можно задать простой вопрос автоматической справочной службе.

Наиболее разработаны системы распознавания чисел, которые можно отнести к средствам распознавания первого поколения. В развитых системах такого рода человек сначала говорит свой числовой пароль, затем свой числовой идентификатор и только после этого может назвать число, кодирующее сущность запроса. К средствам распознавания второго поколения относятся системы распознавания имен.

Основаны эти системы на использовании ключевых слов (имен), хранимых, естественно, в базе данных системы.

Множество хранимых слов и ограничивает возможные имена (при вызове телефонного абонента, например) и распознаваемые команды и вопросы.

Система Voice Writer компании Curzvail позволяет распознавать около 10 000 слов английского языка, которые после идентификации преобразуются в соответствующие ASCII -последовательности и либо исполняются машиной (если это команды), либо заносятся в файл.

Система компании Charles Schwab & Co., специализирующейся на предоставлении брокерских услуг участникам фондового рынка, при обработке более 10 тыс. названий и десятков видов ценных бумаг обеспечивает при распознавании 95%-ю точность (это, конечно, очень слабо, но количество клиентов этой справочной службы не убывает). Существенно сложнее системы третьего поколения, строящие диалог с пользователем с помощью системы голосовых меню. Такие системы основаны на идее обучения: в течение некоторого времени система обучается на большом количестве типовых речевых диалогов (включающих, кстати, и слова-паразиты). В ходе этого обучения строится рабочий словарь и база данных отношений между отдельными словами.

Примером системы третьего поколения может служить Natural Dialogue System фирмы Philips, используемая швейцарской железнодорожной компанией Swiss Railwais для справочной системы, обслуживающей не только железнодорожные, но и автобусные маршруты, и паромные переправы.

Системы распознавания предложений и связной речи Системы этой группы делятся на системы раздельной диктовки и системы распознавания связной речи.

Системы раздельной диктовки проще в разработке и технической реализации, но они требуют от пользователя не совсем естественного произнесения фраз — с короткой паузой перед каждым следующим словом. К таким системам относятся, например, ViaType корпорации IBM, Dragon Dictate фирмы Dragon System. Последняя система позволяет, наряду с прочим, непосредственно надиктовывать текст в программы Word, Word Perfect, Internet Explorer, Netscape Navigator и т. д. Активный словарь системы насчитывает десятки тысяч слов и может пополняться пользователем, скажем, по его профессиональной тематике. В системе дополнительно анализируются спектральные (частотные) характеристики каждой буквы, выделяются и хранятся ее отдельные фонемы (элементы спектра). На основе этого анализа создаются фонетические модели букв и формируемых из них слов. Точность распознавания достигает 90 %, а после проверки по словарю еще значительно повышается.

Наиболее сложные проблемы возникают при распознавании связной речи. При произнесении связной речи больше сказывается эмоциональная составляющая вводимой информации, и при слитном произношении слов несколько изменяется их звучание — все это, безусловно, затрудняет распознавание.

Наиболее продвинутыми системами распознавания слитных текстов можно считать системы распознавания речи: Naturally Speaking Delux компании Dragon System, Via Voice корпорации IBM и WildFire фирмы Wildfire Communication, Voice Xpress фирмы Lernoute&Hauspie SpeechProducts. Названные системы позволяют обычно после длительной «тренировки» программы надиктовывать «своим» ПК тексты и отдельные команды, иногда даже разным операторам. Так, система ViaVoice позволяет многие виды работ на компьютере выполнять в речевом режиме. Можно надиктовывать текст (письма, отчеты, статьи) непосредственно в Windows -приложения, открывать и закрывать компьютерные файлы, ориентироваться в пределах рабочего стола. Такие речевые команды, как «file save, fale print, scroll up, scroll down» безошибочно выполняются компьютером.

Скорость ввода текста достигает 140 слов в минуту, что намного больше средней скорости ввода-информации с клавиатуры.

Системы идентификации по образцу речи Идентификация по образцу речи относится к биометрическим технологиям идентификации человека по его уникальным физическим признакам, таким как отпечатки пальцев, рисунок радужной оболочки глаз. Речь, подобно подписи, характеризуется множеством постоянных физических параметров (которые, кстати, существенно меньше меняются со временем, чем внешность человека). Цель систем идентификации по образцу речи — идентифицировать конкретного известного системе пользователя и выявить самозванца.

Взаимодействие пользователя с системой идентификации состоит из трех этапов: . * регистрации пользователя с целью запоминания особенностей его голоса и формирования для него речевой модели; * тестирования, во время которого выполняется сравнение поступившего образца речи с запомненной речевой моделью пользователя, а также возможное выявление модели самозванца из базы моделей голосов множества прочих людей; * допуска к работе в системе, если тестирование прошло успешно и пользователь назвал верный пароль.

Механизм распознавания речи Механизм распознавания речи состоит обычно из четырех основных блоков: · препроцессора; · экстрактора; · компаратора; · интерпретатора.

Препроцессор или модуль сбора данных обеспечивает приведение речевого сигнала к наиболее качественному виду (производится автоматическая регулировка усиления, подавление эхо-сигнала, фиксация наличия или отсутствия речи и интонационного конца фразы ). Экстрактор выполняет спектральный анализ сигнала.

Акустическо-фонетический поток звуков разбивается на короткие кадры (длительностью примерно по 10 мс) и выявляются спектральные характеристики каждого кадра.

Компаратор выполняет акустическое сравнение выявленных характеристик каждого кадра с имеющимися акустическо-фонетическими образцами.

Сравнение производится на уровнях выявления контекстно-независимых фонем, контекстно-зависимых фонем и моделей слов.

Интерпретатор решает задачу наилучшего разбиения полученного компаратора «алфавитного» потока на слова и фразы.

Системы синтеза речи Системы речевого вывода информации базируются либо на выборке из словаря готовых оцифрованных звуковых последовательностей, либо на синтезаторах речи. Самым простым вариантом является выборка готовых звуковых последовательностей (как в автоответчике), но ввиду большого размера «звуковых» файлов, вывод большого числа слов в этом случае практически невозможен. В таких простых системах часто используются меню, по которым пользователь может выбрать те высказывания, которые он бы хотел услышать. При наличии нужных записей в базе данных их текст озвучивается. Такие системы используются, например, в будильниках, в автомобильных навигационных системах.

Формирование речевого вывода более функционально полными синтезаторами речи выполняется в несколько этапов.

Задачей первого этапа является отфильтровать шумовые символы текста (знаки препинания, кавычки, тире, скобки ). Эта задача решается модулем нормализации, который также обрабатывает контекстно-зависимые сокращения, форматы дат, времени, денежных единиц.

Модуль преобразования на втором этапе переводит текст из орфографического в фонетический формат (из букв в звуки). Для некоторых языков, например для английского, это непростой процесс, ибо многие слова читаются не по буквам, а по особым правилам произношения отдельных буквенных сочетаний.

Модуль анализа выполняет одновременно лексикографическую и синтаксическую обработку для выбора варианта произношения, ритма и интонации.

Фонетический модуль, получив от модуля анализа фонетическое представление исходного текста, обогащает звучание речи дифтонгами, трифтонгами, четырехзвучиями и другими полезными составляющими.

Модуль обработки звука преобразует фонетические данные в звуковые сигналы: генерируемые волновые последовательности (с частотой порядка 10 кГц) модулируются фонетическим потоком. На этой стадии выполняется управление громкостью, скоростью речи, тембром голоса. Среди программ синтеза речи можно назвать шведскую систему Infovox, систему Monologue английской фирмы First Byte, систему Pro Verbe компании Elan Informatique и др.

Компьютерные средства обеспечения звуковых технологий Звуковые платы (sound blaster) используются для создания, записи и воспроизведения различных звуковых сигналов: музыки, речи, шумовых эффектов. В режиме создания звука плата действует как музыкальный инструмент. Звук, создаваемый с помощью звуковой платы, называют «синтезированным». В режиме записи звука плата производит оцифровку звуковых сигналов для последующей их записи в память компьютера. В режиме воспроизведения звука плата работает аналогично цифровому аудиоплейеру, преобразуя считанные из памяти цифровые сигналы в аналоговые звуковые.

Функционально плата содержит несколько модулей: · модуль для записи и воспроизведения звука; · модуль синтезатора звука; · модуль интерфейсов.

Модуль записи и воспроизведения звука использует для оцифровки звука аналого-цифровые преобразователи (АЦП), а для обратного преобразования — цифро-аналоговые преобразователи. На качество звука и в том и в другом случае существенно влияет разрядность преобразователей. Как происходит оцифровка? Аналоговый звуковой сигнал в АЦП измеряется через строго определенные последовательные интервалы времени (интервалы дискретизации), измеренные значения его амплитуды квантуются по уровню (заменяются близлежащими дискретными значениями сигнала) и идентифицируются соответствующими двоичными кодами.

Разрешающая способность АЦП равна наименьшему изменению аналогового сигнала, приводящему к изменению цифрового кода, то есть определяется разрядностью преобразователя, так как чем больше разрядность кода, тем больше разных дискретных значений сигнала и, соответственно, меньшие интервалы амплитуды аналогового сигнала можно отобразить этим кодом. Таким образом, качество оцифровки, а соответственно, и последующего звучания оцифрованной аудиоинформации, при прочих равных условиях, зависит от разрядности преобразования и частоты дискретизации: · разрядность преобразования определяет динамический диапазон сигнала; · частота дискретизации — верхнюю границу диапазона частот звукового сигнала.

Оцифрованный сигнал (его двоичный код) записывается в память машины. При воспроизведении оцифрованного звука в ЦАП двоичные коды заменяются соответствующими им дискретными значениями сигнала для последующего их усиления и воспроизведения через акустическую систему.

Разрядность преобразователей (и соответственно, звуковых плат) бывает разная — наиболее распространены 8- и 16-разрядные.

Образно выражаясь, 8-разрядные платы обеспечивают качество звучания, характерное для средненьких кассетных магнитофонов, а 16-разрядные — для аудиосистем на компакт-дисках.

Модуль синтезатора звука. Для синтеза звукового сигнала используется два основных метода: · синтез с помощью частотной модуляции, или FM -синтез; · синтез с использованием таблицы волн (Wave Table), или табличный WTсинтез. FM -синтез звука осуществляется с использованием специальных генераторов сигналов, называемых операторами. В операторе можно выделить два базовых элемента: фазовый модулятор и генератор огибающей.

Фазовый модулятор определяет частоту (высоту) тона, а генератор огибающей — его амплитуду (громкость). Амплитуда сигнала у разных музыкальных инструментов различна. Например, у фортепьяно при нажатии произвольной клавиши амплитуда сигнала сначала быстро возрастает (attack), затем несколько спадает (decay), после чего следует сравнительно короткий равномерный участок (sustain) и, наконец, происходит достаточно медленный спад амплитуды (release). Вышеназванные фазы сигнала реализуются именно генератором огибающей, который по первым буквам английских терминов этих фаз часто называют генератором ADSR. В общем случае, для воспроизведения голоса одного инструмента достаточно двух операторов: * первый генерирует колебания несущей частоты, то есть основной тон; * второй — модулирующую частоту, то есть обертоны. Но современные звуковые платы способны воспроизводить несколько голосов, например, синтезатор с 18 операторами может имитировать 9 разных голосов. Правда, многие 16-разрядные звуковые платы используют 4-операторные синтезаторы (например, Yamaha OPL3). Звук, синтезированный FM -методом, имеет обычно некоторый «металлический» оттенок, то есть не похож на звук настоящего музыкального инструмента. WT -синтез обеспечивает более качественное звучание. В основе этого синтеза лежат записанные заранее и хранящиеся в памяти образцы звучания музыкальных инструментов (MIDI -файлы). Синтезаторы этого типа (например, Yamaha OPL4) создают музыку путем манипулирования образцами звучания инструментов, «зашитыми» в ПЗУ платы или хранящимися на диске ПК. Лучшие звуковые платы позволяют хранить и использовать до 8 Мбайт выборок. При использовании выборок, загружаемых с диска, хорошая плата должна иметь ОЗУ емкостью не менее 1 Мбайт.

Выпускаются также табличные расширители, позволяющие увеличить массив используемых MIDI -файлов.

Модуль интерфейсов включает в себя интерфейс музыкальных инструментов, обычно MIDI (Musical Instrument Digital Interface), и средства воспроизведения звука в соответствующем формате. Кроме того, в него могут входить интерфейсы одного или нескольких дисководов CD-ROM. Через этот модуль можно проигрывать CD-ROM, разговаривать через модем и воспроизводить свою собственную компьютерную музыку. В состав многих звуковых плат, кроме названных трех модулей, включаются: * устройство смешения сигналов от различных источников — микшер; управление амплитудой смешиваемых сигналов выполняется обычно программным способом; * модемный и игровой порты, последний обеспечивает качественное звуковое сопровождение компьютерных игр; * усилители мощности сигнала с регулятором громкости (такие платы имеют два выхода: линейный — до усилителя и конечный — после усилителя). Сейчас выпускается огромное количество самых разных звуковых карт и расширителей MIDI -файлов.

Современные качественные звуковые платы соответствуют стандарту Basic General MIDI, предусматривающему поддержку 128 инстру-1йентов и многотонального исполнения — как минимум 16 каналов одновременно.

Рекомендовать какую-либо плату однозначно не представляется возможным, можно высказать лишь общие соображения: * среди недорогих одноплатных звуковых карт заслуживает внимание Sound Galaxy Waverider фирмы Aztech; * для более требовательных музыкантов рекомендуется расширитель DB50XG с любой 16-битной платой, например Sound Blaster Value; * для особых ценителей качества звучания рекомендуется плата Turtle Beath NBS-2000. Акустические системы Акустическая система (колонки) является не обязательным, но желательным компонентом мультимедийной системы — при ее использовании восприятие звуковой информации существенно улучшается.

Компьютерные акустические системы, как правило, уступают специализированным Hi-Fi -системам, но качество воспроизведения у них вполне приличное.

Акустические системы бывают пассивные и активные.

Пассивные не содержат встроенного усилителя и могут подключаться к звуковым платам, имеющим собственный усилитель (обычно 4-ваттный, по 2 Вт на канал) и регулятор громкости. Активные акустические системы оборудованы усилителем и могут подключаться как к линейному выходу звуковой платы, так и к выходу ее усилителя.

Источником питания для встроенного в колонки усилителя может являться внутренний аккумулятор или блок питания, который, в свою очередь, может быть и внутренним, и внешним. Кроме регулятора громкости активные колонки имеют обычно и 3-полосный эквалайзер.

Следует иметь в виду, что к линейному выходу звуковой платы может быть подключен линейный вход усилителя бытового аудиокомплекса.

Компьютерные средства обеспечения видеотехнологий Для работы с видеоинформацией необходимо иметь функционально более разнообразное оборудование.

Видеоконтроллеры Видеоконтроллеры (видеоадаптеры) являются внутрисистемными устройствами, преобразующими данные в сигнал, отображаемый монитором, и непосредственно управляющими мониторами и выводом информации на их экран.

Видеоконтроллер содержит: графический контроллер, растровую оперативную память (видеопамять, хранящую воспроизводимую на экране информацию), микросхемы ПЗУ, цифроаналоговый преобразователь.

Контроллер (специализированный процессор) формирует управляющие сигналы для монитора и управляет выводом закодированного изображения из видеопамяти, регенерацией ее содержимого, взаимодействием с центральным процессором.

Контроллер с аппаратной поддержкой некоторых функций, позволяющей освободить центральный процессор от выполнения части типовых операции, называется акселератором (ускорителем). Акселераторы эффективны при работе со сложной графикой: многооконным интерфейсом, трехмерной (3D) графикой . Основными компонентами специализированного процессора являются: SVGA -ядро,ядро 2 D -ускорителя , ядро 3 D -ускорителя, видеоядро, контроллер памяти, интерфейс системной шины, интерфейс внешнего порта ввода-вывода.

Аппаратно большая часть этих компонентов реализуется на одном кристалле видеоконтроллера.

Поясним некоторые компоненты. 2 D -ускоритель — устройство, осуществляющее обработку графики в двух координатах на одной плоскости. 3D -ускоритель — устройство, осуществляющее построение и обработку трехмерных (3D) изображений. В процессе формирования 3 D -изображения аппаратный 3 D -ускоритель взаимодействует с программным обеспечением. Сам же процесс имеет несколько этапов: * определение состояния объектов; * определение соответствующих текущему состоянию геометрических трехмерных моделей; * разбиение этих моделей на простые элементы — графические примитивы, в качестве которых чаще используют треугольники (именно на этом этапе подключается аппаратный З D -ускоритель); * преобразование параметров примитивов в целочисленные значения, с которыми работают аппаратные компоненты; * закраска примитивов и финальная обработка.

Основные аппаратные элементы З D -ускорителя: геометрический процессор, механизм установки и механизм закраски примитивов.

Характеристиками ускорителей являются максимальная пропускная способность (треугольников в секунду), максимальная производительность закраски (точек в секунду), скорость (кадров в секунду). Важная характеристика — емкость видеопамяти, она определяет количество хранимых в памяти пикселов и их атрибутов.

Видеоконтроллер должен обеспечить естественное качественное изображение на экране монитора, что возможно при большом числе воспроизводимых цветовых оттенков, высокой разрешающей способности и высокой скорости вывода изображения на экран. Под разрешающей способностью здесь (так же как и для мониторов) понимается то количество выводимых на экран монитора пикселов, которое может обеспечить видеоконтроллер. При разрешении 1024 х 768 на экран должно выводиться 786 432 пиксела, а при разрешении 2048 х 1536 — 3 145 728 пикселов. Для каждого пиксела должна храниться и его характеристика — атрибут.

Количество воспроизводимых цветовых оттенков (глубина цвета) зависит от числа двоичных разрядов, используемых для представления атрибута каждого пиксела.

Выделение четырех битов информации на пиксел (контроллеры CGA) позволяло отображать 24=16 цветов, 8 бит (контроллеры EGA и VGA) — 28 = 256 цветов, 16 бит (стандарт High Color), 24 и 25 бит (стандарт True Color в контроллерах SVGA), соответственно, 216 = 65 536, 224 = 16 777 216 и 225 = 33 554 432 цвета. В стандарте True Color для отображения каждого пиксела обычно используется 32 бита, из них 24 или 25 для характеристики цветового оттенка, а остальные для служебной информации.

Необходимую емкость видеопамяти для работы с графикой можно приблизительно сосчитать, умножив количество байтов атрибута на количество пикселов, выводимых на экран.

Например, в стандарте True Color при разрешающей способности монитора 1024 х 768 пикселов емкость видеопамяти должна быть не менее 2,5 Мбайт, а при разрешении 2048 х 1536 — не менее 9,5 Мбайт. При работе с текстом необходимая емкость видеопамяти существенно меньше.

Скорость вывода изображения на экран зависит от скорости обмена данными видеопамяти со специализированным процессором, цифроаналоговым преобразователем и, в несколько меньшей степени, с центральным процессором. Для увеличения скорости обмена данными видеопамяти со специализированным процессором, цифроаналоговым преобразователем используются: * увеличение разрядности и тактовой частоты внутренней шины видеоконтроллера (вплоть до 256 разрядов и 600 МГц); * новейшие быстродействующие типы оперативной памяти. В качестве видеопамяти в контроллерах могут использоваться различные типы памяти DRAM, как универсальные: SDRAM, DRDRAM, DDR SDRAM, так и особенно быстрые специализированные: SGRAM (синхронная графическая), VRAM и WRAM (двухпортовые типы видеопамяти), 3D RAM (трехмерная). Скорость обмена данными с центральным процессором определяется пропускной способностью шины, через которую осуществляется обмен. В современных компьютерах вместо шины PCI используется более скоростная шина AGP (в частности, AGP 4х). Поскольку в мониторы необходимо подавать аналоговый видеосигнал, для преобразования цифровых данных, хранимых в видеопамяти, в аналоговую форму, в видеоконтроллере предусмотрен цифроаналоговый преобразователь RAMDAC. Он отвечает за формирование окончательного изображения на мониторе. RAMDAC преобразует результирующий цифровой поток данных, поступающих от видеопамяти, в уровни интенсивности, подаваемые на соответствующие электронные пушки трубки монитора — красную, зеленую и синюю.

Помимо цифроаналоговых преобразователей для каждого цветового канала (красного, зеленого, синего), RAMDAC имеет встроенную память для хранения данных о цветовой палитре и т. д. Такие характеристики RAMDAC, как его частота и разрядность, непосредственно также определяют качество изображения. От частоты зависит, какое максимальное разрешение и при какой частоте кадровой развертки монитора сможет поддерживать видеоконтроллер.

Разрядность определяет, сколько цветов может поддерживать видеоконтроллер.

Наиболее распространено 8-битное представление характеристики пиксела на каждый цветовой канал монитора (суммарная разрядность 24). В видеоконтроллере имеются микросхемы ПЗУ двух типов: * содержащие видеоBIOS — базовую систему ввода-вывода, используемую центральным процессором для первоначального запуска видеоконтроллера; * содержащие сменные матрицы знаков, выводимых на экран монитора.

Многие видеокарты имеют электрически перепрограммируемые ПЗУ (EEPROM, Flash ROM), допускающие перезапись информации пользователем под управлением специального драйвера, часто поставляемого вместе с видеоадаптером. Таким образом, можно обновлять и видеоBIOS, и экранные шрифты. *сновные характеристики видеоконтроллера: * режимы работы (текстовый и графический); * воспроизведение цветов (монохромный и цветной); * число цветов или число полутонов (монохромный); * разрешающая способность (число адресуемых на экране монитора пикселов по горизонтали и вертикали); * емкость и число страниц в буферной памяти (число страниц — это число запоминаемых текстовых экранов, любой из которых путем прямой адресации может быть выведен на отображение в мониторе); * размер матрицы символа (количество пикселов в строке и столбце матрицы, формирующей символ на экране монитора); * разрядность шины данных, определяющая скорость обмена данными с системной шиной и т. д.

Общепринятый стандарт формируют следующие видеоконтроллеры: * Hercules — монохромный графический адаптер; * MDA — монохромный дисплейный адаптер (Monochrome Display Adapter); * MGA — монохромный графический адаптер (Monochrome Graphics Adapter); * CGA — цветной графический адаптер (Color Graphics Adapter); * EGA — улучшенный графический адаптер (Enhanced Graphics Adapter); * VGA — видеографический адаптер (Video Graphics Adapter), иногда его называют видеографической матрицей (Video Graphics Array); * SVGA — улучшенный видеографический адаптер (Super VGA); * PGA — профессиональный графический адаптер (Professional GA). В настоящее время практически используются видеоконтроллеры только типа SVGA. Современные SVGA -видеоконтроллеры поддерживают разрешение до 2048 х 1536, число цветовых оттенков более 16,7 млн (наиболее продвинутые 32-разрядные — более 33 млн), имеют емкость видеобуфера до 64 Мбайт.

Видеоконтроллер устанавливается на материнской плате как видеокарта в свободный разъем AGP или PCI. Некоторые видеокарты имеют вход для подключения телевизионной антенны (TV-in) и тюнер, то есть позволяют через ПК просматривать телепередачи, видеофильмы с видеомагнитофона и видеокамеры; ряд видеокарт имеют разъем для подключения телевизора (TV-out), для просмотра видео. Плата видеозахвата (video grabber, видеограббер) выполняет захват кадров видео, их преобразование (в то числе и оцифровку) и запись в память компьютера. Платы видеозахвата бывают двух типов: * грабберы кадров (frame grabber) предназначены для захвата неподвижных изображений; * платы захвата (capture board) могут захватывать целые видеофильмы. Они позволяют получать с видеокамеры или видеомагнитофона, а при наличии тюнера и с антенны отдельные телевизионные кадры и их связанные последовательности для дальнейшей обработки в компьютере и вывода на принтер или обратно на видео. При оцифровке видеосигнала формируются огромные массивы информации. Поэтому возникают серьезные проблемы с динамикой процесса, ибо для пересылки одного 256-цветного полноэкранного изображения с разрешающей способностью 1024 х 760 пикселов необходимо передать около 1 Мбайт данных, что может потребовать до 10 с и более. Даже при слабом разрешении 640 х 480 пикселов объем данных все равно велик — чуть меньше 0,5 Мбайт. В связи с этим размеры кадров платами видеозахвата уменьшаются: например, при разрешающей способности всего экрана 640 х 480 кадр имеет размер 80 х 60,160 х 120 (одна шестнадцатая часть экрана, используемая обычно для видео в среде Windows 98), 240 х 180 или 320 х 240 (в пикселах). Существуют высококачественные платы (Creativ Lab Video Blaster и т. д.), которые могут воспроизводить видеокадры в полный экран, но и они, как правило, не могут осуществлять полноэкранный захват. Ввиду большого объема видеофайлов, они при передаче и записи в память сжимаются (выполняется компрессия видеоданных); при воспроизведении картинки выполняется обратная процедура — декомпрессия. В настоящее время существует несколько методов сжатия данных, реализуемых как программно, так и аппаратно.

Средства сжатия данных обычно называют КОДЕКами (CODEC — Compressor-DECompressor). Широкое распространение получили, например КОДЕКи: Motion JPEG-INDEO, Cinepak и т. д. Платы видеозахвата второго типа, несмотря на указанные трудности, открывают широкие перспективы по созданию и обработке динамических изображений в реальном масштабе времени — живого видео.

Видеотерминальные устройства Видеотерминальные устройства предназначены для оперативного отображения текстовой и графической информации в целях визуального восприятия ее пользователем.

Видеотерминал состоит из видеомонитора (дисплея) и видеоконтроллера (видеоадаптера). Видеоконтроллеры входят в состав системного блока ПК (находятся на видеокарте, устанавливаемой в разъем материнской платы), а видеомониторы — это внешние устройства ПК. Видеомонитор, дисплей или просто монитор — устройство визуализации информации на экране. В стационарных ПК пока еще чаще всего информация визуализируется на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), в портативных ПК — на плоских индикаторах.

Видеоконтроллер предназначен для преобразования данных в сигнал, отображаемый монитором, и для управления работой монитора.

Видеомониторы на базе ЭЛТ В состав монитора входят: * электронно-лучевая трубка; * блок разверток; * видеоусилитель; * блок питания и т. д.

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ, CRT, Cathode Ray Tube, катодно-лучевая трубка) представляет собой запаянную вакуумную стеклянную колбу, дно (экран) которой покрыто слоем люминофора, а в горловине установлена электронная пушка, испускающая поток электронов. С помощью формирующей и отклоняющей систем поток электронов модулируется для отображения нужного символа и направляется на нужное место экрана.

Энергия, выделяемая попадающими на люминофор электронами, заставляет его светиться.

Светящиеся точки люминрфора формируют изображение, воспринимаемое визуально. В компьютерах применяются монохромные и цветные мониторы.

Монохромные мониторы Монохромные мониторы существенно дешевле цветных, имеют более четкое изображение и большую разрешающую способность, позволяют отобразить десятки оттенков «серого цвета», менее вредны для здоровья человека.

Поэтому многие профессиональные программисты предпочитают именно их.

Наибольшую разрешающую способность с хорошей передачей полутонов из применяемых в настоящее время мониторов имеют монохромные композитные мониторы с черно-белым изображением типа «paper white» (используемые часто в настольных издательских системах); их разрешающая способность при совместной работе с хорошим видеоадаптером превышает 1600 х 1200 пикселов.

Цветные мониторы В цветном CRT -мониторе используются три электронные пушки, в отличие от одной пушки, применяемой в монохромных мониторах.

Каждая пушка отвечает за один из трех основных цветов: красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue), путем смешивания которых создаются все остальные цвета и цветовые оттенки, вплоть до 16 млн разных оттенков, предусмотренных стандартом True Color. Люминофор цветной трубки содержит мелкие группы точек, в каждой из которых имеются три вида элементов (отсюда и название группы из люминофорных элементов — триады), светящихся этими основными цветами, а поток электронов от каждой электронной пушки направляется на соответствующие группы точек. Такие мониторы иногда называют RGB -мониторами, по первым буквам названия основных цветов, формирующих спектр.

Электронный луч, предназначенный для красных люминофорных элементов, не должен влиять на люминофор зеленого или синего цвета. Чтобы добиться такого действия, используется специальная маска, структура которой зависит от типа кинескопов разных производителей, обеспечивающая дискретность (растровость) изображения. ЭЛТ можно разбить на два класса: · с дельтаобразным расположением электронных пушек; · с планарным расположением электронных пушек. Часто ЭЛТ (трубки) с планарным расположением электронных пушек называют также ЭЛТ с самосведением лучей, так как воздействие магнитного поля земли на три планарно расположенных луча практически одинаково, и при изменении положения трубки относительно этого поля не требуется производить дополнительные регулировки. В этих трубках применяются маски двух типов: * «Shadow Mask» (теневая маска); * «Slot Mask» (щелевая маска). Теневая маска — это самый распространенный тип масок для CRT -мониторов. Теневая маска состоит из металлической сетки перед экраном стеклянной трубки с люминофорным слоем.

Отверстия в металлической сетке обеспечивают точное попадание луча только на требуемые люминофорные элементы и только в определенных областях.

Минимальное расстояние между люминофорными элементами одинакового цвета называется dot pitch (шаг точки). Теневая маска применяется во многих современных мониторах, в частности фирм Hitachi, Panasonic, Daewoo, LG, Nokia, ViewSonic. Щелевая маска состоит из параллельных металлических проводников перед экраном стеклянной трубки с люминофорным слоем. Щели между проводниками обеспечивают точное попадание луча на требуемые полосы экрана.

Люминофорные элементы расположены в вертикальных эллиптических ячейках, а маска сделана из вертикальных линий.

Вертикальные полосы фактически разделены на эллиптические ячейки, которые содержат группы из люминофорных элементов трех основных цветов.

Минимальное расстояние между двумя ячейками называется slot pitch (щелевой шаг). Щелевая маска используется, помимо мониторов фирмы NEC (разработчика данной технологии), в мониторах фирм Panasonic с плоской трубкой PureFlat и LG с плоской трубкой Flatron. Фирма Sony разработала плоские трубки с апертурной решеткой (Aperture Grill), которые более известны как трубки Trinitron. Апертурная решетка представляет из себя металлическую решетку из вертикальных линий.

Вместо эллиптических ячеек экран содержит серию нитей, состоящих из люминофорных элементов трех основных цветов, выстроенных в виде вертикальных полос. Такая система дает высокую контрастность изображения и хорошую насыщенность цветов, что вместе обеспечивает высокое качество мониторов с трубками на основе этой технологии. Маска, применяемая в трубках фирмы Sony, а также СТХ, Mitsubishi, ViewSonic, представляет собой тонкую фольгу, на которой прорезаны тонкие вертикальные линии. Она держится на горизонтальной (в больших мониторах — на нескольких) проволочке, тень от которой видна на экране. Эта проволочка применяется для гашения колебаний и называется damper wire. Минимальное расстояние между двумя одноцветными нитями на экране называется шагом полосы (strip pitch). В качестве цветных мониторов используются также композитные цветные мониторы, обеспечивающие и цвет и графику, но с довольно низкой разрешающей способностью. RGB -мониторы являются более качественными, обладающими высокой разрешающей способностью и графики и цвета, используют для каждого из основных цветовых сигналов свой провод (в композитных — все три цветовых сигнала идут по одному проводу). RGB -мониторы работают совместно с цветным графическим контроллером. Три типа видеомониторов: CD (Color Display), ECD (Enhanced CD) и PGS (Professional Grafics System) определяли стандарт цветных мониторов широкого применения, но в настоящее время заслуживают внимания только последние из них.

Видеомониторы на плоских панелях Видеомониторы на плоских панелях (ВМПП) весьма разнообразны.

Сейчас применяются: * мониторы на жидкокристаллических индикаторах (LCD - Liquid Cristal Display); * плазменные мониторы (PDP - Plasma Display Panels); * электролюминесцентные мониторы (FED - Field Emission Display); * самоизлучающие мониторы (LEP - Light Emission Plastics). Мониторы на жидкокристаллических индикаторах PRIVATE 'TYPE=PICT;ALT=Fergason'

Первый рабочий жидкокристаллический дисплей был создан Фергесоном (Fergason) в 1970 году. До этого жидкокристаллические устройства потребляли слишком много энергии, срок их службы был ограничен, а контраст изображения был удручающим. На суд общественности новый ЖК-дисплей был представлен в 1971 году и тогда он получил горячее одобрение.

Жидкие кристаллы (Liquid Crystal) - это органические вещества, способные под напряжением изменять величину пропускаемого света.

Жидкокристаллический монитор представляет собой две стеклянных или пластиковых пластины, между которыми находится суспензия.

Кристаллы в этой суспензии расположены параллельно по отношению друг к другу, тем самым они позволяют свету проникать через панель. При подаче электрического тока расположение кристаллов изменяется, и они начинают препятствовать прохождению света. ЖК технология получила широкое распространение в компьютерах и в проекционном оборудовании.

Отметим, что первые жидкие кристаллы отличались своей нестабильностью и были мало пригодными к массовому производству.

Реальное развитие ЖК технологии началось с изобретением английскими учеными стабильного жидкого кристалла - бифенила (Biphenyl). Жидкокристаллические дисплеи первого поколения можно наблюдать в калькуляторах, электронных играх и в часах. PRIVATE 'TYPE=PICT;ALT=Sony N50' Существует два вида ЖК мониторов: · · TFT (thin film transistor - на тонкопленочных транзисторах), также их называют соответственно пассивными и активными матрицами. Такие мониторы состоят из следующих слоев: поляризующего фильтра, стеклянного слоя, электрода, слоя управления, жидких кристаллов, ещё одного слоя управления, электрода, слоя стекла и поляризующего фильтра.

PRIVATE 'TYPE=PICT;ALT=' В первых компьютерах использовались восьмидюймовые (по диагонали) пассивные черно-белые матрицы. С переходом на технологию активных матриц, размер экрана вырос.

Практически все современные ЖК мониторы используют панели на тонкопленочных транзисторах, обеспечивающих яркое, четкое изображение значительно большего размера. Как работает ЖК монитор PRIVATE 'TYPE=PICT;ALT=' При нормальных условиях, когда нет электрического заряда, жидкие кристаллы находятся в аморфном состоянии. В этом состоянии жидкие кристаллы пропускают свет.

Количеством света, проходящего через жидкие кристаллы, можно управлять с помощью электрических зарядов - при этом изменяется ориентация кристаллов. Как и в традиционных электроннолучевых трубках, пиксель формируется из трех участков - красного, зеленого и синего. А различные цвета получаются в результате изменения величины соответствующего электрического заряда (что приводит к повороту кристалла и изменению яркости проходящего светового потока). TFT экран состоит из целой сетки таких пикселей, где работой каждого цветового участка каждого пикселя управляет отдельный транзистор.

Именно здесь стоит поговорить о разрешении. Для нормального обеспечения экранного разрешения 1024х768 (режим SVGA) монитор должен располагать именно таким количеством пикселей.

Почему именно ЖК? Жидкокристаллические мониторы обладают совершенно иным стилем. В традиционных электроннолучевых мониторах формообразующим фактором был кинескоп. Его размер и форму нельзя было изменять. В ЖК мониторах кинескопа нет, поэтому можно производить мониторы любой формы.

Сравните 15-дюймовый ЭЛТ-монитор весом 15 кг с жидкокристаллической панелью глубиной (вместе с подставкой) менее 15 см и весом 5-6 кг.

Преимущества таких мониторов понятны. Они не такие громоздкие, не имеют проблем с фокусировкой, а их четкость облегчает работу на высоких разрешениях экрана, пусть даже его размер не так велик.

Например, даже 17-дюймовый жидкокристаллический монитор прекрасно показывает в разрешении 1280х1024, тогда как даже для 18-дюймовых ЭЛТ-мониторов это предел. К тому же, в отличие от ЭЛТ-мониторов, большинство ЖК - цифровые. Это означает, что графической карте с цифровым выходом не придется производить цифроаналоговые преобразования, какие она производит в случае с ЭЛТ-монитором.

Теоретически, это позволяет более тщательно передавать информацию о цвете и о местоположении пикселя. В то же время, если подключать ЖК монитор к стандартному аналоговому VGA выходу, придется проводить аналого-цифровые преобразования (ведь ЖК-панели - это цифровые устройства). При этом могут возникнуть различные нежелательные артефакты.

Теперь, когда приняты соответствующие стандарты и все большее количество карт обеспечивается цифровыми выходами, ситуация значительно упростится. PRIVATE 'TYPE=PICT;ALT=Eizo Nano' Преимущества ЖК мониторов · · · · легкие и не такие объемные; · Среди других отличий: Разрешение: ЭЛТ-мониторы могут работать на нескольких разрешениях в полноэкранном режиме, когда ЖК монитор может работать только с одним разрешением.

Меньшие разрешения возможны лишь при использовании части экрана. Так, например, на мониторе с разрешением 1024х768 при работе в разрешении 640х480 будет задействовано лишь 66% экрана.

Измерение диагонали: размер диагонали видимой области ЖК монитора соответствует размеру его реальной диагонали. В ЭЛТ-мониторах реальная диагональ теряет за рамкой монитора более дюйма.

Сведение лучей: в жидкокристаллических мониторах каждый пиксель включается или выключается отдельно, поэтому не возникает никаких проблем со сведением лучей, в отличие от ЭЛТ-мониторов, где требуется безукоризненная работа электронных пушек.

Сигналы: ЭЛТ-мониторы работают на аналоговых сигналах, а ЖК мониторы используют цифровые сигналы.

Отсутствие мерцания: качество изображения на ЖК мониторах выше, а при работе нагрузка на глаза меньше - сказывается ровная плоскость экрана и отсутствие мерцания.

Плазменные мониторы Прообразом для создания плазменных экранных матриц (Plasma Display Panels) стали самые обычные лампы дневного освещения.

Плазменные мониторы состоят из полой стеклянной панели, заполненной газом. На поверхность внутренней стороны стенок выведены микроскопические электроды, образующие две симметричные матрицы, а снаружи эта конструкция покрыта слоем люминофора. Когда на контакты подается ток, между ними возникает крошечный разряд, который заставляет светиться (в ультрафиолетовой части спектра) располагающиеся рядом молекулы газа.

Следствием этого является освещение участка люминофора, как это происходит в обычных ЭЛТ-мониторах.

Основные плюсы этой технологии это: во-первых, плазменные мониторы выгодно отличаются от своих конкурентов высокой яркостью и контрастностью изображения; во-вторых, в их габаритах составляющая толщины представляет собой ничтожно малую долю.

Основные минусы, не позволяющие использовать эту технологию для производства мониторов, это низкая разрешающая способность и крайне высокая энергоемкость. Кроме того, стоимость таких устройств является заоблачной для массового пользователя. Да и проблемы с цветопередачей для PDP также актуальны, как и для всех прочих решений, отличных от ЭЛТ. Электролюминесцентные мониторы Электролюминесцентные мониторы (FED — Field Emission Display) в качестве панели используют две тонкие стеклянные пластины с нанесенными на них прозрачными проводами. На одну из этих пластин нанесен слой люминофора. Пластины складываются так, что провода пластин пересекаются, образуя сетку. Между пересекающимися проводами образуются пикселы. На пару пересекающихся проводов подается напряжение, создающее электрическое поле, достаточное для возбуждения свечения люминофора в пикселе, находящемся в месте пересечения.

Самоизлучающие мониторы Самоизлучающие мониторы (LEP — Light Emission Plastics) используют в качестве панели полупроводниковую пластину, элементы которой под действием электрического тока начинают светиться.

Конструкция панели примерно такая же, как панели FED, но через полупроводниковые пикселы пластины пропускается ток (а не создается электрическое поле). На сегодняшний день имеются монохромные (желтого свечения) LEP -дисплеи, приближающиеся по эффективности к дисплеям LCD, но уступающие им по сроку службы.

Удалось создать органический полупроводник, имеющий широкий спектр излучения — в диапазоне от синего до инфракрасного с эффективностью (коэффициентом полезного действия по мощности) излучения порядка 1 %. Фирмы С D Т и Seiko-Epson планируют в ближайшее время на основе этого материала создать полноразмерный цветной дисплей.

Достоинства LEP -панелей: * пластик сам излучает свет, поэтому не нужна подсветка как в LCD -мониторе; * LEP -монитор обеспечивает 180-градусный угол обзора; * LEP -дисплей работает при низком напряжении питания (менее 3 В) и имеет малый вес, поэтому их можно использовать в портативных ПК. L ЕР-дисплей обладает крайне малым временем переключения (менее 1 мс), его можно использовать для воспроизведения видеоинформации.

Принтеры Печатающие устройства (принтеры) — это устройства вывода данных из компьютера, преобразующие ASCII -коды и битовые последовательности в соответствующие им графические символы и фиксирующие эти символы на бумаге.

Принтеры являются наиболее развитой группой ВУ ПК, насчитывающей до 1000 различных модификаций.

Принтеры различаются между собой по следующим показателям: * цветности (черно-белые и цветные); * способу формирования символов (знакопечатающие и знакосинтезирующие); * принципу действия (матричные, струйные, лазерные, термические); * способами печати (ударные, безударные) и формирования строк (последовательные, параллельные); * ширине каретки (с широкой 375-450 мм и узкой 250 мм кареткой); * длине печатной строки (80 и 132-136 символов); * набору символов (вплоть до полного набора символов ASCII); * скорости печати; * разрешающей способностью Внутри ряда групп можно выделить по несколько разновидностей принтеров; например, широко применяемые в ПК матричные знакосинтезирующие принтеры по принципу действия могут быть ударными, термографическими, электрографическими, электростатическими, магнитографическими ; собственно говоря, и струйные принтеры также являются матричными. Среди ударных принтеров наиболее распространены игольчатые (матричные), но в локальном варианте, без компьютера, еще встречаются и литерные, шаровидные, лепестковые (типа «ромашка») и т. д.

Печать у принтеров может быть посимвольная, построчная, постраничная. Скорость печати варьируется от 10-300 зн/с (ударные принтеры) до 500-1000 зн/с и даже до нескольких десятков (до 20) страниц в минуту (безударные лазерные принтеры); разрешающая способность — от 3-5 точек на мм до 30-40 точек на мм (лазерные принтеры). Принтеры могут работать в двух режимах — текстовом и графическом. * в текстовом режиме на принтер посылаются коды символов, которые следует распечатать, причем контуры символов выбираются из знакогенератора принтера; * в графическом режиме на принтер пересылаются коды, определяющие последовательность и местоположение точек изображения. Для текстовой печати в общем случае имеются следующие режимы, характеризующиеся различным качеством печати: * режим черновой печати (Draft); * режим печати, близкий к типографскому (NLQ — Near Letter Quality); * режим с типографским качеством печати (LQ — Letter Quality); * сверхкачественный режим (SLQ — Super Letter Quality). В текстовом режиме принтеры обычно поддерживают несколько шрифтов и их разновидностей, среди которых получили широкое распространение roman (мелкий шрифт пишущей машинки), italic (курсив), bold-face (полужирный), expanded (растянутый), elite (полусжатый), condenced (сжатый), pica (прямой шрифт — цицеро), courier (курьер), san serif (рубленый шрифт сенсериф), serif (сериф), prestige elite (престиж-элита) и пропорциональный шрифт (ширина поля, отводимого под символ, зависит от ширины символа). Желательно, чтобы принтер был русифицированным, то есть своими средствами обеспечивал печать русских букв — кириллицы; в противном случае в текстовом режиме потребуется подключение в ПК специальных драйверов.

Многие принтеры позволяют реализовать: * эффективный вывод графической информации (с помощью символов псевдографики); * сервисные режимы печати: плотная печать, печать с двойной шириной, с подчеркиванием, с верхними и нижними индексами, выделенная печать (каждый символ печатается дважды) и печать за два прохода (второй раз символ печатается с незначительным сдвигом); * многоцветную (до 100 различных цветов и оттенков) печать.

Основными характеристиками принтеров являются: * Разрешающая способность или просто разрешение.

Разрешение при печати чаще всего измеряется числом элементарных точек (dots), которые размещаются на одном дюйме — dpi — dots per inch (inch — дюйм равен примерно 2,54 см) или на одном миллиметре — точек на миллиметр бумаги.

Например, разрешение 1440 dpi означает, что на длине одного дюйма бумаги размещается 1440 точек. Чем больше число разрешения, тем точнее воспроизводятся детали изображения. Однако при этом соответственно возрастает и время печати (исключение, лазерные принтеры). * Скорость печати.

Единицей измерения скорости печати информации служит величина количество символов в секунду — cps (characters per second), а при листовой печати — страниц в минуту —ррт (pages per minute,). Матричные принтеры В матричных принтерах изображение формируется из точек ударным способом, поэтому их более правильно называт ударно-матричные принтеры, тем более что и прочие типы знакосинтезирующих принтеров тоже чаще всего используют матричное формирование символов, но безударным способом. Тем не менее «матричные принтеры» — это их общепринятое название, поэтому и будем его придерживаться. В игольчатых (ударных) матричных принтерах печать точек осуществляется тонкими иглами, ударяющими бумагу через красящую ленту.

Каждая игла управляется собственным электромагнитом.

Печатающий узел перемещается в горизонтальном направлении, и знаки в строке печатаются последовательно.

Многие принтеры выполняют печать как при прямом, так и при обратном ходе.

Количество иголок в печатающей головке определяет качество печати.

Недорогие принтеры имеют 9 иголок.

Матрица символов в таких принтерах имеет размерность 7x9 или 9x9 точек. Более совершенные матричные принтеры имеют 18 и даже 24 иглы.

Качество печати матричных принтеров определяется также возможностью вывода точек в процессе печати с частичным перекрытием за несколько проходов печатающей головки. В принтерах с различным числом иголок разные режимы печати реализуются по-разному. В 9-игольчатых принтерах печать в режиме Draft выполняется за один проход печатающей головки по строке. Это самый быстрый режим печати, но зато имеет самое низкое качество. Режим NLQ реализуется за два прохода: после первого прохода головки бумага протягивается на расстояние, соответствующее половинному размеру точки; затем совершается второй проход с частичным перекрытием точек. При этом скорость печати уменьшается вдвое.

Переключение режимов работы матричных принтеров и смена шрифтов может осуществляться как программно, так и аппаратно путем нажатия имеющихся на устройствах клавиши и/или соответствующей установки переключателей.

Быстродействие матричных принтеров при печати текста в режиме Draft находится в пределах от 100 до 500 cps, что соответствует примерно двум страницам в минуту (с учетом смены листов). У специальных, дорогих принтеров доходит и до 1000 cps. Разрешающая способность до 360 х 360 dpi (первая цифра по вертикали, вторая -по горизонтали). Достоинства матричных принтеров: низкая стоимость как самого принтера, так и расходных материалов для него; возможность одновременной печати нескольких копий.

Недостатки: невысокие качество и скорость печати, а также шум при печати.

Струйные принтеры Это самые распространенные в настоящее время принтеры.

Струйные принтеры в печатающей головке вместо иголок имеют тонкие трубочки — сопла, через которые на бумагу выбрасываются мельчайшие капельки красителя (чернил). Это безударные печатающие устройства.

Матрица печатающей головки обычно содержит от 12 до 64 сопел. В последние годы в их совершенствовании достигнут существенный прогресс: при формировании изображения используют направленное взрывоподобное распыление капелек чернил на бумагу при помощи мельчайших сопел печатающей головки - так называемой «пузырьковой» технологии струйной печати.

Технически процесс распыления выглядит следующим образом. В стенку сопла встроен электрический нагревательный элемент, температура которого при подаче электрического импульса резко возрастает за 5-10 мкс. Все чернила, находящиеся в контакте с нагревательным элементом, мгновенно испаряются, что вызывает резкое повышение давления, под действием которого чернила выстреливаются из сопла на бумагу. После «выстрела» чернильные пары конденсируются, в сопле образуется зона пониженного давления и в него всасывается новая порция чернил. Эта новая технология произвела переворот в мире струйных принтеров, позволив почти на порядок увеличить их разрешающую способность (до 600-1440 dpi). В настоящее время на рынке струйных принтеров доминируют изделия фирм Epson, Hewlett Packard, Canon, Lexmark. Технологии термической пузырьковой печати придерживается большинство фирм производителей принтеров, в том числе Canon, Hewlett Packard, Lexmark . Фирма Epson разработала и применяет несколько модифицированный вариант этой печати: используется оригинальная пьезоэлектрическая технология MicroPiezo, в основе которой лежат свойства пьезокристалла.

Печатающая головка принтера содержит многочисленные маленькие пьезокристаллы, размещенные у оснований сопел головки. Под действием электрического тока кристалл может изменять форму с большой скоростью, создавая механическое давление в сопле и тем самым заставляя чернила выстреливать на поверхность бумаги.

Данная технология позволяет управлять процессом формирования точки (форма и размер) и позиционированием ее на листе.

Технология MicroPiezo обеспечивает разрешение печати также до 1440 dpi. Струйные принтеры, используя большее количество сопел в пишущей головке, выполняют и цветную печать, но разрешающая способность при этом по сравнению с черно-белыми уменьшается примерно в два раза. Для создания цветного изображения используется обычно принятая в полиграфии цветовая схема CMYK, включающая четыре базовых цвета: Cyan — голубой, Magenta — пурпурный, Yellow — желтый, Key -ведущий (черный). Сложные цвета образуются смешением базовых.

Качество печати великолепное — полноцветный плакат практически неотличим от типографского.

Основные достоинства струйных принтеров: * высокое качество печати, для принтеров с большим количеством сопел — до 720 х 1440 dpi (у лучших принтеров до 1200 х 2880 dpi, величина, характерная для лазерных принтеров); * высокая скорость печати — до 10 ррт; * использование обычной бумаги, хотя и хорошей плотности , чтобы не растекались чернила; * бесшумность работы.

Основными недостатками струйных принтеров являются: * опасность засыхания чернил внутри сопла, что иногда приводит к необходимости замены печатающей головки; * высокая стоимость расходных материалов, в частности, баллончика для чернил, особенно если он объединен с печатающей головкой и заменяется совместно с ней (такая конструкция характерна для термоструйных головок). Характеристики некоторых струйных принтеров

Параметр	Технология печати	Разрешение, точек на дюйм	Скорость печати, страниц в минуту	Форматы носителей
HP DeskJet 695C	Струйная термическая печать	Наилучший режим ч/б печати 600 х 600. Наилучший режим цветной печати 300 х 300 на обычной бумаге	Режим ч/б печати — 3, режим цветной печати — 0,8	А4, А5, В5, конверты и др.
Canon BJC-1000	Струйная термическая печать	720 х 360	Одноцветный текст — до 4. Цветная графика — до 0,6	А4, В5, карточки 4' х 6', конверты и др.
Epson Stylus 440	Пьезоэлектрическая струйная печать	Максимально 720 х 720	До 4 для черного текст, до 3 для цветного текста	А4, В5, конверты и др.
Lexmark ColorJet1100	Струйная термическая печать	600 х 600	3,5 — монохромный черновой, 1,5 — цветная черновая печать	А4, В5
Xerox XJ6C	Струйная термическая печать	600 х 600 на обычной бумаге, 1200x600 на глянцевой бумаге для струйной печати	До 5 черно-белых. До 2,5 цветных	А4, А5, В5, конверты и др.

Лазерные принтеры Лазерные принтеры обеспечивают наиболее качественную печать с наивысшим разрешением и скоростью. В них применяется электрографический способ формирования изображений, используемый в одноименных копировальных аппаратах.

Выпускаются лазерные принтеры двух основных модификаций: лазерные и светодиодные. В лазерных принтерах для создания сверхтонкого светового луча, вычерчивающего на поверхности предварительно заряженного светочувствительного барабана контуры невидимого точечного электронного изображения, служит лазер. В светодиодных принтерах — LED -принтерах (LED — Light Emitting Diode) — роль лазерного луча выполняет светодиодная панель.С засвеченных на поверхности барабана лучом лазера или светодиодами точек стекает электрический заряд. После проявления электронного изображения порошком красителя (тонера), налипающего на разряженные участки, выполняется печать — перенос тонера с барабана на бумагу и закрепление изображения на бумаге разогревом тонера до его расплавления.

Широко используются и цветные лазерные принтеры.

Цветная печать обеспечивается использованием разноцветного тонера по модели CMYK. Если сравнить лазерные и светодиодные принтеры между собой, то можно сказать следующее.

Теоретически светодиодная технология более надежна, поскольку является более простой. Ведь недаром фирма OKI дает на светодиодные панели в своих принтерах пожизненную гарантию. Кроме того, принтеры со светодиодной панелью более компактны.

Однако на практике большинство производителей предпочитает лазерную технологию: светодиодную технологию используют только фирмы OKI и Panasonic. Лазерные принтеры работают быстрее, а светодиодные более дешевы.Лазерные принтеры кроме механической части включают в себя достаточно серьезную электронику. В частности, на принтерах устанавливается память большого объема, для того чтобы не загружать компьютер и хранить задания в памяти. И одним из важных параметров лазерного принтера является объем его внутренней оперативной памяти.

Изображение перед печатью должно быть загружено во внутреннюю память принтера в виде растрового (bit map) представления. Для цветных принтеров требуемый объем внутренней памяти возрастает примерно в три раза. Еще больше возрастает объем необходимой памяти при печати полутоновых картинок: в 8 раз для монохромного изображения и в 24 раза — для полноцветного.

Правда, сжатие данных может снизить требования к оперативной памяти принтера.

Следует также отметить, что встроенные шрифты позволяют генерировать принтеру растровое представление прямо по мере надобности, и тогда неважно, сколько у принтера внутренней памяти.

Помимо модулей оперативной памяти, на многих моделях лазерных принтеров устанавливаются и винчестеры.

Достоинства лазерных принтеров : * высокая скорость печати (от 4 до 40 и выше страниц в минуту); * скорость печати не зависит от разрешения; * высокое качество печати до 2880 dpi (но 700 dpi лазерного цветного принтера сравнимо с 1400 dpi струйного); * низкая себестоимость копии (на втором месте после матричных принтеров); * бесшумность.

Недостатки лазерных принтеров: * высокая цена принтеров, особенно цветных; * большое потребление электроэнергии.

Термопринтеры Термопринтеры относятся также к группе матричных принтеров. В них использу ется термоматрица и специальная термобумага или термокопирка.

Принцип действия термопринтера весьма прост.

Печатающий элемент представляет собой па нель с нагреваемыми элементами — термоматрицу. В зависимости от подаваемого изображения нагреваются те или иные элементы, которые заставляют темнеть спе циальную термобумагу в месте нагрева.

Достоинством данного типа принтеров является то, что им не нужны никакие расходные материалы, кроме специальной бумаги.

Недостатки: необходимость использования дорогостоящей специальной бумаги (или копирки); невысокая скорость печати, недолговечность отпечатан ных документов (темнеют со временем). Твердочернильные принтеры Твердочернильная технология используется фирмой Tektronix, являющейся частью фирмы Xerox. Красители, используемые в твердочернильном принтере, представляют собой твердые кубики цветов CMYK. Добавлять их можно даже во время печати.

Кубики каждого цвета имеют собственное отделение.

Чернила расплавля ются и подаются в широкую печатающую головку.

Головка создает изображение на алюминиевом барабане, с которого оно полностью переносится на бумагу. Для того чтобы чернила не застывали на барабане, их подогревают.

Ширина печатающей головки равна ширине листа.

Наиболее интересной в данном принтере явля ется печатающая головка, представляющая собой блок сопел (по 112 на каждый цвет), снабженных пьезоэлементами. При срабатывании пьезоэлемента капля расплавленных чернил попадает на барабан.

Скорость печати в цвете доходит до 14 рр m . Сканеры Сканер — это устройство ввода в компьютер информации непосредственно с бумажного документа. Можно вводить тексты, схемы, рисунки, графики, фотографии и другую графическую информацию.

Сканер, подобно копировальному аппарату, создает копию изображения бумажного документа, но не на бумаге, а в электронном виде — создается электронная копия изображения.

Сканеры являются важнейшим звеном электронных систем обработки документов и необходимым элементом любого «электронного стола». Записывая результаты своей деятельности в файлы и вводя информацию с бумажных документов в ПК с помощью сканера с системой автоматического распознавания образов, можно сделать реальный шаг к созданию систем безбумажного делопроизводства.

Сканеры весьма разнообразны и их можно классифицировать по целому ряду признаков.

Прежде всего, сканеры бывают черно-белые и цветные. Черно-белые сканеры могут считывать штриховые изображения и полутоновые.

Штриховые изображения не передают полутонов, или, иначе, уровней серого. Полутоновые позволяют распознать и передать 16, 64 или 256 уровней серого.

Цветные сканеры работают и с черно-белыми, и с цветными оригиналами. В первом случае они могут использоваться для считывания и штриховых, и полутоновых изображений. В цветных сканерах используется цветовая модель RGB (Red-Green-Blue): сканируемое изображение освещается через вращающийся RGB -светофильтр или от последовательно зажигаемых трех цветных ламп; сигнал, соответствующий каждому основному цвету, обрабатывается отдельно. Число передаваемых цветов колеблется от 256 до 65 536 (стандарт High Color) и даже до 16,8 млн (стандарт True Color). Разрешающая способность сканеров измеряется в количестве различаемых точек на дюйм изображения и составляет от 75 до 1600 dpi (dot per inch). По конструктивному исполнению сканеры делятся на ручные и настольные.

Настольные, в свою очередь, делятся на планшетные, роликовые и проекционные.

Особняком стоят слайд-сканеры, считывающие изображение с прозрачных носителей.

Основные характеристики сканеров. 1. Оптическое разрешение определяется как количество светочувствительных элементов в сканирующей головке, поделенное на ширину рабочей области.

Выражается в точках на дюйм (dots per inch, dpi). Высокое разрешение необходимо, как правило, только для комфортного визуального восприятия. Для нормальной работы программ распознавания образов вполне достаточно величины 300 dpi, а для публикации картинок на web -сайтах Интернета и того меньше — 80 dpi. 2.Интерполяционное (программное, логическое) разрешение — произвольно выбранное разрешение, для получения которого драйвер сканера рассчитывает недостающие точки. 3 Разрядность (глубина цвета) — определяет степень подробности информации об отсканированной точке изображения. Чем больше разрядов (бит) используется для представления отдельной точки изображения, тем более подробна информация о ней. Так, например, глубине цвета в один бит соответствует два цвета — черный и белый, и, соответственно, точка может быть или черной, или белой.

Восьми битам соответствует 256 цветов (как правило, это градации серого). Достаточной глубиной цвета является 24 бита, когда на каждый компонент цвета — красный, синий, зеленый — отводится 8 бит и, соответственно, 256 градаций. В совокупности это дает 16,7 млн возможных комбинаций цветов. Более тонкие оттенки человеческий глаз не различает. 4. Динамический диапазон сканера характеризует его способность различать близлежащие оттенки (прежде всего, это касается темных областей оригинала). Динамический диапазон можно определить как разницу между самым светлым оттенком, который сканер отличает от белого, и самым темным, но отличимым от черного. 5.Измеряется динамический диапазон в специальных единицах, именуемых D. Теоретически 24-разрядный сканер может иметь диапазон 2,4 D, а 36-разрядный — 3,2 D. Для повседневной работы вполне достаточна величина и 2,4 D и лишь для художественных цветных и полутоновых изображений требуется 3,0 D. 6.Скорость сканирования может определяться по-разному: и в миллиметрах в секунду, и в листах в минуту, но чаще в количестве секунд, затрачиваемых на сканирование одной страницы.

Следует иметь в виду, что связь между скоростью сканирования и качеством получаемого изображения в большинстве случаев отсутствует. Равно как и связь между скоростью сканирования цветного и черно-белого изображений. Типы сканеров Ручные сканеры конструктивно самые простые: они состоят из линейки светодиодов и источника света, помещенных в единый корпус.

Перемещение по изображению такого сканера выполняется вручную. С их помощью за один проход вводится лишь небольшое количество строчек изображения (их захват обычно не превышает 105 мм). У ручных сканеров имеется индикатор, предупреждающий оператора о превышении допустимой скорости сканирования. Эти сканеры имеют малые габариты и низкую стоимость.

Скорость сканирования 5-50 мм в секунду (зависит от разрешающей способности). Например, сканеры Mustek: GS-400L — черно-белый полутоновый, CG-8400T -цветной.

Планшетные сканеры самые распространенные; в них сканирующая головка (линейка светодиодов) перемещается относительно оригинала автоматически; они позволяют сканировать и листовые, и сброшюрованные (книги) документы.

Принцип работы сканеров заключается в следующем.

Сканируемый оригинал помещается на прозрачном неподвижном стекле. Вдоль него передвигается сканирующая головка с источником света.

Оптическая система планшетного сканера проецирует световой поток от сканируемого оригинала на сканирующую головку, состоящую из трех параллельных линеек светочувствительных элементов (CCDматрица). Каждая линейка принимает информацию о своем цвете — красном (Red), зеленом (Green), синем (Blue). В сканирующей головке уровни освещенности преобразуются в уровни напряжения (аналоговый сигнал). Затем, после коррекции и обработки, аналоговый сигнал преобразуется в цифровой с помощью аналого-цифрового преобразователя.

Цифровой сигнал поступает в компьютер, где данные, соответствующие изображению оригинала, обрабатываются и преобразовываются под управлением драйвера сканера.

Скорость сканирования: 2-10 с на страницу (формат А4). Примером могут служить цветные сканеры: Mustek Paragon 1200, Epson ES1200, HP ScanJet 5 S и P, HP ScanJet 1 1CX (следует заметить, что подавляющее количество продаж сканеров на российском рынке в последние годы приходится на продукцию фирмы Hewlett-Packard). Среди сканеров, работающих с документами большого формата, следует выделить популярные сканеры фирмы Agfa, например Agfa Argus II, имеющий физическое разрешение 600 х 1200 dpi (логическое разрешение при использовании интерполирующей технологии Ultra View 2400 х 2400 dpi), передающий 4096 оттенков и масштабирующий изображение в 7-9 раз.

Листовые сканеры (их также называют страничными, протяжными, роликовыми) наиболее автоматизированы; в них оригинал автоматически перемещается относительно неподвижной сканирующей головки, часто имеется автоматическая подача документов, но сканируемые документы только листовые.

Достоинствами листовых сканеров являются низкая стоимость и более высокое, по сравнению с ручными сканерами, качество получаемого изображения. К недо статкам относятся проблемы выравнивания листов и сложности работы с нестандартными листами.

Примером может служить сканер Mustek SF-630, скорость 10 с на страницу.

Барабанные сканеры чаще всего содержат один датчик, в качестве которого используется фотоэлектронный умножитель (ФЭУ). Сканируемый оригинал закрепляется на поверхности прозрачного цилиндра, который вращается с большой скоростью.

Датчик последовательно, пиксел за пикселом считывает оригинал.

Достоинством барабанного сканера является самое высокое качество получаемого изображения, основным недостатком — высокая стоимость.

Проекционные сканеры внешне напоминают фотоувеличитель, но внизу лежит сканируемый документ, а наверху находится сканирующая головка.

Сканер оптическим образом сканирует информационный документ и вводит полученную информацию в виде файла в память компьютера.

Особую группу составляют слайд-сканеры. Они конструктивно также бывают разные: планшетные, барабанные, проекционные и т. д.

Прозрачный оригинал представляет собой пленку с линейным размером стороны прямоугольника от 35 до 300 мм. По характеристикам слайд-сканеры самые качественные: их разрешающая способность обычно лежит в пределах от 2000 до 5000 dpi. Примером слайд-сканера являются барабанные сканеры, у которых прозрачный оригинал (слайд) обычно размером примерно 200 х 300 мм крепится на вращающийся барабан. У сканера Howtek Scan Master разрешение 4000 dpi, у Scan View ScanMate Magic разрешение 2000 dpi при передаче 4096 оттенков.

Наибольшее разрешение имеют сканеры, работающие с малогабаритными слайдами (сторона до 120 мм). У сканера Scitex Leaf Scan 45 разрешающая способность 5080 dpi при передаче 654 000 оттенков.

Некоторые характеристики типовых сканеров

Модель	Тип	Оптическое разрешение, dpi	Логическое разрешение, dpi	Разрядность, бит	Область сканирования, мм	Интерфейс
Mustek 1200СР	Планшетный, цветной	600x1200	19200x19200	36	216x297	LPT
HP ScanJet 4100С	Планшетный, цветной	600	1200	36	216x297	USB
Agfa SnapScan E20	Планшетный, цветной	600x1200	9600	36	216x297	USB
Aser ScanPrisa 640P	Планшетный, цветной	600x1200	19200	48	216x297	LPT
Primax Colorado 600P	Планшетный, - цветной	300 х 600	9600	36	216x297	LPT

Дигитайзеры Дигитайзер (digitaizer), или графический планшет, — это устройство, главным назначением которого является оцифровка изображений. Он состоит из двух частей: основания (планшета) и устройства указания (пера или курсора), перемещаемого по поверхности основания. При нажатии на кнопку курсора его положение на поверхности планшета фиксируется и координаты передаются в компьютер.

Дигитайзер может быть использован для ввода рисунка, создаваемого пользователем в компьютер: пользователь водит пером-курсором по планшету, но изображение появляется не на бумаге, а фиксируется в графическом файле.

Принцип действия дигитайзера основан на фиксации местоположения курсора с помощью встроенной в планшет сетки тоненьких проводников с довольно большим шагом между соседними проводниками (от 3 до б мм). Механизм регистрации позволяет получить логический шаг считывания информации, намного меньше шага сетки (до 100 линий на мм). Внешние запоминающие устройства большой ёмкости Накопители на оптических дисках Появившийся в 1982 году благодаря фирмам Philips и Sony оптический компакт-диск произвел кардинальный поворот в областях персональных компьютеров и индустрии развлечений.

Компакт-диски инициировали появление целого набора областей использования, они оказались тем ранее недостающим звеном, которое соединило информационную технологию с потребительской электроникой. На сегодняшний день компакт-диск — недорогой, массово воспроизводимый, надежный, одним словом, лучший носитель для звуковых записей, компьютерных игр и мультимедийных программ, дистрибутивов и наборов фотографий.

Сегодня накопители на оптических дисках (НОД) — едва ли не обязательный атрибут любого персонального компьютера.

Большая их емкость в сочетании с весьма высокой надежностью и невысокой стоимостью как дисководов, так и дисков делает НОД незаменимыми для сохранения и распространения программ (дистрибутивов), а также для долговременного хранения больших объемов информации, баз данных, например.

Основными достоинствами НОД являются: * сменяемость и компактность носителей; * большая информационная емкость; * высокая надежность и долговечность дисков и головок чтения/записи (до 50 лет); * меньшая (по сравнению с НМД) чувствительность к загрязнениям и вибрациям; * нечувствительность к электромагнитным полям.

Оптические накопители выпускаются в нескольких модификациях. 1. Классические компакт-диски: * CD-ROM — Compact Disk Read Only Memory, неперезаписываемые лазер-но-оптические диски или компакт-диски ПЗУ; * CD-R — Compact Disk Recordable, компакт-диски с однократной записью (их иногда называют также CD-WORM — CD Write Once, Read Many и CD-WO - CD Write Once); * CD-RW — CD Rewritable, компакт-диски перезаписываемые, с многократной записью (их раньше называли CD-E — CD Erasable — стираемые). 2.Цифровые универсальные диски: * DVD-ROM — Digital Versatile Disk Read Only Memory, неперезаписываемые цифровые универсальные диски; * DVD-R — DVD Recordable, цифровые универсальные диски с однократной записью; * DVD-RW - DVD Rewritable или DVD-RAM - DVD Read Access Memory, цифровые перезаписываемые универсальные диски. 3.Неперезаписываемые лазерно-оптические диски CD-ROM: Массовое распространение получили CD-ROM. CD представляет собой пластиковый поликарбонатный диск диаметром 4,72' (встречаются компакт-диски и диаметром 3,5', 5,25', 12' и 14') и толщиной 0,05', с отверстием в центре диаметром 0,6', и имеет двухслойное покрытие: тончайший отражающий металлический (обычно алюминиевый) слой и лаковое покрытие. Эти диски поставляются фирмой-изготовителем с уже записанной на них информацией (в частности, с программным обеспечением). Запись информации на них возможна только, вне ПК, в лабораторных условиях, лазерным лучом большой мощности, который оставляет на поликарбонатной основе CD след — дорожку с микроскопическими впадинами (питами, pits). Питы имеют ширину около 0,5 микрон и следуют друг за другом, образуя единую спиральную дорожку с шагом 1,6 микрона (для сравнения: тонкий человеческий волос имеет диаметр 75 микрон). Каждый пит, в зависимости от своей длины, может кодировать несколько бит информации. Таким образом, создается первичный «мастер-диск». Процесс массового тиражирования CD-ROM по «мастер-диску» выполняется путем литья под давлением.

Дорожка на CD, в отличие от магнитных дисков, спиральная и очень узкая. Впадины имеют глубину примерно 5 миллиардных долей дюйма и ширину 24 миллиардных долей дюйма; плотность дорожек — 16 000 дорожек на дюйм. Длина всей спиральной дорожки около 5 км. В оптическом дисководе ПК информация с дорожки читается лазерным лучом существенно меньшей мощности.

Лазерный луч фокусируется на дорожке диска и отражается от выпуклостей питов, меняя свою интенсивность.

Отраженный луч улавливается фотоприемником (фотодиодом) оптической читающей головки. CD-ROM ввиду весьма плотной записи информации имеют емкость от 250 Мбайт до 1,5 Гбайт (наиболее распространенная емкость 650 Мбайт), время доступа (access time) в разных оптических дисках колеблется от 50 до 350 мс, скорость считывания информации от 150 до 6000 Кбайт/ с. CD-ROM существенно отличаются по скорости передачи данных.

Скорость передачи зависит от двух факторов: плотности записи информации на поверхности диска и скорости вращения диска. Последняя является параметром, указываемым в марке дисковода в виде Nx -коэффициента кратности (data-transfer rate), сообщающего, во сколько раз линейная скорость дисковода превышает так называемую «единичную» скорость, равную 150 Кбайт/с.

Сейчас имеются модели с любыми четными значениями этого коэффициента от двух (2х) до 56 (56х), последние обеспечивают трансфер более 6 Мбайт/с. Следует заметить, что прямой линейной зависимости между коэффициентом кратности и трансфером нет, например, реальная скорость CD-ROM с кратностью 50х оказывается обычно намного ниже теоретической — часто соответствующей 40х.

Дисководы CD-ROM менее чем с двадцатикратным увеличением скорости не позволят качественно реализовать многие современные технологии мультимедиа, да и многие программные приложения вообще, поэтому они сейчас не выпускаются.

Дисковод обеспечивает считывание информации «из глубины» диска, для этого лазер фокусируется не на внешней поверхности, а непосредственно на информационном слое. Грязь и царапины на покрытии, таким образом, оказываются не в фокусе и до определенного предела игнорируются. Кроме того, для обеспечения надежной работы информация на CD кодируется с большой избыточностью с использованием корректирующего кода Рида-Соломона (Reed-Solomon code), обеспечивающего возможность восстановления исходной информации при значительном числе ошибок ее считывания. К первым, не очень скоростным накопителям предъявлялось требование обеспечения минимальной постоянной линейной скорости считывания данных: CD используются для хранения аудиои видеоинформации, а для нормального прослушивания аудиоданных скорость считывания должна быть не менее 150 Кбайт/с. Это обусловливало переменную угловую скорость. При считывании информации с внутренней части диска она должна быть 500 оборотов/мин, против 200 оборотов/мин при считывании с внешней, то есть должна меняться в 2,5 раза. Таким образом, для обеспечения быстрого переключения между областями диска двигатель должен обладать хорошей динамикой.

Скоростные CD-ROM, начиная с коэффициента кратности 12х, обеспечивают трафик нужной минимальной величины в любом месте диска даже при постоянной угловой скорости вращения.

Поэтому современные высокоскоростные накопители имеют постоянную угловую скорость и тем самым непостоянную линейную. Таким образом, в низкоскоростных накопителях при считывании (записи) угловая скорость CD меняется в зависимости от местонахождения считываемого (записываемого) участка дорожки с целью обеспечить постоянную линейную скорость носителя под головкой — этим обусловливается возможность работы с постоянной оптимальной плотностью записываемых данных и высокая емкость дисков.

Высокоскоростные устройства лишены этой благоприятной особенности, но высокая емкость дисков обеспечивается в них иными технологическими приемами, в частности благодаря внедрению технологии CAV (Constant Angular Velocity — постоянная угловая скорость). В этом режиме частота оборотов диска остается постоянной, соответственно, на периферийных участках данные считываются с большей скоростью (4-7,8 Мбайт/с). Средняя скорость считывания при этом гораздо ближе к минимальным значениям, поскольку запись на диске начинается с внутренних областей. При выполнении реальных задач разница в производительности приводов, имеющих скорости в диапазоне 24х-50х, для пользователя практически не ощутима и может быть измерена только специальными тестами. Более скоростные приводы обладают преимуществом лишь в случае считывания большого объема непрерывно расположенных данных, например при установке программного обеспечения. В настоящее время максимальная достигнутая скорость составляет 56х, то есть при мерно 8000 Кбайт/с. Эта величина соответствует частоте вращения 12 000 оборотов/мин. На таких скоростях начинают сильно сказываться дефекты производства дисков — искажения геометрии, неравномерность массы. Чтобы уменьшить паразитные биения, производители прибегают к различным ухищрениям, например оборудуют приводы CD-ROM специальными демпфирующими устройствами.

Следует отметить, что большинство дисководов способно автоматически снижать скорость вращения при появлении большого количества ошибок считывания данных (и не все модели, кстати, способны в дальнейшем при уменьшении числа ошибок ее повышать). Номинальная же скорость, указываемая на дисководе, определяется на эталонном, безошибочном диске, не требующем снижения оборотов.

Снижение скорости частично компенсируется наличием в устройствах большого кэша, который, кроме того, хорошо помогает при работе с большим количеством мелких файлов, требующим многократного позиционирования головки считывания/записи.

Размер внутренней кэш-памяти, в который считываются данные перед их передачей, в современных накопителях достигает 1 Мбайт, но удовлетворительной величиной является и кэш емкостью 128 Кбайт.

Устройство позиционирования оптической системы ориентируется на специальные метки диска и не требует прецизионной механики, что делает это весьма высокотехнологичное устройство достаточно дешевым в производстве.

Изначально приводы CD-ROM имели свой интерфейс, обычно устанавливаемый на звуковой карте, и могли работать только с ним.

Современные дисководы CD-ROM имеют IDE-ATAPIили SCSI -интерфейсы и могут подключаться непосредственно к разъему на материнской плате как IDE -или SCSI устройства. IDE-ATAPI — более распространенный интерфейс.

Большинство современных приводов CD-ROM с данным интерфейсом поддерживает протокол Ultra DMA/33 (UDMA), имеющий скорость передачи 33 Мбайт/с. SCSI -интерфейс обеспечивает скорости передачи данных до 80 Мбайт/с (для спецификации SCSI-3) и подключение максимум до 16 устройств.

Область применения дисководов CD-ROM с интерфейсом SCSI -графические станции, серверы и другие мощные системы. Пока только SCSI способен поддержать надежное функционирование систем с подключением нескольких дисководов CD-ROM и их работу в многозадачном режиме.

Типовой дисковод состоит из блока электроники, шпиндельного двигателя, системы оптической считывающей головки и системы загрузки диска. В блоке электроники размещены все управляющие схемы привода, интерфейс с контроллером компьютера, разъемы интерфейса и выхода звукового сигнала.

Шпиндельный двигатель служит для приведения диска во вращение с постоянной или переменной угловой скоростью.

Система оптической головки состоит из самой головки и устройства ее перемещения. В головке размещены лазерный излучатель на основе инфракрасного лазерного светодиода, система фокусировки, фотоприемник и предварительный усилитель. Лазер имеет длину волны 780 нм (nm). Конструкции дисководов предусматривают возможность загрузки как одной, так одновременно и нескольких компактных дисков.

Последний вариант иногда более удобен, но рекомендовать его безоговорочно нельзя: часто в этом случае снижается качество воспроизведения записи и надежность устройства.

Наконец, следует иметь в виду, что все современные модели CD-ROM позволяют качественно воспроизводить и музыкальные записи. Для обеспечения этой возможности следует установить в ПК необходимые драйверы (при работе в среде MS-DOS, например, это специальная, резидентно устанавливаемая TSR -утилита; при работе под Windows — драйвер CD Audio). В ряде моделей есть кнопка Play для запуска проигрывания аудиодисков. Чаще эта кнопка является двухфункцио-нальной (например, Play/Next) и служит также для перехода между звуковыми дорожками.

Другая кнопка Eject при проигрывании аудиодисков обычно используется для остановки проигрывания без выбрасывания диска. В обычном режиме кнопка Eject служит для загрузки/выгрузки диска.

Слушать диски можно как через выход для наушников на передней панели CD-ROM, так и через внешнюю акустическую систему. В последнем случае необходима звуковая карта (аудиобластер) с усилителем.

Оптические диски с однократной записью Накопители CD-R позволяют однократно записывать информацию на диски с форм-фактором 4,72' и 3,5'. Для записи используются специальные заготовки дисков, иногда называемые мишенями (target). На поверхность заготовок нанесено три слоя покрытия: непосредственно на основу диска из поликарбоната нанесен активный слой из пластика (metal azo, цианина, фталоцианина или наиболее перспективного adv цианина); на активный слой нанесена тончайшая отражающая пленка из золота (использовалась в первых моделях, а сейчас в особо надежных моделях) или серебра (дешевле и обладает лучшим светоотражением); сверху все покрыто слоем защитного лака.

Заготовки также имеют нанесенную спиральную дорожку, на которой позиционируется записывающая головка. При записи лазерный луч непосредственно в дисководе компьютера прожигает необратимые микроскопические углубления — питы (pits) в активном слое. Ввиду разницы отражения от ямок и от не выжженных участков поверхности при считывании происходит модуляция интенсивности отраженного луча, воспринимаемого головкой чтения.

Запись в современных CD-R может выполняться на скорости до 12х.

Чтение записи выполняется лазерным лучом так же, как и у CD-ROM. Дисководы CD-R совместимы с обычными CD, естественно, при совпадении формата диска.

Оптические диски с многократной записью Накопители CD-RW позволяют многократно записывать информацию на диски с отражающей поверхностью, под которую нанесен слой пластика типа Ag-In-SbТе (содержащего silver, indium, antinomy, tellurium) с изменяемой фазой состояния. Фаза этого пластика, кристаллическая или аморфная, изменяется в зависимости от скорости остывания после разогрева поверхности лазерным лучом в процессе записи, выполняемой непосредственно в дисководе ПК. При медленном остывании пластик переходит в кристаллическое состояние, и информация стирается (записывается «0»); при быстром остывании (если разогрета только микроскопическая точка) элемент пластика переходит в аморфное состояние (записывается «1»). Ввиду разницы коэффициентов отражения от кристаллических и аморфных микроскопических точек активного слоя при считывании происходит модуляция интенсивности отраженного луча, воспринимаемого головкой чтения.

Лучшие образцы дисков CD-RW выдерживают несколько сотен циклов перезаписи.

Коэффициент кратности скорости при записи информации у современных моделей не превосходит 10х.

Читать CD-RW могут только высокочувствительные дисководы (чтение записи выполняется лазерным лучом), поскольку отраженный луч у них значительно слабее (отражающая способность их активного слоя составляет 25-30 % от уровня обычного CD), нежели у CD-ROM и CD-R. Перезаписываемые диски целесообразно использовать для хранения больших объемов обновляющихся данных (например, для создания резервных копий важной информации) и для обмена данными с другими ПК. Цифровые диски DVD Настоящий переворот в технике внешних запоминающих устройств готовы совершить новые, впервые появившиеся в 1996 году цифровые видеодиски, имеющие габариты обычных CD-ROM, но значительно большей емкости, которая у них достигает 24 Гбайт.

Следует отметить, что консорциум 10 фирм, стоящих у истоков разработки DVD (теперь этот консорциум именуется DVD Forum), решил с целью защиты этих дисков от несанкционированного копирования ввести «антипиратское» региональное кодирование информации на DVD. Такое кодирование позволило бы выпускать разные DVD для разных частей света и даже для отдельных стран: весь мир поделен на 6 зон — к 1-й зоне отнесены США и Япония; Россия, Индия и Африка отнесены к 5-й зоне. Но практика показала, что в России находится в обращении масса пиратских приводов и дисков DVD, закодированных для первой зоны. Даже больше, существуют и так называемые Zone-Free приводы, то есть приводы, работающие с дисками, закодированными для любой зоны. DVD — Digital Versatile Disk, цифровой универсальный диск (иногда его называют Digital Video Disk, цифровой видеодиск). Физически DVD — это тот же привычный диск диаметром 4,72' (существует стандарт также на 3,5') и толщиной 0,05'. Так же как и CD, он не изнашивается (или почти не изнашивается) со временем, не чувствителен к магнитному и инфракрасному излучениям и мало чувствителен к повышенным температурам. Но в DVD используется однослойная и двухслойная, односторонняя и двухсторонняя уплотненная запись.

Уплотнение записи данных на DVD было достигнуто путем уменьшения диаметра пишущего/читающего луча (зелено-голубой лазер) в два раза, при этом уменьшаются сами точки (питы), уменьшается расстояние между соседними точками на дорожке и увеличивается количество дорожек.

Только за счет увеличения плотности записи удалось достичь более чем четырехкратного увеличения емкости. А за счет других ресурсов, таких как большая область данных, более эффективная битовая модуляция каналов, более эффективное исправление ошибок, меньшее перекрытие секторов, емкость по сравнению с CD увеличилась в семь раз: стандартный однослойный односторонний диск DVD может хранить 4,7 Гбайт данных, двухслойный накопитель имеет емкость в 8,5 Гбайт (относительное уменьшение емкости по сравнению с двукратной однослойной связано с необходимостью снижения помех, наводимых верхним слоем при считывании нижнего). Кроме увеличения физической плотности размещения информации на диске, произошли изменения и в способах ее представления. Дело в том, что комбинация нулей и единиц двоичного кода записывается на носитель не в виде точек на ровной поверхности, но в виде выемок различной длины, преобразуемых уже системой демодуляции в определенное количество единиц или нулей.

Использовавшаяся в CD EFM -модуляция (Eight-To-Fourteen Modulation, модуляция 8/14) была признана устаревшей, и ей на смену пришел несколько модифицированный алгоритм EFM Plus. Опуская подробности, отметим лишь, что подобная модуляция, помимо большей устойчивости к сбоям, дает дополнительный бит экономии на каждые два байта информации.

Использующийся при этом метод коррекции ошибок дает, по некоторым оценкам, десятикратное увеличение надежности, что немаловажно при том же десятикратном увеличении емкости и потока данных.

Данные на дисках DVD организованы иначе, чем на CD. У обычных дисков все данные находятся на одной непрерывной дорожке, в то время как у DVD информация делится на два типа: навигационную и содержательную.

Скорость чтения (трансфер) у DVD лежит в пределах 1,4-2,7 Мбайт/с.

Наличие более сложной оптической системы увеличивает время доступа к нужной информации на диске от 100 мс у современных CD-ROM до 170 мс — у DVD-ROM. Ситуацию, впрочем, несколько выправляет увеличенный до 512 Кбайт кэш, сохраняющий теперь больше считанной в процессе работы информации.

Сегодня, согласно договору между членами DVD Forum, распространены следующие типы DVD: * DVD-5 (4,72', односторонний/однослойный, это односторонний диск с одним слоем записи — подобие одностороннего CD-ROM, но с уплотненной записью) — 4,7 Гбайт; * DVD-9 (4,72', односторонний/двухслойный, это односторонний диск с двумя слоями записи; верхний слой полупрозрачный для лазерного луча — считывание с нижнего слоя выполняется вторым лазером с отличной от первого длиной волны) — 8,5 Гбайт; * DVD-10 (4,72', двусторонний/однослойный, это двухсторонний диск с одним слоем записи) — 9,4 Гбайт; * DVD-18 (4,72', двусторонний/двухслойный, это двусторонний диск с двумя слоями записи) — 17 Гбайт; * DVD-1 (3,5', односторонний/однослойный) — 1,4 Гбайт; * DVD-2 (3,5', односторонний/двухслойный) — 2,7 Гбайт; * DVD-3 (3,5', двусторонний/однослойный) — 2,9 Гбайт; * DVD-4 (3,5', двусторонний/двухслойный) — 5,3 Гбайт; * DVD-R (4,72', односторонний/однослойный) — 3,95 Гбайт; * DVD-R (4,72', двусторонний/однослойный) — 7,9 Гбайт; * DVD-R (3,5', односторонний/однослойный) — 1,23 Гбайт; * DVD-R (3,5', двусторонний/однослойный) — 2,46 Гбайт; * DVD-RAM (4,72', односторонний/однослойный) — 2,58 Гбайт; * DVD-RAM (4,72', двусторонний/однослойный) — 5,16 Гбайт.

Реально на рынке представлены DVD четырех типов: 5, 9, 10 и 18. Фирма SONY, нарушив договор, заключенный между членами DVD Forum, выпустила двусторонний, двухслойный DVD с голубым лазером емкостью 24 Гбайт. Самый простой тип записываемого DVD — это DVD-R, который предусматривает однократную запись информации на носитель с последующим многократным чтением. В DVD-R используется органическая полимерная технология, в основном подобная той, что используется в CD-R, и этот формат совместим практически со всеми дисководами DVD. На сегодняшний день емкость подобных дисков еще не достигла значений, присущих DVD-ROM, однако принципиальных проблем нет, и в обозримом будущем емкости сравняются. Во всяком случае, формат 4,7 Гб DVD-R уже объявлен фирмами Matsushita, Mitsubishi и Hitachi (Maxell). Среди перезаписываемых DVD сегодня конкурируют два равновесомых формата — DVD-RAM и DVD-RW. Первый формат, продвигаемый фирмами Hitachi, Matsushita и Toshiba, поддержан большинством членов DVD Forum (конвенции фирм, стоящих у истоков создания DVD) и, таким образом, официально им одобрен.

независимая оценка акций в Калуге
оценка зданий в Туле
оценка ущерба после залива квартиры в Орле