Автоматизированные системы обработки информации и управления диссертация по программированию и компьютерам , Дипломная из Программирование

Скачай Автоматизированные системы обработки информации и управления диссертация по программированию и компьютерам и еще Дипломная в формате PDF Программирование только на Docsity! Государственный комитет российской федерации по высшему образованию Нижегородский технический колледж Лаборатория современного технического офисного оборудования Учебное пособие По специальности 2202 дисциплина “Технические средства обработки информации” Автоматизированные системы обработки информации и управления Разработал: Шишанов Ю.А. Утверждено на заседании предметной комиссии протокол №___ от ________19___г. Председатель комиссии _____________________________ __ г. Н. Новгород 2000г. 1 4.2.1.5 Люминофорное покрытие экрана ................................................................................................................................... 50 4.2.1.6 Типы мониторов и их характеристики ................................................................................................................................... 50 4.2.1.7 Жидкокристаллические дисплеи (LCD) ................................................................................................................................... 53 4.2.1.8 Газо-плазменные мониторы ................................................................................................................................... 54 4.2.2 Принтеры ударного действия. ................................................................................................................................... 54 4.2.2.1 Принтеры ударного действия ................................................................................................................................... 55 4.2.2.2 Игольчатые принтеры ................................................................................................................................... 55 4.2.3 Принтеры не ударного действия ................................................................................................................................... 57 4.2.3.1 Струйные принтеры ................................................................................................................................... 57 4.2.3.2 Принцип действия ................................................................................................................................... 57 4.2.3.3 Цветной струйный принтер ................................................................................................................................... 58 4.2.3.4 Лазерный принтер ................................................................................................................................... 59 4.2.4 Термический принтер ................................................................................................................................... 61 4.2.5 Плоттеры ................................................................................................................................... 61 4.2.5.1 Режущие плоттер ы................................................................................................................................ 62 4.2.5.2 Струйные плоттер ы................................................................................................................................ 62 4.2.5.3 Электрический плоттер ................................................................................................................................... 62 4.2.5.4 Фотонаборный аппарат ................................................................................................................................... 63 5 Методы и средства мультимедиа ................................................................................................................................... 63 5.1 Методы и средства мультимедиа ................................................................................................................................... 63 5.1.1 Понятие мультимедиа, мультимедийный РС ................................................................................................................................... 63 5.1.1.1 Мультимедиа ................................................................................................................................... 64 5.1.1.2 Аудио ................................................................................................................................... 65 5.1.2 Звуковая карта. Назначение, состав и принцип работы ................................................................................................................................... 66 5.1.2.1 Модуль записи и воспроизведения ................................................................................................................................... 66 5.1.2.2 Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи....................................................................................................... 67 5.1.3 Аналого-цифровое преобразование ................................................................................................................................... 67 5.1.3.1 Цифро-аналоговое преобразование (ЦАП) ................................................................................................................................... 68 5.1.4 Кодирование звуковых данных. Характеристики модулей записи и воспроизведения...................................................................................................... 68 5.1.4.1 Кодирование звуковых данных ................................................................................................................................... 68 5.1.4.2 Характеристики модуля записи и воспроизведения ................................................................................................................................... 68 5.1.5 Модуль синтезатора. Синтез звука на основе частотной модуляции, таблицы волн, физического моделирования и их характеристики..................... 69 5.1.5.1 Модуль синтезатора ................................................................................................................................... 69 5.1.5.2 Синтез звука на основе частотной модуляции ................................................................................................................................... 69 5.1.5.3 Синтез звука на основе таблицы волн ................................................................................................................................... 71 5.1.5.4 Синтез звука на основе физического моделирования ................................................................................................................................... 72 5.1.5.5 Характеристики модуля синтезатора ................................................................................................................................... 73 5.1.6 Объем памяти ................................................................................................................................... 73 5.1.6.1 Звуковые эффекты ................................................................................................................................... 74 5.1.6.2 Модуль микшера ................................................................................................................................... 75 5.1.7 Видео карта. Назначение, состав, и принцип работы по функциональной схеме........................................................................................... 76 5.1.7.1 Видео ................................................................................................................................... 76 5.1.7.2 Перевод видеоданных в цифровую форму ................................................................................................................................... 78 5.1.7.3 Устройства захвата видеосигнала ................................................................................................................................... 78 5.1.8 Мультимедиа-ускорители ................................................................................................................................... 82 5.1.8.1 Ускорители трехмерной графики ................................................................................................................................... 82 5.1.8.2 Функции 3D-акселераторов ................................................................................................................................... 83 6 Офисное оборудование ................................................................................................................................... 84 6.1 Телевидение ................................................................................................................................... 84 6.1.1 Телевизионные стандарты ................................................................................................................................... 84 6.1.1.1 Телевизионные стандарты ................................................................................................................................... 84 6.1.1.2 Телевизионные передатчики ................................................................................................................................... 86 6.1.1.3 Телевизионный диапазон частот........................................................................................................................ 86 6.1.1.4 Упрощенная функциональная схема передатчик изображения............................................................................................................. 90 6.1.2 Упрощенная функциональная схема передатчик звука ................................................................................................................................... 90 6.1.2.1 Полный телевизионный сигнал ................................................................................................................................... 91 6.1.2.2 Структурная схема черно-белого телевизионного приемника ................................................................................................................................... 91 6.1.2.3 Требования, предъявляемые при разработке к цветному телевидению............................................................................................................. 93 6.1.2.4 Структурная схема цветного телевизионного приемника ................................................................................................................................... 94 6.1.3 Цветной кинескоп ................................................................................................................................... 96 6.1.4 Система телетекста ................................................................................................................................... 97 6.1.4.1 Алгоритм получения информации в системе ТХТ .......................................................................................................................... 98 6.1.4.2 Осциллограмма ПЦТВ при передаче КГИ........................................................................................................................... 99 6.1.4.3 Прием сигналов ТХТ........................................................................................................................... 101 6.1.4.4 Будущее телевидения ................................................................................................................................... 101 7 Кассетные видеомагнитофоны ................................................................................................................................... 105 7.1 Кассетные видеомагнитофоны “Электроника ВМ-12” ................................................................................................................................... 105 7.1.1 Назначение ................................................................................................................................... 105 7.1.2 Принцип действия ................................................................................................................................... 105 3.3 Компоненты локальной сети ................................................................................................................................... 149 Литература: О. Колесниченко, И. Шишигин “Аппаратные средства РС” Дюссельдорф, Киев, Москва, С. Петербург. Справочник пользователя. “Модемы”. Лань С. Петербург 1997 г Бэрри Нанс. “Компьютерные сети” Бипом Москва 1996 г. Г. Вачнадзе. “Всемирное телевидение” Тбилиси изд. “Ганатлеба” 1989 г. В. Фигурнов “IBM PC для пользователя”. С. Петербург 1994 г. А. Коцубинский, С. Грошев. “Современный самоучитель работы в сети Интернет” Изд. Триумф. Москва 1997 г. Берри Пресс “Ремонт и модернизация ПК” Библия пользователя. Изд. Диалектика. Москва. С. Петербург, Киев. 1999 г. А. Бобров “Копировальная техника”, Сервис «Ремонт и обслуживание», Выпуск 9, Изд. ДМК, Москва 1999г. В. Поляков. “Посвящение в радиоэлектронику”. Изд. Радио и связь. Москва 1988г. В. Джакония, А. Гоголь, Я. Друзин и др. Телевидение: учебник для вузов. – М.: Радио и связь, 1997. В. Виноградов Уроки телемастера. Изд. 2. – С.-Пб.: ЛАНЬ, КОРОНА- ПРИНТ, 1997. 1. 2. Введение 2.1.. Понятие: информация и информатика. Воздействие средств информации на органы чувств. Виды компьютерной информации Понятие: информация и информатика Информация - (от латинского слова Informatio разъяснение, изложение). Первоначальные – сведения, передаваемые одними людьми другим людям устным, письменным или каким-либо другим способом (например, с помощью условных сигналов, с использованием технических средств и т. д.), а также сам процесс передачи или получения этих сведений. Информатика, дисциплина, изучающая структуру и общие свойства научной информации, а также закономерности её создания, преобразования, передачи и использования в различных сферах человеческой деятельности. Благодаря наличию у человека пяти органов чувств, информация об окружающей среде поступает к человеку постоянно. Больше всего информации дает зрение. Если глаза открыты, то через них поступает огромное количество информации о форме и цвете предметов, о том, где они находятся, и даже о том, как они двигаются. Вывод: • Вся информация, поступающая к человеку, состоит из сигналов. • Человек эти сигналы получает, обрабатывает и либо исполняет, либо запоминает. Воздействие средств информации на органы чувств. Человек так устроен, что он защищается от ненужной, непонятной и неприятной информации. Она проходит мимо него. В этом случае человек не обрабатывает её, а значит, не может запомнить и превратить в знание. Та информация, которая не может быть понята и усвоена, называется - информационным шумом. Вывод: 1. Человеку трудно потреблять информацию. Он может делать это только очень маленькими порциями. Любая перегрузка превращается в информационный шум, и. она становиться бесполезной, то есть не превращается в знания. 2. Человеку трудно обработать информацию. От этого он устает. 3. Человек можем, ошибиться. Из-за информационного шума он можем неправильно обработать информацию и превратить её ложное знание. 4. Человек необъективен (т.е. воспринимает информацию не такой, какой она есть, а такой, какой она ему кажется). Если информация совпадает с его личным мнением, он принимает, обрабатывает и усваиваем её очень легко. Если информация ему неприятна, он усваивает ее с большим трудом и многое остается без внимания. 5. Человек не может долго хранить информацию. Если не закреплять знания постоянными упражнениями, информация очень быстро забывается. Что же такое компьютер? Компьютер - это электронная машина, которая может: • Принимать информацию; • Обрабатывать информацию; • Хранить информацию; • Выдавать информацию. Как было ранее сказано, этими функциями обладает и человек. Однако делает он это медленно, иногда с ошибками и не всегда охотно. Компьютер освобождает нас от необходимости обрабатывать горы информации, но делает он быстро, безотказно, выдает в том виде, в котором удобно человеку, и хранит сколь угодно долго. Выполнения всех выше изложенных функций рассмотрим на примере компьютерной игры: • Загрузка программы игры в память - функция хранения: • Диалог компьютерной программы с человеком побуждающей к нажатию клавиши клавиатуры, джойстика или мыши - функция приема информации: • Анализ положения курсора относительно объекта на картинке монитора и принятие решения к действию - функция обработки информации • Вывод события на экран монитора - функция выдача информации Вывод: С точки зрения компьютера нет никакой разницы, чем заниматься. Он может составлять расписание школьных занятий, или расписания движения поездов. Может управлять работой большого цеха, а может управлять движением какого либо объекта в игре. Во всех случаях компьютер - это машина, которая делает одно и то же дело: получает, обрабатывает, сохраняет и выдает информацию. Виды компьютерной информации Как ранее было сказано, человек имеет дело со многими видами информации. Рассмотрим, какую информацию компьютер, по сравнения с человеком, не может принять, поэтому, обработать, хранить и выдавать. - Так, ввести в компьютер запах розы, вкус яблока или мягкость плюшевой игрушки - нельзя никак. Ранее говорилось, что компьютер это электронная машина, а значит, он работает с сигналами. Поэтому компьютер может работать только с той информацией, которую можно представить в виде сигнала. Если бы можно было представить вкус, запах в виде сигнала, то компьютер ног бы работать и с такой информацией, но делать этого пока не научились. Надо отметить, что хорошо превращается в сигналы то, что мы видим. Для этой цели используют специальные электронные устройства: видеокамеры, цифровые фотоаппараты, сканеры. Давно научились превращать в сигналы то, что мы слышим. Делают это с помощью микрофона. 12 Светло-серая точка: 160, 160, 160; Темно-серая точка: 80, 80, 80. У каждого цвета свой шифр (его называют цветовым кодом). Если каждый цвет передавать тремя байтами, то можно зашифровать более 16 миллионов цветов. Это гораздо больше, чем может различить человеческий глаз, но для компьютера это не предел. Звуковая информация Звук, музыка и человеческая речь поступает в компьютер в виде сигналов и тоже оцифровывается (. .), то есть превращается в числа, а потом - в байты и биты. Компьютер их хранит, обрабатывает и может воспроизвести (проиграть музыку или произнести слово). Рис. . Для того чтобы ввести звуковую информацию в компьютер, к нему подключают микрофон или соединяют с другими электронными музыкальными устройствами, например, с магнитофоном или проигрывателем. Если в компьютере есть специальная, звуковая плата, то он может обрабатывать звуковую информации и воспроизводить человеческую речь, музыку и звуки. Рис. . Видеоинформация Современные компьютеры могут работать с видеоинформацией. Они могут записывать и воспроизводить видеофильмы, мультфильмы и кинофильмы. Как и все прочие виды информации, видеоинформация тоже превращается в сигналы и записывается в виде битов и байтов. Происходит это точно так же, как и с картинками - разница лишь в том, что таких «картинок» надо обрабатывать очень много. Фильмы состоят из кадров. Каждый кадр - эго как бы отдельная картинка. Чтобы изображение на экране, выглядело «живой» и двигалось, кадры должны сменять друг друга с большой скоростью - 25 кадров в секунду. Если компьютер мощный и быстрый, то он может 25 раз в секунду обрабатывать в своей памяти новую картинку и показывать её на экране. Сигналы для записи видеоизображений компьютер получает от видеокамеры. Как и все другие виды информации, он преобразует эти сигналы в биты и байты и записывает их в свою память. Выводится видеоизображение на экран компьютерного монитора. При этом вместе с изображением может выводиться и звук. Вопросы для повторения 1. Понятие: информация и информатика. 2. Воздействие средств информации на органы чувств человека. 3. Виды компьютерной информации. Дать их понятие и способы представления в ПК. 15 16 3. Средства копирования и размножения 3.1.. Электрографическое копирование 3.1...1... Основные принципы электрографического копирования. Введение Ксерография, это наиболее распространенный процесс копирования документов (в том числе увеличенных копий с микрофильмов), основанный на использовании эффекта фотопроводимости некоторых полупроводниковых материалов, нанесенных на специальную бумажную, металлическую или другую основу, и их способности удерживать частицы красящего вещества с помощью электростатических сил. Принцип электрографического копирования запатентован в США в 1938; первые аппараты для электрографии созданы в 1950 году. Широкое распространение метода электрографии обусловлено высоким качеством копий, возможностью получения копий практически с любых оригиналов, высокой производительностью (св. 7000 копий в 1 час), а также возможностью изготовления печатных форм для офсетных машин. В 79-х гг. разработаны способы электрографического копирования, позволяющие получать многоцветные копии с тоновых оригиналов. Различают электрографическое копирование непосредственное (прямое, непереносное) и косвенное (или переносное). В первом случае копии получают непосредственно на электрофотополупроводниковой бумаге; во втором – с использованием промежуточного носителя информации – “посредника”, которым служат полированный металлический лист (обычно алюминиевый), цилиндр или гибкая лента, покрытые слоем фотополупроводника (например, аморфным селеном, селенидом или сульфидом кадмия). Рис. .. Фотокамеры Первые электрографические аппараты использовали принцип фотокамеры . На . показана схема процесса непосредственного электрографического копирования. Фотополупроводниковый слой бумаги (носителя копии) в темноте заряжают (например, с помощью коронного электрического разряда) до потенциала несколько сотен вольт. На заряженный таким образом фотополупроводниковый слой проецируют изображение оригинала: • С освещенных (пробельных) участков слоя заряды стекают на проводящую основу; • Участки оказавшиеся неэкспонированными (соответствующие тёмным линиям оригинала), сохраняют заряд. • В результате в фотополупроводниковом слое возникает скрытое изображение оригинала в виде “потенциального рельефа” • Проявляют обычно с помощью красящего порошка (тонера), частицам которого сообщается заряд, по знаку обратный заряду потенциального рельефа. • поддоны (кассеты) с механизмом определения формата находящейся в них бумаги; • дуплексы, которые существенно упрощают производство двусторонних копий, поскольку накапливают в себе копии, отпечатанные на одной стороне бумаги, чтобы затем повторно подать их для копирования с другой стороны, когда оригинал на стекле экспозиции будет, перевернут вручную или автоматически; • автоподатчики (обозначающиеся ADF/SADF/RADF в зависимости от своего типа) - обычно на них можно поместить сразу стопку оригиналов, из которой они смогут самостоятельно забирать по одному листу; • сортеры, выполняющие разделение тиража по отдельным стопкам в различных режимах, задаваемых оператором; • финишеры, которые отличаются от сортеров тем, что вместо обоймы пластин используют для разделения тиража всего один подвижный лоток; • степлеры, часто входящие в состав сортеров и автоматически прошивающие стопки готовых копий скрепками. Кроме того, высокопроизводительные копировальные аппараты могут комплектоваться такими узлами, как кабинет (простая металлическая тумба на колесиках, на которой удобно размещать большие копиры), счетчиками пользовательских карточек (дают возможность руководителю иметь четкое представление о числе копии, сделанных на аппарате каждым из сотрудников), контактными планшетами (позволяют выполнять примитивное редактирование изображения) и прочими усовершенствованиями. Если при проектировании портативных моделей в качестве приоритетов выступают дешевизна, относительная простота устройства и компактность узлов, то в высокопроизводительных копировальных аппаратах конструкторы могут позволить себе применить сложную электронику и последние достижения техники, например вакуумную подачу бумаги. Тем не менее, основные принципы копировального процесса одинаковы для одного из первых портативных копиров Canon FC-2, уже достаточно давно снятого с производства, и для современного крупнотиражного агрегата Sharp SD-2275, использующего графический дисплей и прочие передовые технологии. Оптическая система В копировальных аппаратах используется как подвижный экспозиционный стол, так и неподвижную оптическую систему с зеркалами и тросовой передачей. Подвижный стол устроен элементарно, но не очень удобен в эксплуатации и не позволяет масштабировать изображение. Его обычно применяют в не слишком дорогих «персональных» копировальных аппаратах, рассчитанных на производство 50 копий в день и стоящих до 1000 долларов. Из моделей, описанных в настоящем руководстве, используют: подвижный стол: • Canon PC-310/330/336; • Canon FC-310/330/336; • Canon PC-300/320/325/400/420/430; • Canon FC-210/230/200/220; неподвижный: • Canon PC-720/740/750/770/780; • Canon NP-6012/6112/6212/6312 Оптическая система предназначена для плавного перемещения узкого направленного луча света сканирующей лампы по оригиналу, чтобы отраженный от поверхности оригинала пучок фотонов падал на синхронно - вращающуюся поверхность барабана и под его воздействием в слое фоторецептора возникало статическое поле, соответствующее изображению на оригинале. Более подробно существенные особенности оптической системы отдельных моделей описываются в специальной литературе. Система подачи и транспортировки бумаги Современные копировальные аппараты в большинстве своем работают с обычной офисной бумагой. Лишь немногие экзотические модели, например ризографы (Riso) и припорты (Ricoh), требуют бумагу со специальным покрытием или очень чувствительны к ее капиллярным свойствам. Примечание: У многих моделей есть возможность копировать на прозрачную пластиковую пленку для проекторов (ОНР transparent sheets). В последнем случае часто рекомендуется к листу пленки, подаваемому с ручного лотка, прикреплять снизу лист обычной бумаги таким образом, чтобы его передняя кромка выступала за переднюю кромку прозрачного листа в среднем на 1 см. Такая мера призвана облегчить прохождение пластиковой пленки через копировальный тракт. Следует обязательно иметь в виду, что речь здесь идет исключительно о термостойкой пленке, предназначенной специально для использования в офисной технике, в которой предусмотрено температурное закрепление. Любые попытки провести через нагретый до рабочей температуры фьюзер обычную полиэтиленовую пленку закончатся тем, что пленка расплавится и налипнет на детали. Обычно требования к плотности бумаги лежат в диапазоне от 40 до 200 г/ м2, но для каждой конкретной модели могут быть свои особенности. Внимание: Если бумага имеет недостаточную плотность то готовые копии, подвергающиеся термическому воздействию при закреплении, могут загибаться кверху, упираться в грубо сформованную корпусную деталь и сминаться. Рекомендуется выбирать бумагу по возможности более высокого качества так как, использование бумаги низкого качества приводит к сильному износу рабочих узлов аппарата, и в первую очередь фоторецептора и уменьшается его срок службы в несколько раз. Примечание: У дешевой бумаги есть два очевидных технических недостатка. Стараясь сэкономить на качестве целлюлозы, производители формируют недостаточно однородную массу, что приводит к значительному повышению абразивного воздействия бумаги на фоторецептор. Кроме того, поскольку листы фасуются поштучно (в среднем по 500 листов на пачку), производители, выпуская менее плотные листы, экономят на массе бумаги. Бумага с недостаточной плотностью гораздо легче заминается на тракте подачи, чаще рвется при попытках извлечь ее. Общие рекомендации по выбору бумаги таковы: • Предпочтительно брать бумагу с самым высоким коэффициентом белизны и плотностью не менее 80 г/м2. • Хранить бумагу надо в сухом помещении при комнатной температуре, располагая пачки горизонтально. В условиях повышенной влажности воздуха бумага может покоробиться, и ее свойства ухудшаются • Не рекомендуется сразу же начинать копирование на бумаге, долгое время находившейся в холодном помещении. Лучше выждать от получаса до суток, в зависимости от перепада температур и общего количества бумаги. Размеры и ориентация подаваемых для копирования листов могут быть различными. Максимальный размер определяется размерами экспозиционного стекла и шириной тракта подачи конкретной модели, а минимальный - лишь характеристиками тракта подачи и в среднем колеблется от размера визитной карточки до размера почтовой открытки. Бумага для производства копий может подаваться либо с ручного лотка, либо с поддона. В некоторых моделях листы автоматически забираются по одному из пачки, помещенной в лоток ручной подачи. Модели, в которых закладывается всего по одному листу, несколько проще по конструкции. С бокового лотка бумага подается напрямую, не изгибаясь, как при подаче с поддона, поэтому требования к бумаге, поступающей в копировальный аппарат таким способом, значительно ниже. Именно так - с ручного лотка - следует подавать картон, пластиковую пленку, визитные карточки и почтовые открытки для надпечатки. Поддоны, рассчитанные на хранение большого количества листов с автоматической подачей их по мере надобности, имеют механические ограничители, выставляемые оператором в соответствии с форматом бумаги, которую он собирается загружать. Начиная от копировальных аппаратов среднего класса, поддоны оснащены датчиками формата, позволяющими процессору выбрать нужный процент увеличения/уменьшения оригинала для автоматического масштабирования, а также самостоятельно подать бумагу из подходящего по формату поддона. Бумага, поступающая с ручного лотка или с поддона, останавливается для синхронизации перед барабаном, и как только на валик (шторку) синхронизации приходит сигнал от процессора, копирование начинается. Бумага проходит под фотобарабаном, на нее переносится тонер, далее она отделяется от поверхности барабана коротроном отделения (для этих целей также используются пальцы отделения и рассчитанная кривизна листа, когда бумага отходит от барабана под действием собственного веса). После этого бумага транспортируется - как правило, с помощью одного или нескольких резиновых ремней - в термоблок, где лежащий на ее поверхности тонер расплавляется и впрессовывается, образуя готовую копию. Узел проявки Скрытое электростатическое изображение, сформированное в слое фоторецептора падающими на него лучами света, отраженными от сканируемого отвечающая за этот процесс, называется узлом закрепления, термоблоком, фьюзером (от английского слова fuse- плавка, плавить) или попросту печкой. В узел термозакрепления входят: • нагревательный элемент; • резиновый прижимной вал; • направляющие подачи, обеспечивающие правильное попадание еще не закрепленной копии в термоблок; • отделительные лапки, предотвращающие наматывание закрепленной копии на валы термоблока; • температурные датчики, контролирующие температуру нагревательного элемента; • термостат (термопредохранитель), обрывающий питание нагревательного элемента в случае, если температура превысит критическое значение. Примечание. В первых моделях электростатических копировальных аппаратов, использовавшихся в 60-х годах, не было подобных механизмов защиты, поэтому они часто возгорались. В термоблоке может располагаться также: • чистящий фетровый вал, собирающий на себя большую часть грязи с резинового и тефлонового валов • щетка, снимающая статический заряд с бумаги • датчик, призванный сообщать процессору о том, что копия проходит через термоблок. В большинстве узлов закрепления в качестве нагревательного элемента используются лампы накаливания, обеспечивающие специальному валу, изготовленному из алюминия и покрытому тефлоном (этот вал принято называть тефлоновым). Примечание: Некоторые копиры систему быстрого поверхностного нагрева, в которой место нагревательной лампы и тефлонового вала занимают керамический термоэлемент и тефлоновая пленка. При такой схеме, когда источник тепловой энергии входит в почти непосредственный контакт с копией, энергия расходуется более эффективно и практически не требуется времени на предварительный прогрев копировального аппарата для приведения его в рабочее состояние. 3.3.. Плоскостной электрографический аппарат ЭП-12 Р2 (ЭРА-12РМ) Назначение, состав и принцип работы Плоскостной электрографический аппарат ЭП-12 Р2 (ЭРА-12РМ) предназначен для получения копий с оригинала масштаба 1:2 или 2:1. Технические характеристики 1. Наибольший размер оригинала: мм 597 х 441 2. Масштаб копирования 2:1 или 1:2 3. Вид проявления сухое, каскадное 4. Скорость копирования, кол/ч 60 Состав: (плакат) 1. Оригиналодержатель; 2. Осветитель; 3. Объектив; 4. Камера; 5. Процессор с кассетой; 6. Рама. Принцип работы: 1. Оригинал устанавливается и укрепляется в оригиналодержатель; 2. Включается освещение, открывается затвор объектива; 3. В процессор вместо кассеты вставляется матовое стекло; 4. При помощи регулировочных винтов на матовом стекле добиваются сфокусированного изображения; 5. Выключают освещение, закрывается затвор объектива; 6. При помощи зарядного устройства заряжают фотополупроводниковую пластину; 7. Заряженную пластину вставляют в процессор; 8. Снимают крышку с кассеты; 9. На фотоэкспонометре выставляют время выдержки; 10. Реле фотоэкспонометра включает осветитель и открывает затвор объектива; 11. Экспонированную кассету вынимают из процессора и помещают в устройство с красящим порошком; 12. Полученное таким образом изображение оригинала на пластине, методом непосредственного соприкосновения, переносят на бумагу; 13. Полученный отпечаток изображения закрепляют в парах ацетона или пропускают через разогретые ролики. 3.4.. Портативная настольная копировальная машина "Canon" FC-2. Назначение, состав и принцип работы. Назначение Копировальная машина “CANON” FC-2 предназначена для получения копий оригинала размером 210 Х 297 см. и меньше (.). Технические данные. Табл. .. Тип Портативная настольная машина Система копирования Сухой электростатический перенос Оригиналы Листы, переплетённые оригиналы Размер оригинала Максимум А4 Размер копии 6,35 х 8,89 см (визитные карточки) - А4 Скорость копирования 5 копий / мин Непрерывное копирование Задаваемое количество 1-9. Режим С для непрерывного копирования - до 20 Выход 1-й копии Примерно 18 секунд Время прогрева Примерно 20 секунд Масштаб копий 1:1 Система экспонирования Щель экспонирования с подвижным стеклом оригинала Подача бумаги Автоматическая подача бумаги для копий Система закрепления Нагревательные ролики Система проявления Проявление по методу магнитной щетки Источник света Флуоресцентная лампа Фоторецептор Барабан ОРС Источник питания Переменный ток 220/240 В, 50 Гц Расход энергии 0,93 кВт Масса 11,6 кг Размер машины 381 мм ширина х 415 мм глубина х 137 мм высота Устройство Рис. .. Состав: 1. Крышка оригинала; 2. Стекло оригинала; 3. Выходной лоток; 4. Лоток для бумаги; 5. Направляющие бумаги; 6. Панель управления; 7. Отклоняющее зеркало; 8. Фотобарабан; 9. Ролики очистки; 10.Резервуар с тонером; 11.Барабан девелопер; 12.Провод разряда; 13.Коронирующий провод; 14.Фиксирующий цилиндр. Бумага с перфорацией Да Листы с наклейками Да (максимум 1 за один раз) Прозрачные листы Да (максимум 1 за один раз) Порядок изготовления копий и обслуживания После установки машины и завершения цикла её прогрева машина готова к изготовлению копий. Открыть крышку оригинала. Поместить оригинал изображением вниз в верхнем правом углу стекла оригинала и закрыть крышку. Примечание: Текст расположенный очень близко к краю оригинала, может не скопироваться (стирание края). Полезно перевернуть оригинал на стекле. 1. Настроить направляющую бумаги на лотке на ширину бумаги и поместить бумагу в лоток. Проследить, чтобы загрузка бумаги не превышала метки МАХ (40 листов) на лотке для бумаги. Специальная или плотная бумага должна подаваться по 1-му листу. 2. Задать требуемое количество копий. Нажать на клавишу СТОП/С для отмены индикации количества. Режим задания количества • Нажать на клавишу Количества до появления индикации нужного числа копий (1-9). Непрерывный режим Нажать на клавишу количества до появления на дисплее буквы С. Машина теперь может изготовить до 20 копий. Если в лотке меньше 20 листов бумаги, машина продолжает изготовление копий до опустошения лотка, после чего на дисплее количества выдается мигающее Р. 3. Регулятор автоэкспонирование настраивает копируемый фон. 4. Нажать на клавишу СТАРТ. Для остановки копирования нажать на кнопку СТОП. 2- стороннее копирование. 1. Поместить первый оригинал на стекло ИЗОБРАЖЕНИЕМ ВНИЗ и ВЕРХОМ оригинала СПРАВА и закрыть крышку. 2. Задать требуемое количество и нажать на СТАРТ для изготовления копий. 3. Удалить первый оригинал и поместить второй оригинал на стекло с той же ориентацией, что и первый оригинал. Закрыть крышку. 4. Извлечь копии из выходного лотка, перевернуть их и вставить каждую копию ИЗОБРАЖЕНИЕМ ВНИЗ в лоток для бумаги. 5. Задать требуемое количество и нажать на СТАРТ для копирования второго оригинала. Застревание бумаги Мигание на дисплее буквы “Р” количества копий, когда лоток для бумаги пустой или когда бумага застряла при подаче из лотка. Буква “Р” выдается также, если лоток для бумаги не установлен правильно. 1. Проверить наличие бумаги в лотке. Если лоток пустой, загрузить бумагу и нажать на СТАРТ для продолжения. Дисплей количества выдает остающееся число копий. Если машина находится в непрерывном режиме, выдается индикация “С”. При истечении более 90 секунд до нажатия на СТАРТ количество должно быть задано снова. 1. При застревании бумаги осторожно удалить её и нажать на СТАРТ. Может потребоваться снять лоток для удаления застрявшегося листа. Не использовать застрявший лист. Дисплей количества покажет остающееся число копий. Если машина в непрерывном режиме выдается индикация “С”. Участок выхода Мигание индикатора (застревание) и остановка машины означает застревание бумаги в зоне выхода или на внутреннем пути бумаги. Соблюдать осторожность, чтобы не повредить фоторецептор или коротрон во время устранения застревания. Не касаться фьюзера. 1. Выключить машину для очистки индикатора застревания. 2. Проверить участок выхода на застрявшую бумагу и удалить её. 3. Проверить бумагу внутри участка выхода. Этот тип застревания обычно вызывается превышением вместимости выходного лотка (40 листов). 4. Удалить любые остающиеся копии из лотка. 5. Вставить очиститель коротрона/объектива в выходное отверстие для удаления бумаги внутри участка выхода. 6. Включить машину. ВНИМАНИЕ Не касаться блестящей поверхности фоторецептора. Царапины или мазки приводят к ухудшению качества копий и к возможному укорачиванию срока службы машины. Не оставлять фоторецептор на свету в течение продолжительного времени (свыше 10 минут). Это приводит к его повреждению и ухудшению качества копий. Замена картриджа тонера Индикатор замена картриджа тонера мигает, когда картридж пустой. Машина останавливается, когда текущая работа будет закончена. 1. Сдвинуть стекло оригинала влево. 2. Нажать на кнопку для открывания передней крышки. 2. Взяться за рукоятку и за запорный рычаг и вытянуть картридж тонера наружу. 3. Извлечь новый картридж тонера из мешка. 4. Энергично встряхнуть картридж для освобождения слежавшегося тонера. Активное встряхивание картриджа позволяет получить максимальное количество копий с одного картриджа. 5. Вдвинуть новый картридж тонера плотно в машину так, чтобы он защелкнулся на месте. 6. Снять защитное уплотнение со щели над рукояткой. 7. Закрыть переднюю крышку и вернуть крышку оригинала в её исходное положение. Отдача от картриджа тонера Рис. .. Главным фактором, влияющим на отдачу от картриджа тонера, является плотность изображения на оригинале. На () показан пример того, как количество копий от картриджа уменьшается с увеличением плотности изображения. Другие факторы, которые могут влиять на отдачу от картриджа: • Размер копируемого оригинала; • Темный тон; • Оставление крышки оригинала открытой; • Количество включений и выключений машины. • Высокая влажность. Для получения максимальной отдачи от картриджа тонера: • Всегда вести копирование при закрытой крышке оригинала; • Оставлять машину включенной в течение дня. Выключать машину в конце рабочего дня; • Вести копирование при регуляторе экспонирования, настроенном на Авто экспонирование, если только требуется регулировка на фон вашего оригинала; • Когда это возможно, устанавливать машину в сухом помещении. Сервисный индикатор Сервисный индикатор загорается после изготовления примерно 20 тысяч копий для того, чтобы указать, что пришло время заменять фоторецептор и сборник отработанного тонера. Эта замена не входит в гарантийные обязательства. Обслуживание копировальной машины Если копии имеют полосы или пятна, коротрон и объектив требуют очистки. 1. Выключить машину; 2. Сдвинуть стекло оригинала вправо и открыть крышку оригинала; 3. Снять очиститель коротрона/объектива в верхнем правом углу крышки оригинала. 4. Для очистки коротрона поместить относящиеся к коротрону конец очистителя, выровнять стрелки, помеченные 1; 4. Настольная электронная типография. ПЭВМ, периферийное оборудование и программное обеспечение 3.5.. Устройства ввода 3.1...2... Клавиатура, мышь. Назначение, устройство и принцип работы Введение Из основы классической схемы вычислительной системы следует, что для ввода информации широко использовалась клавиатура. Однако и другие устройства ввода, например, сканеры, которые несколько лет назад были ещё недоступны, больше не относятся к экзотическим устройствам ввода. В отличие от видео карт и мониторов устройства ввода, как и устройства вывода, гораздо более стандартизированы. Клавиатура В настоящее время клавиатура является основным устройством ввода информации в РС, несмотря на сильную конкуренцию со стороны мыши. Это положение не изменится до тех пор, пока не будет создана надежная и не дорогая система распознавания человеческой речи. Принцип действия Принцип действия клавиатуры представлен на . сигнал при нажатии клавиши регистрируется контроллером клавиатуры и передается в виде так называемого СКЭН-КОДА на материнскую плату. Рис. .. Принцип действия клавиатуры СКЭН-КОД - это однобайтовое число, младшие 7 бит которого представляют идентификационный номер, присвоенный каждой клавише. На материнской плате РС для подключения клавиатуры используется специальный контроллер. Для РС типа АТ обычно применяется микросхема универсального периферийного интерфейса. СКЭН-КОД поступает в контролер, процессор прекращает свою работу и выполняет процедуру, анализирующую СКЭН-КОД. Данное прерывание обслуживается специальной программой, входящей в состав ROM BIOS. Затем введённый код помещается в буфер клавиатуры, представляющий собой область памяти, способную запомнить до 15 вводимых символов, пока прикладная программа не может их обработать. Буфер организован по принципу FIFO (первый пришел - первый вышел). Каждая клавиша генерирует два типа СКЭН-КОДА: код нажатия, когда клавиша нажимается, и код освобождения, когда клавиша отпускается. Конструктивное исполнение Для изготовления простой клавиатуры используется пластмасса и резина. При нажатии клавиши штемпель (резина) соприкасается с контактной площадкой, благодаря чему замыкается цепь, что фиксируется контроллером клавиатуры. Более надежные и дорогие по стоимости клавиатуры используют микропереключатели, герконовые и сенсорные кнопки. Мышь Рис. .. Принцип действия оптико-механической мыши Наряду с клавиатурой мышь является важнейшим средством ввода. Широкое распространение мыши явилось разработка удобного графического интерфейса пользователя. Принцип работы При перемещении мыши по коврику «тяжелый» шарик приходит в движение и вращает соприкасающиеся с ним валики. Ось одного валика вращается горизонтально, а другого - вертикально. На этих осях установлены диски с растровыми отверстиями, которые вращаются между двумя пластмассовыми цоколями. На первом цоколе находится источник света, а на другом - фоточувствительный элемент (фотодиод, фоторезистор или фототранзистор). Этот фотосенсор определяет, где находится источник света; перед отверстием или за пластмассовой перегородкой диска. Поскольку таких перегородок два, то порядок освещения фоточувствительных элементов определяет направление перемещения мыши, а частота приходящих импульсов - скорость. Импульсы при помощи микроконтроллера превращаются в совместимые с РС данные и передаются через интерфейс RS232 на материнскую плату. Драйвер мыши В качестве стандарта в мире РС выступает так называемая Microsoft- совместимая мышь (MS-Mouse). С помощью драйверов для этой мыши можно управлять всеми совместимыми мышами. Если сомнение в совместимости мыши с MS-Mouse, на корпусе имеется переключатель, который обозначен как MS или PC, необходимо установить мышь в режим совместимости с MS-Mouse. В некоторых старых моделях такой переключатель отсутствует. Для инициализации такой мыши надо какое-то время держать нажатой её левую клавишу, что вызовет переключение в режим MS- Mouse. Подключение драйвера мыши подобно подключению драйвера клавиатуры. Для автоматической инициализации он должен быть включен в один из стартовых файлов AUTOEXEC.BAT или CONFIG.SYS. Для стартового файла AUTOEXEC.BAT нужно включить команду: C:\Windows\Mouse Для стартового файла CONFIG.SYS – команду: Device = C:\Windows\Mouse Типы мыши Оптическая мышь работает по принципам, схожим с работой оптико- механической мыши, только перемещение мыши регистрируется не механическими валиками. Оптическая мышь посылает луч на специальный коврик. Этот луч после отражения от коврика поступает в мышь и анализируется электроникой, которая в зависимости от типа полученного сигнала определяет направление движения мыши, основываясь либо на углах падения света, либо на специальной подсветке. Инфракрасная мышь. Движение мыши регистрируется при помощи уже известной механики и преобразуется в инфракрасный сигнал, который затем передается на приемник. Радио-мышь. Передача информация от мыши осуществляется посредством радиосигналов. Трекбол. Можно сравнить с мышью, которая лежит на спине шарообразным брюхом вверх. Принцип действия трекбола такой же, как и мыши. 3.1...3... Джойстик, световое перо, дигитайзер. Назначение, устройство и принцип работы Джойстик Джойстик - это устройство ввода, которое заняло прочную позицию, прежде всего, в области компьютерных игр. Они подразделяются на цифровые и аналоговые. Цифровые джойстики, как правило, применяются в игровых приставках и игровых компьютерах. Аналоговый джойстик имеет существенное преимущество перед цифровыми, так как цифровые реагирует, в основном, на положение управляющей ручки (влево, вправо, вверх, вниз) и статус кнопки «огонь». Аналоговые джойстики регистрируют минимальные движения ручки управления, что обеспечивает более точное управление игрой. Световое перо Световое перо применяется довольно редко, что существенно ограничивает его применение. Оно представляет собой вид шариковой ручки, в которую вместо пишущего шарика вмонтирован фотоэлемент. Вместо стержня находится электронная составная часть, которая оценивает сигналы. Световое перо функционирует только совместно с монитором. При прикосновении стержнем к поверхности экрана электронное излучение регистрируется фотосесором светового пера. Так как экран монитора состоит из множества точек (пикселов), то полученный сигнал можно передать на графическую карту, которая вычислит координаты электронного луча по времени его регистрации. Таким образом, теоретически световое перо может заменить мышь, однако это сомнительная альтернатива, так как если для управления крупными объектами световое перо еще надежно в применении, при выборе мелких объектов оно не удобно. Дигитайзер Дигитайзер (со световым пером) является профессиональным стандартным устройством для графических работ, так как он позволяет с помощью соответствующих программ преобразовать в векторный формат изображение, полученное в результате передвижения руки оператора. • источники света; • механизм перемещения датчика (или система отклоняющих зеркал) вдоль оригинала, либо перемещение оригинала относительно датчика; • электронное устройство (для преобразования считанной информации в цифровую форму). Ручной сканер Сканирование осуществляется вручную последовательным перемещением сканера относительно оригинала. В корпусе шириной не более 10-12см. размещаются лишь датчики и источник света. Преимущество: • низкая стоимость; • небольшой размер; • широкие возможности выбора оригинала. Недостатки: • не постоянство скорости перемещения сканера относительно оригинала вызывает искажение сканированного образа. • Ограниченные возможности использования совместно с программами распознавания. Настольные сканеры К категории настольных сканеров относятся: - планшетные, роликовые, барабанные и проецируемые сканеры. Планшетные сканеры Основной отличительный признак планшетного сканера – сканирующая головка перемещается относительно бумаги с помощью шагового двигателя. Преимущества: - простота и удобство в эксплуатации. Недостаток: - большие габариты. Роликовые сканеры (листовой сканер) Оригинал пропускается через ролики механизма подачи бумаги и попадает в поле зрения линейки датчиков. Режимы работы сканера: • режим сканирования; • режим факсимильной передачи. Преимущества: 1. компактность; 2. возможность автоматического функционирования; 3. низкая стоимость. Недостатки: 1. сложность выравнивания оригиналов; 2. ограниченный диапазон типов оригинала; 3. неудобство работы с листами разного размера; 4. возможность повреждения оригинала. Барабанные сканеры Оригинал закрепляется на поверхность прозрачного цилиндра из органического стекла (барабан) укрепленного на массивном основании. Барабан вращается с большой скоростью (от 300-1350 об/мин). Находящиеся рядом сканирующие датчики через маленькую апертуры, считывают изображение с высокой точностью. Преимущества: 1. сканирование с наиболее высоким разрешением; 2. широкий диапазон типов оригиналов. Недостатки: 1. большой размер; 2. невозможность непосредственного сканирования книг и журналов; 3. высокая стоимость этих устройств. Проекционные сканеры Проекционные сканеры напоминают фотоувеличитель или проекционный аппарат. Оригинал располагается изображением вверх на подсветке под сканирующей головкой на расстоянии около 30 см. Внутренний источник света не требуется, естественного освещения оказывается достаточным. Механизм поворота внутри головки датчика направляет «глаз» сканера на каждую линию оригинала. Преимущества: 1. удобство выравнивания оригинала; 2. небольшая занимаемая площадь; 3. разнообразие сканируемых оригиналов (в том числе трехмерных); 4. возможность комбинирования плоских и трехмерных оригиналов. Недостатки: 1. зависимость от источника внешнего освещения; 2. ограничения на размер оригинала; 3. трудность расположения нестандартных оригиналов (например: - книги в развернутом виде). Матричные сканеры В слайдовых сканерах, цифровых фото и кинокамерах ПЗС – датчики имеют форму прямоугольной матрицы, что позволяет формировать образ оригинала целиком, а не построчно. К матричным сканерам относятся: • цифровые камеры; • устройства захвата видео - изображений. Цифровые камеры Цифровая камера больше похожа на компьютер (как носитель мультимедийной информации). При помощи цифровой камеры можно не только фиксировать изображение, но и записывать звук, параметры съемки и т.п. Возможности цифровых камер: 1. возможна запись, как отдельных кадров, так и их последовательность; 2. имеют жесткий съемный диск объемом 100-170 Мб; 3. обеспечивают 24-36 – битовых представлений цвета; 4. обладают разрешением 30-70 линий на дюйм. 5. имеют жидкокристаллический экран, позволяющий просматривать и отбирать кадры. Цифровые камеры подразделяются: - студийные, вне студийные и бытовые. В бытовых камерах изображение с разрешением приемлемым для просмотра на мониторах или экранах TV, но не достаточно для печати. Студийные и вне студийные цифровые камеры: - реализуют технологию трех - кадровой или однокадровой цветной съемки, используют матрицу ПЗС большого размера. Видео-сканеры: (фрейм - грабберы, видеобластеры) К видео-сканерам относятся устройства, которые представляют собой плату расширения, установленную в слот РС и имеющие входы для подключения видеокамеры, телевизора, видеомагнитофона. Достоинство: • информация считывается не построчно, а целиком что избавляет от многих движущихся частей, присущих традиционным сканерам. • Обеспечивают высокую скорость сканирования. Недостатки: • низкая разрешающая способность сканирования (определяется телевизионным стандартом). Монитор компьютера не способен отображать видеосигналы непосредственно. Поэтому в комплект поставки некоторых видеокамер входит специальный интерфейс для подключения видеомонитора, с помощью которого можно просмотреть запись и выбрать кадр. Принцип работы сканера Неотъемлемой частью любого сканера являются аналого-цифровые преобразователи (АЦП). Они предназначены для преобразования непрерывно изменяющихся значений напряжений, получаемых с помощью ПЗС или ФЭУ, в числа, соответствующие оттенкам цвета или градаций серого. Качество сканированного изображения напрямую связано с разрядностью используемого в сканере АЦП. В черно-белых (двухуровневых) сканерах аналогичное преобразование выполняет компаратор, сравнивая зафиксированное значение напряжения с опорным напряжением. Блок – схема черно-белого сканера Рис. .. Блок – схема черно-белого сканера ПЗС - это твердотельный электронный компонент, состоящий из множества датчиков, которые преобразуют интенсивность падающего на них света в пропорциональный ей электрический заряд. В основу ПЗС положена чувствительность проводимости p-n - перехода обыкновенного проводникового диода к степени его освещенности. На p-n переходе создается заряд, который уменьшается со скоростью, зависящей от освещенности. Чем меньше заряд, тем больше ток, проходящий через диод. 9. Принцип работы черно-белого сканера по блок схеме. 10.Принцип работы цветного сканера по блок схеме с вращающимся RGB- фильтром. 11.Принцип работы по блок схеме цветного сканера с dichroic - фильтром. 12.Планшетные сканеры. Назначение, состав и способ формирования изображения. 13.Барабанные сканеры. Назначение, состав и способ формирования изображения. 14.Общие характеристики сканеров. 1.. Устройства вывода 2.2.. Мониторы и их характеристики. Назначение, состав и принцип работы. Введение Из сведений о ПК известно, что монитор относится к устройству вывода. Персональный компьютер может без особых проблем работать и без принтера, то использование РС без монитора даже трудно себе представить. Поэтому устройства вывода за исключением монитора обозначают как вторичные. Мониторы Монитор (дисплей) компьютера IBM PC предназначен для вывода на экран текстовой и графической информации. Мониторы бывают цветные и монохромные. Они могут работать в одном из двух режимов: текстовом или графическом. Текстовый режим. В текстовом режиме экран монитора условно разбивается на отдельные участки - знакоместа, чаще всего на 25 строк по 80 символов (знакомест). В каждое знакоместо может быть выведен один из 256 заранее заданных символов. В число этих символов входят большие и малые латинские буквы, цифры, символы: ~ ! @ # $ % ^ & * ( ) _ + { } [ ] ; : ’ ” < > / ? , . а также псевдографические символы, используемые для вывода на экран таблиц и диаграмм, построения рамок вокруг участков экрана и т.д. В число символов, изображенных на экране в текстовом режиме, могут входить и символы кириллицы (буквы русского алфавита). Графический режим. Графический режим монитора предназначен для вывода на экран графиков, рисунков и т.д. Разумеется, что в этом режиме также можно выводить на экран и текстовую информацию в виде различных надписей, причем эти надписи могут иметь произвольный шрифт, размер букв и т.д. │┌┬├┼┤┘┴═║╒╓╔╕╖╗╘╙╚╛╜╝╞╟╠╡╢╣╤╥╦╧╨╩╪╫╬▀▄█▌▐░▒▓ В графическом режиме экран монитора состоит из точек, каждая из которых может быть светлой или темной на монохромных мониторах или одного из нескольких цветов - на цветных. Количество точек по горизонтали и вертикали называется разрешающей способностью монитора в данном режиме. Например, выражение “разрешающая способность монитора 640х480” означает, что монитор в данном режиме выводит 640 точек по горизонтали и 480 - по вертикали. Следует заметить, что размер экрана монитора не влияет на разрешающую способность, равно как и большой и маленький телевизоры имеют на экране 625 строк развертки изображения. Часто используемые мониторы. Наиболее широкое распространение в компьютере IBM PC получили мониторы типов MDA, CGA, Hercules, EGA и VGA. Их характеристики приведены в . Табл. .. Мон итор Цвет/моно Текстовый режим Графический режим MDA Монохром ный 80х25, 2 цвета 640х200, 2 цвета CGA Цветной 80х25, 16 цветов 640х200, 2 цвета 320х200, 4 цвета Herc ules Монохром ный 80х25, 2 цвета 720х348, 2 цвета EGA Цветной 80х25, 16 цветов 80х43, 16 цветов 640х350, 16 цветов VGA Цветной 80х25, 16 цветов 80х50, 16 цветов 640х480, 16 цветов 640х350, 16 цветов 320х200, 256 цветов В настоящее время мониторы MDA, CGA, EGA и Hercules практически не используются, так как они не обладают надлежащей разрешающей способностью, что приводит к быстрому утомлению глаз. Большинство компьютеров выпускаемых в настоящее время используют мониторы типа VGA, которые обеспечивают достаточное качество изображения в текстовом и графическом режимах. Для многих программ, использующих графический интерфейс, требуется лучшее качество, чем у мониторов VGA. В таких случаях используют мониторы Super VGA(SVGA) c разрешающей способностью 800х600, 1024х768 и 1560х1024. Скорость работы. Важной характеристикой адаптера монитора является скорость работы. В тестовом режиме все адаптеры работают достаточно быстро, но при выводе графических изображений с высоким разрешением скорость работы довольно существенна. В данном случае может оказаться необходимым использование видеоускорителя. Видеопамять. Монитор по отношению к процессору выступает в той же роли, что телевизор по отношению к телецентру: он показывает изображение, формируемое процессором. В графическом режиме монитора в видеопамяти для каждой точки экрана должен быть записан тот цвет, которым она выводится. Так что чем больше разрешающая способность и чем больше может одновременно изображаться цветов на экране, тем больше должен быть объем видеопамяти. Для режима 800х600х256 и 1024х768х16 требуется видеопамять размером 512Кбайт, а для 1024х768х256 - 1Мбайт. Размер точки (зерна) экрана. На качество изображения на экране существенно влияет размер точки (пикселя) на экране. Чем меньше размер точки, тем четче изображение. На мониторах стандартного размера (14’’) при максимальном разрешении 640х480 удовлетворительное изображение получается при размере зерна 0,39мм, а хорошее - при 0,31мм, а для режима 1024х768 - 0,25 - 0,28 мм. Качество изображения. Если на компьютере приходится работать не 10-15 мин в день, а часами или даже весь день, то следует особое внимание обратить на качество изображения: не мерцает ли экран, нет ли на нем цветных пятен и т.д. Нежелательно, если справа от ярких или темных полос появляется их тень. Мониторы с дефектным изображением приводят к быстрому утомлению людей, которые с ними работают - такие мониторы покупать не следует. Экранные фильтры. Для защиты от бликов на поверхности экрана, а также для уменьшения излучений, исходящих от экрана, используют экранные фильтры. Наилучшую защиту от бликов дают стеклянные поляризационные фильтры. Принцип работы монитора Таким образом, каждая пушка стреляет по своим пятнам люминофора. Для этого в каждом кинескопе имеются апертурная решетка или теневая маска. Она служит для того, чтобы каждая пушка попадала только в точки люминофора соответствующего цвета. Теневая маска представляет собой пластину из спец. металла - инвара, с очень низким коэффициентом линейного расширения. На нее наносят систему отверстий, соответствующих точкам люминофора на внутренней поверхности кинескопа. Апертурная решетка образована системой щелей с аналогичными функциями. Среднее расстояние между пикселями называется зерном и составляет 0,25-0,41мм. Люминофорное покрытие экрана При изготовлении дешевых мониторов экран покрывается люминофором, частицы которого светятся при попадании на них электронного пучка, но имеют короткий период послесвечения. Высвеченные пиксели экрана должны продолжать светиться в течение времени, которое необходимо электронному лучу, чтобы просканировать весь экран и вернуться для активизации данного пикселя уже при прорисовке следующего кадра. Следовательно, минимальное время послесвечения должно быть не меньше периода смены кадров - 20мс. Если это не выполняется, происходит мерцание изображения. При использовании высококачественных дорогих материалов такой эффект не наблюдается. Каждая точка светится в течение всего времени, которое необходимо лучу для сканирования всего экрана. Изображения на экранах, покрытых высококачественными люминофорами, кажется контрастным, абсолютно чистым и немерцающим. Типы мониторов и их характеристики Аналоговые мониторы. В данном случае речь пойдет о мониторах, которые работают с адаптерами VGA, SVGA и др. Они способны поддерживать разрешение 640х480 и более. В названии аналоговый отражаются не возможности разрешения (в отличие от TTL- мониторов), а способ передачи информации о цветах от видеокарты к монитору. Аналоговый сигнал передается путем изменения амплитуды напряжения. VGA мониторы могут работать не только в цветном, но и монохромном режиме. В монохромном режиме цвета заменяются оттенками серого цвета. В аналоговом монохромном мониторе для отображения информации используется только видеосигнал зеленого. Сигналы красного и синего при этом не передаются. Мультичастотные мониторы. Все современные мониторы можно разделить на 3 большие группы: С фиксированной частотой С несколькими фиксированными частотами Многочастотные (их также называют мультичастотные) Мониторы с фиксированной частотой воспринимают синхросигналы какой- либо одной частоты, например, для кадровой развертки 60 Hz, а для строчной - 31,5 kHz. Мониторы с несколькими фиксированными частотами менее критичны к значениям частот синхроимпульсов и могут работать с набором из 2 или более сочетаний частот синхроимпульсов кадровой и строчной развертки. Мультичастотные мониторы называемые иногда Multisync, обладают способностью настраиваться на произвольные значения частот синхросигналов из некоторого определенного диапазона, например, 30-64 kHz - для строчной и 50-100 Hz - для кадровой. Диагональ монитора. Диагональю монитора, как и телевизора, называется расстояние между левым нижним и правым верхним углами экрана. Это расстояние измеряется в дюймах. В качестве стандарта для ПК выделились мониторы с диагональю 14’’ и 15’’. Для оптимальной работы в Windows 9x c более высоким разрешением следует установить монитор с диагональю 17 дюймов. А для профессиональной с работы с настольными издательскими системами и системами автоматического проектирования (САПР) рекомендуется монитор с диагональю 20, 21 дюйм (разумеется, не стоит забывать и об upgrade видеокарты). Маска экрана. Качество изображения зависит в значительной степени от типа и характеристик используемой теневой маски. Расстояние между отверстиями маски измеряется в мм. Remarks: Расстояние между отверстиями теневой маски часто отождествляют с размером зерна монитора, что вполне оправдано, поскольку оба параметра должны быть равны. Однако это условие выполняется не всегда, а в зависимости от технологии производства электронно-лучевой трубки и ее качества. Кроме того, расстояние между отверстиями теневой маски по сравнению с зерном, которое можно увидеть под лупой прямо на экране, является менее наглядной характеристикой. Все мониторы с зерном более 0,28 мм считаются “дешевыми” и “грубыми”. Лучшие мониторы имеют зерно 0,26 мм, а у самого качественного известного монитора зерно - 0,19 мм. Разрешение. Аналоговые мониторы обеспечивают разрешение не ниже 1024х768, а мультичастотные имеют разрешение 1280х1024 и более. Кинескоп. Существенное значение имеет тип ЭЛТ (кинескопа). Предпочтительны такие типы кинескопов, как Black Trinitron, Black Matrix or Black Planar. Люминофорное покрытие экрана мониторов этих типов состоит из специального вещества, которое имеет существенный недостаток - слишком восприимчиво к свету. Если монитор с подобным кинескопом длительное время находится под действием света, это значительно сокращает срок его службы. Излучение и защитные экраны Медицинские исследования показали, что излучение, сопровождающее работу монитора, может отрицательно сказываться на здоровье человека. Спектр этого излучения достаточно широк – это и рентгеновское излучение, и инфракрасное, и радиоизлучение, а также электростатические поля. Именно поэтому, приобретая монитор, не следует забывать о защитном экране. Фильтры бывают сеточные, пленочные и стеклянные. Их защитные свойства и, соответственно, цена возрастают в порядке перечисления- Фильтры могут крепиться к передней стенке монитора, навешиваться на верхний край, вставляться в специальный желобок вокруг экрана или надеваться на монитор. Сеточные фильтры практически не защищают от электромагнитного излучения и статического электричества. Кроме того, они несколько ухудшают контрастность изображения. Однако эти фильтры ослабляют блики от внешнего освещения, что при интенсивной работе за компьютером является немаловажным фактором. Пленочные фильтры также не защищают от статического электричества, но значительно повышают контрастность изображения, практически полностью поглощают ультрафиолетовое излучение и снижают уровень рентгеновского излучения. Обычные пленочные фильтры стоимостью 3–7 USD плохо защищают от бликов внешнего излучения, однако существуют также поляризационные пленочные фильтры, например фирмы Polaroid, которые способны обеспечивать поляризацию отраженного света и подавлять возникновение бликов. Поляризационные фильтры, как правило, стоят дороже обычных фильтров. Стеклянные фильтры выпускаются в нескольких различных модификациях. Простые стеклянные фильтры стоимостью 3–10 USD снимают статический заряд, ослабляют низкочастотные электромагнитные поля, снижают интенсивность ультрафиолетового излучения и повышают контрастность изображения. Выпускаются также стеклянные фильтры категории полная защита. Они обладают наиболее полной совокупностью защитных свойств; практически не дают бликов (доля отраженного света менее 1%), повышают контрастность изображения в полтора-два раза, устраняют электростатическое поле и ультрафиолетовое излучение, значительно снижают низкочастотное магнитное (менее 1000 Гц) и рентгеновское излучение. Эти фильтры изготавливаются из стекла специального сорта, легированного атомами тяжелых металлов, и имеют многослойное покрытие. Стоят такие фильтры недешево – свыше 150 USD. В первую очередь, такие мониторы имеют более чувствительный люминофор, который обеспечивает ту же яркость свечения при менее интенсивной электронной бомбардировке. В результате удается значительно снизить величину ускоряющего анодного напряжения, а вместе с ним – интенсивность рентгеновского излучения. Кроме того, меньшая скорость соударения снижает температуру разогрева люминофора, в результате чего уменьшается интенсивность инфракрасного и ультрафиолетового излучений. В мониторах класса low radiation применяется специальное стекло, которое поглощает все эти виды излучений. Это стекло обладает свойствами, аналогичными свойствам защитных экранов, которые используются совместно с обычными мониторами. Экран монитора low radiation имеет характерную матовую поверхность, которая устраняет блики. Снижение электростатического потенциала достигается использованием специальных экранирующих материалов, соединенных с заземляющим проводом. быстрой печати. Длина кабеля может составлять до 10 м, а не 3м при более ранних разработках интерфейса. Некоторые модели принтеров различных фирм оборудованы инфракрасными передатчиками, что позволяет передавать файлы с помощью инфракрасного излучения, делая ненужным кабельное соединение. По принципу нанесения изображения на бумагу принтеры подразделяются: • Принтеры ударного действия; • Принтеры не ударного (безударного) действия (.). Рис. .. Классификация принтеров Принтеры ударного действия Принтеры ударного действия, основанные на создании изображения шрифта механически «выколачивания» красителя ленты прямо на бумагу. В качестве ударного механизма могут быть использованы шаблоны символов или иголки. Типовые принтеры (ударные) аналогичны электрическим пишущим машинкам. Достоинства Типовой принтер дает очень чистое изображение букв, конечно при условии, что красящая лента достаточно черная и неизношенная. Недостатки Низкая скорость печати от 30 до 40 знаков в секунд; Недостаточная универсальность типовых принтеров, которая препятствует их широкому распространению. Принтеры такого типа располагают одним шрифтом и не нельзя выделить отдельные места документа курсивом или жирным начертанием; Невозможность печати графического изображения. Область применения Принтеры могут применяться только в машинописном бюро, где для оформления документа, кроме чистоты, ничего не требуется. По стоимости они сравнимы с игольчатыми принтерами. Игольчатые принтеры Игольчатый принтер долгое время являлся стандартным устройством вывода для РС по отношению к струйным и лазерным принтерам. Достоинством игольчатых принтеров определяются, в первую очередь, скоростью печати и их универсальностью, которая заключается в способности работать с любой бумагой, а также низкой стоимостью. Принцип действия Принцип, которым игольчатый принтер печатает знаки на бумаге, очень прост. В отличие от других принтеров, игольчатый принтер формирует знаки несколькими иголками, расположенными в головке принтера. Механизм подачи бумаги аналогичен с пишущей машинкой. Бумага втягивается с помощью вала, а между бумагой и головкой принтера располагается красящая лента. При ударе иголке по этой ленте на бумаге остается закрашенный след. Иголки, расположенные внутри головки, обычно активизируются электромагнитным методом. Головка движется по горизонтальной направляющей и управляется шаговым двигателем (.). Рис. .. Расположение иголок на 9-игольчатой головке (в один и два ряда) Благодаря горизонтальному движению головки принтера и активизации отдельных иголок напечатанный знак образует как бы матрицу, причем отдельные буквы, цифры и знаки «заложены» внутри принтера в виде бинарных кодов. По этой причине головка принтера «знает», какие иголки и в каких позициях необходимо активизировать, чтобы, например, создать за 10 шагов головки букву «К» (.). Рис. .. Матрицы для буквы «К», зависящей от количества иголок в головке Хотя наличие девяти иголок в головке принтера обеспечивает высокую скорость печати, однако, хорошего качества достичь не удается. Это заметно сказывается на отпечатке шрифта принтера, когда на бумаге виден отпечаток каждой из иголок, а в связи с износом красящей ленты качество еще больше ухудшается. Для улучшения качества каждую строку пропечатывают два раза, при этом отдельные точки, составляющие знаки, несколько смещаются при втором проходе печати. Такой метод хотя и улучшает качество изображения, но увеличивает время процесса печати. Дальнейшим развитием 9 игольчатого принтера стал 18-игольчатый принтер, а позднее 24-игольчатый. Он имел расположение иголок в головке в два ряда по 9 иголок. 24-игольчатый принтер Иголки расположены в два ряда по 12 штук. Кроме этого имеется возможность перемещения головки дважды по одной и той же строке, чтобы знаки пропечатывались еще раз с небольшим смещением. Строчный принтер У строчного принтера головка отсутствует, но имеется печатающая планка. Таким образом, при печати изображение матрицы, соответствующей строке, полностью переносится на бумагу. Так как головка не подвижна, а строка печатается целиком за один раз, это дает преимущество в скорости печати. Особенности работы игольчатого принтера: • Возможность печатать несколько копий; • Является более универсальным при работе с бумагой, чем лазерный или струйный принтеры, для которых отсутствует возможность использовать бумагу в рулоне. • Игольчатые принтеры характеризуются скоростью печати (числом знаков, которое принтер переносит на бумагу за 1 сек); • Одним из недостатков работы игольчатого принтера можно отнести сопровождение шумом; • Для игольчатых принтеров разрешение играет роль только тогда, когда печатается в графическом режиме, где должно точно рассчитывается положение каждой отдельной точки на бумаге. • Цветная печать, реализуется только с помощью многоцветной красящей ленты; • Шрифты в игольчатых принтерах реализуются наличием встроенных шрифтов или возможностью записи их в RAM принтеров. 3.7.. Принтеры не ударного действия Принтеры не ударного действия работают по другому принципу. Выводимое изображение создается с помощью применения тепла, чернил или других ксерографических методов. Струйные принтеры Основной принцип работы струйных принтеров чем-то напоминает работу игольчатых принтеров, только вместо иголок применяются тонкие как волос, сопло, которые находятся в головке принтера. В головке установлен резервуар с жидкими чернилами, которые через сопла, как микрочастицы, переносятся на материал носителя. Число сопел (от 6 до 64) и зависит от модели принтера и изготовителя. Последние разработки принтеров такого типа имеют от 300 для черных чернил и до 416 сопел для цветных. Для хранения чернил используются два метода: • головка принтера объединена с резервуаром для чернил; замена резервуара с чернилами одновременно связана с заменой головки; • используется отдельный резервуар, который через систему капилляров обеспечивает чернилами головку принтера. Принцип действия Современные модели струйных принтеров используют следующие методы печати; • Пьезоэлектрический метод; • Метод газовых пузырей; • Метод drop-on-demand. Пьезоэлектрический метод Для реализации этого метода в каждое сопло установлен плоский пьезокристалл, связанной диафрагмой. Под воздействием электрического поля В цветном лазерном принтере изображение формируется на светочувствительной фотоприемной ленте последовательно для каждого цвета. Лист печатается за четыре прохода, что сказывается на скорости печати. Имеется четыре емкости для тонера и от двух до четырех узлов проявления. Принтеры такого класса оборудованы большим объемом памяти, процессором и, как правило, собственным винчестером. Технологический процесс цветной печати на лазерном принтере осуществляется очень сложно, поэтому и цены на такие принтеры высокие. Особенности работы лазерного принтера Скорость печати – определяется двумя факторами. • механической протяжкой бумаги; • скоростью обработки данных. Обычно лазерный принтер оборудован собственным процессором. Как правило, для черно-белых лазерных принтеров используется микропроцессор Motorola 68000. В высоко производительных принтерах, например HP, используются процессор Intel 80960, имеющий тактовую частоту 33 МГц и сокращенный набор команд. Так как лазерный принтер является страничным принтеров (т.е. он формирует для печати полную страницу), скорость печати измеряется в страницах в минуту. Средний лазерный принтер печатает 4, в лучшем случае 8 страниц в минуту. Высокоскоростные принтеры, которые, как правило, используются в компьютерных сетях, могут до 20 и более страниц в минуту. Разрешение Разрешение лазерного принтера по горизонтали и по вертикали определяется различными факторами: • Вертикальное разрешение соответствует шагу барабана. Для большинства принтеров разрешение составляет 1/600 дюйма (для более дешевых - 1/3– дюйма); • Горизонтальное разрешение определяется числом точек в одной строке и ограничено точностью наведения лазерного луча. Память Лазерные принтеры обрабатывают целые страницы, что связано с большим количеством вычислений. При разрешении 300х300 dpi на странице формата А4 насчитывается почти 9 млн. точек, а при разрешении 1200х1200 более 140 млн. Объем необходимых вычислений резко возрастает. Скорость печати определяется не только процессором, но и существенно зависит от объема памяти, которой оборудован принтер. Величина памяти лазерного принтера 1 Мб является нижней границей, более ощутима емкость памяти от 2 до 4 Мб. Цветные принтеры имеют еще большую память. Принтер, который функционирует в сети, часто имеет еще и внешнюю память (винчестер). Лазерный принтер может оснащаться дополнительной памятью, и устанавливаются специальные карты с DRAM или SIMM - модулями. Работа с бумагой Как правило, большинство лазерных принтеров могут печатать на бумаге формата А4 и меньше, правда, в последнее время появились принтеры, способные печатать на листах формата А3. 3.8.. Термический принтер Цветные лазерные принтеры пока не идеальны. Для получения цветного изображения с качеством близким к фотографии или изготовления допечатных цветных проб используют термические принтеры или, как их еще называют, цветные принтеры высокого класса. В настоящее время распространение получили три технологии цветной термопечати: • Струйный перенос расплавленного красителя (термопластиковая печать); • Контактный перенос расплавленного красителя (термовосковая печать); • Термоперенос красителя (сублимационная печать). Общим для последних двух технологий является нагрев красителя и перенос его на бумагу (пленку) в жидкой или газообразной фазе. Многоцветный краситель нанесен на тонкую лавсановую пленку (толщиной 5 мкм). Пленка перемещается с помощью лентопротяжного механизма, который, конструктивно схож с аналогичным узлом игольчатого принтера. Матрица нагревательных элементов за 3-4 прохода формирует цветное изображение. Термовосковые принтеры переносят краситель, растворенный в воске, на бумагу, нагревая ленту с цветным воском. Как правило, для подобных принтеров необходима бумага со специальным покрытием. Термовосковые принтеры обычно используют там, где требуется высокое качество цветной печати. Для печати изображений, почти не отличающегося от фотографии, и изготовления допечатных проб лучше всего использовать сублимационные принтеры. По принципу работы они аналогичны термовосковым, но переносят с ленты на бумагу только краситель (не имеющей войсковой основы). Принтеры, использующие струйный перенос расплавленного красителя, называют еще восковыми принтерами с твердым красителем. При печати блоки цветного воска расплавляются и выбрызгиваются на носитель, создавая яркие насыщенные цвета на любой поверхности. Полученные таким образом «фотографии» выглядят слегка зернистыми, но удовлетворяют всем критериям фотографического качества. Этот принтер нельзя использовать для изготовления диапозитивов, поскольку капли воска после высыхания имеют полусферическую форму и создают сферический эффект. Имеются термические принтеры, которые совмещают в себе технологию сублимационной и термической печати. Такие принтеры позволяют печатать на одном устройстве как черновые, так и чистовые оттиски. Скорость печати термических принтеров вследствие инерционности тепловых процессов невысокая. Для сублимационных принтеров от 0,1 до 0,8 страниц в минуту, а для термовосковых – 0,5 – 2 страницы в минуту. 3.9.. Плоттеры Плоттеры является устройством вывода, которое применяется только в специальных областях. Они обычно используются совместно с программами САПР. Результат работы практически любой такой программы – это комплект конструкторской и/или технологической документации, в которой значительную часть составляют графические материалы. Таким образом, основой плоттера являются чертежи, схемы, графики, диаграммы и т.д. Для этого плоттер оборудован специальными вспомогательными средствами. Все современные плоттеры можно отнести к двум большим классам: • Планшетные для формата А3-А2 (реже А1-А0) с фиксацией листа электрическим, реже магнитным или механическим способом, и пишущим узлом. Таким образом, если, например, необходимо провести линию, то печатающий узел перемещается в её начальную точку, опускается штифт с пером, соответствующим толщине и цвету проводимой линии, и затем перо перемещается до конечной точки линии; • Барабанные (рулонные) плоттеры с шириной бумаги формата А1 или А0, роликовой подачей листа, механическим и/или вакуумным прижимом и с пишущим узлом. Барабанные плоттеры используют рулоны бумаги длиной до нескольких десятков метров и позволяют создавать длинные рисунки и чертежи. Большинство плоттеров имеют пишущий узел перьевого типа. Используются специальные фломастеры с возможностью их автоматической замена (по сигналу программы) из доступного набора. Кроме фломастеров, применяются чернильные, шариковые пишущие узлы, рапидографы, кабирафы и многие другие устройства, обеспечивающие различную ширину линий, насыщенность, цветовую палитру и т.д. Режущие плоттеры В последнее время на базе перьевых плоттеров были созданы режущие плоттеры. Пишущий узел в таких плоттерах заменяется на резак. Изображение переносится на бумагу, а, например, на самоклеющуюся пленку или аналогичный носитель. Буквы или знаки, полученные с помощью режущего плоттера, можно увидеть на витринах, вывесках, указателях и т.п. Струйные плоттеры Дальнейшим развитием семейства плоттеров по пути их продвижения на рынок художественной, графической и рекламной продукции стало создание группы устройств с пишущими узлами струйного типа. По сути, эта группа устройств создана на базе механизмов стандартных плоттеров и оснащена современной головкой, обеспечивающей до 4 цветов с разрешением 75 –720 dpi. Большинство струйных плоттеров обеспечивают как печать чертежей, карт и схем в форматах, применяемых в САПР. Скорость печати на струйном плоттере зависит от сложности рисунка и разрешения и в среднем составляет 30-60 минут на 1 м2 изображения. Печать, как правило, осуществляется на специальную бумагу или полимерную пленку. Электрический плоттер Звуковую карту; ОС Microsoft Windows 3.1(Windows 95|98); Акустическую систему или головные телефоны; Новая версия стандарта МРС декларирует следующую минимальную конфигурацию системы: Процессор 80486SX с тактовой частотой не менее 25 МГц; 4 Мб RAM (1 Мб стандартной памяти и 3 Мб XMS); Винчестер емкостью не менее 160 Мб; Клавиатура 101/102 с разъемом стандарта DIN; Мышь, совместимая с Microsoft Mouse; Графическая карта VGA с разрешением не ниже 640х480 пикселов, поддерживающая 65536 цветов; По крайней мере, 1 последовательный и 1 параллельный порт; Привод CD-ROM, обеспечивающий скорость передачи данных не менее 300 Кб/с, время доступа не менее 400 мс, поддержку стандарта CD-AD, CD-ROM, Multisession и т.п.; Звуковая карта с разрядностью 8 или 16 бит и частотой дискретизации 11,22 или 44 Кгц. Аналоговый порт ввода/вывода MIDI; Совместимость с Microsoft Windows Multimedia Extension. Вывод: для обеспечения высокой производительности системы такой конфигурации нужен более быстродействующий процессор и винчестер большой емкостью: Процессор класса не ниже Celeron 266; Не менее 32 Мб RAM; Винчестер емкостью не менее 2 Гб; Графическая карта с 3D-ускорителем и видеопамятью не менее 4 Мб. Аудио С появлением в 1989 г. звуковой карты перед пользователями открылись новые возможности РС. Появилась новая (звуковая) подсистема РС - комплекс программно-аппаратных средств, предназначенных для: Записи звуковых сигналов, поступающих от внешних источников, например, микрофона или магнитофона. В процессе записи входной аналоговые звуковые сигналы преобразуются в цифровые и далее могут быть сохранены на винчестере; Воспроизведение записанных ранее звуковых данных с помощью внешней системы или головных телефонов (наушников) (звуковой сигнал считывается с винчестера, преобразуется из цифрового в аналоговый и направляется к акустической системы); Микширование (смешивание) при записи или воспроизведении сигналов от нескольких источников; Одновременной записи и воспроизведение звуковых сигналов; Обработка звуковых сигналов: редактирование, объединение или разделение фрагментов сигналов, фильтрация его уровня и т.п. Управление панорамой стереофонического звукового сигнала; Обработка звукового сигнала в соответствии с алгоритмами объемного (трехмерного - 3D Sound) звучания, что позволяет получить объемное звуковое поле даже при использовании обычной стереофонической акустической системы. Генерация с помощью синтезатора звучание музыкальных инструментов (мелодичных и ударных), а также человеческой речи и любых других звуков; Управление работой внешних электронных музыкальных инструментов (ЭМИ) через специальный интерфейс MIDI; Воспроизведение звуковых компакт-дисков; Рис. .. Звуковая система РС В классическую звуковую систему (.) входят; Модуль записи и воспроизведения звука; Модуль синтезатора; Модуль интерфейсов; Модуль микшера; Акустическая система. Каждый из модулей может выполняться в виде отдельной микросхемы или входит в состав многофункциональной микросхемы. 3.1...5... Звуковая карта. Назначение, состав и принцип работы Модуль записи и воспроизведения Звук, с точки зрения акустики, представляет собой продольные волны сжатия и разряжения, свободно распространяющихся в воздухе или иной среде, поэтому звуковое давление (звуковой сигнал) непрерывно изменяется во времени и в пространстве. Запись звука - это сохранение информации о колебаниях звукового давления в момент записи. В настоящее время для записи и передачи информации о звуке используются аналоговые и цифровые сигналы. Другими словами, звуковой сигнал может быть представлен в аналоговой или цифровой форме. Чтобы получить звуковой сигнал в аналоговой форме, достаточно воспользоваться микрофоном (.). Рис. . Напомним, что амплитуда звуковой волны определяет громкость звука, а её частота - высоту звукового тона, поэтому для сохранения достоверной информации о звуке амплитуда электрического напряжения должна быть пропорциональна амплитуде звукового сигнала, а его частота должна точно соответствовать частоте колебаний звукового давления. Чтобы получить звуковой сигнал в цифровой форме, необходимо в дискретные моменты времени измерять значения звукового давления, причем чтобы правильно передать форму сигнала, эти измерения надо проводить достаточно часто - не менее нескольких раз за период самой высокочастотной составляющей звукового сигнала. В настоящее время на вход звуковой карты РС в большинстве случаев звуковой сигнал подается в аналоговой форме. А поскольку РС оперирует только цифровыми сигналами, исходный аналоговый сигнал перед использованием должен быть преобразован в цифровой. В свою очередь, акустическая система воспринимает только аналоговые электрические сигналы, поэтому на выход звуковой карты РС должен выдать звуковой сигнал в аналоговой форме. Таким образом, модуль записи и воспроизведения звуковой системы как раз и осуществляет аналого-цифровой и цифро-аналоговое преобразование в режиме программной передачи звуковых данных или передачи их по каналам DMA. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. 3.1...6... Аналого-цифровое преобразование Преобразование звукового сигнала из аналогового в цифровой происходит в несколько этапов (.): Рис. .. Схема преобразования звукового сигнала из аналогового в цифровой Сначала аналоговый звуковой сигнал источника подается на аналоговый фильтр, который ограничивает полосу частот сигнала; Далее осуществляется дискретизация, т.е. выборка отсчетов аналогового сигнала с заданной периодичностью. Периодичность отсчетов определяется частотой дискретизации. В свою очередь, частота дискретизации должна быть не менее удвоенной частоты наивысшей гармоники исходного звукового сигнала. В противном случае оцифрованный звуковой сигнал нельзя преобразовать в аналоговый, точно соответствующий исходному сигналу. Так как человек способен слышать звуки, частота которых находится в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц, следовательно, максимальная частота дискретизации исходного звукового сигнала должна составлять не менее 40 кГц., т.е. отсчеты требуется проводить 40000 раз в секунду. В большинстве современных звуковых подсистем РС максимальная частота дискретизации звукового сигнала составляет 44,1 или 48 кГц. Одновременно с дискретизацией осуществляется квантование отсчетов по амплитуде - мгновенные значения амплитуды измеряются и преобразуются в цифровой код. При этом точность измерения зависит от количества разрядов кодового слова. Таким образом, чем выше разрядность, тем ближе к реальному. Аналого-цифровое преобразование осуществляется специальным электронным устройством - аналого-цифровым преобразователем (АЦП), в котором дискретные отсчеты преобразуются в последовательность чисел, причем поток цифровых данных, представляющий сигнал, включает как полезный, так и нежелательные высокочастотные компоненты и помехи. Для фильтрации высокочастотных помех, полученные цифровые данные пропускаются через музыкального инструмента достаточно двух генераторов сигналов сложной формы: генератора несущей частоты и модулирующего генератора (.). Рис. .. Синтез звука на основе частотной модуляции Генератор несущей частоты формирует сигнал основного тона, частотно- модулированный сигналом обертонов. Модулирующий генератор (генератор огибающей) управляет индексом модуляции сигнала основного тона и амплитудой результирующего сигнала. Управление генераторами (настройка частоты, выбор формы амплитудной огибающей, режим работы и т. п.) осуществляется путем подачи на его вход цифрового кода. Эти генераторы называются операторами. Такой способ не позволяет подучить много спектральных составляющих звукового сигнала, поэтому в реальных FM-синтезаторах используется не два, а шесть и более операторов, модулирующих друг друга. При этом создание новых звуков осуществляется на основе эмпирических методов путем выбора определенных соотношений частот и схем соединения операторов. Варианты соединения операторов называют FM-алгоритмами. В первых звуковых картах использовался двухоператорный синтез, т. е. в создании голоса одного инструмента (тембра) участвовало только два генератора. FM-синте-заторы современных звуковых карт могут работать в двух-, четырех- и т. д. операторных режимах. Каждый оператор может формировать сигнал одной из определенных форм (waveform). В соответствии с FM-алгоритмом операторы могут соединяться по- разному. Например, выходные сигналы операторов могут суммироваться (аддитивный синтез). При последовательном соединении с петлей обратной связи второй оператор будет задавать основной тон сигнала (являться генератором несущей), а первый – определять обертона (является модулятором). В этом случае сигнал с выхода первого оператора поступает на вход второго, а с выхода второго – на вход первого. Звуковые карты с FM-синтезаторами обеспечивают повторяемость тембров, Например, партия скрипки, записанная с использованием FM-синтезатора одной модели, будет звучать практически без искажений на FM-синтезаторах других моделей. К настоящему времени накоплено большое количество FM-алгоритмов синтеза оригинальных звучаний (тембров). Однако, поскольку процесс синтеза во времени совмещен с процессом исполнения музыки, значительно возрастают требования к суммарной производительности PC и собственно FM-синтезатора. Действительно, чем выше требования к точности воспроизведения звучания музыкального инструмента, тем большее количество генераторов должно быть задействовано. При этом алгоритм управления генераторами окажется достаточно сложным – ведь необходимо учитывать малейшие оттенки звучания, присущие конкретному инструменту. Для уменьшения объема вычислений в звуковых картах используются упрощенные алгоритмы, при этом голос инструмента формируется минимальным количеством генераторов. Это приводит к тому, что звуковые карты с FM-синтезом формируют мало благозвучных тембров. Вследствие этого имитация звучания реальных музыкальных инструментов оказывается очень грубой. Синтез звука на основе таблицы волн При использовании синтеза звука на основе таблицы волн (WТ- синтез) можно получить более реалистичное и качественное звучание, чем при использовании FM- синтеза. В WT- синтезаторе используются предварительно оцифрованные образы звучания реальных музыкальных инструментов, и других звуков. Каждый образ звучания, называемый патчем, или инструмент, включает в себя один или несколько сэмплов, организованных определенным образом. Сэмпл – это оцифрованный фрагмент реального звука, определенный тон музыкального инструмента или, например, звук выстрела. Как известно, с помощью специальных алгоритмов даже по одному тону музыкального инструмента можно воспроизвести все остальные и таким образом полностью восстановить звучание инструмента во всем рабочем диапазоне частот (). Рис. .. Синтез звука с помощью WT - синтезатора Например, если сэмпл, оцифрованный с частотой 44,1 кГц, воспроизвести с удвоенной частотой 88,2 кГц (вдвое быстрее), то высота звука возрастет на октаву. Если же воспроизводить сигнал с пониженной частотой, то высота звука уменьшится. Таким образом, путем воспроизведения сэмпла с разной скоростью, в принципе, можно получить звук любой высоты. Такой принцип генерации звука реализован в так называемых сэмплерах – прообразах WT-синтезаторов. Сэмплер представляет собой устройство, с помощью которого можно записывать звуки реального инструмента с микрофона и затем воспроизводить с разной скоростью. Однако при генерации звука таким способом одновременно с изменением скорости воспроизведения и, соответственно, высоты звука будет изменяться длительность атаки и затухания сигнала, что приведет к искажению тембра синтезируемого инструмента. Поэтому в WT-синтезаторах применяется другой способ изменения высоты звука. Оцифровке подвергаются несколько разных по высоте звуков реального музыкального инструмента, перекрывающих весь его рабочий частотный диапазон. Шаг по частоте должен быть достаточно мал, чтобы изменения тембра не были слышны. Для недорогих WT-синтезаторов достаточной считается оцифровка звучания музыкального инструмента с интервалом пол-октавы. После оцифровки все сэмплы (или их часть) объединяются в патч, т. е. набор фрагментов звучания реального инструмента во всем рабочем диапазоне частот. Именно поэтому термины патч и инструмент являются синонимами. При генерации звука определенной высоты WT-синтезатор определяет, в каком частотном диапазоне находится звук, выбирает сэмплы, частота которых наиболее близка к частоте генерируемого звука, и изменяет частоту основного тона этих сэмплов на конкретную величину. Кроме того, звучание некоторых музыкальных инструментов становится более реалистичным и выразительным при одновременном воспроизведении нескольких сэмплов, т. е. звучание инструмента (голос) может формироваться путем наложения нескольких сэмплов. В свою очередь, инструменты объединяются в банки. Банки с инструментами обычно хранятся в специальной ROM, выполненной в виде отдельной микросхемы памяти или интегрированной в микросхему WT- синтезатора. Кроме того, банки инструментов могут храниться на винчестере PC и перед работой загружаться в оперативную память (обычно располагается на звуковой карте) WT-синтезатора или RAM PC (технология Downloadable Sample, DLS). Поскольку качество звука, синтезируемого WT- синтезатором звуковой карты, непосредственно зависит от качества патчей, желательно иметь сэмплы высокого качества (с высоким разрешением записи), что в свою очередь приводит к росту объема банка инструментов. Однако WT-синтезаторы обычных звуковых карт имеют небольшой объем памяти. Это достигается путем увеличения шага по частоте основного тона при оцифровке звука, уменьшения длительности сэмплов и, наконец, за счет компрессии сэмплов. Минимальный набор банка инструментов для WT-синтезатора в соответствии со спецификацией General MIDI включает 128 инструментов. Синтез звука на основе физического моделирования В отличие от синтеза звука на основе таблицы волн, где источником сигнала является оцифрованные образы звуков реальных музыкальных инструментов, хранящихся в памяти синтезатора, физическое моделирование предусматривает использование математических моделей звукообразования реальных музыкальных инструментов для генерации в цифровом виде соответствующих волновым форм, которые затем преобразуются в звуковой сигнал при помощи ЦАП. Рассмотрим принцип синтеза звука путем физического моделирования на примере синтеза звука саксофона. Допустим, существует точное математическое описание явлений, происходящих в саксофоне. В качестве источника колебаний выступает трость. Звук усиливается и окрашивается в резонаторе, в качестве которого выступает изогнутая металлическая труба. Синтезатор рассчитывает изменения колебаний воздуха, которые возникают под влиянием движения трости саксофона. На основе полученных данных создается цифровой образ этих колебаний. Затем рассчитываются все изменения, происходящие со звуком в резонаторе и, в соответствии с результатами расчетов формируется цифровая модель звукового сигнала саксофона. Смоделированный цифровой звуковой сигнал преобразуется в электрические колебания с помощью ЦАП звуковой карты. Фирма Yamaha (пионер в области физического моделирования) производит в настоящее время синтезаторы, имитирующие звучание духовых и струнных инструментов. С помощью этих синтезаторов можно экспериментировать в области формирования звука, комбинируя различные источники колебаний с различными резонаторами и обрабатывая получившийся звук все возможными фильтрами. По принципу физического моделирования звука работают так называемые программные (виртуальные) синтезаторы. Необходимые расчеты звучания инструментов вместо аппаратного синтезатора звуковой карты выполняет CPU обрабатывать аудиотреки и MIDI-партии, причем и то и другое с поканальным управлением. Главное достоинство современных DSP – возможность выполнять функции нескольких устройство звуковой системы одновременно, что позволяет отказаться от ее классической архитектуры. В настоящее время в продаже появились звуковые карты, WT-синтезатор, эффект-процессор и модуль оцифровки которых реализованы программно на базе мощного DSP. Новая архитектура, прежде всего, увеличивает гибкость системы. Изменяя программу (операционную систему синтезатора), можно изменять структуру синтеза и возможности эффект - процессора. Если возникнет необходимость что- то модифицировать в синтезаторе, устранить ошибку или добавить новую функцию, достаточно переработать программу DSP, а при использовании классической архитектуры пришлось бы заменять микросхему или целиком звуковую карту. Модуль микшера Модуль микшера звуковой карты производит: • Коммутацию (подключение/отключение) источников и приемников звуковых сигналов • Регулирование уровня входных и выходных звуковых сигналов • Микширование (смешивание) нескольких звуковых сигналов и регулирование уровня результирующего сигнала Источники и приемники звукового сигнала соединяются с модулем микшера через внешние или внутренние разъемы. Внешние разъемы () звуковой системы обычно находятся на задней панели корпуса системного блока: • Joy stick/MIDI – для подключения джойстика или MIDI-адаптера • Mic in – для подключения микрофона • Line In – линейный вход, для подключения любых источников звуковых сигналов • Line Out – линейный выход, для подключения любых приемников звуковых сигналов • Speaker – для подключения головных телефонов (наушников) или пассивной акустической системы В канале воспроизведения звуковой системы может находиться выходной усилитель мощности, на вход которого поступает сигнал от микшера. Мощность усилителя обычно не превышает 4 Вт на каждый стереоканал. Выход усилителя мощности подключен к внешнему разъему Speaker. Рис. .. Внешние разъемы звуковой системы На некоторых недорогих звуковых картах на один и тот же внешний разъем может выводиться либо сигнал линейного выхода, либо сигнал от усилителя, а выбор режима работы выхода (Line Out или Speaker) в этом случае осуществляется джамперами на звуковой карте. Внешние устройства, подключаемые к звуковой карте, изображены на (). Рис. .. Подключение внешних устройств к звуковой карте Внешние разъемы звуковой системы Line In, Line Out, Mic In, Speaker представляют собой гнезда (розетки) для стандартного штекерного концентрического соединителя {jack} диаметром 3,5 мм. Штекер может исполняться в двух вариантах: для монофонического (микрофон) или стереофонического (линейный вход и выход) сигнала. В высококачественных звуковых системах могут использоваться широко распространенные в видеотехнике разъемы типа RCA. Этот разъем, иногда называемый "колокольчиком", представляет собой концентрический соединитель с диаметром центрального контакта 3,2 мм. Для передачи стереофонического сигнала используются два гнезда RCA. Внутри системного блока звуковая система может быть оборудована дополнительными разъемами для подключения: • Дочерних плат (Wave Table Connector) • Цифровых звуковых устройств (S/PDIF) • Привода CD-ROM • Звукового выхода привода CD-ROM (CD Audio) С помощью специального кабеля внутренний выход привода CD-ROM можно соединить со звуковой подсистемой PC (). В этом случае CD-ROM будет выступать в роли источника аналоговых звуковых сигналов и подключен к модулю микшера. Разъем CD Audio конструктивно может быть выполнен в одном из трех вариантов: Panasonic, Mitsumi, Sony. Назначение контактов разъема различается для каждого варианта исполнения, по этому при подключении кабеля следует проявить максимум внимания. Рис. .. Подключение привода CD-ROM к звуковой карте Основные характеристики модуля микшера: • Количество микшируемых сигналов в канале записи; • Количество микшируемых сигналов в канале воспроизведения; • Возможность регулирования уровня сигнала в каждом микшируемом канале; • Возможность регулирования уровня суммарного сигнала; • Выходная мощность усилителя; • Наличие разъемов для подключения внешних и внутренних источников приемников звуковых сигналов; Управление микшером осуществляется программно средствами Windows или с помощью программы-микшера, входящей в комплект программного обеспечения звуковой карты. 3.12.. Видео карта. Назначение, состав, и принцип работы по функциональной схеме. Видео Мультимедиа не ограничивается только аудио. В области видео развитие техники идет значительно быстрее по сравнению с развитием средств цифровой обработки звука. Сделать обзор существующих методов и средств цифровой обработки видеоизображений гораздо труднее поскольку нет не только стандартов но и каких-либо окончательно сформированных норм. Упорядочить состояние дел в этой сфере трудно еще и потому, что видеосигналы, используемые в качестве источника для дискретизации, имеют различные системы кодирования цвета и различные параметры сигналов синхронизации. Общим является лишь то, что в качестве источника видео - сигнала всегда выступает аналоговое устройство – телевизионный тюнер, видеомагнитофон, видеокамера и т. п. Цифровое видео – новой вид искусства. Но чтобы им заниматься на PC, необходимы специальные аппаратные средства. Видеозапись до сих пор ос тается аналоговой, поэтому перед тем, как вы сможете сделать хоть что-нибудь с видеофрагментом, вы должны его оцифровать. Для этого нужны карты ввода/вывода, принимающие входящий аналоговый видеосигнал и оцифровывающие его в реальном времени, затем эти данные надо сохранить на жестком диске. Для этого необходимы накопители, обеспечивающие скорость чтения 3–9 Мбит/с, как правило, с интерфейсом SCSI. Как только видео оцифровано и сохранено, можно приступать к редактированию и наложению эффектов, но огромный объем данных означает, что процесс создания окончательной версии видеофрагмента высокого качества будет очень медленным. Работа с цифровым видео сродни работе с цифровыми изображениями или звуком: оригиналы могут быть многократно использованы, клипы в электронном виде могут храниться длительное время в отличие от аналогового видео на магнитной ленте или кинопленке. А главное, целый ряд дополни тельных возможностей становится доступным, как только данные попадают в компьютер. В настоящее время применяются два способа формирования изображения на экране монитора: построчная и чересстрочная развертки. В телевизионной технике используется чересстрочный способ, когда за первый цикл сканирования электронным лучом экрана формируется изображение нечетных строк, а за второй – четных. В результате чего полный кадр изображения формируется из двух полукадров (полей), т. е. 625 строк развертываются за 1/25 с (при частоте полей 50 Гц для систем PAL и SECAM). Применение такого способа формирования телевизионного изображения обусловлено необходимостью сужения спектра телевизионного сигнала. Однако чересстрочность развертки приводит к заметному мерцанию изображения, даже несмотря на инерционные свойства человеческого глаза и относительно высокую частоту полей (50/60 Гц). Разрешение графических карт стандарта VGA: 640х480, 800жб00, 1024х600 и 1024х768 точек. В телевидении существуют свои стандарты. Задумывались ли вы, почему при демонстрации американских фильмов по европейскому телевидению изображение заполняет не весь экран по вертикали, а сверху и снизу видны темные полосы. Это связано с тем, что американская система цветного телевидения NTSC (National Ю System Commile) предусматривает только 525 строк и кадровую частоту 60 Гц, а в Европе принята система PAL (Phase частотное перемещение спектров. Это делается с целью обеспечения совместимости систем цветного и черно-белого телевидения, а также для уплотнения спектра телевизионного сигнала. Эта мера приводит к необходимости разделения сигналов яркости и цветности на приемной стороне и, как следствие качества этого разделения, появлению перекрестных искажений на изображении, вызванных взаимным влиянием этих сигналов друг на друга. Эффективное разделение этих сигналов возможно с помощью специальных гребенчатых фильтров. Однако подобные фильтры весьма сложны и дороги, а потому, в основном, используются в профессиональной аппаратуре высокого разрешения, В бытовых устройствах ограничиваются более простыми и дешевыми полосовыми фильтрами, заметно снижающими четкость изображения. Так, видеомагнитофоны и камеры форматов VHS {Video Home System} и Video-8 работают только с композитными видеосигналами, при этом разрешение составляет не более 240 телевизионных линий (твл). Кроме того, даже полный учет всех различий сигналов все равно не позволяет идеально разделить их. Более эффективным оказывается использование не единого композитного сигнала, а двух (Y/C): Y – сигнал яркости с синхроимпульсами, а С– сигнал цветности. Такой сигнал называют S-Video, он применяется при записи/ воспроизведении на аппаратуре форматов S-VHS и Hi-8. При этом обеспечивается разрешение около 400 твл. Следующим шагом к повышению качества является переход к компонент ному сигналу YUV, составляющие которого передаются раздельно. Он используется в профессиональной аппаратуре формата Betacam и обеспечивает разрешение до 500 твл. И наконец, последним в этой череде является RGB - представление, при котором отсутствуют какие-либо кодирование и модуляция, обеспечивается наиболее простая и точная передача цвета. Тем не менее, достигаемое здесь повышение качества изображения становится уже визуально неощутимо. Поэтому подобное представление реально используется только в высокоточной научной измерительной аппаратуре. Входы видеобластеров Ранние модели видеобластеров были основаны на декодере Philips SAA9051 и имели три композитных входа, в то время как в современных видеоплатах нормой считается наличие одного S-Video и двух композитных входов, поддерживаемых, например, декодером Philips SAA7110. Для S-Video он обеспечивает параллельную оцифровку Y- и С - сигналов. Если SAA9051 "понимает" сигналы только стандартов PAL/NTSC, то SAA7110 позволяет декодировать и SECAM. Более того, он имеет встроенную схему автоматического распознавания системы кодирования сигналов цветности. Полезной особенностью декодера является возможность регулировки принимаемого видеосигнала по яркости, насыщенности, контрастности. Это позволяет учитывать конкретные условия съемки и в определенных рамках компенсировать недостатки изображения до его сохранения. При этом визуальный контроль процесса настройки можно осуществлять по формируемому видеоизображению в окне VGA-монитора. Организация хранения элементов изображения Хранение элементов изображения организовано в виде матрицы, например, 512х512, 1024х512 или 1024х1024, В зависимости от конкретного способа кодировки размер буфера памяти может меняться от 256 Кб до 2 Мб (), и в то же время при одном и том же размере буфера эффективность использования памяти может быть различной. Таким образом, даже если декодер и обеспечивает оцифровку входного видеосигнала без ухудшения качества, но объем памяти недостаточен, результирующее изображение окажется некачественным (размытые детали, цветовые пятна и т. д.). Обратное также верно. Например, если память организована как 1024х512 и достаточна для размещения в ней 768 элементов строки, но частота оцифровки 13,5 МГц, то результирующий размер изображения не может быть более 702х512. Впрочем, качество видеосигнала многих бытовых видеокамер столь невысоко, что возлагать вину за плохое качество захваченного изображения только на видеобластер было бы несправедливым. Таблица .. Зависимость размера буфера памяти от способа кодировки Размер буфера памяти Кодир овка Байт/ элемент изображения Чи сло цветов Организ ация памяти Разме р кадра 256Кб RGB 5:6:5 2 64 тыс. 512х256 512х2 56 512Кб RGB 5:6:5 2 64 тыс. 512х512 512х5 12 768Кб RGB 8:8:8 3 16 млн. 512х512 512х5 12 1 Мб RGB 5:6:5 2 64 тыс. 1024х51 2 768х5 12 1 Мб YUV4: 2:2 2 16 млн. 1024х51 2 768х5 12 1.5Мб RGB 8:8:8 3 16 млн. 1024х51 2 768х5 12 2 Мб YUV4: 2:2 2 16 млн. 1024х10 24 768х5 76 Выбор видеобластера При выборе видеобластера в первую очередь следует обращать внимание на: • Число поддерживаемых телевизионных стандартов (рекомендуется PAL/ SECAM, 1 вход композитный, 1 S-Video) • Точность оцифровки входного сигнала (рекомендуется YUV 4:2:2) • Физическое разрешение изображения (рекомендуется 768х576х1б млн. цветов) • Размер буфера памяти и ее организация (не менее 1 Мб при YUV 4:2:2; • 1,5 Мб при RGB 8:8:8) • Возможность подстройки входного сигнала • Наличие ограничений на размер RAM компьютера, способ связи с видеоадаптером (требование разъема Feature Connector) • Поддерживаемое разрешение Windows (рекомендуется не хуже 800х600, 64 тыс. цветовых оттенков) • Визуальное качество оцифрованного изображения 3.13.. Мультимедиа-ускорители Под мультимедиа-ускорителями понимают совокупность программно- аппаратных средств, которые объединяют базовые возможности графических ускорителей с одной или несколькими функциями мультимедиа, требующими обычно установки в PC дополнительных устройств. Например, к мультимедиа- функциям относятся: • Цифровая фильтрация и масштабирование видеоизображений (далее – видео) • Аппаратная цифровая компрессия и декомпрессия видео • Ускорение графических операций, связанных с ЗD-гpaфикoй • Поддержка видео в реальном масштабе времени на экране монитора • Формирование полного цветового видеосигнала для передачи его во внешние устройства (видеомагнитофон, телевизор) • Вывод телевизионного сигнала на монитор В настоящее время большинство хороших графических карт-ускорителей в состоянии выполнять ряд мультимедийных функций. В частности, сигнал изображения из пространства RGB может преобразовываться в пространство YUV, над ним могут выполняться такие операции, как сжатие, билинейное масштабирование, линейная интерполяция, фильтрация и растрирование (dithering). Многие современные видеопроцессоры ускоряют процессы декомпрессии стандартных кодеков, включая, например, Indeo, Cinepak и MPEG-1. Мультимедиа-ускорители, как правило, представляют собой 32- и 64- разрядные графические контроллеры с чередованием блоков памяти. Кроме того, эти карты оснащаются объемом видеопамяти 2 Мб и более и характеризуются поддержкой повышенных частот обновления изображения (100 Гц и более), новых стандартов DPMS, DDC и DCI, поддержкой воспроизведения цифрового видео и ускорением трехмерных (3D) графических операций. Ускорители трехмерной графики В настоящее время возникла необходимость в решении таких задач, когда уровень развития существующих видеоадаптеров, даже "монстров" с объемом видеопамяти 8 Мб и стоимостью свыше 1000 USD, уже не в состоянии с ними справиться. Для решения этих задач требуются еще большие скорости по генерированию многоугольников и просчету в реальном масштабе времени трехмерных объектов. Это новейшие разработки в области виртуальной реальности, профессиональные 2D- и ЗD - приложения CAD, компьютерное моделирование, обработка трехмерных изображений и т. п. Кроме того, появление Полное условное наименование телевизионного стандарта составляется из индекса телевизионной системы и наименования системы кодирования (сигнала цветности), например: B/PAL, D/SECAM, M/NTSC (в некоторых случаях возможно написание PAL- B, SECAM-D. NTSC-M). Таким образом, аппарат с условным обозначением B/PAL характеризуется: • возможностью работы по стандарту (см. ); • с числом строк – 625; • частотой полей – 50; • разносом между несущими изображения и звука–5,5 МГц (эта частота в телевизионном приемнике используется для демодуляции сигналов звукового сопровождения); • система кодирования (декодирования) цветового сигнала – PAL метровый диапазон. В нашей стране применен телевизионный стандарт, соответствующий обозначениям D/SECAM (в диапазоне MB), K/SECAM (в диапазоне ДМВ). Табл. . Телевизионн ого стандарта Условный индекс телевизионного стандарта М N В , О* Н I D, К* KI L Число строк за кадр 525 625 6 25 625 62 5 62 5 625 6 25 Частота полей, Гц 60 50 5 0 50 50 50 50 5 0 Частота строк, Гц 15750 15625 1 5625 15625 15 625 15 625 15625 1 5625 Ширина полосы радиоканала, МГц 6 6 В -7 G -8 8 8 8 8 8 Ширина основной боковой полосы сигнала ид обряжения, МГц 4,2 4,2 5 5 5, 5 6 6 6 Ширина частично подавленной боковой полосы сигнала изображения, МГц 0,75 0,75 0, 75 1,25 1, 25 0, 75 1,25 1, 25 Частотный разнос между несущими изображения и звука, МГц 4,5 4,5 5, 5 5,5 6 6, 5 6,5 6, 5 Полярность модуляции несущей изображения НегативНегативН егатив НегативНе гатив Н егатив НегативП озитив Вид модуляции несущей звука ЧМ ЧМ Ч М ЧМ Ч М Ч М ЧМ A M Девиация частоты несущей звука, кГц ±25 ±25 ± 50 ±50 ±5 0 ±5 0 ±50 Стандарты: В и G, D и К различаются значениями частот телевизионных каналов Телевизионные передатчики Когда передающая телевизионная студия сформирует полный телевизионный сигнал, его можно передать в эфир. Первые передачи электронного телевидения с высокой четкостью (625 строк разложения) велись на метровых волнах УКВ диапазона. Выделенные каналы сохранились до настоящего времени. Это каналы I-V на частотах 48,5...100 Мгц (6,2...3м). По мере строительства телецентров во всех крупных городах этих каналов оказалось недостаточно, ведь расположенные рядом телецентры должны работать на разных каналах, иначе на границе областей обслуживания возможны сильные помехи. Выделили еще семь каналов в диапазоне частот 174...230 МГц (1,7…1,3 м). К настоящему времени и этого оказалось недостаточно, и к 12 каналам на метровых волнах добавили еще два десятка каналов на ДМВ в диапазоне 470...630 МГц (64...47 см). Телевизионный диапазон частот Телевизионное вещание осуществлялось в основном на 12 каналах МВ . Ширина каждого канала 8 МГц. Разнос между несущими частотами изображения и звука 6,5 Мгц. В настоящее время освоено еще 19 каналов . Они размещаются в области от 480 до 622 Мгц. В связи с тем, что длина волны любого канала менее 1 м, их принято называть телевизионными каналами дециметрового диапазона ДМВ. Табл. . Номе ра канал а Полоса частот МГц Несущая частота изображения Несущая частота звука От Д о f, МГц F 0 6 C, м f, МГц F 0 6 C, м 1 48,5 56 ,5 49,7 5 6, 03 56, 25 5.3 3 2 58,0 66 ,0 59,2 5 5, 06 65, 75 4,5 6 3 76,0 84 ,0 77,2 5 3, 88 83, 75 3.5 8 4 84,0 92 ,0 85,2 5 3, 52 91. 75 3,2 7 5 92.0 10 0,0 93.2 5 3, 22 99, 75 3,0 1 6 174.4 18 2,0 175, 25 1, 71 181 ,75 1,6 5 7 182,0 19 0,0 183, 25 1, 64 189 ,75 1,5 8 8 190,0 19 8,0 191, 25 1, 57 197 ,75 1,5 2 9 198.0 20 6,0 199, 25 1, 51 205 ,75 1,4 6 10 206; t) 21 4,0 207, 25 1, 45 213 ,75 1,4 1 11 214,0 22 2,0 215. 25 1, 40 221 ,75 1,3 6 12 222,0 23 0,0 223, 25 1, 35 229 ,75 1,3 1 Спектр видеосигнала Рис. .. Спектр видеосигнала Рис. .. Совмещенные спектры сигналов яркости и цветности Упрощенная функциональная схема передатчик изображения Рис. .. Упрощенная функциональная схема передатчика изображения Телевизионный передатчик изображения (.) предназначен для формирования полного телевизионного радиосигнала и излучения его в эфир на стандартных частотных каналах. Состав: • Задающий генератор; • Модулятор; • Усилитель мощности; Принцип работы Усиленный и сформированный видео сигнал по кабелю поступает на модулятор. Одновременно на модулятор поступает высокочастотный сигнал от задающего генератора, где и происходит амплитудная модуляция видеоизображения. Сформированный таким образом высокочастотный радио сигнал, поступает на усилитель мощности и по антенно-фидерному тракту – к излучающей антенне. 3.15.. Упрощенная функциональная схема передатчик звука Телевизионный передатчик звука (.) предназначен для формирования звукового радиосигнала и излучения его в эфир одновременно с передаваемым видеоизображением на соответствующих радиочастотных каналах. Состав: • УЗЧ - усилитель звуковой частоты; • ЗГ - задающий генератор; • x n - умножитель частоты. • Усилитель мощности. Принцип работы Звуковой сигнал от микрофона по кабелю поступает на усилитель звуковой частоты, где происходит его усиление достаточного для управления задающим генератором высокой частоты. Частота генератора изменяется в зависимости от звукового сигнала и далее поступает трехкаскадный умножитель, а после на усилитель мощности. Усиленный по мощности высокочастотный радиосигнал по высокочастотному кабелю поступает на антенну для излучения. Рис. .. Упрощенная функциональная схема передатчик звука Полный телевизионный сигнал Прежде чем знакомиться с отдельными узлами телевизора, необходимо ясно представить себе полный телевизионный сигнал, форма которого показана на (.). Рис. .. Полный телевизионный сигнал черно-белого изображения: а) – четный, полукадровый импульс; б) – нечетный полукадровый импульс; 1 – уровень черного; 2 – уровень белого; 3 – уравнивающие импульсы; 4 – кадровый синхронизирующий импульс: 5 – строчные синхронизирующие импульсы; 6 – сигнал изображения; 7 – кадровый гасящий импульс; 5 – строчный гасящий импульс. Полный телевизионный сигнал черно-белого изображения состоит из видеосигналов, строчных и кадровых гасящих импульсов, уравнивающих импульсов и импульсов синхронизации. Вершины строчных гасящих импульсов передаются на уровне черного и запирают кинескоп на время обратного хода луча по строке. Строчные синхронизирующие импульсы передаются во время обратного хода луча кинескопа. Они управляют работой генератора строчной развертки и служат для того, чтобы время начала каждой строки в телевизионном приемнике строго совпадало со временем начала строки в передающей камере. Кадровые импульсы по структуре гораздо сложнее строчных импульсов, так как при чересстрочной развертке полный кадр передается двумя полями: сначала передаются все нечетные строки– 1, 3, 5, 7 и т. д., а затем луч возвращается к началу кадра, и передаются все четные строки – 2, 4, 6, 8 и т. д. Кадровые синхроимпульсы управляют работой генератора кадровой развертки и служат для того, чтобы время начала каждого кадра в телевизионном приемнике строго совпадало со временем начала кадра в передающей камере. Структурная схема черно-белого телевизионного приемника Телевизионный сигнал, переданный от телевизионной станции, принимается приемной антенной. Чаще всего для этого служит коллективная телевизионная антенна, от которой проведен кабель и к вашему телевизору. Телевизионных антенн разработано великое множество, но основным типом остается знакомый нам полуволновый диполь - вибратор. Для того чтобы он лучше принимал сигнал от телецентра и ослаблял приходящие помехи, радом с вибратором устанавливают другие, пассивные вибраторы, формирующие желаемую диаграмму направленности. Первый блок на структурной схеме () – ПТК (переключатель телевизионных каналов). В ПТК входит усилитель радиочастоты, смеситель и гетеродин - элементы, имеющиеся в каждом супергетеродинном приемнике. На каждый канал имеется набор катушек, все они закреплены на общем барабане. Поворачивая барабан ручкой переключения каналов, мы можем включать определенный комплект катушек, соответствующий выбранному каналу. Переключатель телевизионных каналов с барабанными переключателями теперь используется все реже. Им на смену пришли ПТК с электронной настройкой, малогабаритные и более надежные. Для перестройки резонансной частоты контуров в них установлены специальные полупроводниковые диоды - варикапы. На варикап подается запирающее напряжение смещения, при этом р-п переход не пропускает электрический ток. Его емкость изменяется при изменениях напряжения смещения. Необходимое для настройки на каждый канал напряжение устанавливается заранее с помощью потенциометров, а включение канала производится нажатием кнопки или сенсорного контакта. После преобразования частоты сигнала приводятся к единой для всех каналов полосе. Промежуточная частота несущей частоты изображения по существующему стандарту равна. 38 МГц, звука - 31,5 МГц. Далее следует УПЧИ - усилитель промежуточной частоты изображения. (Он содержит три - четыре ламповых каскада усиления, или - несколько транзисторных каскадов). Рис. .. Структурная схема телевизионного приемника Состав: ПТК - Переключатель телевизионных каналов УПЧИ – Усилитель промежуточной частоты изображения УПЗЧ – Усилитель промежуточной звуковой частоты ЧД – Частотный дискриминатор УЗЧ – Усилитель звуковой частоты ГР - Громкоговоритель (динамик) ССИ – селектор синхроимпульсов ГКР – Генератор кадровой развертки ГСР – Генератор строчной развертки ВВ – Высоковольтный выпрямитель Между каскадами установлены колебательные контуры и фильтры, выделяющие только нужный спектр частот. Они определяют селективность приемника. Усиленный сигнал подается на детектор, а продетектированный видеосигнал через видеоусилитель - на управляющий электрод кинескопа для управления током луча, а, следовательно, и яркостью элементов изображения в соответствии с передаваемым сюжетом. Сигнал звуковой частоты выделяется после видеодетектора и дополнительно усиливается в УПЧЗ - усилителе промежуточной частоты звука. Сигнал ПЧЗ промодулирован по амплитуде видеосигналом и по частоте звуковым сопровождением. Амплитудную модуляцию можно исключить ограничителем. В результате на выходе ЧД выделяется звуковой Во всем мире начались поиски и разработки новых - совместимых систем цветного телевидения. Таких систем сейчас используется три: NTSC (НТСЦ), PAL (ПАЛ), SECAM (СЕКАМ). Она полностью совместима, т. е. цветная телепередача принимается черно-белым телевизионным приемником как черно-белая, а черно-белую передачу можно смотреть и с помощью цветного телевизора, но без цвета. В системе SECAM сигналы, передаются не три основных цвета, а их комбинации: • Яркостный сигнал - EY. Он является суммой цветовых сигналов красного, ER, зеленого EG и синего EB; • Цветоразностные сигналы R-Y, G-Y, и B-Y. Они несут информацию только о цвете передаваемого изображения. Передавать все четыре сигнала (яркости и три цветоразностных) нет необходимости, поскольку третий сигнал цветности EG-Y можно сформировать в телевизоре из сигналов ER-Y и EB-Y. Это делается в так называемом матричном устройстве, в котором в определенной пропорции складываются принятые сигналы ER-Y и EB-Y. В результате получается сигнал – EG-Y, у которого остается лишь инвертировать полярность, чтобы получить третий цветоразностный сигнал EG-Y. Затем из имеющихся трех сигналов вычитается яркостный сигнал EY, и образуются исходные цветовые сигналы ER, EG, EB. Они и подаются на управляющие электроды кинескопа. Рис. .. Система цветного телевидения SECAM (приемная часть): 1 - приемник; 2 - фильтр сигнала; 3 - линия задержки; 4 - фильтр цветоразностных сигналов; 5-фильтр R-Y и B-Y; 6-линия задержки; 7 - электронный коммутатор; 8 - амплитудный селектор; 9-частотный детектор сигнала R-Y; 10 - частотный детектор сигнала B-Y; 11, 12 - корректирующий блок; 13-матрица; 14-кинескоп Три цветоразностных сигнала подают на управляющие электроды трех электронных “пушек” кинескопа, а яркостный сигнал - на его общий катод. Таким образом, необходимо передавать кроме яркостного лишь два сигнала цветности. Итак, в цветном телевизоре нужен новый блок-блок цветности. В этом блоке выделяются цветовые поднесущие, детектируются, а из продетектированных сигналов получаются с помощью матричной схемы сигналы цветности ER, EG, EB. Сигналы цветности передают через строку: в течение одной строки сигнал ER-Y, а в течение другой EB-Y. Для компенсации запаздывания цветоразностного сигнала вводят специальную линию задержки на время, равное времени передачи одной строки - 64 мкс. Однако, время задержки сигнала в цепях телевизионного приемника обратно пропорционально полосе пропускания. Следовательно, широкополосный сигнал яркостного канала проходит через цепи приемника быстрее, чем сравнительно узкополосные сигналы яркости. Если задержку сигналов яркости не скомпенсировать, то на экране цветного телевизора можно увидеть довольно любопытные эпизоды. Например: Ярко-рыжий лев прыгнул из одного угла экрана в другой, но прыгнул черно- белым, а его ярко-рыжая шевелюра прыгнула вслед за ним с некоторым опозданием. Иначе, “смазывание” цветов на движущемся изображении будет заметным. Для компенсации этого явления в канал яркости цветного телевизора вводят еще одну линию задержки. 3.16.. Цветной кинескоп Одно из самых главных элементов телевизора является устройство цветного кинескопа, поскольку именно он окончательно формирует цветное изображение. Цветной кинескоп имеет три катода и соответственно три электронных прожектора. Сфокусированные ими три электронных луча направляются на экран под некоторым углом друг к другу и попадают на маску. Рис. .. Устройство цветного кинескопа Маска (, ) представляет собой тонкий металлический лист, установленный перед самым экраном. В маске имеются отверстия диаметром 0,25 мм. Число их огромно: 550000. Рис. .. Масочный кинескоп Люминофор цветного кинескопа выполнен в виде мозаики из более чем полутора миллионов зернышек люминофоров красного, зеленого и синего свечения (R, G, B), причем расположены эти зернышки в строгом порядке позади отверстий маски. Три луча от трех “прожекторов” направлены под некоторым углом друг к другу. Пройдя сквозь отверстие в маске, они попадают на три зернышка люминофора. То же повторяется, когда лучи при развертке переместятся к соседнему отверстию. И так далее. В результате каждый из лучей вызывает свечение экрана только своим, определенным цветом. Сигнал яркостного канала из приемника подается на все три катода кинескопа и модулирует яркость всех трех лучей. Так формируется черно-белое изображение. А сигналы цветности из блока цветности подаются на управляющие электроды (сетки) трех электронных прожекторов и как бы “раскрашивают” изображение. Недостатки масочного цветной кинескопа: • Недостаточная яркость и сочность цветов изображения, так как площадь отверстий маски мала по сравнению с площадью всего экрана. • Требует более мощного источника питания. Были разработаны планарные кинескопы. В них три электронных прожектора расположены в один ряд. Маска заменена системой тонких проволок, расположенных перед экраном и своим электрическим полем, “распределяющим” лучи по цветным вертикальным полоскам люминофора. Яркость экрана такого кинескопа получается выше, а энергопотребление меньше. Но тонкие проволоки цветоделительной сетки можно закрепить лишь в натянутом состоянии: следовательно, экран должен быть плоским. В небольших по размерам кинескопах это еще возможно, но в больших кинескопах экран должен быть выпуклым, чтобы противостоять давлению окружающего воздуха, ведь внутри кинескопа вакуум. Сила атмосферного давления на экран домашнего телевизора достигает двух-трех тонн. Около выпуклого экрана размещают теневую маску с удлиненными отверстиями, площадь которых составляет значительную часть общей площади маски. За каждым щелевидным отверстием в маске расположены три полоски люминофоров красного, зеленого и синего свечения на экране. Вся триада образует один элемент изображения. Благодаря штриховой структуре экрана неточность установки лучей по вертикали мало влияет на качество изображения, Рис. .. Планарный кинескоп Большой проблемой в цветных кинескопах является сведение лучей. Если первоначальной регулировкой удалось добиться точного попадания трех лучей в одно отверстие маски в центре экрана, то вряд ли это получится на его краях. Для сведения лучей на всей площади экрана устанавливают дополнительные электромагниты динамического сведения, питаемые током специально подобранной формы. В современных планарных кинескопах () используют самосведение лучей, осуществляемое специально сконструированной отклоняющей системой с неравномерным (астигматическим) магнитным полем. В новейших конструкциях и постоянный магнит статического сведения расположен в колбе трубки. Он намагничивается лишь однажды, при заводской регулировке кинескопа. Все эти меры заметно упрощают телевизионный приемник и повышают качество цветного изображения. Телевизоры нового поколения с планарным кинескопом совсем не имеют электронных ламп. Они собраны только на полупроводниковых приборах. А нельзя ли вообще избавиться и от последнего электровакуумного прибора-кинескопа? 3.17.. Система телетекста Телетекст – это информационная система для массового пользователя, обеспечивающая передачу владельцам телевизоров самой различной информации дополнительно к обычным телевизионным программам. Разработка принципов работы таких систем, формирования и передачи сигналов в них, конструкций передающих и приемных устройств началась еще в 60-х годах почти одновременно в Англии, Франции и ФРГ. Наиболее рациональным оказался вариант, предложенный английской корпорацией ВВС, и он в настоящее время используется в качестве общемирового стандарта WST (World System Teletext – всемирная система телетекста). Французская система Antiope нашла лишь ограниченное применение.