Составляющие и механизм работы компьютерной техники

1. МОНИТОРЫ

До пятидесятых годов компьютеры выводили информацию только на печатающие устройства. Интересно отметить, что достаточно часто компьютеры тех лет оснащались осциллографами, которые, использовались не для вывода информации, а всего лишь для проверки электронных цепей вычислительной машины. Впервые в 1950 году в Кембриджском университете (Англия) электронно-лучевая трубка (ЭЛТ, или CRT, CathodeRayTube) осциллографа была использована для вывода графической информации.

Примерно полтора года спустя английский ученый Кристофер Стретчи написал для компьютера «Марк 1» программу, игравшую в шашки и выводившую информацию на экран. Однако это были лишь отдельные примеры, не носившие серьезного системного характера.

Реальный прорыв в представлении графической информации на экране дисплея произошел в Америке в рамках военного проекта на базе компьютера «Вихрь». Данный компьютер использовался для фиксации информации о вторжении самолетов в воздушное пространство США.

Первая демонстрация «Вихря» состоялась 20 апреля 1951 года — радиолокатор посылал информацию о положении самолета компьютеру, и тот передавал на экран положение самолета-цели, которая отображалась в виде движущейся точки. Это был первый крупный проект, в котором электронно-лучевая трубка использовалась для отображения графической информации.

Первые мониторы были векторными — в мониторах этого типа электронный пучок создает линии на экране, перемещаясь непосредственно от одного набора координат к другому. Соответственно нет необходимости разбивать в подобных мониторах экран на пиксели. Позднее появились мониторы с растровым сканированием. В мониторах подобного типа электронный пучок сканирует экран слева направо и сверху вниз, пробегая каждый раз всю поверхность экрана.

Следующей ступенькой развития мониторов явилось цветное изображение, для получения которого требуется уже не один, а три пучка, каждый из которых высвечивает определенные точки на поверхности дисплея. Со временем появились и другие технологии, которые позволили создавать более компактные и легкие экранные панели.

Сегодня, несмотря на обилие новых технологий, CRT-мониторы все еще остаются самыми распространенными и вовсе не торопятся уходить с рынка, напротив — они по-прежнему являются наиболее доступными по цене, размер их экранов постоянно растет, неуклонно совершенствуется качество изображения — при уменьшении габаритов и веса. Реальную конкуренцию мониторам на базе электронно-лучевых трубок пока могут составить только LCD-дисплеи.

По прогнозам экспертов, в будущем будет происходить постепенное слияние мониторов и телевизоров, поэтому привычные экраны мониторов с соотношением величин сторон экрана 4:3, вероятно, будут приведены к стандарту телевидения высокой четкости (ТВЧ, с разрешением 1920×1080) и DVD, с соотношением длин сторон изображения 16:9.

1.1 КЛАССИФИКАЦИЯ И ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ МОНИТОРОВ

Важной частью настольного персонального компьютера является монитор. Все мониторы можно классифицировать:

· По схеме формирования изображения.

· По своим размерам.

· По способу воздействия на человека.

Как правило, все широко распространенные современные мониторы, по схеме формирования изображения, делятся на два типа:

· на основе электронно-лучевой трубке (ЭЛТ, или CRT);

· на основе жидких кристаллов (ЖК-панель, LCD-панель).

ЭЛТ-мониторы очень похожи на телевизоры. У них тот же принцип формирования сигнала — направленный электронный пучок вызывает свечение точек на экране. Этот тип мониторов позволяет создание изображения с максимальной контрастностью, яркостью и цветностью. Их недостатки — высокое потребление электроэнергии и вред, наносимый здоровью.

ЖК-мониторы формируют изображение за счет того, что определенные точки экрана становятся прозрачными или непрозрачными в зависимости от приложенного электрического поля. Поскольку жидкокристаллические ячейки сами не светятся, ЖК-мониторам нужна подсветка. ЖК-мониторы имеют малое потребление энергии, изображение на них приятно глазам, отсутствует радиационное излучение монитора. Их недостатки — малая контрастность изображения и малые скорости регенерации (обновления изображения) экрана.

Следующим важным свойством монитора является размер его экрана. Как правило, чем больше экран, тем с большим разрешением (соответственно — меньшим размером единицы изображения) можно на нем работать. Но при этом непропорционально высоко возрастает его цена и увеличивается требуемое место для монитора на столе.

За размеры монитора считают размер его экрана по диагонали. Для ЭЛТ стандартными являются размеры 14″, 15″, 17″, 19″, 21″, 23″, 24″ («- обозначение дюйма.) Для ЖК-мониторов — 13», 14″, 15″, 17″, 19″ .

Любой компьютер неизбежно приносит вредит здоровью. Одним из наиболее опасных компонентов компьютера является монитор.

Наиболее вредными для здоровья являются ЭЛТ-мониторы. Прежде всего, за счет рентгеновского излучения, возникающего из-за торможения электронов в трубке, и паразитного ультрафиолетового излучения монитора. К тому же на глазах человека отрицательно сказывается неравномерная яркость экрана, нечеткость изображения (ведущая к близорукости) и выпуклость экрана (ведущая к астигматизму1.)

Первым решением, которое хоть как-то ослабляло вред от мониторов, явилось применение защитного экрана на монитор. Он увеличивал контрастность изображения, устранял солнечные блики, защищал от ультрафиолета. Однако его защита все равно была недостаточной. В связи с этим стали выпускаться мониторы, поддерживающие различные эргономические стандарты. Первым таким стандартом являлся шведский стандарт MPR-II. Затем за стандартизацию взялись международные организации, и появились стандарты TCO'92, TCO'95 и TCO'99. Уже для мониторов, удовлетворяющих стандарту TCO'92, не требовалось защитного экрана. Стандарт же TCO'99 гарантирует непричинение вреда здоровью при 8-ми часовой работе за экраном монитора, удовлетворяющего данному стандарту.

В отличие от ЭЛТ-мониторов ЖК-мониторы гораздо меньше приносят вреда здоровью, из-за отсутствия некоторых физических процессов присущих ЭЛТ-мониторам.

1.2 ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ МОНИТОРА

Рассмотрим основные параметры, характеристики и показатели качества мониторов.

1.2.1 ФИЗИЧЕСКИЕ

Размер рабочей области экрана

Размер экрана — это размер по диагонали от одного угла экрана до другого.

У ЖК-мониторов номинальный размер диагонали экрана равен видимому, но у ЭЛТ-мониторов видимый размер всегда меньше.

Изготовители мониторов в дополнение к физическим размерам кинескопов также предоставляют сведения о размерах видимой части экрана. Физический размер кинескопа — это внешний размер трубки. Поскольку кинескоп заключен в пластмассовый корпус, видимый размер экрана немного меньше его физического размера. Так, например, для 14″ модели (теоретическая длина диагонали 35,56 см) полезный размер диагонали равен 33,3- 33,8 см в зависимости от конкретной модели, а фактическая длина диагонали 21-дюймовых устройств (53,34 см) составляет от 49,7 до 51 см.

Радиус кривизны экрана ЭЛТ

Современные кинескопы по форме экрана делятся на три типа: сферический, цилиндрический и плоский (рис.1).

У сферических экранов поверхность экрана выпуклая и все пиксели (точки) находятся на равном расстоянии от электронной пушки. Такие ЭЛТ не дороги, но изображение, выводимое на них, не очень высокого качества. В настоящее время применяются только в самых дешевых мониторах.

Рис.1

Цилиндрический экран представляет собой сектор цилиндра: плоский по вертикали и закругленный по горизонтали. Преимущество такого экрана — большая яркость по сравнению с обычными плоскими экранами мониторов и меньшее количество бликов на экране.

Плоские экраны (FlatSquareTube) наиболее перспективны. Устанавливаются в самых совершенных моделях мониторов. Некоторые кинескопы этого типа на самом деле не являются плоскими — но из-за очень большого радиуса кривизна (80 м — по вертикали, 50 м — по горизонтали) они выглядят действительно плоскими (это, например кинескоп FD Trinitron компании Sony).

Экранное покрытие

Важным параметром кинескопа являются отражающие и защитные свойства его поверхности. Если поверхность экрана никак не обработана, то он будет отражать все предметы, находящиеся за спиной пользователя, а также его самого. Кроме того, поток вторичного излучения, возникающий при попадании электронов на люминофор, может негативно влиять на здоровье человека.

Наиболее распространенным и доступным видом антибликовой обработки экрана является покрытие диоксидом кремния. Это химическое соединение внедряется в поверхность экрана тонким слоем. Если поместить обработанный диоксидом кремния экран под микроскоп, то можно увидеть шершавую, неровную поверхность, которая отражает световые лучи от поверхности под различными углами, устраняя блики на экране. Антибликовое покрытие помогает без напряжения воспринимать информацию с экрана, облегчая этот процесс даже при хорошем освещении. Некоторые изготовители кинескопов добавляют в покрытие также химические соединения, выполняющие функции антистатиков. В наиболее передовых способах обработки экрана для улучшения качества изображения используются многослойные покрытия из различных видов химических соединений. Покрытие должно отражать от экрана только внешний свет. Оно не должно оказывать никакого влияния на яркость экрана и четкость изображения, что достигается при оптимальном количестве диоксида кремния, используемого для обработки экрана.

1.2.2 ЧАСТОТНЫЕ

Частота вертикальной развертки

Значение частоты горизонтальной развертки монитора показывает, какое предельное число горизонтальных строк на экране монитора может прочертить электронный луч за одну секунду. Соответственно, чем выше это значение (а именно оно, как правило, указывается на коробке для монитора) тем выше разрешение может поддерживать монитор при приемлемой частоте кадров. Предельная частота строк является критичным параметром при разработке ЖК монитора.

Частота горизонтальной развертки

Это параметр, определяющий, как часто изображение на экране заново перерисовывается. Частота горизонтальной развертки в Гц. В случае с традиционными ЖК мониторами время свечения люминофорных элементов очень мало, поэтому электронный луч должен проходить через каждый элемент люминофорного слоя достаточно часто, чтобы не было заметно мерцания изображения. Если частота такого обхода экрана становится меньше 70 Гц, то инерционности зрительного восприятия будет недостаточно для того, чтобы изображение не мерцало. Чем выше частота регенерации, тем более устойчивым выглядит изображение на экране. Мерцание изображения приводит к утомлению глаз, головным болям и даже к ухудшению зрения. Заметим, что чем больше экран монитора, тем более заметно мерцание, особенно периферийным (боковым) зрением, так как угол обзора изображения увеличивается. Значение частоты горизонтальной развертки зависит от используемого разрешения, от электрических параметров монитора и от возможностей видеоадаптера.

1.2.3 ОПТИЧЕСКИЕ

Шаг точек

Шаг точек — это диагональное расстояние между двумя точками люминофора одного цвета. Например, диагональное расстояние от точки люминофора красного цвета до соседней точки люминофора того же цвета. Этот размер обычно выражается в миллиметрах (мм). В кинескопах с апертурной решеткой используется понятие шага полос для измерения горизонтального расстояния между полосами люминофора одного цвета. Чем меньше шаг точки или шаг полосы, тем лучше монитор: изображения выглядят более четкими и резкими, контуры и линии получаются ровными и изящными. Очень часто размер токи на периферии больше, чем в центре экрана. Тогда производители указывают оба размера.

Допустимые углы обзора

Для ЖК-мониторов это критический параметр, поскольку не у всякого плоскопанельного дисплея угол обзора такой же, как у стандартного монитора ЭЛТ. Проблемы, связанные с недостаточным углом обзора, долгое время сдерживали распространение ЖК-дисплеев. Поскольку свет от задней стенки дисплейной панели проходит через поляризационные фильтры, жидкие кристаллы и ориентирующие слои, то из монитора он выходит большей частью вертикально ориентированным. Если посмотреть на обычный плоский монитор сбоку, то либо изображения вообще не видно, либо все же его можно увидеть, но с искаженными цветами. В стандартном TFT-дисплее с молекулами кристаллов, ориентированными не строго перпендикулярно подложке, угол обзора ограничивается 40 градусами по вертикали и 90 градусами по горизонтали. Контрастность и цвет варьируются при изменении угла, под которым пользователь смотрит на экран. Эта проблема стала приобретать все большую актуальность по мере увеличения размеров ЖК-дисплеев и количества отображаемых ими цветов. Для банковских терминалов это свойство, конечно, очень ценно (так как обеспечивает дополнительную безопасность), но обычным пользователям приносит неудобства. К счастью, производители уже начали применять улучшенные технологии, расширяющие угол обзора. Они позволяют расширить угол обзора до 160 градусов и выше, что соответствует характеристикам ЭЛТ-мониторов (рис.2). Максимальным углом обзора считается тот, где величина контрастности падает до соотношения 10:1 по сравнению с идеальной величиной (измеренной в точке, непосредственно расположенной над поверхностью дисплея).

Мертвые точки

Их появление характерно для ЖК-мониторов. Это вызвано дефектами транзисторов, а на экране такие неработающие пиксели выглядят как случайно разбросанные цветные точки. Поскольку транзистор не работает, то такая точка либо всегда черная, либо всегда светится. Эффект порчи изображения усиливается, если не работают целые группы точек или даже области дисплея. К сожалению, не существует стандарта, задающего максимально допустимое число неработающих точек или их групп на дисплее. У каждого производителя есть свои нормативы. Обычно 3−5 неработающих точек считается нормой. Покупатели должны проверять этот параметр при получении компьютера, поскольку подобные дефекты не считаются заводским браком и в ремонт не принимаются.

Поддерживаемые разрешения

Максимальное разрешение, поддерживаемое монитором, является одним из ключевых параметров монитора, его указывает каждый производитель. Разрешение обозначает количество отображаемых элементов на экране (точек) по горизонтали и вертикали, например: 1024×768. Физическое разрешение зависит в основном от размера экрана и диаметра точек экрана (зерна) электронно-лучевой трубки экрана (для современных мониторов — 0.28−0.25). Соответственно, чем больше экран и чем меньше диаметр зерна, тем выше разрешение. Максимальное разрешение обычно превосходит физическое разрешение электронно-лучевой трубки монитора.

1.2.4 ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ

Конструкция корпуса и подставки

Конструкция монитора должна обеспечивать возможность фронтального наблюдения экрана путем поворота корпуса в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси в пределах ±30° и в вертикальной плоскости вокруг горизонтальной оси в пределах ±30° с фиксацией в заданном положении. Дизайн мониторов должен предусматривать окраску в спокойные мягкие тона с диффузным рассеиванием света. Корпус монитора должен иметь матовую поверхность одного цвета с коэффициентом отражения 0,4 — 0,6 и не иметь блестящих деталей, способных создавать блики.

Способ подключения монитора к компьютеру

Существует два способа подключения монитора к компьютеру: сигнальный (аналоговый) и цифровой.

Монитору необходимо подведение видеосигналов, несущих информацию, отображаемую на экране. Цветному монитору требуется три сигнала, кодирующих цвет (RGB), и два сигнала синхронизации (вертикальной и горизонтальной развертки). Для подключения монитора к компьютеру используют сигнальные (аналоговые) кабели различных типов. Со стороны компьютера такой кабель в большинстве случаев имеет трехрядный разъем DB15/9, который еще называют VGA-разъемом. Этот разъем используется в большинстве IBM-совместимых компьютеров. Компьютеры Macintosh производства компании Apple используют другой соединитель — двухрядный DB15. Кроме того, существуют специальные коаксиальные кабели.

Некоторые мониторы для удобства имеют два переключаемых входных интерфейса: DB15/9 и BNC. Имея два компьютера, можно один монитор использовать для работы с двумя компьютерами (естественно не одновременно).

Помимо сигнального соединения возможно соединение монитора с компьютером через цифровой интерфейс, позволяющий управлять монитором из компьютера: калибровать его внутренние цепи, настраивать геометрические параметры изображения и т. п. в качестве цифрового интерфейса наиболее часто применяется разъем RC-232C.

Теневая маска

Теневая маска (shadowmask) — это самый распространенный тип масок, она применяется со времени изобретения первых цветных кинескопов. Поверхность у кинескопов с теневой маской обычно сферической формы (выпуклая).то сделано для того, чтобы электронный луч в центре экрана и по краям имел одинаковую толщину.

Теневая маска состоит из металлической пластины с круглыми отверстиями, которые занимают примерно 25% площади. Находится маска перед стеклянной трубкой с люминофорным слоем. Теневая маска создает решетку с однородными точками (еще называемыми триады), где каждая такая точка состоит из трех люминофорных элементов основных цветов — зеленного, красного и синего — которые светятся с различной интенсивностью под воздействием лучей из электронных пушек. Изменением тока каждого из трех электронных лучей можно добиться произвольного цвета элемента изображения, образуемого триадой точек.

Апертурная решетка

Есть еще один вид трубок, в которых используется «ApertureGrille» (апертурная решетка). Эти трубки стали известны под именем Trinitron и впервые были представлены на рынке компанией Sony в 1982 году.

Это решение не включает в себя металлическую решетку с отверстиями, как в случае с теневой маской, а имеет решетку из вертикальных линий. Вместо точек с люминофорными элементами трех основных цветов, апертурная решетка содержит серию нитей, состоящих из люминофорных элементов выстроенных в виде вертикальных полос трех основных цветов. Такая система обеспечивает высокую контрастность изображения и хорошую насыщенность цветов, что вместе обеспечивает высокое качество мониторов с трубками на основе этой технологии.

Щелевая маска

Щелевая маска (slotmask) — это технология широко применяется компанией NEC под именем «CromaClear». Это решение на практике представляет собой комбинацию теневой маски и апертурной решетки. В данном случае люминофорные элементы расположены в вертикальных эллиптических ячейках, а маска сделана из вертикальных линий. Фактически вертикальные полосы разделены на эллиптические ячейки, которые содержат группы из трех люминофорных элементов трех основных цветов.

1.3 LCD — МОНИТОРЫ

Экраны LCD-мониторов сделаны из вещества (цианофенил), которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Фактически это жидкости, обладающие анизотропией свойств (в частности оптических), связанных с упорядоченностью в ориентации молекул.

Как ни странно, но жидкие кристаллы старше ЭЛТ почти на десять лет, первое описание этих веществ было сделано еще в 1888 г. Однако долгое время никто не знал, как их применить на практике. И вот в конце 1966 г. корпорация RCA продемонстрировала прототип LCD-монитора — цифровые часы.

Работа ЖКД основана на явлении поляризации светового потока. Известно, что так называемые кристаллы поляроиды способны пропускать только ту составляющую света, вектор электромагнитной индукции которой лежит в плоскости, параллельной оптической плоскости поляроида. Для оставшейся части светового потока поляроид будет непрозрачным. Таким образом поляроид как бы «просеивает» свет, данный эффект называется поляризацией света. Когда были изучены жидкие вещества, длинные молекулы которых чувствительны к электростатическому и электромагнитному полю и способны поляризовать свет, появилась возможность управлять поляризацией. Эти аморфные вещества за их схожесть с кристаллическими веществами по электрооптическим свойствам, а также за способность принимать форму сосуда, назвали жидкими кристаллами.

Основываясь на этом открытии и в результате дальнейших исследований, стало возможным обнаружить связь между повышением электрического напряжения и изменением ориентации молекул кристаллов для обеспечения создания изображения. Первое свое применение жидкие кристаллы нашли в дисплеях для калькуляторов и в электронных часах, а затем их стали использовать в мониторах для портативных компьютеров. Сегодня, в результате прогресса в этой области, начинают получать все большее распространение LCD-дисплеи для настольных компьютеров.

Экран LCD монитора представляет собой массив маленьких сегментов (называемых пикселями), которыми можно манипулировать для отображения информации. LCD монитор имеет несколько слоев, где ключевую роль играют две панели, сделанные из свободного от натрия и очень чистого стеклянного материала, называемого субстрат или подложка, которые собственно и содержат тонкий слой жидких кристаллов между собой. На панелях имеются бороздки, которые направляют кристаллы, сообщая им специальную ориентацию. Бороздки расположены таким образом, что они параллельны на каждой панели, но перпендикулярны между двумя панелями. Продольные бороздки получаются в результате размещения на стеклянной поверхности тонких пленок из прозрачного пластика, который затем специальным образом обрабатывается.

При появлении электрического поля, молекулы жидких кристаллов частично выстраиваются вертикально вдоль поля, угол поворота плоскости поляризации света становится отличным от 90 градусов и свет беспрепятственно проходит через жидкие кристаллы.

Поворот плоскости поляризации светового луча незаметен для глаза, поэтому возникла необходимость добавить к стеклянным панелям еще два других слоя, представляющих собой поляризационные фильтры. Эти фильтры пропускают только ту компоненту светового пучка, у которой ось поляризации соответствует заданному. Поэтому при прохождении поляризатора пучок света будет ослаблен в зависимости от угла между его плоскостью поляризации и осью поляризатора. При отсутствии напряжения ячейка прозрачна, так как первый поляризатор пропускает только свет с соответствующим вектором поляризации.

Технологические новшества позволили ограничить их размеры величиной маленькой точки, соответственно на одной и той же площади экрана можно расположить большее число электродов, что увеличивает разрешение LCD монитора, и позволяет нам отображать даже сложные изображения в цвете. Для вывода цветного изображения необходима подсветка монитора сзади, таким образом, чтобы свет исходил из задней части LCD дисплея. Это необходимо для того, чтобы можно было наблюдать изображение с хорошим качеством, даже если окружающая среда не является светлой. Цвет получается в результате использования трех фильтров, которые выделяют из излучения источника белого света три основные компоненты. Комбинируя три основные цвета для каждой точки или пикселя экрана, появляется возможность воспроизвести любой цвет.

2. ПРИНТЕРЫ

Принтеры (печатные устройства) — это устройства вывода данных из ЭВМ, преобразующие информационные ASCII-коды в соответствующие им графические символы (буквы, цифры, знаки и т. п.) и фиксирующие эти символы на бумаге.

Принтеры являются наиболее развитой группой ВУ ПК, насчитывающей до 1000 различных модификаций. Принтеры разнятся между собой по различным признакам:

цветность (чёрно-белые и цветные);

способ формирования символов (знакопечатающие и знакосинтезирующие);

принцип действия (матричные, термические, струйные, лазерные);

способы печати (ударные, безударные) и формирования строк (последовательные и параллельные);

ширина каретки (с широкой (375−450 мм) и узкой (250 мм) кареткой);

длина печатной строки (80 и 132−136 символов);

набор символов (вплоть до полного набора символов ASCII);

скорость печати;

разрешающая способность, наиболее употребительной единицей измерения является dpi (dotsperinch) — количество точек на дюйм.

Внутри ряда групп можно выделить по несколько разновидностей принтеров; например, широко применяемые в ПК матричные знакосинтезирующие принтеры по принципу действия могут быть ударными, термографическими, электрографическими, электростатическими, магнитографическими и др.

Среди ударных принтеров часто используются литерные, шаровидные, лепестковые (типа «ромашка»), игольчатые (матричные) и др.

Печать у принтеров может быть посимвольная, построчная, постраничная. Скорость печати варьируется от 10−300 зн./с (ударные принтеры) до 500−1000 зн./с и даже до нескольких десятков (до 20) страниц в минуту (безударные лазерные принтеры); разрешающая способность — от 3−5 точек на миллиметр до 30−40 точек на миллиметр (лазерные принтеры).

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

2.1 МАТРИЧНЫЕ ПРИНТЕРЫ

В матричных принтерах изображение формируется из точек ударным способом, поэтому их более правильно называть ударно-матричные принтеры, тем более что и прочие типы знакосинтезирующих принтеров тоже чаще всего используют матричное формирование символов, но безударным способом. Тем не менее «матричные принтеры» — это их общепринятое название, поэтому и будем его придерживаться.

Матричные принтеры могут работать в двух режимах — текстовом и графическом.

В текстовом режиме на принтер посылаются коды символов, которые следует распечатать, причём контуры символов выбираются из знакогенератора принтера.

В графическом режиме на принтер пересылаются коды, определяющие последовательность и местоположение точек изображения.

В игольчатых (ударных) матричных принтерах печать точек осуществляется тонкими иглами, ударяющими бумагу через красящую ленту. Каждая игла управляется собственным электромагнитом. Печатающий узел перемещается в горизонтальном направлении, и знаки в строке печатаются последовательно. Многие принтеры выполняют печать как при прямом, так и при обратном ходе. Количество иголок в печатающей головке определяет качество печати. Недорогие принтеры имеют 9 игл. Матрица символов в таких принтерах имеет размерность 7*9 или 9*9 точек. Более совершенные матричные принтеры имеют 18 игл и даже 24.

Качество печати матричных принтеров определяется также возможностью ввода точек в процессе печати с частичным перекрытием за несколько проходов печатающей головки.

Для текстовой печати в общем случае имеются следующие режимы, характеризующиеся различным качеством печати:

режим черновой печати (Draft);

режим печати, близкий к типографскому (NLQ — Near-Letter-Quality);

режим с типографским качеством печати (LQ — Letter-Quality);

сверхкачественный режим (SLQ — SuperLetter-Quality).

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

Матричные принтеры, как правило, поддерживают несколько шрифтов и их разновидностей, среди которых получили широкое распространение roman (мелкий шрифт пишущей машинки), italic (курсив), bold-face (полужирный), expanded (растянутый), elite (полусжатый), condenced (сжатый), pica (прямой — цицеро), courier (курьер), sanserif (рубленый шрифт сенсериф), serif (сериф), prestigeelite (престиж-элита) и пропорциональный шрифт (ширина поля, отводимого под символ, зависит от ширины символа).

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

Быстродействие матричных принтеров при печати текста в режиме Draft находится в пределах 100−300 символов/с, что соответствует примерно двум страницам в минуту (с учётом смены листов).

2.2 СТРУЙНЫЕ ПРИНТЕРЫ

Время символов ушло. Наступила эпоха Windows — эпоха графики, красивых картинок, ярких, чётких, типографского качества шрифтов. На арену вышел новый тип принтеров — струйные. Печатным устройством в этом принтере были уже не иголки и красящая лента, а ёмкость со специальными чернилами, которые выбрызгивались на бумагу из миниатюрных дырочек — сопел под большим давлением. На бумаге оставалась крохотная капелька, диаметр которой был в десятки раз меньше, чем диаметр точки от матричного принтера. Соответственно гораздо более чёткими и реалистичными стали выдаваемые этим принтером картинки — качество отпечатков последних моделей нетрудно перепутать с отпечатанными в типографии. И при этом струйные принтеры практически не шумели!

Были (и есть до сих пор) и недостатки. Во-первых, скорость. Печать одной страницы текста на струйном принтере занимает от 30 секунд до 1−2 минут, а картинки — и того дольше. Во-вторых, стоимость печати на струйном принтере до сих пор остаётся высокой: с учётом расхода чернил и стоимости специальной бумаги. А главное — стоило капнуть на лист со «струйной» распечаткой каплю воды, чтобы чернила сразу же поплыли, образовав безобразную кляксу…

Пожалуй, можно удивиться, как при наличии такого количества недостатков струйные принтеры превратились в стандартные домашние устройства. Что ж, большинство недостатков струйного принтера для дома, как оказалось, не имеют столь решающего значения. Во-первых, едва ли каждый из нас ежедневно распечатывает на струйном принтере «Войну и мир» или полное собрание картин Бориса Вальехо. Скорее, печатаем лишь пару страничек, да и то от случая к случаю. Хорошо — 10−20 в день, а это нормальная нагрузка для принтера. Купить раз в два месяца новый чернильный картридж не слишком разорительно. Да и помещать свежеотпечатанный текст под струю воды или под дождь могут додуматься только извращённые испытатели-тестеры этих самых принтеров.

Словом, для дома «струйник» — штука просто незаменимая. Особенно если принимать во внимание резко снизившуюся цену на эти устройства. Вообще цена — едва ли не главное достоинство струйных принтеров. Возможно, скоро струйники можно будет получить бесплатно — производители и так получают своё, продавая специальную бумагу, картриджи. Уже сегодня средний принтер стоит лишь в 8 (!) раз дороже картриджа к нему.

Возможность цветной печати — вторая, после низкой цены, составляющая успеха принтера. В какой-то момент три года назад все производители принтеров в одночасье перешли на выпуск устройств, позволяющих помимо привычного чёрного картриджа устанавливать дополнительный — с чернилами трёх видов (ведь достаточно всего трёх цветов, чтобы, смешивая их, воспроизвести все цвета спектра). При этом стоимость цветного картриджа практически не отличалась от стоимости черного.

Теперь с помощью струйного принтера вы можете распечатать не только скучный одноцветный текст, но и цветную, красочную картинку или поздравительную открытку. До сих пор, несмотря на повсеместное засилье струйных принтеров, такой порядок вызывает у именинника просто бурю эмоций — это автор неоднократно проверял на своих знакомых.

Увы — пока что печать цветные фотографии с приемлемым качеством могут далеко не все принтеры. Нужна специальная плотная бумага, чернила улучшенного качества — все это заметно удорожает стоимость отпечатка. И все равно фотография лучше.

2.3 Лазерные принтеры

В них применяется электрографический способ формирования изображений, используемый в одноимённых копировальных аппаратах. Лазер служит для создания сверхтонкого светового луча, вычерчивающего на поверхности предварительно заряженного светочувствительного барабана контуры невидимого точённого электронного изображения — электрический заряд стекает с засвеченных лучом лазера точек на поверхности барабана. После появления электронного изображения порошком красителя (тонера), налипающего на разряженные участки, выполняется печать — перенос тонера с барабана на бумагу и закрепление изображения на бумаге разогревом тонера до его расплавления.

Лазерные принтеры обеспечивают наиболее качественную печать с разрешением до 50 точек/мм (1200 dpi) и скорость печати 1000 зн./с. Широко используются цветные лазерные принтеры. Например, лазерный принтер фирмы Tektronix (США) Phaser 550 имеет расширение и по горизонтали, и по вертикали 1200 dpi; скорость цветной печати — 5 страниц формата А4 в минуту, скорость монохромной печати — 14 стр./мин.

3. СКАНЕРЫ

Современный сканер функционально состоит из двух частей: собственно сканирующего механизма (engine) и программной части (TWAIN-модуль, система управления цветом и прочее). В процессе покупки часто забывают о том, что без собственного драйвера сканер работать не сможет, так как не является стандартным для Windows устройством.

3.1 ПРИНЦИП РАБОТЫ СКАНЕРА

Для понимания значения характеристик нужно представлять себе конструкцию типового планшетного сканера (конструкция дорогих моделей немного отличается):

Оригинал располагается на прозрачном неподвижном стекле, вдоль которого передвигается сканирующая каретка с источником света (если сканируется прозрачный оригинал, используется так называемый слайд-модуль — крышка, в которой параллельно сканирующей каретке сканера перемещается вторая лампа).

Оптическая система сканера (состоит из обьектива и зеркал или призмы) проецирует световой поток от сканируемого оригинала на приёмный элемент, осуществляющий разделение информации о цветах — три параллельных линейки из равного числа отдельных светочувствительных элементов, принимающие информацию о содержании «своих» цветов. В трёхпроходных сканерах используются лампы разных цветов или же меняющиеся светофильтры на лампе или CCD-матрице. Приёмный элемент преобразует уровень освещенности в уровень напряжения (все ещё аналоговую информацию). Далее, после возможной коррекции и обработки, аналоговый сигнал поступает на аналого-цифровой преобразователь (АЦП). С АЦП информация выходит уже в «знакомом» компьютеру двоичном виде и, после обработки в контроллере сканера через интерфейс с компьютером поступает в драйвер сканера — обычно это так называемый TWAIN-модуль, с которым уже взаимодействуют прикладные программы.

3.2 РАЗРЕШЕНИЕ: ОПТИЧЕСКОЕ, МЕХАНИЧЕСКОЕ, ФИЗИЧЕСКОЕ

Касательно механизма сканера, оптическое разрешение сканера определяется ПЗС матрицей по горизонтальной оси. Количество шагов на дюйм, которое позволяет делать двигатель сканера при перемещении каретки, определяет разрешение по вертикальной оси — механическое (физическое). Его иногда тоже называют оптическим (например, «оптическое разрешение 300×600»), но на самом деле это не так (оптическое будет 300, а 600 — это тоже реальное разрешение, но механизма, а не оптики).

3.3 ИНТЕРПОЛИРОВАННОЕ РАЗРЕШЕНИЕ

Эту характеристику очень любят производители настольных сканеров, часто включая в название и нанося большими буквами на красочной коробке вы можете увидеть 4800, 9600 и т. д.

Интерполированное разрешение — искусственно увеличенное разрешение сканера, достигается программным путем в драйвере сканера при помощи математических алгоритмов, не несет практической ценности и никем не используется в жизни. К сожалению, алгоритмы интерполяции, реализуемые в сканере или с помощью дополнительных программных средств, более примитивны, чем применяемые в таких сложных пакетах, как AdobePhotoshop, который остается основным средством редактирования изображений для наиболее требовательных пользователей. Часто можно получить лучшие результаты, если сканировать с максимальным оптическим разрешением для данного сканера (то есть для сканера с указанным «оптическим» — на самом деле физическим — разрешением 300×1200dpi надо выставлять 300dpi)., а затем выполнить повторное масштабирование с более высоким интерполированным разрешением в редакторе изображений.

Разрешение, которое необходимо использовать при сканировании определяется устройством вывода, которое вы используете. Для вывода на экран один к одному (презентации, Web дизайн) достаточно задать 72 точки на дюйм или 100 точек на дюйм, так как все мониторы выдают либо 72, либо 96 точек на дюйм.

При использовании струйного принтера при выводе цветных изображений достаточно задать Разрешение_сканера=Разрешение_принтера/3, так как производители принтеров указывают максимальное разрешение принтеров, при печати в цвете струйные принтеры используют три точки для создания одной точки, получаемой со сканера. То есть и здесь Вам хватит 200 — 250 точек на дюйм.

Тогда в каких случаях нужно большое разрешение? Ответ прост: если требуется увеличивать или растягивать изображение снятое с оригинала. Подумайте, может ли у Вас никогда и не возникнет такая потребность, а переплатить придется достаточно много

3.4 ГЛУБИНА ЦВЕТА СКАНЕРА

Глубина цвета — это характеристика, обозначающая количество цветов, которое способен распознать сканер. Обычное количество двоичной информации о цвете одной точки полноцветного изображения в компьютере — 24 бита на каждую точку, по 8 бит на каждый из основных цветов RGB, что даёт свыше 16 млн. вариантов цвета этой точки. Более тонкие оттенки глаз не различает, и устройства вывода обычно не воспроизводят. Почему же сканеры и графические пакеты бывают 36- или 48-битными? Сложность состоит в том, что почти во всех 36- и 48-бит сканерах дополнительные разряды нужны только для внутренних целей, а в компьютер окончательно передаются 24 бит.

Секрет в том, что не все полученные биты равноценны. Внутри сканера младшие разряды теоретической глубины цвета обычно являются «шумовыми» и не несут точной информации о цвете, и при каждом преобразовании цветовой информации внутри сканера (например, при гамма-коррекции) теряется полезная информация в младших битах. Соответственно в 36 битном сканере «шумовые» биты можно сдвинуть достаточно далеко, и в конечном оцифрованном изображении останется больше чистых тонов на канал цвета.

3.5 ЦВЕТОПЕРЕДАЧА СКАНЕРА

Для любого сканера и любых параметров настройки качество и точность цветопередачи меняются в зависимости от дисплея или принтера, используемых вами для просмотра результатов сканирования. Именно поэтому столь важно иметь простые в использовании средства калибровки. Помните, что изображения, которые хорошо выглядят на экране, необязательно будут так же хорошо выглядеть при распечатке на принтере, а качественные изображения, полученные на принтере, могут выглядеть не столь хорошо на экране. Если вы захотите выполнить калибровки для экрана и принтера, то при сканировании убедитесь, что пользуетесь соответствующим калибровочным файлом. Для этого обычно нужно сообщить драйверу Twain, на каком устройстве вы собираетесь получать окончательное изображение.

3.6 КАЧЕСТВО СКАНИРОВАНИЯ: НАЛИЧИЕ АРТЕФАКТОВ, РЕЗКОСТЬ, ШУМЫ

" Сканеры 36-битные 600×1200dpi" стоят по-разному. Потому что эти цифры ещё не гарантируют реальное качество отсканированного изображения. Различия между качественным механизмом и «самым дешёвым в Одесской области» обычно довольно велики. Разноцветные повторы вокруг контура объекта, цветные пятна, «мутность» и нерезкость изображения — все эти неприятные сюрпризы почти гарантированно встретятся в радикально дешёвых моделях.

3.7 СЛАЙД-МОДУЛИ

Если вам необходимо сканировать не только фотографии, но и пленки, то стоит приобрести хороший планшетный сканер со встроенным активным слайд-адаптером. На сегодняшний день, практически все производители планшетных сканеров в своем модельном ряду предлагают сканеры со встроенными слайд-модулями (либо, как опции). Слайд-модули бывают активными или пассивными, а активные в свою очередь могут быть вмонтированы в крышку сканера или же прятаться прямо в корпусе.

Пассивный адаптер — самая примитивная конструкция, однако и самая дешевая. Представляет из себя «светящуюся плоскость», т. е. лампу за рассеивающим матовым стеклом. Устанавливается вместо крышки планшетника, при сканировании на просвет лампа под стеклом отключается. Недостатки: неравномерность освещения, недостаточная интенсивность освещения (такие конструкции плохо подходят для сканирования темных пленок), оригинал сканируется через стекло (из-за этого повышаются требования к уходу за стеклом, кроме того, свет преломляется и рассеивается на границах воздух-стекло), возможны потери в качестве при неровном расположении оригинала. Преимущества: недорогое решение для дома и офиса, где основной объем работ приходится на сканирование непрозрачных оригиналов, а требования к сканированию пленок и слайдов относительно невысокие.

Активный слайд-адаптерпредставляет из себя лампу, которая просвечивает оригинал, двигаясь синхронно с кареткой сканера. Преимущества — в качестве сканирования, т.к. лампа имеет большую мощность, равномерно просвечивает оригинал, «пробивает» даже глубокие тени. Такая конструкция неизбежно дороже, т.к. механики здесь вдвое больше, чем в предыдущем случае. Недостатки — все они следуют из того, что оригинал располагается на стекле.

Встроенные варианты, так называемое «сканирование с эмульсии» — технологии E.D.I.T. (Microtek) и TwinPlate (Agfa), MultiPlate (AgfaArcus 1200). В первых двух случаях это встроенный лоток для слайдов, при этом оригиналы располагаются на лотке, вдвигаются внутрь сканера, и сканирование осуществляется при работе той же лампы, изменяется лишь фокусная плоскость. В третьем случае фокусная плоскость — опять же на планшете, адаптер в крышке, но оригиналы располагаются на лотке, который размещается вместо стекла планшета. Преимущества таких решений: при сканировании на просвет отсутствует «лишнее» стекло, которое рассеивает свет и способствует появлению артефактов на изображении. Недостаток: возможность попадания пыли внутрь сканера.

3.8 ИНТЕРФЕЙС СКАНЕРА

Большинство современных сканеров поставляется с интерфейсом USB, хотя все еще попадаются модели с LPT портом. Разница в скорости между этими двумя интерфейсами практически в любом режиме сканирования составляет около 30% в пользу USB, к тому же загрузка процессора при передаче данных у USB гораздо ниже. Поэтому USB интерфейс является наиболее предпочтительным, за исключением тех случаев, когда Ваш компьютер его не поддерживает.

4. КЛАВИАТУРА

Клавиатура — это одна из основных частей компьютера. С её помощью вводят алфавитно-цифровые данные и управляют работой компьютера.

Сегодня существуют различные варианты дизайна клавиатур. Также клавиатуры различаются по функциональности.

Клавиатура — это то, что наряду с мышкой находится в непосредственном контакте с пользователем, соответственно во многом определяет комфортно или не очень вы будете себя чувствовать при работе с компьютером.

Кто-то скажет, что клавиатура — пережиток, и что сейчас мышка необходима гораздо чаще, чем клавиатура. Это и правда, и нет. С одной стороны мы живем в век тотального засилья Windows, но даже эта операционная система, с ее графическим интерфейсом, не может полностью обойтись без клавиатуры. Ведь еще не придумали другого устройства ввода текста. Конечно, делаются множественные попытки в разработке систем распознавания речи, но они не то чтобы далеки от совершенства, они просто чудовищно от него далеки. Также предпринимаются попытки распознавания почерка, но и эти системы также не совершенны. А если вы работаете в терминале, какой-нибудь ДОСовой программе или просто общаетесь в чате, то без клавиатуры точно не обойтись.

4.1 НАЗНАЧЕНИЕ КЛАВИАТУРЫ

Клавиатура IBM PC предназначена для ввода в компьютер информации от пользователя. Печать на клавиатуре — это пока что основной способ ввода алфавитно-цифровой информации от пользователя в компьютер. Каждая клавиша клавиатуры представляет собой крышку для миниатюрного переключателя (механического или мембранного). Содержащийся в клавиатуре небольшой микропроцессор отслеживает состояние этих переключателей, и при нажатии или отпускании каждой клавиши посылает в компьютер соответствующее сообщение (прерывание), а программы компьютера (операционной системы) обрабатывают эти сообщения Условно можно выделить на клавиатуре четыре группы клавиш:

1. Алфавитно-цифровые и знаковые клавиши (пробел, цифры 0−9, латинские буквы A-Z, символа кириллицы А-Я, знаки пунктуации, служебные символы «+», «-», «/» и т. д.).

2. Функциональные клавиши: F1, F2, F3. F12.

3. Служебные клавиши: Enter, Esc, Tab, стрелки управления курсором Left, Up, Down и Right, PgUp, PgDn, Home, End и многие другие.

4. Правая (вспомогательная) клавиатура.

Функции некоторых клавиш в большинстве программ.

{CapsLock} - обычно служит переключателем верхнего и нижнего регистров клавиатуры.

{Shift} - переводит клавиатуру в режим противоположный установленному клавишей CapsLock.

{Alt}, {Ctrl} - самостоятельного значения не имеют, работают совместно с другими клавишами.

{Enter} - сигнал о завершении ввода. Выбор пункта меню. Нажатие кнопки ОК.

{Esc} - отмена последней введённой команды.

{Tab} - переход между зонами экрана или позициями табуляции.

{Home} - перевод курсора к началу строки.

{End} - перевод курсора к концу строки.

{PgUp} - перемещение на «страницу» вверх.

{PgDn} - перемещение на «страницу» вниз.

{Ins (Insert)} - переключение режима вставки и замещения при вводе информации в текстовых редакторах и редакторах без данных.

{Del (delete)} - удаление символа, под которым находится курсор.

{Backspace (<-)} - удаление символа слева от курсора.

{PrintScreen} - печать текстового экрана (DOS). Пересылка графической копии экрана в буфер обмена (Windows).

{PrintScreen} - формирует копию экрана на принтере.

{ScrollLock} - плавное листание экрана.

{Pause} - временно приостанавливает работу выполняемой программы.

При нажатии той или иной клавиши в компьютер передается некоторое число — номер (код) нажатой клавиши. Этот код не зависит ни от языка, ни от алфавита, а только от конкретной нажатой клавиши. Система содержит специальные таблицы, в которых указано, какой клавише какой ASCII-код соответствует, и отсылает нужный ASCII-код в программу, которая в данный момент ожидает ввод с клавиатуры, например, в текстовый редактор. Но нам бы хотелось как-то сказать системе, что нажатие клавиши, на которой нарисована буква «A», в одних случаях должно восприниматься как строчная «а», а в других — как прописная «А». Кроме того, нам бы хотелось с помощью этой же клавиатуры вводить еще и другие нужные символы, ведь глупо подключать к одному компьютеру несколько клавиатур только для того, чтобы ввести несколько дополнительных символов.

Так называемые клавиши-модификаторы — Command, Control, Option (Alt), Shift, CapsLock позволяют с помощью одной и той же клавиатуры задать несколько вариантов преобразования кода нажатой клавиши в ASCII-код введенного символа. Для этого в системе для каждого скрипта хранятся несколько таблиц соответствия кода нажатой клавиши и ASCII-кода вводимого с ее помощью символа. Когда мы вместе с нажатием основных клавиш удерживаем еще и определенную комбинацию клавиш-модификаторов, система автоматически переключается на нужную таблицу. Так как на клавиатурах компьютеров Macintosh имеется пять клавиш-модификаторов, то для каждого скрипта возможны 32 варианта их нажатий и, следовательно, 32 таблицы соответствия кодов клавиш и вводимых ASCII-кодов.

Клавиатурная раскладка — это как раз и есть совокупность всех 32 таблиц соответствия кодов клавиш и вводимых с их помощью символов. Когда мы говорим: «Надо переключиться на русскую клавиатуру, это означает, что мы должны активизировать 32 «русские» таблицы кириллического скрипта.

Клавиатурная раскладка UnicodeHexInput служит для ввода Unicode-символов с помощью набора численных значений кодов. Для этого надо дополнительно удерживать клавишу Option, чтобы «предупредить» систему о том, что далее будет вводиться один Unicode-символ в шестнадцатеричном представлении, а не четыре отдельных алфавитно-цифровых знака. Клавиатурные раскладки связаны с общей системой письма, с некоторым «базовым» алфавитом, определяемым скриптом. В рамках одного и того же скрипта может существовать несколько клавиатурных раскладок, каждая из которых учитывает специфику того или иного языка, то есть служит для ввода не только символов из общего базового алфавита, но и дополнительных символов, специфических для конкретного языка. Клавиатурная раскладка учитывает принятое для данного языка расположение клавиш на клавиатуре. Например, для романского скрипта существуют американская, французская, немецкая, испанская и другие раскладки. Аналогично для кириллического скрипта созданы русская, украинская, белорусская раскладки.

В «интернациональных» системах имеются средства, позволяющие легко переключаться между различными скриптами и клавиатурными раскладками, что даст возможность с помощью одной и той же клавиатуры вводить различные наборы символов в соответствии с национальными стандартами и особенностями.

4.2 ВИДЫ КЛАВИАТУР

Сегодня можно встретить огромное разнообразие клавиатур. Клавиатуры бывают мембранными, полумеханическими, механическими и герконовыми.

Принцип действия мембранной клавиатуры заключается в том, что при нажатии клавиши происходит замыкание двух мембран, возврат же осуществляется при помощи резинового купола. Основным преимуществом такой клавиатуры является ее защищенность от проникновения внутрь посторонних веществ, например крошек или кофе, недостатком — недолговечность, контакты, нанесенные на мембрану, имеют свойство стираться.

Полумеханическая клавиатура более долговечна, так как использует нестирающиеся металлические контакты расположенные на печатной плате, хотя возврат клавиши в ней все еще осуществляется при помощи резинового купола.