Добавлен: 18.05.2023
Просмотров: 384
Скачиваний: 3
Введение
На сегодняшний день существует несколько способов ввода информации в компьютер, одним из способов является графический планшет.
Графический планшет в отличие от мыши способен точно определять и обрабатывать абсолютные координаты, то есть курсор на экране моментально перемещается в то место, куда вы выставляете перо на планшете, а не проходит весь путь от точки последней позиции до нового положения как при работе с мышью. В основном комплектация графического планшета состоит из пера и самого планшета, иногда комплектуется специальной мышью. В основном графические планшеты используются для более точной обработки изображений, или в тех случаях когда создание изображения невозможно или слишком трудоемко с помощью мыши. Графические планшеты очень плотно вошли в сегодняшний обиход, некоторые программы обмена сообщениями поддерживают использование графических планшетов для прямой демонстрации рисуемого абоненту, или возможности совместного редактирования. На сегодняшний день, большинство художников и дизайнеров используют графический планшет.
Цель данной курсовой работы, рассмотреть историю создания, принцип работы, характеристики. Также рассмотреть сегодняшний рынок графических планшетов.
Глава 1. Основные понятия о графическом планшете
1.1. История создания
Графический планшет (дигитайзер, диджитайзер, от англ. «dgitizer», также «graphic tablet», «digitizing tablet», «graphic pad», «drawing tablet») - это устройство, предназначенное для ввода изображений в компьютер, редактирования 3д моделей или работы с графикой. Изначально дигитайзер был разработан для приложений систем автоматизированного проектирования, так как в этом случае необходимо определять и задавать точное значение координат большого количества точек.
Первым графическим планшетом является запатентованный аппарат под названием «Телеавтограф». Запатентовал его знаменитый американский изобретатель и промышленник Элайша Грей (Elisha Gray) 31 июля в 1888. Впервые был публично показан на всемирной колумбийской выставке в 1893 г., проведенной в Чикаго. Сегодня Грей более известен тем, что создал первый телефон раньше Александра Белла, но не успел его вовремя запатентовать. Его модель графического планшета предвещала ряд технологий, в том числе факс и электронную почту. Принцип работы заключался в следующем, художник в пункте отправления создавал изображение на специальном электростоле, точки соприкосновения пера и стола преобразовывались в электрические импульсы и передавались на станцию приёма. Там сервомеханизмы с укреплённым пером воспроизводили рисунок. В первую очередь система предназначалась для подписи важных документов на расстоянии, посредством телеграфа. Телеавтографы использовались в США для оформления документов вплоть до 1960-х годов.
Рисунок 1. Телеавтограф
Следующей разработкой в мире графических планшетов является Стилятор (Stylator сокращение от stylus translator). Использовался для распознавания рукописного ввода компьютером, и был более похож на современные планшеты. Был представлен в 1957 г., и являлся первым графическим планшетом. Был разработан инженером Томом Даймондом. В основе его работы лежала обычная прямоугольная система координат, устройство распознавало каждое новое положение стилуса относительно нулевой точки и заносило результаты в память компьютера. Практического применения Стилятор не имел.
Рисунок 2. Стилятор
Рисунок 3. Стилятор
Рисунок 4. Стилятор
Более известный чем Stylator и часто ошибочно именуемый первым, графический планшетом является RAND Tablet (или Grafacon, graphic converter), представленный в 1964 г. Устройство было представлено компанией RAND и было достаточно дешёвым и удобным для того, чтобы его могли закупать университеты, лаборатории, институты и другие обладатели компьютерной техники. RAND Tablet использовал технологию сетки проводников под поверхностью планшета, на которые подавались закодированные троичным кодом Грея электрические импульсы. Ёмкостно связанное перо принимало этот сигнал, который затем мог быть декодирован обратно в координаты. Это был так называемый электромагнитный планшет. RAND Tablet оказался очень успешной моделью и активно продавался вплоть до конца шестидесятых. Данная модель является одним из самых известных первых графических планшетов.
Рисунок 5. RAND Tablet
Рисунок 6. RAND Tablet
Также в ранние годы развития графических планшетов существовали модели называемые акустическими или же искровыми планшетами. Эта технология появилась чуть позже чем RAND Tablet. Первый акустический планшет точнее перо (spark pen именно так описывается патент) был запатентован в 1971 г. инженерами компании Science Accessories Corporation. Принцип работы акустических планшетов заключался в том что, перо генерировало искры при помощи искрового промежутка. Искры или щелчки фиксировались микрофонами, расположенными под экраном устройства, после методом триангуляции определялось расположение пера. Система была довольно сложной и дорогой, микрофоны были чувствительны к посторонним шумам.
Рисунок 7. Spark pen
Популяризация графических планшетов пришлась на середину 1970-х - начало 1980-х г. в связи с их коммерческим успехом. Summagraphics Corp. в 1975 г. выпустила два устройства ID (Intelligent Digitizer) и BitPad, эти планшеты использовались как устройство ввода для множества Hi-End CAD (Computer Aided Design) систем соединёнными с ПК и ПО вроде AutoCAD.
Рисунок 8. BitPad
Рисунок 9. BitPad
Впоследствии компания Apple выкупила права на последнюю версию BitPad, доработала ее и в 1979 выпустила на рынок новый продукт под названием Apple Graphics Tablet. Данный планшет использовал технологию магнитострикции. Тонкие провода, расположенные под экраном, меняли свои физические параметры под воздействием намагниченного стилуса.
Рисунок 10. Apple Graphics Tablet
В это же время время Apple выпустила на рынок компьютер Apple 2. Данный компьютер был первым компьютером с ПО для создания графики. ПО использовало технологию Utopia Graphics System. Данная технология позволяла сделать графический планшет цветным, разработал и запатентовал данную технологию американский музыкант мульти инструменталист Тодд Радгрен в 1981 г., и позднее продал ее Apple.
Рисунок 11. Тодд Радгрен
Первым потребительским планшетом является графический планшет KoalaPad. Данный планшет появился в 1984 г. и изначально предназначался для компьютера Apple 2. Позднее появилась совместимость и с другими персональными компьютерами. Планшет работал в сцепке с восьми битными персональными компьютерами и также комплектовался специальной программой Graphics Exhibitor, которая позволяла делать на экране слайд-шоу из сохранённых рисунков. За следующие несколько лет целый ряд компаний, в том числе небезызвестная Atari, выпустили свои версии устройства. Отличительной особенностью KoalaPad была возможность перемещения по меню на экране планшета пальцами. Таким образом он является одним из первых персональных устройств с сенсорным экраном.
Рисунок 12. KoalaPad
С конца 1980-х годов лидирующие позиции в производстве графических планшетов постепенно заняла японская компания Wacom. Её первая модель WT-460M была запущена в январе 1986 г. Ранее все планшеты - являлись электромагнитными или электростатическими (где под действием пера меняется электрический потенциал подэкранной сетки) – обязательным условием являлось наличие внешнего питания для пера и самого планшета. Технология введённая Wacom, основана на явлении электромагнитного резонанса - в этом случае сетка способна не только принимать сигнал, переводя изображение на монитор, но и передавать его. Таким образом, инженеры обеспечили питание пера непосредственно от экрана планшета - это стало значительным шагом для данной технологии, и местом лидера ранка для компании Wacom.
Рисунок 13. Wacom WT-460M
Следующий важным шагом на пути развития графических планшетов явилось создания пера способного регистрировать силу нажатия. Данную технологию также презентовала компания Wacom. Для регистрации силы нажатия в стилус встроен элемент с переменными — в зависимости от силы сдавливания — индуктивностью или сопротивлением.
Со временем графические планшеты пришли практически к одному стандарту. На данный момент в технологиях развития графических планшетов не наблюдается инновационных прорывов. Различные компании используют функции для улучшения взаимодействия пользователя и планшета, то есть возможность регистрации наклона пера, полноценный сенсорный экран для дополнительного взаимодействия без пера и прямого ввода информации минуя стандартный дисплей компьютера, программные функции.
Из выше сказанного следует что на заре зарождения многие производители создавали свои интересные устройства, с различным функционалом. Но не все производители смогли удержаться на плаву, ввиду сильной конкуренции. Далее мы перейдем к принципам работы графических планшетов.
1.2. Типы направления и принцип работы
В данной части главы я хотел бы рассмотреть типы и направления графических планшетов, а также принципы работы, используемые в них, доступные в сети интернет. В основе работы графического планшета используется следующий принцип. Перо или мышь (указатель) передает сигнал, который принимает плоская антенна (сетка проводов), находящаяся под поверхностью планшета.
Далее перейдем к типам планшетов, планшеты подразделяются на два типа работы пассивные и активные.
Пассивный планшет не использует элемент питания в пере, планшет сам посылает сигналы перу. Сигналы принимаются и возвращаются обратно для определения положения пера. Этот способ позволяет избежать применения элементов питания в пере. Основан он на принципе электромагнитного резонанса. Перо представляет собой довольно сложное устройство с резонансным контуром (выступает в качестве источника энергии для передачи ответного сигнала) и микросхемы, кодирующей в ответный сигнал информацию с датчиков давления и кнопок пера. Сетка планшета излучает короткие электромагнитные импульсы пакетами продолжительностью около 20 микросекунд, этот сигнал питает резонансный контур. Родоначальником данной типа планшетов является фирма Wacom, как было сказано ранее.
Активный планшет имеет элемент питания в пере. Сетка выполняет роль приемника, из этого выходит, что схема электропитания пера становится проще. При использовании цифрового пера, то есть пера с внешним питанием, все данные поступают в микрочип, который, взаимодействуя с модулятором, формирует пакет исходящих данных, добавляя в него 64-битный код, содержащий идентификационную информацию о данном конкретном пере.
Следующий момент при изучении и дальнейшем выборе графических планшетов следует уделить функциональному направлению. То есть существует условно две линейки графических планшетов, интерактивные и более простые относительно их настольные.
Интерактивные перьевые дисплеи, являются более серьезным оборудование. Они могут быть как полноценным планшетным компьютеров с использованием технологий графических планшетов, так и просто дисплеем с технологией графического планшета. При использовании такого подхода, становится возможным прямое редактирование того что отображается на дисплее. Такие модели находятся в дорогом сегменте рынка.
Настольные графические планшеты, это что мы привыкли представлять при слове графический планшет. То есть это рабочая пластиковая поверхность и электронное перо. Также возможны варианты с использованием бумаги, то есть сверху планшета прикладывается лист бумаги, и художник рисует на нем. Данный планшет подключается к компьютеру по средствам проводных интерфейсов или беспроводных. Основное отличие данных планшетов, то что на нем не отображаются линии которые вы создаете, все линии или штрихи можно увидеть только на дисплее компьютера в большинстве своем.
Ниже изложены основные принципы работы графических планшетов. В основной массе графических планшетов, представленных на рынке используется одна однотипный принцип работы или его модифицированная производителем версия. Где основной рабочей частью графического планшета является сеть из проводов расположенная под экраном. Данная сетка имеет достаточно большой шаг (3—6 мм). В полном согласии с теорией, каждые 20 мкс сетка, формирует электромагнитный импульс заданной частоты. Который принимается пером и возвращает его, при поступлении сигнала обратно сетка вычисляет местоположение указателя и считывает дополнительные данные. Чувствительность к изменениям поля, которые происходят от внесенного в него указателя, и определяет разрешающую способность планшета. Данный принцип позволяет получить намного большую точность, нежели при использовании компьютерной мыши. При расчете положения пера возможны и погрешности в виде микронных отклонений от идеальной формы сетки, влияние условий среды (например, колебания температуры воздуха могут вызывать неоднородные термические деформации устройства), качество материала указателя, электромагнитная помехозащищенность, степень износа или загрязненности указателя и др.