Файл: Лекция 2 Аппаратное и программное обеспечение иттехнологий Аппаратное обеспечение иттехнологий Программное обеспечение ит технологий 1 Аппаратное обеспечение иттехнологий .pdf

19
Рис. 2.12.Сканер
Из всех компьютерных периферийных устройств сканеры несомненно принадлежат к числу самых полезных. И хотя в быстроте и удобстве ис- пользования сканеры уступают цифровым камерам, они более универ- сальны, существенно дешевле и к тому же обеспечивают высокое качество изображения.
Принцип действия сканера следующий: световой поток, создаваемый лампой холодного свечения, отражается от оригинала и считывается датчи- ком.
Затем считанная и оцифрованная информация передается в компьютер.
Сканеры бывают нескольких типов, каждый из которых соответствует сво- ей области применения: ручные, листовые, планшетные, барабанные и слайд-сканеры.
Это интересно
Удобство работы со сканером во многом определяется прилагаемым к нему набором программ. Обычно в него входят TWAIN-драйвер-ус- тройства, пакет для редактирования отсканированных изображений и прог- рамма оптического распознавания символов OCR (Оptical Character
Recognition).
В России наиболее известны такие пакеты, как Fine Reader, CuneiForm,
Author.
Многофункциональные периферийные устройства. Ряд компаний
(JetFax, Xerox, Ricoh и др.) выпускают многофункциональные периферийные

20 устройства (multifunction peripheral — MFP, МФП). МФП-устройства сделаны по принципу «все в одном»: они объединяют в себе факс, сканер, копиро- вальную машину и лазерный (струйный) принтер. Комбинированные ус- тройства стремительно дешевеют при одновременном росте качества.
Самый популярный вариант: сочетание принтер — копир — сканер. Опти- мальный вариант — стандартный лазерный принтер с «пристегиваемым» сканирующим модулем. Благодаря применению миниатюрного протяжного сканера такая модель будет достаточно дешевой и компактной. Она позво- лит копировать документы нажатием одной кнопки на передней панели, по- этому будет работать достаточно быстро. Главный недостаток этого гибри- да — невозможность копирования книг и журналов, ведь каждая страничка должна быть протянута через сканирующий модуль.
Плоттеры. Плоттер — это устройство для вывода из ПК графической ин- формации (чертежей, графиков, схем, диаграмм) на бумагу различного фор- мата (до А0). Они подразделяются на перьевые и более современные струйные.
На протяжении нескольких десятков лет господства перьевых (векторных) плоттеров в нашу страну были поставлены сотни тысяч таких устройств.
Вспомним хотя бы микрографы из болгарского города Габрово. Но прогресс не стоит на месте, и сегодня струйные технологии стремительно вытесняют перьевые.
К основным достоинствам перьевых (векторных) плоттеров можно от- нести их низкую цену, что идеально соответствует потребностям небольших фирм; надежность (реальная продолжительность работы без поломок — бо- лее 10 лет); самые дешевые среди всех типов плоттеров расходные матери- алы; высокое качество получаемых черно-белых и цветных изображений; долговечность хранения носителей изображений и максимальную скорость вывода малонасыщенных чертежей (это объясняется тем, что скорость вы- вода информации у перьевых плоттеров зависит от суммарной длины линий на чертеже). Данное качество особенно важно при выполнении чертежей, не требующих многочисленных штриховок и заливок.
Это интересно
Первый в мире плоттер был создан в 1959 г. в американской аэрокосми- ческой корпорации Lockheed Martin, в подразделении, которое теперь на-

21 зывается CalComp, оно и по сей день остается наиболее авторитетным про- изводителем средств представления графической информации.
Наряду с разнообразным набором струйных плоттеров CalComp и сегод- ня выпускает серию недорогих высококачественных перьевых устройств
DesignMate. Такие известные фирмы, как Summagraphics (плоттеры марки
Houston
Instruments), Graphtec, Mutoh, Oce
Graphics, Roland, Sekonic, Numonics и многие другие, продолжают выпускать и совершенствовать перьевые плоттеры.
Применение перьевых плоттеров экономически выгодно. Имеет значение и простота их использования по сравнению со струйными плоттерами, а так- же отлаженная за три десятилетия существования конструкция. Например, фирма CalComp на свои перьевые плоттеры DesignMate дает наработку на отказ не менее 6 000 ч! Это означает работу без поломок практически бо- лее 10 лет. Перьевой плоттер большого формата стоит порядка 1 тыс. долл.
США (самый дешевый черно-белый «струйник» обойдется в полтора раза дороже), причем фирмы-производители предоставляют полное сервисное и гарантийное обслуживание. На любом перьевом плоттере можно делать и цветные чертежи. Качество чертежей зависит от правильности установки силы давления пера, скорости черчения, ускорения пера, а также от ис- пользуемой бумаги.
Пишущие узлы, которые часто называют перьями или наконечниками, применяются для черчения тушью на бумаге, кальке, матовой и прозрачной пленке.
Решение одного из законодателей плоттерной моды фирмы Hewlett-
Packard прекратить производство перьевых плоттеров и расходных матери- алов к ним недвусмысленно подталкивает пользователей к переходу на бо- лее дорогие, но технически более совершенные струйные плоттеры.
Серия плоттеров HP DesighJet 1000 может использоваться не только для систем автоматизированного проектирования (САПР), но также на предпри- ятиях розничной торговли, на фирмах, оказывающих печатные услуги, и в офисах корпораций. Ключевыми особенностями новых моделей являют- ся большая скорость вывода, высокое качество изображения, длительный срок использования расходных материалов и простота эксплуатации.
Высоким быстродействием устройства 1000-й серии во многом обязаны новой технологии JetExpress, которая базируется на применении печата-

22 ющей головки, мощного процессора, встроенной сетевой платы и быстрой обработки PostScript. Например, в новой печатающей головке (ее ширина достигает одного дюйма) имеется уже 512 сопел, а не 256, как, например, у 700-й серии плоттеров. Тактовая частота микропроцессора увеличена с 14 до 98 МГц.
При выводе цветного изображения обе модели плоттеров имеют разре- шающую способность 600 точек на дюйм. Однако при отображении черных линий (чертежные работы) разрешение повышается до 1 200 точек на дюйм.
Картриджи основных цветов (синего, фиолетового, желтого) вмещают каждый 350 мл, а черный — 700 мл чернил. Ресурс одной печатающей голов- ки составляет примерно один год, за это время может быть израсходовано
700 мл чернил (два картриджа).
Компания Consistent Software выпускает широкоформатный плоттер
Albatros PJ-
1304NX фирмы Mutoh, использующий чернила на базе раство- рителя, поэтому отпечатанные с его помощью изображения не требуют ла- минирования и не выцветают под воздействием ультрафиолетовых лучей.
Другим важным достоинством этих чернил является способность удержи- ваться на поверхности различных материалов (от недорогих пленок до ви- ниловых, тентовых и баннерных тканей) без специального покрытия. Это поз- воляет изготавливать дешевую наружную рекламу, способную прослужить не менее трех лет.
До сих пор плоттер с возможностью полноцветной печати на материалах, традиционно используемых в наружной рекламе для пленочной аппликации
(без необходимости защитной обработки), был всего лишь предметом меч- таний большинства рекламных агентств. Такие свойства имели только трех- и пятиметровые сверхширокоформатные плоттеры стоимостью в сотни ты- сяч долларов. Ширина плоттера Albatros — 1 372 мм.
Пьезоэлектрическая четырехцветная головка обеспечивает печать с раз- решением 192, 384 и 768 точек на дюйм, скорость печати достигает 16 м
2
/ч при разрешении 192 точки на дюйм. Переменное разрешение позволяет нас- траивать оптимальные режимы печати, а стандартный интерфейс — под- ключать плоттер к ПК.
Дигитайзеры. Планшеты для оцифровки изображения (Digitizing Tablet) еще называют дигитайзерами, или по-русски — координатографами. Обычно

23 такой планшет имеет внутреннюю координатную систему с высоким разре- шением, поверх которой помещается карта или графическое изображение.
Дигитайзер используется для профессиональных графических работ при оцифровке изображений. В планшетных дигитайзерах в качестве средства ввода информации служит курсор, который выполняет позиционирование и позволяет точно определить координаты на планшете.
Области применения дигитайзера в профессиональной деятельности многоплановы. Так, для видеоконференций в целях облегчения совместного использования документов используются специализированные ПК, оснащен- ные комбинированным устройством, объединяющим дигитайзер и инфрак- расное перо.
Дигитайзеры активно используются в системах идентификации подписи.
Одна из технологий аутентификации основана на уникальности биометри- ческих характеристик движения человеческой руки во время письма. С по- мощью стандартного дигитайзера и ручки пользователь имитирует, как он обычно ставит подпись, а система считывает параметры движения и сверяет их с теми, что были заранее введены в БД. При совпадении образца подписи с эталоном система прикрепляет к подписываемому документу информацию об имени пользователя, адрес его электронной почты, должность, текущее время и дату, параметры подписи, включающие в себя более 42 характерис- тик динамики движения (направление, скорость, ускорение и др.).
Эти данные шифруются, затем для них вычисляется контрольная сумма, и все это шифруется еще раз, образуя так называемую биометрическую мет- ку. Для настройки системы вновь зарегистрированный пользователь от пяти до десяти раз выполняет процедуру подписания документа, что позволяет получить усредненные показатели и доверительный интервал. Впервые дан- ную технологию использовала компания PenOp. Программное обеспечение фирмы PenOp встраивается в несколько приложений в целях сохранения действительной подписи вместе с документом.
На стадии тестирования находятся системы, дающие возможность выпол- нять аутентификацию пользователей по тепловому полю лица, радужной оболочке глаза, рисунку кровеносных сосудов руки и даже по очертанию ушей. К слову сказать, последняя технология известна еще с XIX в., однако широкого распространения она так и не получила.

24
Планшетные дигитайзеры с достаточной разрешающей способностью стоят относительно недорого, их цена сильно зависит от разрешающей спо- собности устройства и размеров планшета. У российских продавцов разброс цен недорогих моделей — 300 … 500 долл. США, а самые дешевые модели, типа Genius Easy Painter, стоят около 80 долл. США, но они рассчитаны на ввод небольших изображений с относительно невысокой точностью.
Традиционные операции по оцифровке карт выполняются с помощью ди- гитайзера. Программа Didger 2.0 обеспечивает прямую поддержку любых по- добных устройств, соответствующих стандарту WinTab32. Пакет позволяет импортировать графические файлы 32 различных форматов и включает в себя набор средств для обработки изображений и преобразования коорди- нат. Сканирование растровых изображений обеспечивается встроенной под- держкой аппаратуры TWAIN-стандарта или внешними программами, которые можно интегрировать в среду Didger. Для экспорта данных могут быть ис- пользованы 14 различных форматов файлов, в том числе GeoTiFF.
Базовые сферы применения дигитайзеров:
▪ анимация, мультипликация и цифровое кино;
▪ картография;
▪ научно-исследовательская визуализация;
▪ техническое проектирование и обратный инжиниринг.
Это интересно
Еще одно применение дигитайзера — в качестве нового инструмента ху- дожников для создания на компьютере рисунков и набросков. Художник пе- ром водит по планшету, а изображение появляется не на бумаге, а в компьютере в виде графического файла.
При составлении архитектурных проектов используется популярный гра- фический редактор AutoCAD с возможностями трехмерного моделирования, в котором для оцифровки геоподосновы или чертежей используют ди- гитайзер.
Трехмерные сканеры принадлежат к разряду весьма дорогих устройств, поскольку процесс объемной визуализации чрезвычайно сложен и трудо- емок. Однако потребность в такого рода возможностях выходит за рамки ин-

25 дустрии развлечений и затрагивает интересы «нормальных» экономических субъектов. Так, конструкторы уже используют трехмерные дигитайзеры, с по- мощью которых можно переносить в компьютер для последующей вирту- альной переработки реально существующие предметы.
Активный трехмерный сканер работает с лазерными лучами, которые от- ражаются от обрабатываемого объекта и принимаются соответствующим сенсором-видеокамерой, делающей до 2 400 кадров в секунду, оснащенной специальными фильтрами для отсеивания обычного дневного света. Бла- годаря такого рода фильтрации отпадает необходимость в «темной комна- те». Ну а когда цифровые данные попадают в компьютер, начинают работать соответствующие алгоритмы, и тут уж все зависит только от быстродействия процессора.
Введенный таким образом в ПК объект начинает жить собственной жизнью, разумеется, подчиняясь воле своего создателя. Как не вспомнить легендарную статую Галатеи, которую изваявший ее скульптор Пигмалион оживил силой своей любви. Кстати, благодаря новому подходу стало воз- можным сканирование не умеющих статично позировать животных.
Компании Appian
Graphics, Siliconrax, Mirus, Immerson, ACS
Groups, Pixera предлагают оборудование для ввода графической информа- ции — двумерные дигитайзеры и трехмерный дигитайзер MicroScribe-3D.
Цифровые камеры. На вопрос, зачем нужна цифровая камера, ответ прост — чтобы использовать полученные снимки в компьютерной среде.
А это бывает нужно для самых разных дел, среди которых чаще всего при- нято называть Интернет и всевозможные приложения мультимедиа: презен- тации, доклады, каталоги, справочники, графические БД.
Действительно, трудно придумать что-нибудь удобнее цифровой камеры для оперативного получения изображения в цифровом виде.
Цифровые камеры обеспечивают оперативность, недоступную традици- онной фототехнике: снимки можно сразу же распечатать или отправить по сети. Камеры могут работать в различных режимах — от автоматических, доступных даже новичку, до полностью ручных, позволяющих реализовать свои творческие задумки. Цифровые возможности камер гармонично сочета- ются с оптическими.
Это интересно

26
В середине 1970-х гг. два американских инженера Джордж Смит (George
Smith) и Вилард Бойл (Willard Boyle) из Bell Labs определили базовую струк- туру и принципы работы устройства, названного прибором с зарядовой связью (Charge Coupled Device — CCD, ПЗС). Этот прибор состоит из от- дельных фоточувствительных элементов, которые обладают способностью собирать и хранить электрический заряд, а самое главное, передавать его друг другу.
Первая камера на ПЗС-матрице с качеством изображения, достаточным для телевизионного вещания, была продемонстрирована разработчи- ками Bell Labs в 1975 г. Сегодня трудно назвать устройство для преобразова- ния изображения в электрический сигнал, в котором не использовались бы
ПЗС-матрицы. Это цифровые видеокамеры и фотоаппараты, сканеры и счи- тыватели штрих-кодов, копировальные и факс-машины. Даже в известном телескопе Hubble Space Telescope нашли применение «мозаики» сверхчувс- твительных ПЗС-матриц.
Современные цифровые камеры позволяют делать снимки с достаточно хорошим разрешением, а их цветовая палитра насчитывает миллионы от- тенков. Вдобавок к этому фотокамеры обычно имеют полноцветный ЖК-дис- плей, предназначенный для просмотра отснятых фотографий, накопитель на сменных носителях и встроенную вспышку.
Наличие ЖК-дисплея позволяет прямо в процессе съемки оценить бу- дущий результат и внести необходимые коррективы.
Большинство цифровых фотокамер комплектуется несложными гра- фическими редакторами, позволяющими корректировать яркость и кон- трастность снимков, избавляться от эффекта красных глаз. Кроме того, с цифровой фотокамерой вы будете избавлены от необходимости покупать фотопленку, а потом платить за ее проявку.
Если же вы захотите поделиться красочными фотографиями с коллегами или друзьями, то можете отправить ее в цифровом виде по электронной поч- те или распечатать на цветном принтере. Разрешающая способность циф- ровых фотоаппаратов увеличивается ежегодно как минимум на 1 млн пиксе- лов.
На рынке цифровых камер высокого разрешения доминируют корпо- рации Matsushita Electric Industrial, Sharp и Sony, но широко известны фо- токамеры таких фирм, как Casio, Canon, Nikon и Olympus.

27
Вместимость встроенной памяти у фотокамер не слишком велика, так что, если вы любите непрестанно щелкать затвором, вам понадобятся сменные носители информации — карточки стандартов PC Card или CompactFlash, твердотельные дискеты формата SSFDC или какие-нибудь нестандартные устройства. Сменные носители позволяют сделать практически неогра- ниченное число фотоснимков: заполнив одну карточку, вы вынимаете ее и вставляете другую.
Как правило, все устройства снабжены интерфейсами и кабелями для подключения к порту компьютера. Помимо этого ко многим фотокамерам прилагаются адаптеры карточек CompactFlash, поэтому изображения в компьютер можно вводить прямо со сменных носителей. Ряд цифровых ка- мер комплектуются также видеокабелем, с помощью которого вы можете подключить фотокамеру к телевизору и просмотреть снимки на большом эк- ране. Часто эту функцию используют для демонстрации слайд-шоу.
Средства мультимедиа. Существует такое понятие — «мультимедийный компьютер». Красивое и звучное название, но ничего сложного в нем нет.