Файл: Графические планшеты (Технические параметры и функциональные особенности графических планшетов).pdf

Введение

В современном мире существует множество специализированных устройств для различных сфер и областей применения. Одним из таких устройств является Графический планшет.

Графический планшет включает в себя специальное тонкое «перо» и плоский планшет для рисования. Данное устройство позволяет художникам, дизайнерам, фотографам упростить свою работу и сделать ее более комфортной. Так же графический планшет подойдет и для обычных пользователей, которые устают от работы с обычной компьютерной мышью и хотят снизить нагрузку на руку при работе.

Когда графические планшеты только появились на рынке, то не сразу стали пользоваться большим спросом у покупателей, так как более привычным было работать и обрабатывать информацию на персональных компьютерах, но достаточно быстро пользователи убедились в удобности использования графических планшетов и стали активно интегрировать их в свои сферы деятельности. Художники и дизайнеры имеют возможность создать свой собственный, индивидуальный стиль, а также облегчить свою работу, благодаря графическим редакторам, вместе с этим использование планшетов исключает необходимость наличия движущегося курсора на экране, так как изображение может воспроизводиться в процессе рисования, а предприниматели и бизнесмены с целью оптимизации рабочего процесса, стали пользоваться электронными подписями. С появлением новых возможностей и программ для работы, таких как Adobe Photoshop, Corel Draw, AutoCAD, спрос на графические планшеты вырос и рынок стал предлагать все больше моделей различных ценовых категорий, характеристик, производителей, принципов работы и множеством других уникальных черт. Со временем, из узкоспециализированного девайса планшет стал товаром массового потребления. Из-за такого разнообразия на рынке многие задаются вопросом «Какой же планшет подойдет именно мне по цене и характеристикам?»

Именно на этот и похожие вопросы я отвечу в своем курсовом проекте. Целью данной работы является изучение различных классификаций графических планшетов и разбор по техническим и ценовым характеристикам.

Задачи:

1. Дать понятие графического планшета, изучить принцип работы графического планшета

2. Рассказать о технических характеристиках и особенностях графических планшетов;

3. Разобрать конкретный пример двух вариантов дигитайзеров со средними техническими возможностями и ценовой категорией.

Глава 1. Основные понятия и принцип действия графических планшетов

1.1. История развития графических планшетов

Графический планшет (от англ. graphics tablet или graphics pad, drawing tablet, digitizing tablet, digitizer -дигитайзер, диджитайзер) - это устройство для ввода рисунков от руки непосредственно в компьютер. Состоит из пера и плоского планшета, чувствительного к нажатию или близости пера. Также может прилагаться специальная мышь (рисунок 1).

Графический планшет в 1888 году запатентовал знаменитый американский изобретатель и промышленник Элайша Грей. Планшет Грея носил название «телеавтограф» (teleautograph).

Первый графический планшет в современном понимании термина был разработан инженером Томом Даймондом в 1957 году и носил название Stylator (сокращение от stylus translator). В основе его работы лежала обычная прямоугольная система координат; устройство распознавало каждое новое положение стилуса относительно нулевой точки и заносило результаты в память компьютера.

Самым известным из ранних графических планшетов, положившим начало популярности этих гаджетов, стал RAND Tablet (или Grafacon, graphic converter). Устройство было представлено компанией RAND в 1964 году и было достаточно дешёвым и удобным для того, чтобы его могли закупать университеты, лаборатории, институты и другие обладатели компьютерной техники. Под экраном планшета располагалась плотная сетка тонких проволок, создающих последовательность слабых магнитных импульсов, которые улавливались пером, что позволяло определять текущее положение пера. Это был так называемый электромагнитный планшет. RAND Tablet оказался очень успешной моделью и активно продавался вплоть до конца шестидесятых.

В 1970-80-е годы устройства для переноса рисунка непосредственно в память компьютера стали по-настоящему популярны. Наиболее известной маркой был BitPad, разработанный компанией Summagraphics в 1975 году.

В 1981 году американский музыкант Тодд Радгрен придумал и запатентовал технологию, позволяющую сделать планшет цветным. Патент он продал компании Apple

На рубеже 1970-80-х годов Apple выкупили у Summagraphics последнюю версию BitPad, доработали её и выпустили на рынок под собственной маркой Apple Graphics Tablet. Эти планшеты использовали технологию магнитострикции. Тонкие провода, расположенные под экраном, меняли свои физические параметры под воздействием намагниченного стилуса

В 1984 году появился первый графический планшет, свободно продававшийся и не предназначенный для сугубо рабочих целей. Устройство KoalaPad работало в сцепке с восьмибитными персональными компьютерами. Планшет комплектовался специальной программой Graphics Exhibitor, которая позволяла делать на экране слайд-шоу из сохранённых рисунков.

С конца 1980-х годов лидирующие позиции в производстве графических планшетов постепенно заняла японская компания Wacom. Её первая модель WT-460M была выпущена в 1986 году. 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 стилуса непосредственно от экрана — это стало значительным шагом вперёд в плане удобства.

Следующей инновацией, опять же введённой инженерами Wacom, стали перья, способные регистрировать силу нажатия. Для этого в стилус встроен элемент с переменными — в зависимости от силы сдавливания — индуктивностью или сопротивлением. Таким образом, по реалистичности работа на подобном планшете приблизилась к обычному рисованию на бумаге практически вплотную. К тому же профессиональные планшеты Wacom распознают наклон пера относительно поверхности.

1.2. Принцип действия графических планшетов

Принцип действия графического планшета основан на регистрации положения курсора при помощи приемной антенны (встроенной в планшет сетки), которая состоит из проволочных или печатных проводников с довольно большим (от 3 до 6 мм) расстоянием между ними.

Любой современный графический планшет относится к полуавтоматическим устройствам ввода графической информации и имеет две составляющие: сам планшет(основание) и перо, служащее для работы на планшете, так же к некоторым дигитайзерам может идти мышь. Перо, которое выглядит как обычная автоматическая ручка, имея полимерный наконечник, отправляет сигнал приемной антенне, которая расположена под экраном планшета. После получения сигнала, она вычисляет местоположение указателя и считывает дополнительные данные, далее передает ПК, который в свою очередь переводит эту информацию в координаты точки на экране монитора, соответствующие положению пера на планшете.

Разрешение планшета определяет чувствительность к изменениям поля, которые происходят от внесенного в него указателя. Но также у планшетов могут быть недостатки в виде определения точного местоположения указателя. Это незначительное отклонение может быть вызвано колебаниями температуры, которые могут вызвать термические деформации устройства, степень износа и загрязненности и т.д. Как правило отклонение от точного местоположения обычно составляет менее 0,1 мм

Иногда в комплекте с графических планшетов помимо пера может идти мышь, которая, работает не как компьютерная, а по тому же принципу, что и перо. Такая мышь работает только на планшете. Поскольку разрешение планшета гораздо выше, чем разрешение обычной компьютерной мыши, то использование связки планшета с мышью позволяет достичь значительно более высокой точности при вводе.

Определить положение мыши проще, чем положение пера, поскольку от нее передается меньше данных. Однако в режиме относительных координат, установленном для мыши по умолчанию, курсор перемещается в зависимости от ее ускорения — то есть копируется поведение обычной компьютерной мыши. В момент значительной загрузки процессора это может приводить к непредсказуемым скачкам экранного курсора. Поэтому специалисты рекомендуют для компьютеров с медленным процессором и небольшим объемом оперативной памяти устанавливать для мыши абсолютную адресацию, отображая на экране лишь небольшую часть рабочей области планшета. При этом, даже если процессор будет загружен вычислениями во время перемещения мыши, курсор, пусть и с задержкой, будет точно поставлен на позицию, соответствующую положению мыши.

В реализации рукописного распознавания существует два направления:

1. Аналитическое распознавание (графический или структурно-лингвистический метод). Система распознает вводимые символы, основываясь на знаниях о рукописных буквах и их сочетаниях с применением различных форм словарной обработки.

2. Нейросетевые технологии. Используется обученная нейросеть, с доработками базовых алгоритмов.

Основной единицей «измерения» в системе распознавания выступает штрих, нарисованный пользователем без отрыва пера. При этом символ, соответствующий одной букве алфавита, может быть написан одним или несколькими росчерками. В ходе процедуры распознавания анализируется траектория пера, причем в несколько этапов. Первый из них — фильтрация, устранение неровностей (шумов) траектории, появление которых неизбежно при написании символов (дрожание руки и т. д.).

По завершении процедуры фильтрации и первоначального анализа символ сопоставляется с эталоном. Эталон — набор устойчивых признаков, характеризующих букву. За каждой буквой закреплено несколько эталонов, соответствующих наиболее распространенным способам ее написания. Сопоставление параметров, полученных в результате анализа траектории введенного символа, выполняется для каждой буквы алфавита, вероятность совпадения выражается в некоторой обобщенной оценке или процентах. Далее вполне закономерной выглядит гипотеза, что совпадение максимального числа параметров символа и эталона означает появление искомого символа. В ряде случае также имеется этап постобучения, когда пользователь из нескольких предлагаемых системой распознавания символов вручную выбирает правильный, таким образом «обучая» ее).

При подключении подсистемы словарной обработки процесс усложняется, охватывая не только символы, но и более крупные лексические единицы. Вводимые пользователем слова в процессе обработки очередного символа сопоставляются со словоформами из словарной базы.

Так же в комплекте с планшетом и пером поставляются драйвера, которые позволяют работать с такими графическими редакторами, как Corel Painter Classic, Adobe PhotoShop, Aldus PhotoStyler, Fractal Design Painter, CorelDraw и др.

Подключение к ПК производится посредством COM-порта или USB

По принципу работы и отличительным особенностям можно выделить пять категорий графический планшетов:

1. Акустические.

Самые первый графические планшеты были акустическими. Работали они по принципу распознавания звуковых импульсов. Перо было оборудовано источником звука и определяло свое местоположение путем запаздывания звуковых сигналов, которые считывал микрофон, находящийся на планшете. Но у таких планшетов было достаточно весомое отклонение, они улавливали помехи, которые исходили от монитора, если не соблюдалось достаточное расстояние между ними.

2. Электростатические.

Электростатические планшеты регистрируют локальное изменение электрического потенциала сетки под пером, которое получает энергию для передачи сигнала от стороннего источника — от батареек, находящихся в самом пере, или по проводу. Антенна здесь выполняет исключительно приемную функцию.

3. Электромагнитные.

В электромагнитных планшетах сетка принимает электромагнитные волны, излучаемые пером, которое издает короткие электромагнитные импульсы продолжительностью около 20 микросекунд, этот сигнал питает резонансный контур, который в свою очередь, дает энергию для формирования ответного сигнала, содержащего информацию о координатах и особенностях состояния указателя на данный момент, этот сигнал может быть аналоговым или цифровым (рисунок 2).

Желтым на рисунке показаны пути поступления электропитания в различные блоки пера, красным — информация о состоянии компонентов, голубым — выходной сигнал, улавливаемый антенной планшета. В цифровом пере 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.

4. Электромагнитный резонанс.

Технология работы, основанная на электромагнитном резонансе, принадлежит фирме Wacom. Данная технология основана на том, что сетка не только принимает, но и излучает сигнал, при этом излучаемый сеткой сигнал используется для питания пера, которое в свою очередь, посылает ответный сигнал, который является не просто отражением исходного, а заново сформированным и как правило, помимо местонахождения пера несёт информацию о силе нажатия, фиксации и положении, поэтому отдельного питания для такого устройства не требуется.