<<
>>

Практическая работа № 4 УСТРОЙСТВА ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

Для выполнения практической работы потребуются: ручка, карандаш, линейка, тетрадь для практических работ, текстовый процессор, табличный процессор, монитор, мультимедийный проектор, документация к нему, оверхед-проектор и учебник «Технические средства информатизации».

Подготовка к практической работе: внимательно прочитайте гл. 4 учебника и ответьте на контрольные вопросы.

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ

Первый проекционный аппарат (фонарь) был создан в середине XVII в. Его научное описание дал голландский физик Хр. Гюйгенс в 1659 г. В Филадельфии в 1848 г. братьями Аангенхейм фотографическим путем были изготовлены диапозитивы для проекционного фонаря. В 1858 г. в Санкт-Петербурге в публичной аудитории читались общедоступные лекции с демонстрацией материалов с помощью «Волшебного фонаря». Сменяющиеся кадры видеоизображений с частотой более 16 кадров в секунду воспринимаются человеком как непрерывный процесс.

Различают статические и динамические средства проекции. Статическая проекция неподвижных цветных и черно-белых изображений (диапозитивов, диафильмов, страниц, книг и др.) в увеличенном виде осуществляется методами диапроекции и эпипроекции, при этом на экране получается прямое сфокусированное и увеличенное изображение. Устройства динамической проекции (кинопроекции) предназначены для демонстрации на экране увеличенного изображения последовательно сменяющихся кадров с частотой, создающей впечатление движения объектов.

Проектор — это световой прибор, перераспределяющий свет лампы с концентрацией светового потока на поверхности малого размера или в малом объеме. Проекторы являются в основном

81

оптико-механическими или оптическо-цифровыми приборами, позволяющими с помощью источника света проецировать изображения объектов на поверхность, расположенную вне прибора, — экран.
Появление проекционных аппаратов обусловило возникновение кинематографа, относящегося к проекционному искусству. Самыми распространенными среди них являются ламповые. Различают галогенные, металл-галидные или ксеноновые дуговидные лампы. Галогенные лампы используются в проекторах небольшой мощности и имеют срок службы 50—100 ч (по спаду яркости на 50% за счет запыления внутренней поверхности стекла лампы). Металл-галидные лампы используются в проекторах средней и высокой мощности. Характерный срок службы ламп составляет 1000—2 000 ч. За 200 часов яркость падает на 5 %, за 1000 — на 20 %. Стоимость таких ламп от 300 до 600 долл. В наиболее мощных проекторах используются ксеноновые дуговые лампы, имеющие ресурс более 1 000 ч и дающие наиболее естественный цвет.

Для формирования светового потока используются параболический рефлектор и коллиматор (конденсор). В итоге на модулятор направляется параллельный пучок света.

Модулятор определяет важнейшие параметры проектора, такие как разрешающая способность, число градаций яркости, быстродействие и др.

Наиболее распространенным модулятором для проекторов является ЖК-матрица. Принцип действия ЖК-матрицы заключается в модуляции проходящего через нее света за счет изменения ориентации или других свойств.

Характерные размеры ЖК-матрицы для проекционных систем составляют от 20 до 150 мм по диагонали. Информационная емкость лежит в пределах от 640 х 480 до 1 280 х 1 024 и более элементов изображения. Существуют две разновидности ЖК-матриц: на базе аморфного и поликристаллического кремния. Для повышения быстродействия и улучшения электрических характеристик для управления ЖК-матрицами используют тонкопленочные транзисторы (Thin Film Transistor — TFT).

Практически вся лучистая энергия проекционной лампы фокусируется на модуляторе. Наиболее остро проблема тепла стоит для ЖК-матриц, так как вся световая энергия, не прошедшая через матрицу, поглощается жидким кристаллом. При повышенных температурах увеличивается деградация жидкого кристалла, вследствие чего теряется контраст изображения.

Для отвода тепла используется воздушное принудительное охлаждение. В матрицах с использованием микрозеркал тепловой режим не такой жесткий, так

82

как та часть светового потока, которая не проецируется на экран, не рассеивается в матрице, а поступает на абсорбер, поглощающий до 98 % падающего на него света.

Для получения цветных изображений применяют три способа: с разделением цветов в пространстве; разделением цветов во времени; совмещением цветов во времени и пространстве.

Разделение цветов в пространстве — наиболее распространенный способ получения цветов. В этом случае элемент изображения (пиксел) состоит из нескольких элементов различных цветов (как правило, красный, зеленый, синий). При наблюдении с определенной дистанции эти элементы сливаются и мы видим их как единый пиксел произвольного цвета. При пространственном разделении цветов эффективная яркость составляет от 20 до 30 % максимальной.

Разделение цветов во времени используется в проекционных системах. При этом матрица-модулятор поочередно освещается источником света красного, зеленого и синего цветов. Для получения различных цветов чаще всего применяется вращающийся диск с секторами различного цвета. При таком способе от модулятора требуется повышенное (в три раза) быстродействие. Временное разделение цветов снижает максимальную яркость в три раза.

Совмещение цветов во времени и пространстве является наиболее эффективным, но требует использования трех модуляторов. Применяется этот способ в проекционных системах на базе электронно-лучевых трубок (ЭЛТ) и в качественных матричных проекционных системах. Этот принцип совмещения позволяет получить наиболее высокую эффективность, но требует качественного совмещения выходных пучков света от каждого из трех модуляторов. Соответственно системы с использованием этого принципа являются наиболее дорогими.

Различают следующие виды проекционных приборов:

■ диаскопический проекционный аппарат — изображения создаются с помощью лучей света, проходящих через светопроницаемый носитель с изображением.

Это самый распространенный вид проекционных аппаратов. К ним относят такие приборы, как кинопроектор, диапроектор, фотоувеличитель, проекционный фонарь, кодоскоп и др.;

■ эпископический проекционный аппарат — создает изображения непрозрачных предметов путем проецирования отраженных лучей света. К ним относятся эпископ, мегаскоп;

■ эпидиаскопический проекционный аппарат — формирует на экране комбинированые изображения как прозрачных, так и непрозрачных объектов;

83

■ мультимедийный проектор (также используется термин «цифровой проектор») — с появлением и развитием цифровых технологий это наименование получили два различных класса устройств:

- на вход устройства подается видеосигнал в реальном времени (аналоговый или цифровой). Устройство проецирует изображение на экран. При этом возможно наличие звукового канала;

— устройство получает на отдельном или встроенном в устройство носителе или из локальной сети файл или совокупность файлов (слайд-шоу) — массив цифровой информации. Декодирует его и проецирует видеоизображение на экран, возможно, воспроизводя при этом и звук. Фактически является сочетанием в одном устройстве мультимедийного проигрывателя и собственно проектора;

■ лазерный проектор — выводит изображение с помощью луча лазера.

Название «цифровой проектор» связано прежде всего с обычным ныне применением в таких проекторах цифровых технологий обработки информации и формирования изображения. До появления цифровых технологий телевизионный аналоговый сигнал проецировался с помощью аналоговых проекторов телевизионного сигнала.

СЯТ-проектор — аналоговое устройство, в котором изображение создается на экране трех ЭЛТ, затем проецируется на экран тремя объективами.

Проектор с модуляцией света на масляной пленке — разновидность «светоклапанных» пассивных систем. Это аналоговое электронно-лучевое и оптическое устройство, рассчитанное на управление мощным световым потоком для создания изображения на экране большого размера.

На основе серийно выпускавшейся системы «Эйдофор» был, в частности, реализован первый большой телевизионный экран (черно-белый) Центра управления космическими полетами СССР.

Принцип действия проектора с модуляцией света заключается в том, что поток света падает последовательно на два поглощающих свет растра, между которыми находится масляная пленка на зеркальной поверхности. Если масляная пленка не возмущена, свет оказывается задержан обоими растрами и экран совершенно черный. Масляная пленка помещается внутрь ЭЛТ, которая и формирует на ней распределение заряда в соответствии с поступающим видеосигналом. Распределение заряда в сочетании с приложенным к зеркалу

84

потенциалом порождает возмущение поверхности пленки. Проходя через этот участок пленки, световой поток проходит мимо второго растра и попадает на экран в соответствующую точку.

Преимущество проектора такого типа состоит в практическом отсутствии ограничения на мощность светового потока, так как сам управляемый элемент не поглощает управляемой части светового потока, а паразитное поглощение легко компенсируется охлаж- дением металлического зеркала, на котором находится пленка. Охлаждать же следует только два поглощающих растра и лампу. На практике были достигнуты световые потоки в 50 000 лм.

Недостатком проектора этого вида является то, что наибольший достижимый световой поток составляет менее половины светового потока лампы, даже при максимальной яркости кадра.

Оверхед-проектор (кодоскоп) предназначен для демонстрации изображения, предварительно нанесенного с помощью фломасте- ров (от руки) или принтера и ксерокса на прозрачную пленку.

Некоторые модели оверхед-проекторов проецируют и компью- терное, и видеоизображение с помощью специальной ЖК*панели.

Изображение размещается на рабочем поле оверхед-проектора (рис. 4,1), которое освещается (просвечивается) специальным ис- точником света, а затем с помощью линзы Френеля проецируется

на экран, В зависимости от оптиче- ской схемы прохождения светового луча различают оверхед-проекторы, работающие в проходящем и отра- женном свете (зеркальные).

Диапроещт заключается в про- ецировании на экран в проходящем свете (на просвет) изображений на прозрачных носителях различно- го формата (пленка, диафильмы, ди- апозитивы, слайды и микрокопии).

Современные диапроекторы по- зволяют проецировать изображение с просвечиваемых пленочных ма- териалов больших размеров (стан- дартный лист формата А4), Неко- торые настольные типы таких про- екторов обеспечивают проекцию изображений на экран через головы зрителей. Их и называют оверхеда- ми (overhead).

Рис 4.1. Оверхед-проектор

85

Диаскоп — проекционный аппарат для воспроизведения на экране неподвижных изображений с прозрачных и непрозрачных носителей. Принцип работы диаскопа состоит в том, что поток света от источника света со сферическим отражателем (рефлектором) направляется на конденсор (две линзы), увеличивающий интенсивность светового потока (рис. 4.2). Объект проекции (слайд) располагается между конденсором и объективом, увеличивающим резкое сфокусированное изображение. Применяют диаскопы, фильмоскопы, кадоскопы, диапроекторы, кадропроекторы, оверхед-про- екторы и эпидиаскопы, читальные аппараты и комбинированные приборы — эпидиапроекторы для прозрачных и непрозрачных объектов.

Диапроекторы для слайдов имеют автоматические системы быстрой их смены, автофокусировки, дистанционного управления, программирования последовательности и времени показа заряженных в кассету или круглый магазин диапозитивов, снабжаются аудиомагнитофонами.

Кадропроекторы рассчитаны на демонстрацию диапозитивов в кассете со сменой кадров вручную, дистанционно с полуавтоматическим или автоматическим управлением.

Эпипроекторы (рис. 4.3) проецируют на экран непрозрачные объекты (страницы, рисунки, карты, графики, схемы, чертежи, фотографии и малогабаритные плоские предметы) в отраженном свете. Принцип их работы состоит в том, что световой поток, отраженный от объекта проекции, с помощью объектива и зеркала направляется на экран. Для предотвращения попадания света из аппарата в помещение он помещается в кожух. Эпипроекторы оперативнее, чем диапроекторы, но у них хуже качество и яркость изображения на экране.

Существуют настенные дисплеи, которые могут заменить проектор, телевизор со стереозвуком, электронную доску и проекционный экран. Такой экран предназначен для установки в помеще-

Лампа Объектив

Рис. 4.2. Схема диапроектора 86

Рис. 4.3. Схема работы эпипроектора

ниях в целях проведения совещаний, учебных занятий и т. п. Дисплей выглядит как обычная белая доска размером по диагонали 1,5 м и толстой верхней рамкой, из которой выдвигается расположенный под большим углом к экрану встроенный проектор.

Экран обеспечивает отображение от двух компьютеров, цифрового фотоаппарата, видеомагнитофона, СО- или ОУО-проигрыва- телей и др.

Динамическая проекция дает прямое сфокусированное, увеличенное и движущееся изображение и является разновидностью диапроекции. В качестве динамических средств проекции применяют киноустановки (кинопроекция), видеотехнику и видеопроекционные устройства (мультимедиапроекторы). Кроме того, для этих целей могут использоваться видео- или документ-камеры.

Видеопроекторы отображают на большом экране видеосигналы, формируемые видеомагнитофонами, проигрывателями видеодисков, аналоговыми видеокамерами, цифровыми фото- и видеокамерами, телевизионными приемниками, персональными компьютерами и др.

Устройства, позволяющие проецировать на экран статические и динамические сигналы от различных аудиовидеоисточников как отдельно, так в их совокупности и даже одновременно с несколькими источниками, получили название мультимедийных проекторов (рис. 4.4).

Проецируемое мультимедийными проекторами видеоизображение на большой экран более яркое, чем у оверхед-проекторов на ЖК-панели, что позволяет применять их в больших аудиториях и получать хорошую проекцию даже в освещенных помещениях.

87

Могут использоваться как стационарные, так и переносные мультимедийные проекторы.

Использоваться мультимедиа-проекторы могут как стационарные или как переносные.

В любом устройстве отображения присутствуют три составляющие: источник света, модулятор и экран. В зависимости от взаимного их расположения можно выделить четыре типа устройств отображения: 1-й тип — источник света отделен от модулятора и экрана (проекторы с ЖК-матрицей); 2-й тип — источник света отделен от модулятора, интегрированного с экраном (ЖК-экраны); 3-й тип — источник света интегрирован с модулятором и отделен от экрана (проекторы на основе ЭЛТ); 4-й тип — источник света, модулятор и экран объединены (светодиодные экраны).

Монитор (рис. 4.5) — устройство, предназначенное для визуального отображения информации. Через монитор мы воспринимаем всю визуальную информацию от компьютера. Современный монитор состоит из корпуса, блока питания, плат управления и экрана. Информация (видеосигнал) для вывода на монитор поступает с компьютера посредством видеокарты либо с другого устройства, формирующего видеосигнал. Данные, отображаемые на экране монитора, хранятся в определенном блоке памяти компьютера (видеопамять). Управляет работой монитора устройство, размещенное в системном блоке и называемое видеокартой или видеоадаптером. Видеокарта вместе с монитором и образуют видеосистему. Процессор помещает в видеопамять данные, а видеокарта монитора примерно 60 раз в секунду просматривает данные и рисует соответствующее их содержанию изображение на экране.

Классифицировать мониторы можно по разным параметрам. Рассмотрим различные классификации.

88

По виду выводимой информации выделяют мониторы:

■ алфавитно-цифровые:

- дисплеи, отображающие только алфавитно-цифровую информацию;

- дисплеи, отображающие псевдографические символы;

- интеллектуальные дисплеи, обладающие редакторскими возможностями и осуществляющие предварительную обработку данных;

■ графические для вывода текстовой и графической (в том числе

видео-} информации:

- векторные (vector-scan display) — лазерное световое шоу;

- растровые (raster-scan display) — используются практически в каждой графической подсистеме PC; ¡ВМ назвала этот тип отображения информации (начиная с CGA) отображением с адресацией всех точек (All-Points-Addressable — АРА). В настоящее время дисплеи такого типа обычно называют растровыми (графическими), поскольку каждому элементу изображения на экране соответствует один или несколько битов в видеопамяти.

По шипу экрана различают:

■ ЭЛТ-мониторы—на основе электронно-лучевой трубки (Cathode

Ray Tube — CRT);

Рис. 4.5. Монитор

89

■ ЖК-мониторы — на базе жидких кристаллов (Liquid Crystal Display— LCD);

■ плазменные мониторы — на основе плазменной панели (Plasma Display Panel — PDP, gas-plazma display panel);

■ проекторы — видеопроектор и экран, размещенные отдельно или объединенные в одном корпусе (как вариант — через зеркало или систему зеркал);

■ OLED-мониторы — реализуют технологию OLED (Organic Light- Emitting Diode — органический светоизлучающий диод);

■ виртуальные ретинальные мониторы — применяют технологию устройств вывода, формирующую изображение непосредственно на сетчатке глаза;

■ лазерные мониторы — на основе лазерной панели (пока только внедряется в производство).

В ЭЛТ-мониторах изображение получается в результате свечения специального вещества — люминофора под воздействием потока электронов. ЖК-мониторы сделаны из вещества, находящегося в жидком состоянии, но имеющего при этом некоторые свойства кристаллов. Молекулы жидких кристаллов меняют свойство проходящего сквозь них светового луча, таким образом, на мониторе создается изображение. В ЖК-мониторах совершенно отсутствует вредное электромагнитное излучение, а также уровень потребления энергии примерно на 70 % ниже, чем у ЭЛТ-мониторов.

По размерности отображения мониторы подразделяют на следующие виды:

■ двухмерный (2D) — одно изображение для обоих глаз;

■ трехмерный (3D) — для каждого глаза формируется отдельное изображение в целях получения эффекта объема.

По типу видеоадаптера выделяют мониторы:

■ HGC;

■ CGA;

■ EGA;

■ VGA, SVGA.

По типу интерфейсного кабеля мониторы классифицируют следующим образом:

■ композитные;

■ раздельные;

■ D-Sub;

■ DVI;

■ USB;

■ HDMI;

90

■ DisplayPort;

■ S-Video.

Классификация мониторов по типу устройства использования', я в телевизорах;

■ компьютерах;

■ телефонах;

■ калькуляторах;

■ инфокиосках;

■ навигаторах.

Основные параметры мониторов: соотношение сторон экрана (стандартный (4:3), широкоформатный (16:9) или другое соотношение (например 5:4)); размер экрана (определяется длиной диагонали, чаще всего в дюймах); разрешение (число пикселов по вертикали и горизонтали); глубина цвета (количество битов на кодирование одного пиксела (от монохромного до 32-битного)); размер зерна или пиксела; частота обновления экрана (Гц) ; время отклика пикселей (не для всех типов мониторов); угол обзора.

Один из основных показателей, характеризующих мониторы, — размер экрана. В настоящее время можно купить мониторы с размерами экрана от 17 до 21 дюйма по диагонали (1 дюйм = 2,54 см).

В графическом режиме экран разделяется на отдельные светящиеся точки, количество которых зависит от типа дисплея, например 640 по горизонтали и 480 по вертикали. Светящиеся точки на экране обычно называют пикселами, их цвет и яркость может меняться. Именно в графическом режиме появляются на экране компьютера все сложные графические изображения, создаваемыми специальными программами, которые управляют параметрами каждого пиксела экрана. Графические режимы характеризуются такими показателями, как разрешающая способность и палитра. Разрешающая способность — это количество точек, с помощью которых на экране воспроизводится изображение. Типичные в настоящее время уровни разрешения — 800 х 600 или 1 024 х 768 точек. Однако для мониторов с большой диагональю может использоваться разрешение 1 152 х 864 точки. Палитра — это количество цветов, которые используются для воспроизведения изображения, например 4 цвета, 16 цветов, 256 цветов, 256 оттенков серого цвета, 216 цветов в режиме High color, или 224 цветов в режиме True color.

Сегодня очень распространены сенсорные экраны. Сенсорный экран — устройство ввода (вывода) информации, представляющее собой экран, реагирующий на прикосновения к нему.

Сенсорный экран изобрели в США в рамках исследований по программированному обучению. Компьютерная система PLATO IV, поя

91

вившаяся в 1972 г., имела сенсорный экран на сетке ИК-лучей, состоявший из 16 х 16 блоков. Но даже столь низкая точность позволяла пользователю выбирать ответ, нажимая в нужное место экрана.

В 1971 г. Сэмюэлем Херстом (будущим основателем компании Elographics, ныне Elo TouchSystems) был разработан элограф — графический планшет, действовавший по четырехпроводному резистивному принципу. В 1974 г. он же сумел сделать элограф прозрачным, в 1977 г. — разработал пятипроводной экран. Объединившись с Siemens, в Elographics сумели сделать выпуклую сенсорную панель, подходившую к кинескопам того времени. На всемирной ярмарке 1982 г. Elographics представила телевизор с сенсорным экраном.

В 1983 г. был выпущен компьютер HP-150 с сенсорным экраном на ИК-сетке. Впрочем, в те времена сенсорные экраны применялись преимущественно в промышленной и медицинской аппаратуре.

В потребительские устройства (телефоны, КПК и т.д.) сенсорные экраны вошли как замена крохотной клавиатуре, когда появились устройства с большими (во всю переднюю панель) ЖК-экра- нами. Первая карманная игровая консоль с сенсорным экраном — Nintendo DS; первое массовое устройство, поддерживающее мультитач, — iPhone.

Сенсорные экраны используются в платежных терминалах, информационных киосках, оборудовании для автоматизации торговли, карманных компьютерах, операторских панелях в промышленности. В информационных и торговых автоматах, операторских панелях и прочих устройствах, в которых нет активного ввода, сенсорные экраны зарекомендовали себя как очень удобный способ взаимодействия человека с машиной. Однако существуют и недостатки, которые не позволяют использовать только сенсорный экран в устройствах, с которыми человек работает часами. Впрочем, в грамотно спроектированном устройстве сенсорный экран может быть не единственным устройством ввода. Например, на рабочем месте кассира сенсорный экран может применяться для быстрого выбора товара, а клавиатура — для ввода цифр (табл. 4.1).

Существует множество разных типов сенсорных экранов, которые работают на разных физических принципах.

Резистивный сенсорный четырехпроводной экран состоит из стеклянной панели и гибкой пластиковой мембраны (рис. 4.6). И на панель, и на мембрану нанесено резистивное покрытие. Пространство между стеклом и мембраной заполнено микроизоляторами, которые равномерно распределены по активной области экрана и надежно изолируют проводящие поверхности. Когда на экран нажимают, панель и мембрана замыкаются и контроллер с помощью аналого-

92

Таблица 4.1. Достоинства и недостатки использования сенсорных экранов

93

во-цифрового преобразователя регистрирует изменение сопро- тивления и преобразует его в ко- ординаты прикосновения (ХиУ), В общих чертах алгоритм считы- вания таков:

1. На верхний электрод подает- ся напряжение +5 В, нижний за- земляется. Левый с правым соеди- няются накоротко и проверяется напряжение на них. Это напряже- ние соответствует К-координате экрана.

2, Аналогично на левый и пра- вый электроды подается напря- жение +5 В и «земля», с верхнего и нижнего считывается X-коор- дината,

Пятипроводной экран более надежен за счет того, что резистивное покрытие на мембране заменено проводящим (такой экран продолжает работать даже с прорезанной мембраной). На заднем стекле нанесено резистивное покрытие с четырьмя электродами по углам.

Изначально все четыре электрода заземлены, а мембрана «подтянута» резистором к +5 В. Уровень напряжения на мембране постоянно отслеживается аналогово-цифровым преобразователем. Когда ничто не касается сенсорного экрана, напряжение равно 5 В.

Как только на экран нажимают, микропроцессор улавливает изменение напряжения мембраны и начинает вычислять координаты касания следующим образом:

1, На два правых электрода подается напряжение +5 В, левые заземляются, Напряжение на экране соответствует Х-координате.

2. К-координата считывается подключением к + 5 В обоих верхних электродов и к «земле» обоих нижних.

Существуют также восьмипроводные сенсорные экраны. Они улучшают точность отслеживания, но не повышают надежности,

У матричных сенсорных экранов конструкция аналогична резистивной, но упрощена до предела. На стекло нанесены горизонтальные проводники, на мембрану — вертикальные. При прикосновении к экрану проводники соприкасаются. Контроллер определяет, какие проводники замкнулись, и передает в микропроцессор соответствующие координаты.

Рис. 4.6. Схема резистивного сенсорного экрана

94

Матричные сенсорные экраны имеют очень низкую точность. Элементы интерфейса приходится специально располагать с учетом клеток матричного экрана. К достоинствам можно отнести простоту и низкую стоимость. Обычно матричные экраны опрашиваются по строкам (аналогично матрице кнопок); это позволяет наладить мультитач. Постепенно матричные экраны заменяются резистивными.

Емкостный (или поверхностно-емкостный) сенсорный экран использует тот факт, что предмет большой емкости проводит переменный ток. Емкостный сенсорный экран представляет собой стеклянную панель, покрытую прозрачным резистивным материалом (обычно применяется сплав оксида индия и оксида олова). Электроды, расположенные по углам экрана, подают на проводящий слой небольшое переменное напряжение (одинаковое для всех углов). При касании экрана пальцем или другим проводящим предметом появляется утечка тока. При этом, чем ближе палец к электроду, тем меньше сопротивление экрана, а значит, сила тока больше. Ток во всех четырех углах регистрируется датчиками и передается в контроллер, вычисляющий координаты точки касания.

В более ранних моделях емкостных экранов применялся постоянный ток — это упрощало конструкцию, но при плохом контакте пользователя с землей приводило к сбоям.

Емкостные сенсорные экраны надежны — около 200 млн нажатий (около 6,5 лет нажатий с промежутком в 1 с), не пропускают жидкости и отлично терпят непроводящие загрязнения. Прозрачность — на уровне 90 %. Впрочем, проводящее покрытие все еще уязвимо. Поэтому емкостные экраны широко применяются в автоматах, установленных в охраняемых помещениях. Не реагируют на руку в перчатке.

На внутренней стороне проекционно-емкостного сенсорного экрана нанесена сетка электродов. Электрод вместе с телом человека образует конденсатор; электроника измеряет емкость этого конденсатора (подает импульс тока и измеряет напряжение).

Прозрачность таких экранов — до 90 %, температурный диапазон чрезвычайно широк. Очень долговечны (узкое место — сложная электроника, обрабатывающая нажатия). Для них может применяться стекло толщиной до 18 мм, что приводит к высокой вандалоустойчивости. На непроводящие загрязнения не реагируют, проводящие легко подавляются программными методами. Поэтому проекционно-емкостные сенсорные экраны применяются в автоматах, устанавливаемых на улице. Многие модели реагируют на руку в перчатке. В современных моделях конструкторы добились очень

95

высокой точности — правда, вандалоустойчивые исполнения менее точны.

Проекционно-емкостные экраны реагируют даже на приближение руки — порог срабатывания устанавливается программно. Отличают нажатие рукой от нажатия проводящим пером. В некоторых моделях поддерживается мультитач, поэтому такая технология применяется в тачпадах и мультитач-экранах.

Сенсорные экраны на поверхностно-акустических волнах (ПАВ) представляют собой стеклянную панель с пьезоэлектрическими преобразователями (ПЭП), находящимися в углах. По краям панели находятся отражающие и принимающие датчики. Принцип действия такого экрана заключается в следующем. Специальный контроллер формирует высокочастотный электрический сигнал и посылает его на ПЭП. Пьезоэлектрический преобразователь преобразует этот сигнал в ПАВ, а отражающие датчики его соответственно отражают. Эти отраженные волны принимаются соответствующими датчиками и посылаются на ПЭП. В свою очередь ПЭП принимают отраженные волны и преобразовывают их в электрический сигнал, который затем анализируется с помощью контроллера. При касании экрана пальцем часть энергии акустических волн поглощается. Приемники фиксируют это изменение, а микроконтроллер вычисляет положение точки касания. Реагирует на касание предметом, способным поглотить волну (палец, рука в перчатке, пористая резина).

Главным достоинством экрана на ПАВ является возможность отслеживать не только координаты точки, но и силу нажатия (здесь, скорее, способность точно определять радиус или область нажатия), благодаря тому, что степень поглощения акустических волн зависит от величины давления в точке касания (экран не прогибается под нажатием пальца и не деформируется, поэтому сила нажатия не влечет за собой качественных изменений в обработке контроллером данных о координатах воздействия, который фиксирует только область, перекрывающую путь акустических импульсов). Данное устройство имеет очень высокую прозрачность, так как свет от отображающего прибора проходит через стекло, не содержащее резистивных или проводящих покрытий. В некоторых случаях для борьбы с бликами стекло вообще не используется, а излучатели, приемники и отражатели крепятся непосредственно к экрану отображающего устройства. Несмотря на сложность конструкции, эти экраны довольно долговечны. По заявлению, например, американской компании Тусо Е1ес1тотсз и тайваньской фирмы Сепега1Тоисй, они выдерживают до 50 млн касаний в одной точке, что превышает ресурс пятипроводного резистивного экрана. Экраны на ПАВ при

96

меняются в основном в игровых автоматах, в охраняемых справочных системах и образовательных учреждениях. Как правило, различают экраны ПАВ обычные — толщиной 3 мм, и вандалостойкие — 6 мм. Последние выдерживают удар кулаком среднестатистического мужчины или падение металлического шара массой 0,5 кг с высоты 1,3 м (по данным Elo Touch Systems). На рынке предлагаются варианты подключения к компьютеру как через интерфейс RS-232, так и через интерфейс USB. На данный момент большей популярностью пользуются контроллеры к сенсорным экранам ПАВ, поддерживающие и тот и другой тип подключения — combo (данные Elo Touch Systems).

Главным недостатком экрана на ПАВ являются сбои в работе при наличии вибрации или воздействии акустических шумов, а также при загрязнении экрана. Любой посторонний предмет, размещенный на экране (например, жевательная резинка), полностью блокирует его работу. Кроме того, данная технология требует касания предметом, который обязательно поглощает акустические волны (например, пластиковая банковская карточка в данном случае неприменима).

Точность этих экранов выше, чем матричных, но ниже, чем традиционных емкостных. Для рисования и ввода текста они, как правило, не используются.

Принцип работы инфракрасной сенсорной панели прост — сетка, сформированная горизонтальными и вертикальными инфракрасными лучами, прерывается при касании к монитору любым предметом. Контроллер определяет место, в котором луч был прерван.

Инфракрасные сенсорные экраны боятся загрязнений и поэтому применяются там, где важно качество изображения. Из-за простоты и ремонтопригодности схема популярна у военных. Данный тип экрана применяется в мобильных телефонах компании Neonode.

В оптических сенсорных экранах стеклянная панель снабжена инфракрасной подсветкой. На границе «стекло—воздух» получается полное внутреннее отражение, на границе «стекло—посторонний предмет» свет рассеивается. Остается заснять картину рассеяния, для этого существуют две технологии:

1. В проекционных экранах рядом с проектором ставится камера. Так устроен, например, Microsoft Surface.

2. Светочувствительным делают дополнительный четвертый субпиксел ЖК-экрана.

Оптические сенсорные экраны позволяют отличить нажатия рукой от нажатий какими-либо предметами, т.е. мультитач. Возможны большие сенсорные поверхности, вплоть до классной доски.

97

Тензометрические сенсорные экраны реагируют на деформацию экрана. Точность тензометрических экранов невелика, зато они хорошо противостоят вандализму. Применение аналогично проекционно-емкостным: банкоматы, билетные автоматы и прочие устройства, расположенные на улице.

Сенсорный экран (Dispersive Signal Technology — DST) реагирует на деформацию стекла. Возможно нажатие на экран рукой или любым предметом. Отличительной особенностью является высокая скорость реакции и возможность работы в условиях сильного загрязнения экрана.

Индукционный сенсорный экран — это графический планшет со встроенным экраном. Такие экраны реагируют только на специальное перо. Они применяются, когда требуется реакция именно на нажатия пером (а не рукой): художественные планшеты класса high-end, некоторые модели планшетных ПК.

Цель работы — разобраться в устройствах отображения информации.

ХОД ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Рассмотрите монитор в лаборатории. Какие характеристики он имеет? С помощью программы «PC Wizard 2010» уточните характеристики монитора.

2. Составьте схемы мультимедийного TFT-проектора и полисиликонового мультимедийного проектора из учебника. Выясните, к какому типу проекторов относится проектор в лаборатории.

3. Составьте схему оверхед-проектора.

4. Решите задачи по вариантам. Рекомендуется в табличном процессоре составить формулы для выполнения вычислений. Результаты вычислений импортируйте в текстовый документ электронного отчета.

Вариант 1

1. Черно-белое изображение файла типа ВМР имеет размер 1024 х 768 пикселов. Определите информационный объем файла.

2. Для хранения растрового изображения размером 32 х 32 пиксела отвели 512 байт памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?

3. Укажите минимальный объем памяти (в килобайтах), достаточный для хранения любого растрового изображения размером

98

64x64 пиксела, если известно, что в изображении используется палитра из 256 цветов. Саму палитру хранить не нужно.

4. В процессе преобразования растрового графического файла количество цветов увеличили с 256 до 1 024. Во сколько раз увеличился информационный объем файла?

5. Монитор позволяет получать на экране 34 345 654 цвета. Какой объем памяти в байтах занимает один пиксел?

6. Разрешение монитора 1 280 х 1 024 точек, глубина цвета — 64 бит. Каков необходимый объем видеопамяти для данного графического режима?

Вариант 2

1. 256-цветный рисунок содержит 1 Кбайт информации. Из какого количества точек он состоит?

2. Для хранения растрового изображения размером 128x128 пикселов отвели 4 Кбайт памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?

3. Укажите минимальный объем памяти (в килобайтах), достаточный для хранения любого растрового изображения размером 32x32 пиксела, если известно, что в изображении используется палитра из 128 цветов. Саму палитру хранить не нужно.

4. В процессе преобразования растрового графического файла количество цветов увеличили с 8 до 256. Во сколько раз увеличился информационный объем файла?

5. Монитор позволяет получать на экране 33 333316 цветов. Какой объем памяти в байтах занимает один пиксел?

6. Разрешение монитора — 800x600 точек, глубина цвета — 32 бит. Каков необходимый объем видеопамяти для данного графического режима?

Вариант 3

1. Черно-белое изображение файла типа JPG имеет размер 1 024 х 768 пикселов. Определите информационный объем файла.

2. Для хранения растрового изображения размером 64 х 64 пиксела отвели 1 024 байт памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?

3. Укажите минимальный объем памяти (в килобайтах), достаточный для хранения любого растрового изображения размером 128х 128 пикселов, если известно, что в изображении используется палитра из 256 цветов. Саму палитру хранить не нужно.

99

4. В процессе преобразования растрового графического файла количество цветов увеличили с 64 до 1 024. Во сколько раз увеличился информационный объем файла?

5. Монитор позволяет получать на экране 216 222 216 цветов. Какой объем памяти в байтах занимает один пиксел?

6. Разрешение монитора — 1 280 х 1 024 точек, глубина цвета — 32 бит. Каков необходимый объем видеопамяти для данного графического режима?

Вариант 4

1. 128-цветный рисунок содержит 1 Мбайт информации. Из какого количества точек он состоит?

2. Для хранения растрового изображения размером 256x256 пикселов отвели 3 Кбайт памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?

3. Укажите минимальный объем памяти (в килобайтах), достаточный для хранения любого растрового изображения размером 64 х 64 пиксела, если известно, что в изображении используется палитра из 128 цветов. Саму палитру хранить не нужно.

4. В процессе преобразования растрового графического файла количество цветов увеличили с 32 до 256. Во сколько раз увеличился информационный объем файла?

5. Монитор позволяет получать на экране 17 123216 цветов. Какой объем памяти в байтах занимает один пиксел?

6. Разрешение монитора — 640x480 точек, глубина цвета — 4 бит. Каков необходимый объем видеопамяти для данного графического режима?

Вариант 5

1. Черно-белое изображение файла типа ВМР имеет размер 1 024 х 1 024 пикселов. Определите информационный объем файла.

2. Для хранения растрового изображения размером 32 х 32 пиксела отвели 1 024 байт памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?

3. Укажите минимальный объем памяти (в килобайтах), достаточный для хранения любого растрового изображения размером 128 х 128 пикселов, если известно, что в изображении используется палитра из 256 цветов. Саму палитру хранить не нужно.

100

4. В процессе преобразования растрового графического файла количество цветов увеличили с 16 до 512. Во сколько раз увеличился информационный объем файла?

5. Монитор позволяет получать на экране 62 789216 цветов. Какой объем памяти в байтах занимает один пиксел?

6. Разрешение монитора — 640x480 точек, глубина цвета — 16 бит. Каков необходимый объем видеопамяти для данного графического режима?

Вариант 6

1. 256-цветный рисунок содержит 12 Кбайт информации. Из какого количества точек он состоит?

2. Для хранения растрового изображения размером 128x128 пикселов отвели 14 Кбайт памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?

3. Укажите минимальный объем памяти (в килобайтах), достаточный для хранения любого растрового изображения размером 32x64 пиксела, если известно, что в изображении используется палитра из 64 цветов. Саму палитру хранить не нужно.

4. В процессе преобразования растрового графического файла количество цветов увеличили с 32 до 1 024. Во сколько раз увеличился информационный объем файла?

5. Монитор позволяет получать на экране 13345216 цветов. Какой объем памяти в байтах занимает один пиксел?

6. Разрешение монитора — 800x600 точек, глубина цвета — 16 бит. Каков необходимый объем видеопамяти для данного графического режима?

Вариант 7

1. Черно-белое изображение файла типа JPG имеет размер 768 х 768 пикселов. Определите информационный объем файла.

2. Для хранения растрового изображения размером 64x64 пиксела отвели 1 024 Кбайт памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?

3. Укажите минимальный объем памяти (в килобайтах), достаточный для хранения любого растрового изображения размером 256 х 128 пикселов, если известно, что в изображении используется палитра из 256 цветов. Саму палитру хранить не нужно.

101

4. В процессе преобразования растрового графического файла количество цветов уменьшилось с 256 до 32. Во сколько раз уменьшился информационный объем файла?

5. Монитор позволяет получать на экране 26 666 256 цветов. Какой объем памяти в байтах занимает один пиксел?

6. Разрешение монитора — 1 024 х 768 точек, глубина цвета — 64 бит. Каков необходимый объем видеопамяти для данного графического режима?

Вариант 8

1. 64-цветный рисунок содержит 20 Мбайт информации. Из какого количества точек он состоит?

2. Для хранения растрового изображения размером 128x256 пикселов отвели 13 Кбайт памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?

3. Укажите минимальный объем памяти (в килобайтах), достаточный для хранения любого растрового изображения размером 1 024 х 512 пикселов, если известно, что в изображении используется палитра из 256 цветов. Саму палитру хранить не нужно.

4. В процессе преобразования растрового графического файла количество цветов уменьшилось с 256 до 8. Во сколько раз уменьшился информационный объем файла?

5. Монитор позволяет получать на экране 36764216 цветов. Какой объем памяти в байтах занимает один пиксел?

6. Разрешение монитора — 640x480 точек, глубина цвета — 8 бит. Каков необходимый объем видеопамяти для данного графического режима?

Вариант 9

1. Черно-белое изображение файла типа ВМР имеет размер 1 024 х 128 пикселов. Определите информационный объем файла.

2. Для хранения растрового изображения размером 512x512 пикселов отвели 512 байт памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?

3. Укажите минимальный объем памяти (в килобайтах), достаточный для хранения любого растрового изображения размером 32 х 64 пиксела, если известно, что в изображении используется палитра из 16 цветов. Саму палитру хранить не нужно.

102

4. В процессе преобразования растрового графического файла количество цветов уменьшилось с 1 024 до 16. Во сколько раз уменьшился информационный объем файла?

5. Монитор позволяет получать на экране 23 777 256 цветов. Какой объем памяти в байтах занимает один пиксел?

6. Разрешение монитора — 1024x768 точек, глубина цвета — 32 бит. Каков необходимый объем видеопамяти для данного графического режима?

Вариант 10

1. 128-цветный рисунок содержит 11 Кбайт информации. Из какого количества точек он состоит?

2. Для хранения растрового изображения размером 64 х 128 пикселов отвели 42 Кбайт памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?

3. Укажите минимальный объем памяти (в килобайтах), достаточный для хранения любого растрового изображения размером 64 х 64 пиксела, если известно, что в изображении используется палитра из 32 цветов. Саму палитру хранить не нужно.

4. В процессе преобразования растрового графического файла количество цветов уменьшилось с 512 до 32. Во сколько раз уменьшился информационный объем файла?

5. Монитор позволяет получать на экране 16755 216 цветов. Какой объем памяти в байтах занимает один пиксел?

6. Разрешение монитора — 800x600 точек, глубина цвета — 17 бит. Каков необходимый объем видеопамяти для данного графического режима?

Вариант 11

1. Черно-белое изображение файла типа JPG имеет размер 1 024x512 пикселов. Определите информационный объем файла.

2. Для хранения растрового изображения размером 128x128 пикселов отвели 2 048 байт памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?

3. Укажите минимальный объем памяти (в килобайтах), достаточный для хранения любого растрового изображения размером 64 х 64 пиксела, если известно, что в изображении используется палитра из 256 цветов. Саму палитру хранить не нужно.

103

4. В процессе преобразования растрового графического файла количество цветов уменьшилось с 1 024 до 64. Во сколько раз уменьшился информационный объем файла?

5. Монитор позволяет получать на экране 32777 216 цветов. Какой объем памяти в байтах занимает один пиксел?

6. Разрешение монитора — 1 280 х 1 024 точек, глубина цвета — 16 бит. Каков необходимый объем видеопамяти для данного графического режима?

Вариант 12

1. 64-цветный рисунок содержит 512 Мбайт информации. Из какого количества точек он состоит?

2. Для хранения растрового изображения размером 256x256 пикселов отвели 53 Кбайт памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?

3. Укажите минимальный объем памяти (в килобайтах), достаточный для хранения любого растрового изображения размером 265 х 256 пикселов, если известно, что в изображении используется палитра из 256 цветов. Саму палитру хранить не нужно.

4. В процессе преобразования растрового графического файла количество цветов уменьшилось с 512 до 32. Во сколько раз уменьшился информационный объем файла?

5. Монитор позволяет получать на экране 61 777 216 цветов. Какой объем памяти в байтах занимает один пиксел?

6. Разрешение монитора — 1 024 х 768 точек, глубина цвета — 20 бит. Каков необходимый объем видеопамяти для данного графического режима?

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. В чем заключается принцип действия монитора на основе ЭЛТ?

2. Какие характеристики относятся к основным для ЭЛТ-мониторов?

3. В чем состоит особенность мультимедийных мониторов?

4. На каких физических явлениях основано функционирование ЖК-мониторов?

5. Какие факторы необходимо принимать во внимание при выборе монитора?

<< | >>

Еще по теме Практическая работа № 4 УСТРОЙСТВА ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ:

  1. 2. ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ. СПЕЦИФИКА И АЛГОРИТМЫ РАБОТЫ С ИСТОЧНИКАМИ ИНФОРМАЦИИ. ДОСТУП К ИСТОЧНИКАМ ИНФОРМАЦИИ. ПРАВОВЫЕ И ЭТИЧЕСКИЕ НОРМЫ РАБОТЫ С ИСТОЧНИКАМИ ИНФОРМАЦИИ.
  2. Практическая работа социального педагога
  3. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА НАД СОБОЙ.
  4. два психологически обоснованных практических направления работы
  5. Статья 265-1. Незаконное изготовление ядерного взрывного устройства или устройства, которое рассеивает радиоактивный материал или излучает радиацию
  6. Статья 868. Предоставление заказчику информации о работе
  7. 1.1. Предмет отображения
  8. II. 1. 3. Отображения.
  9. ПРЕДМЕТ ОТОБРАЖЕНИЯ
  10. 1.3. Метод отображения
  11. Прием рефлексивного отображения ситуации.
  12. Очень важно также поделиться этой информацией со всеми, кто открыт для неё. Это часть вашей домашней работы, друзья мои.
  13. СИТУАЦИЯ КАК ПРЕДМЕТ ОТОБРАЖЕНИЯ
  14. Журналистика как массово-информационная деятельность. Понятия «информация» и «массовая информация». Массовая информация как продукт массово-информационной деятельности. Массовая информация и социальная информация.
  15. ПРОЦЕСС КАК ПРЕДМЕТ ОТОБРАЖЕНИЯ
  16. СОБЫТИЕ КАК ПРЕДМЕТ ОТОБРАЖЕНИЯ
  17. ЛИЧНОСТЬ КАК ПРЕДМЕТ ОТОБРАЖЕНИЯ