Мониторы с электронно-лучевой трубкой

Монитор представляет собой корпус, содержащий электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) и ее источники питания. В состав электронно-лучевой трубки входит электронная пушка, которая выстреливает поток электронов на экран, изнутри лицевой части трубки покрытый люминесцентным слоем. Цветные мониторы содержат три электронные пушки: одну для красного, вторую для зеленого и третью для синего цвета. При горизонтальной развертке пучок электронов (луч) развертывается по экрану примерно за 50 мкс, образуя почти горизонтальную строку на экране. Затем луч совершает горизонтальный обратный ход к левому краю, чтобы начать построение следующей строки развертки. Устройство, которое так, строку за строкой, строит изображение, называется устройством растровой развертки. Горизонтальная развертка контролируется линейно возрастающим напряжением, которое воздействует на пластины горизонтального отклонения, расположенные слева и справа от электронной пушки. Вертикальная развертка контролируется более медленно возрастающим напряжением, которое воздействует на пластины вертикального отклонения, расположенные под и над электронной пушкой. После определенного количества циклов развертки (от 400 до 1000) напряжение на пластинах вертикального и горизонтального отклонения спадает, и луч возвращается в верхний левый угол экрана. Жидкокристаллические мониторы

Электронно-лучевые трубки слишком громоздкие и тяжелые для использования в портативных компьютерах, поэтому для экранов портативных компьютеров необходима совершенно другая технология. Здесь чаще всего используются жидкокристаллические дисплеи. Соответствующая технология чрезвычайно сложна, имеет несколько вариантов воплощения и быстро меняется, тем не менее мы постараемся сделать ее описание по возможности кратким и простым.

Жидкие кристаллы представляют собой вязкие органические молекулы, которые двигаются, как молекулы жидкостей, но при этом имеют структуру, как у кристалла. Они были открыты австрийским ботаником Рейницером (Rheinitzer) в 1888 году и впервые стали применяться при изготовлении разнообразных дисплеев (для калькуляторов, часов и т. п.) в 1960 году. Когда молекулы расположены в одну линию, оптические качества кристалла зависят от направления и поляризации воздействующего света. При использовании электрического поля линия молекул, а следовательно, и оптические свойства меняются. Если воздействовать лучом света на жидкий кристалл, интенсивность света, исходящего из самого жидкого кристалла, может контролироваться с помощью электричества. Это свойство используется при создании индикаторных дисплеев.

Экран жидкокристаллического дисплея состоит из двух стеклянных параллельно расположенных пластин, между которыми находится герметичное проcтранство с жидким кристаллом. К обеим пластинам подсоединяются прозрачные электроды. Искусственный или естественный свет за задней пластиной освещает экран изнутри. Электроды, подведенные к пластинам, используются для того, чтобы создать электрические поля в жидком кристалле. На различные части экрана воздействует разное напряжение, что и позволяет строить изображение. К передней и задней пластинам экрана приклеиваются поляроиды, поскольку технологически дисплей требует поляризованного света.

Мышь — это устройство в маленьком пластиковом корпусе, располагающееся на столе рядом с клавиатурой. Если двигать мышь по столу, указатель на экране тоже будет двигаться, что дает возможность навести его на тот или иной элемент экрана. У мыши есть одна, две или три кнопки, нажатие которых дает возможность пользователям выбирать пункты меню. Было очень много споров по поводу того, сколько кнопок должно быть у мыши. Начинающим пользователям достаточно было одной кнопки (в этом случае перепутать кнопки невозможно), но их более опытные коллеги предпочитали несколько кнопок, чтобы можно было на экране выполнять сложные действия.

Существует три типа мышей: механические, оптические и оптомеханические. У мышей первого типа снизу располагаются резиновые колесики, оси которых расположены перпендикулярно друг к другу. Если мышь передвигается в вертикальном направлении, то вращается одно колесо, а если в горизонтальном, то другое. Каждое колесико приводит в действие резистор (потенциометр). Если измерить изменения сопротивления, можно узнать, на сколько провернулось колесико, и таким образом вычислить, на какое расстояние передвинулась мышь в каждом направлении. В последние годы такие мыши практически полностью вытеснены новой моделью, в которой вместо колес используется шарик, слегка выступающий снизу (рисунок 15).

Следующий тип — оптическая мышь. У нее нет ни колес, ни шарика. Вместо этого в нижней части мыши располагаются светодиод и фотодетектор. Оптическая мышь перемещается по поверхности особого пластикового коврика, который содержит прямоугольную решетку с линиями, близко расположенными друг к другу. Когда мышь двигается по решетке, фотодетектор воспринимает пересечения линий за счет изменения количества света, отражаемого от светодио- да. Электронное устройство внутри мыши подсчитывает количество пересеченных линий в каждом направлении.

Третий тип — оптомеханическая мышь. У нее, как и у более современной механической мыши, есть шарик, который вращает два колесика, расположенные перпендикулярно друг к другу. Колесики связаны с кодировщиками. В каждом кодировщике имеются прорези, через которые проходит свет. Когда мышь двигается, колесики вращаются и световые импульсы воздействуют на детекторы каждый раз, когда между светодиодом и детектором появляется прорезь. Число воспринятых детектором импульсов пропорционально расстоянию.

Хотя мыши можно устанавливать по-разному, обычно используется следующая схема: компьютеру передается последовательность из 3 байт каждый раз, когда мышь проходит определенное минимальное расстояние (например, 0,01 дюйма). Обычно эти характеристики передаются в последовательном потоке битов. Первый байт содержит целое число, которое указывает, на какое расстояние переместилась мышь в направлении х с прошлого раза. Второй байт содержит ту же информацию для направленияу.Третий байт указывает на текущее состояние кнопок мыши. Иногда для каждой координаты используются 2 байта.

Программное обеспечение принимает эту информацию по мере поступления и преобразует относительные движения, передаваемые мышью, в абсолютную позицию. Затем оно отображает стрелочку на экране в позиции, соответствующей расположению мыши. Если указать стрелочкой на определенный элемент экрана и щелкнуть кнопкой мыши, компьютер может вычислить, какой именно элемент на экране выбран.

Иногда пользователю требуется напечатать созданный документ или страницу, полученную из Интернета, поэтому компьютеры могут быть оснащены принтером. В этом разделе мы опишем некоторые наиболее распространенные типы монохромных (то есть черно-белых) и цветных принтеров.

Самыми дешевыми являются матричные принтеры, у которых печатающая головка последовательно проходит каждую строку печати. Головка содержит от 7 до 24 игл, возбуждаемых электромагнитным полем. Дешевые матричные принтеры имеют 7 игл для печати, скажем, 80 символов в строке в матрице 5x7. В результате строка состоит из 7 горизонтальных линий, а каждая из этих линий состоит из 5 х 80 = 400 точек. Каждая точка может печататься или не печататься в зависимости от того, какая должна получиться буква. Качество печати можно повышать двумя способами: использовать большее количество игл или реализовать наложение точек. Большинство принтеров можно настраивать, добиваясь различных сочетаний качества и скорости.

Матричные принтеры дешевы (особенно в отношении расходных материалов) и очень надежны, но работают медленно, шумно, и качество печати очень низкое. Тем не менее они широко распространены по крайней мере в трех областях. Во-первых, они очень популярны для печати на больших листах (более 30 см). Во-вторых, ими очень удобно пользоваться при печати на маленьких отрезках бумаги (например, кассовые чеки, уведомлениях о снятии денег с кредитных карт, посадочные талоны в авиакомпаниях). В-третьих, они годятся для распечатки одновременно нескольких листов с вложенной между ними копировальной бумагой, и эта технология — самая дешева Дома удобно использовать недорогие струйные принтеры. В таком принтере подвижная печатающая головка содержит картридж с чернилами. Она двигается горизонтально над бумагой, а чернила в это время выпрыскиваются из крошечных сопел. Объем одной порции чернил приблизительно равен одному пиколитру. Для наглядности уточним, что в одной капле воды может уместится около 100 миллионов таких порций.

Струйные принтеры бывают двух типов: пьезоэлектрические (производятся Epson) и термографические (производятся Canon, HP и Lexmark). В пьезоэлектрических струйных принтерах рядом с чернильной камерой устанавливается специальный кристалл. При подаче на этот кристалл напряжения он деформируется, в результате из форсунки выпускаются чернила. Чем выше напряжение, тем больше выходная порция чернил, причем управление этим процессом осуществляется программно.

В термографических (пузырьковых) струйных принтерах в каждой форсунке устанавливается небольшой резистор. При подаче напряжения резистор быстро нагревается, доводит температуру чернил до точки кипения, в результате последние превращаются в пузырьки газа. Поскольку объем пузырька больше объема чистых чернил, в форсунке создается повышенное давление, под влиянием которого чернила распыляются на бумагу. Затем форсунка охлаждается, и в результате снижения давления внутри форсунки в нее из картриджа подается новая порция чернил. Скорость работы принтера по этой схеме ограничена временными рамками цикла кипения/охлаждения. Размер всех формируемых чернильных капель одинаков, причем, как правило, он уступает аналогичному показателю пьезоэлектрических принтеров.

Струйные принтеры обычно имеют разрешающую способность от 1200 dpi (dotsperinch — точек на дюйм) до 4800 dpi. Они достаточно дешевы, работают бесшумно, однако отличаются низкой скоростью печати и исключительной дороговизной картриджей. Качество печати хорошее — если распечатать фотографию с высоким разрешением на ведущей модели любой линейки струйных принтеров, результат будет не отличить от обычной фотографии формата 8x10.

Вероятно, самым удивительным изобретением в области печатных технологий со времен Йоганна Гуттенберга (J°hann Gutenberg), который изобрел подвижную литеру в XV веке, является лазерный принтер. Это устройство сочетает хорошее качество печати, универсальность, высокую скорость работы и умеренную стоимость. В лазерных принтерах используется почти та же технология, что и в фотокопировальных устройствах. Многие компании производят устройства, совмещающие свойства копировальной машины, принтера и иногда факса.

Схематически устройство принтера показано на рисунке 16. Главной частью этого принтера является вращающийся барабан (в некоторых более дорогостоящих системах вместо барабана используется лента). Перед печатью каждого листа барабан получает напряжение около 1000 В и окружается фоточувствительным материалом. Свет лазера проходит вдоль барабана (по длине), почти как пучок электронов в электронно-лучевой трубке, только вместо напряжения для сканирования барабана используется вращающееся восьмиугольное зеркало. Луч света модулируется, в результате получается набор темных и светлых участков. Участки, на которые воздействует луч, теряют свой электрический заряд.

После того как нарисована строка точек, барабан немного поворачивается для создания следующей строки. В итоге первая строка точек достигает резервуара с тонером (электростатическим черным порошком). Тонер притягивается к заряженным точкам, и так формируется визуальное изображение строки. Через некоторое время барабан с тонером прижимается к бумаге, оставляя на ней отпечаток изображения. Затем лист проходит через нагретые валики, и изображениезакрепляется. После этого барабан разряжается и остатки тонера счищаются с него. После этого он готов к печати следующей страницы.

Едва ли нужно говорить, что этот процесс представляет собой чрезвычайно сложную комбинацию приемов, требующих знания физики, химии, механики и оптики. Электроника лазерных принтеров состоит из быстродействующего процессора и нескольких мегабайтов памяти для хранения полного изображения в битовой форме и различных шрифтов, одни из которых встроены, а другие загружаются из памяти. Большинство принтеров получают команды, описывающие печатаемую страницу (в противоположность принтерам, получающим изображения в битовой форме от центрального процессора). Эти команды обычно даются на языке PCL от HP или PostScript от Adobe.

Лазерные принтеры с разрешающей способностью 600 dpi и выше могут печатать черно-белые фотографии, но технология при этом гораздо сложнее, чем может показаться на первый взгляд. Рассмотрим фотографию, отсканированную с разрешающей способностью 600 dpi, которую нужно напечатать на принтере с такой же разрешающей способностью (600 dpi). Сканированное изображение содержит 600 х 600 пикселов на дюйм, каждый пиксел характеризуется определенной градацией серого цвета от 0 (белый цвет) до 255 (черный цвет). Принтер может печатать с разрешающей способностью 600 dpi, но каждый напечатанный пиксел может быть либо черного цвета (когда есть тонер), либо белого цвета (когда нет тонера). Градации серого печататься не могут.

При печати таких изображений имеет место так называемая обработка полутонов (как при печати серийных плакатов). Изображение разбивается на ячейки, каждая по 6 х 6 пикселов. Каждая ячейка может содержать от 0 до 36 черных пикселов. Человеческому глазу ячейка с большим количеством черных пикселов кажется темнее, чем ячейка с меньшим количеством черных пикселов. Серые тона в диапазоне от 0 до 255 передаются следующим образом. Этот диапазон делится на 37 зон. Серые тона от 0 до 6 расположены в зоне 0, от 7 до 13 — в зоне 1 и т. д. (зона 36 немного меньше, чем другие, потому что 256 на 37 без остатка не делится). Когда встречаются тона зоны 0, ячейка остается белой. Тона зоны 1 передаются одним черным пикселом в ячейке. Тона зоны 2 — двумя пикселами в ячейке. Если фотография отсканирована с разрешающей способностью 600 dpi, после подобной обработки полутонов разрешающая способность напечатанного изображения снижается до 100 ячеек на дюйм. Данная величина называется градацией полутонов и измеряется вlpi (lines per inch — строки на дюйм).

Цветные изображения могут строиться двумя способами: поглощением света и отражением света. Поглощение света имеет место, например, при создании изображений в электронно-лучевых мониторах. В данном случае изображение строится путем аддитивного наложения трех основных цветов: красного, зеленого и синего. Отраженный свет используется при создании цветных фотографий и картинок в глянцевых журналах. В этом случае поглощается свет с определенной длиной волны, а остальной свет отражается. Такие изображения создаются путем субтрактивного наложения трех основных цветов: голубого (красный полностью поглощен), желтого (синий полностью поглощен) и сиреневого (зеленый полностью поглощен). Теоретически путем смешения голубых, желтых и сиреневых чернил можно получить любой цвет. Но на практике очень сложно получить такие чернила, которые полностью поглощали бы весь свет и в результате давали черный цвет. По этой причине практически во всех цветных печатающих устройствах используются чернила четырех цветов: голубого (Cyan), желтого (Yellow), сиреневого (Magenta) и черного (ЫасК). Такая цветовая модель называется CYMK (из слова «Ыаск» берется последняя буква, чтобы отличать его от слова «blue» в модели RGB). Мониторы, напротив, для создания цветного изображения используют поглощенный свет и наложение красного, зеленого и синего цветов.

Полный набор цветов, который может производить монитор или принтер, называется цветовой шкалой. Не существует такого устройства, которое полностью передавало бы цвета окружающего нас мира. В лучшем случае устройство дает всего 256 степеней интенсивности каждого цвета, и в итоге получается только 16 777 216 различных цветов. Несовершенство технологий еще больше сокращает это число, а оставшиеся цвета не дают полного цветового спектра. Кроме того, цветовосприятие связано не только с физическими свойствами света, но и с работой «палочек» и «колбочек» в сетчатке глаза.

Из всего этого следует, что превратить красивое цветное изображение, которое замечательно смотрится на экране, в идентичное печатное изображение очень сложно. Среди основных проблем можно назвать следующие:

+ цветные мониторы используют поглощенный свет; цветные принтеры — отраженный;

+ электронно-лучевая трубка дает 256 оттенков каждого цвета, цветные принтеры должны обеспечивать обработку полутонов;

+ мониторы имеют темный фон; бумага — светлый;

цветовые модели RGB и CYMK отличаются друг от друга.

Чтобы цветные печатные изображения соответствовали реальной действительности (или хотя бы изображениям на экране), необходима калибровка оборудования, сложное программное обеспечение и компетентность пользователя.

Для цветной печати используется пять технологий, и все они основаны на цветовой модели CYMK. Самыми дешевыми являются цветные струйные принтеры. Они работают так же, как и монохромные струйные принтеры, но вместо одного картриджа в них находится четыре (для голубых, желтых, сиреневых и черных чернил). Они хорошо печатают цветную графику, сносно печатают фотографии и при этом не очень дорого стоят (отметим, что, хотя сами принтеры дешевы, картриджи довольно дороги).

Для получения лучших результатов должны использоваться особые чернила и особая бумага. Существует два вида чернил. Чернила на основе красителя состоят из красителей, растворенных в жидкой среде. Они дают яркие цвета и легко вытекают из картриджа. Главным недостатком таких чернил является то, что они быстро выгорают под воздействием ультрафиолетовых лучей, которые содержатся в солнечном свете. Чернила на основе пигмента содержат твердые частицы пигмента, погруженные в жидкость. Жидкость испаряется с бумаги, а пигмент остается. Чернила не выгорают, но зато дают не такие яркие краски, как чернила на основе красителя. Кроме того, частицы пигмента часто засоряют выпускные отверстия картриджей, поэтому их нужно периодически чистить. Для печати фотографий необходима мелованная или глянцевая бумага. Эти особые виды бумаги созданы специально для того, чтобы удерживать капельки чернил и не давать им растекаться.

Следующий тип принтеров — принтеры с твердыми чернилами. В этих принтерах содержится 4 твердых блока специальных восковых чернил, которые затем расплавляются, для чего перед началом печати должно пройти 10 минут (время, необходимое для того, чтобы расплавить чернила). Горячие чернила выпрыскиваются на бумагу, где они затвердевают и закрепляются после прохождения листа между двумя валиками.

Третий тип цветных принтеров — цветные лазерные принтеры. Они работают так же, как их монохромные собратья, только составляют четыре отдельных изображения (голубого, желтого, сиреневого и черного цветов) и используют четыре разных тонера. Поскольку полное изображение в битовой форме обычно составляется заранее, для изображения с разрешающей способностью 1200 х 1200 dpi на листе в 80 квадратных дюймов нужно 115 млн пикселов. Так как каждый пиксел состоит из 4 бит, принтеру нужно 55 Мбайт памяти только для хранения изображения в битовой форме, не считая памяти, требующейся для внутренних процессоров, шрифтов и т. п. Это требование делает цветные лазерные принтеры очень дорогими, но зато они очень быстро работают и дают высокое качество печати. К тому же полученные изображения сохраняются на протяжении длительного времени.

Четвертый тип принтеров — принтеры с восковыми чернилами. Они содержат широкую ленту из четырехцветного воска, которая разделяется на отрезки размером с лист бумаги. Тысячи нагревательных элементов растапливают воск, когда бумага проходит под лентой. Воск закрепляется на бумаге в форме пикселов в соответствии с цветовой моделью CYMK. Такие принтеры когда-то были очень популярными, но сейчас их вытеснили другие типы принтеров с более дешевыми расходными материалами.

Пятый тип принтеров работает на основе технологии сублимации. В науке под сублимацией понимается переход твердых веществ в газообразное состояние минуя стадию жидкости. Таким материалом является, например, сухой лед (замороженный углекислый газ). В принтере, работающем на основе процесса сублимации, контейнер с красителями CYMK двигается над термической печатающей головкой, которая содержит тысячи программируемых нагревательных элементов. Красители мгновенно испаряются и впитываются специальной бумагой. Каждый нагревательный элемент может производить 256 различных температур. Чем выше температура, тем больше красителя осаждается и тем интенсивнее получается цвет. В отличие от всех других цветных принтеров, данный принтер способен воспроизводить цвета практически сплошного спектра, поэтому процедура обработки полутонов не нужна. Процесс сублимации часто используется при изготовлении так называемых моментальных снимков на специальной дорогостоящей бумаге.

Плоттер (графопостроитель) – устройство для вывода на бумагу больших рисунков, чертежей и другой графической информации. Плоттер может выводить графическую информацию на бумагу формата А2 и больше. Конструктивно в нем может использоваться или барабан рулонной бумаги, или горизонтальный планшет.

Сканер (scanner) – устройство, позволяющее вводить в компьютер графическую информацию. Сканер при движении по картинке (лист текста, фотография, рисунок) преобразует изображение в числовой формат и отображает его на экране. Затем эту информацию можно обработать с помощью компьютера.

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: