Устройства ввода графических данных

Для ввода графической информации используют сканеры, графические планшеты (дигитайзеры) и цифровые фотокамеры. Интересно отметить, что с помощью ска- неров можно вводить и знаковую информацию. В этом случае исходный материал вводится в графическом виде, после чего обрабатывается специальными программ- ными средствами (программами распознавания образов).

Планшетные сканеры.Планшетные сканеры предназначены для ввода графиче- ской информации с прозрачного или непрозрачного листового материала. Принцип действия этих устройств состоит в том, что луч света, отраженный от поверхности материала (или прошедший сквозь прозрачный материал), фиксируется специ- альными элементами, называемыми приборами с зарядовой связью (ПЗС). Обыч- но элементы ПЗС конструктивно оформляют в виде линейки, располагаемой по

 

ширине исходного материала. Перемещение линейки относительно листа бумаги выполняется механическим протягиванием линейки при неподвижной установке листа или протягиванием листа при неподвижной установке линейки.

Основными потребительскими параметрами планшетных сканеров являются:

разрешающая способность;

производительность;

динамический диапазон;

максимальный размер сканируемого материала.

Разрешающая способность планшетного сканера зависит от плотности раз- мещения приборов ПЗС на линейке, а также от точности механического пози- ционирования линейки при сканировании. Типичный показатель для офисного применения: 600–1200 dpi (dpi — dots per inch, количество точек на дюйм). Для профессионального применения характерны показатели 1200–3000 dpi.

Производительность сканера определяется продолжительностью сканирования листа бумаги стандартного формата и зависит как от совершенства механической чстарстоийсутва, так и от типа интерфейса, использованного для сопряжения с компьютером.

Динамический диапазон определяется логарифмом отношения яркости наибо- лее светлых участков изображения к яркости наиболее темных участков. Типовой показатель для сканеров офисного применения составляет 1,8–2,0, а для сканеров профессионального применения — от 2,5 (для непрозрачных материалов) до 3,5 (для прозрачных материалов).

Ручные сканеры.Принцип действия ручных сканеров в основном соответствует планшетным. Разница заключается в том, что протягивание линейки ПЗС в дан- ном случае выполняется вручную. Равномерность и точность сканирования при этом обеспечиваются неудовлетворительно, и разрешающая способность ручного сканера составляет 150–300 dpi.

Барабанные сканеры.В сканерах этого типа исходный материал закрепляется на цилиндрической поверхности барабана, вращающегося с высокой скоростью. Устройства этого типа обеспечивают наивысшее разрешение (2400–5000 dpi) бла- годаря применению не ПЗС, а фотоэлектронных умножителей. Их используют для сканирования исходных изображений, имеющих высокое качество, но недо- статочные линейные размеры (фотонегативов, слайдов и т. п.).

Сканеры форм.Предназначены для ввода данных со стандартных форм, за- полненных механически или «от руки». Необходимость в этом возникает при проведении переписей населения, обработке результатов выборов и анализе анкет- ных данных. От сканеров форм не требуется высокой точности сканирования, но быстродействие играет повышенную роль и является основным потребительским параметром.

Штрих-сканеры.Эта разновидность ручных сканеров предназначена для ввода данных, закодированных в виде штрих-кода. Такие устройства имеют применение в розничной торговой сети.

Графические планшеты (дигитайзеры)предназначены для ввода художествен- ной графической информации. Существует несколько различных принципов дей-

 

ствия графических планшетов, но в основе всех их лежит фиксация перемещения специального пера относительно планшета. Устройства удобны для художников и иллюстраторов, поскольку позволяют им создавать экранные изображения при- вычными приемами, наработанными для традиционных инструментов (карандаш, перо, кисть).

Цифровые фотокамеры.каКнаерыи, ск эти устройства воспринимают гра-

фические данные с помощью приборов с зарядовой связью, объединенных в пря- моугольную матрицу. Основным параметром цифровых фотоаппаратов являет- ся разрешающая способность, которая напрямую связана с количеством ячеек ПЗС в матрице. Наилучшие потребительские модели в настоящее время имеют 2–16,6 млн ячеек ПЗС и, соответственно, обеспечивают разрешение изображения до 4992 × 3328 точек и выше. У профессиональных моделей эти параметры еще выше.

 

Устройства вывода данных

В качестве устройств вывода данных, дополнительных к монитору, используют печатающие устройства (принтеры), позволяющие получать копии документов на бумаге или прозрачном носителе. По принципу действия различают матричные, лазерные, светодиодные и струйные принтеры.

Матричные принтеры.Это простейшие печатающие устройства. Данные вы- водятся на бумагу в виде оттиска, образующегося при ударе цилиндрических стержней («иголок») через красящую ленту. Качество печати матричных принте- ров напрямую зависит от количества иголок в печатающей головке. Наибольшее распространение имеют 9-игольчатые и 24-игольчатые матричные принтеры. Последние позволяют получать оттиски документов, практически не уступающие по качеству документам, исполненным на пишущей машинке. В настоящее время матричные принтеры считаются устаревшими и практически не выпускаются.

Производительность работы матричных принтеров оценивают по количеству печатаемых знаков в секунду (cps — characters per second). Обычными режимами работы матричных принтеров являются: draft — режим черновой печати, normal — режим обычной печати и режим NLQ (Near Letter Quality), который обеспечивает качество печати, близкое к качеству пишущей машинки.

Лазерные принтерыобеспечивают высокое качество печати, не уступающее, а во многих случаях и превосходящее полиграфическое. Они отличаются также высокой скоростью печати, которая измеряется в страницах в минуту ( ppm — page per minute). Как и в матричных принтерах, итоговое изображение формируется из отдельных точек.

Принцип действия лазерных принтеров следующий:

в соответствии с поступающими данными лазерная головка испускает световые импульсы, которые отражаются от зеркала и попадают на поверхность свето- чувствительного барабана;

горизонтальная развертка изображения выполняется вращением зеркала;

участки поверхности светочувствительного барабана, получившие световой импульс, приобретают статический заряд;

 

браирабан п вращении проходит через контейнер, наполненный красящим

составом (тонером), и тонер закрепляется на участках, имеющих статический заряд;

при дальнейшем вращении барабана происходит контакт его поверхности с бу- мажным листом, в результате чего происходит перенос тонера на бумагу;

лист бумаги с нанесенным на него тонером протягивается через нагревательный элемент, в результате чего частицы тонера спекаются и закрепляются на бумаге.

К основным параметрам лазерных принтеров относятся:

разрешающая способность, dpi (dots per inch — точек на дюйм);

производительность (страниц в минуту);

формат используемой бумаги;

объем собственной оперативной памяти.

При выборе лазерного принтера необходимо также учитывать параметр сто- имости оттиска, то есть стоимость расходных материалов для получения одного печатного листа стандартного формата А4. К расходным материалам относятся тонер и барабан, который после печати определенного количества оттисков утрачи- вает свои свойства. В качестве единицы измерения используют цент на страницу (имеются в виду центы США). В настоящее время теоретический предел по этому показателю составляет порядка 1,0–1,5. На практике лазерные принтеры массового применения обеспечивают значения от 2,0 до 6,0.

Основное преимущество лазерных принтеров заключается в возможности полу- чения высококачественных отпечатков. Уже модели среднего класса обеспечивают разрешение печати до 600 dpi, а профессиональные модели — до 1800 dpi и выше.

Светодиодные принтеры.Принцип действия светодиодных принтеров похож на принцип действия лазерных принтеров. Разница заключается в том, что источ- ником света является не лазерная головка, а линейка светодиодов. Поскольку эта линейка расположена по всей ширине печатаемой страницы, отпадает необходи- мость в механизме формирования горизонтальной развертки и вся конструкция получается проще, надежнее и дешевле. Типичная величина разрешения печати для светодиодных принтеров составляет порядка 600 dpi.

Струйные принтеры.тВрусйных печатающих устройствах изображение на бумаге формируется из пятен, образующихся при попадании капель красителя на

быубмраогсу. В микрокапель красителя происходит под давлением, которое разви-

вается в печатающей головке за счет парообразования. В некоторых моделях капля выбрасывается щелчком в результате пьезоэлектрического эффекта — этот метод позволяет обеспечить более стабильную форму капли, близкую к сферической.

Качество печати изображения во многом зависит от формы капли и ее размера, а также от характера впитывания жидкого красителя поверхностью бумаги. В этих условиях особую роль играют вязкостные свойства красителя и свойства бумаги. К положительным свойствам струйных печатающих устройств следует отнести относительно небольшое количество движущихся механических частей и, соответ- ственно, простоту и надежность механической части устройства и его относительно низкую стоимость. Основным недостатком, по сравнению с лазерными принтерами,

 

является нестабильность получаемого разрешения, что ограничивает возможность их применения в черно-белой полутоновой печати.

Сегодня струйные принтеры нашли очень широкое применение в цветной печа- ти. Благодаря простоте конструкции они намного превосходят цветные лазерные принтеры по показателю качество/цена. При разрешении выше 600 dpi они позво- ляют получать цветные оттиски, превосходящие по качеству цветные отпечатки, получаемые фотохимическими методами.

При выборе струйного принтера следует обязательно иметь в виду параметр стоимости печати одного оттиска. Хотя цена струйных печатающих устройств заметно ниже, чем лазерных, стоимость печати одного оттиска на них может быть в несколько раз выше.