Принтеры с термопереносом восковой мастики

Принцип работы принтера с термопереносом восковой мастики (termal wax transfer) состоит в том, что термопластичное красящее вещество, нанесенное на тонкую подложку, попадает на бумагу именно в том месте, где нагревательными элементами (аналогами сопел и игл) печатающей головки обеспечивается должная температура. Нагревательные элементы печатающей головки располагаются аналогично иглам матричных принтеров и соплам струйных принтеров. Позиционирование головки (как у маричных и струйных принтеров) осуществляется только в горизонтальном направлении, а подача бумаги осуществляется в вертикальном. Термопринтеры относятся к классу безударных поскольку механический контакт между бумагой и головкой отсутствуют.

Принтеры с термосублимацией красителя

Принтеры с термосублимацией (Dye Sublimation) используют технологию близкую к термопереносу, только термоэлементы печатающей головки нагреваются в данном случае до более высокой температуры. При сублимации переход вещества из твердого состояния в газообразное происходит, минуя стадию жидкости. Таким образом порция красителя сублимирует с подложки и осаждается на бумаге или ином носителе. Комбинацией цветов красителя можно подобрать практически любую цветовую палитру. Данная технология используется только для цветной печати и стоит довольно дорого. К основным преимуществам технологии относится практически фотографическое качество получаемого изображения и широкая гамма оттенков цветов без использования растрирования.

Принтеры с изменением фазы красителя

В основе работы устройств с изменением фазы красителя или с твердым красителем (Phase Change Ink-Jet, или Solid Ink-Jet) лежит следующий принцип. Восковые стержни для каждого первичного цвета красителя постепенно растворяются нагревательным элементом и попадают в отдельные резервуары. Расплавленные красители подаются оттуда специальным насосом в печатающую головку, работающую обычно на основе пьезоэффекта. Капли воскового красителя застывают на бумаге практически моментально, но обеспечивают необходимое сцепление. В отличие от обычной струйной технологии в данном случае не происходит ни просачивания, ни растекания, ни смешивания, поэтому такие принтеры могут работать практически с любой бумагой, при этом качество цветов безупречна и допустима двусторонняя печать.

Плоттеры

Устройство, позволяющее представлять выводимые из ЭВМ данные в форме рисунков и графиков на бумаге, называют обычно графопостроителями или плоттерами. Из этого определения следует, что в качестве плоттера может использоваться и соответствующий принтер. Первыми появились и широко используются перьевые плоттеры.

Существующие на сегодня перьевые плоттеры условно можно разбить на:

· плоттеры, использующие фрикционный прижим для перемещения бумаги в направлении одной оси и движения пера в направлении дугой;

· барабанные (рулонные) плоттера, работающие примерно также как и фрикционные, но использующие для перемещения перфорированной бумажной ленты специальный трактор;

· планшетные плоттеры, в которых бумага неподвижна, а перо перемещается по обеим осям.

Различные модели плоттеров могут иметь как одно так и несколько перьев различного цвета (обычно 4-8). Перья бывают трех типов: фитильные (заправляемые чернилами), шариковые (аналог шариковой ручки) и с трубчатым пишущим узлом (инкографы, заправляемые специальной тушью).

Связь плоттера с ЭВМ как правило осуществляется через последовательный (USB), параллельный (LPT) или SCSI интерфейс.

В плоттерах могут использоваться как специальные технологии, так и технологии знакомые по принтерам (термо-, лареная, LED, струйная). В настоящее время широко применяются струйные плоттеры, которые обеспечивают быстродействие в 4-5 раз выше перьевых и разрешение не менее 300 dpi.

Модемы

МОДЕМ (МОдулятор – ДЕМодулятор) – устройство, предназначенное для передачи и приема информации по аналоговому каналу. (см. рис. 13). Для подключения к ЭВМ обычно используются интерфейсы RS232 или USB.

 

Упрощенно принцип работы модема можно описать следующим образом:

· для передачи информации модем «накладывает» ее на несущий высокочастотный сигнал (процесс изменения несущего сигнала по некоторому закону и называется модуляцией);

· сформированный таким образом сигнал передается по телефонной линии на принимающий модем;

· принимающий модем «разделяет» полезный сигнал и несущую частоту (т.е. демодулирует сигнал) и передает информацию в цифровом виде компьютеру.

Кроме модуляции/демодуляции современный модем производит сжатие данных, коррекцию шибок и еще ряд других операций, направленных на увеличение скорости передачи данных и повышение надежности связи.

Протоколы

Для того чтобы принимающий и передающий модемы понимали друг друга, связь между ними должна осуществляться по некоторым правилам. Наборы этих правил называются протоколами. Существуют протоколы модуляции, компрессии данных, коррекции ошибок и некоторые другие. Поддерживаемые протоколы являются основной характеристикой того или иного модема. Ниже приведены наиболее распространенные протоколы модуляции, которые практически и определяют скорость передачи данных.

Протокол	Максимальная скорость передачи (бит в секунду)
V.21	300
V.22	1200
V.22bis	2400
V.32	9600
V.32bis	14000
V.34	28800
V.34+	33600
V.90	Передача: 33600, прием: 56000
V.92

Модемы имеют обратную совместимость по протоколам. На практике максимальная скорость определяется не только возможностями протокола. Например, модем с протоколом V.90 может обеспечить наибольшее быстродействие в том случае, если провайдер также поддерживает V.90, АТС передающего и принимающего модема цифровые и между ними цифровой канал. Но даже при выполнении этих условий скорость редко превышает 40000-46600 бит/сек.

Что касается остальных протоколов, то наиболее предпочтительным является модем обладающий V.34 (V.34bis). Даже на плохих линиях, где модем не может работать на максимальной скорости, связь на V.34 предпочтительнее чем, например, на V32bis. Это связано с тем, что все модемы, поддерживающие V.34, обязательно поддерживают современные протоколы коррекции ошибок (V.42 и чуть более старый MNP4), что очень важно на отечественных линиях, а также протоколы компрессии данных (V.42bis и MNP5).

Теоретически, два модема, поддерживающие один и тот же протокол, должны обеспечивать одинаковую скорость и качество связи. Для идеальных телефонных линий это действительно так. На практике нет. Более дорогие модемы включают средства, позволяющие успешно бороться с помехами (например, эхо-компенсаторы, эквалайзеры, и т.п.), алгоритмы подбора скоростей и т.д., что может существенно увеличить скорость передачи и надежность соединения.

С практической точки зрения модемы можно разделить на следующие группы:

1. WinModem (или SoftModem). Их особенность в том, что они часть своих функций отдают центральному процессору, что позволяет значительно упростить их конструкции. Такие модемы обычно внутренние и выполнены в виде плат расширения. Единственными достоинствами программных модемов является низкая цена и простота замены прошивки (обычно смена драйвера). К недостаткам следует отнести высокие требования к системе (на практике не менее P200 с ОЗУ 32Мб), ориентация на ОС Windows (в следствии чего возникают проблемы в MS DOS, Linux и т.д.), весьма посредственная аналоговая часть (плохие приемо-передатчики).

2. Модемы различных производителей на базе чипсетов Rockwell, обладающие хорошим соотношением цена-качество. Такие модемы могут быть как внутренними так и внешними. Чипсеты Rockwell обеспечивают поддержку всех современных протоколов и сервисных функций. К недостаткам таких модемов можно отнести посредственную аналоговую часть (у некоторых производителей) и отсутствие адаптации (кроме модемов IDC) для отечественных линий (чаще всего это проявляется в неопределении сигнала «занято»).

3. Качественные внешние модемы, способные работать на самых неблагоприятных линиях (стоимость таких модемов 100-200 $). К ним можно отнести модемы ZyXEL Omni-288S, IDC 2814 BXL Voice, US Robotics Courier V. Everything. А также ряд других модемов этих производителей.

Лекция 8

Сканеры

Сканером называется устройство, которое служит для ввода в ПК цветных или черно-белых изображений (текстов, рисунков, фотографий и другой графической информации). Основным узлом сканера является считывающая (сканирующая) головка, состоящая из фоточувствительных полупроводниковых элементов, называемых приборами с зарядной свя­зью — ПЗС (CDD - Change Couple Device — зарядное парное соеди­нение). В основу последнего положена чувствительность проводимости p-n-перехода полупроводникового диода к степени его освещенности.

На рис. 14 дана общая классификация сканеров по критериям: прозрачность вводимого оригинала изображения, конструк­ция механизма движения, тип вводимого изображения.

Руч­ной сканер имеет ширину вводимого изображения не более 10 см. Для ввода в ПК какого либо документа с использованием ручного сканера необходимо без резких движений провести сканирующей головкой по этому изображению.

Рис. 14. Классификация сканеров.

 

Настольные сканеры подразделяются на планшетные, рулонные и проекционные. В планшетных сканерах головка перемещается относительно бумаги с помощью шагового двигателя.

В рулонном сканере санирующая головка остается без движения, а относительно нее перемещается бумага со сканируемым изображением.

Проекционные сканеры отличаются тем. что сканируемый документ кладется на поверхность сканирования изображением вверх, блок скани­рования находится сверху и перемещается только сканирующее устрой­ство (напоминает фотоувеличитель). При этом можно сканировать про­екции трехмерных объектов (основная отличительная черта этих скане­ров).

Принцип сканирования изображения в цветном сканере показан на рисунке 15.

К основным характеристикам сканеров можно отнести битовую насыщенность (цветовую интенсивность) и разрешающую способность.

Битовая насыщенность характеризует количество битов данных, которое сканер использует для представления каждого пикселя изображения. Для создания «реального цвета», сканер должен обладать 24 разрядной битовой насыщенностью (16.7 млн. цветов). Современные сканеры могут обладать битовой насыщенностью в 30 36, 48 и выше бит.

Разрешающая способность, измеряется в точках на дюйм (dpi) и характеризует размер сетки пикселей, которая будет использоваться для сканирования изображения. Современные сканеры обладают разрешающей способность 600, 1200, 2400 и выше dpi. Чем большей разрешающей способностью обладает сканер, тем более мелкие детали будут различимы на результирующем изображении. Различают оптическое и интерполированное разрешение. Последнее означает, что программное обеспечение сканера создает дополнительные биты между теми, которые сканируются, искусственно увеличивая разрешение таким образом, что не всегда дает положительный результат. При этом качество сканирования зависит не только от DPI, но и от качества оптики сканера и яркости и качества светового источника.

Скорость сканирования изображения различных сканеров зависит от ряда причин и может составлять от нескольких секунд до нескольких минут.

Для сканирования прозрачных носителей (негативов или позитивов) сканеры должны быть оснащены слайд-адаптерами, что увеличивает их стоимость. При этом разрешающая способность для сканирования слайдов должна быть не мене 3000 dpi.

Наиболее распространенный интерфейс для подключения сканеров на данный момент – это USB, реже встречаются SCSI (более старые) и FireWire интерфейсы.

Видеосистема

Видеосистема состоит из двух компонент: видеоадаптер (видеокарта) и монитор (дисплей). Видеокарта является устройством, осуществляющим интерфейс с ПК, монитор же соединен с видеокартой (см. рис. 16).

Имеются два режима работы видеосистемы; графический и текстовый. Графический режим отличается тем, что при этом видеокарта может управлять каждым отдельным пикселем экрана, при этом могут изменяться такие атрибуты отдельных точек, как цвет и мерцание. Текстовый режим отличается тем, что на экране отображаются только текстовые символы. В этом режиме число пикселей обычно не устанавливается, а вместо него указывается число символов и строк (80х25).  

Видеоадаптеры

Видеоадаптер служит для программного формирования графических и текстовых видеоизображений и является промежуточным элементом между монитором и шиной ЭВМ. Изображение строится по программе, исполняемой ЦП, в чем ему могут помогать графические акселераторы и сопроцессоры. Существует ряд классов адаптеров (MDA, CGA, EGA, VGA и т.д.). В монитор адаптер посылает сигналы управления яркостью лучей RGB и синхросигналы строчной и кадровой разверток, т.е. адаптер является задающим устройством, а монитор со своими генераторами разверток должен вписываться в заданные параметры синхронизации.

Все компоненты видеоадаптера могут размещаться на одной плате расширения, или устанавливаться прямо на системной плате (встроенный видеоадаптер). Второй вариант менее эффективен, поскольку в этом случае для передачи видеоданных используется системная шина.

Стандартизацией в области видеосистем занимается международная организация VESA, благодаря чему обеспечивается совместимость как на уровне аппаратных средств, так и на уровне программного обеспечения.

Положение видеоадаптера обязывает его иметь по крайней мере два интерфейса – один для связи с монитором, другой для связи с процессором и памятью ЭВМ. Большинство адаптеров имеют интерфейс VGA (15 контактный RGB Analog применяется с адаптеров VGA очевидно отсюда и название), кроме того в настоящее наметилась тенденция использования телевизионных интерфейсов. В качестве магистральных интерфейсов сначала использовались шины ISA/EISA и MCA, но их производительности оказалось недостаточно. Для увеличения производительности была стандартизирована локальная шина VLB, но она использовалась лишь с процессорами i486. Затем для подключения видеоадаптеров на широком спектре процессоров использовалась шина PCI. Однако и ее производительности оказалось недостаточно. Поэтому на базе шины PCI для процессоров класса Pentium и старше был разработан специальный интерфейс AGP, имеющий производительность в 2, 4 и даже 8 раз выше чем PCI.

Ниже дана кратка характеристика видеоадаптеров в хронологическом порядке их появления:

MDA (Monochrome Display Adapter) – монохромный четырехцветный (цвета: обычный, подсвеченный, подчеркнутый, инверсный) адаптер, используемый для вывода только текстовой информации;

HGC (Hercules Graphic Controller) – графическое расширение MDA, обеспечивающий режим 720*350 с двумя битами на пиксель;

CGA (Color Graphic Adapter) – цветной графический адаптер. Режимы текстовый и графический, разрешение низкое особенной по вертикали.

EGA (Enhanced Graphic Adapter) – расширенны графический адаптер. Режимы текстовый и графический, кроме собственных видеорежимов поддерживал режимы адаптеров MDA и CGA.

PGA (Professional Graphic Adapter) – профессиональный графический адаптер с процессором трехмерной графики (1984 г.), исчез из-за высокой стоимости.

MCGA (Multi Color Graphic Array) – появился как встроенный графический адаптер на системной плате, поддерживал режимы CGA и др.

VGA (Video Graphic Adapter) – появился как встроенный графический адаптер на системной плате, затем сформировался как самостоятельный адаптер. Режимы текстовый и графический. Поддерживает режимы MDA, CGA, EGA и дополнительный (640*480). Обеспечивает на экране 256 цветов.

SVGA (SuperVGA) – группа видеоадаптеров, превосходящих VGA по количеству цветов и разрешению. Наиболее популярные режимы: 800*600, 1024*768 и 1280*1024 при количестве цветов 256, 2¹⁶, 2²⁴,2³².

Мониторы

Упрощенно структуру монитора можно описать следующим образом. Он состоит из вакуумной стеклянной трубки, передняя часть (экран) которой изнутри покрыта люминофором. В цветном мониторе непосредственно за экраном находится еще маска, представляющая собой пластину с рядом отверстий. Тыльная часть трубки содержит электронные пушки и управляющие схемы (модулятор и др.)

Электронный луч периодически сканирует весь экран (см. рис. 17), образуя на нем близко расположенные строки развертки (это называется растром) По мере движения луча по строкам экрана подаваемый на модулятор видеосигнал изменяет соответствующим образом яркость определенных люминофорных точек (пикселов), в результате чего образуется некоторое видеоизображение.

Наиболее важными параметрами монитора являются частота кадровой развертки (поддерживается на уровне 75-85 Гц в соответствии с современными медико-психологическими оценками нормального восприятия изображений человеком), частота строчной развертки (определяется произведением частоты кадровой развертки на количество выводимых строк в одном кадре, измеряется в килогерцах), полоса пропускания видеосигнала измеряется в мегагерцах (приблизительное значение этой величины может быть определено путем произведения количества точек в строке на частоту строчной развертки)

Чем выше значение кадровой развертки, тем устойчивее изображение. Как известно, человеческий глаз воспринимает смену изображений с частотой выше 20-25 Гц практически как непрерывное движение В мониторах используются два способа формирования изображения сплошная развертка (все строки кадра выводятся в течение одного периода кадровой развертки); чересстрочный (за одну половину периода кадровой развертки выводятся четные строки изображения, а за следующую—не­четные, т. е. один кадр делится на два поля). Последний способ позволяет увеличить разрешающую способность монитора в ущерб качеству изображения, но он больше подходит для отображения быстро движущихся образов.

В основу способа формирования цветного изображения положено свойство трехкомпонентности цветового восприятия (получение всех цветов путем аддитивного смешения трех цветовых потоков — красного, синего, зеленого). Цветовой оттенок результирующей смеси всегда зависит только от соотношения интенсивностей смешиваемых цветов (см рис. 2.21). Если цвет­ные детали расположены близко, то с большого расстояния цвета отдель­ных деталей не различаются (пространственное усреднение цвета). Вся группа будет видна как окрашенная в один цвет, полученный в соответ­ствии с законами смешения цветов. В электронно-лучевой трубке мони­тора цвет одного элемента (пикселя) формируется именно так из трех цветов, рядом расположенных люминофорных зерен (см, рис. 18).

На внутреннюю поверхность экрана нанесен люминофор трех основных цветов, а теневая маска (или апертурная решетка) обеспечивает попадание луча каждого цвета на свое зерно.

В последнее время все большую и большую популярность приобретают жидко-кристаллические дисплеи (LCD — Liqid Cryctal Display). Такой монитор состоит из двух стеклянных пластин, между которыми находится масса, содержащая жидкие кристаллы, изменяющие свою оптическую структуру и свойства в зависимости от приложенного к ним электрического заряда. При этом кристаллы под воздействием электрического поля изменяют свою ориентацию, тем самым по разному отражая свет и делая возможным отображение информации. Жидкие кристаллы сами не светятся и поэтому подобные мониторы нуждаются в подсветке или во внешнем освещении. Имеются дисплеи, разработанные на основе технологии TFT (Thik Film Transistor), которая применяется в ПК типа Laptop фирмы Toshiba.