Устройство вывода

Устройства для вывода визуальной информации

Монитор (устройство)




ЖК-монитор


ЭЛТ-монитор
Монито́р — универсальное устройство визуального отображения всех видов информации, состоящее из дисплея и устройств, предназначенных для вывода текстовой, графической и видео информации на дисплей. Различают алфавитно-цифровые и графические мониторы, а также монохромные мониторы и мониторы цветного изображения — активно-матричные и пассивно-матричные ЖКМ.

Классификация мониторов



Алфавитно-цифровой монитор в составе комплекса ДВК-2

По виду выводимой информации

  • алфавитно-цифровые
    • дисплеи, отображающие только алфавитно-цифровую информацию
    • дисплеи, отображающие псевдографические символы
    • интеллектуальные дисплеи, обладающие редакторскими возможностями и осуществляющие предварительную обработку данных
  • графические
    • векторные
    • растровые

По строению

  • ЭЛТ — на основе электронно-лучевой трубки (англ. cathode ray tube, CRT)
  • ЖК — жидкокристаллические мониторы (англ. liquid crystal display, LCD)
  • Плазменный — на основе плазменной панели
  • Проектор — видеопроектор и экран, размещённые отдельно или объединённые в одном корпусе (как вариант — через зеркало или систему зеркал)
  • OLED-монитор — на технологии OLED (англ. organic light-emitting diode — органический светоизлучающий диод)
  • Виртуальный ретинальный монитор — технология устройств вывода, формирующая изображение непосредственно на сетчатке глаза.
  • Лазерный — на основе лазерной панели (пока только внедряется в производство)

По типу устройства использования

  • в телевизорах
  • в компьютерах
  • в телефонах
  • в калькуляторах
  • в инфокиосках

Основные параметры мониторов

  • Вид экрана — стандартный (4:3) и широкоформатный
  • Размер экрана — определяется длиной диагонали
  • Разрешение — число пикселей по вертикали и горизонтали
  • Глубина цвета — количество бит на кодирование одного пикселя (от монохромного до 32-битного)
  • Размер зерна или пикселя
  • Частота обновления экрана
  • Скорость отклика пикселей (не для всех типов мониторов)
  • Угол обзора

 

Проектор




Проекционный экран в домашнем кинотеатре.
Проектор — световой прибор, перераспределяющий свет лампы с концентрацией светового потока на поверхности малого размера или в малом объёме. Проекторы являются в основном оптико-механическими или оптическо-цифровыми приборами, позволяющими при помощи источника света проецировать изображения объектов на поверхность, расположенную вне прибора — экран. Появление проекционных аппаратов обусловило возникновение кинематографа, относящегося к проекционному искусству.

Виды проекционных приборов

  • Диаскопический проекционный аппарат — изображения создаются при помощи лучей света, проходящих через светопроницаемый носитель с изображением. Это самый распространённый вид проекционных аппаратов. К ним относят такие приборы как: кинопроектор, диапроектор, фотоувеличитель, проекционный фонарь, кодоскоп и др.
  • Эпископический проекционный аппарат — создаёт изображения непрозрачных предметов путём проецирования отраженных лучей света. К ним относятся эпископы, мегаскоп.
  • Эпидиаскопический проекционный аппарат — формирует на экране комбинированые изображения как прозрачных, так и непрозрачных объектов.
  • Мультимедийный проектор (также используется термин «Цифровой проектор») — с появлением и развитием цифровых технологий это наименование получили два, вообще говоря, различных класса устройств:
    • На вход устройства подаётся видеосигнал в реальном времени (аналоговый или цифровой). Устройство проецирует изображение на экран. Возможно при этом наличие звукового канала.
    • Устройство получает на отдельном или встроенном в устройство носителе или из локальной сети файл или совокупность файлов (слайдшоу) — 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.

Мультимедийные проекторы

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:

Аналоговые проекторы телевизионного сигнала

  • CRT проектор — аналоговое устройство, в котором изображение создаётся на экране трёх электронно-лучевых трубок, затем проецируется на экран тремя объективами.
  • Проектор с модуляцией света на масляной пленке — разновидность «светоклапанных» пассивных систем. 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 (чёрно-белый) Центра управления космическими полётами СССР.
Принцип действия проектора с модуляцией света заключается в том, что поток света падает последовательно на два поглощающих свет растра, между которыми находится масляная плёнка на зеркальной поверхности. Если масляная плёнка не возмущена, свет оказывается задержан обоими растрами и экран совершенно чёрный. Масляная плёнка помещается внутрь электронно-лучевой трубки, которая и формирует на ней распределение заряда в соответствии с поступающим видеосигналом. Распределение заряда, в сочетании с приложенным к зеркалу потенциалом, порождает возмущение поверхности плёнки. Проходя через этот участок плёнки, 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 охлаждением металлического зеркала, на котором находится плёнка. Охлаждать же следует только два поглощающих растра и лампу. На практике, были достигнуты световые потоки в 10 000 лм.
Недостатком является то, что наибольший достижимый световой поток составляет менее половины светового потока лампы, даже при максимальной яркости кадра.

Принтер


Популярная в 1990-е годы модель лазерного принтера HP 4000
Принтер — периферийное устройство компьютера, предназначенное для вывода информации на твёрдый носитель, обычно на бумагу. Слово заимствовано из англ. printer, от to print («печатать») + -er («тот, кто совершает действие»).
Процесс печати обычно называют «выводом на печать», а получившийся документ — «распечаткой» или «твёрдой копией» (калька с англ. hard copy).
Получили распространение многофункциональные устройства (МФУ), в которых в одном приборе объединены функции принтера, сканера, копировального аппарата и телефакса. Такое объединение рационально технически и удобно в работе.
Широкоформатные (А3, А2 и более) принтеры иногда ошибочно называют плоттерами.

Классификация

По принципу переноса изображения на носитель принтеры делятся на:
  • литерные;
  • матричные;
  • лазерные (также светодиодные принтеры);
  • струйные;
  • сублимационные;
  • термические,
По количеству цветов печати — на чёрно-белые (монохромные) и цветные.
По соединению с источником данных (откуда принтер может получать данные для печати), или интерфейсу:
  • по проводным каналам:
    • через последовательный порт
    • через параллельный порт (IEEE 1284)
    • по шине Universal Serial Bus (USB)
    • через локальную сеть (LAN, NET)
  • посредством беспроводного соединения:
    • через ИК-порт (IRDA)
    • по Bluetooth
    • по Wi-Fi
ИК-соединение возможно только с устройством, находящимся в прямой видимости, в то время как использующие радиоволны интерфейсы Bluetooth и Wi-Fi функционируют на расстоянии до 10-100 метров.
Некоторые принтеры (в основном струйные фотопринтеры) располагают возможностью автономной (т. е. без посредства компьютера) печати, обладая устройство чтения flash-карт или портом сопряжения с цифровым фотоаппаратом, что позволяет осуществлять печатать фотографий напрямую с карты памяти или фотоаппарата.
Сетевой принтер — принтер позволяющий принимать задания на печать (см. Очередь печати) от нескольких компьютеров, подключенных к локальной сети Программное обеспечение сетевых принтеров поддерживает один или несколько специальных протоколов передачи данных, таких как IPP). Такое решение является наиболее универсальным, так как обеспечивает возможным вывод на печать из различных операционных систем, чего нельзя сказать о Bluetooth- и USB-принтерах.

Матричные принтеры



Матричный принтер Amstrad DMP 3000


Принцип формирования изображения в матричном принтере
Матричные принтеры — старейшие из ныне применяемых типов принтеров, их механизм был изобретён в 1964 году японской корпорацией Seiko Epson.
Изображение формируется печатающей головкой, которая состоит из набора иголок (игольчатая матрица), приводимых в действие электромагнитами. Головка передвигается построчно вдоль листа, при этом иголки ударяют по бумаге через красящую ленту, формируя точечное изображение.
Основными недостатками матричных принтеров являются монохромность (хотя существовали и цветные матричные принтеры, по очень высокой цене), низкая скорость работы и высокий уровень шума, который достигает 25 дБ.
Выпускаются также высокоскоростные линейно-матричные принтеры, в которых большое количество иголок равномерно расположены на челночном механизме (фрете) по всей ширине листа.
Матричные принтеры, несмотря на полное вытеснение их из бытовой и офисной сферы, до сих пор достаточно широко используются в некоторых областях (банковское дело - печать документов под копирку, и др.)

Струйные принтеры



Струйный принтер Epson CX3200
Принцип действия струйных принтеров похож на матричные принтеры тем, что изображение на носителе формируется из точек. Но вместо головок с иголками в струйных принтерах используется матрица сопел (т. н. головка), печатающая жидкими красителями. Печатающая головка может быть встроена в картриджи с красителями (в основном такой подход используется компаниями Hewlett-Packard, Lexmark), а может и является деталью принтера, а сменные картриджи содержат только краситель (Epson, Canon).
Существуют два способа технической реализации способа распыления красителя:
  • Пьезоэлектрический (Piezoelectric Ink Jet) — над соплом расположен пьезокристалл с диафрагмой. Когда на пьезоэлемент подаётся электрический ток он изгибается и тянет за собой диафрагму — формируется капля, которая впоследствии выталкивается на бумагу. Широкое распространение получила в струйных принтерах компании Epson. Технология позволяет изменять размер капли.
  • Термический (Thermal Ink Jet) (также называемый BubbleJet, разработчик — компания Canon, принцип был разработан в конце 1970-х годов) — в сопле расположен микроскопический нагревательный элемент, который при прохождении электрического тока мгновенно нагревается до температуры около 500 °C, при нагревании в чернилах образуются газовые пузырьки (англ. bubbles — отсюда и название технологии), которые выталкивают капли жидкости из сопла на носитель.
Печатающие головки струйных принтеров создаются с использованием следующих типов подачи красителя:
  • Непрерывная подача (Continuous Ink Jet) — подача красителя во время печати происходит непрерывно, факт попадания красителя на запечатываемую поверхность определяется модулятором потока красителя (утверждается, что патент на данный способ печати выдан Вильяму Томпсону (William Thomson) в 1867 году). В технической реализации такой печатающей головки в сопло под давлением подаётся краситель, который на выходе из сопла разбивается на последовательность микро капель (объёмом нескольких десятков пиколитров), которым дополнительно сообщается электрический заряд. Разбиение потока красителя на капли происходит расположенным на сопле пьезокристаллом, на котором формируется акустическая волна (частотой в десятки килогерц). Отклонение потока капель производится электростатической отклоняющей системой (дефлектором). Те капли красителя, которые не должны попасть на запечатываемую поверхность, собираются в сборник красителя и, как правило, возвращаются обратно в основной резервуар с красителем. Первый струйный принтер, изготовленный с использованием данного способа подачи красителя, выпустила Siemens в 1951 году.
  • Подача по требованию — подача красителя из сопла печатающей головки происходит только тогда, когда краситель действительно надо нанести на соответствующую соплу область запечатываемой поверхности. Именно этот способ подачи красителя и получил самое широкое распространение в современных струйных принтерах.
При длительном простое принтера (неделя и больше) происходит высыхание остатков красителя на соплах печатающей головки (особенно критично засорение сопел печатающей матрицы принтеров Epson, Canon). Принтер умеет сам автоматически чистить печатающую головку. Но также возможно провести принудительную очистку сопел из соответствующего раздела настройки драйвера принтера. При прочистке сопел печатающей головки происходит интенсивный расход красителя. Если штатными средствами принтера не удалось очистить сопла печатающей головки, то дальнейшая очистка и/или замена печатающей головки проводится в ремонтных мастерских. Замена картриджа, содержащего печатающую головку, на новый проблем не вызывает.
Для уменьшения стоимости печати и улучшения некоторых других характеристик печати также применяют систему непрерывной подачи чернил (СНЧП).

Сублимационные принтеры

Термосублимация (возгонка) — это быстрый нагрев красителя, когда минуется жидкая фаза. Из твёрдого красителя сразу образуется пар. Чем меньше порция, тем больше фотографическая широта (динамический диапазон) цветопередачи. Пигмент каждого из основных цветов, а их может быть три или четыре, находится на отдельной (или на общей многослойной) тонкой лавсановой ленте (термосублимационные принтеры фирмы Mitsubishi Electric). Печать окончательного цвета происходит в несколько проходов: каждая лента последовательно протягивается под плотно прижатой термоголовкой, состоящей из множества термоэлементов. Эти последние, нагреваясь, возгоняют краситель. Точки, благодаря малому расстоянию между головкой и носителем, стабильно позиционируются и получаются весьма малого размера.
К серьёзным проблемам сублимационной печати можно отнести чувствительность применяемых чернил к ультрафиолету. Если изображение не покрыть специальным слоем, блокирующим ультрафиолет, то краски вскоре выцветут. При применении твёрдых красителей и дополнительного ламинирующего слоя с ультрафиолетовым фильтром для предохранения изображения, получаемые отпечатки не коробятся и хорошо переносят влажность, солнечный свет и даже агрессивные среды, но возрастает цена фотографий. За полноцветность сублимационной технологии приходится платить большим временем печати каждой фотографии (печать одного снимка 10×15 см принтером Sony DPP-SV77 занимает около 90 секунд). Фирмы-производители пишут о фотографической широте цвета в 24 бит, что больше желаемое, чем действительное. Реально, фотографическая широта цвета не более 18 бит.
Наиболее известными производителями термосублимационных принтеров являются Canon и Sony.

Лазерные принтеры



Лазерный принтер HP LaserJet 4100TH
Технология — прародитель современной лазерной печати появилась в 1938 году — Честер Карлсон изобрёл способ печати, названный электрография, затем переименованный в ксерографию.
Принцип технологии заключался в следующем. По поверхности фотобарабана коротроном (скоротроном) заряда (вал заряда) равномерно распределяется статический заряд, после этого светодиодным лазером (в светодиодных принтерах — светодиодной линейкой) в нужных местах этот заряд снимается — тем самым на поверхность фотобарабана помещается скрытое изображение. Далее на фотобарабан наносится тонер. Тонер притягивается к разряженным участкам поверхности фотобарабана, сохранившей скрытое изображение. После этого фотобарабан прокатывается по бумаге, и тонер переносится на бумагу коротроном переноса (вал переноса). После этого бумага проходит через блок термозакрепления (печка) для фиксации тонера, а фотобарабан очищается от остатков тонера и разряжается в узле очистки.
Первым лазерным принтером стал EARS (Ethernet, Alto, Research character generator, Scanned Laser Output Terminal), изобретённый и созданный в 1971 году в корпорации Xerox, а их серийное производство было налажено во второй половине 1970-х. Принтер Xerox 9700 можно было приобрести в то время за 350 тысяч долларов, зато печатал он со скоростью 120 стр./мин.

Другие принтеры

Барабанные принтеры (англ. drum printer). Первый принтер, получивший название UNIPRINTER, был создан в 1953 году компанией Remington Rand для компьютера UNIVAC. Основным элементом такого принтера был вращающийся барабан, на поверхности которого располагались рельефные изображения букв и цифр. Ширина барабана соответствовала ширине бумаги, а количество колец с алфавитом было равно максимальному количеству символов в строке. За бумагой располагалась линейка молоточков, приводимых в действие электромагнитами. В момент прохождения нужного символа на вращающемся барабане, молоточек ударял по бумаге, прижимая её через красящую ленту к барабану. Таким образом, за один оборот барабана можно было напечатать всю строку. Далее бумага сдвигалась на одну строку и машина печатала дальше. В СССР такие машины назывались алфавитно-цифровыми печатающими устройствами (АЦПУ). Их распечатки можно узнать по шрифту, похожему на шрифт пишущей машины и «прыгающим» по строке буквам. Скорость вывода барабанного принтера была и остаётся самой высокой среди всех известных печатающих устройств, но и она далеко не являлась пределом возможности данной технологии. Печать производилась на рулонной бумаге, из-за чего системщики называли результат распечатки "простынёй".
Ромашковые (лепестковые) принтеры (daisywheel printer) по принципу действия были похожи на барабанные, однако имели один набор букв, располагающийся на гибких лепестках пластмассового диска. Диск вращался, и специальный электромагнит прижимал нужный лепесток к красящей ленте и бумаге. Так как набор символов был один, требовалось перемещение печатающей головки вдоль строки, и скорость печати была заметно ниже, чем у барабанных принтеров. Заменив диск с символами, можно было получить другой шрифт, а, вставив ленту не чёрного цвета — получить «цветной» отпечаток.
Шаровые принтеры (IBM Selectric) по принципу действия похожи на ромашковые принтеры, но литероноситель (печатающая головка) имел форму шара с выпуклыми буквами. Этот образ лёг в основу логотипа Википедии.
Гусеничные принтеры (train printer). Набор букв закреплён на гусеничной цепи;
Цепные печатающие устройства (chain printer). Отличались размещением печатающих элементов на соединённых в цепь пластинах;
Телетайпные принтеры состояли из электромеханической части, повторяющей электрическую печатную машинку, и модема. То есть, в один блок были объединены электрическая клавиатура, электромеханический рычаговый символьный принтер и устройство приёма и передачи информации по каналу связи. Дополнительно подключалось устройство записи и считывания перфоленты, обычно 5-рядной (5-битной).
Термические принтеры фирмы Xerox. Характеризуются расходным материалом — веществом на основе парафина, плавящимся при 60 град. по Цельсию.
Самый экологичный принтер. Японская компания PrePeat всерьез задумалась о защите окружающей среды и выпустила принтер, не требующий для работы ни чернил, ни тонера, ни бумаги. Для печати используется тонкий белый пластик. Перед повторной печатью лист автоматически очищается в принтере.

Интернет-принтеры

В последнее время на рынке офисной техники появились принтеры, программное обеспечение которых поддерживает непосредственное подключение к Интернету (обычно через роутер), что позволяет такому принтеру функционировать независимо от компьютера. Такое подключение обеспечивает ряд дополнительных возможностей:
  • печать документов или веб-страниц прямо с дисплея принтера;
  • печать документов или веб-страницу с любого веб-устройства (в том числе удалённого) без необходимости установки на нём драйвера принтера;
  • промотр состояния принтера и управление заданиями печати с помощью любого браузера вне зависимости от местонахождения;
  • оперативное автоматическое обновление программного обеспечения принтера.

История и принципы работы

Эра домашних принтеров началась с 1985 года, когда на рынке появились принтеры LaserJet от Hewlett-Packard и LaserWriter от Apple Computer.
В 1981 году термическая технология струйной печати была представлена на выставке Canon Grand Fair. В 1985 году — появилась первая коммерческая модель такого монохромного принтера — Canon BJ-80, в 1988 году появился первый цветной принтер — BJC-440 формата A2, разрешением 400 dpi.

Обзор современных технологий цифровой печати



По распространённости лидером является струйная печать, второй — лазерная, третьей — термосублимационная, четвёртой — матричная. При струйном, лазерном и матричном способах печати линеатура составляет 300-80-30 lpi, и зависит от разрешающей способности устройства. При сублимационной печати линеатура получаемых полутонов более 300 lpi, поэтому наиболее массовое применение монохромные лазерная и матричная технологии находят при печати текстов и графики, а полноцветная термосублимационная технология используется в фотопринтерах. Цветная струйная печать показывает хорошие результаты при печати текстов, графики и фотографий.
По цветообразованию к полноцветным (англ. continuous tone — непрерывный тон цвета) относится только термосублимационная технология. Струйная, лазерная и матричная технологии — растровые (англ. bi-level — два уровня), то есть для получения одной полноцветной точки растра (2 уровень) нужен микрорастр — по 16х16=256 «служебных» микропиксел каждого цвета (1 уровень). Главный конструктивный недостаток лазерных технологий — трудности достижения разрешения более 1200dpi, точек на дюйм. В настоящее время предел для лазерной печати каждого цвета при растрировании 2400dpi /16=150 lpi, что на порядок хуже характеристик аналоговой цветной фотобумаги.
Новые модификации лазерных, струйных и термосублимационных технологий печати дают хорошие результаты и относятся к комбинированным (англ. contone — полутоновый цвет). Contone = bi-level + continuous tone. Такое полутоновое изображение местами печатается точками, а местами непрерывной заливкой красителем. Струйная и лазерная технологии печатают точки с «резкими» границами, без перекрытия, что хорошо при высоком разрешении, а если разрешение менее 4800dpi, то на конечном изображении виден растр, в аналоговой фотографии говорили о зернистости изображения. На аналоговой цветной фотобумаге изображение создаётся тоже точками (зерном) с «резкими» границами, но разрешение фотобумаги высокое и изображение получается мелкозернистым и отличного качества. При термосублимационной технологии соседние пиксели частично перекрываются. Это, к сожалению, снижает разрешение до 300 lpi (300 lpi для растра — 300х16=4800dpi), но создаёт эффект непрерывности изображения, как на аналоговой цветной фотобумаге. Визуально фото, отпечатанное на термосублимационном принтере, выглядит отлично.
К достоинствам лазерных принтеров относится высокая скорость печати и относительно небольшое время необходимое для приведения оборудования в состояние готовности. Лазерные принтеры печатают быстрее струйных и др. принтеров. Лазерные принтеры могут использовать разную (например, текстурную) бумагу и плёнки. Отпечатки с лазерного принтера более стойки к влаге, агрессивным средам. Но, поскольку тонер термически напекается на носитель, со временем может происходить осыпание изображения, особенно если бумага подвергается механическому воздействию.
Для лазерных принтеров краситель (тонер) является не единственным расходным материалом. Регулярной замены так же требует т. н. фотобарабан (drum).
Сменные картриджи лазерных принтеров начального уровня интегрированы с фотобарабаном, что упрощает обслуживание устройства. Однако, ресурс работы самого барабана, как правило, значительно превышает заявленный производителем ресурс картриджа. Благодаря этому сейчас широко развился так называемый ресайклинговый бизнес. Компания-ресайклер осуществляет перезаправку использованного оригинального картриджа с применением совместимых материалов. Это позволяет пользователю значительно сэкономить на эксплуатации принтера, поскольку заправка в несколько раз дешевле нового картриджа.
Расходные материалы для лазерных принтеров в пересчёте на 1 стандартную страницу почти вдвое дешевле, чем для струйных принтеров. Самые дешёвые расходные материалы для матричных принтеров.
Полноцветный лазерный принтер состоит фактически из 4 монохромных, поэтому эта аппаратура стоит достаточно дорого (от 250 евро) по сравнению со струйными, термосублимационными и матричными принтерами (45-150 евро). Комплект картриджа со светочувствительным барабаном для лазерного монохромного принтера ценой до 150 евро стоит около 70 евро. Комплект картриджей для полноцветного лазерного принтера со светочувствительными барабанами стоит примерно в 5 раз дороже одного монохромного картриджа.
Главные конструктивные недостатки струйных технологий: проблемы с засыханием чернил и засорением сопел и дефекты воспроизведения слабоокрашенных фрагментов изображения.
Причин засорения сопел много. Например: а) на поверхности чернил образуется плёнка окисла, которая при полном израсходовании чернил картриджа устремляется в сопла, б) испарение воды из чернильной суспензии и загустение чернил, в) слипание зёрен в пигментных чернилах, г) чернила пригорают на термоэлементах и эта чешуя летит в фильтр и сопла и т. д.
Фильтры картриджа из поролона не достаточно эффективны и накапливают «мусор» при неоднократном использовании картриджа после перезаправки. При разрешении 4800dpi капли должны падать на бумагу с шагом 25,4\4800=0,0053 мм. При каждой распечатке термические или пьезоэлектрические насосы выталкивают из каждого сопла миллионы капель чернил ёмкостью от 1 пиколитра. При встрече с бумагой капля разбрызгивается, чернила впитываются и расплываются. Пятно чернил по диаметру получается примерно в 2 раза больше сопла, выбросившего каплю. Сопло имеет диаметр порядка 0,0053\2=2,6 микрон. Естественно, что засориться соплу диаметром менее 3 микрон очень просто. Какое-то из более 400 сопел печатающей головки обязательно засорится.
Для воспроизведения светлого участка изображения любого цвета требуется мало окрашенных «служебных» микропикселей, в результате получаются редкие точки на «большой» площади изображения — просто неокрашенная бумага. А человек судит о качестве изображения, в первую очередь, исходя из достоверности воспроизведения именно светлых оттенков изображения. Чтобы смягчить этот недостаток, к четырём базовым цветам (CMYK) добавляются по одному или по два светлых (light) варианта голубых (C-light), пурпурных (M-light), жёлтых (Y-light) и чёрных (К-light или grey) чернил. Обычно бывает не более 8 чернильниц. Комплект фирменных картриджей для струйного принтера ёмкостью по 5-10 мл стоит достаточно дорого (12-30 евро), а расходуются чернила не только на печать, но и на прочистку сопел. Лучше, когда чернильницы неподвижны на корпусе принтера, они больше по объёму, можно использовать больше светлых цветов, они не снижают скорости печати за счёт инерции и создаются условия для снижения эффекта засыхания чернил за счёт продувки воздухом сопел печатающей головки после окончания работы.
Другие недостатки струйных технологий: невысокая скорость полноцветной печати, обусловленная в основном растрированием и количеством дополнительных светлых цветов, выцветание красок изображения, «водобоязнь» отпечатков, при использовании водорастворимых чернил и осыпание изображения, при использовании пигментных чернил, чувствительность к сорту бумаги.
К достоинствам сублимационной печати относится возможность смешивать на носителе изображения (бумаге) цвета в достаточно широком диапазоне (до 6 бит каждого из базовых цветов). Наиболее светлые тона формируются в облачке красителя также естественно, как и более тёмные. У струйных принтеров эта задача частично решается, к сожалению, за счёт добавления чернильниц светлых тонов — то есть усложнения аппаратуры и удорожания печати. Не менее трудны пути решения этой задачи для лазерных технологий, где используют предварительное смешивание цветов на барабане с помощью магнитных добавок к тонеру или смешивание цветов на промежуточном носителе с последующей печатью на бумагу.
К серьёзным проблемам сублимационной печати можно отнести крайне медленный вывод фотографий (фото 10×15 см печатается более 1 минуты) и чувствительность применяемых чернил к ультрафиолету. Комплекты для сублимационной печати пока ещё дороги (одно фото 10×15 см стоит не меньше 0,4 евро, комплект на 100 листов стоит 35 евро).
Сейчас наиболее популярный, наилучший по качеству и самый дешёвый способ печати полноцветных фотографий с цифровых носителей — это печать на аналоговую цветную фотобумагу в фотосалонах (одно фото 10×15 см стоит 0,10-0,17 евро).
Печать на аналоговую цветную фотобумагу в фотосалонах проводится на цифровых печатающих автоматических машинах. Бумага движется в печатающей машине, цифровая информация построчно преобразуется в световой поток, световой поток построчно экспонирует цветную аналоговую фотобумагу, затем фотобумагу проявляют «мокрым» химическим способом. Скорость печати около 1000 фотографий в час, то есть в 5-15 раз быстрее цифровой печати. На цветной аналоговой фотобумаге в каждом из 3 субтрактивных слоёв разрешение более 2000 lpi, фотографическая широта до 6,7 Бит, то есть фотография, сделанная на цветной аналоговой фотобумаге, может содержать до 1-123,836 (20,1 бит) цветов с плавными, реальными полутонами.
Аналоговую цветную фотографию изобрёл в 1868—1869 годах француз Луи Дюко дю Орон, а цифровая цветная фотография молода, она — дитя американской космической разведки времён холодной войны и сегодня бурно развиваются все её разделы, в том числе и цифровая полноцветная печать.

Графопостроитель


Плоттер
Графопострои́тель (от греч. γράφω — пишу, рисую), пло́ттер — устройство для автоматического вычерчивания с большой точностью рисунков, схем, сложных чертежей, карт и другой графической информации на бумаге размером до A0 или кальке.
Графопостроители рисуют изображения с помощью пера (пишущего блока).
Связь с компьютером графопостроители, как правило, осуществляют через последовательный, параллельный или SCSI-интерфейс. Некоторые модели графопостроителей оснащаются встроенным буфером (1 Мбайт и более).
Первые плоттеры (например Calcomp 565 из 1959) работали на принципе передвижения бумаги с помощью ролика, обеспечивая тем самым координату X, а Y обеспечивалась движением пера. Другой подход (воплощённый в Computervision’s Interact I, первая CAD система) представлял собой модернизированный пантограф, управляемый вычислительной машиной и имеющий шариковое перо в качестве рисующего элемента. Недостаток этого метода заключался в том, что требовалось пространство, соответствующее расчерчиваемой области. Но достоинством этого метода, вытекающим из его недостатка, является легко повышаемая точность позиционирования пера и соответственно точность самого рисунка, наносимого на бумагу. Позже это устройство было дополнено специальным кассетным держателем, который мог компоноваться перьями разной толщины и цвета.
Hewlett Packard и Tektronix в конце 1970-х представили планшетные плоттеры со стандартным размером с рабочий стол. В 1980-х была выпущена меньшая по размерам и более лёгкая модель HP 7470, использующая инновационную технологию «зернистого колеса» для перемещения бумаги. Эти небольшие плоттеры бытового назначения стали популярны в деловых приложениях. Но из-за их низкой производительности они были практически бесполезны для печати общего назначения. С широким распространением струйных и лазерных принтеров с высокой разрешающей способностью, удешевлением компьютерной памяти и скоростью обработки растровых цветных изображений, графопостроители с пером практически исчезли из обихода.

Типы графопостроителей

  • рулонные и планшетные
  • перьевые, струйные и электростатические
  • векторные и растровые
Назначение графопостроителей — высококачественное документирование чертёжно-графической информации.
Графопостроители можно классифицировать следующим образом:
  • по способу формирования чертежа — с произвольным сканированием и растровые;
  • по способу перемещения носителя — планшетные, барабанные и смешанные (фрикционные, с абразивной головкой).
  • по используемому инструменту (типу чертёжной головки) — перьевые, фотопостроители, со скрайбирующей головкой, с фрезерной головкой.
Также плоттерами называют широкоформатные принтеры и каттеры. Это не совсем корректно, однако де-факто уже является стандартом.

Устройства для вывода звуковой информации

Динамик ПК

Динамик ПК (англ. PC speaker) — простейшее устройство воспроизведения звука, применявшееся в IBM PC и совместимых ПК. Звучит довольно грубо и может раздражать некоторых пользователей. До появления недорогих звуковых плат динамик являлся основным устройством воспроизведения звука.
Благодаря низкому качеству и примитивности звуков, воспроизводимых устройством, оно получило ряд кличек — PC squeaker и PC beeper в английском языке; «скрипер», «хрипер», «хрюкер» и т. п. в русском.
В настоящее время PC speaker остаётся штатным устройством IBM PC-совместимых компьютеров, и в основном используется для подачи сигналов об ошибках, в частности при проведении POST. Некоторые программы (Skype) можно настроить на вывод звуковых сигналов через динамик — это бывает удобно, когда к звуковой плате подключены наушники (по умолчанию не надетые).

Возможности

Имеются два способа управления динамиком.
  • Программируемый таймер, генерирующий прямоугольную звуковую волну заданной частоты без участия центрального процессора. Это позволяет проигрывать простые одноголосые звуковые сигналы. Если программа зависала во время проигрывания звука, таймер продолжал работать, выдавая одну ноту, пока компьютер не перезагрузят.
  • И прямое управление мембраной через порт 61h с дискретностью в 1 бит. Подавая с большой частотой то 0, то 1, с помощью широтно-импульсной модуляции можно синтезировать низкокачественный оцифрованный звук — правда, за счёт существенного использования ресурсов процессора. Все подобные программы не работают в многозадачных операционных системах.

 

Акустическая система



Схема устройства фазоинвертора
Акусти́ческая систе́ма — устройство для воспроизведения звука.
Акустическая система бывает однополосной (один широкополосный излучатель, например, динамическая головка) и многополосной (две и более головок, каждая из которых создаёт звуковое давление в своей частотной полосе).
Акустическая система состоит из акустического оформления (например, «закрытый ящик» или «система с фазоинвертором» и др.) и вмонтированных в него излучающих головок (обычно динамических). для электродинамических излучателей применяются следующие виды акустического оформления: открытое, закрытое, фазоинвертор, лабиринт(разновидность фазоинвертора), рупор. Максимальный К.П.Д. -у рупора,(40-60%) но чтобы он воспроизводил низкие частоты требуется его значительная длина(5-8 м.) 1% -у фазоинвертора(реальный) и 0,5% - у закрытой системы, т.е. если на А.С. подаётся 100 ватт электрической мощности, всего примерно 1 ватт выходит звуковой мощности, остальная теряется на нагрев звуковой катушки громкоговорителя, потери в корпусе и потери на трение в подвесе электродинамической головки. В основном применяют фазоинвертор, т.к. он требует корпусов меньших размеров и нижняя граничная частота его ниже чем у других оформлений(при одинаковых размерах корпуса), но он гораздо более требователен к настройке диаметра и длины трубы фазоинвертора, плохо настроенные системы "бубнят" на низких частотах. Акустическое оформление примерно с частот 1000 Гц. мало влияет на А.Ч.Х. и Ф.Ч.Х. акустической системы, причём корпуса А.С. стараются сделать с узкой, вытянутой вверх передней панелью(расширяется направленность по горизонтали н.ч. и с.ч. динамических головок) и возможно более глубже в глубину, т.к. плоские А.С. субъективно звучат лучше(что подтверждается спектрограммами А.Ч.Х. и Ф.Ч.Х. от времени), но идеальная форма корпуса - шар, с минимальной неравномерностью А.Ч.Х. Толщина стенок корпуса играет важную роль, чем толще стенки, тем меньше они излучают паразитные призвуки, с этой целью применяют увеличивающие жёсткость корпуса переборки, вибропоглощающие покрытия и мастики, установку А.С. на шипы а также вату внутри корпуса, но здесь важно не переборщить, иначе басы будут "сухими" Для электродинамических головок есть 3 важные характеристики: резонансная частота, эквивалентный объём корпуса и добротность, по которым легко определить для какого типа оформления А.С. они нужны Существуют и другие типы электромеханических преобразователей применяемых в А.С. : электректные излучатели, изодинамические, конденсаторные, ленточные, плазменные(ионофон), электростатические и др. но они применяются в А.С. значительно реже традиционных электродинамических

Количество полос


4-полосная акустическая система

Устройство 2-х полосной акустической системы
Однополосные системы не получили широкого распространения ввиду трудностей создания излучателя, одинаково хорошо воспроизводящего сигналы разных частот. Высокие интермодуляционные искажения при значительном ходе одного излучателя вызваны эффектом Доплера.
В многополосных акустических системах спектр слышимых человеком звуковых частот разбивается на несколько перекрываемых между собой диапазонов посредством фильтров (комбинации резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности, или с помощью цифрового кроссовера). Каждый диапазон подаётся на свою динамическую головку, которая имеет наилучшие характеристики в этом диапазоне. Таким образом достигается наиболее высококачественное воспроизведение слышимых человеком звуковых частот (20—20 000 Гц).

Активные и пассивные системы

Акустические системы подразделяются на пассивные (состоят только из излучателя и кроссовера) и активные (содержат также усилитель мощности). Пассивные содержат внутри корпуса(или в углублении сзади) пассивные электрические фильтры для каждой полосы, состоящие из пассивных компонентов: конденсаторов, катушек индуктивности и резисторов. Пассивные фильтры имеют малые искажения и широкий динамический диапазон, но они также совместно с формой корпуса изменяют А.Ч.Х. и Ф.Ч.Х. А.С. и более требовательны к разбросу номиналов деталей фильтра Активные содержат 1 усилитель(и пассивные фильтры) либо несколько усилителей равное числу полос А.С. причём каждый усилитель даёт сигнал на свою электродинамическую(или иную) головку, а на входе усилителя стоит активный фильтр(как правило на операционном усилителе), который даёт только тот диапазон частот усилителю, который пропускает. Активные фильтры имеют малые габариты и простоту перестройки на другой частотный диапазон, не требуют большого количества меди(как пассивные фильтры - для катушек индуктивности), но имеют уже динамический диапазон и больше вносят искажений в усиливаемый сигнал.
Усилитель встраивают внутрь акустической системы по трем причинам:
  • облегчается согласование усилителя и излучателей по мощности и другим параметрам, вопросами согласования занимается производитель акустической системы, а не конечный потребитель
  • уменьшается стоимость системы, так как нет необходимости в отдельном корпусе для усилителя и мощность усилителя (определяющая его стоимость) не завышена
  • нет необходимости в кабеле большого сечения (в случае, если усилитель находится в каждой акустической системе)
однако, есть и недостатки:
  • затрудняется обслуживание усилителя, так как акустическая система может быть установлена в труднодоступном месте (например, быть подвешена на некоторой высоте)
  • в случае мощных акустических систем усилитель обычно устанавливается в каждую систему, что требует в сравнении с пассивной стереосистемой двух блоков питания вместо одного, что увеличивает стоимость
  • в случае большого расстояния между акустической системой и источником звука требуется принимать специальные меры по защите сигнала (поднимать его уровень и использовать балансное подключение)
Таким образом, активные акустические системы обычно используются для персональных компьютеров, озвучивания небольших концертных площадок, дискотек, в студийных мониторах. Пассивные чаще встречаются в домашних акустических системах, а также при озвучивании больших площадок.

Наушники


Наушники Sennheiser-HD280pro
Нау́шники или головны́е телефо́ны (англ. headphone) — устройство для персонального прослушивания речи, музыки или иных звуковых сигналов. В комплекте с микрофоном могут служить головной гарнитурой — средством для ведения переговоров по телефону или иному средству голосовой связи. Кроме того, наушники используются в звукозаписывающих студиях для точного контроля записываемого трека музыкальной композиции.
Именование наушников как «головные телефоны» возникло, скорее всего, при буквальном прочтении английского термина headphones англ. head — голова, phone — телефон).

Классификация наушников


Накладные наушники

По способу передачи электрического сигнала

  • проводные — соединены с источником проводом, поэтому могут обеспечить максимальное качество звука (соответственно, имеющие профессиональную направленность наушники относятся исключительно к этому типу);
  • беспроводные — соединены с источником посредством беспроводного канала, того или иного типа — радио, инфракрасным, Bluetooth. Мобильны, но имеют привязанность к базе (излучателю) и ограниченный радиус действия, определяемый мощностью излучателя. Обладают более низким качеством звука по сравнению с проводными, в силу процесса модуляции при кодировании-декодировании, необходимых при передаче сигнала от излучателя к приёмнику в наушниках.

По количеству каналов

  • стереофонические — сигналы на каждый громкоговоритель передаются по отдельным каналам (наиболее распространенный тип);
  • монофонические — имеют два громкоговорителя с общим сигналом, в редких случаях — один громкоговоритель, звук от которого передается как в стетофонендоскопе;
  • с дополнительными каналами — имеют более одного громкоговорителя для каждого уха, что позволяет имитировать объемное звучание или разделять каналы по частотным характеристикам.

По типу конструкции (виду)

  • вставные (обиходное название — «вкладыши») — вставляются в ушную раковину;
  • внутриканальные (обиходное название — «затычки») — вставляются в ушной канал;
  • накладные — накладываются на ухо;
  • полноразмерные или мониторные — полностью обхватывают ухо.
По типу крепления:
  • оголовье — наушники с вертикальной дужкой, которая соединяет две чашечки наушников;
  • затылочная дужка — соединяет две части наушников, но располагается на затылке. Основная механическая нагрузка направлена на уши;
  • крепления на ушах — обычно наушники такого типа закрепляются на ушах с помощью заушины или клипс;
  • без креплений — они держатся только за счет амбушюров, которые находятся в ушном проходе.

 По способу подключения кабеля

  • двухсторонние — соединительный кабель подводится к каждой из чашек наушников;
  • односторонние — соединительный кабель подводится только к одной из чашек наушников, вторая подключается отводом провода от первой, зачастую тот спрятан в дужке.

По конструкции излучателя

  • динамические — используют электродинамический принцип преобразования. Самый распространённый тип наушников. Конструктивно наушник представляет собой излучатель или мембрану, к которой прикреплена катушка с проводом, находящаяся в магнитном поле постоянного магнита. Если через нее пустить переменный ток, то магнитное поле, создаваемое катушкой, будет взаимодействовать с магнитным полем постоянного магнита, в результате чего мембрана будет двигаться, повторяя форму электрического сигнала звуковой частоты (см. статью "Громкоговоритель"). Электродинамический способ преобразования сигнала имеет множество недостатков и ограничений, но постоянно совершенствующаяся конструкция таких наушников и новые материалы позволяют достигнуть очень высокого качества звука;
  • с уравновешенным якорем — основной деталью является П-образный якорь из ферромагнитного сплава. В разговорной речи их часто называют «арматурными» из-за созвучия английского слова armature (якорь) русским арматура;
  • электростатические — используют тончайшую мембрану, расположенную между двумя электродами. Стоимость таких наушников обычно высока, однако они демонстрируют очень высокую чувствительность и высокую верность воспроизводимого звука. Недостаток - их нельзя напрямую подключить к стандартному выходу на наушники, поэтому к ним в комплекте идёт специальная док-станция;
  • изодинамические — тонкая плёночная мембрана, с нанесёнными на неё металлическими токопроводящими дорожками, заключена в решетку из стержневых магнитов и колеблется между ними. См. также "Излучатель Хейла";
  • ортодинамические — по принципу аналогичны изодинамическим, но мембрана и магниты имеют круглую форму.

По типу акустического оформления

  • открытого типа — частично пропускают внешние звуки, что позволяет достичь более естественного звучания. Многие слушатели отмечают звук открытых наушников как более прозрачный и натуральный по сравнению со звуком закрытых наушников. Кроме того, открытое акустическое оформление не делает вас аудиально «отрезанным» от окружающего мира. Однако при высоком уровне внешнего шума звук в открытых наушниках будет плохо слышен. К тому же открытые наушники, работающие на большой громкости, могут помешать окружающим. Не создают давления на внутреннее ухо;
  • полуоткрытого типа (или полузакрытого типа) — обладают многими свойствами открытых наушников, но при этом обеспечивают приличную звукоизоляцию;
  • закрытого типа — не пропускают внешние шумы и обеспечивают максимальную звукоизоляцию, что позволяет использовать их в шумных средах, а также в тех случаях, когда необходимо полностью сосредоточиться на прослушивании. При плохом прилегании амбушюров (чашечек) у закрытых наушников ухудшается воспроизведение низких частот, поэтому у закрытых наушников с дужкой давление, производимое ими на голову, как правило выше, чем у открытых.

По сопротивлению

  • низкоомные — с сопротивлением от единиц Ом до нескольких сотен Ом;
  • высокоомные — с сопротивлением от единиц кОм до нескольких десятков кОм.

Технические характеристики


Пиктограмма наушников. Ставится для идентификации разъёмов, регуляторов и пр.
Основными техническими характеристиками являются: частотный диапазон, чувствительность, сопротивление, максимальная мощность и уровень искажений в процентном соотношении.
  1. Частотная характеристика
    Эта характеристика влияет на качество звука наушников. Наушники с больши́м диаметром мембраны имеют повышенное качество звучания. Среднее значение частотной характеристики 18 Гц — 20 000 Гц. Некоторые профессиональные наушники имеют частотный интервал от 5 Гц до 60000 Гц. Наиболее широкий заявленный частотный диапазон у некоторых моделей достигает 5 Гц — 125 кГц.

  2. Чувствительность
    Чувствительность влияет на громкость звука в наушниках. Обычно наушники обеспечивают чувствительность не менее 100 дБ, при меньшей чувствительности звук может быть слишком тихим (особенно при использовании наушников с плеером или подобными устройствами). На чувствительность влияет материал магнитного сердечника, применяемого в наушниках (например, неодимовые магнитные сердечники). Наушники-«вкладыши» с малым диаметром мембраны обладают маломощным магнитом.

  3. Сопротивление (импеданс)
    Здесь важно соответствие значения модуля полного электрического сопротивления наушников и выходного сопротивления источника звука. Большинство наушников рассчитано на сопротивление в 32 Ома. Наушники с сопротивлением в 16 Ом имеют повышенную излучаемую акустическую мощность. Для студийной работы используют наушники с максимальным значением импеданса.

  4. Максимальная мощность
    Максимальная (паспортная) входная мощность обуславливает громкость звучания.

  5. Уровень искажений
    Уровень искажений в наушниках измеряется в процентах. Чем меньше этот процент, тем лучше качество звучания. Привносимые наушниками искажения менее 1 % в полосе частот от 100 Гц до 2 кГц являются приемлемыми, тогда как для полосы ниже 100 Гц допустимо 10 %.

Опасности, связанные с наушниками

В наушниках каждое ухо воспринимает звуки, идущие исключительно от излучателя, предназначенного именно для этого уха, что в конечном счёте приводит к некоторой неестественности звучания и, как результат, — к повышенной утомляемости.
Наибольшую опасность для слуха представляют «наушники-вкладыши» и внутриканальные «наушники-затычки», так как при их использовании звук идёт непосредственно в ушной канал, минуя ушную раковину (которой обычно усиливаются все звуки которые мы слышим снаружи). То есть, звук который мы можем слышать в таких наушниках, не может усиливаться ушной раковиной, и он практически весь идёт только по слуховому каналу. При таком прослушивании нагрузка на слуховой канал даже при небольшой громкости значительно выше, чем при прослушивании обычных внешних звуков. Поэтому длительное использование наушников чревато частичной потерей слуха и может даже привести к глухоте.
Также существует опасность из-за наушников пропустить важный звуковой сигнал, например, при движении по дороге, как водителями (поэтому во многих странах вводятся ограничения на использование наушников водителями автотранспорта), так и пешеходами, что время от времени приводит к самым печальным последствиям.

Подписаться на: Сообщения (Atom)