Вітаю вас на просторах блоґу про комп'ютери – сайт. У третьому уроці ми поговоримо про додаткові пристрої, які можна підключити до комп'ютера.
Про основні пристрої комп'ютера ви можете дізнатися в уроці. Додатковими можуть бути пристрої для введення, виведення та введення-виведення інформації з комп'ютера.
Пристрої виведення– це пристрої, що перетворюють цифровий тип даних (що у комп'ютері) у форму, яку людині зручно сприймати. Наприклад, у комп'ютері є документ, який можна роздрукувати на принтері. У свою чергу, принтер є пристроєм виведення, тобто він виводить у відчутну форму те, що ви бачите на екрані комп'ютера.
Пристрої введення- Це пристрої, які служать для введення інформації в комп'ютер. Якщо попередній термін означав, що ми беремо інформацію з комп'ютера, то все навпаки. Наприклад, миша комп'ютера є пристроєм введення. Ми перетворюємо механічні дії на цифровий сигнал, який передається комп'ютеру.
Розглянемо, якими можуть бути пристрої для введення та виведення інформації. Візьмемо основні, які використовують як початківці, і закоренілі користувачі комп'ютера.
Пристрої виведення
Почнемо з пристрою, згаданого вище – принтер.
Принтер– це пристрій, який перекладає текст та графіку з комп'ютера на аркуш паперу. Це і є виведення інформації з електронного вигляду до фізичного.
Колонкиі навушники— звукові пристрої виведення, вони перетворюють електричний сигнал, який видає комп'ютер звуку. Думаю, всі з ними знайомі, не сильно заглиблюватимуся.
Проектор– пристрій для виведення графічної та текстової інформації з комп'ютера. Проектує зображення на пласкій поверхні, збільшуючи його в рази.
Також до пристроїв виведення відноситься і монітор (дисплей), по суті, без нього неможливо працювати за комп'ютером (можна бачити його в першому уроці).
Пристрої введення
Найпопулярніші пристрої введення – миша та клавіатура. Мишу можна назвати безперервним пристроєм введення, оскільки вона досить часто і швидко змінює своє становище. Вони є основними, але в сьогоднішній статті ми говоримо про додаткові пристрої, тому йдемо далі.
Мікрофон– пристрій, який перетворює звук на коливання електричного струму. Комп'ютер уловлює ці коливання струму і перетворює на інформацію (в звукову доріжку), яку ви можете записати і пізніше прослухати на тих же колонках.
Сканер– пристрій, який перетворює текст та графіку з фізичного об'єкта на електронний. Простіше кажучи, сканер – протилежність принтера.
Джойстик– пристрій введення, який часто використовується в іграх. Замінює мишу та клавіатуру.
Пристрої введення-виводу
Ці пристрої можуть як вводити інформацію в комп'ютер, так і виводити. До цих пристроїв належать:
Флеш накоплювач(Флешка) - пристрій, який зберігає інформацію. Цією інформацією можна маніпулювати. Наприклад, копіювати файли з комп'ютера на флешку і навпаки.
Дисковод– дозволяє записувати інформацію з комп'ютера на носій (диск), а потім копіювати з носія в комп'ютер (наприклад, записали сотню улюблених пісень і подарували другу, він скопіював собі їх у комп'ютер).
На цій оптимістичній ноті закінчуємо екскурс по пристроїв введення та виведення. Що ми дізналися у цьому уроці? Ми дізнались, які бувають додаткові пристрої комп'ютера, що таке пристрої введення та виведення, розглянули на прикладах, якими вони можуть бути та їх призначення. Бажаю легкого навчання без мук!
1. Монітор (дисплей) відноситься до основних пристроїв будь-якого ПК, без якого неможлива ефективна робота. У процесі роботи на екрані дисплея відображаються як команди, що вводяться користувачем, і дані, так і реакція системи на них.
Монітори можуть працювати у двох режимах: текстовому та графічному. У тестовому режимі монітори здатні відтворювати лише обмежений набір символів, причому символи можуть виводитися лише певні позиції екрана (найчастіше екран можна вивести 24 чи 25 рядків по 40 чи 80 символів у рядку); у графічному -відображають як графічну, так і текстову інформацію, при цьому екран розбитий на безліч точок (пікселів), кожна з яких може мати той чи інший колір. З цих крапок, що світяться, і формується зображення.
За кількістю відтворюваних кольорів монітори бувають монохромними та кольоровими. Монохромні пристрої здатні відтворювати інформацію тільки в будь-якому кольорі, можливо, з різними відтінками (градаціями яскравості). Кольорові дисплеї забезпечують відображення інформації в кількох відтінках кольору (від 16 до більш ніж 16 млн). Фактично, сучасні дисплеї можуть відображати стільки відтінків, скільки дозволяє відеокарта, пам'ять якої зберігає інформацію про кольори точок екрана.
За принципами формування зображення розрізняють дисплеї на основі електронно-променевої трубки, рідкокристалічні, плазмові, світлодіодні.
Дисплеї на електронно-променевій трубці (ЕЛТ) працюють подібно до телевізора. Під впливом електричних полів у «електронній гарматі» розганяється потік електронів. Далі з допомогою електромагнітних полів пучок відхиляється у потрібний бік. Потім цей потік фокусується, доходить до екрану і змушує світитися маленька цятка люмінофора (зерно екрану) з яскравістю, пропорційною інтенсивності пучка. Так працюють монохромні пристрої. У кольорових моніторах зерно екрану складають три плямки люмінофора різного кольору (червоного, зеленого та синього) і потоки електронів посилаються трьома «гарматами», причому електронний промінь для кожного кольору повинен потрапляти на свій люмінофор. Переваги: сучасні ЕПТ-дисплеї мають високу якість зображення, досить дешеві та надійні. Недоліки: такі дисплеї досить громіздкі, споживають багато енергії, мають вищий рівень випромінювання, ніж дисплеї інших типів.
Рідкокристалічні або LCD-дисплеї. Їхня дія заснована на ефекті втрати рідкими кристалами своєї прозорості при пропусканні через них електричного струму. Переваги: рідкокристалічні дисплеї не створюють шкідливого для здоров'я користувача випромінювання, найбільш економічні в споживанні енергії забезпечують хорошу якість зображення. Недоліки: якщо дивитися на екран збоку, майже нічого не можна розглянути.
Газоплазмові дисплеї. Дія ґрунтується на світінні газу при пропусканні через нього електричного струму. Схема така: є два листи, з-поміж них інертний газ; один із листів прозорий, а на другому розташовані електроди, на які подається напруга. Зазвичай газо-плазмові індикатори складаються з кількох подібних елементарних осередків, число точок у кожному з яких підібрано найбільш оптимальним чином відображення одиночних символів.
Світлодіодні матриці (LED-дисплеї). Зазвичай застосовуються у вбудованих ЕОМ (що використовуються в автоматизованих лініях на промисловому виробництві, у робототехніці тощо) для відображення невеликих обсягів текстової інформації.
Розмір екрана по діагоналі;
Розмір зерна екрану – відстань у міліметрах між двома сусідніми люмінофорами одного кольору;
Роздільна здатність – число пікселів (крапок екрану) по горизонталі та вертикалі. Вона залежить від розміру екрана та розміру зерна екрана, але може змінюватись (у певних межах) за допомогою програмного налаштування;
Кількість кольорів, що передаються (залежить від об'єму пам'яті відеокарти);
Частота кадрової розгортки (частота синхронізації) – це кількість зображень на екрані монітора, що перемальовуються променем електронної трубки за одиницю часу. Вимірюється у герцах.
Відповідність стандартам безпеки: монітори з внутрішнім екрануванням і зниженим рівнем випромінювання, допустимий рівень випромінювання монітора, покриття антивідблиску і т.д.
2. Відеокарта– це пристрій, що керує дисплеєм та забезпечує виведення зображень на екран. Вона визначає роздільну здатність дисплея і кількість кольорів, що відображаються. Сигнали, які отримує дисплей, формуються саме відеокартою.
Можливості ПК щодо відображення інформації визначаються сукупністю (і сумісністю) технічних характеристик дисплея та його відеокарти, тобто відеосистеми загалом. Практично всі сучасні відеокарти належать до комбінованих пристроїв і, крім головної своєї функції - формування відеосигналів, - здійснюють прискорення виконання графічних операцій. Для цього на відеокарті встановлюються спеціальні процесори, що дозволяють виконувати багато операцій із графічними даними без використання центрального процесора. Такі пристрої називаються відеоадаптерами. Вони значно прискорюють виведення інформації на екран дисплея під час роботи з графічними програмними оболонками, тривимірною графікою та відтворення динамічних зображень.
3. Принтер– принтер для отримання «твердої» копії документа. Всі пристрої друкуються за принципом роботи на матричні, струменеві, лазерні.
Принцип дії матричних принтерів полягає в тому, що голівка з голками, ударяючи по фарбуючій стрічці, залишає на папері символ, що сформований з набору крапок. Достоїнствами принтерів даного типу є висока надійність та низька вартість витратного матеріалу. Недоліки: сильний шум, низька якість та швидкість друку, відсутність автоматичної подачі паперу.
У струменевих принтерах через спеціальні отвори – сопели – під тиском видувається чорнило, тим самим формуючи зображення. Їхня продуктивність помітно вища, ніж у матричних принтерів. Працюють вони безшумно, мають досить високу якість друку, а автоматичну подачу паперу. Основна перевага – доступний кольоровий друк. Недоліки: висока вартість витратного матеріалу при попаданні вологи на зображення веде до його розтікання.
Робота лазерних принтерів ґрунтується на принципі ксерографії – зображення переноситься на папір зі спеціального барабана, до якого електрично притягуються частинки спеціальної фарби (тонера). При прокочуванні аркуша паперу вздовж барабана малюнок переноситься на папір, а потім фіксується за рахунок нагрівання або тиску. Лазерні принтери працюють дуже тихо і значно швидше за матричні та струменеві принтери і дають відбитки високої якості – дуже чіткі, контрастні. Недоліки: вимагає папір дуже високої якості, дорогий кольоровий друк.
Основні характеристики користувача:
Роздільна здатність;
Швидкість друку визначається двома факторами – часом механічного протягування паперу та швидкістю обробки даних, що надходять;
обсяг пам'яті; принтери, як правило, обладнані процесором та внутрішньою пам'яттю (буфером), які приймають та обробляють дані.
4. Плоттер чи графобудівник.Плоттер є пристроєм виведення, який застосовується лише у спеціальних областях. Він призначений для виведення таких графічних матеріалів, як креслення, графіки, схеми, діаграми, що входять до комплекту конструкторської чи технологічної документації. Вузол, що пише, має кілька штифтів для закріплення спеціальних фломастерів. Штифти можуть підніматися над папером (лінія не змальовується) або опускатися для малювання. Вузол переміщається вздовж паперу спеціальними напрямними. Плоттери бувають планшетними та рулонними.
5. Відеопроектори- Виведення інформації на світлу вертикальну поверхню (екран, стіну).
6. Колонки, навушники- Пристрої виведення звукової інформації.
Після введення користувачем вихідних даних комп'ютер повинен обробити їх відповідно до наявної програми і вивести отримані результати для сприйняття їх оператором або для використання автоматичними пристроями. Інформація, що відображається, може відображатися на екрані монітора, друкуватись на папері (за допомогою принтера або плотера), відтворюватися у вигляді звуків (за допомогою акустичних колонок або головних телефонів), реєструватися у вигляді тактильних відчуттів (технологія віртуальної реальності), поширюватися у вигляді керуючих сигналів ( пристрої автоматики), передаватися у вигляді електричних сигналів через мережу.
Найбільш поширеними пристроями виведення інформації є монітори (дисплеї). Переважна більшість моніторів для формування зображення використовують електронно-променеві трубки (ЕЛТ) або рідкокристалічні матриці. Причому нині відбувається поступове витіснення моніторів з ЕПТ моніторами, які використовують рідкі кристали.
Існують монітори, що ґрунтуються на інших фізичних принципах: плазмові, люмінесцентні та ін.
Наприклад, монітори, виготовлені за технологією FED (Field Emission Display), базуються на ефекті створення емісії по всій поверхні екрана. На відміну від ЕПТ джерелом електронів є окрема точка (електронна гармата), а ціла випромінююча поверхня. Опромінення проводиться через маску, в якій число отворів дорівнює кількості пікселів. За рахунок такої конструкції вдається отримати яскравість зображення таку ж, як у моніторів з ЕПТ, а габарити (товщину) – як у рідкокристалічних моніторів.
Перспективною вважається нова технологія виготовлення моніторів OLED (Organic Light Emitting Diodes). Їх конструкція заснована на використанні органічних світловипромінюючих діодів.
Принтери, залежно від порядку формування зображення, поділяються на послідовні, малі та сторінкові. Приналежність принтера до тієї чи іншої групи залежить від того, чи він формує на папері символ за символом або відразу весь рядок, а то й цілу сторінку.
За фізичним принципом дії принтери поділяються на такі типи: термографічні, пелюсткові (ромашкові), матричні (гольчасті), струменеві та лазерні.
Конструкція перших двох типів принтерів морально застаріла, і вони вже практично не використовуються.
У матричних принтерівзображення формується з крапок ударами голок по фарбуючій стрічці. Під дією керуючих сигналів, що надходять на електромагніти, голки «вибивають» фарбу зі стрічки, залишаючи сліди на папері. Залежно від конструкції друкуюча головка матричного принтера може мати 9, 18 або 24 голки. Усі символи формуються з окремих точок.
Друкуючі головки струменевих принтерівзамість голок містять тонкі трубочки сопла, через які на папір викидаються крапельки чорнила. Друкувальна головка струминного принтера містить від 12 до 64 сопел, діаметри яких тонші за людське волосся.
Відомо кілька принципів дії струминних друкувальних головок.
В одній із конструкцій на вхідному кінці кожного сопла розташований маленький резервуар із чорнилом. Позаду резервуару розташовується нагрівач (тонкоплівковий резистор). Коли резистор нагрівається струмом, що проходить по ньому, до температури 500°С, оточуючі його чорнило закипають, утворюючи бульбашку пари. Ця бульбашка, що розширюється, виштовхує з сопла краплі чорнила діаметром 50...85 мкм зі швидкістю близько 700 км/год.
В іншій конструкції друкуючої голівки джерелом тиску служить мембрана, що приводиться в рух п'єзоелектричним елементом. Подача електричної напруги на п'єзоелемент викликає деформацію, яка використовується для розпилення чорнила.
У всіх конструкціях принтерів електромеханічні пристрої переміщують друкуючі головки та папір таким чином, щоб друк відбувався у потрібному місці.
У лазерних принтеріввикористовується електрографічний принцип створення зображення. Процес друку включає формування невидимого рельєфу електростатичного потенціалу в шарі напівпровідника з подальшою його візуалізацією. Візуалізація (прояв) здійснюється за допомогою частинок сухого порошку - тонера, що наноситься на папір. Тонер є шматочками заліза, покритими пластиком. Найбільш важливими частинами лазерного принтера є напівпровідниковий барабан, лазер та прецизійна оптико-механічна система, що переміщає промінь (рис. 10.5).
Лазер генерує тонкий світловий промінь, який, відбиваючись від дзеркала, що обертається, формує електронне зображення на світлочутливому напівпровідниковому барабані.
Поверхні барабана попередньо повідомляється деякий статичний заряд. Для створення електростатичного заряду використовується сітка або тонкий провід. При подачі на провід високої напруги виникає коронний розряд, в результаті якого навколо дроту з'являється іонізована область простору, що світиться. За рахунок коронного розряду поверхня барабана поступово заряджається. Для отримання зображення на барабані лазер повинен включатися і вимикатися відповідно до зображення, що формується, що забезпечується схемою управління. Керуючі сигнали надходять з ЕОМ відповідно до зображення, що зберігається в пам'яті. Дзеркало, що обертається, служить для розвороту променя лазера в рядок, що формується на поверхні барабана.
Коли промінь лазера потрапляє на заряджений барабан, заряд «стікає» з освітленої поверхні. Таким чином, освітлювані та неосвітлювані лазером ділянки барабана мають різний заряд. В результаті сканування всієї поверхні напівпровідникового барабана на ньому створюється приховане (електронне, не видиме для людини) зображення.
Повертання барабана на новий рядок здійснює прецизійний кроковий двигун. Це зсув визначає роздільну здатність принтера і може становити, наприклад, 1/300, 1/600 або 1/1200 дюйма. Процес розгорнення зображення на барабані багато в чому нагадує побудову зображення на екрані монітора (створення растру).
Мал. 10.5. Процес друку лазерного принтера
На наступному етапі роботи принтера відбувається прояв зображення, тобто перетворення прихованого електронного зображення на видиме. При прояві зображення використовується таке фізичне явище: заряджені частинки тонера притягуються лише до тих місць барабана, які мають протилежний заряд до заряду тонера.
Коли видиме зображення на барабані побудоване і він покритий тонером відповідно до оригіналу, лист паперу, що подається, заряджається таким чином, що тонер з барабана притягується до паперу. Порошок, що прилип, закріплюється на папері за рахунок нагрівання частинок тонера до температури плавлення. В результаті цього формується водотривкий відбиток. Кольорові лазерні принтери формують зображення, послідовно накладаючи блакитний, пурпуровий, жовтий та чорний тонери на фоточутливий барабан.
У чотирипрохідному кольоровому принтері швидкість друку значно менше, ніж у чорно-білого принтера. В однопрохідному кольоровому принтері чотири картриджі з тонером встановлені в одній площині один за одним, кожен поруч зі своїм бараном. Всі кольори наносяться за один прохід замість чотирьох, тому швидкість формування зображення підвищується.
Окрім лазерних принтерів, існують так звані LED-принтери (Light Emitting Diode), які отримали свою назву через те, що напівпровідниковий лазер у них замінений «гребінкою» (лінійкою) світлодіодів. І тут не потрібна складна механічна система обертання дзеркала. Зображення одного рядка на напівпровідниковому барабані формується одночасно.
У табл. 10.1. наведено характеристики принтерів різної конструкції.
Таблиця 10.1. Характеристики принтерів
Плоттери (або графобудівники) - пристрої виведення графічної інформації, що використовуються при оформленні великих плакатів, креслень, географічних карт, ескізів друкованих плат, діаграм, гістограм.
Робота плоттера заснована на механічних та немеханічних способах виведення графічної інформації. При механічному способі застосовуються олівці, пір'я з чорнилом. Аналогічно принтерам у немеханічних графопобудівниках застосовуються термічний, матричний, струминний та лазерний способи друку.
Як пристрої, здатні виконувати функції введення та виведення інформації, можуть використовуватися комунікаційні адаптери. З їхньою допомогою здійснюють зв'язок між ЕОМ по телефонній лінії. Оскільки поки що телефонні мережі працюють частіше з цифровими, і з аналоговими електричними сигналами звукового діапазону, необхідно перетворити цифрові сигнали, які від ЕОМ, в аналогові сигнали і передати в телефонну мережу. На іншому кінці телефонної лінії необхідно здійснити зворотне перетворення. Ці перетворення виконуються спеціальним пристроєм – модемом (від слів Модулятор – ДЕМодулятор).
Модем виконується або у вигляді зовнішнього пристрою, який одним виходом приєднується до телефонної лінії, а іншим до стандартного порту комп'ютера, або у вигляді звичайної плати (карти), яка встановлюється на системну шину комп'ютера (внутрішній модем).
Виведення звукової інформації здійснюється за допомогою акустичних колонок та головних телефонів (рис. 10.6), які підключаються через спеціальний адаптер (контролер, звукову плату).
Мал. 10.6. Навушники
Існує кілька способів відтворення звуків (зокрема музичних творів). Частотний спосіб (FM-синтез) відтворення звуку заснований на імітації звуку реальних інструментів, а табличний спосіб (wave-table-синтез) оперує записаними у пам'яті звуками реальних інструментів.
Частотний синтез полягає в тому, що з отримання будь-якого звуку використовуються математичні формули (моделі), які описують спектр частот конкретного музичного інструмента. Звуки, що отримуються за цією технологією, характеризуються металевим відтінком.
Хвильовий синтез заснований на використанні цифрового запису реальних інструментів, так званих семплів (samples). Семплы - це зразки звучання різних реальних інструментів, що зберігаються в пам'яті звукової карти. При відтворенні звуків за технологією хвильового синтезу користувач чує звуки реальних інструментів, тому звукова картина, що створюється, ближче до природного звучання інструментів.
Семплы можуть зберігатися двома способами: або постійно перебувати в ПЗУ, або завантажуватися в оперативну пам'ять звукової карти перед їх використанням. Існує великий набір різноманітних семплів, що дозволяє формувати практично нескінченну різноманітність звуків.
Дисплей (монітор)є найпопулярнішим пристроєм виведення інформації. Існують монохромні (чорно-білі) та кольорові дисплеї. Спочатку розглянемо принцип дії чорно-білих моніторів.
Мал. 10.7. Електронно-променева трубка
Основним вузлом дисплея є електронно-променева трубка (ЕЛТ). Деколи для позначення ЕПТ використовують абревіатуру CRT - Cathode Ray Tube. Одна з можливих конструкцій ЕПТ показана на рис. 10.7.
Перерахуємо основні деталі, з яких складається ЕПТ: катод, анод, модулятор, горизонтальні пластини, що відхиляють, вертикальні пластини, що відхиляють, екран, колба.
Катод, анод та модулятор утворюють електронний прожектор, який іноді називають електронною гарматою. Горизонтальні та вертикальні відхиляючі пластини утворюють систему, що відхиляє. Така система, що відхиляє, називається електростатичною. Існують магнітні відхиляючі системи, у яких зміни траєкторії руху електронного потоку замість пластин використовують котушки.
В ЕПТ використовується потік електронів, сфокусованих у вузький пучок, керований за інтенсивністю і положення в просторі і взаємодіє з екраном трубки. Електронний пучок випускається електронним прожектором (точніше, катодом), а зміна положення пучка на екрані проводиться системою, що відхиляє.
Переміщення електронного променя екраном ЕПТ відповідно до певного закону називається розгорткою, а малюнок, прокреслений слідом пучка електронів на екрані, — растром. Розгортка здійснюється подачею на відхиляючу систему ЕПТ напруг, що періодично змінюються. У ході розгортки електронний пучок послідовно оббігає по рядках поверхню екрана ЕЛТ.
У процесі формування растру потік електронів рухається зигзагоподібною траєкторією від лівого верхнього кута екрана до нижнього правого кута. На рис. 10.8 суцільними лініями показаний растр, штриховими траєкторія руху електронного променя, на якій він «гаситься» (робиться невидимим).
Мал. 10.8. Растр та траєкторія руху електронного променя
Екран покритий люмінофором, тому в місцях падіння електронного пучка з'являється свічення, яскравість якого пропорційна інтенсивності пучка. Інтенсивність потоку електронів змінюється відповідно до сигналів, що подаються на керуючий електрод - модулятор. Саме ці сигнали формують необхідне зображення екрані дисплея.
Мал. 10.9. Зображення літери «І»
На рис. 10.9 показано у великому масштабі зображення літери "І". В даному випадку для її зображення знадобилося вісім рядків растру. На рис. 10.10. показані часові діаграми для керуючих сигналів, що подаються на модулятор. Високий потенціал відповідає білим ділянкам екрану, низький – чорним. За допомогою системи відхилення модульований пучок електронів розгортається в растр, висвічуючи на екрані рядок за рядком, відтворюючи таким чином зображення кадр за кадром. Завдяки інерційності зору людина бачить на екрані злите, часто динамічне зображення.
Мал. 10.10. Тимчасові діаграми для сигналів керування
Будь-яке зображення на екрані монітора складається з множини дискретних точок, званих пікселями (pixel - picture element).
Дисплей взаємодіє зі своїм адаптером, який може також називатися відеокартою, відеоадаптером або контролером. Дисплей і адаптер дуже тісно пов'язані між собою і спільно визначають якість зображення — роздільну здатність, кількість кольорів, що відтворюються, швидкість регенерації (кількість кадрів в одиницю часу).
Роздільна здатність залежить від розмірів екрану та мінімального елемента зображення (так званого «зерна», рівного для кращих моніторів 0,24...0,28 мм). Для 14-дюймових моніторів роздільна здатність зазвичай не більше 800×600 елементарних точок (пікселів), для 15-дюймових – 1024×768, для 21-дюймових – 1280×1024 пікселів.
Здатність адаптера виводити на екран монітора зображення із заданою роздільною здатністю і глибиною кольору (тобто числом відтінків кольорів) визначається обсягом встановленої оперативної пам'яті на платі адаптера. Для відображення 16,7 млн відтінків кольорів (24 біта на піксель) потрібно встановити в адаптер не менше 1,37 Мбайт пам'яті при роздільній здатності 800×600 елементарних точок, 3,75 Мбайт при роздільній здатності 1280×1024 і 5,49 Мбайт при роздільній здатності 1 ×1200.
Для комфортного сприйняття зображення без стомлюючого зору мерехтіння потрібні досить високі частоти кадрової розгортки (рекомендується не менше 85 Гц).
Принцип роботи кольорового монітора подібний до принципу дії монохромного монітора, проте конструкція кольорового монітора значно складніша. Кольоровий екран містить три електронні гармати з окремими схемами управління. Екран виконується у вигляді мозаїчної структури (прямокутної матриці), що складається з зерен люмінофора трьох кольорів свічення: червоного (Red), зеленого (Green) та синього (Blue). Зерна розташовані трійками (тріадами) так, щоб електрони кожної з трьох гармат потрапляли лише на зерна свого кольору. Для цього на шляху руху електронів встановлюють маски.
Принцип дії кольорового дисплея виходить з фізіологічної особливості зору людини. Так, при однаковій інтенсивності світіння трьох різнокольорових маленьких сусідніх зерен ця ділянка екрана сприймається як біла точка. Свічення сусідніх червоного та зеленого зерен сприймається як жовта точка, а свічення синього та зеленого зерен дає блакитну точку тощо. Змінюючи інтенсивність світіння трьох основних кольорів (RGB), можна отримати будь-який колір або відтінок. Такий спосіб отримання будь-яких кольорів є однією з систем передачі кольору і названий RGB-системою (за першими літерами відповідних англійських слів).
Рідкокристалічні монітори (ЖКМ)мають такі переваги: мала споживана потужність (у 2-3 рази менше, ніж у ЕПТ), відсутність рентгенівського випромінювання, статичної електризації, геометричних спотворень. У ЖКМ мала вага та габарити: товщина монітора не перевищує 5...6 см. Недоліками ЖКМ є обмежений кут огляду, менші, ніж у ЕПТ, контрастність та глибина кольору, суттєва нерівномірність яскравості у різних місцях екрану. У ЖКМ спостерігається великий відсоток шлюбу за їх виробництва (наявність «мертвих» пікселів). В даний час це вважається основною причиною вищої вартості ЖКМ, порівняно з моніторами на ЕПТ.
В електронно-променевих трубках люмінофор розміщується у певних точках екрану, утворюючи матрицю. Потік електронів направляється в ці точки за допомогою безперервних (аналогових) керуючих сигналів, що надходять на систему, що відхиляє. Електронний промінь послідовно рядок за рядком «оббігає» всі точки (пікселі) екрану і змінює інтенсивність їх свічення.
Повне зображення на екрані ЕЛТ, отримане за участю всіх пікселів, називається кадром. Щоб отримати ілюзію зображення, що рухається, чергові кадри повинні швидко змінювати один одного (не менше ніж 25 ... 30 разів на 1 с). В ЕПТ за час руху електронного променя від початку кадру до кінця свічення перших збуджених елементів матриці (люмінофора) встигає трохи ослабнути. Для зменшення мерехтіння екрана доводиться збільшувати частоту зміни (оновлення) чергових кадрів (говорять: збільшувати частоту кадрової розгортки). Частота кадрової розгортки ЕПТ має бути не менше 85 Гц.
Принцип дії рідкокристалічного монітора суттєво відрізняється від принципу дії монітора з ЕПТ. У ЖКМ використовується фізичний ефект зміни просторового становища молекул кристалів під впливом електричного поля. Так само, як в ЕПТ, у ЖКМ зображення формується з великої кількості точок (пікселів), які утворюють прямокутну матрицю. Однак у рідкокристалічній матриці управління процесом формування зображення йде цифровим способом. У ЖКМ одночасно змінюється світіння всіх елементів цілого рядка матриці (екрана). Мерехтіння ЖКМ принципово менше, ніж дисплеїв з ЕПТ, так як при формуванні зображення оновлюються тільки пікселі, що змінюються. Зображення статичних картинок не потребує оновлення, тому в цих випадках мерехтіння екрана ЖКМ зовсім немає. Матриця ЖКМ (Liquid Crystal Display, LCD) зроблена з речовини, що знаходиться в рідкому агрегатному стані, але має властивості кристалів. Під дією електричного поля рідкі кристали змінюють свою просторову орієнтацію (повертаються) і цим варіюють інтенсивність світла, що проходить.
Мал. 10.11. Багатошарова конструкція монітора
Монітор являє собою багатошарову конструкцію (рис. 10.11), яка містить поляризатори, матрицю транзисторів, що управляють, кольорові фільтри, скляні пластини, між якими розміщені рідкі кристали.
Принцип дії ЖКМ (рис. 10.12) ґрунтується на ефекті поляризації. Спочатку світло проходить через перший поляризаційний фільтр (Поляризатор 1), який характеризується певним кутом поляризації. У ЖКМ встановлено ще один поляризатор (Поляризатор 2). Залежно від кута поляризації другого фільтра, світло буде повністю їм поглинатися (якщо кут поляризації другого фільтра перпендикулярний куту поляризації першого фільтра), або безперешкодно проходити (якщо кути збігаються). Плавна зміна кута поляризації світла, що проходить, дозволяє регулювати інтенсивність видимого (проходить) світла. Кут поляризації проходить світла змінюють за допомогою рідких кристалів. Їх орієнтація у просторі залежить від величини керуючого напруги, що подається на матрицю транзисторів.
Мал. 10.12. Принцип дії ЖКГ
Таким чином, змінюючи керуючу напругу кожному транзисторі матриці, можна варіювати просторове становище рідких кристалів у цій точці. Зміна просторового становища кристалів призводить до зміни кута поляризації світла у цій точці екрана (отже, і зміну інтенсивності світіння даної точки екрана).
Дискретна конструкція ЖКМ дозволяє в принципі обходитися без аналого-цифрового перетворення, тобто працювати безпосередньо з цифровими сигналами. Очевидно, що така конструкція перспективніша в порівнянні з пристроями, що працюють з аналоговими сигналами. Нагадаємо, що ЕПТ - аналоговий пристрій. Сигнали на пластинах, що відхиляють, і модуляторі є безперервними. Для управління роботою ЕПТ доводиться трансформувати цифровий сигнал, сформований ЕОМ, на аналоговий сигнал. Однак будь-яке цифро-аналогове перетворення пов'язане з виникненням спотворень та перешкод, ускладненням конструкції контролерів.
Сьогодні на озброєнні у переважної більшості користувачів настільних ПК складаються звичні миша та клавіатура. Ці пристрої введення вже давно довели свою життєздатність та є найбільш універсальними інструментами для більшості нині поширених завдань. Тим не менш, крім цих двох «стовпів», існує величезна кількість найрізноманітніших за конструкцією та за призначенням альтернативних пристроїв введення - популярних у певних груп користувачів або існуючих лише у вигляді кількох демонстраційних прототипів. Розгляд таких пристроїв і присвячений даний огляд.
Нетрадиційні клавіатури
здається, що принцип «краще «ворог хорошого» вже давно відкинуто за непотрібністю розробниками комп'ютерних клавіатур. Здавалося б, покращувати вже нема чого: методом спроб і помилок знайдено оптимальні розміри клавіш, схема їх розташування і т.д. Але виробники клавіатур постійно втілюють нові ідеї та пробують вельми незвичайні та сміливі технічні рішення. І мова в даному випадку йде зовсім не про такі косметичні заходи, як розміщення групи додаткових кнопок швидкого виклику (зараз це вже сприймається швидше як норма), а про набагато серйозніші конструктивні зміни.
Майже чотири роки тому з'явилися перші серійні моделі гнучких клавіатур. Одним з піонерів цього напрямку стала компанія Flexis, яка випустила клавіатуру FX100 для використання з безклавіатурними КПК. Як основний матеріал для виготовлення такої клавіатури використовується силікон, оскільки його властивості дозволяють виробу повністю відновлювати свою первісну форму навіть після тривалого зберігання в деформованому (складеному) вигляді. Крім того, силіконова клавіатура вийшла волого- та пилостійкою, що значно підвищило її надійність та довговічність, особливо при роботі в польових умовах. При сильному забрудненні поверхню клавіатури можна промити під струменем води під крана (зрозуміло, не забувши перед цим закрити інтерфейсний роз'єм). Ще одним позитивним моментом є надзвичайно малі товщина і вага всього 68 г при габаритах 85×250×4 мм. На відміну від багатьох моделей жорстких клавіатур, що випускаються для використання з КПК, Flexis не вимагає для роботи установки елементів живлення, отримуючи необхідний струм від самого пристрою.
В даний час Flexis випускає цілу серію гнучких клавіатур, призначених як для КПК (з універсальним інтерфейсом, що дозволяє підключатися до моделей різних виробників), так і настільних комп'ютерів і ноутбуків (з інтерфейсом USB). Гнучкі клавіатури також випускає компанія Plycon та деякі інші виробники.
Ще один цікавий напрямок «схрещування» клавіатур різних типів. Наприкінці минулого року компанія Creative випустила клавіатуру Prodikeys, у верхній частині якої розміщена звичайна 104-кнопкова комп'ютерна клавіатура, а в нижній – триоктавна музична з чутливими до сили натискання клавішами. Музичну секцію клавіатури (37 клавіш) можна закрити кришкою, що входить в комплект поставки, яка при роботі зі звичайною клавіатурою заодно виконує функцію підставки під зап'ястя. На додаток до музичних клавіш з лівого боку є два коліщатка MIDI-контролерів (керуючі транспонуванням та гучністю) та кнопка швидкого виклику музичного ПЗ.
Поки одні виробники збільшують кількість кнопок на клавіатурах, інші намагаються по можливості скоротити їхню кількість. Основна мета таких новацій – зменшити габарити клавіатури, зберігши зручність її використання. Експериментами у цій галузі активно займаються розробники невеликої американської компанії FrogPad. На створеній ними однойменній міні-клавіатурі (127?89?10 мм) є всього 15 основних повнорозмірних клавіш і 5 клавіш-модифікаторів. Конструкція FrogPad оптимізована для набору однією рукою і, незважаючи на малу кількість кнопок, дозволяє не лише вводити всі літери, цифри, знаки пунктуації, стандартні символи, а й використовувати функціональні та навігаційні клавіші. При цьому у користувача немає потреби натискати більше двох клавіш одночасно.
За твердженням розробників, за рахунок інтуїтивно зрозумілого принципу розташування клавіш освоїти набір тексту на FrogPad можна за 6-10 годин.
А завдяки невеликим розмірам цю клавіатуру можна використовувати під час роботи з настільними ПК, ноутбуками, кишеньковими та планшетними комп'ютерами (випускаються модифікації FrogPad з інтерфейсами USB та Bluetooth). В даний час поставляються версії FrogPad, адаптовані для набору англійською та японською мовами. Чи з'являться локалізовані версії FrogPad для інших мов поки невідомо: на відміну від звичайних клавіатур, які можна «локалізувати» за допомогою прозорих наклейок, для FrogPad буде потрібне серйозне доопрацювання програмного забезпечення.
Клавіатура, що проектується в дії. Можливо, у майбутньому подібні рішення набудуть широкого поширення в КПК.
Вершини мінімізації досягли творці так званої віртуальної клавіатури з компанії iBiz Technology, які вирішили взагалі обійтися без кнопок. Зображення клавіатури проектується за допомогою лазера на будь-яку рівну поверхню, а спеціальні датчики відстежують натискання пальців користувача на віртуальні кнопки. Цей пристрій розміром із запальничку важить приблизно 60 г. Як джерело автономного живлення використовується літій-іонний акумулятор, що забезпечує від 3 до 4 годин роботи без підзарядки.
Розроблено модифікації віртуальної клавіатури для різних моделей КПК, а також настільних ПК та ноутбуків. Пристрій готовий до запуску в серійне виробництво, а на сайті iBiz вже розпочато прийом попередніх замовлень. Постачання віртуальних клавіатур iBiz Technology мали розпочатися цієї весни, проте компанія зіткнулася з певними труднощами при пошуку партнера, готового надати свої виробничі потужності для серійного випуску цих пристроїв.
Трекболи
Нині про трекболи майже забули, проте не згадати про них не можна: по-перше, деякі моделі цих пристроїв випускаються і донині, а по-друге, для низки завдань, що потребують особливої точності (наприклад, архітектурних та конструкторських програм), трекболи підходять набагато краще, ніж миші.
Якщо абстрагуватися від деталей, то трекбол є класичною мишою 1 , перевернутою догори «черевцем». Відповідно і управління ним здійснюється не переміщенням самого маніпулятора (як у випадку традиційної миші), а обертанням кульки в потрібному напрямку за допомогою пальців або задньої сторони долоні.
У діаметрі кулька трекболу значно більша за аналогічний елемент миші, але, як правило, легше. Завдяки цьому трекболи забезпечують можливість більш точного керування порівняно з мишами. Крім того, для розміщення трекболу потрібно значно менше місця, ніж для миші, оскільки в процесі роботи його не потрібно переміщати по столу. До речі, за рахунок цього знижується навантаження на м'язи руки і значно зменшується ризик появи пов'язаних із цим професійних захворювань. Ще одна перевага трекболу - можливість повноцінного управління навіть у тому випадку, якщо маніпулятор знаходиться не на столі, а прямо в руках користувача (це може стати в нагоді, зокрема, для управління електронною презентацією).
На відміну від мишей, різні моделі трекболів можуть суттєво відрізнятися за конструктивним виконанням. У трекболах традиційної конструкції кулька розташовується по центру маніпулятора, і в такому положенні її можна прокручувати вказівним, середнім і безіменним пальцями або задньою стороною долоні. Втім, сьогодні можна зустріти найнесподіваніші і часом дуже спірні конструкції: кулька може бути зміщена убік або розташована збоку (під великим або під безіменним і вказівним пальцями).
Як і в мишах, практично у всіх сучасних моделях трекболів використовуються оптичні сенсори – це дозволяє уникнути проблем, пов'язаних із втратою працездатності маніпулятора при забрудненні кульки. А крім успадкованих від мишей двох основних кнопок, сучасні моделі трекболів часто оснащуються додатковими органами управління коліщатком прокручування і додатковими клавішами.
1 У даному контексті йдеться про механічні та оптико-механічні моделі мишей, основним елементом конструкції яких була гумова кулька, що приводить в рух осі датчиків переміщення.
Графічні планшети
Для роботи з багатьма графічними програмами миша часто виявляється надто грубим і незручним інструментом, що помітно обмежує потенційні можливості цих продуктів. Якщо говорити більш предметно, то миша традиційної конструкції не дозволяє отримати необхідну точність позиціонування і (що ще суттєвіше) не здатна сприймати зміну тиску (натиску), що, у свою чергу, не дає можливості використовувати традиційну техніку малювання олівцем і пензлем. Щоб переконатися в цьому, можна провести нескладний експеримент: спробуйте накреслити мишею свій автограф у вікні будь-якого графічного редактора в переважній більшості випадків результат виходить дуже далеким від бажаного.
Для повноцінної роботи з графічними програмами були створені спеціальні пристрої графічні планшети, або, як їх ще іноді називають, дигітайзери. Планшети працюють зі спеціальними інструментами - пір'ям (стилусами) і маніпуляторами, що нагадують мишу. Перші моделі подібних пристроїв були дуже недешевими і призначалися головним чином для професійного застосування в системах комп'ютерної графіки та автоматизованого проектування.
Якісний стрибок у розвитку дігітайзерів стався багато в чому завдяки зусиллям розробників Wacom. Саме вони першими створили планшет, чутливий до сили натискання стілусу, а також планшет із бездротовим пером.
Wacom Volito - недорогий графічний планшет з бездротовими безбатаречним пером і мишею
Завдяки появі подібних пристроїв митці отримали можливість використовувати традиційну техніку роботи з вугіллям, олівцем та фарбами для створення робіт на комп'ютері. Потім з'явилися і моделі з бездротовим безбатарієчним пером, що отримує живлення безпосередньо від активної зони планшета.
Наприкінці 90-х років на ринку стали з'являтися бюджетні моделі графічних планшетів, орієнтованих на непрофесійний ринок (головним чином користувачів домашніх ПК), і сьогодні придбати недорогий графічний планшет може практично будь-який власник домашнього комп'ютера. Крім того, останнім часом збільшується кількість малогабаритних моделей планшетів, орієнтованих на офісне застосування (подібні моделі часто комплектуються програмами розпізнавання рукописного тексту).
Останнім часом стає дедалі більше графічних планшетів, орієнтованих працювати з офісними додатками
Нині продукція Wacom становить близько 80% ринку графічних планшетів. Крім того, на російському ринку представлені і пристрої, що випускаються компаніями KYE Systems (Genius) та Aiptek.
Wacom Cintiq 18sx «гібрид» 18-дюймового РК-монітора та професійного графічного планшета
У 1998 році Wacom представила концептуально новий продукт - РК-дисплей, поєднаний з графічним планшетом. У порівнянні з графічними планшетами традиційної конструкції такий пристрій є більш зручним, оскільки дозволяє малювати прямо на екрані майже так само, як на папері або на полотні. Щоправда, через високу ціну подібні пристрої не набули широкого поширення.
В даний час Wacom випускає дві моделі дисплеїв-планшетів під назвою Cintiq на базі 15-дюймових (1024?768) і 18,1-дюймових (1280?1024) ЖК-дисплеїв. Ці пристрої можна підключати як до аналогового (VGA), так і цифрового (DVI-D) виходу відеоадаптера, а для введення інформації в комп'ютер передбачені послідовний порт і USB.
Варто згадати і про те, що намагалися створити такий стілус, яким можна було б користуватися взагалі без планшета. Так, у лінійці пристроїв введення, що випускаються компанією Logitech, є цифрова ручка io Personal Digital Pen. Цей пристрій виглядає як звичайна авторучка і дозволяє писати чорнилом на звичайному папері, а захований усередині корпусу датчик відстежує траєкторію руху пера по паперу і зберігає її у вбудованій пам'яті, що містить вміст до 40 рукописних сторінок.
Підзаряджання io Personal Digital Pen та копіювання записаних у пам'ять пристрою малюнків на ПК здійснюється за допомогою спеціального кредла, що підключається до USB-порту. Програмне забезпечення, яке встановлюється на комп'ютері, дозволяє розпізнавати рукописний текст та редагувати його в електронному вигляді.
Ручні сканери
Як не дивно, ручні сканери і досі залишаються в арсеналі користувачів ПК, хоча, звичайно, сучасні представники цього виду пристроїв мають мало спільного з ручними сканерами, що випускалися на початку 90-х років.
Ручні сканери C-Pen призначені для рядкового введення текстових та числових даних із різних непрозорих оригіналів: книг, роздруківок, журналів, газет тощо. Це дуже зручний інструмент для тих, хто працює з великими обсягами друкованих матеріалів, вибираючи окремі цитати, числові дані, адреси тощо. Для того щоб ввести окремий рядок, слово або символ, не потрібно сканувати всю сторінку досить просто провести наконечником сканера по потрібній ділянці тексту, як це робиться при виділенні фрагментів тексту маркером.
Ручний сканер C-Pen 10 дозволяє вводити текстову інформацію з різних оригіналів
Сканер C-Pen 10 підключається до комп'ютера через інтерфейс USB, від порту якого він одержує необхідне роботи електроживлення. За габаритами (122?19?23 мм) ця модель цілком порівнянна зі звичайним маркером. Розмір області введення становить 7,2?5,5 мм, а роздільна здатність сканування близько 400 ppi. Характеристики C-Pen 10 дозволяють використовувати його для введення друкованого тексту, набраного кеглем від 5 до 22 пунктів з максимальною швидкістю 15 см/с. У комплекті зі сканером постачається спеціальне програмне забезпечення під ОС Windows, що дозволяє здійснювати автоматичне розпізнавання цифр та текстів 23 мовами.
У поєднанні з спеціальним килимком C-Pen 10, що входить у комплект поставки, можна використовувати і як маніпулятор (замість миші або сенсорної панелі). На килимку є 10 областей, що виконують функції клавіш швидкого доступу.
Модель C-Pen 600mx фактично є спеціалізованим міні-комп'ютером з обробки текстових даних і дозволяє розпізнавати текст в автономному режимі. Крім скануючого вузла, C-Pen 600mx оснащений монохромним графічним РК-дисплеєм, універсальним органом управління (котим, що коливається) і інфрачервоним інтерфейсом. Таким чином, C-Pen 600mx дозволяє сканувати та автоматично розпізнавати текст (на відміну від C-Pen 10, дана операція проводиться усередині самого пристрою), зберігати розпізнані текстові фрагменти у внутрішній пам'яті, обмінюватися різними текстовими даними з настільними, портативними та кишеньковими ПК, а також розпізнавати літери та цифри, «написані» користувачем за допомогою C-Pen. Крім того, C-Pen 600mx можна використовувати і як кишеньковий перекладач: для цього необхідно лише завантажити з Web-сайту виробника словникові бази потрібної мови.
Інтерактивні сенсорні екрани
Інтерактивні сенсорні екрани дозволяють значно розширити функціональні можливості дисплейних панелей з великим розміром екрану, що використовуються у навчальних закладах, прес-центрах, виставках і т.д. Сенсорний екран із прозорою чутливою до натискання поверхнею монтується безпосередньо на корпус рідкокристалічної або плазмової дисплейної панелі. Широкий асортимент інтерактивних сенсорних екранів під маркою SmartBoard для дисплейних панелей різних виробників випускає компанія Smart Technologies.
Сенсорні екрани дозволяють значно розширити функціональність дисплейних панелей із великими розмірами екранів
Встановивши сенсорний екран SmartBoard на дисплейній панелі та підключивши його до комп'ютера, можна керувати переміщенням курсору за допомогою пальця (вказуючи на потрібну точку екрана). Для того щоб акцентувати увагу аудиторії на певній частині зображення або тексту, передбачені спеціальні маркери, розташовані на спеціальній підставці (Pen Tray). За допомогою маркерів на екрані можна малювати лінії, зафарбовувати області та наносити рукописні написи. Елементи, що наносяться, виникають безпосередньо на екранному зображенні, що дозволяє при необхідності зберегти або роздрукувати поточну картинку з внесеними позначками. Для видалення непотрібних ліній або написів у розпорядженні користувача є спеціальний інструмент «ластик».
Важливою складовою сенсорного екрану є спеціалізоване програмне забезпечення. У налаштуваннях програми можна задати колір і товщину лінії для кожного з використовуваних маркерів, а також активувати режим підкреслення тексту (у цьому випадку літери відображаються поверх лінії, що проводиться маркером). Крім того, пакет програм включає програми, що реалізують режими віртуальної клавіатури та розпізнавання рукописного тексту.
Однією з безперечних достоїнств інтерактивних сенсорних екранів є легкість їх освоєння зазвичай для навчання досить кількох хвилин, завдяки чому працювати з ними можуть навіть люди, що зовсім не знають комп'ютера.
Ігрові маніпулятори
Якщо оцінювати рівень популярності різних видів альтернативних пристроїв введення, то, мабуть, головними претендентами на верхню позицію будуть ігрові маніпулятори. У міру розвитку таких ігрових жанрів, як симулятори різних транспортних засобів, стало ясно, що використання традиційних клавіатури та миші в принципі не дозволяє забезпечити належну зручність та гнучкість управління ігровим процесом. Внаслідок цього з'явилися цілі класи спеціалізованих ігрових маніпуляторів, конструкція яких оптимізована відповідно до особливостей ігор того чи іншого виду. Мабуть, однією з найважливіших подій, які вплинули в розвитку пристроїв цього класу, стала поява у 1995 року технології зворотного тактильного зв'язку (докладніше про неї розказано у врізанні).
Зворотній тактильний зв'язокРозглядаючи сучасну індустрію ігрових маніпуляторів, неможливо не торкнутися теми зворотного тактильного зв'язку (force feedback). Основна мета, яку переслідували розробники механізмів зворотного тактильного зв'язку для ігрових маніпуляторів, надати ігровому процесу велику реалістичність і захоплюючість. До двох основних каналів, через які користувач сприймає віртуальний простір, тобто до слуху і зору, додається третій дотиковий. Для повноцінної реалізації функцій зворотного тактильного зв'язку необхідні два основні компоненти: по-перше, спеціальні механічні приводи всередині маніпуляторів, а по-друге, уніфікований набір команд (API), за допомогою якого ігрові програми керуватимуть активними механізмами маніпуляторів. У 1995 році силами розробників корпорації Immersion були створені обидва цих компоненти - технологія TouchSense (на основі якої реалізована апаратна частина активних маніпуляторів) та API під назвою I-Force. Згодом I-Force став найпоширенішим API зворотного тактильного зв'язку для ігрових маніпуляторів комп'ютерів на платформі РС, оснащених рухомими органами управління (джойстиками, кермами, штурвалами і т.п.). Неабиякою мірою цьому сприяла тісна співпраця Immersion і Microsoft: удосконалена версія цього API (I-Force 2.0) була включена до складу DirectX 5 і зберігалася у наступних версіях DirectX.
TrustMaster Top Gun AfterBurner Force Feedback - "авіаційний" джойстик з повною підтримкою ефектів зворотного тактильного зв'язку За допомогою команд I-Force можна реалізувати керування трьома різними видами тактильних впливів:
Варто зазначити, що технологія TouchSense дозволяє реалізувати ефекти зворотного тактильного зв'язку в різних маніпуляторах як в ігрових, так і в звичайних (наприклад, в мишах). Залежно від можливостей, що підтримуються маніпулятором, всі пристрої, оснащені механізмом зворотного тактильного зв'язку, можна розділити на три класи:
Logitech WingMan RumblePad - геймпад з підтримкою віброефектів Перший джойстик з механізмом зворотного тактильного зв'язку випустила 1996 року компанія СН. Протягом двох наступних років практично всі провідні виробники ігрових маніпуляторів ліцензували технологію TouchSense та розпочали випуск ігрових маніпуляторів, оснащених механізмом зворотного тактильного зв'язку. У міру поширення подібних пристроїв почало зростати і кількість ігор з підтримкою force feedback. Сьогодні на прилавках комп'ютерних магазинів можна знайти величезну кількість найрізноманітніших ігрових маніпуляторів, які мають механізм зворотного тактильного зв'язку. Засоби, що є в розпорядженні розробників, дозволяють використовувати тактильні впливи не тільки в іграх, але і при роботі з широким спектром додатків: офісними програмами, flash, Інтернет-браузерами і т.д. |
||
Використання механізмів зворотного тактильного зв'язку викликало значні зміни у внутрішньому пристрої ігрових маніпуляторів. По-перше, в них з'явилися електродвигуни через спеціальні приводи, що впливають на органи управління і корпус маніпулятора для створення «силових» ефектів. По-друге, для керування роботою електроприводів (що вимагає обробки в реальному часі великого потоку інформації, що надходить як від комп'ютера, так і від датчиків органів управління) стали використовувати спеціалізований процесор, що вбудовується безпосередньо в корпус маніпулятора. Таким чином, ігрові маніпулятори, які спочатку були досить примітивними конструкціями, побудованими на основі декількох пасивних елементів, за дуже короткий час перетворилися на складні електронні пристрої, оснащені власними мікропроцесорами.
Джойстики
Джойстики класичної конструкції, тобто виконані у вигляді вертикального важеля стали першим масовим видом комп'ютерних ігрових маніпуляторів. Найбільш популярні подібні джойстики у шанувальників авіаційних симуляторів та інших ігор, пов'язаних із керуванням різноманітними літальними апаратами.
Logitech WingMan Force 3D - джойстик класичної конструкції з механізмом зворотного тактильного зв'язку
З моменту своєї появи джойстики пройшли кілька етапів еволюції, і сьогодні у продажу можна зустріти як зовсім прості, так і вельми хитромудрі конструкції, оснащені механізмами зворотного тактильного зв'язку і забезпечені рукоятками найхимерніших форм. Деякі виробники експериментують зі «схрещуванням» маніпуляторів різних класів: наприклад, Saitek SP550 Pad & Stick Fusion є оригінальним поєднанням класичного джойстика і геймпада.
В даний час випускається чимало моделей спеціалізованих авіаційних джойстиків, виконаних у вигляді органів управління реально існуючих моделей літаків (зокрема, TrustMaster HOTAS Cougar копіює органи управління американського військового літака F-16). Такі маніпулятори оснащуються додатковою рукояткою керування двигуном (Throttle), яка в деяких випадках виконана в окремому корпусі та при необхідності може від'єднуватися від основного модуля.
TrustMaster HOTAS Cougar - точна копія органів управління літака F-16
Останнім часом у шанувальників авіаційних симуляторів стають все популярнішими моделі джойстиків, оснащені механізмом зворотного тактильного зв'язку. Як найбільш яскравий приклад можна навести TrustMaster Top Gun AfterBurner Force Feedback, що має знімний блок з рукояткою керування двигуном. Механізм зворотного тактильного зв'язку даного пристрою реалізований за технологією Immersion TouchSense: два потужні електродвигуни, розміщені всередині джойстика, імітують вібрації корпусу літака, аеродинамічний навантаження на елементи управління, удари при зіткненнях, поштовхи при запуску ракет та інші ефекти.
Геймпади
Ігрові планшети, або, як їх найчастіше називають, геймпади (gamepad), прийшли у світ комп'ютерних аксесуарів із спорідненої сфери телевізійних ігрових приставок. Типовий геймпад є компактним блоком з розміщеними на ньому кнопками. Завдяки меншій (порівняно зі стандартною комп'ютерною клавіатурою) кількості кнопок та особливої форми корпусу, геймпадом зручно користуватися тримаючи його в руках.
TrustMaster Firestorm Digital 2 Геймпад традиційної конструкції
З розвитком геймпадів їх конструкція поступово ускладнювалася. Поряд із звичайними для даного класу маніпуляторів клавішами згодом стали з'являтися й інші органи управління. Так, в сучасних моделях геймпадів широко поширений міні-джойстик - невеликий чотирипозиційний покажчик, що коливається, яким можна керувати за допомогою одного пальця. У продажу можна зустріти моделі геймпадів, оснащені як одним, так і двома міні-джойстиками.
На деяких моделях геймпадів встановлюються багатопоказові плоскі покажчики. Функціонально вони схожі з міні-джойстиками, але виконані у вигляді плоскої клавіші, що хитається, що дозволяє в залежності від конструкції сприймати натискання в чотирьох або восьми напрямках.
У ряді моделей сучасних геймпадів (наприклад, Logitech WingMan RumblePad) передбачені навіть повзункові регулятори, що дозволяють плавно змінювати значення асоційованих з ними параметрів.
Експериментують виробники та c нетрадиційними способами управління. Так, у ряді моделей геймпадів (як правило, в їх назві є слово tilt) застосовуються спеціальні датчики (акселерометри), що дозволяють реєструвати нахили корпусу маніпулятора в чотирьох напрямках (вперед, назад, вліво і вправо). Як приклади подібних пристроїв можна навести Gravis Destroyer Tilt та Saitek P2000 Tilt Pad. Щоправда, подібні рішення поки що не набули широкого поширення.
Випускаються також моделі геймпадів з механізмом зворотного тактильного зв'язку, але в більшості з них реалізовано підтримку лише обмеженого набору тактильних впливів, а саме віброефектів (rumble feedback).
Belkin Nostromo SpeedPad n52 Геймпад, що доповнює мишу і призначений для лівої руки
Крім безлічі геймпадів, виконаних у вже звичному корпусі «дворогої» форми, випускаються і вельми оригінальні конструкції. Наприклад, цього року компанія Belkin представила пристрій під назвою Nostromo SpeedPad n52, призначений для використання разом із комп'ютерною мишею. Конструкція цього геймпада, що встановлюється на поверхню столу, розрахована під ліву руку. Nostromo SpeedPad n52 забезпечений десятьма «клавіатурними» кнопками, розміщеним під великим пальцем плоским восьмипозиційним покажчиком, а також коліщатком, що обертається.
TrustMaster Tacticalboard - геймпад для любителів стратегічних ігор
Донедавна виробники ігрових маніпуляторів не удостоювали своєю увагою любителів стратегічних ігор. Але цю прогалину заповнила компанія TrustMaster, яка створила спеціалізований стратегічний геймпад під назвою Tacticalboard. Він оснащений 42 клавішами, для зручності користувачів забарвленими у різні кольори та розподіленими по кількох функціональних групах.
Рулі та педалі
Помітну частину комп'ютерних ігор, що випускаються нині, складають автосимулятори - згадайте хоча б торішній тріумф Need for Speed: Underground або млосне очікування нової версії Colin McRae Rally. Тому не дивно, що з кожним роком зростає кількість ігрових маніпуляторів, виконаних у вигляді інструментів керування наземних транспортних засобів рулів і педалей. В даний час найбільшим попитом користуються керма з механізмом зворотного тактильного зв'язку.
Крім власне керма у більшості моделей маніпуляторів даного класу передбачені підрульові важелі (одна або дві пари). Найчастіше ці інструменти керування являють собою звичайні перемикачі (звичайно використовуються для управління КПП), проте в деяких моделях маніпуляторів (наприклад, TrustMaster F1 Force Feedback Racing Wheel) підрульові важелі дозволяють плавно змінювати значення асоційованих з ними параметрів - в цьому випадку їх можна використовувати замість педалей акселератора та гальма.
Кермо-маніпулятор з підважними важелями та важелем КПП (праворуч), що працює в секвентальному режимі
Менш поширений орган управління важіль перемикання передач, який може бути встановлений безпосередньо на блоці керма або виконаний у вигляді окремого модуля. У більшості моделей маніпуляторів важіль відхиляється у двох напрямках, дозволяючи здійснювати лише секвентальне (послідовне) перемикання передач. Однак у ряді дорогих моделей автомобільних маніпуляторів передбачена можливість довільного перемикання передач за звичною для дорожніх машин Н-подібною схемою. Наприклад, крім базового комплекту маніпулятора Act Labs Force RS можна придбати окремий блок RS Shifter, що дозволяє здійснювати перемикання передач як у довільному порядку (за Н-подібною схемою), так і в секвентальному режимі.
Додатковий блок RS Shifter, що випускається Act Labs, дозволяє керувати перемиканням передач за звичною для дорожніх автомобілів Н-подібною схемою.
Що стосується педалей, то переважна більшість автомобільних маніпуляторів комплектується підлоговою платформою з двома педалями (за замовчуванням - акселератор і гальмо). Для поціновувачів абсолютного реалізму випускаються комплекти, оснащені трьома педалями, причому третю педаль роблять знімною, щоб маніпулятор можна було використовувати в іграх, що не підтримують функцію управління зчепленням. Однак за такі вишукування доводиться викладати вельми значну суму, і до того ж не можна не враховувати той факт, що можливість повноцінного керування зчепленням є лише у дуже обмеженої кількості автосимуляторів.
Поряд з автомобільними маніпуляторами, що займають домінуючі позиції, останнім часом у даному класі розвивається і так званий мотоциклетний напрямок. Кількість моделей таких кермів поки що значно поступається автомобільним маніпуляторам, проте їх можна знайти в деяких вітчизняних комп'ютерних салонах. Як приклад мотоциклетного керма можна навести маніпулятор Thrustmaster FreeStyler Bike, що дозволяє сприймати не тільки поворот керма, а й нахил верхньої частини корпусу щодо основи. На кермі FreeStyler Bike є одна ручка, що обертається, і два важелі. Передбачені і набагато звичніші органи управління 11 кнопок і плоский чотирипозиційний покажчик.
На шляху до тривимірного інтерфейсу
За неофіційною інформацією, вже в наступній версії ОС Windows будуть використані елементи тривимірного інтерфейсу. Подібні чутки походять від розробників операційних систем для мобільних пристроїв. Природно, що для комфортного використання таких нововведень знадобиться серйозна модернізація пристроїв введення, і роботи в цьому напрямі вже ведуться.
Цілком можливо, що однією з основних технологій майбутнього стане розпізнавання жестів. Найдоступніші сьогодні пристрої, що дозволяють реалізувати розпізнавання жестів на ПК, це Web-камери. У ряді сучасних ігрових програм вже реалізовані можливості зміни зони перегляду в залежності від положення голови користувача, а також введення деяких команд за допомогою жестів. Втім, цілком імовірно, що незабаром з'являться й інші, більш надійні та зручні у використанні «уловлювачі жестів».
Так, в одній із лабораторій Массачусетського технологічного інституту ведуться роботи зі створення маніпулятора, здатного реєструвати переміщення у трьох вимірах. Крім реєстрації поточних координат у тривимірному просторі за допомогою такого маніпулятора можна буде розпізнавати жести і за допомогою спеціалізованого програмного забезпечення перетворювати їх на ті чи інші команди.
А в дослідному підрозділі компанії Toshiba розроблено незвичайний пульт дистанційного керування побутовими приладами. Цей пульт розміром з пейджер кріпиться на зап'ястя і завдяки наявності акселерометрів (датчиків прискорення) дозволяє керувати технікою за допомогою жестів (всього розпізнається дев'ять типів жестів). Наприклад, вказавши на той чи інший пристрій рукою, можна увімкнути або вимкнути його, а рухами руки вгору або вниз можна відрегулювати певні параметри (наприклад, бажану температуру повітря під час керування кондиціонером).
До комп'ютера можна підключати додаткові пристрої.
Пристрої виведення комп'ютера
Пристрої введення комп'ютера
 |
Це мікрофон. З мікрофону комп'ютер вводитьзвук у пам'ять. Мікрофон – це пристрій введення. |
 |
Це сканер. Сканер дозволяє комп'ютеру вводититексти та малюнки з паперу в пам'ять. Сканер – це пристрій введення. |
 |
Це джойстик. Джойстик - пристрій введення команд, добре знайомий любителям комп'ютерних ігор. Джойстик зручно керувати героями ігор на екрані комп'ютера. |
Пристрої введення та виведення
Інформацію можна вводити в комп'ютер із лазерного диска. І навпаки, записувати на диск. Введення та виведення інформації з диска комп'ютер виконує за допомогою дисководу.
Це - флеш-накопичувач (або просто флешка):
Флешку легко вставити в гніздо комп'ютера:
У флешки є пам'ять, з якої комп'ютер може вводитиінформацію. На згадку флешки комп'ютер може виводитиінформацію.
Флешка - це пристрій введення та виведення.
А пам'ять флешки – це пристрій зберігання інформації:
До комп'ютера можна підключити верстат на заводі. І тоді виробництво продукту відбувається без участі людини.
Верстат - це також пристрій введення та виведення.
З комп'ютера до верстата надходять команди (виводяться з комп'ютера).
До комп'ютера надходить інформація про хід роботи верстата (вводиться в комп'ютер).
Нижче на малюнку показано вишивальний верстат, яким керує комп'ютер.
 Фотокамера  Відеокамера |
Фотокамера та відеокамера мають всередині картку пам'яті для зберігання відзнятого матеріалу. Комп'ютер може вводитиінформацію з картки пам'яті такого пристрою та, навпаки, записувати інформацію на картку пам'яті ( виводити). Виходить, що фотокамера та відеокамера для комп'ютера – це пристрої введення та виведення. А пам'ять камери – це пристрій зберігання інформації. |
Пристроєм введення та виведення для комп'ютера є і мобільний телефон:
- Пристрій виведення- На нього інформація виводитьсяіз комп'ютера (монітор, принтер, колонки, навушники).
- Пристрій введення- З нього інформація вводитьсякомп'ютер (миша, клавіатура, мікрофон, сканер, джойстик).
- Пристрій введення та виведення- На нього інформація виводитьсята з нього інформація вводиться(дисковод, флешка, фотокамера, відеокамера, телефон, верстат із комп'ютерним керуванням).
