Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Информатика arrow Информатика 2015

4.2.7. Устройства вывода информации

После введения пользователем исходных данных компьютер должен их обработать в соответствии с имеющейся программой и вывести полученные результаты для восприятия их оператором или для использования автоматическими устройствами.

Выводимая информация может отображаться на экране мони тора, печататься на бумаге с помощью принтера или плоттера, воспроизводиться в виде звуков с помощью акустических колонок или головных телефонов, регистрироваться в виде тактильных ощущений (технология виртуальной реальности), распространяться в виде управляющих сигналов (устройства автоматики), передаваться в виде электрических сигналов по сети.

Наиболее распространенными устройствами вывода информации являются мониторы (дисплеи). Мониторы для формирования изображения используют электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) или жидкокристаллические матрицы.

Существуют мониторы, основанные на других физических принципах: плазменные, люминесцентные и др.

Например, мониторы, изготовленные по технологии FED (Field Emission Display) базируются на эффекте создания эмиссии по всей поверхности экрана. В отличие от ЭЛТ источником электронов является не отдельная точка (электронная пушка), а целая излучающая поверхность. Облучение производится через маску, в которой число отверстий равно числу пикселей. За счет такой конструкции удастся получить яркость изображения такую же, как у мониторов с ЭЛТ, а габариты (толщину) — как у жидкокристаллических мониторов.

Перспективной считается новая технология изготовления мониторов — OLED (Organic Light Emitting Diodes). Конструкция этих мониторов основана на использовании светоизлучающих диодов.

Принтеры, в зависимости от порядка формирования изображения, подразделяются на последовательные, строчные и страничные. Принадлежность принтера к той или иной ipynrie зависит от того, формирует ли он на бумаге символ за символом или сразу всю строку, а то и целую страницу.

По физическому принципу действия принтеры делятся на следующие типы: термографические, лепестковые (ромашковые), матричные (игольчатые), струйные и лазерные.

Конструкция первых трех типов принтеров морально устарела, и они практически уже нс используются.

В матричных принтерах изображение формируется из точек ударами иголок по красящей ленте. Под действием управляющих сигналов, поступающих на электромагниты, иголки «выколачивают» краску из ленты, оставляя следы на бумаге. В зависимости от конструкции печатающая головка матричною принтера может иметь 9, 18 или 24 иголки. Все символы формируются из отдельных точек.

Печатающие головки струйных принтеров вместо иголок содержат тонкие трубочки — сопла, через которые на бумагу выбрасываются капельки чернил. Печатающая головка струйного принтера содержит от 12 до 64 сопел, диаметры которых тоньше человеческого волоса.

Известно несколько принципов действия струйных печатающих головок.

В одной из конструкций на входном конце каждого сопла расположен маленький резервуар с чернилами. Позади резервуара располагается нагреватель (тонкопленочный резистор). Когда резистор нагревается проходящим по нему током до температуры 500 °С, окружающие его чернила закипают, образуя пузырек пара. Этот расширяющийся пузырек выталкивает из сопла капли чернил диаметром 50— 85 мкм со скоростью около 700 км/ч.

В другой конструкции печатающей головки источником давления служит мембрана, приводимая в движение пьезоэлектрическим элементом. Подача электрического напряжения на пьезоэлемент вызывает его деформацию, которая используется для распыления чернил.

Во всех конструкциях принтеров электромеханические устройства перемещают печатающие головки и бумагу таким образом, чтобы печать происходила в нужном месте.

В лазерных принтерах используется электрографический принцип создания изображения. Процесс печати включает в себя формирование невидимого рельефа электростатического потенциала в полупроводниковом слое барабана с последующей его визуализацией. Визуализация (проявление) осуществляется с помощью частиц сухого порошка — тонера, наносимого на бумагу. Наиболее важными частями лазерного принтера являются полупроводниковый барабан, лазер и прецизионная онтико-механическая система, перемещающая луч.

Лазер генерирует тонкий световой луч, который, отражаясь от вращающегося зеркала, формирует электронное изображение на светочувствительном полупроводниковом барабане.

Поверхности барабана предварительно сообщается некоторый статический заряд. Для создания электростатического заряда используется сетка или тонкий провод. При подаче на провод высокого напряжения возникает коронный разряд, в результате которого вокруг провода появляется ионизированная область пространства. За счет коронного разряда поверхность барабана равномерно заряжается.

Для получения изображения на барабане лазер должен включаться и выключаться в соответствии с формируемым изображением, что обеспечивается схемой управления. Управляющие сигналы поступают из ЭВМ в соответствии с хранящимся в памяти изображением. Вращающееся зеркало служит для разворота луча лазера в строку, формируемую на поверхности барабана.

Когда луч лазера попадает на предварительно заряженный полупроводниковый барабан, заряд «стекает» с освещенной поверхности. Таким образом, освещаемые и нсосвещаемые лазером участки барабана имеют разный заряд. В результате сканирования всей поверхности полупроводникового барабана на нем создается скрытое (электронное, не видимое для человека) изображение.

Поворот барабана на новую строку осуществляет прецизионный шаговый двигатель. Это смещение определяет разрешающую способность принтера и может составлять, например, 1/300, 1/600 или 1/1200 дюйма.

На следующем этапе работы принтера происходит проявление изображения, то есть превращение скрытого электронного изображения в видимое изображение. При проявлении изображения используется следующее физическое явление. Заряженные частицы тонера притягиваются только к тем местам барабана, которые имеют противоположный заряд но отношению к заряду тонера.

Когда видимое изображение на барабане построено, и он покрыт тонером в соответствии с изображением оригинала, подается лист бумаги, заряженный таким образом, что тонер с барабана притягивается к бумаге. Прилипший порошок закрепляется на бумаге за счет нагрева частиц тонера до температуры плавления. В результате этого формируется водоупорный отпечаток.

Цветные лазерные принтеры формируют изображение, последовательно нанося голубой, пурпурный, жёлтый и чёрный тонеры на фоточувст- вительный барабан (цветовая модель CMYK).

В четырехнроходном цветном принтере скорость печати существенно меньше, чем у черно-белого принтера. В однопроходном цветном принтере четыре картриджа с тонером установлены в одной плоскости друг за другом, каждый рядом со своим бараном. Все цвета наносятся за один проход вместо четырех, поэтому скорость формирования изображения повышается.

Кроме лазерных принтеров, существуют так называемые LED- принтеры (Light Emitting Diode), которые получили свое название из-за того, что полупроводниковый лазер в них заменён «гребёнкой» (линейкой) светодиодов. В этом случае нс требуется сложная механическая система вращения зеркала. Изображение одной строки на полупроводниковом барабане формируется одновременно.

В табл. 1 приведены ориентировочные характеристики принтеров различной конструкции.

Таблица 1

Характеристики

Тип принтера

Матричный

Струйный

Лазерный

Разрешающая способность, dpi

60- 240

300- 720

300-1200

Производительность (листов А4 в минуту)

2

1-8

4-16

Плоттеры (или 1рафоностроители) — устройства вывода графической информации. Плоттеры используют для оформления больших плакатов, чертежей, географических карт, эскизов печатных плат, диаграмм, гистограмм, рекламных баннеров.

Работа плоттера основана на механических и немеханических способах вывода графической информации. При механическом способе применяются карандаши, перья с чернилами. Аналогично принтерам в немеханических графопостроителях применяются термический, матричный, струйный и лазерный способы печати.

Вывод звуковой информации осуществляется с помощью акустических колонок и головных телефонов, которые подключаются через специальный адаптер (контроллер, звуковую плату).

Существует несколько способов воспроизведения звуков (в частности, музыкальных произведений). Частотный способ (FM-синтез) воспроизведения звука основан на имитации звука реальных инструментов, а табличный способ (wave-table- синтез) оперирует записанными в памяти звуками реальных инструментов.

Частотный синтез основывается на том, что для получения какого-либо звука используются математические формулы (модели), которые описывают спектр частот конкретного музыкального инструмента. Звуки, получаемые но этой технологии, характеризуются металлическим оттенком.

Волновой синтез основан на использовании цифровой записи реальных инструментов, так называемых семплов (samples). Семплы — это образцы звучания различных реальных инструментов, хранящиеся в памяти звуковой карты.

При воспроизведении звуков по технологии волновою синтеза пользователь слышит звуки реальных инструментов, поэтому создаваемая звуковая картина ближе к естественному звучанию инструментов.

Семплы могут храниться двумя способами: либо постоянно в ПЗУ, либо загружаться в оперативную память звуковой карты перед их использованием. Существует большой набор разнообразных семплов, что позволяет формировать практически бесконечное разнообразие звуков.

Рассмотрим конструкцию жидкокристаллического монитора (ЖКМ).

В ЖКМ используется физический эффект изменения пространственною положения молекул кристаллов иод действием электрического поля. При этом жидкие кристаллы выполняют как бы роль заслонок (клапанов). При одних значениях управляющих сигналов заслонки открываются и пропускают свет. При других значениях управляющих сигналов свет через жидкие кристаллы не проходит. В ЖКМ изображение формируется из большого числа точек (пикселей), которые образуют прямоугольную матрицу, причём управление процессом формирования изображения идёт цифровым способом. В ЖКМ одновременно изменяется свечение всех элементов целой строки матрицы.

Матрица ЖКМ (Liquid Crystal Display, LCD) сделана из вещества, находящегося в жидком агрегатном состоянии, но обладающего свойствами кристаллов. Под действием электрическою поля жидкие кристаллы изменяют свою пространственную ориентацию (поворачиваются) и этим варьируют интенсивность проходящего света.

Монитор представляет собой многослойную конструкцию, которая содержит поляризаторы 1 и 2 (см. рисунок), матрицу управляющих транзисторов, цветные фильтры, стеклянные пластины, между которыми размещены жидкие кристаллы.

Цветное изображение формируется за счёт использования фильтров трёх цветов (RGB). В цветных ЖКМ используется известный психофизический эффект: комбинация красного, синего и зелёного цветов в разных пропорциях позволяет получить любой цвет или цветовой оттенок.

Источник света (лампа) в ЖКМ располагается за экраном (за матрицей). Заметим, что жидкокристаллический экран порой называют панелью. Изменяя электрическое напряжение на отдельных элементах матрицы (транзисторах), можно управлять степенью прохождения света от источника к наблюдателю.

Принцип действия ЖКМ основан на эффекте поляризации. Вначале свет проходит через первый поляризационный фильтр (Поляризатор 1), который характеризуется определённым углом поляризации. В ЖКМ установлен ещё один поляризатор (Поляризатор 2). В зависимости от угла поляризации второго поляризатора, свет будет либо полностью им поглощаться (если угол поляризации второю фильтра перпендикулярен углу поляризации первого фильтра), либо беспрепятственно проходить (если углы совпадают). Плавное изменение угла поляризации проходящего света позволяет регулировать интенсивность видимого (проходящего) света. Угол поляризации проходящего света изменяют с помощью жидких кристаллов. Их ориентация в пространстве зависит от величины управляющего напряжения, подаваемого на матрицу транзисторов.

Таким образом, изменяя управляющее напряжение на каждом транзисторе матрицы, можно варьировать пространственное положение жидких кристаллов в данной точке. Изменение пространственного положения кристаллов приводит к изменению угла поляризации света в данной точке экрана (а, значит, и к изменению интенсивности свечения данной точки экрана).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы