Аппаратное обеспечение

Компоненты обработки информации. Аппаратное обеспе­чение в компьютерной графике не менее важно, чем программное. Все компьютерное «железо» можно разделить на три больших класса - устройства ввода информации, устройства обработки и устройства вывода информации. Процессы обработки, управления и вычисления производятся центральным процессором. Чем выше тактовая частота процессора, тем больше операций в секунду он производит и тем быстрее происходит процесс обработки графи-

ки. Многие программы поддерживают мультипроцессорную обра­ботку, то есть распределяют задания между несколькими процес­сорами, что еще больше ускоряет работу. Графические объекты мо­гут занимать большие объемы памяти, поэтому для производитель­ной работы необходимо большое количество оперативной памяти компьютера.

Для постоянного хранения данных и программ внутри ком­пьютера используется жесткий диск - «винчестер». Чем он вмести­тельнее, тем большее количество программ можно установить и большее количество файлов сохранить. Диск емкостью 120 Гига­байт может вместить в себя около 8 часов видео в вещательном формате Microsoft-DV. Производительность компьютера зависит от скорости доступа (чтения/записи) винчестера и скорости обмена данными между жестким диском и системной шиной. Чем выше эта скорость, тем быстрее загружаются программы и файлы, а компью­теру легче работать с виртуальной памятью. Для ускорения работы с жесткими дисками и увеличения хранимого объема данных при­меняются специальные интерфейсы - SCSI, RAID.

Первоначально функции видеоадаптера заключались в фор­мировании сигнала для вывода на монитор, основываясь на инфор­мации, поступавшей с центрального процессора. Все современные видеокарты, благодаря наличию на них графического процессора, кроме того являются трехмерными ускорителями. Современный графический процессор видеокарты (GPU) берет на себя большин­ство вычислений трехмерной компьютерной графики OpenGL, аппа­ратную поддержку декомпрессии видеофайлов и многие другие за­дачи. Параметры качества выводимого изображения определяются максимальным разрешением и частотой кадровой развертки выход­ного сигнала, четкостью изображения, правильным отображением цветов, возможностью подключения двух мониторов, наличием ци­фрового или компонентного выходов. Эти параметры важны в ос­новном для двухмерных программ растровой и векторной графики. При использовании программ трехмерной графики графический про­цессор видеокарты берет на себя большую часть работы по предвари­тельному расчету трехмерной сцены в окнах проекций. Кроме скоро­сти работы для графического процессора важен размер видеопамяти, которая используется как буферная (например, при работе с растро­выми или видеоизображением) или текстурная (при работе с 3D).

Так как все устройства соединяются через материнскую плату, то ее конструкция, надежность, скорость работы, функциональные возможности имеют огромное значение для ускорения процесса об­работки компьютерной графики (наличие порта AGP-Pro, Serial АТА-контроллера, поддержка SCISI или RAID-массива и так далее).

6.2.1 Устройства ввода графической информации.

Клавиатура исторически была основным средством управ­ления компьютером, позволявшая сообщать ему текстовые коман­ды. Для современной компьютерной графики она является устрой­ством ввода текстовой информации, а также используется для уп­равления программами при помощи «горячих клавиш», применя­емых при точном манипулировании объектами.

Мышь является важнейшим и самым распространенным средством ввода и манипулирования графической информацией и управления программами.

Графический планшет по своим функциональным возможно­стям является аналогом мыши, представляя собой электронное перо, передвигаемое по специальному планшету, подключенному к ком­пьютеру. Благодаря графическому планшету, дизайнер может рисо­вать как карандашом, кистью или аэрографом. Графические планше­ты реагируют на степень нажатия пера, что позволяет интерактивно менять такие параметры, как прозрачность, форма или цвет. Основны­ми характеристиками графического планшета являются разрешающая способность (Ipi - линий на дюйм) и количество степеней нажатия.

USB-порт (USB или USB 2.0) применяется для соединения компьютера с периферийными устройствами, например, цифровой камерой, с которой можно переписать изображения на компьютер. Посредством USB-порта подключаются сканеры, принтеры, графиче­ские планшеты, Flash-модули переносимой памяти.

Сканер является оптико-электронным устройством для оциф­ровки плоских изображений, таких, как фотографии, слайды, рисун­ки, чертежи, полиграфические оттиски. Сканеры подразделяются на ручные, планшетные, барабанные и слайд-сканеры. Ручные сканеры самые простые и, как правило, используются для сканирования тек­ста. Планшетные сканеры имеют большой разброс по характеристи­кам и используются как в офисных издательских комплексах, так и

в профессиональных препрессбюро и издательствах. Барабанные сканеры дают максимальное качество сканирования - наибольший цвето-тоновой охват и разрешение, однако стоимость их очень ве­лика и поэтому они используются только в крупных издательских центрах. Принцип работы сканеров основан на технологии фото­электронного умножителя. Благодаря огромной чувствительности, они очень тонко различают оттенки в светлых и темных частях изо­бражения. Слайд-сканеры предназначенны для оцифровки «на про­свет», то есть негативных фотопленок и слайдов. Основными пара­метрами сканеров являются: оптическое разрешение, измеряемое в пикселях на дюйм, глубина цвета, измеряемая в количестве бит на пиксель и диапазон оптической плотности, то есть воспрнимаемое количество цветов от самого темного до самого светлого.

Трехмерные сканеры позволяют вводить в компьютер ин­формацию о трехмерных объектах в виде массива их точек в 3D-пространстве. Такого рода информация обрабатывается компьюте­ром и на ее основе воссоздается поверхность объекта.

Платы видеозахвата - электронные устройства для преоб­разования аналогового видеосигнала в цифровой поток. Они при­меняются в системах компьютерного видеопроизводства, на теле­видении в качестве систем захвата видео, для обработки и вывода готового видеосигнала на видеомагнитофон или в эфир.

Цифровые фотоаппараты и видеокамеры применяются для создания фото/видеоизображений, минуя аналоговую стадию (пленку, фотографию) в цифровую форму. Основными параметра­ми качества их изображения являются разрешение (количество пикселей в фоточувствительной матрице), качество оптической си­стемы (объектива), свето- и цветочувствительность матрицы.

CD-ROM, CD-RW, DVD-ROM, DVD-RW устройства используют­ся для чтения и записи дисков формата CD или DVD. Компакт-дис­ках являются носителями разного рода информации, а также ис­пользуются для инсталляции операционной системы и компьютер­ных программ.

Контроллер IEEE 1394 (FireWire) предназначен для высо­коскоростного обмена данными между компьютером и периферий­ными устройствами, в настоящее время используется в основном для переброски цифрового видео с цифровых камер форматов DVCAM, mini-OV, digital 8.

6.2.2 Устройства вывода графической информации.

Монитор является основным средством интерактивного об­щения человека с интерфейсом компьютера и вывода графической информации. Он подключается к видеокарте, которая формирует компьютерное изображение. Различают мониторы трех видов - на основе электронно-лучевых трубок (CRT), на жидких кристаллах (TFT) и плазменные панели. Размер мониторов измеряется в дюй­мах. Для занятия компьютерной графикой необходим монитор раз­мером не менее 19 дюймов. Для офисного применения используют­ся 15 - 17 дюймовые мониторы. Плазменные панели применяются в качестве контрольных мониторов теле-видео-кинопроизводства, для проведения рекламных презентаций, а также в виде информа­ционных панелей. Для вывода изображения на большие поверхно­сти используются проекторы, которые фокусируют поток света с компьютерным изображением на белом экране.

Качество и правильность настроек изображения на мони­торе влияют на утомляемость глаз пользователя. В особенности это касается мониторов на основе электронно-лучевых трубок. Монитор должен стоять перпендикулярно окну, то есть окно не должно находиться за монитором или за спиной работающего за компьютером человека. Следует также избегать появления бли­ков от ярких источников освещения на экране. Яркость и контра­стность монитора должны соответствовать окружающему осве­щению, и быть чуть ярче него. Не рекомендуется работать за ком­пьютером ночью при выключенном свете и днем при очень ярких бликах на экране. При выборе параметров разрешения необхо­димо ориентироваться на размер монитора. Для 15-ти дюймово­го монитора нормальным разрешением является 800x600 пиксе­лей, для 17 дюймового - 1024x768 пикселей, для 19 дюймового -1280x1024 пикселей, для 21 дюймового - 1600x1200 пикселей. У жидкокристаллических дисплеев при выборе разрешения нужно ориентироваться на параметры самого монитора, так как они имеют собственное разрешение, определяемое растром матрицы. Частота кадровой развертки мониторов (количество кадров в се­кунду) измеряется в герцах и определяет скорость обновления изображения на экране. Для жидкокристаллических мониторов этот параметр не важен, так как их экран светится постоянным

светом. Электронно-лучевые трубки при недостаточной частоте обновления экрана начинают заметно мерцать, что сильно утом­ляет глаза и психику. Для нормальной работы необходима часто­та обновления минимум 85 герц, а для долговременной 100 герц и выше. Признаками некачественной настройки монитора явля­ются геометрические искажения (трапецевидность, бочкообраз-ность, наклон изображения), намагниченность трубки (присутст­вие больших цветных пятен), плохая фокусировка сведения лу­чей (размытость букв и резких контуров, появления эффекта ра­дужности на контрастных краях), некорректная передача цвето-тоновой гаммы (смещение изображения в светлую или темную сторону), несоответствие цветовой температуры (изображение желтоватое или голубоватое), нарушенный баланс белого (преоб­ладание какого-либо цвета). Большинство этих параметров регу­лируется настройками монитора.

Принтеры осуществляют вывод изображений на матери­альных носителях. Первыми принтерами были «литерные» - элек­трические печатные машинки, управляемые компьютером. Печа­тать они могли только текстовую информацию. Огромная скорость печати позволяет использовать литерные принтеры до сих пор для распечатки больших текстовых объемов. Позже появились мат­ричные принтеры. Иглы печатной головки матричного принтера ударяют в определенной последовательности по красящей ленте, оставляя следы на бумаге. С развитием матричных принтеров по­явилась возможность печати изображений. Еще позже появились струйные принтеры. В печатной головке струйных принтеров рас­положены сопла, разбрызгивающие микрокапли краски по бума­ге. Струйный принтер, совмещающий в печатной головке четыре типа сопел для четырех красок (голубой, пурпурной, желтой и черной), способен распечатывать цветные изображения. Для вы­сококачественной передачи цвета существуют специальные шес-тикрасочные струйные принтеры, имеющие расширенный цвето­вой охват. Для печати на больших форматах применяются широ­коформатные струйные принтеры. Качество печати струйных принтеров зависит от разрешения - объема капли (чем она мень­ше, тем выше качество изображения) и качества покрытия бума­ги. Плоттеры или графопостроители не печатают, а рисуют, то есть практически выводят векторные изображения. Специальный за-

хват графопостроителя держит карандаш, ручку, маркер или нож и, перемещаясь по поверхности листа в горизонтальном и верти­кальном направлении, рисует линии. Изначально плоттеры при­менялись для вывода чертежей и CAD графики, сейчас их активно используют в наружной рекламе для вырезания из самоклеющей-ся пленки элементов наружного оформления.

Лазерные принтеры имеют сложную технологию получения изображения. Луч лазера создает электростатическое растровое изображение на зеркальном барабане. Когда барабан проворачи­вается через тонер, краска остается в тех местах, которые засве­тил луч лазера и создал там электрический заряд. Тонер перено­сится на бумагу и закрепляется на ней при помощи термопечки. Цветные лазерные принтеры повторяют этот процесс четыре ра­за - для четырех полиграфических цветов: голубого, пурпурного, желтого и черного. Качество их печати приравнивается к полигра­фическому. Термопринтеры печатают на специальной бумаге, на­гревая ее в нужных местах до определенной температуры. Пре­имущество таких принтеров заключается в отсутствии тонера, пользователю необходима только специальная бумага. Сублима­ционные принтеры основаны на эффекте перехода вещества из твердого в газообразное состояние, минуя стадию жидкости. Пленка с твердым красителем в сублимационном принтере нагре­вается в нужных местах, облако краски испаряется на бумагу, где опять превращается в твердый краситель. Далее такой отпечаток закрепляется при помощи ультрафиолетового света. Сублимаци­онные изображения отличает отсутствие пикселей и видимого растра, так как облака красителей перекрывают друг-друга, обра­зуя плавные переходы цвета. Похожую технологию используют в струйной термопечати. Принцип обычной струйной печати сохра­няется, но краска перед попаданием на бумагу нагревается, пре­вращаясь в облако, при этом также удается избежать отчетливо видимого растра печати. Фотонаборные аппараты являются уст­ройствами для вывода черно-белых пленок, с которых будет про­изводиться полиграфическая печать. По принципу работы они представляют собой лазерный принтер очень высокого разреше­ния - 1000-5000 точек на дюйм. Для полноцветной печати нужно вывести четыре прозрачных черно-белых пленки - каждую для своего цвета - голубого, пурпурного, желтого и черного.

Основными характеристиками, имеющими значение для ком­пьютерной графики являются: количество цветов печати (Grayscale, CMY, CMYK); формат бумаги; разрешение (количество пикселей на дюйм); качество печати (обычное, полиграфическое, фотогра­фическое); скорость печати (количество страниц в минуту).

Поиск по сайту: