Конспект лекций по компьютерной графике. Конспект лекций по дисциплине Компьютерная графика

• Название: Конспект лекций по дисциплине Компьютерная графика
• Анкор: Конспект лекций по компьютерной графике.doc
• Дата: 22.04.2017
• Размер: 16.3 Mb.
• Имя файла: Конспект лекций по компьютерной графике.doc
• Тип: Конспект лекций; #5372
• страница: 46 из 46

12.7 Модемы

Модем (модулятор-демодулятор, modem) — устройство для подключения компь­ютера к глобальной компьютерной сети или для связи с другими компьютерами по телефонной линии. Модем состоит из двух частей — передатчика (модулятора) и приемника (демодулятора). Модулятор передает в низкочастотную телефонную сеть цифровую информацию от компьютера в виде аналоговых сигналов звукового диапазона частот. Демодулятор преобразует эти аналоговые сигналы л цифровые значения, которые может интерпретировать компьютер. Таким образом, модем пре­образует аналоговый телефонный сигнал в цифровой компьютерный и наоборот.

Основной характеристикой модема является его скорость работы или скорость передачи данных. Для работы в Интернете рекомендуются модемы со скоростью, на которой работает ваш провайдер (обычно это 56 Кбит в секунду). Модемы бы­вают внутренними (плата, вставляемая в гнездо расширения) и внешними, под­ключаемыми к одному из портов компьютера.

12.8 Звуковые карты

Звуковая карта вставляется в свободный слот расширения компьютера и позво­ляет осуществлять запись, воспроизведение и синтез звука. Встроенный синтеза­тор помогает воспроизводить сложные звуковые эффекты, не загружая при этом центральный процессор. К таким картам обычно можно подключить микрофон, колонки, наушники, джойстик и привод компакт-диска. При записи звука в PC звуковая карта осуществляет преобразование непрерывного электрического ана­логового сигнала, несущего информацию о звуке, в двоичный цифровой код. Пре­образование аналогового сигнала в цифровую форму осуществляется с помощью аналого-цифрового преобразователя, основными характеристиками которого яв­ляются частота и разрядность квантования:

Частота квантования показывает, сколько раз в секунду происходит измере­ние сигнала. Обычно она лежит в пределах от 4 до 48 кГц.

Разрядность определяет точность преобразования. Так, например, 8-разряд­ные звуковые карты могут измерять сигнал с точностью 1/256 от его макси­мальной величины. Наибольшее распространение получили 16-разрядные зву­ковые карты.

На звуковой карте размещены два принципиально различных устройства воспро­изведения звука — синтезатор и плеер:

плеер воспроизводит звук аналогично цифровой аудиотехнике, используя об­ратное преобразование цифрового кода в аналоговый сигнал с помощью циф­ро-аналогового преобразователя;

синтезатор служит для синтеза звуков и может использовать либо FM-синтез, либо WT-синтез. Характеристики синтезатора можно определить по тому, ка­кому стандарту соответствует звуковая карта: GM, GS или XG.

12.9 Сканеры

Сканер (scaner) — устройство для копирования графической и текстовой информа­ции и ввода ее в компьютер. Персональные сканеры бывают трех типов — ручные, планшетные и барабанные. Основными элементами сканера являются полупровод­никовый лазер и полупроводниковый фотоприемник. Когда сканер ведут по тек­сту или изображению, лазерный луч пробегает по листу, сканирует его и отражает на светочувствительный полупроводниковый элемент. Фотоэлемент преобразует световой сигнал в электрический, который затем по шине передается в компьютер. В нем сигнал преобразуется в цифровую форму, содержащую информацию о коор­динатах и цвете каждого пиксела изображения. И наконец, на последней стадии полученная об изображении информация записывается на диск в виде файла.

Основным элементом сканера является массив фоточувствительных кремниевых ячеек (приборов с зарядовой связью, ПЗС), выполняющих функции датчиков для измерения интенсивности светового потока, отраженного от сканируемого ориги­нала или прошедшего сквозь него. С помощью аналого-цифрового преобразователя результаты измерений подразделяются на яркостные (цветовые) уровни (напри­мер, 256 уровней для каждого из основных цветов при использовании сканера с глубиной цвета 24 бит) и сохраняются в виде последовательности двоичных симво­лов, которые вы впоследствии можете рассматривать и преобразовывать с помощью вашего компьютера.

Цветные сканеры работают по принципу сложения цветов, при котором цветное изображение создается путем смешения трех цветов: красного, зеленого и синего. Технически это реализуется одним из двух способов:

в процессе сканирования цветной оригинал освещается белым цветом, а отра­женный свет попадает на ПЗС-матрицу через систему специальных фильтров, разлагающих его на три компонента: красный, зеленый, синий, каждый из кото­рых улавливается своим набором фотоэлементов;

цветной оригинал освещается не белым светом, а последовательно красным, зеленым и синим, для каждого из которых осуществляется своя процедура ска­нирования. Полученная таким образом информация предварительно обраба­тывается и передается в компьютер.

Планшетные сканеры

Планшетные сканеры предназначены для ввода графической информации с про­зрачного или непрозрачного листового материала, Принцип действия этих уст­ройств состоит в том, что луч света, отраженный от поверхности материала (или прошедший сквозь прозрачный материал), фиксируется специальными элемента­ми, называемыми приборами с зарядовой связью (ПЗС). Обычно элементы ПЗС конструктивно оформляют в виде линейки, располагаемой по ширине исходного материала. Перемещение линейки относительно листа бумаги выполняется меха­ническим протягиванием линейки при неподвижной установке листа или протя­гиванием листа при неподвижной установке линейки. Планшетный сканер изобра­жен на рис.12.13. Под крышку такого сканера «лицом» на стекло может закладываться не только отдельный лист или страница, а целая развернутая книга или журнал. Этим планшетные сканеры напоминают копировальные аппараты.



Рис. 12.13. Планшетный сканер «бегемот»

Основными эксплуатационными параметрами планшетных сканеров являются:

• 
  разрешающая способность;
  
• 
  производительность сканера;
  
• 
  динамический диапазон;
  
• 
  максимальный размер сканируемого материала.
  

Значение разрешающей способности зависит от плотности размещения ячеек ПЗС на линейке, а также от точности механического позиционирования линейки при сканировании. Типичный показатель для офисного применения — 600-1200 dpi (dpi — dots per inch — количество точек на дюйм). Для профессионального приме­нения характерны показатели 1200-3000 dpi.

Производительность сканера характеризуется продолжительностью сканирования листа бумаги стандартного формата и зависит как от совершенства механической части устройства, так и от типа интерфейса, использованного для сопряжения с ком­пьютером.

Динамический диапазон определяется логарифмом отношения яркости наиболее светлых участков изображения к яркости наиболее темных участков. Типовой по­казатель для сканеров офисного применения составляет 1,8-2,0, а для сканеров профессионального применения — от 2,5 (для непрозрачных материалов) до 3,5 (для прозрачных материалов),

Ручные сканеры

Ручные сканеры — это относительно недорогие устройства небольшого размера (рис. 12.14). Они удобны для оперативного сканирования изображений из книг и жур­налов. Ширина полосы сканирования обычно не превышает 105 мм, стандартное разрешение 300-400 dpi. К недостаткам ручного сканера можно отнести зависи­мость качества сканирования от навыков пользователя и невозможность сканиро­вания относительно больших изображений целиком.



Рис. 12.14. Ручной сканер

Барабанные сканеры

В барабанных сканерах исходный материал закрепляется на цилиндрической по­верхности барабана, вращающегося с высокой скоростью (рис.12.15). Устройства этого типа обеспечивают наивысшее разрешение в диапазоне 2400-5000 dpi. Это связано с использованием в них в качестве чувствительных элементов фотоэлек­тронных умножителей (ФЭУ вместо ПЗС). В настоящее время барабанные скане­ры используются только в типографском производстве.



Рис.12.15. Барабанный сканер

Сканирование слайдов (слайд-адаптер)

Существуют специальные сканеры, предназначенные для оцифровки слайдов и не­гативов. Основными производителями таких устройств являются компании Nicon и Polaroid. Слайдовые сканеры намного дороже планшетных или ручных скане­ров. Поэтому их применение оправдано только при необходимости получения боль­шого количества снимков.

Стандарт TWAIN

Этот стандарт разработан для осуществления обмена данными между прикладной программой и внешним устройством (в частности, сканером). Он привлекателен тем, что любая прикладная программа, поддерживающая TWAIN, будет работать с любым TWAIN-совместимым сканером независимо от его конструкции, типа используемого аппаратного интерфейса, параметров сканирования и прочего. По­этому производитель TWAIN-совместимого сканера может не беспокоиться о про­граммной поддержке своего сканера. Главная его задача — качественно написать TWAIN-совместимый драйвер сканера. Сделать это не так сложно, поскольку TWAIN — открытый и качественно документированный стандарт.

В настоящее время стандарт TWAIN поддерживается большинством современных программных средств, включая:

популярные графические пакеты, такие как Adobe PageMaker, CorelDRAW,
Adobe Photoshop, PhotoStyler, PicturePubliher и т. п.;

программы оптического распознавания символов;

факс-приложения (так как некоторые сканеры могут выполнять еще и функ­ции копировального аппарата и факса).

12.10 Секреты графических планшетов (дигитайзеров)

Графический планшет (дигитайзер) предназначен для выполнения профессиональ­ных графических работ. Это практически основной инструмент художников. Рисо­вать мышкой неудобно, а планшеты позволяют дизайнерам и художникам созда­вать экранные изображения привычными приемами (рис. 12.16), характерными для традиционных инструментов (карандаш, перо, кисть). С помощью специального программного обеспечения планшет позволяет преобразовывать движение руки оператора в формат векторной графики. В отличие от мыши дигитайзер способен точно определять и обрабатывать абсолютные координаты.


Рис. 12.16. С помощью графического планшета вы сможете освоить компьютерную живопись. Внешний вид графического планшета А4 Tech Tablet 12x12"
Планшет может быть настроен с учетом требований и привычек своего владельца. Для этого используются программируемые кнопки на корпусе пера и макрокноп­ки, расположенные на самом планшете.

Наличие у планшета функции Erasing означает, что при переворачивании пера включается его противоположный конец, который выполняет функцию стирания. Последнее свойство поддерживается большинством современных популярных редакторов, включая MS Word, WordPerfect, QuarkXPress, PageMaker и т. п. Для того чтобы удалить лишний текст, нужно опустить перо «ластиком» вниз, выде­лить ненужный фрагмент текста и затем поднять перо. Выделенный текст будет уничтожен.

Достоинства и недостатки графических планшетов

Недостатки

Высокая стоимость, особенно серьезных, солидных моделей.

У доступных широкому кругу покупателей моделей относительно маленькоерабочее пространство (от 7,5 х 10 до 30 х 30 см).

Весьма часто встречается проводное подключение пера или мыши, что доволь­но неудобно при рисовании.

Достоинства

Это незаменимое и очень удобное в работе средство для профессиональных ху­дожников, пользователей, работающих с САПР или занимающихся дизайном и рекламой.

Оцифровка изображения происходит очень точно.

Планшет можно использовать в качестве средства идентификации по элект­ронной подписи, а также в качестве устройства ввода рукописного текста.

Дигитайзеры поддерживаются большинством серьезных графических редак­торов и средствами проектирования, так что отпадает необходимость в каком-либо специализированном программном обеспечении.

12.11 Цифровые фотоаппараты и фотокамеры

Цифровая фотокамера — это еще один тип устройства оцифровывания графики и ввода изображений в ПК. В отличие от обычного фотоаппарата в его цифровом аналоге изображение проецируется не на фотопленку, а на полупроводниковую светочувствительную матрицу из ПЗС-ячеек. После этого изображение перево­дится в цифровую форму и записывается в память фотокамеры. Главным достоинством и основным преимуществом цифровой фотографии явля­ется оперативность. Снятый вами кадр буквально через минуту может быть поме­щен в компьютер и отправлен через Интернет на край света, что очень важно для событийных съемок. Главным же недостатком цифровых фотоаппаратов (с точки зрения фотографа-профессионала) является невозможность (пока!) получения отпечатка приемлемого качества и большого размера на обычной бумаге.

Каков в самом упрощенном виде принцип действия цифровой камеры? Свет, про­шедший через объектив, попадает на светочувствительную матрицу (занимающую место пленки), представляющую собой совокупность сенсоров — ПЗС (CCD) или КМОП (CMOS), которые, в свою очередь, и выполняют оцифровку изображения. Светочувствительная матрица (сенсоры) является одним из главных (и самых дорогих) компонентов цифровой камеры. Качество последующей картинки во многом определяется характеристиками сенсоров. Наиболее простые на сегодняш­ний момент цифровые камеры дают разрешение 640 х 480 пикселов. Более «про­двинутые» — 800 х 600. Кроме того, есть еще класс гибридных камер, представля­ющих собой взятые за основу известные пленочные прототипы с пристегнутой на месте задней крышки матрицей. Как правило, это кодаковские приставки к каме­рам Nikon и Canon. В результате мы имеем камеру, совместимую со всей данной системой (включая оптику и аксессуары), но, тем не менее, являющуюся цифро­вой. Такие камеры имеют разрешение порядка 1500 х 1200 пикселов.

После того как мы получили фотокартинку, ее необходимо записать в память. Для этого чаще всего используются форматы JPEG или TIFF. Для фотографа не столь­ко важен формат записи, сколько возможности разных режимов сжатия (естест­венно, с потерей качества), а также количество памяти в камере. Указанные фор­маты являются наиболее распространенными в компьютерном мире, а стало быть, обычно совместимы со множеством программ. Что касается памяти, то она может быть встроенной (например, жесткий диск в 20 или 40 Мбайт у камеры Pola­roid PDC-2000) либо это могут быть обычные съемные дискеты (1,44 Мбайт) или карты емкостью 2, 4, 8, 10 Мбайт и т. д. Чем больше у вас с собой «памяти», тем большее количество кадров вы можете сиять и сохранить «без перезарядки» (то есть без перекачивания изображений из камеры в компьютер).

Еще одним из достоинств цифровых камер является наличие жидкокристалли­ческого дисплея (экрана), на котором можно посмотреть то, что вы уже сняли, а в некоторых случаях использовать его в качестве видоискателя. Не понравившуюся вам картинку вы можете тут же стереть, освободив часть памяти.

Напоминаем: большое количество энергопотребляющих частей камеры приводит к быстрому истощению батарей или аккумуляторов, но за все надо платить.

Ниже приведена классификация цифровых камер.

Экономичные. Разрешение: в пределах 480 х 640 пикселов. Демонстрируют хо­рошее качество при размере фотографии примерно до 4 х 5 см.

Любительские. Разрешение: в пределах 600 х 800 пикселов. Хорошее качество при размере фотографии примерно до 5 х 7 см.

Полупрофессиональные. Разрешение: от 1280 х 960 пикселов. Хорошее качест­во при размере фотографии примерно до 10 х 15 см.

Профессиональные. Разрешение: от 1500 х 1200 пикселов и выше. Хорошее ка­чество при размере фотографии примерно до 15 х 20 см.

Литература

1. М. Н. Петров, В. П. Молочков. Компьютерная графика. Учебник. Серия: Учебник для вузов.

Издательство Питер, 2004 г. 812 стр. ISBN   5-94723-758-Х

2. МаркКэмпбелл. Компьютерная графика. The Complete Idiot's Guide ti Computer

Illustration. Серия: The Complete Idiot's Guide.

Периодическое издание. Издательство АСТ, 2007 г.

3. П. Я. Пантюхин, А. В. Быков, А. В. Репинская. Компьютерная графика. В 2 частях.

Серия: Профессиональное образование.

Издательство Инфра-М, 2007 г.
88 стр. ISBN   978-5-8199-0284-4, 978-5-16-002734-0

4. В. П. Каминский, Е. И. Иващенко. Инженерная и компьютерная графика для строителей. Серия: Высшее образование.

Издательство Феникс, 2008 г. 288 стр.

5. Н. В. Максимов, И. И. Попов, Т. Л. Партыка. Архитектура ЭВМ и вычислительные системы. Серия: Профессиональное образование.

Издательство Форум, 2008 г.
512 стр. ISBN   978-5-91134-230-2

6. Шикин Т.В., Борисков А.В. "Компьютерная графика: динамика и реалистические изображения". - М.: "Диалог-МИФИ", 1996 г.

7. Смородинский А.В., Моисеев В.А.. "Библия ACAD 2004". – М.: "Компьютер", 2005 г.

8. Стевол К.,Вильямс Н. Графический пакет 3D Studio и правила работы в нем. - М.: "Диалог-МИФИ", 2003 г.