Состояние и ближайшие перспективы развития компьютерного рынка. Дигитайзеры. Графические планшеты (дигитайзеры)

Модуль поиска не установлен.

Состояние и ближайшие перспективы развития компьютерного рынка. Дигитайзеры

Виктор Куц

Думаю, что каждый, кто когда-нибудь пробовал рисовать мышкой в графическом редакторе (будь то входящий в стандартную поставку Windows примитивный Paint или сверхнавороченный Adobe Photoshop - абсолютно без разницы), очень быстро убеждался, что занятие это не для слабонервных. Практически во всех ситуациях, когда требуется именно СОЗДАТЬ (а не изменить уже существующее) какое-либо изображение в графическом редакторе, становится ясно - традиционные средства ввода информации в ПК не способны обеспечить выполнение задач такого рода.

Не вызывает никаких сомнений, что наиболее естественный для человека способ ввода информации (в том числе и в ПК) - рукописный, который реализован в специализированных периферийных устройствах, предназначенных для ввода графической информации повышенной сложности - дигитайзерах.

Дигитайзер (Digitizer), или графический планшет, состоит из двух основных элементов: основания (рабочей поверхности) и указательного устройства - пера, напоминающего обычную шариковую ручку, перемещаемого по его поверхности.

В большинстве моделей современных дигитайзеров вместе с пером может использоваться беспроводная мышь с несколькими дополнительными клавишами или, в наиболее "продвинутых" устройствах, работающих с приложениями САПР, курсор - устройство, напоминающее мышь и имеющее спереди прозрачную пластинку с "прицелом" - двумя полосками; их перекрестье является активной точкой, координаты которой передаются в компьютер. Курсор для работы в САПР может иметь имеет от 4 до 16 программируемых кнопок управления, а перо - от одной до трех.

Принципиальным отличием указательных устройств дигитайзеров является отслеживание положения пера относительно планшета в абсолютных координатах, а не в относительных, как в случае с обычной мышью. Кроме этого системе передаются данные о силе давления пера на поверхность планшета (а иногда, в достаточно дорогих моделях, еще и о его наклоне), то есть в зависимости от того, с каким усилием вы проводите линию, в окне программы изменяются ее толщина, прозрачность или цвет, что дает эффект рисования кистью или пером, маслом или акварелью. Это удобно не только при рисовании, но и при ретушировании фотоснимков, создании коллажей и т.п. Оцифровка нажима на перо поддерживается мощными современными графическими пакетами, такими как Adobe PhotoShop, Autodesk Animator Pro, Corel Draw и другие. Прозрачная пленка, покрывающая планшет, позволяет выполнять трассировку оригиналов. Проще говоря, под нее можно подложить картинку и, обводя наконечником пера ее линии, "ввести" рисунок в окно графического редактора. Естественно, при этом также можно учитывать силу нажатия на перо.

Изначально основным назначением дигитайзеров был ввод в компьютер (как еще говорят, оцифровка) чертежей, схем, топографических карт и планов, а также работа с векторной и растровой компьютерной графикой. Однако с появлением графических редакторов, имитирующих "живое" рисование, и мощных САПР графические планшеты стали использоваться для свободного рисования и черчения уже непосредственно в компьютере. Планшеты с беспроводными и чувствительными к нажатию перьями способны заменить целый набор кистей, красок, карандашей. Дизайнеры, художники и компьютерные инженеры используют дигитайзеры профессионально, а для обычных средних пользователей, для которых, честно говоря, графический планшет является не более чем игрушкой (пусть и весьма занимательной), создаются доступные непрофессиональные компактные модели.

Разумеется, с помощью дигитайзера можно вводить в компьютер рукописный текст. Однако в недорогих моделях, рабочее поле сенсорной панели которых весьма мало, речь может скорее идти о небольших пометках. К тому же современные операционные системы для настольных компьютеров пока что не имеют встроенных средств распознавания рукописного текста. Однако благодаря возросшей популярности карманных и планшетных компьютеров, где рукописный ввод поддерживается на системном уровне, эта технология может дойти и до настольных ПК. Пока же приходится довольствоваться возможностью поставить подпись под документом или внести в его текст небольшие пометки (которые вставляются в файл в виде внедренной графики).

Цена дигитайзера зависит в основном от размеров его рабочей поверхности и функциональных возможностей. Размеры могут варьироваться от формата А6 (такой размер имеет обычная почтовая открытка) и вплоть до формата А0 (914 x 1219 мм) и даже более. Планшеты малого размера относятся к категории устройств начального уровня и обычно используются для простейших работ: обучение детей рисованию, оформление простых рисунков, введение в электронные документы подписи и т.д. Планшеты большого формата используются для полупрофессиональных и профессиональных работ там, где требуется высокая точность и удобство в работе.

Подавляющее большинство современных моделей дигитайзеров имеют интерфейс USB, что избавляет пользователя от необходимости подключения отдельных кабелей питания и данных, соединяющих девайс с компьютером, обеспечивая общее соединение для обмена данными и подвода питания, хотя все еще встречаются модели с устаревшим интерфейсом СОМ. С потоком информации, которой обмениваются планшет и компьютер, легко справляется любой из них - даже в том случае, когда планшет и перо оснащены разнообразными дополнительными функциями.

Устройство и основные характеристики дигитайзеров

В основе работы любого графического планшета лежит принцип электромагнитной индукции: перо или курсор (одним словом, указатель) передает сигнал, который принимает плоская антенна, находящаяся под поверхностью планшета. Эта идея реализуется в современных планшетах двумя способами. В первом случае антенна излучает короткие электромагнитные импульсы пакетами продолжительностью около 20 микросекунд, этот сигнал питает резонансный контур, расположенный в указателе и настроенный на частоту антенны. Контур, в свою очередь, дает энергию для формирования ответного сигнала, содержащего информацию о местоположении и особенностях состояния указателя на данный момент, причем сигнал может быть аналоговым или цифровым. Во втором случае перо получает энергию для передачи сигнала от стороннего источника - от батареек, находящихся в самом пере, или по проводу. Антенна здесь выполняет исключительно приемную функцию, и схема электропитания пера гораздо проще. Но, независимо от способа реализации, в обоих случаях информация о положении курсора относительно сетки, встроенной в поверхность дигитайзера, преобразуется в компьютере так, что мы получаем данные о точном положении курсора.

Приемопередающая (или, в зависимости от конструкции, просто приемная) антенна представляет собой сетку - проволочную или в виде печатной схемы - с шагом от 3 до 6 мм. Приняв сигнал, она вычисляет местоположение указателя и считывает дополнительные данные. Чувствительность к изменениям поля, которые происходят от внесенного в него указателя, и определяет разрешающую способность планшета. Но в любом случае она больше, чем у механических устройств типа обычной мыши, и составляет величину порядка 1000 lpi (линий на дюйм) и более.

Однако у планшетов может присутствовать погрешность определения местоположения указателя, связанная с множеством факторов. Это и отклонения (пусть и микронные) от идеальной формы сетки, и влияние условий среды (например, колебания температуры воздуха могут вызывать неоднородные термические деформации устройства), качество материала указателя, электромагнитная помехозащищенность, степень износа или загрязненности указателя и прочие факторы. Погрешность эта называется точностью дигитайзера и может достигать 0,1 мм, однако в "серьезных" моделях она, как правило, меньше.

Виды дигитайзеров

Самые дешевые из предлагаемых на рынке дигитайзеров начального уровня относятся к классу SOHO. Они отличаются небольшим рабочим полем, как правило, составляющим 4 х 5 или 4 х 6 дюймов, а их функциональные возможности сильно ограничены. В частности, устройства этого класса имеют невысокую точность (разрешение не превышает 1000 lpi), малое количество градаций нажатия (от 0 до 512), обычно они нечувствительны к наклону. Кроме того, дигитайзеры начального уровня не позволяют подключать дополнительные инструменты для расширения своих возможностей. Соответственно, цена их невысока и находится в пределах от $30 до $120. Гораздо больше возможностей предоставляют дигитайзеры для художественных работ, относящиеся к классу Graphics Art. Чаще всего они позиционируются как устройства, предназначенные для рисования, ретуширования и подготовки макетов. Выпускаются разных размеров (от А6 до А3). Они отличаются высокой точностью (разрешение более 2000 lpi) и большим количеством градаций нажатия (512 - 1024), что позволяет выполнять довольно сложные работы по созданию, ретушированию или оцифровке изображений. Регулировать "размытие" линий позволяют перья, чувствительные не только к нажатию, но и к наклону. Для облегчения рабочего процесса прямо на рабочей поверхности дигитайзеров класса Graphics Art зачастую имеются функциональные панели, позволяющие оперативно изменять настройки рисования прикосновением пера к обозначению, не прибегая к экранным меню. Стоимость таких дигитайзеров составляет от $150 до $4000 и даже выше... Наконец, наиболее совершенные дигитайзеры для инженерных работ можно отнести к классу CAD. Эти чисто профессиональные устройства по своим техническим параметрам, да и функционально, особо не отличаются от систем класса Graphics Art. Различия состоят в большем размере рабочего поля (вплоть до формата А0) и более разнообразной комплектации.

Основные производители дигитайзеров
Wacom

Японская фирма Wacom, появившаяся на свет в 1983 году, ассоциируется с дигитайзерами так же, как и Xerox с копировальной техникой. Она известна во всем мире благодаря традиционно высокому качеству, надежности, современности и доступности своей продукции. Сегодня Wacom безоговорочно доминирует на рынке графических планшетов и снабжает рынок как профессиональными инструментами - самыми дорогими и сложными, так и устройствами любительского класса. Однако цена и сложность изделий, которые сама Wacom позиционирует как любительские, иногда дают основания отнести их к некоему переходному классу полупрофессиональных планшетов. Безусловно, это формирует определенное представление о Wacom как о компании, чья продукция всегда на высоте и чья торговая марка неизменно остается символом некоторой элитарности. Фирменной чертой всех без исключения дигитайзеров компании Wacom являются беспроводные указательные устройства - перья и мышки, работающие без элементов питания.

В линейке планшетов Wacom самыми младшими, бюджетными моделями являются PenPartner и Volito, позиционируемые компанией как "универсальные мышезаменители". Компактность и ограниченные функциональные возможности этих устройств делают их неплохим выбором для различных непрофессиональных, домашних нужд. Но если достаточно примитивный PenPartner годится в основном для развлечения и обучения детей рисованию, то Volito, относящийся к классу SOHO, с технической точки зрения мало чем отличается от более дорогой линейки Graphire - тот же размер рабочей области (формат A6), та же комплектация - планшет и беспроводные перо и мышь, те же 512 уровней чувствительности нажатия пера, тот же интерфейс USB. Для максимального снижения стоимости этой относительно недорогой бюджетной модели разработчики из Wacom отказались от всех мало-мальски необязательных "излишеств" в конструкции пера и мыши. Так, перо Volito, в отличие от пера Graphire, имеет не двухкнопочное "коромысло", а всего лишь одну программируемую кнопку, да и весьма удобного "ластика" на другом конце пера нет. Эти "упрощения", в принципе, не сильно повлияли на удобство работы с пером - если посмотреть на перья к планшетам профессионального класса (из модельного ряда Intuos), то выяснится, что у некоторых из них также нет ни ластика, ни второй кнопки, ведь основная функция пера - рисовать, а не управлять компьютером. А вот с мышью дело обстоит похуже: обычная двухкнопочная мышь без колеса прокрутки сегодня выглядит настоящим анахронизмом.

На следующей ступени "иерархической лестницы" дигитайзеров Wacom располагается серия планшетов Graphire 3 класса Graphics Art, являющаяся логическим продолжением популярной в недавнем прошлом серии Graphire 2. Серия Graphire3 состоит из трех моделей: Graphire Classic, Graphire Studio (формат А6) и Graphire Studio XL (формат А5) и благодаря высокому разрешению (до 2032 lpi) рекомендуется компанией для редактирования фото-, видео- и графических изображений.

Для профессиональной работы в области цифровых технологий предназначена линейка перьевых планшетов Intuos 3. К числу потенциальных пользователей Intuos 3 можно отнести фотографов, работающих с цифровыми фотографиями, графических и промышленных дизайнеров и даже инженеров аудио/видеомонтажа. Планшет обладает высочайшим разрешением 5080 lpi, которое вдвое больше, чем разрешение планшетов предыдущей линейки Intuos 2. Новый планшет также предлагает 1024 уровня чувствительности к давлению как для пера Intuos 3 Pen, так и для ластика Airbrush. Дигитайзер способен определить угол наклона пера Grip Pen и ластика Airbrush (вплоть до 60 градусов). Перо Grip Pen имеет сменные наконечники. "Мазковый" наконечник способен передавать тонкие нюансы мазков кистью, а "наконечник-фломастер" обеспечивает большее трение пера о планшет для более естественных ощущений при рисовании и черчении. В комплект Intuos помимо пера входит еще и 5-кнопочная мышь с колесиком для прокрутки. Как и перо, мышь не использует провода и батареек и имеет сглаженный "бесшариковый" дизайн и "сверхвысокое" разрешение 5080 lpi. Дигитайзеры серии Intuos 3 имеют рабочее поле формата A6, A5 и A4.

Дополнительными органами управления (хотя для кого-то - основными) являются программируемые пользователем клавиши ExpressKeys и сенсорные полоски Touch Strips. ExpressKeys - это две 4-клавишные панели (модель A6 имеет только одну панель), которые функционируют как часто используемые клавиши-модификаторы, такие как Ctrl, Alt, Shift и Пробел. Сенсорная полоска Touch Strip работает как панель прокрутки с предварительными настройками, позволяющими менять масштаб и прокручивать документы в различных приложениях.

GTCO CalComp

Дигитайзеры американской компании CalComp, основанной в 1975 году, считаются эталоном в области САПР/ГИС. С 1999 года они поставляются под торговой маркой GTCO CalComp.

Дигитайзеры серии Drawing Board III, гарантирующие отсутствие погрешностей задания координат, являются серьезными профессиональными моделями, предназначенными для решения задач САПР, ГИС, картографии, а также для оцифровки чертежей, карт, схем. В серию Drawing Board III входят как малоформатные (форматы А4 и А3), так и широкоформатные (форматы от А2 до А0+) модели с непрозрачной рабочей поверхностью и 3 дигитайзера, имеющие рабочую поверхность с подсветкой форматов от А1 до А0+. Такая подсветка позволяет реализовать функцию "Экран на планшете", обеспечивающую проецирование экрана компьютера на поверхность дигитайзера в масштабе 1:1. Дигитайзеры с непрозрачной рабочей поверхностью форматов А1, А0, А0+ имеют три исполнения с различными значениями точности ввода и разрешения. Поверхность любого дигитайзера в серии одинаково гладкая, обеспечивающая легкое скольжение курсора.

Характерной особенностью дигитайзеров GTCO CalComp является динамическое определение окон при работе с Windows, представляющее собой способ переходить непосредственно в то окно, какое требуется, вне зависимости от того, как они располагаются на экране монитора. Области на поверхности дигитайзера можно связать с определенными программами и при переходе из одной области в другую связанная с ней программа будет выполняться в полноэкранном режиме. Расширяют возможности по оперативному управлению компьютером 18 программируемых макрокнопок в строке меню дигитайзера.

К планшетам можно подключать 3 вида перьев (чувствительное к нажатию, нечувствительное и специальное для систем распознавания рукописного текста) или 2 типа курсоров (4- или 16-кнопочный). 16-кнопочный курсор с подсветкой разработан для версий дигитайзеров повышенной точности. В его комплект входят сменные линзы. И перья, и курсоры поставляются как в проводном, так и в беспроводном исполнениях, однако, в отличие от аксессуаров компании Wacom, последние питаются от батареек.

Да, дигитайзеры, производимые компаниями Wacom и GTCO CalComp, являют собой великолепные, функционально насыщенные и безупречно качественные продукты, но, с другой стороны, большая часть технологических изысков, реализованных в них, для многих (иногда даже и для профессиональных) пользователей представляется явно избыточной. Поэтому не менее популярна продукция фирм второго эшелона, производящих, может быть, чуть менее качественные, но зато и не столь дорогие устройства.

Genius

Тайваньская компания Genius, широко известная своими разнообразнейшими периферийными устройствами и компьютерными аксессуарами, в числе прочего оборудования выпускает еще и дигитайзеры. Как и подавляющая часть остальной продукции Genius, это, как правило, конструктивно несложные и недорогие устройства нижнего ценового диапазона. Планшеты Genius разделяются на профессиональную серию дигитайзеров и планшеты широкого профиля.

К первой линейке, обеспечивающей профессиональную работу с CAD/CAM приложениями, относятся дигитайзеры NewScetch 1812 HR и NewScetch 1212 HR III. Их рабочая площадь указана в названии - 18 х 12 дюймов (468 х 312 мм, А3) и 12 х 12 дюймов (312 х 312 мм) соответственно. Оба они обладают разрешением 2540 lpi и комплектуются 4-кнопочным курсором и 2-кнопочным пером (NewScetch 1212 HR III - 3-х кнопочным). Курсор может использоваться как обычная мышь (к традиционной триаде "мышиных" управляющих кнопок добавляется кнопка Escape) или может быть запрограммирован на исполнение специальных функций. Специальный ЖК-индикатор служит для отображения текущих координат выполняемой функции.

Графические планшеты широкого профиля WizardPen 4 x 3, WizardPen 5 x 4, MousePen 5 x 4 и MousePen 8 x 6 (рабочая площадь каждого из них указана в обозначении) имеют высокое разрешение 4064 lpi и предназначены для облегчения таких операций, как рисование, черчение, подписывание документов, внесение рукописных заметок и т.п. Все они оснащены беспроводным пером, обладающим 512 уровнями чувствительности к нажатию, а серия MousePen, в соответствии со своим названием, еще и беспроводной трехкнопочной мышкой с колесом прокрутки.

Благодаря тому что планшеты подключаются к ПК посредством интерфейса USB, для начала работы вообще не требуется дополнительных действий - после соединения с компьютером и автоматического определения устройства оно уже может управлять курсором. Однако для поддержки чувствительности к нажатию драйвер все-таки понадобится.

Самыми же простыми и недорогими из предлагаемых компанией Genius дигитайзеров являются малютки под названием Easy Pen и ePen. Если Easy Pen, имеющий размеры рабочего поля 4 х 5 дюйма, еще может представить хоть какой-то интерес в качестве более или менее полезного девайса, то ePen, с его 3 х 2-дюймовым рабочим полем, не способен претендовать на что-либо большее, чем детская игрушка.

Aiptek

По стопам Genius следует еще одна тайваньская компания Aiptek, в своей продукции пытающаяся совместить весьма достойные характеристики планшетов и перьев (беспроводное подключение, высокое разрешение и чувствительность к нажиму, наличие "ластика" и пр.) и цены, заметно более низкие, чем у конкурентов.

Для домашних пользователей компания выпускает графические планшеты серии HyperPen. Друг от друга они отличаются в основном размером рабочего поля и типом используемого интерфейса. Все дигитайзеры серии HyperPen могут похвастать достаточно высокими значениями разрешения, которое составляет 3052 lpi, и точности позиционирования - 0,42 мм. Подключаясь к компьютеру по интерфейсу USB, они питаются через этот порт. Однако это касается лишь самой сенсорной панели. Беспроводные трехкнопочная мышь (к сожалению, без колеса прокрутки) и двухкнопочное перо (способное передать 512 уровней силы нажатия) питается от батарей.

Младшая модель серии - HyperPen 5000U - имеет рабочее поле 5 х 4 дюйма. Практически не отличается от нее HyperPen 6000U, рабочее поле которой увеличено до 6 х 4,5 дюйма. Стильные корпуса этих дигитайзеров выполнены из модной в настоящее время полупрозрачной пластмассы зеленого цвета. На поднимающейся накладке из гибкого полуматового пластика размещены рабочая область и полоска меню.

В дизайне старших моделей HyperPen 8000U и HyperPen 12000U используется "деловая" серая пластмасса вместо "домашней" полупрозрачной, что призвано подчеркнуть ориентацию на профессиональных пользователей. В самом деле, обладая рабочим полем размером 8 х 6 и 12 х 7дюймов соответственно, эти дигитайзеры не только смотрятся внушительнее, но и по удобству работы заметно превосходят модели с меньшей сенсорной панелью.

Оформление запроса

Дигитайзеры

Рис. Графический планшет

В состав устройства входит специальный указатель с датчиком, называемый пером. Собственный контроллер посылает импульсы по ортогональной сетке проводников, расположенной под плоскостью планшета. Получив два таких сигнала, контроллер преобразует их в координаты, передаваемые в ПК. Компьютер переводит эту информацию в координаты точки на экране монитора, соответствующие положению указателя на планшете. С помощью пера Вы рисуете на планшете, при этом графические редакторы могут воспринимать его как кисть, карандаш, мелок и т.д. Перевернув перо, Вы можете стереть изображение. Дигитайзеры, как следует из названия, являются инструментом оцифровки трехмерных объектов. Для дальнейшей обработки и редактирования результатов сканирования существует множество различных программ.

3D дигитайзер

Рис. 3D дигитайзер

Одним из примеров полнофункционального решения для оцифровки объектов любой формы служит недорогой дигитайзер из модельного ряда MicroScribe-3D производства компании Immersion Corporation . На несимметричной основе прикреплен трехшарнирный рычаг, оканчивающийся пером-датчиком. Шарниры с низким уровнем трения обеспечивают практически абсолютную свободу перемещения стального пера. Дигитайзер MicroScribe может оцифровывать предметы, находящиеся в радиусе до 840 мм. Рычаг устройств - жесткий, наличие шарниров позволяет провести дугу с максимальным углом в 330°. Наконечник «руки» может иметь разную форму: в виде шарика или острой иголочки - для снятия более точных показаний. В комплекте со сканером поставляются также ножные педали, которые играют роль правой и левой кнопок мыши.

Рис. Дигитайзер MicroScribe-3D.

Перед каждой оцифровкой дигитайзер должен быть откалиброван. Пользователь выбирает три реперные точки (переднюю правую, переднюю левую и заднюю правую) и вводит их координаты в компьютер с помощью ножных педалей. После этого можно приступать непосредственно к оцифровке. Механические дигитайзеры обладают достаточно высокой точностью - до 0,2 мм. Модели из серии MicroScribe-3D могут снимать координаты со скоростью 1000 точек в секунду и передают информацию со скоростью 38 Кбит/с. Перед сканированием многие дизайнеры расчерчивают объект, вырисовывают линии, по которым пройдет перо.

Рис. Подготовка объекта к оцифровыванию

Оцифровывать можно в полуавтоматическом и ручном режимах. Контактный щуп, установленный на складной арматуре с шарнирными соединениями, считывает информацию о том, в каком месте находится головка, и транслирует эту информацию в координаты X, Y и Z в трехмерном пространстве. Оцифрованные данные в дальнейшем обработываются с помощью специальных прикладных программ (AutoCad, Autodesk, Maya, Rhinoceros и др.).

На подготовку к сканированию и саму оцифровку сложного объекта может уйти несколько часов, но с накоплением опыта работы с дигитайзером это время значительно сокращается В процессе сканирования объекта, по мере того как координаты точек попадают в компьютер, на мониторе вырисовывается пространственная модель. Для построения 3D-образов можно использовать программы от Immersion Corporation (набор Digitizing Software Application), которые позволяют представлять отсканированные объекты различными способами, например в виде точек, линий, проволочного каркаса, сплайнов, NURBS (неоднородных рациональных B-сплайнов), а также редактировать и сохранять 3D-образы в файлах форматов dxf, IGES, obj, txt, 3ds для последующего импортирования в другие приложения.

Специалисты по заказным моделям для оцифровки моделей с телевизионным качеством используют более дорогие дигитайзеры для оцифровки своих объектов. Например, используют мобильные координатно-измерительные машины (КИМ) FaroArm производства фирмы FARO Technologies (США). КИМ FARO состоит из опорной плиты, которая крепится к любому подходящему месту и нескольких, соединенных между собой шарнирами, колен. Конструкция очень похожа на строение человеческой руки. У КИМ FARO так же есть своеобразные кистевой, локтевой и плечевой суставы. В каждом шарнире есть датчик контроля угловых перемещений, который в режиме реального времени следит за углом поворота колена, в результате чего программное обеспечение просчитывает координаты откалиброванного щупа - своеобразного пальца. В зависимости от числа колен имеются машины с 6-ю или 7-ю степенями свободы.
По сути, это контактный щуп, который при помощи нескольких потенциометров, установленных на складной арматуре с шарнирными соединениями, считывает информацию о том, в каком месте находится головка, и преобразует эту информацию в координаты X, Y и Z в трехмерном пространстве. Достаточно сделать необходимое количество замеров, и сетка готова. В сканере применена система противовесов; он автоматически учитывает изменения температуры и компенсирует соответствующие расширения и сжатия материалов. Это портативное устройство может работать с объектами вписывающимися в сферу диаметром до 3,65 м и имеет точность до 0,3 мм

Рис. Мобильные координатно-измерительные машины Faro Arm

Трехмерные дигитайзеры используются в качестве систем трехмерного боди-сканирования (3D body scan, т.е. «трехмерное сканирование человеческого тела»). Разработка этих систем была связана с требованиями быстрого обмера большого количества человек (армия), получения точного компьютерного изображения (киноиндустрия) и индивидуального пошива. Трехмерное боди-сканирование применяется также в медицине, мультипликации и при создании систем виртуальной реальности (VRML).

Примеры систем боди-сканирования:

Cyberware Whole Body Color 3D Scanner (производитель Cyberwear). Сейчас существуют две модели полномасштабных боди-сканеров: WB4 и WBX (WB=Whole Body, т.е. «тело целиком»). Symcad (Французская компания TELMAT Industrie)

В геоинформатике, компьютерной графике, системах автоматического проектирования (САПР), картографии и научной обработке результатов измерения дигитайзер используют в качестве устройства для ручного цифрования графической и картографической информации в виде множества или последовательности точек, положение которых описывается прямоугольными декартовыми координатами плоскости дигитайзера.

Основные типы дигитайзеров по принципу работы:

Ультразвуковые Из всех систем по оцифровке 3D-объектов ультразвуковые (или сонарные) - наименее точные и надежные, но при этом самые чувствительные к изменениям в окружающем пространстве. Ультразвуковые дигитайзеры представляют собой систему передатчиков, жестко закрепленных на стенах и потолке. Смотрятся они весьма неэстетично. Передатчики излучают звуковые волны, на основании информации об отражении которых вычисляются координаты точек поверхности 3D-модели. Так как скорость звука зависит от атмосферного давления, температуры и других условий (например, влажности), то результаты оцифровки одного и того же объекта являются функцией состояния воздуха. Помимо этого данные системы очень восприимчивы к шуму, производимому различным оборудованием (компьютерами, кондиционерами), даже жужжание флуоресцентных ламп влияет на оцифровку. К тому же ультразвуковые системы издают странные «кликающие» звуки, раздражающие оператора и всех находящихся в помещении. В идеальных условиях абсолютная погрешность полученных результатов составляет 1,4 мм. Подобные сканеры применяются в основном в медицине и при оцифровке скульптур.

Электромагнитные Принцип работы электромагнитных 3D-дигитайзеров такой же, как у ультразвуковых систем (принцип радара), только для построения пространственной модели вместо звуковых волн используются электромагнитные. Результат работы этих сканеров не зависит от погодных условий, но находящиеся поблизости металлические предметы или источники магнитного поля снижают точность измерений. Естественно, что подобные системы не могут оцифровывать металлические объекты. Даже в специальных помещениях, не содержащих ничего металлического, погрешность магнитных систем составляет не менее 0,7 мм.

Лазерные Прежде всего следует отметить, что цена этих так называемых бесконтактных (оператор не обводит объект щупом) систем очень высока и нередки случаи, когда она выражается числом с пятью нулями (в американских долларах). Лазерные дигитайзеры обладают самой высокой точностью, но область их применения также имеет значительные ограничения. Большие трудности вызывает сканирование объектов с зеркальными, прозрачными и полупрозрачными поверхностями, а также предметов большого размера либо имеющих впадины или выступы, препятствующие прямому прохождению лазерного пучка. Лазерные дигитайзеры - полностью автоматизированные системы. Невозможность участия художника в процессе оцифровки не позволяет расставить акценты, например более подробно отобразить определенную часть объекта, или, наоборот, приводит к получению детализированных моделей, занимающих слишком много места и требующих значительных мощностей для их обработки. Сама оцифровка происходит достаточно быстро, но последующий процесс перевода автоматически полученных данных в конечное изображение может занять много времени (особенно это касается систем с точечной проекцией).

Механические Эти устройства являются золотой серединой среди всех классов дигитайзеров. Высокая точность и относительно низкая стоимость сделали эти устройства самыми популярными. Принцип их работы заключается в следующем: контуры оцифровываемого объекта обводятся прецизионным щупом, положение которого замеряется механическими датчиками. Затем, используя массив трехмерных координат, специальная программа строит каркасную модель объекта. Большим плюсом механических сканеров является то, что получаемые с их помощью результаты не зависят от погодных условий, уровня шума, наличия электромагнитных полей. Тип поверхности также не имеет значения. Поскольку механические дигитайзеры являются ручными устройствами, их использование требует четкой координации движений и внимательности.

Дигитайзер

Дигитайзер, или планшет, как его еще называют, состоит из двух основных элементов: основания и курсора, перемещаемого по его поверхности. Это устройство изначально предназначалось для оцифровки изображений. При нажатии на кнопку курсора его местоположение на поверхности планшета фиксируется, а координаты передаются в компьютер.

Часто с дигитайзерфом связывают управлением командами в AutoCAD"е и аналогичных системах при помощи накладных меню. Команды меню расположены в разных местах на поверхности дигитайзера. При выборе курсором одной из них специальный программный драйвер интерпретирует координаты указанного места, посылая соответствующую команду на выполнение.

Не последнюю роль играет применение планшета в создании на компьютере рисунков и набросков. Художник рисует на экране, но его рука водит пером по планшету. Наконец, дигитайзер можно использовать просто как аналог мыши. Особый случай - это чувствительные к нажиму дигитайзеры.

Принцип действия

Принцип действия дигитайзера основан на фиксации местоположения курсора с помощью встроенной в планшет сетки, состоящей из проволочных или печатных проводников с довольно большим расстоянием между ними (от 3 до 6 мм). Но механизм регистрации положения курсора позволяет получить шаг считывания информации намного меньше шага сетки (до 100 линий на мм). Шаг считывания информации называется разрешением дигитайзера.

По технологии изготовления дигитайзеры делятся на два типа: электростатические (ЭС) и электромагнитные (ЭМ). В первом случае регистрируется локальное изменение электрического потенциала сетки под курсором. Во втором - курсор излучает электромагнитные волны, а сетка служит приемником. Фирма Wacom создала технологию на основе электромагнитного резонанса, когда сетка излучает, а курсор отражает сигнал. Но в обоих случаях приемником является сетка. Следует отметить, что при работе ЭМ-планшетов возможны помехи со стороны излучающих устройств, в частности мониторов.

Независимо от принципа регистрации существует погрешность в определении координат курсора, называемая точностью дигитайзера. Эта величина зависит от типа дигитайзера и от конструкции его компонент. На нее влияет неидеальность регистрирующей сетки планшета, способность воспроизводить координаты неподвижного курсора (повторяемость), устойчивость к разным температурным условиям (стабильность), качество курсора, помехозащищенность и прочие факторы. Точность существующих планшетов колеблется в пределах от 0.005 до 0.03 дюйма. В среднем точность электромагнитных дигитайзеров выше, чем у электростатических.

Шаг считывания регистрирующей сетки является физическим пределом разрешения дигитайзера. Мы говорим о пределе разрешения, потому что следует различать разрешение как характеристику прибора и как программно-задаваемое разрешение, а это переменная величина в настройке дигитайзера. В спецификации на изделие всегда указываются обе характеристики - и предел разрешения, и точность.

На результат работы также влияет точность действий оператора. В среднем хороший оператор вносит погрешность не более 0.004 дюйма. Требования к нему достаточно высокие. Технологии чувствительных к нажиму дигитайзеров В настоящее время есть две технологии, применяемые в чувствительных к нажиму дигитайзерах: первая - это электромагнитный резонанс, на основе которого работают дигитайзеры фирмы Wacom, позволяющий применять пассивное стило, а вторая - метод активного курсора.

При использовании электромагнитного резонанса излучающим (активным) устройством является сам дигитайзер. Перо отражает волны, а дигитайзер анализирует это отражение, для того чтобы установить координаты пера в данный момент. Поэтому перо или курсор не имеют ни батарей, ни шнура, подающего напряжение на микросхемы внутри курсора, их там просто нет. При использовании же активного курсора именно он излучает волны, сообщая таким образом дигитайзеру о своем местоположении. В этом случае либо батареи, либо провод являются его неотъемлемым атрибутом. Но, независимо от системы, в обоих случаях информация о положении курсора относительно сетки, встроенной в поверхность дигитайзера, преобразуется в компьютере так, что мы получаем данные о точном положении курсора.

Для подключения планшета обычно используется последовательный порт. Распространенными параметрами являются разрешение порядка 2400 dpi и высокая чувствительность к уровням нажатия (256 уровней). Эта особенность позволяет моделировать нажатие на кисть или перо при работе с соответствующими графическими программами. Графические планшеты и дигитайзеры производят компании CalComp, Mutoh, Wacom и другие.

Для устройств рукописного ввода информации характерна такая же схема работы, только введенные образы букв дополнительно преобразуются в буквы при помощи специальной программы распознавания, а размер площадки для ввода меньше. Устройства перьевого ввода информации чаще используются в сверхминиатюрных компьютерах PDA (Personal Digital Assistant) или HPC (Handheld PC) (см. Классификация портативных компьютеров), в которых нет полноценной клавиатуры.

Выбор дигитайзера

В первую очередь, выбирая дигитайзер, следует принимать во внимание надежность его драйверов и удобство указующего устройства (это может быть стило или курсор). Не стоит забывать и об эргономике.

Конструктивно планшеты бывают жесткими и гибкими. Гибкие дигитайзеры появились на нашем рынке весной 1994 года. Низкая цена, небольшой вес (7 кг в упаковке), компактность при транспортировке выгодно отличают их от традиционных жестких. От того, для каких работ вы выбираете дигитайзер, зависит его формат. Размер рабочего поля обычно от 6 х 8 дюймов до 44 х 62 дюйма. Изготовители гибких планшетов по новой технологии утверждают, что могут "вырезать" их любого формата. Часто пользователи называют формат по аналогии с бумажными листами, но размер 305 x 305мм трудно соотнести с каким-то стандартным форматом. От рода решаемых задач зависит и точность устройства. Рекомендуем ознакомиться с параметрами дигитайзеров и с результатами сравнения некоторых из них. Электрическое питание для дигитайзера подается при помощи встроенного или выносного блока питания, а в отдельных моделях - по последовательному порту.

Драйверы

При работе с драйверы дигитайзеров могут работать тремя способами: эмулируя мышь, то есть работая в режиме относительного задания координат; как стандартный драйвер планшета ADI независимо от того, какое устройство является системным; как драйвер WinTab. Известно, что в стандартную поставку Windows входят драйверы для различных мышей, но не для дигитайзеров.

Указующее устройство

До этого момента при упоминании указующего устройства мы называли его курсором, хотя существует еще и перо (или стило, кому как нравится). Курсоры больше популярны в среде пользователей САПР. Перья в виде ручки производятся с одной, двумя и тремя кнопками. Кроме того, есть простые перья и перья, чувствительные к нажиму. Последние особенно интересны для художников и аниматоров.

Выбирайте указующее устройство тщательно. Если курсор неудобен, то связанные с его использованием затраты составят гораздо большую сумму, чем разница в стоимости дорогих и дешевых дигитайзеров.

Курсоры

Курсоры бывают четырех-, восьми-, двенадцати- и шестнадцатикнопочными. Желая выделиться, некоторые фирмы стараются стать исключением из правила. Так, Oce Graphics добавляет на большом курсоре семнадцатую, "самую главную" кнопку. Форма курсора, легкость нажатия и расположение кнопок - вот в чем отличия. Во всем мире одними из лучших признаны четырехкнопочные курсоры фирмы CalComp. Их чаще прочих фотографируют и помещают в журналах. На них вторая и третья кнопки расположены рядом, а первая и четвертая L-образной формы обрамляют средние. Традиционным же считается ромбовидное расположение кнопок, которому продолжают следовать другие известные производители. Однако для двенадцати- и шестнадцатикнопочных курсоров канон один - "табличное" расположение кнопок, как на телефонном аппарате.

При выборе курсора надо принимать во внимание, кроме удобства пользования, еще и количество клавиш на нем. Тот, кто работал в AutoCAD"е для DOS, знает, что чем больше на курсоре клавиш, тем лучше, потому что дополнительным кнопкам можно назначить одношаговые функции в AutoCAD"овском MNU-файле.

А вот для AutoCAD for Windows это не совсем так. Дело в том, что использование дополнительных, числом более трех, клавиш при работе в mole-режиме - непростая задача. Чтобы избежать проблем, лучше использовать специальные программы управления дигитайзером, которые часто входят в его комплект поставки. Но проще отказаться от курсора с большим количеством кнопок в пользу четырехкнопочного и задействовать только три его кнопки. В курсоре немаловажно также качество изготовления визира.

Перья

Как уже говорилось, перья производятся с одной, двумя и тремя кнопками. Кроме того, есть среди них чувствительные к нажиму, особенно привлекательные для компьютерных художников и аниматоров. Такое перо может воспринимать до 256 градаций усилия нажима. Степени нажима ставят в соответствие или толщину линии, или цвет в палитре, или его оттенок. В результате можно имитировать на компьютере процесс рисования масляными красками, темперой или акварелью на специально подобранной "фактуре". Для реализации этих возможностей необходимо иметь специальное программное обеспечение. Среди подобных программ для персональных компьютеров можно упомянуть Adobe PhotoShop, Aldus PhotoStyler, Fauve Matisse, Fractal Design Painter, Autodesk Animator Pro, CorelDraw. Чувствительные к нажиму перья могут пригодиться и пользователям AutoCAD"а для последующей трехмерной визуализации спроектированных объектов. Данный вид указывающих устройств применяют только с ЭМ-дигитайзерами.

Удобство пера - характеристика сугубо субъективная, как и при выборе авторучки. Некоторым нравятся легкие перья фирмы Wacom, в то время как другие предпочитают более тяжелые, но хорошо сбалансированные перья от Kurta. И курсоры, и перья бывают как с проводом, так и без него. Беспроводной указатель удобнее, но он должен иметь батарейку, что утяжелит его и потребует дополнительного обслуживания.

Исключение составляют пассивные неизлучающие перья Wacom, которые, впрочем, воспринимают вдвое меньше градаций нажима. Не так давно на рынке дигитайзеров появились предложения с модифицируемыми курсорами, которые могут работать и с проводом, и с батарейкой. Время покажет, насколько удачным является данное решение.

Дигитайзер (digitizer) - это кодирующее устройство, обеспечивающее ввод двумерного (в том числе и полутонового) или трехмерного (3D дигитайзеры) изображения в компьютер в виде растровой таблицы. является типичным внешним специализированными устройства графического ввода.

Задача получения 3D-моделей реальных объектов стоит перед промышленными дизайнерами, инженерами, художниками, аниматорами, разработчиками игровых приложений. Измерение геометрии сложных пространственных форм является основныме требованием для современных производителей технологической оснастки.

Основные области применения дигитайзеры:

Мультипликация

Оцифровывание географических карт для работы с географическими информационными системами (ГИС)

Инженерное проектирование, создание прототипов и обратный инжениринг

Научная визуализация

Примечание: Обычно процесс обработки изображения дигитайзеров называют сканированием (Не путать сосканером!).

Простейшим дигитайзером является графический планшет.

Рис. Графический планшет

В состав устройства входит специальный указатель с датчиком, называемый пером. Собственный контроллер посылает импульсы по ортогональной сетке проводников, расположенной под плоскостью планшета. Получив два таких сигнала, контроллер преобразует их в координаты, передаваемые в ПК. Компьютер переводит эту информацию в координаты точки на экране монитора, соответствующие положению указателя на планшете. С помощью пера Вы рисуете на планшете, при этом графические редакторы могут воспринимать его как кисть, карандаш, мелок и т.д. Перевернув перо, Вы можете стереть изображение. Дигитайзеры, как следует из названия, являются инструментом оцифровки трехмерных объектов. Для дальнейшей обработки и редактирования результатов сканирования существует множество различных программ.

3D дигитайзер

Рис. 3D дигитайзер

Одним из примеров полнофункционального решения для оцифровки объектов любой формы служит недорогой дигитайзер из модельного ряда MicroScribe-3D производства компании Immersion Corporation. На несимметричной основе прикреплен трехшарнирный рычаг, оканчивающийся пером-датчиком. Шарниры с низким уровнем трения обеспечивают практически абсолютную свободу перемещения стального пера. Дигитайзер MicroScribe может оцифровывать предметы, находящиеся в радиусе до 840 мм. Рычаг устройств - жесткий, наличие шарниров позволяет провести дугу с максимальным углом в 330°. Наконечник «руки» может иметь разную форму: в виде шарика или острой иголочки - для снятия более точных показаний. В комплекте со сканером поставляются также ножные педали, которые играют роль правой и левой кнопок мыши.

Рис. Дигитайзер MicroScribe-3D.

Перед каждой оцифровкой дигитайзер должен быть откалиброван. Пользователь выбирает три реперные точки (переднюю правую, переднюю левую и заднюю правую) и вводит их координаты в компьютер с помощью ножных педалей. После этого можно приступать непосредственно к оцифровке. Механические дигитайзеры обладают достаточно высокой точностью - до 0,2 мм. Модели из серии MicroScribe-3D могут снимать координаты со скоростью 1000 точек в секунду и передают информацию со скоростью 38 Кбит/с. Перед сканированием многие дизайнеры расчерчивают объект, вырисовывают линии, по которым пройдет перо.

Рис. Подготовка объекта к оцифровыванию

Оцифровывать можно в полуавтоматическом и ручном режимах. Контактный щуп, установленный на складной арматуре с шарнирными соединениями, считывает информацию о том, в каком месте находится головка, и транслирует эту информацию в координаты X, Y и Z в трехмерном пространстве. Оцифрованные данные в дальнейшем обработываются с помощью специальных прикладных программ (AutoCad, Autodesk, Maya, Rhinoceros и др.).

На подготовку к сканированию и саму оцифровку сложного объекта может уйти несколько часов, но с накоплением опыта работы с дигитайзером это время значительно сокращается В процессе сканирования объекта, по мере того как координаты точек попадают в компьютер, на мониторе вырисовывается пространственная модель. Для построения 3D-образов можно использовать программы от Immersion Corporation (набор Digitizing Software Application), которые позволяют представлять отсканированные объекты различными способами, например в виде точек, линий, проволочного каркаса, сплайнов, NURBS (неоднородных рациональных B-сплайнов), а также редактировать и сохранять 3D-образы в файлах форматов dxf, IGES, obj, txt, 3ds для последующего импортирования в другие приложения.

Специалисты по заказным моделям для оцифровки моделей с телевизионным качеством используют более дорогие дигитайзеры для оцифровки своих объектов. Например, используют мобильные координатно-измерительные машины (КИМ) FaroArm производства фирмы FARO Technologies (США). КИМ FARO состоит из опорной плиты, которая крепится к любому подходящему месту и нескольких, соединенных между собой шарнирами, колен. Конструкция очень похожа на строение человеческой руки. У КИМ FARO так же есть своеобразные кистевой, локтевой и плечевой суставы. В каждом шарнире есть датчик контроля угловых перемещений, который в режиме реального времени следит за углом поворота колена, в результате чего программное обеспечение просчитывает координаты откалиброванного щупа - своеобразного пальца. В зависимости от числа колен имеются машины с 6-ю или 7-ю степенями свободы.

По сути, это контактный щуп, который при помощи нескольких потенциометров, установленных на складной арматуре с шарнирными соединениями, считывает информацию о том, в каком месте находится головка, и преобразует эту информацию в координаты X, Y и Z в трехмерном пространстве. Достаточно сделать необходимое количество замеров, и сетка готова. В сканере применена система противовесов; он автоматически учитывает изменения температуры и компенсирует соответствующие расширения и сжатия материалов. Это портативное устройство может работать с объектами вписывающимися в сферу диаметром до 3,65 м и имеет точность до 0,3 мм.

Рис. Мобильные координатно-измерительные машины Faro Arm

Трехмерные дигитайзеры используются в качестве систем трехмерного боди-сканирования (3D body scan, т.е. «трехмерное сканирование человеческого тела»). Разработка этих систем была связана с требованиями быстрого обмера большого количества человек (армия), получения точного компьютерного изображения (киноиндустрия) и индивидуального пошива. Трехмерное боди-сканирование применяется также в медицине, мультипликации и при создании систем виртуальной реальности (VRML).

Рис. Система боди-сканирования WB4

Примеры систем боди-сканирования

Cyberware Whole Body Color 3D Scanner (производитель Cyberwear). Сейчас существуют две модели полномасштабных боди-сканеров: WB4 и WBX (WB=Whole Body, т.е. «тело целиком»).

Symcad (Французская компания TELMAT Industrie)

В геоинформатике, компьютерной графике, системах автоматического проектирования (САПР), картографии и научной обработке результатов измерения дигитайзер используют в качестве устройства для ручного цифрования графической и картографической информации в виде множества или последовательности точек, положение которых описывается прямоугольными декартовыми координатами плоскости дигитайзера.

Основные типы дигитайзеров по принципу работы

Ультразвуковые

Из всех систем по оцифровке 3D-объектов ультразвуковые (или сонарные) - наименее точные и надежные, но при этом самые чувствительные к изменениям в окружающем пространстве. Ультразвуковые дигитайзеры представляют собой систему передатчиков, жестко закрепленных на стенах и потолке. Смотрятся они весьма неэстетично. Передатчики излучают звуковые волны, на основании информации об отражении которых вычисляются координаты точек поверхности 3D-модели. Так как скорость звука зависит от атмосферного давления, температуры и других условий (например, влажности), то результаты оцифровки одного и того же объекта являются функцией состояния воздуха. Помимо этого данные системы очень восприимчивы к шуму, производимому различным оборудованием (компьютерами, кондиционерами), даже жужжание флуоресцентных ламп влияет на оцифровку. К тому же ультразвуковые системы издают странные «кликающие» звуки, раздражающие оператора и всех находящихся в помещении. В идеальных условиях абсолютная погрешность полученных результатов составляет 1,4 мм. Подобные сканеры применяются в основном в медицине и при оцифровке скульптур.

Электромагнитные

Принцип работы электромагнитных 3D-дигитайзеров такой же, как у ультразвуковых систем (принцип радара), только для построения пространственной модели вместо звуковых волн используются электромагнитные. Результат работы этих сканеров не зависит от погодных условий, но находящиеся поблизости металлические предметы или источники магнитного поля снижают точность измерений. Естественно, что подобные системы не могут оцифровывать металлические объекты. Даже в специальных помещениях, не содержащих ничего металлического, погрешность магнитных систем составляет не менее 0,7 мм.

Лазерные

Прежде всего следует отметить, что цена этих так называемых бесконтактных (оператор не обводит объект щупом) систем очень высока и нередки случаи, когда она выражается числом с пятью нулями (в американских долларах). Лазерные дигитайзеры обладают самой высокой точностью, но область их применения также имеет значительные ограничения. Большие трудности вызывает сканирование объектов с зеркальными, прозрачными и полупрозрачными поверхностями, а также предметов большого размера либо имеющих впадины или выступы, препятствующие прямому прохождению лазерного пучка. Лазерные дигитайзеры - полностью автоматизированные системы. Невозможность участия художника в процессе оцифровки не позволяет расставить акценты, например более подробно отобразить определенную часть объекта, или, наоборот, приводит к получению детализированных моделей, занимающих слишком много места и требующих значительных мощностей для их обработки. Сама оцифровка происходит достаточно быстро, но последующий процесс перевода автоматически полученных данных в конечное изображение может занять много времени (особенно это касается систем с точечной проекцией).

Механические

Эти устройства являются золотой серединой среди всех классов дигитайзеров. Высокая точность и относительно низкая стоимость сделали эти устройства самыми популярными. Принцип их работы заключается в следующем: контуры оцифровываемого объекта обводятся прецизионным щупом, положение которого замеряется механическими датчиками. Затем, используя массив трехмерных координат, специальная программа строит каркасную модель объекта. Большим плюсом механических сканеров является то, что получаемые с их помощью результаты не зависят от погодных условий, уровня шума, наличия электромагнитных полей. Тип поверхности также не имеет значения. Поскольку механические дигитайзеры являются ручными устройствами, их использование требует четкой координации движений и внимательности.

Подобные документы

Преобразование в цифровой формат изображения, полученного в результате передвижения руки оператора, дигитайзером. Посылка координат положения пера в компьютер. Методика работы на дигитайзере. Его технические характеристики. Перья, реагирующие на силу.

презентация , добавлен 13.12.2013


Принцип работы и пользовательские характеристики клавиатуры. Взаимосвязь размера экрана, размера зерна и разрешения экрана. Основные виды видеокарт. Принцип работы мыши. Программная поддержка сканеров. Назначение джойстика, светового пера и дигитайзера.

реферат , добавлен 18.10.2009


Сферы применения персонального компьютера (ПК). Основные блоки ПК, способы компьютерной обработки информации. Устройства ввода и вывода, хранения информации: системный блок, клавиатура, монитор, мышь, сканер, дигитайзер, принтер, дисковый накопитель.

презентация , добавлен 25.02.2011


Устройство, которое используется для ввода букв, символов и других данных в компьютер. Определение "клавиатура" и виды клавиатур. Ввод данных в электронное устройство. Алфавитно-цифровые, компьютерные, цифровые, проводные и беспроводные клавиатуры.

презентация , добавлен 22.12.2012


Изучение устройств ввода информации как приборов, осуществляющих перевод языка человека на машинный язык для занесения информации в компьютер. Функциональные возможности устройств ввода: клавиатура, мышь, джойстик, сканер, камера и графический планшет.

презентация , добавлен 02.05.2011


Основные виды входных компьютерных устройств. Указательные (координатные) устройства (джойстик, мышь, тачпад, трекбол). Устройства ввода графической информации (сканер, цифровые камеры, световое перо, дигитайзер). Устройства ввода звуковой информации.

реферат , добавлен 28.02.2016


Устройство и принцип работы. Сканером называется устройство, позволяющее вводить компьютер образы изображений, представленных в виде текста, рисунков, слайдов, фотографий и другой графической информации.

реферат , добавлен 11.05.2003


Ввод в компьютер информации от пользователя. Набор на клавиатуре. Структура и принцип действия клавиатуры. Алфавитно-цифровые, стандартные управляющие и функциональные клавиши. Малая цифровая клавиатура, управление курсором, световые индикаторы функций.

презентация , добавлен 23.02.2015


Устройства вывода данных, преобразующие ASCII-коды. Ввод данных непосредственно с бумажного документа. Принцип действия принтера, плоттера (графопостроителя), пенмауса, сканера, графического планшета, моноблока, наушников, колонок, микрофона, web-камеры.

презентация , добавлен 16.10.2012


Программа построения двумерного и трехмерного изображения детали. Обоснование выбора средства параметрического моделирования. Графическая система Компас-3D, язык программирования AutoLisp в среде AutoCAD. Определение базовых размеров и контрольных точек.

Дигитайзер (со световым пером) является профессиональным стандартным устройством для графических работ, так как он позволяет с помощью соответствующих программ преобразовать в векторный формат изображение, полученное в результате передвижения руки оператора.

Первоначально дигитайзер был разработан только для систем автоматизированного проектирования (CAD) требующие задание точного значения координат большого количества точек. Выполнить это требование при использовании обычных устройств ввода (клавиатуры) трудно, а при помощи мыши практически невозможно.

Состав:

Графический планшет;

Устройство указания (курсор или световое перо).

Принцип действия: - основан на регистрации местоположения устройства указания с помощью интегрированной в планшет сетки, состоящий из проводников. Расстояние между соседними проводниками может быть 3-6 мм.

В зависимости от механизма определения местоположения устройства указания, дигитайзеры подразделяются: - электростатические и электромагнитные.

В первом случае: – определение местоположения устройства осуществляется путем регистрации локального изменения электрического потенциала сетки под курсором.

Во втором случае: - курсор является передатчиком, а сетка – приемником.

Характеристики дигитайзера:

разрешение – характеризует шаг считывания информации в ячейке сетки и измеряется количеством линий на 1мм. (линий/мм).

Погрешность в определении координат, которая возникает вследствие погрешностей регистрирующей сетки, влияние температуры, помех и т.д. И составляет 0,1 – 0,7мм.

В среднем погрешность электромагнитных дигитайзеров меньше чем электростатических.

Графический планшет

Графический планшет бывает на твердой (планшетный дигитайзер) или гибкой (гибкий дигитайзер) основе. Размер рабочего поля дигитайзера как формат бумаги (например, А4, А3).

Курсор, перо

В качестве устройства указания в дигитайзерах может использоваться курсор или перо.

Среди пользователей приложений САПР (CAD) наиболее популярен курсор. Он может быть: 4-, 8-, 12- или 16 кнопочный. Одним из лучших признан 4-кнопочный курсор. Перья имеют одну, две или три кнопки. Существуют перья, чувствительные к нажатию, имеющие до 256 градаций степени нажима. От нажатия зависит либо толщина линии, либо оттенок цвета. Перо имитирует кисть при рисовании акварелью, масляными красками, и т.д.

Для реализации возможностей дигитайзера необходимо специальное программное обеспечение (AdobePhotoShopFractalDesigner).

Питание дигитайзера

Питание для дигитайзера подается со встроенного или внешнего блока питания. Для некоторых моделей - от последовательного порта.

1. Сканеры, типы сканеров и их технические характеристики. Назначение, состав и принцип работы Назначение и классификация сканеров

Сканером называется устройство, позволяющее вводить в компьютер в графическом виде текст, рисунки, слайды, фотографии и др. Сканеры можно классифицировать по следующим признакам:

по способу форматированию (кодированию) изображения;

по типу кинематического механизма (способу перемещения преобразователя свет-сигнал и оригинала относительно друг друга);

по типу вводимого изображения;

степени прозрачности оригинала;

особенностям аппаратного и программного обеспечения.

Способ форматирования изображения

Линейный

Матричный

Кинематический механизм

• Настольный

  Комбинированный

Тип сканируемого изображения

Черно-белый

Полутоновый

Прозрачность оригинала

Отражающий

Прозрачный

Аппаратный интерфейс

Специализированный

Стандартный

Программный интерфейс

Специализированный

TWAIN- совместимый

Способ формирования изображения

Технология считывания данных в современных устройствах оцифровывания изображений реализуется на основе использования светочувствительных датчиков двух типов: приборов с зарядовой связью (ПЗС) илифотоэлектронных умножителей (ФЭУ).

Дигитайзер (Digitazer), или графический планшет , - устройство для оцифровки графических изображений, позволяющее преобразовывать в векторный формат изображение, полученное в результате движения руки оператора.

Дигитайзеры используются в системах автоматизированного проектирования (САПР) для ввода в компьютер графической информации в виде чертежей и рисунков: проектировщик водит пером-курсором по планшету, а изображение фиксируется в виде графического файла.

Дигитайзер состоит из двух элементов: основания (планшета) и устройства указания (пера или курсора), пере мещаемого по поверхности основания, как показано на рис. 6.14. При нажатии на кнопку курсора его положение на поверхности планшета фиксируется и координаты передаются в компьютер.

Рис. 6.14. Дигитайзер с планшетом и курсором.

Принцип действия дигитайзера основан на регистрации местоположения курсора с помощью встроенной в планшет сетки, состоящей из печатных проводников с шагом между соседними проводниками от 3 до 6 мм. Механизм регистрации обеспечивает получение высокого разрешения дигитайзера, определяемого шагом считывания информации, достигающим до 100 линий на миллиметр. Скорость обмена дигитайзера с компьютером зависит от оператора и достигает 100-200 точек в секунду.

Дигитайзеры подразделяются на электростатические и электромагнитные в зависимости от механизма определения местоположения устройства указания.

В электростатических дигитайзерах регистрируется локальное изменение электростатического потенциала сетки под курсором.

В электромагнитных дигитайзерах курсор является источником излучения электромагнитного сигнала, воспринимаемого сеткой, что делает дигитайзеры этого типа чувствительными к помехам, создаваемым внешними источниками, например мониторами.

Графические планшеты дигитайзеров выполняются на твердой (планшетные дигитайзеры) и гибкой основах (гибкие дигитайзеры). Дигитайзеры на гибкой основе имеют меньший вес, более компактны, удобны при транспортировке и более дешевые.

Размеры рабочего поля планшетов от (6 х 80)"до (44 х 62)". Погрешность в определении координат устройства регистрации 0,1-0,7 мм, причем в среднем погрешность электромагнитных дигитайзеров меньше, чем электростатических.

Устройства указания в дигитайзерах выполняются в виде курсора или пера.

Перо представляет собой указку, снабженную одной, двумя или тремя кнопками. Существуют перья, определяющие усилие, с которым наконечник пера прижимается к планшету, и имеющие 256 градаций степени нажима. От степени нажима зависит толщина линии, цвет в палитре и его оттенок. Для реализации художественных возможностей необходимо программное обеспечение типа Adobe Photoshop, Aldus PhotoStyler, Autodesk Animator Pro, CorelDRAW и др.

Курсоры применяются в основном проектировщиками в САПР. Они выполняются 4-, 8-, 12-, 16-клавишными. Обычно используются от двух до четырех клавишей, остальные программируются в программах-приложениях, например в Autocad. Одним из лучших считается 4-кнопочный курсор фирмы CalComp.

Признанным лидером по продажам дигитайзеров на российском рынке является фирма Wacom.

Контрольные вопросы

1. Дайте характеристику известным конструктивным вариантам цифровых камер.

2. Раскройте принципы действия камер различных конструкций.

3. Какими характеристиками обладают цифровые камеры?

4. Опишите назначение и состав дигитайзеров.

5. Дайте сравнительный анализ электростатических и электромагнитных дигитайзеров.