2. Устройства вывода информации. Назначение и технические характеристики.

Самым популярным из устройств вывода информации является дисплей – устройство визуального отображения текстовой и графической информации. Дисплей относится к числу неотъемлемых принадлежностей компьютера. Есть и параллельные термины, обозначающие почти то же самое: «видеотерминал», «видеомонитор» (хотя есть и смысловые оттенки: «монитор» – устройство управления чем-то, «терминал» – удаленное устройство доступа).

Дисплеи классифицируются по нескольким разным параметрам, отражающим их назначение в конкретной компьютерной системе и возможности. Бывают дисплеи монохромные и цветные. Монохромный дисплей производит отображение в двух цветах – черном и белом, либо зеленом и черном и т.д. Высококачественный цветной дисплей может воспроизводить все основные цвета и сотни оттенков.

Бывают дисплеи графические и алфавитно-цифровые (впрочем последние, способные отображать лишь ограниченный набор основных символов используемого алфавита, почти исчезли из обычного обихода). Графический дисплей может отображать как символы, так и любое изображение, которое можно построить из отдельных точек в пределах разрешающей способности.

По физическим принципам, лежащим в основе конструкций дисплеев, подавляющее большинство их относится к дисплеям на базе электронно-лучевых трубок и к жидкокристаллическим дисплеям (последние особенно часто встречаются у портативных компьютеров). У первых формирование изображения производится на внутренней поверхности экрана, покрытого слоем люминофора – вещества, светящегося под воздействием электронного луча, генерируемого специальной «электронной пушкой» и управляемого системами горизонтальной и вертикальной развертки. Жидкокристаллический экран состоит из крошечных сегментов, заполненных специальным веществом, способным менять отражательную способность под воздействием очень слабого электрического поля, создаваемого электродами, подходящими к каждому сегменту.

При выводе на экран любого изображения, независимо от того, в растровом или векторном форматах оно зафиксировано в графических файлах, в видеопамяти формируется информация растрового типа. Она содержит сведения о цвете каждого пиксела, задающего наиболее мелкую деталь изображения. Каждый пиксел однозначно связан с долей видеопамяти – несколькими битами, в которых программным путем задается яркость (при цветном экране – цветность) свечения этого пиксела. Специальная системная программа десятки раз в секунду считывает содержимое видеопамяти и обновляет содержимое каждого пиксела, тем самым создавая и поддерживая на экране изображение.

Основные характеристики дисплеев с точки зрения пользователя таковы: разрешающая способность, число воспроизводимых цветов (для цветного дисплея) или оттенков яркости (для монохромного). Для алфавитно-цифрового дисплея разрешающая способность – число строк на экране и символов в каждой строке. Так, дисплей давно устаревшего отечественного компьютера ДВК-1 (диалоговый вычислительный комплекс) имел разрешающую способность 24x80 символов. Для графического – это число высвечиваемых точек по горизонтали и вертикали. К примеру, в табл. 4.4 приведены характеристики цветного графического дисплея SVGA(SuperVideoGrapicsAdapter– видеоадаптер повышенного разрешения) в нескольких (из множества возможных) режимах работы.

Разрешающая способность экрана должна согласовываться с его размерами. В настоящее время для персональных компьютеров используются мониторы с размером по диагонали 13, 15, 17 и 21 дюйма. Для изображения с высоким разрешением на практике желателен большой экран.

Характеристики SVGA-дисплея

Режим	Разрешающая способность	Число цветов
Символьный	25x50 51x132	256 256
Графический	768x1024 480x640	16 64

Хотя 15-дюймовый монитор и может вывести изображение 768 х 1024 пикселов, работать с ним утомительно для глаз.

Выше использовалось слово «видеоадаптер». Так называется устройство, формирующее сигналы управления дисплеем. Особенно высоки требования, предъявляемые к видеоадаптерам для поддержки мультимедиа, анимации и трехмерных изображений. Наряду с ним важную роль в формировании изображения на экране компьютера играет видеопамять (она уже фигурировала ранее). Для большей части задач современным персональным компьютерам достаточно 54 Мбайта видеопамяти, но для выполнения программ с развитой трехмерной графикой может понадобиться значительно больше. Ее минимальный объем нетрудно подсчитать, если задаться параметрами изображения. Если, к примеру, необходимо иметь 16-цветное изображение с разрешением 480x640, то поскольку для хранения информации о 16-ти состояниях одного пиксела необходимо 4 бита информации, а всего пикселов 307 200, то соответствующий объем видеопамяти равен 1 228 800 бит (т.е. 150 Кбайт). Разумеется, это разрешение и цветность являются совершенно недостаточными для современных программ. Кроме того, в видеопамяти часто необходимо сформировать не одно, а стазу несколько изображений для быстрой смены их на экране.

В конце 1990-х гг. начался промышленный выпуск плазменных дисплеев. В основе – возможность управлять возникновением электрических разрядов в некоторых газах и сопровождающим их свечением. Такие дисплеи обладают высоким качеством изображения и могут иметь значительно большие, чем у привычных компьютеров, размеры экранов при небольшой толщине (экран с диагональю более 1 м при толщине 8–10 см).

Огромную роль при выводе информации играют разнообразные печатающие устройства – принтеры. Наличие дисплея на современных компьютерах позволяет, работая в интерактивном режиме, экономить огромное количество бумаги, но все равно наступает, как правило, момент, когда необходима, так называемая, «твердая копия» информации – текст, данные, рисунок на бумаге.

В процессе эволюции принтеры прошли большой путь. Первые копировали пишущую машинку, имея ударные клавиши с буквами, цифрами и т.д. Под управлением процессора та или иная клавиша наносила удар по красящей ленте, оставляющей след на бумаге. Таких принтеров давно нет; их прямые наследники – точечно-матричные-(игольчатые) принтеры ударного типа – располагают перемещающейся вдоль строки печатающей головкой, содержащей от 7 до 24 игл, каждая из которых может независимо от остальных наносить удар по ленте. Это позволяет формировать изображения как букв и цифр, так и любых других символов, а также достаточно сложные рисунки и чертежи.

Принтеры стали «интеллектуальными», т.е. имеют собственное ОЗУ и электронный блок управления для того, чтобы разгрузить основное ОЗУ и не отнимать в процессе печати время у центрального процессора.

Все чаще на рабочих местах пользователей персональных компьютеров вместо точечно-матричных появляются струйные или лазерные принтеры. Струйные принтеры вместо головки с иглами имеют головку со специальной краской и микросоплом, через которую эта краска «выстреливается» струйкой на бумагу (и быстро сохнет). Для формирования изображения либо струйка краски может отклоняться специально созданным электрическим полем (так как она электризуется в момент выхода из сопла), либо (чаще) головка имеет столбец из нескольких сопел – наподобие матрицы игл точечно-матричного принтера.

Струйные принтеры могут быть цветными, они смешивают на бумаге красители, порознь распыляемые разными соплами. Изображение, формируемое струйными принтерами, по качеству превосходит аналогичное, получаемое на точечно-матричных. Дополнительное достоинство – меньший уровень шума при работе.

Самые высококачественные изображения на бумаге на сегодняшний день дают лазерные принтеры. Один из основных узлов лазерного принтера – вращающийся барабан, на внешней поверхности которого нанесен специальный светочувствительный материал. Управляемый электронным блоком луч лазера оставляет на поверхности барабана наэлектризованную «картинку», соответствующую формируемому изображению. Затем на барабан наносится специальный мелкодисперсный порошок – тонер, частички которого прилипают к наэлектризованным участкам поверхности. Вслед за этим к барабану прижимается лист бумаги, на который переходит тонер, после чего изображение на бумаге фиксируется («прижигается») в результате прохождения через горячие валки. Все это происходит с огромной быстротой, благодаря чему лазерные принтеры значительно превосходят обсуждавшиеся выше по скорости работы. Лазерные принтеры – рекордсмены по части количества воспроизводимых шрифтов и качеству рисунков благодаря высочайшей разрешающей способности. Существуют как черно-белые, так и цветные лазерные принтеры. Лазерный принтер работает почти бесшумно. Единственный, но, увы, очень важный параметр, по которому они существенно уступают принтерам ранее описанных типов – стоимость; далеко не всякий может себе позволить приобрести принтер, по стоимости превосходящий точечно-матричный аналог в несколько раз.

Разрешающая способность – важнейшая характеристика любого принтера. Ее измеряют показателем «точек на дюйм» (dpi–dotsperinch). Это – количество различных точек, которые может напечатать принтер на прямой линии длиной в 1 дюйм. Поскольку разрешение определяется двумя направлениями – горизонтальным и вертикальным – то разрешение в 400dpiозначает, что в квадратике площадью 1 дюйм2 окажется 400 х 400 = 160 000 точек. Много это или мало? Смотря для каких целей ведется печать. Для высококачественного изображения текста – более чем достаточно, для несложного рисунка тоже хватит, но если требуется изображение фотографического качества – то недостаточно. Термин «фотографическое качество» стал с недавних пор вполне официальным, хотя не стандартизированным. По-видимому, разрешение 1000dpiуже гарантирует такое качество, хотя многое зависит и от конкретного принтера, и от типа используемой бумаги (для высококачественной печати часто используется специальная бумага).

Еще одна характеристика принтера – объем собственной памяти. Эта память в струйных и лазерных принтерах используется для создания растрового образа страницы перед тем, как ее напечатать, хранения специального программного обеспечения, встроенных шрифтов (печатать тексты можно как шрифтами, которые принтер «помнит», так и загружаемыми пользовательской программой). Эта память у современных принтеров велика, у высококачественных вполне может превышать 10 Мбайт.

Скорость печати также важна для большинства пользователей. Для точечно-матричных принтеров она измеряется в единицах «символ в секунду» и сильно зависит от задаваемого пользователем качества печати. Для струйных и лазерных принтеров, в которых изображение формируется постранично, эта скорость измеряется страницами в минуту. При монохромной печати дешевые модели работают со скоростью 8 – 10 стр./мин, дорогие офисные – 16 стр./мин и более.

Опишем подробнее возможности одного из лазерных принтеров и одного из струйных принтеров; обе модели были новинками в 2001 г.

Лазерный принтер LaserJet1200 фирмыHewlett-Packard– ведущего производителя этой техники – среднего класса, предназначен для малого офиса и для личного пользования. Принтер оснащен процессоромMotorola, работающим на частоте 90 МГц, и памятью 8 Мбайт в стандартной конфигурации. Кроме того, конструктивно предусмотрена возможность увеличить этот объем до 72 Мбайт, чего с лихвой хватает для печати самых больших документов.

В настройках принтера есть четыре режима качества печати. Первый – Максимальное качество – поддерживает печать с разрешением 1200dpiи обеспечивает максимальное качество печати. Второй –Быстрая печать – повышает производительность принтера за счет небольшого уменьшения разрешения; именно он используется принтером по умолчанию. В режимеДополнительная настройка пользователь имеет возможность регулировать способ передачи заштрихованных участков изображения. И наконец, один из наиболее часто используемых режимов – этоЭкономичная печать с пониженным расходом тонера и средним качеством изображения. В основном режиме принтер печатает 14 листов в минуту.

Как это бывает у современных принтеров, модель имеет много возможностей для создания дополнительных удобств пользователю: два подающих лотка бумаги, режим печати фоновых изображений поверх основных, печать нескольких страниц на одном листе бумаги (в уменьшенном виде), возможность подключения сканера прямо к принтеру и т.д.

Струйный принтер EPSONStylusPhoto895 фирмыEpson– известнейшего в мире производителя струйных принтеров – обеспечивает фотографическое качество и может быть, в случае необходимости, присоединен к цифровой фотокамере без компьютера. Принтер обеспечивает шестицветную печать очень высокого качества.

Приведем некоторые технические характеристики этого принтера:

• конфигурация сопел: 48 (черный цвет), 48x5 (светло-голубой, голубой, светло-пурпурный, пурпурный и желтый цвета);

• разрешение печати: до 2880 х 720 dpi;

• скорость печати: до 8 стр./мин (черный текст, формат А4);

• скорость печати фото: 10х 15 – 50 с, А4 – ПО с;

• формат бумаги: А4, А5, Аб, В5, «Письмо», рулонная бумага длиной до 10 м;

• черный картридж: ресурс 540 стр. при 3,5 % заполнении;

• цветной картридж: ресурс 220 стр. при 25 % заполнении (5% по каждому цвету).

Существуют и принтеры, работающие на других физических принципах, но по распространенности они значительно уступают тем, которые обсуждались выше. Так, для печатания документов иногда (достаточно редко) используются термографические принтеры, для печатания цифровых фотографий используются (наряду со струйными и лазерными) термосублимационные принтеры.

К принтерам близки по назначению плоттеры – специализированные устройства для вывода на бумагу чертежей и рисунков. Рисунок исполняется специальным пером, управляемым электронным блоком; для цветного плоттера необходимо несколько перьев. Плоттер необходим как часть АРМ проектировщика, инженера-конструктора, архитектора. В силу специализированное™ и высокой стоимости плоттеры не получили массового распространения.

Своеобразные устройства вывода – синтезаторы звука. Простейшие из них есть в арсенале почти у всех персональных компьютеров и представляют собой обычный малогабаритный динамик, напряжение сигнала на котором с большой частотой изменяется компьютером. Таким способом удается подать простой звуковой сигнал, указывающий на наступление какого-либо события. Многие языки программирования дополняются командами типа ВЕЕР,SOUND, позволяющими программировать серии звуков.

На более высоком техническом уровне, если компьютер оснащен звуковой картой, то к ней можно подключить акустическую систему – устройство, позволяющее передать и речь, и звучание оркестра. Основные параметры акустической системы – частотная характеристика и нелинейные искажения (о них упоминалось при описании звуковых карт), а также мощность. Последняя измеряется в единицах ватт на канал и имеет типичное значение 4. Если этого любителям громкой музыки недостаточно, то приобретаются акустические системы с встроенными усилителями.

И наконец, при наличии звуковой карты и необходимости записывать звук нужен микрофон – всем знакомое устройство. Качество записи звука зависит от звуковой карты, но даже самый высококачественный микрофон не может преодолеть ограничений, связанных с качеством звуковой карты.