Устройства полуавтоматического ввода графической информации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Владимирский  Государственный Университет

Кафедра УИТЭС 
 
 
 
 
 

Реферат по дисциплине

Вычислительные  машины, системы и сети телекоммуникаций

Тема: Устройства полуавтоматического ввода графической  информации 
 
 
 

Выполнил: ст. гр. ПИ-109

Петрова М.А.

Принял: к.т.н.,

доцент  каф. УИТЭС

Галас В.П. 
 

Владимир 2010

Оглавление

Введение 3

1 История появления графических планшетов  5

1.1 Краткая биографическая справка -

2 Принцип действия 7

3 Характеристики 10

4 Применение 11

Заключение 12

Используемая  литература 13

Введение

На сегодняшний  день широко используются различные  устройства полуавтоматического ввода  графической информации. Среди них  наиболее распространены графические  планшеты (или дигитайзеры).

Дигитайзер  представляет собой специальное  устройство, предназначенное для  преобразования различных технических  схем, карт и чертежей в цифровой формат. Вторым названием данного  оборудования является графический планшет. Он оснащен так называемым световым пером (указателем). Это перо в первую очередь больше всего напоминает лупу, в центре которой располагается черный крестик. Помимо указателя в составе дигитайзера можно обнаружить электронный планшет. На нем обычно располагается чертеж для дальнейшей оцифровки. Кроме того, данный электронный планшет имеет еще один контролер. Сам электронный планшет при необходимости посылает импульсы по сетке проводников. Эта сетка проходит под общей площадью планшета. Импульсы, проходя под черным крестиком, преобразуются в сигналы, которые отправляются к контроллеру. Если под крестом одновременно проходят два сигнала (горизонтальный и вертикальный), то они обязательно преобразуются в координаты. Данные координаты отправляются на монитор компьютера.

Помимо  обычного создания рисунков при помощи планшета, дигитайзер можно использовать в качестве всем известного манипулятора "мышь". Принцип отображения  на экране необходимых координат  заключается в том, что внутри электронного планшета находится специальная  сетка. Она представляет собой переплетение различных проволочных и печатных проводников. Расстояние между всеми  проводниками может колебаться от 3 до 6 мм. Чтобы оградить свое устройство от различных помех, необходимо расположить  его таким образом, чтобы оно  не могло иметь никаких контактов  с другими излучающими устройствами, такими как, монитор.

В настоящее  время современный рынок электронных  товаров предоставляет вниманию покупателей два вида дигитайзеров. Первый тип – электростатические дигитайзеры отличается тем, что происходит регистрация локального изменения электрического потенциала непосредственно под курсором. В это время электромагнитный дигитайзер имеет курсор, который излучает электромагнитные волны, а вышеописанная сетка выступает в качестве приемника.

Стоит также рассмотреть некоторые  технические характеристики графического планшета.

• Одним из основных свойств дигитайзера можно назвать разрешение. Эта характеристика определяет шаг считывания в сетке.
• Точность дигитайзера представляет собой показатель, указывающий погрешность определения координат. Данная характеристика может иметь значение от 0.005 до 0.03 дюймов.
• Размер рабочей области указывает масштаб рабочей области.
• Скорость обмена – показатель, представляющий скорость передачи информации, а именно: координат.

 
Стоит отметить, что дигитайзеры могут  быть жесткими и гибкими, при этом их работоспособность не отличается. Единственными отличиями являются цена и вес. Гибкий дигитайзер легче  и дешевле. Это возможно за счет использования  при производстве рабочего поля более  дешевого и гибкого материала, который  можно даже сложить.

История

Первый  графический планшет был "Телеавтограф", запатентованный Элишей Грей (Elisha Gray) в 1888 году. Элиша Грей более известен как современник изобретателя телефона - Александра Белла.

Краткая биографическая справка

(Gray, Elisha) 
(1835-1901), американский изобретатель. Родился 2 августа 1835 в Барнсвилле (шт. Огайо). Получил образование в Оберлинском колледже, зарабатывая на жизнь и учебу плотницким ремеслом. По окончании колледжа занялся экспериментами в области электричества, в частности телеграфии. В 1867 запатентовал телеграфное реле с автоматической регулировкой, затем изобрел телеграфный коммутатор, оповестительное устройство для отелей, телеграфный повторитель, буквопечатающий аппарат для частных телеграфных линий. 14 февраля 1876 Грей одновременно с А.Беллом подал заявку на изобретение телефона. Когда Беллу 7 марта 1876 был выдан патент, Грей начал многолетнее судебное разбирательство. В 1893 Верховный суд США вынес решение по этому делу в пользу Белла. Среди работ Грея наиболее известны Электрические исследования в области тональной телеграфии и телефонии (Electrical Researches in Electro-Harmonic Telegraphy and Telephony, 1878) и Чудеса природы (Nature's Miracles, 1899-1900). Умер Грей в Ньютонвилле (шт. Массачусетс) 21 января 1901.

Первый  графический планшет, похожий на современные, использовался для  распознавания рукописного ввода  компьютером Stylator  в 1957 году. Более известный и часто ошибочно именуемый первым, графический планшет RAND Tablet также известен как "Графакон" (ГРАФический КОНвертер), представленный в 1964 году. RAND Tablet использовал сетку проводников под поверхностью планшета, которые кодировали горизонтальную и вертикальную координату в слабый магнитный сигнал. Перо принимало этот сигнал, который затем мог быть декодирован обратно в координаты.( RAND Tablet был ещ одним важных шагов, совершенных в начале 60-х годов. Он не имел графического пользовательского интерфейса, но это была "первая двухкоординатная поверхность для письма, позволявшая человеку непосредственно общаться с компьютером с помощью символов, печатаемых на планшете", как пишет RAND Research.)

Другой  графический планшет известен как "акустический планшет", перо которого генерировало искры при помощи искрового  промежутка. Щелчки триангулировались серией микрофонов для определения местонахождения пера. Система была довольно сложной и дорогой, микрофоны были чувствительны к посторонним шумам.

Графические планшеты популяризовались коммерческим успехом в середине 70х - начале 80х ID (Intelligent Digitizer) и BitPad выпускаемых Summagraphics Corp. Эти планшеты использовались как устройство ввода для множества high-end CAD (Computer Aided Design) систем, соединенными с ПК и ПО вроде AutoCAD.

Первые  планшеты для потребительского рынка  назывались «КоалаПэд». Хотя изначально они были созданы для компьютера Apple II, со временем «Коала» распространилась и на другие персональные компьютеры. Потом другие фирмы стали выпускать свои модели планшетов.

Принцип действия

В современных  планшетах основной рабочей частью также является сеть из проводов (или  печатных проводников), подобная той, что  была в «Графаконах». Эта сетка имеет достаточно большой шаг (3—6 мм), но механизм регистрации положения пера позволяет получить шаг считывания информации намного меньше шага сетки (до 200 линий на мм).

По принципу работы и технологии существуют различные  типы планшетов. В электростатических планшетах регистрируется локальное изменение электрического потенциала сетки под пером. В электромагнитных — перо излучает электромагнитные волны, а сетка служит приёмником. В обоих случаях на перо должно быть подано питание.

Создана технология на основе электромагнитного резонанса, когда сетка и излучает, и принимает сигнал. При этом излучаемый сеткой сигнал используется для питания пера, которое, в свою очередь, посылает ответный сигнал, являющийся не просто отражением исходного, а заново сформированным, который, как правило, несёт дополнительную информацию, идентифицирующую конкретное перо, а также данные о силе нажатия, фиксации/положении органов управления на указателе, о том, используется ли рабочий кончик пера или его «ластик» (в случае, если такие функции в нём предусмотрены). Поэтому отдельного питания для такого устройства не требуется. Но при работе электромагнитных планшетов возможны помехи от излучающих устройств, в частности мониторов. На таком же принципе действия основаны некоторые тачпэды. ( Тачпэд (англ. touchpad — сенсорная площадка), сенсорная панель - указательное устройство ввода, применяемое, чаще всего, в ноутбуках. Тачпэд используется для управления «указателем», перемещением пальца по поверхности устройства. Работа тачпэдов основана на измерении ёмкости пальца или измерении ёмкости между сенсорами. Ёмкостные сенсоры расположены вдоль вертикальной и горизонтальной осей тачпэда, что позволяет определить положение пальца с нужной точностью. Поскольку работа устройства основана на измерении ёмкости, тачпэд не будет работать, если водить по нему каким-либо непроводящим предметом, например, основанием карандаша. Располагаться тачпэд должен строго по центру основной клавиатуры ноутбука – это нужно для того, чтобы при наборе текста вы случайно не касались тачпэда, когда будете проверять клавиатуру обратите и на этот момент внимание.)

Существуют  планшеты, в комплект которых входят перья, способные регистрировать силу нажатия. Как правило, в основе механизма  регистрации лежит использование конденсатора переменной ёмкости. Также регистрация может осуществляться с помощью компонента с переменным сопротивлением или переменной индуктивностью. Существуют реализации, в основе которых лежит пьезоэлектрический эффект. При нажатии пера в пределах рабочей поверхности планшета, под которой проложена сетка проводников, на пластине пьезоэлектрика возникает разность потенциалов, что позволяет определять координаты нужной точки.( пьезоэлектрический эффект - возникновение электрической поляризации в веществе в отсутствие электрического поля при упругих деформациях (прямой пьезоэлектрический эффект) и появление механических деформаций под действием электрического поля (обратный пьезоэлектрический эффект). Первое исследование пьезоэлектрического эффекта осуществлено П. Кюри (1880) на кристалле кварца.) Такие планшеты вообще не требуют специального пера и позволяют чертить на рабочей поверхности планшета как на обычной чертёжной доске.

Кроме координат пера, в современных  графических планшетах также  могут определяться давление пера на рабочую поверхность, наклон, направление поворота в плоскости планшета и сила сжатия пера рукой.

Также в комплекте графических планшетов  совместно с пером может поставляться мышь, которая, однако, работает не как  обычная компьютерная мышь, а по тому же принципу, что и перо. Такая мышь может работать только на планшете. Поскольку разрешение планшета гораздо выше, чем разрешение обычной компьютерной мыши, то использование связки мышь+планшет позволяет достичь значительно более высокой точности при вводе. 
Характеристики

Разрешение

Разрешением планшета называется шаг считывания информации. Разрешение измеряется числом линий на дюйм (англ. lines per inch, lpi). Типичные значения разрешения для современных планшетов составляет несколько тысяч lpi.

Число степеней свободы

Количество  степеней свободы описывает число  квазинепрерывных характеристик взаимного положения планшета и пера. Минимальное число степеней свободы — 2 (X и Y положения проекции чувствительного центра пера), дополнительные степени свободы могут включать давление, наклон пера относительно плоскости планшета, вращение (положение пера относительно своей вертикальной оси)

Применение

Графические планшеты применяются как для  создания изображений на компьютере способом, максимально приближённым к тому, как создаются изображения  на бумаге, так и для обычной  работы с интерфейсами, не требующими относительного ввода (хотя ввод относительных  перемещений с помощью планшета и возможен, он зачастую неудобен).

Кроме того, их удобно использовать для переноса (отрисовки) уже готовых изображений в компьютер.

Некоторые программы мгновенного обмена сообщениями (например, MSN Messenger (теперь Windows Live Messenger) и Skype ) позволяют пользователю, имеющему графический планшет, интерактивно демонстрировать рисуемое абоненту на другом конце.

Некоторые такие приложения имеют функцию  совместного редактирования изображений (англ. whiteboard) с использованием, например, протоколов Jabber. Среди них — IM-клиент Coccinella (англ.), IM клиент Tkabber и графический редактор Inkscape. Ведётся разработка поддержки whiteboard и в клиенте Jabber Psi.

Некоторые пользователи предпочитают небольшие  графические планшеты компьютерной мыши за меньшую нагрузку на руку, как, например, и трекболы.  

Заключение

Графические планшеты уверенно вписались в интерьер дизайнерских студий, рекламных агентств, репроцентров и прочих творческих коллективов, в чьи каждодневные задачи входит полноценная работа с графикой, включая 3D-моделирование и анимацию. Наряду со сканером, цифровой камерой и фотопринтером, планшет стал непременным атрибутом художника-дизайнера, помогая творить на компьютере в привычном стиле — как карандашом или кистью.

Свою  историю планшеты ведут от дигитайзеров, которые по сей день широко применяются  при разработке или оцифровке  разнообразной конструкторской  документации. Задачи графических планшетов  несколько иные. Им нет нужды без  устали оцифровывать кипы чертежей, схем или выкроек, нередко занимающих значительную площадь ватманского  листа формата А1 или даже А0. От них ждут ни много, ни мало — обыкновенного чуда. Имя ему — рисунок, послушно выводимый на экран дисплея умной начинкой, составляющей основу этой вполне компактной техники. С помощью профессиональных моделей создаются настоящие шедевры живописи и графики, совмещающие различные стили и приёмы, — благодаря симбиозу уникального набора инструментов и специализированных графических пакетов. Приобретая планшет, мы вправе рассчитывать на усердного помощника по части рисования и ретуширования. Модели вполне готовы заменить и наскучившую мышь во время работы в сети. А самый скромный представитель семейства графических планшетов — электронная доска — пригодится для цифровой подписи, большего от неё и не требуется.

Используемая литература

1. Графические планшеты / С. Асмаков// КомпьютерПресс.-2003.-№6.-с. 35-37.
2. CHIP/А. Мокрецов// «Издательской дом «Бурда».-2009.-№5.-с. 86.
3. Свободная интернет-энциклопедия «Википедия» -режим доступа: свободный.-Загл. с экрана.-яз.рус.
4. Каталог компьютерной техники -режим доступа: http://comp.icatalog.ru/cat/kompjutery/planshety_i_digitajzery, свободный.-Загл. с экрана.-яз.рус.
5. Интеллектуальное конкурентное преимущество – режим доступа: http://is.park.ru/doc.jsp?urn=30984094, свободный.-Загл. с экрана.-яз.рус.
6. Энциклопедия Кольера – режим доступа: http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_colier/2313/, свободный.-Загл. с экрана.-яз. рус.