THE WORLD OF EDUCATION

Информация о пользователе

Привет, Гость! Войдите или зарегистрируйтесь.


Вы здесь » THE WORLD OF EDUCATION » Электронные учебники и лекции » Информатика


Информатика

Сообщений 61 страница 90 из 98

61

Session-At-Once, SAO (Сессия за раз) – режим SAO применяется при записи формата
CD-Extra. При использовании данного формата, на диске возможна запись как аудио-
информации (CD-DA), так и программной части. При записи сначала «прожигаются»
аудио-треки, а затем данные. 
  Multisession (Мультисессия)  –  режим  записи,  позволяющий  в  дальнейшем  добавлять
информацию на диск. Каждая сессия содержит информацию начала сессии (lead-in),
затем данные и информацию о конце сессии (lead-out). При записи в режиме мульти-
сессии, информация о структуре предыдущих записей копируется в новую сессию и
может  быть  отредактирована.  Таким  образом,  пользователь  может  уничтожить
информацию  о  структуре  уже  ненужных  или  устаревших  записей,  не  включив  еѐ  в
новую  таблицу  содержания  (TOC  –  Table  Of  Content).  Есть  возможность  «стирать»
ненужную  ему  информацию  с  компакт-диска,  хотя  на  самом  деле  физически  она
продолжает  оставаться  на  CD  диске.  Информация  может  быть  восстановлена  с
помощью специального программного обеспечения.

0

62

CD-RW  является  дальнейшим  логическим  развитием  записываемого  лазерного
компакт-диска CD-R, однако, в отличие от него, позволяет многократно перезаписывать
данные. Этот формат был представлен в 1997 году и в процессе разработки назывался CD-
Erasable  (CD-E,  Стираемый  Компакт-Диск).  CD-RW  во  многом  похож  на  своего  пред-
шественника CD-R, но его записывающий слой изготавливается из специального сплава
халькогенидов,  который  при  нагреве  выше  температуры  плавления  переходит  из
кристаллического агрегатного состояния в аморфное. Фазовые переходы между различ-
ными состояниями вещества всегда сопровождаются изменением физических параметров
среды.  Нормальным  состоянием  твердых  тел  и  основным  в  окружающей  нас  природе
является кристаллическое. В этом отношении аморфные тела – редкость, так как стекло-
образное (аморфное) состояние реализуется только при затвердевании переохлажденного
расплава. От других аморфных состояний стекла отличаются тем, что процессы перехода
расплав–стекло и стекло–расплав обратимы. Эта их особенность чрезвычайно важна для
создания  реверсивных  носителей  оптической  записи,  то  есть  обеспечивающих
многократную перезапись. Основным  условием образования стекловидных состояний, в
том  числе  металлов,  является  охлаждение,  настолько  быстрое,  что  атомы  не  успевают
занять отведенные им места в кристаллических ячейках и «замирают» как попало, когда
тепловая  релаксация  атомов  сопоставима  или  становится  меньше  межатомных  расстоя-
ний.  При  толщине  активного  слоя  оптического  диска  в  0,1  мкм  создать  условия  для
сверхбыстрого  охлаждения  не  трудно.  Полный  цикл:  запись  –  многократное  воспроиз-
ведение  –  стирание  – новая  запись  выглядит  следующим  образом.  Подогревая  лазером,
рабочий слой оптического диска, находящийся в кристаллическом состоянии, переводят в
расплав. За счет быстрой диффузии тепла в подложку расплав быстро охлаждается и пере-
ходит в фазу стекла. Кристаллическому и стеклообразному состояниям присущи разные
диэлектрическая  проницаемость,  коэффициент  отражения,  а  следовательно,  и интенсив-
ность  отраженного  света,  которая  и  несет  информацию  о  записи  на  диске.  Считывание
производится при пониженной интенсивности излучения лазера, не влияющей на фазовые
переходы.  Для  новой  записи  необходимо  вернуть  рабочий  слой  в  исходное  кристалли-
ческое состояние. Для этого используется двухступенчатая модуляция (короткий мощный
импульс для расплава активного слоя и длинный импульс для постепенного охлаждения
вещества)  мощности  лазера.  Перегрев  замедлит  процесс  диффузии  тепла  и  создаст
условия  для  возврата  в  кристаллическую  фазу.  Активный  слой  обычно  изготовляют  из
халькогенидного стекла – сплава серебра (Ag), индия (In), сурьмы (Sb) и теллура (Te).
Многократная перезапись в принципе может приводить к механической  усталости
рабочего слоя и, как следствие, к его разрушению. Поэтому при выборе веществ важным
фактором  становится  отсутствие  эффекта  накопления  усталости.  Современные  CD-RW
диски позволяют перезаписывать информацию порядка 1000 раз. Работа с дисками  CD-
RW  очень  похожа  на  работу  с  однократно  записываемыми  дисками  CD-R.  Позднее
появился  новый  формат  записи  болванок  CD-RW  –  Universal  Disk  Format  (UDF,  Packet
Writing),  который  позволяет  «отформатировать»  диск  и  работать  с  ним  как  с  обычной
большой дискетой, позволяющей чтение/запись/удаление/изменение данных. Объѐм таких
UDF-форматированных  дисков  равен  примерно  530  Мбайт,  в  отличие  от  обычных  700
Мбайт при записи одной сессией на весь диск.
CD-RW диски не удовлетворяют требованиям, описанным в стандартах «Red Book»
(CD-ROM)  и  «Orange  Book  Part  II»  (CD-R),  в  отношении  коэффициента  отражения.
Поэтому  такие  диски  не  читаются  в  старых  приводах  компакт-дисков,  выпущенных  до
1997 года. CD-R считается более подходящим стандартом носителей для резервного копи-
рования,  так  как  записанная  на  них CD-R,  чем для CD-RW.
При обычной записи на CD-RW (не UDF), периодически нужно полностью стирать
диск. Существует два  вида стирания  –  «полное» и  «быстрое». Как следует из названия,
при  «полном»  стирании  весь  диск  переводится  в  кристаллическое  состояние  и  старая
информация уничтожается физически. А «быстрое» стирание очищает только небольшую
часть  диска  (англ.  Lead-in  –  зона,  где  хранится  информация  о  содержании  диска),  что
происходит  гораздо  быстрее.  Однако  при  этом  существует  техническая  возможность
восстановить  данные.  Поэтому,  если  есть  необходимость  сохранения  конфиденциаль-
ности информации, то нужно использовать полное стирание.

0

63

DVD  (ди- - ,  англ.  Digital  Versatile  Disc  –  цифровой  многоцелевой  диск;  также
англ. Digital Video Disc – цифровой видеодиск)
DVD-привод  –  устройство  чтения  (и  записи)  таких  носителей.  Для  считывания  и
записи DVD используется красный лазер с длиной волны 650 нанометров.
DVD по структуре данных бывают трѐх типов:
  DVD-видео – содержат фильмы (видео и звук); 
  DVD-Audio – содержат аудиоданные высокого качества (гораздо выше, чем на аудио-
компакт-дисках); 
  DVD-Data – содержат любые данные; 
  смешанное содержимое. 
В  отличие  от  компакт-дисков,  в  которых  структура  аудиодиска  фундаментально
отличается от диска с данными, в DVD всегда используется файловая система UDF (для
данных может быть использована ISO 9660).
Любой  из  этих  4  типов  носителей  DVD  может  нести  любую  из  трѐх  структур
данных.  На  DVD  данные  записываются  секторами;  один  сектор  содержит  2048  байт.
Поэтому  точное  значение  ѐмкости  DVD  можно  определить  умножением  2048  на  число
секторов на диске, которое слегка варьируется у различных типов DVD носителей.
Физически DVD может иметь одну или две рабочие стороны и один или два рабочих
слоя на каждой стороне. От их количества зависит ѐмкость диска (из-за чего они получили
также  названия  DVD-5,  −9,  −10,  −18,  по  принципу  округления  ѐмкости  диска  в  Гб  до
ближайшего сверху целого числа):
Примечание: формат DVD-R(W) не задаѐт точное число секторов, а лишь требует,
чтобы  ѐмкость  была  не  ниже  4,7  млрд  байт.  Однако  большинство  производителей
придерживаются цифры 2 298 496 секторов.
Вместимость  можно  определить  на  глаз  –  нужно  посмотреть,  сколько  рабочих
(отражающих)  сторон  у  диска  и  обратить  внимание  на  их  цвет:  двухслойные  стороны
обычно имеют золотой цвет, а однослойные – серебряный, как компакт-диск.
Единица  скорости  (1x)  чтения/записи  DVD  составляет  1  385  000  байт/с  (то  есть
около  1352  Кбайт/с  =  1,32  Мбайт/с),  что  примерно  соответствует  9-й  скорости  (9x)
чтения/записи CD, которая равна 9 Ч 150 = 1350 Кбайт/с. Таким образом, 16-скоростной
привод  обеспечивает  скорость  чтения  (или  записи)  DVD  равную  16  Ч  1,32  =  21,12
Мбайт/с.
Стандарт записи DVD-R(W) был разработан в 1997 г. группой компаний, входящих в
DVD Forum, как официальная спецификация записываемых (впоследствии и перезаписы-
ваемых) дисков. Однако цена лицензии на эту технологию была слишком высока, и поэ-
тому несколько производителей пишущих приводов и носителей для записи объединились
в  «DVD+RW  Alliance»,  который  и  разработал  в  середине  2002  г.  стандарт  DVD+R(W),
стоимость лицензии на который была ниже. Поначалу «болванки» (чистые диски для за-
писи) DVD+R(W) были дороже, чем «болванки» DVD-R(W), но теперь цены сравнялись.
Все приводы для DVD могут читать оба формата дисков, и большинство пишущих
приводов  также  могут  записывать  оба  типа  «болванок».  Среди  остальных  приводов
форматы «+» и «-» одинаково популярны – половина производителей поддерживает один
стандарт,  половина  –  другой.  Идут  споры,  вытеснит  ли  один  из  этих  форматов  своего
конкурента или они продолжат мирно сосуществовать. Однако, поскольку формат DVD-
R(W) появился почти на 5 лет раньше DVD+R(W), многие старые или дешѐвые плееры
вероятнее  всего  поддерживают  лишь  DVD-R(W).  Это  следует  учитывать,  особенно  при
записи дисков для распространения, когда тип читающего устройства (плеера или DVD-
привода) заранее не известен.
DVD-R  –  это  однократно  записываемые  диски.  Они  бывают  двух  типов:  диски
общего  назначения  (general  purpose)  и  диски  для  авторинга  (authoring).  DVD-R  общего
назначения, в отличие от дисков для авторинга, содержат встроенную систему защиты от
нелегального  копирования.  Диски  общего  назначения  можно  записывать  на  обычном
DVD рекордере. Для записи авторинговых дисков используются специальные рекордеры.
Записанные  таким  образом  диски  не  содержат  защиты  от  нелегального  копирования  и
используются  только  для  последующего  тиражирования  на  заводах.  Объем  DVD-R
общего назначения – 4,7 Гб.
DVD-RW  –  это  формат  перезаписываемых  DVD  дисков.  Один  DVD-RW  носитель
можно стирать и записывать до 1'000 раз. Объем данного диска также составляет 4,7 Гб.
DVD+R(W) диски разработаны организацией DVD+RW Alliance, в которую вошли
несколько известных компаний (например Sony, Philips и другие). Спецификации указан-
ных дисков появились в 2001 (RW) и 2002 (R) годах, т.е. значительно позже своих конку-
рентов. Это позволило разработчикам спецификаций формата «плюс», создать технически
более  совершенные  носители.  По  аналогии  с  форматом  «минус»  данные  диски  бывают
однократно записываемыми (DVD+R) и перезаписываемыми (DVD+RW). Один носитель
DVD+R(W) вмещает также 4,7 Гб информации. DVD+RW диски поддерживают до 1'000
циклов перезаписи.
Blu-ray Disc, BD (англ. blue ray – голубой луч и disc – диск) – формат оптического
носителя,  используемый  для  записи  и  хранения  цифровых  данных,  включая  видео
высокой чѐткости с повышенной плотностью. Стандарт Blu-ray был совместно разработан
консорциумом  BDA.  Буква  «e»  была  намеренно  исключена  из  слова  «blue»,  чтобы
получить возможность зарегистрировать торговую марку, так как выражение  «blue ray»
является часто используемым и не может быть зарегистрировано как торговая марка.
Blu-ray (букв. «голубой-луч») получил своѐ название от использования для записи и
чтения  коротковолнового  (405нм)  «синего»  (технически  сине-фиолетового)  лазера.  На
международной выставке потребительской электроники Consumer Electronics Show (CES),
которая прошла в январе 2006 года. Коммерческий запуск формата Blu-ray прошел весной
2006  года.  Однослойный  диск  Blu-ray  (BD)  может  хранить  23,3/25/27  или  33  Гб,
двухслойный диск может вместить 46,6/50 или 54 Гб. Также в разработке находятся диски
вместимостью 100 Гб и 200 Гб с использованием соответственно четырѐх и восьми слоѐв.
Корпорация TDK уже анонсировала прототип четырѐхслойного диска объѐмом 100 Гб. На
данный момент доступны диски BD-R и BD-RE, в разработке находится формат BD-ROM.
В  дополнение  к  стандартным  дискам  размером  120  мм,  выпущены  варианты  дисков
размером 80 мм для использования в цифровых фото- и видеокамерах. Планируется, что
их объѐм будет достигать 15 Гб для двухслойного варианта
В  технологии  Blu-ray  для  чтения  и  записи  используется  сине-фиолетовый  лазер  с
длиной волны 405 нм. Обычные DVD и CD используют красный и инфракрасный лазеры
с  длиной  волны  650  нм  и  780  нм  соответственно.  Такое  уменьшение  позволило  сузить
дорожку  вдвое  по  сравнению  с  обычным  DVD-диском  (до  0,32  мкм)  и  увеличить
плотность  записи  данных.  Более  короткая  длина  волны  сине-фиолетового  лазера
позволяет хранить больше информации на 12 см дисках того же размера, что и у CD/DVD.
Эффективный  «размер  пятна»,  на  котором  лазер  может  сфокусироваться,  ограничен
дифракцией и зависит от длины волны света и числовой апертуры линзы, используемой

0

64

для  его  фокусировки.  Уменьшение  длины  волны,  использование  большей  числовой
апертуры (0,85, в сравнении с 0,6 для DVD), высококачественной двухлинзовой системы,
а  также  уменьшение  толщины  защитного  слоя  в  шесть  раз  (0,1  мм  вместо  0,6  мм)
предоставило  возможность  проведения  более  качественного  и  корректного  течения
операций  чтения/записи.  Это  позволило  записывать  информацию  в  меньшие  точки  на
диске,  а  значит,  хранить  больше  информации  в  физической  области  диска,  а  также
увеличить скорость считывания до 432 Мбит/с.
Из-за  того,  что  на  дисках  Blu-Ray  данные  расположены  слишком  близко  к
поверхности, первые версии дисков были крайне чувствительны к царапинам и прочим
внешним  механическим  воздействиям,  из-за  чего  они  были  заключены  в  пластиковые
картриджи.  Этот  недостаток  вызывал  большие  сомнения  относительно  того,  сможет  ли
формат Blu-ray противостоять HD DVD – стандарту, который в то время рассматривался
как  основной  конкурент  Blu-ray.  HD  DVD,  помимо  своей  более  низкой  стоимости,  мог
нормально работать без картриджей, так же как и форматы CD и  DVD, что делало  его
более удобным для покупателей, а также более интересным для производителей и дистри-
бьюторов,  которым  было  невыгодно  нести  дополнительные  траты  на  изготовление
картриджей. Решение этой проблемы появилось в январе 2004 года, с появлением нового
полимерного  покрытия,  которое  дало  дискам  более  качественную  защиту  от  царапин  и
пыли. Это покрытие, разработанное корпорацией TDK, получило название «Durabis», оно
позволяет очищать BD при помощи бумажных салфеток – которые могут нанести повреж-
дения CD и DVD. Формат HD DVD имеет те же недостатки, так как эти диски произво-
дятся на основе старых оптических носителей. По сообщению в прессе «голые» BD с этим
покрытием сохраняют работоспособность даже будучи поцарапанными отвѐрткой.
Кодек используется для преобразования видео и аудио-потока и определяет размер,
который видео будет занимать на диске. В некоторых или почти всех видеодисках, кото-
рые появятся в начале, будет использоваться кодек MPEG-2. На данный момент в специ-
фикацию формата BD-ROM включена поддержка трѐх кодеков: MPEG-2, который также
является  стандартным  для  DVD;  MPEG-4  H.264/AVC  кодек  и  VC-1  –  новый  быстро
развивающийся  кодек,  созданный  на  основе  Microsoft  Windows  Media  9.  При  исполь-
зовании первого кодека на один слой возможно записать около двух часов видео высокой
чѐткости, другие два более современных кодека позволяют записывать до четырѐх часов
видео на один слой. Для звука BD-ROM поддерживает линейный (несжатый) PCM, Dolby
Digital, Dolby Digital Plus, DTS, Dolby TrueHD, DTS-HD и Dolby Lossless (формат cжатия
данных без потерь, также известный как Meridian Lossless Packing (MLP).
1.5.10.6. Flash-накопители, твердотельные SSD
Флеш-память  (англ.  Flash-Memory)  –  разновидность  твердотельной  полупровод-
никовой  энергонезависимой  перезаписываемой  памяти.  Она  может  быть  прочитана
сколько  угодно  раз,  но  писать  в  такую  память  можно  лишь  ограниченное  число  раз
(максимально – около миллиона циклов). Распространена флэш-память, выдерживающая
около 100 тысяч циклов перезаписи – намного больше, чем способна выдержать дискета
или CD-RW. Не содержит подвижных частей, так что, в отличие от жѐстких дисков, более
надѐжна  и  компактна.  Благодаря  своей  компактности,  дешевизне  и  низком  энерго-
потреблении флеш-память широко используется в портативных устройствах, работающих
на  батарейках  и  аккумуляторах  –  цифровых  фотокамерах  и  видеокамерах,  цифровых
диктофонах, MP3-плеерах, КПК, мобильных телефонах, а также смартфонах и коммуни-
каторах. Кроме того, она используется для хранения встроенного программного обеспе-
чения  в  различных  устройствах  (маршрутизаторах,  мини-АТС,  принтерах,  сканерах),
различных контроллерах.

0

65

На  конец  2008  г.  основным  недостатком,  не  позволяющим  устройствам  на  базе
флеш-памяти  вытеснить  с  рынка  жѐсткие  диски,  является  высокое  соотношение
цена/объѐм, превышающее этот параметр у жестких дисков в 2-3 раза. В связи с этим и
объѐмы  флеш-накопителей  не  так  велики.  Хотя  работы  в  этих  направлениях  ведутся.
Удешевляется  технологический  процесс,  усиливается  конкуренция.  Многие  фирмы  уже
заявили о выпуске SSD накопителей объѐмом 256 ГБ и более.
Ещѐ  один  недостаток  устройств  на  базе  флеш-памяти  по  сравнению  с  жѐсткими
дисками  –  как  ни  странно,  меньшая  скорость.  Несмотря  на  то,  что  производители  SSD
накопителей заверяют, что скорость этих устройств выше скорости винчестеров, в реаль-
ности  она  оказывается  ощутимо  ниже.  Конечно,  SSD  накопитель  не  тратит  подобно
винчестеру время на разгон, позиционирование головок и т. п. Но время чтения, а тем бо-
лее записи, ячеек флеш-памяти, используемой в современных SSD накопителях, больше.
Что и приводит к значительному снижению общей производительности. Справедливости
ради следует отметить, что последние модели SSD накопителей и по этому параметру уже
вплотную приблизились к винчестерам. Однако, эти модели пока слишком дороги.
Флеш-память хранит информацию в массиве транзисторов с плавающим затвором,
называемых  ячейками  (англ.  cell).  В  традиционных  устройствах  с  одноуровневыми
ячейками  (англ.  single-level  cell,  SLC),  каждая  из  них  может  хранить  только  один  бит.
Некоторые новые  устройства с многоуровневыми ячейками (англ.  multi-level cell, MLC)
могут хранить больше одного бита, используя разный уровень электрического заряда на
плавающем затворе транзистора.
В основе NOR типа флеш-памяти лежит ИЛИ‑НЕ элемент (англ. NOR), потому что в
транзисторе  с плавающим  затвором  низкое  напряжение  на затворе  обозначает  единицу.
Транзистор  имеет  два  затвора:  управляющий  и  плавающий.  Последний  полностью
изолирован и способен удерживать электроны до 10 лет. В ячейке имеются также сток и
исток.  При  программировании  напряжением  на  управляющем  затворе  создаѐтся
электрическое поле и возникает туннельный эффект. Некоторые электроны туннелируют
через слой изолятора и попадают на плавающий затвор, где и будут пребывать. Заряд на
71

плавающем  затворе  изменяет  «ширину»  канала  сток-исток  и  его  проводимость,  что
используется  при  чтении.  Программирование  и  чтение  ячеек  сильно  различаются  в
энергопотреблении:  устройства  флеш-памяти  потребляют  достаточно  большой  ток  при
записи,  тогда  как  при  чтении  затраты  энергии  малы.  Для  стирания  информации  на
управляющий  затвор  подаѐтся  высокое  отрицательное  напряжение,  и  электроны  с
плавающего затвора переходят (туннелируют) на исток. В  NOR архитектуре к каждому
транзистору  необходимо  подвести  индивидуальный  контакт,  что  увеличивает  размеры
схемы. Эта проблема решается с помощью NAND архитектуры.
В основе NAND типа лежит И-НЕ элемент (англ. NAND). Принцип работы такой же,
от NOR типа отличается только размещением ячеек и их контактами. В результате уже не
требуется  подводить  индивидуальный  контакт  к  каждой  ячейке,  так  что  размер  и
стоимость  NAND  чипа  может  быть  существенно  меньше.  Так  же  запись  и  стирание
происходит  быстрее.  Однако  эта  архитектура  не  позволяет  обращаться  к  произвольной
ячейке.  NAND  и  NOR  архитектуры  сейчас  существуют  параллельно  и  не  конкурируют
друг с другом, поскольку находят применение в разных областях хранения данных.
Основное  слабое  место  флеш-памяти  –  количество  циклов  перезаписи.  Ситуацию
ухудшает  также  то,  что  ОС  часто  записывает  данные  в  одно  и  то же  место.  Например,
часто  обновляется  таблица  файловой  системы,  так  что  первые  сектора  памяти  израсхо-
дуют  свой  запас  значительно  раньше.  Распределение  нагрузки  позволяет  существенно
продлить срок работы памяти. Для решения этой проблемы были созданы специальные
файловые системы: JFFS2 и YAFFS для GNU/Linux и exFAT для Microsoft Windows.

0

66

USB флеш-носители и карты памяти, такие как SecureDigital и CompactFlash имеют
встроенный  контроллер,  который  производит  обнаружение  и  исправление  ошибок  и
старается  равномерно  использовать  ресурс  перезаписи  флеш-памяти.  На  таких  устрой-
ствах  не  имеет  смысла  использовать  специальную  файловую  систему  и  для  лучшей
совместимости применяется обычная FAT. Твердотельный накопитель (англ. SSD, Solid State Drive, Solid State Disk) – энерго-
независимое, перезаписываемое компьютерное запоминающее устройство без движущихся  механических  частей. 
Следует  различать  твердотельный  накопители  основанные  на
использовании энергозависимой (RAM SSD) и энергонезависимой (NAND или Flash SSD)
памяти. Последние являются весьма перспективной разработкой. Многие аналитики счи-
тают,  что  уже  в ближайшие  годы NAND  твердотельные  накопители  займут  достаточно
большую  долю  рынка  накопителей,  отвоевав  еѐ  у  накопителей  на  жѐстких  магнитных
дисках. По состоянию на сегодняшний день, твердотельные накопители используются в
основном  в  специализированных  вычислительных  системах  и  в  некоторых  моделях
ноутбуков.

0

67

USB  Flash  Drive ([ю-эс-би  флэш  драйв],  сокр.  UFD,  сленг.  флэшка)  –  носитель
информации,  использующий  флеш-память  для  хранения  данных  и  подключаемый  к
компьютеру или иному считывающему устройству через стандартный разъѐм USB.
UFD обычно съѐмные и перезаписываемые. Размер – около 5 см, вес – меньше 60 г.
Получили большую популярность в 2000-е годы из-за компактности, лѐгкости перезапи-
сывания файлов и большого объѐма памяти (от 32 Мб до 128 Гб). Основное назначение
UFD  –  хранение,  перенос  и  обмен  данными,  резервное  копирование,  загрузка
операционных  систем  (LiveUSB)  и  др.  Обычно  устройство  имеет  вытянутую  форму  и

съѐмный колпачок, прикрывающий разъѐм; иногда прилагается шнур для ношения на шее.
Современные  UFD  могут  иметь  самые  разные  размеры  и  способы  защиты  разъѐма,  а
также  «нестандартный»  внешний  вид  (армейский  нож,  часы  и  т.  п.)  и  различные
дополнительные возможности (например, проверку отпечатка пальца и т. п.).

0

68

Современные винчестеры пока выдерживают конкуренцию с устройствами хранения
информации  на  основе  микросхем  флэш-памяти,  предоставляя  покупателю  больший
объем  дискового  пространства  за  меньшие  деньги.  Но  сомнений  в  том,  что  через
несколько  лет  флэш-память  станет  наиболее  востребованным  типом  информационных
накопителей,  нет  –  постепенная  миниатюризация  микросхем  позволяет  не  только
повышать информационную емкость накопителей, но и делает их все более дешевыми. Но
и  век  флэш-памяти  вряд  ли  будет  долгим  –  на  горизонте  уже  появляются  устройства
нового  поколения,  которые  обещают  еще  большую  информационную  емкость  вкупе  с
высочайшими скоростями доступа к данным. Среди таких разработок фигурирует память
на  основе  углеродных  нанотрубок,  а  приглядеться  к  ней  внимательнее  заставляют
сообщения  о  резком  повышении  скоростных  характеристик  устройств,  которые  теперь
могут соперничать и с флэш-памятью [15]. 
Впрочем,  к  успеху  ученые  шли  долго  –  главным  достоинством  ячеек  памяти  на
основе  углеродных  нанотрубок  долгое  время  оставалось  лишь  рекордная  компактность.
Теперь же пришло время радикального улучшения скоростных характеристик устройств –
сотрудники  Технологического  Университета  Хельсинки  и  их  коллеги  из  Университета
Jyvдskylд, разработали память, скорость которой увеличена сразу в сто тысяч раз. Такой
«апгрейд»  позволил  устройствам  на  основе  углеродных  нанотрубок  опередить  в  плане
скорости флэш-память. Причем даже не в разы, а на два порядка (в сто раз). 
Главное  достижение  финских  ученых  –  использование  в  качестве  изолирующего
материала оксида гафния, который используется для изоляции затвора. Именно благодаря
такому  нововведения  удалось  снизить  время  процедуры  чтения/записи  информации  до
сотни  наносекунд,  тогда  как  предыдущим  достижением  для  «углеродной  памяти»
являлось значение в несколько миллисекунда, а аналогичный параметр для флэш-памяти
составляет  микросекунды.  Более  того,  указанные  значения  могут  оказаться  не
окончательными,  ведь  пока  не  ясно  –  достигнут  ли  предел  скорости  записи/чтения
информации  ячейкой  памяти,  либо  просто  измерительное  оборудование  не  способно
фиксировать  более  скоростные  процессы.  Вполне  может  оказаться,  что  производи-
тельность памяти куда выше  указанных цифр в сотни наносекунд.  Конструкция ячейки
памяти  в  данном  случае  выглядит  следующим  образом:  углеродная  трубка  «лежит»  в
горизонтальном  положении  и  двумя  своими  концами  контактирует  с  электродами.
Непосредственно  под  ней,  отделенный  тонким  слоем  изолятора,  располагается  затвор,
который  и  управляет  процессом  чтения/записи  информации.  Такая  структура  уже
длительное время применяется для создания памяти на основе углеродных нанотрубок, и
лишь скоростные параметры устройств оказывались не на высоте. Оксид гафния исправил
и этот недочет. 
Следующим этапом работ исследователей становится объединение множества ячеек
памяти  в  единую  интегральную  микросхему –  до  этого  момента  проводились  исследо-
вания  единичных  ячеек  памяти.  Существует  еще  одна  проблема  –  при  отключении
питания  память  сохраняет  свое  состояние  в  течение  лишь  нескольких  дней.  Другими
словами,  направлений  исследований  и  разработок  пока  предостаточно,  и  вряд  ли
углеродные  нанотрубки  в  ближайшее  время  смогут  прописаться  в  персональных
компьютерах.

0

69

1.5.11. Устройства отображения. Мониторы и проекторы
Монитор, дисплей–  интерфейс  системы  «человек  –  аппаратура  –  человек».
Преобразует цифровую и (или) аналоговую информацию в видеоизображение.
1.5.11.1. Классификация мониторов
По виду выводимой информации
  алфавитно-цифровые 
  дисплеи, способные отображать только алфавитно-цифровую информацию 
  дисплеи, способные отображать псевдографические символы 
  интеллектуальные  дисплеи,  обладающие  редакторскими  возможностями  и
осуществляющие предварительную обработку данных 
  графические 
  векторные 
  растровые 
По строению
  ЭЛТ – на основе электронно-лучевой трубки (англ. CRT, Cathode ray tube) 
  ЖК – жидкокристаллические мониторы (англ. LCD, Liquid crystal display) 
  Плазменный – на основе плазменной панели 
  Проекционный – видеопроектор и экран, размещѐнные отдельно или объединѐнные в
одном корпусе (как вариант через зеркало или систему зеркал) 
  OLED-монитор  –  монитор  на  технологии  OLED  (англ.  Organic  light-emitting  diode –
«органический светоизлучающий диод») 
  Виртуальный  ретинальный  монитор  –  технология  устройств  вывода,  формирующая
изображение непосредственно на сетчатке глаза. 
По типу видеоадаптера
  HGC
CGA 
  EGA 
  VGA, SVGA 
По типу интерфейсного кабеля
  композитный 
  раздельный 
  D-SUB 
  DVI 
  USB 
  HDMI 
По типу устройства использования
  в телевизорах 
  в компьютерах 
  в телефонах 
  в калькуляторах 
  в инфокиосках

0

70

Принцип действия компьютерных мониторов
Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ)– электровакуумный прибор, преобразующий  электрические  сигналы  в  световые.  В  строгом  смысле,  электронно-лучевыми
трубками  называют  ряд  электронно-лучевых  приборов,  одним  из  которых  является
кинескоп.
Принципиальное устройство:
  электронная пушка, предназначена для формирования электронного луча, в цветных
кинескопах и многолучевых осциллографических трубках объединяются в электронно-
оптический прожектор; 
  экран,  покрытый  люминофором  –  веществом,  светящимся  при  попадании  на  него
пучка электронов; 
  отклоняющая система, управляет лучом таким образом, что он формирует требуемое
изображение.
Общие принципы работы: В баллоне 9 создан глубокий вакуум – сначала выкачива-
ется  воздух,  затем  все  металлические  детали  кинескопа  нагреваются  индуктором  для
выделения  поглощѐнных  газов,  для  постепенного  поглощения  остатков  воздуха
используется геттер. Для  того,  чтобы  создать  электронный  луч  2,  применяется  устройство,  именуемое
электронной пушкой. Катод 8, нагреваемый нитью накала 5, испускает электроны. Чтобы
увеличить испускание электронов, катод покрывают веществом, имеющим малую работу
выхода  (крупнейшие  производители  ЭЛТ  для  этого  применяют  собственные  запатенто-
ванные технологии). Изменением напряжения на управляющем электроде (модуляторе) 12
можно изменять интенсивность электронного луча и, соответственно, яркость изображе-
ния  (также  существуют  модели  с  управлением  по  катоду).  Кроме  управляющего
электрода, пушка современных ЭЛТ содержит фокусирующий электрод (до 1961 года в
отечественных  кинескопах  применялась  электромагнитная  фокусировка  при  помощи
фокусирующей катушки 3 с сердечником 11), предназначенный для фокусировки пятна на
экране кинескопа в точку, ускоряющий электрод для дополнительного разгона электронов
в  пределах  пушки  и  анод.  Покинув  пушку,  электроны  ускоряются  анодом  14,
представляющем  собой  металлизированное  покрытие  внутренней  поверхности  конуса
кинескопа,  соединѐнное  с  одноимѐнным  электродом  пушки.  В  цветных  кинескопах  со
внутренним  электростатическим  экраном  его  соединяют  с  анодом.  В  ряде  кинескопов
ранних моделей, таких, как 43ЛК3Б, конус был выполнен из металла и представлял анод
сам  собой.  Напряжение  на  аноде  находится  в  пределах  от  7  до  30  киловольт.  В  ряде
малогабаритных  осциллографических  ЭЛТ  анод  представляет  собой  только  один  из
электродов электронной пушки и питается напряжением до нескольких сот вольт. Далее
луч проходит через отклоняющую систему 1, которая может менять направление луча (на
рисунке показана магнитная отклоняющая система). В телевизионных ЭЛТ применяется
магнитная  отклоняющая  система  как  обеспечивающая  большие  углы  отклонения.  В
осциллографических  ЭЛТ  применяется  электростатическая  отклоняющая  система  как
обеспечивающая  большее  быстродействие.

0

71

Электронный  луч  попадает  в  экран ,
покрытый  люминофором  4.  От  бомбардировки  электронами  люминофор  светится  и
быстро  перемещающееся  пятно  переменной  яркости  создаѐт  на  экране  изображение.
Люминофор  от  электронов  приобретает  отрицательный  заряд,  и  начинается  вторичная
эмиссия  –  люминофор  сам  начинает  испускать  электроны.  В  результате  вся  трубка
приобретает отрицательный заряд. Для того, чтобы этого не было, по всей поверхности
трубки находится соединѐнный с общим проводом слой аквадага – проводящей смеси на
основе графита (6). Кинескоп подключается через выводы 13 и высоковольтное гнездо 7.
В  чѐрно-белых  телевизорах  состав  люминофора  подбирают  таким,  чтобы  он  светился
нейтрально-серым цветом. В видеотерминалах, радарах и т. д. люминофор часто делают
жѐлтым или зелѐным для меньшего утомления глаз.
Углом  отклонения  луча  ЭЛТ  называется  максимальный  угол  между  двумя
возможными положениями электронного луча внутри колбы, при которых на экране ещѐ
видно  светящееся  пятно.  От  величины  угла  зависит  отношение  диагонали  (диаметра)
экрана  к  длине  ЭЛТ.  У  осциллографических  ЭЛТ  составляет  как  правило  до  40°,  что
связано с необходимостью повысить чувствительность луча к воздействию отклоняющих
пластин.  У  первых  советских  телевизионных  кинескопов  с  круглым  экраном  угол
отклонения составлял 50°, у чѐрно-белых кинескопов более поздних выпусков был равен
70°, начиная с 60-х годов  увеличился до  110°  (один из первых подобных кинескопов  –
43ЛК9Б).  У  отечественных  цветных  кинескопов  составляет  90°.  При  увеличении  угла
отклонения  луча  уменьшаются  габариты  и  масса  кинескопа,  однако,  увеличивается
мощность,  потребляемая  узлами  развѐртки.  В  настоящее  время  в  некоторых  областях
возрождено  применение  70°  кинескопов:  в  цветных  VGA  мониторах  большинства
диагоналей.  Также  угол  в  70°  продолжает  применяться  в  малогабаритных  чѐрно-белых
кинескопах (например, 16ЛК1Б), где длина не играет такой существенной роли.
Так как внутри ЭЛТ невозможно создать идеальный вакуум, внутри остаѐтся часть
молекул  воздуха.  При  столкновении  с  электронами  из  них  образуются  ионы,  которые,
имея массу, многократно превышающую массу электронов, практически не отклоняются,
постепенно выжигая люминофор в центре экрана и образуя так называемое ионное пятно.
Для борьбы с этим до середины 60 гг. применялись ионная ловушка, обладающая крупным
недостатком:  еѐ  правильная  установка  –  довольно  кропотливая  операция,  а  при
неправильной установке изображение отсутствует. В начале 60 гг. был разработан новый
способ  защиты  люминофора:  алюминирование  экрана,  кроме  того  позволившее  вдвое
повысить максимальную яркость кинескопа, и необходимость в ионной ловушке отпала.
Чтобы  создать  на  экране  изображение,  электронный  луч  должен  постоянно
проходить  по  экрану  с  высокой  частотой  –  не  менее  25  раз  в  секунду.  Этот  процесс
называется развѐрткой. Есть несколько способов развѐртки изображения.
Цветной кинескоп отличается от чѐрно-белого тем, что в нѐм три пушки – «красная»,
«зелѐная» и «синяя». Соответственно, на экран нанесены в некотором порядке три вида
люминофора – красный, зелѐный и синий. На красный люминофор попадает только луч от
красной пушки, на зелѐный – только от зелѐной, и т. д. Это достигается тем, что между
пушками  и  экраном  установлена  металлическая  решѐтка,  именуемая  маской.  В
современных  кинескопах  маска  выполнена  из  инвара  –  сорта  стали  с  небольшим
коэффициентом температурного расширения.

0

72

Существует два типа масок:
  Теневая маска для кинескопов с дельтаобразным расположением электронных пушек,
упоминаемая  также  как  теневая  решѐтка,  в  настоящее  время  применяется  в
большинстве мониторных кинескопов, и теневая маска для кинескопов с планарным
расположением электронных пушек. 
  апертурная решѐтка (Sony Trinitron, Mitsubishi Diamondtron). Эта маска, в отличие от
остальных видов, состоит из большого количества проволок, натянутых вертикально.
Кинескопы с такой маской применяются и в мониторах, и в телевизорах. 
Среди этих масок нет явного лидера: теневая обеспечивает высокое качество линий,
апертурная  даѐт  более  насыщенные  цвета.  Щелевая  сочетает  достоинства  теневой  и
апертурной, но склонна к муарам.
Чем  меньше  элементы  люминофора,  тем  более  высокое  качество  изображения
способна дать трубка. Показателем качества изображения является шаг маски.
  Для теневой решѐтки шаг маски – расстояние между двумя ближайшими отверстиями
маски  (соответственно,  расстояние  между  двумя  ближайшими  элементами
люминофора одного цвета). 
  Для  апертурной  и  щелевой  решѐтки  шаг  маски  определяется  как  расстояние  по
горизонтали между щелями маски (соответственно, горизонтальное расстояние между
вертикальными полосами люминофора одного цвета). 
В  современных  мониторных  ЭЛТ  шаг  маски  находится  на  уровне  0,25  мм.
Телевизионные кинескопы, просмотр изображения на которых осуществляется с большего
расстояния, используют шаги порядка 0,8 мм.
Так как радиус кривизны экрана много больше расстояния от него до электронно-
оптической  системы  вплоть  до  бесконечности  в  плоских  кинескопах,  а  без  применения
специальных мер точка пересечения лучей цветного кинескопа находится на постоянном
расстоянии от электронных пушек, необходимо добиться того, чтобы эта точка находи-
лась точно на поверхности теневой маски, в противном случае образуется рассовмещение
трѐх цветовых составляющих изображения, увеличивающееся от центра экрана к краям.
Чтобы этого не происходило, необходимо должным образом сместить электронные лучи.
В  кинескопах  с  дельтаобразным  расположением  пушек  это  делается  специальной
электромагнитной  системой,  управляемой  отдельно  устройством,  которое  в  старых
телевизорах  была  вынесена  в  отдельный  блок  –  блок  сведения  –  для  периодических
регулировок. В кинескопах с планарным расположением пушек регулировка производится
при  помощи  специальных  магнитов,  расположенных  на  горловине  кинескопа.  Со
временем, особенно у кинескопов с дельтаобразным расположением электронных пушек,
сведение нарушается и нуждается в дополнительной регулировке. Большинство компаний
по ремонту компьютеров предлагают услугу повторного сведения лучей монитора.
Необходимо в цветных кинескопах для снятия влияющей на качество изображения
остаточной или случайной намагниченности теневой маски и электростатического экрана.
Размагничивание происходит благодаря возникновению в так называемой петле размагни-
чивания  –  кольцеобразной  гибкой  катушке  большого  диаметра,  расположенной  на
поверхности  кинескопа  –  импульса  быстропеременного  затухающего  магнитного  поля.
Для того, чтобы этот ток после включения телевизора постепенно  уменьшался, исполь-
зуются  терморезисторы. Многие  мониторы дополнительно  к  терморезисторам  содержат
реле, которое по окончании процесса размагничивания кинескопа отключает питание этой
цепи, чтобы терморезистор остыл. После этого можно специальной клавишей, либо, чаще,
особой  командой  в  меню  монитора,  вызвать  срабатывание  этого  реле  и  провести
повторное  размагничивание  в  любой  момент,  не  прибегая  к  отключению  и  включению
питания монитора.

0

73

Воздействие на здоровье:
  Электромагнитное  излучение.  Это  излучение  создаѐтся  не  самим  кинескопом,  а
отклоняющей  системой.  Трубки  с  электростатическим  отклонением,  в  частности,
осциллографические,  его  не  излучают.  В  мониторных  кинескопах  для  подавления
этого  излучения  отклоняющую  систему  часто  закрывают  ферритовыми  чашками.
Телевизионные кинескопы такой экранировки не требуют, поскольку зритель обычно
сидит на значительно большем расстоянии от телевизора, чем от монитора.
  Ионизирующее излучение. В кинескопах присутствует ионизирующее излучение двух
видов.  Первое  из  них  –  это  сам  электронный  луч,  представляющий  собой,  по  сути,
поток  бета-частиц  низкой  энергии  (25  кЭв).  Наружу  это  излучение  не  выходит,  и
опасности  для  пользователя  не  представляет.  Второе  –  тормозное  рентгеновское
излучение, которое возникает при бомбардировке экрана электронами. Для ослабления
выхода этого излучения наружу до полностью безопасных величин стекло легируют
свинцом.  Однако,  в  случае  неисправности  телевизора  или  монитора,  приводящей  к
значительному  повышению  анодного  напряжения,  уровень  этого  излучения  может
увеличиться  до  заметных  величин.  Для  предотвращения  таких  ситуаций  блоки
строчной развѐртки оборудуют узлами защиты. 
  Мерцание. Луч ЭЛТ-монитора, формируя изображение на экране, заставляет светиться
частицы  люминофора.  До  момента  формирования  следующего  кадра  эти  частицы
успевают погаснуть, поэтому можно наблюдать «мерцание экрана». Чем выше частота
смены кадров, тем менее заметно мерцание. Низкая частота ведет к усталости глаз и
наносит  вред  здоровью.  При  работе  за  экраном  монитора  мерцание  чувствуется
сильнее, так как при этом расстояние от глаз до кинескопа намного меньше, чем при
просмотре  телевизора.  Минимальной  рекомендуемой  частотой  обновления  экрана
монитора является частота 85 герц. Ранние модели мониторов не позволяют работать с
частотой развѐртки более 70—75 Гц. Мерцание ЭЛТ явно можно наблюдать боковым
зрением.
  Нечѐткое  изображение.  Изображение  на  электронно-лучевой  трубке  является
размытым  по  сравнению  с  другими  видами  экранов.  Считается,  что  размытое
изображение – один из факторов, способствующих усталости глаз у пользователя. В
настоящее  время  (2008  год)  в  задачах,  не  требовательных  к  цветопередаче,  с  точки
зрения  эргономики  ЖК-мониторы,  подключенные  через  цифровой  разъѐм  DVI,
безусловно, предпочтительнее.
  Высокое  напряжение.  В  работе  ЭЛТ  применяется  высокое  напряжение.  Остаточное
напряжение в сотни вольт, если не принимать никаких мер, может задерживаться на
ЭЛТ  и  схемах  «обвязки»  неделями.  Поэтому  в  схемы  добавляют  разряжающие
резисторы, которые делают телевизор вполне безопасным уже через несколько минут
после  выключения.  Вопреки  распространѐнному  мнению,  напряжением  анода  ЭЛТ
нельзя  убить  человека  из-за  небольшой  мощности  преобразователя  напряжения  –
будет лишь ощутимый удар. Однако, и он может оказаться смертельным при наличии
у человека пороков сердца. Он может также приводить к травмам, включая, летальные,
косвенным образом, когда, отдѐрнув руку, человек касается других цепей телевизора и
монитора,  содержащих  чрезвычайно  опасные  для  жизни  напряжения  –  а  такие  цепи
присутствуют во всех моделях телевизоров и мониторов, использующих ЭЛТ.
  Ядовитые  вещества.  Любая  электроника  (в  том  числе  ЭЛТ)  содержит  вещества,
вредные для здоровья и окружающей среды. В числе их: свинцовое стекло, соединения
бария в катодах, люминофоры. Использованные ЭЛТ в большинстве стран считаются
опасным мусором, и подлежат вторичной переработке или захоронению на отдельных
полигонах.
  Взрыв ЭЛТ. Поскольку внутри ЭЛТ вакуум, за счѐт давления воздуха на один только
экран  17-дюймового  монитора  приходится  нагрузка  около  800  кГ  –  вес  легкового
автомобиля. Из-за особенностей конструкции давление на экран и конус ЭЛТ является
положительным, а на боковую часть экрана – отрицательным, что вызывает опасность
взрыва.  При  работе  с  ранними  моделями  кинескопов  правила  техники  безопасности
требовали использования защитных рукавиц, маски и очков. Перед экраном кинескопа
в телевизоре устанавливался стеклянный защитный экран, а по краям – металлическая
защитная  маска.  Начиная  со  второй  половины  60-х  годов  опасная  часть  кинескопа
прикрывается специальным металлическим взрывозащитным бандажом, выполненным
в  виде  цельнометаллической  штампованной  конструкции  либо  намотанной  в
несколько  слоѐв  ленты.  Такой  бандаж  исключает  возможность  самопроизвольного
взрыва.  В  некоторых  моделях  кинескопов  дополнительно  использовалась  защитная
плѐнка,  покрывавшая  экран.  Несмотря  на  применение  защитных  систем,  не
исключается поражение людей осколками при умышленном разбивании кинескопа. В
связи  с  этим  при  уничтожении  последнего  для  безопасности  предварительно
разбивают  штенгель  –  технологическую  стеклянную  трубку  в  торце  горловины  под
пластмассовым  цоколем,  через  которую  при  производстве  осуществляется  откачка
воздуха. Малогабаритные ЭЛТ и кинескопы с диаметром или диагональю экрана до 15
см опасности не представляют и взрывозащитными приспособлениями не оснащаются.

Жидкокристаллический  монитор  (также  Жидкокристаллический  дисплей,  ЖКД,
ЖК-монитор, англ. liquid crystal display, LCD, плоский индикатор) – плоский монитор на
основе жидких кристаллов.
LCD  TFT  (англ.  TFT  -  thin  film transistor  –  тонкоплѐночный транзистор)  –  одно  из
названий  жидкокристаллического  дисплея,  в  котором  используется  активная  матрица,
управляемая  тонкоплѐночными  транзисторами.  Усилитель  TFT  для  каждого  субпиксела
применяется  для  повышения  быстродействия,  контрастности  и  чѐткости  изображения
дисплея.
Жидкокристаллический  монитор  предназначен  для  отображения  графической
информации  с  компьютера,  TV-приѐмника,  цифрового  фотоаппарата,  электронного
переводчика,  калькулятора  и  пр.  Изображение  формируется  с  помощью  отдельных
элементов, как правило, через систему развѐртки. Простые приборы (электронные часы,
телефоны,  плееры,  термометры  и  пр.)  могут  иметь  монохромный  или  2-5  цветный
дисплей. Многоцветное изображение формируется с помощью RGB-триад. На сегодняш-
ний день (2008) в большинстве настольных мониторов на основе TN- (и некоторых *VA)
матриц, и во всех дисплеях ноутбуков используются матрицы с 18-битным цветом(6 бит
на канал), 24-битность эмулируется мерцанием с дизерингом.
Каждый  пиксел  ЖК-дисплея  состоит  из  слоя  молекул  между  двумя  прозрачными
электродами,  и  двух  поляризационных  фильтров,  плоскости  поляризации  которых  (как
правило) перпендикулярны. В отсутствие жидких кристаллов свет, пропускаемый первым
фильтром, практически полностью блокируется вторым. Поверхность  электродов,  контактирующая  с  жидкими  кристаллами,  специально
обработана для изначальной ориентации молекул в одном направлении. В TN-матрице эти
направления  взаимно  перпендикулярны,  поэтому  молекулы  в  отсутствие  напряжения
выстраиваются в винтовую структуру. Эта структура преломляет свет таким образом, что
до  второго  фильтра  плоскость  его  поляризации  поворачивается,  и  через  него  свет
проходит  уже  без  потерь.  Если  не  считать  поглощения  первым  фильтром  половины
неполяризованного  света  –  ячейку  можно  считать  прозрачной.  Если  же  к  электродам
приложено  напряжение  –  молекулы  стремятся  выстроиться  в  направлении  поля,  что
искажает винтовую структуру. При этом силы упругости противодействуют этому, и при
отключении  напряжения  молекулы  возвращаются  в  исходное  положение.  При
достаточной  величине  поля  практически  все  молекулы  становятся  параллельны,  что
приводит к непрозрачности структуры. Варьируя напряжение, можно управлять степенью
прозрачности.  Если  постоянное  напряжение  приложено  в  течении  долгого  времени  –
жидкокристаллическая  структура  может  деградировать  из-за  миграции  ионов.  Для
решения  этой  проблемы применяется  переменный  ток,  или изменение  полярности  поля
при каждой адресации ячейки (непрозрачность структуры не зависит от полярности поля).
Во всей матрице можно управлять каждой из ячеек индивидуально, но при увеличении их
количества это становится трудновыполнимо, так как растѐт число требуемых электродов.
Поэтому практически везде применяется адресация по строкам и столбцам. Проходящий
через ячейки свет может быть естественным – отражѐнным от подложки(в ЖК-дисплеях
без подсветки). Но чаще применяют искусственный источник света, кроме независимости
от  внешнего  освещения  это  также  стабилизирует  свойства  полученного  изображения.
Таким  образом  полноценный  ЖК-монитор  состоит  из  электроники,  обрабатывающей
входной видеосигнал, ЖК-матрицы, модуля подсветки, блока питания и корпуса. Именно
совокупность этих составляющих определяет свойства монитора в целом, хотя некоторые
характеристики важнее других.
Характеристики ЖК-мониторов:
  Разрешение:  Горизонтальный  и  вертикальный  размеры,  выраженные  в  пикселах.  В
отличие  от  ЭЛТ-мониторов,  ЖК  имеют  одно,  «родное»,  физическое  разрешение,
остальные достигаются интерполяцией. 
  Размер  точки:  расстояние  между  центрами  соседних  пикселов.  Непосредственно
связан с физическим разрешением. 
  Соотношение  сторон  экрана(формат):  Отношение  ширины  к  высоте,  например:  5:4,
4:3, 5:3, 8:5, 16:9, 16:10. 
  Видимая  диагональ:  размер  самой  панели,  измеренный  по  диагонали.  Площадь
дисплеев зависит также от формата: монитор с форматом 4:3 имеет большую площадь,
чем с форматом 16:9 при одинаковой диагонали. 
  Контрастность:  отношение  яркостей  самой  светлой  и  самой  тѐмной  точек.  В
некоторых мониторах используется адаптивный уровень подсветки с использованием
дополнительных  ламп,  приведенная  для  них  цифра  контрастности(так  называемая
динамическая) не относится к статическому изображению. 
  Яркость:  количество  света,  излучаемое  дисплеем,  обычно  измеряется  в  канделах  на
квадратный метр. 
  Время  отклика:  минимальное  время,  необходимое  пикселу  для  изменения  своей
яркости. Методы измерения неоднозначны. 
  Угол  обзора:  угол,  при  котором  падение  контраста  достигает  заданного,  для  разных
типов матриц и разными производителями считается по-разному, и часто сравнению
не подлежит. 
  Тип матрицы: технология, по которой изготовлен ЖК-дисплей 
  Входы: (напр, DVI, D-SUB, HDMI и пр.).
Основные  технологии  при  изготовлении  ЖК  дисплеев:  TN+film,  IPS  и  MVA.
Различаются эти технологии геометрией поверхностей, полимера, управляющей пластины
и  фронтального  электрода.  Большое  значение  имеют  чистота  и  тип  полимера  со
свойствами жидких кристаллов, примененный в конкретных разработках.
  TN+film  (Twisted  Nematic  +  film).  Часть  «film»  в  названии  технологии  означает
дополнительный слой, применяемый для увеличения угла обзора (ориентировочно – от
90°  до  150°).  В  настоящее  время  приставку  «film»  часто  опускают,  называя  такие
матрицы  просто  TN.  К  сожалению,  способа  улучшения  контрастности  и  времени
отклика для панелей TN пока не нашли, причѐм время отклика у данного типа матриц
является  на  существующий  момент  одно из  лучших,  а  вот  уровень  контрастности  –
нет. TN + film – самая простая технология. Матрица TN + film работает следующим
образом:  если  к  субпикселам  не  прилагается  напряжение,  жидкие  кристаллы  (и
поляризованный  свет,  который  они  пропускают)  поворачиваются  друг  относительно
друга на 90° в горизонтальной плоскости в пространстве между двумя пластинами. И
так как направление поляризации фильтра на второй пластине составляет угол в 90° с
направлением  поляризации  фильтра  на  первой  пластине,  свет  проходит  через  него.
Если красные, зеленые и синие субпиксели полностью освещены, на экране образуется

0

74

белая  точка.  К  достоинствам  технологии  можно  отнести  самое  маленькое  время
отклика среди современных матриц.
  IPS (In-Plane Switching). Технология In-Plane Switching была разработана компаниями
Hitachi и NEC и предназначалась для избавления от недостатков TN + film. Однако,
хотя  с  помощью  IPS  удалось  добиться  увеличения  угла  обзора  до  170°,  а  также
высокой контрастности и цветопередачи, время отклика осталось на низком уровне. На
настоящий момент матрицы, изготовленные по технологии IPS единственные из ЖК-
мониторов,  всегда  передающие  полную  глубину  цвета  RGB  –  24  бита,  по  8  бит  на
канал). TN-матрицы почти всегда имеют 6-бит, как и часть MVA. Если к матрице IPS
не приложено напряжение, молекулы жидких кристаллов не поворачиваются. Второй
фильтр  всегда  повернут  перпендикулярно  первому,  и  свет  через  него  не  проходит.
Поэтому  отображение  черного  цвета  близко  к  идеалу.  При  выходе  из  строя
транзистора «битый» пиксель для панели IPS будет не белым, как для матрицы TN, а
черным. При приложении напряжения молекулы жидких кристаллов поворачиваются
перпендикулярно своему начальному положению и пропускают свет. IPS в настоящее
время  вытеснено  технологией  S-IPS  (Super-IPS,  Hitachi  1998  год),  которая  наследует
все преимущества технологии IPS с одновременным уменьшением времени отклика.
Но, несмотря на то, что цветность S-IPS панелей приблизилась к обычным мониторам
CRT, контрастность все равно остаѐтся слабым местом. S-IPS активно используется в
панелях размером от 20", LG.Philips и NEC остаются единственными производителями
панелей по данной технологии.
  *VA  (Vertical  Alignment).    MVA  –  Multi-domain  Vertical  Alignment.  –  Эта  технология
разработана  компанией  Fujitsu  как  компромисс  между  TN  и  IPS  технологиями.
Горизонтальные  и  вертикальные  углы  обзора  для  матриц  MVA  составляют  160°(на
современных  моделях  мониторов  до  176—178  градусов),  время  отклика,  правда,
примерно в 2 раза больше, чем для матриц S-IPS, а вот цвета отображаются гораздо
более  точно,  чем  на  старых  TN+Film.  MVA  стала  наследницей  технологии  VA,
представленной в 1996 году компанией Fujitsu. Жидкие кристаллы матрицы VA при
выключенном  напряжении  выровнены  перпендикулярно  по  отношению  ко  второму
фильтру,  то  есть  не  пропускают  свет.  При  приложении  напряжения  кристаллы
поворачиваются на 90°, и на экране появляется светлая точка. Как и в IPS-матрицах,
пиксели при отсутствии напряжения не пропускают свет, поэтому при выходе из строя
видны как чѐрные точки. Достоинствами технологии MVA являются глубокий черный
цвет  и  отсутствие,  как  винтовой  структуры  кристаллов,  так  и  двойного  магнитного
поля.  Недостатки  MVA  в  сравнении  с  S-IPS:  пропадание  деталей  в  тенях  при
перпендикулярном  взгляде,  зависимость  цветового  баланса  изображения  от  угла
зрения, большее время отклика. Матрицы MVA/PVA считаются компромиссом между
TN и  IPS, как по стоимости, так и по потребительским качествам. Аналогами MVA
являются технологии:
  PVA (Patterned Vertical Alignment) от Samsung. 
  Super PVA от Samsung. 
  Super MVA от CMO. 
В  настоящее  время  ЖК-мониторы  являются  основным,  бурно  развивающимся
направлением  в  технологии  мониторов.  К  их  преимуществам  можно  отнести:  малый
размер  и  вес  в  сравнении  с  ЭЛТ.  У  ЖК-мониторов,  в  отличие  от  ЭЛТ,  нет  видимого
мерцания, дефектов фокусировки и сведения лучей, помех от магнитных полей, проблем с
геометрией  изображения  и  четкостью.  Энергопотребление  ЖК-мониторов  в  2-4  раза
меньше, чем у ЭЛТ и плазменных экранов сравнимых размеров. Энергопотребление ЖК
мониторов на 95 % определяется мощностью ламп подсветки или светодиодной матрицы
подсветки (англ. backlight – задний свет) ЖК-матрицы.

0

75

Во  многих  современных  (2007)  мониторах  для  настройки  пользователем  яркости
свечения экрана используется широтно-импульсная модуляция ламп подсветки частотой
от  150  до  400  и  более  Герц.  Светодиодная  подсветка  в  основном  используется  в
небольших  дисплеях,  хотя  в  последние  годы  она  все  шире  применяется  в  ноутбуках  и
даже  в  настольных  мониторах.  Несмотря  на  технические  трудности  еѐ  реализации,  она
имеет  и  очевидные  преимущества  перед  флуоресцентными  лампами,  например  более
широкий спектр излучения, а значит, и цветовой охват. С другой стороны, ЖК-мониторы
имеют и некоторые недостатки, часто принципиально трудноустранимые, например: 
  В отличие от ЭЛТ, могут отображать чѐткое изображение лишь в одном («штатном»)
разрешении.  Остальные  достигаются  интерполяцией  с  потерей  чѐткости.  Причем
слишком низкие разрешения (например 320x200) вообще не могут быть отображены
на многих мониторах. 
  Цветовой  охват  и  точность  цветопередачи  ниже,  чем  у  плазменных  панелей  и  ЭЛТ
соответственно. На многих мониторах есть неустранимая неравномерность передачи
яркости (полосы в градиентах). 
  Многие  из  ЖК-мониторов  имеют  сравнительно  малый  контраст  и  глубину  чѐрного
цвета.  Повышение  фактического  контраста  часто  связано  с  простым  усилением
яркости  подсветки,  вплоть  до  некомфортных  значений.  Широко  применяемое
глянцевое покрытие матрицы влияет лишь на субъективную контрастность в условиях
внешнего освещения. 
  Из-за  жѐстких  требований  к  постоянной  толщине  матриц  существует  проблема
неравномерности однородного цвета (неравномерность подсветки).

0

76

Фактическая  скорость  смены  изображения  также  остаѐтся  ниже,  чем  у  ЭЛТ  и
плазменных  дисплеев.  Технология  overdrive  решает  проблему  скорости  лишь
частично. 
  Зависимость  контраста  от  угла  обзора  до  сих  пор  остаѐтся  существенным  минусом
технологии. 
  Массово  производимые  ЖК-мониторы  более  уязвимы,  чем  ЭЛТ.  Особенно
чувствительна  матрица,  незащищѐнная  стеклом.  При  сильном  нажатии  возможна
необратимая деградация. Также существует проблема дефектных пикселей. 
Перспективной технологией, которая может заменить ЖК-мониторы, часто считают
OLED-дисплеи.  С  другой  стороны,  эта  технология  встретила  сложности  в  массовом
производстве, особенно для матриц с большой диагональю.
OLED (англ. Organic Light-Emitting Diode – органический светодиод) – многослой-
ные  тонкоплѐночные  структуры,  изготовленные  из  органических  соединений,  которые
эффективно  излучают  свет  при  пропускании  через  них  электрического  тока.  Основное
применение технология OLED находит при создании устройств отображения информации
(дисплеев).  Предполагается,  что  производство  таких  дисплеев  будет  гораздо  дешевле,
нежели  производство  жидкокристаллических  дисплеев.  Для  создания  органических
светодиодов (OLED) используются тонкопленочные многослойные структуры, состоящие
из слоев нескольких полимеров. При пропускании через такую структуру электрического
тока инжектируемые из контактов электроны и дырки по слоям с высокой электронной и
дырочной проводимостью подводятся к активной области, в которой они захватываются
на электронные состояния молекулы красителя и возбуждают в ней флуоресцентное или
фосфоресцентное излучение.
Преимущества в сравнении c LCD-дисплеями:
  меньшие габариты и вес 
  отсутствие необходимости в подсветке 
  отсутствие такого параметра как угол обзора – изображение видно без потери качества
с любого угла 
  более качественная цветопередача (высокий контраст) 
  более низкое энергопотребление при той же яркости 
  возможность создания гибких экранов 
Яркость. Максимальная яркость OLED – 100 000 кд/кв. м. (У ЖК-панелей максимум
составляет  500  кд/кв.  м,  причем  такая  яркость  в  ЖКИ  достигается  только  при
определенных  условиях).  При  освещении  LCD-дисплея  ярким  лучом  света  появляются
блики,  а  картинка  на  OLED-экране  останется  яркой  и  насыщенной  при  любом  уровне
освещенности (даже при прямом попадании солнечных лучей на дисплей).
Контрастность.  Здесь  OLED  также  лидер.  Устройства,  снабженные  OLED-
дисплеями, обладают контрастностью 1000000:1 (Контрастность LCD 1300:1, CRT 2000:1)
Углы обзора. Технология OLED позволяет смотреть на дисплей с любой стороны и
под любым углом, причем без потери качества изображения.
Энергопотребление. Достаточно низкое энергопотребление – около 25Вт (у LCD –
25-40Вт).  КПД  OLED-дисплея  близко  к  100  %,  у  LCD  −90  %.  Энергопотребление  же
FOLED, PHOLED ещѐ ниже.

0

77

Потребность  в  преимуществах,  демонстрируемых  органическими  дисплеями  с
каждым годом растѐт. Этот факт позволяет заключить, что в скором времени человечество
увидит расцвет данной технологии.
Проектор  –  световой  прибор,  перераспределяющий  свет  лампы  с  концентрацией
светового  потока  на  поверхности  малого  размера  или  в  малом  объѐме.  Проекторы
являются  в  основном  оптико-механическими  или  оптическо-цифровыми  приборами,
позволяющими  при  помощи  источника  света  проецировать  изображения  объектов  на
поверхность, расположенную  вне прибора  – экран. Появление проекционных аппаратов
обусловило возникновение кинематографа, относящегося к проекционному искусству.
Виды проекционных приборов
  Диаскопический проекционный аппарат – изображения создаются при помощи лучей
света  проходящих,  через  светопроницаемый  носитель  с  изображением.  Это  самый
распространѐнный  вид  проекционных  аппаратов.  К ним  относят  такие  приборы  как:
кинопроектор, диапроектор, фотоувеличитель, проекционный фонарь, кодоскоп и др. 
  Эпископический  проекционный  аппарат  –  создаѐт  изображения  непрозрачных
предметов путѐм проецирования отраженных лучей света. К ним относятся эпископы,
мегаскоп. 
  Эпидиаскопический проекционный аппарат  –  формирует на экране комбинированые
изображения как прозрачных, так и непрозрачных объектов. 
  Мультимедийный  проектор  (также  используется  термин  «Цифровой  проектор»)  –  с
появлением  и  развитием  цифровых  технологий  это  наименование  получили  два,
вообще говоря, различных класса устройств: 
  На  вход  устройства  подаѐтся  видеосигнал  в  реальном  времени  (аналоговый  или
цифровой).  Устройство  проецирует  изображение  на  экран.  Возможно  при  этом
наличие звукового канала. 
  Устройство получает на отдельном или встроенном в устройство носителе или из
локальной  сети  файл  или  совокупность  файлов  (слайдшоу)  –  массив  цифровой
информации. Декодирует его и проецирует видеоизображение на экран, возможно,
воспроизводя  при  этом  и  звук.  Фактически,  является  сочетанием  в  одном
устройстве мультимедийного проигрывателя и собственно проектора. 
  Лазерный проектор – выводит изображение с помощью луча лазера.
Жидкокристаллический проектор – устройство, проецирующее на экран изображе-
ние, созданное одной или несколькими жидкокристаллическими матрицами. Механичес-
кой основой LCD (матрица на жидких кристаллах  – англ. liquid crystal display – LCD) и
reflective LCD-проекторов является твердотельная стеклянная подложка с нанесенной на
неѐ системой управления слоем структурированного жидкого кристалла. Поэтому и LCD-
и  reflective  LCD  –  проекторы  дают  изображение  стабильное  по  геометрии  и  другим
параметрам. При эксплуатации в зависимости от сюжета изображения иногда требуется
только  подстройка  яркости  и  контраста  изображения.  Трѐхматричные  проекторы  могут
дополнительно иметь точную подстройку сведения цвета, компенсирующую неточность
изготовления  крепления  матриц  и  зеркал.  При  модуляции  света  LCD  модулятором
используется принцип управления поворотом поляризации в ячейке жидкого кристалла,
соответствующей  каждому  пикселю.  Поляризационные  потери  света,  поглощение  в
прозрачных  элементах  матрицы,  перекрывание  части  светового  потока  проводниками,
проводящими  управляющие  сигналы  к  ячейкам,  и  самими  управляющими  элементами

0

78

диодами или транзисторами приводят к тому, что через модулятор света проходит от 3 до
7 %  общего  светового  потока.  Световой  поток  у  LCD-проекторов  составляет  от  50  до
12000  лм  ANSI.  (ANSI  люмен  –  единица  измерения  величины  светового  потока
проекторов  по  методике,  разработанной  Американским  национальным  институтом
стандартов.  Согласно  этой  методике  в  девяти  точках  контрольного  экрана  определяют
освещенность  и  усредненную  величину  освещенности  умножают  на  площадь  экрана).
Разные  модели  Reflective  LCD-проекторов  работают  с  использованием  либо  эффекта
поляризации,  либо  управления  поглощением  света  от  внешнего  света.  Первые  по
эффективности  не  отличаются  от  LCD-проекторов.  Вторые  технологически  достигли  в
1,2–1,4  раза  более  высокой  эффективности,  хотя  в  перспективе  принципиально  они
должны быть в 4–6 раз более эффективными чем LCD-проекторы, использующие эффект
поляризации и должны превышать по эффективности DLP-проекторы.

1.5.11.3. Интерфейсы
D-subminiature,  или  D-sub  –  название  электрического  разъѐма,  применяемого,  в
частности,  в  компьютерной  технике.  Название  «субминиатюрный»  было  уместно  тогда,
когда  эти  разъѐмы  только  появились,  в  наше  же  время  эти  разъѐмы  относятся  к  числу
наибольших по размерам из используемых в компьютерах.
Разъѐм  D-sub  содержит  два  или  более  параллельных  рядов  контактов  или  гнѐзд,
обычно окружѐнных металлическим экраном в форме латинской D, который обеспечивает
механическое  крепление  соединения  и  экранирует  от  электромагнитных  помех.  Форма
разъѐма  в  виде  буквы  D  предохраняет  от  неправильной  ориентации  разъѐма.  Часть
разъѐма,  содержащая  контакты,  называется  по-английски  male  connector,  или  plug  (по-
русски штекер, или вилка, хотя чаще в данном контексте используется жаргонный термин
«папа»), а часть, содержащая гнѐзда – female connector, или socket (розетка или «мама»).
Экран розетки плотно входит внутрь экрана вилки. Если используются экранированные
кабели, экраны разъѐмов соединяются с экранами кабелей, обеспечивая, таким образом,
непрерывное  экранирование  для  всего  соединения.  Современные  видеокарты  (от  VGA)
стали использовать разъѐм DE15, где, при тех же габаритах, что у DE9, располагались в
три  ряда  15  контактов.  Этот  разъѐм  также  известен,  как  HD15,  где  HD  =  High  Density
(Высокая плотность), и (что менее точно) DB15 или DB15HD.

0

79

Digital  Visual  Interface,  сокр.  DVI  (англ.  цифровой  видеоинтерфейс)  –  стандарт  на
интерфейс и соответствующий разъѐм, предназначенный для передачи видеоизображения
на цифровые устройства отображения, такие как жидкокристаллические мониторы и про-
екторы. Разработан консорциумом Digital Display Working Group. Предыдущие стандарты
видеоразъѐмов,  например,  VGA  –  аналоговые  и  изначально  были  предназначены  для
мониторов на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ). Они передают сигнал построчно, при
этом изменение напряжения означает изменение яркости. Для устройств на ЭЛТ это было
нужно для изменения интенсивности луча электронов.
Формат данных, используемый в DVI, основан на PanelLink  – формате последова-
тельной передачи данных, разработанном фирмой Silicon Image. Использует технологию
высокоскоростной  передачи  цифровых  потоков  TMDS  (Transition  Minimized  Differential
Signaling,  дифференциальная  передача  сигналов  с  минимизацией  перепадов  уровней)  –
три  канала,  передающие  потоки  аудио/видео  и  дополнительных  данных,  с  пропускной
способностью  до  3,4  Гбит/с  на  канал.  Single  link  DVI  состоит  из  четырѐх  витых  пар
(красный, зелѐный, синий, и clock), обеспечивающих возможность передавать 24 бита на
пиксель.  С  ним  может  быть  достигнуто  максимальное  возможное  разрешение  2,6
мегапиксела при 60 Гц.
High-Definition Multimedia Interface (HDMI) – мультимедийный интерфейс высокой
чѐткости,  позволяет  передавать  цифровые  видеоданные  высокого  разрешения  и
многоканальные цифровые аудио-сигналы с защитой от копирования (HDCP).
Разъѐм  HDMI  обеспечивает  цифровое  DVI-соединение  нескольких  устройств  с
помощью соответствующих кабелей. Основное различие между  HDMI и DVI  состоит в
том, что разъѐм HDMI меньше по размеру, интерфейс оснащѐн технологией защиты от
копирования  HDCP  (High  Bandwidth  Digital  Copy  Protection),  а  также  поддерживает
передачу многоканальных цифровых аудио-сигналов. Является современной (на 2008 год)
заменой аналоговых стандартов подключения, таких как SCART или RCA.

0

80

1.5.12. Устройства ввода и управления
1.5.12.1. Клавиатура
Клавиатура  –  устройство,  представляющее  собой  набор  кнопок  (клавиш),
предназначенных  для  управления  каким-либо  устройством  или  для  ввода  информации.

Как  правило,  кнопки  нажимаются  пальцами  рук.  Существует  два  основных  вида
клавиатур: музыкальные и алфавитно-цифровые. 
Алфавитно-цифровые  клавиатуры  используются  для  управления  техническими  и
механическими  устройствами  (пишущая  машинка,  компьютер,  калькулятор,  кассовый
аппарат,  телефон).  Каждой  клавише  соответствует  один  или  несколько  определѐнных
символов.  Возможно  увеличить  количество  действий,  выполняемых  с  клавиатуры,  с
помощью  сочетаний  клавиш.  В  клавиатурах  такого  типа  клавиши  сопровождаются
наклейками с изображением символов или действий, соответствующих нажатию. 
Ввод данных в электронное устройство с клавиатуры называется набором, в случае
механической  или  электрической  пишущей  машинки  говорят  о  печатании.  Существует
определѐнная  методика  набора  текста,  позволяющая  избежать  профессионального
заболевания.  Существуют  также  методики,  позволяющие  набирать  текст,  не  глядя  на
клавиатуру, так называемый слепой метод набора. Раскладки различных языков переключаются операционной системой.
Кроме  алфавитно-цифровых  клавиш  на  клавиатуре  могут  быть  представлены
клавиши расширения для управления мультимедиа, интернет, офисными приложениями.
Также  на  некоторых  типах  клавиатур  могут  быть  колѐса  прокрутки  и  тачпады.  На
клавиатуре могут быть индикаторы режимов работы. Ряд клавиатур имеют эксклюзивный
дизайн,  направленный  на  ускорение  набора  или  универсальность  использования,  что
подразумевает изменение расположения клавишей, вплоть до вертикального, добавление
подсветки клавишей для работы в темноте, а также выполнение каждой клавиши как ЖК-
монитора,  что  обеспечивает  отображение  нужного  изображения  на  клавишах  в
зависимости  от  режима  работы.  Существует  проекционная  клавиатура,  которая
проецирует  изображение  раскладки  на  плоскую  поверхность,  а  комплектующий  датчик
определяет позицию нажатой виртуальной клавиши.
Используется  несколько  способов  подключения  клавиатур  к  компьютеру  –
устаревший разъѐм AT, современные интерфейсы PS/2 и USB, причем USB постепенно
вытесняет  PS/2.  Для  беспроводного  соединения  могут  использоваться  инфракрасный,
радио (с собственным контроллером), Bluetooth способы передачи.

0

81

1.5.12.2. Манипулятор мышь
«мышь» (в обиходе просто  «мышь» или «мышка») – одно из  указа-
тельных устройств ввода (англ. pointing device), обеспечивающих интерфейс пользователя
с компьютером. Мышь воспринимает своѐ перемещение в рабочей плоскости (обычно –
на  участке  поверхности  стола)  и  передаѐт  эту  информацию  компьютеру.  Программа,
работающая  на  компьютере,  в  ответ  на  перемещение  мыши  производит  на  экране  дей-
ствие,  отвечающее  направлению  и  расстоянию  этого  перемещения.  В  универсальных
интерфейсах (например, в оконных) с помощью мыши пользователь управляет специаль-
ным курсором – указателем – манипулятором элементами интерфейса. Иногда использу-
ется  ввод  команд  мышью  без  участия  видимых  элементов  интерфейса  программы:  при
помощи  анализа  движений  мыши.  Такой  способ  получил  название  «Mouse  gestures».  В
дополнение к детектору перемещения мышь имеет от одной до трех (или более) кнопок, а
также  дополнительные  элементы  управления  (колѐса  прокрутки,  потенциометры,
джойстики, трекболы, клавиши и т. п.), действие которых обычно связывается с текущим
положением  курсора  (или  составляющих  специфического  интерфейса).  Элементы
управления мыши во многом являются воплощением идей аккордной клавиатуры (то есть,
клавиатуры для работы вслепую). Мышь, изначально создаваемая в качестве дополнения
к  аккордной  клавиатуре,  фактически  еѐ  заменила.  В  некоторые  мыши  встраиваются
дополнительные независимые устройства – часы, калькуляторы, телефоны.
Название  «мышь»  манипулятор  получил  в  Стенфордском  Исследовательском
Институте  из-за  схожести  сигнального  провода  с  хвостом  одноимѐнного  грызуна  (у
ранних моделей он выходил из задней части устройства).
Первым компьютером, в комплект которого включалась мышь, был миникомпьютер
Xerox  8010  Star  Information  System  (англ.),  представленный  в  1981  году.  Мышь  фирмы
Xerox имела три кнопки и стоила 400 долларов США, что соответствует примерно $900 в
ценах  2007  года  с  учѐтом  инфляции.  В  1983  году  фирма  Apple  выпустила  свою
собственную  модель  однокнопочной  мыши  для  компьютера  Lisa,  стоимость  которой
удалось  уменьшить  до  $25.  Широкую  популярность  мышь  приобрела  благодаря
использованию в компьютерах Apple Macintosh и позднее в ОС Windows для IBM PC.
В  процессе  «эволюции»  компьютерной  мыши  наибольшие  изменения  претерпели
датчики перемещения:
Прямой привод. Изначальная конструкция датчика перемещения мыши, изобретѐн-
ной Дугласом Энгельбартом в Стенфордском исследовательском институте в 1963 году,
состояла  из  двух  перпендикулярных  колес,  выступающих  из  корпуса  устройства.  При
перемещении  мыши  колеса  крутились  каждое  в  своем  измерении.  Такая  конструкция
имела много недостатков и довольно скоро была заменена на мышь с шаровым приводом.
Шаровой привод. В шаровом приводе движение мыши передается на выступающий
из корпуса гуммированный стальной шарик (его вес и резиновое покрытие обеспечивают
хорошее сцепление с рабочей поверхностью). Два прижатых к шарику ролика снимают
его движения по каждому из измерений и передают их на датчики, преобразующие эти
движения в электрические сигналы. Основной недостаток шарового привода - загрязнение
шарика  и  снимающих  роликов,  приводящее  к  заеданию  мыши  и  необходимости  в
периодической  еѐ  чистке.  Несмотря  на  недостатки,  шаровой  привод  долгое  время
доминировал,  успешно  конкурируя  с  альтернативными  схемами  датчиков.  В  настоящее
время  шаровые  мыши  почти  полностью  вытеснены  оптическими  мышами  второго
поколения. Существовало два варианта датчиков для шарового привода.
  Контактный  датчик  представляет  собой  текстолитовый  диск  с  лучевидными
металлическими  дорожками  и  тремя  контактами,  прижатыми  к  нему.  Такой  датчик
достался  шаровой  мыши  «в  наследство»  от  прямого  привода.  Основными
недостатками  контактных  датчиков  является  окисление  контактов,  быстрый  износ  и
невысокая  точность.  Поэтому  со  временем  все  мыши  перешли  на  бесконтактные
оптопарные датчики.
  Оптронный (оптомеханические) датчик состоит из двойной оптопары – светодиода и
двух фотодиодов (обычно – инфракрасных) и диска с отверстиями или лучевидными
прорезями,  перекрывающего  световой  поток  по  мере  вращения.  При  перемещении
мыши диск вращается, и с фотодиодов снимается сигнал с частотой, соответствующей
скорости перемещения мыши. Второй фотодиод, смещѐнный на некоторый угол или
имеющий  на  диске  датчика  смещѐнную  систему  отверстий/прорезей,  служит  для
определения  направления  вращения  диска  (свет  на  нѐм  появляется/исчезает  раньше
или позже, чем на первом, в зависимости от направления вращения).
Оптические мыши первого поколения. Оптические датчики призваны непосредствен-
но  отслеживать  перемещение  рабочей  поверхности  относительно  мыши.  Исключение
механической  составляющей  обеспечивало  более  высокую  надѐжность  и  позволяло
увеличить разрешающую способность детектора. Первое поколение оптических датчиков
было  представлено  различными  схемами  оптопарных  датчиков  с  непрямой  оптической
связью  –  светоизлучающих  и  воспринимающих  отражение  от  рабочей  поверхности
светочувствительных диодов. Такие датчики имели одно общее свойство – они требовали
наличия на рабочей поверхности (мышином коврике) специальной штриховки (перпенди-
кулярными  или  ромбовидными  линиями).  На  некоторых  ковриках  эти  штриховки
выполнялись красками, невидимыми при обычном свете (такие коврики даже могли иметь
рисунок).
Недостатками таких датчиков обычно называют:
  необходимость  использования  специального  коврика  и  невозможность  его  замены
другим.  Кроме  всего  прочего,  коврики  разных  оптических  мышей  часто  не  были
взаимозаменяемыми и не выпускались отдельно; 
  необходимость определѐнной ориентации мыши относительно коврика, в противном
случае мышь работала неправильно; 
  чувствительность мыши к загрязнению коврика (который соприкасается с рукой поль-
зователя) – датчик неуверенно воспринимал штриховку на загрязнѐнных местах; 
  высокую стоимость устройства. 
В СССР и России оптические мыши первого поколения, как правило, встречались
только в зарубежных специализированных вычислительных комплексах.
Оптические  мыши  второго  поколения  сделаны  на  базе  микросхемы,  содержащей
фотосенсор  и  процессор  обработки  изображения.  Удешевление  и  миниатюризация
компьютерной техники позволили уместить всѐ это в одном элементе за доступную цену.
Фотосенсор  периодически  сканирует  участок  рабочей  поверхности  под  мышью.  При
изменении  рисунка  процессор  определяет,  в  какую  сторону  и  на  какое  расстояние
сместилась мышь. Сканируемый участок подсвечивается светодиодом (обычно – красного
цвета) под косым  углом. Предполагалось, что такой датчик позволит оптической мыши
работать  на  произвольной  поверхности,  однако  скоро  выяснилось,  что  многие
продаваемые модели (в особенности первые широко продаваемые устройства) не так уж и
безразличны  к  рисункам  на  коврике.  На  некоторых  участках  рисунка  графический
процессор способен сильно ошибаться, что приводит к хаотичным движениям указателя,
абсолютно неадекватным реальному перемещению. Для склонных к таким сбоям мышей
необходимо подобрать коврик с иным рисунком или вовсе с однотонным покрытием.
Отдельные  модели  также  склонны  к  детектированию  мелких  движений  при
нахождении мыши в состоянии покоя, что проявляется дрожанием указателя на экране,
иногда с тенденцией сползания в ту или иную сторону.
Датчики  второго  поколения  постепенно  совершенствуются,  и  в  настоящее  время
мыши, склонные к сбоям, встречаются гораздо реже. Кроме совершенствования датчиков,
некоторые  модели  оборудуются  двумя  датчиками  перемещения  сразу,  что  позволяет,
анализируя  изменения  сразу  на  двух  участках  поверхности,  исключать  возможные
ошибки.  Такие  мыши  иногда  способны  работать  на  стеклянных,  оргстеклянных  и
зеркальных поверхностях (на которых не работают другие мыши).
Также  выпускаются  коврики  для  мышей,  специально  ориентированные  на
оптические мыши. Например, коврик, имеющий на поверхности силиконовую плѐнку с
взвесью  блѐсток  (предполагается,  что  оптический  сенсор  гораздо  четче  определяет
перемещения по такой поверхности).
Лазерные  мыши.  В  последние  годы  была  разработана  новая,  более  совершенная
разновидность  оптического  датчика,  использующего  для  подсветки полупроводниковый
лазер.  О  недостатках  таких  датчиков  пока  известно  мало,  но  известно  об  их
преимуществах:
  более высоких надѐжности и разрешении; 
  успешной работе на стеклянных и зеркальных поверхностях; 
  отсутствии сколько-нибудь заметного свечения; 
  низком энергопотреблении.
Индукционные  мыши  используют  специальный  коврик,  работающий  по  принципу
графического  планшета,  или  собственно,  входят  в  комплект  графического  планшета.
Некоторые  планшеты  имеют  в  своем  составе  манипулятор,  похожий  на  мышь  со
стеклянным перекрестием, но работающий по несколько иному принципу. Индукционные
мыши имеют хорошую точность, и их не нужно правильно ориентировать. Индукционная
мышь может быть «беспроводной» (к компьютеру подключается планшет, на котором она
работает), и иметь индукционное же питание, следовательно, не требовать аккумуляторов,
как обычные беспроводные мыши. Мышь в комплекте графического планшета позволит
сэкономить  немного  места  на  столе  (при  условии,  что  на  нѐм  постоянно  находится
планшет).  Индукционные  мыши  редки,  дороги  и  не  всегда  удобны.  Мышь  для
графического планшета практически невозможно поменять на другую (например, больше
подходящую по руке, и т. п.).
Инерционные мыши используют акселерометры для определения движений мыши по
каждой  из  осей.  Обычно  инерционные  мыши  являются  беспроводными  и  имеют
выключатель для отключения детектора движений, для перемещения мыши без влияния
на указатель. Патент на инерционную мышь утверждает, что такие мыши имеют меньшее

0

82

энергопотребление,  чем  оптические,  обладают  лучшей  чувствительностью,  меньшим
весом и более просты в использовании.
Гироскопические  мыши.  Мышь,  оснащѐнная  гироскопом,  распознаѐт  движение  не
только  на  поверхности,  но  и  в  пространстве:  еѐ  можно  взять  со  стола  и  управлять
движением кисти в воздухе. На 2008 год такие мыши есть только среди продукции фирмы
Gyration.
Мыши с MEMS-датчиками. Мышь, использующая MEMS (микроэлектромеханичес-
кие  системы)  для  отслеживания  движения  также  способна  работать  в  пространстве.
Вместе с тем, MEMS миниатюрнее гироскопов, поэтому такие мыши легче и меньше. На
сегодняшний день единственным серийным образцом мышей с микроэлектромеханичес-
кими датчиками является Logitech MX Air™.
Кнопки  –  основные  элементы  управления  мыши,  служащие  для  выполнения
основных  манипуляций:  выбора  объекта  (нажатиями),  активного  перемещения  (то  есть
перемещения с нажатой кнопкой, для рисования или обозначения начала и конца отрезка
на  экране,  который  может  трактоваться  как  диагональ  прямоугольника,  диаметр
окружности, исходная и конечная точка при перемещении объекта, выделении текста и т.
п.).  Количество  кнопок  на  мыши  ограничивает  концепция  их  использования  вслепую
аналогично клавишам аккордной клавиатуры. Однако в отличие от аккордной клавиатуры,
которая  может  безболезненно  использовать  пять  клавиш  (по  одной  на  каждый  палец),
мышь ещѐ необходимо перемещать тремя (большой, безымянный и мизинец) или двумя
(большой и мизинец) пальцами. Таким образом, можно сделать две или три полноценные
кнопки  для  использования  параллельно  с  перемещением  мыши  по  столу  –  под  указа-
тельный, средний и безымянный пальцы (для трех кнопок). Крайние кнопки называют по
положению  –  левая  (под  указательный  палец  правши),  правая  и  средняя,  для  трѐхкно-
почной  мыши.  Долгое  время  двух-  и  трѐхкнопочные  концепции  противостояли  друг
другу.  Двухкнопочные  мыши  поначалу  лидировали,  так  как  на  их  стороне,  кроме
простоты  (три  кнопки  проще  перепутать),  удобства  и  отсутствия  излишеств,  было
программное обеспечение, которое едва загружало две кнопки. Но, несмотря ни на что,
трѐхкнопочные  мыши  никогда  не  прекращали  продаваться,  пока  противостоянию  не
пришѐл  конец.  Противостояние  двух-  и  трѐхкнопочных  мышей  закончилось  после
появления  прокрутки  экрана  (скролла),  новой  популярной  возможности.  На
двухкнопочной  мыши  появилась  небольшая  средняя  (третья)  кнопка  (для  включения  и
выключения  скроллинга,  и  по  совместительству  –  средняя  кнопка),  которая  сразу
трансформировалась  в  колесо  прокрутки,  нажатие  на  которое  работает  как  средняя
кнопка.  Трѐхкнопочные  же  мыши  объединили  среднюю  кнопку  с  колѐсиком.  Apple
пришла  к  двухкнопочной  мыши  своим  путем.  Изначально  посчитав  излишней  даже
вторую  кнопку,  и  до  последнего  времени  Apple  строила  все  свои  интерфейсы  под
однокнопочную  мышь.  Приняв  стандарт  USB,  компьютеры  Macintosh  окунулись  в  мир
многокнопочных  мышей.  Производители  постоянно  стараются  добавить  на  топовые
модели дополнительные кнопки, чаще всего – кнопки под большой или указательный и
реже – под средний палец. Некоторые кнопки служат для  внутренней настройки мыши
(например,  для  изменения  чувствительности)  или  двойные-тройные  щелчки  (для
программ  и  игр),  на  другие  –  в  драйвере  и/или  специальной  утилитой  назначаются
некоторые системные функции, например:

0

83

горизонтальная прокрутка; 
  двойное нажатие (double click); 
  навигация в браузерах и файловых менеджерах; 
  управление уровнем громкости и воспроизведением аудио- и видеоклипов; 
  запуск приложений; 
  и т. п.
Колѐса  и  потенциометры  –  диски,  выступающие  из  корпуса,  доступные  для
вращения.  Потенциометры,  в  отличие  от  колѐс,  имеют  крайние  положения.  Наличие
одного  колеса  между  кнопками  (или  «скролла»;  для  вертикальной  прокрутки)  на
сегодняшний  день  является  стандартом  де-факто.  Такое  колесо  может  отсутствовать  у
концептуальных моделей, имеющих для прокрутки иные конструктивы. Также колѐса и
потенциометры могут быть использованы для регулировки, например, громкости.
Интерфейсы.  Первые  мыши  подключались  к  компьютерам  x86  через  последова-
тельный  коммуникационный  интерфейс  RS-232  (последовательные  мыши;  разъемом
DB25F, и позднее DB9F) и с помощью своего адаптера (шинные мыши англ. bus mouse). В
компьютере  PS/2  фирма  IBM  предусмотрела  для  мыши  специальный  порт  (c  разъемом
mini-DIN, точно таким же, как и для клавиатуры). Позднее, разъемы клавиатуры и мыши
типа PS/2 были включены в современный стандарт материнских плат x86  – ATX. Такие
мыши  используются  до  сих  пор,  постепенно  уступая  свои  позиции  интерфейсу  USB.
Основная  часть  современных  мышей  имеет  интерфейс  USB,  иногда  –  с  адаптером  для
PS/2.  USB  и  мыши  с  этим  интерфейсом  с  некоторого  времени  также  используются  в
компьютерах Apple. Ещѐ одним интерфейсом, через который можно подключить мышь,
является  универсальный  беспроводной  радиоинтерфейс  Bluetooth,  который  поддержива-
ется на многих платформах.

0

84

1.5.12.3. Трекбол
Трекбол  (англ.  trackball,  произносится  /'trжk bɔ:l/)  –  указательное  устройство  ввода
информации  об  относительном  перемещении  для  компьютера.  Аналогично  мыши  по
принципу  действия  и  по  функциям.  Трекбол  функционально  представляет  собой
перевернутую мышь. Шар находится сверху или сбоку и пользователь может вращать его
ладонью или пальцами, при этом не перемещая корпус устройства. Несмотря на внешние
различия,  трекбол  и  мышь  конструктивно  похожи  –  при  движении  шар  приводит  во
вращение  пару  валиков  или,  в  более  современном  варианте,  его  сканируют  оптические
датчики перемещения (как в оптической мыши).

1.5.12.4. Тачпад (touchpad)
  Тачпад (англ.  touchpad – –  указательное
устройство  ввода,  применяемое,  чаще  всего,  в  ноутбуках.  Как  и  другие  указательные
устройства,  тачпад  обычно  используется  для  управления  «указателем»,  перемещением
пальца  по  поверхности  устройства.  Тачпады  имеют  различные  размеры,  но  обычно  их
площадь  не  превосходит  50  смІ.  Компания  Apple  традиционно  использует  для
обозначения тачпада слово «трекпад» (англ. trackpad).
Работа  тачпадов  основана  на  измерении  ѐмкости  пальца  или  измерении  ѐмкости
между  сенсорами.  Ёмкостные  сенсоры  расположены  вдоль  вертикальной  и  горизон-
тальной осей тачпада, что позволяет определить положение пальца с нужной точностью.
Поскольку работа устройства основана на измерении ѐмкости, тачпад не будет работать,
если  водить  по  нему  каким-либо  непроводящим  предметом,  например,  основанием
карандаша. В случае использования проводящих предметов тачпад будет работать только
при достаточной площади соприкосновения. (Попробуйте касаться тачпада пальцем лишь
чуть-чуть). Влажные пальцы затрудняют работу тачпада.

0

85

1.5.12.5. Джойстик
(англ. Joystick = Joy + Stick)  – устройство управления в компьютерных
играх.  Представляет  собой  рычаг  на  подставке,  который  можно  отклонять  в  двух
плоскостях. На рычаге могут быть разного рода гашетки и переключатели. Также словом
«джойстик» в обиходе называют рычажок управления, например, в мобильном телефоне.
В русском языке ручку управления промышленными механизмами и транспортными
средствами  (самолѐтом  и  т.  д.)  джойстиком  не  называют  никогда  (в  отличие  от
английского joystick).
1.5.12.6. Световое перо
(англ. light pen, также – , англ. stylus) – один из инструментов
ввода графических данных в компьютер, разновидность манипуляторов.
Внешне  имеет  вид  шариковой  ручки  или  карандаша,  соединѐнного  проводом  с
одним из портов ввода-вывода компьютера. Обычно на световом пере имеется одна или
несколько кнопок, которые могут нажиматься рукой, удерживающей перо. Ввод данных с
помощью светового пера заключается в прикосновениях или проведении линий пером по
поверхности  экрана  монитора.  В  наконечнике  пера  устанавливается  фотоэлемент,  кото-
рый  регистрирует  изменение  яркости  экрана  в  точке,  с  которой  соприкасается  перо,  за
счѐт  чего  соответствующее  программное  обеспечение  вычисляет  позицию,  «указывае-
мую»  пером  на  экране  и  может,  в зависимости  от  необходимости, интерпретировать  еѐ
тем или иным образом, обычно как указание на отображаемый на экране объект или как
команду  рисования.  Кнопки  используются  аналогично  кнопкам  манипулятора  типа
«Мышь»  –  для  выполнения  дополнительных  операций  и  включения  дополнительных
режимов.  Световое  перо  было  распространено  во  время  распространения  графических
карт  стандарта  EGA,  которые  обычно  имели  разъем  для  подключения  светового  пера.
Световое перо невозможно использовать с обычными ЖК-мониторами.
Также световое перо может быть элементом дигитайзера (графического планшета).
В  этом  случае  пером  пишут  или  рисуют  не  по  экрану  монитора,  а  по  поверхности
планшета.

0

86

1.5.12.7. Графический планшет, дигитайзер
  (или  дигитайзер,  диджитайзер,  от  англ.  digitizer)  –  это
устройство для ввода рисунков от руки непосредственно в компьютер. Состоит из пера и
плоского  планшета,  чувствительного  к  нажатию  или  близости  пера.  Также  может
прилагаться специальная мышь.
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  100
линий на мм). По  принципу  работы  и  технологии  есть  разные  типы  планшетов.  В  электро-
статических планшетах регистрируется локальное изменение электрического потенциала
сетки  под  пером.  В  электромагнитных  перо  излучает  электромагнитные  волны,  а  сетка
служит приѐмником. В обоих случаях на перо должно быть подано питание.
Фирма Wacom (англ.) создала технологию на основе электромагнитного резонанса,
когда сетка и излучает, и принимает сигнал, а перо лишь отражает его. Поэтому в таком
устройстве  запитывать  перо  не  нужно.  Но  при  работе  электромагнитных  планшетов
возможны  помехи  от  излучающих  устройств,  в  частности  мониторов.  На  таком  же
принципе действия основаны некоторые тачпэды.
Также  есть  планшеты,  в  которых  нажим  пера  улавливается  за  счѐт  пьезо-
электрического  эффекта.  При  нажатии  пера  в  пределах  рабочей  поверхности  планшета,
под  которой  проложена  сетка  из  тончайших  проводников,  на  пластине  пьезоэлектрика
возникает  разность  потенциалов,  что  позволяет  определять  координаты  нужной  точки.
Такие планшеты вообще не требуют специального пера и позволяют чертить на рабочей
поверхности планшета как на обычной чертѐжной доске. Кроме  координат  пера  в  современных  графических  планшетах  также  могут
определяться давление пера на рабочую поверхность, наклон, направление 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 как особый вид
пера. 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

0

87

1.5.13. Устройства получения изображения
1.5.13.1. Сканеры
(англ. scanner) – устройство, которое, анализируя какой-либо объект (обычно
изображение, текст), создаѐт цифровую копию изображения объекта. Процесс получения
этой копии называется сканированием.
Рассмотрим принцип действия планшетных сканеров, как наиболее распространен-
ных  моделей.  Сканируемый  объект  кладется  на  стекло  планшета  сканируемой
поверхностью  вниз.  Под  стеклом  располагается  подвижная  лампа,  движение  которой
регулируется шаговым двигателем. Свет,  отраженный  от  объекта,  через  систему  зеркал  попадает  на  чувствительную
матрицу (англ. CCD – Couple-Charged Device), далее на АЦП и передается в компьютер. За
каждый  шаг  двигателя  сканируется  полоска  объекта,  которые  потом  объединяются
программным обеспечением в общее изображение.
Изображение  всегда  сканируется  в  формат  RAW  –  а  затем  конвертируется  в
обычный графический формат с применением текущих настроек яркости, контрастности,
и  т.  д.  Эта  конвертация  осуществляется  либо  в  самом  сканере,  либо  в  компьютере  –  в
зависимости  от  модели  конкретного  сканера.  На  параметры  и  качество  RAW-данных
влияют  такие  аппаратные  настройки  сканера,  как  время  экспозиции  матрицы,  уровни
калибровки белого и чѐрного, и т. п.
Все  бытовые  сканеры  содержат  собственные  микропроцессоры,  иногда  это
совмещѐнные с АЦП микропроцессоры, а иногда это микропроцессоры общего вида.
В  зависимости  от  способа  сканирования  объекта  и  самих  объектов  сканирования
существуют следующие виды:
Планшетные – наиболее распространѐнный вид сканеров, поскольку  обеспечивает
максимальное  удобство  для  пользователя  –  высокое  качество  и  приемлемую  скорость 
сканирования.  Представляет  собой  планшет,  внутри  которого  под  прозрачным  стеклом
расположен механизм сканирования. 
Ручные  –  в  них  отсутствует  двигатель,  следовательно,  объект  приходится
сканировать  пользователю  вручную,  единственным  его  плюсом  является  дешевизна  и
мобильность, при этом он имеет массу недостатков – низкое разрешение, малую скорость
работы,  узкая  полоса  сканирования,  возможны  перекосы  изображения,  поскольку
пользователю будет трудно перемещать сканер с постоянной скоростью. 
Листопротяжные  –  лист  бумаги  вставляется  в  щель  и  протягивается  по
направляющим  роликам  внутри  сканера  мимо  лампы.  Имеет  меньшие  размеры,  по
сравнению  с  планшетным,  однако  может  сканировать  только  отдельные  листы,  что
ограничивает  его  применение  в  основном  офисами  компаний.  Многие  модели  имеют
устройство  автоматической  подачи,  что  позволяет  быстро  сканировать  большое
количество документов. 
Планетарные сканеры – применяются для сканирования книг или легко повреждаю-
щихся  документов.  При  сканировании  нет  контакта  со  сканируемым  объектом  (как  в
планшетных сканерах). 
Книжные сканеры – предназначены для сканирования брошюрованных документов.
Современные  модели  профессиональных  сканеров  позволяют  значительно  повысить
сохранность  документов  в  архивах,  благодаря  очень  деликатному  обращению  с
оригиналами. Современные технологии, используемые при сканировании книг и сшитых
документов,  позволяют  добиваться  высоких  результатов.  Сканирование  производится
лицевой стороной вверх - таким образом, Ваши действия по сканированию неотличимы от
перелистывания  страниц  при  обычном  чтении.  Это  предотвращает  их  повреждение  и
позволяет  пользователю  видеть  документ  в  процессе  сканирования.  Забудьте  о
монотонной работе по книжному сканированию, теперь библиотеки, архивы, станции по
сканированию  смогут  вздохнуть  свободно  –  появились  системы  сканирования  книг,
которые затрачивают на сканирование одного разворота не более секунды. Это уменьшает
время  при  сканировании  книг  и  позволяет  потратить  его  более  эффективно.  Благодаря
современным книжным сканерам, Вы можете переводить в электронный вид десятки книг
и  папок  с  документами  за  смену,  а  при  подключении  внешнего  принтера  -  создавать
качественные  бумажные  копии  объемных  оригиналов.Теперь  где  стояло  несколько
книжных  сканеров  –  можно  поставить  один  без  потери  производительности.
Использование  в  книжных  сканерах  моторизированной  колыбели  и  ножной  педали  для
управления  позволяет  облегчить  работу  оператора.  Программное  обеспечение,
используемое в книжных сканерах позволяет устранять дефекты, сглаживать искажения,
редактировать  полученные  отсканированные  страницы.  Книжные  сканеры  обладают
уникальной  функцией  «устранения  перегиба»  книги,  которая  обеспечивает  отличное
качество отсканированного (или напечатанного) изображения. 
Книжные  сканеры  с  V-образной  колыбелью  на  основе  цифровых  фотоаппаратов.
Являются подвидом планетарных сканеров, однако имеют ряд отличий, среди которых -
V-образная  колыбель,  позволяющая  сканировать  книгу  не  раскрывая  ее  полностью,  в
режиме бережного сканирования, поэтому часто используется библиотеками. Прижимное
стекло,  входящее  в  состав  конструкции,  обеспечивает  выпрямление  страниц  книги,  и,
следовательно, изображения без искажений.

0

88

Барабанные  сканеры  –  применяются  в  полиграфии,  имеют  большое  разрешение
(около  10  тысяч  точек  на  дюйм).  Оригинал  располагается  на  внутренней  или  внешней
стенке прозрачного цилиндра (барабана). 
Слайд-сканеры – как ясно из названия, служат для сканирования плѐночных слайдов,
выпускаются как самостоятельные  устройства, так и в виде дополнительных модулей к
обычным сканерам. 
Сканеры  штрих-кода  –  небольшие,  компактные  модели  для  сканирования  штрих-
кодов товара в магазинах.

Характеристики сканеров
Оптическое  разрешение.  Разрешение  измеряется  в  точках  на  дюйм  (англ.  dots  per
inch – dpi). Является основной характеристикой сканера. Сканер снимает изображение не
целиком,  а  по  строчкам.  По  вертикали  планшетного  сканера  движется  полоска  свето-
чувствительных  элементов  и  снимает  по  точкам  изображение  строку  за  строкой.  Чем
больше  светочувствительных  элементов  у  сканера,  тем  больше  точек  он  может  снять  с
каждой горизонтальной полосы изображения. Это и называется оптическим разрешением.
Оно определяется количеством светочувствительных элементов (фотодатчиков), приходя-
щихся  на  дюйм  горизонтали  сканируемого  изображения.  Обычно  его  считают  по
количеству  точек  на  дюйм  –  dpi  (dots  per  inch).  Сегодня  считается  нормой  уровень
разрешение не менее 600 dpi. Увеличивать разрешение еще дальше – значит, применять
более  дорогую  оптику,  более  дорогие  светочувствительные  элементы,  а  также  много-
кратно затягивать время сканирования. Для обработки слайдов необходимо более высокое
разрешение:  не  менее  1200  dpi.  Cледует  отметить,  что  разрешение,  о  котором  сказано
выше называется оптическим, или физическим, или реальным. Оно описывает количество
точек  на  дюйм,  которые  сканер  в  самом  деле  получает  с  объекта  в  процессе  работы.
Однако создаваемый сканером файл может оказаться и более высокого разрешения. Это
разрешение, полученное при помощи математической обработки изображения называется
уже интерполированным. Не все сканеры выполняют интерполяцию и, как правило, при
сравнении сканеров сравнивают именно оптическое разрешение, так как именно от него
более  всего  зависит  качество  изображения.  На  сканерах  указывается  два  значения
например  600x1200  dpi,  горизонтальное  –  определяется  матрицей  CCD,  вертикальное  –
определяется  количеством  шагов  двигателя  на  дюйм.  Во  внимание  следует  принимать
минимальное значение
Интерполированное  разрешение.  Искусственное  разрешение  сканера  достигается
при  помощи  программного  обеспечения.  Его  практически  не  применяют,  потому  что
лучшие  результаты  можно  получить,  увеличив  разрешение  с  помощью  графических
программ после сканирования. Используется производителями в рекламных целях.
Скорость  работы.  В  отличие  от  принтеров,  скорость  работы  сканеров  указывают
редко,  поскольку  она  зависит  от  множества  факторов.  Иногда  указывают  скорость
сканирования одной линии в миллисекундах.
Глубина  цвета.  Определяется  качеством  матрицы  CCD  и  разрядностью  АЦП.
Измеряется  количеством  оттенков,  которые  устройство  способно  распознать.  24  бита
соответствует 16 777 216 оттенков. Современные сканеры выпускают с глубиной цвета 24,
30,  36,  48  бит.  Несмотря  на  то,  что  графические  адаптеры  пока  не  могут  работать  с
глубиной цвета больше 24 бит, такая избыточность позволяет сохранить больше оттенков
при преобразованиях картинки в графических редакторах.

0

89

1.5.13.2. Цифровой фотоаппарат
Цифровой  фотоаппарат  (фотокамера)  –  устройство,  являющееся  разновидностью
фотоаппарата,  в  котором  светочувствительным  материалом  является  матрица  или
несколько матриц, состоящая из отдельных пикселей, сигнал с которых представляется,
обрабатывается и хранится в самом аппарате в цифровом виде.
Несмотря на функциональное сходство, цифровые видеоустройства самого разного
назначения, такие как камеры видеонаблюдения и веб-камеры, фотоаппаратами обычно не
называются, если не позволяют сохранить снимки в самом устройстве или на вставленном
в устройство носителе информации.
В  ряде  случаев  современная  видеозаписывающая  аппаратура  имеет  функции
получения статических снимков, а значительная доля устройств, называемых цифровыми
фотоаппаратами,  умеет  осуществлять  запись  видеоизображения  и  звука  и  выводить
видеосигнал  в  телевизионном  формате.  Поэтому  граница  между  видео-  и  фотообору-
Сверхкомпактные,  миниатюрные.  Отличаются  не  только  размерами,  но  часто  и
отсутствием видоискателя и экрана. 
  Встроенные  в  другие  устройства.  Отличаются  отсутствием  собственных  органов
управления. 
  Псевдозеркальные  –  внешним  видом  напоминают  зеркальную  камеру,  а  также,  как
правило, помимо цифрового дисплея, оснащены видоискателем-глазком. Изображение
в видоискателе такого аппарата формируется на отдельном цифровом экране, или на
поворачивающемся  основном  экране.  Как  правило,  имеют  резьбу  на  объективе  для
присоединения насадок и светофильтров (пример – Konica Minolta серия моделей Z). 
  Полузеркалка – жаргонный термин, описывающий класс аппаратов, в которых имеется
наводка  по  матовому  стеклу  через  съѐмочный  объектив,  однако  нет  возможности
объектив  менять.  В  таких  аппаратах  оптическая  схема  содержит  светоделительную
призму,  которая  направляет  от  10  до  50  %  светового  потока  на  матовое  стекло,  а
остальное передается на матрицу. (примеры – Olympus E-10, E-20) 
Камеры со сменной оптикой: 
  Цифровые зеркальные фотоаппараты 
  Цифровые дальномерные фотоаппараты
Практически все цифровые фотоаппараты используют флэш-память, но есть также
фотоаппараты,  где  используются  оптические  диски  или  дискеты  в  качестве  носителя
информации.  Ряд  фотоаппаратов  имеют  небольшой  объем  встроенной  флеш-памяти,
которой хватает для 2-30 снимков.
дованием в цифровую эпоху в достаточной степени условна и определяется скорее тем,
какие задачи ставит оператор, нежели тем, какова функциональная «начинка» камеры.
Цифровые фотоаппараты можно поделить на несколько классов:
Фотоаппараты со встроенной оптикой: 
  Компактные  (  «мыльница»  традиционных  размеров).  Характеризуются  малыми
размерами  и  весом.  Малый  физический  размер  матрицы  означает  низкую
чувствительность или высокий уровень шумов. Также этот тип камер обычно отличает
отсутствие или недостаточная гибкость ручных настроек экспозиции.

0

90

Устройство цифрового фотоаппарата
История развития фототехники привела к тому, что были выработаны определѐнные
стандарты  на  интерфейс  между  фотографом  и  используемой  им  фототехникой.  В
результате  цифровые  фотоаппараты  в  большинстве  своих  внешних  черт  и  органах
управления  повторяют  наиболее  совершенные  модели  плѐночной  техники.
Принципиальное различие оказывается в «начинке» аппарата, в технологиях фиксации и
последующей обработки изображения.
Матрица. Основной элемент любой цифровой фото- или видеокамеры – матрица, от
которой в наибольшей степени зависит качество получаемого изображения. Специализи-
рованная  аналоговая  или  цифро-аналоговая  интегральная  микросхема,  состоящая  из
светочувствительных элементов – фотодиодов. 
Объектив цифровой камеры не претерпел кардинальных изменений по сравнению с
объективами обычных фотокамер. Из-за меньших размеров сенсора, объективы цифровых
камер  (за  исключением  зеркальных  камер,  использующих  те  же  объективы)  имеют
меньшие  геометрические  размеры.  Благодаря  уменьшению  относительно  35-мм  плѐнки
размера матрицы, в любительских камерах стало возможным использование оптических
схем, ранее присущих только дорогим аппаратам. 
Затвор. Цифровые камеры оснащены электронным эквивалентом затвора, который
встроен  в  матрицу  и  выполняет  работу,  аналогичную  механическому.  В  более  дорогих
камерах  вмонтированы  два  затвора,  и  механический  служит  для  предотвращения
попадания на сенсор света после окончания времени выдержки, что позволяет избежать
появления артефактов ореола, частично блюминга и смазывания. В некоторых цифровых
фотоаппаратах  при  нажатии  клавиши  затвора  наполовину  происходит  срабатывание
систем автоматики. Автофокус и система определения экспозиции фиксируют параметры
съѐмки и ждут полного нажатия.
Видоискатель – элемент фотоаппарата, показывающий границы будущего снимка и
в некоторых случаях резкость и параметры съѐмки. На бытовых цифровых фотоаппаратах
в качестве видоискателя используются ЖК экраны (на зеркалках в режиме LiveView и на
«мыльницах») и различные виды оптических видоискателей.
Процессоры в цифровых фотоаппаратах выполняют следующие функции:
  управление работой затвора; 
  управление объективом в автоматическом и ручном режимах съѐмки; 
  выбор  баланса  белого,  измерение  освещѐнности  объекта,  определение  экспопары,
выбор цветовой температуры; 
  управление работой вспышки; 
  управление брекетингом – возможностью серийной съѐмки (обычно сериями по 3 или
10 кадров); 
  управление  специальными  эффектами  из  имеющегося  набора  (сепия,  чѐрно-белая
съѐмка, устранение эффекта красных глаз и др.); 
  формирование  и  выдачи  на  дисплей  информации  о  выбранных  режимах  съѐмки,
настройках, самого изображения и т. д.
Карта памяти – носитель информации, который обеспечивает длительное хранение
данных  большого  объѐма,  в  том  числе  изображений,  получаемых  цифровым
фотоаппаратом.
Внешний  интерфейс  подключения  к  компьютеру  общего  назначения  имеется
практически  во  всех  цифровых  камерах.  На  сегодня  самым  распространѐнным  из  них
является  USB.  Также  применяются  специальные  виды  разъѐмов  для  подключения  к
телевизору  или  принтеру.  Появились  первые  модели  фотокамер  с  беспроводными
интерфейсами.
1.5.13.3. Видео и веб-камеры
Видеокамера – устройство для получения оптических образов снимаемых объектов
на  светочувствительном  элементе  (матрице),  приспособленное  для  записи  движущихся
изображений. Обычно оснащается микрофоном для параллельной записи звука.
Веб-камера  (также  вебкамера)  –  цифровая  видео  или  фотокамера,  способная  в
реальном времени фиксировать изображения, предназначенные для дальнейшей передачи
по  сети  интернет  (в  программах  типа  Instant  Messenger,  или  в  любом  другом
видеоприложении). Веб-камеры, доставляющие изображения через интернет, закачивают
изображения  на  веб-сервер  либо  по  запросу,  либо  непрерывно,  либо  через  регулярные
промежутки времени. Это достигается либо  подключением камеры к компьютеру, либо
благодаря  возможностям  самой  камеры.  Некоторые  современные  модели  обладают
аппаратным  и  программным  обеспечением,  которое  позволяет  камере  самостоятельно
работать в качестве веб-сервера, FTP-сервера, FTP-клиента и (или) отсылать изображения
электронной  почтой.  Веб-камеры,  предназначенные  для  видеоконференций  –  это,  как
правило,  простые  модели  камер,  подключаемые  к  компьютеру,  на  котором  запущена
программа типа Instant Messenger. Модели камер, используемые в охранных целях, могут
снабжаться  дополнительными  устройствами  и  функциями  (такими,  как  детекторы
движения, подключение внешних датчиков и т. п.)

0


Вы здесь » THE WORLD OF EDUCATION » Электронные учебники и лекции » Информатика