Мультимедийные проекторы: базовые технологии

Реализация интерфейса

Адаптер параллельного интерфейса представляет собой набор регистров, расположенных в пространстве ввода/вывода. Регистры порта адресуются от­носительно базового адреса порта, стандартными значениями которого являют­ся 3BCh, 378h и 278h. Порт может использовать линию запроса аппаратного прерывания, обычно IRQ7 или IRQ5. Порт имеет внешнюю 8-битную шину дан­ных, 5-битную шину сигналов состояния и 4-битную шину управляющих сиг­налов.

Поддержка BIOS. BIOS поддерживает до четырех (иногда до трех) LPT-портов (LPT1-LPT4) своим сервисом - прерыванием INT 17h, обеспечивающим через них связь с принтерами по интерфейсу Centronics. Этим сервисом BIOS осуществляет вывод символа (по опросу готовности, не используя аппаратных прерываний), инициа­лизацию интерфейса и принтера, а также опрос состояния принтера

3.2.2. Традиционный LPT-порт

Традиционный (стандартный) порт SPP (Standard Parallel Port) является одно­направленным портом, на базе которого программно реализуется протокол обмена Centronics. Порт обеспечивает возможность вырабатывания запроса ап­паратного прерывания по импульсу на входе АСК#. Сигналы порта выводятся на разъем DB-25S (рис.3.3) (розетка), установленный непосредственно на плате адаптера (или системной плате) или соединяемый с ней плоским шлейфом. Название и назначение сигналов разъема порта (табл.3.2) соответствуют интерфейсу Cent­ronics.

 

1.6.3. Расположение последовательных портов. Конфигурирование последовательных портов. Типы разъемов последовательных интерфейсов

Последовательный порт. Любому компьютеру нужны средства связи с внешними устройствами. В то время как в современных компьютерах устройства подключаются к USB и IEEE 1394 (Fire Wire), у ранних компьютеров для связи с внешними устройствами были только последовательные и параллельные порты. Так как параллельный порт обычно рассматри­вался в качестве порта для подключения принтера, то нужен был еще один порт для связи с простыми, медленными устройствами типа модемов и мышей. Ассоциация Electronics Industry Association (EIA) удовлетворила эту потребность, разработав стандарт последова­тельной (serial) связи. Вместо того чтобы посылать 8 битов одновременно по нескольким линиям передачи данных (как это делается параллельным портом), использовались толь­ко две линии передачи — одна для передачи данных и одна для получения. Ассоциация EIA назвала свой стандарт последовательной связи RS-232 (или просто «последовательный порт»). Последовательный порт имел несколько существенных преимуществ по сравнению с пер­выми параллельными портами. Во-первых, последовательный порт изначально был спро­ектирован как двунаправленный. Это сделало его основным способом подключения инте­рактивных устройств типа модемов, мышей, планшетов и т.д. Во-вторых, последователь­ный порт использовал меньше физических линий связи, чем параллельный. Это способствовало тому, что кабели были менее дорогими, а вероятность возникновения проблем с соединениями уменьшилась. Длина кабеля принтера обычно ограничивалась 2 метрами, а длина последовательного кабеля могла легко превышать 60 метров, что созда­вало возможность для простейшего локального обмена данными.

 

 

1.7.3.Шина HyperTransport

Высокоскоростной последовательный интерфейс HyperTransport пред­назначен для использования в качестве внутренней шины персонального компьютера, в том числе для соединения процессоров с прочими компо­нентами, то есть в качестве системной шины.

Архитектура шины HyperTransport предусматривает различные уровни организации интерфейса:

♦ на физическом уровне шина представлена линиями данных, управления, тактовыми, а также контроллерами и стандартными элек­трическими сигналами;

♦ на уровне передачи данных определяется порядок инициализации и конфигурирования устройств, установления и прекращения сеанса связи, циклического контроля адекватности данных, выделе­ния пакетов для передачи данных;

♦ на уровне протокола определены команды для выделения вирту­альных каналов связи, правила управления потоком данных;

♦ на уровне транзакций команды протокола конкретизированы в управляющие сигналы, например чтения или записи;

♦ на уровне сессии определены правила управления энергопотребле­нием и прочие команды общего характера.

Физические устройства в рамках интерфейса HyperTransport подраз­деляются на несколько типов:

♦ Host («контроллер шины») — основное устройство, полностью реализующее все функции интерфейса;

 

1.7.10.Назначение интерфейса Small Computer System Interface (SCSI) и особенности его использования

Спецификация SCSI (Small Computer System Interface) определяет физи­ческую шину ввода-вывода и поддерживаемый ею логический интерфейс для подключения периферийных устройств. Основная идея разработ­ки — обеспечение возможности подключения разных устройств к единой скоростной шине без необходимости модернизации аппаратной и про­граммной части хост-системы. К шине SCSI могут подключаться накопи­тели различного типа, принтеры, сканеры, фото- и видеокамеры. Шина SCSI практически не встречается в настольных компьютерах, но рабочие станции и серверы практически всегда имеют ее в составе платформы.

Возникновение SCSI относится к 1970-м годам, когда компанией Shugart Associates был предложен интерфейс восьмиразрядной парал­лельной шины и высокоуровневого протокола, обеспечивающего логиче­ский доступ к устройству, не зависящий от его внутренней конфигурации. Главное достоинство такого высокоуровневого подхода к доступу — обе­спечение взаимозаменяемости оборудования разных производителей. Используя однополярную передачу сигнала, имея 8-разрядную шину, работающую в асинхронном режиме, интерфейс стал значительным ша­гом вперед, обеспечивая полосу пропускания 1,5 Мбайт/с.

В 1982 г. комитет Американского национального института стандартов (ANSI) одобрил предварительную спецификацию SCSI, в значительной мере основанную на разработках Shugart Associates.

Отличительными чертами интерфейса SCSI стали:

♦ использование дифференциальной передачи электрического сигнала, обеспечившей высокий уровень помехоустойчивости при длине шины до 25 метров;

♦ использование режима синхронной передачи данных на скоростях до 5 Мбайт/с;

♦ определение расширенного набора команд для поддержки дисков большой емкости и возможности самостоятельного конфигурирования устройств;

♦ определение команд для поддержки других устройств (принтеров, накопителей на магнитных лентах и оптических дисках).

 

 

2.1.4. Шаровые указатели (trackball). Манипуляторы типа TrackPoint II/III. Тачпад.Игровые устройства позиционирования – джойстики. Принцип действия аналоговых джойстиков. Интерфейсы для подключения джойстиков - игровой порт, порты USB. Аппаратная совместимость. Программируемые игровые контроллеры.

Тачпад

Тачпа́д (англ. touchpad — сенсорная площадка), се́нсорная пане́ль — указательное устройство ввода, применяемое, чаще всего, в ноутбуках.

До тачпадов в ноутбуках использовались трекболы. В 1988 году Джордж Герфид (George E. Gerpheide) изобрел сенсорную панель (тачпад). Фирма Apple лицензировала его проект и начала использовать его в своих ноутбуках PowerBook, начиная с 1994 года. С тех пор, тачпад стал наиболее распространенным устройством управления курсором для ноутбуков. 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 см².

Компания Apple традиционно использует для обозначения тачпада слово «трекпад» (англ. trackpad).

Работа тачпадов основана на измерении ёмкости пальца или измерении ёмкости между сенсорами. Ёмкостные сенсоры расположены вдоль вертикальной и горизонтальной осей тачпада, что позволяет определить положение пальца с нужной точностью.

Поскольку работа устройства основана на измерении ёмкости, 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.

Характеристики

Тачпады являются устройствами с довольно низким разрешением. Это позволяет использовать их в повседневной работе за компьютером (офисные приложения, веб-браузеры, логические игры), однако делает очень сложной работу в графических редакторах и практически невозможной игру в 3D-шутерах и стратегиях.

Однако у тачпадов есть и ряд преимуществ, по сравнению с другими манипуляторами:

• не требуют ровной поверхности (в отличие от мыши);
• не требуют большого пространства (в отличие от мыши или графического планшета)
• расположение тачпада фиксировано относительно клавиатуры (в отличие от мыши);
• для перемещения курсора на весь экран достаточно лишь небольшого перемещения пальца (в отличие от мыши или крупного графического планшета);
• работа с ними не требует особого привыкания, как например, в случае с трекболом.
• с помощью одного тачпада (не прикасаясь к кнопкам) можно выполнять часть манипуляций левой кнопки мыши:
• короткое касание — щелчок
• двойное короткое касание — двойной щелчок
• незавершённое двойное касание с последующим перемещением — перемещение объекта или выделение
• отдельные участки тачпада (полоска справа и сверху/снизу) могут быть использованы для вертикальной и горизонтальной прокрутки.

Тачпады ноутбуков Apple, Asus, а также практические любые от Synaptics (с помощью отдельной программы) могут имитировать нажатие правой кнопки и колесика без использования дополнительных кнопок:

• прокрутка — нажатие двумя пальцами и перемещение
• правая кнопка — короткое нажатие двумя пальцами
• Увеличение/уменьшение — стягивание или растягивание двух пальцев на поверности тачпада друг относительно друга
• Переворот — изменение плоскости положения двух пальцев на тачпаде в требуемом направлении
• Перелистывание — легкое касание в движении слева направо или наоборот тремя пальцами

Также имеются различные жесты, задействующие и четыре пальца.

 

Трекпойнт

Pointing stick (TrackPoint, PointStick, Track Stick, StickPoint, и другие варианты названия) - указательное устройство представляющее из себя тензометрический джойстик. Используется обычно как замена мыши в ноутбуках.

Pointing stick был изобретён ученым-исследователем Тедом Зелькером (англ. Ted Selker). Pointing stick зарегистрирован компанией IBM под торговой маркой TrackPoint.

Pointing stick используется во многих марках лэптопов, включая линию лэптопов IBM ThinkPad (теперь принадлежит Lenovo), некоторые модели Toshiba, ноутбуки бизнес-класса HP и Dell Latitude.

Иногда Pointing stick встраивают в клавиатуры или даже мыши.

Разные компании производители устройств использующих манипулятор данного типа используют для его обозначения разные названия. Ниже таблица в которой перечислены основные бренды использующие такие манипуляторы, названия этих манипуляторов используемые этими брендами и модели устройств в которых встроен Pointing stick.

Обычно джойстик имеет заменяемый резиновый кожух. На лэптопах ThinkPad он красный, другие производители используют другие цвета. Кожух часто делают из слегка шершавого материала.

На клавиатуре формата QWERTY джойстик размещен между клавиш «G», «H» и «B», а кнопки мыши размещены под клавишей «пробел».

Кнопки мыши обычно нажимаются большим пальцем правой руки, но некоторые люди используют для этого пальцы обеих рук, для 1-й и 3-й кнопок соответственно.

Курсор управляется определением примененной силы (отсюда и название тензометрический джойстик), для этого используется пара резистивных датчиков деформации (резистивных тензодатчиков). Вектор перемещения курсора определяется в соответствии с примененной силой

Джо́йстик (Joystick = Joy + Stick) — устройство ввода информации в электронное устройство, манипулятор, часть интерфейса пользователя. Служит для изменения позиции элемента интерфейса (в частности курсора), также для перебора элементов списков. Является одним из стандартных средств ввода для компьютеров и многих мобильных телефонов. Широкое применение получил в компьютерных играх. Представляет собой рычаг на основании, который можно перемещать в одном, двух, трёх плоскостях. На рычаге обычно располагаются кнопки и переключатели различного назначения.

По количеству степеней свободы и, соответственно, плоскостей, в которых возможно изменение положения контролируемого объекта, джойстики подразделяются на:

• одномерные (управление перемещением объекта либо вверх-вниз, либо влево-вправо)
• двухмерные (управление объектом в двух плоскостях)
• трёхмерные (управление объектом во всех трёх плоскостях)

Технологии джойстиков

Джойстики можно разделить на два вида:

· дискретные — сенсоры таких джойстиков могут принимать два значения: «0» или «1», включён/выключен и т.д. При этом каждое нажатие выдает один управляющий импульс и смещает курсор на одну позицию (длительное нажатие приводит к автоповтору команды), диапазон смещения курсора при этом неограничен и определяется только количеством нажатий. Джойстики такого типа считаются устаревшими в ПК, но широко применяюся в простых игровых приставках, мобильных телефонах и прочих устройствах.

· аналоговые — у таковых выходной сигнал плавно меняется от нуля до максимума в зависимости от угла отклонения рукоятки: чем больше рукоять отклонена, тем больше уровень сигнала. Диапазон перемещения курсора ограничен ходом ручки джойстика и разрешением применённых сенсоров. После калибровки, подобные джойстики можно применять для указания абсолютной позиции курсора.
В свою очередь, аналоговые джойстики делятся на три типа:

o С аналоговым датчиком. Включает в себя Потенциометр_(резистор) и аналогово-цифровой преобразователь. Преимущества: нет особых требований к механике. Недостатки: требователен к качеству питания и АЦП, сам датчик при этом нестаточно долговечен (но в некоторых джойстиках применяются долговечные бесконтактные датчики: магниторезистивные и датчики на эффекте Холла). Интересно, что в игровом порту АЦП находится в компьютере, а не в джойстике.

o С цифровым датчиком. В таких джойстиках используются энкодеры (оптические датчики наподобие тех, что применяются в компьютерных мышах — зубчатое колесо, при вращении пересекающее луч от светодиода к фотодиоду). Преимущества: очень чёткий ход, датчик практически вечен. Недостатки: чтобы датчик имел достаточное количество шагов дискретности (примерно 500 шагов на оборот руля, или 150 на движение джойстика от края до края, или 100 на ход педали), нужен или дорогой высокоточный энкодер, или качественный редуктор (мультипликатор).

o С оптическим датчиком. Такие джойстики действуют аналогично оптической мыши и совмещают высокую точность с высокой надёжностью. Недостаток: применимо только для устройств с небольшим ходом ручки.

В некоторых джойстиках применяются долговечные бесконтактные датчики: магниторезистивные и датчики на эффекте Холла.

Джойстики для ПК подключаются к компьютеру через игровой порт или USB. В первых игровых приставках джойстики подключались через специализированный разъём, поэтому джойстик для одной приставки не подходил для другой приставки или для ПК. В настоящее время джойстики имеют стандартный интерфейс и разъём USB, поэтому могут подключаться и к приставке, и к персональному компьютеру.

 

2.3.2. Принцип действия и характеристики планшетных сканеров. Принцип действия ПЗС у планшетных сканеров. Интерфейсы подключения и программное обеспечение сканеров.

Планшетный сканер. Схема работы полностью аналогична схеме работы линейного CCD-сканера, за исключением того, что перемещается CCD и фокусируются отраженные лучи, а не проходящие. Такая конструкция типична для большинства настольных сканеров формата А3 и А4. Как правило, используется один элемент CCD (для монохромных изображений).

Оцифровка сканируемого изображения в планшетных сканерах среднего класса выполняется только путем перемещения каретки с лампой или стола с оригиналом. Механика такой оцифровки состоит в том, что размещенный на столе оригинал последовательно меняет свое положение относительно сканирующей лампы на величину шага, минимальную величину которого определяет механическое разрешение сканера. При этом отраженный от непрозрачного оригинала (или прошедший сквозь прозрачный оригинал) свет фокусируется через оптическую систему на ПЗС-матрицу, находящуюся под ложем сканера.

Существует несколько вариантов построения кинематики планшетных сканеров, различающихся по числу и типу подвижных компонентов. Наиболее распространенный (и менее дорогой) вариант — это единый, перемещающийся относительно неподвижного стола, модуль с оптической системой и ПЗС-матрицей, в котором происходит обработка светового потока с отсканированной информацией.

Принцип действия ПЗС у планшетных сканеров

Краеугольным камнем функционирования практически всех планшетных сканеров являются так называемые приборы с зарядовой связью (ПЗС) - термин, эквивалентный английскому обозначению Charge-Coupled Device (CCD).

Представляют собой эти приборы специальным образом «выращенные» полупроводниковые матрицы светочувствительных элементов, которые обладают свойством «самосканирования» - способностью к одновременной передаче друг другу по цепочке накопленных под воздействием света зарядов. Роль элементарных кирпичиков, из которых строятся такие цепочки, играют «потенциальные ямы» - микроскопические (размером около 5 мкм) области в теле полупроводника, где, благодаря внешнему световому воздействию, скапливаются высвобождающиеся электроны.

Создаются такие «ямы» путем подачи положительного потенциала на специальный электрод (его называют затвором), отделенный от полупроводника диэлектрическим слоем. В результате, поскольку вблизи границы раздела диэлектрик-электрод образуется недостаток отрицательных зарядов, в области под затвором будут скапливаться электроны. Это происходит потому, что под воздействием света электроны преодолевают барьер Р-N перехода и проникают в эту область из нижнего слоя полупроводника. Место их скопления и называется «потенциальной ямой» (рис. 9).

3.3.5. Уменьшение длины электронно-лучевой трубки и увеличение угла отклонения лучей. Принципы управления электронным лучом, технология изготовления колбы и маски.

Уменьшение длины трубки и увеличение угла отклонения лучей. Внедрение новых технологий в систему управления видеотрактом мо­нитора и принципы изготовления ЭЛТ позволило приступить к выпу­ску изделий с плоским экраном и укороченной трубкой. Модификации с плоским экраном известны под разными торговыми марками — PanaFlat (Panasonic), Flatron (LG Electronics), FD Trinitron (Sony) и др. Уменьшение длины трубки достигнуто за счет увеличения угла отклонения лучей электронной пушки с 90° до 100°. Такие мониторы по глубине занимают столько же места, сколько и мониторы с обычной трубкой в младшем классе. То есть укороченный 19-дюймовый монитор по глубине равнозна­чен обычному 17-дюймовому.

Принципы управления электронным лучом, технология изготовления колбы и маски. Эти параметры обусловливают критичные геоме­трические и цветовые параметры для мониторов на базе ЭЛТ: фокусировку, муар, сведение, цветовую температуру. Точная фокусировка особенно важна для мониторов с размером диа­гонали 19 дюймов и более, поскольку на краях большого экрана угол отклонения электронного луча достигает наибольшей величины. Плохая фокусировка проявляется как размытие границ объектов. Муар проявляется как волнообразная коль­цевая геометрическая структура на изображении. Муар тесно связан с фокусировкой: чем лучше фокусировка, тем выше вероятность появления муара.

3.3.10.Устройства формирования изображения больших размеров. Мультимедийные проекторы. Область применения. Технологии формирования изображения. Интерфейсы подключения. Характеристики.

Многие покупатели мультимедийных проекторов хорошо представляют, для чего им нужен проектор, но слабо ориентируются в характеристиках аппаратов и в используемой терминологии. А ведь на рынке представлены десятки моделей, причём стоят они достаточно дорого, и сделать правильный выбор не так-то просто. Этот путеводитель кратко описывает основные характеристики проекторов и даёт рекомендации по выбору аппаратов применительно к конкретным задачам.

Начальные сведения

Мультимедийный проектор представляет собой автономный прибор, обеспечивающий передачу (проецирование) на большой экран информации, поступающей от внешнего источника - компьютера, видеомагнитофона, CD и DVD-плеера, видеокамеры, телевизионного тюнера и т.п.

С историей создания и принципом действия мультимедийных проекторов можно ознакомиться в обзоре, посвященном основным проекционным технологиям.

Источники информации

Любой проектор может использоваться только в сочетании с внешним источником информации. В некоторых моделях, правда, предусмотрена возможность записи на встроенную PC-карту определённого (не слишком большого) объёма компьютерной информации. Это позволяет произвести видео показ без использования компьютера. Наличие PC-карты обязательно указывается в основных характеристиках проектора.

Выбирая проектор, прежде всего необходимо определиться с источниками информации. Абсолютное большинство моделей, выпускаемых в настоящее время, имеют как компьютерные, так и видео входы. Тем не менее существуют проекторы только с видео входами (их принято называть видео проекторами) и только с компьютерными входами. Такие проекторы, естественно, стоят дешевле универсальных моделей.

Основные характеристики

Основными характеристиками мультимедийного проектора являются:

• разрешающая способность (разрешение),
• световой поток (яркость),
• вес.

Дополнительными характеристиками, влияющими на выбор проектора, являются:

• контрастность,
• равномерность освещения,
• наличие ZOOM-объектива,
• количество и типы входных и выходных разъёмов.

Кроме того, необходимо учитывать возможность обслуживания приобретённого аппарата (сервис).

Мультимедийные проекторы: базовые технологии

Среди разработанных на сегодняшний день технологий проецирования цветного изображения на внешний экран можно выделить четыре основные, получившие наиболее широкое применение в коммерческих продуктах ведущих производителей и различающиеся в первую очередь типом элемента, используемого для формирования изображения:

• CRT - Cathode Ray Tube;
• LCD - Liquid Crystal Display;
• DLP - (Digital Light Processing);
• D-ILA - Direct Drive Image Light Amplifier.

В каждом случае свойства формирователя определяют основные достоинства и недостатки технологии, а, следовательно, и область применения созданных на ее основе проекционных аппаратов.

3.3.17. Методы улучшения 3D-графики (интерполяции ко всему полигону, расчет освещенности с уче­том вектора нормали к поверхности). Понятия вершинные и пиксельнышейдеры.

Метод интерполяции ко всему полигону. Для улучше­ния реалистичности стали рассчитывать освещенность объекта следующим методом[1] - определив освещенность вершин полигонов, ее интерполировали на внутренние точки граней. Такой подход лег в основу графических процес­соров с фиксированным конвейером (поколение DirectX 7), получивших аппаратный блок геометрических вычислений — Hardware Transform & Lightning (T&L). Однако требования к реалистичности сцены непрерыв­но росли, а метод интерполяции по всему полигону был не в состоянии правдоподобно передать фактуру поверхности. Кроме того, большинство трехмерных объектов строились из малого числа полигонов с целью эко­номии вычислительных ресурсов и потому страдали «кубизмом» в силу прямолинейности образующих полигоны линий и плоских граней.

Метод расчета освещенности с уче­том вектора нормали к поверхности [2] решает эту проблему, т.к вектора перпендикулярны к поверхности в данной точке. Задав еще одну текстуру специального вида (определяющую нормали) и модифицировав алгоритм расчета цве­та точки, сумели радикально улучшить внешний вид моделей. Для полноценной реализации он требует программирования пиксельных конвейеров — перехода от интерполяции и выборки из текстур к обработке формул расчета цвета каждого пиксела объекта (а не только вершин). Так впервые появились пиксельные шейдеры — комплекты команд, позволяющие программировать пиксельные конвейеры графического процессора. Шейдеры заметно повысили реали­стичность объектов. Так объекты в играх состоят из уме­ренного числа полигонов, но благодаря применению шейдеров выглядят вполне реалистично. Видеоадаптеры, поддерживающие обработку шей­деров, появились в поколении DirectX8. Как правило, программы-шейдеры пишут на специальной разновидности ассемблера, привязанного к конкретному графическому процессору. В последнее время появились языки программирования высокого уровня для создания шейдеров, на­пример Microsoft High-Level Shader Language (HLSL).

Вершинные шейдеры. Естественным развитием блока T&L стал программируемый блок гео­метрических преобразований, поддерживающий вершинные шейдеры (Vertex Shader). Программируемый вершинный блок способен имитиро­вать мимику персонажа, переливы меха, развевающиеся волосы, стелю­щуюся под ветром траву, и выполнять прочие геометрические преобра­зования, реализуя их на лету. Разработчик программы получает полный контроль над механизмами T&L и может использовать вершинные шейдеры для расчета вспомогательных геометрических данных, которые за­тем будут использовать пиксельные шейдеры.

Например, программист пишет шейдер, в котором указывает, что его следует использовать для вершин треугольников, составляющих листок дерева. Графический процессор исполняет эту программу, и в результате листочек на дереве поворачивается на определенный угол в каждом ка­дре. Другой вариант использования вершинного шейдера связан с обра­боткой текстур. Например, шейдер изменяет текстурные координаты вер­шин полигонов, а в результате выражение лица персонажа изменяется от улыбки до плача за счет наложения других текстур. Программированию поддаются практически все параметры, связанные с обработкой вершин: помимо уже названных геометрических и текстурных координат можно задавать цвет вершины, параметры смешивания, прозрачность.

Возможности шейдеров росли от версии к версии. Начиная с версии 3.0 (включены в API DirectX9), шейдеры почти не ограничивают методы про­граммирования, позволяя использовать в вычислениях текстуры и задавать уникальные свойства вершин. То есть вершинный блок графического процессора сейчас мало чем уступает по функциональности центрально­му процессору.

Пиксельные шейдеры. Вершинные шейдеры при необходимости можно перенаправить на ис­полнение центральным процессором. С геометрическими расчетами мощ­ный процессор справится без проблем. Но при выполнении пиксельного шейдера даже сверхмощный CPU задумается надолго, поскольку здесь происходит интенсивный обмен с памятью и сложные расчеты с исполь­зованием вещественных чисел.

В задачах расчета освещения это ключе­вой момент: динамического диапазона стандартного 8-битного цвета для передачи всего богатства оттенков может не хватить.

Поэтому обработкой пиксельных шейдеров практически всегда зани­маются пиксельные конвейеры графического процессора. Использование пиксельных шейдеров позволило реализовать расчет освещенности объ­ектов методом Фонга, обеспечивающим наивысшую на сегодняшний день реалистичность. Согласно методу Фонга, цвет участка поверхности рас­считывается раздельно в каждом из цветовых каналов и складывается из трех компонентов: фонового освещения (имитирующего естественный рассеянный свет), диффузного отражения (рассеянного света, отражен­ного от поверхности) и зеркального отражения (имитирующего направ­ленное отражение). На практике фоновое освещение используют для того, чтобы подсветить излишне темные участки. Диффузное отражение соот­ветствует отражению света от неровной поверхности. Подобная поверх­ность рассеивает падающий на нее свет практически равномерно по всем направлениям. Но, в отличие от фонового освещения, диффузное отраже­ние учитывает направление на источник света. Главная особенность метода Фонга кроется в расчете зеркального отражения, учитывающего не толь­ко направление на источник света, но и местоположение наблюдателя.

4.1.4. Принцип действия термоструйной печати на основе терморезистора в принтерах Hewlett-Packard и Lexmark. Принцип действия термоструйной печати на основе терморезистора в принтерах Canon

Тер­моструйная и пьезоэлектрическая технологии струйной печати.

В реальности на рынке струйных принтеров широко применяются только системы импульсной печати основанные на тер­моструйной и пьезоэлектрической технологии печати. Основных фирм-из­готовителей струйных принтеров всего четыре — Canon, Epson, Hewlett-Packard и Lexmark. Из этих фирм только Epson остается бессменным и единственным приверженцем пьезоэлектрической конструкции, остальные же три компании развивают термоструйную печать.

При термоструйной печати в качестве элемента, вызывающего выброс капель из сопел печатающей го­ловки, служат встроенные в головку нагревательные элементы (терморезисторы). При подаче кратковремен­ного напряжения температура нагревательного элемен­та резко (в течение микросекунд) возраста­ет до нескольких сотен градусов и вызывает мгновен­ное вскипание и испарение контактирующих с ним чернил. Возникающий при этом пузырек пара и выполня­ет роль элемента, создающего давление и заставляющего чернила «выстрели­вать» из сопла. Затем напряжение с терморезистора снимается, он остывает, при этом исчезает и газовый пузырек, тем самым способствуя всасыванию в головку очередной порции чернил.

Несмотря на то, что принтеры Canon, Hewlett-Packard и Lexmark роднит одна и та же технология, они име­ют свои конструктивные особенности.

В аппаратах фирм Hewlett-Packard и Lexmark чернила поступают в, условно говоря, отдельную камеру, где и установлен терморезистор. Как можно видеть на рисунке, капля «выстреливается» в том же направлении, в котором об­разуется газовый пузырек.

Компания Canon пошла не­сколько иным путем. В «пузырьково-струйных» (Bub­ble-Jet) принтерах Canon пузырьки образуются в на­правлении, перпендикулярном выбросу капель из сопел. Такое решение дешевле в производстве и теоретически обеспечивает меньшую точность «серийных выстрелов» (хотя на практике последнее заметить трудно). В со­временных моделях принтеров, использующих термо­струйную технологию печати, частота генерирования капель составляет десятки килогерц, а микроскопиче­ские дюзы формируют капли минимальным объемом 1 пл. При этом печатающие головки, изготавливаемые фотолитографическим способом, могут содержать свы­ше шести тысяч сопел. Стоит заметить, что фирмы по-разному подходят к вопросу о том, как именно долж­на быть выполнена печатающая головка.

В изделиях Lexmark печатающая головка — часть картриджа, и потому ее ресурс невелик (соплам достаточно вырабо­тать лишь содержащееся в картридже количество чер­нил), но также невелики и проблемы в случае, если головка, к примеру, пересохнет — пользователь про­сто меняет картридж и продолжает работу. Аналогич­ная конструкция применяется и в большинстве прин­теров Hewlett-Packard (исключение — последние мо­дели с технологией SPT).

Иначе выполнен ряд аппара­тов Canon, у которых печатающая головка представля­ет собой отдельный (и довольно дорогой) блок с боль­шим ресурсом, при необходимости легко заменяемый другим, а чернила поступают из устанавливаемых в этот блок картриджей

5.1.1. Основные понятия цифровой обработки звука. Понятие импульсно-кодовая модуляция (метод PCM). Кадр звуковой волны и частота дискретизации. Глубиной оцифровки