Плоттер

Для вывода сложных и широкоформатных графических объектов (плакатов, чертежей, электрических и электронных схем) используются специальные устройства вывода – плоттеры. Принцип действия плоттера такой же, как и струйного принтера

Сканеры

Сканер - это устройство, позволяющее вводить в компьютер черно-белое или цветное изображения, считывать графическую и текстовую информацию. Сканер используют в случае, когда возникает потребность ввести в компьютер из имеющегося оригинала текст и/или графическое изображение для его дальнейшей обработки (редактирование и т.д.). Ввод такой информации с помощью стандартных устройств ввода требует много времени. Сканированная информация после обрабатывается с помощью специального программного обеспечения (например, программой FineReader) и сохраняется в виде текстового или графического файла.

Принцип действия

Основным элементом сканера является CCD-матрица (Charge Coupled Device - устройство с зарядовой связью) или PMT (PhotoMultiplier Tube - фотомножитель). Колбы-фотомножители используются лишь в сложных и дорогих барабанных профессиональных сканерах.

CCD-матрица - это набор диодов, которые реагируют на свет при действии внешнего напряжения. От качества матрицы зависит качество распознавания изображения. Дешевые модели распознают наличие/отсутствие цвета, сложные модели - оттенки серого цвета, еще более сложные - все цвета. Сканируемый объект, освещается ксеноновой лампой или набором светодиодов. Отраженный луч с помощью системы зеркал или линз проектируется на CCD-матрицу. Под действием света и внешнего напряжения, матрица генерирует аналоговый сигнал, который изменяется при перемещении относительно ее листа и интенсивности отображения разных элементарных фрагментов. Сигнал подается на аналогово-цифровой преобразователь, где он оцифруется (представляется в виде набора нулей и единиц) и передается в память компьютера. Существует два способа сканирования: перемещение листа относительно неподвижной CCD-матрицы или перемещение светочувствительного элемента при неподвижном листе.

Классификация сканеров

Существует немало моделей сканеров, которые различаются методом сканирования, допустимым размером оригинала и качеством оптической системы. По способу организации перемещения считывающего узла относительно оригинала сканеры делятся на планшетные, барабанные и ручные. В планшетных сканерах оригинал кладут на стекло, под которым двигается оптико-электронное считывающее устройство. В барабанных сканерах оригинал через входную щель втягивается барабаном в транспортный тракт и пропускается мимо неподвижного считывающего устройства. Барабанные сканеры не дают возможности сканировать книги, переплетенные брошюры и т.п. Ручной сканер необходимо плавно перемещать вручную по поверхности оригинала, что не очень удобно. При систематическом использовании лучше иметь, хоть и более дорогой, настольный планшетный сканер.

Основные технические характеристики сканеров:

Разрешающая способность. Сканер рассматривает любой объект как набор отдельных точек (пикселов). Плотность пикселов (количество на единицу площади) называется разрешающей способностью сканера и измеряется в dpi (dots per inch - точек на дюйм). Пиксели располагаются строками, образовывая изображение. Процесс сканирования происходит по строкам, вся строка сканируется одновременно. Обычная разрешающая способность сканера составляет 200-720 dpi. Большее значение (свыше 1000) отображает интерполяционную разрешающую способность, достигаемую программным путем с использованием математической обработки параметров расположенных возле точек изображения.

Качество отсканированного материала зависит также от оптической разрешающей способности (определяется количеством светочувствительных диодов CCD-матрицы на дюйм) и механической разрешающей способности (определяется дискретностью движения светочувствительного элемента или системы зеркал относительно листа). Выбор разрешающей способности определяется дальнейшим применением результатов сканирования: для художественных изображений, печатаемых на фотонаборных машинах разрешающая способность должна составлять 1000-1200 dpi, для печати изображения на лазерном или струйном принтере - 300-600 dpi, для просмотра изображения на экране монитора - 72-150 dpi, для распознавания текста - 200-400 dpi.

Глубина представления цветов. При преобразовании оригинала в цифровую форму, сохраняются данные о любом пикселе изображения. Простые сканеры определяют наличие или отсутствие цвета, результирующее изображение будет черно-белым. Для представления пикселов достаточно одного разряда (0 или 1). Для передачи оттенков серого между черным и белым цветом необходимо как минимум 4 разряда (16 оттенков) или 8 разрядов (256 оттенков). Чем больше разрядов, тем качественней передаются цвета. Большинство современных цветных сканеров поддерживает глубину цвета 24 разряда. Соответственно, сканер разрешает распознавать около 16 млн. цветов и можно качественно сканировать фотографии. На рынке сканеров есть модели, которые имеют глубину представления цвета 30 и 34 разряда.

Метод сканирования. Качество сканированного цветного изображения зависит от метода накопления сканером данных. Различают два основных метода, которые отличаются количеством проходов CCD-матрицы над оригиналом. Первые сканеры использовали 3-проходное сканирование. При каждом проходе сканировался один из цветов палитры RGB. Современные сканеры используют однопроходную методику, которая разделяет световой луч на составляющие с помощью призмы.

Область сканирования. Максимальный размер сканируемого изображения. Ручные сканеры - до 105 мм, барабанные, планшетные сканеры - от формата А4 до Full Legar (8.5'x14').

Скорость сканирования. Нет стандартной методики, которая определяет производительность сканера. Производители указывают количество миллисекунд сканирования одной строки. Но нужно учитывать также способ подсоединения к компьютеру, драйвер, схему передачи цветов, разрешающую способность. Поэтому скорость сканирования определяется экспериментальным путем.

Модемы

Модем - это устройство, предназначенное для подсоединения компьютера к обычной телефонной линии. Название происходит от сокращения двух слов - Модуляция и Демодуляция.

Компьютер вырабатывает дискретные электрические сигналы (последовательности двоичных нулей и единиц), а по телефонным линиям информация передается в аналоговой форме (то есть в виде сигнала, уровень которого изменяется непрерывно, а не дискретно). Модемы выполняют цифро-аналоговое и аналого-цифровое преобразования. При передаче данных, модемы накладывают цифровые сигналы компьютера на непрерывную частоту телефонной линии (модулируют ее), а при их приеме демодулируют информацию и передают ее в цифровой форме в компьютер.

По конструктивному выполнению модемы бывают встроенными (вставляются в системный блок компьютера в один из слотов расширения) и внешними (подключаются через один из коммуникационных портов, имеют отдельный корпус и собственный блок питания).

При установке связи между двумя компьютерами модемы должны договориться между собой о скорости связи, корректировке ошибок и сжатии данных. Для этого и существуют протоколы — стандартизированные алгоритмы работы модема.

Скорость модуляции и скорость передачи данных. Для подключения компьютера к телефонной линии используется модем (внешний или внутренний, представленный в виде сетевой платы). На выходе компьютера данные представлены в форме последовательных электрических импульсов, которые модем преобразует в модулированные аналоговый сигнал.

В простейшем случае производится амплитудная модуляция сигнала, когда амплитуда несущей (аналогового (непрерывного) синусоидального сигнала)скачкообразно меняется и принимает одно из двух значений. В процессе частотной модуляции меняется частота аналогового сигнала, а при фазовой модуляции – фаза сигнала. В каждом их этих случаев имеется два возможных состояния аналогового сигнала и, соответственно, каждое его изменение несет информацию 1 бит.

Скорость информации характеризуется количеством переключений с одного аналогового сигнала на другой за 1 секунду и измеряется в бодах. Например, если за 1 с изменение аналогового сигнала происходит 9600 раз, то скорость модуляции составляет 9600бод. Однако практически важной характеристикой модема является скорость передачи данных, измеряемая в битах в секунду (бит/с или BPS - Bits Per Second).

Если применяется только один вид модуляции(например, только амплитудная модуляция), то 1 бод соответствует 1 бит/с и скорость передачи данных в вышеуказанном случае составляет 9600бит/с. Если одновременно реализуются два вида модуляции, то при каждом изменении аналогового сигнала происходит выбор одного из 4-х состояний и, следовательно, каждое такое изменение несет 2 бита информации.

Задача. Скорость передачи данных и скорость модуляции.Определите скорость передачи данных, если реализуется лоновременно 3 вида модуляции (амплитудная, частотная, фазовая) со скростью 19200 бод.

Решение. Если одновременно реализуется три вида модуляции сигнала, то при каждом изменении аналогового сигнала происходит выбор одного из восьми состояний ( 111,110,101, и т. д., т.е. каждый из видов модуляции принимает одно из данных трех значений), следовательно,

I=log₂8=3 бита.

Отсюда скорость передачи данных равна 3 бита*19200с ^-1=57600 бит/с.

Скорость передачи данных определяется используемой скоростью и методом модуляции, которые стандартизированы протоколами модемной связи для того, чтобы модемы могли понимать друг друга. Первый древний модемный протокол давал возможность модемам обмениваться информацией со скоростью 300бит/с. Затем, по мере совершенствования модемной связи, различными фирмами разрабатывались различные более высокоскоростные протоколы. Современные протоколы могут обеспечить скорость передачи данных до 57600 бит/с, которая достигается при использовании стандартного протокола V90. Современные модемы поддерживают несколько протоколов, что позволяет сохранить возможность обмена информацией с ране выпущенными модемами.

Для того, чтобы определить протокол, по которому будут общаться два модема, сначала между ними производится обмен специальными сигналами, с помощью которых модемы сообщают друг другу перечень поддерживаемых протоколов. Процесс установления соединения (по-анг. Handshaking, что означает рукопожатие) сопровождается характерным свистом различной частоты, который можно слышать из динамика модема. В результате модемы выбирают для обмена информацией наиболее высокоскоростной протокол из имеющихся у них обоих.

Практическое задание 2. Определение протоколов модемной связи. Протестировать модем и определить протоколы модемной связи, которые он поддерживает.

1. Ввести команду Настройка – Панель управления – Модемы

2. На появившейся диалоговой панели выбрать вкладку Модемы – Свойства

Современные модемы для широкого круга пользователей имеют встроенные возможности отправления и получения факсимильных сообщений. Такие устройства называются факсами-модемами. Также, есть возможность поддержки языковых функций, с помощью звукового адаптера.

Стандартные протоколы утверждены Международным телекоммуникационным союзом (ITU).

V.21Обеспечивает скорость передачи данных 300 бит/с в дуплексном режиме. Допускает также передачу факсимильных сообщений.

V.22Скорость составляет 1200 бит/с в полудуплексном режиме.

V.22bisВторая редакция протокола V.22, отличается увеличенной скоростью 2400 бит/с и допускает дуплексный режим.

V.23Асимметричный протокол 75 бит/с в восходящем (от пользователя) канале и 600 или 1200 бит/с- в нисходящем. В конце 1980-х — начале 1990 множество выпускавшихся тогда нестандартных модемов, использовавших нестандартную, как правило — реализуемую программно модуляцию маркировались как соответствующие стандарту «V.23 mode 2». На практике они не были совместимы между собой, а реальная скорость работы более быстрого канала могла колебаться от 300 до 5600 бит/с. Наиболее известным представителем такого типа модемов являлись модемы Лександ. Модификация протокола V.23 позволяющая менять восходящий и нисходящий канал местами в процессе работы используется во французской компьютерной сети Минитель (фр. Minitel)

V.29Асимметричный протокол 2400/2400-4800-7200-9600, позволяющий переключать направление, в котором работает более скоростной канал в процессе работы. Является стандартным для факсов, но в модемах большого распространения не получил в связи с более низкой помехоустойчивостью, чем V.32 и рядом проблем с патентами.

V.32Дуплексный режим. скорость 4800 и 9600 бит/с, допускает автоматическую настройку скорости передачи.

V.32bisРасширение V.32 до скорости 14400 бит/с

V.34Дуплексный протокол, максимальная скорость 28800 бит/с. Может также поддерживать 24000 и 19200 бит/с.

V.34bis. Другое название — V.34+. Максимальная скорость 33600 бит/с. Пониженные скорости: 31200, 24000 и 19200 бит/с.

V.42Протокол обнаружения и коррекции ошибок для передачи данных с высокими скоростями.

V.42bisПротокол сжатия данных. Допускает переключение из режима сжатия в прозрачный режим и обратно, причем независимо для каждого направления.

V.44Протокол сжатия данных.

V.70Обеспечивает одновременную передачу голоса и данных.

V.80Протокол видеосвязи. Обеспечивает скорость передачи видео до 10-15 кадров в секунду.

V.90Дуплексный асимметричный высокоскоростной протокол передачи. Скорость в прямом направлении достигает 56000 бит/с, а в обратном — 33600 бит/с.

V.92Самый современный протокол. Скорость в прямом направлении 56000 бит/с, а в обратном — 48600 бит/с

Модемы передают данные по обычным, то есть комутированным, телефонным каналам со скоростью от 300 до 57 6000 бит в секунду, а по арендованным (выделенным) каналам скорость может быть и выше. Кроме того, современные модемы осуществляют сжатие данных перед отправлением, и соответственно, реальная скорость может превышать максимальную скорость модема.

На выбор типа модема влияют следующие факторы:

• цена: внешние модемы стоят дороже, поскольку в цену входит стоимость корпуса и источника питания;

• наличие свободных портов/слотов: внешний модем подсоединяется к последовательному порту. Внутренний модем к слоту на материнской плате. Если порты или слоты занятые, нужно выбрать одно из устройств;

• удобство пользования: на корпусе внешнего модема имеются индикаторы, отображающие его состояние, а также выключатель источника питания. Для установки внешнего модема не нужно разбирать корпус компьютера.