– Игорь (Администратор)

В рамках данной статьи устройство вывода информации я расскажу вам подробнее о том, что это такое, какие они есть у компьютера, а так же приведу небольшую классификацию.

Примечание : Статья направлена для начинающих пользователей и поэтому содержит базовые знания.

Человек воспринимает информацию с помощью разных чувств. В случае же с компьютером это в основном визуальное и звуковое действие. И казалось бы, тут все должно быть понять. Однако, периодически у пользователей могут возникать проблемы с корректным определением к какому типу относится то или иное устройство. Поэтому в рамках данной статьи я постараюсь более детально описать что такое устройство вывода информации, какие они бывают у компьютера и как их можно разделить.

Устройство вывода информации – что это такое?

Как видите, на картинке представлено много различных устройств, однако далеко не все из них являются устройствами вывода. Так попробуем разобраться в том, что из них что. И начнем с определения.

Это аппаратное средство компьютера, которое позволяет отобразить цифровую информацию понятным для человека образом. Простыми словами, основное назначение таких устройств, как и следует из названия, это вывести информацию таким образом, чтобы человек мог в ней разобраться.

Теперь, если посмотрите, то увидите, что только колонки, монитор, принтер и проектор являются устройствами вывода информации, так как остальные устройства информацию не выводят. Но, рассмотрим этот вопрос подробнее.

Примечание : Стоит понимать, что техническая составляющая не имеет роли в данном случае. Устройство может быть внутри компьютера, как например экран у ноутбука, или же вне, как например, плоттер.

Какие устройства вывода информации у компьютера?

Компьютерная стезя очень бурно развивалась, поэтому сегодня существует немало различных устройств вывода информации. Однако, все они так или иначе ограничены возможностями восприятия человека. Поэтому сверхординарные устройства встречаются очень редко. В большинстве своем это все, что связано видео, аудио и текстовой информацией.

Самым часто встречаемым является монитор, он есть практически у каждого компьютера. И это не удивительно, ведь сегодня практически вся информация связана с графикой.

Конечно, не стоит забывать и о колонках с наушниками. Фильмы и ролики смотрят все. Музыку слушают и того больше.

Более специфические устройства уже касаются трансформации цифровой информации в физические предметы. Как бы эта фраза страшно не звучала, все намного проще. Это принтеры, с помощью которых вы печатаете документы, это плоттеры, которые позволяют печатать плакаты, и так далее.

Существуют и другие примеры, такие как проекторы (встречаются реже, но по сути аналогичны мониторам). Чаще всего у домашних пользователей встречаются именно вышеперечисленные.

Классификация устройств вывода информации

Как это не удивительно, но основная классификация устройств вывода информации идет именно по признакам. И вот они:

1. Графические устройства вывода. Сюда относят все, что связано с графикой. Мониторы, принтеры и прочее

2. Звуковые устройства вывода информации. Сюда относят все, что связано с аудио. Колонки, наушники, встроенные динамики и прочее.

3. Прочие устройства вывода. Несмотря на то, что у человека есть еще органы восприятия, как таковых существенных и находящихся в массовом распространении устройств еще не существует. Поэтому все остальные принято относить к этому типу.

Монитор

Монитор является устройством визуального отображения всех видов информации, которое подключается к видеокарте ПК.

Различают монохромные и цветные мониторы, алфавитно-цифровые и графические мониторы, мониторы на электронно-лучевой трубке и жидкокристаллические мониторы.

Электронно-лучевые мониторы ($CRT$)

Изображение создается с помощью пучка электронов, которые выпускает электронная пушка. Высокое электрическое напряжение разгоняет пучок электронов, который падает на внутреннюю поверхность экрана, покрытую люминофором (вещество, которое светится под действием пучка электронов). Система управления пучком прогоняет его построчно по всему экрану (создает растр) и регулирует его интенсивностью (яркостью свечения точки люминофора).

$CRT$-монитор излучает электромагнитные и рентгеновские волны, высокий статический электрический потенциал, которые оказывают неблагоприятное воздействие на здоровье человека.

Рисунок 1. Электронно-лучевой монитор

Жидкокристаллические мониторы ($LCD$) на базе жидких кристаллов

Жидкокристаллические мониторы (ЖК) сделаны из жидкого вещества, которое обладает некоторыми свойствами кристаллических тел. При воздействии электрического напряжения молекулы жидких кристаллов могут изменять свою ориентацию и изменять свойства светового луча, который проходит сквозь них.

Преимуществом жидкокристаллических мониторов перед $CRT$-мониторами является отсутствие вредных для человека электромагнитных излучений и компактность.

Изображение в цифровом виде хранится в видеопамяти, которая размещена на видеокарте. Изображение на экран монитора выводится после считывания содержимого видеопамяти и отображения его на экран.

Стабильность изображения на экране монитора зависит от частоты считывания изображения. Частота обновления изображения современных мониторов $75$ и более раз в секунду, что делает незаметным мерцание изображения.

Рисунок 2. Жидкокристаллический монитор

Принтер

Определение 2

Принтер - периферийное устройство, предназначенное для вывода числовой, текстовой и графической информации на бумажный носитель. По принципу действия различают лазерный, струйный и матричный принтер.

Обеспечивает практически бесшумную печать, которая формируется за счет эффектов ксерографии. Страница печатается сразу целиком, что обеспечивает высокую скорость печати (до $30$ страниц в минуту). Высокое качество печати лазерных принтеров обеспечивается за счет высокой разрешающей способности принтера.

Рисунок 3. Лазерный принтер

Обеспечивает практически бесшумную печать достаточно высокой скорости (до нескольких страниц в минуту). В струйных принтерах печать выполняет чернильная печатающая головка, выбрасывающая под давлением чернила из мельчайших отверстий на бумагу. Печатающая головка, перемещаясь вдоль бумаги, оставляет строку символов или полоску изображения. Качество печати струйного принтера зависит от разрешающей способности, которая может достигать фотографического качества.

Рисунок 4. Струйный принтер

Является принтером ударного действия, который формирует знаки с помощью нескольких иголок, расположенных в головке принтера. Бумагу втягивает крутящийся вал, а между бумагой и головкой принтера проходит красящая лента.

На печатающей головке матричного принтера расположен вертикальный столбец маленьких стержней (обычно $9$ или $24$), которые магнитное поле «выталкивает» из головки и они ударяют по бумаге (через красящую ленту). Печатающая головка, перемещаясь, оставляет на бумаге строку символов.

Скорость печати матричных принтеров низкая, производят много шума и качество печати не высокое.

Рисунок 5. Матричный принтер

Графопостроитель (плоттер)

Определение 3

Устройство, предназначенное для сложных и широкоформатных графических объектов (плакатов, чертежей, электрических и электронных схем и пр.) под управлением ПК.

Изображение наносится пером. Используется для получения сложных конструкторских чертежей, архитектурных планов, географических и метеорологических карт, деловых схем.

Рисунок 6. Плоттер

Проектор

Определение 4

Мультимедийный проектор (мультимедиапроектор) – автономный прибор, который обеспечивает передачу (проецирование) на большой экран информации от внешнего источника, которым может быть компьютер (ноутбук), видеомагнитофон, DVD-проигрыватель, видеокамера, документ-камера, телевизионный тюнер и т.п.

$LCD$-проекторы. Изображение формируется с помощью просветной жидкокристаллической матрицы, которых у $3LCD$ моделей три (по одной для каждого из трех основных цветов). $LCD$-технология является сравнительно недорогой, поэтому часто используется в моделях различного класса и назначения.

Рисунок 7. LCD-проектор

$DLP$-проекторы. Изображение формируется отражающей матрицей и цветовым колесом, которое позволяет использовать одну матрицу для последовательного отображения всех трех основных цветов.

Рисунок 8. DLP-проектор

$CRT$-проекторы. Изображение формируется с помощью трех электронно-лучевых трубочек базовых цветов. Сейчас практически не используются.

Рисунок 9. CRT-проектор

$LED$-проекторы. Формирование изображения происходит с помощью светодиодного излучателя света. К преимуществам относится длительный срок службы, который в разы превышает срок службы проекторов с лампой, возможность создания сверхпортативных моделей, которые могут поместиться даже в карман.

Рисунок 10. LED-проектор

$LDT$-проекторы. В моделях используется несколько лазерных генераторов света. Технология позволяет создавать компактные проекторы с очень высокой яркостью.

Устройства вывода звуковой информации

Встроенный динамик

Определение 5

Встроенный динамик - простейшее устройство, предназначенное для воспроизведения звука в ПК. Встроенный динамик являлся основным устройством воспроизведения звука до тех пор, пока не появились недорогие звуковые платы.

В современных ПК динамик используется для подачи сигналов об ошибках, в частности при работе программы POST. Некоторые программы (например, Skype) всегда дублируют вызывной сигнал на динамик, но не выводят через него звук разговора.

64-битная Windows не поддерживает работу встроенного динамика, что связано с конфликтом средств реабилитации и управления питанием звуковой платы.

Устройства для вывода звуковой информации, которые подключаются к выходу звуковой платы.

Рисунок 11. Колонки и наушники

Сегодня на вооружении у подавляющего большинства пользователей настольных ПК состоят привычные мышь и клавиатура. Эти устройства ввода уже давно доказали свою жизнеспособность и являются наиболее универсальными инструментами для большинства ныне распространенных задач. Тем не менее, кроме этих двух «столпов», существует огромное количество самых разнообразных по конструкции и по назначению альтернативных устройств ввода — популярных у определенных групп пользователей или существующих лишь в виде нескольких демонстрационных прототипов. Рассмотрению таких устройств и посвящен данный обзор.

Нетрадиционные клавиатуры

охоже, что принцип «лучшее — враг хорошего» уже давно отброшен за ненадобностью разработчиками компьютерных клавиатур. Казалось бы, улучшать уже нечего: методом проб и ошибок найдены оптимальные размеры клавиш, схема их расположения и т.д. Но производители клавиатур постоянно воплощают новые идеи и пробуют весьма необычные и смелые технические решения. И речь в данном случае идет вовсе не о таких косметических мерах, как размещение группы дополнительных кнопок быстрого вызова (сейчас это уже воспринимается скорее как норма), а о гораздо более серьезных конструктивных изменениях.

Около четырех лет тому назад появились первые серийные модели гибких клавиатур. Одним из пионеров данного направления стала компания Flexis, выпустившая клавиатуру FX100 для использования с бесклавиатурными КПК. В качестве основного материала для изготовления такой клавиатуры используется силикон, поскольку его свойства позволяют изделию полностью восстанавливать свою первоначальную форму даже после продолжительного хранения в деформированном (сложенном) виде. Кроме того, силиконовая клавиатура получилась влаго- и пылестойкой, что значительно повысило ее надежность и долговечность, особенно при работе в полевых условиях. При сильном загрязнении поверхность клавиатуры можно промыть под струей воды из-под крана (разумеется, не забыв перед этим закрыть интерфейсный разъем). Еще одним положительным моментом являются чрезвычайно малые толщина и вес — всего 68 г при габаритах 85Ѕ250Ѕ4 мм. В отличие от многих моделей жестких клавиатур, выпускаемых для использования с КПК, Flexis не требует для работы установки элементов питания, получая необходимый для работы ток от самого устройства.

В настоящее время Flexis выпускает целую серию гибких клавиатур, предназначенных как для КПК (с универсальным интерфейсом, позволяющим подключаться к моделям разных производителей), так и для настольных компьютеров и ноутбуков (с интерфейсом USB). Гибкие клавиатуры также выпускает компания Plycon и некоторые другие производители.

Еще одно интересное направление — «скрещивание» клавиатур различных типов. В конце прошлого года компания Creative выпустила клавиатуру Prodikeys, в верхней части которой размещена обычная 104-кнопочная компьютерная клавиатура, а в нижней — трехоктавная музыкальная с чувствительными к силе нажатия клавишами. Музыкальную секцию клавиатуры (37 клавиш) можно закрыть входящей в комплект поставки крышкой, которая при работе с обычной клавиатурой заодно выполняет функцию подставки под запястья. В дополнение к музыкальным клавишам с левой стороны имеются два колесика MIDI-контроллеров (управляющие транспонированием и громкостью) и кнопка быстрого вызова музыкального ПО.

Пока одни производители увеличивают количество кнопок на клавиатурах, другие пытаются по возможности сократить их количество. Основная цель таких новаций — уменьшить габариты клавиатуры, сохранив удобство ее использования. Экспериментами в этой области активно занимаются разработчики небольшой американской компании FrogPad. На созданной ими одноименной мини-клавиатуре (127Ѕ89Ѕ10 мм) имеется всего 15 основных полноразмерных клавиш и 5 клавиш-модификаторов. Конструкция FrogPad оптимизирована для набора одной рукой и, несмотря на малое количество кнопок, позволяет не только вводить все буквы, цифры, знаки пунктуации, стандартные символы, но и использовать функциональные и навигационные клавиши. При этом у пользователя нет необходимости нажимать более двух клавиш одновременно.

По утверждению разработчиков, за счет интуитивно понятного принципа расположения клавиш освоить набор текста на FrogPad можно за 6-10 часов.

А благодаря небольшим размерам эту клавиатуру можно использовать при работе с настольными ПК, ноутбуками, карманными и планшетными компьютерами (выпускаются модификации FrogPad с интерфейсами USB и Bluetooth). В настоящее время поставляются версии FrogPad, адаптированные для набора на английском и японском языках. Появятся ли локализованные версии FrogPad для других языков — пока неизвестно: в отличие от обычных клавиатур, которые можно «локализовать» при помощи прозрачных наклеек, для FrogPad потребуется серьезная доработка программного обеспечения.

Проецируемая клавиатура в действии. Возможно, в будущем подобные решения получат широкое распространение в КПК

Вершины минимизации достигли создатели так называемой виртуальной клавиатуры из компании iBiz Technology, решившие и вовсе обойтись без кнопок. Изображение клавиатуры проецируется при помощи лазера на любую ровную поверхность, а специальные датчики отслеживают «нажатия» пальцев пользователя на виртуальные кнопки. Это устройство размером с зажигалку весит примерно 60 г. В качестве источника автономного питания используется литий-ионный аккумулятор, обеспечивающий от 3 до 4 часов работы без подзарядки.

Разработаны модификации виртуальной клавиатуры для различных моделей КПК, а также настольных ПК и ноутбуков. Устройство готово к запуску в серийное производство, а на сайте iBiz уже начат прием предварительных заказов. Поставки виртуальных клавиатур iBiz Technology должны были начаться нынешней весной, однако компания столкнулась с определенными трудностями при поиске партнера, готового предоставить свои производственные мощности для серийного выпуска этих устройств.

Трекболы

Настоящее время о трекболах почти забыли, однако не упомянуть о них нельзя: во-первых, некоторые модели этих устройств выпускаются и по сей день, а во-вторых, для ряда задач, требующих особой точности (например, архитектурных и конструкторских программ) трекболы подходят гораздо лучше, чем мыши.

Если абстрагироваться от деталей, то трекбол представляет собой классическую мышь 1 , перевернутую кверху «брюшком». Соответственно и управление им осуществляется не перемещением самого манипулятора (как в случае традиционной мыши), а вращением шарика в нужном направлении при помощи пальцев или тыльной стороны ладони.

В диаметре шарик трекбола значительно больше аналогичного элемента мыши, но, как правило, легче. Благодаря этому трекболы обеспечивают возможность более точного управления по сравнению с мышами. Кроме того, для размещения трекбола требуется значительно меньше места, чем для мыши, — так как в процессе работы его не нужно перемещать по столу. Кстати говоря, за счет этого снижается нагрузка на мышцы руки и значительно уменьшается риск появления связанных с этим профессиональных заболеваний. Еще одно достоинство трекбола — возможность полноценного управления даже в том случае, если манипулятор находится не на столе, а прямо в руках пользователя (это может пригодиться, в частности, для управления электронной презентацией).

В отличие от мышей, разные модели трекболов могут существенно различаться по конструктивному исполнению. В трекболах традиционной конструкции шарик располагается по центру манипулятора, и в таком положении его можно прокручивать указательным, средним и безымянным пальцами либо тыльной стороной ладони. Впрочем, сегодня можно встретить самые неожиданные и порой весьма спорные конструкции: шарик может быть смещен в сторону или расположен сбоку (под большим либо под безымянным и указательным пальцами).

Как и в мышах, практически во всех современных моделях трекболов используются оптические сенсоры — это позволяет избежать проблем, связанных с утратой работоспособности манипулятора при загрязнении шарика. А кроме унаследованных от мышей двух основных кнопок, современные модели трекболов зачастую оснащаются дополнительными органами управления — колесиком прокрутки и дополнительными клавишами.

1 В данном контексте речь идет о механических и оптико-механических моделях мышей, основным элементом конструкции которых был обрезиненный шарик, приводящий в движение оси датчиков перемещения.

Графические планшеты

ля работы со многими графическими приложениями мышь зачастую оказывается чересчур грубым и неудобным инструментом, заметно ограничивающим потенциальные возможности этих продуктов. Если говорить более предметно, то мышь традиционной конструкции не позволяет получить необходимую точность позиционирования и (что еще более существенно) не способна воспринимать изменение давления (нажима), что, в свою очередь, не дает возможности использовать традиционную технику рисования карандашом и кистью. Чтобы убедиться в этом, можно провести несложный эксперимент: попробуйте начертить мышью свой автограф в окне любого графического редактора — в подавляющем большинстве случаев результат получается весьма далеким от желаемого.

Для полноценной работы с графическими приложениями были созданы специальные устройства — графические планшеты, или, как их еще иногда называют, дигитайзеры. Планшеты работают со специальными инструментами — перьями (стилусами) и напоминающими мышь манипуляторами. Первые модели подобных устройств были весьма недешевы и предназначались главным образом для профессионального применения в системах компьютерной графики и автоматизированного проектирования.

Качественный скачок в развитии дигитайзеров произошел во многом благодаря усилиям разработчиков компании Wacom. Именно они первыми создали планшет, чувствительный к силе нажатия стилуса, а также планшет с беспроводным пером.

Wacom Volito — недорогой графический планшет с беспроводными безбатареечными пером и мышью

Благодаря появлению подобных устройств художники получили возможность использовать традиционную технику работы с углем, карандашом и красками для создания работ на компьютере. Затем появились и модели с беспроводным безбатареечным пером, получающим питание непосредственно от активной зоны планшета.

В конце 90-х годов на рынке стали появляться бюджетные модели графических планшетов, ориентированных на непрофессиональный рынок (главным образом на пользователей домашних ПК), и сегодня приобрести недорогой графический планшет может практически любой обладатель домашнего компьютера. Кроме того, в последнее время увеличивается количество малогабаритных моделей планшетов, ориентированных на офисное применение (подобные модели часто комплектуются программами для распознавания рукописного текста).

В последнее время становится все больше графических планшетов, ориентированных на работу с офисными приложениями

В настоящее время продукция Wacom составляет порядка 80% рынка графических планшетов. Кроме того, на российском рынке представлены и устройства, выпускаемые компаниями KYE Systems (Genius) и Aiptek.

Wacom Cintiq 18sx — «гибрид» 18-дюймового ЖК-монитора и профессионального графического планшета

В 1998 году Wacom представила концептуально новый продукт — ЖК-дисплей, совмещенный с графическим планшетом. По сравнению с графическими планшетами традиционной конструкции такое устройство является более удобным, поскольку позволяет рисовать прямо на экране — почти так же, как на бумаге или на холсте. Правда, из-за высокой цены подобные устройства не получили широкого распространения.

В настоящее время Wacom выпускает две модели дисплеев-планшетов под названием Cintiq на базе 15-дюймовых (1024Ѕ768) и 18,1-дюймовых (1280Ѕ1024) ЖК-дисплеев. Эти устройства можно подключать как к аналоговому (VGA), так и к цифровому (DVI-D) выходу видеоадаптера, а для ввода информации в компьютер предусмотрены последовательный порт и USB.

Стоит упомянуть и о том, что предпринимались попытки создать такой стилус, которым можно было бы пользоваться вообще без планшета. Так, в линейке выпускаемых компанией Logitech устройств ввода имеется цифровая ручка — io Personal Digital Pen. Это устройство выглядит как обычная авторучка и позволяет писать чернилами на обычной бумаге, а спрятанный внутри корпуса датчик отслеживает траекторию движения пера по бумаге и сохраняет ее во встроенной памяти, вмещающей содержимое до 40 рукописных страниц.

Подзарядка io Personal Digital Pen и копирование записанных в память устройства рисунков на ПК осуществляется при помощи специального крэдла, подключаемого к USB-порту. Программное обеспечение, устанавливаемое на компьютере, позволяет распознавать рукописный текст и редактировать его в электронном виде.

Ручные сканеры

ак ни странно, ручные сканеры и по сей день остаются в арсенале пользователей ПК, хотя, конечно, современные представители этого вида устройств имеют мало общего с ручными сканерами, выпускавшимися в начале 90-х годов.

Ручные сканеры C-Pen предназначены для построчного ввода текстовых и числовых данных с различных непрозрачных оригиналов: книг, распечаток, журналов, газет и т.п. Это весьма удобный инструмент для тех, кто работает с большими объемами печатных материалов, выбирая отдельные цитаты, числовые данные, адреса и т.п. Для того чтобы ввести отдельную строку, слово или символ, не нужно сканировать всю страницу — достаточно просто провести наконечником сканера по нужному участку текста, как это делается при выделении фрагментов текста маркером.

Ручной сканер C-Pen 10 позволяет вводить текстовую информацию с различных оригиналов

Сканер C-Pen 10 подключается к компьютеру через интерфейс USB, от порта которого он заодно получает необходимое для работы электропитание. По габаритам (122Ѕ19Ѕ23 мм) эта модель вполне сопоставима с обычным маркером. Размер области ввода составляет 7,2Ѕ5,5 мм, а разрешающая способность сканирования — около 400 ppi. Характеристики C-Pen 10 позволяют использовать его для ввода печатного текста, набранного кеглем от 5 до 22 пунктов, с максимальной скоростью 15 см/с. В комплекте со сканером поставляется специальное программное обеспечение под ОС Windows, позволяющее осуществлять автоматическое распознавание цифр и текстов на 23 языках.

В сочетании с входящим в комплект поставки специальным ковриком C-Pen 10 можно использовать и в качестве манипулятора (вместо мыши или сенсорной панели). На коврике имеются 10 областей, выполняющих функции настраиваемых клавиш быстрого доступа.

Модель C-Pen 600mx фактически является специализированным мини-компьютером по обработке текстовых данных и позволяет осуществлять распознавание текста в автономном режиме. Помимо сканирующего узла, C-Pen 600mx оснащен монохромным графическим ЖК-дисплеем, универсальным органом управления (качающимся колесиком) и инфракрасным интерфейсом. Таким образом, C-Pen 600mx позволяет сканировать и автоматически распознавать текст (в отличие от C-Pen 10, данная операция производится внутри самого устройства), сохранять распознанные текстовые фрагменты во внутренней памяти, обмениваться различными текстовыми данными с настольными, портативными и карманными ПК, а также распознавать буквы и цифры, «написанные» пользователем при помощи C-Pen. Кроме того, C-Pen 600mx можно использовать и в качестве карманного переводчика: для этого необходимо лишь загрузить с Web-сайта производителя словарные базы нужного языка.

Интерактивные сенсорные экраны

нтерактивные сенсорные экраны позволяют значительно расширить функциональные возможности дисплейных панелей с большим размером экрана, используемых в учебных заведениях, в пресс-центрах, на выставках и т.д. Сенсорный экран с прозрачной чувствительной к нажатию поверхностью монтируется непосредственно на корпус жидкокристаллической или плазменной дисплейной панели. Широкий ассортимент интерактивных сенсорных экранов под маркой SmartBoard для дисплейных панелей различных производителей выпускает компания SMART Technologies.

Сенсорные экраны позволяют значительно расширить функциональность дисплейных панелей с большими размерами экранов

Установив сенсорный экран SmartBoard на дисплейной панели и подключив его к компьютеру, можно управлять перемещением курсора при помощи пальца (указывая в нужную точку экрана). Для того чтобы акцентировать внимание аудитории на определенной части изображения или текста, предусмотрены особые маркеры, расположенные на специальной подставке (Pen Tray). При помощи маркеров на экране можно рисовать линии, закрашивать области и наносить рукописные надписи. Наносимые элементы возникают непосредственно на экранном изображении, что позволяет при необходимости сохранить или распечатать текущую картинку с внесенными пометками. Для удаления ненужных линий или надписей в распоряжении пользователя имеется специальный инструмент — «ластик».

Важной составляющей сенсорного экрана является специализированное программное обеспечение. В настройках программы можно задать цвет и толщину линии для каждого из используемых маркеров, а также активировать режим подчеркивания текста (в этом случае буквы отображаются поверх проводимой маркером линии). Кроме того, пакет программ включает приложения, реализующие режимы виртуальной клавиатуры и распознавания рукописного текста.

Одним из несомненных достоинств интерактивных сенсорных экранов является легкость их освоения — обычно для обучения достаточно нескольких минут, благодаря чему работать с ними могут даже совершенно не знающие компьютера люди.

Игровые манипуляторы

сли оценивать степень популярности различных видов альтернативных устройств ввода, то, видимо, главными претендентами на верхнюю позицию будут игровые манипуляторы. По мере развития таких игровых жанров, как симуляторы различных транспортных средств, стало ясно, что использование традиционных клавиатуры и мыши в принципе не позволяет обеспечить надлежащие удобство и гибкость управления игровым процессом. В результате появились целые классы специализированных игровых манипуляторов, конструкция которых оптимизирована в соответствии с особенностями игр того или иного вида. Пожалуй, одним из наиболее важных событий, оказавших огромное влияние на развитие устройств данного класса, стало появление в 1995 году технологии обратной тактильной связи (подробнее о ней рассказано во врезке).

	Обратная тактильная связь Рассматривая современную индустрию игровых манипуляторов, невозможно не затронуть тему обратной тактильной связи (force feedback). Основная цель, которую преследовали разработчики механизмов обратной тактильной связи для игровых манипуляторов, — придать игровому процессу большую реалистичность и увлекательность. К двум основным каналам, через которые пользователь воспринимает виртуальное пространство, то есть к слуху и зрению, добавляется третий — осязательный. Для полноценной реализации функций обратной тактильной связи необходимы два основных компонента: во-первых, специальные механические приводы внутри манипуляторов, а во-вторых, унифицированный набор команд (API), посредством которого игровые приложения будут управлять активными механизмами манипуляторов. В 1995 году силами разработчиков корпорации Immersion были созданы оба этих компонента — технология TouchSense (на основе которой реализована аппаратная часть активных манипуляторов) и API под названием I-Force. Впоследствии I-Force стал самым распространенным API обратной тактильной связи для компьютерных игровых манипуляторов на платформе РС, оснащенных подвижными органами управления (джойстиками, рулями, штурвалами и т.п.). В немалой степени этому способствовало тесное сотрудничество Immersion и Microsoft: усовершенствованная версия этого API (I-Force 2.0) была включена в состав DirectX 5 и сохранялась в последующих версиях DirectX. TrustMaster Top Gun AfterBurner Force Feedback — «авиационный» джойстик с полной поддержкой эффектов обратной тактильной связи При помощи команд I-Force можно реализовать управление тремя различными видами тактильных воздействий: реакция манипулятора на различные игровые события, не зависящие от текущего положения органов управления манипулятора, — это, например, отдача при стрельбе, а также удары при столкновениях и наезде на различные препятствия; усилие, противодействующее перемещению органов управления манипулятора. Подобные эффекты позволяют изменять усилие, противодействующее перемещению рукоятки или руля, а также возвращать органы управления в исходное (нейтральное) положение в том случае, если пользователь их отпускает; динамически изменяющиеся эффекты, сочетающие в себе возможности двух вышеописанных видов воздействий, позволяют реализовать множество различных вариантов поведения органов управления манипулятора на основе заложенных производителем программ. В качестве примера подобного эффекта можно привести резкое уменьшение усилия противодействия вращению рулевого колеса при «срыве в занос» или «выезде на лед». Стоит отметить, что технология TouchSense позволяет реализовать эффекты обратной тактильной связи в самых различных манипуляторах — как в игровых, так и в обычных (например, в мышах). В зависимости от поддерживаемых манипулятором возможностей все устройства, оснащенные механизмом обратной тактильной связи, можно разделить на три класса: с полной поддержкой обратной тактильной связи (full force feedback). Эти устройства поддерживают все типы тактильных эффектов, связанных как с воспроизведением точечных воздействий, так и с имитацией усилия, противодействующего перемещению органов управления. В этот класс попадают многие модели джойстиков, рулей, штурвалов и прочих манипуляторов; с поддержкой тактильных воздействий (tactile feedback). Данные устройства позволяют точно воспроизводить касания, толчки, текстуры и вибрации. Однако, в отличие от манипуляторов full force feedback, здесь невозможно имитировать усилие, противодействующее перемещению органов управления либо самого манипулятора. К этому классу относится подавляющее большинство мышей, оснащенных механизмом обратной тактильной связи; с поддержкой виброэффектов (rumble feedback). Здесь реализована возможность приблизительного воспроизведения сотрясений и вибраций. К данному классу относятся в основном геймпады, оснащенные механизмом обратной тактильной связи. Logitech WingMan RumblePad — геймпад с поддержкой виброэффектов Первый джойстик с механизмом обратной тактильной связи выпустила в 1996 году компания СН. В течение двух последующих лет практически все ведущие производители игровых манипуляторов лицензировали технологию TouchSense и приступили к выпуску игровых манипуляторов, оснащенных механизмом обратной тактильной связи. По мере распространения подобных устройств стало расти и число игр с поддержкой force feedback. Сегодня на прилавках компьютерных магазинов можно найти огромное количество самых разнообразных игровых манипуляторов, снабженных механизмом обратной тактильной связи. Имеющиеся в распоряжении разработчиков средства позволяют использовать тактильные воздействия не только в играх, но и при работе с широким спектром приложений: офисными программами, flash, Интернет-браузерами и т.д.

Использование механизмов обратной тактильной связи вызвало значительные изменения во внутреннем устройстве игровых манипуляторов. Во-первых, в них появились электродвигатели, через специальные приводы воздействующие на органы управления и корпус манипулятора для создания «силовых» эффектов. Во-вторых, для управления работой электроприводов (что требует обработки в реальном времени большого потока информации, поступающей как от компьютера, так и от датчиков органов управления) стали использовать специализированный процессор, встраиваемый непосредственно в корпус манипулятора. Таким образом, игровые манипуляторы, которые изначально были довольно примитивными конструкциями, построенными на основе нескольких пассивных элементов, за очень короткое время превратились в весьма сложные электронные устройства, оснащенные собственными микропроцессорами.

Джойстики

Джойстики классической конструкции, то есть выполненные в виде вертикального рычага, стали первым массовым видом компьютерных игровых манипуляторов. Наиболее популярны подобные джойстики у поклонников авиационных симуляторов и иных игр, связанных с управлением разнообразными летательными аппаратами.

Logitech WingMan Force 3D — джойстик классической конструкции с механизмом обратной тактильной связи

С момента своего появления джойстики прошли несколько этапов эволюции, и сегодня в продаже можно встретить как совсем простые, так и весьма замысловатые конструкции, оснащенные механизмами обратной тактильной связи и снабженные рукоятками самых причудливых форм. Некоторые производители экспериментируют со «скрещиванием» манипуляторов различных классов: например, Saitek SP550 Pad & Stick Fusion представляет собой оригинальное сочетание классического джойстика и геймпада.

В настоящее время выпускается довольно много моделей специализированных авиационных джойстиков, выполненных в виде органов управления реально существующих моделей самолетов (в частности, TrustMaster HOTAS Cougar копирует органы управления американского военного самолета F-16). Такие манипуляторы оснащаются дополнительной рукояткой управления двигателем (Тhrottle), которая в некоторых случаях выполнена в отдельном корпусе и при необходимости может отсоединяться от основного модуля.

TrustMaster HOTAS Cougar — точная копия органов управления самолета F-16

В последнее время у поклонников авиационных симуляторов становятся все более популярными модели джойстиков, оснащенные механизмом обратной тактильной связи. В качестве наиболее яркого примера можно привести TrustMaster Top Gun AfterBurner Force Feedback, имеющий съемный блок с рукояткой управления двигателем. Механизм обратной тактильной связи данного устройства реализован по технологии Immersion TouchSense: два мощных электродвигателя, размещенных внутри джойстика, имитируют вибрации корпуса самолета, аэродинамическую нагрузку на элементы управления, удары при столкновениях, толчки при запуске ракет и прочие эффекты.

Геймпады

Игровые планшеты, или, как их чаще называют, геймпады (gamepad), пришли в мир компьютерных аксессуаров из родственной сферы телевизионных игровых приставок. Типичный геймпад представляет собой компактный блок с размещенными на нем кнопками. Благодаря меньшему (по сравнению со стандартной компьютерной клавиатурой) количеству кнопок и особой форме корпуса, геймпадом удобно пользоваться держа его в руках.

TrustMaster Firestorm Digital 2 — геймпад традиционной конструкции

По мере развития геймпадов их конструкция постепенно усложнялась. Наряду с обычными для данного класса манипуляторов кнопками со временем стали появляться и иные органы управления. Так, в современных моделях геймпадов широко распространен мини-джойстик — небольшой четырехпозиционный качающийся указатель, которым можно управлять с помощью одного пальца. В продаже можно встретить модели геймпадов, оснащенные как одним, так и двумя мини-джойстиками.

На некоторых моделях геймпадов устанавливаются плоские многопозиционные указатели. Функционально они схожи с мини-джойстиками, но выполнены в виде плоской качающейся клавиши, позволяющей в зависимости от конструкции воспринимать нажатия в четырех или восьми направлениях.

В ряде моделей современных геймпадов (например, Logitech WingMan RumblePad) предусмотрены даже ползунковые регуляторы, дающие возможность плавно изменять значения ассоциированных с ними параметров.

Экспериментируют производители и c нетрадиционными способами управления. Так, в ряде моделей геймпадов (как правило, в их названии присутствует слово tilt) применяются специальные датчики (акселерометры), позволяющие регистрировать наклоны корпуса манипулятора в четырех направлениях (вперед, назад, влево и вправо). В качестве примеров подобных устройств можно привести Gravis Destroyer Tilt и Saitek P2000 Tilt Pad. Правда, подобные решения пока не получили широкого распространения.

Выпускаются также модели геймпадов с механизмом обратной тактильной связи, но в большинстве из них реализована поддержка лишь ограниченного набора тактильных воздействий, а именно виброэффектов (rumble feedback).

Belkin Nostromo SpeedPad n52 — геймпад, дополняющий мышь и предназначенный для левой руки

Помимо множества геймпадов, выполненных в ставшем уже привычным корпусе «двурогой» формы, выпускаются и весьма оригинальные конструкции. Например, в нынешнем году компания Belkin представила устройство под названием Nostromo SpeedPad n52, предназначенное для использования вместе с компьютерной мышью. Конструкция этого геймпада, устанавливаемого на поверхность стола, рассчитана под левую руку. Nostromo SpeedPad n52 снабжен десятью «клавиатурными» кнопками, размещенным под большим пальцем плоским восьмипозиционным указателем, а также вращающимся колесиком.

TrustMaster Tacticalboard — геймпад для любителей стратегических игр

До недавнего времени производители игровых манипуляторов не удостаивали своим вниманием любителей стратегических игр. Но этот пробел заполнила компания TrustMaster, создавшая специализированный стратегический геймпад под названием Tacticalboard. Он оснащен 42 клавишами, для удобства пользователей окрашенными в различные цвета и распределенными по нескольким функциональным группам.

Рули и педали

Заметную часть выпускаемых ныне компьютерных игр составляют автосимуляторы — вспомните хотя бы прошлогодний триумф Need for Speed: Underground или томительное ожидание новой версии Colin McRae Rally. Поэтому не удивительно, что с каждым годом возрастает число игровых манипуляторов, выполненных в виде инструментов управления наземных транспортных средств — рулей и педалей. В настоящее время наибольшим спросом пользуются рули с механизмом обратной тактильной связи.

Помимо собственно руля в большинстве моделей манипуляторов данного класса предусмотрены подрулевые рычаги (одна или две пары). Чаще всего эти инструменты управления представляют собой обычные переключатели (обычно используемые для управления КПП), однако в некоторых моделях манипуляторов (например, в TrustMaster F1 Force Feedback Racing Wheel) подрулевые рычаги позволяют плавно изменять значения ассоциированных с ними параметров — в этом случае их можно использовать вместо педалей акселератора и тормоза.

Руль-манипулятор с подрулевыми рычагами и рычагом КПП (справа), работающим в секвентальном режиме

Менее распространенный орган управления — рычаг переключения передач, который может быть установлен непосредственно на блоке руля либо выполнен в виде отдельного модуля. В большинстве моделей манипуляторов рычаг отклоняется в двух направлениях, позволяя осуществлять лишь секвентальное (последовательное) переключение передач. Однако в ряде дорогих моделей автомобильных манипуляторов предусмотрена возможность произвольного переключения передач по более привычной для дорожных машин Н-образной схеме. Например, в дополнение к базовому комплекту манипулятора Act Labs Force RS можно приобрести отдельный блок RS Shifter, позволяющий осуществлять переключение передач как в произвольном порядке (по Н-образной схеме), так и в секвентальном режиме.

Выпускаемый Act Labs дополнительный блок RS Shifter позволяет управлять переключением передач по привычной для дорожных автомобилей Н-образной схеме

Что касается педалей, то подавляющее большинство автомобильных манипуляторов комплектуется напольной платформой с двумя педалями (по умолчанию — акселератор и тормоз). Для ценителей абсолютного реализма выпускаются комплекты, оснащенные тремя педалями, причем третью педаль делают съемной, чтобы манипулятор можно было использовать в играх, не поддерживающих функцию управления сцеплением. Однако за такие изыски приходится выкладывать весьма внушительную сумму, и к тому же нельзя не учитывать тот факт, что возможность полноценного управления сцеплением имеется лишь у весьма ограниченного числа автосимуляторов.

Наряду с занимающими доминирующие позиции автомобильными манипуляторами в последнее время в данном классе развивается и так называемое мотоциклетное направление. Количество моделей таких рулей пока значительно уступает автомобильным манипуляторам, однако их можно найти в некоторых отечественных компьютерных салонах. В качестве примера мотоциклетного руля можно привести манипулятор Thrustmaster FreeStyler Bike, позволяющий воспринимать не только поворот руля, но и наклон верхней части корпуса относительно основания. На руле FreeStyler Bike имеются одна вращающаяся ручка и два рычага. Предусмотрены и гораздо более привычные органы управления — 11 кнопок и плоский четырехпозиционный указатель.

На пути к трехмерному интерфейсу

огласно неофициальной информации, уже в следующей версии ОС Windows будут использованы элементы трехмерного интерфейса. Подобные слухи исходят и от разработчиков операционных систем для мобильных устройств. Естественно, что для комфортного использования подобных новшеств потребуется серьезная модернизация устройств ввода, и работы в этом направлении уже ведутся.

Вполне вероятно, что одной из основных технологий будущего станет распознавание жестов. Самые доступные сегодня устройства, позволяющие реализовать распознавание жестов на ПК, — это Web-камеры. В ряде современных игровых приложений уже реализованы возможности изменения зоны просмотра в зависимости от положения головы пользователя, а также ввода некоторых команд с помощью жестов. Впрочем, вполне вероятно, что в скором времени появятся и иные, более надежные и удобные в использовании «улавливатели жестов».

Так, в одной из лабораторий Массачусетсского технологического института ведутся работы по созданию манипулятора, способного регистрировать перемещения в трех измерениях. Помимо регистрации текущих координат в трехмерном пространстве с помощью такого манипулятора можно будет распознавать жесты и при помощи специализированного ПО преобразовывать их в те или иные команды.

А в исследовательском подразделении компании Toshiba разработан необычный пульт дистанционного управления бытовыми приборами. Этот пульт размером с пейджер крепится на запястье и благодаря наличию акселерометров (датчиков ускорения) позволяет управлять техникой при помощи жестов (всего распознается девять типов жестов). Например, указав на то или иное устройство рукой, можно включить или выключить его, а движениями руки вверх или вниз можно отрегулировать определенные параметры (например, желаемую температуру воздуха при управлении кондиционером).

1. Монитор (дисплей ) относится к основным устройствам любого ПК, без которого невозможна эффективная работа. В процессе работы на экране дисплея отображаются как вводимые пользователем команды и данные, так и реакция системы на них.

Мониторы могут работать в двух режимах: текстовом и графическом. В тестовом режиме мониторы способны воспроизводить только ограниченный набор символов, причём символы могут выводиться только в определенные позиции экрана (чаще всего на экран можно вывести 24 или 25 строк по 40 или 80 символов в строке); в графическом –отображают как графическую, так и текстовую информацию, при этом экран разбит на множество точек (пикселей), каждая из которых может иметь тот или иной цвет. Из этих светящихся точек и формируется изображение.

По количеству воспроизводимых цветов мониторы бывают монохромными и цветными. Монохромные устройства способны воспроизводить информацию только в каком-либо одном цвете, возможно, с различными оттенками (градациями яркости). Цветные дисплеи обеспечивают отображение информации в нескольких оттенках цвета (от 16 оттенков до более чем 16 млн). Фактически, современные дисплеи могут отображать столько оттенков, сколько позволяет видеокарта, память которой хранит информацию о цветах точек экрана.

По принципам формирования изображения различают дисплеи на основе электронно-лучевой трубки, жидкокристаллические, плазменные, светодиодные.

Дисплеи на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ) работают подобно телевизору. Под воздействием электрических полей в «электронной пушке» разгоняется поток электронов. Далее при помощи электромагнитных полей пучок отклоняется в нужную сторону. Затем этот поток фокусируется, доходит до экрана и заставляет светиться маленькое пятнышко люминофора (зерно экрана) с яркостью, пропорциональной интенсивности пучка. Так работают монохромные устройства. В цветных мониторах зерно экрана составляют три пятнышка люминофора разного цвета (красного, зелёного и синего) и потоки электронов посылаются тремя «пушками», причём электронный луч для каждого цвета должен попадать на свой люминофор. Преимущества: современные ЭЛТ-дисплеи имеют высокое качество изображения, достаточно дёшевы и надёжны. Недостатки: такие дисплеи достаточно громоздки, потребляют много энергии, имеют более высокий уровень излучения, чем дисплеи других типов.

Жидкокристаллические дисплеи или LCD-дисплеи. Их действие основано на эффекте потери жидкими кристаллами своей прозрачности при пропускании через них электрического тока. Преимущества: жидкокристаллические дисплеи не создают вредного для здоровья пользователя излучения, наиболее экономичны в потреблении энергии, обеспечивают хорошее качество изображения. Недостатки: если смотреть на экран сбоку, то почти ничего нельзя разглядеть.

Газо-плазменные дисплеи. Действие основано на свечении газа при пропускании через него электрического тока. Схема такова: имеются два листа, между ними инертный газ; один из листов прозрачный, а на втором расположены электроды, на которые подаётся напряжение. Обычно газо-плазменные индикаторы состоят из нескольких подобных элементарных ячеек, число точек в каждой из которых подобрано наиболее оптимальным образом для отображения одиночных символов.

Светодиодные матрицы (LED-дисплеи). Обычно применяются во встроенных ЭВМ (используемых в автоматизированных линиях на промышленном производстве, в робототехнике и так далее) для отображения небольших объёмов текстовой информации.

Размер экрана по диагонали;

Размер зерна экрана – расстояние в миллиметрах между двумя соседними люминофорами одного цвета;

Разрешающая способность – число пикселей (точек экрана) по горизонтали и вертикали. Она зависит от размера экрана и размера зерна экрана, но может изменяться (в определённых пределах) с помощью программной настройки;

Число передаваемых цветов (зависит от объема памяти видеокарты);

Частота кадровой развёртки (частота синхронизации) – это число изображений на экране монитора, перерисовываемых лучом электронной трубки за единицу времени. Измеряется в герцах.

Соответствие стандартам безопасности: мониторы с внутренним экранированием и пониженным уровнем излучения, допустимый уровень излучения монитора, антибликовое покрытие и т.д.

2. Видеокарта – это устройство, управляющее дисплеем и обеспечивающее вывод изображений на экран. Она определяет разрешающую способность дисплея и количество отображаемых цветов. Сигналы, которые получает дисплей формируются именно видеокартой.

Возможности ПК по отображению информации определяются совокупностью (и совместимостью) технических характеристик дисплея и его видеокарты, то есть видеосистемы в целом. Практически все современные видеокарты принадлежат к комбинированным устройствам и помимо главной своей функции – формирования видеосигналов – осуществляют ускорение выполнения графических операций. Для этого на видеокарте устанавливаются специальные процессоры, позволяющие выполнять многие операции с графическими данными без использования центрального процессора. Такие устройства называются видеоадаптерами. Они значительно ускоряют вывод информации на экран дисплея при работе с графическими программными оболочками, трёхмерной графикой и при воспроизведении динамических изображений.

3. Принтер – печатающее устройство для получения «твёрдой» копии документа. Все печатающие устройства подразделяются по принципу работы на матричные, струйные, лазерные.

Принцип действия матричных принтеров состоит в том, что головка с иголками, ударяя по красящей ленте, оставляет на бумаге сформированный из набора точек символ. Достоинствами принтеров данного типа является высокая надежность и низкая стоимость расходного материала. Недостатки: сильный шум, низкое качество и скорость печати, отсутствие автоматической подачи бумаги.

В струйных принтерах через специальные отверстия – сопелы – под давлением выдуваются чернила, тем самым формируя изображение. Их производительность заметно выше, чем у матричных принтеров. Работают они бесшумно, имеют достаточно высокое качество печати а автоматическую подачу бумаги. Основное достоинство – доступная цветная печать. Недостатки: высокая стоимость расходного материала, при попадании влаги на изображение ведет к его растеканию.

Работа лазерных принтеров основана на принципе ксерографии – изображение переносится на бумагу со специального барабана, к которому электрически притягиваются частички специальной краски (тонера). При прокатывании листа бумаги вдоль барабана рисунок переносится на бумагу, а затем фиксируется за счёт нагрева или давления. Лазерные принтеры работают очень тихо и значительно быстрее матричных и струйных принтеров и дают отпечатки высокого качества – очень чёткие, контрастные. Недостатки: требует бумагу очень высокого качества, дорогая цветная печать.

Основные пользовательские характеристики:

Разрешающая способность;

Скорость печати определяется двумя факторами – временем механической протяжки бумаги и скоростью обработки поступающих данных;

объем памяти; принтеры, как правило, оборудованы процессором и внутренней памятью (буфером), которые принимают и обрабатывают данные.

4. Плоттер или графопостроитель. Плоттер является устройством вывода, которое применяется только в специальных областях. Он предназначен для вывода таких графических материалов, как чертежи, графики, схемы, диаграммы, входящие в комплект конструкторской или технологической документации. Пишущий узел имеет несколько штифтов для закрепления специальных фломастеров. Штифты могут подниматься над бумагой (линия не рисуется) или опускаться для рисования. Узел перемещается вдоль бумаги по специальным направляющим. Плоттеры бывают планшетными и рулонными.

5. Видеопроекторы – устройства вывода информации на светлую вертикальную поверхность (экран, стену).

6. Колонки, наушники – устройства вывода звуковой информации.