Описание основных понятий компьютерной графики для студентов Гуманитарного факультета

Сканер

Сканер (scanner) — это устройство, предназначенное для преобразования изобразительной информации в цифровую форму, точнее в пиксельную графику.

Принцип работы сканера заключается  в следующем. Сканируемое изображение  освещается белым светом. Отраженный свет через уменьшающую линзу попадает на электронный элемент, называемый прибором с зарядовой связью (ПЗС), который "реагирует" на уровень освещенности уровнем напряжения. Значения напряжения легко преобразуются в цифровую форму и представляются в виде пиксельного изображения.

Для дизайнера сканер представляется необходимейшим устройством. Наиболее широко распространены планшетные сканеры. Как правило, они предназначены  для сканирования непрозрачных оригиналов, в том числе "толстых" оригиналов (страницы книг и журналов). Но многие модели позволяют использовать дополнительные модули (слайд-модули), которые обеспечивают сканирование изображений с прозрачных оригиналов. Такой слайд-модуль, имеющий свой источник света, устанавливается на планшетный сканер вместо обычной крышки и превращает сканер в универсальный.

Из профессиональных (и дорогостоящих) типов сканеров можно назвать слайд-сканеры (slide-scanner) и барабанные сканеры (drum scanner). Слайд-сканеры ориентированы на сканирование небольших оригиналов (слайдов), а в барабанных сканерах несколько оригиналов закрепляются на прозрачном барабане, который вращается с большой скоростью. Считывающий элемент располагается очень близко к оригиналу. Данная конструкция обеспечивает наивысшее качество сканирования.

Цифровая фотокамера

Самый существенный технологический  прогресс в последние годы характерен для цифровых фотокамер (digital camera). Цифровая фототехника по качеству неуклонно  приближается к аналоговой (хотя до полной победы еще пройдет немало времени).

Цифровые фотокамеры устроены как обычные фотоаппараты: используются те же объективы, оптика, диафрагмы и другие элементы. Однако вместо пленки световой поток, прошедший через объектив, попадает на светочувствительную матрицу, которая преобразовывает уровень освещенности в цифровую форму и, как сканер, формирует пиксельное изображение, которое может храниться в камере или непосредственно передаваться в компьютер (например, в условиях студийной съемки).

Достоинством цифровых технологий является возможность мгновенного просмотра отснятого материала и отсутствие химических ("мокрых") процессов.

Графический планшет

Графические планшеты (graphics tablet) предназначены для тех, кому привычнее и милее кисть и карандаш, нежели неестественные манипуляции с мышью.

Графический планшет, конечно, не является полным аналогом художественного планшета: пользователю все равно приходится смотреть не на

планшет, а на экран монитора, но зато рука получает возможность двигаться  свободно (как говорят художники, "пластично") и очень близко к традиционному рисованию.

Разумеется, электронная форма  этого инструмента не может не быть насыщенной дополнительными функциями. Например, степень давления (до 1024 уровней) может преобразовываться в толщину  штриха, в уровень тона или даже цвета.

Электронное перо (stylus), которое входит в состав графического планшета, может служить не только карандашом, но и ластиком и некоторыми другими инструментами, а также заменять мышь для выполнения команд.

Дигитайзер

Дигитайзер (digitizer) первоначально разрабатывался для целей автоматического проектирования и использовался в машиностроении, конструкторских бюро и картографии. Его основное предназначение состоит во введении координат точек, по которым специализированное программное приложение строит векторные контуры. Таким образом, дигитайзеры служат для преобразования перемещения специальной мыши, на которой расположены кнопки, определяющие различные типы точек, в векторные изображения. В начале работы обязательна привязка мыши дигитайзера к началу координат планшета дигитайзера. Это дает возможность точно определять и фиксировать абсолютные координаты.

Определяющей особенностью данного  устройства является необходимость  достаточно аккуратного и квалифицированного оператора.

 

Устройства обработки, хранения и передачи цифровой информации

Устройством обработки цифровой информации и "мозгом" всей издательской системы  является компьютер, который также  представляет собой многоуровневую структуру. В нее входят как элементы обработки (процессор), так и несколько  типов устройств хранения информации (оперативная память, жесткий диск, видеопамять), а также целый ряд вспомогательных элементов (порты и другие составляющие).

 

Основные параметры  компьютера

Работа с графикой, особенно предназначенной  для полиграфических целей, требует достаточно значительных параметров используемого компьютера. К сожалению (только для автора), темпы технологического прогресса в этой области необычайно высоки, а сроки написания, подготовки, печатания и распространения книги не поспевают за ними, поэтому мы рассмотрим только принципиальные параметры, которые необходимо понимать каждому дизайнеру, садящемуся за компьютер.

Персональный компьютер — это, прежде всего, системный блок, в котором  располагаются все основные узлы компьютера. Для нас важно отметить, что системный блок включает электронные схемы, расположенные на системной (материнской) плате: микропроцессор, сопроцессор, плату памяти, контроллеры устройств (например, клавиатуры и дополнительных устройств), системную магистраль данных (шину данных), которая обеспечивает связь с адаптером монитора, адаптерами портов и контроллерами дисков. "Мозгом" компьютера является микропроцессор — центральное устройство компьютера — электронная схема размером в несколько квадратных сантиметров, которая обеспечивает выполнение всех прикладных программ и управление всеми устройствами. Микропроцессор выполнен в виде сверхбольшой (не по размеру, а по количеству электронных компонентов, число которых достигает нескольких миллионов) интегральной схемы, расположенной на кремниевой пластинке.

Микропроцессоры могут различаться  по следующим основным параметрам (не считая, разумеется, цены).

• Тип (модель) означает поколение микропроцессоров, например существуют процессоры серий, которые обобщенно называются "286", "386", "486", "Pentium".
• Тактовая частота определяет количество элементарных операций, выполняемых в одну секунду. Она измеряется в герцах (Гц). Тактовая частота служит основным параметром, обеспечивающим производительность процессора. Чем выше тип процессора, тем выше тактовая частота. Одна из первых моделей персональных компьютеров располагала процессором с тактовой частотой 4,77 МГц, а последние процессоры перешагнули барьер в 1 ГГц.
• Разрядность определяет количество битов, передаваемых одновременно (синхронно) по информационным шинам. Производительность компьютера также напрямую связана с разрядностью. Этот параметр изменяется скачкообразно: 8 разрядов, затем 16, 32 разряда и, наконец, 64-разрядные шины.

Компьютер в целом характеризуется  и рядом других параметров, влияющих на его производительность.

• Оперативная память (или ОЗУ — оперативное запоминающее устройство) определяет объем памяти, которым "распоряжается" процессор. Оперативная память — это быстрая и энергозависимая (при отключении электропитания информация полностью теряется) память, в которой располагается исполняемая в данный момент программа и необходимые для этого данные. Чем выше это значение, тем больший объем информации может быть одновременно доступен для обработки. Объем оперативной памяти за относительно короткий исторический период увеличивался с 640 Кбайт до десятков Мбайт в современных системах (причем даже в самых скромных конфигурациях). Быстродействие (скорость работы) компьютера напрямую зависит и от величины ОЗУ.
• Видеопамять — это отдельное ОЗУ, расположенное на специализированной видеоплате. Эта память содержит данные, соответствующие текущему изображению на экране.

В современном персональном компьютере реализован принцип открытой архитектуры, который позволяет практически  свободно менять состав устройств (модулей). К главной информационной магистрали подключается большое количество периферийных устройств. При этом очень важно, что одни устройства могут заменяться на другие. Не являются исключением даже микропроцессор и микросхемы оперативной памяти.

Аппаратное подключение периферийных устройств к информационной магистрали осуществляется через особый блок, который получил название контроллера (иногда его называют адаптером). А программное управление работой внешних устройств обеспечивается также особыми программами -драйверами, которые, как правило, интегрируются в операционную систему.

 

Устройства  хранения

Оперативная память не может хранить  информацию без питания, а если бы и могла, то все равно ограничена по объему, поэтому компьютер снабжается устройствами длительного хранения.

Гибкий диск

Гибкий диск (дискета) является самым доступным и дешевым устройством хранения цифровой информации. Практически каждый персональный компьютер снабжается дисководом для дискет. Однако считать их надежным носителем информации не приходится, да и объем их по современным меркам крайне мал. Дискеты 5,25 дюйма уже исчезли из употребления, их место заняли дискеты размером 3,5 дюйма (89 мм) и объемом 1,44 Мбайт. У этих дискет жесткий пластиковый корпус и металлическая защелка

Жесткий диск

Жесткий диск — устройство хранения цифровой информации (накопитель, он же винчестер) предназначен для постоянного хранения любой информации, используемой в компьютерных технологиях: модулей операционной системы, программных приложений, в том числе графических редакторов, текстовых, изобразительных и звуковых документов и т. д. Жесткий диск завоевал свое уникальное положение потому, что он обеспечивает наиболее быстрый доступ к данным, высокую скорость чтения и записи данных. Накопитель на жестком диске характеризуется следующими параметрами,

• Емкость диска, т. е. максимальное количество информации, которое может быть размещено на диске. Этот параметр изменяется чрезвычайно бурно, вместе с тем, никакого объема не бывает достаточно.
• Быстродействие, т. е. время доступа к информации и скорость чтения и записи информации. Эти параметры соотносятся как время разгона и максимальная скорость автомобиля.
• Интерфейс, т. е. тип контроллера, с помощью которого жесткий диск присоединяется.

Сменный диск

Сменный диск представляет собой вариант гибкого диска повышенного объема. Дисководы, которые "читают" такие диски, приспособлены для транспортировки (имеют малый вес, выделенные адаптеры питания и т. д.)

Компактный диск

Компактный диск (CD — compact disk) представляет собой подобие граммофонной пластинки на новом технологическом уровне, поскольку предназначен только для "проигрывания" однажды записанной информации. Компакт-диски используются только для чтения содержащейся на них информации. Компьютерные компакт-диски очень дешевы в производстве и вмещают до 640 Мбайт информации, поэтому сейчас практически большинство дистрибутивов программ, в особенности большие программные пакеты, игры, энциклопедии, справочники, словари и многое другое распространяются только на компакт-дисках.

Магнитооптический диск

Магнитооптический диск применяется для резервирования и хранения данных. Пользователь может работать с такими дисками, как с обычными жесткими дисками, только они съемные и являются более медленными. Дис-ководы для магнитооптических дисков выпускаются емкостью от 230 Мбайт до 4,6 Гбайт.

Стриммер

Все предыдущие устройства хранения в основе своей конструкции имеют  диск, а следовательно, обеспечивают произвольный доступ к любому сектору  информации. Для резервирования больших массивов информации, размещенной на жестких дисках, широко используется стриммер — устройство для записи информации на кассеты с магнитной лентой.

Магнитная лента предполагает только последовательный доступ к информации, поэтому со стриммеров никогда не происходит загрузка программ. Стримеры просты в использовании и обеспечивают самое дешевое хранение данных

 

Устройства вывода информации

Устройства вывода

Если какая бы то ни было информация вводится, обрабатывается и сохраняется, то только для того, чтобы, в конечном счете, быть выведенной в форме, понятной человеку. Исходя из этого, можно сказать, что все устройства вывода (output devices) — это, по сути дела, устройства визуализации, т. е. они выполняют функцию, обратную вводу информации, и обеспечивают преобразование цифровой информации в традиционную (шрифт, рисунок, цвет и т. д.).

Можно выделить два основных класса устройств в зависимости от способа  визуализции: средства электронной  визуализации и средства материальной визуализации.

К первому типу устройств относится класс мониторов, которые в настоящий момент кажутся неотъемлемой принадлежностью компьютеров.