SVGA с разрешением не менее 1024x768 точек, 256 цветов и адаптеры наиболее недорогих
PC, например семейства
SUN с разрешением 1152x900, 256 цветов.
Для визуализации реалистичных трехмерных изображений, конструкций сложных объектов и многослойных топологий БИС требуются более высокие
быстродействие и разрешение графических адаптеров. Такие графические адаптеры называют графическими процессорами, a
PC с графическим процессором и цветным монитором повышенного разрешения и размера
подиагонали (19 дюймов и выше) — графической рабочей станцией. Так, в графической
PC фирмы
IBM PS-730 используется
плата графического процессора, обеспечивающая разрешение 1280x1024 точки с более чем 4 млрд. оттенков цветов.
Быстродействиетакой графической станции при визуализации изображений — 990 тыс. трехмерных графических преобразований в секунду, что эквивалентно воспроизведению 120 тыс. трехмерных треугольников с закрашиванием в секунду.
В связи с высокими требованиями к качеству изображений в области
САПР доминируют цветные и полутоновые мониторы на электроннолучевых трубках с повышенными разрешением, строчной и кадровой развертками. Ведутся интенсивные разработки высококачественных мониторов на жидких кристаллах. Следует отметить быстрое развитие лазерных проекционных систем визуализации изображений на больших плоских экранах с повышенным разрешением до 1024x1024 точек. В этом случае
разверткалуча лазера производится зеркальными механическими отклоняющими системами либо электронными системами на базе акустооптических дефлекторов.
Устройства графического вывода (
печатающие устройства — принтеры,
графопостроители) занимают ведущее
место среди номенклатуры периферийных устройств на рынке технических средств
САПР (более 2/3 от всей оконечной аппаратуры). Сложилось разделение устройств вывода на
печатающие устройства и
графопостроители, однако границы их использования для вывода текста и графики в последнее время все более размываются.
Печатающие устройства по порядку вывода делятся на:
-
посимвольные, в которых вывод алфавитно-цифровой информации осуществляется последовательно символ за символом за один цикл печати;
-
построчные, которые формируют и выводят за один цикл печати всю строку;
-
постраничные, которые формируют и выводят целиком страницу за один цикл печати.
По физическому принципу различают
печатающие устройства ударного и безударного действия. В первом случае изображение получают в результате удара по носителю записи специальным органом — молоточком, стержнем или иглой. В устройствах безударного действия изображение выводится в результате физико-химического, электрического и другого воздействия на оконечный носитель записи (бумагу) или некоторый промежуточный носитель (специальную пленку, различные барабаны, пластины).
Наиболее популярны среди принтеров ударного действия матричные печатающие устройства, в которых изображения (знаки) формируются специальной головкой, содержащей стержни — иглы, возбуждаемые электромагнитным или пьезоэлектрическим приводом. В простых моделях головок — 9-12 игл, в более сложных — 18-24. Сложные модели обеспечивают достаточно высокое качество печати, но низкое быстродействие. К недостатку печатающих устройств ударного действия относится также наличие большого количества механических элементов, работающих при высоких динамических нагрузках, и связанные с этим ограниченныйресурс, повышенный уровень шума и ненадежность.
Печатающие устройства безударного действия относятся к матричным устройствам. Изображение формируется из отдельных точек с четкостью от 3 до 32 точек на 1 мм. В большинстве из них применяется одинаковый принцип: формирование скрытого электрического или магнитного изображения на промежуточном носителе, далее происходит его визуализация и перенос на бумагу. Среди безударных печатающих устройств наиболее популярны термопечати, струйные устройства и лазерные печати.
Термопечатающие устройства используют термопечатные головки (терморезисторы) и копировальные пленки (5-10 мкм) с легкоплавким красящим слоем. Локальный нагрев пленки у красителя приводит к переносу отпечатка на бумагу. В таких устройствах достигаются высокая четкость (6-12 точек на 1 мм), высокая контрастность, легко реализуется многоцветность изображения.
Струйные печатающие устройства относятся к посимвольным матричным устройствам. Существует два типа таких печатей: с непрерывной капельной струей и импульсные (ждущие). В первых заряженные капельки красителя летят мимо отклоняющей системы и формируют символы (графику) на бумаге. Скорость такой печати — до 300 см2/мин при разрешении 20 точек на 1 мм. В ждущих принтерах капли вылетают лишь тогда, когда необходимо сформировать символ. В них используются многосопловые (до 9-12 сопл и более) струйные головки, обеспечивающие плотность записи 4-12 точек на 1 мм. Возбуждение капсул-инъекторов осуществляется
пьезоэлементом или нагревом микрорезистора.
Наибольшую популярность в настоящее время имеет
лазерная печать, обеспечивающая очень высокую скорость печати (до 10 страниц в минуту) при высокой четкости — до 32-40 точек на 1 мм. В таких устройствах изображение регистрируется электрографическим способом. Лазер создает скрытое изображение на барабане, а его
визуализация осуществляется специальным порошком — тонером с тепловым закреплением на бумаге. При этом луч лазера
по одной координате разворачивается механически с помощью зеркальной многогранной призмы, а
по другой координате — электронным способом с помощью акустооптического дефлектора. Управляет работой
лазерной печати мощная микро-ЭВМ, формируя страницы вывода, получаемые от
PC или ПК. К недостаткам
лазерной печати следует отнести ее относительно высокую
стоимость и сложность формирования цветных изображений.
Лазерные принтеры обычно используются коллективно несколькими пользователями через
ЛВС. Лидером в производстве
лазерных печатей является
фирма Hewlett-Packard. Параметры одного из относительно недорогих
лазерных принтеров HP LaserJet
IIP:
-
номинальная скорость печати — 4 стр./мин;
-
емкость лотка для подачи бумаги — 50 листов;
-
емкость приемного лотка — 20, 50 листов;
-
минимальная емкость буферной памяти — 512 Кб;
-
максимальная емкость буферной памяти—4,5 Мб;
-
интерфейсы с ЭВМ — последовательный и параллельный;
-
ресурс кассеты с тонером — 3500 страниц;
-
масса — 10 кг.
Графопостроители подразделяются на два основных типа: растровые и
векторные (координатные).
Растровые устройства по своей конструкции близки к принтерам безударного действия и используют электрохимический, электротермический и другие принципы работы. Пишущий узел в них представляет собой гребенку электродов, образующую растр во всю ширину бумаги. Специальная бумага перемещается в одну сторону ведущим барабаном; при подаче напряжения на те или иные электроды и общий электрод проходит химическая или термическая
реакция и возникает отпечаток на бумаге. Разрешающая способность таких устройств — 4-8 точек на 1 мм. Достоинство
растровых устройств — высокая скорость работы, не зависящая от сложности изображения; недостаток — сложность конструкции системы управления напряжением на электродах гребенки.
Векторные (координатные)
графопостроители относятся к электромеханическим устройствам и выполняются в двух видах: планшетном и рулонном. В планшетном графопостроителе бумага фиксируется, а пишущий узел закреплен на каретке, установленной, в свою очередь, на движущейся планке. Тем самым каретка может перемещаться в любую точку планшета. Используется векторный способ управления графопостроителем путем подачи аналоговых или дискретных (шаговых) сигналов, пропорциональных изменениям координат при перемещении пишущего узла. Для вывода сложных кривых применяется линейная, линейно-круговая или параболическая интерполяция с помощью специальной управляющей микро-ЭВМ, входящей в составграфопостроителя.
В рулонном графопостроителе планка неподвижна, а барабан или валик перемещает бумагу. Рулонный графопостроитель более автоматизирован в работе, чем планшетный, однако для него нельзя использовать произвольные листы, бланки и т. п.
Основное назначение устройств ввода графической информации заключается в преобразовании аналоговых объектов изображения в дискретную форму представления в ЭВМ. Устройства ввода включают в себя как средства ввода информации с документов, так и органы ручного ввода при непосредственном взаимодействии с ЭВМ.
При вводе осуществляются две основные операции: поиск, выделение (считывание) изображения и кодирование информации. Постепени автоматизации операции считывания изображения устройства ввода разделяются на полуавтоматические и автоматические. В первых поиск элементов осуществляется вручную, а кодирование информации — автоматически; во вторых устройствах и считывание, и кодирование информации производятся автоматически с помощью ЭВМ.
Для управления маркером на дисплее и ввода команд используются ручные манипуляторы: электронная "мышь", управляющая ручка — джойстик, управляющий шар — трекбол. Во всех манипуляторах враще- ние сферы передается на движки потенциометров — валюаторов. Тем самым изменяются сигналы, соответствующие текущим координатам. Такие устройства относятся к дисплейным указателям, так же как алфавитно-цифровая и функциональная клавиатура, световое перо, сенсорный экран.
Среди полуавтоматических устройств ввода изображений наиболее популярны полуавтоматические
сканеры, в которыхчувствительный элемент считывания изображения перемещается по элементам изображения рукой человека. Автоматические устройства ввода изображений выполняют считывание информации без участия человека. Существует два типа автоматических устройств ввода: следящие — аналог векторных устройств вывода — и сканирующие ( растровые ).
Следящие устройства ввода выполняют слежение за линией и устанавливаются либо на графопостроитель, либо на специальную координатную систему. Возможности следящей системы ограничены сложностью рисунка, числом пересечений, типом линий.
В сканирующих устройствах ( сканерах ) осуществляется растровое представление вводимого документа, выполняетсяраспознавание образов, символов, знаков; далее изображение может быть графически отредактировано на дисплее и выведено нарастровое устройство вывода. В автоматических и полуавтоматических сканерах в качестве чувствительного элемента используется однокоординатная линейка фотоприемников или линейка приемников на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС). По другой координате перемещение линейки осуществляется вручную или автоматически с помощью шагового двигателя. Поверхность считываемого изображения освещается светодиодами, что улучшает равномерность засветки и качество считываемого изображения.Сканеры на основе таких систем позволяют получать четкость картинки до нескольких десятков точек на 1 мм. Для быстрого ввода в ЭВМ изображений, сравнимых по четкости с телевизионным, применяются автоматические сканеры на основе телевизионных камер с приемной ПЗС-матрицей и высококачественной широкоугольной оптикой.
К средствам непосредственного взаимодействия с ЭВМ относятся и акустические системы ввода/вывода информации. Средства акустического ввода подразделяются на устройства ввода изолированной и дискретной речи (отдельные команды) и устройства ввода слитной речи. Средства акустического вывода делятся на устройства синтеза звуков, устройства синтеза речи по правилам синтеза и по образцам. Синтез по правилам ведет к созданию искусственной речи; синтез по образцам заключается в кодировании естественной речи для последующего воспроизведения (так называемые компилятивные синтезаторы).