Читайте также:
|
К устройствам аудиовизуального ввода относятся микрофон и звуковая плата, сканер, устройства ввода аудио-видео-информации и (с некоторым сомнением, модем, клавиатура и ‘мышь’), вывода - звуковые системы (‘ колонки ’) и звуковая плата, принтеры, графопостроители (плоттеры), дисплеи, устройства виртуальной (мнимой) реальности (специальные очки, шлемы, перчатки).
Микрофон подключается к разъему Mic In звуковой платы (рис. 4.8, в современных ПЭВМ звуковые платы часто интегрированы в состав системной платы - matherboard) с помощью малогабаритных разъемов (‘мини-джеков’, jack) диаметром 3,5 мм. Чувствительность микрофонного входа (3-10) 
10-3 В, вход обычно монофонический (иногда встречается специальное трехконтактное гнездо, у которого находящийся на месте правого канала дополнительный контакт предназначен для подачи питания на электретный микрофон). На той же плате обычно находятся разъемы аналоговых сигналов - линейный вход (Line In, чувствительность 0,1-0,3 В), линейный выход (Line Out, уровень выходного сигнала такой же) и выход на акустические системы или наушники (Speaker Out); подключение внешнего усилителя акустических систем производится к Line Out.
Современные сканеры имеют разрешение до 1200 1200 DPI (точек на дюйм) и больше при глубине цвета 24-36 бит; физически подключаются к ПЭВМ с помощью интерфейса USB, менее быстродействующие устройства подключаются последовательно с принтером к двунаправленному параллельному порту (LPT – Line PrinTer, обычно используется протокол ECP – Extended Capability Port). Различают планшетные (сканируемый документ располагается на планшете сканера, линейка светочувствительных датчиков осуществляет при этом линейное перемещение вдоль документа) и рулонные (документ продольно перемещается цилиндрическим барабаном относительно неподвижной линейки фотодатчиков) сканеры. Универсальным стандартом для прикладного программного интерфейса таких периферийных устройств, как сканеры является TWAIN (Technology Without An Interesting Name), программное обеспечение для создания прикладных программ также называется TWAIN. Любая периферия, совместимая с TWAIN, может управляться программой, соответствующей стандарту TWAIN. С TWAIN совместимы большинство выпускаемых сканеров, цифровые фотокамеры и другие периферийные устройства, предназначенные для ввода информации.
К устройствам ввода медиа-информации относятся специализированные видеоплаты (подраздел 6.3), игров ы е устройства (джойстики, для подключения применяется интерфейс игрового адаптера Game port, поддерживающий 4 независимых ан а логовых и 4 дискретных входов) и устройства электромузыкальной техники (синтезаторы, записывающие и воспроизводящие устройства, микшеры, устройства специальных эффектов), м о гущие подключаться через цифровой интерфейс музыкальных инструментов MIDI (подраздел 4.1), представляющий собой последовательный асинхронный интерфейс с частотой передачи 31,25 kГц.
Широко предлагающиеся т.н. называемые ‘мультимедиа-клавиатуры’ мало отличаются от стандартных; отличия заключаются лишь в наличии нескольких дополнительных (‘ hot-keys ’) клавиш, предназначенных для быстрого в ы зова некоторых связанных с мультимедиа- и InterNet-возможностями работы.
Модем (МОДулятор/ДЕМодулятор) служит для связи ПЭВМ между собой с использованием (обычно) телефонных линий, реально интерес для целей мультимедиа представляют модемы со скоростью не менее 57,6 Кбит/сек. Интересна появившаяся в последнее время тенденция перен о са большинства функций модема на (мощный) центральный процессор ПЭВМ (т.н. soft-модемы).
Обычная ‘мышь’ (и ее разновидность – трекболл) являются 2D-устройствами (возможно управление по двум координатами). Некоторое приближений к пространственному управлению представляет джойстик (и его более сложные разновидности). Интересной моделью является беспроводная мышь GiroMouse (фирма Dimond), движущаяся по поверхности подобно обыкновенной ‘мыши’ и позволяющая моделировать трехмерное перемещение при поднятии и перемещении в воздухе (т.н. 3D-mouse). В состав шлема виртуальной реальности VFX-1 (см. ниже) входит специальный манипулятор Cyber Puck, функционально являющийся трехмерным ан а логом привычного джойстика.
В настоящее время предлагаются тысячи моделей звуковых систем (звуковой) мощностью до нескольких сотен ватт, на смену стандартным системам их двух динамиков все чаще приходят системы и 5+1 (5 динамиков для создания квадро-эффекта плюс один мощный низкочастотный динамик – ‘сабвуфер’); при этом обычным является программное разделение обычного двухканального стереозвука на псевдоканалы (реально указанное число каналов возможно лишь при воспроизведении звука с DVD-дисков на ПЭВМ, оборудованных поддерживающими стандарты Dolby Digital 5.1 или DTS (Digital Theatre System) 5.1 звуковыми картами).
Парк современных принтеров включает тысячи наименований, классификация разделяет все устройства на обеспечивающие черно-белую и цветную печать. Стандартное подключение к ПЭВМ осуществляется посредством параллельного порта LPT, все чаще встречаются USB-подключаемые устройства. Стандартное разрешение принтеров – 600/1200 DPI.
Подавляющее большинство ‘черно-белых’ принтеров используют технологию лазерной печати (применяется свойство фоточувствительных материалов изменять свой поверхностный заряд в зависимости от освещенности, световой узор формируется лазерным или светодиодным излучателем на поверхности фоточувствительного барабана с краской – ‘ тонером ’, в результате контакта барабана с бумагой на последней тонер остается в незасвеченных местах, далее изображение термически закрепляется), более дешевые модели используют струйную технологию печати (строго дозированное распыление красящего вещества формирует изображение на бумаге).
Цветные принтеры в большинстве являются струйными (в соответствии со стандартом CMYK используются 4 контейнера с краской, появляются сообщения о принтерах с 6 красками), см. подраздел 3.1. Лазерные устройства (многократная лазерная печать т о нерами разного цвета) обеспечивают прекрасное изображение, но д о роги.
Графопостроители (плоттеры) являются устройствами печати на бумаге больших форматов (до A1/A0 – 594 841/1189 841 мм соответственно - и выше), могут быть планшетными или рулонными. Большинство современных плоттеров используют струйный принцип печати (т.е. являются большеформатными принтерами), для подключения используют LPT и USB. Устройства плоттерной резки снабжены специальной режущей головкой и предназначены для изготовления в основном рекламных плакатов из разноцветной пластиковой пленки. Плоттеры д о роги вследствие необходимости обеспечения высокой механической точности позиционирования красящей головки при указанных линейных размерах носителя и обычно предназначены для совместного использования; в таких случаях они снабжаются встроенным процессором, буферным жестким диском большой емкости и возможностью подключения к сети. Трехмерный графопостроитель является скорее мечтой, идеи реализации (движение пипетки с красителем в ‘аквариуме’) слишком далек и от реализации (хотя имеются удачные примеры – создание объемных фигур посредством полимеризации специального компаунда под действием светового излучения, сфокусированного в определенной точке емкости).
Дисплей (монитор) является фактически высококачественным телевизором, работающим на принципе активизации слоя люминофора электронным лучом в вакууме (в ЭЛТ – электронно-лучевой трубке) или на принципе твердотельного светоизлучения (светодиоды, плазменные ячейки и т.д.). Качество изображения характеризуется разрешающей способностью (до 2048 1536 точек), яркостью, цветопередачей, частотой кадров. При малой частоте кадров наблюдается быстрая уставаемость пользователя компьютера, рекомендуется частота кадров не ниже 80-100 Гц при размере экрана дисплея по диагонали не менее 17 дюймов. Для подключения монитора к графическому адаптеру (видеокарте) используются специализированные интерфейсы, по которым передается информация о мгновенном значении основных цвет о в (Red, Green и Blue), сигналы строчной развертки и синхронизации по кадрам. При подключении чаще используют ан а логовый интерфейс RGB (глубина цвета 24 бит = 16777216 миллионов цвет о в), цифровой с ан а логовыми сигналами DVI (Digital Visual Interface, www.ddwg.org) и чисто цифровой интерфейс DFP (Digital Flat Panel, www.dfp-group.org). Интерфейсы мониторов в большинстве своем стандартизированы организацией VESA (www.vesa.org), [4].
В мультимедиа часто применяют видеопроекторы, функционально аналогичные дисплеям, но проецирующим изображение на экран размеров в несколько квадратных метров. Лучшие из них имеют USB-вход, световой поток до 1000-3000 люменов (до 10-12 тыс. люменов для кинотеатров) и контрастность изображения до 400:1. Плазменные панели с диагональю экрана 42-50 см и выше отличаются плоской конструкцией (толщина 7-10 см) и очень высокой контрастностью (до 2300:1) изображения.
Устройства виртуальной реальности (VR) призваны (в идеале) переносить пользователя в сконструированный с помощью компьютерных технологий мир, при этом возможно полное замещение реального мира на VR или ‘неполное’ погружение (обеспечиваемое, например, стандартной системой ‘дисплей – звуковые системы – игровой манипулятор’).
Особо важным является погружение в мир видео (исходя из получения человеком б о льшей части информации именно посредством зрения). Согласно подсчетам число различающих цв е тность фоторецепторов в сетчатке глаза около 6 106 (т.е. оценка разрешающей способности некоего охватывающего все поле зрения VR-супермонитора дает порядок 2400 2400 точек). В реальности приведенная оценка в высшей степени вульгарна, проблема много сложнее (в первую очередь вследствие весьма сложной психофизиологии процесса зрения).
Важным атрибутом человеческого зрения является трехмерность (объемность, 3D). Глаза человека воспринимают объекты под разными углами, в дальнейшем два независимых изображения анализируются мозгом и в результате их сопоставления формируется о браз предмета, его признаки и глубина изображения. Расстояние (база) между глазами человека составляет 6-8 см, мозг человека анализирует расстояние, основываясь на различии между изображениями, получаемыми левым и правым глазом (это различие называется параллаксом зрения); именно с помощью этого эффекта и создается представление об трехмерности (объемности) изображения.
Использующие стереослайды системы известны уже несколько десятилетий. Применялись также очки с цветными стеклами (красно-синие, красно-зеленые), в 70-е годы даже выпускались цветные телевизоры с вызывавшими смещение красного цвета на изображении линиями задержки, при просмотре телепрограмм на таком устройстве возникало некое подобие стерескопичности (в горизонтальной плоскости). Подобные системы ушли в прошлое с развитием современных технологий.
Простой и дешевый способ формирования трехмерных изображений заключается в поочередном формировании изображения для левого и правого глаза. При этом оба изображения выводятся на единый экран монитора поочередно, а разделение изображений выполняется с помощью специальных скоростн ы х затв о ров, по очереди перекрывающих поток изображения от монитора; современные затворы основаны на принципе изменения прозрачности жидких кристаллов и выполнены в форме очков, через которые зритель смотрит на экран монитора. Линзы таких очков по очереди (синхронно с изменение изображения на мониторе для левого и правого глаз) становятся непрозрачными с частотой 150-200 Гц, на таком принципе формирования стереоизображений построены очки CrystalEyes PC (фирма StereoGraphics Corp., www.stereographics.com), 3D Stereo Set, 3D Max (Kasan Electronics, www.kasan.co.kr), CyberMaxx 3D (VictorMaxx Technologies, Inc.), Holographic 3D.
Второй способ более сложен и д о рог в реализации, однако обеспечивает значительно более глубокое ‘погружение’ в VR; способ заключается в использовании двух отдельных (для каждого глаза) устройств вывода видеоинформации, разделение изображений обеспечивается конструкцией системы. Первые разработки в этом направлении проведены еще в конце 60-х г.г. фирмой IBM, проверялись два принципа – использование световодов для передачи в каждый глаз отдельно видеоинформации, сформированной двумя ЭЛТ-дисплеями (схема ‘2 дисплея – 2 световода – 2 глаза’) и применение двух миниатюрных дисплеев, вмонтированных в специальный шлем и расположенных каждый напротив ‘своего’ глаза.
Первые способ не отличался ни простотой, ни компактностью, ни низкой стоимостью. Реализация второго способа стала возможной лишь с появлением миниатюрных цветных дисплеев на жидких кристаллах (LCD, Liquid Cristal Display), примерами реализации являются современные системы I-Glasses и VFX-1.
I-Glasses (фирма i-O Display System, www.i-glassesstore.com) представляет собой компактное устройство, обеспечивающее вывод видеоинформации через два малогабаритных дисплея, входящих в состав данного устройства, которое крепится на лоб пользователя и обеспечивает раздельную и независимую подачу видеоизображений с минидисплеев. Видеосигнал для i-Glasses подается в стандарте NTSC, что позволяет использовать это устройство не только в качестве компьютерного 3D-монитора, но и в качестве приставки к телевизору или видеомагнитофону для индивидуального просмотра видеопрограмм.
Одной из наиболее удачных моделей систем человеко-машинного интерфейса является VFX-1 (Forte Technologies, Inc., www.fortevr.com). В основу VFX-1 положен шлемоподобный (VR-helmes) дизайн, обладающий многими преимуществами. Пользователь смотрит через регулируемую оптику, что создает иллюзию большого экрана. Для достижения эффекта трехмерности на каждый миниэкран шлема VFX-1 через специальный интерфейс посылается соответствующий видеосигнал от компьютера: отдельный для левого и отдельный для правого монитор. Датчик магнитного поля Земли контролирует положение головы пользователя и постоянно вводит эту информацию в компьютер (поворот головы в шлеме соответствует повороту головы в виртуальном мире), шлем оборудован встроенными высококачественными динамиками и микрофоном.
Системы, обеспечивающие вывод 3D-изображений - i-Glasses и VFX-1 -породили целый ряд устройств с более высокими параметрами. В качестве примера можно привести i-Glasses X2 и i-Glasses ProTec (фирма i-O Display System), VFX-3D представляет собой усовершенствованный вариант VFX-1. Известны устройства Virtuality Scuba PCT, Glasstron PLM-55 и Glasstron PLM-S700E (фирма Sony), Philips Scuba (www.scubafx.com), Datavisors 10x и Datavisor 80 (Virtual Research System, www.virtualresearch.com), виртуальные бинокуляры V8 Binoculars (www.virtualresearch.com), Virtual Binoculars (n-Visio, www.nvis.com). Значительно б о льшими возможностями обладают системы класса CyberTron, позволяющие с помощью системы вращающихся металлических обручей изменять ориентацию тела реципиента в пространстве (‘Газонокосильщик’).
В современных системах подобного рода поддерживается разрешение до 1024 768 с различной частотой кадров, глубина цвета равна 16-24 бит, системы совмест и мы со всеми последними типами 3D-ускорителей, используют интерфейс USB для связи с ПЭВМ, используется более совершенная система ориентации, в некоторых случаях реализуется полупрозрачность VR-изображения (возможно частично видеть окружающий реальный мир).
Подобные системы реально применяются в промышленности. Например, компания Virtual Research Systems занимается разработкой и системной интеграцией виртуальных комплексов для решения более серьезных задач. В первую очередь это различные научные и промышленные проекты, требующие создания сложных объемных мир о в или визуализации физических процессов, которые невозможно (или очень дорого) реализовать ‘вживую’. Типичным примером может служить процесс разработки узлов и компонентов для машин класса ‘Формула-1’, практически полностью на первых этапах осуществляемый с помощью компьютерного моделирования. И только когда все детали доведены и состыкованы друг с другом, а виртуальные испытания подтверждают заданные аэродинамические и технические параметры, начинается физическое воплощение машины.
Несмотря на очевидный прогресс в области совершенствования систем 3D-изображений, некоторые эксперты считают, что будущее за лазерными устройствами, обеспечивающими проецирование цветного 3D-изображения непосредственно на сетчатки обоих глаз. Такие исследования уже ведутся, и утверждается их успешность. Близкий к идеальному вариант передачи мультимедиа-информации (в виде неких ‘мыслеобразов’) непосредственно в мозг (возможно, на зрительный и слуховой нервы) пациента пока скорее фантастичен (хотя первые примитивные эксперименты уже проведены).
Обеспечение раздельной подачи звука к ушам пользователя решается значительно проще, особенно в ‘шлемах виртуальной реальности’; остается проблема тактильных ощущений.
К обеспечивающим такт и льные ощущения устройствам относятся имитирующие осязание ‘мыши’ (например, мышь FEELit Mouse, www.immerse.com, позволяющая почувствовать рельеф изображения, ‘выпуклость’ кнопки, ‘вес’ копируемого файла/каталога или ‘сопротивление’ изменению размеров окна), специальные тактильные перчатки (gloves) и ‘виртуальные костюмы’.
Перчатки gloves позволяют в соответствии с требованиями эксплуатируемых программ осуществлять ввод информации в компьютер с помощью различных манипуляций руками, кистями рук, пальцами. Например, указывая пальцем на объект в VR, можно вызвать определенные действия: перемещение объекта в VR-пространстве, изменение его размеров, цвета, формы и т.д. С объектом в VR может быть сопоставлен объект в реальном мире, таким образом можно осуществлять управление из VR. C помощью gloves может осуществляться вывод пользователю такт и льной информации (такт и льных ощущений) типа ‘твердый/мягкий ’, ’холодный/горячий’ и др. Такие устройства сложн ы и д о роги; предназначенные для профессионального применения gloves имеют несколько сотен датчиков: растяжения, сжатия, перемещения и т.д. Эти датчики фиксируют и измеряют пространственные перемещения как совместные – плеча, руки, кисти, так каждой выбранной точки в отдельности - каждого пальца и каждой фаланги. При этом необходимо учитывать, измерять и вводить в компьютер каждый изгиб и поворот.
Наиболее полным набором оборудования для VR является виртуальный костюм, состоящий из обтягивающего комбинезона с большим количеством магнитных с е нсоров, отслеживающих движения всех частей тела. К нему добавляется VR-шлем, перчатки gloves кисти и провода для присоединения всего этого к компьютеру. В результате получается полное ощущение погружения в виртуальную реальность. Датчики на костюме действуют лишь в магнитном поле, так что для функционирования такого костюма необходимо постоянно находиться на или внутри некой системы внешних датчиков.
Для программирования обеспечивающих обратную тактильную связь устройств используется технология Force Feedback (силовая обратная связь, www.force-feedback.com, данная технология стандартизирована и встроена в DirectX 5.0, выпущен аппаратно поддерживающий Force Feedback специализированный процессор), особенно в ‘устройствах с силовой обратной связью’ преуспела фирма Immersion Corp. (www.immerse.com), специализирующейся на создании устройств для медицины.
Несмотря на указанные технические достижения до сих пор не удалось создать дешевую и эффективную систему для использования виртуальной реальности. Кроме технических недостатков, есть и другие факторы, влияющие на распространение VR-систем. Так, до сих пор не ясно, какое влияние оказывают эти системы на здоровье - в частности, на зрение. Дело в том, что глазные мышцы не способны длительное время находиться в напряжении, а именно это и происходит во время сеанса виртуальной реальности. В прот и вном случае глаза быстро устают, глазные мышцы ослабляются, в результате чего происходит быстрое ухудшение зрения. Однако чаще всего противниками виртуальной реальности высказываются опасения на счет психического здоровья при применении систем виртуальной реальности. Известно, что человеческая психика больше всего подвержена влиянию, когда человек на чем-то сосредоточен, а это и происходит во время сеанса виртуальной реальности.
При формировании информации данного раздела использованы материалы с сайта www.3dnews.ru и литературные источники [1, 3, 4].
Бизнес субъектілерін құрудағы ұйымдық-құқықтық формалардың мәні мен ерекшеліктері
Дата добавления: 2014-12-19; просмотров: 124 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |