8. Устройства графического ввода. Режимы ввода. Графический пользовательский интерфейс (gui).

Мышь - наиболее распространенный тип манипуляторов. Манипуляторы осуществляют непосредственный ввод информации, указывая курсором на экране дисплея команду или место ввода данных. Компьютерная мышь появилась в 1964 году. Её изобрел Дуглас Карл Энгельбарт из Стэнфордского исследовательского института. Это была небольшая деревянная коробочка с двумя дисками. Один из дисков поворачивался, когда устройство двигали вперед и назад, второй отвечал за движение мыши вправо и влево. Энгельбарт говорит, что назвал устройство мышью из-за его небольшого размера и провода, похожего на хвост. В корпусе современной механической мыши установлены кнопки для выполнения действий и шарик для ее перемещения по коврику. Качество мыши определяется ее разрешающей способностью, которая измеряется числом точек на дюйм - dpi (dot per inch). Эта характеристика определяет, насколько точно курсор будет передвигаться по экрану. Для мышей среднего класса разрешение составляет 400-800 dpi. Мыши различаются: - по способу считывания информации (механические, оптико-механические, оптические); - количеству кнопок (2- и 3-кнопочные мыши); - способу соединения (проводные и беспроводные мыши). Первые беспроводные мыши появились в середине 90-х годов. Беспроводные мыши используют для передачи информации инфракрасный луч или радиосигнал. Первые оптические мыши работали на принципе отражения света, исходящего от одного светодиода, от специальной подложки с координатной сеткой. Технология современных оптических мышей была разработана Agilent Technologies в конце 1999 г.

Дигитайзер (digitizer) - это кодирующее устройство, обеспечивающее ввод двумерного (в том числе и полутонового) или трехмерного (3D дигитайзеры) изображения в компьютер в виде растровой таблицы. является типичным внешним специализированными устройства графического ввода. дигитайзер, используется для ввода в компьютер чертежей или рисунков. Изображение преобразуется в цифровые данные. Условия создания изображения приближены к реальным, достаточно специальным пером сделать рисунок на специальной поверхности. Результаты работы воспроизводятся на экране монитора и в случае необходимости могут быть распечатаны на бумаге. Перо является источником сигнала, который принимает антенна, находящаяся внутри планшета. Она представляет собой проволочную сетку с шагом 3-6 мм или аналогичную печатную плату. Антенна принимает сигнал и определяет положение манипулятора, а также другие данные. Физический предел разрешения планшета определяется шагом сетки. Сейчас планшеты стали весьма популярны в связи с бурным развитием Интернета и популяризацией электронных подписей для использования их в различных операциях. На новый уровень вышли программы проектирования, где без графических планшетов приходится весьма тяжело.

Сканером называется устройство, позволяющее вводить в компьютер образы изображений, представленных в виде текста, рисунков, слайдов, фотографий или другой графической информации. Отличительные черты сканеров: - глубина распознования цвета: черно-белые, с градацией серого, цветные; - оптическое разрешение или точность сканирования, измеряется в точках на дюйм (dpi) и определяет количество точек, которые сканер различает на каждом дюйме; стандартные разрешения - 200, 300, 600, 1200 точек на дюйм; - программное обеспечение: обучаемые сканеры имеют образцы почерков для распознования рукописного текста, интеллектуальные сами обучаются; - конструкция: ручные, страничные (листовые) и планшетные. Сканеры находят широкое применение в издательской деятельности, в системах проектирования, анимации.

Режимы ввода

Используются три режима ввода-вывода информации: программный ввод-вывод, ввод-вывод в режиме прерываний и с прямым доступом к памяти.

Интерфейсы должны учитывать возможность реализации всех 3-х режимов ввода-вывода.

Программный ввод-вывод. Здесь инициализация и управление процессом ввода-вывода осуществляет процессор. Существует три способа его выполнения

Первый способ – прямой, используется для синхронных ПУ, т.е. устройств, которые всегда готовы к работе и циклов ожидания не требуется. Второй – условный с занятием цикла, когда при не готовности ПУ, процессор ждет до тех пор, пока наступит его готовность. Третий – условный с совмещением. В отличие от предыдущего, процессор не ждет готовности ПУ, а переходит к продолжению программы с периодической проверкой готовности ПУ.

Ввод-вывод в режиме прерываний. В этом случае инициатором начала процесса ввода-вывода является ПУ. Оно, когда готово, подает сигнал процессору "запрос на прерывание". Сначала он осуществляет контекстное переключение, т.е. запоминает свое состояние, чтобы можно было после продолжить программу, идентифицирует ПУ и передает управление драйверу данного ПУ (ПП), который и осуществляет ввод или вывод информации

Прямой доступ к памяти Этот режим используется для высокоскоростных ПУ. В этом режиме активным устройством является контроллер прямого доступа к памяти (КПДП). Процессор, получив от КПДП заявку на прямой доступ, прерывает свою работу и отключается от интерфейса, передавая его задатчику, т.е. КПДП. Процессор при этом не выполняет контекстного переключения, а может продолжать свою работу, если она не требует интерфейса. Управление интерфейсом переходит к КПДП, который посредством выполнения операций чтения и записи передает информацию между ОЗУ и ПУ с соответствующим заданием адресов памяти. В этом режиме используется механизм задания уровня приоритетов для тех ПУ, которые работают с прямым доступом к памяти. Этот режим также должен быть предусмотрен в интерфейсах.

Графический пользовательский интерфейс: Программы, обеспечивающие пользователю работу с графическими образами. Первые разработки выполнены в компании Xerox. Затем реализованы в операционных системах Apple Macintosh и Microsoft Windows. Графический пользовательский интерфейс позволяет разработчикам прикладных систем работать с файлами, окнами и пр. в графическом режиме, осуществлять метафору "рабочего стола". По англ. Graphical User Interface (GUI).

Степень использования графики

Простота использования средства разработки графического интерфейса обеспечивается прежде всего графическим редактором или средством рисования, которое позволяет разработчику рисовать графические элементы проектируемой экранной картинки и описывать атрибуты создаваемых объектов, не прибегая к программированию. Основные возможности такого средства рисования должны включать: полный набор графических примитивов, включая дуги, секторы и сплайны, возможность быстрого сохранения и повторного использования графического элемента, возможность ограничивать повторное использование графического элемента глобальными или локальными рамками, так что модификации первоначального элемента распространялись бы либо на все экранные схемы, либо только на некоторые, возможность создания "палеток" повторно используемых элементов, конфигурируемая таблица цветов, разнообразные позиционирующие средства, такие как переменное разрешение сетки х-у, притягивание к решетке, выравнивание текста, позиционирование групп и т.п.

Последний пункт заслуживает отдельного комментария. Программы АСУТП испытывают все возрастающую потребность предоставлять операторам средства создания новых экранных схем для изображения новых конфигураций оборудования. В дополнение к изменениям реального оборудования оператор должен добавлять новые схемы для отображения этих изменений. У оператора может возникнуть желание модифицировать конфигурационную базу данных с автоматическим изменением экранных схем или отредактировать графику с автоматическим изменением конфигурационной базы данных. В результате возникает важный аспект простоты использования приложений АСУТП -а именно, насколько легко могут быть созданы такие специализированные редакторы, и насколько просто с помощью такого редактора оператор может решить свои задачи, не прибегая к программированию.

9. Графические библиотеки в языках программирования. Графический конвейер.

10. Аппаратная и программная реализация этапов графического конвейера. Графика в Internet-e.

11. Особенности восприятия растровых изображений. Критическая частота мелькания.

12. Системы кодирования цвета. Геометрические особенности зрительного восприятия.

Рецептер человеч глаза различает цветов излучение в диапозоне длины волны от 380 до 770 нм.Волны различной длины восприним человеч глазом по-разному.Система визуал восприятия легче различает близко расположен цвета,особенно.если они разделены видимым объектом.Для восприятия цвета важное знач имеет то,как этот цвет получен.На дан момент не сущ-ет идеал цвет модели для представл цвета из-за разн способа его получения на различных устр-х.Всё множ-во цветов,кот получ-ся путём смешив-ия основных цветов,образуют цветовую гамму.В графичес файлах для представл цветов использ цвет модели:аддитивная и субтрактивная.

Аддитивная модель цвета получ посредством сложения основн цвета с чёрным.Чем больше интенс-ть добавляемого цвета,тем ближе результир-ий цвет к белому.Смешив всех основных цветов даёт чисто белый цвет.если их интенс-ть max.И чисто чёрный,если интенс-ть min. Аддитивный цвет среды явл самосветящимся.//цвет на мониторе.

Субтрактивная модель цвета получ посредством вычитания основн цвета из белого.Чем больше интенс-ть вычитаемого цвета,тем ближе результир-ий цвет к чёрному.Смешивание всех цветов созд чёрный цвет,когда знач их интенс-ти max.Отсутствие всех основных цветов-белый цвет.Субтрактивные среды явл отражающими.//изображение на бумаге.

Модель RGB.Она явл аддитивной моделью.Если все три величины треплета им одинак знач,то это оттенки серого цвета.

Модель CMY(голубой-пурпурный-жёлтый).Она явл субтрактив моделью.Примен для получения цветов изображ на белой поверхн-ти.использ в большин-ве устр-в вывода.При освещении каж из основных цветов поглощает добавляющий его цвет:

голубой поглощает красный,пурпурный-зелёный,жёлтый-синий.

Теоретически,при вычитании всех основных цветов,результирующим явл чёрный.Но на практике получить чёрный цвет сложно и поэтому эта модель дополнена отдел чёрной цветовой компонентой

(CMYK)-это 4-х цветная печать.Значения представл в %.

Модель HSV(оттенок-насыщ-яркость(величина)).В этой модели не смешив основн цвета,а измен св-ва цвета.Здесь оттенок-это цвет.

Насыщ-ть(цветность) определяет кол-во белого в оттенке,т.е. в полн-ю насыщенном 100% оттенке не сод-ся белого и такой оттенок счит-ся чистым;если знач-ие насыщ-ти в оттенке присут-ет,то оттенок будет светлее по цвету.

//красн оттенок +50% насыщ =розовый цвет.

Яркость-интенсивность свечения цвета.Оттенок с высокой интенс-ю явл очень ярким;с низ интенс-ю-тёмным.Чёрный и белый цвет смешив-ся с основными цветами для получения оттенков tint,shade,tone.

Оттенок tint явл.чистым полн насыщенным цветом,смешан с белым. Оттенок shade явл полн-ю насыщен цветом,смеш с чёрным. Оттенок tone-полн насыщен цвет,к кот добавлен серый.

Итак,насыщеннсть представл собой кол-во белого.Яркость-кол-во чёрного.Оттенок-это тот цвет,к кот добавляется белый и чёрный.

Сущ-ют модиф-ии этой модели:HIS(интенс-ть),HSL(люменесцент- освещён),HBL(яркость), YUV(Y,U,V-сигнал).Модель YUV основана на линейном преобраз-ии данных в RGB изображ и примен-ся для кодир-ия цвета в телевидении.Y-полутон(яркость),U,V-цветность.

Сущ-ют модиф-ии этой модели:YCbCr,YPbPr,полутоновая модель(сост из чёрн,бел и оттенков серого).Бел и чёрн соответ-ют граничн знач-ям диапазона.Чёрн соответ min интенс-ти,белый-max интенс-ти.Эта гамма всех цветов серого цвета.Кажд точка состоит из 3-х составл-х с равной величиной основных цветов, кот не им насыщ-ти и различ-ся только интенс-ю.

Цвет	RGB	CMY	HSV
красн	255,0,0	0,255,255	0,240,120
жёлт	255,255,0	0,0,255	40,240,120
зел	0,255,0	255,0,255	80,240,120
синий	0,0,255	255,0,0	160,240,120
чёрн	0,0,0	255,255,255	180,0,0
белый	255,255,255	0,0,0	160,0,240
серый	127,127,127	127,127,127	160,0,120