ИКГ 04 Аппаратное обеспечение КГ

Высшая школа экономики, Москва, 2013www.hse.ru

ИНЖЕНЕРНАЯ И КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА2 КУРС

ЛЕКЦИЯ 4АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КГ

Денис Королев

Высшая школа экономики, Москва, 2013

О чём эта лекция?

Устройства ввода и вывода графики вообщеНаиболее актуальные для нас в частности:– Сканеры– Фото- и видео- камеры – Мониторы и проекторы– Принтеры


Зачем эта лекция?

Чтобы понимать:• Как свет преобразуется в сигнал и обратно• Какие есть возможности и ограничения• Какие характеристики критичны


Зачем такой большой конспект?

• Это лекций мало, сокращенная программа.

• Всё на лекции нет смысла пересказывать.

• Вы же должны ориентироваться в технике?

• Конспект на самом деле еще больше – там в конце 3 страницы ссылок.


– Всё это есть в интернете, в ссылках –преимущественно Википедия!


Часть 1. Устройства ввода

• Мышь, трекбол• Перо и планшет• Тачпад • Тачскрин• Трекеры• Сканеры• Фото- и видео- камеры• Платы захвата видео


Часть 2. Устройства вывода

• Мониторы • Проекторы• Видео-очки и шлемы ВР• Принтеры и плоттеры


Световое перо

АйвенСазерленд

Первый графический редактор Sketchpad

1963


Световое перо


Графический планшет

Современныйграфическийпланшетс дисплеем


Тачпад (TouchPad) – «трогательный коврик»

• Ёмкостный принцип определения координаты,• Невысокая абсолютная точность (непригодны для рисования)• Используются для относительного смещения указателя «мыши»• Существуют модели с обработкой multi-touch


Резистивный сенсорный экран

Четырехпроводной Пятипроводной


Ёмкостный сенсорный экран

Напряжение подаётся постоянно

Электроды распределены под защитным слоем

Сила тока утечки регистрируется датчиками, расположенными в углах экрана

Ток утечки возникает, если экрана касается объект с больше ёмкостью, чем сенсорная панель.


Ёмкостный сенсорный экран

Поддерживается multitouch;

Без механических деформаций.


Трекеры (контроллеры движения)

Microsoft Kinect4 м / 90 градусов


Сканеры


3D-сканеры


Фотокамеры


Фотокамеры

Устройство зеркальной камеры:

1 - Объектив; 2 - Зеркало в положении визирования; 3 - Затвор; 4 - Матрица или пленка; 5 - Фокусировочный экран, на

котором отображается изображение; 6 - Линза видоискателя; 7 - Пентапризма,

переворачивающая изображение; 8 - Окуляр.


Матрица зеркальной фотокамеры


ПЗС (CCD)


ПЗС (CCD)


КМОП (CMOS)

Complementary metal-oxide-semiconductor, Комплементарная логика на транзисторах металл-оксид-полупроводник, КМОП

• Оцифровывают каждый пиксель на месте

• Дешевле CCD

• С появлением технологии APS по качеству стала близка к CCD.

Следующий слайд в SlideShare показывается пустым. Там вот это видео: http://youtu.be/DB740lEkEkg

http://youtu.be/DB740lEkEkg

http://youtu.be/DB740lEkEkg


Сравнение CCD и CMOS


Характеристики объектива

• Байонет и диаметр фильтра• Фокусное расстояние (диапазон) • Апертура (светосила)• Минимальное расстояние съёмки• Скорость автофокуса (если есть)• Стабилизатор• Качество оптики

Закрытая диафрагма объектива


Объектив: фокусное расстояние


Объектив: зона видимости


Глубина резкости (ГРИП)

На ГРИП влияют:

• Диафрагма

• Фокусное расстояние

Закрытая диафрагма Открытая диафрагма


Фазовый автофокус

• Применяется в зеркальных камерах.• Существуют матрицы с «фазовыми пикселями».• «Мыльницы» и «зеркалки» в режиме видеосъемки наводятся по контрастности.


Датчик фазового автофокуса и его принцип действия

ФА чувствителен к светосиле объектива, но не к выставленному значению диафрагмы.


Фазовый автофокус: определение расстояния и направления корректировки


Зачем компакт-камере механический затвор?

Чтобы сделать примерно такую фотографию, когда он закрыт.


Беззатворные камеры

Мобильные камеры Sony. • 17,7 Мп,• 120 к/с, • 34,8 Гбит/с.

Насадка на объектив для iPhone


Видеокамеры

Видеокамера = Телевизионная камера + записывающее устройствоCamera + Recorder = Camcorder.

1936 год – первая телетрансляция (Берлин)


Ход луча в видеокамере с 1 и 3 матрицами


Профессиональные и любительские видеокамеры, стедикам


Стереосъёмка


Мониторы

ЭЛТ монитор ЖК монитор


Кинескоп и развертка

Построчная и чересстрочная развертка


Телевизионный кадр и диаграмма сигнала


Формирование цвета в ЭЛТ


ЖК дисплей (LCD)

Используется принцип управляемой переменной поляризации подсветки фона

Следующий слайд показывается на SlideShare пустым, но там есть видео: http://youtu.be/jiejNAUwcQ8

http://youtu.be/jiejNAUwcQ8

http://youtu.be/jiejNAUwcQ8


Как устроен ЖК дисплей

Ссылка на видео в Интернет: LCD Monitor Teardown

http://www.youtube.com/watch?v=jiejNAUwcQ8





Плазменная панель


Проекторы

• CRT - Cathode Ray Tube• LCD - Liquid Crystal Display• DLP - Digital Light Processing• D-ILA - Direct Drive Image

Light Amplifier• Laser

ЭЛТ (CRT)-проектор


Проекторы LCD


Проекторы DLP


Очки виртуальной и дополненной реальности


Принтеры

• Матричные• Лазерные и

светодиодные• Струйные• Сублимационные• Твердочернильные• Термопринтеры• 3D принтеры

Сувенирный термопринтер


Как всё начиналось…

Шрифтоносители принтеров и телетайпов. Символ отпечатывался полностью, а не набирался растром, как в современных принтерах.

Первыми принтерами были электрические печатные машинки и телетайпы.


Матричный принтер


Лазерный и светодиодный принтер


Струйные принтеры

• Пьезоэлектрические• Термические


Многоцветная струйная печать


Это всё – струйные принтеры

Бытовой струйный принтер с системой непрерывной подачи чернил (СНПЧ)

Широкоформатный рулонный струйный принтер

печатает растром

Плоттеры в первозданном виде почти не используются


Плоттеры и каттеры

Режущие плоттеры (каттеры) – «векторные» устройства.


Специальные принтеры, 3D-принтеры

3D-принтер Принтеры для этикеток


Интеграция


К следующей лекции

• Тест №2• Эссе №1• Дочитайте конспект

Следующие две лекции про трёхмерную графику ведет Алексей Соболевский.

Documents

ИКГ 04 Аппаратное обеспечение КГ