lection 12 (Презентации лекций)

Лекция 12. Связь ЭВМ с внешней средойСвязь ЭВМ с внешней средой: вывод визуальнойинформацииПринципы отображения визуальной информации. Алфавитно-цифровые играфические (аналоговые) мониторы.Электронно-лучевая трубка.Физические процессы в ЭЛТ: термоэлектронная эмиссия, электростатическоеускорение и фокусировка, люминесценцияФормирование изображения: строчная и кадровая развертки. Отображениеинформации о цветеПлоские мониторы:жидкокристаллические (ЖК) дисплеи (LCD)плазменные (газоразрядные) мониторы (PDP)дисплеи с автоэлектронной эмиссией (FED) и углеродные наноструктурыдисплеи на органических светодиодах (OLED)электронная бумага.Стереоскопическое отображение информации и 3D дисплеи (голография)Физические основы современных ЭВМ. ВМиК.

http://comp.ilc.edu.ruЛекция 12. Связь ЭВМ с внешней средойГлаз человекаЧерез глаза к нам приходит около 90 процентов всейинформацииПри этом правый глаз передает правую частьизображения в правую сторону мозга, левый - в левую.Мозг соединяет обе части в единое стереоскопическоеизображениеГлаз человекаПринцип работы глаза тот же, что в камерах:Объектив, составленный из двух линз(роговица и хрусталик), строит изображениена фоточувствительном слое – сетчатке.Режим автофокусировки реализуется за счетизменения формы хрусталика, имеется дажедиафрагма (зрачок).

Информациясчитывается по специальному интерфейсу(зрительный нерв)Строение глазаФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 12. Связь ЭВМ с внешней средойГлаза и видениеПравый глаз передает правую часть изображения вправую сторону мозга, левый - в левую. Мозгсоединяет обе части в единое стереоскопическоеизображениеИсточникГлазаПри этом реализуется принцип локации, т.к.пересечение направлений на принимаемые/теряемыефотоны соответствует в итоге для нас положениюисточника/поглотителяПоглотительНе обязательно знать формулировку принципа Ферма,мозг любого человека пользуемся им в своей жизниФизические основы современных ЭВМ.

ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 12. Связь ЭВМ с внешней средойГлаза и видениеКлючевую роль принципа Ферма (и локации)при определении места нахожденияобъектов доказывает, например, то, чтосуществуют и ситуации, в которыхинтуитивное использование этого принципаприводит к ошибкамНеправильное определениеместа нахождения объектаиз-за преломленияМозг человека всегда пользуемся принципаФерма в своей жизниФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 12. Связь ЭВМ с внешней средойТеория цвета1756 -М.В. Ломоносов, трактат «О происхождении света»трехсоставная теория цветового зрения19 век - теория цветоощущения Юнга-Гельмгольца: в глазусуществуют особые элементы для красного (R),зелѐного (G) и синего (B) цветов.

Любые другиецвета - взаимодействие этих трех элементов1959 -экспериментальное подтверждение этой теорииТомас ЮнгRGB - аддитивная модель,описывающая синтез цвета дляцветовоспроизведения. Выборосновных цветов обусловленфизиологией восприятия цветасетчаткой глазаЦвета RGB моделиГерман ГельмгольцФизические основы современных ЭВМ.

ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 12. Связь ЭВМ с внешней средойГлаз человека и теория цветаВидимая часть спектраизлучения солнцаПо площади сетчатки равномерно расположено ~ 130миллионов палочек. Благодаря им мы видим предметыдаже на краях поля зрения, в том числе при низкойосвещенности.В центре поля зрения, (в окрестности т.н. «желтогопятна») расположено ~ 7 миллионов колбочекДва типа светочувствительных клеток (рецепторов):высоко чувствительные палочки, ответственные засумеречное (ночное) зрение, и менее чувствительныеколбочки, отвечающие за цветное зрениеОбласти чувствительностиколбочек и палочекКолбочкиОбозначениеДлины волнМаксимумS (К)β400 - 500 нм420 - 440 нмM (С)γ450 - 630 нм534 - 555 нмL (Д)ρ500 - 700 нм564 - 580 нмФизические основы современных ЭВМ. ВМиК.

http://comp.ilc.edu.ruЛекция 12. Связь ЭВМ с внешней средойПервые индикаторыАбак – счетная доска, применявшаяся дляарифметических вычислений примерно с IV векадо н.э. в Древней Греции и Древнем РимеРимский абакАрифмометр «Феликс»В настольных механическихкалькуляторах, которые применялисьдля сложения, вычитания, умноженияи деления, использовался оптическийвывод информацииФизические основы современных ЭВМ.

ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 12. Связь ЭВМ с внешней средойЛамповые и газоразрядные индикаторы40-50-е годы XX века - для индикации начинаютиспользоваться сначала лампы накаливания, азатем двухэлектродные газоразрядные приборы схолодным катодом - неоновые лампы.При выводе информации реализуется принцип:одна лампа - один бит (разряд)ГазЦвет свечениягелийсинийнеонкрасно-оранжевыйаргонсиреневыйкриптонсине-белыйпары ртутиголубовато-зеленыйЦвет свечения неоновых лампНеоновая лампа ТНИ-1,5ДНеоновые лампы имеют малую инерционность идопускают яркостную модуляцию на частотахвплоть до 20 кГцФизические основы современных ЭВМ.

ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 12. Связь ЭВМ с внешней средойГазоразрядные индикаторы50-60-е годы XX века – для индикации начинаютприменяться многоэлектродные газоразрядныеприборы с холодным катодом – декатроны(нижние два ряда). Как правило, на одной лампереализуется десятиразрядный (т.н. декадный)счетчикПанель с декатронамиИндикатор Nixie tubeГазоразрядный индикатор – ионный прибор, в котором дляотображения информации используется тлеющий разряд. Взнаковых индикаторах (верхний ряд) обычно размещенодесять тонких металлических электродов (катодов), каждыйиз которых отвечает цифре (знаку).

Электроды включаютсяиндивидуальноФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 12. Связь ЭВМ с внешней средойСветодиодные индикаторыСветодиод (LED) - полупроводниковый прибор сэлектронно-дырочным переходом (или контактомметалл-полупроводник), создающий оптическоеизлучение при пропускании тока. Спектральныехарактеристики зависят от структуры и составаиспользованных полупроводников.1961 -Р. Байард и Г. Питтман (Texas Instruments),патент на технологию ИК светодиода1962 -Ник Холоньяк (General Electric), сообщает опервом светодиоде красного диапазонаДо 1968 г.

стоимость одного светодиода ~ $200Принцип работы светодиодаФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 12. Связь ЭВМ с внешней средойСегментные индикаторыСегментный индикатор - устройство дляотображения цифровой и буквенной информации.Наиболее простая семисегментная реализацияспособна отображать арабские цифры. Дляотображения букв используются более сложные (9,14, 16 сегментов) и матричные индикаторыСегментный газоразрядныйиндикаторСегментный LED индикаторФизические основы современных ЭВМ.

ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 12. Связь ЭВМ с внешней средойМониторМонитор - устройство, предназначенное длявизуального отображения динамической информации.Состоит из корпуса, блока питания, плат управления иэкрана. Информация (видеосигнал) для выводапоступает на монитор с компьютера с видеокарты, либос другого устройства, формирующего видеосигналМонитор LG F700BМонитор iMo eye9Монитор HP x2301Физические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 12.

Связь ЭВМ с внешней средойИстория монитораТеатр теней - форма искусства, зародившаяся в Азиисвыше 1500 лет назад.В театре теней используется большой полупрозрачныйэкран и плоские цветные марионетки, управляемые спомощью тонких палочек. Марионетки прислоняются кэкрану сзади и становятся видныТеатр тенейКамера-обскура - устройство, позволяющееполучать оптическое изображение объектов.Представляет собой светонепроницаемый ящик сотверстием в одной из стенок и экраном (матовымстеклом или тонкой белой бумагой) напротивоположной стенкеПервые упоминания относятся к IV веку до н.э.Камера-обскураФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 12.

Связь ЭВМ с внешней средойИстория монитораФенакистископ - прибор, действие которого основано наспособности сетчатки человеческого глаза сохранятьизображения. Изобретателем фенакистископа является ЖозефПлато (1832)Кинеограф - устройство для созданияанимированного изображения из отдельныхкадров, сшитых в тетрадь.

Зритель,перелистывая тетрадь, наблюдает эффектанимации. Кинеография является одной изформ мультипликации.1868 - Дж. Б. Линнет, патент на кинеограф1897 - Г. У. Шорт, массовое производствоФенакистископКинеограф (1886)Физические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 12. Связь ЭВМ с внешней средойИстория монитора1895 - братья Люмьер после демонстрации кинематографа(синематографа) входят в историю как создателикинематографии как жанра искусстваБратья Люмьери их аппаратКинематограф – устройство, представлявшее собойуниверсальный проекционный, съемочный и копировальныйаппарат (35-мм перфорированная целлулоидная пленка)22.03.1895 - закрытая демонстрация (заявка на патент)28.12.1895 - первая публичная демонстрация и официальныйдень рождения кинематографаФизические основы современных ЭВМ.

ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 12. Связь ЭВМ с внешней средойКлассификация мониторовПо характеру выводимой информации:Алфавитно-цифровые – для вывода алфавитноцифровой информации и «псевдографических»символовИзображение растрового типаГрафические - вывод текстовой и графической (втом числе видео) информацииПо размерности отображения:двухмерный (2D) -одно изображение для обоих глазтрехмерный (3D) -для каждого из глаз формируетсясвое собственное изображениеКомплекс ДВК-2Физические основы современных ЭВМ.

ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 11. Связь ЭВМ с внешней средойАлфавитно-цифровые и графические мониторыС помощью алфавитно-цифровых мониторов удобновыводить символьную и текстовую информацию, хотявывод графической информации тоже возможенАлфавитно-цифровойпортрет ДжокондыЭкран игры Digger,Windmill Software, 1983В графических мониторах любое изображениеформируется из множества мелких (0,1 … 0,3 мм)точек, нанесенных на бумагу в необходимом порядке.В настоящее время применяются практически толькографические мониторыФизические основы современных ЭВМ. ВМиК.

http://comp.ilc.edu.ruЛекция 12. Связь ЭВМ с внешней средойКлассификация мониторовЖК мониторЭлектронная бумагаПо типу экрана:ЭЛТ (CRT) построен на базе электронно-лучевой трубкиFED field-emission дисплейПлазменный (PDP) - использует плазменную панельЖК (LCD) построен на основе ЖК панелиOLED-монитор - основа - матрица органических светодиодовПроекционный проектор и экран (иногда в одном корпусе)Электронная бумага (электронные чернила, E-paper, E-ink) технологии, основанные на манипуляциях скоэффициентом отраженияЭЛТ мониторФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 12.