Э. Таненбаум - Архитектура компьютера (1127755), страница 36
Текст из файла (страница 36)
(зона 36 немного меньше, чем другие, потому что 256 на 37 без остатка не делится). Когда встречаются тона зоны О, ячейка остается белой, как показано на рис. 2.32, а. Тона зоны 1 передаются одним черным пикселом в ячейке. Тона зоны 2 — двумя пикселами в ячейке, как показано на рис.
2.32, б. Изображения серых тонов других зон показаны на рис. 2.32, в — е. Если фотография отсканирована с разрешающей способностью 600 др(, после подобной обработки полутонов разрешающая способность напечатанного изображения снижается до (00 ячеек на дюйм. Данная величина называется градацией полутонов и измеряется в )р) (1(пез рег (псЬ вЂ” строки на дюйм). б в г а в Рис. 2.32. Изображение серых полутонов различных зон; 0-6 (е); 14-20 (б); 28-34 (в); 66-62 (г); 106-111 (д); 161-167 (е) 138 Глава 2. Организация компьютерных систем Цветные принтеры Цветные изображения могут строиться двумя способами: поглощением света и отражением света. Поглощение света имеет место, например, при создании изображений в электронно-лучевых мониторах.
В данном случае изображение строится путем аддитивного наложения трех основных цветов; красного, зеленого и синего. Отраженный свет используется при создании цветных фотографий и картинок в глянцевых журналах. В этом случае поглощается свет с определенной длиной волны, а остальной свет отражается. Такие изображения создаются путем субтрактивного наложения трех основных цветов: голубого (красный полностью поглощен), желтого (синий полностью поглощен) и сиреневого (зеленый полностью поглощен).
Теоретически путем смешения голубых, желтых и сиреневых чернил можно получить любой цвет. Но на практике очень сложно получить такие чернила, которые полностью поглощали бы весь свет и в результате давали черный цвет. По этой причине практически во всех цветных печатающих устройствах используются чернила четырех цветов: голубого (Суап), желтого (Уе11ов ), сиреневого (Майепга) и черного (ЫасК). Такая цветовая модель называется СУМК (из слова «Ыаск» берется последняя буква, чтобы отличать его от слова «Ыце» в модели КСВ). Мониторы, напротив, для создания цветного изображения используют поглощенный свет и наложение красного, зеленого и синего цветов. Полный набор цветов, который может производить монитор или принтер, называется цветовой шкалой.
Не существует такого устройства, которое полностью передавало бы цвета окружающего нас мира. В лучшем случае устройство дает всего 256 степеней интенсивности каждого цвета, и в итоге получается только 16 777 216 различных цветов. Несовершенство технологий еще больше сокращает это число, а оставшиеся цвета не дают полного цветового спектра. Кроме того, цветовосприятие связано не только с физическими свойствами света, но и с работой «палочек» и «колбочек» в сетчатке глаза. Из всего этого следует, что превратить красивое цветное изображение, которое замечательно смотрится на экране, в идентичное печатное изображение очень сложно.
Среди основных проблем можно назвать следующие: + цветные мониторы используют поглощенный свет; цветные принтеры— отраженный; + электронно-лучевая трубка дает 256 оттенков каждого цвета, цветные принтеры должны обеспечивать обработку полутонов; + мониторы имеют темный фон; бумага — светлый; + цветовые модели КСВ и СУМК отличаются друг от друга. Чтобы цветные печатные изображения соответствовали реальной действительности (или хотя бы изображениям на экране), необходима калибровка оборудования, сложное программное обеспечение и компетентность пользователя.
Для цветной печати используется пять технологий, и все они основаны на цветовой модели СУМК. Самыми дешевыми являются цветные струйные принтеры. Они работают так же, как и монохромные струйные принтеры, но вместо одного картриджа в них находится четыре (для голубых, желтых, сиреневых и черных чернил). Они хорошо печатают цветную графику, сносно печатают фото- Ввод-вывод 139 графин и при этом не очень дорого стоят (отметим, что, хотя сами принтеры дешевы, картриджи довольно дороги). Для получения лучших результатов должны использоваться особые чернила и особая бумага.
Существует два вида чернил. Чернила на основе красителя состоят из красителей, растворенных в жидкой среде. Они дают яркие цвета и легко вытекают из картриджа. Главным недостатком таких чернил является то, что они быстро выгорают под воздействием ультрафиолетовых лучей, которые содержатся в солнечном свете. Чернила на основе пигмента содержат твердые частицы пигмента, погруженные в жидкость.
Жидкость испаряется с бумаги, а пигмент остается. Чернила не выгорают, но зато дают не такие яркие краски, как чернила на основе красителя. Кроме того, частицы пигмента часто засоряют выпускные отверстия картриджей, поэтому их нужно периодически чистить. Для печати фотографий необходима мелованная или глянцевая бумага. Эти особые виды бумаги созданы специально для того, чтобы удерживать капельки чернил и не давать им растекаться. Следующий тип принтеров — принтеры с твердыми чернилами. В этих принтерах содержится 4 твердых блока специальных восковых чернил, которые затем расплавляются, для чего перед началом печати должно пройти 10 минут (время, необходимое для того, чтобы расплавить чернила).
Горячие чернила выпрыскиваются на бумагу, где они затвердевают н закрепляются после прохождения листа между двумя валиками. Третий тип цветных принтеров — цветные лазерные принтеры. Они работают так же, как их монохромные собратья, только составляют четыре отдельных изображения (голубого, желтого, сиреневого и черного цветов) и используют четыре разных тонера. Поскольку полное изображение в битовой форме обычно составляется заранее, для изображения с разрешающей способностью 1200 х 1200 г(р1 на листе в 80 квадратных дюймов нужно 115 млн пикселов.
Так как каждый пиксел состоит из 4 бит, принтеру нужно 55 Мбайт памяти только для хранения изображения в битовой форме, не считая памяти, требующейся для внутренних процессоров, шрифтов и т. п. Это требование делает цветные лазерные принтеры очень дорогими, но зато они очень быстро работают и дают высокое качество печати. К тому же полученные изображения сохраняются на протяжении длительного времени. Четвертый тип принтеров — принтеры с восковыми чернилами.
Они содержат широкую ленту из четырехцветного воска, которая разделяется на отрезки размером с лист бумаги. Тысячи нагревательных элементов растапливают воск, когда бумага проходит под лентой. Воск закрепляется на бумаге в форме пикселов в соответствии с цветовой моделью СУМК. Такие принтеры когда-то были очень популярными, но сейчас их вытеснили другие типы принтеров с более дешевыми расходными материалами. Пятый тип принтеров работает на основе технологии сублимации.
Это слово навевает некие фрейдистские нотки', однако в науке под сублимацией понимается ' Сублимация в психологии означает психический процесс преобразования и перекл~очения энергии влечений на цели социальной деятельности и культурного творчества; термин введен 3. Фрейдом.— Примеч. нерее. 140 Глава 2. Организация компьютерных систем переход твердых веществ в газообразное состояние минуя стадию жидкости. Таким материалом является, например, сухой лед (замороженный углекислый газ). В принтере, работающем на основе процесса сублимации, контейнер с красителями СУМК двигается над термической печатающей головкой, которая содержит тысячи программируемых нагревательных элементов. Красители мгновенно испаряются и впитываются специальной бумагой.
Каждый нагревательный элемент может производить 256 различных температур. Чем выше температура, тем больше красителя осаждается и тем интенсивнее получается цвет. В отличие от всех других цветных принтеров, данный принтер способен воспроизводить цвета практически сплошного спектра, поэтому процедура обработки полутонов не нужна. Процесс сублимации часто используется при изготовлении так называемых моментальных снимков на специальной дорогостоящей бумаге. Телекоммуникационное оборудование Большинство современных компьютеров подключаются к компьютерным сетям, из которых наиболее распространен Интернет.
Для доступа к подобного рода сетям требуется специальное оборудование. В этом разделе рассматриваются принципы работы такого оборудования. Модемы С ростом количества компьютеров в последние годы возникла необходимость связать их между собой. Например, можно связать свой домашний компьютер с компьютером на работе, с поставщиком услуг Интернета или банковской системой. Для обеспечения такой связи часто используется телефонная линия. Однако обычная телефонная линия (равно как и кабель) плохо подходит для передачи компьютерных сигналов, в которых 0 обычно соответствует нулевому напряжению, а 1 — напряжению от 3 до 5 вольт (рис.
2.33, а). Двухуровневые сигналы во время передачи по телефонной линии, которая предназначена для передачи голоса, подвергаются сильным искажениям, ведущим к ошибкам в передаче. Тем не менее синусоидальный сигнал с частотой от 1000 до 2000 Гц, который называется несущим, может передаваться с относительно небольшими искажениями, и это свойство используется при передаче данных в большинстве телекоммуникационных систем. Поскольку форма синусоидальной волны полностью предсказуема, она не несет никакой информации.
Однако изменяя амплитуду, частоту или фазу, можно передавать последовательность нулей и единиц, как показано на рис. 2,33. Этот процесс называется модуляцией. При амплитудной модуляции используются 2 уровня напряжения для О и 1, соответственно (рис. 2.33, б). Если цифровые данные передаются с очень низкой скоростью, то при передаче 1 слышен громкий шум, а при передаче 0 шум отсутствует. При частотной модуляции уровень напряжения не меняется, но частоты несущего сигнала для 1 и 0 различаются (рис.
2.33, в). В этом случае при передаче цифровых данных можно услышать два тона: один из них соответствует О, а другой — 1. Частотную модуляцию иногда называют частотной манипуляцией. Ввод-вывод 141 Время О О 1 О 1 0 0 0 1 0 0 а еВ1 е о. с б х Высокая ! амплитуда ! Низкая ! амплитуда Высокая ', ' Низкая частота « частота -~~ ~/~~ Фазовый переход Рио. 2.33. Последовательная передача двоичного числа 01001011000100 по телефонной линии: двухуровневый сигнал (а); амплитудная модуляция (б); частотная модуляция (в); фазовая модуляция(г] При простой фазовой модуляции амплитуда и частота сохраняются на одном уровне, а фаза несущего сигнала меняется на 180', когда данные меняются с 0 на 1 или с 1 на 0 (рис.
2.33, з). В более сложных системах фазовой модуляции в начале каждого неделимого временного отрезка фаза несущего сигнала резко сдвигается на 45, 135, 225 или 315', чтобы передавать 2 бита за один временной отрезок. Это называется дибитной фазовой кодировкой. Например, сдвиг по фазе на 45' представляет 00, на 135' — 01 и т. д. Существуют системы для передачи трех и более битов за один временной отрезок. Число таких временных интервалов 1то есть число потенциальных изменений сигнала в секунду) называется скоростью в бодах. При передаче двух или более битов за 1 временной отрезок скорость передачи битов будет превышать скорость в бодах.
Отметим, что термины «бод» и «бит» в этом контексте часто путают. Если данные состоят из последовательности 8-разрядных символов, было бы желательно иметь средство связи для передачи 8 бит одновременно, то есть 8 пар проводов. Так как телефонные линии, предназначенные для передачи голоса, обеспечивают только один канал связи, биты должны пересылаться последовательно один за другим (или в группах по два, если используется дибитная кодировка).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
