Страница:
Кто же не помнит "Монаха"! Зрители вжимались в кресла, когда прямо в зал неслась конница или кадило раскачивалось так, что чуть не касалось лица. Эффект присутствия поразительный. В 1991 году советская кинотехника единственный раз в истории удостоилась «Оскара» за достижения в области стереокино…
В то время казалось, что от «Монаха» до массового трехмерного кино и телевидения рукой подать. Однако потребовался немалый срок, чтобы забрезжил свет.
– Главная трудность в том, – объясняет Комар, – что каждый глаз видит предмет двумерным, плоским, но в чуть разных ракурсах. В объемный его превращает мозг. Природа диктует нам принцип трехмерности: надо с помощью камер снять картинку с двух точек, а затем в каждый глаз подать изображение, предназначенное только для него. Для этого используются специальные очки. Широкого применения такая система не получила: не хотят люди надевать сложные оптические приборы».
В чем же, собственно, состоит открытие российских ученых? Они решили отказаться от очков и сделали экран из множества линз, как из чешуек. Теперь на каждого зрителя приходится определенная часть экрана и определенное число линз, обслуживающих именно его. Сидя в своем кресле, зритель попадает в их фокус. Был серьезный недостаток – необходимость сидеть неподвижно. Через несколько лет ученые устранили и его. Нашли оригинальное решение: на экран подается картинка, снятая сразу с восьми ракурсов. Линзовый экран заменили более совершенным голографическим, созданным там же в НИКФИ. В результате всех усовершенствований зритель получил полную свободу. Теперь даже самый непоседливый на своем кресле видит качественную картинку, при этом он плавно «переходит» из одного фокуса в другой.
Подобные системы пытаются сделать и за рубежом. Об одном японском «объемнике» уже говорилось. Созданный же американцами в Кембридже, рассчитан лишь на одного зрителя. А наши уже знают, куда двигаться дальше.
«Я знаю, как ее упростить, – говорит Комар. – Вместо восьми дорогих телекамер можно применить всего две, снимающие картинку с крайних ракурсов, а промежуточные изображения получать с помощью компьютера. Три объектива легко заменяются одним. Все это позволит снизить цену телевизора, сделать его доступным для потребителя».
Принтеры
Сканеры
Сотовая связь
В то время казалось, что от «Монаха» до массового трехмерного кино и телевидения рукой подать. Однако потребовался немалый срок, чтобы забрезжил свет.
– Главная трудность в том, – объясняет Комар, – что каждый глаз видит предмет двумерным, плоским, но в чуть разных ракурсах. В объемный его превращает мозг. Природа диктует нам принцип трехмерности: надо с помощью камер снять картинку с двух точек, а затем в каждый глаз подать изображение, предназначенное только для него. Для этого используются специальные очки. Широкого применения такая система не получила: не хотят люди надевать сложные оптические приборы».
В чем же, собственно, состоит открытие российских ученых? Они решили отказаться от очков и сделали экран из множества линз, как из чешуек. Теперь на каждого зрителя приходится определенная часть экрана и определенное число линз, обслуживающих именно его. Сидя в своем кресле, зритель попадает в их фокус. Был серьезный недостаток – необходимость сидеть неподвижно. Через несколько лет ученые устранили и его. Нашли оригинальное решение: на экран подается картинка, снятая сразу с восьми ракурсов. Линзовый экран заменили более совершенным голографическим, созданным там же в НИКФИ. В результате всех усовершенствований зритель получил полную свободу. Теперь даже самый непоседливый на своем кресле видит качественную картинку, при этом он плавно «переходит» из одного фокуса в другой.
Подобные системы пытаются сделать и за рубежом. Об одном японском «объемнике» уже говорилось. Созданный же американцами в Кембридже, рассчитан лишь на одного зрителя. А наши уже знают, куда двигаться дальше.
«Я знаю, как ее упростить, – говорит Комар. – Вместо восьми дорогих телекамер можно применить всего две, снимающие картинку с крайних ракурсов, а промежуточные изображения получать с помощью компьютера. Три объектива легко заменяются одним. Все это позволит снизить цену телевизора, сделать его доступным для потребителя».
Принтеры
Для распечатки – вывода на бумагу, картон, пленку или на другой материал результатов работы компьютера используют автоматические печатающие устройства – принтеры (от английского print – «печать», «шрифт»).
Весь ассортимент производимых принтеров почти исчерпывается четырьмя принципами работы: принтеры на основе ударных технологий, принтеры на основе электрографических технологий, принтеры на основе струйных технологий, принтеры на основе термических технологий. Остальные способы печати носят узкоспециализированный или экспериментальный характер.
Старейшая технология печати – электрографическая. Первый подобный копировальный аппарат был изобретен еще до Второй мировой войны. Но прошло немало времени, прежде чем на основе этой технологии были созданы принтеры. Принцип их работы заключается в том, что на поверхности светочувствительного узла наводится заряд, соответствующий нужному изображению. Этот заряд притягивает тонерный порошок в соответствующих точках. Затем тонер переносится прямо на бумагу или на промежуточный носитель, с которого уже попадает на бумагу. Тонер буквально припекается к бумаге в специальном нагревателе, чтобы сделать изображение устойчивым.
По способу наведения заряда принтеры этого типа разделяются на лазерные и светодиодные.
Работа лазерных принтеров напоминает процесс ксерокопирования. Разница только в том, что вместо лампы используется тонкий лазерный луч, который попадает на поверхность фотобарабана через зеркальную призму. По мере вращения призмы луч перемешается вдоль барабана, и формируется строка. При повороте барабана происходит смена строк. В результате на поверхности барабана образуются группы электростатических зарядов, соответствующие заданному изображению. Далее тонер подзаряжается и подается на барабан, а изображение переносится на лист бумаги или пленку и закрепляется в электронагревательном устройстве – «печке». Именно поэтому вышедшие из лазерного принтера листы теплые.
Лазерный принтер гарантирует высокое качество печати, работает он быстро и почти бесшумно. Правда, стоимость сменного картриджа, включающего в себя емкость с тонером и сам фотобарабан, довольно высока. Наибольшее распространение получили принтеры, печатающие до 12-16 страниц в минуту, а также более скоростные (20-24 страницы).
Используя тонеры разных цветов, можно получить изображения, похожие на фотографии. Однако скорость цветной печати ниже, а цена одной копии – выше.
В светодиодном принтере есть линейка из большого числа импульсных светодиодов – электрических устройств, излучающих свет. Светодиоды располагаются вдоль поверхности фотобарабана по одному на каждую точку. Сочетание сигналов светодиодов на строке и формирует изображение. Это позволяет уменьшить количество движущихся частей и оптических устройств в конструкции принтера. Качество печати таких принтеров высокое, изображение по краям листа не искажается.
В ударных технологиях между печатающим элементом принтера и бумагой помещается красящая лента – обычно в картридже, оборудованном механизмом перемотки ленты. Печатающий элемент наносит удар по красящей ленте, под действием чего краситель попадает на бумагу.
Принципиально различаются два варианта. Первый – печатающий элемент оформлен в виде готового знака (символа). Он был широко распространен в прошлом, поскольку обеспечивал четкую печать символов текста при высокой скорости. Требования к печати графической информации к устройствам этого типа не предъявлялись; для этой цели использовались графопостроители. По мере расширения сферы применения компьютеров печать готовыми знаками постепенно утратила свои позиции, поскольку при ней невозможно менять размер символов, набор символов ограничен, возможности графической печати минимальны.
Второй вариант – печатающий элемент синтезирует в процессе печати наносимую информацию «на ходу» из точек. Каждая точка образуется ударом иголки. Почти все современные принтеры, использующие ударную технологию, синтезируют изображение из точек. Иголки ударного механизма образуют нечто вроде матрицы. Вот почему такие принтеры у нас называют матричными.
Обычно иголки помещаются в головку, совершающую движения поперек направления подачи бумаги. После того как головка сформирует горизонтальную полосу изображения, бумага подается на ширину, необходимую для печати следующей полосы.
Для увеличения быстродействия ударных принтеров размер матрицы из иголок увеличивают вплоть до ширины листа, при этом сам печатающий узел остается неподвижным. Это так называемые линейно-матричные принтеры.
К достоинствам матричных принтеров относятся небольшие эксплуатационные расходы, высокая устойчивость к внешним условиям, а также возможность печати на толстых и многослойных бумагах. Однако у матричных принтеров ограничены возможности графической печати и минимальные возможности работы с цветом.
В основном такие принтеры применяются в промышленности, транспорте, в финансовом секторе, торговле, коммунальных службах.
Самые распространенные сегодня принтеры основаны на струйной технологии. Здесь измельченный краситель в виде капель распыляется на материал – чаще всего на бумагу. Обычно, как и в матричных принтерах, печатающая головка движется поперек направления подачи носителя, формируя полосу изображения, а затем носитель сдвигается для печати следующей полосы. Однако вместо иголок в головке имеется множество сопел для выбрасывания краски. Если используется только черный (монохромный) картридж, изображение будет черно-белым. Набор цветных картриджей позволяет получать качественное цветное изображение.
В струйной технологии сложились две разновидности, термоструйная, в которой активизация краски и ее выброс происходят под действием нагрева, и пьезоэлектрическая, где выброс краски происходит под давлением, создаваемым колебанием мембраны.
Струйные принтеры дешевле лазерных. Кроме того, по мнению экологов, они «чище», поскольку работают практически бесшумно и выделяют меньше озона – сильного окислителя, вредного для здоровья. Габариты струйного принтера невелики, поэтому его можно легко переносить с одного места на другое. Однако и у струйного принтера есть недостатки: меньшая, по сравнению с лазерным, скорость печати и «чернильницу» приходится часто менять.
В группу «термические технологии печати» собирают принтеры, довольно разные по нюансам технологии и конструкции, для которых принципиально важным является тепловой принцип действия.
При бескрасочной технологии с использованием термочувствительной бумаги изображение формируется путем прямого контакта печатающей головки с бумагой. Нагрев поверхности головки приводит к «окрашиванию» соответствующих точек на бумаге.
Достоинства принтеров бескрасочной термопечати: прекрасная масштабируемость и низкие эксплуатационные расходы. Недостатки принтеров бескрасочной термопечати: ограниченные графические возможности, а также низкая стойкость отпечатка.
При обычном термопереносе краситель находится на ленте подобно тому, как это реализовано в матричных принтерах. Однако перенос его на бумагу происходит не вследствие удара, а под действием нагрева нужных точек поверхности головки. Частным случаем термопереноса является сублимационная печать, при которой краситель возгоняется в газообразное состояние и впитывается в поры на поверхности специальной бумаги, после чего изображение обычно фиксируется (например, наносится защитный слой).
В большинстве случаев на термопереносных принтерах можно при желании печатать на термочувствительной бумаге без использования красителя, хотя эту возможность обычно не афишируют. При этом качество печати получается примерно таким же, как у термического факсимильного аппарата.
В последнее время быстро развивается твердочернильная технология. В этом случае разогретая до плавления краска наносится на промежуточный носитель – печатный барабан, откуда попадает на бумагу.
Достоинства твердочернильной технологии: высокое качество цветопередачи, высокая скорость печати, относительно низкие эксплуатационные расходы. К недостаткам этой технологии надо отнести довольно высокую стоимость. Однако в будущем они должны стать опасным конкурентом лазерным цветным принтерам и по этому показателю.
Весь ассортимент производимых принтеров почти исчерпывается четырьмя принципами работы: принтеры на основе ударных технологий, принтеры на основе электрографических технологий, принтеры на основе струйных технологий, принтеры на основе термических технологий. Остальные способы печати носят узкоспециализированный или экспериментальный характер.
Старейшая технология печати – электрографическая. Первый подобный копировальный аппарат был изобретен еще до Второй мировой войны. Но прошло немало времени, прежде чем на основе этой технологии были созданы принтеры. Принцип их работы заключается в том, что на поверхности светочувствительного узла наводится заряд, соответствующий нужному изображению. Этот заряд притягивает тонерный порошок в соответствующих точках. Затем тонер переносится прямо на бумагу или на промежуточный носитель, с которого уже попадает на бумагу. Тонер буквально припекается к бумаге в специальном нагревателе, чтобы сделать изображение устойчивым.
По способу наведения заряда принтеры этого типа разделяются на лазерные и светодиодные.
Работа лазерных принтеров напоминает процесс ксерокопирования. Разница только в том, что вместо лампы используется тонкий лазерный луч, который попадает на поверхность фотобарабана через зеркальную призму. По мере вращения призмы луч перемешается вдоль барабана, и формируется строка. При повороте барабана происходит смена строк. В результате на поверхности барабана образуются группы электростатических зарядов, соответствующие заданному изображению. Далее тонер подзаряжается и подается на барабан, а изображение переносится на лист бумаги или пленку и закрепляется в электронагревательном устройстве – «печке». Именно поэтому вышедшие из лазерного принтера листы теплые.
Лазерный принтер гарантирует высокое качество печати, работает он быстро и почти бесшумно. Правда, стоимость сменного картриджа, включающего в себя емкость с тонером и сам фотобарабан, довольно высока. Наибольшее распространение получили принтеры, печатающие до 12-16 страниц в минуту, а также более скоростные (20-24 страницы).
Используя тонеры разных цветов, можно получить изображения, похожие на фотографии. Однако скорость цветной печати ниже, а цена одной копии – выше.
В светодиодном принтере есть линейка из большого числа импульсных светодиодов – электрических устройств, излучающих свет. Светодиоды располагаются вдоль поверхности фотобарабана по одному на каждую точку. Сочетание сигналов светодиодов на строке и формирует изображение. Это позволяет уменьшить количество движущихся частей и оптических устройств в конструкции принтера. Качество печати таких принтеров высокое, изображение по краям листа не искажается.
В ударных технологиях между печатающим элементом принтера и бумагой помещается красящая лента – обычно в картридже, оборудованном механизмом перемотки ленты. Печатающий элемент наносит удар по красящей ленте, под действием чего краситель попадает на бумагу.
Принципиально различаются два варианта. Первый – печатающий элемент оформлен в виде готового знака (символа). Он был широко распространен в прошлом, поскольку обеспечивал четкую печать символов текста при высокой скорости. Требования к печати графической информации к устройствам этого типа не предъявлялись; для этой цели использовались графопостроители. По мере расширения сферы применения компьютеров печать готовыми знаками постепенно утратила свои позиции, поскольку при ней невозможно менять размер символов, набор символов ограничен, возможности графической печати минимальны.
Второй вариант – печатающий элемент синтезирует в процессе печати наносимую информацию «на ходу» из точек. Каждая точка образуется ударом иголки. Почти все современные принтеры, использующие ударную технологию, синтезируют изображение из точек. Иголки ударного механизма образуют нечто вроде матрицы. Вот почему такие принтеры у нас называют матричными.
Обычно иголки помещаются в головку, совершающую движения поперек направления подачи бумаги. После того как головка сформирует горизонтальную полосу изображения, бумага подается на ширину, необходимую для печати следующей полосы.
Для увеличения быстродействия ударных принтеров размер матрицы из иголок увеличивают вплоть до ширины листа, при этом сам печатающий узел остается неподвижным. Это так называемые линейно-матричные принтеры.
К достоинствам матричных принтеров относятся небольшие эксплуатационные расходы, высокая устойчивость к внешним условиям, а также возможность печати на толстых и многослойных бумагах. Однако у матричных принтеров ограничены возможности графической печати и минимальные возможности работы с цветом.
В основном такие принтеры применяются в промышленности, транспорте, в финансовом секторе, торговле, коммунальных службах.
Самые распространенные сегодня принтеры основаны на струйной технологии. Здесь измельченный краситель в виде капель распыляется на материал – чаще всего на бумагу. Обычно, как и в матричных принтерах, печатающая головка движется поперек направления подачи носителя, формируя полосу изображения, а затем носитель сдвигается для печати следующей полосы. Однако вместо иголок в головке имеется множество сопел для выбрасывания краски. Если используется только черный (монохромный) картридж, изображение будет черно-белым. Набор цветных картриджей позволяет получать качественное цветное изображение.
В струйной технологии сложились две разновидности, термоструйная, в которой активизация краски и ее выброс происходят под действием нагрева, и пьезоэлектрическая, где выброс краски происходит под давлением, создаваемым колебанием мембраны.
Струйные принтеры дешевле лазерных. Кроме того, по мнению экологов, они «чище», поскольку работают практически бесшумно и выделяют меньше озона – сильного окислителя, вредного для здоровья. Габариты струйного принтера невелики, поэтому его можно легко переносить с одного места на другое. Однако и у струйного принтера есть недостатки: меньшая, по сравнению с лазерным, скорость печати и «чернильницу» приходится часто менять.
В группу «термические технологии печати» собирают принтеры, довольно разные по нюансам технологии и конструкции, для которых принципиально важным является тепловой принцип действия.
При бескрасочной технологии с использованием термочувствительной бумаги изображение формируется путем прямого контакта печатающей головки с бумагой. Нагрев поверхности головки приводит к «окрашиванию» соответствующих точек на бумаге.
Достоинства принтеров бескрасочной термопечати: прекрасная масштабируемость и низкие эксплуатационные расходы. Недостатки принтеров бескрасочной термопечати: ограниченные графические возможности, а также низкая стойкость отпечатка.
При обычном термопереносе краситель находится на ленте подобно тому, как это реализовано в матричных принтерах. Однако перенос его на бумагу происходит не вследствие удара, а под действием нагрева нужных точек поверхности головки. Частным случаем термопереноса является сублимационная печать, при которой краситель возгоняется в газообразное состояние и впитывается в поры на поверхности специальной бумаги, после чего изображение обычно фиксируется (например, наносится защитный слой).
В большинстве случаев на термопереносных принтерах можно при желании печатать на термочувствительной бумаге без использования красителя, хотя эту возможность обычно не афишируют. При этом качество печати получается примерно таким же, как у термического факсимильного аппарата.
В последнее время быстро развивается твердочернильная технология. В этом случае разогретая до плавления краска наносится на промежуточный носитель – печатный барабан, откуда попадает на бумагу.
Достоинства твердочернильной технологии: высокое качество цветопередачи, высокая скорость печати, относительно низкие эксплуатационные расходы. К недостаткам этой технологии надо отнести довольно высокую стоимость. Однако в будущем они должны стать опасным конкурентом лазерным цветным принтерам и по этому показателю.
Сканеры
Сканер – это устройство, служащее для ввода в компьютер графических изображений: текстов, рисунков, слайдов, фотографий, чертежей. В большинстве сканеров для преобразования изображения в цифровую форму применяются светочувствительные элементы на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС).
Сканеры различаются по механизму сканирования. Существуют системы с подвижным зеркалом, когда оригинал неподвижен, имеющие интегрированную сканирующую головку, и системы с подвижным оригиналодержателем, обладающие механически независимой сканирующей частью.
По способу перемещения считывающей головки и изображения относительно друг друга сканеры подразделяются на ручные, рулонные, планшетные и проекционные. Разновидностью проекционных сканеров являются слайдсканеры, предназначенные для сканирования фотопленок. В высококачественной полиграфии используются барабанные сканеры, в которых в качестве светочувствительного элемента используется фотоэлектронный умножитель.
Принцип работы наиболее распространенного однопроходного планшетного сканера состоит в том, что вдоль сканируемого изображения, расположенного на прозрачном неподвижном стекле, движется сканирующая каретка с источником света. Отраженный свет через оптическую систему сканера, состоящую из объектива и зеркал или призмы, попадает на три расположенных параллельно друг другу фоточувствительных полупроводниковых элемента на основе ПЗС, каждый из которых принимает информацию о компонентах изображения.
Используемый в конструкции того или иного сканера источник света в немалой степени влияет на качество получаемого изображения. В настоящее время используются четыре типа источников света.
Ксеноновые газоразрядные лампы отличает чрезвычайно быстрое время включения, высокая стабильность излучения, небольшие размеры и долгий срок службы. Но, с другой стороны, они не очень эффективны с точки зрения соотношения количества потребляемой энергии и интенсивности светового потока, имеют неидеальный спектр, что может вызвать нарушение точности цветопередачи. Кроме того, они требуют высокого напряжения – порядка 2 кВ.
Люминесцентные лампы с горячим катодом обладают наибольшей эффективностью, очень ровным спектром (которым к тому же можно управлять в определенных пределах) и малым временем разогрева (порядка 3-5 секунд). К отрицательным сторонам можно отнести не очень стабильные характеристики, довольно большие габариты, относительно недолгий срок службы (порядка 1000 часов) и необходимость держать лампу постоянно включенной в процессе работы сканера.
Люминесцентные лампы с холодным катодом имеют очень большой срок службы (от 5 до 10 тысяч часов), низкую рабочую температуру, ровный спектр. Конструкция некоторых моделей ламп с холодным катодом оптимизирована для повышения интенсивности светового потока, что негативно отражается на спектральных характеристиках. За перечисленные достоинства приходится расплачиваться довольно большим временем прогрева от 30 секунд до нескольких минут. У этих ламп также более высокое, чем у ламп с горячим катодом, энергопотребление.
Светодиоды обладают очень малыми габаритами, небольшим энергопотреблением и не требуют времени для прогрева. Во многих случаях используются трехцветные светодиоды, с большой частотой меняющие цвет излучаемого света. Однако светодиоды имеют довольно низкую (по сравнению с лампами) интенсивность светового потока, что снижает скорость сканирования и увеличивает уровень шума на изображении. Весьма неравномерный и ограниченный спектр излучения влечет за собой неизбежное ухудшение цветопередачи.
Для сканирования непрозрачных оригиналов и прозрачных пленок, слайдов и негативов существуют планшетные сканеры со слайд-модулем. Еще три-четыре года назад подобные сканеры были довольно дорогими. Относительно высокие цены были оправданы конструктивной сложностью – ведь для сканирования в проходящем свете использовался дополнительный источник света, расположенный над планшетом в специальной крышке и перемещавшийся синхронно с кареткой.
В настоящее время появилось новое поколение недорогих «планшетников» со слайд-модулями, главной отличительной особенностью которых является использование неподвижного источника света для сканирования прозрачных оригиналов. Подобное решение позволяет отказаться от громоздкой и дорогой механической системы, а следовательно, значительно снизить стоимость и повысить надежность.
Конечно, подобное решение не лишено недостатков – для обеспечения необходимой интенсивности светового потока требуется лампа гораздо большей мощности, чем в случае использования подвижного источника света, что, в свою очередь, значительно увеличивает энергопотребление и количество выделяемого при работе тепла. Еще более сложной задачей является необходимость обеспечения стабильного и равномерного освещения области сканирования. Чтобы выполнить данные требования, сохранив при этом приемлемые цены на подобные изделия, необходимо было прийти к некоторому компромиссу.
Здраво рассудив, что подавляющее большинство сканируемых в домашних условиях прозрачных оригиналов составляют 35-миллиметровые негативы и диапозитивы, производители уменьшили максимальный размер сканируемой в проходящем свете области. Меньшую интенсивность светового потока скомпенсировали увеличенным временем экспозиции, принеся в жертву скорость сканирования.
Сканеры различаются по механизму сканирования. Существуют системы с подвижным зеркалом, когда оригинал неподвижен, имеющие интегрированную сканирующую головку, и системы с подвижным оригиналодержателем, обладающие механически независимой сканирующей частью.
По способу перемещения считывающей головки и изображения относительно друг друга сканеры подразделяются на ручные, рулонные, планшетные и проекционные. Разновидностью проекционных сканеров являются слайдсканеры, предназначенные для сканирования фотопленок. В высококачественной полиграфии используются барабанные сканеры, в которых в качестве светочувствительного элемента используется фотоэлектронный умножитель.
Принцип работы наиболее распространенного однопроходного планшетного сканера состоит в том, что вдоль сканируемого изображения, расположенного на прозрачном неподвижном стекле, движется сканирующая каретка с источником света. Отраженный свет через оптическую систему сканера, состоящую из объектива и зеркал или призмы, попадает на три расположенных параллельно друг другу фоточувствительных полупроводниковых элемента на основе ПЗС, каждый из которых принимает информацию о компонентах изображения.
Используемый в конструкции того или иного сканера источник света в немалой степени влияет на качество получаемого изображения. В настоящее время используются четыре типа источников света.
Ксеноновые газоразрядные лампы отличает чрезвычайно быстрое время включения, высокая стабильность излучения, небольшие размеры и долгий срок службы. Но, с другой стороны, они не очень эффективны с точки зрения соотношения количества потребляемой энергии и интенсивности светового потока, имеют неидеальный спектр, что может вызвать нарушение точности цветопередачи. Кроме того, они требуют высокого напряжения – порядка 2 кВ.
Люминесцентные лампы с горячим катодом обладают наибольшей эффективностью, очень ровным спектром (которым к тому же можно управлять в определенных пределах) и малым временем разогрева (порядка 3-5 секунд). К отрицательным сторонам можно отнести не очень стабильные характеристики, довольно большие габариты, относительно недолгий срок службы (порядка 1000 часов) и необходимость держать лампу постоянно включенной в процессе работы сканера.
Люминесцентные лампы с холодным катодом имеют очень большой срок службы (от 5 до 10 тысяч часов), низкую рабочую температуру, ровный спектр. Конструкция некоторых моделей ламп с холодным катодом оптимизирована для повышения интенсивности светового потока, что негативно отражается на спектральных характеристиках. За перечисленные достоинства приходится расплачиваться довольно большим временем прогрева от 30 секунд до нескольких минут. У этих ламп также более высокое, чем у ламп с горячим катодом, энергопотребление.
Светодиоды обладают очень малыми габаритами, небольшим энергопотреблением и не требуют времени для прогрева. Во многих случаях используются трехцветные светодиоды, с большой частотой меняющие цвет излучаемого света. Однако светодиоды имеют довольно низкую (по сравнению с лампами) интенсивность светового потока, что снижает скорость сканирования и увеличивает уровень шума на изображении. Весьма неравномерный и ограниченный спектр излучения влечет за собой неизбежное ухудшение цветопередачи.
Для сканирования непрозрачных оригиналов и прозрачных пленок, слайдов и негативов существуют планшетные сканеры со слайд-модулем. Еще три-четыре года назад подобные сканеры были довольно дорогими. Относительно высокие цены были оправданы конструктивной сложностью – ведь для сканирования в проходящем свете использовался дополнительный источник света, расположенный над планшетом в специальной крышке и перемещавшийся синхронно с кареткой.
В настоящее время появилось новое поколение недорогих «планшетников» со слайд-модулями, главной отличительной особенностью которых является использование неподвижного источника света для сканирования прозрачных оригиналов. Подобное решение позволяет отказаться от громоздкой и дорогой механической системы, а следовательно, значительно снизить стоимость и повысить надежность.
Конечно, подобное решение не лишено недостатков – для обеспечения необходимой интенсивности светового потока требуется лампа гораздо большей мощности, чем в случае использования подвижного источника света, что, в свою очередь, значительно увеличивает энергопотребление и количество выделяемого при работе тепла. Еще более сложной задачей является необходимость обеспечения стабильного и равномерного освещения области сканирования. Чтобы выполнить данные требования, сохранив при этом приемлемые цены на подобные изделия, необходимо было прийти к некоторому компромиссу.
Здраво рассудив, что подавляющее большинство сканируемых в домашних условиях прозрачных оригиналов составляют 35-миллиметровые негативы и диапозитивы, производители уменьшили максимальный размер сканируемой в проходящем свете области. Меньшую интенсивность светового потока скомпенсировали увеличенным временем экспозиции, принеся в жертву скорость сканирования.
Сотовая связь
Оказывается, на вопрос, сколько лет телефону, ответить не так-то просто. Судите сами: принцип трансформирования вибрации мембраны от звуковых волн в электрический сигнал, который подлежит в дальнейшем передаче по проводам на расстояние, открыл французский исследователь Шарль Бурсоль в 1854 году. Позже немецкий естествоиспытатель Иоганн Рейс научился передавать по проводам музыкальные звуки. Но передавать речь все не получалось. Наконец, в 1876 году удача улыбнулась американскому изобретателю Александру Беллу, который догадался, что для передачи речи нужен постоянный ток, и разработал примитивный (но работающий) телефонный аппарат.
Выглядел он ужасно: в центре «натюрморта» находился подковообразный магнит с намотанной на него проволокой – никакой эстетики. Оговоримся, что приоритет Белла – это американская версия истории, но некоторые исследователи ее оспаривают, находя в изобретении «русский след». Впрочем, запатентована технология была именно Беллом, да и словом «телефон» мы обязаны ему. С тех пор телефон начал стремительно меняться и внешне и изнутри. В 1920-е годы это был «колокольчик» со съемным громкоговорителем. В 1937 году телефон обзавелся привычной ныне трубкой и вращающимся диском для набора номера. И прожил в таком виде в СССР и в странах Восточной Европы до конца 1980-х. Советская промышленность никогда не выпускала беспроводные телефоны. Мобильность в пределах собственной квартиры решалась установкой длинного, более десяти метров, витого шнура, позволяющего унести телефон в соседнюю комнату.
В начале 1990-х годов появились беспроводные телефоны с кнопочным набором. Постепенно домашние и офисные аппараты, работающие в диапазоне 50 МГц с радиусом действия в несколько десятков метров, были вытеснены 900-мегагерцевыми аппаратами. Последние обеспечивали более высокую помехозащищенность, некоторую защиту от аппаратов-двойников и радиус действия – до нескольких сот метров от базовой станции. Реальный радиус действия сильно зависел от типа помещения, числа бетонных переборок и прочих препятствий. Однако современные 900-мегагерцевые аппараты позволяют комфортно работать в крупном офисе и многоэтажном здании.
По сути, предками сотовой подвижной связи были радиотелефонные удлинители и различные автономные сети радиосвязи. Кстати, широко известная еще в советские времена радиально-зоновая сеть спецсвязи «Алтай», которой пользовалась тогдашняя государственная элита, обеспечивала подвижность в пределах сот внушительного размера. Поскольку абонентов у этой сети было немного, вопрос об экономии радиочастотного ресурса тогда не стоял. Аналогичные системы связи имелись и в других странах, но это была лишь прелюдия к будущей сотовой связи. Внедрение настоящих сотовых сетей началось лишь после того, как была решена проблема экономии спектра радиочастот и найдены способы определения текущего местоположения подвижных абонентов. Это было необходимо для оптимального направления к ним вызовов и обеспечения непрерывности связи при перемещении абонента из одной соты в другую.
Рождение сотовой связи относят к 1971 году. Именно тогда компания «Bell System» представила в Федеральную комиссию США по связи (FCC) описание архитектуры радиотелефонной связи, которая впоследствии и стала называться сотовой. Но путь от идеи до реального проекта занял довольно долгий срок – коммерческие сотовые сети заработали лишь через десять лет.
Разработка в 1970-х годах сотовых систем и их последующее внедрение в 1980-х годах потребовали решения разнообразных и весьма непростых технических проблем. Одной из серьезнейших было создание небольших по размерам и весу переносных абонентских терминалов. На рубеже 1970-х годов даже передовые по техническим решениям автомобильные терминалы весили немногим менее 15 килограммов. И такое же по назначению устройство надо было реализовать в размерах и весе, приемлемых для удержания одной рукой возле уха. Первыми успехами удалось блеснуть специалистам компании «Motorola» (США).
Один из родоначальников новых направлений телекоммуникаций – Мартин Купер, занимавший в начале 1970-х годов пост вице-президента компании «Motorola». Он первым предложил пути кардинального уменьшения размеров радиотелефона. И вот в 1973 году появился первый сравнительно небольшой радиотелефон, который успешно прошел лабораторные испытания. Мартин Купер сделал с него первый звонок коллеге-конкуренту из «Bell Laboratories». Как свидетельствует сам Купер, он произнес следующие слова: «Представь себе, Джоэл, что я звоню тебе с первого в мире сотового телефона. Он у меня в руках, а я иду по нью-йоркской улице».
В середине 1980-х годов имя Мартина Купера было помещено в Зале Славы беспроводной связи.
Первые системы сотовой связи были аналоговыми и обладали одним серьезным недостатком – несовместимостью систем различных производителей. Это существенно ограничивало возможности перемещения абонентов между странами и даже городами, в которых были развернуты разнотипные системы.
Столь привычные современному пользователю аналоговые сотовые сети начали создаваться в начале 1980-х годов во многих странах Европы на базе унифицированного оборудования стандарта MMT-450 и в США – на базе стандарта AMPS. Именно им в ту пору суждено было принять на себя основную часть подвижных абонентов во всем мире.
В результате европейской инициативы в 1982 году возникла группа экспертов подвижной связи GSM (Group Special Mobile) из 17 европейских администраций связи, которая приступила к разработке нового цифрового стандарта сотовой связи. Многолетние усилия GSM увенчались успехом, и сегодня мы имеем еще одну широко распространенную расшифровку аббревиатуры GSM. Global System for Mobile Communications (глобальная система подвижной связи).
Для решения проблем внедрения и эксплуатации нового стандарта в 1987 году была основана европейская рабочая группа MoU – меморандум понимания сущности совместных соглашений по использованию. Это сообщество партнеров насчитывает к настоящему моменту не одну сотню операторов из почти 100 стран мира. Серьезный подход европейцев к созданию нового стандарта привел к успеху – появлению нынешнего лидера европейской сотовой связи – стандарту GSM, работающего в диапазоне 900 МГц.
«В 1988 году были приняты основные документы и началось освоение производства оборудования для сервисных систем этого стандарта, – пишет в журнале «Радио» А. Голышев. – А в 1991 году первые сети GSM уже стали практически эксплуатироваться. До сих пор процесс создания этого стандарта может считаться образцом совместного решения сложных технических и организационных задач большой группой стран. Разработанные в рамках GSM системные и технические решения широко используются в настоящее время при создании перспективных цифровых систем сотовой связи, в том числе и на базе других технологий. В первую очередь, к таким решениям относится построение сетей GSM на принципах интеллектуальных сетей, применение модели открытых систем, внедрение новых эффективных моделей повторного использования частот и т п.».
В стандарте используется многостанционный доступ с временным разделением каналов (TDMA), функционирующий в диапазоне частот 890…915 МГц (по линии «вверх») и 935…960 МГц (по линии «вниз») с шириной полосы канала 200 кГц. Помимо каналов трафика присутствуют также каналы управления. Таким образом, в одном физическом радиоканале в GSM реализовано восемь логических каналов связи, каждым из которых может пользоваться отдельный абонент.
Одна базовая станция может поддерживать максимально 16-20 радиоканалов. Максимальная скорость передачи данных в системе – 9,6 Кбит в секунду.
В стандарте GSM применяется так называемая спектрально-эффективная гауссовская частотная манипуляция с минимальным частотным сдвигом. Для защиты от ошибок в радиоканалах системы GSM используется сверточное и блочное кодирование с перемежением.
Сверточное кодирование борется с одиночными ошибками, перемежение позволяет преобразовать групповые ошибки в одиночные, а блочное кодирование освобождает от оставшихся нескорректированных ошибок. Повышение эффективности кодирования и перемежения при малой скорости перемещения абонентских терминалов достигается медленным переключением рабочих частот в процессе сеанса связи со скоростью 217 скачков в секунду.
Для высокой степени безопасности передачи сообщений осуществляется их дополнительное шифрование по алгоритму с открытым ключом.
«Функциональный состав системы вполне традиционный, – отмечает А. Голышев, – она состоит из центра коммутации, центра управления и обслуживания, базовых станций и абонентских терминалов.
Центр коммутации обслуживает группу ячеек (сот), в каждой из которых находится базовая станция (отдельные группы базовых станций управляются специализированным контроллером), обеспечивая все виды соединений, в которых нуждается абонентская подвижная станция, а также "эстафетную передачу" при движении абонента (из соты в соту) и переключение радиоканалов при появлении помех или неисправностей. Центр коммутации непрерывно отслеживает местонахождение подвижных станций, сохраняя эту информацию в специальных защищенных базах данных. Это позволяет осуществлять обслуживание (роуминг) пользователей других сетей данного стандарта (принадлежащих другим операторам)…
Выглядел он ужасно: в центре «натюрморта» находился подковообразный магнит с намотанной на него проволокой – никакой эстетики. Оговоримся, что приоритет Белла – это американская версия истории, но некоторые исследователи ее оспаривают, находя в изобретении «русский след». Впрочем, запатентована технология была именно Беллом, да и словом «телефон» мы обязаны ему. С тех пор телефон начал стремительно меняться и внешне и изнутри. В 1920-е годы это был «колокольчик» со съемным громкоговорителем. В 1937 году телефон обзавелся привычной ныне трубкой и вращающимся диском для набора номера. И прожил в таком виде в СССР и в странах Восточной Европы до конца 1980-х. Советская промышленность никогда не выпускала беспроводные телефоны. Мобильность в пределах собственной квартиры решалась установкой длинного, более десяти метров, витого шнура, позволяющего унести телефон в соседнюю комнату.
В начале 1990-х годов появились беспроводные телефоны с кнопочным набором. Постепенно домашние и офисные аппараты, работающие в диапазоне 50 МГц с радиусом действия в несколько десятков метров, были вытеснены 900-мегагерцевыми аппаратами. Последние обеспечивали более высокую помехозащищенность, некоторую защиту от аппаратов-двойников и радиус действия – до нескольких сот метров от базовой станции. Реальный радиус действия сильно зависел от типа помещения, числа бетонных переборок и прочих препятствий. Однако современные 900-мегагерцевые аппараты позволяют комфортно работать в крупном офисе и многоэтажном здании.
По сути, предками сотовой подвижной связи были радиотелефонные удлинители и различные автономные сети радиосвязи. Кстати, широко известная еще в советские времена радиально-зоновая сеть спецсвязи «Алтай», которой пользовалась тогдашняя государственная элита, обеспечивала подвижность в пределах сот внушительного размера. Поскольку абонентов у этой сети было немного, вопрос об экономии радиочастотного ресурса тогда не стоял. Аналогичные системы связи имелись и в других странах, но это была лишь прелюдия к будущей сотовой связи. Внедрение настоящих сотовых сетей началось лишь после того, как была решена проблема экономии спектра радиочастот и найдены способы определения текущего местоположения подвижных абонентов. Это было необходимо для оптимального направления к ним вызовов и обеспечения непрерывности связи при перемещении абонента из одной соты в другую.
Рождение сотовой связи относят к 1971 году. Именно тогда компания «Bell System» представила в Федеральную комиссию США по связи (FCC) описание архитектуры радиотелефонной связи, которая впоследствии и стала называться сотовой. Но путь от идеи до реального проекта занял довольно долгий срок – коммерческие сотовые сети заработали лишь через десять лет.
Разработка в 1970-х годах сотовых систем и их последующее внедрение в 1980-х годах потребовали решения разнообразных и весьма непростых технических проблем. Одной из серьезнейших было создание небольших по размерам и весу переносных абонентских терминалов. На рубеже 1970-х годов даже передовые по техническим решениям автомобильные терминалы весили немногим менее 15 килограммов. И такое же по назначению устройство надо было реализовать в размерах и весе, приемлемых для удержания одной рукой возле уха. Первыми успехами удалось блеснуть специалистам компании «Motorola» (США).
Один из родоначальников новых направлений телекоммуникаций – Мартин Купер, занимавший в начале 1970-х годов пост вице-президента компании «Motorola». Он первым предложил пути кардинального уменьшения размеров радиотелефона. И вот в 1973 году появился первый сравнительно небольшой радиотелефон, который успешно прошел лабораторные испытания. Мартин Купер сделал с него первый звонок коллеге-конкуренту из «Bell Laboratories». Как свидетельствует сам Купер, он произнес следующие слова: «Представь себе, Джоэл, что я звоню тебе с первого в мире сотового телефона. Он у меня в руках, а я иду по нью-йоркской улице».
В середине 1980-х годов имя Мартина Купера было помещено в Зале Славы беспроводной связи.
Первые системы сотовой связи были аналоговыми и обладали одним серьезным недостатком – несовместимостью систем различных производителей. Это существенно ограничивало возможности перемещения абонентов между странами и даже городами, в которых были развернуты разнотипные системы.
Столь привычные современному пользователю аналоговые сотовые сети начали создаваться в начале 1980-х годов во многих странах Европы на базе унифицированного оборудования стандарта MMT-450 и в США – на базе стандарта AMPS. Именно им в ту пору суждено было принять на себя основную часть подвижных абонентов во всем мире.
В результате европейской инициативы в 1982 году возникла группа экспертов подвижной связи GSM (Group Special Mobile) из 17 европейских администраций связи, которая приступила к разработке нового цифрового стандарта сотовой связи. Многолетние усилия GSM увенчались успехом, и сегодня мы имеем еще одну широко распространенную расшифровку аббревиатуры GSM. Global System for Mobile Communications (глобальная система подвижной связи).
Для решения проблем внедрения и эксплуатации нового стандарта в 1987 году была основана европейская рабочая группа MoU – меморандум понимания сущности совместных соглашений по использованию. Это сообщество партнеров насчитывает к настоящему моменту не одну сотню операторов из почти 100 стран мира. Серьезный подход европейцев к созданию нового стандарта привел к успеху – появлению нынешнего лидера европейской сотовой связи – стандарту GSM, работающего в диапазоне 900 МГц.
«В 1988 году были приняты основные документы и началось освоение производства оборудования для сервисных систем этого стандарта, – пишет в журнале «Радио» А. Голышев. – А в 1991 году первые сети GSM уже стали практически эксплуатироваться. До сих пор процесс создания этого стандарта может считаться образцом совместного решения сложных технических и организационных задач большой группой стран. Разработанные в рамках GSM системные и технические решения широко используются в настоящее время при создании перспективных цифровых систем сотовой связи, в том числе и на базе других технологий. В первую очередь, к таким решениям относится построение сетей GSM на принципах интеллектуальных сетей, применение модели открытых систем, внедрение новых эффективных моделей повторного использования частот и т п.».
В стандарте используется многостанционный доступ с временным разделением каналов (TDMA), функционирующий в диапазоне частот 890…915 МГц (по линии «вверх») и 935…960 МГц (по линии «вниз») с шириной полосы канала 200 кГц. Помимо каналов трафика присутствуют также каналы управления. Таким образом, в одном физическом радиоканале в GSM реализовано восемь логических каналов связи, каждым из которых может пользоваться отдельный абонент.
Одна базовая станция может поддерживать максимально 16-20 радиоканалов. Максимальная скорость передачи данных в системе – 9,6 Кбит в секунду.
В стандарте GSM применяется так называемая спектрально-эффективная гауссовская частотная манипуляция с минимальным частотным сдвигом. Для защиты от ошибок в радиоканалах системы GSM используется сверточное и блочное кодирование с перемежением.
Сверточное кодирование борется с одиночными ошибками, перемежение позволяет преобразовать групповые ошибки в одиночные, а блочное кодирование освобождает от оставшихся нескорректированных ошибок. Повышение эффективности кодирования и перемежения при малой скорости перемещения абонентских терминалов достигается медленным переключением рабочих частот в процессе сеанса связи со скоростью 217 скачков в секунду.
Для высокой степени безопасности передачи сообщений осуществляется их дополнительное шифрование по алгоритму с открытым ключом.
«Функциональный состав системы вполне традиционный, – отмечает А. Голышев, – она состоит из центра коммутации, центра управления и обслуживания, базовых станций и абонентских терминалов.
Центр коммутации обслуживает группу ячеек (сот), в каждой из которых находится базовая станция (отдельные группы базовых станций управляются специализированным контроллером), обеспечивая все виды соединений, в которых нуждается абонентская подвижная станция, а также "эстафетную передачу" при движении абонента (из соты в соту) и переключение радиоканалов при появлении помех или неисправностей. Центр коммутации непрерывно отслеживает местонахождение подвижных станций, сохраняя эту информацию в специальных защищенных базах данных. Это позволяет осуществлять обслуживание (роуминг) пользователей других сетей данного стандарта (принадлежащих другим операторам)…