ГЛАВНАЯ Визы Виза в Грецию Виза в Грецию для россиян в 2016 году: нужна ли, как сделать

Основные характеристики дигитайзеров. Лекции Принцип действия дигитайзера (электронных планшетов) Как работает дигитайзер

02.05.2023

Дигитайзеры 2

Общий принцип работы дигитайзеров 2

Графические планшеты 3

Курсоры 6

Гибкие планшетные дигитайзеры 6

Чувствительные к нажиму дигитайзеры 8

Но кроме этого, есть и другие технологии трехмерного сканирования: 11

Лазерные 14

Механические 14

Как выбрать дигитайзер? 15

Драйверы 15

Указующее устройство 16

Эргономика 16

Параметры дигитайзеров 17

Раздел II. Современные дигитайзеры 18

Таблица сравнения современных дигитайзеров 18

Гибкие дигитайзеры 18

Планшетные дигитайзеры формата А3 18

Планшетные дигитайзеры большого формата 19

Обзор современных дигитайзеров 20

Планшетные дигитайзеры 20

Дигитайзеры широкоформатные 23

Дигитайзеры

Дигитайзер (digitizer) - это кодирующее устройство, обеспечивающее ввод двумерного (в том числе и полутонового) или трехмерного (3D дигитайзеры) изображения в компьютер в виде растровой таблицы. С помощью специального программного обеспечения он позволяет преобразовывать движение руки оператора в формат векторной графики. Название происходит от английского словаdigitize– оцифровывать, то есть переводить аналоговую информацию в цифровой вид. Дигитайзер является типичным внешним специализированным устройством графического ввода.

Дигитайзер предназначен для профессиональных графических работ. Первоначально дигитайзер был разработан для приложений систем автоматизированного проектирования, так как в этом случае необходимо определять и задавать точное значение координат большого количества точек. В отличие от мыши дигитайзер способен точно определять и обрабатывать абсолютные координаты.

Задача получения 3D-моделей реальных объектов стоит перед промышленными дизайнерами, инженерами, художниками, аниматорами, разработчиками игровых приложений. Измерение геометрии сложных пространственных форм является основныме требованием для современных производителей технологической оснастки.

Общий принцип работы дигитайзеров

Принцип действия дигитайзера основан на фиксации местоположения курсора с помощью встроенной в планшет сетки. Сетка состоит из проволочных или печатных проводников с довольно большим расстоянием между соседними проводниками (от 3 до 6мм). Механизм регистрации позволяет получить шаг считывания информации намного меньше шага сетки (до 100 линий на мм). Шаг считывания информации называется разрешением дигитайзера. По технологии изготовления дигитайзеры делятся на два типа: электростатические (ЭС) и электромагнитные (ЭМ). В первом типе регистрируется локальное изменение электрического потенциала сетки под курсором. Во втором типе курсор излучает электромагнитные волны, а сетка служит приемником. Фирма Wacom создала технологию на основе электромагнитного резонанса, когда сетка излучает, а курсор отражает сигнал. Но в обоих случаях приемником является сетка. Следует отметить, что в работе ЭМ планшетов возможны помехи со стороны излучающих устройств, в частности мониторов. Независимо от принципа регистрации существует погрешность в определении координат курсора, именуемая точностью дигитайзера. Эта величина зависит от типа дигитайзера и от конструкции его составляющих. На нее влияет неидеальность регистрирующей сетки планшета, способность воспроизводить координаты неподвижного курсора (повторяемость), устойчивость к разным температурным условиям (стабильность), качество курсора, помехозащищенность и проч. Точность существующих планшетов колеблется в пределах от 0.005 дюйма до 0.03 дюйма. В среднем точность электромагнитных дигитайзеров выше по сравнению с электростатическими. Шаг считывания регистрирующей сетки является физическим пределом разрешения дигитайзера. Мы говорим о пределе разрешения, потому что следует различать разрешение как характеристику прибора и программно-задаваемое разрешение, что есть переменная величина в настройке дигитайзера.

В спецификации на изделие всегда указываются обе характеристики - и предел разрешения, и точность.

На результат работы также влияет точность действий оператора. В среднем хороший оператор вносит погрешность не более 0.004 дюйма. Требования к природным качествам такого человека очень высокие.

Основные области применения дигитайзеров:

Мультипликация

Оцифровывание географических карт для работы с географическими информационными системами (ГИС)

Инженерное проектирование, создание прототипов и обратный инжениринг

Научная визуализация

Примечание: Обычно процесс обработки изображения дигитайзеров называют сканированием (Не путать со сканером!). Простейшим дигитайзером является графический планшет.

Современный технический рынок изобилует разными видами гаджетов и электронного оборудования. Выбор покупателей, главным образом, зависит от цели использования устройств. Еще в 70-е годы прошлого столетия в коммерческой сфере появилось чудо техники - дигитайзер. Что это такое и для чего он нужен, сегодня знает, увы, далеко не каждый. Попробуем разобраться.

Об устройстве

Отбросив вычурные технические термины, дигитайзер можно определить как преобразующий готовое, бумажное или в цифровой формат. Но не стоит путать его с привычным сканером.

Дигитайзер состоит из сенсорного экрана (собственно планшета) и рисующего прибора (пера, стилуса, курсора и пр.). Работу на таком устройстве можно уместить в два действия:

размещение изображения на экране;
фиксация координат пера или курсора по планшету.

В случае с анимацией, необходимо лишь профессиональное владение стилусом.

Типы

Технология ввода в дигитайзерах различна. В этой связи выделяют пять типов устройств:

Акустические. Это одни из первых графических планшетов. Рисующее перо генерировало так называемые звуковые искры, которые улавливали микрофоны экрана. Таким образом, устройство определяло координаты информации. Существенным недостатком работы с планшетом было то, что ввод информации необходимо было делать в абсолютной тишине, так как акустические помехи могли испортить картинку. Данный тип дигитайзеров известен производством ряда устройств под общим названием Spark Tablet.
Электромагнитные. Устройство таких планшетов было немного проще и производительнее предшествующих моделей. Под поверхностью экрана проходила проволочная сетка, излучающая слабые электромагнитные сигналы. Перо улавливало их, и так происходила фиксация его местоположения. К этой категории устройств относятся RAND Tablet, появившиеся еще в 1964 году.
Пассивный курсор. Использовался все тот же принцип электромагнитной индукции, только в этих устройствах проволочная сетка и передавала сигналы, и принимала их. Ввод информации происходил при нажиме пера и бесконтактным путем. Рисующий прибор не требовал питания. Это был технический прорыв. Примером такого устройства может быть графический планшет Wacom.
Активный курсор. В этом устройстве перемещен в перо. Соответственно, ему необходимо питание. Электрические сигналы давали более четкое изображение, чем электромагнитные. Данную категорию устройств представляла компания FinePoint Innovations.
Сенсорный дигитайзер - это современные устройства. Под поверхностью экрана в них находятся координатные провода. Они разделены тонким изолятором. Под давлением на стилус меняется проводимость. Чувствительный экран восприимчив и к координатам, и к силе нажима рисующего прибора. Некоторые системы позволяют отцифровывать трехмерные объекты.

Разумеется, акцент необходимо сделать на характеристике сенсорных устройств. По типу сканирования информации различают ультразвуковой, магнитный и лазерный сенсорный экран-дигитайзер. Первый является менее точным и надежным, так как скорость звука здесь напрямую зависит от температуры, давления воздуха и прочих окружающих явлений.

Магнитные дигитайзеры более точны, но чувствительны к металлическим предметам, находящимся рядом (стульям, компьютерам, различному оборудованию). Такие помехи могут вызвать искажение картинки.

И, наконец, лазерные дигитайзеры являются самыми точными, но дорогими сегодня. Однако и эти устройства имеют ряд ограничений. На них невозможна оцифровка предметов с отражающей, яркой или вогнутой поверхностью.

Кроме того, сегодня на техническом рынке можно встретить жесткие и гибкие дигитайзеры. Последние были презентованы еще в 1994 году. Они более легкие, компактные при транспортировке. Блоки питания в них могут быть как встроенными, так и внешними.

Выбор

Важно помнить, выбирая такое серьезное и недешевое устройство, которое сразу должно соответствовать индивидуальным требованиям пользователя. Необходимо, чтобы внешняя надежность соответствовала внутренним характеристикам. Качественные драйвера, поддержка необходимого программного обеспечения и удобный указующий прибор - вот те три кита, на которых должен базироваться выбор покупателя. Современными компаниями-лидерами по производству дигитайзеров на техническом рынке являются Genius. Hitachi, CalComp, Wacom. Они создают графические планшеты с различным интерфейсом, операционной системой, диагональю.

Отдельно стоит поговорить об указующих приборах.

Курсоры

Сегодня указующие (или рисующие) приборы представлены двумя видами: курсорами и перьями. Первые пользуются особой популярностью. В зависимости от модели, они могут иметь 4, 8, 12 или 16 кнопок. Однако некоторые производители (например, One Graphics) добавляют еще одну кнопку - «самую главную». Но, как показывает практика, чем проще устройство, тем оно удобнее, надежнее и популярнее среди пользователей. Поэтому приборы с четырьмя кнопками имеют больший успех по сравнению со своими прогрессивными собратьями. Такие модели принадлежат компании CalComp.

Как утверждают специалисты, выбор курсора должен быть связан не только с легкостью управления и количеством кнопок, но и соотноситься с используемыми программами. В данном случае уместно говорить о AutoCAD.

Перья

Эти приборы считаются более удобными и чувствительными. Они предусматривают всего одну, две или три кнопки и реагируют на нажим руки. Перья - идеальные рисующие средства для художников и аниматоров. Степень давления на перо проявляется в изменении толщины линии, цвета, оттенка. Освоив такую хитрость, пользователь может имитировать рисование акварелью, масляными красками или темперой. Однако для реализации таких шедевров необходимы специальные программы.

Выбор перьев определяется субъективно. Некоторым пользователям по душе приборы, которые предлагает графический планшет Wacom. Они относительно тонкие и легкие. Другим же по вкусу тяжелые и сбалансированные фирменные перья Kurta.

Все указующие приборы могут быть проводными и беспроводными. Последние требуют питания от батареек, а потому являются более тяжелыми. Успешной попыткой исправить этот недостаток стали модели с внешним питанием.

Однако не стоит забывать о пассивных перьях от производителя Wacom, которые являются принимающим, а не отдающим элементом. Правда, эти приборы менее чувствительны к нажиму.

Вопросы потребителей

Нетрудно оценить спектр возможностей, которыми обладает дигитайзер. Что это такое и для чего он нужен - основные вопросы потребителей. Его основным предназначением являются профессиональные графические работы там, где требуется преобразование движений руки оператора в цифровую графику. Поэтому весьма просто определить аудиторию спроса. Это дизайнеры, компьютерные художники, аниматоры, архитекторы, которым необходимо автоматизированное проектирование. Однако еще в прошлом веке планшет-дигитайзер широко использовали в коммерции. Сегодня эта сфера может касаться недвижимости, транспорта и т. п.

Есть еще вопросы, которые часто задают покупатели: "Что позволяют делать плоттеры и дигитайзеры и почему очень часто их приобретают вместе?" Здесь можно провести аналогию со сканером и принтером. Если дигитайзер принимает и оцифровывает информацию, после чего пользователь может с помощью определенных программ внести коррективы в изображение на компьютере, то плоттеры являются своего рода принтерами. Они выводят информацию из цифрового формата в готовый, бумажный. Эти устройства также различаются по типам, характеристикам и пр.

Резюме

Легкое, понятное и доступное каждому управление - пожалуй, самая важная черта, которой обладает дигитайзер. Что это такое и для чего нужен, мы узнали. Ясно, что аналогов таким устройствам пока не найти. Конечно, можно использовать обычные сканеры. Однако для профессионального трехмерного проектирования самыми идеальными остаются дигитайзеры.

Дигитайзер (Digitazer), или графический планшет , - устройство для оцифровки графических изображений, позволяющее преобразовывать в векторный формат изображение, полученное в результате движения руки оператора.

Дигитайзеры используются в системах автоматизированного проектирования (САПР) для ввода в компьютер графической информации в виде чертежей и рисунков: проектировщик водит пером-курсором по планшету, а изображение фиксируется в виде графического файла.

Дигитайзер состоит из двух элементов: основания (планшета) и устройства указания (пера или курсора), пере мещаемого по поверхности основания, как показано на рис. 6.14. При нажатии на кнопку курсора его положение на поверхности планшета фиксируется и координаты передаются в компьютер.

Рис. 6.14. Дигитайзер с планшетом и курсором.

Принцип действия дигитайзера основан на регистрации местоположения курсора с помощью встроенной в планшет сетки, состоящей из печатных проводников с шагом между соседними проводниками от 3 до 6 мм. Механизм регистрации обеспечивает получение высокого разрешения дигитайзера, определяемого шагом считывания информации, достигающим до 100 линий на миллиметр. Скорость обмена дигитайзера с компьютером зависит от оператора и достигает 100-200 точек в секунду.

Дигитайзеры подразделяются на электростатические и электромагнитные в зависимости от механизма определения местоположения устройства указания.

В электростатических дигитайзерах регистрируется локальное изменение электростатического потенциала сетки под курсором.

В электромагнитных дигитайзерах курсор является источником излучения электромагнитного сигнала, воспринимаемого сеткой, что делает дигитайзеры этого типа чувствительными к помехам, создаваемым внешними источниками, например мониторами.

Графические планшеты дигитайзеров выполняются на твердой (планшетные дигитайзеры) и гибкой основах (гибкие дигитайзеры). Дигитайзеры на гибкой основе имеют меньший вес, более компактны, удобны при транспортировке и более дешевые.

Размеры рабочего поля планшетов от (6 х 80)"до (44 х 62)". Погрешность в определении координат устройства регистрации 0,1-0,7 мм, причем в среднем погрешность электромагнитных дигитайзеров меньше, чем электростатических.

Устройства указания в дигитайзерах выполняются в виде курсора или пера.

Перо представляет собой указку, снабженную одной, двумя или тремя кнопками. Существуют перья, определяющие усилие, с которым наконечник пера прижимается к планшету, и имеющие 256 градаций степени нажима. От степени нажима зависит толщина линии, цвет в палитре и его оттенок. Для реализации художественных возможностей необходимо программное обеспечение типа Adobe Photoshop, Aldus PhotoStyler, Autodesk Animator Pro, CorelDRAW и др.

Курсоры применяются в основном проектировщиками в САПР. Они выполняются 4-, 8-, 12-, 16-клавишными. Обычно используются от двух до четырех клавишей, остальные программируются в программах-приложениях, например в Autocad. Одним из лучших считается 4-кнопочный курсор фирмы CalComp.

Признанным лидером по продажам дигитайзеров на российском рынке является фирма Wacom.

Контрольные вопросы

1. Дайте характеристику известным конструктивным вариантам цифровых камер.

2. Раскройте принципы действия камер различных конструкций.

3. Какими характеристиками обладают цифровые камеры?

4. Опишите назначение и состав дигитайзеров.

5. Дайте сравнительный анализ электростатических и электромагнитных дигитайзеров.

Реферат на тему:

ДИГИТАЙЗЕРЫ

Выполнил:Пуршев.Д

Алатырь 2009 г.

Дигитайзер - это устройство ввода графической информации, имеющее пока сравнительно узкое применение для некоторых специальных целей. Свое название дигитайзеры получили от английского digit - цифра. То есть по-русски их можно назвать просто "оцифровыватели".

Впрочем, есть и более благозвучное название - аналого-цифровые преобразователи.

Дигитайзерпредназначен для профессиональных графических работ. С помощью специального программного обеспечения он позволяет преобразовывать движение руки оператора в формат векторной графики. Первоначально дигитайзер был разработан для приложений систем автоматизированного проектирования, так как в этом случае необходимо определять и задавать точное значение координат большого количества точек. В отличие от мыши дигитайзер способен точно определять и обрабатывать абсолютные координаты.

Дигитайзер состоит из специального планшета являющегося рабочей поверхностью и, кроме этого, выполняющего разнообразные функции управления соответствующим программным обеспечением, и светового пера или, чаще, кругового курсора, являющихся устройствами ввода информации.

Одной из разновидностей дигитайзера является графический или рисовальный планшет. Он представляет собой панель, под которой расположена электромагнитная решетка. Если провести по его поверхности специальным пером, то на экране монитора появится штрих. В планшете реализован принцип абсолютного позиционирования: изображение, нарисованное в левом нижнем угла планшета, появится в левом нижнем углу экрана монитора. Обычно рисовальные планшеты имеют размеры коврика для мыши, но рабочая поверхность несколько меньше.

Имеются планшеты, обладающие чувствительностью к нажиму, с помощью которых, регулируя нажим, можно получать на экране линии различной толщины.

Специальная пластмассовая пленка, прилагаемая к планшету, позволяет копировать подложенные под нее изображения на бумажных оригиналах. Планшеты подключаются к последовательному порту персонального компьютера.

Графический планшет может иметь различные форматы: от А2 - для профессиональной деятельности и меньше - для более простых работ.

ТЕХНОЛОГИЯ

Основная идея работы практически всех графических планшетов довольно проста: есть перо (или мышь), есть рабочая область, состоящая из специальной отслеживающей плоской антенны (которая располагается под поверхностью планшета), она и регистрирует и передает положение указателя на компьютер.

По технологии изготовления дигитайзеры делятся на два типа:

электростатические (ЭС) и электромагнитные (ЭМ). В первом случае регистрируется локальное изменение электрического потенциала сетки под курсором. Во втором - курсор излучает электромагнитные волны, а сетка служит приемником. Фирма Wacom создала технологию на основе электромагнитного резонанса, когда сетка излучает, а курсор отражает сигнал. Но в обоих случаях приемником является сетка. Следует отметить, что при работе ЭМ-планшетов возможны помехи со стороны излучающих устройств, в частности мониторов.

При использовании электромагнитного резонанса излучающим (активным) устройством является сам дигитайзер. Перо отражает волны, а дигитайзер анализирует это отражение, для того чтобы установить координаты пера в данный момент. Поэтому перо или курсор не имеют ни батарей, ни шнура, подающего напряжение на микросхемы внутри курсора, их там просто нет. При использовании же активного курсора именно он излучает волны, сообщая таким образом дигитайзеру о своем местоположении. В этом случае либо батареи,

либо провод являются его неотъемлемым атрибутом. Но, независимо от системы, в обоих случаях информация о положении курсора относительно сетки,

встроенной в поверхность дигитайзера, преобразуется в компьютере так, что мы получаем данные о точном положении курсора.

Антенна для определения положения пера является ни чем иным, как проволочной сеткой с малой стороной элементарной ячейки (всего несколько миллиметров). После определения местонахождения источника сигнала (пера/мыши) процессор планшета считывает дополнительную информацию о силе нажатия, угле наклона и состоянии кнопок. Минимальное расстояние, которое может зарегистрировать антенна, определяет разрешающую способность (она намного больше, чем у обыкновенной мыши).

Ввиду многих причин (не идеальная работа сетки, перепады температур, фон от других устройств) есть некоторая погрешность в определении места, где находится указатель, которая может доходить до 1/10 миллиметра.

Особенностями планшетов является способность передавать координаты в двух режимах - относительной (независимо от начального положения в рабочей области) и абсолютной (привязка к началу координат) адресации. У планшетов жестко заданы стороны области рисования, то есть верх всегда будет верхом, как ни крути основание.

В самых совершенных и дорогих дигитайзерах ввод информации происходит без специальных перьев или прицелов, так как рабочая поверхность планшета обладает " тактильной чувствительностью ", основанной на использовании пьезоэлектрического эффекта. При нажатии на точку, расположенную в приделах рабочей поверхности планшета, под которой проложена сетка из тончайших проводников, на пластине пьезоэлектрика возникает разность потенциалов. Координаты этой точки обнаруживаются программой-драйвером, сканирующей сетку проводников. Эта программа выполнит отображение точки на экран монитора. Пьезоэлектрические дигитайзеры позволяют чертить на рабочей поверхности планшета, словно на обычной чертежной доске, и таким образом вводить даже несуществующие изображения. При этом графическая информация вводится с разрешением 400 dpi.

Питание для дигитайзера подается со встроенного или внешнего блока питания. Для некоторых моделей - от последовательного порта.

Графический планшет имеет 2 наиболее важных параметра - размер рабочей поверхности и разрешающая способность.

Точный размер рабочей площади планшета обычно указывается в дюймах (один дюйм - примерно 2,5 см) - например, 6х8 дюймов (15х21 см). Кстати, это тот размер, с которого стоит начинать при выборе графического планшета.

Теперь - о разрешающей способности. Поскольку при работе с графическим планшетом вам придется иметь дело не столько с точечным изображением, сколько с отдельными линиями, то и разрешающая способность планшета будет выражаться не в точках, а в линиях на дюйм (Ipi).

Необходимая величина для среднего пользователя - в районе 100 Ipi, ну а современные планшеты поддерживают до 2540 Ipi.

Перо. Его самые важные качества - легкость и возможности управления. Понятно, что чем легче “компьютерное перо”, тем легче с ним работать. Вот почему фактор веса для нас, поклонников эргономичности, весьма важен.

Самые легкие - перья, не содержащие внутри себя дополнительных элементов питания. Такие перья практически не отличаются “на ощупь” от обычной ручки. На ряде старых моделей графических планшетов встречаются перья с аккумуляторами и батарейками - это куда менее выгодный выбор. Кстати, технология, применяемая в “безбатареечных” перьях, создана и запатентована крупнейшим производителем графических планшетов - Wacom. И именно такими перьями комплектуется вся их продукция.

Помимо легкости, каждое перо должно быть снабжено и еще кое-чем. Например, специальными кнопочками (обычно их три), с помощью которых регулируются параметры рисуемой линии.

Наконец, последний параметр - чувствительность пера к нажатию. Степень этой чувствительности у разных производителей и на разных моделях планшетов различна - от 128 до 1024 уровней нажатия. Стандартная же величина - 256 уровней, и этого более чем достаточно - реально вы вряд ли будете использовать больше трех-четырех десятков видов нажатия.

Классификация дигитайзеров по области применения:

Размер рабочего поля простейших дигитайзеров, как правило, 4х5 или 4х6 дюймов а функциональные возможности сильно ограничены. Дигитайзеры начального уровня имеют невысокую точность (разрешение до 1000 dpi), малое количество градаций нажатия (256 или меньше), и нечувствительны к наклону. Кроме того, недорогие дигитайзеры не позволяют подключать дополнительные инструменты для расширения своих возможностей.

Соответственно, цена их невысока и находится в пределах 40-120$

Дигитайзеры, предназначенные для рисования, ретуширования, подготовки макетов, выпускаются разных размеров (от А6 до А3). Высокая точность (разрешение более 2000 dpi) и большое количество градаций нажатия (512-1024) позволяют выполнять довольно сложные работы по созданию, ретуши или копированию изображений. Дополнительная возможность - чувствительность к наклону пера для регулировки "размытия" линий.

Для более полного использования возможностей профессиональных дигитайзеров, производители предлагают ряд специализированных инструментов, выполняющих специальные функции. Чтобы с таким устройством было удобно работать, прямо на рабочей поверхности дигитайзера имеются функциональные панели, позволяющие изменять настройки рисования прикосновением пером к обозначению, не прибегая к экранным меню.

Стоимость таких дигитайзеров составляет от $230 до $4000 и выше

Профессиональные дигитайзеры для инженерных работ, функционально не отличаются от описанных выше. Различия состоят в размере (до А0) и комплектации: для выполнения инженерных работ, часто более удобным является использование не обычного пера, а специальной мыши с "прицелом" и программируемыми клавишами.

Использование в программах:

Планшет может использоваться в любой программе точно так же, как и мышь. Но если уж захочется использовать его, что называется, по полной программе, тогда нужно позаботиться о приобретении таких программ, как, например, Fractal Design Painter или Dabbler . Вторая программа является упрощенным, “детским” вариантом первой, а та, в свою очередь, есть не что иное, как имитатор “реальных” графических и живописных техник. Painter специально приспособлен для работы с дигитайзерами, в нем есть развернутые меню для регулировки параметров рисования. Например, можно установить такие зависимости: направление проводимой линии будет влиять на оттенок “чернил”, сила нажима на перо будет отражаться на толщине линии (что самое естественное), скорость проведения линии будет влиять на количество “брызг” вокруг линии… Число регулируемых параметров исчисляется десятками! А в числе рабочих инструментов имеются десяток типов фломастеров, кистей, перьев, карандашей, и для каждого из них можно установить свои характеристики так, что “штрих” или “мазок” получаются совершенно натуральные. Photoshop тоже реагирует на степень нажима пера, но делает он это совершенно однозначно: сильнее нажимаешь – толще линия, и всё. Остается добавить, что возможности графических планшетов наилучшим образом проявляются лишь на быстрых машинах с большими объемами оперативной памяти, поскольку количество информации, передаваемой ими за единицу времени на компьютер, весьма велик.

Трехмерные дигитайзеры:

Основные области применения дигитайзеров:

Одним из примеров полнофункционального решения для оцифровки объектов любой формы служит недорогой дигитайзер из модельного ряда MicroScribe-3D производства компании Immersion Corporation . На несимметричной основе прикреплен трехшарнирный рычаг, оканчивающийся пером-датчиком. Шарниры с низким уровнем трения обеспечивают практически абсолютную свободу перемещения стального пера. Дигитайзер MicroScribe может оцифровывать предметы, находящиеся в радиусе до 840 мм. Рычаг устройств - жесткий, наличие шарниров позволяет провести дугу с максимальным углом в 330°. Наконечник «руки» может иметь разную форму: в виде шарика или острой иголочки - для снятия более точных показаний. В комплекте со сканером поставляются также н
ожные педали, которые играют роль правой и левой кнопок мыши.

Дигитайзер MicroScribe-3D

Перед каждой оцифровкой дигитайзер должен быть откалиброван. Пользователь выбирает три реперные точки (переднюю правую, переднюю левую и заднюю правую) и вводит их координаты в компьютер с помощью ножных педалей. После этого можно приступать непосредственно к оцифровке. Механические дигитайзеры обладают достаточно высокой точностью - до 0,2 мм. Модели из серии MicroScribe-3D могут снимать координаты со скоростью 1000 точек в секунду и передают информацию со скоростью 38 Кбит/с. Перед сканированием многие дизайнеры расчерчивают объект, вырисовывают линии, по которым пройдет перо.

Оцифровывать можно в полуавтоматическом и ручном режимах. Контактный щуп, установленный на складной арматуре с шарнирными соединениями, считывает информацию о том, в каком месте находится головка, и транслирует эту информацию в координаты X, Y и Z в трехмерном пространстве. Оцифрованные данные в дальнейшем обработываются с помощью специальных прикладных программ (AutoCad, Autodesk, Maya, Rhinoceros и др.).

На подготовку к сканированию и саму оцифровку сложного объекта может уйти несколько часов, но с накоплением опыта работы с дигитайзером это время значительно сокращается В процессе сканирования объекта, по мере того как координаты точек попадают в компьютер, на мониторе вырисовывается пространственная модель. Для построения 3D-образов можно использовать программы от Immersion Corporation (набор Digitizing Software Application), которые позволяют представлять отсканированные объекты различными способами, например в виде точек, линий, проволочного каркаса, сплайнов, NURBS (неоднородных рациональных B-сплайнов), а также редактировать и сохранять 3D-образы в файлах форматов dxf, IGES, obj, txt, 3ds для последующего импортирования в другие приложения.

Специалисты по заказным моделям для оцифровки моделей с телевизионным качеством используют более дорогие дигитайзеры для оцифровки своих объектов. Например, используют мобильные координатно-измерительные машины (КИМ) FaroArm производства фирмы FARO Technologies (США). КИМ FARO состоит из опорной плиты, которая крепится к любому подходящему месту и нескольких, соединенных между собой шарнирами, колен. Конструкция очень похожа на строение человеческой руки. У КИМ FARO так же есть своеобразные кистевой, локтевой и плечевой суставы. В каждом шарнире есть датчик контроля угловых перемещений, который в режиме реального времени следит за углом поворота колена, в результате чего программное обеспечение просчитывает координаты откалиброванного щупа - своеобразного пальца. В зависимости от числа колен имеются машины с 6-ю или 7-ю степенями свободы.
По сути, это контактный щуп, который при помощи нескольких потенциометров, установленных на складной арматуре с шарнирными соединениями, считывает информацию о том, в каком месте находится головка, и преобразует эту информацию в координаты X, Y и Z в трехмерном пространстве. Достаточно сделать необходимое количество замеров, и сетка готова. В сканере применена система противовесов; он автоматически учитывает изменения температуры и компенсирует соответствующие расширения и сжатия материалов. Это портативное устройство может работать с объектами вписывающимися в сферу диаметром до 3,65 м и имеет точность до 0,3 мм.

Мобильные координатно-измерительные машины Faro Arm

Трехмерные дигитайзеры используются в качестве систем трехмерного боди-сканирования (3D body scan, т.е. «трехмерное сканирование человеческого тела»). Разработка этих систем была связана с требованиями быстрого обмера большого количества человек (армия), получения точного компьютерного изображения (киноиндустрия) и индивидуального пошива. Трехмерное боди-сканирование применяется также в медицине, мультипликации и при создании систем виртуальной реальности (VRML).

Система боди-сканирования WB4

Примеры систем боди-сканирования:

Cyberware Whole Body Color 3D Scanner (производитель Cyberwear). Сейчас существуют две модели полномасштабных боди-сканеров: WB4 и WBX (WB=Whole Body, т.е. «тело целиком»).

Symcad (Французская компания TELMAT Industrie )

В геоинформатике, компьютерной графике, системах автоматического проектирования (САПР), картографии и научной обработке результатов измерения дигитайзер используют в качестве устройства для ручного цифрования графической и картографической информации в виде множества или последовательности точек, положение которых описывается прямоугольными декартовыми координатами плоскости дигитайзера.

Основные типы дигитайзеров по принципу работы:

Ультразвуковые
Из всех систем по оцифровке 3D-объектов ультразвуковые (или сонарные) - наименее точные и надежные, но при этом самые чувствительные к изменениям в окружающем пространстве. Ультразвуковые дигитайзеры представляют собой систему передатчиков, жестко закрепленных на стенах и потолке. Смотрятся они весьма неэстетично. Передатчики излучают звуковые волны, на основании информации об отражении которых вычисляются координаты точек поверхности 3D-модели. Так как скорость звука зависит от атмосферного давления, температуры и других условий (например, влажности), то результаты оцифровки одного и того же объекта являются функцией состояния воздуха. Помимо этого данные системы очень восприимчивы к шуму, производимому различным оборудованием (компьютерами, кондиционерами), даже жужжание флуоресцентных ламп влияет на оцифровку. К тому же ультразвуковые системы издают странные «кликающие» звуки, раздражающие оператора и всех находящихся в помещении. В идеальных условиях абсолютная погрешность полученных результатов составляет 1,4 мм. Подобные сканеры применяются в основном в медицине и при оцифровке скульптур.

Электромагнитные
Принцип работы электромагнитных 3D-дигитайзеров такой же, как у ультразвуковых систем (принцип радара), только для построения пространственной модели вместо звуковых волн используются электромагнитные. Результат работы этих сканеров не зависит от погодных условий, но находящиеся поблизости металлические предметы или источники магнитного поля снижают точность измерений. Естественно, что подобные системы не могут оцифровывать металлические объекты. Даже в специальных помещениях, не содержащих ничего металлического, погрешность магнитных систем составляет не менее 0,7 мм.

Лазерные
Прежде всего следует отметить, что цена этих так называемых бесконтактных (оператор не обводит объект щупом) систем очень высока и нередки случаи, когда она выражается числом с пятью нулями (в американских долларах). Лазерные дигитайзеры обладают самой высокой точностью, но область их применения также имеет значительные ограничения. Большие трудности вызывает сканирование объектов с зеркальными, прозрачными и полупрозрачными поверхностями, а также предметов большого размера либо имеющих впадины или выступы, препятствующие прямому прохождению лазерного пучка. Лазерные дигитайзеры - полностью автоматизированные системы. Невозможность участия художника в процессе оцифровки не позволяет расставить акценты, например более подробно отобразить определенную часть объекта, или, наоборот, приводит к получению детализированных моделей, занимающих слишком много места и требующих значительных мощностей для их обработки. Сама оцифровка происходит достаточно быстро, но последующий процесс перевода автоматически полученных данных в конечное изображение может занять много времени (особенно это касается систем с точечной проекцией).

Механические
Эти устройства являются золотой серединой среди всех классов дигитайзеров. Высокая точность и относительно низкая стоимость сделали эти устройства самыми популярными. Принцип их работы заключается в следующем: контуры оцифровываемого объекта обводятся прецизионным щупом, положение которого замеряется механическими датчиками. Затем, используя массив трехмерных координат, специальная программа строит каркасную модель объекта. Большим плюсом механических сканеров является то, что получаемые с их помощью результаты не зависят от погодных условий, уровня шума, наличия электромагнитных полей. Тип поверхности также не имеет значения. Поскольку механические дигитайзеры являются ручными устройствами, их использование требует четкой координации движений и внимательности.

Дигитайзер Дигитайзер - это еще одно устройство... название - цифровые преобразователи. Обычно дигитайзеры выполняются в виде планшета. ... планшетами. Применяется такой дигитайзер для поточечного координатного ввода...
Аппаратное обеспечение компьютерной графики
Лекция >> Информатика, программирование
Характеристики. Сканеры, классификация и основные характеристики. Дигитайзеры . Манипулятор «мышь», назначение, классификация. Джойстики... для общения с определенным классом сканеров. Дигитайзеры Дигитайзер предназначен для профессиональных графических работ...
Средства и технологии обработки графической информации (2)
Реферат >> Информатика
Джойстик), цифровая камера, сканер, дигитайзер . С помощью клавиатуры вводится информация... даже вовсе неплоские предметы. 5. Дигитайзер (digitizer) - это кодирующее... . Основные области применения дигитайзеры : мультипликация, оцифровывание географических...

Графические планшеты (дигитайзеры)

Графический планшет (graphics tablet) - устройство ввода векторной графической информации в ЭВМ. Устройство «планшет» (digitizer, дигитайзер или диджитайзер) состоит из собственно планшета (участок плоской поверхности) и рисующего прибора (курсора, стила, пера, «наводчика» - puck). При нажатии на кнопку курсора его местоположение на поверхности планшета фиксируется, а координаты передаются в компьютер.

Дигитайзер - абсолютное устройство. Для задания некоторой позиции на экране необходимо указателем дигитайзера выбрать соответствующую точку на планшете (табл. 4.4).

За каждой кнопкой как наводчика, так и пера можно закрепить определенные действия (copy, save и др.) Гибкость выполнения такого назначения зависит от программируемости драйвера устройства.

Часто с дигитайзером связывают управлением командами в AutoCAD и аналогичных системах с помощью накладных меню. Команды меню расположены в разных местах на поверхности дигитайзера. При выборе курсором одной из них специальный программный драйвер интерпретирует координаты указанного места, посылая соответствующую команду на выполнение.

Для устройств рукописного ввода информации характерна такая же схема работы, однако введенные образы букв дополнительно преобразуются в коды с помощью программы распознавания, а размер площадки для ввода меньше. Устройства перьевого ввода информации часто используются в карманных компьютерах, в которых нет полноценной клавиатуры.

Таблица 4.4. Типы дигитайзеров

Принцип работы	Описание	Примеры устройств
Акустический	Первые устройства, в которых позиция пера, оборудованного источником звука (микроис- кровой разрядник), определяется путем сопоставления запаздывания звуковых сигналов, воспринимаемых микрофонами, расположенными на планшете. Подвержены акустическим помехам	Общее наименование - spark tablet (искровые планшеты)
Электромагнитный	Проволочная сетка, проложенная под поверхностью планшета, производит слабое электромагнитные излучение, которое принимается пером и определяет его координаты	RAND Tablet, известный как Grafacon (Graphic Converter), 1964 г.
Пассивный курсор	Используется принцип электромагнитной индукции. Проволочная сетка образует совокупность «антенн», передающих и принимающих сигналы (RAND Tablet только передает). Есть образцы, воспринимающие силу нажима на перо (изменение встроенной в кончик пера емкости). Возможен бесконтактный съем координат. Ручка может не требовать питания	Технологии фирмы Wacom
Активный курсор	Ручка содержит генератор сигналов, воспринимаемых планшетом, поэтому она требует питания скорее, чем сам планшет. Это дает также более четкий электросигнал, чем в случае электромагнитной индукции	FinePoint Innovations
Технология «резистивного сенсорного экрана» (см. рис. 5.28)	Пересекающиеся координатные провода разделены тонким слоем изолятора, проводимость которого изменяется под нажимом пера. Не требует питания пера, воспринимает как координаты, так и силу давления пера

Использование

приложения компьютерной графики (особенно двумерной). Много графических пакетов (например Corel Painter, Inkscape, Photoshop, Pixel image editor, Studio Artist, The GIMP) способны интерпретировать давление пера (в некоторых случаях - наклон), изменяя такие признаки как размер кисти, прозрачность и окраска изображения, основываясь на данных, полученных от графического планшета;
в Восточной Азии дигитайзеры, или планшеты для письма (pen tablets), как они там именуются, используются в сочетании с программным обеспечением наподобие IMES (Input Method Editor Software), чтобы вводить рукописные китайские, японские, корейские иероглифы (CJK). Технология популярна и недорога, и компании типа Twinbridge Software снабжают пользователей программами, которые не дороже 100 долл. США;
техническое черчение (technical drawings) и системы автоматизированного проектирования - САПР (Computer Aided Design - CAD);
наконец, это выигрышная альтернатива такому популярному указующему устройству, как мышь (computer mouse).

Принципы действия

Действие дигитайзера основан на фиксации местоположения курсора обычно с помощью встроенной в планшет сетки, состоящей из проволочных или печатных проводников с довольно большим расстоянием между ними (от 3 до 6 мм). Однако механизм регистрации положения курсора позволяет получить точность считывания информации, намного меньшую шага сетки (до 100 линий на мм). Шаг считывания информации называется разрешением дигитайзера.

По физическим принципам дигитайзеры делятся на три типа:

электростатические (ЭС);
электромагнитные (ЭМ);
пьезоэлектрические (ПЭ).

В первом случае регистрируется локальное изменение электрического потенциала сетки под курсором. Во втором - курсор излучает электромагнитные волны, а сетка служит приемником. Следует отметить, что при работе ЭМ-планшетов возможны помехи со стороны излучающих устройств, в частности мониторов. При нажатии пером в пределах рабочей поверхности ПЭ-план- шета, под которой проложена сетка из тончайших проводников, на пластине пьезоэлектрика возникает разность потенциалов, что позволяет определять координаты точки. Такие планшеты вообще могут не требовать специального пера и позволяют чертить на рабочей поверхности планшета как на обычной чертежной доске.

Независимо от принципа регистрации существует погрешность в определении координат курсора, называемая точностью дигитайзера. Эта величина зависит от типа дигитайзера и от конструкции его компонент. На нее влияет нестабильность геометрии регистрирующей сетки планшета, способность воспроизводить координаты неподвижного курсора (повторяемость), устойчивость к разным температурным условиям (стабильность), качество курсора, помехозащищенность и прочие факторы. Точность существующих планшетов колеблется в пределах от 0,005 до 0,03 дюйма. В среднем точность электромагнитных дигитайзеров выше, чем у электростатических.

Шаг считывания регистрирующей сетки является физическим пределом разрешения дигитайзера. Мы говорим о пределе разрешения, потому что следует различать разрешение как характеристику прибора и как программно-задаваемое разрешение, а это переменная величина в настройке дигитайзера. В спецификации на изделие всегда указываются обе характеристики - предел разрешения, и точность (табл. 4.5).

Таблица 4.5. Характеристики дигитайзеров

Английский	Русский термин	Комментарий
	Размер рабочей поверхности	Устанавливает размеры чувствительной части поверхности дигитайзера
Degrees of freedom	Количество степеней свободы	Описывает число характеристик взаимного положения планшета и пера. Минимальное число степеней свободы - 2 (координаты X и У положения проекции чувствительного центра пера), дополнительные степени свободы могут включать давление, наклон пера относительно плоскости планшета и пр.
	Разрешение	Обозначает шаг считывания дигитайзера (физическая характеристика, она гораздо лучше, чем реально достижимая точность снятия координат указующего устройства)
	Точность	Указывает на погрешность снятия координат
	Скорость обмена	Указывает на реальную скорость передачи координат дигитайзером
	Технология	Описывает физический принцип получения координат

Окончание табл. 4.5

Английский	Русский термин	Комментарий
	Пользовательские настройки	Наличие и количество сохраняемых с возможностью последующего вызова настроек параметров дигитайзера
	Форматы данных	Обычно указывается количество различных форматов данных, на которые можно настроить интерфейс дигитайзера
	Аппаратное меню	Количество и вид аппаратно-реализованных меню на поверхности дигитайзера
	Индикаторы	Наличие или отсутствие индикаторов, сообщающих о состоянии дигитайзера
	Программное обеспечение	Разнообразие программного обеспечения, входящего в состав стандартной поставки дигитайзера. Обычно его разнообразие ни о чем не говорит. Важно удобство работы с программой установки и настройки параметров, а также наличие качественных драйверов для тех программ, с которыми вы собираетесь работать
	ориентация	Возможность переключать направление осей дигитайзера
	Гарантия	Срок стандартного гарантийного обслуживания
		перо. К характеристикам относятся число кнопок, вид чувствительности наконечника пера (нечувствительный; выключатель, реагирующий на силу нажима, и т. д.), наличие или отсутствие провода
		Характеристики указующего устройства типа курсор : число кнопок, наличие или отсутствие провода
	Покрытие	Наличие дополнительного покрытия поверхности дигитайзера

На результат работы также влияет точность действий оператора. В среднем хороший оператор вносит погрешность не более 0,004 дюйма. Требования к нему достаточно высокие.

Указующее устройство

До этого момента при упоминании указующего устройства мы называли его курсором, хотя существует еще и перо (или стило). Перья в виде ручки снабжаются одной, двумя или тремя кнопками. Кроме того, есть простые перья и перья, чувствительные к нажиму.

Курсор. Курсоры бывают четырех-, восьми-, двенадцати- и шестнадцатикнопочными. Продукты некоторых производителей являются исключением из правила, например, Осе Graphics добавляет на большом курсоре семнадцатую, «самую главную» кнопку. Одними из наиболее популярных являются четырехкнопочные курсоры фирмы CalComp - их чаще прочих фотографируют и помещают в журналах. Здесь вторая и третья кнопки расположены рядом, а первая и четвертая L-образной формы обрамляют средние. Традиционным считается ромбовидное расположение кнопок, которому продолжают следовать другие известные производители. Однако для двенадцати- и шестнадцатикнопочных курсоров стандартом является «табличное» расположение кнопок (как на телефонном аппарате).

Перо. Перья производятся с одной, двумя и тремя кнопками. Есть перья, чувствительные к нажиму, особенно привлекательные для компьютерных художников и аниматоров. Степени нажима ставят в соответствие толщину линии, цвет в палитре или его оттенок. В результате можно имитировать на компьютере процесс рисования масляными красками, темперой или акварелью на специально подобранной фактуре. Для реализации этих возможностей необходимо иметь специальное программное обеспечение.

Удобство пера - характеристика сугубо субъективная, как и при выборе авторучки. Некоторым нравятся легкие перья фирмы Wacom, в то время как другие предпочитают более тяжелые, но хорошо сбалансированные перья Kurta. Как курсоры, так и перья бывают как с проводом, так и без. Беспроводной указатель удобнее, но он должен иметь батарею питания, что утяжеляет его и требует дополнительного обслуживания.

Исключение составляют пассивные неизлучающие перья Wacom однако они воспринимают вдвое меньше градаций нажима. Появились модели с модифицируемыми курсорами, которые могут работать как с внешним, так и со встроенным питанием.

Мышь. В качестве аксессуаров к некоторым планшетам существуют специальные мыши, при использовании которых планшет выступает в роли коврика. Поскольку разрешение планшета обычно выше, чем разрешение обычной компьютерной мыши, использование связки «мышь-планшет» позволяет достичь более высокой точности при вводе.

Большинство беспроводных планшетных манипуляторов выполняют функции традиционной мыши и имеют две-три кнопки (как правило, программируемые) и колесо прокрутки, которое может быть подпружинено, иметь ограниченный угол поворота и программную настройку.

Привязка к координатам планшета - свойство, присущее всем без исключения планшетным мышам. В отличие от обычных манипуляторов того же рода, у которых «верх» и «низ» условны и зависят от поворота руки, планшетные мыши строго привязаны к пространственным ориентирам. Их можно вращать вокруг оси как угодно, но «верх» для них - это всегда верх планшета, а не их собственный.

В табл. 4.6 приведены характеристики некоторых образцов дигитайзеров.

Таблица 4.6. Некоторые модели дигитайзеров

	Характеристики	Общий вид изделия
Genius G-Pen 340	Интерфейс и питание: USB. ОС: MS Windows 98SE/ME/2000/XP. Планшет: рабочая область 3" х 4"; разрешение 2000 линий/дюйм. Перо: количество кнопок - 2, чувствительность нажатия -1024 уровней, беспроводное. Имеет программируемую «Hot-KEY» зону. Кнопки пера могут работать как кнопки обычной мыши, а также могут быть запрограммированы соответственно правой и левой кнопкам мыши
Genius G-Pen 560	Интерфейс - USB. ОС - ХР/2000, MacOS 10.2.5. Планшет: рабочая область 4,5" х 6"; разрешение 2000 Ipi. Перо: две программируемые кнопки, чувствительность нажатия -1024 уровней, сменные насадки, питание - батарейка ААА
Genius G-Note 5000 A5, 32 Mb	Интерфейс: USB. ОС: ХР/2000. Планшет: рабочая поверхность А5 (8" х 6"), питание - 4 батарейки ААА, 32 Мбайт встроенной памяти позволяют сохранить более 500 исписанных страниц. Перо: сменные насадки

Продолжение табл. 4.6

	Характеристики	Общий вид изделия
Wacom Graphire4, А6,128 х 93 мм	Интерфейс: USB. ОС: Windows 98SE/ME/2000/XP, Apple MacOS X 10.2.8. Планшет: рабочая область A6 (128 x 93 мм рабочая область), разрешение 2032 строк/дюйм. Перо: количество кнопок - 2, чувствительность нажатия - 512 уровней, беспроводное
Hitachi Т-15XL ЕМ Panel, А4+, 304 х 228 мм, TFT, 15", VGA, USB, аудио	В планшет (рабочая область А4, 304 х 228 мм) вмонтирован монитор - 15" LCD TFT. Размер шага - 0,297 мм, максимальное разрешение -1024 х 768, цветовая палитра- 18-бит (262 144 цветов), яркость - 250 кд/м 2 , контрастность - 400:1, угол просмотра слева/справа - 60760°; угол просмотра снизу/свер- ху - 60740°. Интерфейсы - VGA, HD-15F, USB Тип Б. Аудиовход - мини 3,5 мм стерео, аудиовыход - мини 3,5 мм стерео. Адаптер питания - 220 В (перемен, ток), 50/60 Гц, 30 Вт
Hitachi StarBoard ВТ-1	Интерфейс: USB, Bluetooth. ОС: Windows ХР. Планшет: рабочая область 4,5" х 6", разрешение 500 dpi. Перо: количество кнопок - 1
Wacom Graphire4 Classic	Интерфейс: USB. ОС: Windows 98SE/ME/2000/XP, Apple MacOS 9.0, Apple MacOS X 10.1.5. Планшет: рабочая область А6 (128 х 93 мм), разрешение 2000 dpi. Перо: количество кнопок - 2, чувствительность нажатия - 512 уровней, беспроводное. Максимальное рабочее расстояние 5 мм. Мышь: Wacom ЕС-140, оптическая, беспроводная, 2 кнопки, кнопка/коле- со прокрутки