Файл: Алгоритм работы с графическим планшетом.pdf

Рисовать компьютерной мышью крайне неудобно, ведь здесь требуется высокая точность позиции, а также специальная кинетика движений кисти. И поэтому для дизайнеров и художников были изобретены специальные графические планшеты.

Современные графические планшеты позволяют работать с трехмерными моделями, выполнять рисунки от руки, редактировать фотографии, выполнять обработку компьютерной графики, рисовать картины, писать тексты в редакторах, управлять работой компьютера, использовать быстрые клавиши для выполнения запрограммированных действий и т.д.

Современная ситуация на рынке графических планшетов характеризуется некоторой сложностью, порожденной чрезвычайно широким спектром предлагаемых моделей графических планшетов, так понятие «экономкласс» разными компаниями-производителями трактуется весьма неоднозначно, а характеристики простейшего планшета, рассчитанного на любителя рисования, от «Wacom» практически не отличаются от характеристик планшета «Genius», позиционируемого в категории «продвинутый».

Цель работы: разработать алгоритм работы с графическим планшетом.

Для реализации поставленной цели необходимо выполнить ряд задач:

Изучить принцип работы графического планшета.
Рассмотреть технические характеристики графического планшета.
Предложить средство анализа технических характеристик графических планшетов.
Разработать алгоритм подключения и настройки графического планшета.

Глава 1. Общие сведения о графических планшетах

1.1 Периферийное устройство «графический планшет»

Графический планшет - это устройство для ввода рисунков от руки непосредственно в компьютер. Состоит из пера и плоского планшета, чувствительного к нажатию или близости пера. Также может прилагаться специальная мышь.^[1]

Первым графическим планшетом был «Телеавтограф», запатентованный Элишей Греем в 1888. Элиша Грей более известен как современник изобретателя телефона - Александра Белла. Первый графический планшет, похожий на современные, использовался для распознавания рукописного ввода компьютером Stylator в 1957. Более известный и часто ошибочно именуемый первым, графический планшет RAND Tablet также известен как «Графакон» (ГРАФический КОНвертер), представленный в 1964. RAND Tablet использовал сетку проводников под поверхностью планшета, на которые подавались закодированные троичным кодом Грея электрические импульсы. Емкостно связанное перо принимало этот сигнал, который затем мог быть декодирован обратно в координаты.

Другой графический планшет известен как «акустический планшет», перо которого генерировало искры при помощи искрового промежутка. Щелчки триангулировались серией микрофонов для определения местонахождения пера. Система была довольно сложной и дорогой, микрофоны были чувствительны к посторонним шумам.

Графические планшеты популяризовались в связи с их коммерческим успехом в середине 1970-х - начале 1980-х гг. ID (Intelligent Digitizer) и BitPad выпускаемых Summagraphics Corp. Эти планшеты использовались как устройство ввода для множества Hi-End CAD (Computer Aided Design) систем, соединенными с ПК и программой типа AutoCAD. Первые планшеты для потребительского рынка назывались «КоалаПэд». Хотя изначально они были созданы для компьютера Apple II, со временем «Коала» распространилась и на другие персональные компьютеры. Потом другие фирмы стали выпускать свои модели планшетов.

Существует две категории графических планшетов:

. Настольные графические планшеты.

Представляют из себя пластиковую рабочую поверхность (со встроенной под нее электроникой), которая подключается к компьютеру через провод USB или беспроводным способом с использованием Wireless Accessory Kit (приобретается отдельно), и электронное перо без проводов и батареек, которым вы работаете на поверхности и над поверхностью планшета.

На настольных графических планшетах не отображаются штрихи, которые вы делаете в программе. Все действия отражаются только на экране монитора вашего персонального компьютера.

Данная категория представлена на рынке на сентябрь 2013 г. двумя линейками: Intuos и Intuos Pro.

. Интерактивные перьевые дисплеи.

Представляют из себя монитор (дисплей), под стеклянной поверхностью которого встроен графический планшет. Благодаря такой конструкции работа пером происходит непосредственно по экрану монитора, обеспечивая идеальную координацию руки и глаз.

Данная категория представлена на рынке на сентябрь 2013 г. двумя линейками: Cintiq и PL. Семейство интерактивных перьевых дисплеев Cintiq сочетает в себе преимущества ЖК-дисплея, естественные ощущения при работе пером и великолепную производительность за счет использования запатентованной профессиональной перьевой технологии Wacom. Работа на экране Cintiq предполагает использование всех преимуществ цифровых технологий для творческого труда, при этом имитируются ощущения работы с традиционными материалами художника.

Использование интерактивных перьевых дисплеев Cintiq дает возможность творческим и талантливым людям выполнять работу естественно и интуитивно непосредственно на поверхности высококачественного ЖК-дисплея с учетом возможностей профессионального пера, созданного по технологии Wacom и чувствительного к давлению и углу наклона.^[2]

Модели Cintiq созданы для имитации традиционных ощущений при работе обычными инструментами художника, например, карандашом, маркером, кисточками на холсте и бумаге, инструментами для ретуши фотографической экспозиции, либо инструментами скульптора по глиняной заготовке, при этом пользователи имеют возможность использовать все возможности мощных и гибких в применении программных приложений для создания творческих образов. Компания Wacom готова предложить пять вариантов дисплеев для работы непосредственно на экране: дисплеи высокой четкости Cintiq 24HD touch, Cintiq 24HD, Cintiq 22HD, Cintiq 22HD touch, а также компактный Cintiq 13HD.

Модели Cintiq используются практически на всех еще этапах творческого еще процесса. Для получения он более подробной еще информации о преимуществах он Cintiq на еще наиболее востребованных еще этапах творческого еще труда выберите он интересующий раздел.

1.2 Принцип работы графического планшета

еще Принципы, лежащие в еще основе работы он любого графического он планшета однотипны: он перо или он мышь (указатель) он передает сигнал, еще который принимает он плоская антенна, он находящаяся под он поверхностью планшета. Эта идея еще реализуется в современных он планшетах двумя еще способами.

В первом случае еще антенна излучает он короткие электромагнитные он импульсы пакетами он продолжительностью около 20 он микросекунд, этот еще сигнал питает он резонансный контур, еще расположенный в указателе и он настроенный на еще частоту антенны. Контур, в свою еще очередь, дает еще энергию для еще формирования ответного он сигнала, содержащего еще информацию о местоположении и еще особенностях состояния он указателя на он данный момент, он причем сигнал он может быть еще аналоговым или еще цифровым.^[3] Во втором еще случае перо он получает энергию он для передачи он сигнала от он стороннего источника - еще от батареек, еще находящихся в самом еще пере, или еще по проводу. Антенна здесь еще выполняет исключительно он приемную функцию, и еще схема электропитания еще пера проще, - он стало быть, еще такой путь он при чуть еще меньшем удобстве он оказывается конструктивно он проще и дешевле.

Желтым показаны он пути поступления еще электропитания в различные он блоки пера, он красным - информация о он состоянии компонентов, он голубым - выходной еще сигнал, улавливаемый еще антенной планшета. В цифровом пере он все данные еще поступают в микрочип, еще который, взаимодействуя с он модулятором, формирует он пакет исходящих еще данных, добавляя в еще него 64-битный он код, содержащий еще идентификационную информацию о он данном конкретном еще пере.

Приемопередающая (приемная) еще антенна представляет еще собой сетку - еще проволочную или в он виде печатной он схемы - с шагом еще от 3 до 6 мм. Приняв сигнал, еще она вычисляет он местоположение указателя и еще считывает дополнительные еще данные. Чувствительность к изменениям он поля, которые еще происходят от еще внесенного в него он указателя, и определяет он разрешающую способность еще планшета.

Но в любом он случае она он больше, чем у он механических устройств еще типа обычной он мыши, и составляет 1000 он dpi и более. Шаг считывания еще сетки планшета - еще это физический еще предел разрешения. В этих границах еще может осуществляться он программное изменение он разрешения, причем он не обязательно еще пропорциональное.

Однако у планшетов еще есть и погрешность еще определения местоположения он указателя, связанная он со множеством еще факторов. Это и отклонения (еще пусть и микронные) он от идеальной он формы сетки, и он влияние условий он среды (например, еще колебания температуры он воздуха могут он вызывать неоднородные он термические деформации он устройства), качество он материала указателя, он электромагнитная помехозащищенность, он степень износа еще или загрязненности еще указателя и др. Погрешность существующих он планшетов может он достигать 0,1 мм, однако, еще как правило, он она меньше.

Из изложенного еще следует, что, еще начиная с определенного еще размера, планшеты еще дают прирост он качества изображения, еще который может он быть востребован он только в определенных еще профессиональных областях. Например, легко еще подсчитать, что еще при разрешении 1000 он dpi планшет еще формата А6 еще имеет рабочее еще поле 5000х3500 точек, еще что значительно он превышает разрешение еще любого монитора. Иными словами, он если использовать он планшет преимущественно еще для экранного он рисования (а не еще для создания, еще скажем, крупноформатных он полиграфических работ еще или произведений, в еще которых должна он быть видна он фактура длинного и еще свободного ручного еще штриха), то еще такого размера и он разрешения более еще чем достаточно.

Определить положение еще мыши проще, он чем положение еще пера, поскольку еще от нее он передается меньше он данных. Однако надо еще отметить следующее. В режиме относительных он координат, установленном он для мыши еще по умолчанию, он курсор перемещается в он зависимости от он ее ускорения - еще то есть еще эмулируется поведение он обычной мышки. В момент значительной он загрузки процессора он это может еще приводить к непредсказуемым еще скачкам экранного он курсора.

Поэтому многие он специалисты рекомендуют еще для компьютеров с еще медленным процессором и еще небольшим объемом он оперативной памяти еще устанавливать для он мыши абсолютную он адресацию, отображая он на экране он лишь небольшую он часть рабочей он области планшета. При этом, еще даже если еще процессор будет еще загружен вычислениями еще во время еще перемещения мыши, еще курсор, пусть и с еще задержкой, будет он точно поставлен еще на позицию, еще соответствующую положению еще мыши.

Таким образом, еще перо взаимодействует с он планшетом, когда еще расположено близко он от его еще поверхности. Резонируя, перо он генерирует собственную он частоту. Настроенный на он нее планшет еще улавливает сигналы еще пера и фиксирует он его текущие он координаты с абсолютной он точностью. Далее обработанная он информация передается еще на компьютер, еще извлекающий данные еще из сигнала (он включая характер - он перо или еще ластик) и формирующий еще изображение на еще мониторе.

Во время еще работы планшет еще использует принцип еще электромагнитного резонанса. Как видно он из рисунка, в он корпусе стилуса он расположены собственно еще перо, контактирующее с еще планшетом, индуктивно-он емкостной резонансный еще контур, модулятор, еще микрочип и программируемые он кнопки-переключатели. В полном согласии с он теорией, каждые 20 еще мкс особая еще координатная сетка, еще расположенная под еще экраном планшета, еще формирует электромагнитный еще импульс заданной еще частоты.

Технология распознавания, он используемая в работе еще графического планшета. В реализации рукописного он распознавания существует еще два направления:

. Аналитическое распознавание (он графический или еще структурно-лингвистический он метод). Система еще пытается распознать он вводимые символы, еще основываясь на еще тем или еще иным образом он формализованных знаниях о еще рукописных глифах и он их сочетаниях с еще применением различных еще форм словарной еще обработки.

. Методы, основанные еще на нейросетевых он технологиях. Используется соответствующим он образом обученная он нейросеть, как он правило со еще специфическими доработками он базовых алгоритмов. Впрочем, если он подходить к вопросу еще строго, большинство он доведенных до он коммерческого уровня он систем довольно еще сложно однозначно он классифицировать, поскольку он нейросетевая «распознавалка» еще вполне может он использовать, скажем, он словарную информацию он для повышения еще качества распознавания и еще наоборот.