Дигитайзеры и их устройство. Дигитайзер:Дигитайзер — Справка Julivi Дигитайзер принцип работы

Дигитайзер

Дигитайзер, или планшет, как его еще называют, состоит из двух основных элементов: основания и курсора, перемещаемого по его поверхности. Это устройство изначально предназначалось для оцифровки изображений. При нажатии на кнопку курсора его местоположение на поверхности планшета фиксируется, а координаты передаются в компьютер.

Часто с дигитайзерфом связывают управлением командами в AutoCAD"е и аналогичных системах при помощи 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.

Не последнюю роль играет применение планшета в создании на компьютере рисунков и набросков. Художник рисует на экране, но его рука водит пером по планшету. Наконец, дигитайзер можно использовать просто как аналог мыши. Особый случай - это чувствительные к нажиму дигитайзеры.

Принцип действия

Принцип действия дигитайзера основан на фиксации местоположения курсора с помощью встроенной в планшет сетки, состоящей из проволочных или печатных проводников с довольно большим расстоянием между ними (от 3 до 6 мм). Но механизм регистрации положения курсора 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 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.

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 неидеальность 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 - 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 нему достаточно высокие. Технологии чувствительных к нажиму дигитайзеров В настоящее время есть две технологии, применяемые в чувствительных к нажиму дигитайзерах: первая - это электромагнитный резонанс, на основе которого работают дигитайзеры фирмы Wacom, позволяющий применять пассивное стило, а вторая - метод активного курсора.

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.

Для подключения планшета обычно используется последовательный порт. Распространенными параметрами являются разрешение порядка 2400 dpi и высокая чувствительность к уровням нажатия (256 уровней). Эта особенность позволяет моделировать нажатие на кисть или перо при работе с соответствующими графическими программами. Графические планшеты и дигитайзеры производят компании CalComp, Mutoh, Wacom и другие.

Для устройств рукописного ввода информации характерна такая же схема работы, только введенные образы букв дополнительно преобразуются в буквы при помощи специальной программы распознавания, а размер площадки для ввода меньше. Устройства перьевого ввода информации чаще используются в сверхминиатюрных компьютерах PDA (Personal Digital Assistant) или HPC (Handheld PC) (см. Классификация портативных компьютеров), в которых нет полноценной клавиатуры.

Выбор дигитайзера

В первую очередь, выбирая дигитайзер, следует принимать во внимание надежность его драйверов и удобство указующего устройства (это может быть стило или курсор). Не стоит забывать и об эргономике.

Конструктивно планшеты бывают жесткими и гибкими. Гибкие дигитайзеры появились на нашем рынке весной 1994 года. Низкая цена, небольшой вес (7 кг в упаковке), компактность при транспортировке выгодно отличают их от традиционных жестких. От того, для каких работ вы выбираете дигитайзер, зависит его формат. Размер рабочего поля обычно от 6 х 8 дюймов до 44 х 62 дюйма. Изготовители гибких планшетов по новой технологии утверждают, что могут "вырезать" их любого формата. Часто пользователи называют формат по аналогии с бумажными листами, но размер 305 x 305мм трудно соотнести с каким-то стандартным форматом. От рода решаемых задач зависит и точность устройства. Рекомендуем ознакомиться с параметрами дигитайзеров и с результатами сравнения некоторых из них. Электрическое питание для дигитайзера подается при помощи встроенного или выносного блока питания, а в отдельных моделях - по последовательному порту.

Драйверы

При работе с драйверы дигитайзеров могут работать тремя способами: эмулируя мышь, то есть работая в режиме относительного задания координат; как стандартный драйвер планшета ADI независимо от того, какое устройство является системным; как драйвер WinTab. Известно, что в стандартную поставку Windows входят драйверы для различных мышей, но не для дигитайзеров.

Указующее устройство

Выбирайте указующее устройство тщательно. Если курсор неудобен, то связанные с его использованием затраты составят гораздо большую сумму, чем разница в стоимости дорогих и дешевых дигитайзеров.

Курсоры

Курсоры бывают четырех-, восьми-, двенадцати- и шестнадцатикнопочными. Желая выделиться, некоторые фирмы стараются стать исключением из правила. Так, Oce Graphics добавляет на большом курсоре семнадцатую, "самую главную" кнопку. Форма курсора, легкость нажатия и расположение кнопок - вот в чем отличия. Во всем мире одними из лучших признаны четырехкнопочные курсоры фирмы CalComp. Их чаще прочих фотографируют и помещают в журналах. На них вторая и третья кнопки расположены рядом, а первая и четвертая L-образной формы обрамляют средние. Традиционным же считается ромбовидное расположение кнопок, которому продолжают следовать другие известные производители. Однако для двенадцати- и шестнадцатикнопочных курсоров канон один - "табличное" расположение кнопок, как на телефонном аппарате.

При выборе курсора надо принимать во внимание, кроме удобства пользования, еще и количество клавиш на нем. Тот, кто работал в AutoCAD"е для DOS, знает, что чем больше на курсоре клавиш, тем лучше, потому что дополнительным кнопкам можно назначить одношаговые функции в AutoCAD"овском MNU-файле.

А вот для AutoCAD for Windows это не совсем так. Дело в том, что использование дополнительных, числом более трех, клавиш при работе в mole-режиме - непростая задача. Чтобы избежать проблем, лучше использовать специальные программы управления дигитайзером, которые часто входят в его комплект поставки. Но проще отказаться от курсора с большим количеством кнопок в пользу четырехкнопочного и задействовать только три его кнопки. В курсоре немаловажно также качество изготовления визира.

Перья

Как уже говорилось, перья производятся с одной, двумя и тремя кнопками. Кроме того, есть среди них чувствительные к нажиму, особенно привлекательные для компьютерных художников и аниматоров. Такое перо может воспринимать до 256 градаций усилия нажима. Степени нажима ставят в соответствие или толщину линии, или 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. Среди подобных программ для персональных компьютеров можно упомянуть Adobe PhotoShop, Aldus PhotoStyler, Fauve Matisse, Fractal Design Painter, Autodesk Animator Pro, CorelDraw. Чувствительные к нажиму перья могут пригодиться и пользователям AutoCAD"а для последующей трехмерной визуализации спроектированных объектов. Данный вид указывающих устройств применяют только с ЭМ-дигитайзерами.

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 от Kurta. И курсоры, и перья бывают как с проводом, так и без него. Беспроводной указатель удобнее, но он должен иметь батарейку, что утяжелит его и потребует дополнительного обслуживания.

Исключение составляют пассивные неизлучающие перья Wacom, которые, впрочем, воспринимают вдвое меньше градаций нажима. Не так давно на рынке дигитайзеров появились предложения с модифицируемыми курсорами, которые могут работать и с проводом, и с батарейкой. Время покажет, насколько удачным является данное решение.

Дигитайзер (digitizer) - это кодирующее устройство, обеспечивающее ввод двумерного (в том числе и полутонового) или трехмерного (3D дигитайзеры) изображения в компьютер в виде растровой таблицы. является типичным внешним специализированными устройства графического ввода.

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.

Основные области применения дигитайзеры:

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 сосканером!).

Простейшим дигитайзером является графический планшет.

Рис. Графический планшет

3D дигитайзер

Рис. 3D дигитайзер

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 ножные педали, которые играют роль правой и левой кнопок мыши.

Рис. 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.

Рис. Подготовка объекта к оцифровыванию

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.

Рис. 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).

Рис. 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»).

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.

Рис. 3. Курсор

Курсоры бывают четырех-, восьми-, двенадцати- и шестнадцатикнопочные. Желая выделиться, некоторые фирмы стараются быть исключением из правила. Так, Oce Graphics добавляет на большом курсоре семнадцатую "самую главную кнопку". Для многих пользователей Автокада "чем больше, тем лучше", потому что дополнительным кнопкам можно назначить одношаговые функции в автокадовском MNU-файле. Форма курсора, легкость нажатия и расположение кнопок на нем есть предмет отличия и доблести производителей. Во всем мире одними из лучших признаны четырехкнопочные курсоры фирмы CalComp. Их чаще прочих фотографируют и помещают в журналах. На них вторая и третья кнопки расположены рядом, а первая и четвертая L-образной формы обрамляют средние по краям. Традиционным же считается ромбовидное расположение кнопок, которому продолжают следовать другие известные производители. Однако для двенадцати- и шестнадцатикнопочных курсоров канон один - "табличное" расположение кнопок, как на телефонном аппарате. В курсоре немаловажно качество изготовления визира.

При выборе курсора надо принимать во внимание, кроме удобства его использования, еще и количество клавиш на нем. Кто работал в AutoCAD"е для DOS знают, что чем больше на нем клавиш, тем лучше. Для AutoCAD for Windows это не совсем так. Дело в том, что использование дополнительных, числом более трех, клавиш при работе в "mole"- режиме является непростой задачей. Чтобы избежать проблем, лучше использовать специальные программы управления дигитайзером, которые часто входят в поставку с ним в комплекте, но проще отказаться от курсора с большим количеством кнопок в пользу четырехкнопочного, и использовать только три его кнопки.

Гибкие планшетные дигитайзеры

DrawingFlex - гибкий графический планшет. DrawingFlex обладает такими же возможностями, как обычный дигитайзер, но, кроме того, он намного легче, и его рабочее поле выполнено из гибкого материала, похожего на прямоугольный кусок линолеума. Вы вполне можете свернуть его в трубочку, что очень удобно в случае переноса, переезда и прочего транспортирования, впрочем, как и в случае хранения. Если вам надо точно вводить графическую информацию не только на своем рабочем месте, то гибкий дигитайзер - это единственное приемлемое решение. Также он неоценим, когда работа по вводу графической информации - не постоянное занятие, а места в офисе не хватает. И, наконец, гибкий дигитайзер обеспечивает такую же точность, как и обычный, но за меньшую цену.

Планшет выпускается двух размеров: 762х914 мм рабочей области и 914х1219 мм рабочей области. Уникальной особенностью DrawingFlex является возможность использования его в двух ориентациях: с планкой контроллера справа или слева - как удобнее для пользователя (например, если он левша, либо для того, чтобы разместить планку контроллера в отведенном для нее месте, так как она несколько толще и тяжелее, чем весь планшет дигитайзера). Для этого встроенная линейка меню, располагающаяся сверху справа над рабочей областью продублирована слева снизу. То есть, обойдя дигитайзер вокруг (или перевернув его на 180 градусов) вы опять получите встроенное меню справа сверху. Чтобы переключить дигитайзер на новую ориентацию, достаточно указать на кнопку этого меню "Active Menu" (Активное Меню). Среди прочих удобств можно отметить прорезь для хранения накладных пользовательских меню и специальное углубление для указующего устройства (курсора или пера), когда оно временно не используется.

Для гибких дигитайзеров применяют наиболее удобные беспроводные указующие устройства типа курсор и перо. Курсор может быть с четырьмя и с шестнадцатью кнопками. У пера наконечник реагирует на нажатие (работает как кнопка), плюс на боковой части пера имеются две кнопки. В качестве дополнительного оборудования можно заказать перо с AFT (Advanced Function Technology - развитая функциональная технология) - перо с динамической чувствительностью, включая чувствительность к наклону, расстоянию до поверхности дигитайзера и силе нажима.

DrawingFlex просто подключить к компьютеру. Практически весь процесс установки заключается в присоединении кабеля дигитайзера к компьютеру. При первом включении дигитайзер устанавливается в режим эмуляции формата передачи данных GTCO. Есть еще две другие предварительно настроенные конфигурации. Вызвать любую из них можно через кнопки RESTORE. Любую свою установленную конфигурацию дигитайзера также можно запомнить для последующего использования через назначения ее на кнопки RESTORE

Как и должно быть, для гибкого дигитайзера применяется гибкое программное обеспечение, работающее как под DOS, так и под WINDOWS. Оно позволяет выбрать любой из множества режимов работы дигитайзера через простую в использовании программу настройки. Широчайший спектр драйверов для прикладных программ обеспечивает гибкость его настройки и успешное применение в любых приложениях. Вы можете использовать его в режиме оцифровки задания координат и в режиме эмуляции "мыши". Возможно применять накладные меню и записывать макрокоманды для последующего их выполнения путем указывания на специальную кнопку в строке кнопок меню дигитайзера. Для этого предусмотрены 18 дополнительных кнопок в меню и до 16 кнопок на указующем устройстве.

Графический планшет (graphics tablet ) - устройство ввода векторной графической информации в ЭВМ. Устройство «планшет» (или дигитайзер, digitizer, 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 выбора некоторой позиции на экране необходимо указателем дигитайзера выбрать соответствующую точную точку на планшете. За каждой кнопкой как наводчика, так и пера можно закрепить определенные действия (copy, save и другое). Гибкость выполнения такого назначения зависит от программируемости драйвера устройства.

Типы дигитайзеров

Принцип работы	Описание	Примеры устройств
Акустический	Первые устройства, в которых позиция пера, оборудованного источником звука (микроискровой 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 года
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 электрический сигнал, чем в случае электромагнитной индукции	FinePoint Innovations
Технология «резистивного сенсорного экрана»	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	Nintendo DS

Часто с дигитайзером связывают управление 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 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 буквы с помощью программы распознавания, а размер площадки для ввода меньше. Устройства перьевого ввода информации часто используются в карманных компьютерах, в которых нет полноценной клавиатуры.

Принцип действия

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

По технологии изготовления дигитайзеры делятся на два типа:

электростатические (ЭС);
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.

Независимо от принципа регистрации существует погрешность в определении координат курсора, называемая точностью дигитайзера. Эта величина зависит от типа дигитайзера и от конструкции его компонентов. На нее влияет неидеальность 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 электростатических.

Таблица характеристики дигитайзеров

Английский термин	Русский термин	Комментарий
Surface Sizes	Размер рабочей поверхности	Устанавливает размеры чувствительной части поверхности дигитайзера
Resolution	Разрешение	Обозначает шаг считывания дигитайзера (физическая характеристика, она гораздо лучше, чем реально достижимая точность снятия координат указующего устройства)
Accuracy	Точность	Указывает на погрешность снятия координат
Output Rate	Скорость обмена	Указывает на реальную скорость передачи координат дигитайзером
Technology	Технология	Описывает физический принцип получения координат
Save&Recall	Пользовательские настройки	Наличие и количество сохраняемых с возможностью последующего вызова настроек параметров дигитайзера
Output Formats	Форматы данных	Обычно указывается количество различных форматов данных, на которые можно настроить интерфейс дигитайзера
Surface Menu	Аппаратное меню	Количество и вид аппаратно-реализованных меню на поверхности дигитайзера
LED"s	Индикаторы	Наличие или отсутствие индикаторов, сообщающих о состоянии дигитайзера
Support Software	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
Dual Orientation	Двойная ориентация	Возможность переключать направление осей дигитайзера
Warranty	Гарантия	Срок стандартного гарантийного обслуживания
Pen	Перо	Характеристики указующего устройства типа «перо». К характеристикам относятся число кнопок, вид чувствительности наконечника пера (нечувствительный; выключатель, реагирующий на силу нажима и так далее), наличие или отсутствие провода
Cursor	Курсор	Характеристики указующего устройства типа курсор: число кнопок, наличие или отсутствие провода
Shielding	Покрытие	Наличие дополнительного покрытия поверхности дигитайзера

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 (таблица 5.5).

На результат работы также влияет точность действий оператора. В среднем хороший оператор вносит погрешность не более 0.004 дюйма. Требования к нему достаточно высокие.

Технологии чувствительных к нажиму дигитайзеров

В настоящее время существует две технологии, применяемые в чувствительных к нажиму дигитайзерах: первая - электромагнитный резонанс, на основе которого работают дигитайзеры фирмы Wacom, позволяющий применять пассивное стило, а вторая - метод активного курсора.

Для подключения планшета обычно используется последовательный порт. Распространенными параметрами являются разрешение порядка 2400 тнд и высокая чувствительность к уровням нажатия (256 уровней). Эта особенность позволяет моделировать нажатие на кисть или перо при работе с соответствующими графическими программами. Графические планшеты и дигитайзеры производят CalComp, Mutoh, Wacom и другое

Для устройств рукописного ввода информации характерна такая же схема работы, однако введенные образы букв дополнительно Преобразуются в буквы с помощью программы распознавания, а Размер площадки для ввода меньше. Устройства перьевого ввода информации часто используются в карманных компьютерах (КПК, или PDA - Personal Digital Assistant, см. гл. 7), в которых нет полноценной клавиатуры.

Указующее устройство

До этого момента при упоминании указующего устройства мы называли его курсором, хотя существует еще и перо (или стило). Курсоры более популярны среди пользователей САПР. Перья в виде ручки снабжаются одной, двумя или тремя кнопками. Кроме того, есть простые перья и перья, чувствительные к нажиму. Последние особенно интересны для художников и аниматоров. Если курсор неудобен, то связанный с его использованием ущерб составит гораздо большую сумму, чем разница в стоимости дорогих и дешевых дигитайзеров.

Курсоры

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 лучших признаны 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).

При выборе курсора надо принимать во внимание, кроме удобства пользования, еще и количество клавиш на нем. Например, для работы в AutoCAD чем больше на курсоре клавиш, тем лучше, потому что дополнительным кнопкам можно назначить одношаговые функции в MNU-файле AutoCAD.

Перья

Перья производятся с одной, двумя и тремя кнопками. Есть перья, чувствительные к нажиму, особенно привлекательные для компьютерных художников и аниматоров. Такое перо может воспринимать до 256 годаадаций усилия нажима. 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 него. 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.

Выбор дигитайзера

В первую очередь, выбирая дигитайзер, следует принимать во внимание надежность его драйверов и удобство указующего устройства (это может быть стило или курсор). Конструктивно планшеты бывают жесткими и гибкими (таблица 5.6-5.8). Гибкие дигитайзеры появились в 1994 году Низкая цена, небольшой вес (7 кг в упаковке), компактность при транспортировке выгодно отличают их от традиционных жестких. От того, для каких работ выбирается дигитайзер, зависит его формат. Размер рабочего поля обычно от 6 х 8«до 44 х 62». Изготовители гибких планшетов по новой технологии утверждают, что могут «вырезать» их любого формата. Часто пользователи называют формат по аналогии с бумажными листами, но размер 305 х 305 миллиметров трудно соотнести с каким-то стандартным форматом. От рода решаемых задач зависит и точность устройства. Электрическое питание для дигитайзера подается с помощью встроенного или выносного блока питания, а в отдельных моделях - по последовательному порту.

Таблица моделей дигитайзеров

Марка	Характеристики	Общий вид изделия
Интерфейс и питание: USB. Операционная система: MS Windows 98SE/ME/2000/XP. Планшет: рабочая область 3х4; 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-Note 5000 A5.32Mb	Интерфейс: USB. Операционная система: ХР/2000. Планшет: рабочая поверхность А5 (8«х 6»), питание - 4 батарейки AAA, 32 Мбайт встроенной памяти позволяют сохранить более 500 исписанных страниц. Перо: сменные насадки
Wacom Graphire4, A6.128 x 93 мм	Интерфейс: USB. Операционная ситема: Windows 98SE/ME/2000/XP, Apple MacOS X 10.2. 8. Планшет: рабочая область A6 (128 x 93 миллиметра рабочая область), разрешение 2032 строк/дюйм. Перо: количество кнопок - 2, чувствительность нажатия - 512 уровней, беспроводное
Hitachi T-15XL EM Panel, A4+, 304 x 228 миллиметров, TFT, 15«, VGA, USB, аудио В планшет (рабочая область А4.304 х 228 мм) вмонтирован монитор - 15» LCD TFT. Размер шага -0.297 миллиметров, максимальное разрешение - 1024 х 768, цветовая палитра - 18-бит (262 144 цветов), яркость - 250 кд/м 2 , контрастность - 400: 1, угол просмотра слева/справа - 60°/60°; угол просмотра снизу/сверху - 60°/40°. Интерфейсы - VGA, HD-15F, USB Тип Б. Аудиовход - мини 3.5 миллиметров стерео, аудиовыход - мини 3.5 миллиметров стерео. Адаптер питания - 220 В (перемен. ток), 50/60 Гц, 30 Вт		Hitachi T-15XL EM Panel, A4+, 304 x 228 миллиметров, TFT, 15", VGA, USB, аудио
Интерфейс: USB, Bluetooth. Операционная система: Windows ХР. Планшет: рабочая область 4.5«х 6», разрешение 500 dpi. Перо: количество кнопок - 1
Интерфейс: USB. Операционная система: 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 миллиметров. Мышь: Wacom ЕС-140, оптическая, беспроводная, 2 кнопки, кнопка/колесо прокрутки
	Серия широкоформатных дигитайзеров для САПР и ГИС. Имеют модификации: со стандартной точностью (±0.2 мм), повышенной (±0.1 мм), высокой (±0.05 мм). Модели с высокой точностью комплектуются курсором с подсветкой рабочей зоны. Типы указателей: беспроводной 4- или 16-кнопочный курсор. Дигитайзеры по дополнительному заказу можно укомплектовать напольными подставками различных типов. Модели формата А4-АЗ: точность ± 0.25; разрешающая способность 1001 линий/мм или 2540 линий/дюйм

Таблица планшетных дигитайзеров большого формата

Характеристики	Марка
Характеристики	SUMMA SummaGrid	KURTAXLC	GTCO SUPER 3	NUMONICS BIDMATE	ALTEK UTE
Рабочая поверхность, мм		610 x 914.914 х 1220.1220 х 1524		610 x 914.914 х 1220.1067 х 1524	610 x 914.914 х 1220.1118 х 1524	610 x 914.914 х 1220
Разрешение, линий/мм	100	100	40	40	40	40
Точность, мм	±0.203 ±0.127, по заказу	±0.381	±0.254, ±0.127, по заказу	±0.254	Не сообщается	±0.254
Скорость обмена, точек/с	200	100	200	200	200	Не сообщается
Перо	2-кнолочное, наконечник или 2-кнопочное, чувствительный наконечник (возможно беспроводное)	3-кнопочное, возможно беспроводное	2-кнопочное	2-кнопочное, наконечник	1-кнопочное	1 -кнопочное
Курсор		4-, 16-кнопочный, возможен беспроводной	4-, 16-кнопочный, проводной	4-, 16-кнопочный, проводной	4-, 16-кнопочный, проводной	1-, 4-, 16-кнопочный, проводной
Количество форматов данных	34	3	4	9	12	8
Аппаратное меню		Нет	Установка параметров	Установка параметров	Установка параметров	Нет

Таблица гибких дигитайзеров

Характеристики	Марка
Характеристики	CalComp Drawing Rex 333641	CalComp DrawingFlex 334841	GTCO Rollup 2024R	GTCO Rollup 3036R	GTCO Rollup 3648R
Рабочая поверхность, мм	762 х 914	914 х 1220	508 x 610	762 x 914	914 х 1220
Разрешение, линий/мм	100	100	40	40	40
Точность, мм	±0.254	±0.381	±0.254	±0.254	±0.254
Скорость обмена, точек/с	150	150	Не сообщается	Не сообщается	Не сообщается
Перо		2-кнопочное, наконечник, беспроводное		1-кнопочное, наконечник, проводное	1-кнопочное, наконечник, проводное
Курсор		4- и 16-кнопочный, беспроводной	4 - и 16-кнопочный, проводной		4- и 16-кно-почный, проводной
Технология	ЭМ	ЭМ	ЭС	ЭС	ЭС
Количество форматов данных	34	34	2	2	2
Аппаратное меню	Макро, пользовательские настройки, установка параметров	Макро, пользовательские настройки, установка параметров	Установка параметров	Установка параметров	Установка параметров

Наименование параметра	Значение
Тема статьи:	Типы дигитайзеров
Рубрика (тематическая категория)	Технологии

Характеристики дигитайзеров

Принцип действия дигитайзера

Положение курсора фиксируется с помощью встроенной в планшет сетки. Сетка состоит из проволочных или печатных проводников с относительно большим расстоянием между соседними проводниками (от 3 до 6 мм). Механизм регистрации позволяет получить шаг считывания информации намного меньше шага сетки (до 100 линий на мм).

Шаг считывания информации принято называть разрешением (resolution) дигитайзера. Физический предел разрешения дигитайзера определяется шагом считывания регистрирующей сетки. Понятие о пределе разрешения имеет место, поскольку следует различать разрешение как характеристику прибора и программно задаваемое разрешение, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ является переменной величиной в настройке дигитайзера.

Независимо от принципа регистрации существует погрешность в определении координат курсора, именуемая точностью (accuracy) 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 т. д. Точность существующих планшетов колеблется в пределах от 0.005 дюйма до 0.03 дюйма. В среднем точность электромагнитных дигитайзеров выше по сравнению с электростатическими.

На результат работы также влияет точность действий оператора. В среднем хороший оператор вносит погрешность не более 0.004 дюйма.

Важными параметрами дигитайзера являются размер рабочей области и скорость обмена .

Размер рабочей области (Surface Sizes) устанавливает размеры чувствительной части поверхности дигитайзера.

Скорость обмена (Output Rate) указывает на реальную скорость передачи координат дигитайзером.

Конструктивно дигитайзеры бывают жесткие игибкие . Гибкий графический планшет обладает такими же возможностями, что и обычный жесткий дигитайзер, но он дешевле и намного легче, и его рабочее поле выполнено из гибкого материала, похожего на прямоугольный кусок линолеума. Его можно свернуть в трубочку, что очень удобно в случае переноса и хранения.

Существуют два типа указующих устройств дигитайзера:

· Мышь без механических частей (курсор)

Курсоры бывают четырех-, восьми-, двенадцати- и шестнадцатикнопочные.

Курсоры некоторых производителей, к примеру Oce Graphics, могут иметь семнадцать кнопок. При работе с системой AutoCAD действует принцип “чем больше кнопок, тем лучше”, поскольку дополнительным кнопкам можно назначить одношаговые функции в автокадовском MNU-файле.

Одними из самых лучших в мире признаны четырехкнопочные курсоры фирмы CalComp.

Инженерные мыши - инструмент для конструктора. В руках опытного специалиста такой инструмент заменит весьма приличную готовальню, потому что каждая клавиша на нем должна быть запрограммирована на любую функцию. Крестовидный прицел позволяет чертить очень точно.

Перья производятся с одной, двумя и тремя кнопками.

- простые перья и

Перья, чувствительные к нажиму (для художников). Перо может иметь до 256 градаций нажима. Степени нажима соответствует или толщина линии, или цвет в палитре, или оттенок цвета. В результате можно эмулировать на компьютере процесс рисования масляными красками, темперой или акварелью на специально подобранной “фактуре”. Для реализации этих возможностей крайне важно иметь специальное программное обеспечение. Среди подобных программ для ПК можно назвать следующие: Adobe PhotoShop, Aldus PhotoStyler, Fauve Matisse, Fractal Design Painter, Autodesk Animator Pro, CorelDraw. Чувствительные к нажиму перья могут пригодиться и пользователям системы AutoCAD для последующей трехмерной визуализации спроектированных объектов. Данный вид указывающих устройств можно применять только с электромагнитными дигитайзерами.

Противоположный конец пера может обладать и соответственно противоположными свойствами: перевернув такое перо, вы будете стирать изображение, регулируя силу стирания нажимом.

Перья для художественных работ, помимо всего прочего, еще и чувствительны к наклону. Наклоняя такое перо, Вы можете регулировать размытие линий рисунка.

Перья бывают:

Проводные,

Беспроводные,

По уровню сложности :

1. Дигитайзеры начального уровня

Самые дешевые из предлагаемых на рынке. Размер рабочего поля таких 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 (0-512), и нечувствительны к наклону.

Вместе с тем, недорогие дигитайзеры не позволяют подключать дополнительные инструменты для расширения своих возможностей.

2. Дигитайзеры для художественных работ

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 "сколке" 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. (см. раздел инструменты)

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.

3. Дигитайзеры для инженерных работ

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.

По технологии изготовления

дигитайзеры делятся на два типа: электростатические и электромагнитные . В электростатических дигитайзерах регистрируется локальное изменение электрического потенциала сетки под курсором. В электромагнитных дигитайзерах курсор излучает электромагнитные волны, а сетка служит приемником. Фирмой Wacom разработана технология на базе электромагнитного резонанса, когда сетка излучает, а курсор отражает сигнал. Но в обоих случаях приемником является сетка.

Следует отметить, что в работе электромагнитных планшетов возможны помехи со стороны излучающих устройств, в частности, мониторов.

Типы дигитайзеров - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Типы дигитайзеров" 2017, 2018.