Дигитайзер: что это такое, принцип работы, возможности. Что такое дигитайзер для чего он служит

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

До этого момента при упоминании указующего устройства мы называли его курсором, хотя существует еще и перо (или стило, кому как нравится). Курсоры больше популярны в среде пользователей САПР. Перья в виде ручки производятся с одной, двумя и тремя кнопками. Кроме того, есть простые перья и перья, чувствительные к нажиму. Последние особенно интересны для художников и аниматоров.

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

В состав устройства входит специальный указатель с датчиком, называемый пером. Собственный контроллер посылает импульсы по ортогональной сетке проводников, расположенной под плоскостью планшета. Получив два таких сигнала, контроллер преобразует их в координаты, передаваемые в ПК. Компьютер переводит эту информацию в координаты точки на экране монитора, соответствующие положению указателя на планшете. С помощью пера Вы рисуете на планшете, при этом графические редакторы могут воспринимать его как кисть, карандаш, мелок и т.д. Перевернув перо, Вы можете стереть изображение. Дигитайзеры, как следует из названия, являются инструментом оцифровки трехмерных объектов. Для дальнейшей обработки и редактирования результатов сканирования существует множество различных программ.

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.

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»).

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.

Оформление запроса

Дигитайзеры

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.

Рис. Подготовка объекта к оцифровыванию

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

Примеры систем боди-сканирования:

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 – это особое устройство, с помощью которого можно выполнить оцифровку технических схем, карт и разнообразных чертежей. Другими словами, оно предназначено для переноса бумажных схем в цифровой формат. У этого прибора есть еще одно название – графический планшет. В составе устройства есть указатель, известный как световое перо. Он представляет собой лупу, с черным крестиком в центре. Также имеется электронный планшет, на котором располагается исходный документ для оцифровки. Планшет оборудованный еще одним контроллером. Принцип действия дигитайзера заключается в том, что электронный планшет посылает сигналы по находящейся под его поверхностью сетке проводников. Эти импульсы, попадая под черный крестик, преобразуются в специальные сигналы и попадают к контроллеру. Когда происходит одновременное прохождение под крестом вертикальных и горизонтальных сигналов, они тут же превращаются в координаты, которые и выводятся на монитор компьютера.

Такой прибор можно также использовать в роли компьютерной мышки. Необходимые для навигации координаты отображаются на мониторе, только если в планшете есть специальная сетка. Она представляет собой, по сути, различные проволочные и печатные проводники, переплетенные между собой. Расстояние, на котором расположены проводники друг от друга, не превышает 3-6 мм. Это довольно большой шаг, но специальный механизм фиксации положения пера дает возможность считывать до 200 линий на 1 мм, что намного меньше указанного шага сетки. Для того, чтобы девайс работал нормально, нужно чтобы на него не попадали излучения от дисплея компьютера, магнитофона и т.д.

Современный рынок позволяет остановиться на одном из двух типов дигитайзеров. Первый тип – электростатический. Его работа базируется на изменении под курсором электрического потенциала. Второй тип – электромагнитный. Его курсор способен излучать электромагнитный волны. А вышеописанная сетка, в этом случае, выступает приемником сигналов.

При выборе дигитайзера есть смысл написать или позвонить в интернет магазин компьютерной техники , где можно получить профессиональную и понятную консультацию от специалистов, разбирающихся в такой технике.

У каждого графического планшета (дигитайзера) есть свои особенности и характеристики. Наиболее важной из характеристик является разрешение. По сути, это величина шага, с которым считывается сигнал в сетке. На удобство работы влияет, главным образом, величина размера рабочей области. Точность дигитайзера (погрешность в определении координат) также имеет большое значение. Обычно она находиться в диапазоне от 0,005 до 0,03 дюйма. От скорости работы зависит насколько быстро будет передаваться информация на планшет, а затем на компьютер. Графические планшеты бывают как жесткого, так и гибкого типа, что никак не влияет на работоспособность. Впрочем, гибкие стоят дешевле.

История

Первые планшеты работали замысловато: перо, касаясь поверхности, испускало искры , звук от которых улавливался микрофонами , расположенными вблизи. Триангуляционным методом определялось положение пера в пространстве. Такая система была сложной, дорогой и при этом ненадёжной, поскольку внешние шумы мешали точно определить положение пера.

Первые графические планшеты, подобные современным, были представлены в 1964 году под названием «графакон» (от англ. Graphic Converter ). Они содержали сетку тонких проволок, создающих последовательность слабых магнитных импульсов, которые улавливались пером, что позволяло определять текущее положение пера.

Первые планшеты для потребительского рынка назывались «КоалаПэд». Хотя изначально они были созданы для компьютера

Принцип действия

В современных планшетах основной рабочей частью также является сеть из проводов (или печатных проводников), подобная той, что была в «Графаконах». Эта сетка имеет достаточно большой шаг (3-6 мм), но механизм регистрации положения пера позволяет получить шаг считывания информации намного меньше шага сетки (до 100 линий на мм).

По принципу работы и технологии есть разные типы планшетов. В электростатических планшетах регистрируется локальное изменение электрического потенциала сетки под пером. В электромагнитных перо излучает электромагнитные волны , а сетка служит приёмником. В обоих случаях на перо должно быть подано питание.

Фирма Wacom (англ.) создала технологию на основе электромагнитного резонанса , когда сетка и излучает, и принимает сигнал, а перо лишь отражает его. Поэтому в таком устройстве запитывать перо не нужно. Но при работе электромагнитных планшетов возможны помехи от излучающих устройств, в частности мониторов . На таком же принципе действия основаны некоторые тачпэды .

Также есть планшеты, в которых нажим пера улавливается за счёт пьезоэлектрического эффекта . При нажатии пера в пределах рабочей поверхности планшета, под которой проложена сетка из тончайших проводников, на пластине пьезоэлектрика возникает разность потенциалов, что позволяет определять координаты нужной точки. Такие планшеты вообще не требуют специального пера и позволяют чертить на рабочей поверхности планшета как на обычной чертёжной доске.

Кроме координат пера в современных графических планшетах также могут определяться давление пера на рабочую поверхность, наклон, направление и сила сжатия пера рукой.

Также в комплекте графических планшетов совместно с пером может поставляться мышь, которая, однако, работает не как обычная компьютерная мышь , а как особый вид пера. Такая мышь может работать только на планшете. Поскольку разрешение планшета гораздо выше, чем разрешение обычной компьютерной мыши, то использование связки мышь+планшет позволяет достичь значительно более высокой точности при вводе.

Характеристики

Рабочая площадь

Рабочая площадь обычно привязывается к стандартному формату бумажного листа (А7-А3). Стоимость приблизительно пропорциональна площади планшета.

Разрешение

Разрешением планшета называется шаг считывания информации. Разрешение измеряется числом точек на дюйм (англ. dots per inch , dpi). Типичные значения разрешения для современных планшетов составляет несколько тысяч dpi.

Число степеней свободы

Количество степеней свободы описывает число квазинепрерывных характеристик взаимного положения планшета и пера. Минимальное число степеней свободы - 2 (X и Y положения проекции чувствительного центра пера), дополнительные степени свободы могут включать давление , наклон пера относительно плоскости планшета, вращение (положение пера относительно своей вертикальной оси).

Применение

Графические планшеты применяются как для создания изображений на компьютере способом, максимально приближённым к тому, как создаются изображения на бумаге, так и для обычной работы с интерфейсами, не требующими относительного ввода (хотя ввод относительных перемещений с помощью планшета и возможен, он зачастую неудобен).

Кроме того, их удобно использовать для переноса (отрисовки) уже готовых изображений в компьютер.

Некоторые программы мгновенного обмена сообщениями (например, MSN Messenger (теперь Windows Live Messenger) и whiteboard ) с использованием, например, протоколов Tkabber и графический редактор Psi.

Некоторые пользователи предпочитают небольшие графические планшеты компьютерной мыши за меньшую нагрузку на руку, как, например, и

Хотите рисовать на компьютере как профессионал? Купите себе графический планшет и ознакомьтесь с основными приёмами работы с ним.

Компьютер сегодня нужен не только людям технических или экономических специальностей. Он уже давно стал отличным помощником даже для тех, кто занимается любыми видами творчества, которые изначально не предусматривали никакой компьютеризации. И одним из таких видов искусств является рисование и живопись.

Современный компьютер предоставляет художнику широчайший арсенал программ для создания высококачественных изображений: начиная с простеньких, встроенных в операционную систему графических редакторов (вроде Paint), и заканчивая полновесными софтовыми пакетами для создания 3D-анимации.

Однако, не только программным обеспечением ПК помогает всем желающим приобщиться к изобразительному искусству. Для художников были разработаны различные устройства ввода, которые позволяют максимально точно имитировать реальный процесс рисования. И одними из таких устройств, которые обрели наибольшую популярность, являются графические планшеты или дигитайзеры.

Основные характеристики графических планшетов

Графический планшет обычно представляет собой составное устройство в виде сенсорной панели , подключаемой к ПК посредством USB-кабеля или по Bluetooth, и специального пера , транслирующего свои перемещения по поверхности планшета в компьютер. Перо, как правило, является автономным активным (с собственным источником питания) элементом конструкции. Однако, в зависимости от типа дигитайзера-базы, может быть и пассивным устройством, изменяющим электрический потенциал по принципу современных сенсорных экранов.

Дигитайзеры могут передавать данные в компьютер при помощи различных технологий, однако, для пользователя это обычно не играет особой роли. Более важной характеристикой является общий принцип работы. Здесь можно выделить два основных направления: с визуализацией или без. Планшеты с визуализацией по своей сути - большие сенсорные экраны, на которые выводится содержимое рабочего холста графического редактора.

Такие дигитайзеры максимально упрощают процесс рисования, но стоят довольно дорого и используются в основном профессиональными художниками.

Намного же более распространены графические планшеты без визуализации. Они могут быть весьма компактными устройствами (формата от А6). Вместо сенсорного дисплея они содержат под рабочей плоскостью сетку проводников, генерирующих слабое электрическое поле, которое реагирует на приближение к нему электронного пера:

Собственно, основными характеристиками таких планшетов, на которые стоит обращать внимание при покупке, являются как раз размеры рабочего поля и его разрешение. Даже небольшие дигитайзеры формата А6 (105×148 мм или 1/4 А4) сегодня обычно имеют разрешающую способность до 2000 lpi ("lines per inch" - линии на дюйм). Этого уже достаточно, чтобы комфортно рисовать на небольших дисплеях (примерно до 19 дюймов). Однако, если Ваш бюджет позволяет, лучше купить планшет полупрофессионального уровня формата А5 или А4 и с разрешением не менее 4000 lpi (стоят примерно в 3-10 раз дороже).

Дополнительными характеристиками, на которые стоит обратить внимание, являются:

чувствительность степени нажатия (нормой сейчас считается 1024 уровня);
наличие и количество программируемых кнопок на базе и у пера;
наличие функции ластика у пера;
соотношение сторон рабочей поверхности (по аналогии с мониторами бывают 4:3 или 16:9);
наличие в комплекте специальной мышки, которая может работать в режиме пера.

На сегодняшний день существует несколько популярных фирм, которые производят графические планшеты. Самые дешёвые модели имеются у фирмы Genius (примерно от $25). Однако, бывалые пользователи таких устройств советуют выбирать дигитайзеры компании Wacom . Минимальная стоимость у них примерно в два раза дороже, но они обычно не имеют проблем с драйверами и пером, на которые часто жалуются пользователи бюджетных планшетов Genius.

Особенности дигитайзера Genius EasyPen i405X

Вас, возможно заинтересует, почему я вообще решил писать статью о графических планшетах. А тут дело в том, что на днях я выпросил-таки сие устройство у одного знакомого, чтобы попробовать поработать с ним. Увы, в мои руки попал не самый лучший дигитайзер, охаянной многими пользователями в Интернете фирмы Genius, EasyPen i405X :

Этот редактор на проверку оказался неспособным "понимать" команды пера и базы дигитайзера. Более того, на Windows 7 и старше уровни нажима "понимают" только старые версии программы (3-я линейка). В новых (актуальная 4-я серия) перо моего планшета работало ничем не лучше мышки... В общем, Paint.Net, несмотря на рекомендации производителя, оказался не самым лучшим выбором для работы с планшетом Genius.

Он корректно распознаёт степень нажатия на всех операционных системах, но, увы, "не понимает" команд пера и большинства команд программируемых клавиш планшета. Кстати, если решите рисовать в GIMP, Вам может потребоваться активировать поддержку планшета (по умолчанию работает только мышь). Для этого зайдите в меню "Правка" - "Параметры" - "Устройства ввода" , откройте диалог кнопкой "Настроить дополнительные устройства ввода" и в открывшемся окне для Вашего планшета в списке задайте режим "Экран" :

Однако, не только GIMP может Вам помочь в деле рисования на графическом планшете. Существует ещё ряд бесплатных графических редакторов, которые поддерживают электронное перо. К таким можно отнести программы Krita , MediBang Paint или Artweaver .

Однако, более детально я бы хотел остановиться на небольшом графическом редакторе, который "заточен", на мой взгляд, именно под рисование на планшете - SmoothDraw :

На первый взгляд редактор не отличается ничем особым. Англоязычный интерфейс, непривычное размещение органов управления и своеобразного вида холст сперва немного напрягают. Однако, из всех протестированных мною бесплатных редакторов только SmoothDraw более или менее поддерживал работу с программируемыми кнопками графического планшета Genius EasyPen i405X, а также имеет очень много готовых инструментов, позволяющих рисовать в различных стилях!

Теперь немного об устранении недостатков редактора. Для версии 4.0.5, которая поддерживается всеми системами (начиная с Windows XP) я сделал русификацию. Вам нужно просто скачать архив с русификатором и распаковать из него папку ru-RU в директорию, в которой находится SmoothDraw.

Чтобы активировать поддержку функции ластика, войдите в меню "Options" и поставьте галочку возле пункта "Enable Eraser Tip" . А нужные Вам для рисования инструменты можно перетащить из списка на верхнюю панель инструментов и переключать их при помощи верхнего ряда цифровых клавиш на клавиатуре (до 12 инструментов).

Единственное, что никак нельзя настроить (и это реально напрягает) - нормальное управление зумом. Приближать и удалять изображение Вы сможете только при помощи кнопок в меню "Options". Никаких "горячих" клавиш и даже отдельных инструментов для этого не предусмотрено.

Как рисовать на графическом планшете

Наконец, надеюсь, мы определились с инструментарием для рисования и теперь хотелось бы сказать пару слов о методике работы с графическим планшетом. Не будучи особым художником, я не претендую на то, что нижеизложенное есть абсолютной истиной и единственным правильным ходом действий. Однако, на мой взгляд, алгоритм работы вполне удачен.

В принципе, если Вы хорошо рисуете и уже привыкли к особенностям нажима пера, то Вы можете рисовать и классически от руки. Однако, чаще всего, даже профессионалы создают свои рисунки послойно с использованием предварительного эскиза и постепенного доведения его до вида законченной картинки.

Для создания эскиза можно поступить двумя способами. Первый - положить на планшет реальную картинку и обвести её контуры. За счёт того, что перо, как правило, является активным и излучает радиоволны, Вы можете обводить рисунки даже сквозь довольно толстые книжки! Второй же способ (более распространённый) - обводка контуров изображения в компьютере на новом слое.

Для простоты попробуем нарисовать обычное яблоко (прошу сразу прощения за не очень красивую рисовку, увы, художник из меня не очень:)). Для этого откроем понравившуюся нам картинку в графическом редакторе, создадим новый слой над ней и на этом слое нарисуем эскиз с замкнутыми контурами, которые мы получим путём обведения изображения на нижнем слое:

Полученный контур заливается нужным цветом, после чего на новом слое можно приступать к прорисовке деталей. Здесь уже нужно работать довольно аккуратно и можно уже экспериментировать с разными инструментами для имитации фактуры различных материалов. Чтобы получить более реалистичный эффект можно также сделать ещё один слой с бликами и тенями, который накладывается для придания объёмности рисуемому изображению. В результате моих стараний получилось это:)

Итоги

Графический планшет в умелых руках - очень удобная вещь, позволяющая создавать красивые рисунки на компьютере. Однако, как и к любому инструменту, к нему нужно привыкать. Ну и, естественно, если художник Вы такой же, как и я, то тут придётся ещё здорово попотеть над освоением приёмов и техник рисования вообще, а не только на планшете.

Пока писал статью, я всё время вспоминал одну свою детскую книжку про львёнка, который решил, что он художник, поскольку имел кисточку на хвосте. Конкретно следующие строки как нельзя лучше характеризуют неумелого обладателя планшета, вроде меня:

Коль у тебя есть кисточка на кончике хвоста,
Совсем не значит это, что ты уже художник!

Поэтому, если решите купить себе графический планшет, прежде всего освойте теорию живописи, чтобы не быть как тот львёнок:) Сам за Вас ничего не нарисует даже самый дорогой дигитайзер!

P.S. Разрешается свободно копировать и цитировать данную статью при условии указания открытой активной ссылки на источник и сохранения авторства Руслана Тертышного.