Графический планшет дигитайзер

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

Об устройстве

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

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

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

В случае с анимацией, необходимо лишь профессиональное владение стилусом.

Типы

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

1. Акустические. Это одни из первых графических планшетов. Рисующее перо генерировало так называемые звуковые искры, которые улавливали микрофоны экрана. Таким образом, устройство определяло координаты информации. Существенным недостатком работы с планшетом было то, что ввод информации необходимо было делать в абсолютной тишине, так как акустические помехи могли испортить картинку. Данный тип дигитайзеров известен производством ряда устройств под общим названием Spark Tablet.
2. Электромагнитные. Устройство таких планшетов было немного проще и производительнее предшествующих моделей. Под поверхностью экрана проходила проволочная сетка, излучающая слабые электромагнитные сигналы. Перо улавливало их, и так происходила фиксация его местоположения. К этой категории устройств относятся RAND Tablet, появившиеся еще в 1964 году.
3. Пассивный курсор. Использовался все тот же принцип электромагнитной индукции, только в этих устройствах проволочная сетка и передавала сигналы, и принимала их. Ввод информации происходил при нажиме пера и бесконтактным путем. Рисующий прибор не требовал питания. Это был технический прорыв. Примером такого устройства может быть графический планшет Wacom.
4. Активный курсор. В этом устройстве генератор сигналов перемещен в перо. Соответственно, ему необходимо питание. Электрические сигналы давали более четкое изображение, чем электромагнитные. Данную категорию устройств представляла компания FinePoint Innovations.


5. Сенсорный дигитайзер – это современные устройства. Под поверхностью экрана в них находятся координатные провода. Они разделены тонким изолятором. Под давлением на стилус меняется проводимость. Чувствительный экран восприимчив и к координатам, и к силе нажима рисующего прибора. Некоторые системы позволяют отцифровывать трехмерные объекты.

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

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

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

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

Выбор

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

Отдельно стоит поговорить об указующих приборах.

Курсоры

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

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

Перья

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

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

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

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

Вопросы потребителей

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

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

Резюме

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

Источник: FB.ru

Основные принципы работы и характеристики

В жизни есть много интересных дел. Вот, например, когда ваш покорный слуга ходил в школу, ему очень нравилось собирать модели самолетов. Знаете: пластиковые такие, из многих маленьких и больших кусочков. Для них еще нужен специальный клей с красками,  довольно зловонными. Так вот красил я их в начале кисточкой. Получалось не очень красиво. А потом родители подарили мне аэрограф. И краски стало меньше уходить, и процесс стал намного увлекательней, и, главное, удовлетворение от проделанной работы возросло.

Еще с совсем юных лет мне нравилось рисовать. Людей, помню, научился изображать благодаря журналу с наклейками про «Мортал Комбат». Рисовал простым карандашом на обычной бумаге. Иногда брал фломастеры. К кисточкам и краскам вообще не притрагивался: потом мыть кисточки, стирать одежду, оттирать руки с лицом. Но всегда хотелось попробовать нарисовать что-нибудь с плавно изменяющимися тонами, с игрой света и тени. Потом, когда у меня появился компьютер и выход в интернет, я узнал про компьютерную живопись. Я долго не понимал, как они, компьютерные художники, это делают. Думал, как это часто бывает, что всё просто: нужно только инструмент подходящий.

Всегда мечтал купить себе то, чем мастера пишут электронные картины. Графический планшет. Его еще довольно редко называют «дигитайзер» или «диджитайзер». По-английски его имена пишутся так: «graphic tablet», «digitizing tablet», «graphic pad», «drawing tablet». Стал искать какую-нибудь полезную информацию об этом устройстве. И не нашел ничего конкретного. Ни о том, как он работает, ни о его назначении. Планшет в итоге я себе купил. Но делать это пришлось с полузакрытыми глазами. Вещь оказалась очень полезная и увлекательная, но до сих пор о ней ни слова. Попробуем это обстоятельство исправить. Разберемся для начала, что такое графический планшет и зачем он вообще может понадобиться.

Предмет и его назначение

Если коротко — это чувствительная поверхность и перо. Курсор на компьютере повторяет движение пера по этой поверхности. Зачем это нужно? Первое, что приходит на ум — для рисования. Тут у многих в голове наверняка загорается красная лампочка: «Не для меня». И действительно: не всем же интересно просто рисовать. А кому-то даже если и интересно, не хватает на это времени.

Недавно мне захотелось немного «почистить» старые родительские фотографии. Оцифровал их, а до ретуши руки никак не доходили. Царапинки замазать, пыль особо крупную убрать, еще что-то: всё это мне обычно приходилось делать мышкой. А тут попробовал после опыта работы с планшетом… и не смог выдержать десяти минут. Мышь и перо — вещи совершенно разные. Чем вы чаще пишете: телефонной трубкой или авторучкой? Если нужно выполнить редкое и грубое движение курсором — выделить текст, прицелиться — то мышка здесь вне конкуренции. Но для точной и, на первый взгляд, рутинной работы перо значительно комфортнее. Можно ввести какие-то данные от руки, сделать элементарную ретушь фото. Кроме того, это замечательная игрушка для детей, которые доросли до компьютера. Пусть не в стрелялки играют, а рисовать учатся. 🙂

Среди приспособлений для домашнего пользования следует также отметить сравнительно недорогие устройства для ввода информации от руки (производители иногда называют их цифровыми блокнотами). Обычно такие устройства снабжены памятью, могут работать и без подключения к компьютеру. Вспомним и о профессиональных графических планшетах, которые могут отображать информацию на чувствительной плоскости. Фактически, это мониторы (некоторые из таких планшетов имеют диагональ в 21 дюйм), но чувствительные к воздействиям специального пера. Эти два типа устройств не входят в рамки данной статьи, и подробно их характеристики рассматриваться не будут.

Что такое планшет и для чего он может пригодиться, мы разобрались. Предположим, что приняли решение: «Покупать!» Открываем каталог товаров и находим там огромное количество разных устройств в разделе «графические планшеты», стоимость которых отличатся на полтора порядка. В чем же дело? Здесь следует немного разобраться в характеристиках планшетов и внимательно изучить модельный ряд.

Характеристики

Возьмем для примера строчку о графическом планшете из прайс-листа одного магазина.

• Граф. планшет A5, 5080 точек/дюйм, 1024градаций + мышь (USB)

Помню, раньше собранные системные блоки также продавали. Напишут кучу буков с цифрами и думают, что среднестатистический покупатель разберет, что к чему. Итак, первая часть шифровки — «А5».
гадаться довольно просто — здесь идет речь о геометрических размерах чувствительной области планшета. Габариты принято делать приблизительно соответствующими одному из форматов бумаги стандарта ISO. А4 — лист размером 210 х 297 мм. А5 — это половина А4. А3 получится, если соединить два листа А4 длинными сторонами. При прочих равных, чем больше размер чувствительного поля, тем дороже планшет. Профессиональные дизайнеры и художники часто пользуются планшетами формата А4. Однако это не значит, что меньшие устройства сильно ограничат возможность реализации творческого потенциала. К примеру, картина «Always in my heart» нарисована на планшете размером А6.

При выборе устройства первым делом нужно обратить внимание не на размер, а на соотношение сторон. Важно, чтобы соотношение сторон монитора и планшета были одинаковыми. Проще говоря, если монитор широкий (16:10), то и планшет должен быть с пометкой wide. Справедливости ради стоит отметить, что существуют и другие мнения (например, в статье «Before you buy a graphic tablet» Сью Честэйн). В принципе, драйвер планшета дает возможность настроить устройство таким образом, чтобы какая-то часть планшета полностью «покрывала» монитор. Но, согласитесь, покупать планшет, зная, что большая его часть использоваться не будет, не совсем разумно. Кто-то может возразить, заявив, что зону планшета можно «растянуть» на поверхность монитора в настройках, исказив тем самым пропорции устройства. Это будет сильно мешать творческому процессу. Представьте ситуацию: вы пытаетесь нарисовать на доске мелом круг. Доска может двигаться в вертикальной плоскости. Как только вы начинаете вести мел не только влево, но и вверх, доска двигается вместе с вашей рукой. В лучшем случае в итоге у вас получится эллипс.

Далее в зашифрованной позиции прайс-листа значится «5080 точек/дюйм». Это разрешение, чувствительность к воздействиям в плоскости планшета — по осям «х» и «у». Проще говоря, сколько мельчайших перемещений пера будет распознано, если его кончик сдвинуть на дюйм (2,54 см). Здесь важно развеять одно распространенное заблуждение о том, что размер монитора и размер чувствительной области планшета должны совпадать. Именно из-за чувствительности следует, что это не так. Разрешение монитора — 72 либо 96 точек на дюйм. Можно провести нехитрые арифметические действия, чтобы показать, что даже планшет формата А5 будет комфортен для работы за 19″ монитором. Отметим также, что иногда вместо «точек на дюйм» (или DPI — dots per inch) в магазинах можно встретить другую единицу измерения — «линий на дюйм» (или LPI — lines per inch). На самом деле продавцы имеют в виду именно количество точек на дюйм. LPI к планшету неприменимо: это типографский термин. Довольно подробно суть различных измерений разрешения описана в статье «LPI — halftone resolution» Джекки Ховард Бер. Разумеется, чем больше чувствительность, тем дороже должно быть устройство. Однако, эта характеристика, как правило, «привязана» к другим, влияющим на цену в значительно большей степени. По собственному опыту могу заметить, что для домашнего применения 2000 точек на дюйм более чем достаточно.

Следующая цифра — количество уровней чувствительности к давлению (1024). Речь идет о чувствительности к воздействиям в плоскости, перпендикулярной плоскости самого планшета — по оси «z». То есть, сколько разных по силе давлений может распознать устройство. Практика показывает, что для решения домашних непрофессиональных задач вполне достаточно числа 512. Ситуация с влиянием этой характеристики на стоимость такая же, как в случае с разрешением. Линейка продуктов основных компаний, представленных на российском рынке, характерна «привязкой» этого параметра к другим, имеющим большее влияние на цену. Впрочем, это вполне разумный подход, как с точки зрения производителя, так и потребителя.

Также стоит отметить, что существуют устройства, чувствительные к углу наклона пера относительно плоскости планшета — к положению пера в пространстве «XYZ». Эта возможность присуща моделям для профессионалов. Предназначена она, например, для работы с разными инструментами. К примеру, к такому устройству можно приобрести перо-аэрограф, след работы которого будет различен в зависимости от угла наклона относительно чувствительной плоскости. Справедливости ради заметим, что отсутствие этой функции никак не помешает любителям, а в некоторых задачах и профессионалам.

Предпоследняя часть строчки, которую мы разбираем, гласит следующее: «мышь». Это значит, что в комплекте с планшетом поставляется беспроводная мышь. С точки зрения устройства это тоже перо, только лишенное возможности передавать информацию о силе нажатия и имеющее привычную форму манипулятора типа «мышь». В принципе, наличие такого аксессуара должно позволить пользователю отказаться от обычной мышки вообще, однако довольно тяжелый «коврик» (сам планшет) и отсутствие возможности использовать мышь вне пределов устройства оставляет классическому манипулятору место на рабочем столе.

В самом конце в скобках указан интерфейс, через который планшет подключают к компьютеру. Как правило, это USB или Bluetooth (бывают и беспроводные планшеты).

История и принцип работы

Эта часть статьи в основном для любителей. Важную для покупки информацию мы обозначим в самом начале. Далее немного углубимся в технические тонкости.

Перья у планшетов бывают с батарейками, а бывают без элементов питания. Как правило, это батарейки AAA. Это более 12 граммов. Пластиковые шариковые ручки легче одной батарейки, а добавление дополнительного груза ведет к смещению центра масс. Нужно иметь это в виду при выборе планшета. Лучше всего попросить продавца опробовать устройство в действии (тем более, что Кодекс о защите прав потребителей это позволяет).

Достоверных данных об истории планшетов найти, к сожалению, не удалось. Но, анализируя общую информацию, можно утверждать, что первым устройством, принцип действия которого был схож с сегодняшним, был «Графакон» (Grafacon, аббревиатура от английского Graphic Converter). Прибор представлял собой координатную сетку из проводников под поверхностью планшета. При контакте с поверхностью перо получало магнитный сигнал с закодированной информацией о своем положении. Дальнейшая обработка сигнала позволяла определить место пера над поверхностью координатной сетки.

Сегодняшние планшеты можно разделить на два типа по принципу работы — пассивные и активные. Здесь стоит заметить, что информацию о технологии работы планшетов удалось получить только от одной компании, присутствующей на российском рынке — от Wacom. От компании Genius, к сожалению, ответа на просьбу предоставить материалы не последовало. Поэтому при описании принципов работы использовались только данные одной компании.

В первом случае планшет посылает сигналы перу. Сигналы принимаются и возвращаются обратно для определения положения пера. Этот способ позволяет избежать применения элементов питания в пере. Основан он на принципе электромагнитного резонанса. Перо представляет собой довольно сложное устройство с резонансным контуром (выступает в качестве источника энергии для передачи ответного сигнала) и микросхемы, кодирующей в ответный сигнал информацию с датчиков давления и кнопок пера. Сетка планшета во время работы сменяет режим передачи и режим приема сигнала приблизительно каждые 20 микросекунд.

В перьях активных планшетов для создания сигнала используется элемент питания — батарейка. В этом случае перо становится тяжелее и нарушается его балансировка, однако планшету не приходится переключаться между режимами приема и передачи сигнала. Однако, необходимость переключать режимы пользователя заботить не должна. Смена раз в 20 микросекунд настолько быстрое, что никак не влияет на работу устройства. Совершив пару арифметических действий, легко выяснить, что в секунду планшет меняет режим 50 000 раз. Получается, чтобы особенность пассивного пера помешала работе, нужно в секунду 50 000 раз изменить состояние системы «планшет-перо». Запас устойчивости довольно солидный, особенно если вспомнить, что состояние такой системы мы меняем непрерывно и довольно плавно

Заключение

Надеюсь, эта статья несколько расширит круг пользователей графических планшетов, тем более что сегодня производители стремятся снизить ценовую планку на эти устройства. Также хочется верить, что материал поможет не ошибиться при выборе подходящей модели, расширит кругозор читателя и вызовет интерес к компьютерной живописи.

Автор благодарит менеджера по маркетингу Wacom СНГ Сергея Рожкова за предоставленные материалы.

Использованные материалы

1. Graphic tablet, (wikipedia.org), статья в английской википедии;
2. How cordless pen and tablet works, (thesmallest.com);
3. How do artist tablet input devices for computers work, (madsci.org), Уильям Джонсон;
4. Before You Buy a Graphics Tablet, (graphicssoft.about.com), Сью Честэйн;
5. LPI — Halftone Resolution, (desktoppub.about.com), Джэкки Ховард Бер.
6. Информационные материалы компании Wacom.

Полезные для обладателя планшета ресурсы

1. www.3dcenter.ru/tutors/
2. arttower.ru
3. demiart.ru/tutorials.shtml

Источник: www.ixbt.com

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:

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

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.

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). 

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.

Источник: www.nstor.ru

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

Некоторые такие приложения имеют функцию совместного редактирования изображений (англ. 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 трекболы.

Ведущие производители

• Acecad
• Adesso
• Aiptek
• Genius
• GTCO CalComp
• Hitachi
• Trust
• Wacom

Источник: dic.academic.ru