EPO - Výstupní zařízení počítačů (SPŠ Zlín) str.: - 1

Transkript

1 EPO - Výstupní zařízení počítačů (SPŠ Zlín) str.: - 1 VÝSTUPNÍ ZAŘÍZENÍ POČÍTAČŮ Tiskárny a jejich technologie Podle způsobu tisku lze tiskárny rozdělit do tří základních kategorií: Jehličkové. Tisková hlava těchto tiskáren obsahuje matici jehliček se zaoblenými konci. Přes hlavu je posouvána barvená páska a jednotlivé jehličky přitiskují pásku na papír, čímž se na papír přenáší barvivo z pásky. Každý znak či obrazec je pak tvořen různou kombinací úderů jednotlivých jehliček. Modifikací uvedených klasických tiskáren jsou přenosné jehličkové tiskárny, u nichž se barvivo z pásky přenášelo tepelně. Inkoustové. Základem těchto tiskáren je hlava se sadou velmi jemných trysek vystřikujících kapičky inkoustu na papír. Někteří výrobci využívají k vytváření jemných kapiček inkoustu jeho zahřívání (např. Canon BubbleJet), zatímco jiní používají elektrostatické tiskové hlavy (např. Epson Stylus). Laserové. U těchto tiskáren se laserovým paprskem na fotocitlivém válci vytváří elektrostatický obraz celé stránky. Pokud se pak na tento válec nasype velmi jemný prášek, nazývaný toner, přilne tento prášek pouze k místům, které nemají žádný náboj a tato místa odpovídají částem jednotlivých písmen či obrázků na stránce. Válec se otáčí, přičemž je přitlačován na stránku papíru. Tímto způsobem se obraz stránky přenese z válce na papír. Lze říci, že tato technologie je principiálně podobná technologii používané ve fotokopírkách; rozdílný je však samotný přenos obrazu a odlišné jsou i teploty uvnitř tiskárny. Firma Okidata vyvinula i obdobnou technologii, u které povrch válce není vybíjen laserovým paprskem, ale maticí LED diod. Ostatní charakteristiky těchto stránkových tiskáren zůstávají podobné. Obecně lze říci, že nejkvalitnější výstup lze získat z laserové tiskárny. Téměř stejnou kvalitu tisku na bízí i moderní inkoustové tiskárny. Samozřejmě nejhorší kvalitu tisku mají jehličkové tiskárny. Z tohoto důvodu se dnes jehličkové tiskárny využívají jen tam, kde je nutno tisknout na nekonečný papír či kde je nutné tisknout několik kopií jednoho dokumentu najednou. Rozlišení tisku Všechny výše uvedené tiskárny vytváří obraz dokumentu na papíru tak, že na papíře vytisknou či na něj nanesou mnoho teček. Rozlišení tisku pak je dáno množstvím teček, které je tiskárna schopná vytvořit na určité vzdálenosti, a udává se v počtu teček na palec (dpi). Podíváte-li se například na výstup z jehličkové tiskárny, zjistíte, že tečky tvořící jednotlivá písmena, jsou viditelné i pouhým okem. To je dáno tím, že jehličková tiskárna je schopná tisknout jen poměrně velké tečky, které mají stále stejnou velikost. Naopak na výstupu z laserové tiskárny s vysokým rozlišením vypadají jednotlivá písmena naprosto jednolitě, protože tečky jsou podstatně menší a jejich velikost se může měnit. Většina tiskáren tiskne se stejným rozlišením jak v horizontálním, tak i ve vertikálním směru. To znamená, že tiskárna s rozlišením 300 dpi je schopná vytisknout na ploše o velikosti l čtverečního palce (in 2 : 2,54x2,54 cm ) celkem 300 x 300, tj teček. Existují však tiskárny, které mají v jednom směru jiné rozlišení než ve směru druhém. Příkladem může být tiskárna s rozlišením 600 x l 200 dpi, produkující teček na ploše l ( in 2 ). Barevný tisk Všechny barvy jsou tvořeny různými kombinacemi světla. Všechny vlnové délky, které vytváří bílou barvu uvidíme, když světlo necháme projít hranolem, který je rozdělí na spektrum barev. Barevný tisk realizujeme pomocí jen několika barev a to metodou substraktivní. (existuje i metoda aditivní a ta se používá v televizní technice pomocí tří základních barev červená, modrá a zelená). Subtraktivní míchání barev je způsob míchání barev, kdy se s každou další přidanou barvou ubírá část původního světla. Pokud například skládáme na sebe barevné filtry nebo mícháme pigmentové barvy, mícháme je subtraktivní metodou. Světlo prochází jednotlivými barevnými vrstvami a je stále více pohlcováno. Výsledná barva se skládá z vlnových délek, které zbudou po odrazu nebo průchodu filtrem. Základní barvy jsou: žlutá, azurová a purpurová. Základní barvy subtraktivního míchání jsou komplementární (doplňkové) k základním barvám při jejich aditivním míchání. Smícháním modrozelené (azurové) a žluté barvy vznikne barva zelená, žluté a purpurové barva červená a purpurové a modrozelené barva modrá. Smícháním všech tří základních barev dostaneme barvu černou. Tento princip je použit v tiskárnách (tam se navíc používá i samostatný černý toner). Typy písma pro tisk na tiskárnách U bitmapy se celý obraz rozloží do jednotlivých drobounkých bodů. Takový základní obrazový prvek se nazývá pixel (picture element) a lze mu přiřadit určitou digitálně zakódovanou barvu. Tyto droboučké barevné body skládají na obrazovce monitoru nebo na ploše vytištěného obrazu mozaiku - rastr. Tato mozaika barevných bodů lidskému oku splývá a vytváří dojem souvislé barevné plochy, plynulého nebo ostrého přechodu z jednoho odstínu do jiného. Bitmapové fonty jsou typy písma specifické vlastnosti a se specifickými atributy nebo vlastnostmi jako např. Tučné písmo nebo kurziva. Bitmapa je záznam obrazce tvořeného body, kterých je zapotřebí k vytvoření určitého znaku o určité velikosti a s určitým atributem.

2 EPO - Výstupní zařízení počítačů (SPŠ Zlín) str.: - 2 Vektorová grafika se hodí pro technické výkresy, mapy, písmo. Obraz je rozdělen na matematicky definované části - křivky, lomené čáry a jimi ohraničené stejnorodé plochy. Každé z těchto částí obrazu se přiřadí kódovaná informace o tom, jak má být zobrazena, jakou barvou, jak silnou čárou, zda jednoduchou či nějakou přerušovanou, tečkovanou, dvojitou, fousatou, čím má být uzavřená plocha vybarvena, zda jednolitě nebo nějakým vzorkem. V paměti počítače jsou uloženy pouze souřadnice bodů ze kterých prvek vychází, parametry matematické funkce, která určuje jeho průběh a údaje o způsobu zobrazení (barvě, síle a typu čáry, vzorku). Zobrazovací či tiskový program si vždy znovu z uložených dat tento grafický prvek vypočítá a zadaným způsobem zobrazí. Technologie Resolution Enhancement Pokud tiskárna využívá technologii RET, znamená to, že při tisku jsou veškeré hrany vytvořené velkými tečkami, vyhlazovány jemnějšími tečkami. A protože tyto doplňkové tečky jsou velmi malé a překrývají se s velkými tečkami, lidské oko pak takovou hranu vnímá jednolitě. Je nutné zdůraznit, že tuto technologii lze využít pouze u tiskáren laserových a inkoustových, neboť jehličkové tiskárny mají pevnou velikost teček, danou velikostí jehliček v tiskové hlavě. Inkoustové tiskárny využívají tuto technologii také při barevném rozkladu, tj. při vytváření míchaných barev. To znamená, že tiskárna je pak schopná vytvořit více odstínů barev a její výstup se svojí kvalitou značně přiblíží kvalitě fotografie. Interpolace Některé tiskárny zvyšují kvalitu svého tisku procesem nazývaným interpolace. Tohoto využívají některé tiskárny, které nejsou vybaveny odpovídající pamětí. Taková tiskárna pak zpracuje stránku dokumentu s rozlišením např. 600 dpi a výsledky pak zvětší (či interpoluje) na rozlišení např. l 200 dpi. Jazyky pro popis stránek (PDL) Jak laserové, tak i inkoustové tiskárny jsou známy jako stránkové tiskárny, neboť v paměti je zpracována celá stránka, která je následně vytištěna. Rozdíl je v tom, že laserové tiskárny využívají ke zpracování stránky především svoji vlastní paměť, zatímco inkoustové tiskárny používají paměť počítače, ke kterému jsou připojeny. Kdykoliv počítač komunikuje se stránkovou tiskárnou, využívá k tomu speciální jazyk, nazývaný jazykem pro popis stránky (Page Description Language - PDL). Stručně řečeno úkolem tohoto jazyka je umožnit převod popisu celého dokumentu na proud dat, která lze pak přenést do tiskárny. Jakmile tiskárna tato data přijme, její interní firmware je převede na soustavu teček, které mají být vytištěny na papír. V současné době se využívají dva základní jazyky PDL: jazyk PCL firmy Hewlett-Packard a jazyk PostScript firmy Adobe. Tiskárny, které nepodporují žádný jazyk PDL, obvykle umožňují nastavování jednotlivých parametrů tisku pomocí tzv. sekvence. To, zda k vlastnímu popisu tisku bude využit nějaký PDL či zda budou použity escape sekvence spolu s ASCII textem, je záležitostí ovladače tiskárny, nainstalovaného v operačním systému. Platí, že bez ohledu na výchozí formát dokumentu a aplikaci, z níž tisknete, musí být každý tisk převeden na proud dat jazyka PDL či na ASCII text doprovázený řídícími kódy. Jazyk PCL (Printer Control Language) Jazyk PCL je tvořen sadou příkazů, jejichž úkolem je umožnit využití konkrétních vlastností a možností tiskárny pro tisk jednotlivých částí dokumentu. Tyto příkazy lze rozdělit do čtyř kategorií: Řídící kódy. Standardní ASCII znaky či kódy, představující nějakou funkci a nikoliv znak. Příkladem mohou být znaky CR (Carriage Return), FF (Form Feed) či LF (Line Feed). Příkazy PCL. V podstatě příkazy, analogické escape sekvencím u jehličkových tiskáren. Tyto příkazy tvoří větší část každého souboru ve formátu PCL a umožňují např. výběr písma, formátování stránky apod. Příkazy HP-GL/2. Příkazy potřebné pro tisk vektorové grafiky, tvořící část dokumentu. Příkazy PJL. Tyto příkazy slouží k řízení celých tiskových úloh; neumožňují tedy nastavování parametrů tisku jednotlivých částí dokumentů. Jazyk PostScript Obecně lze říci, že PostScript byl jazyk vybavený mnoha vynikajícími vlastnostmi již od svého počátku; proto také nezaznamenal tak prudký vývoj jako jazyk PCL. Z tohoto důvodu se PostScript stal standardem pro počítačovou sazbu a pro náročnou práci s grafikou. Na rozdíl od PCL PostScript nevyužívá žádné řídící kódy; spíše se podobá standardnímu programovacímu jazyku. PostScript bývá také nazýván objektově orientovaným jazykem, neboť počítač odesílá na tiskárnu jednotlivé součástí dokumentu či obrazu jako objekty a nikoliv rastry. To znamená, že má-li tiskárna vytisknout určitý znak, ovladač tiskárny odešle parametry obrysu daného znaku a jeho velikost. Obrys znaku je vlastně šablonou, umožňující vytvoření daného znaku o jakékoliv velikosti. Tiskárna pak převezme údaj o velikosti a obrys zvětší potřebným způsobem (naproti tomu tiskárny s podporou jazyka PCL načtou uloženou rastrovou podobu znaku dané velikosti). Jedná se tedy o vektorovou

3 EPO - Výstupní zařízení počítačů (SPŠ Zlín) str.: - 3 grafiku. Co se týká písem, použití obrysů umožňuje uložit do tiskárny více interních druhů písma, které lze následně tisknout v jakékoliv velikosti. Rastrová písma musí být obvykle načítána do tiskárny z počítače. Escape sekvence Jehličkové tiskárny nepodporují žádný z jazyků PDL, a proto komunikují s počítačem prostřednictvím escape sekvencí. Tyto kódy jsou podobné příkazům jazyka PCL popsaným výše, a nazývají se escape sekvencemi proto, že prvním znakem těchto příkazů bývá 027, tedy právě Esc. Na základě tohoto znaku tiskárna pozná, že to, co následuje za uvedeným znakem, není součást textu, ale příkaz, který má být zpracován. Na jehličkových tiskárnách je možné pomocí těchto příkazů nastavit různou hustotu tisku (počet znaků na řádku), změnit řádkování, písmo apod. Ovladač tiskárny nainstalovaný v počítači, pak má za úkol tyto sekvence vygenerovat automatizovaně na základě těch voleb pro tisk, které jste si vybrali. Nevýhodou escape sekvencí je, že nejsou zdaleka tak standardizovány jako jazyky PDL; z toho vyplý vá, že tiskárny různých výrobců mohou využívat odlišné escape sekvence. Tiskárny využívající rozhraní GDI Některé inkoustové a jehličkové tiskárny nepodporují ani některý z jazyků PDL ani escape sekvence. U těchto tiskáren má přípravu celé stránky k tisku na starosti hostitelský počítač, a proto se někdy nazývají tiskárnami, vyžadujícími hostitele. Některé verze hostitelského tisku využívají rozhraní Windows GDI k vygenerování celé stránky; jiné zase podporují architekturu PPA od firmy HP. Paměť tiskáren Součástí tiskáren je i paměť sestávající z podobných čipů, jaké jsou využívány i při výrobě paměťových modulů pro počítače. Výkonnější tiskárny jsou doplněny i procesorem, čímž se z nich stává počítač - byť poněkud jednoúčelový. Paměť je v tiskárně využívána k několika účelům: jako zásobník pro data odesílaná na vlastní tisk; jako pracovní prostor, ve kterém jsou zpracovávány obrázky před tiskem; a jako paměť pro obrysová písma a jiná data. Pro laserové či LED tiskárny je velikost paměti jedním ze základních parametrů ovlivňujících jejich výkon. Tiskárna totiž musí být schopná sestavit v paměti obraz celé stránky, která má být vytištěna. Sou časně se do paměti musí vejít veškerá grafika a použitá písma. Písma Pojmem písmo se označuje určitý typ písma, který má nějaký řez a velikost. Typem písma pak je sada alfanumerických znaků tvořená písmeny, číslicemi a dalšími symboly, majícími shodné základní grafické prvky. Řezem písma je určitá varianta typu písma, jako např. tučné písmo, podtržené nebo kurzíva. Typ písma může mít jeden i více řezů. Velikost písma se udává v bodech (jeden bod je 0,3759 mm). Písma lze obecně rozdělit na proporcionální a neproporcionální. Proporcionální písmo je takové, u něhož má každé písmeno jinou šířku, zatímco u neproporcionálních písem má každý znak stejnou šířku - stejně jako na psacím stroji. Původně prakticky všechny tiskárny připojované k počítačům využívaly rastrová písma. To znamená, že v paměti tiskárny či v počítači byl uložen obraz každého písmene nějakého písma při všech možných velikostech. Jinými slovy řečeno, pokud se použilo písmo o velikosti 10 bodů, byl na tiskárnu odeslán jiný obraz písmene, než když se použil stejný typ písma s velikostí 16 bodů. V současnosti se však přešlo na používání vektorových písem (či písem s nastavitelnou velikostí), tvořených tak, že jednomu znaku určitého typu písma odpovídá jeden jediný obraz jeho obrysu; tento obraz lze zvětšovat či zmenšovat a přizpůsobovat tak požadované velikosti. Pokud se v dokumentu použije daný typ písma s velikostí 10 bodů a 16 bodů, bude v obou případech odeslán na tiskárnu stejný obraz daného znaku; spolu s ním však tiskárna obdrží i informaci o potřebné velikosti. Výhodou vektorových písem je, že je lze libovolně natáčet, zatímco rastrová písma lze otáčet pouze po skocích o 90. Princip činnosti jednotlivých druhů tiskáren Obraz dokumentu na papíře je každým typem tiskárny vytvářen jiným způsobem. Současně se k vytvoření obrazu používá jiné médium: práškový toner, tekutý inkoust nebo textilní páska. Podrobnější popis principu činnosti jednotlivých typů tiskáren naleznete v následujících částech.

4 EPO - Výstupní zařízení počítačů (SPŠ Zlín) str.: - 4 Jehličkové tiskárny Na rozdíl od laserových a inkoustových tiskáren jehličkové tiskárny nezpracovávají dokument po celých stránkách, ale namísto toho pracují s proudem ASCII znaků. Do zásobníku tiskárny bývá možné uložit maximálně několik řádek, což vede k tomu, že jehličkové tiskárny nemají žádné zvláštní nároky na paměť. Díky způsobu zpracování dat se rychlost tisku jehličkových tiskáren udává ve znacích za sekundu (cps- character per second), zatímco u laserových a inkoustových tiskáren se rychlost udává ve stránkách za minutu (ppm - pages per minute). Navíc jehličkové tiskárny neumožňují použití žádného jazyka PDL a tudíž v samotné tiskárně neprobíhá žádné náročné zpracování dat. Využití jednotlivých vlastností jehličkové tiskárny je řízeno použitím Escape sekvencí. Kvalita tisku jehličkových tiskáren Kvalita tisku jehličkových tiskáren není na rozdíl od laserových a inkoustových tiskáren dána pamětí tiskárny či jejím procesorem, ale především jejími mechanickými vlastnostmi. Jedinou možností zvýšení kvality tisku je zvýšení počtu jehliček, tj. zmenšení jejich velikosti. Proto se vyrábějí tiskárny s 18 či 24 jehličkami. Tím je také zmenšena velikost jednoho bodu vytvořeného touto tiskárnou, a v důsledku toho jsou jednotlivé tahy písmen hladší. V každém případě však platí, že u jehličkových tiskáren nelze využívat takové technologie jako RET či interpolaci. Další možností zvýšení kvality tisku u jehličkových tiskáren je zvýšení počtu průchodů tiskové hlavy, potřebných na tisk jedné řádky. Ve standardním režimu tyto tiskárny vytisknout jeden celý znak na jeden průchod hlavy; tj. celý znak je tvořen údery maximálně 24 jehliček. Pokud se tiskárna přepne do režimu kvalitnějšího tisku (obvykle označovaného jako NLQ či LQ), bude tiskárna tisknout jeden znak např. na dva průchody tiskové hlavy - nejprve horní polovinu znaku a teprve poté spodní. Každá polovina znaku bude vytištěna údery max. 24 jehliček. V typické jehličkové tiskáme se papír otáčí okolo pogumovaného válce. Současně před tímto válcem se na kovovém vodítku horizontálně pohybuje tisková hlava obsahující 9, 18 či 24 jehliček. Před tiskovou hlavou a papírem se nachází barvená textilní páska, podobající se pásce do psacího stroje. Každý znak dokumentu je pak tvořen údery vybraných jehliček, přenášejícími barvivo z pásky na papír. Jehličkové tiskárny se obvykle používají pro tisk na nekonečný papír, neboť možnosti práce s jednotlivými listy papíru jsou u těchto tiskáren poměrně omezené. Navíc ani přesnost natahování papíru není tak vysoká jako u laserových či inkoustových tiskáren. Inkoustové tiskárny Inkoustové tiskárny jsou především určeny pro domácí použití a pro menší kanceláře; to znamená, že jejich výrobci se snaží o dosažení co nejnižší ceny (např. použití menší paměti). Jinak samotný proces zpracování obrazu je u obou typů tiskáren stejný. Značně rozdílný je však způsob nanášení obrazu dokumentu na papír. Technologie inkoustového tisku je jednodušší než technologie laserového tisku; vyžaduje méně energie, sestává z menšího počtu levnějších dílů a zabírá obvykle i méně místa. Inkoustové tiskárny vytváří obraz dokumen tu na papíře tak, že tenkými tryskami vystřikují na papír drobné kapičky inkoustu jednotlivých barev, přičemž jedna kapička odpovídá jednomu bodu tiskárny. V současné době se převážně používají dvě základní technologie inkoustového tisku: tepelný tisk a piezoelektrický tisk. Názvy technologií jsou odvozeny od způsobu, jímž jsou na papír vystřikovány jednotlivé kapičky. Další možnou technologií inkoustového tisku je použití tuhých inkoustů. Inkoustová kazeta většinou sestává ze zásobníku inkoustu a mnoha tenkých (průměr zhruba l mikronu) trysek, kterými je inkoust vystřikován na papír. Počet trysek závisí na typu tiskárny a pohybuje se v rozmezí 21 až 256 trysek na jednu barvu; přitom některé tiskárny mají u zásobníku s černým inkoustem více trysek než u zásobníků s ostatními barvami, neboť cílem je zvýšení rychlosti černobílého tisku. Barevné inkoustové tiskárny používají většinou čtyři zásobníky s různými barvami (černá, žlutá, purpurová a modrozelená).

5 EPO - Výstupní zařízení počítačů (SPŠ Zlín) str.: - 5 Tepelný inkoustový tisk Tisk probíhá v několika krocích: krok 1. Vytvoření vysokého tlaku. Topné těleso se za 2 milisekundy zahřeje na vysokou teplotu - více než 300 C což vytvoří odpařování inkoustu na jeho kontaktu. Obrovský tlak inkoustu dosahuje 125 atmosfér - to je tlak stejný jako v 1000 m pod mořskou hladinou celá kapka se posune do trysky. krok 2. Sublimace inkoustu Těleso stále hřeje a proto se velice malá vrstva inkoustu přehřeje a v 330 C sublimuje a vytvoří bublinu která oddělí kapičku od tělíska. krok 3. Chlazení komory při tomto prudkém ochlazení komory bublina pracuje jako píst, který se dokáže vysunout 500 krát za sekundu. krok 4. Dokončení Teplotní komora je naplněna za méně než 100 milisekund. Potom se proces opakuje znovu. Po vystříknutí jedné kapičky se v trysce vytvoří podtlak, který do ní nasaje další inkoust ze zásobníku. Tímto způsobem může vzniknout i nepřetržitý proud inkoustu jedné barvy.tato technologie inkoustového tisku byla vyvinuta jako první a dodnes je používána nejčastěji. Tepelný tisk používají především tiskárny firem Canon či Hewlett-Packard. Díky vysokému zahřívání tiskové hlavy se u těchto tiskáren spolu se zásobníkem inkoustu obvykle mění i tisková hlava; firma Canon umožňuje nezávislou výměnu hlavy a zásobníku inkoustu. Piezoelektrický inkoustový tisk Uvnitř jednotlivých trysek jsou piezoelektrické krystaly. Působením elektrického náboje tyto krystaly mění svůj tvar a vytlačují inkoust z trysky ven. Tato technologie má dvě výhody: zaprvé díky tomu, že tisková hlava není zahřívána, se značně zvýšila životnost hlav a trysek; a zadruhé je možné použít mnohem více typů inkoustů, neboť není nutné brát ohled na chování inkoustu při vysoké teplotě. Popisovaná technologie byla vyvinuta firmou Epson a v současnosti ji používá i firma Lexmark. Inkoustové tiskárny používající tuhé inkousty Tyto tiskárny využívají namísto tekutých inkoustů bloky vosku (voskový inkoust), vložené do zásobníku a před tiskem natavované. Rozpuštěné inkousty jsou poté po kapičkách nastříkávány na válec a z něj přenášeny na list papíru. Lze tedy říci, že principiálně se tiskový mechanismus této tiskárny podobá spíše monochromatické laserové tiskáme než klasické inkoustové. Hlavním rozdílem oproti barevným laserovým tiskárnám pak je to, že tiskárna na tuhé inkousty potřebuje pouze jeden válec, na který je možné nanášet všechny čtyři barvy najednou. Výsledkem je tisk, který je až čtyřikrát rychlejší než tisk na barevné laserové tiskárně, přičemž kvalita tisku je díky přirozenému míchání barev na válci vyšší. Díky tomu, že médiem není skutečný inkoust, ale vosk, je vytištěný dokument i odolnější vůči vlhkosti. Zvyšování kvality inkoustového tisku První inkoustové tiskárny obvykle tiskly s rozlišením pouhých 300 či 360 dpi; moderní inkoustové tiskárny nabízejí i rozlišení okolo l 200 dpi (či l 440 x 720 dpi), kterým mohou konkurovat laserovým tiskárnám. Příčiny tohoto značného vylepšení kvality tisku jsou: Vylepšení tvaru trysek. Postupně byl zmenšen průměr trysek, čímž se zmenšila i velikost bodu. Skládání několika barev v jednom bodě. Firma Hewlett-Packard používá u svých tiskáren technologii PhotoRETIII, umožňující vytváření kapiček inkoustu o objemu 5 pikolitrů a použití až 29 různých inkoustů v jednom bodě. Díky tomu může jeden bod mít až různých barevných odstínů. Zmenšení objemu kapiček. Kvalita výstupu se zvýšila mimo jiné díky tomu, že byl zmenšen objem kapiček inkoustu. Například tiskárna Epson Stylus Photo 1200 používá kapičky o objemu 6 pikolitrů a nahradila na trhu tiskárnu Epson Stylus Photo EX, která při stejném rozlišení měla objem kapičky 11 pikolitrů.

6 EPO - Výstupní zařízení počítačů (SPŠ Zlín) str.: - 6 Omezení inkoustového tisku Největším problémem inkoustového tisku stále zůstává značná závislost kvality výstupu na použitém papíru. V případě tisku fotografií je nutné použít speciální papíry, zabraňující rozpíjení jednotlivých kapiček. Stejně tak při tisku na průhledné fólie se musí jednat o speciální fólie umožňující rychlé schnutí kapiček inkoustu. To vše vede k tomu, že cena těchto médií je poměrně vysoká. Navíc životnost zásobníků inkoustu není nejdelší, takže výsledná cena za jednu stránku je ve srovnání s ostatními typy tisku nejvyšší. Dalším problémem nůže být např. příliš suché prostředí - inkoust může v jednotlivých tryskách začít vysychat. Výsledkem je částečné či úplné ucpání trysek, které vede k nutnosti výměny zásobníku. Na druhé straně příliš vlhké prostředí snižuje rychlost usychání inkoustu, což ale zvyšuje rozpíjení. Laserové tiskárny Tisk dokumentu na laserové tiskárně sestává z následujících fází: je to komunikace s PC, zpracování dat, formátování, rasterizace, laserové skenování, nanesení toneru a zažehlení toneru. Různé tiskárny provádí tyto kroky odlišným způsobem, ale u všech jsou tyto kroky zachovány. Například levnější laserové tiskárny mohou ponechat větší část zpracování dat na počítači, zatímco dražší typy mají vestavěný procesor, který jim zpracování dat umožní. Komunikace Prvním krokem při tisku dokumentu je přenos dat z počítače do tiskárny. Tiskárny jsou většinou připojovány nejčastěji k sérioví sběrnici USB nebo k paralelnímu portu. Převážnou část komunikace tvoří data, přenášená z počítače do tiskárny - tj. data, přímo se týkající konkrétní tiskové úlohy. Opačným směrem (z tiskárny do počítače) jsou přenášena data jen v omezené míře, přičemž především se jedná o data, řídící tok přenosu. To znamená, že tiskárna informuje počítač o tom, kdy má pozastavit přenos, kdy jej může znovu obnovit apod. Tento proces se nazývá vyjednáváním (handshaking). Současně jsou z tiskárny do počítače přenášeny i informace o chybách, jako např. chybějícím papíru. Nemá-li tiskárna dostatek paměti pro zpracování celé úlohy najednou, řadí se jednotlivé požadavky do tzv. tiskových front. Zpracování dat Po obdržení dat z počítače začne tiskárna s jejich zpracováním. Většina laserových tiskáren je vlastně jednoduchými počítači, neboť obsahuje procesor a paměť. Tato část tiskárny se nazývá interpreterem, neboť v paměti je uložen firmware podporující konkrétní jazyk PDL. Prvním krokem při zpracování dat je rozlišení řídících kódů od vlastního obsahu dokumentu. Procesor tiskárny čte kód a vyhodnocuje jednotlivé rozpoznané příkazy, přičemž ty, které se týkají nastavení celé úlohy také ihned provádí. Některé tiskárny navíc i převádí formátovací příkazy jednotlivých částí dokumentu na specializovaný kód, který se později snáze provádí. Formátování Druhým krokem zpracování dat je jejich formátování, tj. určení způsobu rozmístění dat na stránce. I v tomto případě platí, že konkrétní průběh procesu záleží především na schopnostech procesoru tiskárny. Ve většině případů tiskárna znovu vytváří celý dokument, a to tak, že nejprve je na základě konkrétních příkazů určena velikost stránky, její okraje a řádkování. Následně je do těchto vymezených hranic vkládán vlastní obsah dokumentu, přičemž je současně prováděno zarovnání textu apod. Součástí formátování je také zpracování vektorových písem a grafiky a jejich převod na rastry. Rasterizace Výsledkem formátování je sada velmi podrobných příkazů, určujících přesné umístění každého znaku či grafiky na každé stránce dokumentu. Konečnou fází zpracování dat pak je zpracování těchto příkazů, tj. tiskárna z této sady příkazů vytvoří obraz rozmístění jednotlivých teček na celé stránce. Tento proces se nazývá rasterizací. Obraz rozmístění teček pak je umístěn do stránkového zásobníku, ze kterého je následně zpracován. Rychlost a účinnost tohoto procesu závisí především na velikosti paměti tiskárny a na požadovaném rozlišení

7 EPO - Výstupní zařízení počítačů (SPŠ Zlín) str.: - 7 tiskové úlohy. U černobílé tiskárny je zapotřebí k uložení informace o jednom bodu l bit paměti. Laserové skenování Po zpracování dat a jejich rasterizaci přebírá další zpracování dokumentu tiskový mechanismus. Tento mechanismus sestává obvykle z části pro lase rové skenování, fotoreceptoru, zásobníku toneru, vývojkové jednotky, koron, vybíjecí lampy, zažehlovací jednotky a mechanismu pro transport papíru. Tato část je do jisté míry shodná s tiskovým mechanismem kopírovacího stroje. Jediný rozdíl mezi kopírkou a laserovou tiskárnou je totiž ve způsobu získání a zpracování obrazu: kopírka má vestavěný skener, zatímco laserová tiskárna dostává data z počítače. Schématicky je celý proces tisku na laserové tiskárně znázorněn na obrázku. Hlavní součástí laserové tiskárny je kovový válec s vrstvou polovodiče (např. selen) na povrchu. Polovodič mění při osvícení odpor z přibližně 300Ω při osvícení až na cca 3 5 MΩ pokud není osvícen. Laserový skener, nazývaný někdy rastrovací výstupní skener se používá k vytvoření obrazu dokumentu, tvořeného jednotlivými tečkami, na fotoreceptoru (fotocitlivém válci). Tento obraz odpovídá přesně těm datům, která byla v průběhu zpracování dat uložena do paměti. Samotný laserový skener sestává ze zdroje laserového světla, otočného zrcátka a čočky. Zdroj laserového světla zůstává vždy stacionární. Celou šířku válce (tj. šířku stránky) pokryje laser díky tomu, že se otáčí zrcátko s čočkou, které zaostřuje laserové světlo na každé místo. Svislý pohyb je zajištěn pomalým otáčením bubnu. Fotocitlivý válec je pokryt hladkým materiálem, schopným udržet elektrostatický náboj. Počáteční náboj ve válci vytváří nabíjecí korona, což je obvykle drát pod velmi vysokým napětím. Díky tomu se vzduch v okolí drátu ionizuje a nabíjí se tak i povrch válce. Povrch válce se vybíjí laserovým světlem, neboť je schopné vytvářet přesné a velmi malé tečky, umožňující použití vysokého rozlišení. Každé místo, osvícené laserem, je pak vybito. Přitom vybíjena jsou pouze ta místa, která mají být černá - tj. písmena a obrázky, tvořící obsah dokumentu. Tímto způsobem na povrchu válce vzniká obraz celé stránky dokumentu. Nanesení toneru Po osvětlení povrchu fotocitlivého válce laserovým světlem se daná část válce dostane k místu, kde se nachází vývojka. Vývojkou je v tomto případě válec s magnetickým povrchem, který funguje jako štětec". V zásobníku se nachází toner, což je velmi jemný černý prášek. Při otáčkách válce vývojky jsou na jeho magnetický povrch rovnoměrně zachytávány částice toneru. Jakmile se pak fotocitlivý válec dostane do styku s válcem vývojky, jsou částice toneru přetahovány z válce vývojky na vybitá místa fotocitlivého válce. Tím se na povrchu válce vytváří obraz dokumentu tvořený tonerem. Fotocitlivý válec se dále otáčí a jeho povrch se dostává do styku s papírem. Tiskárna je vybavena ne závislým mechanismem pro natažení jednoho listu papíru ze zásobníku do tiskového mechanismu. Pod fotocitlivým válcem a listem papíru se pak nachází přenosová korona, nabíjející papír a přitahující toner z fotocitlivého válce na povrch papíru. Obraz dokumentu je tak přenesen z fotocitlivého válce na papír. Fotocitlivý válec se dále otáčí a jeho povrch je vybit vybíjecí lampou, tvořenou obvykle řadou LED diod. Tím je daná část povrchu fotocitlivého válce zcela vybita a celý proces nabíjení a vytváření obrazu může začít znovu. Zažehlení toneru Po nanesení toneru je papír tiskárnou posunován dále. Nejdříve je přesunut nad místem, kde se nachází vybíjecí

8 EPO - Výstupní zařízení počítačů (SPŠ Zlín) str.: - 8 korona, zbavující povrch papíru zbylého náboje.v tomto okamžiku se v tiskárně nachází list papíru s tonerem, naneseným přesně v těch místech, kde mají být jednotlivá písmena či části obrázku. Protože však již papír není nabit žádným nábojem, toner není na povrchu papíru ničím přidržován. Aby se k povrchu papíru přichytil trvale, je list papíru posunut do zažehlovací jednotky, sestávající z přítlačného válce a zažehlovacího válce, jehož povrch má teplotu 200 C i více. Jednotlivé částice toneru se tímto teplem roztaví a přilnou k vláknům papíru. Tím je celý proces tisku dokončen a vytištěná stránka dokumentu je vysunuta z tiskárny ven. Omezení laserového tisku Kvalita výstupu z laserové tiskárny závisí mimo jiné na množství toneru v zásobníku. Na laserový tisk mají vliv i okolní podmínky. Je-li vlhkost okolního prostředí příliš nízká, může se zvýšit náboj, kterým je nabíjen papír před průchodem pod fotocitlivým válcem. Důsledkem může být rozmazání obrysů jednotlivých částí dokumentu. Na druhé straně pokud je vlhkost okolního prostředí příliš vysoká, náboj, kterým je list papíru nabíjen, se snižuje. Výsledkem může být stav, kdy se na některé části dokumentu nepodaří přenést toner z fotocitlivého válce. Posledním omezením laserového tisku zůstává použití nerovných papírů. LED tiskárny Firma Okidata vyvinula stránkové tiskárny, u nichž povrch válce není vybíjen laserovým paprskem, ale maticí LED diod. Výhody těchto tiskáren jsou: Přímý průchod papíru tiskárnou. Ve srovnání s laserovými tiskárnami delší záruka na tiskovou hlavu. Rychlejší barevný tisk, neboť u těchto tiskáren mohou být všechny barvy naneseny při jedné otočce fotocitlivého válce, zatímco u tiskáren s laserovým skenováním se musí použít čtyři otočky válce Barevný tisk Existuje několik základních typů barevných tiskáren, z nichž většina využívá technologii, odvozenou od odpovídající technologie monochromatického tisku a rozšířenou pouze o použití dalších barev (obvykle se používají čtyři barvy). To znamená, že barevná laserová tiskárna používá čtyři tonery o různých barvách, zatímco barevná inkoustová tiskárna používá čtyři inkousty o různých barvách. Používané barvy odpovídají barevnému modelu CMYK, tj. jsou to modrozelená, purpurová, žlutá a černá. Všechny ostatní barvy se vytvářejí skládáním z těchto barev. U některých levných inkoustových tiskáren se používají pouze tři inkousty (vynechává se černý), přičemž černá barva je tvořena skládáním z použitých barev. Kvalita výsledku je však podstatně nižší než při použití samostatného černého inkoustu. Typ barevného média má také vliv na proces skládání dalších barevných odstínů.u většiny barevných tiskáren totiž není možné přímé míchání použitých barev tak, jako by se míchaly při ručním zpracování. Namísto toho barevná tiskárna vytváří barvu barevným rozkladem, tj. výsledná barva je rozložena na jednotlivé barevné složky a tiskárna pak nanese na papír tečky různých barev. Tyto tečky jsou umístěny velmi blízko sebe a způsob jejich prokládání a počet teček jednotlivých odstínů určuje výslednou barvu. Lze říci, že tento proces je analogický procesu, jímž jsou na monitoru zobrazovány jednotlivé barvy. Rozdílem je jen to, že monitor využívá barevný model RGB (základními barvami jsou červená, zelená a modrá). Použití barev samozřejmě zvyšuje počet potřebných příkazů jazyka PDL. Ve srovnání s monochromatickými tiskárnami mají barevné tiskárny dvě základní nevýhody: nižší rychlost a vyšší provozní náklady.

9 EPO - Výstupní zařízení počítačů (SPŠ Zlín) str.: - 9 MODEMY Asynchronní modemy Slovem modem (vytvořeným jako zkratka ze slov modulator/demodulator) se označuje zařízení, schopné konvertovat digitální data, používaná v počítačích, na analogové signály, vhodné pro přenos po telefonních linkách. Na druhé straně spojení je pak další modem, který přijatá data konvertuje z analogových zpět na digitální. Běžný modem pro počítače PC je asynchronním zařízením, což znamená, že data jsou vysílána jako přerušovaný tok malých paketů. Přijímající zařízení tyto pakety přijímá a sestavuje je zpět do takové podoby, v jaké je může využít počítač. Asynchronní modemy vysílají každý bajt dat individuálně jako oddělený paket. Jeden Byte se rovná osmi bitům, což je - uvážíme-li standardní znakovou sadu ASCII - dostatečný počet bitů pro přenos jednoho alfanumerického znaku. Aby však přijímající zařízení rozpoznalo jednotlivé pakety, musí vysílající modem označit začátek a konec každého paketu. K tomuto účelu slouží tzv. start bit a stop bit, což znamená, že k přenosu 8 bitů dat je zapotřebí paket o velikosti 10 bitů (viz obrázek). Naproti tomu u synchronní komunikace zařízení vysílá ustálenou rychlostí souvislý tok dat. Použití asynchronních modemů je typické zejména pro pronajaté či pevné linky. Start Bit Data Stop Bit Start Bit Data Stop Bit Obr.: Asynchronní modemy vyznačují začátek každého přenášeného bajtu jedním start bitem. Konec přenášených dat je signalizován stop bitem. V případě synchronní komunikace je vysílán nepřetržitý proud dat. Použití pouze jednoho start bitu je podmínkou všech druhů asynchronní komunikace, zatímco počet stop bitů je závislý na použitém protokolu. Z důvodu usnadnění komunikace mezi systémy s různými protokoly vám proto komunikační software umožňuje nastavit formát rámce, používaného pro přenos každého Bytu dat. Standardně se použitý rámec popisuje ve stylu parita-datové bity-stop bity, většina soudobých asynchronních připojení tedy může být popsána stylem N-8-1 (bez parity - 8 datových bitů - l stop bit). Význam jednotlivých údajů je tento: Parita. Ještě před zavedením algoritmů pro opravu chyb se ke kontrole případných chyb používal mechanismus, založený na výpočtu paritního bitu. Tento mechanismus obvykle pracoval na úrovni softwaru. V současné době se kontrola parity prakticky již vůbec nevyužívá. Další možné hodnoty jsou sudá, lichá, označit či mezerová. Počet datových bitů. Údaj určuje skutečný počet datových bitů, přenášených v jednom paketu. U počítačů PC se přenáší obvykle 8 bitů, ale některé jiné typy počítačů využívají znaky o délce 7 bitů či jiné. Komunikační software vám umožňuje nastavení tohoto parametru proto, aby při komunikaci nedošlo k záměně posledního datového bitu se stop bitem. Počet stop bitů. Počítače PC většinou využívají pouze l stop bit; existují však komunikační protokoly vyžadující použití l,5 či 2 stop bitů. Standardy modemů Aby spolu dva modemy mohly komunikovat, musí používat stejný protokol. Pojmem protokol se v tomto případě označuje podoba analogového signálu, vytvářeného modemem ze signálu digitálního. V průběhu mnoha let využívání modemů vzniklo mnoho různých protokolů, z nichž mnohé jsou dnes zastaralé. Díky neustálému vylepšování hardwaru se také zrychluje a zefektivňuje komunikace mezi modemy, což vede k vývoji dalších standardů či protokolů odpovídajících novým možnostem hardwaru. Z důvodu zachování zpětné kompatibility jsou modemy navrhovány tak, aby umožňovaly používání nejen nejnovějších standardů, ale i těch, které se již nějakou dobu nepoužívají. Proto v dokumentaci k zakoupenému modemu většinou naleznete dlouhý seznam podporovaných standardů.

10 EPO - Výstupní zařízení počítačů (SPŠ Zlín) str.: - 10 Software počítače obvykle předává základní pokyny modemu ve formě tzv. AT příkazů. Tímto pojmem jsou označovány textové řetězce, mající aktivovat některé vlastnosti modemu. Například příkaz ATDT by pro modem měl znamenat pokyn k vytočení čísla , a to pomocí tónové volby. Komunikační software tyto příkazy vytváří většinou automaticky, ale je taky možnost je ručně zadat, a to buď v režimu terminálu či v okně Příkazového řádku pomocí příkazu ECHO. Sada AT příkazů byla původně vyvinuta firmou Hayes a z tohoto důvodu byla většina modemů, která ji podporovala, označována jako Hayes-kompatibilní modemy. Přenosová rychlost Přenosová rychlost modemů může být udána pomocí dvou různých jednotek, které jsou mnohdy vzájemně zaměňovány. Těmito jednotkami jsou baud anebo bit za sekundu. Baud vyjadřuje počet změn analog. signálu, přenášeného mezi dvěma zařízeními za jednu sekundu. Například mění-li se frekvence či fáze signálu 300x za sekundu, pak to znamená, že daná dvě zařízení komunikují rychlostí 300 baudů. Z toho ale vyplývá, že baud nevyjadřuje rychlost přenosu dat: k tomu je nutné vědět, kolik bitů je přeneseno v průběhu jednoho baudu. Výsledkem pak je rychlost vyjadřovaná v bitech či kilobitech za sekundu (b/s či kb/s). Tab. Vztah mezi rychlostí v baudech a bitech za sekundu Rychlost v baudech Počet bitů přenesených v průběhu 1 baudu Výsledná rychlost v bitech/ sec Jak uvidíte později, modemy s rychlostí b/s používají poněkud jiný mechanismus k přenášení dat, v důsledku čehož není rychlost linky v baudech určujícím faktorem. Protokoly modulace Modulací se označuje nějaká definovaná změna vysílaného signálu, která určuje, jakým způsobem jsou přenášená data kódována (modulována) na výchozí signál. Z toho je zřejmé, že mají-li dva modemy spolu komunikovat, musí oba používat stejnou modulaci. Přitom platí, že každé přenosové rychlosti odpovídá jiná modulace. Některé přenosové rychlosti však lze dosáhnout pomocí několika druhů modulace. K nejčastějším způsobům modulace patří: Klíčování pomocí změn frekvence. Jedná se o určitou variantu frekvenční modulace, označované FM. Data jsou na výchozí signál modulována tak, že je měněna frekvence signálu. Klíčování pomocí změn fáze.data jsou na výchozí signál modulována tak, že je měněno časování tohoto signálu; frekvence zůstává stejná. Modulace pomocí kvadratur amplitud. Způsob modulace, při kterém jsou kombinovány změny fáze se změnami amplitudy signálu. Výsledkem je signál, který může přenést více dat, než signály vytvořené pomocí jiných způsobů modulace. Způsob modulace je automaticky dohodnut oběma modemy v průběhu připojování. U každého protokolu je uvedena i maximální dosažitelná přenosová rychlost a to, zda se jedná o režim duplexní. Přitom duplexním protokolem je takový protokol, který umožní současný přenos dat oběma směry stejnou rychlostí (typickým příkladem plně duplexního hovoru je běžný telefonní hovor). Poloduplexní režim je pak takový, u kterého mohou být data přenášena oběma směry, ale pouze jedno ze zařízení může vysílat (příkladem může být hovor uskutečněný pomocí vysílačky). Protokoly pro opravu chyb Soudobé modemy obsahují určité hardwarové součásti, s jejichž pomocí jsou modemy schopné rozpoznat chyby, vzniklé v průběhu přenosu. Na základě toho pak modem požádá vysílající modem o opakované zaslání těch dat,

11 EPO - Výstupní zařízení počítačů (SPŠ Zlín) str.: - 11 která byla chybná. Samozřejmě je možné opravu chyb zajistit i programově, ovšem toto řešení zvyšuje zátěž sběrnice a procesoru. Stejně jako u modulace platí, že má-li být při komunikaci využit nějaký protokol pro opravu chyb, musí daný protokol podporovat oba modemy. Protokoly řady MNP Tyto protokoly byly vyvinuty firmou Microcom a jejich cílem bylo zajištění základní opravy chyb. Platí však, že některé vyšší úrovně protokolu MNP (Microcom Networking Protocol) zahrnují současně i kompresi dat. Naprostá většina soudobých modemů podporuje protokoly řady MNP l až MNP 5; některé poslední typy modemů s rozhraním PCI a modemy standardu PC Card podporují i protokoly MNP 10. Obecně se protokoly MNP využívají především z důvodů jejich schopnosti zajistit opravu chyb, vzniklých při přenosu. Modemy o rychlosti 56 kb/s V dnešní době se již převážně používají modemy, které překračují rychlost 33,6 kb/s, jež byla dříve považována za nepřekročitelnou. Běžné modemy provádí převod digitálního signálu na analogový proto, aby výsledný signál bylo možné přenášet po veřejné přepínané telefonní síti (PSTN). Přijímající modem pak provádí zpětnou konverzi tohoto analogového signálu na digitální. Oba procesy konverze signálu samozřejmě znamenají určité snížení rychlosti přenosu dat: i když telefonní linky jsou fyzikálně schopné přenášet data rychlostí 56 kb/s, díky konverzi dat tato rychlost klesá na 33,6 kb/s. Na základě této skutečnosti byl zformován Shannonův zákon, říkající, že maximální možná přenosová rychlost po linkách PSTN je 35 kb/s a to v závislosti na šumu linky. Tento zákon vychází ovšem z plně analogového propojení dvou modemů. Toto však v současné době, kdy ústředny byly digitalizovány již neplatí. Teprve tato koncová ústředna (ke které je připojen modem) zajišťuje automatickou konverzi digitálního signálu na analogový, který je vyslán k modemu. Díky tomu lze v celém spojení zmenšit počet nutných konverzí dat, což vede ke zvýšení přenosové rychlosti až na (teoreticky) 56 kb/s. Omezení používání modemů o rychlosti 56 kb/s První podmínkou pro úspěšné používání modemů o rychlosti 56 kb/s (tj. podmínkou pro dosažení této rychlosti) je to, že na jedné straně spojení musí být připojen speciální digitální modem, neprovádějící žádnou konverzi digitálního signálu na analogový. Druhá podmínka je, že v celém připojení ve směru od poskytovatele ke konečnému modemu se smí vyskytovat pouze jediné zařízení provádějící konverzi digitálního signálu na analogový. To je dáno fyzikální podstatou připojení tohoto modemu k síti telefonního operátora. Upozornění Spojení modemů komunikujících rychlostí 56 kb/s, je extrémně náchylné na zpomalení způsobená šumem linky. Problém vysokého šumu může být vyřešen připojením přepěťové ochrany, obsahující i filtr proti šumu. Poslední podmínkou pro úspěšné využívání rychlosti 56 kb/s je to, že modemy na obou stranách spojení musí podporovat stejný standard pro rychlost 56 kb/s. Tímto standardem může být protokol ITU V.90 Doporučení pro výběr modemů Modem pro PC může být buď externí či interní. Externí modemy se připojují buď k sériovému portu nebo k portu sběrnice USB a jsou obvykle vybaveny vlastním zdrojem napájení. Naopak interní modemy mají podobu rozšiřujícího adaptéru, připojovaného do jednoho z rozšiřujících slotů základní desky počítače. Výhoda interních modemů spočívá v tom, že mají svůj vlastní čip UART či vyšší. Navíc rychlost připojení může být u externího modemu snižována samotným sériovým portem počítače. Integrované sítě digitálních služeb (ISDN) Dnešní telefonní sítě jsou založeny na digitálních telefonních ústřednách a přenosové cesty mezi ústřednami jsou také plně digitalizovány. Jestliže chcete překročit rychlostní omezení asynchronních modemů, musíte začít

12 EPO - Výstupní zařízení počítačů (SPŠ Zlín) str.: - 12 používat plně digitální připojení, které vám umožňují např. sítě ISDN (Integrated Services Digital Network). Pomocí ISDN zařízení se můžete k Internetu připojit rychlostí až 128 kb/s (někteří poskytovatelé umožní pouze 64 kb/s). Ačkoliv síť ISDN může být použita i k přenosu hlasu a využívá stejné dráty jako stávající analogový telefon, nejedná se o srovnatelné připojení. K dosažení uvedených vysokých přenosových rychlostí je nutné, aby oba konce připojení používaly digitální technologu - tj. aby zařízení ISDN využíval jak uživatel, tak i poskytovatel. Linky ISDN není možné srovnávat ani s pevnými linkami. Na rozdíl od nich totiž při používání tech nologie ISDN software musí stále vytáčet nějaké telefonní číslo a po dokončení přenosů dat je zase spojení ukončeno. To znamená, že můžete změnit poskytovatele, aniž byste museli znovu jednat s telefonním operátorem. Slovo digitální v názvu těchto služeb znamená konec používání modemů. Komunikace mezi zařízeními ISDN je totiž plně digitální od jednoho bodu až do druhého. V důsledku toho není nutné provádět žádnou konverzi signálu. Zařízení, která se používají pro připojení počítače k síti ISDN, jsou tedy výstižněji nazývána terminálovými adaptéry. Kromě toho podporuje-li použité zařízení ISDN i analogové služby, lze je využít i pro připojení k standardním telefonům, faxům a dalším starším telekomunikačním zařízením A protože jedna standardní linka ISDN je tvořena třemi kanály, lze současně přenášet různé druhy dat (např. data + hlas, data + data, hlas + fax apod.) Jak pracuje standardní linka ISDN U standardní linky ISDN je celé přenosové pásmo rozděleno na nosné kanály (označovány jsou jako B kanály) s přenosovou rychlostí 64 kb/s a delta kanál (nazýván D kanál), nabízející přenosovou rychlost buď 16 kb/s nebo 64 kb/s, a to v závislosti na typu služby. B kanály slouží k přenosu hlasu nebo dat, zatímco D kanál přenáší řídící signály ISDN. Je možné jedním B kanálem přenášet hlas a současně druhým B kanálem přenášet data; po zavěšení telefonu může být pro přenosy dat využita kapacita obou B kanálů. K tomu je však nutné, aby na serveru poskytovatele i uživatele byl nainstalovaný protokol umožňující takové sloučení kanálů. Existují dva základní typy služeb ISDN: BRI a PRI. Služba BRI je určena spíše pro domácnosti či malé kanceláře a je tvořena dvěma B kanály a jedním D kanálem o rychlosti 16 kb/s. Celková přenosová rychlost pak je 144 kb/s. Naproti tomu služba PRI je předurčena pro podnikovou sféru. V evropských zemích je služba PRI tvořena 30 B kanály a l D kanálem o rychlosti 64 kb/s, Celková přenosová rychlost je v případě evropských zemí l 984 kb/s, což odpovídá telekomunikačnímu standardu E1. Hardware pro linky ISDN Pro připojení počítače k lince ISDN je nutný terminálový adaptér, někdy chybně označovaný jako ISDN modem. Tento adaptér bývá dodáván buď jako externí zařízení připojované k sériovému portu, nebo jako rozšiřující karta do počítače. Existují dva typy rozhraní k linkám ISDN. Prvním typem je U rozhraní, tvořené jedním párem vodičů, vedoucím do ústředny telefonního operátora. Naopak tzv. S/T rozhraní sestává ze dvou párů vodičů mezi přípojkou ve zdi a terminálovým adaptérem. Zařízení provádějící převod signálů U rozhraní na signály S/T rozhraní je nazýváno zakončovacím zařízením sítě. Některé terminálové adaptéry jsou dodávány již s vestavěným zakončovacím zařízením, což znamená, že v takovém případě lze U rozhraní připojit přímo k počítači. Pevné linky Pro uživatele, kteří mají vysoké nároky na přenosovou rychlost, je nejlepším řešením pevná linka. Tímto pojmem se označuje plně digitální trvalé připojení počítače či sítě počítačů k nějaké jiné lokalitě, která však může být změněna jen zásahem telefonního operátora. Pevné linky jsou většími firmami používány pro propojení vzdálených lokalit či k připojení celé firmy k Internetu. DSL (Digital Subscriber Line) je technologie, která umožňuje využít stávající vedení telefonu nebo kabelové televize pro vysokorychlostní přenosy dat. Využívá telefonní rozvody plochým nekrouceným kabelem, kroucenou dvoulinku nebo koaxiální kabel kabelové televize. Jednotlivé typy DSL se liší v používaném

13 EPO - Výstupní zařízení počítačů (SPŠ Zlín) str.: - 13 frekvenčním pásmu, maximální rychlosti a dosahu. Obecně platí že čím větší vzdálenost od ústředny nebo méně kvalitní vedení, tím nižší maximální dosažitelná rychlost. Pro běžné domácí nasazení se obvykle využívá asymetrická varianta ADSL, kde je vyšší přenosová rychlost ve směru k zákazníkovi (download) a nižší rychlost směrem od zákazníka (upload). ADSL využívá měděné kroucené, sdílení s telefonní linkou s komunikační rychlostí až 8/1 Mbit/s. ADSL2+ je vylepšenou variantou ADSL s komunikační rychlostí až 25/4 Mbit/s. Ve firemním prostředí se používají symetrické varianty, kde jsou obě rychlosti stejné. HARDWARE PRO AUDIO V POČÍTAČI Základní požadavky na zvukové adaptéry nebyly nikdy specifikovány nějakým veřejně přijatým standardem. Za první neoficiální standard lze považovat zvukový adaptér Sound Blaster od firmy Creative Labs. Podpora reprodukce zvuku se tak postupně stala samozřejmou součástí počítačů a operačních systémů. V současné době je zvukový adaptér samozřejmou součástí počítače a mívá jednu z níže uvedených podob: Zvukový adaptér je plně integrován na základní desce, tj. na základní desce je umístěna celá čipová sada adaptéru (obvykle se jedná o čipy firem Crystal, Analog Devices, ESS, Yamaha a dalších). Zvukový adaptér je tvořen rozšiřující kartou zasunutou do slotu sběrnice PCI. Základní pojmy z oblasti zvukových adaptérů Podstata zvuku Každý zvuk se šíří vibracemi, stlačujícími vzduch či způsobujícími kmitání tuhých látek. Zvukové vlny se ze svého zdroje šíří všemi směry rovnoměrně. Jakmile dorazí do vašeho ucha, rozkmitají ušní bubínek a tento vjem je pak převeden na zvuk. Dvěma základními vlastnostmi každého zvuku jsou jeho výška a intenzita. Výška zvuku je dána rychlostí šíření jednotlivých vibrací. Udává se v hertzích (Hz) neboli cyklech za sekundu, kde jedním cyklem se míní jedna úplná vibrace dopředu a dozadu. Počet hertzů pak udává frekvencí tónu; čím vyšší frekvence, tím vyšší vnímaná výška tónu. Lidé však nejsou schopni slyšet zvuk o všech frekvencích. Udává se, že nejnižší slyšitelná frekvence je okolo 16 Hz, zatímco nejvyšší je zhruba 20 khz (u formátu MP3 se jako horní hranice uvádí zhruba 15 khz). Intenzita zvuku je nazývána také amplitudou a určuje hlasitost, s jakou daný zvuk vnímáme. Intenzita přímo závisí na síle jednotlivých vibrací, jimiž se zvuk šíří. Udává se v decibelech (db), přičemž samotný šum listí má hlasitost asi 20 db, průměrná ulice 70 db a blízká bouře až 120 db. Přitom prahovou hodnotou, po jejímž překročení je zvuk vnímán již jako bolest (práh bolestí), je 130 db. Vzorkování zvuku Výše uvedený princip šíření zvuku odpovídá analogové podstatě zvukového signálu, tj. spojitým změnám signálu v čase. Pro uložení na počítači je však nutné analogový signál převést na digitální. K tomu účelu slouží čipy, nazývané převodníky analogového signálu na digitální (ADC), které jsou vestavěné na zvukovém adaptéru. Při přehrávání zvuku pak je digitální záznam převáděn na analogový převodníky digitálního signálu na analogovy (DAC). Při převodu analogového signálu na digitální je signál nejprve vzorkován (viz obrázek), což znamená, že v určitých časových intervalech počítač detekuje frekvenci a amplitudu vstupního signálu. Je samozřejmé, že čím je rychlost vzorkování vyšší, tím je také výsledný digitální signál bližší analogovému originálu.

14 EPO - Výstupní zařízení počítačů (SPŠ Zlín) str.: - 14 Uvádí se, že rychlost vzorkování kvalitního záznamu by měla být alespoň dvojnásobkem maximální slyšitelné frekvence. K této hodnotě se přidává ještě rezerva 10 %, umožňující zachycení nežádoucích signálů. Za předpokladu, že lidské ucho je schopné slyšet zvuk o frekvenci až 20 khz, je doporučená rychlost vzorkování kvalitního záznamu rovna 44,1 khz tj. rychlost, kterou používají přehrávače zvukových CD. 8 bitový a 16 bitový zvuk Původní specifikace vyžadovaly použití zvukového adaptéru, podporujícího pouze 8bitový zvuk - označuje se tím pouze počet bitů, které zvukový adaptér využívá při digitalizaci každého zvuku. Je-li zvukový adaptér 8 bitový, může být pro popis každého vzorku zvuku využito maximálně 8 bitů, tj. 256 různých hodnot. U 16 bitového zvukového adaptéru jde již o hodnot, čímž je věrohodnost zaznamenaného zvuku výrazně zvýšena. Obecně lze říci, že 8 bitový adaptér postačuje pro záznam mluveného slova; pro kvalitní záznam hudby je nutný l6 bitový zvukový adaptér. Schématické znázornění rozdílu mezi 8 bitovým a l6bitovým zvukem vidíte na obrázku Obr. 16 bitový záznam zvuku je kvalitnější než 8 bitový záznam Hodnocení kvality zvukových adaptérů Kvalita zvukových adaptérů se obvykle měří třemi kritérii: frekvenčním rozsahem, celkovým harmonickým zkreslením a odstupem signálu od šumu. Frekvenčním rozsahem se míní rozsah těch frekvencí, které je zvukový adaptér schopen rozpoznat či reprodukovat na slyšitelné úrovni. Platí, že čím je frekvenční rozsah vyšší, tím je adaptér lepší. Mnohé běžné adaptéry podporují rozsah 30 Hz až 20 khz. Celkové harmonické zkreslení udává linearitu a přímost křivky, vyjadřující frekvenční rozsah zvukového adaptéru. V podstatě lze říci, že se jedná o přesnost reprodukce jednotlivých tónů. Jakákoliv neli neární část nacházející se na uvedené křivce způsobí harmonické zkreslení. Proto platí, že čím je harmonické zkreslení (udávané v procentech) nižší, tím je adaptér lepší. Odstup signálu od šumu určuje sílu signálu vzhledem k nežádoucím zvukům (šumu). Čím vyšší je tento údaj (udávaný v decibelech), tím kvalitnější je daný zvukový adaptér. Součásti zvukových adaptérů Konektory Prakticky všechny zvukové adaptéry mají shodné základní konektory, kterými jsou konektory typu minijack o průměru 3,2 mm. Jsou určeny k připojení vstupů a výstupů zvuku, tj. reproduktorů, mikrofonů, přehrávačů CD apod. Stereofonní výstup. Používá se k přenosu signálů z počítače na nějaké externí zařízení, kterým mohou být reproduktory, sluchátka či stereofonní sestava. Stereofonní vstup. Umožňuje připojení vstupů zvuku z takových zdrojů, jako jsou stereofonní sestavy či videorekordéry. Mikrofon či monofonní vstup používá se pro připojení mikrofonu, který by měl mít impedanci 600 až ohmů.

15 EPO - Výstupní zařízení počítačů (SPŠ Zlín) str.: - 15 Konektor pro herní ovladač / MIDI - konektor Canon s 15 vývody pro připojení herní konzoly nebo pro připojení elektronických hudebních nástrojů. Interní konektor pro spojení s mechanikou CD-ROM jedná se o čtyřpinový konektor, umístěný na desce zvukového adaptéru. DIGITALIZOVANÉ ZVUKOVÉ SOUBORY Nekomprimované zvukové soubory jsou typické svojí příponou WAV, VOC atd. Tyto soubory obsahují data popisující průběh jednotlivých zvukových vln. To znamená, že se jedná o klasické analogové nahrávky, které byly digitalizovány,aby je bylo možno použít na počítači. Stejně jako obraz může být pořízen a uložen s různým rozlišením i zvuk může být počítačem zaznamenán s rozdílnými hodnotami rozlišení. Zvolené rozlišení má samozřejmě vliv na kvalitu zvuku - čím menší soubor, tím menší kvalita. Standardně nabízí operační systémy Windows 9x/Me tři různá rozlišení (tři různé kvality), která vidíte v tabulce:. Tab. Rozlišení pro záznam zvuku nabízená operačními systémy Windows 9x/Me Rozlišení (kvalita) Frekvence (Hz) Výchozí šířka pásma Velikost souboru Telefonní kvalita bitů, mono 11 kb/s Rozhlasová kvalita bitů, mono 22 kb/s Kvalita disku CD bitů, stereo 172 kb/s Kvalita disku CD bitů, stereo 188 kb/s Nejvyšší kvalita (tj. frekvence 48 khz, 16 bitů, stereo) byla zavedena z důvodu podpory přehrávání zvuku mechanikami DVD-ROM a podpory technologie pro kompresi zvuku Dolby AC-3. Rozdíl ve velikosti souboru mezi nejhorší a nejlepší kvalitou je markantní: pouhých 60 sekund záznamu zvuku v kvalitě CD může zabírat 10 MB prostoru na pevném disku. Je zřejmé, že nejsou-li nároky na kvalitu vytvořeného souboru tak vysoké, je vhodné využití nižší kvality. Komprese zvuku a soubory ve formátu MP3 Konvenční zvukové soubory lze však i komprimovat a zmenšit tak prostor, který tyto soubory zabírají na pevném disku. Hned z počátku je však nutné zdůraznit, že jakákoliv komprese zvuku vede ke zhoršení jeho kvality. Některé zvukové adaptéry obsahují vestavěnou kompresi, umožňující zkomprimování původního souboru až na jednu čtvrtinu. Další alternativou se stal algoritmus ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code Modulation), jehož použití vede ke zmenšení velikosti zvukového souboru zhruba na jednu polovinu. Nejpopulárnější metodou komprese zvuku se staly standardy skupiny MPEG (Motion Pictures Experts Group), umožňující kompresi videa i zvuku. Výhodou standardů je, že v brzké době získaly také podporu mezi výrobci přehrávačů DVD. Algoritmy MPEG principiálně umožňují kompresi až 30:1. Z nich byl také odvozen formát MP3. Velikost výsledného souboru vždy závisí na rychlosti vzorkování, použité při vytváření souboru. Pro záznam populární hudby se často využívá rychlost vzorkování 128 kb/s, která umožňuje zachování dostatečné kvality při výrazném zmenšení souboru: původní soubor o velikosti 50 MB se může zmenšit na pouhé 4 MB. Soubory se záznamem zvuku ve formátu MIDI Posledním typem zvukových souborů jsou soubory ve formátu MIDI, které se od WAV či MP3 liší stejně výrazně jako vektorová grafika od rastrové. Soubory ve formátu MIDI, typické rozšířením názvu souboru MID či RMI, jsou zcela digitálními soubory, neobsahují záznam zvuku; namísto toho tyto soubory obsahují instrukce pro zvukový adaptér, na jejichž základě adaptér jednotlivé zvuky vytváří. Formát MIDI je poměrně výkonným programovacím jazykem vyvinutým za účelem umožnění komunikace hudebních nástrojů. Na rozdíl od ostatních formátů pro záznam zvuku MIDI není náročný na volný prostor pevného disku: zhruba hodina stereofonní hudby zabere pouhých 500 kb. Z tohoto důvodu součástí mnohých her je právě zvuk ve formátu MIDI, neboť tímto způsobem lze hru doprovodit značným množstvím zvuků a hudby, aniž by nějak extrémně narostly požadavky na volný prostor na pevném disku. Soubor je tvořen několika

16 EPO - Výstupní zařízení počítačů (SPŠ Zlín) str.: - 16 oddělenými kanály, z nichž každý představuje jeden hudební nástroj či typ zvuku. Přehrávání souborů ve formátu MIDI Má-li počítač být schopen přehrát soubory ve formátu MIDI, musí jeho součástí být syntetizátor zvuku. Ten je ale běžnou součástí všech zvukových adaptérů podporujících MIDI. Při přehrávání souboru ve formátu MIDI pak syntetizátor na základě instrukcí obsažených v souboru, vytváří zvuk pro každý kanál. Uložené instrukce definují výšku tónu a jeho délku; pro simulaci různých nástrojů se využívají předdefinované sady instrukcí (patch), určující zvuk daného nástroje. Software pro přehrávání souborů ve formátu MIDI vám obvykle umožňuje nastavování rychlosti a hlasitosti. Připojení MIDI zařízení Chcete-li k počítači připojit nějaké MIDI zařízení, musíte mít v počítači zvukový adaptér, obsahující vestavěné MIDI porty, odpovídající specifikacím MIDI. Tento port bývá tvořen dvěma DIN konektory, z nichž jeden je určen pro vstup (MIDI-IN) a druhý pro výstup (MIDI-OUT). Některé zvukové adaptéry nemají vestavěné žádné MIDI porty; namísto toho musí být takové adaptéry používány se speciálními konvertory, připojitelnými k portu pro herní zařízení a majícími na druhém konci porty MIDI. Software pro přehrávání zvukových souborů ve formátu MIDI Operační systémy řady Windows 9x/Me a Windows 2000 obsahují aplikaci Přehrávač záznamů, která umožňuje přehrávání zvukových souborů ve formátu MIDI. Kromě toho součástí distribuce těchto operačních systémů je i několik souborů v tomto formátu. Záznam zvuku Součástí všech zvukových adaptérů je konektor pro připojení mikrofonu či jiného zdroje zvuku. Operační systémy řady Windows 9x/Me a Windows 2000 obsahují aplikaci Záznam zvuku, která vám umožní nahrávání zvuku do souboru ve formátu WAV a jeho opětovné přehrávání. Zvukové poznámky Soubory ve formátu WAV lze vkládat i jako poznámky do dokumentů vytvořených v aplikacích pro operační systém řady Windows. Pomocí mikrofonu je tedy možné namluvit komentář k nějaké chystané obchodní smlouvě obsahující pokyny pro další zpracování dokumentu. Toto vkládání zvukových poznámek je umožněno díky tomu, že operační systém podporuje technologii OLE (Object Linking and Embedding - propojování a vkládání objektů). To znamená, že je možné vzít objekt vytvořený v jedné aplikaci a vložit jej do dokumentu vytvářeného v jiné aplikaci. Pokud pak v daném dokumentu na vložený objekt poklepete, spustí se ta aplikace, v níž byl vložený objekt vytvořen. Zvukové soubory lze také distribuovat pomocí technologie DCOM představující další vylepšení technologie OLE. Ačkoliv operační systémy řady Windows 9x/Me a Windows 2000 jsou dodávány s aplikací Záznam zvuku, umožňuje tento program vytváření pouze velmi krátkých zvukových záznamů - zhruba 10 až 15 sekund. Navíc délka záznamu závisí na požadované kvalitě: použití vyšší kvality vede ke zkrácení délky. Chcete-li tedy vytvářet delší záznamy, musíte k tomu účelu použít jiné programy. Zdroje využívané zvukovým adaptérem Sound Blaster: Zařízení Přerušení Vstup / výstupní adresa 16 bitový DMA 8 bitový DMA Zvuk IRQ5 220h 233h DMA 5 DMA 1 Port MIDI - 330h 331h - - FM Synthetizer - 388h 28Bh - - Port pro připojení herních ovladačů - 200h 207h - -