что делает световое перо

Что такое световое перо

Может показаться, что это обычная шариковая ручка или карандаш, поскольку похож на них. На самом деле световым пером называют специальный манипулятор. Световое перо (англ. light pen, также — стило, англ. stylus) — один из инструментов ввода графических данных в компьютер, разновидность манипуляторов.

Он отличается от карандаша или шариковой ручки тем, что к нему еще присоединен провод, который ведет в порт ввода-вывода или в видеоадаптер компьютера. И стоит только прикоснуться таким пером или провести линии по поверхности экрана на мониторе, как с его помощью будут введены определенные данные.

Такую работу можно выполнить с применением кнопок на световом пере. Можно и без них. Как правило, на световом пере есть одна или даже несколько кнопок. На них можно нажимать и тем самым удерживать перо.

В наконечнике пера установлен фотоэлемент. Именно он регистрирует изменение яркости экрана в точке, с которой соприкасается перо. За счет этого соответствующее программное обеспечение определяет позицию, которую указывает перо на экране. В зависимости от необходимости перо может интерпретировать её тем или иным образом. Преимущественно в качестве указания на отображаемый на экране объект или в качестве команды рисования.

Световое перо может функционировать с любыми ЭЛТ-экранами. Однако, чтобы повысить надежность работы, в люминофор экранов, которые изначально предназначены для работы с ним, вводят компоненты, светящиеся в невидимом, то есть инфракрасном диапазоне.

Кнопками на световом пере следует пользоваться точно так же, как на известном манипуляторе «мышь», когда необходимо выполнить дополнительные операции и включить дополнительные режимы.

Световое перо, предоставляющее возможность рисовать, что угодно, получило широкое распространение, когда столь же широко были распространены графические карты стандарта EGA. Напомним, что в них за редким исключением всегда были разъемы, необходимые для того, чтобы можно было подключить световое перо.

Кстати, необходимо подчеркнуть, что световое перо невозможно применять с обычными ЖК-мониторами. Обращаем внимание и на то, что световое перо может стать элементом дигитайзера, то есть графического планшета. В этом случае «полотном» для пера, на котором пишут или рисуют, становится не экран монитора, а поверхность планшета.

Источник

Что делает световое перо

Тестов Никита Александрович aka Geners

Вот распиновка разъема на карте, к которому все и подключается

Надеюсь, назначение контактов ясно.

Теперь приведем одну из схем LPEN:

Сейчас введется разработка более простой схемы LPEN, и в скором времени она будет опубликована на сайте.

Переходим к описанию программной составляющей.

Видеоадаптер CGA создан на основе микросхемы Motorola 6845, а видеоадаптеры EGA и VGA используют специализированные БИС-ы. Хотя EGA и VGA имеют регистры, соответствующие регистрам CGA, некоторые из них располагаются по другим адресам и могут выполнять дополнительные функции. Например, видеоадаптеры EGA и VGA могут вызывать аппаратное прерывание по линии IRQ2 в начале каждого обратного вертикального хода луча. Кроме того, в каждом новом видеоадаптере расширяется набор используемых регистров.
Автору приходилось встречать карты Hercules выполненные на монокристалле (см. фотографию)

Большая часть регистров CGA доступна только для записи, что создает определенные проблемы, особенно для мультизадачных систем.
Доступ к большинству регистров видеоадаптеров осуществляется в два этапа: через один порт ввода/вывода выбирается номер интересующего вас регистра, а затем через другой порт ввода/вывода осуществляется обмен данными. Это позволяет сэкономить большое число портов процессора.
Ниже, в таблице 1, приведен список адресов регистров видеоадаптера CGA.

В таблице 2 приведены адреса памяти в зависимости от режима работы:

Регистр адреса «светового пера» (LPAR)

Доступ к регистру производится через порт 3DBh. Любая операция записи (OUT) в этот регистр сбрасывает триггер-защелку «светового пера».

Доступ к регистру производится через порт 3DCh. Любая операция записи (OUT) в этот регистр вызывает установку триггера-защелки «светового пера».

Обсудить статью в специально созданной ветке форума.

Опубликовано 22 августа 2005 г.

Дополнения или поправки на phantom@sannata.ru

Обсудить статью в форуме Оставить запись в гостевой книге.

База данных по старым компьютерам | Музей старых компьютеров | Конкурсные статьи и фото | Ссылки

Источник

Военные США придумали световое перо, а теперь это Apple Pencil. Как 60 лет назад появился первый в мире стилус

Многие современные гаджеты стали логичным развитием старых устройств и технологий. Так произошло, например, со стилусами Apple Pencil.

Не все знают, что подобный способ взаимодействия с электроникой придумали и использовали 66 лет назад! Именно тогда начали активно применять световое перо в качестве средства ввода информации.

Световое перо (на англ. Light pen) – разновидность устройств ввода графической информации в компьютер. Гаджет имел вид шариковой ручки или карандаша и соединялся с системным блоком при помощи кабеля.

Пользователь мог взаимодействовать с данными на экране при помощи касаний световым пером или нажатий на кнопки, которыми оснащались некоторые модели.

Как работало это чудо техники

Для работы светового пера использовался довольно сложный алгоритм, который задействовал сам “олдскульный стилус”, электронно-лучевой монитор и видеокарту компьютера.

В наконечнике светового пера устанавливался чувствительный фотоэлемент, при поднесении к экрану он замерял яркость свечения монитора в месте прикосновения. Было важно не столько место касания к экрану пера, сколько его точное время.

Старые мониторы, основанные на принципе электронно-лучевой трубки, выводили изображение особым способом. В каждый момент времени они подсвечивали всего одну точку на экране. Через долю секунды подсвечивали уже следующую точку, затем еще одну и так далее.

Вот так выглядит процесс прорисовки картинки на ЭЛТ-экране при помощи замедленной съемки. Как видите, заметить прорисовку точек можно лишь при съемке в 28500 кадров в секунду!

Человеческий глаз просто не замечал этот процесс, а видел статическую картинку. Световое перо при этом засекало время свечения точки на экране с точностью до сотых долей секунды. Эта информация поступала в компьютер и синхронизировалась с данными графической карты, которая выводит изображение на монитор.

Сложный алгоритм определял место расположения светового пера относительно экрана, зная точное время подсветки располагавшихся возле него точек. Этот процесс происходил несколько раз в секунду. После обработки большого объема данных, система с точностью до миллиметра могла определить положение пера.

Касаться экрана при этом было не обязательно, сенсор срабатывал и на расстоянии нескольких сантиметров от монитора. Далее компьютер осуществлял действие в зависимости от используемого программного обеспечения. Это могло быть рисование или выделение имеющихся на экране объектов.

Позже в алгоритм обработки добавили синхронизацию с последним событием (действием пользователя или касанием экрана), что позволило определять позицию пера быстрее и точнее.

Световое перо придумали в военных целях

Первое световое перо разработали в 1955 году в Массачусетском технологическом институте (США) в рамках проекта Whirlwind. Это наполовину военная программа, целью которой было создание единого средства слежения за большими объемами воздушного пространства.

Предполагалось, что оператор должен быстро взаимодействовать с нужной точкой на экране без долгого перемещения курсора или ввода координат с клавиатуры. Так появилась идея светового пера для моментального определения желаемого места расположения курсора.

Работа со световым пером на компьютере IBM (1969 год)

В 60-х годах были выпущены универсальные модели светового пера, которые подключались и работали с популярными моделями компьютеров IBM 2250 и IBM 3270. Разработчики программного обеспечения быстро раскрыли потенциал нового гаджета.

При отсутствии манипулятора вроде современной мышки (они начали массово появляться лишь к середине 70-х годов) пользователю было неудобно работать с большими объемами информации. Текстовые и табличные редакторы тех времен предполагали долгий процесс перемещения курсора в нужную позицию при помощи кнопок на клавиатуре, что сильно затягивало рабочий процесс.

С появлением светового пера появилась возможность моментально переносить курсор в нужную позицию для взаимодействия с конкретными данными, а затем так же быстро возвращать курсор назад.

Как развивался первый стилус

Я впервые узнал о световом пере из детской книги “Энциклопедия профессора Фортрана” (1991 год)

Разумеется, ни о какой беспроводной передаче данных в те времена речи не шло. Разорвать световое перо и системны блок было невозможно. Аксессуар требовал питания и ежесекундно отправлял в компьютер данные для обработки.

Создать беспроводной аналог гаджета в то время не позволяли имеющиеся технологии.

Вместо этого разработчики начали совершенствовать способ взаимодействия пера с дисплеем. Мониторы, которые разрабатывались специально для работы со световым устройством ввода, оснащали дополнительным покрытием. Оно светилось в невидимом для человека ИК-диапазоне, такое свечение позволяло световому перу точнее и быстрее определять позицию своего касания к экрану.

С появлением и развитием компьютерных мышек, продвинутые модели светового пера начали оснащать одной или несколькими клавишами. Кнопки полностью дублировали соответствующие элементы на мышке и позволяли выполнять те же действия при помощи пера.

Развивающееся программное обеспечение предоставляло возможность рисовать при помощи светового пера. На большой функционал графических редакторов того времени рассчитывать не приходилось, но использование специальной “указки” позволяло нарисовать даже самую примитивную картинку в разы быстрее, чем при банальном описании координат для построения фигур и заливки их цветом.

Появился даже отдельный стандарт графических карт EGA, который предполагал наличие разъема для светового пера. Прямое подключение к графическому адаптеру сильно ускоряло процесс обработки информации и позиционирование курсора.

Дальнейшая эволюция светового пера

Очередной толчок технологии дало развитие программного обеспечения в 80-х годах. Тогда при создании компьютеров и музыкальных рабочих станций начали активно задействовать световое перо.

Популярные модели устройств Fairlight CMI, BBC Micro, Tandy 1000 и другие имели поддержку светового пера из коробки и часто комплектовались этим нужным аксессуаром. Пользователи могли создавать музыку и взаимодействовать с данными на экране при помощи пера, что было быстрее и удобнее мышки или клавиатуры.

Другой веткой развития светового пера стали игровые аксессуары для консолей того времени. Классические 8-битные приставки NES, Sega Master System и Atari XEGS в конце 80-х обзавелись новым оригинальным аксессуаром – световым пистолетом.

Устройство подключалось вместо одного из игровых контроллеров и работало по принципу светового пера.

После нажатия игроком на спусковой крючок на экране в зоне предполагаемой мишени отображалась кратковременная световая вспышка. Если фотоэлемент пистолета фиксировал ее, значит игрок поразил цель. Информация о попадании передавалась по кабелю в приставку, после чего следовало соответствующее действие в игре.

Легендарный NES Zapper для игровых приставок Nintendo

Если целей было несколько, вспышки появлялись поочередно и особенности светового пера по определению точного времени вспышки позволяли понять, куда именно попал игрок.

Подобные аксессуары вроде NES Zapper были знакомы и отечественным игрокам в виде световых пистолетов для приставок Dendy. Для подобных аксессуаров было выпущено несколько десятков разных игр.

Почему световое перо стало бесполезным

В начале 90-х разработчики уже упирались в потолок данной технологии. Диагональ мониторов и количество отображаемых точек на экране постоянно увеличивалось. Процессоры того времени просто не справлялись с точной и быстрой обработкой времени подсветки каждой точки на экране. Это приводило к тому, что условное “разрешение” светового пера было в два или три раза меньше количество подсвечиваемых точек на дисплее.

Так получалось определить только приблизительное место касания экрана, что делало гаджет удобным лишь для выделения объектов, но не для рисования или точного позиционирования курсора.

Кроме этого длительная работа со световым пером была невозможна из-за неестественного положения кисти и постоянной необходимости держать руку на весу. Так принцип взаимодействия (но не технологию захвата точки экрана) перенесли на графические планшеты, а в дальнейшем на карманные компьютеры и коммуникаторы.

Все это совпало с развитием жидкокристаллических (LCD) дисплеев в 90-х годах. Патенты на TN, STN, IPS и другие типы матриц появлялись еще в конце 80-х, а к концу 90-х на производство “плоских” экранов переориентировались многие производители мониторов и телевизоров.

Дело в том, что технология светового пера была несовместима с ЖК-матрицами. В более современных экранах не было необходимого для работы “стилуса” пучка электронов, по времени фиксации которых можно было определить точку взаимодействия с контентом.

Как появились стилусы и Apple Pencil

Графический планшет, который пришел на смену световому перу для художников и дизайнеров

С середины 80-х годов разработчики начали активно выпускать графические планшеты. Это альтернативное устройство ввода информации состояло из сенсорной панели и стилуса, напоминающего световое перо.

Никаких фотоэлементов здесь уже не было, сенсорная область имела чувствительную сетку, которая могла достаточно точно определять место касания стилуса и конвертировать это в нужное действие для операционной системы или приложений.

Так функции светового пера в равной степени разделили между собой мышки и графические планшеты. Первые чаще применялись для управления курсором, а стилус с сенсорной площадкой стал уделом художников и дизайнеров.

Один из первых коммуникаторов со стилусом – IBM Simon (1992 год).

С появлением карманных компьютеров, коммуникаторов и смартфонов снова возникла необходимость в дополнительном средстве управления. Экраны компактных гаджетов того времени составляли в среднем 3-4 дюйма, а интерфейс операционной системы содержал множество мелких элементов.

Управлять подобными устройствами без использования тонкой палочки было практически невозможно. Так начали появляться резистивные и ёмкостные экраны, активные и пассивные стилусы для них.

Развитие продолжалось до 2007 года, пока Стив Джобс не представил легендарный первый iPhone. В Apple показали, как нужно создавать интерфейс для комфортного управления пальцем и все производители начали массово избавляться от стилусов.

А в 2015 году, когда о стилусах забыли все (кроме пользователей Samsung Galaxy Note), купертиновцы представили переосмысленное видение гаджета в виде Apple Pencil. Устройство презентовали в качестве аксессуара для первой модели iPad с индексом “Pro”. Стилус уже был направлен не на управление интерфейсом, а использовался для творческих и профессиональных целей.

Разумеется, современный Apple Pencil не имеет абсолютно ничего общего со своим прародителем – световым пером. Их объединяет лишь привычный человеку способ ввода информации, схожий с письмом при помощи карандаша или шариковой ручки.

Интересная технология, которая изначально была на вооружении у военных, сейчас доступна практически каждому владельцу iPad.

Источник

Типы световых ручек

Световые ручки предназначены для обнаружения света, излучаемого освещенной областью, такой как монитор компьютера. Ручка светится от света, который исходит от источника освещения. Световое перо похоже на мышь, но, по данным Webopedia, курсор можно перемещать более непосредственно, указывая на курсор самим световым пером.

Световые ручки

Световые ручки удобны в использовании, потому что они интуитивно понятны. Чтобы выбрать что-то, наведите курсор на экран. Однако световые перья никогда не завоевывали популярность, поскольку большинство пользователей компьютеров считают, что мышь и тачпад достаточно просты в использовании. Большинство старых световых ручек поставляются со шнуром, который крепится к задней части ручки. Хотя эти виды ручек не нужно перезаряжать, шнур может быть громоздким.

Аккумуляторные ручки

Световая ручка Cross светится, когда она используется. Ручка производит яркий свет и может долго работать от батареи. Аккумулятор делает этот тип ручки более эффективным в использовании, хотя большинство компьютеров не поставляются с программными драйверами для него. Драйверы должны быть загружены или установлены с компакт-диска, поставляемого с ручкой.

Дизайнерская ручка

таблетки

Световое перо изначально было полезно для рисования объектов на экране. Однако ручка не рисовалась в высоком разрешении и ее было неудобно использовать, поскольку иллюстратору приходилось тянуться вперед, чтобы рисовать на экране. Планшеты заменили световое перо как инструмент для рисования, используемый для создания подписей и графики. С планшетом иллюстратор использует стилус и рисует поверх плоского устройства. Кривая обучения для планшета может быть выше, чем для светового пера, потому что иллюстраторы рисуют не на самом экране, а на планшете.

Светодиодная ручка

Другим вариантом является светодиодное световое перо. Эта ручка производит яркие цвета, когда она сжата. Цвета не служат никакой практической цели, а предназначены только для развлечения пользователя. Этот тип ручки многоразового использования, в соответствии с магазином Ким.

Источник

Что делает световое перо

Вы подносите устройство размером с фломастер к нужной
точке экрана, и светочувствительный элемент внутри Вашего
пера «ловит» луч развертки изображения. Далее программа под-
держки, загруженная в Ваш компьютер, по снгналан, полученным
из интерфейса светового пера, вычисляет точное местонахожде-
ние нужной точки экрана. Схема светового пера и интерфейса к
нену приведена на рис. 26.

Для изготовления светового пера удобно использовать
корпус от фломастера, ручки н т.п., такого реэмера, чтобы
внутри него вблизи входного отверстия можно было разместить
светочувствительный элемент. Неплохие результаты дает ис-
пользование в качестве такого элемента маломощного транзис-
тора с достаточно высоким коэффициентом усиления, например,
КТ3102Е, у которого необходино удалить верхнюю часть корпу-

са. Транзистор устанавливается в корпусе пера, как указано
на рисунке. Занетии, что от положения транзистора относи-
тельно входного отверстия сильно зависит чувствительность н
точность работы светового пера. Параиетры пера также можно
улучшить подборой транзистора с наибольшии Ь21э.

Для проверки работоспособности светового пера и наст-
ройки его чувствительности можно использовать короткую про-
грамму :

10 PRINT BRIGHT 1; AT 10,16; » «

После старта программы, в центре зкрана высветится зна-
коиесто повышенной яркости. Поиестите световое перо напротив
яркого знакоместа. При правильной работе схеиы Вы услышите
«иузыку», сопровождающуюся изменением цвета бордюра. Чувст-
вительность светового пера нужно отрегулировать так, чтобы
«иуэыка» прекращалась при удалении его от зкрана, т.е. чтобы
не было ложных срабатываний. Кроне того, работа светового
пера сильно зависит от яркости экрана ионитора.

Деионстрациокная програмиа «LIGHT PEN», приведенная ни-
же, показывает, как световое перо иожет использоваться при
работе с экранный иеию. Указывая перои на цветные пряиоу-
гольники. Вы переходите в нужные подпрограмиы, в данной слу-
чае это выбор цвета.

5.1. Программа LIGHT PEN.

10 REM
20 BORDER 0: INK 7: PAPER 0: BRIGHT 1: CLS
30 FOR n=2 TO 27 STEP 5
40 INK 7

50 PRINT AT l,n;»■■»;AT 2,п;»ИИ»
60 PRINT AT 3,п;»ИИ»;АТ 4,п;»ИИ»
70 FOR в»0 TO 100
80 IF IN 63=0 THEN GO SUB 150
90 NEXT в

100 BRIGHT 0: INK ((n-2)/5+l): PRINT AT 1,п;»ИИ»;АТ 2,п;»ИИ»
110 PRINT AT 3,п;»ИИ»;АТ 4,п;»ИИ»: BRIGHT 1

120 PRINT AT 20,8;»« » 1990″

130 NEXT n
140 GO TO 30

2000 BORDER 2: PRINT AT 11,13;» «: PRINT AT 11,16; INK 2;

3000 BORDER 3: PRINT AT 11,13;» «: PRINT AT 11,13; INK 3;

«MAGENTA»: RETURN
4000 BORDER 4: PRINT AT 11,13;» «: PRINT AT 11,14; INK 4;

5000 BORDER 5: PRINT AT 11,13;» «: PRINT AT 11,15; INK 5;

6000 BORDER 6: PRINT AT 11,13;» «: PRINT AT 11,14; INK 6;

«YELLOW»: PETURN
9999 SAVE «LIGHT PEN» LINE 10

5.2. Программа LP48K.

10 BORDER 7: PAPER 7: INK 0: CLS
20 GO TO 120

30 PRINT AT 0,0;» LIGHT PEN by Roy Eaetwood
40 PRINT » dkTronice 1983

60 REM Inetructione

70 CLEAR 59059: PRINT INK 6; PAPER 1;AT 4,9;»Pleaee Wait»: LOAD «

«CODE 59060
80 BORDER 7: PAPER 7: INK 0: CLS
90 PRINT FLASH 1;AT 4,9;»STOP THE TAPE»
120 PRINT AT 18,0; «PRESS THE С KEY TO CALIBRATE, THE К KEY

TO RETAYN KEPT SCREENS, OR ANY KEY TO

CONTINUE. «
130 GO SUB 0030
140 PAUSE 0

160 IF INKEY$=»c» OR INKEY$ = «C» THEN GO TO 0200

170 IF INKEY$=»K» OR lNKEY$=»k» THEN PAPER 0: INK 7: BORDER 0:

CLS: RANDOMIZE URS 59487: STOP
180 CLEAR 59059: RANDOMIZE URS 59481
190 STOP

200 RANDOMIZE URS 63290
210 IF INKEY$<>«» THEN GO TO 0210
220 CLS : GO TO 0120
9999 SAVE «LP 48 V4.1» LINE 70: SAVE «LPMC48″CODE 59060,6475: STOP

Источник