PRODUCIÓN GRÁFICA 1 Conceptos básicos Periféricos La imagen gráfica

1. PRODUCIÓN GRÁFICA1 Conceptos básicos Periféricos La imagen gráfica I.T. Diseño Industrial Curso 05/06 1 Impartida por José Pablo Suárez Rivero jsuarez@dcegi.ulpgc.es

2. Contenido • Analógico & Digital • Conceptos básicos de Informática • Periféricos de Ordenadores • Monitores • Escaners. Cámaras digitales • Impresoras • Almacenamiento • Tipos de gráficos por ordenador • Imágenes. Resolución

3. Analógico & Digital • La imagen de una película fotográfica se representa electrónicamente por una forma de onda analógica continua. • Una imagen digital queda representada mediante valores digitales, procedentes del muestreo de una imagen analógica.

4. Un ciclo + Amplitud 0 - Tipos de señal: Analógica • Se caracteriza por ser una señal continua. Se representa gráficamente como una ola. • Puede ser transmitida por medios físicos o inalámbricos. • Se utiliza en sistemas como telefonía, radio y televisión.

5. Datos 1 0 1 0 1 0 Señal Tipos de señal: Digital Comunicación de Datos y Redes Informáticas • Se caracteriza por ser una señal discreta: solo toma los valores 1 y 0. • Es una señal que puede ser transmitida sólo a través de medios físicos. • Es la utilizada entre sistemas de ordenadores.

6. Analógico & Digital • Los valores analógicos son continuos. Los valores digitales son impulsos electrónicos discretos, que se han transformado en cadenas de ceros y unos: los únicos dígitos del sistema numérico binario.

7. Perspectivas de la tecnología

8. Perspectivas de la tecnología

9. Sistema binario • Los ordenadores trabajan con otro sistema de numeración distinto al nuestro (decimal), se llama sistema binario y es el más simple. • El sistema binario es el adecuado y más simple para el trabajo digital, ya que distingue dos valores únicamente 0 y 1. • Como en todo sistema de numeración, el valor de un dígito depende de su posición relativa en el número. Por ejemplo, en el sistema decimal de base diez el número 3 vale tres, treinta o trescientos dependiendo de su posición en el número:

10. Sistema binario • EJEMPLOS: • 0000 0000 (binario) = 0 (decimal) 0000 0001 (binario) = 1 (decimal) 0000 0010 (binario) = 2 (decimal) 0000 0011 (binario) = 3 (decimal) ... 1111 1110 (binario) = 254 (decimal) 1111 1111 (binario) = 255 (decimal)

11. Conversión entre sistemas binario/decimal Calcular el valor decimal de :10112 Se pondera cada dígito por la potencia 2n que le corresponda, siendo n la posición del dígito. Finalmente se suman los resultados parciales. Como 1 + 2 + 0 + 8 = 11 tenemos que 1011(2 = 11(10 . Calcular el valor binario de 52: Se divide iterativamente el número entre 2, y se toman los restos, siendo éstos los dígitos del número binario final. Por tanto 52(10 = 110100(2 .

12. Representación de los datos Los ordenadores representan todos sus datos en sistema de numeración binario. Los datos viajan, se procesan y se almacenan en los ordenadores a través de impulsos eléctricos. Estos impulsos se representan por dos estados: Prendido o apagado = 1 ó 0

13. Representación de los datos Unidades de medida para almacenamiento de datos Bit: Acrónimo de Binary Digit (Dígito binario), es la mínima unidad de información que viaja y se almacena en un computador. Cada bit representa un impulso eléctrico (1 ó 0). Byte: Acrónimo de BinaryTerm (Término binario), es un grupo de 8 bits que el ordenador utiliza para representar cada símbolo o caracter que conocemos, es decir un número, una letra, un signo de puntuación, etc. Con un byte, el ordenador puede representar 256 símbolos o caracteres diferentes.

14. 00000011 00000100 00001000 3 4 8 Representación de los datos Unidades de medida para almacenamiento de datos Bytes Ejemplo: Para representar el número 348 ¿Cuántos Bytes necesita nuestra computadora? El número está compuesto por 3 dígitos => Necesitamos 3 bytes

15. Terabytes Gigabytes Megbytes Kilobyte Byte Bit 1 8 1 1.024 8.192 1 1.024 1.048.576 8.388.608 1 1.024 1.048.576 1.073.741.824 1 1.024 1.048.576 1.073.741.824 Representación de los datos Unidades de medida para almacenamiento de datos

16. Esquema de un ordenador • Arquitectura de Von Neumann 1950 Arquitectura Von Neumann Procesador (CPU) Dispositivos de Entrada Dispositivos de Salida Memoria Principal Almacenamiento Secundario

17. Placa base: Tarjeta madre Es el elemento principal de todo ordenador. A ella se conectan todos los demás dispositivos. • Microprocesador • Banco de memoria • ROM • Ranuras o • Slots de expansión • Resto

18. Conectores externos

19. Puertos Puerto serial: Transmite 1 bit a la vez (Ejemplos son los puertos para ratón y modem). Puerto paralelo: Transmite 8 bits a la vez (Ejemplo es el puerto para impresora). Puerto FireWire: Conexión para dispositivos de alta velocidad de transferencia (cámaras de video). Puerto USB: Conexión para cualquier periférico. El dispositivo debe disponer de conector para USB. Más rápido que los puertos paralelos y seriales comunes.

20. Memoria principal • Físicamente, son pequeños chips conectados a la tarjeta principal del ordenador. • Almacena información vital para la operación del ordenador y para el procesamiento de los datos. • Tipos de memoria principal: • Memoria ROM (Read Only Memory) • Memoria RAM (Random Access Memory)

21. Memoria ROM • Sólo de lectura. • Permanente (No volátil). • Los datos no pueden cambiarse. • Contiene toda la información necesaria para iniciar la operación del ordenador. • Su contenido lo graba el fabricante. • Puede tener dos variantes: • PROM : No puede ser modificada • EPROM: chip que puede ser borrado con luz ultra violeta. • Forma parte de la categoría conocida como “firmware”.

22. Memoria RAM • De acceso aleatorio. • Temporal (Volátil). • Los datos pueden cambiarse. • Durante el procesamiento, todos los programas y datos deben ser transferidos a la memoria RAM, desde un dispositivo de entrada o de almacenamiento secundario. • Todos los datos e instrucciones tiene una ubicación específica en la RAM, que se denomina dirección. • El contenido que se encuentra en cada dirección cambia constantemente, conforme se ejecutan diferentes programas y se procesan nuevos datos

23. Memoria RAM Tipos de módulos de memoria SIMM: módulo simple de memoria en línea (single in-line memory module). DIMM: módulo doble de memoria en línea (dual in-line memory module).

24. Tecnologías de memoria RAM FPM DRAM(Fast page mode dynamic random access memory) 2% del mercado (28.5 MHz) EDO DRAM(Extended data-out dynamic random access memory) 3% del mercado (40 MHz) SDRAM(Synchronous dynamic random access memory) 86% del mercado en 2000, se estima el 50% en el 2003 (133 MHz) DDR SDRAM (Double-data-rate SDRAM) 41% del mercado en 2002, se estima 50% en el 2003 (166 MHz) RDRAM(Rambus dynamic random access memory) Nicho en mercado de usuarios de alto nivel (1066 MHz)

25. Memoria Caché • Alta velocidad • Puede residir en dos ubicaciones: • Dentro de la CPU (Caché L1) • Entre la CPU y la memoria RAM (Caché L2) • Almacena datos e instrucciones que el ordenador usa frecuentemente. • La CPU recupera datos e instrucciones de la caché, con mayor rapidez que de la memoria RAM o de un dispositivo de almacenamiento secundario.

26. Periféricos: El monitor o pantalla de visualización

27. Monitores: Clasificación • Pantalla CRT de color o B/N: Tubo de Rayos Catódicos, que es lo mismo que la gigantesca bombilla de las TV, con la parte anterior más o menos plana. • Pantalla plana tipo LCD: Pantalla de Cristal Líquido. Es la que suelen usar PC portátiles, porque es plana y pesa poco. Pero también las hay para PC normales. • Pantalla TFT: Pantalla de Cristal líquido. Presentan una buena calidad de imagen y una alta definición. • Pantalla de fósforo monocolor: Son de color verde, naranja o blanco, ya casi ni se ven se utilizaban como monitores de sistema, suelen ser de buena resolución (se leen bien). • Pantalla de plasma: Son pantallas extraplanas de alta calidad y de precio elevado. • Pantallas de modo texto y de modo gráfico: Las primeras sólo entienden letras y números. Las de modo gráfico son las pantallas habituales.

28. Periféricos • El Monitor de Tubos de Rayos Catódicos CRT • Tres haces de electrones correspondiendo a los tres colores básicos (rojo, verde y azul) inciden sobre una rejilla tras la cual está situada una pantalla de fósforo que se ilumina. Estos haces recorren la pantalla de izquierda a derecha y de arriba a abajo formando la imagen. Hecho esto se sitúan de nuevo en la esquina superior izquierda para formar una nueva imagen. • Cada uno de estos tres haces da lugar a un punto de color básico (rojo, verde o azul), la agrupación de los tres puntos de color básicos da lugar a un punto de la imagen denominado pixel.

29. El Monitor CRT ¿Cómo funciona? • En la parte posterior hay un cañón de electrones. F O S F O R O • El cañón dispara un rayo de electrones hacia el frente del monitor. • El recubrimiento de fósforo está organizado en una retícula de puntos (pixeles, picture element), que brillan cuando son alcanzados por el rayo.

30. Monitores de tubos de rayos catódicos • El adaptador de vídeo (tarjeta) envía señales a los tres cañones de electrones localizados detrás del tubo de rayos catódicos del monitor (CRT- Catode Ray Tube). Cada cañón de electrones expulsa una corriente de electrones, una cantidad por cada uno de los tres colores básicos. Como ya mencionamos, la intensidad de cada corriente es controlada por las señales del adaptador.

31. Monitores de tubos de rayos catódicos • El adaptador también envía señales a un mecanismo en el cuello del CRT que enfoca y dirige los rayos de electrones. Parte del mecanismo es un componente, formado por material magnético y bobinas, que abraza el cuello del tubo de rayos catódicos, que sirve para mandar la desviación de los haces de electrones, llamado yugo de desvío magnético. Las señales enviadas al yugo de ayuda determinan la resolución del monitor (la cantidad de pixeles horizontal y verticalmente) y la frecuencia de refresco del monitor, que es la frecuencia con que la imagen de la pantalla será redibujada.

32. El cañón de electrones va de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo, actualizando cada punto de fósforo en un patrón de zig – zag. Monitores de tubos de rayos catódicos

33. Monitores de tubos de rayos catódicos • La imagen esta formada por una multitud de puntos de pantalla, uno o varios puntos de pantalla forman un punto de imagen (pixel), una imagen se constituye en la pantalla del monitor por la activación selectiva de una multitud de puntos de imagen. • Cada uno los estos tres haces da lugar a un punto de color básico (rojo, verde o azul), la agrupación de los tres puntos de color básicos da lugar a un punto de la imagen denominado pixel. • Los rayos pasan a través de los agujeros en una placa de metal llamada máscara de sombra o máscara perforada: • El propósito de la máscara es mantener los rayos de electrones alineados con sus blancos en el interior de la pantalla de CRT. Los agujeros de la mencionada máscara miden menos de 0,4 milímetros de diámetro.

34. Monitores de tubos de rayos catódicos • Los círculos en negro que agrupan a tres puntos de color representan un pixel y el diámetro de éste el tamaño del pixel; la doble flecha indica la distancia entre pixels, ambos elementos decisivos en la calidad de un monitor • El fósforo se ilumina más cuanto mayor sea el número de electrones emitido. • Para lograr diferentes colores, la intensidad de cada uno de los haces es variada. • Después de que cada haz deje un punto de fósforo, este continua iluminado brevemente, a causa de una condición llamada persistencia. Para que una imagen permanezca estable, el fósforo debe de ser reactivado repitiendo la localización de los haces de electrones. • Si los puntos están muy separados, las imágenes no serán nítidas. • En general, para una buena densidad, la distancia no debe ser mayor de 0,28 milímetros (dot pitch, ver cota adjutna)

35. Monitores de tubos de rayos catódicos. El refresco de pantalla • El refresco de pantallaEl refresco es el número de veces que se dibuja la pantalla por segundo. Cuanto mayor sea la cantidad de veces que se refresque, menos se nos cansará la vista y trabajaremos más cómodos y con menos problemas visuales. • La velocidad de refresco se mide en hertzios (Hz. 1/segundo), así que 70 Hz significa que la pantalla se dibuja cada 1/70 de segundo, o 70 veces por segundo. • Para trabajar cómodamente necesitaremos esos 70 Hz. Para trabajar ergonómicamente, o sea, con el mínimo de fatiga visual, 80 Hz o más. El mínimo son 60 Hz; por debajo de esta cifra los ojos sufren demasiado, y unos minutos bastan para empezar a sentir escozor o incluso un pequeño dolor de cabeza.

36. Monitores de tubos de rayos catódicos. El refresco de pantalla • La frecuencia máxima de refresco del monitor se ve limitada por la resolución del monitor. Esta última decide el número de líneas o filas de la máscara de la pantalla y el resultado que se obtiene del número de filas de un monitor y de su frecuencia de exploración vertical (o barrido, o refresco) es la frecuencia de exploración horizontal; esto es el número de veces por segundo que el haz de electrones debe desplazarse de izquierda a derecha de la pantalla. • Por consiguiente, un monitor con una resolución de 480 líneas y una frecuencia de exploración vertical de 70Hz presenta una frecuencia de exploración horizontal de 480 x 70, o 33,6 kHz. En este caso, el haz de electrones debe explorar 33600 líneas por segundo. • Quien proporciona estos refrescos es la tarjeta gráfica, pero quien debe presentarlos es el monitor. Si ponemos un refresco de pantalla que el monitor no soporta podríamos dañarlo, por lo que debemos conocer sus capacidades a fondo. También hay que tener claro que la tarjeta de video debe ser capaz de proporcionar una cierta cantidad de refrescos por segundo, ya que de no ser así, de nada nos servirá que el monitor los soporte.

37. Monitores de tubos de rayos catódicos. Resolución • Resolución de pantalla.-cantidad de pixeles que se pueden ubicar en un determinado modo de pantalla. Estos pixeles están a su vez distribuidos entre el total de horizontales y el de verticales. • Un monitor cuya resolución máxima sea de 1024x768 pixeles puede representar hasta 768 líneas horizontales de 1024 pixeles cada una, probablemente además de otras resoluciones inferiores, como 640x480 u 800x600. • Cuanto mayor sea la resolución de un monitor, mejor será la calidad de la imagen en pantalla, y mayor será la calidad (y por consiguiente el precio) del monitor. • La resolución debe ser apropiada además al tamaño del monitor; es normal que un monitor de 14" ó 15" no ofrezca 1280x1024 pixeles, mientras que es el mínimo exigible a uno de 17" o superior. • Hay que decir que aunque se disponga de un monitor que trabaje a una resolución de 1024x768 pixeles, si la tarjeta gráfica instalada es VGA (640x480) la resolución de nuestro sistema será esta última.

38. Monitores de tubos de rayos catódicos. Tamaño, radiación, foco y convergencia • Tamaño:El tamaño de los monitores CRT se mide en pulgadas, al igual que los televisores. Hay que tener en cuenta que lo que se mide es la longitud de la diagonal, y que además estamos hablando de tamaño de tubo, ya que el tamaño aprovechable siempre es menor. • Radiación:El monitor es un dispositivo que pone en riesgo la visión del usuario. Los monitores producen radiación electromagnética no ionizante (EMR). Hay un ancho de banda de frecuencia que oscila entre la baja frecuencia extrema (ELF) y la muy baja frecuencia, que ha producido un debate a escala mundial de los altos tiempos de exposición a dichas emisiones por parte de los usuarios. Los monitores que ostentan las siglas MPRII cumplen con las normas de radiación toleradas fuera de los ámbitos de discusión. • Foco y Convergencia:De ellos depende la fatiga visual y la calidad del texto y de las imágenes. El foco se refiere especialmente a la definición que hay entre lo claro y lo oscuro. La convergencia es lo mismo que el foco, pero se refiere a la definición de los colores del tubo. La convergencia deberá ser ajustada cuando los haces de electrones disparados por los cañones no estén alineados correctamente.

39. CRT.- CARACTERISTICAS • Reflejos • Los fabricantes utilizan diversos tratamientos de superficie para reducir el reflejo y los destellos, si bien los mejores monitores son aquellos con Revestimiento Antirreflectante (AR), y algunos también poseen paneles AR. Los Revestimientos AR están hechos con dos finas capas de sílice, cada una con un índice de refracción distinto, colocadas en la superficie del tubo. Las pantallas para Especialistas utilizan también paneles AR - 3 capas de filtros con multirevestimiento en un panel de cristal especial, unido al lateral del CRT. Así se elimina casi toda la luz reflejada visible, sin degradar la imagen, aunque resulta un procedimiento caro. • Destellos • Reflejos producidos en la superficie de los puntos de fósforo, en el interior del panel frontal de cristal, lo que reduce el contraste y disminuye la legibilidad. Para reducir los destellos, lo mejor es utilizar cristal tintado, y para asegurarse de la profundidad correcta de la tinta, lo mejor es apagar la pantalla y observar el grado de oscuridad en la misma. • Geometría y Distorsión • Si el monitor va a ser utilizado para Autoedición o aplicaciones CAD/CAM habrá que tener en cuenta la exactitud y precisión de la geometría de pantalla, si bien su determinación puede resultar complicada. Muchos usuarios opinan que las pantallas planas ofrecen una mejor reproducción geométrica. La distorsión aparece cuando el barrido del haz no es linear en toda la pantalla. Se puede detectar fácilmente, ya que aparece un círculo en pantalla - un disco deformado fácil de localizar.

40. CRT.- CARACTERISTICAS • COLOR • Los monitores utilizan varias combinaciones de Rojo, Verde y Azul para crear el negro, el blanco y el resto de los colores. Lo que se llama como Principio de Color Aditivo: Los colores RGB se suman para formar otros nuevos. • Pureza del color • Para obtener un color de alto rendimiento en toda la pantalla, el color de cada punto de fósforo debe ser puro. Las irregularidades y los "parches" RGB (debido a alineaciones incorrectas de los haces provocadas por fuerzas magnéticas) pueden contrarrestarse mediante las funciones automáticas y manuales de desmagnetización y otras funciones de corrección digital, eliminando así el efecto del magnetismo residual.

41. CRT.- CARACTERISTICAS • ERGONOMÍA • Para la mayoría de los usuarios, que pasan muchas horas al día frente a sus monitores, el diseño, la facilidad de utilización y la flexibilidad son aspectos que deben tenerse en cuenta. • Rotación e Inclinación • Los pivotes de inclinación y rotación que se incluyen en la mayoría de los monitores permiten ajustar fácilmente la altura y el ángulo de visión, por lo que el usuario podrá adoptar una postura correcta, cómoda y relajada. Aunque es mejor mirar a la pantalla de arriba abajo, los reflejos procedentes de fuentes de luces altas deben ser minimizados.

42. Monitores LCD

43. Monitores LCD • Tipo de pantallas planas que carecen de tubo de rayos catódicos. Se sustituye el fósforo por el Cristal Líquido. El control y barrido de la pantalla es digital. • A diferencia de los monitores de CRT, las medidas diagonales del LCD equivalen exactamente al área visible, por lo que no existe pérdida en los bordes y se aprovecha mejor el tamaño de la pantalla. • No existen problemas de convergencia con un panel LCD, debido a que cada celda se enciende y apaga individualmente. • El refresco es menos costoso en un panel de LCD, ya que las celdas están simplemente encendidas o apagadas, por lo que la imagen se puede refrescar a una velocidad tan baja como 40-60Hz sin notar diferencia con una de 75Hz.

44. Los cristales líquidos (LC) son sustancias transparentes con cualidades propias de líquidos y de sólidos: Una pantalla LCD está formada por dos filtros polarizantes con filas de cristales líquidos alineados perpendicularmente entre sí, de modo que al aplicar o dejar de aplicar una corriente eléctrica a los filtros, se consigue que la luz pase o no pase a través de ellos, según el segundo filtro bloquee o no el paso de la luz que ha atravesado el primero. Monitores LCD

45. Monitores LCD • Sin energía aplicada al panel LCD, • la luz es verticalmente polarizada • por el filtro trasero y refractada por • las cadenas moleculares en el • cristal líquido, de tal manera que • emerge del filtro polarizado • horizontalmente en el frente. • Aplicando un voltaje se realinean • los cristales, de tal manera que la • luz no pueda pasar, produciendo un • píxel oscuro. Los monitores LCD • color utilizan filtros coloreados • adicionales en tres elementos LCD • separados para crear un píxel multicolor.

46. Monitores LCD • Resolución LCD:La resolución máxima de una pantalla LCD viene dada por el número de celdas de cristal líquido

47. Monitores LCD • Creando color en LCD • El color se consigue añadiendo 3 filtros adicionales de color (uno rojo, uno verde, uno azul). Sin embargo, para la reproducción de varias tonalidades de color, se deben aplicar diferentes niveles de brillo intermedios entre luz y no-luz, lo cual se consigue con variaciones en el voltaje que se aplica a los filtros. Los cristales, se destuercen a una velocidad directamente proporcional a la fuerza del voltaje, por lo tanto permitiendo que se controle la cantidad de luz que pasa. Esto mejora la calidad visual.

48. Tecnología de matriz pasiva & matriz activaLCD & TFT • Los LCDs tienen una gran ventaja para las tecnologías de pantalla plana y un uso irrefutable en notebooks y en Palmtops, disponible en dos formas: • Dual Scan Twisted Nematic (DSTN), conocida como "matriz pasiva". • Thin Film Transistor (TFT), conocida como "matriz activa". • Los monitores de matriz pasiva controlan la activación de cada pixel por filas y columnas. Más concretamente se disponen transistores en dirección X y en dirección Y, de forma que sus señales actúan sobre las filas de píxeles y sobre las columnas de píxeles respectivamente. • Así por ejemplo para una resolución de 640 x 480, existirán (640+480)*3=3360 transisitores. • Por su parte la matriz activa sitúa transistores personalizados para cada pixel, con lo que se mejora el direccionamiento de cada pixel por separado.

49. Pantallas TFT

50. Pantallas TFT • En una pantalla TFT, también conocida como matriz activa, una matriz extra de transistores está conectada al panel LCD, con un transistor por cada color (RGB) del píxel. Estos transistores controlan los píxeles, eliminando de una vez los problemas de fantasmas y respuesta lenta que afligen a las pantallas LCD normales. • El resultado son tiempos de respuesta en pantallas de 25 ms y radios de contraste de alrededor de 140:1. • Los monitores TFT pueden fabricarse mucho más delgados que los LCD, haciéndolos más ligeros, y su velocidad de refresco es técnicamente más rápidas que en CRT o LCD. • Las pantallas VGA requieren 921.000 transistores (640x480x3), mientras que en resoluciones de 1024x768 se necesitan 2.359.296 y cada uno tiene que ser perfecto. Si un transistor falla, el píxel quedará permanentemente encendido o apagado.