MIDI-клавиатуры

MIDI-клавиатуры.

Мы как-то редко задумываемся о том, что любой домашний компьютер, снабженный более-менее приличной звуковой картой, таит в себе возможность профессиональной музыкальной студии. И правда в разделе, посвященном звуковым картам, мы уже писали об их умении работать со звуком стандарта MIDI, синтезируя звучание самых различных инструментов, от банального фортепиано до целого оркестра. Однако до сих пор мы говорили исключительно о воспроизведении готовых мелодий, т. е. о командах, подаваемых изнутри.

Ну, а если подавать такую команду ИЗВНЕ компьютера, самому ввести в компьютер M1DI-мелодию Вполне реально. И потребуется для этого довольно простое устройство MIDI-клавиатура, подключаемая квашен звуковой карте через обычный разъем для джойстика. В отличие от привычных всем синтезаторов, MIDI-клавиатура сама не в состоянии издать ни звука она лишена всякой начинки для звукотворения. Она клавиатуре не нужна этим займется звуковая плата вашего компьютера.

А роль клавиатуры отдавать встроенному синтезатору команды какую ноту какой длительности и на каком инструменте компьютеру следует воспроизвести. Исходя из этого, каждая MlDI-клавнатура должна обладать несколькими элементами Собственно клавиатура упрощенная копия фортепианной, с привычными черными и белыми клавишами. Первое, на что стоит обратить внимание при покупке, сколько полных октав может охватить ваш инструмент. Недорогие клавиатуры, как правило, обладают диапазоном не больше, чем три-четыре октавы 37 или 49 клавиш. Клавиатуры покруче предоставят в ваше распоряжение до 7,5 октав 88 клавиш, что соответствует классическому фортепиано.

Так что если вы хотите не просто играть, но и учить ребенка в полном соответствии с классическими требованиями, выбирайте полноразмерную клавиатуру. Обратите внимание, кстати, и на величину клавиш большинство моделей среднего класса выпускаются с уменьшенными клавишами. Привыкнув к такой клавиатуре, играть на концертном рояле вам будет затруднительно. Средства управления инструментами, которые позволят вам переключить вашу клавиатуру в режим имитации любого из имеющихся в арсенале вашей звуковой карты инструментов.

Кроме того, на панели многих клавиатур вы найдете всевозможные кнопки и регуляторы для управления качеством звука например, для транспонирования изменения тональности мелодии. Это особенно актуально на не особенно октавистых клавиатурах. Если вы чувствуете, что имеющихся трех-четырех октав ну никак не хватает вам для самовыражения, воспользуйтесь транспонированием для имитации недостающих октав.

Кроме того, для достижения пущего реализма постарайтесь выбрать клавиатуру с возможностью подключения педалей лучшего средства для создания клавишных спецэффектов человечество еще не придумало. На многих клавиатурах имеются средства управления загруженными в компьютер банками при условии, конечно, что в арсенале вашей карты не один-единственный звуковой банк плюс множество других малосущественных для непрофессионалов примочек Понятно, что при этой кажущейся простоте устройства существует множество MIDI-клавиатур совершенно разных ценовых категорий от 200 до 1000 долл. И при покупке клавиатуры здраво оцените не только свои возможности, но и потребности учить сына-школьника музыкальному искусству на любительском уровне можно и на достаточно простом инструменте. А вот серьезно творить Тут, конечно же, придется выбирать тщательнее.

И учтите, что для полноценного творчества мало хорошей клавиатуры и звуковая карта должна быть на уровне хорошая ISA-карта с большой собственной памятью, мегабайт от 20. Ведь, хотя клавиатура и заказывает музыку, делает ее все же звуковая карта Фирмы-производители.

Из качественных MlDl-клавиатур стоит выделить популярные на нашем рынке изделия с торговой маркой Yamaha, Roland, Fatar и MidiMan. При покупке клавиатуры обращайте особое внимание на наличие специального переходника для подключения к порту джойстика вашей звуковой карты без него подружить клавиатуру с компьютером не удастся.

Часто такой переходник требуется докупать отдельно. И, кроме того, не забудьте установить на компьютер специальную программу MIDI-секвенсор, например, Cakewalk Pro. Как правило, такая программа имеется в комплекте программного обеспечения вашей звуковой карты. 9.Сканеры. Вводить изображение в компьютер можно разными способами, например используя видеокамеру или цифровую фотокамеру. Еще одним устройством ввода графической информации в компьютер является оптическое сканирующее устройство, которое обычно называют сканером.

Сканером называется устройство, позволяющее вводить в компьютер образы изображений, представленных в виде текста, рисунков, слайдов, фотографий или другой графической информации. Сканер позволяет оптическим путем вводить черно-белую или цветную печатную графическую информацию с листа бумаги. Отсканировав рисунок и сохранив его в виде файла на диске, можно затем вставить его изображение в любое место в документе с помощью программы текстового процессора или специальной издательской программы электронной верстки, можно обработать это изображение в программе графического редактора или отослать изображение через факс-модем на телефакс, находящейся на другом конце света.

Сканер - это глаза компьютера. Первоначально они создавались именно для ввода графических образов, рисунков, фотоснимков, черте- жей, схем, графиков, диаграмм. Однако, помимо ввода графики, в настоя- щее время они все шире используются в довольно сложных интеллектуаль- ных системах OCD или Optical Character Recognition, то есть оптическо- го распознания символов. Эти умные системы позволяют вводить в компьютер и читать текст.

Сперва текст вводится в компьютер с бумаги как графичес- кое изображение. Затем компьютерная программа обрабатывает это изображение по сложным алгоритмам и превращает в обычный текстовый файл, состоящий из символов ASCII. А это значит, что текст книги или газетной статьи можно быстро вводить в компьютер, вовсе не пользуясь клавиатурой А если система распознавания OCR соединяется еще и с программой перевода, в компьютер можно вводить страницы текста на иностранном языке и почти мгновенно получать готовый перевод.

Конечно литературные качества электронного перевода обычно не слишком высокие, в научно-технических текстах литературные достоинства - не самое главное, зато готовый перевод формально достаточно точен и его можно получить фантастически быстро. Оригиналы изображений. Вообще говоря, изображения или оригиналы можно условно разделить на две большие группы.

К первой из них относятся называемые непрозрачные оригиналы всевозможные фотографии, рисунки, страницы журналов и буклетов. Если вспомнить курс школьной физики, то известно, что изображения с подобных оригиналов мы видим в отраженном свете. Другое дело прозрачные оригиналы цветные и черно-белые слайды и негативы в этом случае глаз как оптическая система обрабатывает свет, прошедший через оригинал. Таким образом, прежде всего, следует обратить внимание на то, с какими типами оригиналов сканер может работать.

В частности, для работы со слайдами существуют специальные приставки. Механизм движения. Определяющим фактором для данного параметра является способ перемещения считывающей головки сканера и бумаги относительно друг друга. В настоящее время все известные сканеры о этому критерию можно разбить на два основных типа ручной hand-held и настольный desktop. Тем не менее, существуют также комбинированные устройства, которые сочетают в себе возможности настольных и ручных сканеров.

В качестве примера можно привести модель Niscan Page американской фирмы Nisca. Ручной сканер. Это самый простой и дешевый сканер. Ручной сканер, словно мышка, соединяется кабелем с компьютером. При прокатывании сканера по странице книги или журнала, необходимое изображение считывается и в цифровом коде вводиться в память компьютера. В ручном сканере роль привода считывающего механизма выполняет рука. Понятно, что равномерность перемещения сканера существенно сказывается на качестве вводимого в компьютер изображения.

Ширина вводимого изображения для ручных сканеров обычно не превышает 4 дюймов 10 см. Современные ручные сканеры могут обеспечивать автоматическую склейку изображения, то есть формируют целое изображение из отдельно вводимых его частей. К основным достоинствам этих сканеров относятся небольшие габаритные размеры и сравнительно низкая цена, однако добиться высокого качества изображения с их помощью очень трубно, поэтому ручные сканеры можно использовать для ограниченного круга задач.

Кроме того они совершенно лишены интеллектуальности, свойственной другим типам сканеров. Планшетный сканер. Это наиболее распространенный тип сканеров. Первоначально он использовался для сканирования непрозрачных оригиналов. Почти все модули имеют съемную крышку, что позволяет сканировать толстые оригиналы журналы, книги. Дополнительно некоторые модели могут оснащаться механизмом подачи отдельных листов, что удобно при работе с программами распознавания текстов - OCR Optical Characters Recognition. В последние время многие фирмы-лидеры в производстве плоскостных сканеров стали дополнительно предлагать 1 слайд-модуль для сканирования прозрачных оригиналов. Слайд-модуль имеет свой, расположенный сверху, источник света.

Такой слайд-модуль устанавливается на плоскостной сканер вместо простой крышки и превращает сканер универсальный плоскостной сканер с установленным слайд-модулем. Барабанный сканер.

Основное его отличие состоит в том, что оригинал закрепляется на прозрачном барабане, который вращается с большой скоростью. Считывающий элемент располагается максимально близко от оригинала. Данная конструкция обеспечивает наибольшее качество скани- рования. Обычно в барабанные сканеры устанавливают три фотоумножителя, и сканирование осуществляется за один проход. Младшие модели у некоторых фирм с целью удешевления используют вместо фотоумножителя фотодиод в качестве считывающего элемента.

Барабанные сканеры способны сканировать любые типы оригиналов. В отличие от плоскостных сканеров со слайд-модулем, барабанные могут сканировать непрозрачные и прозрачные оригиналы одновременно. Проекционный сканер. Этот тип сканеров применяется для сканирования с высоким разрешением и качеством слайдов небольшого формата как правило, размером не более 4 x 5 дюймов. Существует две модификации с горизонтальным и вертикальным расположением оптической оси считывания.

Наиболее популярным в России, как, впрочем, и на Западе, является вертикальный проекционный сканер. Типов оригиналов бывает всего два. Это прозрачные негативные и позитивные слайды, которые сканируют в проходящем свете. Непрозрачные оригиналы представляют собой либо аналоговые изображения - фотографии, либо дискретные - иллюстрации из печатных изданий в полиграфии полутоновая печать осуществляется с помощью растровых точек различного цвета и размера.

Типы вводимого изображения. По данному критерию все существующие сканеры можно подразделить на черно-белые и цветные. Черно-белые сканеры в свою очередь могут подразделяться на штриховые и полутоновые серые. Однако, как мы увидим в дальнейшем, полутона изображения могут также эмулироваться. Итак, первые модели черно-белых сканеров могли работать только в двухуровневом bilevel режиме, воспринимая или черный, или белый цвет. Таким образом, сканироваться могли либо штриховые рисунки например, чертежи, либо двух тоновые изображения.

Хотя эти сканеры и не могли работать с действительными оттенками серого цвета, выход для сканирования полутоновых изображений такими сканерами был найден. Псевдополутоновой режим, или режим растрирования dithering, сканера имитирует оттенки серого цвета, группируя, несколько точек вводимого изображения в так называемые gray-scale-пиксели. Такие пиксели могут иметь размеры 2х2 4 точки, 3х3 9 точек или 4х4 16 точек и т.д. Отношение количества черных точек к белым и выделяет уровень серого цвета.

Например, gray-scale-пиксель размером 4х4 позволяет воспроизводить 17 уровней серого цвета включая и полностью белый цвет. Не следует, правда, забывать, что разрешающая способность сканера при использовании gray-scale-пикселя снижается в последнем случае в 4 раза. Полутоновые сканеры используют максимальную разрешающую способность, как правило, только в двухуровневом режиме. Обычно они поддерживают 16, 64 или 256 оттенков серого цвета для 4 6- и 8-разрядного кода, который ставится при этом в соответствие каждой точке изображения. Разрешающая способность сканера измеряется в количестве различаемых точек на дюйм изображения dpi dot per inch. Если в первых моделях сканеров разрешающая способность была 200 300 dpi, то в современных моделях это, как правило, 400, а то и 800 dpi. Некоторые сканеры обеспечивают аппаратное разрешение 600х1200 dpi. В ряде случаев разрешение сканера может устанавливаться программным путем в процессе работы из ряда значений 75, 1 150, 200, 300 и 400 dpi. Надо сказать, что благодаря операции интерполяции, выполняемой, как правило, программно, современные сканеры могут иметь разрешение 800 и даже 1600 dpi. В результате интерполяции на получаемом при сканировании изображении сглаживаются кривые линии и исчезают неровности диагональных линий.

Напомним, что интерполяция позволяет отыскивать значения промежуточных величин по уже известным значениям.

Например, в результате сканирования один из пикселов имеет значение уровня серого цвета 48, а соседний с ним 76. Использование простейшей линейной интерполяции позволяет сделать предположение о том, что значение уровня серого цвета для промежуточного пикселя могло бы быть равно 62. Если вставить все оценочные значения пикселов в файл отсканированного изображения, то разрешающая способность сканера как бы удвоится, то есть вместо обычных 400 dpi станет равной 800 dpi. Считывание изображения.

Механизмы считывания изображения базируются или на фотоумножителе, или на ПЗС. Фотоумножитель проще всего сравнить с радиолампой-фотосенсором, у которой имеются пластины катода и анода и которая конвертирует свет в электрический сигнал.

Считываемая информация подается на фотоумножитель точка за точкой с помощью засвечивающего луча. ПЗС - относительно дешевый полу проводниковый элемент довольно малого размера. ПЗС так же как и умножитель конвертирует световую энергию в электрический сигнал. Набор элементарных ПЗС-элементов располагают последовательно в линию, получая линейку для считывания сразу целой строки, естественно и освещается сразу целая строка оригинала.

Цветное изображение такими сканерами считывается за три прохода с помощью RGB-светофильтра. Многие сканеры имеют три параллельные линейки ПЗС, тогда сканирование цветных оригиналов осуществляется за один проход, так как каждая линейка считывает один из трех базовых цветов. Потенциально ПЗС-сканеры более быстродейственны чем барабанные сканеры на фотоумножителях.

Черно-белые сканеры. Попробуем объяснить принцип работы черно-белого сканера. Сканируемое изображение освещается белым светом, получаемым, как правило, от флуоресцентной лампы. Отраженный свет через редуцирующую уменьшающую линзу попадает на фоточувствительный полупроводниковый элемент, называемый прибором с зарядовой связью ПЗС Change- Coupled Device, CCD, в основу которого положена чувствительность проводимости p-n-перехода обыкновенного полупроводникового диода к степени его освещенности.

На p-n-переходе создается заряд, который рассасывается со скоростью, зависящей от освещенности. Чем выше скорость рассасывания, тем больший ток проходит через диод. Рис.1. Блок схема черно-белого сканера. Каждая строка сканирования изображения соответствует определенным значениям напряжения на ПЗС. Эти значения напряжения преобразуются в цифровую форму либо через аналого- цифровой преобразователь АЦП для полутоновых сканеров, либо через компаратор для двухуровневых сканеров.

Компаратор сравнивает два значения напряжение или ток от ПЗС и опорное рис. 1, причем в зависимости от результата сравнения на его выходе формируется сигнал 0 черный цвет или 1 белый. Разрядность АЦП для полутоновых сканеров зависит от количества поддерживаемых уровней серого цвета. Например, сканер, поддерживающий 64 уровня серого, должен иметь 6-разрядный АЦП. Каким образом сканируется каждая следующая строка изображения, целиком зависит от типа используемого сканера.

Напомним, что у планшетных сканеров движется сканирующая головка, а в рулонных сканерах она остается неподвижной, потому что движется носитель с изображением бумага. Цветные сканеры. В настоящее время существует несколько технологий для получения цветных сканируемых изображений. Один из наиболее общих принципов работы цветного сканера заключается в следующем. Сканируемое изображение освещается уже не белым цветом, а через вращающийся RGB-светофильтр рис. 2. Для каждого из основных цветов красного, зеленого и синего последовательность операций практически не отличается от последовательности действий при сканировании черно-белого изображения.

Исключение составляет, пожалуй, только этап предварительной обработки и гамма-коррекции цветов, перед тем как информация передается в компьютер. Понятно, что этот этап является общим для всех цветных сканеров. В результате трех проходов сканирования получается файл, содержащий образ изображения в трех основных цветах RGB образ композитного сигнала.

Если используется восьмиразрядный АЦП, который поддерживает 256 оттенков для одного цвета, то каждой точке изображения ставится в соответствие один из 16,7 миллиона возможных цветов 24 разряда. Сканеры, использующие подобный принцип действия, выпускаются, например, фирмой Microtek. Рис.2. Блок-схема цветного сканера с вращающимся RGB-фильтром. Надо отметить, что наиболее существенным недостатком описанного выше метода является увеличение времени сканирования в три раза. Проблему может представлять также выравнивание пикселов при каждом из трех проходов, так как в противном случае возможно размывание оттенков и смазывание цветов.

В сканерах известных японских фирм Epson и Sharp, как правило, вместо одного источника света используется три, для каждого цвета отдельно. Это позволяет сканировать изображение всего за один проход и исключает неверное выравнивание пикселов. Сложности этого метода заключаются обычно в подборе источников света со стабильными характеристиками.

Другая японская фирма Seiko Instruments разработала Цветной планшетный сканер SpectraPoint, в котором элементы ПЗС были заменены фототранзисторами. На ширине 8,5 дюйма размещено 10200 фототранзисторов, расположенных в три колонки по 3400 в каждой. Три цветных фильтра RGB устроены так, что каждая колонка фототранзисторов воспринимает только один основной цвет. Высокая плотность интегральных фототранзисторов позволяет достигать хорошей разрешающей способности 400 dpi 34008,5 без использования редуцирующей линзы.

Принцип действия цветного сканера ScanJet Iic фирмы Hewlett Packard несколько иной. Источник белого света освещает сканируемое изображение, а отраженный свет через редуцирующую линзу попадает на трех полосную ПЗС через систему специальных фильтров, которые и разделяют белый свет на три компонента красный, зеленый и синий рис. 3. Физика работы подобных фильтров связана с явлением дихроизма, заключающегося в различной окраске одноосных кристаллов в проходящем белом свете в зависимости от положения оптической оси. В рассматриваемом случае фильтрация осуществляется парой таких фильтров, каждый из которых представляет собой сэндвич из двух тонких и одного более толстого слоя кристаллов.

Первый слой первого фильтра отражает синий свет, но пропускает зеленый и красный. Второй слой отражает зеленый свет и пропускает красный, который отражается только от третьего слоя. Во втором фильтре, наоборот, от первого слоя отражается красный свет, от второго зеленый, а от третьего синий.

После системы фильтров разделенный красный, зеленый и синий свет попадает на собственную полосу ПЗС, каждый элемент которого имеет размер около 8 мкм. Дальнейшая обработка сигналов цветности практически не отличается от обычной. Заметим, что подобный принцип работы с некоторыми отличиями, разумеется используется и в цветных сканерах фирмы Ricoh. Аппаратные интерфейсы сканеров. Для связи с компьютером сканеры могут использовать специальную 8- или 16-разрядную интерфейсную плату, вставляемую в соответствующий слот расширения.

Для портативных компьютеров подходит устройство PC Card. Кроме того, в настоящее время достаточно широкое распространение получили стандартные интерфейсы, применяемые в IBM PC-совместимых компьютерах последовательный и параллельный порты, а также интерфейс SCSI. Стоит отметить, что в случае стандартного интерфейса у пользователя не возникает проблем с разделением системных ресурсов портов ввода-вывода, прерываний IRQ и каналов прямого доступа DMA. По понятным причинам наиболее медленно передача данных осуществляется через последовательный порт RS-232C. Именно поэтому в ряде последних ручных или комбинированных моделей сканеров для связи с компьютером применяется стандартный параллельный порт. Это очень удобно, например, при работе с портативным компьютером. Программные интерфейсы и TWAIN. Для управления работой сканера впрочем, как и иного устройства необходима соответствующая программа драйвер.

В этом случае управление идет не на уровне железа портов ввода-вывода, а через функции или точки входа драйвера.

До недавнего времени каждый драйвер для сканера имел свой собственный интерфейс. Это было достаточно неудобно, поскольку для каждой модели сканера требовалась своя прикладная программа. Логичнее было бы наоборот, если бы с одной прикладной программой могли работать несколько моделей сканеров. Это стало возможным благодаря TWAIN. TWAIN это стандарт, согласно которому осуществляется обмен данными между прикладной программой и внешним устройством читай его драйвером.

Напомним, что консорциум TWAIN был организован с участием представителей компаний Aldus, Caere, Eastman Kodak, Hewlett Packard Logitech. Основной целью создания TWAIN-спецификации было решение проблемы совместимости, то есть легкого объединения различных устройств ввода с любым программным обеспечением. Конкретизируя, можно выделить несколько основных вопросов во-первых, поддержку различных платформ компьютеров во-вторых, поддержку различных устройств, включая разнообразные сканеры и устройства ввода видео в-третьих, возможность работы с различными формата данных.

Благодаря использованию TWAIN-интерфейса можно вводить изображение одновременно с работой в прикладной программе, поддерживающей TWAIN, например CorelDraw, Picture Publisher, PhotoFinish. Таким образом, любая TWAIN -совместимая программа будет работать с TWAIN-совместимым сканером. В заключение стоит отметить, что образы изображений в компьютере могут храниться в графических файлах различных форматов, например TIFF, РСХ, ВМР, GIF и других.

Надо иметь в ввиду, что при сканировании изображений файлы получаются достаточно громоздкими и могут достигать десятков и сотен мегабайт. Для уменьшения объема хранимой информации используется обычно процесс компрессии сжатия таких файлов. Качество изображения. Сканеры различаются по многим параметрам технология считывания изорбражения, типу механизма и некоторым другим.

Существуют параметры сканирующего устройства, влияющие на качество изображения. К таким параметрам относится оптическая разрешающая способность, число передаваемых полутонов и цветов, диапазон оптических плотностей, интеллектуальность сканера, световые искажения, точность фукосировки резкость. Интеллектуальность сканера. Под интеллектуальностью обычно подразумевается способность сканера с помощью заложенных в нем аппаратным и поставляемых с ним программных средств автоматически настраиваться и минимизировать потери качества.

Наиболее ценятся сканеры, обладающие способностью автокалибровки, т.е. настройки на денамический диапазон плотностей оригинала, а также компенсации цветовых искажений. Допустим, мы имеем ПЗС-сканер, воспринимающий оптический диапазон плотностей до 3.2. С его помощью нам нужно отсканировать слайд, имеющий максимальную оптическую плотность 4.0. Хороший сканер сначала делает предварительное сканирование для анализа оригинала и получения диаграммы оптических плоскостей.

После анализа диаграммы сканер производит свою автокалибровку с целью сдвига своего динамического диапазона восприятия оптических плотностей. таким образом минимизируются потери в тенях благодаря сокращению потерь в светах. Цветовые искажения сканеров. Каждый сканер обладает своими собственными недостатками при восприятии цветов и общими недостатками, присущими данной модели. Общие недостатки обусловлены техническими возможностями и механическими характеристиками модели.

Собственный недостаток сканера обусловлен индивидуальной способностью освещающего оригинал источника света и считывающего элемента. Считается, что все продаваемые сканеры проходят заводскую калибровку. Однако, если сканер имеет функцию автокалибровки, то это большое преимущество перед сканером, лишенным такой функции. Автокалибровка сканера позволяет скорректировать цветовые искажения и увеличить число распознаваемых цветовых оттенков. Поскольку источник света имеет свойство изменять свои характеристики со временем, как, впрочем, и считывающий элемент, наличие автокалибровки приобретает первостепенное значение, если Вы постоянно с цветными полутоновыми изображениями.

Практически все современные модели сканеров обладают такой функцией Выбор сканера. В офисе сканер может эффективно использоваться для работы как с текстами OCR, так и с изображениями. В первом случае можно ориентироваться на недорогую черно-белую модель с разрешением 200 300 dpi. Для ввода коротких документов может пригодиться даже ручной сканер. При больших объемах следует остановиться на сканере с автоматической подачей оригиналов.

В зависимости от сложности вводимых в компьютер изображений может потребоваться сканер с разрешением 300 600 dpi с интерполяцией до 1200 dpi, с возможностью восприятия до 16,7 миллиона оттенков цветов 24-разрядное кодирование и производительным интерфейсом SCSI-2. Во всех случаях надо удостовериться, что в комплект со сканером входит соответствующее программное обеспечение, будь то OCR-программы или графический пакет.

Не стоит забывать также и о TWAIN-совместимости. 10.