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Insegnamento di Informatica – a.a. 2015-16
I Dispositivi di input e/o di output
INSEGNAMENTO DI INFORMATICA – A.A. 2015-16
Francesco Ciclosi
Macerata, 4 novembre 2015
Unimc - Dipartimento di Economia e Diritto - Corso di Laurea in Economia: banche, aziende e mercati
© Francesco Ciclosi – Settembre 2015 CC-BY-SA 4.0 – Common Deed – Legal Code
Insegnamento di Informatica – a.a. 2015-16
J.R. Liclider
«Tra non molti anni la mente umana e i
calcolatori saranno interconnessi molto
strettamente e questa alleanza uomo-macchina
sarà in grado di pensare come nessun essere
umano ha fatto finora, elaborando dati con
prestazioni che sono ancora irraggiungibili per le
macchine con cui effettuiamo attualmente il
trattamento delle informazioni»
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Insegnamento di Informatica – a.a. 2015-16
Ray Kurzweil (1)
«Nei prossimi 25 anni, l’intelligenza
non biologica eguaglierà la ricchezza e
la raffinatezza dell’intelligenza umana
per poi superarla abbondantemente
grazie a due fattori: la continua
accelerazione del progresso
dell’informatica e la capacità delle
intelligenze non-biologiche di
condividere rapidamente il proprio
sapere.»
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Insegnamento di Informatica – a.a. 2015-16
Ray Kurzweil (2)
«Integreremo nanorobot, intelligenti nel nostro corpo,
nei nostri cervelli e nell’ambiente, risolvendo così
problemi come l’inquinamento e la povertà, e
aumentando significativamente la nostra longevità;
saranno possibili realtà virtuali che comprendano tutti i
sensi e la trasmissione di esperienze, nonché un
notevole incremento dell’intelligenza umana. Il
risultato sarà la fusione della specie creatrice di
tecnologie con il processo evolutivo-tecnologico a
cui essa ha dato vita. E questa è la singolarità?»
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Ray Kurzweil (3)
«No, questa è solo la fase che la precede.
L’intelligenza non-biologica avrà accesso al proprio
design e potrà migliorarsi in un ciclo sempre più veloce
di riprogettazione. Arriveremo al punto in cui il
progresso tecnologico sarà talmente rapido da
essere incomprensibile per l’intelletto umano non
incrementato. Quel momento contrassegnerà la
singolarità.»
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Lo scenario attuale
Il computer, grazie alla duttilità della sua struttura
di base, ha aumentato e raffinato i suoi «organi»
• di ricezione dei dati (input)
• di esecuzione delle sue elaborazioni (output)
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Insegnamento di Informatica – a.a. 2015-16
Countdown?
Gli «organi» del computer da e verso di noi
Ripetono e aumentano la portata dei nostri sensi
Quanto manca all’avvento della singolarità?
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Insegnamento di Informatica – a.a. 2015-16
I dispositivi di input
Servono a fornire al computer i dati da elaborare
I più comuni sono:
• La tastiera
• I dispositivi di puntamento
• Lo scanner
• Gli strumenti di riconoscimento vocale
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I dispositivi di output
Servono per accedere ai dati e/o alle elaborazioni
del computer
Possono restituire le informazioni in modalità:
• Hard copy (copia stampata)
• Soft copy (visualizzazione su schermo)
I dati in uscita possono anche essere istruzioni per
altri sistemi informatici o dispositivi (es. robot)
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I dispositivi di I/O «special purpose»
Sono dispositivi particolari pensati per raccogliere
dati o restituire informazioni
Il loro uso è limitato alla funzione per la quale sono
stati progettati
Sono particolarmente utilizzati sia in ambito
scientifico che in ambito grafico e artistico
• Barometri, termometri, rivelatori sismici, ecc.
• Sintetizzatori, tavolette grafiche, telecamere digitali, ecc.
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Negli assegni alcuni caratteri sono scritti con
uno speciale inchiostro magnetico
Tale inchiostro, se magnetizzato, emette
differenti segnali, consentendo l’identificazione
dei vari caratteri
La tecnologia utilizzata è la MICR (Magnetic Ink
Character Recogniting)
Un esempio di dispositivo «special purpose»
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La lettura degli assegni avviene tramite
macchine lettrici/selezionatrici, che leggono i
caratteri dopo averli magnetizzati
Un dispositivo «special purpose» (2)
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La tastiera standard
Serve per digitare dati testuali o numerici da
immettere nel computer
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Posizione e funzione dei tasti (1/x)
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Posizione e funzione dei tasti (1/x)
I tasti numerici posti sopra i tasti lettera contengono
sia numeri sia simboli (attivabili premendo
contemporaneamente il tasto Shift
Il tasto Backspace riporta indietro il punto di
intersezione, cancellando i caratteri precedentemente
scritti
Il tasto Esc (escape) in alto a sinistra consente di
annullare un comando in esecuzione
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Posizione e funzione dei tasti (2/x)
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Posizione e funzione dei tasti (2/x)
I tasti funzione (da F1 a F12) sono utilizzati per
assegnarvi differenti funzioni a seconda del software
in uso
I tasti alfanumerici consentono l’inserimento dei dati
I tasti lettera immettono
• Se premuti da soli, le lettere minuscole
• Se premuti insieme al tasto Shift, le lettere maiuscole
• Se premuti con il tasto Block Maiusc inserito, le lettere
maiuscole
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Posizione e funzione dei tasti (3/x)
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Posizione e funzione dei tasti (3/x) Il tasto Invio (enter) serve a completare un’operazione
oppure a inserire un ritorno a capo su nuova linea
(CR+LF)
Il tasto Shift, se premuto contemporaneamente ad
altri tasti, ne altera le funzioni
La Barra spaziatrice sposta il punto di inserzione di
una posizione a destra, inserendo uno spazio vuoto
Il tasto Tab sposta l’inserzione dei caratteri di uno
spazio di tabulazione
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Posizione e funzione dei tasti (4/x)
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Posizione e funzione dei tasti (4/x) Il tasto bistabile Bloc Maiusc (Caps Lock) attiva o
disattiva la modalità di inserimento maiuscole
I tasti di direzione spostano il cursore o il punto di
inserzione nella direzione indicata dalla freccia
Il tasto bistabile Bloc Num (Num Lock) attiva o
disattiva i tasti numerici del tastierino numerico
Le spie luminose indicano lo stato attuale dei tasti
bistabili (se accese il tasto è attivo):
• Bloc Num; Bloc Scorr; Bloc Maiusc
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Tastiere speciali
Per minimizzare gli effetti negativi, che l’utilizzo
prolungato della tastiera ha sulla salute degli esseri
umani, sono state sviluppate tastiere ergonomiche
• Permettono una posizione di braccia e polsi più naturale
• Riducono i danni dovuti allo stress e alla sindrome del
tunnel carpale
Per consentire l’immissione dei dati in computer
senza tastiera ne sono state sviluppate di virtuali,
visualizzate sullo schermo e funzionanti con il tatto
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Altre forme di input del testo
L’immissione dei dati può essere effettuata con
tecnologie di input più sofisticate della tastiera:
• Il riconoscimento ottico dei caratteri (OCR)
• Il riconoscimento vocale
• Il riconoscimento della calligrafia
• La lettura dei codici a barre
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Il riconoscimento ottico dei caratteri
Il processo OCR (Optical Character
Recognition) consente l’inversione del processo
di stampa
Il testo viene riconvertito dalla forma stampata
a quella elettronica e poi (eventualmente)
modificato con un programma di videoscrittura
Utilizza uno scanner e un software di tipo OCR
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Il sistema di riconoscimento vocale (1/2)
È programmato per riconoscere la voce di un
solo utente
Va «allenato» a riconoscere la pronuncia,
leggendo preventivamente al microfono un
testo proposto dal computer (e a lui noto)
Provvede, quindi, a digitalizzare, analizzare e
salvare la pronuncia come matrice vocale
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Il sistema di riconoscimento vocale (2/2)
In sede di utilizzo, le espressioni vocali
pronunciate vengono confrontate con le matrici
vocali presenti in memoria e, se riconosciute,
trascritte o eseguite
Il sistema analizza sia il modello acustico
(comparando la pronuncia con campioni vocali
di altre persone) sia il modello linguistico (il
termine più probabile in caso di omofonia)
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Il riconoscimento della calligrafia
È effettuato da un
software che riconosce la
calligrafia carattere per
carattere e la converte in
caratteri tipografici
L’operazione è complessa
e va effettuata alla velocità
di scrittura dell’utente
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La lettura dei codici a barre (1/2)
I codici a barre sono
costituiti da un insieme di
barre e spazi di differente
spessore che codificano i
dati
Sono leggibili con penne o
lettori in grado convertire i
codici in forma elettronica
elaborabile
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La lettura dei codici a barre (2/2) Esistono vari tipi di codice a barre:
• EAN (European Article Number), un sistema a otto o tredici
codici in uso per l’identificazione dei prodotti di consumo
• Codice 39, che utilizza 9 gruppi di 3 barre ciascuno, uno per
ogni carattere
Esistono vari tipi di lettori:
• Penna ottica
• Lettore CCD
• Lettore FFO (leggono fino a
50 cm di distanza)
• Pistole laser
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L’input di grafica
Lo scanner è utilizzato per digitalizzare gli
elementi grafici
In tale processo la scansione produce
un’immagine digitale dell’elemento grafico
Anche le parti testuali del documento sorgente
diventano parte integrante dell’immagine
perdendo la caratteristica testuale
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Lo scanner: tipologie
Esistono varie tipologie di scanner:
• Scanner piano il foglio rimane fermo e i sensori si
spostano per effettuare la scansione
• Scanner piano auto alimentato agisce come uno
scanner piano ma è dotato di un alimentatore
automatico dei fogli da scansionare
• Scanner a tamburo i sensori ottici sono fissi e il
foglio vi viene fatto scorrere davanti
• Scanner per archivi utilizza sensori ottici collocati
su supporti verticali e consentono la scansione dall’alto
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Funzionamento di uno scanner (1/2) Lo scanner (piano) muove una luce fluorescente sopra il
documento
La luce si riflette sul documento e una lente la fa
convergere sul dispositivo CCD che ne legge l’intensità
Il CCD misura la
luminosità dei pixel
assegnandogli un valore
(le zone scure riflettono
meno luce delle chiare)
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Funzionamento di uno scanner (2/2)
I valori ottenuti vengono salvati come numero di
codice o di tavolozza
Un CCD può misurare i gradi di luminosità solo
come scala di grigi
Per misurare i colori il CCD necessità di filtri
• Scanner a una lettura i sensori del CCD sono divisi
in 3 gruppi ciascuno con un filtro differente (R, G, B)
• Scanner a tre letture ogni sensore ha lo stesso filtro
che viene cambiato a ogni passaggio
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La risoluzione di uno scanner
Determina la definizione delle immagini scansite
Può essere ottica o interpolata
La risoluzione ottica è direttamente proporzionale
al numero dei sensori presenti nel CCD
• Es: 3400 sensori, foglio 8,5 pollici 400 dpi (dots per inch)
La risoluzione interpolata è calcolata tramite
software in grado di aggiungere pixel determinati in
base alla media cromatica dei pixel adiacenti
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La profondità di colore di uno scanner
Indica il numero di colori
che è in grado di
riconoscere e ricreare
digitalmente
Dipende dal numero di bit
assegnati a ogni pixel
scansionato
A 24 bit per pixel si lavora
in modalità true color
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Le dimensioni di una scansione
Il tipo di scansione effettuata
• risoluzione
• profondità del colore
determina il numero di byte necessari per
memorizzare l’immagine scansita
• Es: un immagine in formato Letter (8 ½ x 11 pollici
oppure 22 x 28 cm) scansionata a 300 dpi richiede:
o 8 MB se si sono usati 8 bit per pixel (256 colori)
o 24 MB se si sono usati 24 bit per pixel (true color)
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Gli strumenti di puntamento
Sono dispositivi di input che consentono di
puntare gli elementi visualizzati, far clic su di essi
e trascinarli da un punto all’altro dello schermo
Elenco dei dispostivi di puntamento
Il mouse La tavoletta grafica
Il trackball Il joystick
Il touch pad Il touch screen
Il multitouch
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Il mouse È solitamente costituito da una pallina rotante e
da due o più pulsanti
• La pallina scorre (su di una superficie piana e liscia) e
invia al computer segnali elettrici tradotti in
movimenti del cursore a video
• I pulsanti servono per inviare dei comandi
Di recente i mouse hanno subito un’evoluzione
che ha visto la sostituzione dei sensori meccanici,
con dei sensori ottici
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Trackball, touch screen e multitouch
Il trackball è una sorta di mouse capovolto che
si utilizza facendo girare con le mani la pallina
posta nella parte superiore del dispositivo
Il touch screen è uno schermo sensibile al
contatto con il quale si interagisce tramite le dita
Il multitouch è un’evoluzione dello schermo
tattile, sensibile al tocco in più punti diversi
• Reagisce diversamente, a seconda dei punti e del
modo in cui è toccata la superficie
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Touch pad, tavoletta grafica e joystich
Il touch pad è un sottile tappetino rettangolare
sensibile alla pressione e al movimento delle dita
La tavoletta grafica è come un touch pad sul quale
si interagisce tramite una stilo a forma di penna
Il joystich è una sorta di cloche dotata di svariati
pulsanti azione. Viene solitamente usata nei
videogiochi per controllare i movimenti
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La base dell’output
Sia lo schermo che la
stampante creano delle
immagini per mezzo di
puntini
I concetti basilari sono:
• I pixel
• I punti
• La risoluzione
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I pixel
La creazioni di un’immagine prevede la
suddivisione dello schermo in una griglia
composta da tanti quadratini detti pixel (picture
element)
Ad ogni pixel è assegnato un indirizzo in modo
che il computer lo possa individuare per
gestirne il colore o l’intensità (processo di bit mapping)
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I punti
La creazioni di un’immagine prevede la
suddivisione di una pagina in tanti elementi
detti punti
Una stampante considera una serie di punti
adiacenti come un’unica unità chiamata cella
• Una cella è nera se i punti sono tutti pieni
• Una cella è bianca se i punti sono tutti vuoti
• Una cella gestisce le sfumature di grigio a seconda
del rapporto tra i punti pieni e quelli vuoti
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La risoluzione (1/2) Indica la qualità di
un’immagine
• Stampata
• Visualizzata
Si misura in numero di
punti per pollice (dpi)
Un valore di dpi maggiore
indica immagini
• più dettagliate
• con contorni più definiti
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La risoluzione (2/2)
Il numero di pixel usati per formare le immagini
e i caratteri indica la risoluzione del dispositivo
La risoluzione di uno schermo si misura in
base al numero di pixel che formano la base e
l’altezza
La risoluzione di una stampante è data dal
numero di pixel che riesce a stampare in un
pollice (1 pollice = 2,54 cm)
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I font
Il termine font indica un tipo di carattere con
uno stile e una forma propri
I primi elaboratori avevano un unico font:
Courier
Oggi i font sono migliaia e sono divisi per
categorie, in base al tipo, allo stile e alle
dimensioni del carattere
Un font comprende tutte le dimensioni e gli stili
disponibili per un certo carattere
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I font: i tipi
I tipi più usati sono:
• A bastoni (sans-serif) Es: Helvetica
• Con le grazie (serif) Es: Times New Roman
Nei font serif i caratteri hanno sottili tratti
terminali decorativi, mentre nei sans-serif il
disegno è dritto e lineare
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I font: gli stili
Quasi tutti i font hanno un serie di attributi detti
stili:
• Tondo (regular) Es: Testo di esempio
• Corsivo (italic) Es: Testo di esempio
• Grassetto (bold) Es: Testo di esempio
• Grassetto corsivo (bold italic) Es: Testo di esempio
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I font: le dimensioni
I caratteri possono avere dimensioni più o meno
grandi
L’altezza è misurata in punti (1 pollice = 72 punti) • 10 punti
• 20 punti
• 30 punti
• 40 punti
•50 punti
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I font bitmap Sono un particolare tipo di font che prevede la
memorizzazione dei caratteri come matrice di punti
Utilizzano le mappe di bit
Occupano una grossa porzione di memoria
Sono usati nelle stampanti
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I font scalabili Sono memorizzati come
una serie di formule che
descrivono la struttura dei
caratteri
Sono ridimensionabili
Occupano poco spazio in
memoria
In sede di stampa sono
convertiti in mappa di bit
(rasterizzazione)
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Insegnamento di Informatica – a.a. 2015-16
L’output video: la tavolozza dei colori
Un pixel può assumere da un minimo di 2 a un
massimo di circa 16 milioni di colori
L’aumento del numero di colori migliora la qualità
delle immagini e non la risoluzione
A ciascun pixel è assegnato un numero detto
numero di codice o di tavolozza palette che
corrisponde a uno dei colori in uso nell’immagine
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La gamma dei colori Anche detta profondità di colore, è data dal numero
di bit utilizzati per memorizzare i dati di ogni pixel
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Il limite della memoria video
La quantità di memoria video disponibile determina il
numero di colori visualizzabili e il numero di pixel presenti
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L’anti-aliasing (1/2)
È una tecnica che arrotonda i contorni
frastagliati di un’immagine alterando colore e
ombreggiatura dei pixel contigui
Rende meno netto il contrasto tra chiaro e
scuro e tra colore e colore
Riduce quell’effetto di visualizzazione
cosiddetto «a scalini»
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L’anti-aliasing (2/2)
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Lo schermo del computer (1/3)
La tecnologia a raggi catodici (CRT) era quella più
diffusa fino all’inizio del nuovo millennio
In uno schermo CRT ogni pixel viene suddiviso in
tre punti (o strisce) di fosforo (rosso, verde, blu)
Il colore del pixel varia a seconda della luminosità
di ciascuno dei punti che lo compongono
La dimensione dei punti (dot pitch) determina la
nitidezza dell’immagine → dot pitch ≤ 0,26 mm
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Lo schermo del computer (2/3)
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Lo schermo del computer (2/3)
Ad oggi i monitor CRT
sono stati sostituiti dai
monitor a schermo piatto:
• al plasma
• LCD
• a led
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La risoluzione dello schermo
Determina il numero massimo dei pixel contenuti
nello schermo e deriva dalla risoluzione massima
supportata dal monitor
È espressa indicando il numero di pixel che il
monitor può rappresentare sulla linea orizzontale
e su quella verticale
Varia a seconda del tipo di monitor: CRT o LCD
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Le principali risoluzioni
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Le principali risoluzioni video
VGA (Video Graphics Array) 640 x 480 (4:3)
Super VGA 800 x 600 (4:3)
XGA (Extended Graphics Array) 1024 x 768 (4:3)
HD 720 1280 x 720 (16:9)
SXGA 1280 x 1024 (5:4)
UXGA 1600 x 1200 (4:3)
HD 1080 1920 x 1080 (16:9)
WUXGA 1920 x 1200 (8:5)
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CRT e risoluzione
Gli ultimi monitor CRT erano multifrequenza
(multisync), ovvero si adattavano ai segnali video
provenienti da varie schede e potevano operare
alla risoluzione massima e a tutte le risoluzioni
inferiori
I monitor CRT ridisegnavano più volte al
secondo l’immagine sullo schermo (frequenza di
refresh); se tale valore era ≤ 60 Mhz si verificava
un fastidioso sfarfallio (flickering)
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LCD e risoluzione
In un monitor LCD la risoluzione è data dal
numero di celle fisiche in cui è suddiviso lo
schermo
È tarato per una sola risoluzione
Si possono utilizzare livelli minori di risoluzione
unendo più pixel insieme in un unico quadratino,
ma ciò abbassa la qualità dell’immagine
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Risoluzione e grandezza dell’immagine (1/2)
Minore è la risoluzione → più grandi sono i pixel
→ più grandi sono gli elementi che compongono
l’immagine
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Risoluzione e grandezza dell’immagine (2/2)
Una risoluzione più alta non implica un’immagine
più nitida ma una più piccola
I caratteri e le figure sono composte da un numero
fisso di punti (matrice) che non aumentano
È sconsigliato usare risoluzioni molto alte per
schermi di piccole dimensioni
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La stampante laser (1/2)
È un dispositivo di output
Provvede a realizzare l’immagine componendola
con tanti piccoli punti ravvicinati, così prodotti:
• La stampante riceve dal computer un flusso di segnali
digitali che attiva un raggio laser
• Il laser si accende o si spegne più volte a seconda che il
segnale sia un 1 o uno 0
• Uno specchio rotante riflette il raggio intermittente che
disegna una linea su un tamburo caricato elettricamente
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La stampante laser (2/2)
• Laddove il raggio acceso attraversa il tamburo, vi
lascia un punto con una carica opposta che attrae il
toner
• Durante la rotazione del tamburo i punti con la
carica elettrica che si trovano sulla sue superficie
passano vicino al toner, che avendo carica opposta
viene attratto
• Il toner viene impresso dal tamburo sulla carta,
grazie al calore e alla pressione
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Il funzionamento di una stampante laser
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Il controllo della fasi di stampa È realizzato grazie al PCL (Printer Control
Language), ovvero il linguaggio di controllo della
stampante
I linguaggi più usati sono:
• PCL5 di Hewlett-Packard
• PostScript di Adobe
Specificano le dimensioni, la forma, il colore e la
collocazione del testo e degli elementi grafici nel
documento stampato
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