dBASE и Paradox таблицы имеют в своем арсенале BLOB-поля, позволяющие хранить бинарные данные, в том числе bitmap-формат, отображаемый с помощью компонента TDBImage. В Database Desktop данный тип полей указан как Binary и Graphic (для dBASE и Paradox таблиц, соответственно). Тем не менее, процесс сохранения изображений в InterBase BLOB-полях и их использование в компонентах TDBImage не такой уж простой.
Таблицы InterBase не имеют простого типа BLOB-поля. Есть три варианта, или подтипа: тип 0, тип 1 и подтип, определенный пользователем. Типы 0 и 1 - "встроенные" типы. Тип 0 - BLOB-поля (тип по умолчанию) для хранения общих бинарных данных. Тип 1 - BLOB-поля для хранения текстовых BLOB-данных. Ни один из предопределенных типов не допускает автоматического извлечения данных изображения из BLOB-поля для его последующего отображения в компоненте TDBImage. BLOB-поля типа 0 могут использоваться для хранения данных bitmap-формата, но данные должны извлекаться и передаваться в объект типа TBitmap программным путем. Вот пример ручного извлечения данных изображения, хранящихся в BLOB-поле типа 0 (Table1BLOBField), и его показ в компоненте TImage (не предназначенным для работы с БД) :
Естественно, поскольку это должно делаться вручную, данный процесс менее желателен в приложении, нежели автоматическое отображение данных изображения в комбинации BDE и компонента TDBImage. Здесь происходит определение подтипа определенного пользователем BLOB-поля. При работе с данными подтип BLOB-поля учитывается, т.к. сохраненные первыми данные устанавливают тип данных для этого поля для всей таблицы целиком. Таким образом, если данные bitmap-формата оказывается первым загружаемым типом, то данный формат будет единственно возможным для данного поля. До сих пор по умолчанию тип бинарного BLOB-поля (предопределенный тип 0) позволял BDE читать и отображать данные в компоненте TDBImage без особых проблем.
Утилиты Database Desktop допускают создание бинарных BLOB-полей только типа 0 и не имеют возможности самим определять подтипы BLOB-полей. Из-за такого ограничения таблицы, подразумевающие хранение и вывод изображений, должны создаваться с помощью SQL-запросов. Обычно это делается посредством утилиты WISQL, но вполне достаточно выполнение SQL-запроса с помощью компонента TQuery. Ниже приведен SQL-запрос, создающий таблицу с определенным пользователем подтипом BLOB-поля:
После создания таблицы с совместимыми BLOB-полями, для хранения данных изображения в BLOB-поле и его вывода в компоненте TDBImage используются те же самые методы, что и при работе с таблицами dBASE и Paradox.
Имеется множество способов загрузки изображений в BLOB-поле. Три самых простых метода включают в себя:
копирование данных из буфера обмена Windows в компонент TDBImage, связанный с BLOB-полем
использование метода LoadFromFile компонента TBLOBField
использование метода Assign для копирования объекта типа TBitmap в значение свойства Picture компонента TBDBImage.
Первый способ, когда происходит копирование изображения из буфера обмена, вероятно, наиболее удобен в случае, когда необходимо добавить изображение в таблицу при использовании приложения конечным пользователем. В этом случае компонент TDBImage используется в роли интерфейса между BLOB-полем таблицы и изображением, хранящимся в буфере обмена. Метод PasteFromClipboard компонента TDBImage как раз и занимается тем, что копирует изображение из буфера обмена в TDBImage. При сохранении записи изображение записывается в BLOB-поле таблицы.
Поскольку буфер обмена Windows может содержать данные различных форматов, то желательно перед вызовом метода CopyFromClipboard осуществлять проверку формата хранящихся в нем данных. Для этого необходимо создать объект TClipboard и использовать его метод HasFormat, позволяющий определить формат хранящихся в буфере данных. Имейте в виду, что для создания объекта TClipboard вам необходимо добавить модуль Clipbrd в секцию uses того модуля, в котором будет создаваться экземпляр объекта.
Вот исходный код примера, копирующий содержание буфера обмена в компонент TDBImage, если содержащиеся в буфере данные имеют формат изображения:
Второй способ заполнения BLOB-поля заключается в загрузке изображения непосредственно из файла в BLOB-поле. Данный способ одинаково хорош как при создании приложения (формирование данных), так и при его использовании.
Этот способ использует метод LoadFromFile компонента TBLOBField, который применяется в Delphi для работы с dBASE-таблицами и двоичными Windows полями или таблицами Paradox и графическими Windows полями; в обоих случаях с помощью данного метода возможно загрузить изображение и сохранить его в таблице.
Методу LoadFromFile компонента TBLOBField необходим единственный параметр типа String: имя загружаемого файла с изображением. Значение данного параметра может быть получено при выборе файла пользователем с помощью компонента TOpenDialog и его свойства FileName.
Вот пример, демонстрирующий работу метода LoadFromFile компонента TBLOBField с именем Table1Bitmap (поле с именем Bitmap связано с таблицей TTable, имеющей имя Table1):
Третий способ для копирования содержимого объекта типа TBitmap в свойство Picture компонента TDBImage использует метод Assign. Объект типа TBitmap может быть как свойством Bitmap свойства-объекта Picture компонента TImage, так и отдельного объекта TBitmap. Как и в методе, копирующем данные из буфера обмена в компонент TDBImage, данные изображения компонента TDBImage сохраняются в BLOB-поле после успешного сохранения записи.
Ниже приведен пример, использующий метод Assign. В нашем случае используется отдельный объект TBitmap. Для помещения изображения в компонент TBitmap был вызван его метод LoadFromFile.
Многие мои друзья и знакомые часто спрашивают меня о том, как устроен мой сайт, сколько у меня таблиц в базе данных, как я храню данные и по каким полям веду поиск. Я, конечно, не выдаю все свои государственные тайны, но всегда понимаю причину таких вопросов и пытаюсь помочь людям построить быструю и надежную базу данных - т.е. тщательно продумать структуру БД таким образом, чтобы при увеличении нагрузки или объема таблиц динамический веб-сайт не превратился в тормозное усмертие.
А ведь многие новички (веб-строители) даже не догадываются о том, что крупные динамические сайты тормозят вовсе не из-за нагрузки скриптов на процессор, а в основном из-за неоптимизированного или дохленького MySQL-сервера. При этом во многом все зависит от того, как устроена ваша база данных.
Итак, начнем ликбез. Сразу всем вопрос: что делает MySQL во время записи в таблицы типа INSERT или UPDATE? Правильно - БЛОКИРУЕТ ТАБЛИЦЫ и пишет в них данные. Скорость записи и поиска может быть достаточно низкой, поэтому статус таблиц запрещает другим процессам считывать из них данные до окончания операции записи или обновления и снятия блокировки. При этом может получиться так, что во время записи единственного поля в длинные таблицы, ваш MySQL-сервер надолго заблокирует доступ к таблице остальным скриптам.
Например, вы создали таблицу новостей такого типа:
ID - номер, первичный ключ TEMA - тема новости MESS - сообщение, сама новость VIEWS - количество просмотров
При каждом обращении к новостям, скрипт будет выводить саму новость, а потом увеличивать поле VIEWS запросом UPDATE table 'NEWS' set VIEWS=VIEWS+1 where id=ID. При этом количество апдейтов будет довольно высоким. При высокой посещаемости веб-ресурса или при "нападении" на сайт поискового робота (эти ребята страдают многопоточностью и могут запросто повесить ваш сайт своими запросами) несколько одновременных процессов станут пытаться сделать UPDATE и SELECT. При каждом UPDATE таблица будет блокироваться (на это уходит время) и все остальные процессы будут ждать завершения операции. А если таблица достаточно большая? Например, несколько тысяч записей. Ежу понятно, что построится очередь из нескольких десятков скриптов, ожидающих ответа MySQL-сервера. Каждый будет жрать память и держать остальные процессы. В итоге все у вас зависнет и переглючит. Выход: делать вместо одной таблицы несколько. Советую разделять поля по типу их использования. Одну таблицу - только для вывода и редких обновлений или вставок. Другую - для частых обновлений, но редкого вывода. Например, значения счетчика обращений держать отдельно в таблицу вида:
ID - номер, первичный ключ VIEWS - количество просмотров
Сами новости лучше держать в другой таблице, где нет поля VIEWS. При этом таблица с новостями будет тяжелой (много текста, полей, индексов), а таблица COUNT (счетчик) будет очень легкой и быстрой. Таблица NEWS будет кешироваться и выводиться очень быстро при любых объемах, а таблица COUNT будет быстро обновляться из-за того, что она очень легкая (всего два целочисленных поля). Разделение данных по нескольким таблицам существенно ускоряет работу MySQL-сервера. Гораздо быстрее работают несколько мелких запросов по каждой таблице, чем один длинный запрос по одной или нескольким таблицам. Имейте это в виду, чтобы спать спокойно.
Дальше - круче. Чтобы не блокировать лишний раз свои таблицы используйте при вставках директиву DELAYED. Пример: INSERT DELAYED into STAT (ID,IP,UTIME) values (null,$ip,NOW()). Он позволяет серверу ответвлять поток в режиме ожидания, а саму вставку производить тогда, когда сервер освободится от других запросов или поступит следующий аналогичный INSERT DELAYED. Обычно отложенный метод подходит для любых операций с кумулятивными таблицами (когда в основном идут INSERTы, а данные копятся, а не модифицируются), при которых не особо важно когда именно подействуют изменения - мгновенно или через несколько секунд, минут. Например, если хотите собирать IPадреса своих посетителей, УРЛы, по которым они ходят или страницы, откуда пришли, время. При добавлении с задержкой скрипт отработает почти мгновенно, еще до выполнения операции.
Операция UPDATE идет в три этапа: поиск того, что будете менять, затем запись данных, обновление индексов. При этом, чем больше таблица, тем дольше поиск. Если есть индексы, то операция кешируется и выполняется достаточно быстро. Но сам процесс очень емкий. И только дурак не догонит, что большая таблица со множеством индексов и записей, будет тормозить при UPDATE. INSERT же выполняется одним залпом, очень быстро. Поэтому обычно используют аддитивные записи (вставками INSERT) во временные таблицы, потом блокируют основные талицы, суммируют обновления, и плюют их в основную таблицу. Получается, что в основном, главные таблицы работают только в режиме вывода, а обновления идут гораздо реже и быстрее. Например, можно копить данные о загрузках новостей во временной таблице, а по крону или иным образом обновлять счетчик каждые 10 минут (или реже). Это ускорит работу сервера.
При запросах SELECT * FROM таблица скрипт получит все поля данной таблицы. А нужно ли это? Использование * ведет к лишнему расходу ресурсов. Гораздо эффективнее использовать точные названия полей, которые нужны скрипту. Например: SELECT id,name FROM таблица. При таком запросе передача займет меньше времени и понадобится меньше ресурсов. Старайтесь ограничивать вывод при помощи директивы LIMIT. Это также ускоряет вывод.
Поиск по БД идет быстрее если вместо LIKE '%слово%', ставить 'слово%'. Операции с шаблонами регулярных выражений кешируются только в том случае, если в начале отсутствует символ %. Поэтому при построении поисковых запросов с LIKE избегайте начинающих символов %.
При построении таблиц для наиболее используемых полей (при поиске, сортировке и т.д.) обязательно создавайте индексы. Без индексов таблицы будут сильно тормозить. Индексы служат для кеширования и позволяют существенно ускорить вывод данных из таблиц. При этом таблицы будут занимать больше места на диске и в памяти. Но это в наше время не проблема.
Используйте надлежащий тип полей для своих записей. Тип TINYINT занимает 1 байт - самый быстрый. Таблицы с MEDIUMINT быстрее таблиц с INT. Если ставить полям свойство NOT NULL, то в целом их работа будет быстрее. VARCHAR медленее CHAR, поэтому таблицы переменной длины (где есть тип VARCHAR или TEXT) занимают меньше дискового пространства, но работают медленнее.
По своему опыту скажу, что для большинства сайтов подходят изложенные советы по работе с MySQL. Чтобы еще больше ускорить свой сервер, советую частоиспользуемые операции проводить по крону выделенными процессами и писать данные в различные файлы. Например, раз в 20 минут запускать скрипт, который будет создавать файл с новостями. Или например, генерить файл с новостями при их добавлениях или обновлениях. Таким образом, вы экономите на каждом обращении к БД. Интерактивность при этом не теряется, а производительность увеличивается во много раз. Особенно, повторяю, при высокой посещаемости ресурса. Старайтесь отделить интерактивные операции от фоновых. Например, на ПротоПлексе работает один интерактивный движок, но в фоне по заданиям трудятся с десяток различных роботов, которые генерируют часто вызываемые страницы, рассылают письма и т.д. Крупный сайт - это не только то, что вы видите, но и бек-енд (обратная сторона). В фоновом режиме можно быстро и эффективно готовить контент, освобождая основной движок от лишней работы.
В общем, основы должны быть всем понятны. Дробите все на мелочи, будь то запросы, таблицы или операции. Структура БД должна быть такой, чтобы не выполнялось ничего лишнего. Регулярно проводите OPTIMIZE на таблицах с переменной длиной, особенно, если в них идут удаления записей. Тестируйте свои запросы на скорость, упрощайте их.
Доступность оборудования и простота организации делают беспроводные локальные сети всё более популярными. Даже небольшие компании стараются идти в ногу со временем и избавляются от традиционных кабельных "локалок". Использование беспроводных сетей не ограничивается небольшими офисами и домашними системами - крупные же фирмы применяют Wi-Fi для подключения к корпоративным сетевым ресурсам в тех местах, где технически невозможна прокладка кабелей.
Однако решение об устройстве беспроводной сети далеко не всегда оправданно, тем более что во многих случаях безопасности таких сетей уделяется слишком мало внимания. По оценкам специалистов, почти 70 процентов удачных хакерских атак через беспроводные сети связаны с неправильной настройкой точек доступа и клиентского программного обеспечения, а также с установкой чересчур низкого уровня безопасности при слишком сильном сигнале, с лёгкостью "пробивающего" стены офиса.
По каким-то необъяснимым причинам организаторы беспроводных сетей нередко считают, что при их включении автоматически обеспечивается надлежащий уровень безопасности. Производители оборудования, в свою очередь, устанавливают низкие настройки безопасности "по умолчанию", либо вовсе отключают их, чтобы при развёртывании сети клиенты случайно не столкнулись с невозможностью доступа. При минимальных настройках безопасность оборудование лучше всего совместимо с самым широким спектром других устройств и практически с любым современным программным обеспечением. Поэтому после настройки и проверки сети на совместимость с существующей инфраструктурой системный администратор должен изменить настройки безопасности, для того чтобы предотвратить несанкционированное проникновение в корпоративную сеть.
В отличие от проводных сетей, беспроводные требуют повышенного внимания к безопасности, поскольку проникнуть в них гораздо проще, поскольку для этого не нужен физический доступ к каналу. Радиоволны можно принимать на любое совместимое устройство, а если данные не защищены, то их сможет перехватить любой желающий. Разумеется, не стоит отказываться от паролей прочих традиционных средств авторизации, однако их явно недостаточно для защиты от несанкционированного доступа. Рассмотрим вкратце несколько способов повышения защищённости беспроводных сетей.
Отключаем передачу SSID
Последовательность цифр и букв, называемая SSID (Service Set Identifier) - это уникальный идентификатор вашей беспроводной сети. Передача идентификатора сети является встроенным средством защиты, по умолчанию включённым в большей части продающегося сегодня оборудования, и оно позволяет с лёгкостью обнаружить имеющиеся точки доступа в процессе развёртывания сети. Передача SSID требуется именно для того, чтобы ваше оборудование смогло подключиться к сети.
Точки доступа, которые являются базовыми станциями для подключаемых к сети компьютеров, являются потенциальным слабым местом, через которое злоумышленник может проникнуть в сеть. На уровне точек доступа отсутствует система авторизации по умолчанию, что делает внутренние сети незащищёнными, поэтому системные администраторы должны реализовать существующую корпоративную систему в беспроводных базовых станциях.
Для обеспечения повышенной безопасности можно запретить трансляцию точками доступа идентификатора сети. При этом возможность подключения к сети остаётся только у тех, кто знает правильный SSID, то есть, у сотрудников вашей компании, а случайные пользователи, обнаружившие вашу сеть при помощи сканирования, просто не смогут получить к ней доступ. Отключение передачи SSID возможно в подавляющем большинстве устройств ведущих производителей, что позволяет фактически скрыть вашу сеть от чужих. Если ваша сеть не передаёт идентификаторов, и если вы не афишируете использование беспроводной технологии, то этим вы осложните задачу злоумышленников. Подробные инструкции по отключению SSID обычно приводятся в руководствах по эксплуатации беспроводных точек доступа или маршрутизаторов.
Включаем средства шифрования
Уже давно используемое при пересылке важной электронной корреспонденции шифрование данных нашло применение и в беспроводных сетях. Для защиты данных от чужих глаз, в аппаратуре для беспроводной связи реализованы различные криптографические алгоритмы. При покупке оборудования важно убедиться в том, что оно поддерживает не только низкоуровневое 40-разрядное шифрование, но и 128-битный шифр повышенной стойкости.
Чтобы включить криптографическую защиту можно задействовать системы WEP (Wired Equivalent Privacy - "эквивалент проводной безопасности") или WPA (Wi-Fi Protected Access - "защищённый доступ к Wi-Fi"). Первая система менее стойкая, поскольку в ней используются статические (постоянные) ключи. Защищённые по этому протоколу сети взламываются хакерами без особого труда - соответствующие утилиты нетрудно найти в интернете. Тем не менее, по оценкам специалистов, даже этот протокол не задействован в более половины работающих корпоративных беспроводных сетей. Одним из средств повышения действенности WEP является регулярная автоматическая смена ключей, но даже в этом случае сеть не получает стопроцентной защиты. Попытки проникнуть в такую сеть оставят лишь случайные люди, обнаружившие её, но злонамеренных специалистов WEP не остановит, поэтому для полноценной защиты корпоративных сетей данный протокол использоваться не может.
В недалёком прошлом у организаторов беспроводных сетей не было иного выбора, как использовать протокол WEP, поддержка которого сохраняется в современных устройствах как в целях обеспечения совместимости оборудования, так и для обеспечения хотя бы минимального уровня безопасности в случае невозможности использования более современных протоколов. Сегодня WEP реализуется в двух модификациях: с 64- и 128-разрядным шифрованием. Однако корректнее было бы говорить о ключах длиной 40 и 104 бит, поскольку 24 бит из каждого ключа содержат служебную информацию и никак не влияют на стойкость кода. Однако это не столь важно, поскольку главным недостатком WEP являются статические ключи, для подбора которых злоумышленникам необходимо лишь в течение определённого времени сканировать сеть, перехватывая передаваемую информацию.
Повторим, что более-менее приемлемый уровень безопасность можно лишь при помощи регулярной смены ключей и при использовании 128-битного шифрования. Частота смены ключей зависит от частоты и длительности соединений, при этом необходимо обеспечить отработанную защищённую процедуру передачи новых ключей тем сотрудникам, которые пользуются доступом в беспроводную сеть.
Более эффективное шифрование обеспечивает протокол WPA, в котором реализовано динамическое создание ключей, что исключает возможность перехвата или подбора ключа, а также система идентификации (логин-пароль) при подключении к сети на основе протокола EAC (Extensible Authentication Protocol - "расширяемый протокол аутентификации"). В протоколе WPA 128-разрядные ключи генерируются автоматически при передаче каждых десяти килобайт данных, причём число этих ключей достигает сотен миллиардов, что делает практически невозможным подбор при помощи сканирования даже при отработанной методике перехвата информации. Кроме того, в этом протоколе реализован алгоритм проверки целостности данных MIC (Message Integrity Check), предотвращающий возможность злонамеренного изменения передаваемых данных. А вот выбору паролей следует уделять особое внимание: по мнению экспертов, для обеспечения высокого уровня безопасности длина пароля должна составлять не менее 20 знаков, причём он не должен представлять собой набор слов или какую-то фразу, поскольку такие пароли легко вскрываются методом словарного подбора.
Проблема с WPA заключается в том, что официально он был внесён в спецификации IEEE 802.11 лишь в середине 2004 года, поэтому далеко не всё беспроводное оборудование, выпущенное более полутора лет назад, способно работать по этому стандарту. Более того, если в сети есть хотя бы одно устройство, не поддерживающее WPA, будет применяться простое шифрование WEP, даже если WPA включён в настройках всего прочего оборудования.
Тем не менее, оборудование постоянно совершенствуется и в современных устройствах поддерживается новая, ещё более защищённая версия WPA2, работающая с динамическими ключами длиной 128, 192 и 256 бит. К таким устройствам, относится, например, трёхдиапазонный контроллер Intel PRO/Wireless 2915ABG.
Регулируем силу сигнала и его направленность
Технология беспроводной связи сама по себе по своей природе меньше защищена от постороннего вмешательства, поэтому при организации таких сетей особенно важно максимально затруднить несанкционированное проникновение в них. Среди чисто технических способов самым эффективным является снижение мощности транслируемого сигнала, ведь радиоволны с лёгкостью преодолевают стены зданий, а в сельской равнинной местности могут преодолевать весьма большие расстояния. Злоумышленники могут поставить свой автомобиль рядом со зданием, в котором расположен ваш офис, и в комфортной обстановке неторопливо подбирать ключ к вашей сети. Поэтому важно отрегулировать мощность сигнала, чтобы он не проникал за границы вашей территории. Кроме того, точки доступа следует располагать вдалеке от окон, внешних стен зданий, общих коридоров, холлов и лестниц.
Беспроводные сети являются очень удобным средством связи быстрого развёртывания, позволяющим объёдинить в сеть компьютеры даже в тех местах, где по тем или иным причинам невозможна прокладка кабеля. Однако поскольку незащищённые беспроводные сети куда проще поддаются взлому, чем проводные, следует уделять повышенное внимание защите от постороннего проникновения. Разумеется, стопроцентной гарантии безопасности дать невозможно, но некоторые действенные способы затруднения несанкционированного доступа в беспроводные сети мы описали в данном материале. Более подробные инструкции по реализации этих методов на практике обычно приводятся в документации к сетевому оборудованию, поэтому мы не ставили перед собой цели описать конкретные действия, тем более что они различаются в зависимости от модели и производителя беспроводных точек доступа и маршрутизаторов. Надеемся, что этот материал привлечёт внимание к проблеме обеспечения защиты беспроводных сетей.
I. Вступление
II. Таблицы 1С и Excel.
III. Получение данных из Excel.
IV. Вывод данных в Excel.
V. Часто используемые методы для чтения/установки значений в Excel.
Вступление.
Многие знают, что Excel гораздо старше 1С. На мой взгляд, это очень успешный продукт, и нареканий о нем я не слышал. Excel прост и универсален. Он способен выполнять не только простые арифметические операции, но и сложные вычисления, построение графиков и т.п. Знаю примеры, когда организации до перехода на 1С вели часть бухгалтерии в Excel. Многие и сейчас параллельно используют две программы. В этой статье рассмотрим способы обмена данными между 1С и Excel.
Таблицы 1С и Excel.
Многие пользователи для удобства работы сохраняют таблицы 1С (печатные формы) в формате Excel (*.xls). После чего в полученном файле делают различные группировки, сортировки, вычисления и т.п. Связано это с тем, что в таблицах 1С нет такого огромного функционала как в таблицах Excel. Но в версии 1С 8.0 есть нововведения, делающих работу с таблицами более комфортной.
На сайте 1С (www.1C.ru) есть полезная программка, которая дает возможность открывать таблицы 1С в Excel и сохранять лист Excel как таблицу 1С. Это пригодится в том случае, если таблицу 1С не сохранили в формате Excel, а на том компьютере, где нужно открыть эту таблицу не установлена 1С. Да и постоянно помнить о том, что сохранить таблицу 1С нужно в формате Excel, не будет необходимости.
Полная информация о программе находится здесь.
Скачать программу можно здесь (архив zip 682 739 байт).
Замечание: В Excel разделителем дробной части считается символ ",". Поэтому перед сохранением таблицы 1С в формате Excel замените в ней другой разделитель (например ".") на ",". Иначе в Excel с этими числами не удастся произвести вычисления, или они вообще не будут отображаться как числа. Например, в таблице 1С "15.2" отобразится в Excel как "15.фев".
Получение данных из Excel.
Доступ из 1С к Excel производится посредством OLE. Например, код
позволит нам получить доступ через переменную "Эксель" к запущенному приложению Excel. А далее уже можно получить доступ к книге (файлу), листу и ячейке с данными. Далее примеры кода.
Открытие книги (файла):
ПутьКФайлу - полный путь к файлу книги Excel.
Выбор листа книги для работы с ним:
НомерЛиста - номер листа в книге, ИмяЛиста - имя листа в книге.
Получение значения ячейки листа:
НомерСтроки, НомерКолонки - номер строки и номер колонки, на пересечении которых находится ячейка.
Важно: не забывайте поле выполнения нужных действий добавлять код Эксель.Quit(); , иначе запущенный процесс останется незавершенным и будет занимать память и процессор компьютера.
Вывод данных в Excel.
Для вывода (выгрузки) данных в Excel необходимо либо открыть существующую книгу, либо создать новую, и выбрать рабочий лист для вывода данных. Открытие существующей книги описано выше, а для создания новой книги нужно использовать следующий код:
Так как при создании книги в Excel автоматически создаются листы (Сервис->Параметры->Общие->Листов в новой книге), то нужно лишь произвести выбор листа, с которым будет вестись работа:
либо добавить в книгу новый лист, если необходимо:
Следующим шагом будет установка значения ячейки:
НомерСтроки, НомерКолонки - номер строки и номер колонки, на пересечении которых находится ячейка.
И в конце нужно произвести запись созданной книги:
П
ПутьКФайлу - полный путь к файлу книги Excel (включая имя).
Важно: не забывайте, что в имени файлов не должно содержаться символов \ / : * ? " > < |.
Часто используемые методы для чтения/установки значений в Excel.
Эксель = СоздатьОбъект("Excel.Application");
Получение доступа к приложению Excel.
В данной статье рассмотрены принципы, помогающие компилятору Delphi генерировать более оптимальный с точки зрения скорости код. Если Вы не хотите вникать в подробности, в конце статьи есть «свод правил», которые рекомендуется соблюдать при написании программ.
Компилятор Delphi относится к разряду оптимизирующих. Но насколько качественно проводится оптимизация? Как «помочь» компилятору создать более быстрый код? Давайте разберемся с этим на экспериментах.
Оптимизация константных выражений
Пример 1:
С точки зрения оптимизации код можно упростить еще на этапе компиляции до
Но написанный выше листинг преобразуется в
С одной стороны компилятор не «сообразил», что значение переменной «a» можно преобразовать в константу и сложить с другой константой (которая, заметим, подставлена именно как константа) на этапе компиляции, с другой стороны был применен весьма хитрый трюк с LEA (об этом ниже). Тем не менее, код
в любом случае быстрее и короче.
Пример 2:
Скомпилированный код будет выглядеть
А ведь значение, присвоенной переменной «а» являлось константой и наш пример можно было бы переписать как:
Пример 3:
После компиляции получаем:
Т.е. компилятор преобразовал код так, как он был написан, а ведь можно было бы просто записать:
Оптимизация алгебраических выражений
Пример 4:
После компиляции эти переменные будут удалены, причем с предупреждением
Пример 5:
Код скомпилируется как есть! Таким образом мы обманули компилятор псевдо использованием переменных. Delphi не исправляет нашей «кривости», поэтому эта задача ложится исключительно на плечи программиста.
Пример 6:
Данный код можно оптимизировать до
И этого Delphi за нас не сделает.
Пример 7:
В данном примере первую строчку можно безболезненно удалить, что Delphi делать умеет.
Пример 8:
В данном случае можно избавится от одной операции умножения, присвоив значение выражения a*b временной переменной. Анализ ассемблерного листинга показывает, что компилятор именно так и поступает. Тем не менее, поменяв второе подвыражение на ((b*a)>0), компилятор принимает выражения за разные и генерирует умножение для обоих случаев, не смотря на то, что результат одинаков.
Оптимизация арифметических операций
Сложение и вычитание
Применение инструкции LEA вместо ADD позволяет производить сумму 3х операндов (двух переменных и одной константы) за один такт. Трюк заключается в том представление ближних указателей эквивалентно их фактическому значению, поэтому результат, возвращенный LEA равен сумме ее операндов. При возможности Delphi производит такую замену.
Деление
Операция деления требует гораздо больше тактов процессора, нежели умножение, поэтому замена деления на умножение может значительно ускорить работу. Существуют формулы, позволяющие выполнять такое преобразование. Тем не менее, Delphi не использует такую оптимизацию. Деление на степень двойки можно заменять сдвигом вправо на n бит, но даже в этом случае получаем следующий код:
Здесь учитывается особенность самой операции div – округление в большую сторону. Поэтому, если можно пренебрегать округлением, используйте c:=a shr 1 вместо с:=a div 2.
Умножение
Умножение на степень двойки можно заменять сдвигами битов. Delphi заменяет умножение сдвигами при умножении на 4,8,16 итд. При умножении на 2 производится суммированием переменной с собой.
Умножать на 3,5,6,7,8,10 и т. д. можно и без операции умножения – расписав выражение по формуле (a shl n)+a, где n – показатель степени двойки. Например, при умножении на 3 n=1. Delphi при возможности прибегает к этому трюку. Заметим, операнд LEA умеет умножать регистр на 2,4,8, что также при возможности используется компилятором. Например, умножение на 3 преобразуется в инструкцию
Оптимизация case of
Анализ скомпилированного кода показывает, что Delphi проводит утрамбовку дерева. Т.е. значения case сортируются и выбор нужного элемента производится при помощи двоичного поиска.
В случае, если элементы case of выстраиваются в арифметической прогрессии, компилятор формирует таблицу переходов. Т.е. создается массив указателей с индексами элементов, поэтому выбор нужно элемента выполняется за одну итерацию независимо от количества элементов.
Оптимизация циклов
Разворачивание циклов – не производится. Разворачивание циклов весьма спорный момент в оптимизации, поэтому принять грамотное решение может только человек. Delphi не производит разворачивания ни больших, ни маленьких циклов.
Слияние циклов – не производится. Если два цикла, следующие друг за другом имеют одинаковые границы итерационной переменной, разумно оба цикла объединить в один.
Вынесение инвариантного кода за пределы цикла – не выносится. Наиболее распространенный недочет – условие цикла записывается как:
Delphi будет при каждой итерации вызывать метод count, вычитать из результата 1 и потом уже сверять. Настоятельно рекомендуется переписывать подобный код как
Весь код VCL написан с нарушением этого правила. Очевидно, что проще подобного рода оптимизацию встроить в компилятор, нежели переписывать VCL :)
Замена циклов с предусловием на циклы с постусловием – производится. Циклы с постусловием имеют главное преимущество над другими видами циклов (с предусловием и с условием в середине) – они содержат всего одно ветвление. Delphi производит такую замену.
Замена инкремента на декремент – не производится. Более того, даже декрементный цикл компилируется в неоптимальный код, т.к. не используется флаг ZF. Вместо этого происходит сравнивание значения регистра с 0.
Удаление ветвлений – не производится.
Вывод:
1. Не используйте переменные для временного хранения констант или обязательно объявляйте «магические» числа как const, либо подставляйте в код непосредственные значения
2. Неиспользуемыми объявлениями и присвоениями можно безболезненно пренебрегать – Delphi умеет их вычищать.
3. Внимательно следите за использованием переменных, в частности лишним присвоениям их значений друг другу. Такого рода оптимизации Delphi делать не умеет.
4. Используйте свернутые математические выражения. (например, (3*a - a) /2 упрощается до a). Delphi не умеет упрощать математические выражения. (Да и что говорить, даже MathCAD не всегда грамотно умеет делать такие преобразования).
5. Не используйте конструкции типа a:=10*sin(45*pi/180); Delphi не вычислит эту константу на этапе компиляции, напротив, будет послушно вызывать sin и pi по ходу выполнения программы! В случае, если угол является переменной, по крайней мере pi можно заменить константой 3,1415...
6. Delphi прекрасно справляется с выражениями, полностью составленных из констант – они вычисляются на этапе компиляции.
7. Внимательно следите за условиями и их границами. Компилятор Delphi не умеет обнаруживать заведомо ложных условий. Также он не умеет удалять заведомо лишние условия. Например, (a>0) and (a<15616) and (a<>0)
8. Если в условии несколько раз проверяется одно и тоже выражение, следите, чтобы оно было выражено во всех конструкциях одинаково. В противном случае скомпилированный код будет не оптимален. Например, if ((a*b)>0) and ((a*b)<1024) then... При перестановке во втором случае b*a смысл выражения не изменится, но код будет иметь уже на одну операцию умножения, а две. Можно временно присвоить проверяемое выражение временной переменной, а затем уже проверять полученное значение.
9. Сообщение «Combining signed and unsigned types – widened both operands» сообщает не только о потенциальной ошибке – также вследствие преобразования мы теряем производительность. Например, z – объявлена как ineteger. условие if z>$abcd6123 then z:= $abcd6123; несмотря на его правильность вызовет данное предупреждение. Сгенерированный код будет, выполнять преобразования величин до 64-х бит, и дальнейшее уже сравнение 64-х битных операндов. Если изменить тип z на cardinal, мы избавимся от предупреждения и получим 3 строки кода, вместо 8 !
10. Delphi умеет оптимизировать сложение, умножение и частично деление. При делении на степень двойки, если не важно округление до большего, рекомендуется пользоваться shr 1 вместо div 2.
11. В case of при возможности используйте элементы, расположенные в арифметической прогрессии. Тем не менее, даже при невыполнении данного условия мы получим качественный код после утрамбовки дерева.
12. Выносите инвариантный код за тело цикла. Наиболее частая ошибка – for i:=1 to length(str) do... Дело в том, что при каждой итерации будет вызываться функция length, что пагубно скажется на производительности. Рекомендуется длину строки заранее присвоить переменной. Также не включайте в тело цикла код, заведомо не зависящий от изменения итерационной переменной.
Сравнивая Delphi с компиляторами Visual C++, WATCOM, Borland C++ (тестирование данных компиляторов приведено в [1]) приходим к выводу, что Delphi по своим оптимизирующим свойствам аналогичен Borland C++ (а кто сомневался? ;) ). Учитывая, что Borland C++ по итогам сравнения оказался последним, делаем несложный вывод. Весьма печален и тот факт, что большинство кода VCL написано с точки зрения «красоты» кода, а не его оптимальности с точки зрения скорости. Например, не соблюдается правило 12.
Не всегда хорошая программа стоит много денег. Не которые бесплатные программы, например, такие как VirtualDub или 7-Zip стали более популярными, чем их платные аналоги. Создание таких программ начинается с простого энтузиазма людей, которые хотят сделать вещь полезную всем. А результат работы целой команды людей всегда оказывается успешным.
3D-редактор Blender 2.45
Не всегда хорошая программа стоит много денег. Не которые бесплатные программы, например, такие как VirtualDub или 7-Zip стали более популярными, чем их платные аналоги. Создание таких программ начинается с простого энтузиазма людей, которые хотят сделать вещь полезную всем. А результат работы целой команды людей всегда оказывается успешным.
Так случилось и с программой трехмерной графики Blender. Это ещё один пример коллективной работы многих людей. И сейчас Blender является полноценным бесплатным 3D-редактором.
Внешний вид всех программ для работы с трехмерной графикой очень похож. По этому производители коммерческих пакетов для работы с 3D выпускают специальные брошюры, где подробно разъясняются отличия в «горячих клавишах» и инструментах управления сценой между их программой и приложением, с которого они хотят переманить пользователя.
Программисты, сделавшие Blender, не ставят перед собой цель заработать деньги, и им не нужно подстраиваться под тех, кто раньше работал в другом 3D-редакторе. Поэтому, открывая для себя Blender, работе с трехмерной графикой приходится учиться заново.
Необычный внешний вид Blender говорит о том, что разработчики создавали свой проект «с нуля», не привязываясь к внешнему виду прочих программ для работы с трехмерной графикой. В какой-то мере это было правильное решение, ведь только так можно было создать удобный и в то же время принципиально новый интерфейс. Казалось бы, что можно придумать удобнее нескольких окон проекций и панели с настройками объектов?
Удобнее может быть только возможность гибкой настройки интерфейса под нужды каждого пользователя. В Blender реализована технология, благодаря которой внешний вид программы изменяется до неузнаваемости. Изюминка интерфейса Blender состоит в том, что в процессе работы над трехмерной сценой можно «разбивать» окно программы на части. Каждая часть – независимое окно, в котором отображается определенный вид на трехмерную сцену, настройки объекта, линейка временной шкалы timeline или любой другой режим работы программы.
Таких частей может быть неограниченно много – все зависит от разрешения экрана. Но сколько бы окошек ни было создано, они никогда не пересекутся между собой. Размер одного зависит от размера остальных, то есть если пользователь увеличивает размер одной части, размер соседних уменьшается, но никаких "накладываний" окон друг на друга не происходит. Это невероятно удобно, и тут создателям коммерческих приложений стоило бы посмотреть в сторону Blender, чтобы взять новшество на заметку.
Еще одна сильная сторона программы – хорошая поддержка «горячих клавиш», при помощи которых можно выполнять практически любые операции. Сочетаний довольно много, и запомнить все сразу тяжело, однако их знание значительно ускоряет и упрощает работу в Blender.
Таким образом, сложным интерфейс программы кажется только с непривычки. На самом же деле, инструменты Blender расположены очень удобно. Для того чтобы это понять, нужно поработать в программе какое-то время, привыкнуть к ней.
Для создания трехмерных моделей используются полигональные и NURBS-поверхности. Имеются в Blender и инструменты сплайнового моделирования. Создание 3D-объектов производится также с использованием кривых Безье иB-сплайнов.
Инструментарий Blender столь универсален, что позволяет воссоздавать даже очень сложные органические формы. Для этой цели можно использовать метаболы и технологию «трехмерной лепки» с помощью виртуальных кистей. Редактирование формы трехмерной модели с помощью кистей производится примерно так же, как это делается в Maya. Вносить изменения в геометрию можно в режиме симметрии, что особенно важно при моделировании персонажей.
В программе можно создавать обычную анимацию, а также работать над персонажной оснасткой, строить скелет и выполнять привязку костей к внешней оболочке. Трехмерный редактор работает с прямой и инверсной кинематикой.
В программе предусмотрена и возможность работы с частицами. Система частиц может быть привязана к любому трехмерному объекту. Поток частиц управляется с помощью направляющих кривых, эффектов ветра и завихрений. Кроме этого, влияние на частицы может определяться как окрашивание, в зависимости от силы воздействия на них. Есть вариант проверить, как частицы будут отражаться от движущейся трехмерной поверхности, или заставить их подчиняться законам гравитации. С помощью статической системы частиц можно даже моделировать волосы.
Blender включает в себя симулятор флюидов, благодаря которому в программе можно моделировать «текучие» эффекты жидкостей. Нужно отметить, что эта разновидность эффектов присутствует далеко не во всех 3D-редакторах, например, в 3ds Max нет инструментов для моделирования текучих флюидов.
Создать реалистичную анимацию особенно сложно, если необходимо имитировать физически точное поведение тел. В Blender есть инструменты для просчета поведения тел в определенных условиях. В режиме реального времени можно просчитать деформацию мягких тел, а затем «запечь» ее для экономии ресурсов и оптимизации визуализации анимации. Физически точное поведение может быть определено также и для упругих тел, с последующим «запеканием» измененных параметров в анимационные кривые.
Что касается визуализации, то и тут возможности Blender на высоте. Можно рассчитывать на поддержку рендеринга по слоям, на получение эффектов смазанного движения и глубины резкости (depth of field). Также поддерживается "мультяшный" рендеринг и имитация глобального освещения (ambient occlusion). Вместе с программой удобно использовать бесплатный движок визуализации YafRay, который может похвастаться работой с HDRI, возможностями просчета каустики и глобального освещения. Есть и другие подключаемые визуализаторы, например, Indigo.
В Blender-сообществе – был выпущен первый 3D-мультфильм, полностью созданный при помощи этой программы. Короткометражный фильм Elephants Dream создавался в течение полугода командой из шести аниматоров и других специалистов, которые постоянно работали в офисе компании Montevideo, поддерживающей проект. Приложить свою руку к созданию мультфильма могли все желающие, помогая основной команде разработчиков удаленно, через интернет.
Целью проекта было показать, что Blender является полноценным 3D-редактором, который с успехом может использоваться не только студентами и школьниками в целях обучения, но и профессионалами, работающими в команде над производством сложных проектов.
Одной из особенностей проекта Elephants Dream стало то, что в интернете был выложен для свободной загрузки не только сам фильм, но и все исходные материалы, которые использовались при его создании: сцены, текстуры и т.д.
После успеха Elephants Dream CG-энтузиасты, работающие в Blender, создали ещё один анимационный проект - фильм Peach. В нем аниматоры обращают внимание общественности на другие сильные стороны Blender, которые не удалось показать в первом фильме. В частности, это касается средств для работы с мехом и шерстью. И Peach стал "забавным и пушистым".
Blender – это отличный инструмент для трехмерного моделирования и анимации. Вне всякого сомнения, у этой программы есть будущее, она постоянно совершенствуется и обрастает новыми возможностями.
Настройки по умолчанию в Кореле не очень удобны. В любом графическом редакторе всегда хочется иметь как можно больше рабочего пространства. Настройки по умолчанию хороши лишь для изучения редактора, так как все руководства, справка и книги написаны под них. Когда же всё изучено и опробовано, можно настроить интерфейс «под себя». А некоторые опции просто необходимо скорректировать для комфортной работы.
Настраиваем сами Corel Draw.
Настройки по умолчанию в Кореле не очень удобны. В любом графическом редакторе всегда хочется иметь как можно больше рабочего пространства. Настройки по умолчанию хороши лишь для изучения редактора, так как все руководства, справка и книги написаны под них. Когда же всё изучено и опробовано, можно настроить интерфейс «под себя». А некоторые опции просто необходимо скорректировать для комфортной работы.
Для настройки интерфейса обычно используют меню Customization. Но в этой статье часто будет использоваться ещё один способ. Заключается он в том, что элементы интерфейса можно перетаскивать, зажав клавишу Alt, если при перетаскивании воспользоваться сочетанием Ctrl+Alt то перемещаемые элементы дублируется. Чтобы просто удалить элемент достаточно кликнуть на нем правой кнопкой мыши и в появившемся контекстном меню выбрать Customize>Toolbar Item>Delete. Сами «бары» перетаскиваются за двойную линию с левого или верхнего края.
Настройка внешняя.
Удаляем всё лишнее.
В верхней части интерфейса находятся Menu Bar (стандартные File, Edit, View и т.д.), Standard toolbar (панель, где находятся пиктограммы New, Open, Save...) и Property Bar (панель свойств, где устанавливаются параметры страницы, единицы измерения и прочие параметры документа). Menu Bar имеет привычное для большинства Windows приложений расположение, поэтому можно оставить его без изменений. Сэкономить место, здесь можно разместив Standard toolbar и Property Bar в один ряд, что станет возможно, если удалять с Standard toolbar. Лишние элементы, начиная, справа это выпадающее меню масштаба (zoom level), которое дублируется при выбранном Zoom Tool`е, затем кнопки «Access the Corel Graphics Community Web site» и «Start Corel applications», кнопки импорта и экспорта заменят легко запоминающиеся сочетания Ctrl+I и Ctrl+E. Всем знакомы такие сочетания как Ctrl+Z и Ctrl+Shift+Z, соответственно кнопкам со стрелочками «Undo» и «Restore» не место в новом интерфейсе. Опять же копирование/вставка – стандартные во всех приложениях Ctrl+C/X/V, да и в контекстном меню они присутствуют, так что тоже можно смело удалять. В общем, что оставить в Standard toolbar`е и оставлять ли его вообще дело индивидуальное, главное поставить его вряд с Property Bar`ом, что расширит рабочую область аж на 32 пиксела. Беспокоится о неправильных действиях и удалении чегото нужного сильно не стоит. Стандартные панели можно вернуть к прежнему виду в меню Tools>Customization>Command Bars, выделив нужную и нажав кнопку Reset. Либо через контекстное меню Customize>[Toolbar Name]>Reset to Default. Сбросить же все настройки на дефолтные если вдруг ваши эксперименты совсем выйдут из под контроля можно стартовав CorelDRAW с зажатой клавишей F8. То что находится внизу называется Status Bar и по умолчанию занимает неоправдано много места, показывая такие ненужные вещи как позиция курсора, доступные команды для инструментов и свойства объектов которые дублируются на панели свойств. Удалив все лишнее можно разместить вряд Object Information, Object Detalis, Fill Color и Outline color таким образом уменьшив размер панели состояния вдвое.
Ну и наконец немного расширить рабочую область можно отключив линейки, двойной клик и в появившемся окне снять галочку Show Rulers, существенный минус это отсутствие возможности вытягивать из них направляющие (Guidelines) и выставлять нулевые координаты в нужное место. Как вариант можно вынести кнопку включения/отключения линеек в какое-нибудь удобное место, находится она в меню Tools>Customization>Commands выпадающем списке View и называется Rulers.
Панель инструментов (Toolbox).
Та часть интерфейса, в которой расположены инструменты (Pick, Zoom, Shape, Bezier Tools и т.д.) интерактивные эффекты (Blend, Transparency, Envelope и т.д.) и прочее необходимое в работе и есть Toolbox или панель инструментов. По умолчанию она расположена неподвижно в крайней левой части окна и все инструменты расположены в один столбик, а некоторые объеденены в группы. Такой порядок не очень удобен опытному пользователю и уж тем более профессионалу или векторному маньяку.
Расположение в два столбика более практично и удобно, с этого и следует начать – перетащить Toolbox за верхний край со стандартного места в свободную область и растянуть до расположения инструментов в два столбца. Теперь руководствуясь собственным опытом и манерой работы нужно выставить инструменты в нужном порядке. Например Shape Tool можно вынести отдельно от группы и расположить рядом с Pick Tool`ом, также с инструментом Hend, а в выпадающих группах подвинуть наиболее используемые инструменты ближе к левому краю.
Чтобы новая панель выглядела аккуратней можно убрать верхнюю часть с названием и крестиком закрытия, для этого нужно кликнуть на панели правой кнопкой мыши, в контекстном меню выбрать Customize>Toolbox Toolbar>Properties... и в появившемся окне снять галочку «Show title when toolbar is floating».
Докеры (Dockers).
Особенностью интерфейса CorelDRAW является то что многие полезные функции и эффекты реализованы в виде докеров – панелей по умолчанию открывающихся справа. Там им самое место, вот только открывать каждый раз нужный докер не очень удобно, располагаются они в разных частях меню, хотя почти все их можно найти в меню Window>Dockers и на многие уже назначены сочетания клавиш. Наиболее удобный выход держать их открытыми, только в свернутом состоянии, так они будут расположены в нужном порядке удобными вкладками и при надобности разворачиваться одним кликом и так же легко сворачиваться. Определившись с наиболее удобным порядком (чтобы чаще используемые были выше) нужно поочередно открыть их через меню Window>Dockers. После этих действий правая часть экрана будет занята набором удобных закладок.
При желании расположить их можно и не привязывая к экрану, перетаскиваются они также как и другие элементы. В «плавающем» состоянии докеры представляют собой отдельные окошки, напоминающие аналогичные в «Адобовских» продуктах, которые так же легко сворачиваются и объединяются в группы.
Палитру цветов так же можно расположить более удобно, горизонтально например или в виде той же плавающей панели, форма и место расположения практически ничем не ограничиваются.
С принципом настройки интерфейса и некоторыми вариантами модификации, думаю, все понятно, она на то и кастомизация чтобы каждый мог изменить рабочее пространство на удобное ему. Теперь о настройках внутренних.
Настройка внутренняя.
Горячие клавиши.
Здесь каждый вправе сам решать что нужнее всего и достойно назначения клавиш.
В меню Tools>Customization>Commands во вкладке Shortcut Keys назначить свое сочетание клавиш можно любой функции. Совет: при установке горячих клавиш включите режим Navigate to conflict on Assign это позволит не допустить повтора уже существующих сочетаний. И ещё один важный совет: многим в Corel`е не хватает аналога функции Hand Tool в Photoshop`е и Illustrator`е, которой можно перемещаться по рабочей области зажав пробел не отрываясь от основных действий и не переключая инструментов. Такая функция присутствует, но по умолчанию не задействована, исправить ситуацию можно назначив горячую клавишу инструменту Pan (можно тот же пробел) который находится в меню Tools>Customization>Commands в выпадающем списке View.
Опции.
Пройдясь по опциям можно настроить некоторые параметры, сделав работу еще более удобной и продуктивной, начнем по порядку: Tools>Options (Ctrl+J)>Workspace>General тут можно установить количество шагов отката (Undo levels) для основных операций (Regular) и операций с растрами (Bitmap effects), примерные значения 50-100 и 5-10 соответственно.
Тут же можно отключить звуки (снять пометку с Enable sounds). Вкладка Display интересна опцией Enable node Tracking знакомой по ранним версиям CorelDraw (напомню: при активном инструменте Pick Tool и наведении на узлы он превращается в Shape Tool, таким образом можно скруглять углы прямоугольников и перемещать узлы не переключаясь на шейпер). Опция удобная и многим привычная, но не всегда востребованная, а лазить каждый раз в опции для ее включения не очень удобно. Альтернатива есть: в уже знакомом меню Tools>Customization>Commands нужно выбрать в выпадающем списке Edit, найти опцию Tracking и вытащить ее в удобное место на рабочей области или назначить ей сочетание клавиш. Теперь активация функции Node Tracking займет считанные секунды.
Далее во вкладке Edit следует снять галочку с опции Edit Auto-center new PowerClip contents, эта опция размещает объект в центре контейнера поверклипа, что нужно очень редко и если уж возникла такая необходимость, решается предварительным выравниванием объектов клавишами «C» (по вертикали) «E» (по горизонтали).
Следующая вкладка обязательная к посещению Memory, тут следует увеличить объем оперативной памяти используемой приложением со стандартных 25% до 50-75% в зависимости от объема доступной памяти.
Во вкладке Text>Quick Correct нужно снять галочку с одной из самых надоедливых функций CorelDRAW «Capitalize first letter of sentence» которая всюду при наборе текста делает первую букву предложения заглавной, что совершенно не требуется в большинстве случаев.
Часто CorelDRAW импортирует файлы в формате EPS в виде растровых объектов либо не импортирует вообще, для корректного импорта необходимо использовать фильтр «EPS, PS, PRN – PostScript», можно конечно выбирать его вручную в диалоговом окне импорта в выпадающем меню Files of type, но проще назначить его фильтром по умолчанию. Для этого в меню Global > Filters в списке List of active filters нужно выделить нужный фильтр и кнопкой Move Up поднять его выше фильтра «EPS - Encapsulated PostScript». Теперь нужный фильтр будет отвечать за импорт *.eps файлов постоянно.
Ну вот пожалуй и все основные и нуждающиеся в корректировке опции. На последок можно отметить некоторые возможности рассчитанные скорей на любителя нежели необходимые в работе. В меню Customization>Commands в выпадающем списке Status Bar можно найти такие функции как Time, которая как ясно из названия показывает время, Memory Allocated, которая проинформирует о занятой открытыми файлами памяти, а также индикатор статуса привязки Snap Status, и еще ряд подобных мелочей. Их можно расположить как например в том же Status Bar так и назначать горячие клавиши, после нажатия которых информация выведется рядом с курсором.
Node Color Coding.
По умолчанию отключенное нововведение CorelDRAW X3 (похоже, не всегда корректно работает), из название понятно – цветовое выделение узлов, т.е. подсвечивает узлы с разными свойствами (cusp, smooth, simmetrical) своим цветом. Кроме того, выделяется «начальный» узел, что в работе с блендами весьма полезно.
Включается через реестр (Пуск>Выполнить...>regedit):
в ветке
HKEY_CURRENT_USER > Software > Corel > CorelDRAW > 13.0 > CorelDRAW > Application Preferences > Base Tool Pref
присваиваем параметру
"NodeColorCoding"
значение "1".
сохраняем с расширением .reg, и запускаем, после подтверждения функция включится.
Как вы видите CorelDRAW крайне гибкий по части настроек и кастомизации. И каждый не поленившийся потратить часок другой на ковыряние опций и настройку интерфейса без сомнения сэкономит уйму рабочего времени впоследствии и превратит стандартный редактор в индивидуально заточенный инструмент.
Еще недавно устройств поддерживающих Wi-Fi было не так уж много это компьютеры да точки доступа. В настоящее время с Wi-Fi могут работать сотовые телефоны, веб-камеры, мультимедиа-центры, проекторы и принтеры!
Многим из этих устройств не нужны точки доступа, они работают от передатчика подключенного к компьютеру. Имея такое оборудование многие забыли что такое спотыкаться о провода опутывающие квартиру.
Мультимедиа в домашней Wi-Fi сети или какие бывают беспроводные устройства.
Еще недавно устройств поддерживающих Wi-Fi было не так уж много это компьютеры да точки доступа. В настоящее время с Wi-Fi могут работать сотовые телефоны, веб-камеры, мультимедиа-центры, проекторы и принтеры!
Многим из этих устройств не нужны точки доступа, они работают от передатчика подключенного к компьютеру. Имея такое оборудование многие забыли что такое спотыкаться о провода опутывающие квартиру.
Веб-камеры: «шеф, а я вас вижу!»
Веб-камер работающих по интерфейсу Wi-Fi выпускается большое количество. Такое устройство можно установить в любом месте квартиры или офиса и наблюдать за происходящим через специальную интернет-страничку с домашней локальной сети.
Самые доступные устройства этой категории делает компания D-Link. Это веб-камеры D-Link DCS-G900 и D-Link — DCS-5300G.
DCS-G900 может автоматически включаться при обнаружении на подведомственной территории чьего-то движения. Очень полезная функция при установке домашней охранной системы.
Преимущество D-Link — DCS-5300G перед DCS-G900 заключается в подвижной головке с управляемым приводом вращения. Благодаря этому устройство можно направлять практически в любую точку пространства.
Единственный минус этих веб-камер малое разрешение обеих моделей — они могут передавать видео в разрешении лишь 320x240 точек, зато с частотой 30 кадров в секунду.
Фотоаппараты: передай мгновение.
Использование Wi-Fi в фотоаппаратах более чем обосновано — можно передавать картинки на компьютер, не подсоединяя ненавистные провода и не вытаскивая флэш-карту. Среди таких устройств можно выделить Nikon Coolpix L4.
Это компактная фотокамера с 4-мегапиксельным сенсором и трехкратным оптическим зумом. Есть у нее возможность макросъемки и записи видео в разрешении до 640x480 с частотой 15 кадр./с. Для хранения снимков применяются карточки памяти SD.
Единственный недостаток фотоаппарата в том, что для передачи кадров необходимо устанавливать дополнительные программы — в гостях воспользоваться беспроводными коммуникациями не удастся.
Еще одно устройство, оснащенное беспроводными коммуникациями, — это Canon Digital IXUS Wireless — 5-мегапиксельная фотокамера с 3-кратным оптическим зумом. Она способна записывать видео в разрешении до 640x480 точек и с частотой до 60 кадров в секунду. В качестве хранилища информации также используются карты SecureDigital.
Принтеры: твердые копии цифрового мира.
Одним из представителей таких устройств является принтер HP DeskJet 6983. В нем используется классическая термическая струйная технология с разрешением до 4800x1200 dpi и четырьмя картриджами, максимальный формат печати — лист A4.
Принтер быстр — в режиме черно-белой печати может выдавать до 36 страниц в минуту, а на цветной до 27 страниц в минуту. Устройство можно подключать как по интерфейсу USB, так и с помощью Wi-Fi. В последнем случае оно, увы, может работать только в режиме Ad-Hoc — при непосредственном контроле с компьютера.
Самым признанным считается офисный лазерный принтер с поддержкой Wi-Fi Epson AcuLaser C1900. Устройство позволяет печатать с разрешением 600x600 dpi. Скоростью оно, правда, не большая — до 4 страниц в минуту в режиме цветной печати, и до 16 — в черно-белой, — зато качество выше всяких похвал.
VoIP: бесплатные слова.
Сейчас в глобальной сети существует множество компаний, дающих возможность бесплатно или очень дешево переводить звонки из интернета на городские и мобильные телефоны. И если в квартире есть Интернет, то грех этим не воспользоваться для почти бесплатных звонков по всему миру.
Конечно, пользоваться этими сервисами можно и с помощью проводной гарнитуры или микрофона и наушников, но беспроводная связь намного удобнее и комфортней.
Например такой смартфон с поддержкой Wi-Fi, I-Mate SP5m. Он снабжен высококачественным цветным экраном с разрешением 320x240 точек, может работать в сетях GSM всех четырех диапазонов и использоваться в качестве MP3-плеера (информация хранится на карточках TransFlash). Смартфон по умолчанию работает в режиме автоматического роуминга — в «безинтернетном» месте он звонит по GSM, в хот-спотах же переключается на VoIP-телефонию.
Естествинно это не единственный смартфон. Для бесплатного разговора можно применять любой КПК или смартфон, в котором есть Wi-Fi, — например, HP iPAQ hx2415, Fujitsu-Siemens Pocket LOOX 710, Dell Axim X50v, Tungsten C.
Мультимедийные центры: кино и радио.
Лучше всего отдохнуть и расслабиться в любимой квартире, с бутылкой пива в руке, конечно за просмотром хорошего фильма. В этом поможет мультимедийный центр D-Link DSM-320. Он обеспечивает доступ к видеоархиву на компьютере из любой комнаты. Достаточно подсоединить к видеовыходу телевизор, а к аудио — звуковую систему, и можно наслаждаться кино или музыкой, хранящимися на жестком диске компьютера. Поддерживаются форматы звука MP3, WMA и WAV, видео — MPEG1/2/4, DIVX, QuickTime и Xvid, а также графические файлы — JPEG, JPEG2000, TIFF, GIF, BMP или PNG. Можно также прослушивать онлайновые радиостанции.
Есть еще боле продвинутая модернизация DSM-300 — это D-Link DSM-320RD. В его состав также входит собственный DVD-проигрыватель и кард-ридер SD — чтобы в случае, если диск оказывается под рукой, не бежать в другую комнату, дабы установить его в ПК. Увы, подобные недорогие устройства есть только у D-link.
Более дорогие устройства это Archos Pocket Media Assistant PMA430. Этот мультимедийный плеер работает на встроенной операционной системе Linux и позволяет проигрывать видео и аудио в самых разнообразных форматах. Его характеристики чем-то схожи с D-Link DSM-320RD — вот только DVD-привод, увы, отсутствует.
Самое полное решение проблемы домашнего кинотеатра — использование проектора. Для этих целей подходит Benq MP620. Это устройство выдает яркость в 2200 лм, контрастность картинки составляет 2000:1. Поддерживается разрешение XGA (1024x768).
И самым экзотическим устройством считается Wi-Fiрадио от Acoustic Energy. Посредством Wi-Fi устройство соединяется с сервером Reciva, который предоставляет список доступных интернет-станций и соединяет с выбранной.
По сравнению с обычным радио, которое имеет жесткий временной график, интернет-вещание позволяет заказать нужную передачу на любое удобное время. Кроме того, радио можно использовать в качестве клиентского модуля для проигрывания музыки с ПК.
Компьютер: свобода мышам.
И еще одно похожее устройство это Wireless VGA Extender (его другое название — LongView VGA Extender) но работающее не по технологии Wi-Fi.
Устройство состоит из двух частей — к одному блоку, внешним видом более всего напоминающему пресловутую точку доступа, можно подключить монитор, мышку и клавиатуру, второй устанавливается в сам компьютер. После этого системный блок можно запихать подальше под стол и забыть о нем.
Правда у этого устройства много недостатков — так, монитор можно подключить только по D-Sub, причем максимальное разрешение составит всего 1024x768, а мышки и клавиатуры поддерживаются только с интерфейсом PS/2.
Сам термин «фоторобот» и метод был придуман еще в 1952 году во Франции криминалистом Пьером Шабо. Первый фторобот предполагаемого преступника был сделан из фрагментов разных фотографий и переснятый в отдельный снимок. Постепенно фотографии заменили на рисунки.
Программы и инструменты, которые помогают создавать фотороботы.
Сам термин «фоторобот» и метод был придуман еще в 1952 году во Франции криминалистом Пьером Шабо. Первый фоторобот предполагаемого преступника был сделан из фрагментов разных фотографий и переснятый в отдельный снимок. Постепенно фотографии заменили на рисунки.
Казалось бы зачем нам нужен фоторобот, ведь его основное применение это розыск преступников? Ответов может быть несколько. Возможно кому то захочется вернутся в детство к играм в сыщиков а кому то захочется нарисовать шарж или смешного человека.
Есть и еще одно применение с помощью физиогномического анализа можно создавать не только визуальный портрет но и психологический.
Ultimate Flash Face 0.42 beta.
Ultimate Flash Face (http://flashface.ctapt.de) — это онлайн-фоторобот, лучший из бесплатных сервисов подобной тематики. Лицо человека разделяется на десять составляющих (если смотреть сверху вниз): прическа, форма головы, брови, глаза, очки, нос, усы, рот, подбородок, борода. Каждую «деталь» надо подобрать в соответствующей картотеке.
Чтобы добиться наилучшего результата, фрагменты портрета можно не только перемещать в пространстве, но и растягивать/сжимать по вертикали и горизонтали. Еще одна полезная возможность — выравнивание всего лица относительно выбранного элемента по вертикали. Она пригодится, если вы захотите переместить портрет внутри рамки или не уверены, что удачно расположили тот или иной фрагмент.
Полученный портрет можно распечатать или сохранить на сервере — он будет доступен для просмотра всем желающим. Соответственно, можно изучить и чужие работы. Единственным серьезным недостатком сервиса является невозможность сохранить рисунок на свой компьютер.
«Фоторобот 1.00»
Эта утилита предназначена для создания шаржей и рожиц, так что пытаться добиться с ее помощью портретного сходства бесполезно. Портрет предельно упрощен: глаза, уши, нос и рот — вот и все, с чем можно работать. Перемещаются эти «детали» по лицу с помощью четырех кнопок-стрелок, внутри которых спрятаны кнопки переключения на следующий вариант «детали». К изображению можно добавить подпись.
Веб-сайт: http://superperls.narod.ru/photorobot
Виртуальные стилисты.
Многие женщины часто задают себе и окружающим такие вопросы. Какую прическу мне выбрать? В какой цвет покрасится? Пойдут ли мне очки? Чтобы помочь им с выбором используют метод копирующий фоторобот. Только здесь берется фотография реального человека и «гримируется» с помощью накладных париков, макияжа, головных уборов и т. д.
Именно так устроены специализированные онлайн-сервисы предложенные порталом iVillage Makeover-o-Matic (http://beauty.ivillage.com/stc/hair-styllst/halrstyllst.htlm) или русскоязычный «Виртуальный салон красоты» (http://virtualmakeover.ru).
Загружаем свое фото или выбираем подходящий портрет другого человека, если понравился создаем образ - сохраняем изображение. В «Виртуальном салоне» мужчинам уделено не мало внимания.
Digital Physiognomy 1.60
В этом редакторе представлено необычное использование фоторобота — изучение лица с точки зрения физиогномики. Относиться к этой области знания можно по-разному, сами же разработчики честно предупреждают: «Полученная диагностика свидетельствует не столько о действительно вашем характере и возможном поведении, а о том, как вас в большинстве случаев воспринимает незнакомый, непредубежденный человек, увидевший вас впервые».
Составить фоторобот в Digital Physiognomy можно двумя способами: подбирая подходящие кусочки по картинкам или на основании «словесного портрета» — предложенного программой текстового описания той или иной черты лица (лоб узкий, низкий, глаза маленькие, глубоко посаженные). Когда портрет готов, утилита предлагает три варианта его расшифровки: текст, диаграмма с психологическими характеристиками и типы с точки зрения соци-оники.
Есть в Digital Physiognomy интересная функция — подбор портрета по заданным психологическим характеристикам. Можно узнать, как выглядит самый невезучий человек или самый хитрый. Кроме того, разработчики подготовили около 500 портретов исторических деятелей, политиков, известных актеров, во внешности которых можно детально разобраться.
Мультроботы.
Фотороботы бывают и мультяшными. Это те же составные картинки. Благодаря им можно представить себя художником-мультипликатором.
Наиболее мощным мультяшным фотороботом является South Park Studio (http://sp-studio.de). Этот сервис на основе известного сериала позволяет создавать персонажей в духе мультфильма. К услугам пользователей огромные запасы шаблонов рук, ног, туловищ, глаз, ртов... Всего, чего душе угодно.
Мультробот Dream Avatar (www.tek-tek.org/ dream/dream.php) посвящен ани-ме — фрагменты человечка прорисованы в соответствующей манере. Еще один ресурс такого типа инструментов — Avatares (www.buscarmessenger.com/ avatars. html). Правда, не известно, к какому стилю или направлению его отнести. Но то, что всеми чертами фоторобота он обладает — это точно.
Все-таки хорошая идея пришла в голову Пьеру Шабо. Вроде пустяк, а какова область применений!
Самым распространенным и популярным из профессиональных графических редакторов считается Adobe Photoshop. Но многим профессионалам все возможности «Фотошопа» не нужны в полном объеме, а цена его довольно высокая. Вот и приходится искать более дешевые но с профессиональными возможностями. Таких редакторов в настоящее время существует достаточно много. Один из них Photo Pos Pro от компании Power of Software, у которого есть все возможности профессионального графического редактора.
Photo Pos Pro еще один профессиональный графический редактор.
Самым распространенным и популярным из профессиональных графических редакторов считается Adobe Photoshop. Но многим профессионалам все возможности «Фотошопа» не нужны в полном объеме, а цена его довольно высокая. Вот и приходится искать более дешевые но с профессиональными возможностями. Таких редакторов в настоящее время существует достаточно много. Один из них Photo Pos Pro от компании Power of Software, у которого есть все возможности профессионального графического редактора.
Сколько существует графических редакторов столько же и существует логик работы с ними. С Photo Pos Pro придется немного повозиться, вникая в его логику. К примеру, масштабировать изображение по "горячим" клавишам Ctrl+ и Ctrl– не получится, зато можно масштабировать с помощью левой и правой кнопок мыши, что тоже довольно удобно. Так же отсутствует типовой для всех графических редакторов инструмент Levels в чистом виде. Привычные в других программах операции здесь выполнялись несколько по-другому, и поэтому приходилось внимательно изучать файл справки. И, к сожалению, обращение к справке требует знаний английского языка — программа не локализована.
Когда же немного освоишься в программе, начинаешь понимать, насколько ее интерфейс удобен. Иконки поначалу кажутся маленькими, но привыкаешь к ним быстро. Оригинально выполнены окна панелей инструментов. Их всего два: менеджер слоев и собственно панель инструментов. Менеджер слоев — постоянная панель, а вот панель инструментов меняется в зависимости от выбранного инструмента. Обе панели автоматически сворачиваются и разворачиваются при наведении на них указателя мыши. Это очень удобно, так как панель в развернутом виде нужна только при настройке параметров инструмента, а в остальное время она мешает работе. Автоматическое сворачивание панелей до полосы с названием панели позволяет максимально сосредоточиться на творческой деятельности. Впрочем, при необходимости можно закрепить панели в развернутом состоянии.
Довольно-таки удобно реализован и инструмент выбора цвета. Он находится на правом крае рабочей области программы и включает в себя кроме инструмента выбора цвета еще и возможности по управлению градиентом заливки, текстурой и шаблонами. Здесь также нашлось некоторое отклонение от стандартных правил, хотя инструмент очень удобен. В соответствии с этими правилами цвет фона (background) располагается на инструментах выбора цвета за цветом инструмента (foreground). В Photo Pos Pro все наоборот, и это на первых порах сбивает с толку, но потом привыкаешь и к этому.
Еще удобно сделано в интерфейсе поддержка вкладок. Некоторых редакторах несколько открытых изображений показываются через отдельные окна, что затрудняет навигацию между ними, если открыто много картинок. При использовании механизмов вкладок такая навигация упрощается. Точно так же в виде вкладки может быть встроенный просмотрщик картинок. В самом просмотрщике можно получить полную информацию о любой из фотографий, как о самом файле, так и Exif.
Есть возможность использования фонов, которые можно просмотреть через специальный инструмент Themes Background. Темы фона в этом каталоге разбиты на пять категорий, и общее их количество не очень велико. Хотя можно загрузить бесплатные темы с сайта либо поместить свои картинки в папку Pictures каталога программы, так как в качестве фона используются картинки в обычных графических форматах. Аналогично можно поступить с масками, шаблонами, кистями, текстурами, подкладывая собственные образцы в соответствующие папки. А вот с рамками так не получится, так как для рамок используется собственный формат.
В арсенале инструментов для обработки изображений у Photo Pos Pro есть практически все:
• инструменты выделения, поворота и отображения;
• инструменты перемещения, обрезки и трансформации;
• разнообразные виды кистей, шаблоны, текстуры, градиенты;
• инструменты создания различных форм и линий;
• инструменты пакетной, ручной и автоматической цветокоррекции;
• разнообразные фильтры, маски и эффекты;
• инструменты добавления рамок, текста;
• возможность работы со слоями.
Удобство работы с инструментами все же не такое высокое, как в иных редакторах. Не совсем удобны маленькие и не изменяемые в размерах окна фильтров. В них получаются очень мелкие превьюшки обрабатываемых изображений, поэтому приходится использовать кнопку Preview, либо включать режим AutoPrewiew, который отображает на самом изображении вносимые изменения. А на полную обработку картинки требуются время и вычислительные ресурсы. На слабых компьютерах это будет серьезно мешать дизайнеру. С этой точки зрения системные требования к компьютеру явно занижены разработчиками.
Механизмы эффектов, фильтров, инструментов цветокоррекции работают довольно хорошо. Реализовать какую-нибудь задумку не сможет разве что ну очень "креативный" дизайнер. Набор фильтров богат, хотя совсем уж оригинальных не нашлось. Также не нашлось механизма подключения плагинов сторонних разработчиков, такая функция не помешала бы.
В Photo Pos Pro есть упрощенный инструмент нарезки изображений для Веба: HTML Image Mapper. К нему бы добавить инструмент оптимизации самого изображения для Веба по размеру файла, который здесь отсутствует — и вовсе было бы замечательно.
А в общем Photo Pos Pro — довольно удобный графический редактор, который претендует на уровень профессионального. К нему, конечно, нужно привыкать, но, однажды привыкнув, вы сможете на довольно высоком уровне обрабатывать графический материал, получая профессиональные результаты.
Системные требования:
• операционная система Windows 98/Me/XP/Vista;
• процессор с частотой 350 МГц и выше;
• 256 Mб оперативной памяти;
• 300 Mб свободного места на жестком диске;
• 16-битная цветопередача;
• разрешение монитора 800x600 пикселей.
Анимированное кино существует и развивается уже сто лет. Оно стало считаться одним из видов искусства. Год от года неуклонно возрастет число анимационных проектов. Такие картины, как Final Fantasy, Shrek, Little Stuart, The Incredibles, Finding Nemo претендуют на престижную премию Оскара. Возможно наступит момент, когда актеров заменят их трехмерные двойники.
Трехмерные сцены становятся все реалистичными, а их себестоимость снижается. Без трехмерных декораций не обходится ни один современный экшн.
Как создается трехмерная анимация.
Анимированное кино существует и развивается уже сто лет. Оно стало считаться одним из видов искусства. Год от года неуклонно возрастет число анимационных проектов. Такие картины, как Final Fantasy, Shrek, Little Stuart, The Incredibles, Finding Nemo претендуют на престижную премию Оскара. Возможно наступит момент, когда актеров заменят их трехмерные двойники.
Трехмерные сцены становятся все реалистичными, а их себестоимость снижается. Без трехмерных декораций не обходится ни один современный экшн.
Трехмерная анимация постепенно вытесняет классическую двухмерную мультипликацию. Многие мультяшные герои или "уходят на пенсию" (с ними просто больше не делают новых мультфильмов), или обретают новую жизнь в 3D. Например, мультфильм с моряком Папаем, сделанный при помощи 3D-редактора Softimage|XSI.
В 2004-ом году известная анимационная студия Blur Studio представила первый анимационный трехмерный проект про Микки Мауса и других диснеевских героев.
Три мультфильма общей продолжительностью 40 минут стали самым крупным проектом за девятилетнюю историю Blur Studio.
Работа над проектом велась совместно 3D-аниматорами Blur и художниками Disney Studios, которые в свое время рисовали Дональда, Плуто и прочих персонажей. Для того чтобы максимально сохранить особенности движения и внешнего вида персонажей при переносе их в трехмерный мир, ведущий аниматор студии Disney Андреас Дежа (Andreas Deja) все время давал советы коллегам-3D-художникам. Результатом остались довольны все, и в Blur и в Studio надеются, что проект не будет последним.
Метод ключевых кадров.
Современная техника анимации кардинально отличается от анимационных фильмов выпускавшихся двадцать, пятьдесят лет назад.
А до появления трехмерной графики существовала так называемая кукольная анимация. Делалась она так: снимался один кадр с мультипликационным героем, затем, например, руку персонажа передвигали на очень небольшое расстояние и опять снимали один кадр. Вся работа состояла в том, чтобы снять на пленку все положения руки мультяшного героя. Что же касается рисованной анимации, каждый кадр рисовался вручную.
В компьютерной анимации все гораздо проще. Аниматор задает в программе только два положения руки - верхнее и нижнее, а все промежуточные положения просчитываются компьютером. Кадры, которые фиксируют начальное и конечное положение тела, называютсяключевыми.
Используя метод ключевых кадров, можно "оживить" практически любые параметры анимационной сцены. Продолжительность анимации зависит от количества промежуточных кадров между ключевыми.
Если математически отобразить зависимость анимированного параметра (или ключа анимации, как его еще называют) от времени, каждый ключевой кадр будет характеризоваться двумя кривыми, которые определяют функциональные зависимости анимированного параметра на промежутке между текущим ключевым кадром и предыдущим, а также настоящим ключевым кадром и следующим. Во многих редакторах для работы с трехмерной графиков подобной графической зависимостью можно управлять, определяя характер анимации.
Преимущество метода ключевых кадров перед классической техникой создания анимации очевидно: аниматор тратит на создание проекта гораздо меньше времени. Большая часть рутинной работы, которая ранее выполнялась вручную, сегодня переложена на компьютер.
Проблемы при создании анимации методом ключевых кадров.
Несмотря на универсальность и простоту техники ключевых кадров, существуют случаи, когда использование этого метода не позволяет добиться желаемого результата. Это касается тех сцен, в которых необходимо отобразить эффекты, подчиняющиеся законам физики.
В реальной жизни все, что нас окружает, постоянно изменяется - шторы слабо двигаются, по озеру бежит мелкая рябь и так далее. Аниматору очень трудно воссоздать такую картину методом ключевых кадров.
Если сцена содержит большое количество анимированных объектов, установить для каждого из них свой набор ключевых кадров очень сложно. Поскольку подбор параметров значений анимированных параметров в каждом из ключевых кадров производится методом проб и ошибок, на подгонку такой сцены уйдет очень много времени.
Кроме этого, при помощи ключевых кадров 3D-аниматору бывает очень сложно воссоздать реалистичную анимацию некоторых объектов: жидкости, материи, огня, волос, разбивающихся предметов. Алгоритм решения этих проблем настолько сложен, что его разработкой занимаются целые институты.
Каждая программа для создания динамики в трехмерных сценах по-своему уникальна, имеет свои преимущества и недостатки. Поэтому при выборе программного обеспечения руководитель анимационного проекта обычно учитывает задачи, которые планируется выполнить на данном этапе.
Помимо проблем, связанных с моделированием физических процессов, существует еще одна трудность, связанная с анимированием большого количества объектов в сцене. Создать простую, на первый взгляд, сцену с горящим бенгальским огнем при помощи ключевых кадров невозможно. Вручную задать траекторию движения для каждой из огромного количества разлетающихся искр - задача практически невыполнимая. В этом случае в трехмерной анимации используются так называемые источники частиц. Их особенность в том, что они позволяют одновременно управлять большим количеством объектов. Значимость частиц в трехмерной графике столь велика, что некоторые 3D-редакторы имеют сложные системы управления источниками частиц, которые позволяют тонко настроить анимационные эффекты с учетом изменения скорости движения частиц, размера, цвета, формы, изменения положения в пространстве и т.д.
Персонажная анимация.
Создание персонажной анимации - это один из важнейших этапов создания трехмерного проекта.
Любую анимацию можно условно разделить на два типа: реалистичная и нереалистичная. Персонажная анимация может быть как реалистичной, так и нереалистичной, однако, зрителем она лучше воспринимается, если напоминает движения, совершаемые реальными существами. Даже если персонаж анимации - это вымышленное существо, плод воображения художника, лучше, чтобы его движения были правдоподобны. В противном случае персонаж будет выглядеть безжизненным манекеном.
Характер движения любого существа определяется анатомическим строением его скелета. Поэтому при создании трехмерной анимации сначала создается модель скелета существа, на который позже "одевается" оболочка.
"Одевание" оболочки - это тоже достаточно трудоемкий процесс, ведь нужно "привязать" кости к соответствующим частям тела таким образом, чтобы при изменении положения скелета оболочка деформировалась реалистично.
Создавать анимацию скелета будущего персонажа можно двумя способами: вручную, с помощью ключевых кадров, и используя систему захвата движения Motion Capture. Последний способ получил широкое распространение и используется практически по всех коммерческих анимационных проектах, так как имеет ряд преимуществ перед методом ключевых кадров.
Технология Motion Capture использовалась, например, в анимационном фильме - <Полярный экспресс> (The Polar Express). В этом фильме известный актер Том Хенкс, играл сразу несколько ролей: маленького мальчика, проводника поезда, бродягу и Санта Клауса. При этом, во многих анимационных сценах актер играл сам с собой. Конечно же, все герои мультфильма были трехмерными, но Том Хенкс управлял их действиями, жестами и даже мимикой. Актер одевал специальное одеяние с датчиками, напоминающее гидрокостюм, совершал действия перед специальным устройством, а компьютер получал информацию об изменении положения отметок на костюме и моделировал, таким образом, движения трехмерного персонажа. Подобные датчики были установлены и на лице актера, что позволило переносить на анимационных героев его мимику.
Понятно, что анимация персонажей, созданная с использованием технологии Motion Capture, более реалистична, чем полученная методом ключевых кадров.
Мимика персонажа.
Для создания мимики трехмерного персонажа, кроме метода Motion Capture, используется также метод морфинга. Все современные 3D-редакторы обычно имеют средства для создания морфинга.
Добиться высокой реалистичности при имитации мимики методом Motion Capture не всегда удается. Чтобы она была правдоподобной, необходимо имитировать движения огромного количества мускулов, а ведь на каждый мускул датчик повесить невозможно.
Поэтому для имитации мимики используется метод морфинга. Он заключается в том, что на основе модели, которая будет анимирована, создается определенное количество клонированных объектов. Затем каждый из этих объектов редактируется вручную - форма лица изменяется таким образом, чтобы на нем присутствовала та или иная гримаса. При создании мимики очень важно, чтобы лицо персонажа при анимации не выглядело однообразным. Для этого необходимо использовать модели-заготовки с самыми разными гримасами. Пусть на одной заготовке персонаж будет моргать, на другой - щуриться, на третьей - надувать щеки и т.д.
На основе этих моделей при помощи метода морфинга создается анимация. При этом, просчитывается, как изменяется лицо персонажа при переходе от выражения лица одной модели до гримасы, созданной на второй модели и т.д. Таким образом, каждая из моделей служит ключом анимации, в результате использования морфинга форма объекта изменяется, и создается мимика персонажа.
3D-аниматор, который профессионально занимается "оживлением" персонажей, должен быть не только художником, но и знатоком анатомии. Знания о строении тела и работе мускулов помогают создать реалистичные движения и выражения лица.
Если же персонаж не только ходит и кривляется, но еще и говорит, 3D-аниматор обязан превратиться еще и в лингвиста. Каждый звук, который произносит человек, сопровождается определенными движениями его губ, языка, челюсти. Для того чтобы перенести эти движения на трехмерную анимацию, нужно уметь разбивать речь на фонемы и создавать соответствующие их произношению движения на лице персонажа.
Виртуальные камеры.
Многие трехмерные анимационные эффекты создаются с помощью виртуальных камер. Эти вспомогательные объекты предназначены для того, чтобы изменять положение точки съемки в виртуальном пространстве.
Виртуальные камеры обладают всеми основными параметрами, которые присущи настоящим камерам. Так, например, для виртуальной камеры можно указать фокусное расстояние, установить свой тип линз и т.д.
Виртуальная камера, в отличие от настоящей, - это лишь вспомогательный объект, которого вы никогда не увидите на трехмерной анимации.
Трехмерная анимация заметно упрощает реализацию многих спецэффектов. Так, например, хорошо всем известный "эффект Матрицы", когда, камера медленно объезжает вокруг человека, замершего в прыжке, гораздо проще создать при помощи виртуальной камеры. Для реализации этого эффекта в фильме "Матрица" использовалось большое количество камер, расположенных вокруг объекта съемки. Все они зафиксировали положение человека в один и тот же момент времени. Из этих кадров была создана анимация, имитирующая "облет" вокруг объекта.
В трехмерной анимации законы физики не действуют, поэтому для создания такого эффекта достаточно зафиксировать в прыжке трехмерную модель человека и задать плавное движение виртуальной камеры вокруг него.
В реальном мире при съемке фото или видеокамерой быстро движущиеся объекты остаются на полученном изображении смазанными. Причем, размытие изображения в конкретном кадре указывает на направление движения заснятого объекта. Присутствие этого эффекта в трехмерной анимации делает ее более реалистичной.
Эффект смазанного движения (Motion Blur) позволяет создать в трехмерных анимированных сценах смазанный шлейф от быстродвижущихся объектов, и отобразить их такими, какими они выглядят при реальных съемках. Возможность использования эффекта смазанного движения имеется практически во всех модулях просчета изображения, которые используются в 3D-графике.
Сегодня 3D-анимация находится на ранней стадии своего развития но за ней большое будущее. Потребуется еще немало времени, пока в 3D будут созданы анимационные шедевры, которые можно будет сравнить с лучшими образцами классической анимации.
А пока все с удовольствием смотрят мультфильмы, выпущенные много лет назад. Такой например как мультфильм "Бемби", созданный студией Диснея шестьдесят три года назад и отреставрированный при помощи современных средств видеообработки.
Хочется надеяться, что такую же популярность, нерушимую временем, смогут снискать и трехмерные анимационные проекты будущего.
Сеть всегда объединяет несколько абонентов, каждый из которых имеет право передавать свои пакеты. Но, как уже отмечалось, по одному кабелю одновременно передавать два (или более) пакета нельзя, иначе может возникнуть конфликт (коллизия), который приведет к искажению либо потере обоих пакетов (или всех пакетов, участвующих в конфликте). Значит, надо каким-то образом установить очередность доступа к сети (захвата сети) всеми абонентами, желающими передавать. Это относится, прежде всего, к сетям с топологиями шина и кольцо. Точно так же при топологии звезда необходимо установить очередность передачи пакетов периферийными абонентами, иначе центральный абонент просто не сможет справиться с их обработкой.
В сети обязательно применяется тот или иной метод управления обменом (метод доступа, метод арбитража), разрешающий или предотвращающий конфликты между абонентами. От эффективности работы выбранного метода управления обменом зависит очень многое: скорость обмена информацией между компьютерами, нагрузочная способность сети (способность работать с различными интенсивностями обмена), время реакции сети на внешние события и т.д. Метод управления – это один из важнейших параметров сети.
Тип метода управления обменом во многом определяется особенностями топологии сети. Но в то же время он не привязан жестко к топологии, как нередко принято считать.
Методы управления обменом в локальных сетях делятся на две группы:
* Централизованные методы, в которых все управление обменом сосредоточено в одном месте. Недостатки таких методов: неустойчивость к отказам центра, малая гибкость управления (центр обычно не может оперативно реагировать на все события в сети). Достоинство централизованных методов – отсутствие конфликтов, так как центр всегда предоставляет право на передачу только одному абоненту, и ему не с кем конфликтовать.
* Децентрализованные методы, в которых отсутствует центр управления. Всеми вопросами управления, в том числе предотвращением, обнаружением и разрешением конфликтов, занимаются все абоненты сети. Главные достоинства децентрализованных методов: высокая устойчивость к отказам и большая гибкость. Однако в данном случае возможны конфликты, которые надо разрешать.
Существует и другое деление методов управления обменом, относящееся, главным образом, к децентрализованным методам:
* Детерминированные методы определяют четкие правила, по которым чередуются захватывающие сеть абоненты. Абоненты имеют определенную систему приоритетов, причем приоритеты эти различны для всех абонентов. При этом, как правило, конфликты полностью исключены (или маловероятны), но некоторые абоненты могут дожидаться своей очереди на передачу слишком долго. К детерминированным методам относится, например, маркерный доступ (сети Token-Ring, FDDI), при котором право передачи передается по эстафете от абонента к абоненту.
* Случайные методы подразумевают случайное чередование передающих абонентов. При этом возможность конфликтов подразумевается, но предлагаются способы их разрешения. Случайные методы значительно хуже (по сравнению с детерминированными) работают при больших информационных потоках в сети (при большом трафике сети) и не гарантируют абоненту величину времени доступа. В то же время они обычно более устойчивы к отказам сетевого оборудования и более эффективно используют сеть при малой интенсивности обмена. Пример случайного метода – CSMA/CD (сеть Ethernet).
Для трех основных топологий характерны три наиболее типичных метода управления обменом.
Управление обменом в сети с топологией звезда
Для топологии звезда лучше всего подходит централизованный метод управления. Это связано с тем, что все информационные потоки проходят через центр, и именно этому центру логично доверить управление обменом в сети. Причем не так важно, что находится в центре звезды: компьютер (центральный абонент), как на рис. 1.6, или же специальный концентратор, управляющий обменом, но сам не участвующий в нем. В данном случае речь идет уже не о пассивной звезде (рис. 1.11), а о некой промежуточной ситуации, когда центр не является полноценным абонентом, но управляет обменом. Это, к примеру, реализовано в сети 100VG-AnyLAN.
Самый простейший централизованный метод состоит в следующем.
Периферийные абоненты, желающие передать свой пакет (или, как еще говорят, имеющие заявки на передачу), посылают центру свои запросы (управляющие пакеты или специальные сигналы). Центр же предоставляет им право передачи пакета в порядке очередности, например, по их физическому расположению в звезде по часовой стрелке. После окончания передачи пакета каким-то абонентом право передавать получит следующий по порядку (по часовой стрелке) абонент, имеющий заявку на передачу (рис. 4.8). Например, если передает второй абонент, то после него имеет право на передачу третий. Если же третьему абоненту не надо передавать, то право на передачу переходит к четвертому и т.д.
Централизованный метод управления обменом в сети с топологией звезда
Рис. 4.8. Централизованный метод управления обменом в сети с топологией звезда
В этом случае говорят, что абоненты имеют географические приоритеты (по их физическому расположению). В каждый конкретный момент наивысшим приоритетом обладает следующий по порядку абонент, но в пределах полного цикла опроса ни один из абонентов не имеет никаких преимуществ перед другими. Никому не придется ждать своей очереди слишком долго. Максимальная величина времени доступа для любого абонента в этом случае будет равна суммарному времени передачи пакетов всех абонентов сети кроме данного. Для топологии, показанной на рис. 4.8, она составит четыре длительности пакета. Никаких столкновений пакетов при этом методе в принципе быть не может, так как все решения о доступе принимаются в одном месте.
Рассмотренный метод управления можно назвать методом с пассивным центром, так как центр пассивно прослушивает всех абонентов. Возможен и другой принцип реализации централизованного управления (его можно назвать методом с активным центром).
В этом случае центр посылает запросы о готовности передавать (управляющие пакеты или специальные сигналы) по очереди всем периферийным абонентам. Тот периферийный абонент, который хочет передавать (первый из опрошенных) посылает ответ (или же сразу начинает свою передачу). В дальнейшем центр проводит сеанс обмена именно с ним. После окончания этого сеанса центральный абонент продолжает опрос периферийных абонентов по кругу (как на рис. 4.8). Если желает передавать центральный абонент, он передает вне очереди.
Как в первом, так и во втором случае никаких конфликтов быть не может (решение принимает единый центр, которому не с кем конфликтовать). Если все абоненты активны, и заявки на передачу поступают интенсивно, то все они будут передавать строго по очереди. Но центр должен быть исключительно надежен, иначе будет парализован весь обмен. Механизм управления не слишком гибок, так как центр работает по жестко заданному алгоритму. К тому же скорость управления невысока. Ведь даже в случае, когда передает только один абонент, ему все равно приходится ждать после каждого переданного пакета, пока центр опросит всех остальных абонентов.
Как правило, централизованные методы управления применяются в небольших сетях (с числом абонентов не более чем несколько десятков). В случае больших сетей нагрузка по управлению обменом на центр существенно возрастает.
Управление обменом в сети с топологией шина
При топологии шина также возможно централизованное управление. При этом один из абонентов ("центральный") посылает по шине всем остальным ("периферийным") запросы (управляющие пакеты), выясняя, кто из них хочет передать, затем разрешает передачу одному из абонентов. Абонент, получивший право на передачу, по той же шине передает свой информационный пакет тому абоненту, которому хочет. А после окончания передачи передававший абонент все по той же шине сообщает "центру", что он закончил передачу (управляющим пакетом), и "центр" снова начинает опрос (рис. 4.9).
Централизованное управление в сети с топологией шина
Рис. 4.9. Централизованное управление в сети с топологией шина
Преимущества и недостатки такого управления – те же самые, что и в случае централизованно управляемой звезды. Единственное отличие состоит в том, что центр здесь не пересылает информацию от одного абонента к другому, как в топологии активная звезда, а только управляет обменом.
Гораздо чаще в шине используется децентрализованное случайное управление, так как сетевые адаптеры всех абонентов в данном случае одинаковы, и именно этот метод наиболее органично подходит шине. При выборе децентрализованного управления все абоненты имеют равные права доступа к сети, то есть особенности топологии совпадают с особенностями метода управления. Решение о том, когда можно передавать свой пакет, принимается каждым абонентом на месте, исходя только из анализа состояния сети. В данном случае возникает конкуренция между абонентами за захват сети, и, следовательно, возможны конфликты между ними и искажения передаваемой информации из-за наложения пакетов.
Существует множество алгоритмов доступа или, как еще говорят, сценариев доступа, порой очень сложных. Их выбор зависит от скорости передачи в сети, длины шины, загруженности сети (интенсивности обмена или трафика сети), используемого кода передачи.
Иногда для управления доступом к шине применяется дополнительная линия связи, что позволяет упростить аппаратуру контроллеров и методы доступа, но заметно увеличивает стоимость сети за счет удвоения длины кабеля и количества приемопередатчиков. Поэтому данное решение не получило широкого распространения.
Суть всех случайных методов управления обменом довольно проста.
Если сеть свободна (то есть никто не передает своих пакетов), то абонент, желающий передавать, сразу начинает свою передачу. Время доступа в этом случае равно нулю.
Если же в момент возникновения у абонента заявки на передачу сеть занята, то абонент, желающий передавать, ждет освобождения сети. В противном случае исказятся и пропадут оба пакета. После освобождения сети абонент, желающий передавать, начинает свою передачу.
Возникновение конфликтных ситуаций (столкновений пакетов, коллизий), в результате которых передаваемая информация искажается, возможно в двух случаях.
* При одновременном начале передачи двумя или более абонентами, когда сеть свободна (рис. 4.10). Это ситуация довольно редкая, но все-таки вполне возможная.
* При одновременном начале передачи двумя или более абонентами сразу после освобождения сети (рис. 4.11). Это ситуация наиболее типична, так как за время передачи пакета одним абонентом вполне может возникнуть несколько новых заявок на передачу у других абонентов.
Существующие случайные методы управления обменом (арбитража) различаются тем, как они предотвращают возможные конфликты или же разрешают уже возникшие. Ни один конфликт не должен нарушать обмен, все абоненты должны, в конце концов, передать свои пакеты.
В процессе развития локальных сетей было разработано несколько разновидностей случайных методов управления обменом.
Коллизии в случае начала передачи при свободной сети
Рис. 4.10. Коллизии в случае начала передачи при свободной сети
Коллизии в случае начала передачи после освобождения сети
Рис. 4.11. Коллизии в случае начала передачи после освобождения сети
Например, был предложен метод, при котором не все передающие абоненты распознают коллизию, а только те, которые имеют меньшие приоритеты. Абонент с максимальным приоритетом из всех, начавших передачу, закончит передачу своего пакета без ошибок. Остальные, обнаружив коллизию, прекратят свою передачу и будут ждать освобождения сети для новой попытки. Для контроля коллизии каждый передающий абонент производит побитное сравнение передаваемой им в сеть информации и данных, присутствующих в сети. Побеждает тот абонент, заголовок пакета которого дольше других не искажается от коллизии. Этот метод, называемый децентрализованным кодовым приоритетным методом, отличается низким быстродействием и сложностью реализации.
При другом методе управления обменом каждый абонент начинает свою передачу после освобождения сети не сразу, а, выдержав свою, строго индивидуальную задержку, что предотвращает коллизии после освобождения сети и тем самым сводит к минимуму общее количество коллизий. Максимальным приоритетом в этом случае будет обладать абонент с минимальной задержкой. Столкновения пакетов возможны только тогда, когда два и более абонентов захотели передавать одновременно при свободной сети. Этот метод, называемый децентрализованным временным приоритетным методом, хорошо работает только в небольших сетях, так как каждому абоненту нужно обеспечить свою индивидуальную задержку.
В обоих случаях имеется система приоритетов, все же данные методы относятся к случайным, так как исход конкуренции невозможно предсказать. Случайные приоритетные методы ставят абонентов в неравные условия при большой интенсивности обмена по сети, так как высокоприоритетные абоненты могут надолго заблокировать сеть для низкоприоритетных абонентов.
[pagebreak]
Чаще всего система приоритетов в методе управления обменом в шине отсутствует полностью. Именно так работает наиболее распространенный стандартный метод управления обменом CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection – множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий), используемый в сети Ethernet. Его главное достоинство в том, что все абоненты полностью равноправны, и ни один из них не может надолго заблокировать обмен другому (как в случае наличия приоритетов). В этом методе коллизии не предотвращаются, а разрешаются.
Суть метода состоит в том, что абонент начинает передавать сразу, как только он выяснит, что сеть свободна. Если возникают коллизии, то они обнаруживаются всеми передающими абонентами. После чего все абоненты прекращают свою передачу и возобновляют попытку начать новую передачу пакета через временной интервал, длительность которого выбирается случайным образом. Поэтому повторные коллизии маловероятны.
Еще один распространенный метод случайного доступа – CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance – множественный доступ с контролем несущей и избежанием коллизий) применяющийся, например, в сети Apple LocalTalk. Абонент, желающий передавать и обнаруживший освобождение сети, передает сначала короткий управляющий пакет запроса на передачу. Затем он заданное время ждет ответного короткого управляющего пакета подтверждения запроса от абонента-приемника. Если ответа нет, передача откладывается. Если ответ получен, передается пакет. Коллизии полностью не устраняются, но в основном сталкиваются управляющие пакеты. Столкновения информационных пакетов выявляются на более высоких уровнях протокола.
Подобные методы будут хорошо работать только при не слишком большой интенсивности обмена по сети. Считается, что приемлемое качество связи обеспечивается при нагрузке не выше 30—40% (то есть когда сеть занята передачей информации примерно на 30—40% всего времени). При большей нагрузке повторные столкновения учащаются настолько, что наступает так называемый коллапс или крах сети, представляющий собой резкое падение ее производительности.
Недостаток всех случайных методов состоит еще и в том, что они не гарантируют величину времени доступа к сети, которая зависит не только от выбора задержки между попытками передачи, но и от общей загруженности сети. Поэтому, например, в сетях, выполняющих задачи управления оборудованием (на производстве, в научных лабораториях), где требуется быстрая реакция на внешние события, сети со случайными методами управления используются довольно редко.
При любом случайном методе управления обменом, использующем детектирование коллизии (в частности, при CSMA/CD), возникает вопрос о том, какой должна быть минимальная длительность пакета, чтобы коллизию обнаружили все начавшие передавать абоненты. Ведь сигнал по любой физической среде распространяется не мгновенно, и при больших размерах сети (диаметре сети) задержка распространения может составлять десятки и сотни микросекунд. Кроме того, информацию об одновременно происходящих событиях разные абоненты получают не в одно время. С тем чтобы рассчитать минимальную длительность пакета, следует обратиться к рис. 4.12.
Пусть L – полная длина сети, V – скорость распространения сигнала в используемом кабеле. Допустим, абонент 1 закончил свою передачу, а абоненты 2 и 3 захотели передавать во время передачи абонента 1 и ждали освобождения сети.
После освобождения сети абонент 2 начнет передавать сразу же, так как он расположен рядом с абонентом 1. Абонент 3 после освобождения сети узнает об этом событии и начнет свою передачу через временной интервал прохождения сигнала по всей длине сети, то есть через время L/V. При этом пакет от абонента 3 дойдет до абонента 2 еще через временной интервал L/V после начала передачи абонентом 3 (обратный путь сигнала). К этому моменту передача пакета абонентом 2 не должна закончиться, иначе абонент 2 так и не узнает о столкновении пакетов (о коллизии), в результате чего будет передан неправильный пакет.
Получается, что минимально допустимая длительность пакета в сети должна составлять 2L/V, то есть равняться удвоенному времени распространения сигнала по полной длине сети (или по пути наибольшей длины в сети). Это время называется двойным или круговым временем задержки сигнала в сети или PDV (Path Delay Value). Этот же временной интервал можно рассматривать как универсальную меру одновременности любых событий в сети.
Стандартом на сеть задается как раз величина PDV, определяющая минимальную длину пакета, и из нее уже рассчитывается допустимая длина сети. Дело в том, что скорость распространения сигнала в сети для разных кабелей отличается. Кроме того, надо еще учитывать задержки сигнала в различных сетевых устройствах. Расчетам допустимых конфигураций сети Ethernet посвящена глава 10.
Отдельно следует остановиться на том, как сетевые адаптеры распознают коллизию в кабеле шины, то есть столкновение пакетов. Ведь простое побитное сравнение передаваемой абонентом информации с той, которая реально присутствует в сети, возможно только в случае самого простого кода NRZ, используемого довольно редко. При применении манчестерского кода, который обычно подразумевается в случае метода управления обменом CSMA/CD, требуется принципиально другой подход.
Как уже отмечалось, сигнал в манчестерском коде всегда имеет постоянную составляющую, равную половине размаха сигнала (если один из двух уровней сигнала нулевой). Однако в случае столкновения двух и более пакетов (при коллизии) это правило выполняться не будет. Постоянная составляющая суммарного сигнала в сети будет обязательно больше или меньше половины размаха (рис. 4.13). Ведь пакеты всегда отличаются друг от друга и к тому же сдвинуты друг относительно друга во времени. Именно по выходу уровня постоянной составляющей за установленные пределы и определяет каждый сетевой адаптер наличие коллизии в сети.
Определение факта коллизии в шине при использовании манчестерского кода
Рис. 4.13. Определение факта коллизии в шине при использовании манчестерского кода
Задача обнаружения коллизии существенно упрощается, если используется не истинная шина, а равноценная ей пассивная звезда (рис. 4.14).
Обнаружение коллизии в сети пассивная звезда
Рис. 4.14. Обнаружение коллизии в сети пассивная звезда
При этом каждый абонент соединяется с центральным концентратором, как правило, двумя кабелями, каждый из которых передает информацию в своем направлении. Во время передачи своего пакета абоненту достаточно всего лишь контролировать, не приходит ли ему в данный момент по встречному кабелю (приемному) другой пакет. Если встречный пакет приходит, то детектируется коллизия. Точно так же обнаруживает коллизии и концентратор.
Управление обменом в сети с топологией кольцо
Кольцевая топология имеет свои особенности при выборе метода управления обменом. В этом случае важно то, что любой пакет, посланный по кольцу, последовательно пройдя всех абонентов, через некоторое время возвратится в ту же точку, к тому же абоненту, который его передавал (так как топология замкнутая). Здесь нет одновременного распространения сигнала в две стороны, как в топологии шина. Как уже отмечалось, сети с топологией кольцо бывают однонаправленными и двунаправленными. Наиболее распространены однонаправленные.
В сети с топологией кольцо можно использовать различные централизованные методы управления (как в звезде), а также методы случайного доступа (как в шине), но чаще выбирают все-таки специфические методы управления, в наибольшей степени соответствующие особенностям кольца.
Самые популярные методы управления в кольцевых сетях маркерные (эстафетные), те, которые используют маркер (эстафету) – небольшой управляющий пакет специального вида. Именно эстафетная передача маркера по кольцу позволяет передавать право на захват сети от одного абонента к другому. Маркерные методы относятся к децентрализованным и детерминированным методам управления обменом в сети. В них нет явно выраженного центра, но существует четкая система приоритетов, и потому не бывает конфликтов.
Работа маркерного метода управления в сети с топологией кольцо представлена на рис. 4.15.
Рис. 4.15. Маркерный метод управления обменом (СМ—свободный маркер, ЗМ— занятый маркер, МП— занятый маркер с подтверждением, ПД—пакет данных)
По кольцу непрерывно ходит специальный управляющий пакет минимальной длины, маркер, предоставляющий абонентам право передавать свой пакет. Алгоритм действий абонентов:
1. Абонент 1, желающий передать свой пакет, должен дождаться прихода к нему свободного маркера. Затем он присоединяет к маркеру свой пакет, помечает маркер как занятый и отправляет эту посылку следующему по кольцу абоненту.
2. Все остальные абоненты (2, 3, 4), получив маркер с присоединенным пакетом, проверяют, им ли адресован пакет. Если пакет адресован не им, то они передают полученную посылку (маркер + пакет) дальше по кольцу.
3. Если какой-то абонент (в данном случае это абонент 2) распознает пакет как адресованный ему, то он его принимает, устанавливает в маркере бит подтверждения приема и передает посылку (маркер + пакет) дальше по кольцу.
4. Передававший абонент 1 получает свою посылку, прошедшую по всему кольцу, обратно, помечает маркер как свободный, удаляет из сети свой пакет и посылает свободный маркер дальше по кольцу. Абонент, желающий передавать, ждет этого маркера, и все повторяется снова.
Приоритет при данном методе управления получается географический, то есть право передачи после освобождения сети переходит к следующему по направлению кольца абоненту от последнего передававшего абонента. Но эта система приоритетов работает только при большой интенсивности обмена. При малой интенсивности обмена все абоненты равноправны, и время доступа к сети каждого из них определяется только положением маркера в момент возникновения заявки на передачу.
В чем-то рассматриваемый метод похож на метод опроса (централизованный), хотя явно выделенного центра здесь не существует. Однако некий центр обычно все-таки присутствует. Один из абонентов (или специальное устройство) должен следить, чтобы маркер не потерялся в процессе прохождения по кольцу (например, из-за действия помех или сбоя в работе какого-то абонента, а также из-за подключения и отключения абонентов). В противном случае механизм доступа работать не будет. Следовательно, надежность управления в данном случае снижается (выход центра из строя приводит к полной дезорганизации обмена). Существуют специальные средства для повышения надежности и восстановления центра контроля маркера.
Основное преимущество маркерного метода перед CSMA/CD состоит в гарантированной величине времени доступа. Его максимальная величина, как и при централизованном методе, составит (N-1)• tпк, где N – полное число абонентов в сети, tпк – время прохождения пакета по кольцу. Вообще, маркерный метод управления обменом при большой интенсивности обмена в сети (загруженность более 30—40%) гораздо эффективнее случайных методов. Он позволяет сети работать с большей нагрузкой, которая теоретически может даже приближаться к 100%.
Метод маркерного доступа используется не только в кольце (например, в сети IBM Token Ring или FDDI), но и в шине (в частности, сеть Arcnet-BUS), а также в пассивной звезде (к примеру, сеть Arcnet-STAR). В этих случаях реализуется не физическое, а логическое кольцо, то есть все абоненты последовательно передают друг другу маркер, и эта цепочка передачи маркеров замкнута в кольцо (рис. 4.16). При этом совмещаются достоинства физической топологии шина и маркерного метода управления.
Применение маркерного метода управления в шине
Рис. 4.16. Применение маркерного метода управления в шине
Информация в локальных сетях, как правило, передается отдельными порциями, кусками, называемыми в различных источниках пакетами (packets), кадрами (frames) или блоками. Причем предельная длина этих пакетов строго ограничена (обычно величиной в несколько килобайт). Ограничена длина пакета и снизу (как правило, несколькими десятками байт). Выбор пакетной передачи связан с несколькими важными соображениями.
Назначение пакетов и их структура
Информация в локальных сетях, как правило, передается отдельными порциями, кусками, называемыми в различных источниках пакетами (packets), кадрами (frames) или блоками. Причем предельная длина этих пакетов строго ограничена (обычно величиной в несколько килобайт). Ограничена длина пакета и снизу (как правило, несколькими десятками байт). Выбор пакетной передачи связан с несколькими важными соображениями.
Локальная сеть, как уже отмечалось, должна обеспечивать качественную, прозрачную связь всем абонентам (компьютерам) сети. Важнейшим параметром является так называемое время доступа к сети (access time), которое определяется как временной интервал между моментом готовности абонента к передаче (когда ему есть, что передавать) и моментом начала этой передачи. Это время ожидания абонентом начала своей передачи. Естественно, оно не должно быть слишком большим, иначе величина реальной, интегральной скорости передачи информации между приложениями сильно уменьшится даже при высокоскоростной связи.
Ожидание начала передачи связано с тем, что в сети не может происходить несколько передач одновременно (во всяком случае, при топологиях шина и кольцо). Всегда есть только один передатчик и один приемник (реже – несколько приемников). В противном случае информация от разных передатчиков смешивается и искажается. В связи с этим абоненты передают свою информацию по очереди. И каждому абоненту, прежде чем начать передачу, надо дождаться своей очереди. Вот это время ожидания своей очереди и есть время доступа.
Если бы вся требуемая информация передавалась каким-то абонентом сразу, непрерывно, без разделения на пакеты, то это привело бы к монопольному захвату сети этим абонентом на довольно продолжительное время. Все остальные абоненты вынуждены были бы ждать окончания передачи всей информации, что в ряде случаев могло бы потребовать десятков секунд и даже минут (например, при копировании содержимого целого жесткого диска). С тем чтобы уравнять в правах всех абонентов, а также сделать примерно одинаковыми для всех них величину времени доступа к сети и интегральную скорость передачи информации, как раз и применяются пакеты (кадры) ограниченной длины. Важно также и то, что при передаче больших массивов информации вероятность ошибки из-за помех и сбоев довольно высока. Например, при характерной для локальных сетей величине вероятности одиночной ошибки в 10-8пакет длиной 10 Кбит будет искажен с вероятностью 10-4, а массив длиной 10 Мбит – уже с вероятностью 10-1. К тому же выявить ошибку в массиве из нескольких мегабайт намного сложнее, чем в пакете из нескольких килобайт. А при обнаружении ошибки придется повторить передачу всего большого массива. Но и при повторной передаче большого массива снова высока вероятность ошибки, и процесс этот при слишком большом массиве может повторяться до бесконечности.
С другой стороны, сравнительно большие пакеты имеют преимущества перед очень маленькими пакетами, например, перед побайтовой (8 бит) или пословной (16 бит или 32 бита) передачей информации.
Дело в том, что каждый пакет помимо собственно данных, которые требуется передать, должен содержать некоторое количество служебной информации. Прежде всего, это адресная информация, которая определяет, от кого и кому передается данный пакет (как на почтовом конверте – адреса получателя и отправителя). Если порция передаваемых данных будет очень маленькой (например, несколько байт), то доля служебной информации станет непозволительно высокой, что резко снизит интегральную скорость обмена информацией по сети.
Существует некоторая оптимальная длина пакета (или оптимальный диапазон длин пакетов), при которой средняя скорость обмена информацией по сети будет максимальна. Эта длина не является неизменной величиной, она зависит от уровня помех, метода управления обменом, количества абонентов сети, характера передаваемой информации, и от многих других факторов. Имеется диапазон длин, который близок к оптимуму.
Таким образом, процесс информационного обмена в сети представляет собой чередование пакетов, каждый из которых содержит информацию, передаваемую от абонента к абоненту.
Передача пакетов в сети между двумя абонентами
Рис. 4.1. Передача пакетов в сети между двумя абонентами
В частном случае (рис. 4.1) все эти пакеты могут передаваться одним абонентом (когда другие абоненты не хотят передавать). Но обычно в сети чередуются пакеты, посланные разными абонентами (рис. 4.2).
Передача пакетов в сети между несколькими абонентами
Рис. 4.2. Передача пакетов в сети между несколькими абонентами
Структура и размеры пакета в каждой сети жестко определены стандартом на данную сеть и связаны, прежде всего, с аппаратурными особенностями данной сети, выбранной топологией и типом среды передачи информации. Кроме того, эти параметры зависят от используемого протокола (порядка обмена информацией).
Но существуют некоторые общие принципы формирования структуры пакета, которые учитывают характерные особенности обмена информацией по любым локальным сетям.
Чаще всего пакет содержит в себе следующие основные поля или части (рис. 4.3):
Типичная структура пакета
Рис. 4.3. Типичная структура пакета
* Стартовая комбинация битов или преамбула, которая обеспечивает предварительную настройку аппаратуры адаптера или другого сетевого устройства на прием и обработку пакета. Это поле может полностью отсутствовать или же сводиться к единственному стартовому биту.
* Сетевой адрес (идентификатор) принимающего абонента, то есть индивидуальный или групповой номер, присвоенный каждому принимающему абоненту в сети. Этот адрес позволяет приемнику распознать пакет, адресованный ему лично, группе, в которую он входит, или всем абонентам сети одновременно (при широком вещании).
* Сетевой адрес (идентификатор) передающего абонента, то есть индивидуальный номер, присвоенный каждому передающему абоненту. Этот адрес информирует принимающего абонента, откуда пришел данный пакет. Включение в пакет адреса передатчика необходимо в том случае, когда одному приемнику могут попеременно приходить пакеты от разных передатчиков.
* Служебная информация, которая может указывать на тип пакета, его номер, размер, формат, маршрут его доставки, на то, что с ним надо делать приемнику и т.д.
* Данные (поле данных) – это та информация, ради передачи которой используется пакет. В отличие от всех остальных полей пакета поле данных имеет переменную длину, которая, собственно, и определяет полную длину пакета. Существуют специальные управляющие пакеты, которые не имеют поля данных. Их можно рассматривать как сетевые команды. Пакеты, включающие поле данных, называются информационными пакетами. Управляющие пакеты могут выполнять функцию начала и конца сеанса связи, подтверждения приема информационного пакета, запроса информационного пакета и т.д.
* Контрольная сумма пакета – это числовой код, формируемый передатчиком по определенным правилам и содержащий в свернутом виде информацию обо всем пакете. Приемник, повторяя вычисления, сделанные передатчиком, с принятым пакетом, сравнивает их результат с контрольной суммой и делает вывод о правильности или ошибочности передачи пакета. Если пакет ошибочен, то приемник запрашивает его повторную передачу. Обычно используется циклическая контрольная сумма (CRC). Подробнее об этом рассказано в главе 7.
* Стоповая комбинация служит для информирования аппаратуры принимающего абонента об окончании пакета, обеспечивает выход аппаратуры приемника из состояния приема. Это поле может отсутствовать, если используется самосинхронизирующийся код, позволяющий определять момент окончания передачи пакета.
Вложение кадра в пакет
Рис. 4.4. Вложение кадра в пакет
Нередко в структуре пакета выделяют всего три поля:
* Начальное управляющее поле пакета (или заголовок пакета), то есть поле, включающее в себя стартовую комбинацию, сетевые адреса приемника и передатчика, а также служебную информацию.
* Поле данных пакета.
* Конечное управляющее поле пакета (заключение, трейлер), куда входят контрольная сумма и стоповая комбинация, а также, возможно, служебная информация.
Как уже упоминалось, помимо термина "пакет" (packet) в литературе также нередко встречается термин "кадр" (frame). Иногда под этими терминами имеется в виду одно и то же. Но иногда подразумевается, что кадр и пакет различаются. Причем единства в объяснении этих различий не наблюдается.
В некоторых источниках утверждается, что кадр вложен в пакет. В этом случае все перечисленные поля пакета кроме преамбулы и стоповой комбинации относятся к кадру (рис. 4.4). Например, в описаниях сети Ethernet говорится, что в конце преамбулы передается признак начала кадра.
В других, напротив, поддерживается мнение о том, что пакет вложен в кадр. И тогда под пакетом подразумевается только информация, содержащаяся в кадре, который передается по сети и снабжен служебными полями.
Во избежание путаницы, в данной книге термин "пакет" будет использоваться как более понятный и универсальный.
В процессе сеанса обмена информацией по сети между передающим и принимающим абонентами происходит обмен информационными и управляющими пакетами по установленным правилам, называемым протоколом обмена. Это позволяет обеспечить надежную передачу информации при любой интенсивности обмена по сети.
Пример простейшего протокола показан на рис. 4.5.
Пример обмена пакетами при сеансе связи
Рис. 4.5. Пример обмена пакетами при сеансе связи
Сеанс обмена начинается с запроса передатчиком готовности приемника принять данные. Для этого используется управляющий пакет "Запрос". Если приемник не готов, он отказывается от сеанса специальным управляющим пакетом. В случае, когда приемник готов, он посылает в ответ управляющий пакет "Готовность". Затем начинается собственно передача данных. При этом на каждый полученный информационный пакет приемник отвечает управляющим пакетом "Подтверждение". В случае, когда пакет данных передан с ошибками, в ответ на него приемник запрашивает повторную передачу. Заканчивается сеанс управляющим пакетом "Конец", которым передатчик сообщает о разрыве связи. Существует множество стандартных протоколов, которые используют как передачу с подтверждением (с гарантированной доставкой пакета), так и передачу без подтверждения (без гарантии доставки пакета). Подробнее о протоколах обмена будет рассказано в следующей главе.
При реальном обмене по сети применяются многоуровневые протоколы, каждый из уровней которых предполагает свою структуру пакета (адресацию, управляющую информацию, формат данных и т.д.). Ведь протоколы высоких уровней имеют дело с такими понятиями, как файл-сервер или приложение, запрашивающее данные у другого приложения, и вполне могут не иметь представления ни о типе аппаратуры сети, ни о методе управления обменом. Все пакеты более высоких уровней последовательно вкладываются в передаваемый пакет, точнее, в поле данных передаваемого пакета (рис. 4.6). Этот процесс последовательной упаковки данных для передачи называется также инкапсуляцией пакетов.
Многоуровневая система вложения пакетов
Рис. 4.6. Многоуровневая система вложения пакетов
Каждый следующий вкладываемый пакет может содержать собственную служебную информацию, располагающуюся как до данных (заголовок), так и после них (трейлер), причем ее назначение может быть различным. Безусловно, доля вспомогательной информации в пакетах при этом возрастает с каждым следующим уровнем, что снижает эффективную скорость передачи данных. Для увеличения этой скорости предпочтительнее, чтобы протоколы обмена были проще, и уровней этих протоколов было меньше. Иначе никакая скорость передачи битов не поможет, и быстрая сеть может передавать файл дольше, чем медленная сеть, которая пользуется более простым протоколом.
Обратный процесс последовательной распаковки данных приемником называется декапсуляцией пакетов.
Кроме кабельных каналов в компьютерных сетях иногда используются также бескабельные каналы. Их главное преимущество состоит в том, что не требуется никакой прокладки проводов (не надо делать отверстий в стенах, закреплять кабель в трубах и желобах, прокладывать его под фальшполами, над подвесными потолками или в вентиляционных шахтах, искать и устранять повреждения). К тому же компьютеры сети можно легко перемещать в пределах комнаты или здания, так как они ни к чему не привязаны.
Радиоканал использует передачу информации по радиоволнам, поэтому теоретически он может обеспечить связь на многие десятки, сотни и даже тысячи километров. Скорость передачи достигает десятков мегабит в секунду (здесь многое зависит от выбранной длины волны и способа кодирования).
Особенность радиоканала состоит в том, что сигнал свободно излучается в эфир, он не замкнут в кабель, поэтому возникают проблемы совместимости с другими источниками радиоволн (радио- и телевещательными станциями, радарами, радиолюбительскими и профессиональными передатчиками и т.д.). В радиоканале используется передача в узком диапазоне частот и модуляция информационным сигналом сигнала несущей частоты.
Главным недостатком радиоканала является его плохая защита от прослушивания, так как радиоволны распространяются неконтролируемо. Другой большой недостаток радиоканала – слабая помехозащищенность.
Для локальных беспроводных сетей (WLAN – Wireless LAN) в настоящее время применяются подключения по радиоканалу на небольших расстояниях (обычно до 100 метров) и в пределах прямой видимости. Чаще всего используются два частотных диапазона – 2,4 ГГц и 5 ГГц. Скорость передачи – до 54 Мбит/с. Распространен вариант со скоростью 11 Мбит/с.
Сети WLAN позволяют устанавливать беспроводные сетевые соединения на ограниченной территории (обычно внутри офисного или университетского здания или в таких общественных местах, как аэропорты). Они могут использоваться во временных офисах или в других местах, где прокладка кабелей неосуществима, а также в качестве дополнения к имеющейся проводной локальной сети, призванного обеспечить пользователям возможность работать перемещаясь по зданию.
Популярная технология Wi-Fi (Wireless Fidelity) позволяет организовать связь между компьютерами числом от 2 до 15 с помощью концентратора (называемого точкой доступа, Access Point, AP), или нескольких концентраторов, если компьютеров от 10 до 50. Кроме того, эта технология дает возможность связать две локальные сети на расстоянии до 25 километров с помощью мощных беспроводных мостов. Для примера на рис. 2.7 показано объединение компьютеров с помощью одной точки доступа. Важно, что многие мобильные компьютеры (ноутбуки) уже имеют встроенный контроллер Wi-Fi, что существенно упрощает их подключение к беспроводной сети.
Объединение компьютеров с помощью технологии Wi-Fi
Рис. 2.7. Объединение компьютеров с помощью технологии Wi-Fi
Радиоканал широко применяется в глобальных сетях как для наземной, так и для спутниковой связи. В этом применении у радиоканала нет конкурентов, так как радиоволны могут дойти до любой точки земного шара.
Инфракрасный канал также не требует соединительных проводов, так как использует для связи инфракрасное излучение (подобно пульту дистанционного управления домашнего телевизора). Главное его преимущество по сравнению с радиоканалом – нечувствительность к электромагнитным помехам, что позволяет применять его, например, в производственных условиях, где всегда много помех от силового оборудования. Правда, в данном случае требуется довольно высокая мощность передачи, чтобы не влияли никакие другие источники теплового (инфракрасного) излучения. Плохо работает инфракрасная связь и в условиях сильной запыленности воздуха.
Скорости передачи информации по инфракрасному каналу обычно не превышают 5—10 Мбит/с, но при использовании инфракрасных лазеров может быть достигнута скорость более 100 Мбит/с. Секретность передаваемой информации, как и в случае радиоканала, не достигается, также требуются сравнительно дорогие приемники и передатчики. Все это приводит к тому, что применяют инфракрасные каналы в локальных сетях довольно редко. В основном они используются для связи компьютеров с периферией (интерфейс IrDA).
Инфракрасные каналы делятся на две группы:
* Каналы прямой видимости, в которых связь осуществляется на лучах, идущих непосредственно от передатчика к приемнику. При этом связь возможна только при отсутствии препятствий между компьютерами сети. Зато протяженность канала прямой видимости может достигать нескольких километров.
* Каналы на рассеянном излучении, которые работают на сигналах, отраженных от стен, потолка, пола и других препятствий. Препятствия в данном случае не помеха, но связь может осуществляться только в пределах одного помещения.
Если говорить о возможных топологиях, то наиболее естественно все беспроводные каналы связи подходят для топологии типа шина, в которой информация передается одновременно всем абонентам. Но при использовании узконаправленной передачи и/или частотного разделения по каналам можно реализовать любые топологии (кольцо, звезда, комбинированные топологии) как на радиоканале, так и на инфракрасном канале.
Оптоволоконный (он же волоконно-оптический) кабель – это принципиально иной тип кабеля по сравнению с рассмотренными двумя типами электрического или медного кабеля. Информация по нему передается не электрическим сигналом, а световым. Главный его элемент – это прозрачное стекловолокно, по которому свет проходит на огромные расстояния (до десятков километров) с незначительным ослаблением.
Рис. 2.4. Структура оптоволоконного кабеля
Структура оптоволоконного кабеля очень проста и похожа на структуру коаксиального электрического кабеля (рис. 2.4). Только вместо центрального медного провода здесь используется тонкое (диаметром около 1 – 10 мкм) стекловолокно, а вместо внутренней изоляции – стеклянная или пластиковая оболочка, не позволяющая свету выходить за пределы стекловолокна. В данном случае речь идет о режиме так называемого полного внутреннего отражения света от границы двух веществ с разными коэффициентами преломления (у стеклянной оболочки коэффициент преломления значительно ниже, чем у центрального волокна). Металлическая оплетка кабеля обычно отсутствует, так как экранирование от внешних электромагнитных помех здесь не требуется. Однако иногда ее все-таки применяют для механической защиты от окружающей среды (такой кабель иногда называют броневым, он может объединять под одной оболочкой несколько оптоволоконных кабелей).
Оптоволоконный кабель обладает исключительными характеристиками по помехозащищенности и секретности передаваемой информации. Никакие внешние электромагнитные помехи в принципе не способны исказить световой сигнал, а сам сигнал не порождает внешних электромагнитных излучений. Подключиться к этому типу кабеля для несанкционированного прослушивания сети практически невозможно, так как при этом нарушается целостность кабеля. Теоретически возможная полоса пропускания такого кабеля достигает величины 1012 Гц, то есть 1000 ГГц, что несравнимо выше, чем у электрических кабелей. Стоимость оптоволоконного кабеля постоянно снижается и сейчас примерно равна стоимости тонкого коаксиального кабеля.
Типичная величина затухания сигнала в оптоволоконных кабелях на частотах, используемых в локальных сетях, составляет от 5 до 20 дБ/км, что примерно соответствует показателям электрических кабелей на низких частотах. Но в случае оптоволоконного кабеля при росте частоты передаваемого сигнала затухание увеличивается очень незначительно, и на больших частотах (особенно свыше 200 МГц) его преимущества перед электрическим кабелем неоспоримы, у него просто нет конкурентов.
Однако оптоволоконный кабель имеет и некоторые недостатки.
Самый главный из них – высокая сложность монтажа (при установке разъемов необходима микронная точность, от точности скола стекловолокна и степени его полировки сильно зависит затухание в разъеме). Для установки разъемов применяют сварку или склеивание с помощью специального геля, имеющего такой же коэффициент преломления света, что и стекловолокно. В любом случае для этого нужна высокая квалификация персонала и специальные инструменты. Поэтому чаще всего оптоволоконный кабель продается в виде заранее нарезанных кусков разной длины, на обоих концах которых уже установлены разъемы нужного типа. Следует помнить, что некачественная установка разъема резко снижает допустимую длину кабеля, определяемую затуханием.
Также надо помнить, что использование оптоволоконного кабеля требует специальных оптических приемников и передатчиков, преобразующих световые сигналы в электрические и обратно, что порой существенно увеличивает стоимость сети в целом.
Оптоволоконные кабели допускают разветвление сигналов (для этого производятся специальные пассивные разветвители (couplers) на 2—8 каналов), но, как правило, их используют для передачи данных только в одном направлении между одним передатчиком и одним приемником. Ведь любое разветвление неизбежно сильно ослабляет световой сигнал, и если разветвлений будет много, то свет может просто не дойти до конца сети. Кроме того, в разветвителе есть и внутренние потери, так что суммарная мощность сигнала на выходе меньше входной мощности.
Оптоволоконный кабель менее прочен и гибок, чем электрический. Типичная величина допустимого радиуса изгиба составляет около 10 – 20 см, при меньших радиусах изгиба центральное волокно может сломаться. Плохо переносит кабель и механическое растяжение, а также раздавливающие воздействия.
Чувствителен оптоволоконный кабель и к ионизирующим излучениям, из-за которых снижается прозрачность стекловолокна, то есть увеличивается затухание сигнала. Резкие перепады температуры также негативно сказываются на нем, стекловолокно может треснуть.
Применяют оптоволоконный кабель только в сетях с топологией звезда и кольцо. Никаких проблем согласования и заземления в данном случае не существует. Кабель обеспечивает идеальную гальваническую развязку компьютеров сети. В будущем этот тип кабеля, вероятно, вытеснит электрические кабели или, во всяком случае, сильно потеснит их. Запасы меди на планете истощаются, а сырья для производства стекла более чем достаточно.
Существуют два различных типа оптоволоконного кабеля:
* многомодовый или мультимодовый кабель, более дешевый, но менее качественный;
* одномодовый кабель, более дорогой, но имеет лучшие характеристики по сравнению с первым.
Суть различия между этими двумя типами сводится к разным режимам прохождения световых лучей в кабеле.
Распространение света в одномодовом кабеле
Рис. 2.5. Распространение света в одномодовом кабеле
В одномодовом кабеле практически все лучи проходят один и тот же путь, в результате чего они достигают приемника одновременно, и форма сигнала почти не искажается (рис. 2.5). Одномодовый кабель имеет диаметр центрального волокна около 1,3 мкм и передает свет только с такой же длиной волны (1,3 мкм). Дисперсия и потери сигнала при этом очень незначительны, что позволяет передавать сигналы на значительно большее расстояние, чем в случае применения многомодового кабеля. Для одномодового кабеля применяются лазерные приемопередатчики, использующие свет исключительно с требуемой длиной волны. Такие приемопередатчики пока еще сравнительно дороги и не долговечны. Однако в перспективе одномодовый кабель должен стать основным типом благодаря своим прекрасным характеристикам. К тому же лазеры имеют большее быстродействие, чем обычные светодиоды. Затухание сигнала в одномодовом кабеле составляет около 5 дБ/км и может быть даже снижено до 1 дБ/км.
Распространение света в многомодовом кабеле
Рис. 2.6. Распространение света в многомодовом кабеле
В многомодовом кабеле траектории световых лучей имеют заметный разброс, в результате чего форма сигнала на приемном конце кабеля искажается (рис. 2.6). Центральное волокно имеет диаметр 62,5 мкм, а диаметр внешней оболочки 125 мкм (это иногда обозначается как 62,5/125). Для передачи используется обычный (не лазерный) светодиод, что снижает стоимость и увеличивает срок службы приемопередатчиков по сравнению с одномодовым кабелем. Длина волны света в многомодовом кабеле равна 0,85 мкм, при этом наблюдается разброс длин волн около 30 – 50 нм. Допустимая длина кабеля составляет 2 – 5 км. Многомодовый кабель – это основной тип оптоволоконного кабеля в настоящее время, так как он дешевле и доступнее. Затухание в многомодовом кабеле больше, чем в одномодовом и составляет 5 – 20 дБ/км.
Типичная величина задержки для наиболее распространенных кабелей составляет около 4—5 нс/м, что близко к величине задержки в электрических кабелях.
Оптоволоконные кабели, как и электрические, выпускаются в исполнении plenum и non-plenum.
Поиск
