Datorgrafik i teknikens tjänst

av A Peter Hamilton Forum 1981-04, sida 19-20, 04.03.1981

Taggar: Teman: datorgrafik

Datorgrafik teknikens tjänst

Inom några år kan vi vänta oss en ökad användning av grafiska framställningar med hjälp av dator både på affärslivets och teknikens områden. Datorgrafiken erbjuder användaren en lättskött och relativt förmånlig förbindels till sina datatillämpningar.

Slutresultatet kommer att vara ett snabbare och effektivare sätt att framställa, analysera och förstå den information som användare inom såväl teknik som affärslivet är be roende av.

Ö Processövervakning. automatisering av mätningar och datorstödd planering; datorstödd tillverkning (CAD/CAM) är de tre mest betydande tekniska tilllämpningarna för datorgrafik.

Det är viktigt att visuellt kunna framställa en process och att få fram nyckelelementen i skeendet. Grafiken kan göra det lättare att styra och övervaka processparametrarna genom att tex framhäva gränsöverskridningssituationer med blinkande fält. Grafiken kan vara till enorm nytta då man vill säkra kontinuiteten av en dyr process och övervaka processparametrarna för kvalitetskontroll.

Automatisering av mätningar

Till tillämpningarna på detta område hör grafisk framställning av ett invecklat system under uppbyggnad eller som justeras eller kalibreras. Grafiken kan t ex framhäva det område som justeras,

FORUM 4/8 kommunicera med operatören och framställa proceduren steg för steg lika väl som justeringens tillstånd 1 förhållande till det rätta värdet.

Denna typ av automatisering finner man bla vid flygplans- och televisionssammanställningstest och vid framställningen av lägesinformation för radar och ekolod.

CAD/CAM-tillämpningar som omfattar uppfattning. formgivning och dimensionering av ett objekt växelverkande via en CRT-terminal kräver inmatningsutrustning såsom ljuspennor, datainmatningsskivor. koordinatläsare och utmatningsutrustning såsom ritare. skrivare och magnetiska media. Som ett exempel på CADICAM kan nämnas planeringen av tryckta kretskort för elektronis utrustning. Kretskorten kan planeras på CRT-skärmen med komponenterna visade i deras önskade lägen och deras sammankoppling sker automatiskt me tanke på optimal kretsfunktion och tillverkbarhet. Framstående CAD!‘CAM system kan, förutom fullständig datorstödd formgivning. även utföra kontroll av planering samt tillhandahålla information angående tillverkning av de slutliga kretskorten i en för tillverkningsmaskinen läsbar form. Denna information inmatas sedan i maskinen som producerar kretskortssubstrat, för att borra de tryckta korten. utföra fotolitografi och även automatiskt placera komponenterna på det iryckta kretskortet.

Tekniska Wllämpningar har en benägenhet att kräva mera framstående och dyrare datorgrafik än affärsmässiga tillämpningar. — Specialiserade CAD/ CAM system kostar ofta 1—2 Mmk. Även om processövervakningssystem ofta är mycket dyra, utgör grafiken endast en liten del av denna kostnad. Bildterminaler för processövervakningssystem fås för 12 000–18 000 mark. Visst är datorgrafiken dyr. men utan den skulle många tekniska tillämpningar inte kunna förverkligas.

Grafikens nuläge.

Grafik finns att få praktiskt taget till alla datorsystem, från person- och bordsdatorer till stora centralenheter. Grafiken har kanske haft den största inverkan på hobby-. person-, yrkes- och bordsdatorerna. En användare som udigare ansåg att datorgrafiken skulle överstiga hans budget eller förmåga, har nu möjlighet att tillgodogöra sig grafik för en nominell tilläggskostnad. Dessa datorer som är programmerade för BASIC. framhäver förmågan att framställa datagrafik och fordrar endast ringa programmeringsskolning.

Bordsdatorer som har inbyggd grafik

Vidstående artikel är den andra och sista i serien ”Datorgrafik — vad kan den göra för dig?”. Den första, som behandlade datorgrafikens tillämpningar inom affärslivet, fanns i FORUM nr 3/81.

Minskade kostnader för dator- och grafikanslutningar och krav på ökad produktivitet gör att datorgrafiken allt mer vinner terräng. Vilka tekniska tillämpningar står 1ill buds idag? Och vilka kan vi se fram emot?

Författaren, försäljningschef A Peter Hamilton vid Hewlett-Packard Co i USA, granskar också här utrustningens prisutveckling — tekniska tillämpningar har en benägenhet att kräva mer framstående och dyrare datorgrafik än affärsmässiga tillämpningar, som behandlades i den första artikeln.

Färgbildskärmar fås idag med 8—4 913 färger. De billiga färgsystemen baserar sig på färgtelevisionsskärmar medan högeffektiva mångfärgsskärmar grundar sig på den dyrare CRT-teknologin.

1 kostar 30 000—150 000 mark. Systemen innehåller framstående grafik för datavisning, realtidsvisning och planering. Bordsdatorernas bildskärmar är 29—46 mm, bildpunktens (det minsta bildelement som kan urskiljas) upplösningsnoggrannhet är 500 x 500 eller 1000 x 1000 och skärmarna kan fås antingen i en- eller flerfärgsversioner.

Grafikens visningshastighet är en viktig egenskap i dessa system. Det behövs en betydande räkneförmåga för att beräkna riktning, läge och antal av de linjer som behövs för att skapa former. Förmågan till interaktiv grafisk planering kräver effektiva bildskärmar som förmår rita 15 000—20 000 1 em långa vektorer i sekunden. Bildskärmsteknologin varierar från direkta bildskärmsterminaler med minne med mycket stor upplösningsnoggranhet och minsta kostnad per bildpunkt, till dyrare rasterskärmar vilka fordrar minnesuppfriskning 60 gånger i sekunden. Rasterskärmarna har selektiv radering och den bästa interaktiva grafiska förmågan med upplösningsnoggrannheten är något lägre.

Brett utbud av terminaler

Ett brett sortiment av terminaler står till förbrukarnas förfogande, av vilka en del terminaler är specialiserade för processövervakning eller planeringsgrafik. I många av dessa terminaler sköter inbyggda mikroprocessorer framställningen och behandlingen av bilden. Terminalernas pris är 12 000—300 000 mark och deras upplösningsnoggranhet 500 x 500…2000 x 2000 bildpunkter.

Terminalerna använder i allmänhet ett högnivåspråk för att underlätta framställningen av den önskade bilden på skärmen, och i vissa fall erbjuder de ett fullständigt programmerinsspråk såsom BASIC.

Typiskt för terminalerna är att de är beroende av huvuddatorn beträffande någon viktig del av tillämpningens lösning. De kan karakteriseras antingen som utorgan för mjukkopior användbara vid processövervakning eller som interaktiva användaranslutningar som kan påträffas inom planeringstekniken.

Annan utrustning omfattar universalterminaler för affärsmässiga och tekniska tillämpningar till vilka grafiken fås som ett tillägg.

Emedan allt fler datoranvändare vet att grafiken är ett effektivt hjälpmedel, erbjuder de flesta terminalförsäljare numera utrustningar som har grafiska egenskaper. Försäljare av datorsystem samt självständiga terminaltillverkare erbjuder terminaler med ett brett sortiment av specialgrafik. Specialiserade grafiska system har hittills varit mycket dyra och avsetts för sådana uppgifter där man behövt specialdatorgrafik såsom CAD:CAM. Datorhårdvarans sjunkan 2 de pris och den ökande förekomsten av grafik i billiga person- och bordsdatorer har emellertid resulterat i ett antal specialsystem för affärsmässiga och tekniska tillämpningar. Terminaler kopplade till små minidatorer klarar av interaktiv affärsmässig grafik som i synnerhet kan användas som stöd för beslutsfattande och finansiell planering. Dessa system kostar 30 000—400 000 mark beroende på programvaran och kringutrustningen för in- och utmatning av grafik.

In- och utmatningsutrustning

Det finns flera viktiga inmatningsutrustningar: ljuspennor som kostar ca tusen mark; datainmatningsskivor för 0 000—20 000 mark: koordinatläsare för 30 000—-120 000 mark. Var och en av dessa är planerad för en viss typ av grafisk inmatning: ljuspennan för upplockning och placering, datainmatningsskivan för att dra linjer och bestämma koordinater då en moderat upplösningsförmåga räcker till, och oordinatläsare för noggrann bestämning av grafiska bilders koordinater. Till grafiska utmatningsutrustningar hör elektrostatiska skrivare, bläckritare och kamerautrustning för datorer. Elektrostatiska och fotografiska utrustningar ämpar sig bäst för avdrag av invecklade grafiska bilder. ritare som kostar 10 000—120 000 mark lämpar sig bäst för framställning av data och produktion av ritningar.

Programvaran är en viktig beståndsdel i en framgångsrik datorgrafik. De program som har utvecklats för att informationen skall kunna visas i önskad form, är ofta utvidgningar av något programmeringsspråk såsom BASIC, FORTRAN och COBOL. I vissa fall kan man få program som är avsedda för speciella tillämpningar.

Produkttrender

De grafiska systemens kärna är bildskärmen. Fastän minnesbildrören och ritsystemen kommer att fortsätta att dominera i tillämpningar som fordrar en snabb och noggrann slumpmässig utskrift, kommer rasteravsöknings- eller digitala televisionssystemens andel att växa snabbt — från 30 procent år 1980 till 75 procent år 1983. Denna trend kommer att ökas av de sjunkande kostnaderna för uppfriskbara minnen och den därmed sammanhängande kostnadsminskningen för bildskärmar samtidigt som de interaktiva egenskaperna och möjligheterna till olika färger ökar.

Färgbildskärmar fås i dag med 8— 4913 olika färger. De billiga färgsystemen baserar sig på färgtelevisionsskärmar medan högeffektiva mångfärgsskärmar grundar sig på den dyrare CRTteknologin.

Valet av färgskärm är beroende av tillämpning och budget. Färg fås för 10 000 mark, men den kan också kosta över 180 000 mark. Högklassiga grafikskärmar börjar dominera. En typisk bildskärm för datorgrafik har två gånger bättre upplösningsnoggrannhet än en vanlig televisionsapparat. Bildskärmar med en upplösningsnogrannhet om 1000 x I 000 och till och med några med 2 000 x 2 000 kommer att tillhandahållas och de uppfyller de fordringar som realtidsvisning och planeringstekniska tillämpningar ställer. En större upplösningsnoggrannhet leder till jämnare linjer.

Ökad växelverkan mellan användare och dator

Systemets interaktivitet i synnerhet inom affärsmässig grafik kommer att öka. Vi kommer att få ett större urval av billiga inmatningsutrustningar för grafik och lämpliga program till stöd för dem.

Detta resulterar i användarvänlig tillgång till affärsmässig och teknisk information för datavisning. Ljuspennor och datainmatningsskivor kommer att stå i förgrunden för denna interaktivitet. Grafisk databashantering, ett hjälpmedel som kommer att visa sig vara värdefullt då det gäller att skapa och lagra grafiska bilder. är även på kommande. Dagens databashanteringssystem är planerade för att stöda organisering och framtagning av alfanumeriska data men de måste utvecklas för att riktigt stöda hanteringen av grafiska bilder. Sådana system kommer först att ingå i stora datorer varefter de som effektivare delsystem kommer att fogas till de mindre datorerna.

Program för olika tillämpningar kommer allt mer att stå till buds för användarna. Dagens affärsmässiga grafiska program är inriktade på utmatning av grafik. I den närmaste framtiden kommer vi att få se program som bättre stöder användarens tankeprocess och gör det möjligt för honom att kommunicera med datorn i form av mönster och ytor i stället för med datapunkter och vektorer. Användaranslutningen utvecklas mycket tack vare specialiserade tangentbord samt nya in- och utmatningsutrustningar.

Den grafiska utmatningen kommer i någon mån att utvecklas i synnerhet vad beträffar färgerna. Kostnaden för och tillgången på fotografiska kopior kommer att förbättras tills bläck- och laserkopieutmatning blir praktiska och konkurrenskraftiga.

Relationen mellan pris och prestationsförmåga för de grafiska systemen förbättras i en takt som är snabbare än den årliga 20—30 procent prisnedsättningen inom datorindustrin. De mins (Forts på sid 31)

FORUM 4/81