Классификация систем отображения информации

• Введение

С интенсивным внедрением вычислительной техники и автоматизированных систем управления (АСУ) в различные отрасли производства, существенно увеличилась роль систем и средств сбора, обработки и отображения информации. С помощью этих средств осуществляется оперативное взаимодействие людей с объектами контроля и управления, происходит диалог операторов с электронными вычислительными машинами (ЭВМ) и другими техническими средствами сложных человеко-машинных систем (ЧМС).

Одним из основных звеньев ЧМС являются средства отображения информации (СОИ), выполняющие функции звена связи в системе человек-машина. В первых системах управления в качестве СОИ использовались электронно-лучевые приборы. Однако все усложняющиеся требования, предъявляемые к АСУ и соответственно к средствам отображения, потребовали разработки других эффективных средств, решающих эти задачи.

Развитие микроэлектроники позволило разработать такие дискретные устройства отображения, как матричные индикаторы, газоразрядные панели, лазерные проекционные приборы, обладающие необходимыми параметрами для создания СОИ коллективного пользования.

Средствами отображения информации создаются динамические информационные модели управляемых объектов. Оператор взаимодействует не с самими объектами, а через СОИ с информационными моделями реальных объектов, которые позволяют представить образ реальной действительности, производить анализ и оценку обстановки, наблюдать и оценивать результаты управляющих воздействий, принимать решения.

Особое место в общении оператора АСУ с техническими средствами занимает форма диалога. Ручной ввод требует значительного зрительного внимания и является медленным, утомительным процессом. Предпочтительным является устная форма диалога, которая дает большие преимущества. Это оперативность и естественность, не нужна специальная подготовка, допускается одновременное использование других способов обмена информацией. Речевой ввод-вывод информации освобождает глаза и руки оператора для других целей. В настоящее время системы речевого общения успешно внедряются в ЧМС и бытовую технику (компьютерные игры и т.п.).

Для грамотной разработки ЧМС необходимо знать технические характеристики СОИ, учитывать способы взаимодействия человека с ЭВМ, закономерности психических процессов, физиологические, антропометрические и другие характеристики человека, относящиеся к области инженерной психологии. Эти вопросы и рассматриваются в данной лекции. 

•          Назначение СОИ

         Информационные процессы невозможны без средств воспроизведения и отображения информации, которая в вычислительных системах и в системах управления представляется символами и образами. Воспроизведение информации - это регистрация символов на материальном носителе.

Средства воспроизведения и отображения информации в основном являются автономными, но могут использоваться как элементы систем [1-10].

Отображение информации - это представление ее в форме, приемлемой для непосредственного восприятия человеком. Человек воспринимает информацию органами чувств. Наиболее эффективным является зрительное восприятие. Многообразие, большой объем и частая обновляемость информации требуют применения средств, обеспечивающих представление ее именно в визуальной форме.

Средства отображения информации, являющиеся в большинстве случаев элементами систем и представляющие собой выходные устройства ЭВМ, обеспечивают связь человека со средствами управления и переводят машинные языки в языки знаков, известных человеку.

Средства воспроизведения и отображения информации - одна из важных частей автоматизированных систем управления, качество которых определяет эффективность процесса управления. В АСУ этими средствами создаются информационные модели управляемых объектов. Человек-оператор взаимодействует с информационными моделями реальных объектов через средства отображения, посредством которых можно оценивать ход производственных процессов и принимать решения.

Существенно ускорить процесс ввода-вывода оперативной информации в ЧМС позволили успехи электронной технологии в создании речевых систем общения человека с ЭВМ. Речевые диалоговые системы имеют существенное преимущество перед традиционными средствами общения человека с техническими средствами. Это особенно проявляется в АСУ реального времени (предупреждающая информация, рекомендации для выхода из аварийных ситуаций и др.).

 

 Информация, подлежащая воспроизведению и отображению

 

          В автоматизированных системах управления в соответствии с информационными процессами используется информация, которую можно классифицировать функционально по трем видам: базовая, оперативная и результирующая [35].

К базовой относятся нормативные, справочные, постоянные данные многократного пользования, плановые и директивные сведения; к оперативной - сведения о состоянии контролируемых процессов, отчетные и статистические данные; к результирующей - итоговые сведения, используемые в процессах управления. Эти виды информации подлежат отображению в информационных системах.

Назначение информационной системы должно определять конкретное содержание того или иного вида информации. Состав отображаемой информации обусловливается уровнем звена управления в общей структуре системы и задачами, решаемыми данным звеном при управлении.

Для эффективности использования информационных систем необходимы качественное и своевременное сбор и воспроизведение исходной информации. В связи с этим большое значение имеют характеристики машинных носителей информации.

Под машинным носителем информации понимают носитель, используемый в вычислительных машинах и несущий закодированную машинную информацию. К машинным носителям информации относятся перфокарты, перфоленты, магнитные ленты, карты, диски и барабаны.

•        

•           Способы представления информации в наглядном виде

 

           Существует много способов представления информации визуально. Для упрощения и запоминания информации оператором при визуальных способах часто используют специальные символы, если объект имеет характерные изобразительные формы.

Деятельность оператора ограничивается тем, что он имеет дело не с реальными объектами, а с информационными моделями реальных объектов. Физической реализацией информационной модели, предназначенной для зрительного восприятия, является информационное поле средств воспроизведения.

Информационное поле - это находящаяся в поле зрения оператора часть пространства, предназначенная для передачи информации, представленной совокупностью оптических образов.

Все сообщения, поступающие на средства воспроизведения информации, кодируются, т.е. всему сообщению или отдельным его частям присваивается определенный символ.

Различают три основные группы символов: геометрические, физические и цифровые.

Геометрические выражают значение какого-либо фактора длиной линии, расстоянием между двумя точками или углом. Они используются и для воспроизведения трехмерной информации.

Физические отображают значения параметров физическим состоянием носителя информации. В качестве физической символики используются: интенсивность одноцветной окраски участков поверхности носителя - тонография; степень почернения светочувствительного материала - фотография; интенсивность свечения люминесцентного вещества - люминография; величина электрического потенциала в точках наэлектризованного диэлектрика - электроннография; цвет окраски участков поверхности носителя - колография; величина магнитной индукции в элементах намагниченного носителя - феррография.

Знаковые (цифровые) символы отображают цифры, буквы и условные знаки, их сочетания, соответствующие системам счисления.

Для кодирования информации применяется ряд способов: например изменение формы, цвета и размера знаков; положения и ориентации знаков на информационном поле; яркости свечения.

Применяют три основных способа: 1) буквенно-цифровой; 2) в виде специальных условных знаков; 3) с помощью линий, площадей, геометрических фигур.

Буквенно-цифровой способ представления информации широко распространен, как наиболее привычный и удобный для восприятия. Символы кода (буквы, цифры) объединяются в более сложные кодовые группы (слова, числа, таблицы), которые отображают действительные предметы или отвлеченные понятия.

Способ представления информации в виде специальных условных знаков применяют для упрощения понимания и запоминания информации при визуальных способах. При этом часто используют специальные символы, особенно тогда, когда воспроизводимое понятие или объект имеют характерные изобразительные формы. Этот способ удобен для восприятия логических взаимосвязей отдельных элементов систем, для отображения решения, состояния управляемых объектов, типов объектов. Максимальное число различных символов ограничивается памятью оператора. Для облегчения восприятия информации в условиях кратковременного воспроизведения быстроменяющейся обстановки используются символы различных цветов, частот мерцаний и яркостей.

Способ представления информации с помощью линий, площадей, геометрических фигур применяют тогда, когда некоторые виды информации невозможно отобразить на визуальных индикаторах с помощью буквенно-цифровых знаков или символов. Так, авиалинии, изотермы, дороги, топографические контурные линии, графики функций, метеорологические карты лучше всего воспроизводить прочерчиванием линий.

Часто возникает необходимость воспроизводить площади, геометрические фигуры: для обозначения болот, участков выпадения вредных осадков, районов действий, различных участков на картах и графиках.

Информационные поля могут строиться в виде: текста, таблиц, условных знаков на картах, схем, экранов, сетевых графиков, функциональных графиков, диаграмм, гистограмм и т.д.

Целесообразность использования того или иного вида кодирования определяется видом информации.

 

Классификация средств воспроизведения и отображения информации

 

           В средствах воспроизведения и отображения информации используется большое количество новейших материалов; для их изготовления применяются различные технологические процессы. За последнее время средства отображения претерпели значительные технические изменения в связи с применением электроники, микроминиатюризации, эргономики, а также повышением надежности и эффективности использования.

Имеется несколько подходов к классификации средств воспроизведения информации. Так, например, исходными данными могут быть параметры информационного поля устройств; параметры сигналов, посредством которых информация передается человеку-оператору; источники информации, квалификация операторов, область использования и т.д.

Существует общее подразделение средств воспроизведения и отображения информации - по способу использования. По назначению СОИ подразделяются на устройства индивидуального и коллективного пользования. Устройства индивидуального пользования предназначены для получения информации только одним человеком-оператором, а коллективного - для одновременной работы более чем одного оператора.

В соответствии с целевым назначением данного курса разработана классификация средств воспроизведения и отображения информации на основе использования различных технических принципов. Эта классификация дана на рис. 4.1 [35].

Все средства воспроизведения и отображения информации можно разделить на две большие группы: регистрирующего воспроизведения и наглядного отображения, которые в свою очередь делятся на две подгруппы.

К средствам регистрирующего воспроизведения относятся подгруппы механических и немеханических устройств. Группа средств наглядного отображения информации подразделяется на подгруппы непосредственного и проекционного отображения.

В механических регистрирующих устройствах информационный отпечаток получают нанесением слоя красящего вещества на носитель и снятием его с носителя. В обоих случаях получение отпечатка связано с механическим перемещением регистрирующего органа и красящего вещества.

Нанесение слоя красящего вещества на носитель производится тремя способами: печатным, струйным, перьевым, а снятие - двумя способами: резцовым и перфорационным. Быстродействие этих устройств ограничено инерционностью всех подвижных элементов, участвующих в процессе создания отпечатка. Из механических наиболее распространены печатные устройства.

Немеханические регистрирующие средства подразделены на две подгруппы: 1) устройства, в которых отпечаток получается нанесением красящего вещества полем на носитель и 2) устройства, в которых получение отпечатка связано с изменением состава вещества носителя.

К первой подгруппе немеханических устройств относятся такие устройства, в которых отпечаток получают нанесением красящего вещества на носитель, но в отличие от механических устройств перенос этого вещества производится в результате притягивающего действия поля (электрического, магнитного) на элементарные частицы красящего вещества. Сюда отнесены электрофотографические, электростатические, феррографические и термографические устройства.