2.9.- Dispositivos De Salida

Un ordenador puede efectuar muchas tareas, pero no serían de utilidad si no existieran dispositivos que nos mostraran los resultados. Los primeros ordenadores daban los resultados mediante luces parpadeantes y dispositivos de teletipo, actualmente hay dos dispositivos preponderantes, pantalla e impresora.

Pantallas
Se les conoce también como monitor o VDT (Video Display Terminal) sirve como una ventana del ordenador hacia el usuario. Hay diversas tecnologías y características, que se describen seguidamente:

Tubo de rayos catódicos (TRC)

Hasta hace poco tiempo era el tipo más habitual de pantalla, la que veíamos en los ordenadores de sobremesa, análoga a los televisores. La imagen de una pantalla TRC se forma al incidir un haz de electrones sobre su superficie interna, que está recubierta de un material fosforescente, como se forman las imágenes en un televisor. Un campo electromagnético desplaza el haz de electrones de izquierda a derecha y de arriba a abajo y, dependiendo de la intensidad con la que inciden los electrones en la pantalla así de brillante será cada punto generado. La imagen, para ser visualizada durante un determinado tiempo debe ser repetida o refrescada periódicamente (al menos 25 veces por segundo). Estas pantallas se denominan pantallas de barrido.

En las pantallas de TRC se han de considerar unas normas de seguridad, dado que estos dispositivos emiten radiaciones de diversos tipos. La radiación más conocida es la de rayos X, problema que está solucionado, pues todos los monitores llevan cantidad suficiente de plomo en el cristal, como para retenerla en su mayor parte. Otro tipo de radiación es la producida por campos electromagnéticos a muy bajas frecuencias y a extremadamente bajas frecuencias (ELF y VLF, habituales en la comunicación con submarinos), según algunas investigaciones (no hay evidencias), susceptibles de producir cáncer. Para evitar este tipo de radiaciones los monitores han de ser homologados MPR, normativa sueca muy restrictiva. Hay otra aún más restrictiva, propuesta por los sindicatos suecos, es la conocida como TCO. En resumen, cuando se adquiera un monitor se ha de considerar que como mínimo lleve la homologación alemana (TÜV) o sus equivalentes en EE.UU. (UL) o para Canadá (CSA), aparte si se quiere de baja radiación ha de llevar la MPR II o la TCO. Cualquier monitor que no esté homologado es un peligro para el usuario. Desde el uno de enero de 1996, es obligatoria en los países de la Unión Europea, la certificación CE, que implica unos mínimos de seguridad, aunque no es una marca de calidad, ni implica la homologación MPR II. Una solución empleada hace unos años fue poner filtros para la pantalla, pero actualmente dadas las características de seguridad y ergonomía de los monitores, no son necesarios.

Cristal líquido

LCD ( Liquid Crystal Display) son las siglas en inglés de pantalla de cristal líquido, dispositivo inventado por Jack Janning, quien fue empleado de NCR. Se trata de un sistema electrónico de presentación de datos formado por dos capas conductoras transparentes y en medio un material especial cristalino (cristal líquido) que tienen la capacidad de orientar la luz a su paso. Cuando la corriente circula entre los electrodos transparentes con la forma a representar (por ejemplo, un segmento de un número) el material cristalino se reorienta alterando su transparencia. Los inicios se deben a Friedrich Reinitzer (1858-1927) quien descubrió el cristal líquido natural del colesterol extraído de zanahorias (es decir, la existencia de dos puntos de fusión y la generación de colores), y publicó sus conclusiones en una reunión de la Sociedad Química de Viena el tres de mayo de 1888.

El material base de un LCD lo constituye el cristal líquido, el cual exhibe un comportamiento similar al de los líquidos y unas propiedades físicas anisotrópicas similares a las de los sólidos cristalinos. Las moléculas de cristal líquido poseen una forma alargada y son más o menos paralelas entre sí en la fase cristalina. Según la disposición molecular y su ordenamiento, se clasifican en tres tipos: nemáticos, esméticos y colestéricos. La mayoría de cristales responden con facilidad a los campos eléctricos, exhibiendo distintas propiedades ópticas en presencia o ausencia del campo. El tipo más común de visualizador LCD es, con mucho, el denominado nemático de torsión, término que indica que sus moléculas en su estado desactivado presentan una disposición en espiral. La polarización o no de la luz que circula por el interior de la estructura, mediante la aplicación o no de un campo eléctrico exterior, permite la activación de una serie de segmentos transparentes, los cuales rodean al cristal líquido. Según sus características ópticas, pueden también clasificarse como: reflectivos, transmisivos y transreflectivos.

Pantalllas LCD


Una variante a las pantallas LCD son las conocidas como LED, la diferencia entre una pantalla (o televisor) de LED y que tenga tecnología LED, se puede comprender mediante una comparación, en el primer caso, es el de lo semáforos, señales de tráfico o en faros de modernos coches, se considera pantalla LED cuando en la misma la imagen la conforman diferentes LED. Ese no es el caso de las pantallas anunciadas como LED, en los monitores los LEDs se encargan de la retroiluminación del panel, al igual que hasta ahora hacían los tubos fluorescentes (CCFL) en los LCD clásicos, esto supone ventajas: menor consumo y evitar productos con mercurio que es tóxico si se rompe el tubo fluorescente, mejora del contraste dinámico y menor espesor. Aunque se denominan de igual forma, básicamente dos son las tecnologías de retroiluminación que dominan el mercado:

LED de tipo Edge, en la búsqueda por un sistema de iluminación trasera que permitiera jugar más con el diseño de los televisores y reducir su grosor, surgió la idea de llevar la iluminación LED a los bordes de los equipos. De esta forma el grosor que se consigue es muy reducido, la luz de los LEDs se distribuye entonces por todo el panel por medio de difusores. El inconveniente de este sistema es que los negros no lo son tanto y que la retroiluminación puede no ser uniforme en todas las zonas.

LED con atenuación local, el otro sistema principal de iluminación de los paneles en los televisores LED es el local dimming o atenuación local. En este caso el sistema puede apagar y encender zonas más concretas, consiguiendo mejores contrastes. En los de este tipo también hay un inconveniente destacado llamado efecto blooming, con el que es posible ver un halo en los objetos claros en un fondo negro.

Una tecnología en desarrollo que puede reemplazar a los LED es la tecnología de Puntos cuánticos, fue descubierta en la década de los 80 del pasado siglo por el físico ruso Alexei Ekimov y denominados posteriormente como puntos cuánticos por el físico Mark Reed. En esencia, los puntos cuánticos son cristales semiconductores de sólo unos pocos nanómetros de tamaño, cuyas propiedades están entre las de los semiconductores y las de moléculas discretas. Estos cristales se caracterizan por emitir luz al ser excitados por una corriente eléctrica. Sin embargo, a diferencia de otros materiales, los puntos cuánticos son más eficientes emitiendo luz y, al mismo tiempo, emiten diferentes longitudes de onda (diferentes colores) en función de su tamaño. Durante casi dos décadas, el problema fue cómo aplicar estos nanocristales a una lámina de cristal para poder construir una pantalla. Finalmente, los avances de compañías como QD Vision han permitido esta aplicación.

Pantalla Sony, QD

La tecnología de los puntos cuánticos (QD) va a ser usada en pantallas, y será Sony el primer fabricante que los integre (pantallas Triluminos). Las pantallas QD pueden reproducir una gama de colores mucho más amplia que las que existen actualmente, hasta un 50% más. más colores suponen imágenes más fieles a la realidad y más compatibles con el ojo humano. Las pantallas actuales reproducen una gama de colores mucho más limitada. Otras ventajas son la flexibilidad, pues los QD son solubles tanto en medios acuosos como no acuosos, lo que permite que sean impresos en pantallas flexibles o rígidas de todos los tamaños, y duración comprobada, pues los QD son inorgánicos, ofreciendo un vida mucho más larga que los leds orgánicos.

Plasma

La tecnología de plasma fue introducida a principio de los años 1960 por la empresa japonesa Fujitsu, aunque hasta hace poco tiempo no se han logrado tecnologías asequibles de fabricar y de bajo consumo. Una pantalla de plasma tiene un fundamento análogo a los tubos fluorescentes, es una pantalla plana con muchos alvéolos (uno por pixel) cubierto por un elemento químico del grupo de las tierras raras, para que la luz emitida por el plasma, que es en el rango ultravioleta se reemita en el espectro visible. En base a alvéolos de los tres colores fundamentales (rojo, verde y azul) y mediante la variación rápida del tiempo de iluminación, se logra crear tonos intermedios, de forma análoga al cine digital.

OLED

Una tecnología reciente que ha dado lugar a pantallas flexibles, es la denominada OLED (Organic Light Emitting Diode), que en el futuro próximo podrá competir con las de LCD en el negocio multimillonario de los monitores planos. La tecnología OLED no necesita ser retroiluminada, así que que consumen menos y son más delgados que los LCDs. Sin embargo, los analistas estiman que pasarán varios años antes de que las pantallas OLED tengan tamaño como para competir con LCDs. Actualmente, las pantallas OLED se utilizan en teléfonos móviles y en maquinillas de afeitar eléctricas.

Las pantallas flexibles OLED están atrayendo la atención por la posibilidad de ser enrolladas y transportadas. En un nivel más práctico, también son interesantes para las empresas porque la aplicación de la tecnología OLED a un fondo plástico es un sistema de producción más barato. En la página Configurar Equipos se hace un análisis de ventajas y desventajas de esta nueva tecnología.

AMOLED

Desarrollos más recientes han dado lugar a un nuevo tipo de pantalla, creada para los teléfonos móviles celulares, conocida como AMOLED ( Active Matrix Organic Light Emitting Diode) que ya está comercializada en algunos teléfonos. Sus ventajas respecto a las OLED son: más brillo de los colores, mejor contraste, ángulo de visión más amplio y consumo más bajo. Una variante son las conocidas como Super AMOLED, cuyas mejoras destacadas son el ser más delgadas y los colores más vivos y brillantes, además de presentar menos reflejos.

FDP

Una nueva tecnología que puede reemplazar a los monitores TRC es la denominada Flat Panel Display (FPD). Esencialmente estas pantallas son híbridas entre las convencionales de rayos catódicos y las pantallas FED (Field Emission Display). Usan películas de diamante/carbono, resultando unas pantallas planas de alta calidad (más brillo y resoluciones que las actuales) y que se pueden fabricar en las mismas plantas que actualmente producen TRC.

Láser

El plasma y el LCD actualmente son las tecnologías preponderantes en los televisores y monitores de alta definición, sin embargo hay otra nueva, la tecnología láser que promete mejor calidad de imagen, menor consumo y precio más reducido.Mitsubishi Digital Electonics America Inc y Novalux son las dos empresas pioneras en este nuevo tipo de monitores.

La compañía Novalux está trabajando en la tecnología de paneles láser, y promete lanzar televisores con varios beneficios apreciables sobre el plasma, como el doble de gama de colores, un tercio de su consumo y un precio de hasta la mitad que el de un plasma o lcd similar. También es ideal igualmente para proyectores, e irá reemplazando a los tradicionales con lámpara UHP usados hoy en día.

Pizarras electrónicas

Una "pizarra digital" (pizarra electrónica), es un sistema tecnológico que consiste básicamente en un ordenador multimedia conectado a internet con un videoproyector que reproduce las imágenes sobre una pantalla situada en un lugar relevante del aula. Los principales elementos que se integran en la pizarra digital son:

- Un ordenador multimedia, con DVD, altavoces y micrófono.
- Una conexión de alta velocidad del ordenador a internet.
- Una conexión del ordenador a una antena de televisión.
- Un videoproyector, situado preferentemente en el techo, y accionado con un mando a distancia, de uso sencillo.
- Escáner y opcionalmente impresora.
- Una pequeña webcam, que permitirá realizar eventuales videoconferencias y proyectar o digitalizar fotografías, objetos y pequeñas secuencias (puede sustituir al retroproyector y al opascopio).
- Un magnetoscopio sencillo, que permitirá la utilización didáctica de vídeos y grabaciones de programas de televisión.

Su utilidad consiste en proyectar sobre una pantalla cualquier información procedente del ordenador, de internet o de otro dispositivo analógico o digital conectado al sistema, como antena de televisión, videoproyector, cámara de vídeo, etc. Así, profesores y alumnos tienen de forma permanente un sistema para visualizar y comentar de manera colectiva toda la información que puede proporcionar internet o la televisión y cualquier otra de que dispongan en cualquier formato: presentaciones multimedia y documentos digitalizados en disco (apuntes, trabajos de clase...), vídeos, documentos en papel (que pueden capturar con una simple "webcam"), etc.

Videoproyectores

Respecto a los videoproyectores, dispositivos muy habituales en las aulas, hay de cuatro tipos en base a la tecnología que usan:

Videoproyector LCD (matrices de cristal líquido) funciona y se utiliza de la misma manera que un proyector de diapositivas. Para proyectar colores lo más perfectos posible, los videoproyectores utilizan la tecnología Tri LCD. Las luces emitidas por una lámpara pasan por tres matrices denominados píxeles, una por cada color primario, antes de pasar por un bloque óptico. Esta envía la imagen a la pantalla. El píxel es el principal elemento de la imagen, cuanto más píxeles haya, más definición tendrá la imagen y más agradable será.

Videoproyector DLP. Una lámpara emite luz hacia unos microespejos. Estos son unos miles de cuadritos reflectores, que se orientan hacia la luz para reflejarla o bien en contra de la luz para bloquearla. La ventaja es importante, cuantos menos obstáculos haya entre la lámpara y la pantalla, menos pérdidas de luz y más contraste.

Videoproyector tritubo, el sistema es simple: tres tubos catódicos de alta luminosidad, acoplados con un sistema óptico, proyectan cada cual uno de las tres colores primarios (Rojo, Verde, Azul). Las imágenes que salen de cada tubo se sobreponen y reconstruyen la imagen sobre la pantalla. Es el mismo principio que el retroproyector.

Videoproyector LED, con esta tecnología se han logrado dispositivos de bolsillo. Se usan diodos LED en lugar de la lámpara habitual (por ejemplo de mercurio). Las ventajas son su menor tamaño y la inmediatez para el encendido y apagado. Este sistema puede durar hasta 20000 horas, mientras que las lámparas convencionales duran entre 1000 y 5000 horas. Por lo que respecta a inconvenientes, destaca la baja luminosidad, de tan sólo 100 lúmenes, lo cual hace que solo se puedan usar en oscuridad.

Impresoras

La información mostrada en los monitores es temporal, si queremos tener una copia permanente es preciso disponer de un sistema de impresión. Existen múltiples tecnologías de impresión, algunas obsoletas por lo que ya no se comercializan. Seguidamente se describen algunos tipos de impresoras de uso habitual:

Impresoras de impacto. Su característica fundamental es que originan la impresión mediante el impacto de una especie de martillo sobre una cinta entintada que se sitúa sobre el papel, proceso análogo al de las máquinas de escribir.

Hay de varios tipos, las llamadas de línea se usaban en los grandes ordenadores, generan cientos de líneas por minuto, pero son ruidosas y de mala calidad, no permitiendo la impresión de gráficos. Las matriciales están formadas por una matriz de agujas de forma que se puede seleccionar el patrón de agujas que impacta sobre la cinta entintada, también generan gráficos. Son ruidosas y de calidad baja, la ventaja es que permiten impresiones en papel de autocalco.

Impresoras sin impacto. Son las que más se usan en la actualidad, principalmente son de dos tecnologías, inyección de tinta y láser. Su principal ventaja es que son muy silenciosas al imprimir.

Memejet

A nivel de usuarios de ordenadores personales las más habituales son las de inyección de tinta. La tecnología consiste en un depósito con tintas de los colores fundamentales, cian, magenta y amarillo (habitualmente también incorporan uno negro, para evitar el generar dicho color por combinación de los otros) y un cabezal con toberas por las que mediante un sistema piezoeléctrico o análogo se hace salir la tinta, que impacta directamente sobre el papel. La calidad es buena, aunque en función del número de toberas y el gasto es asequible si se rellenan los cartuchos con tinta comprada a granel, si se usan originales es la ruina, especialmente en marcas como Lexmark y Hewlett Packard. La más reciente es la que fabrica Memjet, con un cabezal de 70000 inyectores estáticos MEMS, del ancho del papel a imprimir.

Impresora láser

Las impresoras láser se basan en el mismo principio de las fotocopiadoras, de hecho las modernas fotocopiadoras son análogas a las impresoras. Su fundamento es la creación de una imagen de la página a imprimir en una memoria, habitualmente de la impresora, posteriormente un haz láser genera en un tambor fotoconductor la imagen latente del contenido de la memoria y seguidamente el tóner (polvillo negro) se adhiere al tambor. Este rodillo se pasa al papel cargado electrostáticamente pasando el tóner desde el cilindro. El paso final es de fijación del tener, mediante el paso del papel entre dos rodillos de caucho calientes. Si son en color, se puede hacer en tres pasos o en uno sólo, pero siempre se requiere tóner de los colores fundamentales. La ventaja de estas impresoras es su rapidez y gran calidad, su desventaja es el precio del equipo y del tóner, aunque este se puede usar reciclado o comprarlo a granel.

Impresoras fotográficas. Se trata de unas impresoras pequeñas y muy especializadas, dedicadas a la impresión de fotografías. Son pequeños dispositivos que permiten lograr impresiones gráficas con calidad fotográfica, siempre que se use un papel especial. Hay dos tecnologías, la sublimación que consiste en el cambio de fase de unas barras de tinta y la de inyección de tinta, descrita previamente.

La principal desventaja de estos equipos es que tanto el papel como los consumibles son muy caros y suele salir más barato llevar las fotos tomadas con una cámara digital a que las impriman en los establecimientos habituales de fotografía analógica.

Equipos multifunción. Son conocidos como dispositivos todo en uno, pues agrupan la impresora con fotocopiadora, escáner y muchos también con telecopia (fax). Se comercializan de muy diversas prestaciones y precio, desde los más baratos, pero por ello malos, de inyección de tinta, hasta los más completos con impresora láser a color y alimentador automático de hojas. También existen 3D, tanto en el proceso de escaneado como el de impresión.

Impresoras 3D. Son máquinas capaces de realizar "impresiones" de diseños en 3D, creando piezas o maquetas volumétricas a partir de un diseño hecho por ordenador, o incluso a partir de un escáner tridimensional. Surgieron con la idea de convertir archivos CAD en prototipos reales. Las impresoras 3D existen desde hace unos cuantos años, pero no ha sido hasta hace unos meses cuando ha estallado al mundo de la impresión tridimensional. ¿Y por qué ahora? La respuesta es sencilla, el abaratamiento de las máquinas en el mercado, las cuales hace unos años no bajaban de las cinco cifras, y que sin embargo, en la actualidad podemos encontrarlas por menos de mil euros.

Este 2013 se presenta como el año de la consolidación de las impresoras 3D. En la era de internet, con las entregas en el mismo día y el ímpetu del comercio electrónico, no será sorprendente ver impresoras 3D por casa.

Automóvil, defensa, industria aeroespacial, medicina y construcción son los cincos mercados que ya están inmersos en el ámbito de la impresión 3D y ya se perciben sus efectos. El sector del automóvil ha sido el primero en adaptarse a esta novedosa tecnología. Para este sector, la impresión 3D ha supuesto una revolución en los procesos de producción de piezas necesarias para la puesta en marcha y avance del parque móvil actual. Incluso hay quienes ya se atreven incluso a probar la impresión 3D completa de un coche.

Impresora 3D

Incluso los conocidos robots de cocina, en el futuro serán reemplazados por impresoras de alimentos. Pablos Holman, un futurista e inventor que trabaja en el Laboratorio Intellectual Ventures en Bellevue, Washington. en su "visión" del futuro observa cómo impresoras 3D serán capaces de ofrecernos la dieta ideal para nuestro día a día, lo que incluiría verduras y carne, "imprimiéndolo" de una manera apetitosa. Avi Reichentall, de 3D Systems, ha logrado configurar sus impresoras 3D para que creen alimentos dulces, como pasteles y bizcochos. En su particular imaginación, ve estas impresoras al lado de las máquinas de café, con la misma tarea que estas, pero ofreciendo productos fabricados con azúcar. Actualmente están trabajando de manera activa para continuar haciendo crecer lo que ya ha creado, poniéndose en contacto con reposteros, confiteros y panaderos para conseguir mejorar lo que ya fabrican sus impresoras 3D.

En la actualidad hay principalmente dos métodos de impresión, la impresión por inyección y la deposición fundida. El primero consiste en la inyección de un tipo de pegamento sobre una base de polvo. La impresión se hace capa por capa, inyectando en cada una de ellas el pegamento necesario para solidificar el polvo y de esta forma obtener el objeto diseñado. Tan sólo es necesario retirar el polvo para obtener el objeto sólido.

El segundo método se basa en el vertido de finos hilos de plástico fundido capa por capa, que progresivamente irá conformando el objeto diseñado. Si bien este es el método más utilizado en la actualidad, nos encontramos con el inconveniente de que la terminación de los objetos es de carácter rugoso y no del todo uniforme, debido a la continua deposición y posterior solicitación del plástico, lo que impide que la pieza se funda por completo en una estructura única.

Existen otros métodos en desarrollo. El laser sintering consiste en la solidificación de una capa de resina en estado líquido. Dicha solidificación se produce por efecto de un haz de láser que dibuja la forma deseada, logrando crear objetos sólidos plenamente lisos y bien estructurados. El mayor inconveniente de este método es el coste de la resina líquida, el cual se encuentra alrededor de los 100 euros el litro, además de tener que ser conservado en frio y sin entrar en contacto con la luz solar. La deposición fundida mencionado previamente tiene un coste mucho menor, cercano a los 20 euros por bobina de plástico.

En el sitio COOKING IDEAS se indican 10 objetos sorprendentes logrados con impresoras 3D.

Impresoras 4D

Imagina un recubrimiento de automóvil que cambia su estructura para adaptarse a un ambiente húmedo o a una carretera cubierta de sal, para proteger mejor el coche de la corrosión. O pensemos en el uniforme de un soldado que podría alterar su camuflaje o proteger más eficazmente contra el gas venenoso o metralla al contacto.

Tres científicos, en EE.UU., integrarán su experiencia en manipular nano y micro materiales para producir, a través de impresión 3D, materiales que pueden modificar sus estructuras a través del tiempo en el nivel macroscópico. La impresión tridimensional, también conocida como fabricación aditiva, es el proceso previamente visto de crear un objeto en 3D.

"En lugar de construir un material estático o uno que simplemente cambia de forma, estamos proponiendo el desarrollo de la adaptación, compuestos biomiméticos que reprogramar su forma, propiedades o función de la demanda, en base a estímulos externos", explicó el investigador Balazs. "Mediante la integración de nuestra capacidad para imprimir en tres dimensiones materiales precisos, jerárquicamente estructurados, sintetizar componentes estímulo-respuesta, y predecir el comportamiento temporal del sistema, esperamos sentar las bases para el nuevo campo de la impresión en 4D".

Tarjetas de sonido

Sirven para digitalizar las ondas sonoras introducidas a través del micrófono, o convertir los archivos sonoros digitales en un formato analógico para que puedan ser reproducidos por altavoces.

Los sonidos que puede percibir el oído humano abarcan el rango de frecuencias de 20 a 20000 Hz. La tarjeta de sonido recorre estas ondas tomando muestras del tipo de onda (de su frecuencia), esta operación se realiza con valores variables de muestreo, desde 8000 hasta 44100 Hz, a mayor frecuencia de muestreo mayor será la calidad de la grabación. Esta información se guarda en 8 bits (28 = 256 niveles de sonido) o en 16 bits (216 = 65536 niveles de sonido). Y en un canal o mono o dos canales conocido como estéreo. La calidad telefonía corresponde a 11025 Hz, 8 bits y mono. La calidad de la radio a 22050 Hz, 8 bits y mono, ocupando el archivo el doble que el primero. Y la calidad del CD a 44100 Hz, 16 bits y estéreo, ocupando el archivo 16 veces más que el primero. El proceso de reproducción es análogo pero en sentido contrario.

Muchas tarjetas de sonido poseen capacidades MIDI, esto significa que en un circuito integrado de la tarjeta, denominado sintetizador, se encuentran almacenadas las características de diferentes instrumentos musicales, y la grabación o reproducción de un sonido se hace en referencia a éstos y las notas musicales correspondientes.