Введение

Компьютерная программа, которая затемняет экран или заполняет его движущимися изображениями – это компьютерное программное обеспечение.

Заставка (или скринсейвер) – это компьютерная программа, которая затемняет экран или заполняет его движущимися изображениями или узорами, когда компьютер находится в режиме бездействия в течение заданного времени. Изначально заставки создавались для предотвращения выгорания люминофора на ЭЛТ- и плазменных мониторах (отсюда и название). Хотя большинство современных мониторов не подвержены этой проблеме (за исключением технологии OLED, где отдельные пиксели уязвимы к выгоранию), программы-заставки по-прежнему используются и для других целей. Заставки часто настраиваются для обеспечения базового уровня безопасности, требуя пароль для повторного доступа к устройству. Некоторые программы-заставки также используют неиспользуемые ресурсы компьютера для выполнения полезной работы, например, для обработки данных в рамках проектов распределённых вычислений. Помимо компьютеров, современные телевизионные операционные системы, медиаплееры и другие цифровые развлекательные системы могут включать в себя опциональные заставки.

Защита экрана

До появления ЖК-экранов большинство компьютерных экранов были основаны на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ). Когда одно и то же изображение отображается на экране ЭЛТ в течение длительного времени, свойства облучаемых участков фосфорного покрытия на внутренней стороне экрана постепенно и необратимо изменяются, что в конечном итоге приводит к появлению на экране затемненного отпечатка или "призрачного" изображения, известного как выгорание экрана. Электронно-лучевые телевизоры, осциллографы и другие устройства, использующие ЭЛТ, подвержены выгоранию фосфора, как и, в некоторой степени, плазменные дисплеи. Программы-заставки были разработаны для предотвращения этих эффектов путем автоматического изменения изображений на экране во время бездействия пользователя. Для ЭЛТ, используемых в общественных местах, таких как банкоматы и терминалы продажи железнодорожных билетов, риск выгорания особенно высок, поскольку отображается экран ожидания, когда устройство не используется. Старые устройства, разработанные без учета проблемы выгорания, часто демонстрируют признаки повреждения экрана, с видимыми даже при смене изображения надписями или элементами, такими как "Пожалуйста, вставьте карту" (в случае банкоматов), во время работы устройства. Отключение экрана невозможно, так как это создаст впечатление, что устройство не работает. В таких случаях выгорание можно предотвратить, периодически сдвигая положение элементов дисплея или регулярно чередуя несколько различных изображений. Более поздние ЭЛТ были гораздо менее подвержены выгоранию, чем старые модели, благодаря усовершенствованию фосфорных покрытий и тому, что современные компьютерные изображения обычно имеют меньший контраст, чем яркий зеленый или белый текст и графика на черном фоне ранних устройств. ЖК-мониторы, включая дисплеи, используемые в ноутбуках, не подвержены выгоранию, поскольку изображение не создается непосредственно с помощью фосфоров (хотя они могут страдать от менее выраженной и обычно нестойкой формы остаточного изображения).

Современное использование

Хотя современные экраны не подвержены описанным выше проблемам, заставки все еще используются. В основном они служат для декоративных или развлекательных целей, либо для защиты паролем. Обычно они содержат движущиеся изображения или узоры, а иногда и звуковые эффекты. Поскольку заставки обычно активируются, когда пользователь отходит от компьютера, многие из них можно настроить на запрос пароля перед тем, как разрешить возобновить работу. Это простая мера безопасности, предотвращающая доступ к компьютеру посторонним лицам в отсутствие пользователя. Некоторые заставки запускают полезные фоновые задачи, такие как проверка на вирусы или приложения для распределенных вычислений (например, проект SETI@home). Это позволяет приложениям использовать ресурсы компьютера только в периоды его простоя. Эффект панорамирования и масштабирования в стиле Кен Бернса иногда применяется для придания изображению динамичности.

История

За несколько десятилетий до изобретения первых компьютеров, использующих эту технологию, Роберт А. Хайнлайн привел пример того, как они могут быть использованы в его романе «Чужой в странной земле» (1961): напротив его кресла находился стереовизионный резервуар, замаскированный под аквариум; он включил его, и гуппи и тетры уступили место лицу известного Винчелла Августа Гривса. Первый скринсейвер предположительно был написан для оригинального IBM PC Джоном Соча, наиболее известным как создатель Norton Commander; он также и придумал термин «скринсейвер». Скринсейвер, названный scrnsave, был опубликован в декабрьском выпуске журнала Softalk в 1983 году. Он просто затемнял экран после трех минут бездействия (интервал, который можно было изменить, перекомпилировав программу). К 1983 году представитель Zenith Data Systems включил «скринсейвер» в число функций нового компьютерного терминала Z 29, сообщив InfoWorld, что он «затемняет дисплей после 15 минут бездействия, предотвращая выгорание символов». Первый скринсейвер, позволявший пользователям изменять время активации, был выпущен на Apple Lisa в 1983 году. Экраны Atari 400 и 800 также меняли цвета случайным образом, если они оставались неактивными около 8 минут. Обычные пользователи не имели над этим контроля, хотя программы могли это делать. Эти компьютеры, выпущенные в 1979 году, технически являются более ранними «скринсейверами». До этих компьютеров игры для игровой консоли Atari VCS/2600 1977 года, такие как Combat и Breakout, использовали смену цветов для предотвращения выгорания игровых изображений на телевизорах 1970-х годов. Кроме того, первая модель калькулятора TI 30 1976 года имела скринсейвер, который состоял из бегущей по дисплею десятичной точки после 30 секунд бездействия. Это в основном использовалось для экономии заряда батареи, поскольку светодиодный дисплей TI 30 потреблял больше энергии, чем более поздние ЖК-дисплеи. Это примеры скринсейверов, встроенных в ROM или прошивку компьютера. Android 4.2 представил «daydreams» – скринсейверы, которые активируются, когда устройство подключено к док-станции или заряжается. В 2015 году скринсейвер «Event listeners» ван ден Дорпеля стал первым произведением искусства, приобретенным музеем (Музей прикладного искусства, Вена) за криптовалюту биткоин. Современные графические технологии, такие как 3D-компьютерная графика, позволили создать широкий спектр скринсейверов. Скринсейверы с реалистичными 3D-окружениями могут быть запрограммированы и запущены на современных компьютерах.

Основная архитектура

Защитные экраны обычно разрабатываются и программируются с использованием различных языков программирования, а также графических интерфейсов. Как правило, авторы заставок используют языки программирования C или C++, а также графический интерфейс устройства (GDI), такие как OpenGL ("Открытая графическая библиотека", работающая на многих, если не на большинстве, платформ, способных к 3D-рендерингу), или альтернативы, такие как Microsoft DirectX (который ограничен платформами Microsoft, в основном Microsoft Windows и Microsoft Xbox), для создания своих конечных продуктов. Некоторые заставки для OS X создаются и разрабатываются с использованием Quartz Composer. Заставка экрана косвенно взаимодействует с операционной системой, в результате чего на физический экран дисплея накладываются одна или несколько графических "сцен". Заставка экрана обычно завершает работу после получения сообщения от операционной системы о нажатии клавиши или перемещении мыши.

Microsoft Windows

Если система обнаруживает бездействие, продолжающееся дольше времени, указанного в панели управления, проверьте, является ли активная программа простой программой (а не другой заставкой), отправив сообщение "WM SYSCOMMAND" с аргументом "SC SCREENSAVE". Если программа в ответ вызывает стандартную системную функцию (DefWindowProc), запускается заставка экрана, определенная в настройках панели управления. Защита экрана Windows – это обычный исполняемый файл (PE) с расширением .scr. Это позволяет злоумышленникам добавлять ".scr" к имени любого исполняемого файла Win32, тем самым повышая вероятность его случайного запуска пользователями Microsoft Windows. Кроме того, эта программа должна поддерживать следующие параметры командной строки:

Без параметров – отображает диалоговое окно "Настройки" или не выполняет никаких действий. ScreenSaver.scr /s
Запускает заставку. ScreenSaver.scr /p или /l <HWND>
Отображает предварительный просмотр заставки в дочернем окне. <HWND> (представленный в виде беззнакового десятичного числа) – это идентификатор (дескриптор) окна, в котором должен отображаться предварительный просмотр. ScreenSaver.scr /c
Отображает диалоговое окно "Настройки" модально относительно активного окна. ScreenSaver.scr /a <HWND>
Изменяет пароль модально относительно окна <HWND>. Защиты экрана Windows 95 должны поддерживать эту функцию.

macOS

В macOS заставки экрана представляют собой обычные пакеты приложений macOS с расширением .saver. Внутри заставка должна определять класс, являющийся подклассом ScreenSaverView. Этот новый класс необходимо указать как NSPrincipalClass в проекте Xcode, чтобы при запуске заставки системой создавался экземпляр этого класса.

Atari

Как один из первых скринсейверов появился на 8-битных компьютерах Atari, вызывая систематическое изменение цветов при бездействии компьютера в течение нескольких минут (продолжительность зависела от модели), и хранился в системном ПЗУ компьютера.

Рассмотрение

Мониторы, использующие заставки, потребляют столько же энергии, как и при нормальной работе, что может варьироваться от нескольких ватт для небольших ЖК-мониторов до нескольких сотен для больших плазменных дисплеев. Большинство современных компьютеров можно настроить на перевод монитора в режим пониженного энергопотребления, полностью отключая экран. Режим энергосбережения для мониторов обычно входит в параметры управления питанием, поддерживаемые большинством современных операционных систем, хотя он также должен поддерживаться аппаратным обеспечением компьютера и самим монитором. Использование заставки на экране с плоской панелью или ЖК-экраном, не отключая экран, на самом деле может сократить срок службы дисплея, поскольку флуоресцентная подсветка остается включенной и изнашивается быстрее, чем при частом включении и выключении экрана. Со временем флуоресцентные лампы тускнеют, и их замена может быть дорогостоящей или сложной. Типичный ЖК-экран теряет около 50% своей яркости в течение нормального срока службы. В большинстве случаев лампа является неотъемлемой частью ЖК-дисплея, и требуется замена всего модуля. Это не относится к дисплеям с LED-подсветкой. Таким образом, термин "заставка" сейчас несколько устарел – лучший способ защитить экран и сэкономить электроэнергию, потребляемую монитором, – это просто настроить компьютер на автоматическое выключение монитора. Заставки, отображающие сложную 3D-графику, могут даже увеличить общее энергопотребление.

Развлечения

After Dark была одной из первых заставок для платформы Macintosh, а затем и для ПК/Windows, в которой широко использовались причудливые изображения, такие как "летающие тостеры". Вероятно, в ответ на рабочую обстановку, в которой их часто смотрят, многие заставки продолжают эту традицию игривости, заполняя неактивный экран животными или рыбами, играми и визуальными представлениями математических уравнений (с помощью фракталов, преобразований Фурье или других средств), как, например, в заставке Electric Sheep. По крайней мере, одна заставка, Johnny Castaway, рассказывала юмористическую анимированную историю на протяжении многих месяцев. Способность заставок отвлекать и развлекать используется в рекламных целях, особенно для создания ажиотажа вокруг "событийных" продуктов, таких как полнометражные фильмы. Заставка также является творческой площадкой для программистов. Заставка XScreenSaver, основанная на Unix, собирает визуальные эффекты других заставок Unix, которые в традиции жаргона американских ученых-компьютерщиков называются "хаками отображения". Она также собирает формы компьютерной графики, называемые демо-эффектами, которые изначально создавались демо-сценой.

Microsoft Windows

На старых версиях Microsoft Windows встроенный формат заставки экрана мог при запуске приводить к установке вируса (поскольку заставка экрана была обычным приложением с другим расширением). При открытии любого файла с расширением ".scr", например, из вложения электронной почты, Windows автоматически запускал файл .scr (заставку экрана), что могло позволить вирусу или вредоносному ПО установить себя. Современные версии Windows могут считывать теги, оставленные приложениями, такими как Internet Explorer, и проверять издателя файла, запрашивая подтверждение у пользователя. 5 августа 2006 года BBC сообщила, что запросы "бесплатные заставки" и "заставки" были первыми и третьими по популярности поисковыми запросами, приводящими к ссылкам на вредоносное ПО, вторым был BearShare. Запуск исполняемого файла заставки "пузырьки" через командную строку `bubbles.scr /p65552` позволяет использовать её в качестве обоев рабочего стола, при этом пузырьки будут меньше и их количество на экране увеличится. Остановить заставку можно только через Диспетчер задач.