Периферийные устройства персонального компьютера. Современные устройства ввода информации

2.5. Периферийные устройства персонального компьютера. Современные устройства ввода информации

Периферийные устройства – подключаемые к ПК через соответствующие интерфейсы (контроллеры) и порты для выполнения специфических задач. Пример ПУ ввода: сканер, цифровой фотоаппарат, видеокамера; вывода: принтер, графопостроитель, планшет, плоттер, дигитайзер, проектор, программатор и т. д.

Устройства ввода.

Предназначены для ввода информации в компьютер. К устройствам ввода относятся клавиатуры, мыши, сканеры, видеовводные устройства, микрофоны, а так же другие диалоговые устройства.

Клавиатура (Keyboard) - устройство, содержащее комплект расположенных в определенном порядке клавиш, нажатие на которые обеспечивает ввод в компьютер символов или команд. Клавиатура может быть создана путем изображения на экране.

Расположение клавишей на клавиатуре соответствует принятым стандартам, определяет используемые ключи и генерируемые коды.

Клавиатура - основное устройство ввода. Однако уже достаточно давно и эффективно ведутся работы по созданию надежной и недорогой системы распознавания человеческой речи.

Клавиатура с пластмассовыми штырями. Для изготовления таких клавиатур используется пластмасса и резина. Нажатие клавиши на такой клавиатуре часто вызывает ощущение исключительной мягкости. Если не смотреть на экран, то неизвестно, нажата клавиша или нет. Другой недостаток этих клавиатур - вибрация, которая вызывает эффект многократного размыкания контакта клавиши, если она нажимается неправильно. Таким образом, легко может получиться так, что при нажатии клавиши соответствующий символ отображается на экране несколько раз. Для устройства, на котором печатают «вслепую» или с высокой скоростью, это крайне нежелательный побочный эффект.

Клавиатура со щелчком. Описанные выше явления отсутствуют в клавиатуре со щелчком. При нажатии клавиши на такой клавиатуре механическое сопротивление клавиши тем больше, чем глубже она нажимается. Для преодоления этого сопротивления нужно затратить определенную силу, после чего клавиша идет очень легко. Таким образом обеспечивается однозначный контакт.

Нажатие и отпускание клавиши сопровождается щелчком, отсюда и название. Клавиатуры со щелчком предпочтительнее клавиатур без щелчка, потому что в этом случае можно быть уверенным в обеспечении относительно "чистого" нажатия на клавишу.

Для подключения клавиатуры используется кабель длиной около 1м., имеющий 5-ти конткактный DIN-разъем или 6-ти контактный Mini-DIN (PS/2) , а также через USB порт.

Имеются также такие модели, как беспроводная слим-клавиатура, мультимедийная клавиатура (с 9 клавишами навигации по Интернет), эргономичная клавиатура и др.

Клавиатура является одним из важнейших устройств, определяющим условия комфортабельной работы на РС. Главным элементом в клавиатуре являются клавиши. При покупке клавиатуры следует тщательно опробовать их работу, чтобы определить, удовлетворяет ли "механика" клавиатуры вашим индивидуальным требованиям. Практически неважно, какие материалы используются для корпуса клавиатуры и клавиш. Это может быть как пластмасса, так и металл. Цвет и другие аспекты с функциональной точки зрения не так важны, как используемая механика клавиатуры.

Тенденция последних нескольких лет - избавление компьютеров от проводов. Современные технологии позволяют почти полностью отказаться от традиционного обилия кабелей, которые окружают любой персональный компьютер. Пока еще не получили широкого распространения Wi-Fi (беспроводные технологии ПК), но беспроводные клавиатуры и мыши позволить себе может буквально каждый. На рис. 2.2 представлены наиболее популярные модели на рынке беспроводных клавиатур и мышей.

Мышь (Mouse) – манипулятор, или устройство управления курсором на экране дисплея.

Мышь представляет собой небольшую коробочку с несколькими кнопками, легко умещающуюся в ладони. Обычно выпускаются мыши с двумя-тремя кнопками, но специальные модели имеют больше трех кнопок (например, Internet mouse). Также мыши бывают с колесом прокрутки (Scroll). Вместе с проводом для подключения к компьютеру это устройство действительно напоминает мышь с хвостом. Некоторые прикладные программы рассчитаны только на работу с мышью, но допускают замену мыши командами, вводимыми с клавиатуры.

Рис. 2.2. Современные модели беспроводных устройств ввода (клавиатуры, мыши)

Для оптимального функционирования мышь должна передвигаться по плоской поверхности - обычно применяются специальные коврики (Mouse pad).

Коврики также различаются, материалом, из которого они изготовлены, размером, эргономичностью (см. рис. 2.3).

Оптико-механическая мышь. Несмотря на название, это самая обычная мышь. Движения, содержащегося внутри, металлического шарика покрытого резиной, регистрируются двумя пластмассовыми валиками, расположенными под прямым углом друг к другу (ось X и Y). Эти валики на конце имеют диск с растровыми отверстиями (подобие колеса со спицами). При перемещении мыши по коврику шарик приводит в движение соприкасающиеся с ним валики с дисками. Каждый диск расположен между источником света и фоточувствительным элементом, которые по порядку освещения и определяют направление и скорость движения мыши.

Рис. 2.3. Современные модели ковриков (поверхностей для передвижения мыши)

Оптическая мышь. Оптическая мышь работает по принципам, схожим с работой оптико-механической мыши, только перемещение мыши регистрируется не механическими валиками. Оптическая мышь посылает луч на специальный коврик. Этот луч после отражения от коврика поступает в мышь и анализируется электроникой, которая в зависимости от типа полученного сигнала определяет направление движения мыши, основываясь либо на углах падения света, либо на специальной подсветке. Преимущество такой мыши - достоверность и надежность. Уменьшение количества механических узлов приводит к увеличению ее срока службы.

Инфракрасные мыши. Крестными отцами инфракрасной мыши стали телевизоры, видеомагнитофоны и т. п. с дистанционным управлением. Рядом или на компьютере установленприемник инфракрасного излучения, который кабелем соединяется с РС. Движение мыши регистрируется при помощи уже известной механики и преобразуется в инфракрасный сигнал, который затем передается на приемник. Преимущество свободного передвижения несколько снижается имеющимся при этом недостатком. Для безупречной передачи инфракрасного сигнала всегда должен быть установлен «зрительный» контакт между приемником и передатчиком. Нельзя загораживать излучатель такой мыши книгами, теплопоглощающими или другими материалами, так как при малой мощности сигнала мышь будет не в состоянии передать сигнал на РС. Инфракрасные мыши оборудуются аккумулятором или обычной батарейкой.

Радиомышь. Более интересной альтернативой является передача информации от мыши посредством радиосигнала. При этом необходимость в зрительном контакте между приемником и передатчиком отпадает. Работа таких мышей может быть нарушена внешними помехами.

Трекбол. По принципу действия трекбол (Track ball) лучше всего сравнить с мышкой, которая лежит на столе “брюшком” вверх.

Существует два основных способа подключения мышей (проводных): через последовательный порт - 9-ти контактный Sub-D-разъем и через 6-ти контактный разъем PS/2, а также через USB порт.

Также существуют беспроводные мыши, как правило, оптические модели.

На рис. 2.4 представлены наиболее популярные модели на рынке мышей.

Рис. 2.4. Современные модели мышей

Интересны также модели таких игровых устройств ввода, как джойстики, рули и геймпады (см. рис. 2.5).

Рис. 2.5. Современные модели игровых устройств ввода: джойстики, руль, геймпады

Сканеры.

Сканер - оптическое знакосчитывающее устройство (Scanner - Optical character recognition (OCR)). Это устройство для ввода в компьютер графических изображений. Сканер создает оцифрованное изображение документа и помещает его в память компьютера.

Сканер позволяет вводить в компьютер в графическом виде текст, рисунки, слайды, фотографии и др.

Различают:

- ручные сканеры, которые прокатывают по поверхности документа рукой;

- планшетные сканеры.

Планшетные, или настольные сканеры они обрабатывают весь лист целиком, причем лист кладется внутрь сканера, либо вставляется в специальный механизм подачи, “проходит” через сканер и выходит с другой стороны.

В зависимости от типа сканеры могут выдавать черно-белые или цветные изображения. Сканеры отличаются друг от друга разрешающей способностью, количеством воспринимаемых цветов или оттенков серого цвета. При систематическом использовании необходим настольный сканер, хотя он и дороже.

Технология считывания данных в устройствах оцифровывания изображений реализуется на основе использования светочувствительных датчиков. Эти датчики преобразовывают интенсивность падающего на них отраженного света в пропорциональный ей электрический заряд. Также используется принцип усиления, отраженного от оригинала, ксенонового или вольфрамо-галогенного света. Этот свет, попадая на катод, выбивает из него электроны, которые вызывают вторичную электронную эмиссию на пластинах динодов. Напряжение, пропорциональное освещенности катода, снимается с анода и преобразуется в цифровой код.

Характеристики сканеров:

- Оптическое разрешение (Optical resolution) сканера измеряется в пикселах на дюйм (ppi - pixels per inch). Следует помнить, что часто используемый для описания оптического разрешения сканера термин dpi с технической точки зрения характеризует выходное разрешение сканированного изображения в зависимости от выбранного режима печати.

- Область сканирования (Scanning area) определяет размер самого большого оригинала, который может быть сканирован устройством

- Разрядность битового представления (Bit length representation) в качестве показателя степени 2 определяет максимальное число цветов или градаций серого, которые может воспринимать сканер. Для определения данного параметра цветных сканеров также используется термин глубина цвета (Color depth)

- Скорость сканирования (Scanning speed) — показатель быстродействия сканера, означает время, затрачиваемое на обработку одной строки оригинального изображения. Измеряется в миллисекундах (мс). На практике под скоростью сканирования понимают количество страниц черно-белого оригинала, сканируемых в минуту с максимальным оптическим разрешением

- Интерфейс (Interface) в описании сканера следует понимать варианты аппаратного подключения устройства к компьютеру

Для связи с РС сканеры могут использовать специальную 8- или 16-разрядную интерфейсную плату, вставляемую в соответствующий слот расширения.

В настоящее время широко используются стандартные интерфейсы, применяемые в IBM PC-совместимых компьютерах (последовательный и параллельный порты, а также интерфейс SCSI). В случае использования стандартного интерфейса, как правило, проблем с распределением системных ресурсов не возникает.

Назначение: ввод в компьютер изображений с возможность дальнейшего распознавания для текстов (OSR) и преобразования для рисунков и фотографий.

Принцип работы: оптическая система, подобная фотоаппарату, выполняет снимок изображения или текста на бумаге. Затем оно преобразуется в поток цифровых сигналов и через интерфейс сканера передается в ПК, где может быть сохранен как графика (рисунок, фото) или, если это печатный текст, распознан с помощью специального ПО (например, программа Fine Reader). В дальнейшем с полученным текстовым файлом можно производить те же действия, что и с обычным, напечатанным.

Сканеры выпускаются для цветных и черно-белых изображений, для слайдов, бывают ручные, стационарные и барабанные. Сканеры различаются также разрешающей способностью (например, 600х600, 1200х1200 dpi – dot per inch).

36-битный цвет для более точного воспроизведения более чем 68.7 миллионов цветов.

«С ростом разрядности битового представления увеличивается и количество деталей изображения, которые может вводить сканирующее устройство, по крайней мере, теоретически. 24-битный "истинный" цвет формата RGB стал стандартом для сканирования и редактирования изображений частично потому, что магическое число 256 соответствует максимальному числу градаций яркости на цветовой канал, который может воспроизводить PostScript, - цифровой издательский стандарт для печати. Однако при сравнении сканирующих устройств оказывается, что не все биты равноценны. В инструментах с ПЗС-датчиками верхние два бита теоретической глубины цвета обычно являются "шумовыми" и не несут точной информации о цвете. Таким образом, первые шесть бит (64 цвета на канал, или 262144 цветов) надежны, но последние 198 цветов на канал - все менее и менее содержательны. Наиболее очевидное следствие "шумовых" битов - то, что в изображениях, оцифрованных с помощью сравнительно простых инструментов с ПЗС-датчиками, часто наблюдаются недостаточно непрерывные, гладкие переходы между смежными градациями яркости, не соответствующие номинальной разрядности битового представления. Изготовители сканеров и цифровых камер придумали несколько способов решения этой проблемы, например устройства, обладающие большей разрядностью битового представления на канал (10, 12, 14 или даже 16). При этом шумовые биты можно сдвинуть достаточно далеко, и в конечном оцифрованном изображении остаются 256 (или более) чистых тонов на канал цвета.

Изготовители сканеров иногда измеряют глубину цвета двумя способами. Аналоговая глубина цвета указывает, сколько исходных градаций яркости могут считывать ПЗС с учетом шума и всех прочих факторов; для всех планшетных сканеров промежуточного и высокого класса приводится разрядная глубина 30-36 (10-12 бит на канал цвета). Подобная повышенная аналоговая разрядная глубина гарантирует, что, по крайней мере, 8 из битов в сохраненном файле изображения будут точными, что приводит к понятию разрядности представления цвета после обработки - числу битов, остающихся после выборки аналогового напряжения АЦП. Стандарт глубины цвета среди популярных пакетов графических редакторов - 24 бита (8 на канал), но Adobe Photoshop поддерживает ограниченное использование цветовой информации с большей глубиной, и некоторые изощренные пакеты поддерживают полноценное использование многоразрядного цвета». Из книги Сибил и Эмиль Айриг "Сканирование - профессиональный подход".

Примеры современных моделей планшетных сканеров см. на рис. 2.6.

Рис. 2.6. Планшетные сканеры

Дигитайзер, или цифрователь (Digitizer) - устройство для преобразования готовых (бумажных) изображений в цифровую форму (оцифровки чертежей и рисунков). Дигитайзер состоит из:

- планшета, к которому крепится изображение;

- пера, с помощью которого указывается позиция на планшете.

При перемещении пера по планшету в памяти компьютера фиксируются координаты пера в последовательных точках.

Сейчас используются графические планшеты. К графическим планшетам изображение не крепится, а производится непосредственный ввод. Графический планшет является рабочей («письменной») поверхностью, также имеет многочисленные функции, позволяющие непосредственно управлять соответствующими программами. В качестве средства ввода информации служат или световое перо или (чаще) круговой курсор, с помощью которого выполняется позиционирование.

Первоначально дигитайзер был разработан только для приложений САПР (систем автоматического конструирования) для ввода чертежей в компьютер, потому что в этом случае необходимо определять и задавать точное значение координат большого количества точек. Это функциональное требование при использовании обычных устройств ввода (таких, как клавиатура) затруднительно, а при использовании мыши может быть выполнено неточно. В то время как мышь может интерпретировать только относительные координаты, планшет способен точно определять и обрабатывать абсолютные координаты. Сегодня планшеты с беспроводными и чувствительными к нажатию перьями способны заменить целый набор кистей, красок и карандашей. Графические планшеты - это самое естественное орудие труда людей, занятых в сфере рекламного и графического дизайна или работающих с CAD- и 3D-приложениями.

Для ознакомления с этим классом устройств проанализируем возможности графического планшета Volito фирмы WACOM (рис. 2.7). Ее изделия стали “индустриальным стандартом”.

Рис. 2.7. Графический планшет Volito, вес ручки 10 г.

Планшет способен «видеть» перо на расстоянии до 5 миллиметров. Это значит, что перемещать курсор, нажимать на кнопки - всё это можно делать прямо в воздухе, не касаясь планшета.

Эту способность планшета можно оценить, занимаясь, например, вёрсткой. Представьте себе: чтобы перетащить на другое место страницы текстовый блок, надо указать на него пером, переместить его по воздуху (не нажимая никаких кнопок) и опустить на нужную точку.

Кстати, поскольку перо очень лёгкое, оно спокойно может лежать между пальцами и при этом не мешать набору текста.

В непосредственном же контакте с поверхностью планшета перо обретает чувствительность к нажатию (256 уровней или градаций) и наклону относительно плоскости планшета (однако это верно только для более дорогих моделей планшетов типа WACOM ArtZ).

Как уже отмечено, в работе, по сравнению с обычной мышкой, у графического планшета есть одно существенное преимущество - абсолютное позиционирование. То есть, указав на экране точку, вы мгновенно разместите курсор именно в ней (см. рис. 2.8).

Это позволяет ускорять работу с любыми программами, а тем, кто использует компьютер и для заполнения досуга, открывает новые возможности, например, в стратегических играх. Кроме того, возможность точного позиционирования, очевидно, определяет востребованность планшета в программном обеспечении для различных наукоемких областей деятельности: медицины, схемотехнического проектирования и многих других. Таким образом, можно сделать вывод, что первоначальное предназначение планшета для художников-профессионалов прогрессирующее человеческое общество дополняет новыми направлениями использования.

Рис. 2.8. Световое перо планшета

Планшетом можно также управлять с помощью специальной мыши - для тех, кто еще не освоил перо или для консервативных пользователей, которые не могут обойтись без мыши. Мышь поставляется вместе с планшетом и также не нуждается ни в кабелях, ни в батареях.

Графический планшет может иметь различные размеры, для профессиональной деятельности - форматы А2 или АЗ, для более простых работ - меньшие размеры.