Устройства ввода информации в персональный компьютер. Разновидности устройств ввода

Тема: "Устройства ввода информации в персональный компьютер. Разновидности устройств ввода"

   Введение…………………………………………………………………………..3

  1. Принципы ввода информации с бумажных носителей……………….….....4
  2. Дигитайзер……………………………………………………….……….……4
  3. Саундбластер и видеобластер……………………………………….….…….6
  4. Мышка и другие манипуляторы…………………………………….…..……7
  5. Цифровые фотоаппараты…………………………………….………….…….8

    5.1 Разрешающая  способность матрицы……………………………….……..9

        5.2 Вид и емкость носителя………………………………………………..…10

        5.3 Число кадров, помещающихся в фотоаппарате…………………………11

        5.4 Метод передачи данных на  компьютер………………………………….11

    6. MIDI-клавиатуры…….………………………………………………....….….13

    1. Средства управления…….………………………………………………...13

7. Клавиатура………………………….……………………………….…...……14

    1. Специальные клавиши клавиатуры…………….………………………..16

8. Сканеры…………………………………………………………….….…...….17

    8.1 Оригиналы изображений…………………………………………...……17

    8.2 Механизм  движения……………………………………………………...18

    8.3 Виды……………………………………………………………...……….18

    8.4 Считывание изображения………………………………………………..20

    8.5 Аппаратные интерфейсы сканеров…………………...…………………23

    8.6 Программные интерфейсы и TWAIN…………………..……………….24

    8.7 Качество изображения………………………………………………...…24

    8.8 Интеллектуальность сканера……………………………………….……25

    8.9 Цветовые искажения сканеров…………………………………………..25

   Заключение……………………………………………………………………...26

   Список  литературы……………………………………………………………..27

   Приложения……………………………………………………………………28 
ВВЕДЕНИЕ

     Выпуск компьютеров IBM PC был начат  в 1981 году, и они быстро завоевали  огромную популярность у пользователей. IBM PC и совместимые с ними компьютеры составляют теперь большую часть парка профессиональных ПЭВМ в мире.  В настоящее время программное обеспечение, разработанное для IBM PC,  охватывает практически все сферы человеческой деятельности.

    Персональный компьютер включает  в себя следующие устройства:  процессор, выполняющий управление компьютером, вычисления и т.д.; клавиатуру, позволяющую  вводить символьную информацию в компьютер;  монитор (или дисплей) для изображения текстовой  и  графической  информации; накопители (или дисководы) для гибких магнитных дисков, используемые для чтения и записи информации на гибкие магнитные диски (дискеты); накопитель на  жестком магнитном диске,  предназначенном для чтения и записи информации на несъемный жесткий магнитный диск (винчестер).

Кроме  того к компьютеру могут подключаться принтер - для вывод на печать текстовой и графической информации;  мышь - устройство, облегчающее ввод информации в компьютер, и другие манипулирующие устройства.

    Процессор персонального компьютера  содержит  порты ввода-вывода, через  которые  процессор обменивается данными с внешними устройствами ввода-вывода. Имеются специальные порты,  через которые происходит обмен данными с внутренними устройствами компьютера, и порты общего назначения, к которым могут присоединяться различные дополнительные  устройства (принтер,  мышь,  сканер и другие).  Порты общего назначения бывают двух видов: параллельные (обозначаемые LPT1-LPT4) асинхронные последовательные (обозначаемые COM1-COM3). Параллельные порты выполняют ввод и вывод с большей скоростью,  чем асинхронные последовательные, но требуют большего числа проводов для обмена данными. К устройствам ввода информации относятся следующие устройства: клавиатура, сканер (skanner),  графический планшет (digitizer), средство речевого ввода, мышь,  шар, джойстик (joystic), световое перо (light pen) и т.д. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1.Принципы  ввода информации  с бумажных носителей.

      Ввод графической информации в ЭВМ для АСУ производится в три этапа. На первом этапе определяются координаты графических элементов,  на втором - координаты преобразуются в цифровой код, на третьем - они записываются в  память  ЭВМ  и передаются для обработки в арифметическое устройство ( АУ ).

     Определение координат графических элементов можно производить автоматическим и полуавтоматическим способами.  Преобразование координат графических элементов  в цифровой код осуществляется несколькими методами:

     - в  память ЭВМ записываются  значения текущих координат всех элементов;

     - графическая информация представляется  в аналитическом виде;

     - исходные данные описываются  на специальном графическом языке.

     Все перечисленные методы и  способы преобразования и представления  в ЭВМ графической информации  определяют  требования,  предъявляемые  к техническим средствам преобразования информации для ЭВМ в АСУ.

      Устройство ввода графической информации ( УВГИ ) -  это устройство, преобразующее графические данные в машинные коды.

     Любую графическую информацию можно рассматривать как набор  оптических неоднородностей,  отличающихся по яркости и цвету.  Таким образом, любое УВГИ решает следующие задачи:

     1. дискретизация изображения на  элементы;

     2. преобразование оптической информации  в электрический  аналоговый сигнал;

     3. преобразование аналогового сигнала  в цифровой код.

     Количество дискретных  элементов   определяется заданной точностью  представления графической информации. Объемом информации о графическом  изображении определяется быстродействие УВГИ.

     По методам дискретизации различают  УВГИ автоматического и полуавтоматического  типов. К автоматическим УВГИ  относятся матричные, сканирующие  и следящие устройства;  к полуавтоматическим  -  телевизионные, акустические, оптические, электрические и электромеханические устройства. 

     2. Дигитайзер.

      Дигитайзер -  это еще одно устройство ввода графической информации, имеющее пока сравнительно узкое применение для некоторых специальных целей.  Свое название дигитайзеры получили от английского digit - цифра.  То есть по-русски их можно назвать просто "оцифровыватели".

Впрочем, есть  и более благозвучное название - англо-цифровые преобразователи.

     Обычно дигитайзеры  выполняются   в  виде планшета.  Поэтому  такие устройства часто называют  графическими планшетами.  Применяется  такой дигитайзер для поточечного координатного ввода графических изображений в системах автоматического проектирования,  в компьютерной  графике  и анимации. Надо  отметить,  что  это  далеко не самый быстрый и удобный способ построения рисунков и чертежей,  особенно в случае сложной геометрии. Но  зато графический планшет обеспечивает наиболее точный ввод графической информации в компьютер.

     Графический планшет обыкновенно  содержит рабочую плоскость, рядом  с которой находятся кнопки управления. На рабочую плоскость может быть нанесена вспомогательная координатная сетка,  облегчающая ввод сложных изображений в компьютер.  для ввода информации служит специальное перо или координатное  устройство  с  " прицелом ",  подключенное кабелем к планшету. Сам дигитайзер также подключается к компьютеру кабелем через порт связи. Разрешающая способность таких графических планшетов не менее 100 dpi (точек на дюйм ).

     В самых совершенных и дорогих  дигитайзерах ввод информации  происходит без специальных перьев или прицелов, так как рабочая поверхность планшета обладает " тактильной чувствительностью ",  основанной на использовании пьезоэлектрического эффекта.  При нажатии на точку, расположенную в приделах рабочей поверхности планшета, под которой проложена сетка из тончайших проводников, на пластине пьезоэлектрика возникает разность потенциалов. Координаты этой точки обнаруживаются программой-драйвером, сканирующей сетку проводников.  Эта программа  выполнит отображение точки  на  экран монитора.  Пьезоэлектрические дигитайзеры позволяют чертить на рабочей поверхности планшета,  словно на  обычной чертежной доске, и таким образом вводить даже несуществующие изображения. При этом графическая информация вводится с разрешением 400 dpi.

     Кстати говоря,  на этом же  принципе основаны  новые  координатные  устройства для работы в графическом  интерфейсе пользователя (в операционной среде Windows или OS/2),  предназначенные для замены традиционных мышек и трэкболов.  Всякий,  кто пробовал воспользоваться такими тактильными устройствами,  изготовленными,  например,  японской фирмой Toshiba, мог убедиться,  что гораздо удобнее и легче водить пальцем по окошку дигитайзера размером менее спичечной коробки,  чем пользоваться обычной мышкой:  курсор  на  экране  весьма послушно и чутко повторяет движения пальца на планшете.  Ни каких дополнительных кнопок  в  таком дигитайзере нет.  Указав  на  экране дисплея нужный выбор,  достаточно дважды стукнуть пальцем по окошку и компьютер поймет сообщение.

     Для ввода  графической информации  могут так же использоваться  некоторые виды планшетных графопостроителей.  Однако многие готовые изображения (фотографии,  чертежи, рисунки, карты, графики, слайды, кинофильмы) гораздо удобнее вводить с помощью специального  видеодигитайзера. В  простейшем случае видеодигитайзером может даже служить видеокамера. В настоящее время выпускается множество специальных  графических систем с различными типами видеодигитайзеров,  позволяющих вводить в компьютер цветные изображения с бумаги или со слайдов. К числу видеодигитайзеров относится и цифровая фотокамера.

     В современных киностудиях применяются  специальные дигитайзеры для  переноса изображения с кинопленки  в компьютер. После цифровой  обработки изображение снова  помещается на пленку.  В связи с этим поговаривают, что скоро компьютеры смогут вообще вытеснить из кино живых актеров.

     Такое предположение вполне реально.  Например,  в компьютер введут фотографии кинозвезд, компьютер синтезирует из этих снимков  некий произвольный персонаж,  который своим обликом будет  точно  соответствовать вкусам зрителей.  Затем этот синтетический герой может очень правдоподобно " ожить " на экране,  и при этом  совершать  невероятные  трюки, словно персонаж мультипликации.

     Дигитайзером в компьютерах киностудий уже сегодня вводят фотографии пейзажей и нарисованные декорации, интерьеры и костюмы. Надвигается эпоха виртуальной реальности, созданной в памяти компьютера. 

     3. Саундбластер и  видеобластер.

     Для превращения  персонального  компьютера  в  простейшую систему мультимедиа МРС достаточно установить в компьютер  проигрыватель  компакт-дисков CD-ROM и звуковую плату.

     Звуковая плата вставляется в  свободный слот расширения  на  материнской плате.  Обычно  звуковая  плата  позволяет осуществлять запись звукового сигнала в файл,  воспроизведение и синтез звука.  К звуковой плате подключается микрофон,  две акустические колонки или стереонаушники, джойстик и проигрыватель компакт-дисков.  Синтезатор, встроенный в звуковую плату, помогает воспроизводить сложные звуковые эффекты, не загружая при этом центральный процессор компьютера.  Для синтеза высококачественного звука  желателен  "  волновой " wave-синтезатор,  но в большинстве звуковых плат применяется FM-синтезатор с частотной  модуляцией.

     Различные звуковые платы становятся  стандартной продукцией и   выпускаются сегодня многими  фирмами. На рынке представлен  широкий спектр звуковых плат  от недорогих 8-разрядных моделей  до самых совершенных, в том  числе  комбинированных  с  видеоплатами. Целую серию моделей самых известных звуковых плат выпускает калифорнийская форма Greative  Technologies под названием SoundBlaster.  Из-за этого любые звуковые платы теперь принято называть саундбластерами.  Кроме того,  звуковые  платы снабжаются эффективной программой распознавания речи ( увы не на русском языке ).

     Видеоплаты для ввода, обработки  и вывода неподвижных и движущихся  изображений пока еще не стали  обязательным компонентом домашних  систем мультимедиа. Поэтому видеоплаты  или видеобластеры,  как их называют по аналогии с саунбластерами,  предназначены для  работы  с  компьютерной графикой и видео в профессиональных системах, предназначенных для создания мультимедиа,  а так же для синтеза изображения  и  звука.  Такая плата видеобластера  позволяет выводить изображение на экран монитора, захватывать движущиеся изображение и обрабатывать изображение, получаемое, например, с видеокамеры, видеомагнитафона или из передач телевизионного вещания. К плате видиобластера обычно можно подключить микрофон и акустические системы.

     Сравнительно недорогая видеоплата Screen Machine мюнхенской фирмы FAST Electronic GmbH позволяет, просматривать в  окне Windows движущееся изображение,  полученное от любого видеоисточника,  захватывает отдельные файлы  и помещает их в файл на диске.  Изображения можно легко кадрировать, оснащать титрами,  оснащать различными эффектами. Использоваться такая видеоплата может для подготовки различных изданий мультимедиа - каталогов товаров и недвижимости,  электронных выпусков  новостей и так далее.  Кроме того,  с помощью видиоплаты можно создаватьбазы данных изображений, а также - несложные системы распознавания образов для  автоматизации  производства,  устройства  компьютеризованныхсигнальных и сторожевых систем. 

     4. Мышка и другие манипуляторы.

     Хотя клавиатура еще вовсе не утратила значения для общения  пользователя с компьютером,  другое устройство ручного ввода информации -- мышка -- становится все более весомой и важной. Но даже рискуя сделать из мышки слона, можно уверено утверждать, что на современном компьютере работать без мышки почти невозможно: вы тут же увязните в графическом интерфейсе Windows и многих прикладных программ,  работающих с окнами, меню, иконками и диалоговыми боксами.

     Управлять курсором или маркером на экране с помощью одной клавиатуры бывает чудовищно неудобно,  медленно и просто нелепо,  когда  для этого есть специальные устройства-указатели.   Мышка и трэкбол, которые " по-умному " принято называть координатными манипуляторами,- это  самые распространенные сегодня устройства для дистанционного управления графическими изображениями на экране.  В принципе, мышка и трэкбол похожи на 1 джойстик 0,  известный всякому, кто увлекается компьютерными играми. Набирать какие-либо команды не нужно,  достаточно при  работе  в программе указать мышкой нужную операцию меню или иконку в окне на экране, а затем щелкнуть кнопкой.  Вот и все, что требуется, а остальное сделает программа.

     Мышки бывают с двумя и тремя  кнопками.  Вообще-то практически для всех случаев жизни на мышке достаточно двух кнопок.  Делом вкуса является также цвет и дизайн корпуса мышки. Выбор здесь огромный. Над этим старательно работают  дизайнеры  множества  фирм,  так что выбрать тут есть из чего.

     Трэкбол мало чем отличается от мышки.  В сущности - это та же самая мышка,  но перевернутая " вверх ногами  ",  точнее  -  перевернутая вверх шаром. Если мышку надо возить по столу и, катая шарик, управлять перемещением маркера на экране,  то в  трэкболе  надо  просто  крутить пальцами или ладонью сам шарик в разные стороны.

     В портативных компьютерах трэкбол  нередко встраивается прямо   рядом с  клавиатурой  либо  пристегивается с боку или  спереди клавиатуры компьютера. Впрочем,  и для настольных  компьютеров выпускаются клавиатуры с  "  встроенным  трэкболом ".  А в самых портативных компьютерах вместо мышки и трэкбола теперь используют крошечный пойнтер – небольшой цветной штырек,  торчащий среди клавиш на клавиатуре,  который, словно джойстик, можно нажимать в разные стороны.

     А самый  последний поиск  мышиной моды в портативных  компьютерах -в место пойнтера  используется клавиша с буквой J.  Это клавиша  -  или

J-пойнтер  - как раз и служит таким  джойстиком,  воспринимающим нажатия  в разные стороны,  а окружающие  клавишу J другие буквенные клавиши выполняют роль кнопок отсутствующей мышки или трэкбола.

     Мышки вообще как правило более  удобны,  чем трэкболы, но трэкболы  требуют меньше свободного места  на рабочем столе.  И если  стол завален документами, книгами,  чертежами, найти свободное место для мышки порой оказывается непросто.  Кстати,  шарик мышки катать не по голой поверхности стола, а по специальному  резиново-пластиковому  коврику.  Тогда мышка меньше изнашивается и загрязняется, и указывает значительно точнее, а значит - быстрее работает и меньше утомляет глаза и руки  пользователя.

     Помимо традиционных мышек,  подключенных  к  компьютеру  тоненьким кабелем  через  последовательный  порт  или через специальный контроллер  на плате  расширения,  некоторыми  фирмами  выпускаются  перспективные беспроводные мышки.  Ряд фирм выпускает мышки, передающих информацию с помощью инфракрасных лучей. Есть даже миниатюрные беспроводные  мышки, которые надеваются на палец,  словно перстень. А швейцарская фирма Logitech, признанный мировой лидер в этой области,  выпустила мышку,  связанную с компьютером по радио.  Впрочем, это довольно дорогие устройства, нужны далеко не каждому пользователю.

     Самым изысканным  эстетическим  и техническим требованиям отвечают  сегодня мышки и трэкболы фирм Microsoft и Logitech.  Фактическим стандартом в  мышиной  технологии является мышка Microsoft Mouse.  Мышки и трэкболы всех остальных фирм ориентируются на этот стандарт. 

  5. Цифровые фотоаппараты.

  Если  хорошенько подумать, то окажется, что  привычная нам “пленочно-бумажная” фотография — жутко неудобная вещь. Бог с ней, с проявкой-печатью, с неудачными кадрами, с горами пыльных отпечатков в шкафу... Обычная фотография недолговечна: лет десять — и яркий некогда цветной снимок потеряет всю свою прелесть. Иное дело — компьютерный файл. Он не выцветает, не портится. Места много не занимает, альбомов не требует. Зато из файлов-фотографий можно сделать неплохой “виртуальный альбом” на компакт-диске. Даже с возможностью “слайд-шоу” и закадрового голосового сопровождения. И смотрится такой “альбом” даже интереснее, чем в свое время слайды. Помните, какое это было торжественное событие?

  Конечно, любую фотографию можно превратить в файл с помощью сканера. Но это существенно усложняет процесс, да и результат порой оказывается разочаровывающим...

  А если применить некую хитрость и  превратить в сканер... сам фотоаппарат? Пусть себе снимает, но только не на пленку, а сразу в готовый к  переброске в компьютер графический  файл.

  Так, собственно, и работает цифровой фотоаппарат. По внешнему виду он не слишком отличается от обычного, да и выпускаются “цифровики” теми же фирмами, что и обычные фотокамеры. Разница — внутри: вместо пленки “цифроник” использует специальный элемент памяти, который сохраняет переданную с объектива картинку в виде несжатого (TIFF) или сжатого с некоторой потерей качества файла (JPEG-компрессия). Позднее получившийся файл передается в компьютер, а затем его можно обработать в любом графическом редакторе и, если нужно, отпечатать, как обычную фотографию, на специальном принтере, либо на обычном струйном принтере, снабженном фотокартриджем.

  По-настоящему массовым явлением цифровая фотография покуда не стала, хотя прогресс налицо — появились довольно приличного “домашнего” качества аппараты стоимостью около 200 долл. Но основная масса камер хорошего качества все еще топчется на заветном 1000-долларовом рубеже.

Однако  в такой ответственной области, как фотография, было бы странно  опираться только на цену. Какие  же параметры характеризуют сегодняшний цифровой фотоаппарат?

5.1 Разрешающая способность матрицы. По качеству изображения и по удобству “цифровикам” пока еще далеко до простых, аналоговых аппаратов. Разрешение, обеспечиваемое цифровой камерой низшего класса — всего лишь 640х480 точек, что позволяет сделать “отпечаток” фотографического качества величиной чуть больше спичечного коробка. При дальнейшем увеличении изображение “зернится” и для печати уже непригодно. Но зато фотографии с таким разрешением вполне пригодны для размещения на WWW-страницах Internet и для просмотра на экране.

1280х960 —  вот та величина, с которой  и начинается собственно цифровая фотография. Снимок такого разрешения может “выдать” вам фотографию, по качеству практически не отличающуюся от обычного отпечатка размером около 20х15 см. Для домашнего фотоальбома и для газетной публикации вполне достаточно.

1800х1280 — это разрешение самых последних  моделей фотокамер. Его уже вполне хватает на то, чтобы получить отпечаток фотографического качества размером до обычного машинописного листа (формат А4).

  С разрешающей способностью матрицы  крепко связан и другой показатель — число пикселей (точечных элементов изображения) на матрице. Именно его чаще всего указывают в качестве главной характеризующей камеру величины. Число пикселей — это результат умножения двух составляющих разрешения (например, 1024х768 даст нам суммарную величину примерно в 800 000 пикселей). Самые популярные и дорогие камеры сегодня снабжены “мегапиксельными” матрицами (т.е. матрицами, способными сохранять свыше миллиона пикселей). Самые совершенные из камер стоимостью до 1000 долл. содержат матрицу объемом до 2,5 млн. пикселей, что соответствует 4laктичecкoмy разрешению 1800х1280 точек! Таких камер сегодня не так уж много — и в первую очередь стоит выделить таких чемпионов 1999 г., как Nikon Coolpix 950 и Olympus C2500L (цена этих камер в России составляет около 1000 долл.).

  Конечно, сегодня существуют камеры с матрицей больше 5 млн. пикселей, однако такие  аппараты относятся уже к классу профессиональных устройств и стоят 5—10 тыс. долл.

5.2 Вид и емкость носителя. Носителем информации в цифровой камере служат особые карты памяти — точнее, “флэш-памяти”. С памятью этого типа мы уже встречались — именно на ней построены, скажем, BIOS модема или видеокарты. Вспомним ее основные свойства: данные из флэш-памяти не исчезают при отключении питания, они могут быть стерты или записаны только специальным электрическим импульсом. Именно поэтому “заполненные” изображениями карты можно хранить отдельно от цифрового фотоаппарата. Недорогие аппараты первого поколения были оснащены исключительно встроенной флэш-памятью объемом от 1 до 4 Мбайт. Причем — без возможности применения сменных носителей: отснял — и беги к компьютеру!

Сегодня практически все цифровые камеры комплектуются сменными картами флэш-памяти объемом от 8 до 64 Мбайт. Самые популярные типы карт флэш-памяти — CompactFlash (Kodak, Nikon) и SmartMedia (на них работают камеры Olympus, AGFA, Fuji). Карты первого типа — самые популярные и недорогие, к тому же обладающие наибольшей емкостью (до 64 Мбайт).

Такие аппараты удобны для тех, кто хочет  отправиться со своим аппаратом в длительную поездку — в этом случае ему надо будет время от времени менять “заполненные” карты на новые — точно так же, как катушки с пленкой. А по возвращении “перекачать” снятое из всех карт сразу... Правда, стоимость карты флэш-памяти  пока что серьезно превышает стоимость обычной фотопленки — 64 Мбайтовая карта CompactFlash или 32-Мбаитовая карта SmartMedia обойдется вам в 200—250 долл., а вмещает она те же 32 кадра (правда, в высоком разрешении, которое нужно далеко не всем и не всегда). Памятуя обвальное падение цен на оперативную память, можно спрогнозировать, что та же участь ожидает и флэш-карты. Но для того чтобы компьютерная фотография серьезно потеснила обычные “мыльницы” на массовом рынке, цены на носители должны упасть не меньше, чем в 10 раз!

  Удивительный, просто гениальный “финт ушами” сделала  фирма SONY: в цифровых камерах Sony Mavica вместо дорогой флэш-памяти в качестве носителей используются... обычные трехдюймовые дискеты размером 1,44 Мбайта, которые можно приобрести в любом уголке мира по копеечной цене. Так что теперь можно брать с собой на курорт пачку дискет — и снимать, снимать, снимать! Заодно решается и проблема переноса информации в компьютер: если для всех других аппаратов необходимы специальные кабели, переходники и программное обеспечение, то пользователи Sony Mavica спокойно обойдутся без всей этой “шелухи”. Единственное, что мешает этому великолепному аппарату, — невысокое разрешение (1024х768 или 640х480 точек). Это, впрочем, вполне понятно — при работе с большим разрешением емкости дискеты хватит разве что на 8—10 снимков. Именно потому в последних моделях Mavica Sony, скрепя сердце, вынуждена была отказаться от столь выгодной в рекламном отношении технологии. Однако старые модели камер Mavica до сих пор наиболее популярны среди “домашних” моделей среднего класса.