Устройства ввода. 2

Министерство  образования и науки РФ

Киришский Промышленно-Экономический колледж

Реферат

по дисциплине «Технические средства информатизации»

на тему:

«Устройства ввода» 
 
 
 

Выполнил:

Крылов  И.А.

Студент группы:

0131

Проверил:

Руденко А.Е. 
 
 

г. Кириши, 2012

Оглавление

Основные  понятия 

Изначально единственным способом ввода информации в компьютерную память был ее набор руками при  помощи клавиатуры. Однако по мере развития технологий начали создаваться все более новые и быстрые устройства ввода. Они помогают заносить в компьютер значительные объемы информации без необходимости долгой работы вручную. Технически подкованные пользователи знают компьютерные устройства ввода как свои пять пальцев, но если вас все еще затрудняет ответ на вопрос, что именно можно назвать компьютерным устройством ввода данных, то эта статья наиболее полно ответит на ваш вопрос.  

Что такое компьютерные устройства ввода  данных? 
 
Это компоненты аппаратных средств, которые помогают вам поместить информацию в память компьютера. Компьютер, не имеющий устройств для ввода информации или команд, может использоваться лишь в качестве обычного телевизора. Такие устройства помогают вам не только размещать данные в памяти компьютера, но и в дальнейшем распечатывать их на принтере, отправлять на электронную почту, копировать на переносные устройства. Следовательно, устройством ввода можно считать любое периферийное устройство, помогающее вводить данные и контролирующее выполняемые компьютером команды. 
 
Устройства ввода подразделяются на следующие категории: 

Устройства ввода графической информации

Устройства ввода звуковой информации

Устройства ввода текстовой информации

Указательные (координатные) устройства

Игровые устройства ввода 
 

Устройства ввода  графической информации 

Устройства ввода графической информации делятся:

• Сканер
• Видео - и Веб-камера
• Цифровой фотоаппарат
• Плата видеозахвата

Сканер

Сканер — устройство, которое при помощи АЦП создаёт цифровое описание изображения внешнего для ЭВМ образа объекта и передаёт его посредством системы ввода/вывода в ЭВМ.

Бывают ручные, рулонные, планшетные и проекционные сканеры. Разновидностью проекционных сканеров являются слайд-сканеры, предназначенные для сканирования фотопленок. В высококачественной полиграфии используются барабанные сканеры, в которых в качестве светочувствительного элемента используется фотоэлектронный умножитель (ФЭУ).

Принцип работы однопроходного планшетного сканера состоит  в том, что вдоль сканируемого изображения, расположенного на прозрачном неподвижном стекле, движется сканирующая каретка с источником света. Отраженный свет через оптическую систему сканера (состоящую из объектива и зеркал или призмы) попадает на три расположенных параллельно друг другу фоточувствительных полупроводниковых элемента на основе ПЗС, каждый из которых принимает информацию о компонентах изображения.

Видеокамера

Видеокамера — первоначальное значение — комбинация телевизионной передающей камеры и устройства для видеозаписи. Впоследствии, слово «видеокамера» практически вытеснило слова «телевизионная камера» и «телекамера» (ТВ-камера), заменив их. Впервые слово видеокамера стало применяться после появления первых компактных комбинаций передающей ТВ-камеры и видеомагнитофона — камкордеров — предназначенных для тележурналистики. Позднее видеокамерами стали называть также компактные телевизионные камеры, не оснащённые записывающим устройством, и предназначенные для многокамерной видеозаписи в студии или входящие в комплект бытового или профессионального внестудийного видеомагнитофона.

Передающая телевизионная  камера — электронное устройство, предназначенное для преобразования оптического изображения, получаемого при помощи объектива на фотоэлементе за диском Нипкова, мишени вакуумной передающей трубки (иконоскоп, видикон, суперортикон, плюмбикон-дефлектрон, сатикон и т. д.), на ПЗС- или КМОП-матрице в телевизионный видеосигнал или цифровой поток видеоданных. Видеосигнал может передаваться по радио (через эфир) или по сети интернет, а также записываться для последующего воспроизведения на аналоговом (не дискретном) или цифровом носителе. Видеокамера является основой видеоконтрольного устройства (телевизира) в профессиональных киносъемочных аппаратах.

Современные видеокамеры являются компактными устройствами, сочетающими в себе объектив, устройство, формирующее видеосигнал или цифровой видеопоток, устройство для получения звукового сигнала (микрофон и усилитель) и устройство для сохранения видео- и звуковых данных, преимущественно на неподвижном носителе. Также видеокамера оснащается электронным видоискателем, представляющим из себя компактный видеомонитор. Профессиональные видеокамеры кроме видеосигнала и звука записывают временной код, позволяющий впоследствии синхронизировать изображение с нескольких камер и звук. Большинство современных цифровых фотоаппаратов сочетают в себе функции видеокамеры, позволяя сохранять на карте памяти видеофайлы, в том числе высокой четкости. Также видеокамерами оснащаются все новые сотовые телефоны. 

Веб-камера

Веб-камера — цифровая видео или фотокамера, способная в реальном времени фиксировать изображения, предназначенные для дальнейшей передачи по сети Интернет (в программах типа Skype, Instant Messenger или в любом другом видеоприложении).

Веб-камеры, доставляющие изображения через интернет, закачивают изображения на веб-сервер либо по запросу, либо непрерывно, либо через регулярные промежутки времени. Это достигается путём подключения камеры к компьютеру или благодаря возможностям самой камеры. Некоторые современные модели обладают аппаратным и программным обеспечением, которое позволяет камере самостоятельно работать в качестве веб-сервера, FTP-сервера, FTP-клиента и (или) отсылать изображения электронной почтой.

Веб-камеры, предназначенные для видеоконференций, — это, как правило, простые модели камер, подключаемые к компьютеру, на котором запущена программа типа Instant Messenger.

Модели камер, используемые в охранных целях, могут снабжаться дополнительными устройствами и  функциями (такими, как детекторы движения, подключение внешних датчиков и т. п.)

Цифровой  фотоаппарат

Цифровой  фотоаппарат — это фотоаппарат, в котором для сохранения изображения используется массив полупроводниковых светочувствительных элементов, называемых матрицей, на которую изображение фокусируется с помощью системы линз объектива. Полученное изображение, в электронном виде сохраняется в виде файлов в памяти самого фотоаппарата или же дополнительном носителе, вставляемом фотоаппарат.

Первый цифровой фотоаппарат  разработал в 1976 году инженер компании Истмен-Кодак Стивен Сассун (Steven Sasson) 0,1 Мп. 

Плата видеозахвата

Плата видеозахвата — электронное устройство (чаще PCI или PCI-E, реже USB-совместимая плата) для преобразования аналогового видеосигнала в цифровой видеопоток.

Как правило, состоит  из одного или нескольких АЦП и может обрабатывать сигнал от одного или нескольких аналоговых источников (видеокамер, приёмных телевизионных антенн, видеомагнитофонов и т. п.).

Наиболее распространены в качестве аппаратной части для систем видеонаблюдения.

Применяемые в системах закрытого кабельного наблюдения (CCTV) карты делятся по принципу обработки видео:

• аппаратные;
• программные.

Аппаратные обладают своими процессорами, позволяющими упаковывать  видеопоток по одному из алгоритмов сжатия. 
В программных вариантах упаковку видео производит центральный процессор ПК.

Также платами видеозахвата могут называть ТВ-тюнеры. 

Устройства ввода  звуковой информации 

Устройства ввода звуковой информации делятся:

Микрофон

• Цифровой диктофон

Микрофон

Микрофон — электроакустический прибор, преобразовывающий звуковые колебания в колебания электрического тока, устройство ввода. Служит первичным звеном в цепочке звукозаписывающего тракта или звукоусиления. Микрофоны используются во многих устройствах, таких как телефоны и магнитофоны, в звукозаписи и видеозаписи, на радио и телевидении, для радиосвязи, а также для ультразвукового контроля и измерения. 

Цифровой  диктофон

Цифровой  диктофон - это небольшое и очень надежное устройство, которое не подведет в нужную минуту. Диктофоны прошли длинный путь эволюции, от объемных катушечных моделей, до миниатюрных цифровых образцов. К слову сказать, переход на цифровые системы только положительно отразился на качестве и объемах сохраняемых записей. Ведь, в отличие от устаревших аналоговых моделей, цифровые диктофоны имеют ряд преимуществ:

• продолжительное время записи;
• миниатюрные размеры (менее зажигалки);
• режим активации голосом;
• дистанционное управление;
• выносной микрофон;
• не требует замены кассеты;
• время работы в режиме записи до 100 часов и более;
• возможность ставить метки на запись;
• функция защиты записи;
• USB интерфейс;
• таймер и т.п.

. 

Устройства ввода  текстовой информации 

В этой подгруппе  есть только один пункт – клавиатура. 

Клавиатура

Клавиату́ра — комплект расположенных в определенном порядке рычагов-клавиш у какого-либо механизма для управления каким-либо устройством или для ввода информации. Как правило, кнопки нажимаются пальцами рук. Бывают, однако, и сенсорные.

Существует два  основных вида клавиатур: музыкальные  и алфавитно-цифровые.

Музыкальные клавиатуры

Клавиатуры музыкальных  инструментов предназначаются для игры и имеют набор клавиш, которым соответствуют звуки определенной высоты. Диапазон у клавиатур встречается разный. Клавиатуры для пальцев рук имеются у таких инструментов как рояль, орга́н, клавесин, челеста, синтезатор, а также у баяна, аккордеона и некоторых других инструментов.

Встречаются также  музыкальные инструменты с педальной клавиатурой имеющей набор клавиш для игры ногами^[1].

Музыкальные инструменты  имеющие клавиатуру классифицируются как клавишные музыкальные инструменты.

Алфавитно-цифровые клавиатуры

Алфавитно-цифровые клавиатуры используются для управления техническими и механическими устройствами (пишущая машинка, компьютер,калькулятор, кассовый аппарат, кнопочный телефон). Каждой клавише соответствует один или несколько определённых символов. Возможно увеличить количество действий, выполняемых с клавиатуры, с помощью сочетаний клавиш. В клавиатурах такого типа клавиши сопровождаются наклейками с изображением символов или действий, соответствующих нажатию.

Ввод данных в электронное устройство с клавиатуры называется набором, в случае механической или электрической пишущей машинки говорят опечатании. Существует определённая методика набора текста, позволяющая избежать профессионального заболевания.^{[источник не указан 898 дней]}Существуют также методики, позволяющие набирать текст, не глядя на клавиатуру, так называемый слепой метод набора. 
 

Цифровые клавиатуры

Цифровой клавиатурой  называется совокупность близко расположенных  клавиш с цифрами, предназначенных  для ввода чисел (например, номеров). Существует два различных варианта расположения цифр на таких клавиатурах.

В телефонах используется клавиатура, в которой числовые значения клавиш возрастают слева направо и сверху вниз. Аналогичный тип клавиатуры используется в домофонах и других средствах аудиосвязи (например, в программе Skype), а также на пультах дистанционного управления (например, на пульте управления телевизором).

В калькуляторах используется клавиатура, в которой числовые значения клавиш возрастают слева направо и снизу вверх. Многие компьютерные клавиатуры справа имеют блок клавиш, в который входит клавиатура калькуляторного типа.

Компьютерная клавиатура

Основными устройствами ввода информации от пользователя в  компьютер являются мышь и клавиатура. Стандартная компьютерная клавиатура, также называемая клавиатурой PC/AT или AT-клавиатурой (поскольку она начала поставляться вместе с компьютерами серии IBM PC/AT), имеет 101 или 102 клавиши. Клавиатуры, которые поставлялись вместе с предыдущими сериями — IBM PC и IBM PC/XT, — имели 86 клавиш.^{[источник не указан 897 дней]} Расположение клавиш на AT-клавиатуре подчиняется единой общепринятой схеме, спроектированной в расчёте на английский алфавит.

Указательные (координатные) устройства 

С относительным указанием  позиции (перемещения):

• Мышь
• Трекбол
• Трекпоинт
• Тачпад
• Roller Mouse

С возможностью указания абсолютной позиции:

• Графический планшет
• Световое перо
• Клавиатура
• Тачскрин

Мышь

Манипуляятор  «мышь» (просто «мышь» или «мышка») — механический манипулятор, преобразующий механические движения в движение курсора на экране. 

Мышь воспринимает своё перемещение в рабочей плоскости (обычно — на участке поверхности стола) и передаёт эту информацию компьютеру. Программа, работающая на компьютере, в ответ на перемещение мыши производит на экране действие, отвечающее направлению и расстоянию этого перемещения. В универсальных интерфейсах (например, в оконных) с помощью мыши пользователь управляет специальным курсором — указателем — манипулятором элементами интерфейса. Иногда используется ввод команд мышью без участия видимых элементов интерфейса программы: при помощи анализа движений мыши. Такой способ получил название «жесты мышью» (англ. mouse gestures).

В дополнение к детектору  перемещения, мышь имеет от одной  до трёх и более кнопок, а также  дополнительные элементы управления (колёса прокрутки, потенциометры, джойстики, трекболы, клавиши и т. п.), действие которых обычно связывается с текущим положением курсора (или составляющих специфического интерфейса).

Элементы управления мыши во многом являются воплощением  идей аккордной клавиатуры (то есть, клавиатуры для работы вслепую). Мышь, изначально создаваемая в качестве дополнения к аккордной клавиатуре, фактически её заменила.

В некоторые мыши встраиваются дополнительные независимые устройства — часы, калькуляторы, телефоны. 

Трекбол

Трекбол — указательное устройство ввода информации об относительном перемещении для компьютера. Аналогично мыши по принципу действия и по функциям. Трекбол функционально представляет собой перевернутую механическую (шариковую) мышь. Шар находится сверху или сбоку и пользователь может вращать его ладонью или пальцами, при этом не перемещая корпус устройства. Несмотря на внешние различия, трекбол и мышь конструктивно похожи — при движении шар приводит во вращение пару валиков или, в более современном варианте, его сканируют оптические датчики перемещения (как в оптической мыши).

Трекпоинт

Pointing stick (также известен под названиями TrackPoint, PointStick, Track Stick, StickPoint, Бородавка и другими) — миниатюрный тензометрический джойстик, применяемый в ноутбуках как замена мыши.

Обычно джойстик имеет  заменяемый резиновый кожух. На лэптопах ThinkPad он красный, другие производители используют другие цвета. Кожух часто делают из слегка шершавого материала.

На клавиатуре формата QWERTY джойстик размещен между клавиш «G», «H» и «B», а кнопки мыши размещены под клавишей «пробел».

Кнопки мыши обычно нажимаются большим пальцем правой руки, но некоторые люди используют для этого пальцы обеих рук, для 1-й и 3-й кнопок соответственно.

Курсор управляется  определением примененной силы (отсюда и название тензометрический джойстик), для этого используется пара резистивных датчиков деформации (резистивных тензодатчиков). Вектор перемещения курсора определяется в соответствии с примененной силой. 

Тачпад

Тачпаад (англ. touchpad — сенсорная площадка), сенсорная пане́ль — указательное устройство ввода, применяемое чаще всего в ноутбуках.

Как и другие указательные устройства, тачпад обычно используется для управления «указателем» путем перемещения пальца по поверхности устройства. Тачпады имеют различные размеры, но обычно их площадь не превышает 50 см². Форма исполнения - чаще всего прямоугольник, но существуют модели и в виде круга^[1]. 

Roller Mouse

Roller Mouse — это указательное устройство, в котором для перемещения указателя по вертикали применяется вращение длинного горизонтального цилиндра вокруг его оси, а для горизонтального перемещения — движение цилиндра вдоль его оси. Нажатие на цилиндр выполняет щелчок левой кнопкой мыши.

Уникальной особенностью Roller Mouse является использование механизмов разного принципа действия для вертикального  и горизонтального перемещения указателя.

Графический планшет

Графический планшет — это устройство для ввода рисунков от руки непосредственно в компьютер. Состоит из пера и плоского планшета, чувствительного к нажатию или близости пера. Также может прилагаться специальная мышь.

Первым графическим  планшетом был «Телеавтограф», запатентованный  Элишей Греем (Elisha Gray) в 1888^[1]. Элиша Грей более известен как современник изобретателя телефона - Александра Белла.

Первый графический  планшет, похожий на современные, использовался  для распознавания рукописного ввода компьютером Stylator в 1957. Более известный и часто ошибочно именуемый первым, графический планшет RAND Tablet также известен как «Графакон» (ГРАФический КОНвертер), представленный в 1964. RAND Tablet использовал сетку проводников под поверхностью планшета, которые кодировали горизонтальную и вертикальную координату в слабый магнитный сигнал. Перо принимало этот сигнал, который затем мог быть декодирован обратно в координаты.

Другой графический  планшет известен как «акустический планшет», перо которого генерировало искры при помощи искрового промежутка. Щелчки триангулировались серией микрофонов для определения местонахождения пера. Система была довольно сложной и дорогой, микрофоны были чувствительны к посторонним шумам.

Графические планшеты популяризовались коммерческим успехом  в середине 70х - начале 80х ID (Intelligent Digitizer) и BitPad выпускаемых Summagraphics Corp. Эти планшеты использовались как устройство ввода  для множества high-end CAD (Computer Aided Design) систем, соединенными с ПК и ПО вроде AutoCAD.

Первые планшеты для  потребительского рынка назывались «КоалаПэд». Хотя изначально они были созданы для компьютера Apple II, со временем «Коала» распространилась и на другие персональные компьютеры. Потом другие фирмы стали выпускать свои модели планшетов. 

Световое  перо

Внешне имеет вид шариковой ручки или карандаша, соединённого проводом с одним из портов ввода-вывода (или видеоадаптером) компьютера. Ввод данных с помощью светового пера заключается в прикосновениях или проведении линий пером по поверхности экрана монитора, с использованием кнопок, имеющихся на пере, или без такового. 

В наконечнике пера установлен фотоэлемент, замеряющий яркости свечения экрана в точке соприкосновения и регистрирущий момент наибольшей яркости, соответствующий моменту прохода электронного луча. Координаты экрана куда в этот момент направлен луч снимаются с видеоадаптера (или приблизительно вычисляются по времени от какого-нибудь синхронного события, например от прерывания по началу обратного хода луча). В идеальном случае, перо является частью видеодаптера и в нужный момент координаты записываются в специальный регистр, доступный программному обеспечению.

Хоть световое перо работает с любыми ЭЛТ-экранами, в  люминофор экранов, изначально предназначенных для работы с ним вводят компонеты светящиеся в невидимом (инфракрасном) диапазоне, для повышения надежности работы.

Если перо не направлено на экран (или направлено в его  нерабочую часть), то положение пера считается неопределенным, что также может быть использовано программой.

Тачскрин

Сенсорный экран — устройство ввода информации, представляющее собой экран, реагирующий на прикосновения к нему.

Существует множество  разных типов сенсорных экранов, которые работают на разных физических принципах.

Игровые устройства ввода

Джойстик (Рычаг для симуляторов полёта)

Джойстик (англ. joystick — «ручка управления самолётом», дословно «палочка веселья») — устройство ввода информации, которое представляет собой качающуюся в двух плоскостях ручку. Наклоняя ручку вперёд, назад, влево и вправо, пользователь может передвигать что-либо по экрану. На ручке, а также в платформе, на которой она крепится, обычно располагаются кнопки и переключатели различного назначения. Помимо координатных осей X и Y, возможно также изменение координаты Z, за счет вращения рукояти вокруг оси, наличия второй ручки, дополнительного колёсика и т. п.

Широкое применение джойстик получил в компьютерных играх, мобильных телефонах. В английском языке словом «joystick» называют любую качающуюся ручку управления, в русском языке значение более узкое: помимо компьютерного контроллера, «джойстиком» называют в разговорной речи миниатюрную электрическую ручку — в отличие от традиционной механической. 
 

Геймпад

Игровой пульт (геймпад, джойпад) — тип игрового манипулятора. Представляет собой пульт, который удерживается двумя руками, для контроля его органов управления используются большие пальцы рук (в современных геймпадах также часто используются указательный и средний пальцы).

Геймпады обеспечивают взаимодействие между игроком и игровой приставкой. Тем не менее, геймпады используются и на персональных компьютерах, хотя пользователи в большинстве случаев предпочитают использовать привычные клавиатуру (обычную или игровую) и мышь. Стандартное исполнение геймпада таково: под левой рукой кнопки направления (вперёд-назад-влево-вправо), под правой — кнопки действия (прыгнуть, выстрелить).

Во многих современных  контроллерах совместно с направляющими  кнопками используются аналоговые джойстики. Впервые подобное решение было представлено на контроллере Emerson Arcadia 2001, но обрело популярность среди игроков только после появления консолей Nintendo 64, Sony PlayStation и Sega Saturn. 

Руль и педали

Компьютерный  руль — игровой контроллер, имитирующий автомобильный руль. Применяется для игры в компьютерные игры — автосимуляторы

Помимо рулевого колеса и двух (трёх) педалей, в компьютерном руле могут быть такие органы управления:

• Переключение передач:
• Последовательное — подрулевыми рычажками («шифтерами»), как на некоторых новых спортивных автомобилях и в «Формуле-1».
• Последовательное — отдельным рычагом (как в некоторых классах гонок наподобие Champ Car).
• Прямое — отдельным рычагом (имитирует обычную механическую коробку передач).
• Стояночный тормоз.
• Расположенные под рулём рычажки ручного управления (некорректно именуемые «аналоговыми шифтерами»). Позволяют полноценно играть без педалей (что важно для самых маленьких); могут также служить суррогатом педали сцепления.
• Дополнительные кнопки, миниджойстики и т. д.
• Кнопки быстрой настройки силовой отдачи. (force feedback).

Танцевальная  платформа

Танцевальная  платформа, также известная как танцевальный мат, танцевальный коврик или дэнспад — плоское электронное игровое устройство ввода, используемое в танцевальных играх. Иногда в России их неверно называют пара-пара. Существуют также не-танцевальные игры, в которых управление можно осуществлять с помощью дэнспада. Большая часть платформ напоминает матрицу 3×3 из квадратных панелей, на которые может становиться игрок. Некоторые панели, или даже все, используются для выбора определенного направления или действия в игре. Ряд танцевальных платформ имеет специальные кнопки вне основной части, например, «Start» и «Select». Платформы часто соединяют вместе для игры в специальных игровых режимах.