Добавлен: 18.05.2023
Просмотров: 198
Скачиваний: 2
Введение
Сложно представить нашу жизнь без компьютера. В развитых странах, практически в каждой семье есть свой компьютер, зачастую не один. Во всех крупных корпорациях мира используются компьютеры для таких целей, как учет продукции, автоматическое управление производством, ценами на продукты и т.д.
Такая популярность персональных компьютеров обусловлена доступностью и высокими возможностями. Еще пару десятилетий назад компьютеры не были так распространены по многим причинам:
- Высокая стоимость.
- Слабые на тот момент возможности для применения.
- Огромные размеры.
- Неудобное программирование и медленное выполнение программ.
А также отсутствия удобного интерфейса для связи компьютер-пользователь. В наше время существуют устройства ввода-вывода предоставляющие удобное «общение» пользователя с компьютером.
Сейчас уже не существует персональных (домашних) компьютеров неукомплектованных устройствами ввода. Благодаря этим решениям практически любой человек может «общаться» со своим компьютером. Так как на каждый тип устройства ввода найдется множество решений, пользователи неограниченны одним-двумя устройствами, по этой же причине даже некоторые инвалиды могут пользоваться компьютером, пусть и специализированных устройств на рынке мало. Устройства ввода в свою очередь делятся на несколько типов:
- Ввод звуковой информации
К ним относятся различные типы микрофонов.
- Графической информации
Сюда можно отнести такие устройства как сканеры, фотоаппараты, видео и веб-камеры и прочие.
- Ввод текстовой информации
К этому типу относятся различные виды клавиатур.
Объектом исследования являются методы и устройства для ввода информации.
Предмет исследования –компьютер.
Цель работы заключается в анализе методов и устройств ввода информации в компьютер.
Исходя из всего выше сказанного были поставлены следующие задачи работы:
- изучить устройства и методы ввода информации в компьютер;
- рассмотреть альтернативные устройства ввода данных.
Структура работы состоит из введения, двух глав, заключения и списка использованной литературы.
Глава 1. Устройства и методы ввода информации в компьютер
Для ввода информации в компьютере используются:
- графический планшет;
- манипуляторы (мышь, трекбол, джойстик);
- сенсорная панель;
- сканер;
- цифровая видеокамера, вебкамера и пр.;
- цифровая фотокамера.
Мышь – наиболее распространенный тип манипуляторов. Манипуляторы осуществляют непосредственный ввод информации, указывая курсором на экране дисплея команду или место ввода данных. Название «мышь» манипулятор получил в Стенфордском исследовательском институте из-за схожести сигнального провода с хвостом одноименного грызуна.
Качество мыши определяется ее разрешающей способностью, которая измеряется числом точек на дюйм – dpi. Эта характеристика определяет, насколько точно курсор будет передвигаться по экрану.
Мыши различаются:
- количеству кнопок (мышь имеет от одной до трех и более кнопок);
- по устройству датчика перемещения (механические, оптомеханические, оптические);
- способу соединения (проводные и беспроводные мыши). [12, c. 56]
Беспроводные мыши используют для передачи информации инфракрасный луч или радиосигнал.
Оптомеханическая мышь скользит по плоской поверхности шариком, который передает вращение на два маленьких диска, расположенные под углом 90 градусов друг к другу. Небольшой фотодиод освещает эти диски, а светодиод ловит отраженный луч, что позволяет определить угол поворота и, соответственно, перемещение мыши в том или ином направлении. Оптическая мышь тоже оснащена светодиодом, который подсвечивает поверхность, и фотодиодом, который ловит отраженный свет. Специализированный процессор, находящийся внутри мыши, анализирует отражение, выделяет отдельные участки изображения и определяет их перемещение относительно предыдущего снимка.
Трэкбол мало чем отличается от оптомеханичемкой мыши. В сущности, это та же самая мышь, но перевернутая «вверх ногами», точнее вверх шаром. Если мышку надо возить по столу и, то в трэкболе надо просто крутить пальцами или ладонью сам шарик в разные стороны. [3, c. 95]
В портативных компьютерах трэкбол нередко встраивается рядом с клавиатурой либо пристегивается с боку или спереди клавиатуры компьютера. Впрочем, и для настольных компьютеров выпускаются клавиатуры со «встроенным трэкболом». А в самых маленьких компьютерах вместо мыши и трэкбола иногда используют крошечный «тачпоинт» – небольшой цветной штырек, торчащий среди клавиш на клавиатуре, который, словно джойстик, можно отклонять в разные стороны.
Джойстик – устройство ввода информации, выполненное в виде рукоятки управления, по форме, напоминающей переключатель скоростей автомобиля или штурвал самолета. В основном джойстик используется для компьютерных игр.
Сенсорная панель – поверхность, которая может распознавать прикосновения к ней. Чаще всего сенсорные панели используются на портативных компьютерах. Сенсорные экраны устойчивы к механическим воздействиям, агрессивным средам и одновременно защищают монитор от царапин, попадания жидкостей, грязи, пыли и жира.
В настоящее время на рынке представлены три технологии сенсорных дисплеев.
1) Резистивная. При касании экрана происходит механическое замыкание проводящих слоев. Координаты точки касания вычисляются по изменению сопротивления, измеренного относительно углов экрана.
2) Емкостная. При касании экрана за счет емкости руки происходит изменение емкостных токов. Координаты точки касания вычисляются по изменению токов, измеренных относительно углов экрана.
3) Инфракрасная. При касании экрана происходит оптическое прерывание горизонтального и вертикального невидимых инфракрасных лучей. Решетка лучей формируется двумя линейками миниатюрных инфракрасных светодиодов. Напротив каждой их этих линеек находится линейка фотодетекторов. До недавних пор инфракрасная технология была мало распространена из-за высокой себестоимости. Однако развитие микроэлектроники привело к снижению цен, что позволило использовать эту технологию в сенсорных POS-терминалах. [19, c. 103]
Графический планшет (или дигитайзер, диджитайзер, от англ. digitizer) - 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.
В современных планшетах основной рабочей частью является сеть из проводов (или печатных проводников). Эта сетка имеет достаточно большой шаг (3-6 мм), но механизм регистрации положения пера позволяет получить шаг считывания информации намного меньше шага сетки (до 100 линий на мм).
По принципу работы и технологии есть разные типы планшетов. В электростатических планшетах регистрируется локальное изменение электрического потенциала сетки под пером. В электромагнитных перо излучает электромагнитные волны, а сетка служит приемником. В обоих случаях на перо должно быть подано питание. Фирма Wacom (англ.) создала технологию на основе электромагнитного резонанса, которая не требует питания для пера.
Цифровая фотокамера отличается от обычного фотоаппарата тем, что изображение не фиксируется на фотопленке химическим путем, а воспринимается матрицей ПЗС («прибор с зарядовой связью»), после чего записывается в микросхемы памяти фотокамеры. Матрица ПЗС состоит из большого количества ячеек. Падающий на отдельный датчик ПЗС свет создает на нем электрический заряд, величина которого определяется интенсивностью падающего света. [11, c. 43]
Изображение делится на множество ячеек, и каждая ячейка реального изображения соответствует ячейке ПЗС. Ячейки реагируют только на яркость, к цвету они безразличны, поэтому для получения цветного изображения перед матрицей ставят цветные фильтры. Каждый из пикселов регистрирует свет либо в красной, либо в зеленой, либо в синей части оптического спектра.
Основной характеристикой цифровой фотокамеры является количество пикселов матрицы ПЗС. Как правило, файлы изображения хранятся в сжатом виде в формате JPEG. Сжатие уменьшает размер файла в несколько десятков раз (см. далее). Затем изображение обрабатывается в процессоре, и на основе этих трех цветов восстанавливается вся картина.
Веб-камера (также вебкамера) - цифровая видео или фотокамера, способная в реальном времени фиксировать изображения, предназначенные для дальнейшей передачи по сети интернет.
Веб-камеры, доставляющие изображения через интернет, закачивают изображения на веб-сервер либо по запросу, либо непрерывно, либо через регулярные промежутки времени. Это достигается путем 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.).
Сканер (англ. scanner) – устройство, которое анализируя какой-либо объект (обычно изображение, текст), создает цифровую копию изображения объекта. Процесс получения этой копии называется сканированием. Сканеры бывают различных конструкций: ручной, планшетный, барабанный, проекционный. [13, c. 15]
Рассмотрим принцип действия планшетных сканеров как наиболее распространенных моделей. Сканируемый объект кладется на стекло планшета сканируемой поверхностью вниз.
Свет, отраженный от объекта, через систему зеркал попадает на чувствительную матрицу (англ. CCD - Couple-Charged Device), далее –на АЦП и передается в компьютер. За каждый шаг двигателя сканируется полоска объекта.
Все полоски потом объединяются программным обеспечением в общее изображение. Изображение всегда сканируется в формат RAW, а затем конвертируется в обычный графический формат с применением текущих настроек яркости, контрастности и т. д.
Эта конвертация осуществляется либо в самом сканере, либо в компьютере - в зависимости от модели конкретного сканера. На параметры и качество RAW-данных влияют такие аппаратные настройки сканера, как времясэпкозиции матрицы, уровни калибровки белого и черного, и т. п. Все бытовые сканеры содержат собственные микропроцессоры, иногда это совмещенные с АЦП микропроцессоры, а иногда это микропроцессоры общего вида.
Сканирование порой называют цифровым кодированием изображения, поскольку происходит преобразование аналогового сигнала яркости в цифровую форму, которая понятна компьютеру. Под термином сканирование нужно понимать получение цифрового изображения, то есть процесс преобразования визуальной информации в цифровую. Именно поэтому подготовку оригиналов для ввода в компьютер часто называют оцифровкой (digitizing). Изображение в данном случае разбивается на элементарные частицы, которые называются пикселами (pixels), каждому из которых соответствует конкретный код яркости и цветового оттенка.
Сканером (scanner) обычно называется устройство, которое позволяет вводить в компьютер изображения объектов, представленные в виде текста, рисунков, слайдов, фотографий на носителях изображений, а также изображения объемных объектов малых размеров. Таким образом, сканер представляет собой устройство, основным элементом которого служит датчик (или система датчиков), которые предназначены для фиксирования количества преломленного или отраженного света в каждой области оригинала. [7, c. 74]
Черные объекты равномерно поглощают остальные цвета спектра видимого излучения, а белые отражают их. Чем больше света поглощает объект, тем более темным он выглядит, и напротив, чем больше света объект отражает, тем светлее он нам кажется.
Впрочем, нет таких абсолютно черных тел, которые способны поглотить весь свет, как нет зеркала, которое в состоянии отразить 100% излучения. Те объекты, которые мы видим в сером цвете, не относятся ни к той, ни к другой категории, поскольку одна часть света ими поглощается, а другая отражается. В случае если объект поглощает преимущественно один из главных цветов спектра, то цвет объекта имеет соответствующий оттенок.
В сканерах реализуются разные способы фиксирования изображений. Если количество принимаемого датчиком света не превышает изначально установленного порога чувствительности (threshold), фиксируемый элемент оригинала принимается как черный. В ином случае ему присваивается кодовое значение, соответствующее или белому цвету, или (для полутоновых сканеров) оттенку серого цвета.