Файл: Анализ методов и устройств ввода информации в компьютер (Основные часто используемые устройства ввода информации).pdf

Хоть световое перо работает с любыми ЭЛТ-экранами, в люминофор экранов, изначально предназначенных для работы с ним, вводят компоненты, 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.

2.2 Графический планшет

Как ни странно, прообраз современного графического планшета появился задолго до компьютерной эры — его в 1888 году запатентовал знаменитый американский изобретатель, и промышленник Элайша Грей. Сегодня Грей больше всего известен тем, что создал первый телефон раньше Александра Белла, но не успел его вовремя запатентовать. Планшет Грея носил название «телеавтограф» (teleautograph) и предвосхищал целый ряд технологий, в том числе факс и электронную почту. Художник в пункте отправления создавал изображение на специальном электростоле. Точки соприкосновения пера и стола преобразовывались в электрические импульсы и передавались на станцию приёма. Там сервомеханизмы с укреплённым пером воспроизводили рисунок. В первую очередь система предназначалась для подписи важных документов на расстоянии, посредством телеграфа. Телеавтографы использовались в США для оформления документов вплоть до 1960-х годов. Первый графический планшет в современном понимании термина был разработан инженером Томом Даймондом в 1957 году и носил название Stylator (сокращение от stylus translator). В основе его работы лежала обычная прямоугольная система координат; устройство распознавало каждое новое положение стилуса относительно нулевой точки и заносило результаты в память компьютера. Практического применения Slylator не имел. Самым известным из ранних графических планшетов, положившим начало популярности этих гаджетов, стал так называемый RAND Tablet (или Grafacon, graphic converter). Устройство было представлено компанией RAND в 1964 году и было достаточно дешёвым и удобным для того, чтобы его могли закупать университеты, лаборатории, институты и другие обладатели компьютерной техники. Под экраном этого «предпланшета» располагалась плотная сеть проводов (проволочек), между ними и стилусом возникало магнитное взаимодействие, и полученные сигналы поступали в память компьютера. Это был так называемый электромагнитный планшет. RAND Tablet оказался очень успешной моделью и активно продавался вплоть до конца шестидесятых.

Примерно в то же время появилась другая технология, позволяющая фиксировать перемещения стилуса, — так называемые акустические, или искровые планшеты. Под экраном такого устройства располагается сеть микрофонов, а стилус издаёт неслышный человеческому уху постоянный звук. Возбуждение определённых микрофонов и «рисует» картинку на экране. Первый акустический планшет был запатентован в 1971 году инженерами компании Science Accessories Corporation.

В 1970-80-е годы устройства для переноса рисунка непосредственно в память компьютера стали понастоящему популярны, особенно в комплексе с CAD-программами для архитекторов, инженеров и чертёжников. Наиболее известной маркой был BitPad, разработанный компанией Summagraphics в 1975 году. Размеры таких планшетов порой были очень велики; по сути, BitPad и ему подобные планшеты были устройствами, обратными графопостроителям. Последние распечатывали начерченное «в цифре», а первые позволяли оцифровать начерченное «в реале».

В 1981 году американский музыкантмультиинструменталист Тодд Радгрен придумал и запатентовал технологию, позволяющую сделать планшет цветным. Патент он продал компании Apple — под «яблочной» маркой технология получила название Utopia Graphics Tablet System.

На рубеже 1970-80-х годов Apple активно подключилась к «планшетной гонке», правда, косвенным путём. «Яблочники» просто выкупили у Summagraphics последнюю версию BitPad, доработали её и выпустили на рынок под собственной маркой Apple Graphics Tablet. Эти планшеты использовали технологию магнитострикции. Тонкие провода, расположенные под экраном, меняли свои физические параметры под воздействием намагниченного стилуса. В принципе, к этому времени инженеры уже поняли, что технологий, которые можно использовать для считывания движений стилуса, десятки, если не сотни. Вопрос был лишь в том, чтобы найти и запатентовать новую, упущенную конкурентами.

В 1984 году появился первый графический планшет, свободно продававшийся пользователям-любителям и не предназначенный для сугубо рабочих целей. Устройство KoalaPad работало в сцепке с восьмибитными персональными компьютерами. Планшет комплектовался специальной программой Graphics Exhibitor, которая позволяла делать на экране слайд-шоу из сохранённых рисунков. За следующие несколько лет целый ряд компаний, в том числе небезызвестная Atari, выпустили свои версии устройства. Интересно, что для передвижения по пунктам меню KoalaPad не нужен был стилус — можно было пользоваться пальцами. Таким образом, планшет стал предтечей современных тачскринов.

С конца 1980-х годов лидирующие позиции в производстве графических планшетов постепенно заняла японская компания Wacom. Её первая модель WT-460M была выпущена в 1986 году. Ранее все планшеты — электромагнитные или электростатические (где под действием пера меняется электрический потенциал подэкранной сетки) — обязательно требовали подачи питания как на экран, так и на перо. Технология, введённая Wacom, основана на явлении электромагнитного резонанса — в этом случае сетка способна не только принимать сигнал, переводя изображение на монитор, но и передавать его. Таким образом, инженеры обеспечили питание стилуса непосредственно от экрана — это стало значительным шагом вперёд в плане удобства.

Следующей инновацией, опять же введённой инженерами Wacom, стали перья, способные регистрировать силу нажатия. Для этого в стилус встроен элемент с переменными — в зависимости от силы сдавливания — индуктивностью или сопротивлением. Таким образом, по реалистичности работа на подобном планшете приблизилась к обычному рисованию на бумаге практически вплотную. К тому же профессиональные планшеты Wacom распознают наклон пера относительно поверхности.

Сегодня планшеты используются в самых разных сферах. В частности, последней моделью для профессионалов — для работы с дизайном, иллюстрацией, архитектурой, чертежами, видео — стал Wacom Intuos5. Этот планшет оснащён функцией сенсорного ввода multi-touch, которая поддерживает пользовательские клавиатурные сочетания и жесты пальцев, а также режимом ExpressView, выводящим настройки непосредственно на экран. Особую роль в подобных моделях играют продуманная эргономика, высокая чувствительность пера, индивидуальная настройка клавиш.

Другим направлением в развитии планшетов стало создание любительских моделей — для тех, кто раньше рисовал комиксы на полях тетрадей, а сейчас хочет творить в «цифре» или вносить в цифровые документы рукописные правки. К представителям этого направления можно отнести планшет Wacom Bamboo — лёгкий, ультратонкий, беспроводной (опционально), удобный для подключения к любому устройству. Bamboo обладает и элементами профессионального планшета: перо и ластик чувствительны к давлению, имеется функция настраиваемых мультитач-жестов.

Последнее слово в разработке графических планшетов — линейка Wacom Cintiq. По сути это переходный этап от настольного планшета к интерактивному дисплею, «электронному мольберту». В отличие от классических планшетов, Cintiq одновременно является и дисплеем — таким образом, художник рисует непосредственно на экране, что значительно улучшает эргономику и открывает целый ряд новых профессиональных возможностей. Последняя модель линейки, Cintiq 24HD touch, обладает широкоформатным дисплеем высокого разрешения и богатыми настройками; на подобных планшетах работают голливудские художники и мультипликаторы, а также художники российских анимационных студий и кинокомпаний.

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.

2.3 Трекбол

Трекбол был изобретен раньше "компьютерной мыши". Первый в мире трекбол изобрели для Канадского королевского флота в 1952 г. Группа канадских инженеров из Торонто: Том Крэнстон, Фрэд Лонгстафф и Кеньён работали над вычислительной системой DATAR, где требовалось устройство, с помощью которого оператор мог указать на точку па экране. В начале 50-х гг., во время работы над проектом, стандартными средствами управления были переключатели, кнопки и клавиатура. Система, создаваемая канадскими специалистами, включала один из первых в мире графических интерфейсов, и им было необходимо какое-то устройство, чтобы управлять "жуком" (bug - так в ту пору называли курсор) на экране. Для устройства было решено использовать шар с гладкой поверхностью, и первым, что подвернулось инженерам, оказался шар для боулинга (канадское издание с гордостью отмечает, что это был именно канадский шар для боулинга, так как американский шар, с несколько иной конструкцией, не подходил). Всего в рамках проекта были сделаны 9 трекболов, по два на каждый из 4 кораблей и один на наземную станцию. Однако разработка трэкбола, будучи неоцененной никем, незаметно вышла из военных структур. О нем вспомнили, только когда развитие компьютерной техники привело к необходимости создания устройства для управления и позиционирования курсора. Как заявил Том Крэнстон, один из создателей прототипа компьютерной мыши, в интервью газете Toronto Star, проблема заключалась в том, что трекбол был создан слишком рано. Трекбол по своему устройству и принципу работы подобен мыши. Отличие состоит в том, что вместо передвижения устройства ввода вращается вмонтированный в устройство шарик. Трекбол может располагаться на поверхности клавиатуры (в портативном компьютере) или на подставке (в настольных компьютерах). Трекбол на подставке используется в настольных компьютерах вместо мыши. Вы можете выбрать в качестве устройства ввода мышь или трекбол, в зависимости от того, что вам больше по вкусу.

2.4 Джойстик

Джойстик — устройство ввода информации в персональный компьютер, которое представляет собой качающуюся в двух плоскостях вертикальную ручку. Основная необходимость применения джойстика — это возможность управления виртуальным объектом в виртуальном трехмерном пространстве (координаты по осям «X-Y-Z»). Наклон ручки вперёд-назад, чаще всего, приводит к изменению виртуальной оси «Y», влево - вправо к изменению виртуальной оси «X». Помимо координатных осей «X» и «Y», некоторые джойстики способны предоставлять координаты оси «Z», посредством вращения ручки джойстика вокруг её оси (распространенное название «твист»), либо с помощью дополнительного управляющего элемента на основании джойстика. Программное обеспечение, получив информацию о координатах «X-Y-Z», позволяет пользователю управлять неким виртуальным объектом, отображаемым на мониторе. На ручке джойстика и на его основании обычно располагаются кнопки, переключатели, слайдеры и другие управляющие элементы различного назначения. На большинстве джойстиков на ручке расположены специальные кнопки D-Pad и Hat-switch.

Широкое применение джойстик получил в компьютерных играх, мобильных телефонах.

2.5 Трекпоинт

Трекпоинт — миниатюрный тензометрический джойстик, применяемый в ноутбуках как замена мыши.

Pointing stick используется во многих марках лэптопов, включая линию лэптопов IBM ThinkPad (теперь принадлежит Lenovo), некоторые модели Toshiba, ноутбуки бизнес - класса HP и Dell Latitude. Также под названием PointStick был использован в первых планшетных ПК HP Compaq Tablet PC TC1100. Иногда Pointing stick встраивают в клавиатуры (например, в UltraNav) или даже мыши. Разные компании-производители устройств, использующих манипулятор данного типа, используют для его обозначения разные названия. Ниже приводится таблица, в которой перечислены основные бренды, использующие такие манипуляторы, названия этих манипуляторов, используемые этими брендами, и модели устройств, в которых встроен Pointing stick.

2.6 Цифровые фотоаппараты

Цифровые фотоаппараты окончательно выиграли войну форматов, вытеснив пленочные фотокамеры за недолгие 15 лет. Хотя история пленочной фототехники до появления первых цифровиков насчитывала около ста лет, они не смогли противостоять возможностям цифрового метода хранения и обработки информации. Прообраз первой светочувствительной матрицы появился еще в 60-е годы. Причем принцип преобразования света в электрический сигнал не изменился и сегодня, но сами технологии существенно преобразовались.