Устройства ввода информации в компьютере

Устройства ввода графических данных. для ввода графической информации используют сканеры, графические планшеты (дигитайзеры) и цифровые фотокамеры

csaa 17.01.2014 24.01.2018 Комментарии к записи Устройства ввода графических данных. для ввода графической информации используют сканеры, графические планшеты (дигитайзеры) и цифровые фотокамеры отключены

Для ввода графической информации используют сканеры, графические планшеты (дигитайзеры) и цифровые фотокамеры. Интересно отметить, что с помощью сканеров можно вводить и знаковую информацию. В этом случае исходный материал вводится в графическом виде, после чего обрабатывается специальными программными средствами (программами распознавания образов),

Планшетные сканеры. Планшетные сканеры предназначены для ввода графической информации с прозрачного или непрозрачного листового материала (рис. 2.16). Принцип действия этих устройств состоит в том, что луч света, отраженный от поверхности материала (или прошедший сквозь прозрачный материал), фиксируется специальными элементами, называемыми приборами с зарядовой связью (ПЗС). Обычно элементы ПЗС конструктивно оформляют в виде линейки, располагаемой по ширине исходного материала. Перемещение линейки относительно листа бумаги выполняется механическим протягиванием линейки при неподвижной установке листа или протягиванием листа при неподвижной установке линейки.

Рис. 2.16. Планшетный сканер ScanJet 3200C с аппаратным разрешением 600х1200 dpi фирмы Hewlett Packard

Основными потребительскими параметрами планшетных сканеров являются:

• разрешающая способность;
• производительность;
• динамический диапазон;
• максимальный размер сканируемого материала.

Разрешающая способность планшетного сканера зависит от плотности размещения приборов ПЗС на линейке, а также от точности механического позиционирования линейки при сканировании. Типичный показатель для офисного применения: 600-1200 dpi (dpi – dots per inch – количество точек на дюйм). Для профессионального применения характерны показатели 1200-3000 dpi.

Производительность сканера определяется продолжительностью сканирования листа бумаги стандартного формата и зависит как от совершенства механической части устройства, так и от типа интерфейса, использованного для сопряжения с компьютером.

Динамический диапазон определяется логарифмом отношения яркости наиболее светлых участков изображения к яркости наиболее темных участков. Типовой показатель для сканеров офисного применения составляет 1,8-2,0, а для сканеров профессионального применения – от 2,5 (для непрозрачных материалов) до 3,5 (для прозрачных материалов).

Ручные сканеры. Принцип действия ручных сканеров в основном соответствует планшетным. Разница заключается в том, что протягивание линейки ПЗС в данном случае выполняется вручную. Равномерность и точность сканирования при этом обеспечиваются неудовлетворительно, и разрешающая способность ручного сканера составляет 150-300 dpi.

Барабанные сканеры. В сканерах этого типа исходный материал закрепляется на цилиндрической поверхности барабана, вращающегося с высокой скоростью. Устройства этого типа обеспечивают наивысшее разрешение (2400-5000 dpi) благодаря применению не ПЗС, а фотоэлектронных умножителей. Их используют для сканирования исходных изображений, имеющих высокое качество, но недостаточные линейные размеры (фотонегативов, слайдов и т. п.)

Сканеры форм. Предназначены для ввода данных со стандартных форм, заполненных механически или

От сканеров форм не требуется высокой точности сканирования, но быстродействие играет повышенную роль и является основным потребительским параметром.

Штрих-сканеры. Эта разновидность ручных сканеров предназначена для ввода данных, закодированных в виде штрих-кода. Такие устройства имеют применение в розничной торговой сети.

Графические планшеты (дигитайзеры). Эти устройства предназначены для ввода художественной графической информации. Существует несколько различных принципов действия графических планшетов, но в основе всех их лежит фиксация перемещения специального пера относительно планшета. Такие устройства удобны для художников и иллюстраторов, поскольку позволяют им создавать экранные изображения привычными приемами, наработанными для традиционных инструментов (карандаш, перо, кисть). К техническим характеристикам планшетам относятся: разрешающая способность (линий/мм), площадь рабочей области и количество уровней чувствительности к нажатию пера. На рис. 2.17 показан дигитайзер фирмы AIPTEK INK формата А6 с 512 уровнями чувствительности к нажатию пера.

Рис. 2.17. Дигитайзер HYPER Pen 5000 фирмы AIPTEK INK

Цифровые фото- и видеокамеры. Как и сканеры, эти устройства воспринимают графические данные с помощью приборов с зарядовой связью, объединенных в прямоугольную матрицу. Основным параметром цифровых фотоаппаратов является разрешающая способность, которая напрямую связана с количеством ячеек ПЗС в матрице. Наилучшие потребительские модели в настоящее время имеют до 1 млн. ячеек ПЗС и, соответственно, обеспечивают разрешение изображения до 800х1200 точек. У профессиональных моделей эти параметры выше. На рис. 2.18 показан недорогой фотоаппарат фирмы Mustek с оптическим разрешением 640х480 пикселей.

Рис. 2. 18. Цифровая фотокамера VDC-200 фирмы Mustek

Основные параметры видеокамер рассмотрим на примере камеры фирмы Mustek, представленной на рис. 19. Разрешение: 356х292 (HxV). Скорость передачи данных: 353х282, 16 бит цвета (сжатие), 20 кадров/с. Скорость передачи данных: 176×144, 16 бит цвета (сжатие), 30 кадров/с. Настройка фокусного расстояния: ручная. Экспозиция и баланс белого: автоматическая. Угол обзора ± 39°.

Основные параметры видеокамер рассмотрим на примере камеры фирмы Mustek, представленной на рис. 2.19. Разрешение: 356х292 (HxV). Скорость передачи данных: 353х282, 16 бит цвета (сжатие), 20 кадров/с. Скорость передачи данных: 176×144, 16 бит цвета (сжатие), 30 кадров/с. Настройка фокусного расстояния: ручная. Экспозиция и баланс белого: автоматическая. Угол обзора ± 39°.

Рис. 2.19. Цифровая видеокамера фирмы Mustek

Устройства вывода данных

В качестве устройств вывода данных, дополнительных к монитору, используют печатающие устройства (принтеры), позволяющие получать копии документов на бумаге или прозрачном носителе. По принципу действия различают матричные, лазерные, светодиодные и струйные принтеры.

Матричные принтеры. Это простейшие печатающие устройства (см. рис. 2.20). Данные выводятся на бумагу в виде оттиска, образующегося при ударе цилиндрических стержней («иголок») через красящую ленту. Качество печати матричных принтеров напрямую зависит от количества иголок в печатающей головке. Наибольшее распространение имеют 9-игольчатые и 24-игольчатые матричные принтеры. Последние позволяют получать оттиски документов, не уступающие по качеству документам, исполненным на пишущей машинке.

Рис. 2.20. Матричный 9-игольчатый принтер формата A3 Epson FX-1180 производительностью 396 cps

Производительность работы матричных принтеров оценивают по количеству печатаемых знаков в секунду (cps – characters per second). Обычными режимами работы матричных принтеров являются: draft – режим черновой печати, normal – режим обычной печати и режим NLQ (Near Letter Quality), который обеспечивает качество печати, близкое к качеству пишущей машинки.

Лазерные принтеры. Лазерные принтеры обеспечивают высокое качество печати, не уступающее, а во многих случаях и превосходящее полиграфическое. Они отличаются также высокой скоростью печати, которая измеряется в страницах в минуту (ррт – page per minute). Как и в матричных принтерах, итоговое изображение формируется из отдельных точек.

Рис. 2.21. Лазерный принтер HP LaserJet 4000 производительностью 16 ppm

Принцип действия лазерных принтеров следующий:

• в соответствии с поступающими данными лазерная головка испускает световые импульсы, которые отражаются от зеркала и попадают на поверхность светочувствительного барабана;
• горизонтальная развертка изображения выполняется вращением зеркала;
• участки поверхности светочувствительного барабана, получившие световой импульс, приобретают статический заряд;
• барабан при вращении проходит через контейнер, наполненный красящим составом (тонером), и тонер закрепляется на участках, имеющих статический заряд;
• при дальнейшем вращении барабана происходит контакт его поверхности с бумажным листом, в результате чего происходит перенос тонера на бумагу;
• лист бумаги с нанесенным на него тонером протягивается через нагревательный элемент, в результате чего частицы тонера спекаются и закрепляются на бумаге.

К основным параметрам лазерных принтеров относятся:

• разрешающая способность, dpi (dots per inch – точек на дюйм);
• производительность (страниц в минуту);
• формат используемой бумаги;
• объем собственной оперативной памяти.

При выборе лазерного принтера необходимо также учитывать параметр стоимости оттиска, то есть стоимость расходных материалов для получения одного печатного листа стандартного формата А4. К расходным материалам относится тонер и барабан, который после печати определенного количества оттисков утрачивает свои свойства. В качестве единицы измерения используют цент на страницу(имеются в виду центы США). В настоящее время теоретический предел по этому показателю составляет порядка 1,0-1,5. На практике лазерные принтеры массового применения обеспечивают значения от 2,0 до 6,0.

Основное преимущество лазерных принтеров заключается в возможности получения высококачественных отпечатков. Модели среднего класса обеспечивают разрешение печати до 600 dpi, а профессиональные модели – до 1200 dpi.

Светодиодные принтеры. Принцип действия светодиодных принтеров похож на принцип действия лазерных принтеров. Разница заключается в том, что источником света является не лазерная головка, а линейка светодиодов. Поскольку эта линейка расположена по всей ширине печатаемой страницы, отпадает необходимость в механизме формирования горизонтальной развертки и вся конструкция получается проще, надежнее и дешевле. Типичная величина разрешения печати,. для светодиодных принтеров составляет порядка 600 dpi.

Струйные принтеры. В струйных печатающих устройствах изображение на бумаге формируется из пятен, образующихся при попадании капель красителя на бумагу (рис. 2.22). Выброс микрокапель красителя происходит под давлением, которое развивается в печатающей головке за счет парообразования. В некоторых моделях капля выбрасывается щелчком в результате пьезоэлектрического эффекта – этот метод позволяет обеспечить более стабильную форму капли, близкую к сферической.

Качество печати изображения во многом зависит от формы капли и ее размера, а также от характера впитывания жидкого красителя поверхностью бумаги. В этих условиях особую роль играют вязкостные свойства красителя и свойства бумаги.

Рис. 2.22. Струйный принтер Stylus Color 640 с разрешением 1440 dpi и скоростью печати: 5 страниц в минуту в монохроме, 3,5 страницы в минуту в цвете

К положительным свойствам струйных печатающих устройств следует отнести относительно небольшое количество движущихся механических частей и, соответственно, простоту и надежность механической части устройства и его относительно низкую стоимость. Основным недостатком, по сравнению с лазерными принтерами, является нестабильность получаемого разрешения, что ограничивает возможность их применения в черно-белой полутоновой печати.

В то же время, сегодня струйные принтеры нашли очень широкое применение в цветной печати. Благодаря простоте конструкции они намного превосходят цветные лазерные принтеры по показателю качество/цена. При разрешении выше 600 dpi они позволяют получать цветные оттиски, превосходящие по качеству цветные отпечатки, получаемые фотохимическими методами.

При выборе струйного принтера следует обязательно иметь виду параметр стоимости печати одного оттиска. При том, что цена струйных печатающих устройств заметно ниже, чем лазерных, стоимость печати одного оттиска на них может быть в несколько раз выше.

Основные понятия и положения

Сразу же укажем и разберем основное определение:

Устройствами ввода в ЭВМ (в информатике) называются приборы для занесения данных в персональный компьютер, преобразующие аналоговые данные в цифровой код.

Определение несложное и каждый после его прочтения вспомнит несколько таких устройств. Я же перечислю их полный список и классификацию ниже.

Все внешние устройства ввода информации в компьютер разделяются по их предназначению.

Так для занесения текстовой информации и выполнения системных команд в ПК предназначается:

Для занесения звука (звуковой информации) служат:

В играх используются:

1. Рули;
2. Джойстики.
3. Контроллеры, основанные на технологии компьютерного зрения. В качестве примера сюда можно привести kinect для Xbox от Microsoft .

Для указания координат на экране предназначаются следующие устройства ввода:

1. Компьютерные мыши;
2. Сенсорные дисплеи;
3. Тачскрины смартфонов;
4. Графические планшеты для рисования;
5. Трекболы.

Для ввода графической информации в компьютер служат:

1. Сканера;
2. Цифровые фото и видеокамеры.

Дальше рассмотрим самые важные средства более подробно.

Устройства вывода

Монитор

Монитор — это экран, на который выводится результат вычислений системного блока в визуальном виде.

Все современные экраны имеют плоскую форму и различаются размерами и параметрами матрицы. Подключается монитор к видеокарте через интерфейс HDMI или MiniDP. Устаревшие модели используют интерфейс VGA.

Колонки и наушники

Колонки и наушники подключаются к звуковой карте и воспроизводят цифровой звук. Они бывают разных размеров и разной мощности.

Проектор

Используют для проведения презентаций. При помощи него изображение с компьютера отображается на большом стенде или стене, куда направлен проектор. Подключается к видеокарте кабелем через интерфейс HDMI или VGA.

Принтер

Выводит информацию с ПК на бумагу. Принтеры бывают черно-белыми и цветными, струйными и лазерными.

Основное отличие в том, что лазерные используют для печати специальный порошок (тонер), а струйные – жидкие чернила, которые доливаются в специальные контейнеры.

Плоттер (графопостроитель)

Графопостроитель — это профессиональное оборудование для распечатки чертежей, проектов и других габаритных материалов.

Плоттеры бывают лазерными, струйными, перьевыми. В быту чаще используют струйные, так как они недорогие в обслуживании и дают хорошее качество печати. После распечатки плоттер может обрезать проект по предварительным настройкам.

Роликовые сканеры

Роликовые сканеры осуществляют сканирование оригинала при его перемещении по специальным направляющим посредством роликового механизма подачи бумаги относительно неподвижных осветителя и ПЗС-линейки. Механизм работы роликового сканера показан на рис. 6.6. Сканирование в роликовом сканере, как и в планшетном, производится в отраженном свете. Этот принцип заложен в конструкции многих факсимильных аппаратов. Сканеры, работающие в двух режимах —сканирования изображения и его факсимильной передачи, называют факс-сканерами (Fax Scanner). В отдельных моделях роликовых сканеров имеется устройство для подачи листов, которое позволяет сканировать в автоматическом режиме. Большинство роликовых сканеров офисного применения предназначены для работы с оригиналами формата А4. Однако существуют широкоформатные роликовые сканеры, обеспечивающие сканирование оригиналов форматов А1 и АО. Преимущества роликовых сканеров определяются их компактностью, удобством подключения и пользования, автоматической подачей листов оригинала, удовлетворительной скоростью сканирования и низкой стоимостью. В то же время эти сканеры имеют ряд недостатков, связанных с невозможностью без специальных приспособлений осуществлять сканирование сброшюрованных документов, книг, а также с опасностью повреждения оригинала.

Заключение

К устройствам ввода информации относятся совершенно разные компоненты и все могут выполнять различные функции пользователя. Есть девайсы, которые практически незаменимы и являются обязательными для комфортного выполнения некоторых задач, а некоторые обеспечивают только улучшенное качество в профессиональной области.

Так или иначе, именно эти устройства позволяют компьютеру считывать понятную человеку информацию и переводить на свой цифровой формат. Они делают жизнь любого пользователя в несколько раз лучше и удобнее.

Указательные (координатные) устройства

Существует ряд устройств, которые позволяют осуществлять доступ к любому месту монитора. Такие устройства получили название указательных устройств ввода. Место, куда требуется вводить данные, помечается курсором.

Список указательных устройств очень широк.

Компьютерная мышь представляет собой устройство ввода управляющей информации. Принцип действия ее заключается в том, что она улавливает свое движение в рабочей плоскости и отсылает эту информацию в компьютер. На экране при этом выполняется манипуляция в соответствии с направлением и расстоянием смещения компьютерной мыши.

Мыши бывают шариковые, оптические, лазерные, индукционные, гироскопические. Подключение мыши к компьютеру производится через порты USB или PS/2 (помечается зеленым цветом).

Рис. 3. Компьютерная мышь.

Трекбол

Представляет собой «перевернутую» мышь, у которой. шар находится сверху. Трекболы отличаются местом расположения шарика: посередине и сбоку. В домашних условиях используются редко, в основном в промышленных системах, где условия работы ограничены недостатком места или наличием вибрации.

Тачпад

Применяется чаще всего в ноутбуках. Так как принцип действия этого устройства основан на измерении емкости, то водить по нему необходимо проводящим предметом с достаточным размером площади соприкосновения (обычно это делают пальцем).

Световое перо (стилус)

Выглядит как карандаш, который подключается к специальному разъему компьютера. Ввод данных с помощью такого устройства осуществляется через прикосновение его к поверхности экрана монитора. Для жидкокристаллических мониторов такое перо использовать нельзя. Световое перо (стилус) может быть частью графического планшета, который дает возможность вводить рукописные рисунки непосредственно в компьютер.

Современные аналоги перьев – стилусы для сенсорных экранов. Для резистивных сенсорных экранов подходит любой заостренный предмет, с мягким наконечником, чтобы не повредить поверхность экрана. В стилусы для емкостных экранов внутри помещают магнитопроводящий предмет.

Тачскрин

Представляет собой сенсорный экран, который используется в мобильных телефонах, платёжных терминалах, бортовых компьютерах. Сенсорные экраны в зависимости от принципа действия бывают: резистивными, матричными, ёмкостными.

Игровые устройства

Игровое устройство это устройство ввода для управления компьютером во время игры. Производители электронного оборудования предлагают различные виды таких приборов, это:

• джойстики
• геймпады
• компьютерные рули
• световые пистолеты
• танцевальные платформы.

Следует помнить, что использование любого подключаемого устройства требует обязательной установки специального программного обеспечения, называемого драйвером устройства. Драйверы на дисках идут в комплекте к оборудованию. Также их можно скачать в Интернете и установить самостоятельно. Некоторые драйверы устанавливаются автоматически при подключении к сети Интернет после первого обнаружения устройства операционной системой компьютера

Типы устройств ввода информации

• MICR
• MIDI-клавиатура
• OMR (оптический считыватель меток)
• VR-шлем и перчатки
• Биометрия (например, сканер отпечатков пальцев).
• Веб-камера
• Геймпад, джойстик, весло, руль и Microsoft Kinect.
• Голос (с использованием распознавания речи или биометрической проверки).
• Графический планшет
• Датчики (например, датчики тепла и ориентации).
• Магнитные чернила (как чернила, найденные на чеках).
• Медицинские устройства визуализации (например, рентгеновские лучи, CAT-сканирование и ультразвуковые изображения).
• Микрофон (с использованием распознавания речи или биометрической проверки).
• Мышь, сенсорная панель или другие указательные устройства.
• Палец (с сенсорным экраном или Windows Touch).
• Распознавание жестов
• Ручка или стилус
• Световое перо
• Световой пистолет
• Сенсорный экран
• Стилус (с сенсорным экраном)
• Считыватель бар-кода
• Считыватель визиток
• Считыватель магнитных полос
• Устройства визуализации сонара
• Устройство захвата видео
• Устройство преобразования звука
• Устройство чтения перфокарт
• Цифровая камера и цифровая видеокамера.
• ЭЭГ (электроэнцефалография)
• клавиатура
• сканер

Хотя карты OMR и перфокарты и содержат данные, они не считаются устройствами ввода.

Дисководы, такие как CD-ROM, DVD, дисковод гибких дисков и флэш-накопитель USB, относят к запоминающим устройствам (устройства внешней памяти).

Каждый компьютер поставляется с клавиатурой и мышью (тачпад с ноутбуком), которые считаются устройствами ввода. Что касается других устройств ввода, это зависит от того, что было включено в ваш компьютер и что подключено к компьютеру.