Курс лекций информатика

Принцип действия оптико-механической мыши

Рис. 16

Оптическая мышь в отличие от оптико-механической мыши не имеет движущихся частей. Свет отражается от поверхности по которой перемещается мышь и попадает на фотодетектор. Чередование отражений позволяют установить направление и скорость перемещения мыши и после специального преобразования передать эту информацию в ПК.

В настоящее время существуют три основных способа подключения мыши: через последовательный, или COM-порт (интерфейс RS-232), через порт PS/2 или при помощи универсальной последовательной шины USB. Для управления мышью используется специальная программа - драйвер мыши.

Современные мыши могут иметь дополнительные программируемые кнопки, расположенные на боковой поверхности под большим пальцем, а также колесо или рычажок (Scroll), обеспечивающие перемещение по тексту не за счет движения мыши, а за счет вращения колесика.

Джойстик (joystick) - рычажный манипулятор - устройство управления перемещением курсора по экрану. Представляет собой рычажок, который крепится вертикально на основание и может отклоняться от вертикального положения в произвольном направлении,

102

что вызывает перемещение курсора по экрану в соответствующем направлении. Джойстик часто используется для управления в игровых программах вместо клавиш управления курсором.

Трекбол (trackball) - шаровой манипулятор - устройство для перемещения курсора по экрану (Рис. 17). Его основным узлом является шарик, который вращается пальцами, но при этом остается в гнезде вращения. Датчики, поддерживающие шарик, расположены под углом 90 градусов друг к другу, и вырабатывают сигналы о направлении вращения шарика, которые передаются в ПК. Зависимость сигналов от угла поворота шарика не калибруется, и управление выполняется самим оператором в ходе визуального наблюдения за перемещением курсора на экране.

Тактильная панель (TouchPad) представляет собой чувствительную контактную площадку, движение пальца по которой вызывает перемещение курсора. В подавляющем большинстве современных ноутбуков применяется именно это указательное устройство, имеющее не самое высокое разрешение, но обладающее самой высокой надежностью из-за отсутствия движущихся частей (Рис. 17).

Внешний вид ПК с трекболом и тачппадом

Рис. 17

Трекпойнт (trackpoint) — координатное устройство, впервые появившееся в ноутбуках IBM, представляет собой миниатюрный джойстик с шершавой вершиной диаметром 5-8 мм. Трекпойнт

103

расположен на клавиатуре между клавишами и управляется нажатием пальца.

Сенсорный( тактильный) экран дает возможность выбирать действие или команду, дотрагиваясь до экрана пальцем. Сенсорный экран удобен при использовании, особенно когда необходим быстрый доступ к информации. Такие устройства ввода используются в банковских компьютерах, аэропортах, промышленности и всех моделях карманных компьютеров.

Сканером (scanner) называется устройство для ввода в компьютер изображения текстов, рисунков, слайдов, фотографий, чертежей и другой графической информации. В большинстве устройств (Рис. 18) для преобразования изображения в цифровую форму применяются матрица или линейка светочувствительных элементов (фотоэлементов).

Принцип работы сканера

Рис. 18

По способу перемещения считывающей головки и носителя изображения друг относительно друга сканеры подразделяются на ручные, рулонные, планшетные.

Сканирование документов в рулонных сканерах осуществляется при протягивании их через такое устройство. Основным отличием планшетных сканеров является то, что их сканирующая головка перемещается относительно бумаги с помощью шагового двигателя, а изображение при помощи системы призм или зеркал проецируется на линейку фотоэлементов. Разрешение планшетных сканеров, как правило, определяется числом чувствительных элементов в линейке, причем если

104

ширина сканируемой области меньше ширины линейки, то используется только часть фотоэлементов.

Оптический электронный преобразователь превращает исходное изображение в его электронный аналог, который затем может быть записан на внешнем запоминающем устройстве в виде файла. Этот файл называется растром, или bit-map файлом.

Сканер имеет порог контрастности, который настраивается для получения максимально возможного качества электронной копии документа. Если значение порога установлено правильно, то тонкие линии видны, а жирные линии - не очень контрастны.

Разрешение сканера характеризует величину самых мелких деталей изображения, передаваемых при сканировании без искажений. Измеряется обычно в dpi - числе отдельно видимых точек на дюйм изображения (dot per inch). Существует несколько видов разрешения, указываемого производителем сканеров.

Оптическое разрешение определяется плотностью элементов в линейке и равно количеству фотоэлементов, деленному на ее ширину. Оно является самым важным параметром сканера, определяющим детальность получаемых с его помощью изображений. В массовых моделях ручных и рулонных сканеров оно обычно бывает 100 или 200, а для планшетных сканеров 300, 600 или 1200 dpi.

Механическое разрешение определяет точность позиционирования каретки с линейкой при перемещении вдоль изображения. Механическое разрешение обычно в 2 раза больше оптического.

Интерполяционным называется разрешение, полученное путем программного увеличения изображения. Оно не несет в себе абсолютно никакой дополнительной информации об изображении по сравнению с реальным разрешением.

Глубина цвета, или разрядность, характеризует количество бит, применяемых для хранения информации о цвете каждой точки изображения (пиксела). Черно-белые сканеры имеют один разряд,

105

монохромные, как правило, 8 разрядов, а цветные сканеры, как минимум, 24 разряда. Более совершенные сканеры могут иметь разрядность от 30, 36 или 42.

Для бытовых планшетных сканеров наиболее распространены форматы A4 и существенно реже A3, для рулонных сканеров — A4, а для ручных сканеров область сканирования составляет обычно полосу шириной 11 см.

Для подключения сканеров в настоящее время применяют следующие интерфейсы.

Собственный интерфейс разработчика сканера, применявшийся в ранних моделях планшетных и ручных сканеров, как правило, представлял собой специализированную плату, подключаемую к шине ISA, для работы которой требовался драйвер.

С подключением к параллельному порту EPP (LPT, или ECP) выпускаются самые младшие модели в семействах планшетных сканеров различных производителей. Сканеры с таким интерфейсом имеют, как правило, посредственные характеристики и рассчитаны на выполнение несложных работ.

Интерфейс SCSI является стандартом для подключения высококачественных и высокопроизводительных устройств. К SCSIсканерам обычно прилагается SCSI-плата на шине ISA, хотя такой сканер можно подключать и к полнофункциональным SCSI-контроллерам на шине PCI. Большинство 30- и 36-разрядных сканеров с разрешением 600 dpi и выше выпускаются с этим интерфейсом.

Интерфейс USB - это новый интерфейс для подключения сканеров, однако пропускная способность USB недостаточно велика для подключения высокопроизводительных сканеров.

Графический планшет (digitizer) — это кодирующее устройство, позволяющее вводить в компьютер двумерное, в том числе и многоцветное, изображение в виде растрового образа. Графические планшеты применяют художники, работающие в области компьютерной

106

графики или с их помощью осуществляют ввод данных в системах трехмерного моделирования и автоматизированного проектирования

В состав графического планшета (дигитайзера) входит специальный указатель (перо) с датчиком. Собственный контроллер посылает импульсы по расположенной под поверхностью планшета сетке проводников. Получив два таких сигнала, контроллер преобразует их в координаты, передаваемые в ПК. Компьютер переводит эту информацию в координаты точки на экране монитора, соответствующие положению указателя на планшете. Планшеты, предназначенные для рисования, обладают чувствительностью к силе нажатия пера, преобразуя эти данные в толщину или оттенок линии.

Шаг считывания информации называется разрешением дигитайзера. Координаты точек, выраженных в единицах, соответствующих шагу координатной сетки планшета, преобразуются в требуемые единицы измерения. Коэффициенты преобразования задаются оператором, в результате чего устанавливается строгое соответствие между координатной сеткой планшета и параметрами оцифровываемой линии. Погрешность определения координат курсора называется точностью дигитайзера (колеблется от 0,13 до 0,75 мм).

Речевой ввод - устройство для ввода информации голосом. Из-за необходимости настройки системы на характеристики голоса каждого пользователя и ограничений по использованию, это устройство пока не получило широкого распространения, однако может стать одним из основных устройств ввода информации в машинах пятого поколения.

Принцип работы цифровой камеры аналогичен принципу работы фотоаппарата: оптическая система проецирует уменьшенное изображение на матрицу из светочувствительных элементов ПЗС (CCD) или КМОП (CMOS). Далее оцифрованное изображение сжимается в формат JPEG, FlashPix или аналогичный им и затем записывается в память камеры, емкостью которой и определяется количество снимков. Для передачи в ПК

107

записанного в памяти камеры изображения могут использоваться различные носители и интерфейсы.

Разрешение определяет величину захватываемого камерой изображения в пикселах. Для камер низкого и среднего разрешения эта характеристика может составлять от 320x200 до 1024x768 пикселов. Камеры высокого разрешения (1280x960, 1280x1024 и больше) называют также мегапиксельными (Mega-pixel), поскольку число точек формируемого ими изображения превышает 1 млн. Сфера применения камер низкого и среднего разрешения - изготовление любительских фотографий, мегапиксельные камеры позволяют получать изображение, вполне пригодное для распечатки фотографии 10 x 15 на фото-принтере, а также для публикации в печатных изданиях.

Полноцветное изображение с высоким разрешением требует для своего хранения большой объем памяти. Например, для хранения изображения 1280x1024 пикселей в 24-битном цвете требуется свыше 3,9 Мбайт памяти. Для экономии памяти при хранении изображений в камере они сжимаются по алгоритму JPEG, который допускает потерю мелких деталей в изображении. От используемой степени сжатия и качества реализации алгоритма сильно зависит качество получаемого изображения. Несмотря на использование сжатия, изображения все равно занимают очень много места. Так, кадр размером 1280 x 1024 пикселей даже после сжатия требует свыше 600 Кбайт.

Емкость памяти и тип используемого носителя информации определяет количество кадров (в разных моделях от 2 до 100), которое способна снять камера без перезарядки носителя информации. Распространены следующие носители информации:

дискета 1,44 Мбайт, достоинства которой - приемлемая стоимость и абсолютная совместимость с любым ПК, недостатки - малая емкость и недостаточная скорость работы;

модули флэш-памяти. Имеют емкость до 512 Мбайт;

108

сверхминиатюрные дисковые накопители. Компания IBM выпустила 340 Мбайт жесткий диск Microdrive размером 43 x 37 5 мм, компания Iomega — 40 Мбайт накопитель Click! со сменными дисками.

Для связи с компьютером могут использоваться COM и LPT-порты, шина USB, адаптер PCMCIA, а также адаптеры для сменных носителей информации.

Внешний вид цифровой камеры с носителем Click! и WEB-камеры

Рис. 19

Вотличие от цифровых WEB-камеры не имеют собственной памяти

ипередают в компьютер не отдельные снимки, а поток видеоизображения.

Внастоящее время появились устройства для работы с видеоизображением. Условно все эти устройства можно разбить на следующие группы: устройства для ввода и захвата видеопоследовательностей (capture-play), фрейм-грабберы (frame grabber) для захвата и записи отдельного кадра изображения, TV-тюнеры для приема телевизионного сигнала, преобразователи сигналов VGA-TV, MPEG-плееры. Используя эти устройства, можно смотреть и слушать телевизионные программы, воспроизводить видеофильмы в формате VHS (Video Home System), записанные на компакт-дисках, сохранять отдельные кадры изображения на ВЗУ.

4.7.Устройства вывода

Подсистема вывода информации представлена устройствами, предназначенными для вывода информации из компьютера в виде,

109

понятном для восприятия человеком. К таким устройствам относятся дисплеи, принтеры и плоттеры.

Дисплей (монитор) является стандартным устройством вывода, остальные - нестандартными.

ВПК реализованы два способа отображения информации на дисплее: текстовый и графический. В текстовом режиме (text mode) компьютер обращается к экрану как к совокупности отдельных ячеек стандартного размера, в каждую из которых может быть помещена буква, цифра или специальный символ. Экран в этом случае делится на 80 позиций в каждой строке и 25 строк. Набор символов, допустимых для использования, соответствует стандарту ASCII и хранится в ПЗУ компьютера в виде начертания символов. Поэтому в текстовом режиме вывод графического изображения невозможен. Каждый символ, выдаваемый на экран, описывается в виде двух байт: информационного и атрибутивного. Информационный байт указывает код символа в таблице ASCII (например, 32 - пробел, 71 - G и т.д.), по которому происходит отыскание его начертания в ПЗУ. Атрибутивный байт определяет цвет текста и фона, на котором символ отображается на экране, градации яркости (нормальная или высокая), наличие инверсии (замена цвета символа на цвет фона) и наличие или отсутствие мерцания. Скорость вывода изображения в этом режиме максимальна.

Вграфическом режиме (graphics mode) компьютер обращается к экрану как к массиву точек или пикселов. Пиксел – элемент изображения (от англ. pixel - picture element). Работая таким образом ПК может отображать на экране графику и сложные иллюстрации. Количество точек, выводимое на экран, определяется разрешающей способностью дисплея. Вывод изображения осуществляется путем управления цветом и яркостью каждой из точек экрана.

Электронно-лучевой и жидкокристаллические мониторы

110