Современные устройства ввода информации в ПК

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 могут использоваться различные  интерфейсы: собственный интерфейс  разработчика сканера (как правило, требует подключения к компьютеру дополнительной платы); параллельный порт (устаревшие модели); PCMCIA; SCSI (является стандартом для подключения высококачественных и высокопроизводительных устройств, обеспечивает межплатформенную совместимость  сканера и его малую зависимость  от смены операционной системы).

Все современные сканеры  обмениваются данными с прикладными  программами под Windows 95/98/Me/2000/XP и Windows NT при помощи программного интерфейса TWAIN, однако предоставляемый драйвером набор функций может быть разным, его обязательно следует уточнить при выборе сканера. Среди них наиболее важны: возможность предварительного просмотра изображения с выбором области сканирования и количества цветов; возможность регулировки яркости, контраста, и нелинейной цветовой коррекции (обычно задаваемой в виде кривых); возможность подавления муара при сканировании изображений с печатным растром; возможность простейших преобразований изображения (инверсия, поворот и тому подобное); возможность сетевого сканирования; возможность режимов автоматической коррекции контраста и цветопередачи; возможность работы сканера (в сочетании с принтером) в режиме копира; возможности по цветокалибровке как сканера, так и всей системы; возможности по пакетному сканированию; возможности тонкой настройки фильтров и параметров цветокоррекции⁹.

IV. Кодирующие планшеты (дигитайзеры)

Задача получения 3D-моделей  реальных объектов стоит перед промышленными  дизайнерами, инженерами, художниками, аниматорами, разработчиками игровых  приложений. Измерение геометрии  сложных пространственных форм является основным требованием для современных  производителей технологической оснастки.

В состав устройства входит специальный указатель с датчиком, называемый пером. Собственный контроллер посылает импульсы по ортогональной  сетке проводников, расположенной  под плоскостью планшета. 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. С помощью пера Вы рисуете  на планшете, при этом графические  редакторы могут воспринимать его как кисть, карандаш, мелок и так далее. Перевернув перо, Вы можете стереть изображение. Дигитайзеры, как следует из названия, являются инструментом оцифровки трехмерных объектов. Для дальнейшей обработки и редактирования результатов сканирования существует множество различных программ (см. Приложение В).

Основные типы дигитайзеров по принципу работы:

– Ультразвуковые. Из всех систем по оцифровке 3D-объектов ультразвуковые (или сонарные) – наименее точные и надежные, но при этом самые чувствительные к изменениям в окружающем пространстве. Ультразвуковые дигитайзеры представляют собой систему передатчиков, жестко закрепленных на стенах и потолке. Подобные сканеры применяются в основном в медицине и при оцифровке скульптур.

– Электромагнитные. Принцип работы электромагнитных 3D-дигитайзеров такой же, как у ультразвуковых систем (принцип радара), только для построения пространственной модели вместо звуковых волн используются электромагнитные. Результат работы этих сканеров не зависит от погодных условий, но находящиеся поблизости металлические предметы или источники магнитного поля снижают точность измерений.

– Лазерные. Лазерные дигитайзеры обладают самой высокой точностью, но область их применения также имеет значительные ограничения. Большие трудности вызывает сканирование объектов с зеркальными, прозрачными и полупрозрачными поверхностями, а также предметов большого размера либо имеющих впадины или выступы, препятствующие прямому прохождению лазерного пучка. Лазерные дигитайзеры – полностью автоматизированные системы.

– Механические. Эти устройства являются золотой серединой среди всех классов дигитайзеров. Высокая точность и относительно низкая стоимость сделали эти устройства самыми популярными. Принцип их работы заключается в следующем: контуры оцифровываемого объекта обводятся прецизионным щупом, положение которого замеряется механическими датчиками. Затем, используя массив трехмерных координат, специальная программа строит каркасную модель объекта. Большим плюсом механических сканеров является то, что получаемые с их помощью результаты не зависят от погодных условий, уровня шума, наличия электромагнитных полей. Тип поверхности также не имеет значения. Поскольку механические дигитайзеры являются ручными устройствами, их использование требует четкой координации движений и внимательности¹⁰.

V. Световое перо (см. Приложение Г)

Световое перо представляет собой  манипулятор, позволяющий вводить  данные в компьютер. Непосредственный ввод производится при прикосновении  пера к монитору ЭЛТ или при  проведении линий вдоль поверхности  экрана. ЭЛТ-дисплей – электронно-лучевая  трубка, которую потеснили жидкокристаллические мониторы. Light pen – дословно «световая ручка» – согласно названию напоминает карандаш или шариковую ручку. С компьютером световое перо соединено с помощью провода через один из портов ввода-вывода. На самой «ручке» могут находиться несколько кнопок, что позволяет, удерживая устройство, нажимать их по мере необходимости. Кнопки на световом «карандаше» – аналогия кнопкам на мыше, то есть, направлены на выполнение дополнительных операций, включение определенных опций или последовательных режимов. В момент прикосновения к поверхности экрана фотоэлемент, встроенный в наконечник светового пера, регистрирует изменения яркости/свечения экрана в конкретной точке касания. При этом компьютер с помощью соответствующего программного обеспечения производит вычисления указанной пером позиции на ЭЛТ-мониторе.

Последующий алгоритм действий предусматривает  интерпретацию точки с заданными  координатами определенным образом. Чаще всего происходит указание на объект на экране или на выполнение команды  рисовать. На самом кончике пера находится фотоэлемент, который  при перемещении указывает координаты определенной точки, зафиксированные  и рассчитанные в момент попадания  на монитор электронного луча, который  формирует изображение. Именно синхросигнал развертки изображения при сопоставлении  времени исходящего сигнала дает возможность определять расположение светового пера на мониторе. При  этом ЭЛ (электронный луч) пробегает  по всем точкам дисплея несколько  раз за доли секунды. Световое перо в прошлом применялось в качестве устройства, которым удобно рисовать прямо на экране, чем было полезным дизайнерам, художникам, электро-, радио-, авиаконструкторам. В принципе, Light pen плюс экран – прообраз сегодняшнего графического планшета. Продумано применение светового пера для карманных ПК – микрокомпьютеров, которые являются наименьшими среди персональных¹¹.

VI. Сенсорный экран

Сенсорный экран изобрели американцы в рамках исследований по программированному обучению. Компьютерная система PLATO IV, появившаяся в 1972 году, имела сенсорный экран на сетке  ИК-лучей, состоявший из 16х16 блоков. Но даже столь низкая точность позволяла пользователю выбирать ответ, нажимая в нужное место экрана.

В 1983 году вышел компьютер HP-150 с сенсорным экраном на ИК-сетке. Впрочем, в те времена сенсорные экраны применялись преимущественно в промышленной и медицинской аппаратуре.

В потребительские устройства (телефоны, КПК и так далее) сенсорные экраны вошли как замена крохотной клавиатуре, когда появились устройства с большими (во всю переднюю панель) ЖК-экранами. Первая карманная игровая консоль с сенсорным экраном – Nintendo DS, первое массовое устройство, поддерживающее мультитач – iPod Touch.

Принципы работы сенсорных экранов. Существует множество разных типов сенсорных экранов, которые работают на разных физических принципах: резистивные сенсорные экраны; четырехпроводной экран; 4-проводной резистивный сенсорный экран; 5-проводной резистивный сенсорный экран. Существуют также восьмипроводные сенсорные экраны. Они улучшают точность отслеживания, но не повышают надежности.

Резистивные сенсорные  экраны дешевы и обладают максимальной стойкостью к загрязнению. Резистивные экраны реагируют на прикосновение любым гладким твердым предметом: рукой (голой или в перчатке), пером, кредитной картой и так далее. Их используют везде, где вандализм и низкие температуры полностью исключены: для автоматизации промышленных процессов, в медицине, в сфере обслуживания (POS-терминалы), в персональной электронике.

У матричных сенсорных  экранов конструкция аналогична резистивной, но упрощена до предела. На стекло нанесены горизонтальные проводники, на мембрану – вертикальные. При прикосновении к экрану проводники соприкасаются. Контроллер определяет, какие проводники замкнулись, и передает в микропроцессор соответствующие координаты.

Проекционно-емкостные  сенсорные экраны. На внутренней стороне экрана нанесена сетка электродов. Электрод вместе с телом человека образует конденсатор; электроника измеряет емкость этого конденсатора (подает импульс тока и измеряет напряжение). Прозрачность таких экранов до 90 %, температурный диапазон чрезвычайно широк. Очень долговечны (узкое место – сложная электроника, обрабатывающая нажатия). На ПЕЭ может применяться стекло толщиной вплоть до 18 мм, что приводит к крайней вандалоустойчивости. На непроводящие загрязнения не реагируют, проводящие легко подавляются программными методами. Поэтому проекционно-емкостные сенсорные экраны применяются в автоматах, устанавливаемых на улице. Реагирует на руку в перчатке. Невысокая точность дополняется параллаксом от толстого вандалоустойчивого стекла.

Сенсорные экраны ПАВ (на поверхностно-акустических волнах). На экране возбуждаются ультразвуковые колебания. Прикосновение к экрану изменяет характер прохождения ультразвука и регистрируется датчиками. Предельно высокая прозрачность (не нужны никакие электроды; мало того, ультразвук можно возбуждать прямо на экране). Реагирует на силу нажатия. Высокая надежность. Не реагирует на предмет, не поглощающий ультразвук (перо, карточка). Любой посторонний предмет (например, прилепленная жвачка) полностью блокирует работу экрана. Не удается надежно загерметизировать края экрана. Поэтому такие экраны применяют только в охраняемом помещении.

Тензометрические  сенсорные экраны. Реагируют на деформацию экрана. Точность тензометрических экранов невелика, зато они отлично выдерживают вандализм. Применение аналогично проекционно-емкостным: банкоматы, билетные автоматы и прочие устройства, расположенные на улице.

Индукционные  сенсорные экраны. Индукционный сенсорный экран – это графический планшет со встроенным экраном. Такие экраны реагируют только на специальное перо. Применяются, когда требуется реакция именно на нажатия пером (а не рукой): художественные планшеты класса high-end, некоторые модели планшетных ПК¹².

VII. Другие вводные устройства (см. Приложение Д)

1. Веб-камера (также вебкамера) – цифровая видео или фотокамера, способная в реальном времени фиксировать изображения, предназначенные для дальнейшей передачи по сети интернет (в программах типа Instant Messenger или в любом другом видеоприложении).

2. Микрофон (от микро- и phōnē – звук)  – электроакустический прибор, преобразовывающий звуковые колебания в колебания электрического тока. Служит первичным звеном в цепочке звукозаписывающего тракта или звукоусиления.

3. Трекбол (англ. trackball) – 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).

4. Трекпоинт – Pointing stick (TrackPoint, PointStick, Track Stick, StickPoint, и другие варианты названия) – указательное устройство, представляющее из себя тензометрический джойстик. Используется обычно как замена мыши в ноутбуках.

5. Джойстик (англ. Joystick = Joy + Stick) – устройство ввода информации в электронное устройство, манипулятор, часть интерфейса пользователя.

6. Геймпад (джойпад, игровой пульт) – тип игрового манипулятора. Представляет собой пульт, который удерживается двумя руками, для управления используются большие пальцы рук (в современных геймпадах также часто используются указательный и средний пальцы). Стандартное исполнение геймпада таково: под левой рукой кнопки направления (вперед-назад-влево-вправо), под правой – кнопки действия (прыгнуть, выстрелить).

Геймпады обеспечивают взаимодействие между игроком и консолью. Тем не менее, геймпады используются и на персональных компьютерах, хотя пользователи в большинстве случаев предпочитают использовать привычные клавиатуру (обычную или игровую) и мышь¹³.

7. Тачпад (англ. touchpad – сенсорная площадка), сенсорная панель – указательное устройство ввода, применяемое, чаще всего, в ноутбуках.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

 

Благодаря многолетнему труду  инженеров и программистов появилась  возможность вводить информацию в машину самыми разнообразными способами: печатая на клавиатуре, рисуя ручкой по электронному планшету, при помощи ручных переключателей, прикасаясь кончиком пальца к экрану дисплея, сканируя нужную информацию или говоря в микрофон. В настоящее время, прогресс дошел  до того уровня, что компьютеры способны принимать информацию от других машин  без вмешательства человека. Так, метеорологические спутники передают информацию наземным компьютерам, которые  преобразуют ее в красивые цветные  карты.