Устройства ввода данных

Для ввода визуальной информации в компьютер служат:

1. Клавиатура: алфавитно-цифровая; функциональная (иногда именуется кнопочным устройством) для выбора некоторого действия либо операции.

2. Манипуляторы для указания экранных и планшетных объектов. К таким позиционирующим устройствам относятся: манипулятор типа мышь; джойстик; трэкбол (с одним либо двумя валюаторами - преобразователями углового положения ручки); электронное перо.

3. Средства голосовой технологии.

4. Считыватели информации.

5. Графические доски.

6. Графические планшеты с темплетами (сменными объектными картами).

1. Клавиатураслужит для ручного ввода информации. Все символы, набираемые на клавиатуре, немедленно отображаются на мониторе в позиции курсора, т.к. функции клавиатуры не нуждаются в поддержке системными программами (драйверами). Работу клавиатуры поддерживают специальные программы, «зашитые» в BIOS. Клавиа­тура управляется внут­ренним контроллером, который считывает информацию о нажа­тии клавиш и пересылает ее во входной порт ЭВМ. Функции микроконтроллера состоят в следующем:

- последовательно опрашивает клавиши, считывая введенный сигнал и вырабатывая двоичный скан-код клавиши;

- управляет световыми индикаторами клавиатуры;

- проводит внутреннюю диагностику неисправностей;

- осуществляет взаимодействие с центральным процессором через порт ввода-вывода клавиатуры.

Клавиатура имеет встроенный буфер – промежуточную память малого размера, куда помещаются введенные символы. В случае переполнения буфера нажатие клавиши будет сопровождаться звуковым сигналом. Это означает, что символ не введен (отвергнут).

Рассмотрим основные параметры современных клавиатур.

- Конструктивно различают клавиатуры проводные и беспроводные.

- Тактильные параметры: жесткость клавиш и длина хода. Жесткая клавиатура не дает возможности быстро и легко набирать текст. Слишком мягкая, наоборот, наставит лишних символов при случайном легком касании.

- Формфактор определяющих клавиш (обе Shift, Backspace и Enter) и количество клавиш. Когда эти клавиши имеют удобные форму и расположение, то работа облегчается. Стандартной является 101 - клавишная клавиатура с раскладкой клавиш QWERTY (читается «кверти»), названная так по клавишам, расположенным в верхнем левом ряду алфавитно-цифровой части клавиатуры.

- Раскладка клавиатуры(расположение ее клавиш). Клавиатура имеет, как правило, одну основную раскладку и несколько до­полнительных. На сегодня принято три основных раскладки: американская, немецкая и французская. В нашей стране используются в основном клавиатуры с американской раскладкой. Дополнительные раскладки определяются установленным на ЭВМ программ­ным обеспечением.

- Эргономичностъ клавиатуры. Так называемые эргономичные клавиатуры существенно меньше утомляют пользователя, хотя занимают больше места и стоят дороже. Например, наличие подставки для рук снижает утомление; группы дополнительных клавиш (интернетовские, мультимедийные и другие) ускоряют работу, позволяя меньше переключаться на мышь и обратно; осязательные зацепки позволяют осуществлять набор «вслепую» и др.

Манипулятор является указательным устройством и может содержать одну (например, мышь фирмы Apple), две, три и более кнопок управления, а в последнее время - переключатели и колесо для прокрутки. Различают механические, оптико-механические и оптические типы манипуляторов. Они могут быть проводными и беспроводными (с радио- и инфракрасным каналами передачи информации).

Джойстики и трэкболы используются для ручного ввода инфор­мации (например, при работе с архитек­турными и конструкторскими програм­мами) и управления экранными объек­тами.

Электронное перо (указка) напомина­ет обычную школьную ручку, имеющую проводную либо беспроводную связь с одним из портов компьютера. Фотоприемное устройство, расположенное на его конце, фиксирует элементарные части графических объектов. Выполнение не-которых действий над выбранным электроннойуказкой объектом начинается при включении кнопки, расположенной на её корпусе.

3. Средства голосовой технологии. Микрофон служит основой речевого пользовательского интерфейса, голосового ввода информации и реализации мультимедийных технологий, поддерживаемых системами передачи речи и ее воспроизведения. Например, фирма Dragon Systems вначале разработала программную систему распознавания речи DragonDictate, а сейчас - Dragon Naturalli Speking. Системы поддерживают ввод в компьютер текста под диктовку. Последняя версия системы снабжена динамическим словарем на 62 000 слов, адаптируемым к голосу пользователя. Она совершает в среднем одну ошибку на каждые 20 продиктованных слов. Системы поставляются со встроенными речевыми командами управления компьютером и такими приложениями, как Lotus 1-2-3 (электронная таблица), WordPerfect, Word (текстовые процессоры). Диктовку по-русски позволяет осуществлять пакет «Комбат» московской фирмы «Вайгрупп», являющийся адаптацией DragonDictate.

Речевую диктовку текстов и голосовое управление графическими интерфейсными средствами поддерживают продукты ряда фирм, в том числе IBM и Microsoft. Примером отечественного продукта служит «Горыныч ПРОФ» российского разработчика VoiceLock. Подобные системы могут похвастаться тем, что распознавание происходит без предварительной настройки под конкретного пользователя, то есть они независимы от диктора. Вместе с тем точность распознавания, как правило, повышается при предварительной настройке на голос конкретного пользователя, причем этим способом можно добиться распознавания даже тогда, когда говорящий имеет дефект речи или акцент.

Имеются программные продукты (например, Magic Gooddy российской фирмы «ПРОектМТ» и Speaking Mouse Pro), воспроизводящие текстовые файлы голосом, максимально приближенным к естественному. Для воспроизведения компьютером звуков и речи используют не только музыкальные колонки и наушники, но и плоские динамики.

Распознавание текста находит применение в криминалистике, для голосового управления компьютером, а через него и другой техникой, в защите компьютеров «голосовым паролем». Текстовый редактор «Цезарь» позволяет прокручивать некачественную запись (или ее фрагмент) нужное число раз, прослушивать в замедленном темпе без искажений и т.п..

4. Считыватели информациииспользуются для ввода как символьной, так и графической информации.

Сканер – устройство для ввода в компьютер графических изображений с листа бумаги. Создает оцифрованное изображение документа и помещает его в память компьютера.

Сканеры весьма разнообразны и их можно классифицировать по различным признакам. Сканеры бывают черно-белыми и цветными. Черно-белые сканеры могут считывать штриховые и полутоновые изображения. Штриховые изображения не передают полутонов (уровней серого). Полутоновые позволяют распознать и передать 16, 64 или 256 уровней серого.

Цветные сканеры работают с черно-белыми и цветными оригиналами. В цветных сканерах сканируемое изображение освещается через вращающийся RGB фильтр или от трех последовательно зажигаемых цветных ламп. Сигнал, соответствующий каждому основному цвету, обрабатывается отдельно. Число передаваемых цветов колеблется от 256 до 65636 (High Color) и даже до 16,7 (стандарт True Color).

Конструктивно сканеры бываютручными, роликовыми и план­шетными.

Ручные сканеры вручную перемещаются по изображению. С их помощью за один проход вводится небольшое количество строк (захват не более 105 мм). Скорость сканирования до 72 мм/с. Примером ручного сканера являются штрих-сканеры, используемые в супермаркетах для считывания штрихкода.

Планшетные сканеры наиболее распространены. В них сканирующая головка перемещается относительно оригинала автоматически. Они позволяют сканировать листовые и сброшюрованные документы. Скорость сканирования 2-10 секунд на страницу (формат А4). Планшетные сканеры могут иметь встроенный или внешний слайд-адаптер для сканирования 35-миллиметровых фотопленок.

Роликовые сканеры наиболее автоматизированы. В них оригинал автоматически перемещается относительно сканирующей головки. Сканируемые документы только листовые.

Существуют два формата представления графической информации в файлах компьютера: растровый и текстовый.

В растровом формате графическое изображение запоминается в файле в виде набора множества точек, соответствующих пикселям отображения этого изображения на экране дисплея. Редактировать этот файл невозможно.

В текстовом формате информация идентифицируется характеристиками шрифтов, кодами символов. Стандартные текстовые процессоры предназначены для работы с текстовым форматом информации.

Наиболее предпочтительным является использование сканера вместе с программами распознавания образов, например типа OCR (Optical Character Recognation). Некоторые системы OСR предварительно необходимо обучить распознаванию - ввести в память сканера шаблоны и прототипы распознаваемых символов. Но большинство систем не требует обучения.

Сканер подключается к параллельному порту ПК. Для работы со сканером ПК должен иметь специальный драйвер, желательно драйвер, соответствующий стандарту TWAIN. Битовая карта требует от 1 до 16 Мбайт памяти.

Основные характеристики сканера:

- рабочая область/формат, ширина х высота, мм;

- физическое разрешение, ppi (pixel per inch - пикселей на дюйм). Оно характеризует конструктивные возможности сканера;

- интерполяционное разрешение, ppi. Оно превышает как оптическое, так и механическое разрешение. Эта характеристика ответственна лишь за снижение зернистости изображения, а не за увеличение степени его детализации;

- тип изображения (полутоновые сканеры, цветные). Так, в записи 300x600 число 300 ppi - оптическое разрешение (определяется числом фотоприемников считывающей головки сканера. При сканировании одного дюйма изображения по горизонтали получают 300 пикселей), 600 ppi - механическое разрешение (число отсчётов, поделенное на длину пути считывателя. Это разрешение по вертикали);

- глубина цвета, бит. Показывает число оттенков каждого цветового канала;

- количество уровней серого (градации яркости);

- динамический диапазон, характеризующий способность сканера различать на изображении переходы между смежными тонами;

- скорость сканирования, мс/лин;

- точность сканирования, в % от механического разрешения либо в лин/мм для широкоформатных роликовых сканеров;

- интерфейс.

Цифровая фотоаппаратура. Часто цифровую фотоаппаратуру разделяют по категориям (студийные, нестудийные, бытовые фотоаппараты и веб-камеры) для поддержки видеоконференций в глобальной сети Интернет и способу получения однокадровых цветных снимков (с тремя одно- и двумерными матрицами светочувствительных элемен­тов, соответственно со встроенными красным, зеленым и синим фильтрами) (рисунок 3.25).

Рисунок 3.25 - Web-камера Genius

Фотохарактеристики аппаратов: возможность использования сменного объекти­ва, тип видоискателя (оптический, жидкокристаллический микродисплей), фокусное расстояние объектива, эквивалентное фокусное расстояние для 35-миллиметровой пленки, фокусировка (фиксированная, автоматическая (с зум-объективом)), управление экспозицией, компенсация экспозиции, установка скорости затвора, глубина резкости, встроенная вспышка, автоспуск, скорость съемки в пакетном режиме (один или менее кадров в секунду), выдержка (например, от 1/8000 до 30 с), наличие стабилизатора изображения (уменьшение влияния на изображение микросотрясений и вибрации корпуса аппарата при ручной съемке) и возможность установки дополнительных аксессуаров и оборудования (к примеру, светофильтров и внешней вспышки).

Программное обеспечение позволяет манипулировать изобра-жением (зачастую применяют продукт Adobe Photoshop); обычно поддерживаются форматы представления и хранения графических данных JPEG, TIFF, BMP, PCX и RAW. Кадры, записываемые в файлы формата RAW, доступны для изменения настроек и условий съемки в среде программного RAW-конвертора (например, встроенного в Photoshop CS).

Электронная досканапоминает обычную школьную доску. На ее поверхности можно писать. Информация, наносимая на электронную доску, может быть сохранена на диске компьютера и затем распечатана на принтере. Последовательность отображения информации на такой доске может быть восстановлена шаг за шагом. Процесс отображения информации на электронной доске можно в реальном времени транслировать по компьютерной сети и через Интернет (рисунок 3.24).

Рисунок 3.26 - Беспроводная интерактивная доска 75 дюймов Hitachi

Электронные доски могут быть исполь­зованы для проведения видеоконференций (белые доски) как доски с выдачей бумаж­ной копии, электронные грифельные дос­ки, доски с возможностью ЖК-проекции.

В случае использования грифельных до­сок интерактивных сенсорных экранов (сен­сорный экран с прозрачной чувствительной к нажатию поверхностью, совмещенный с дисплейной панелью) для стирания напи­санного применяют специальное приспособ­ление «ластик». С целью последующего ис­пользования написанной информации она может быть сохранена в файле. Типичным представителем электронных грифель­ных досок является доска SoftBoard фирмы Microfield Graphics. Другим примером служит интерактивный сенсорный экран SMART Board фирмы Smart Technologies.

6. Графические планшеты предназначены для работы с графическими приложения­ми (например, графическими редакторами и программами распознавания рукописного текста). На рынке имеются планшеты, чувствительные к силе нажатия стилуса (ручки) с беспроводным пером, а также дисплеи-планшеты. Иногда планшеты снабжаются темплетами (сменными планшетами-подкладками). На планшетах графические объекты изображаются мнемонически. Место размещения планшетного изображения, допустим, на поверхности экрана, указывается манипулятором, например, типа мышь (рисунок 3.27).

Рисунок 3.27 - Графический планшет

Пример планшета-подкладки - GridMaster D45 (D56) для ПК размер поля ввода 12″х18″ (20″х24″), разрешение 0,001″, максималь-ная точность ввода 0,005″. Графические планшеты фирмы Intuos GD-0912-R(А) имеют рабочую область 304,8x240,6 мм, массу 1,6 кг, точность 0,25/0,5/0,25 мм.