Анализ методов и устройтв ввода информации в компьютер

Оглавление

Введение
1.Классификация устройство ввода и методов ввода информации в компьютер
2.Устройства ввода текстовой информации
2.1.Клавиатура
3.Указательные (координатные) устройства
3.1.Координатные устройства с относительным указанием позиции
3.1.1. Манипулятор мышь
3.1.2. Трекбол
3.1.3. Трекпоинт
3.1.4. Тачпад
3.1.5. Джойстик
3.1.6. Roller Mouse
3.2.С возможностью указания абсолютной позиции
3.2.1.Графический планшет
3.2.2.Световое перо
4.Устройства ввода графической информации
4.1.Сканер
4.2.WEB-камера
4.3.Плата видеозахвата
5.Устройства ввода звука
5.1.Микрофон
6.Модем
Заключение
Список литературы

Анализ методов и устройтв ввода информации в компьютер

TrackPoint (Трекпоинт, PointStick, Track Stick, StickPoint) -  указательное устройство представляющее из себя тензометрический джойстик. На клавиатуре формата QWERTY джойстик размещен между клавиш «G», «H» и «B», а кнопки мыши размещены под клавишей «пробел»(рисунок 5).
Рисунок 5. TrackPoint
Pointing stick зарегистрирован компанией IBM под торговой маркой TrackPoint. Pointing stick (TrackPoint) используется во многих марках лэптопов, включая линию лэптопов IBM ThinkPad (теперь Lenovo), Toshiba Satellite, ноутбуках бизнес-класса HP и Dell .
Трекпоинт - достататочная старая разработка и многие производители ноутбуков давно отказались от его использования в пользу Тачпадов , однако это устройство особенно нравится приверженцам слепого метода набора текста, потому, что это единственное изуказательных устройств ноутбука, которое не требует от пользователя убирать пальцы со стартовой позиции на клавиатуре и именно благодаря этому, многие профессиональные модели ноутбуков оборудуются, помимо тачпада еще и трекпоинтом5.
3.1.4. Тачпад
Тачпад (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 (рисунок 6).
Рисунок 6. Тачпад
TouchPad поддерживает следующие протоколы:
1. PS/2;
2. RS-232;
3. ADB - протокол, используемый компьютерами семейства Apple Macintosh.
В каждом из этих случаев TouchPad поддерживает индустриальный стандарт "mouse" плюс собственные, специфические, расширенные протоколы. Поддержка "mouse" означает, что, подключив к компьютеру TouchPad, вы сразу можете использовать ее как обычную "мышку", без инсталляции ее собственного драйвера. После этого вы инсталлируете драйвер и получаете целый набор дополнительных возможностей. Для тех, кого не устраивает простое использование программных продуктов фирма Synaptics предлагает полное описание интерфейса и примеры работы с TouchPad на языке С++ с использованием команд API.
Дальнейшим развитием TouchPad является TouchWriter - панель TouchPad с повышенной чувствительностью, одинаково хорошо работающая как с пальцем, так и со специальной ручкой и даже с ногтем. Эта панель позволяет вводить данные привычным для человека образом - записывая их ручкой. Кроме того, ее можно использовать для создания графических изображений или для подписывания ваших документов. Для желающих писать китайскими иероглифами, можно порекомендовать установить на компьютер пакет QuickStroke, который позволит вводить иероглифы, непосредственно рисуя их на панели. Причем программа, по мере ввода, предлагает готовые варианты иероглифов.
Как и другие указательные устройства, тачпад обычно используется для управления «указателем» путем перемещения пальца по поверхности устройства. Тачпады имеют различные размеры, но обычно их площадь не превышает 50 см². Форма исполнения - чаще всего прямоугольник, но существуют модели и в виде круга.
Работа тачпадов основана на измерении ёмкости пальца или измерении ёмкости между сенсорами. Ёмкостные сенсоры расположены вдоль вертикальной и горизонтальной осей тачпада, что позволяет определить положение пальца с нужной точностью.
Поскольку работа устройства основана на измерении ёмкости, тачпад не будет работать, если водить по нему каким-либо непроводящим предметом, например, основаниемкарандаша. В случае использования проводящих предметов тачпад будет работать только при достаточной площади соприкосновения. (Попробуйте касаться тачпада пальцем лишь чуть-чуть). Влажные пальцы затрудняют работу тачпада.
Характеристики
Тачпады являются устройствами с довольно низким разрешением. Этого достаточно для использования их в повседневной работе за компьютером (офисные приложения, веб-браузеры, логические игры), но затрудняет работу в графических программах и делает практически невозможной игру в 3D-шутерах.
Однако у тачпадов есть и ряд преимуществ, по сравнению с другими манипуляторами:
не требуют ровной поверхности (в отличие от мыши);
не требуют большого пространства (в отличие от мыши или графического планшета)
расположение тачпада фиксировано относительно клавиатуры (в отличие от мыши);
для перемещения курсора на весь экран достаточно лишь небольшого перемещения пальца (в отличие от мыши или крупного графического планшета);
работа с ними не требует особого привыкания, как например, в случае с трекболом.
с помощью одного тачпада (не прикасаясь к кнопкам) можно выполнять часть манипуляций левой кнопки мыши:
короткое касание — щелчок
двойное короткое касание — двойной щелчок
незавершённое двойное касание с последующим перемещением — перемещение объекта или выделение
отдельные участки тачпада (полоска справа и сверху/снизу) могут быть использованы для вертикальной и горизонтальной прокрутки.
Тачпады ноутбуков Apple, Asus, а также практические любые от Synaptics (с помощью отдельной программы) могут имитировать нажатие правой кнопки и колесика без использования дополнительных кнопок:
прокрутка — нажатие двумя пальцами и перемещение
правая кнопка — короткое нажатие двумя пальцами
Увеличение/уменьшение — стягивание или растягивание двух пальцев на поверхности тачпада друг относительно друга
Переворот — изменение плоскости положения двух пальцев на тачпаде в требуемом направлении
Перелистывание — легкое касание в движении слева направо или наоборот тремя пальцами
Также имеются различные жесты, задействующие и четыре пальца.
Тачпад отключается на ноутбуке сочетанием клавиш Fn (рядом с кнопкой Ctrl)+F10 (или + одна из от F1 до F12). На некоторых ноутбуках тачпад отключается специальной кнопкой (например Acer Aspire 5739G)6.
3.1.5. Джойстик 
Джойстик — это, как известно, особый тип игрового манипулятора, который во время игры необходимо удерживать двумя руками. Для управления в джойстике используют, как правило, большие пальцы рук, однако в некоторых наиболее «продвинутых», современных моделях джойстиков иногда бывают задействованы указательный и средний пальцы.
Считается, что джойстики являются первыми устройствами чем геймпады, которые были «изобретены» и предназначены специально для управления несложными компьютерными играми. Выпускаемые несколько десятков лет назад джойстики существенно отличались от тех, что мы сегодня видим на прилавках магазинов, были они весьма и весьма примитивны. Фактически первые джойстики являли собой простую коробку с четырьмя кнопками, которые нужно было нажимать при отклонении ведущей ручки в ту или другую сторону. В большинстве случаев для подключения подобных джойстиков не предусматривался специальный интерфейс, а потому все контакты данного устройства напрямую припаивались к кнопкам клавиатуры.
Современные джойстики находят применение не только в увлекательных компьютерных играх, но используются в других целях. Так, например, по аналогии с данным устройством, сегодня джойстиком иногда называют специальную ручку управления различными промышленными механизмами и крупными транспортными средствами (в частности, самолётом).
Конструкция джойстика (рисунок 7):
1 Рукоять
2 Основание
3 Кнопка «Огонь» (гашетка)
4 Дополнительные кнопки
5 Переключатель автоматического огня
6 Газ/тяга
7 Миниджойстик (hat switch, «хатка»)
8 Присоски (крепление)
Рисунок 7. Конструкция джойстика
По количеству степеней свободы и, соответственно, плоскостей, в которых возможно изменение положения контролируемого объекта, джойстики подразделяются на:
одномерные (управление перемещением объекта либо вверх-вниз, либо влево-вправо)
двухмерные (управление объектом в двух плоскостях)
трёхмерные (управление объектом во всех трёх плоскостях)7.
3.1.6. Roller Mouse
Roller Mouse это указательное устройство, в котором для перемещения указателя по вертикали применяется вращение длинного горизонтального цилиндра вокруг его оси, а для горизонтального перемещения - движение цилиндра вдоль его оси. Нажатие на цилиндр выполняет щелчок левой кнопкой мыши (рисунок 8).
Рисунок 8. Roller Mouse 
Уникальной особенностью Roller Mouse является использование механизмов разного принципа действия для вертикального и горизонтального перемещения указателя.
Навряд ли новое устройство способно заменить классическую мышь, однако оно может оказаться полезным дополнением к ней. По замыслу создателей, новый манипулятор способен снизить напряжение, испытываемо мышцами рук, плеч и шеи при долгой работе за компьютером с мышью.
Конструктивно Roller Mouse Free представляет собой приставку к клавиатуре, размещаемую под ней. Главным элементом конструкции устройства является валик (на рисунке — чёрного цвета), размещённый «под левую руку». Управление курсором по вертикальной оси осуществляется вращением валика, по горизонтальной — перемещением его из стороны в сторону. Для облегчения работы с документами, наряду с обычными «мышиными» клавишами, предусмотрены отдельные кнопки «Копировать» и «Вставить»8.
3.2. С возможностью указания абсолютной позиции
3.2.1. Графический планшет
Графический планшет  — это устройство для ввода рисунков от руки непосредственно в компьютер. Состоит из пера и плоского планшета, чувствительного к нажатию или близости пера. Также может прилагаться специальная мышь (рисунок 9).
Рисунок 9. Графический планшет
В современных планшетах основной рабочей частью также является сеть из проводов (или печатных проводников), подобная той, что была в «Графаконах». Эта сетка имеет достаточно большой шаг (3—6 мм), но механизм регистрации положения пера позволяет получить шаг считывания информации намного меньше шага сетки (до 200 линий на мм).
По принципу работы и технологии существуют различные типы планшетов. В электростатических планшетах регистрируется локальное изменение электрического потенциаласетки под пером. В электромагнитных — перо излучает электромагнитные волны, а сетка служит приёмником. В обоих случаях на перо должно быть подано питание.
Фирма Wacom создала технологию на основе электромагнитного резонанса, когда сетка и излучает, и принимает сигнал. При этом излучаемый сеткой сигнал используется для питания пера, которое, в свою очередь, посылает ответный сигнал, являющийся не просто отражением исходного, а заново сформированным, который, как правило, несёт дополнительную информацию, идентифицирующую конкретное перо, а также данные о силе нажатия, фиксации/положении органов управления на указателе, о том, используется ли рабочий кончик пера или его «ластик» (в случае, если такие функции в нём предусмотрены). Поэтому отдельного питания для такого устройства не требуется. Но при работе электромагнитных планшетов возможны помехи от излучающих устройств, в частности мониторов.
Существуют планшеты, в комплект которых входят перья, способные регистрировать силу нажатия. Как правило, в основе механизма регистрации лежит использованиеконденсатора переменной ёмкости. В частности, такой тип датчика используется в перьях к планшетам фирмы Wacom. Также регистрация может осуществляться с помощьюкомпонента с переменным сопротивлением[6] или переменной индуктивностью. Существуют реализации, в основе которых лежит пьезоэлектрический эффект[источник не указан 458 дней]. При нажатии пера в пределах рабочей поверхности планшета, под которой проложена сетка проводников, на пластине пьезоэлектрика возникает разность потенциалов, что позволяет определять координаты нужной точки. Такие планшеты вообще не требуют специального пера и позволяют чертить на рабочей поверхности планшета как на обычной чертёжной доске.
Кроме координат пера, в современных графических планшетах также могут определяться давление пера на рабочую поверхность, наклон, направление поворота в плоскости планшета и сила сжатия пера рукой.
Также в комплекте графических планшетов совместно с пером может поставляться мышь, которая, однако, работает не как обычная компьютерная мышь, а по тому же принципу, что и перо. Такая мышь может работать только на планшете. Поскольку разрешение планшета гораздо выше, чем разрешение обычной компьютерной мыши, то использование связки мышь+планшет позволяет достичь значительно более высокой точности при вводе.
Характеристики
1. Разрешение. Разрешением планшета называется шаг считывания информации. Разрешение измеряется числом линий на дюйм (англ. lines per inch, lpi). Типичные значения разрешения для современных планшетов составляет несколько тысяч lpi.
2. Число степеней свободы. Количество степеней свободы описывает число квазинепрерывных характеристик взаимного положения планшета и пера. Минимальное число степеней свободы — 2 (X и Y положения проекции чувствительного центра пера), дополнительные степени свободы могут включать давление, наклон пера относительно плоскости планшета, вращение (положение пера относительно своей вертикальной оси)
Применение
Графические планшеты применяются как для создания изображений на компьютере способом, максимально приближённым к тому, как создаются изображения на бумаге, так и для обычной работы с интерфейсами, не требующими относительного ввода (хотя ввод относительных перемещений с помощью планшета и возможен, он зачастую неудобен).
Кроме того, их удобно использовать для переноса (отрисовки) уже готовых изображений в компьютер.
Некоторые программы мгновенного обмена сообщениями (например, MSN Messenger (теперь Windows Live Messenger) и Skype ) позволяют пользователю, имеющему графический планшет, интерактивно демонстрировать рисуемое абоненту на другом конце.
Некоторые такие приложения имеют функцию совместного редактирования изображений (англ. whiteboard) с использованием, например, протоколов Jabber. Среди них — IM‑клиент Coccinella (англ.), IM клиент Tkabber и графический редактор Inkscape. Ведётся разработка поддержки whiteboard и в клиенте Jabber Psi9.
3.2.2. Световое перо
Световое перо — манипулятор, с помощью которого ввод данных осуществляется прикосновениями или проведением линий над поверхностью экрана ЭЛТ-монитора (рисунок 10).
Рисунок 10. Световое перо
Световое перо внешне имеет вид шариковой ручки или карандаша, соединённого проводом с одним из портов ввода-вывода компьютера. Обычно на световом пере имеется одна или несколько кнопок, которые могут нажиматься рукой, удерживающей перо. Ввод данных с помощью светового пера заключается в прикосновениях или проведении линий пером по поверхности экрана монитора. В наконечнике пера устанавливается фотоэлемент, который регистрирует изменение яркости экрана в точке, с которой соприкасается перо, за счёт чего соответствующее программное обеспечение вычисляет позицию, «указываемую» пером на экране и может, в зависимости от необходимости, интерпретировать её тем или иным образом, обычно как указание на отображаемый на экране объект или как команду рисования. Кнопки используются аналогично кнопкам мыши — для выполнения дополнительных операций и включения дополнительных режимов.
Световое перо было распространено во время распространения графических карт стандарта EGA, которые обычно имели разъем для подключения светового пера. Световое перо невозможно использовать с обычными ЖК-мониторами. Также световое перо может быть элементом дигитайзера (графического планшета). В этом случае пером пишут или рисуют не по экрану монитора, а по поверхности планшета.
Световое перо раньше использовалось для работы конструкторами, художниками и т. д., а сейчас уже потеряло актуальность. По сути, это устройство является прообразом современных графических планшетов10
4. Устройства ввода графической информации
4.1. Сканер
Современный сканер функционально состоит из двух частей: собственно сканирующего механизма (engine) и программной части (TWAIN-модуль, система управления цветом и прочее) (рисунок 11). В процессе покупки часто забывают о том, что без собственного драйвера сканер работать не сможет, так как не является стандартным для Windows устройством.
Рисунок 11. Сканер
Принцип работы сканера (рисунок 12)
Для понимания значения характеристик нужно представлять себе конструкцию типового планшетного сканера (конструкция дорогих моделей немного отличается): Оригинал располагается на прозрачном неподвижном стекле, вдоль которого передвигается сканирующая каретка с источником света (если сканируется прозрачный оригинал, используется так называемый слайд-модуль - крышка, в которой параллельно сканирующей каретке сканера перемещается вторая лампа).
Рисунок 12. Принцип работы сканера
Оптическая система сканера (состоит из обьектива и зеркал или призмы) проецирует световой поток от сканируемого оригинала на приёмный элемент, осуществляющий разделение информации о цветах - три параллельных линейки из равного числа отдельных светочувствительных элементов, принимающие информацию о содержании "своих" цветов. В трёхпроходных сканерах используются лампы разных цветов или же меняющиеся светофильтры на лампе или CCD-матрице. Приёмный элемент преобразует уровень освещенности в уровень напряжения (все ещё аналоговую информацию). Далее, после возможной коррекции и обработки, аналоговый сигнал поступает на аналого-цифровой преобразователь (АЦП). С АЦП информация выходит уже в "знакомом" компьютеру двоичном виде и, после обработки в контроллере сканера через интерфейс с компьютером поступает в драйвер сканера - обычно это так называемый TWAIN-модуль, с которым уже взаимодействуют прикладные программы.
Параметры сканера:
1. Разрешение (оптическое, механическое и физическое).
Оптическое разрешение сканера определяется ПЗС матрицей по горизонтальной оси. Количество шагов на дюйм, которое позволяет делать двигатель сканера при перемещении каретки, определяет разрешение по вертикальной оси - механическое (физическое).
2. Интерполированное разрешение. Используют производители настольных сканеров.
Интерполированное разрешение – это искусственно увеличенное разрешение сканера, достигается программным путем в драйвере сканера при помощи математических алгоритмов, не несет практической ценности и никем не используется в жизни. При этом, алгоритмы интерполяции, которые реализуются в сканере, более примитивны, чем применяемые в сложных пакетах (например Adobe Photoshop). Часто можно получить лучшие результаты, если сканировать с максимальным оптическим разрешением для данного сканера (то есть для сканера с указанным "оптическим" - на самом деле физическим - разрешением 300х1200dpi надо выставлять 300dpi)., а затем выполнить повторное масштабирование с более высоким интерполированным разрешением в редакторе изображений.
Разрешение, которое необходимо использовать при сканировании определяется устройством вывода. Для вывода на экран один к одному достаточно задать 72 точки на дюйм или 100 точек на дюйм, так как все мониторы выдают либо 72, либо 96 точек на дюйм.
Если требуется увеличивать или растягивать изображение снятое с оригинала требуется большое разрешение.
3. Глубина цвета - это характеристика, которая обозначает количество цветов, распознаваемых сканером. Обычное количество двоичной информации о цвете одной точки полноцветного изображения в компьютере - 24 бита на каждую точку, по 8 бит на каждый из основных цветов RGB, что даёт свыше 16 млн. вариантов цвета этой точки.
4. Цветопередача сканера
Для любого сканера и любых параметров настройки качество и точность цветопередачи меняются в зависимости от дисплея или принтера, используемых вами для просмотра результатов сканирования. Именно поэтому столь важно иметь простые в использовании средства калибровки. Изображения, которые хорошо выглядят на экране, необязательно будут так же хорошо выглядеть при распечатке на принтере, а качественные изображения, полученные на принтере, могут выглядеть не столь хорошо на экране.
Виды адаптеров.