Тип информации вводимый в компьютер с помощью сканера
Обновлено: 19.05.2024
В 1857 году флорентийский аббат Джованни Казелли изобрёл прибор для передачи изображения на расстояние, названный впоследствии пантелеграф. Передаваемая картинка наносилась на барабан токопроводящими чернилами и считывалась с помощью иглы. В 1902 году, немецким физиком Артуром Корном была запатентована технология фотоэлектрического сканирования, получившая впоследствии название телефакс. Передаваемое изображение закреплялось на прозрачном вращающемся барабане, луч света от лампы, перемещающейся вдоль оси барабана призму и объектив попадал на селеновый фотоприёмник. Эта технология до сих пор применяется в барабанных сканерах. В дальнейшем, с развитием полупроводников, усовершенствовался фотоприёмник, был изобретён планшетный способ сканирования, но сам принцип оцифровки изображения остается почти неизменным.
Оптическое разрешение
Является основной характеристикой сканера. Сканер снимает изображение не целиком, а по строчкам. По вертикали планшетного сканера движется полоска светочувствительных элементов и снимает по точкам изображение строку за строкой. Чем больше светочувствительных элементов у сканера, тем больше точек он может снять с каждой горизонтальной полосы изображения. Это и называется оптическим разрешением. Оно определяется количеством светочувствительных элементов (фотодатчиков), приходящихся на дюйм горизонтали сканируемого изображения. Обычно его считают по количеству точек на дюйм - dpi (dots per inch). Нормальный уровень разрешение не менее 600 dpi, увеличивать его еще дальше - значит, применять дорогую оптику, дорогие светочувствительные элементы, и увеличивать время сканирования. Для обработки слайдов необходимо более высокое разрешение 1200 dpi.
Разрешение по X
Этот параметр показывает количество пикселей у фоточувствительной линейки, из которых формируется изображение. Разрешение является одной из основных характеристик сканера. Большинство моделей имеет оптическое разрешение сканера 600 или 1200 dpi (точек на дюйм). Его достаточно для получения качественной копии. Для профессиональной работы с изображением необходимо более высокое разрешение.
Разрешение по Y
Этот параметр определяется величиной хода шагового двигателя и точностью работы механики. Механическое разрешение сканера значительно выше оптического разрешения фотолинейки. Именно оптическое разрешение линейки фотоэлементов будет определять общее качество отсканированного изображения.
Скорость сканирования
Скорость сканирования зависит от разрешения при сканировании и от размера оригинала. Обычно производители указывают этот параметр для формата А4. Скорость сканирования может измеряться количеством страниц в минуту или временем, необходимым для сканирования одной страницы. Иногда измеряется в количестве сканируемых линий в секунду.
Глубина цвета
Как правило, производители указывают два значения для глубины цвета - внутреннюю глубину и внешнюю. Внутренняя глубина - это разрядность АЦП (аналого-цифрового преобразователя) сканера, она указывает на то, сколько цветов сканер способен различить в принципе. Внешняя глубина - это количество цветов, которое сканер может передать компьютеру. Большинство моделей используют для цветопередачи 24 бита (по 8 на каждый цвет). Для стандартных задач в офисе и дома этого вполне достаточно. Но если вы собираетесь использовать сканер, для серьезной работы с графикой, попробуйте найти модель с большим числом разрядов.
Максимальная оптическая плотность
Максимальная оптическая плотность у сканера - это оптическая плотность оригинала, которую сканер отличает от 'полной темноты'. Чем больше это значение, тем больше чувствительность сканера и, тем выше качество сканирования темных изображений.
Тип источника света
Ксеноновые лампы отличаются малым временем прогрева, долгим сроком службы и небольшими размерами. Флуоресцентные лампы с холодным катодом дешевы в производстве и имеют долгий срок службы. Светодиоды (LED) обладают малыми размерами, низким энергопотреблением и не требуют времени для прогрева. Но по качеству цветопередачи LED-сканеры уступают сканерам с флуоресцентными и ксеноновыми лампами.
Тип датчика сканера
В сканерах МФУ обычно используется один из двух типов датчиков: контактный (CIS) или ПЗС (CCD). CIS представляет собой линейку фотоэлементов, которая равна ширине сканируемой поверхности. Во время сканирования она перемещается под стеклом и строка за строкой передает информацию об изображении на оригинале в виде электрического сигнала. Для освещения обычно используются светодиоды, которые расположены в непосредственной близости от фотолинейки на той же подвижной платформе. Сканеры на базе CIS имеют простую конструкцию, тонкий корпус и небольшой вес, они обычно дешевле сканеров на базе CCD. Основной недостаток CIS состоит в малой глубине резкости.
Сканируемое изображение освещается белым светом, получаемым от флуоресцентной лампы. Отраженный свет через редуцирующую (уменьшающую) линзу попадает на фоточувствительный полупроводниковый элемент, называемый прибором с зарядовой связью ПЗС ( Change- Coupled Device, CCD ), в основу которого положена чувствительность проводимости p-n-перехода обыкновенного полупроводникового диода к степени его освещенности. На p-n-переходе создается заряд, который рассасывается со скоростью, зависящей от освещенности. Чем выше скорость рассасывания, тем больший ток проходит через диод.
Каждая строка сканирования изображения соответствует определенным значениям напряжения на ПЗС. Эти значения напряжения преобразуются в цифровую форму либо через аналого-цифровой преобразователь АЦП (для полутоновых сканеров), либо через компаратор (для двухуровневых сканеров). Компаратор сравнивает два значения (напряжение или ток) от ПЗС и опорное, причем в зависимости от результата сравнения на его выходе формируется сигнал 0 (черный цвет) или 1 (белый).
Разрядность АЦП для полутоновых сканеров зависит от количества поддерживаемых уровней серого цвета. Например, сканер, поддерживающий 64 уровня серого, должен иметь 6-разрядный АЦП. Каким образом сканируется каждая следующая строка изображения, целиком зависит от типа используемого сканера.
Цветные сканеры
В настоящее время существует несколько технологий для получения цветных сканируемых изображений. Один из наиболее общих принципов работы цветного сканера, сканируемое изображение освещается вращающимся RGB-светофильтром. Для каждого из основных цветов (красного, зеленого и синего) последовательность операций практически не отличается от последовательности действий при сканировании черно-белого изображения. Исключение составляет, этап предварительной обработки и гамма-коррекции цветов, перед тем как информация передается в компьютер. В результате трех проходов сканирования получается файл, содержащий образ изображения в трех основных цветах - RGB (образ композитного сигнала). Если используется восьмиразрядный АЦП, который поддерживает 256 оттенков для одного цвета, то каждой точке изображения ставится в соответствие один из 16,7 миллиона возможных цветов (24 разряда).
Надо отметить, что наиболее существенным недостатком описанного выше метода является увеличение времени сканирования в три раза.
В сканерах известных японских фирм Epson и Sharp , как правило, вместо одного источника света используется три, для каждого цвета отдельно. Это позволяет сканировать изображение всего за один проход. Сложности этого метода заключаются обычно в подборе источников света со стабильными характеристиками.
Принцип действия цветного сканера ScanJet Iic фирмы Hewlett Packard несколько иной. Источник белого света освещает сканируемое изображение, а отраженный свет через редуцирующую линзу попадает на трех полосную ПЗС через систему специальных фильтров, которые и разделяют белый свет на три компонента: красный, зеленый и синий. Физика работы подобных фильтров связана с явлением дихроизма, заключающегося в различной окраске одноосных кристаллов в проходящем белом свете в зависимости от положения оптической оси. Первый слой первого фильтра отражает синий свет, но пропускает зеленый и красный. Второй слой отражает зеленый свет и пропускает красный, который отражается только от третьего слоя. Во втором фильтре, наоборот, от первого слоя отражается красный свет, от второго - зеленый, а от третьего - синий. После системы фильтров разделенный красный, зеленый и синий свет попадает на собственную полосу ПЗС. Дальнейшая обработка сигналов цветности практически не отличается от обычной.
Общий принцип действия
Рассмотрим принцип действия планшетных сканеров, как наиболее распространенных моделей. Сканируемый объект кладется на стекло планшета сканируемой поверхностью вниз. Под стеклом располагается подвижная лампа, движение которой регулируется шаговым двигателем.
Свет, отраженный от объекта, через систему зеркал попадает на чувствительную матрицу (англ. CCD - Couple-Charged Device ), далее на АЦП и передается в компьютер. За каждый шаг двигателя сканируется полоска объекта, которые потом объединяются программным обеспечением в общее изображение.
Изображение всегда сканируется в формат RAW - а затем конвертируется в обычный графический формат с применением текущих настроек яркости, контрастности, и т. д. Эта конвертация осуществляется либо в самом сканере, либо в компьютере - в зависимости от модели конкретного сканера. На параметры и качество RAW -данных влияют такие аппаратные настройки сканера, как время экспозиции матрицы, уровни калибровки белого и черного, и т. п.
Все бытовые сканеры содержат собственные микропроцессоры, иногда это совмещенные с АЦП микропроцессоры, а иногда это микропроцессоры общего вида.
Характеристики сканеров
Оптическое разрешение. Разрешение измеряется в точках на дюйм (англ. dots per inch - dpi ). Является основной характеристикой сканера. Сканер снимает изображение не целиком, а по строчкам. По вертикали планшетного сканера движется полоска светочувствительных элементов и снимает по точкам изображение строку за строкой. Чем больше светочувствительных элементов у сканера, тем больше точек он может снять с каждой горизонтальной полосы изображения. Это и называется оптическим разрешением. Оно определяется количеством светочувствительных элементов (фотодатчиков), приходящихся на дюйм горизонтали сканируемого изображения. Обычно его считают по количеству точек на дюйм - dpi (dots per inch). Сегодня считается нормой уровень разрешение не менее 600 dpi . Увеличивать разрешение еще дальше - значит, применять более дорогую оптику, более дорогие светочувствительные элементы, а также многократно затягивать время сканирования. Для обработки слайдов необходимо более высокое разрешение: не менее 1200 dpi .
На сканерах указывается два значения например 600x1200 dpi , горизонтальное - определяется матрицей CCD , вертикальное - определяется количеством шагов двигателя на дюйм. Во внимание следует принимать минимальное значение
Глубина цвета. Определяется качеством матрицы CCD и разрядностью АЦП. Измеряется количеством оттенков, которые устройство способно распознать.24 бита соответствует 16 777 216 оттенков. Современные сканеры выпускают с глубиной цвета 24, 30, 36, 48 бит. Несмотря на то, что графические адаптеры пока не могут работать с глубиной цвета больше 24 бит, такая избыточность позволяет сохранить больше оттенков при преобразованиях картинки в графических редакторах.
Аппаратные интерфейсы сканеров.
По понятным причинам наиболее медленно передача данных осуществляется через последовательный порт ( RS-232C ). Именно поэтому в ряде последних ручных или комбинированных моделей сканеров для связи с компьютером применяется стандартный параллельный порт. Это очень удобно, например, при работе с портативным компьютером.
Программные интерфейсы и TWAIN
Для управления сканером необходима соответствующая программа - драйвер. В этом случае управление идет не на уровне "железа" (портов ввода-вывода), а через функции или точки входа драйвера.
TWAIN - это стандарт, согласно которому осуществляется обмен данными между прикладной программой и внешним устройством. Основной целью создания TWAIN -спецификации было решение проблемы совместимости, то есть легкого объединения различных устройств ввода с любым программным обеспечением. Он осуществляет поддержку различных платформ компьютеров; различных устройств, возможность работы с различными формата данных, вводить изображение одновременно с работой в прикладной программе.
Для внесения данных и сигналов в компьютер используют устройства ввода информации. С их помощью можно передавать устройству звуковые, графические или текстовые данные и сведения.
Устройства ввода графической информации
Графическая информация – это изображения, эскизы, графики, диаграммы и пр.
В качестве устройств для её ввода можно использовать клавиатуру, сканер, мышь и графический планшет, но все они предназначены для разных задач и имеют преимущества и недостатки.
Самым наименее эффективным способом является набор на клавиатуре, хотя она имеет совсем другое предназначение. С помощью клавиатуры можно создавать рисунки и перемещать объекты с максимальной точностью, путем нажатия нескольких клавиш.
Но это занимает чересчур много времени, поэтому были придуманы альтернативные варианты ввода.
Мышь отлично подходит, как устройство ввода графической информации, но тоже имеет недостатки. Её основное предназначение несколько другое.
Работа, связанная с рисованием чего-либо, напоминает движение карандашом по бумаге, но из-за формы мыши нужно обладать особыми навыками, чтобы делать все ровно и аккуратно. Также сканер может иногда не срабатывать, а если мышь беспроводная, то работа становится сложнее, за счет лагов.
Лучшим устройством для ручного ввода графической информации считается графический планшет. Он имитирует работу настоящей ручкой.
Состоит из пера (ручки) и планшета, способного распознавать близость и нажатие пера, поэтому результат максимально схож с изображением на бумаге. Форма пера схожа с формой карандаша или ручки, отчего не возникает дискомфорта.
Планшет внутри представляет собой сеть из проводов, регистрирующих изменение электрического потенциала сетки, когда там оказывается перо.
Самое простое в использовании и точное устройство – сканер. Чтобы просканировать что-то, нужно положить исходный документ внутрь, закрыть крышкой и запустить устройство.
По завершении процесса вы получите точную копию, которую можно сохранить на компьютере или распечатать на принтере.
Сканер имеет в своей конструкции небольшой источник света, зеркала, линзу и светочувствительные датчики, которые и распознают данные на бумаге. Во многих принтерах сканер встроен и расширяет список его функций.
Устройства ввода звуковой информации
Чтобы записать какой-то звук, используют микрофон. Он способен улавливать звуки на разных частотах и обеспечивают преобразование аналоговой информации в цифровую, чтобы компьютер мог ее произвести.
Микрофоны бывают разных видов, но чаще всего внутри есть диафрагма, улавливающая звук, который затем отправляется в аналого-цифровой преобразователь.
После этого информация, полученная извне, попадает в компьютер или оборудование по проводу, либо беспроводным путем.
Устройства ввода текстовой информации
Для ввода текстовых и числовых данных предусмотрена клавиатура.
Путём нажатия на клавиши идёт передача соответствующей информации компьютеру, который затем преобразовывает ее. В большинстве случаев кнопки соединены в матрицу, по которой идут данные о том, какая именно клавиша нажата.
Клавиатура – самое удобное устройство ввода текстовой информации, почти не имеющее альтернатив. Можно делать те же действия при помощи мыши на мониторе, на экранной клавиатуре, но это в разы медленнее и сложнее.
Указательные (координатные) устройства ввода информации
Это приспособления, предназначенные для осуществления доступа к любой части монитора, управления курсором. Ими являются мышь, тачпад, тачскрин, трекбол и др.
Компьютерная мышь – это устройство, ведя которым по рабочей поверхности можно управлять курсором на экране. Также имеет несколько кнопок.
В наше время мышь является почти самым необходимым устройством для взаимодействия с компьютером, которое можно увидеть в кабинете информатики.
Более ранние версии мыши имели в своей конструкции шарик, который приводил в действие механизм, а он в свою очередь отправлял сигнал на компьютер. Но они были несовершенны: шарик нужно было постоянно чистить, мышь была более громоздкой. На смену пришли лазерные и оптические мыши.
Оптическая мышь имеет схожую форму, но уже является стандартной, так как удобно лежит в руке. Вместо шарика используется светодиод-сенсор.
При движении он сканирует поверхность стола и буквально «фотографирует» ее, делая более 1000 «снимков» в минуту. Далее микропроцессор обрабатывает данные и направляет их в компьютер.
Лазерная мышь практически не отличается от своего брата, только светодиод сменился лазером. Принцип работы одинаковый, просто лазер потребляет меньше энергии и более точен, поэтому способен распознавать движения даже на стеклянной или зеркальной поверхности.
Тачпад
Тачпад или сенсорная панель – это устройство для управления курсором, работа с которой производится одним или несколькими пальцами. Чаще всего он выполнен в виде небольшого прямоугольника.
Для управления нужно поставить палец или стилус и водить по поверхности. Принцип работы основан на измерении электрической емкости между устройством и пальцем. Внутри находятся ряды проводников, а так как тело человека тоже хороший проводник, то палец выполняет роль обкладки конденсатора.
Электрическое поле меняется и микроконтроллер понимает, в каком месте происходит касание. Потом он передает эти данные компьютеру.
Тачскрин
Тачскрин – это сенсорный экран, прикосновение к поверхности которого контролируют действия на дисплее. Существует несколько видов этого устройства, которые сейчас устанавливаются: ёмкостные и резистивные. Ёмкостные более современные.
Такой тачскрин представляет собой стекло со специальным слоем, который выполняет роль вместилища-накопителя заряда. При касании высвобождается часть заряда, а компьютер вычисляет разницу электрических потенциалов.
Резистивные тачскрины намного проще и всё реже и реже их можно встретить. Это стекло с токопроводящим покрытием и упругой металлической пленкой. Во время касания слои соприкасаются в определенном месте, а затем передают информацию для дальнейшей обработки и вывода на экран.
Трекбол
Это указательное устройство, похожее на перевернутую механическую мышь. Пользователь, вращая шар, приводит в действие механизм или датчик, который распознает, куда он повернулся. Дальше эти данные преобразуются и отправляются в компьютер.
Такие устройства нечасто можно увидеть на столе обычного пользователя, они обычно применяются в производстве. Это вынужденная мера, так как приходится работать в условиях малого пространства или если есть вибрация.
Другие устройства ввода информации на компьютер
Такие устройства созданы не для обычного использования. Например: джойстики, геймпады, компьютерные рули и др.
С их помощью проще играть в видеоигры, обучаться на симуляторе или выполнять другие процессы, для которых не подходят вышеперечисленные устройства, а некоторые из них даже имеют внутреннюю память.
Геймпады имеют триггеры, кнопки, аналоговый стик (микроджойстик) и, главное, удобную для игры форму. Компьютерный руль, к которому часто подключают педали, полностью имитирует настоящий, что хорошо передает управление настоящим автомобилем. Джойстик упрощает работу с манипулятором.
По мере технологического прогресса появляется все больше устройств, предназначенных для ввода данных в компьютер. Нижеследующая статья содержит информацию об этих устройствах.
Изначально единственным способом ввода информации в компьютерную память был ее набор руками при помощи клавиатуры. Однако по мере развития технологий начали создаваться все более новые и быстрые устройства ввода. Они помогают заносить в компьютер значительные объемы информации без необходимости долгой работы вручную. Технически подкованные пользователи знают компьютерные устройства ввода как свои пять пальцев, но если вас все еще затрудняет ответ на вопрос, что именно можно назвать компьютерным устройством ввода данных, то эта статья наиболее полно ответит на ваш вопрос.
Что такое компьютерные устройства ввода данных?
Это компоненты аппаратных средств, которые помогают вам поместить информацию в память компьютера. Компьютер, не имеющий устройств для ввода информации или команд, может использоваться лишь в качестве обычного телевизора. Такие устройства помогают вам не только размещать данные в памяти компьютера, но и в дальнейшем распечатывать их на принтере, отправлять на электронную почту, копировать на переносные устройства. Следовательно, устройством ввода можно считать любое периферийное устройство, помогающее вводить данные и контролирующее выполняемые компьютером команды.
Устройства ввода подразделяются на следующие категории:
- аудио, видео и механические устройства;
- непрерывные устройства ввода (к примеру, мышь, позиция которой изменяется достаточно быстро и постоянно, что может рассматриваться как непрерывный ввод);
- устройства для пространственного использования, такие как двухмерная мышь или трехмерный навигатор (особенно для CAD-приложений).
Также многие компьютерные указывающие устройства ввода классифицируются по способу управления курсором:
- прямой ввод, когда управление осуществляется непосредственно в месте видимости курсора. Например, сенсорные панели и экраны;
- непрямые указывающие устройства, к примеру, Trackballs или мыши.
Виды компьютерных устройств ввода
Теперь давайте рассмотрим различные устройства, способные помочь в обработке информации на компьютере.
Клавиатура - это самое старое и наиболее широко используемое устройство ввода. Она применяется со стационарными компьютерами, ноутбуками и другими разновидностями вычислительных устройств. Компьютерная клавиатура содержит все наиболее необходимые буквенные и числовые символы для ввода данных и команд. Чаще всего клавиатура соединяется с компьютером при помощи провода, но в настоящее время широко распространены и беспроводные клавиатуры.
Мышь - небольшое ручное компьютерное устройство, которое помогает перемещаться по экрану и выполнять необходимое действие. Компьютерная мышь отображается на мониторе в виде курсора, который служит для открытия файлов, папок и позволяет делать выбор нужных пунктов меню. Мышь, как и клавиатура, либо связана с компьютером через провода, либо имеет беспроводное соединение.
Графические планшеты . Графический планшет использует устройства ввода информации, подобные перу, которые называются стилусами. Этим прибором можно писать на планшете или сенсорном экране, будто обычной ручкой. Некоторые стилусы имеют специальные кнопки, которые позволяют использовать данное устройство в качестве мыши. Многие из последних моделей графических планшетов рассчитаны на то, чтобы пользоваться пальцами вместо стилуса.
Джойстики . Если вы заядлый геймер и любите проводить время в компьютерных играх, то наилучшим помощником для вас станет джойстик (или геймпад). Это подвижная ручка с кнопкой или двумя, которая помогает контролировать движения персонажей в игре. Джойстики последнего поколения поставляются с различными модификациями кнопок, чтобы вы лишь одним нажатием пальца могли выполнять множество сложных движений в игре.
Сканеры - компьютерные устройства ввода, которые помогут вам создать электронную копию документа или даже фотографии. Вы можете затем скопировать цифровое изображение документа, который вы хотите отобразить, и сохранить его на компьютере или распечатать. Эта копия также может быть изменена посредством графических или текстовых программ.
Гарнитуры . Сюда можно отнести такие приборы, как наушники и микрофон. Они помогут вам записать свой голос, надиктовать данные или даже команды для компьютера. Современные гарнитуры оставляют ваши руки свободными для выполнения различных задач. Вы даже можете установить программное обеспечение для распознавания голоса, чтобы компьютер воспринимал только команды, произнесенные вашим голосом.
Устройства ввода мультимедийной информации . Существует множество различных устройств, которые помогут вам обмениваться с компьютером информацией различных форматов. Ниже приводятся устройства, созданные для выполнения функций оцифровки изображения, обработки видео или аудио:
- веб-камера
- графический сканер
- цифровые фотоаппараты
- считыватель штрих-кода
- сканер отпечатков пальцев
- 3D-сканер
- лазерный измеритель
- аппаратная видеосъемка
- MIDI-клавиатура
Выше перечислены некоторые из компьютерных устройств ввода информации, которые помогут вам перенести данные на компьютер с других устройств. По мере роста технологий методы преобразования информации и ввода данных продолжают совершенствоваться. В данной статье речь шла о тех устройствах, которые наиболее часто используются домашними пользователями на сегодняшний день.
Читайте также: