Как называется устройство ввода графических изображений в компьютер
Обновлено: 02.07.2024
Мышь - наиболее распространенный тип манипуляторов. Манипуляторы осуществляют непосредственный ввод информации, указывая курсором на экране дисплея команду или место ввода данных.
Компьютерная мышь появилась в 1964 году. Её изобрел Дуглас Карл Энгельбарт из Стэнфордского исследовательского института. Это была небольшая деревянная коробочка с двумя дисками. Один из дисков поворачивался, когда устройство двигали вперед и назад, второй отвечал за движение мыши вправо и влево. Энгельбарт говорит, что назвал устройство мышью из-за его небольшого размера и провода, похожего на хвост.
В корпусе современной механической мыши установлены кнопки для выполнения действий и шарик для ее перемещения по коврику. Качество мыши определяется ее разрешающей способностью, которая измеряется числом точек на дюйм - dpi (dot per inch). Эта характеристика определяет, насколько точно курсор будет передвигаться по экрану. Для мышей среднего класса разрешение составляет 400-800 dpi.
Мыши различаются:
- по способу считывания информации (механические, оптико-механические, оптические);
- количеству кнопок (2- и 3-кнопочные мыши);
- способу соединения (проводные и беспроводные мыши).
Установка колесика между двумя традиционными кнопками мыши обеспечивает перемещение по документу без использования экранных линеек прокрутки.
Первые беспроводные мыши появились в середине 90-х годов. Беспроводные мыши используют для передачи информации инфракрасный луч или радиосигнал.
Первые оптические мыши работали на принципе отражения света, исходящего от одного светодиода, от специальной подложки с координатной сеткой. Технология современных оптических мышей была разработана Agilent Technologies в конце 1999 г. Теперь в качестве приемника отраженного света используется ПЗС-матрица, можно сказать, миниатюрная видеокамера, передающая в цифровой процессор изображение освещаемого источником света участка подстилающей поверхности. Мышь оснащена небольшим красным светодиодом, который подсвечивает поверхность.
Специализированный процессор, находящийся внутри мыши, имеет производительность примерно 18 миллионов операций в секунду. Он выделяет отдельные участки изображения и определяет их перемещение относительно предыдущего снимка. Компьютер передвигает курсор на экране в соответствии с информацией , полученной от мыши. Благодаря большой частоте опроса движения курсора выглядят плавными. Такая мышь незаменима при работе с графическим приложениями. Она не требует специального коврика. Не нужно проводить гигиеническую протирку коврика, шарика мыши и роликов.
Графический планшет, дигитайзер, используется для ввода в компьютер чертежей или рисунков. Изображение преобразуется в цифровые данные. Условия создания изображения приближены к реальным, достаточно специальным пером сделать рисунок на специальной поверхности. Результаты работы воспроизводятся на экране монитора и в случае необходимости могут быть распечатаны на бумаге. Дигитайзерами обычно пользуются архитекторы и дизайнеры.
Перо является источником сигнала, который принимает антенна, находящаяся внутри планшета. Она представляет собой проволочную сетку с шагом 3-6 мм или аналогичную печатную плату. Антенна принимает сигнал и определяет положение манипулятора, а также другие данные. Физический предел разрешения планшета определяется шагом сетки. Погрешность современных графических планшетов не более 0,1 мм.
Сейчас планшеты стали весьма популярны в связи с бурным развитием Интернета и популяризацией электронных подписей для использования их в различных операциях. На новый уровень вышли программы проектирования, где без графических планшетов приходится весьма тяжело.
Сканер распознает изображение, автоматически создает его электронную копию, которая может быть сохранена в памяти компьтера.
Отличительные черты сканеров:
- глубина распознования цвета: черно-белые, с градацией серого, цветные;
- оптическое разрешение или точность сканирования, измеряется в точках на дюйм (dpi) и определяет количество точек, которые сканер различает на каждом дюйме; стандартные разрешения - 200, 300, 600, 1200 точек на дюйм;
- программное обеспечение: обучаемые сканеры имеют образцы почерков для распознования рукописного текста, интеллектуальные сами обучаются;
- конструкция: ручные, страничные (листовые) и планшетные.
Сканеры находят широкое применение в издательской деятельности, в системах проектирования, анимации. Сканеры незаменимы при создании иллюстративных материалов для презентаций, докладов, рекламы.
Цифровая фотокамера отличается от обычного фотоаппарата тем, что изображение не фиксируется на фотопленке химическим путем, а воспринимается матрицей ПЗС, после чего записывается в микросхемы памяти фотокамеры.
Матрица ПЗС ("Прибор с Зарядовой Связью") состоит из большого количества ячеек. Падающий на отдельный датчик ПЗС свет создает на нем электрический заряд, величина которого определяется интенсивностью падающего света. Изображение делится на множество ячеек, и каждая ячейка реального изображения соответствует ячейке ПЗС. Ячейки реагируют только на яркость, к цвету они безразличны, поэтому для получения цветного изображения перед матрицей ставят цветные фильтры. Каждый из пикселей регистрирует свет либо в красной, либо в зеленой, либо в синей части оптического спектра. Затем изображение обрабатывается в процессоре, и на основе этих трех цветов восстанавливается вся картина.
Основной характеристикой цифровой фотокамеры является количество пикселей матрицы ПЗС. Для представленной фотокамеры это 2,1 млн. пикселей. Глубина цветопередачи для серого изображения 8 бит, для цветного изображения от 10 бит и выше. Разрешение 1600х1200 (интерполированное 2048х1536).
Файлы изображения хранятся в сжатом виде в формате JPEG. Сжатие уменьшает размер файла от десятых долей процента до ста раз. Процесс сжатия приводит к потерям в качестве изображения. В дорогих профессиональных камерах для хранения изображения используют несжатый формат TIFF или несжатый и необработанный формат RAW.
Для записи и хранения изображений используются либо встроенная память, либо сменные носители информации (Compact Flash (Type I, Type II) card, Ultra Compact Flash card и др. с объемом памяти от 8 Мбайт и выше). Основные требования к таким носителям - малые размеры и низкое энергопотребление. Для данной фотокамеры на входящей в комплект карте SM 8 Мбайт можно хранить до 8 снимков размером 1600х1200 или до 22 снимков размером 640х480.
Изображение с фотокамеры поступает в компьтер, где происходит окончательная доводка картинки (ретушь, монтаж и т. д.), записывается во внешнюю память компьютера и распечатывается на принтере.
Устройства ввода — периферийное оборудование, предназначенное для ввода (занесения) данных или сигналов в компьютер или в другое электронное устройство во время его работы.
Для ввода графической информации используют сканеры, графические планшеты (дигитайзеры) и цифровые фотокамеры. Интересно отметить, что с помощью сканеров можно вводить и знаковую информацию. В этом случае исходный материал вводится в графическом виде, после чего обрабатывается специальными программными средствами (программами распознавания образов), сканирования и распознавания текстовых материалов.
Сканер
Сканер – (англ. scanner, от scan «пристально разглядывать, рассматривать») — устройство ввода, цветного и черно-белого изображения с бумаги, пленки и т.п.,которое, анализируя какой-либо объект (обычно изображение, текст), создаёт его цифровое изображение.Процесс получения этой копии называется сканированием.
Принцип действия сканера заключается в преобразовании оптического сигнала, получаемого при сканировании изображения световым лучом, в электрический, а затем в цифровой код, который передается в компьютер. Подобное преобразование осуществляется с помощью CCD чипа.Сканер как оптоэлектронный прибор включает следующие функциональные компоненты: датчик, содержащий источник света, оптическую систему, фотоприемник, механизм перемещения датчика (или оптической системы) относительно оригинала.Электронное устройство обеспечивает преобразование информации в цифровую форму. В процессе сканирования оригинал освещается источником света. Светлые области оригинала отражают больше света, чем темные. Отраженный (или преломленный) свет оптической системой направляется на фотоприемник, который преобразует интенсивность принимаемого света в соответствующее значение напряжения. Аналоговый сигнал преобразуется в цифровой для дальнейшей обработки с помощью ПК. “
Сканеры разделяют на:
Черно-белые; Цветные. Черно-белые сканеры могут в простейшем случае различать только два значения – черное и белое, что вполне достаточно для чтения штрихового кода. Более сложные сканеры различают градации серого цвета. Цветные сканеры работают на принципе сложения цветов, при котором цветное изображение получается путем смешения трех цветов: красного, зеленого и синего.
Технически это реализуется двумя способами:
1.при сканировании цветной оригинал освещается не белым светом, а последовательно красным, зеленым и синим. Сканирование осуществляется для каждого цвета отдельно, полученная информация предварительно обрабатывается и передается в компьютер; 2.в процессе сканирования цветной оригинал освещается белым цветом, а отраженный свет попадает на CCD-матрицу через систему специальных фильтров, разлагающих его на три компонента: красный, зеленый, синий, каждый из которых улавливается своим набором фотоэлементов.
А также сканеры делятся на: Ручные; Барабанные; Листовые; Планшетные; Роликовые; Проекционные;
Роликовые сканеры
Роликовые сканеры осуществляют сканирование оригинала при его перемещении по специальным направляющим посредством роликового механизма подачи бумаги относительно неподвижных осветителя и ПЗС-линейки. Механизм работы роликового сканера показан на рис. 6.6. Сканирование в роликовом сканере, как и в планшетном, производится в отраженном свете. Этот принцип заложен в конструкции многих факсимильных аппаратов. Сканеры, работающие в двух режимах —сканирования изображения и его факсимильной передачи, называют факс-сканерами (Fax Scanner). В отдельных моделях роликовых сканеров имеется устройство для подачи листов, которое позволяет сканировать в автоматическом режиме. Большинство роликовых сканеров офисного применения предназначены для работы с оригиналами формата А4. Однако существуют широкоформатные роликовые сканеры, обеспечивающие сканирование оригиналов форматов А1 и АО. Преимущества роликовых сканеров определяются их компактностью, удобством подключения и пользования, автоматической подачей листов оригинала, удовлетворительной скоростью сканирования и низкой стоимостью. В то же время эти сканеры имеют ряд недостатков, связанных с невозможностью без специальных приспособлений осуществлять сканирование сброшюрованных документов, книг, а также с опасностью повреждения оригинала.
Проекционные сканеры
Проекционные сканеры работают по принципу фотографической камеры и конструктивно напоминают фотоувеличитель.Оригинал располагается на подставке под сканирующей головкой изображением вверх. Сканирующая головка, содержащая ПЗС-датчик и перемещающий его в фокальной плоскости линзы двигатель, закрепляется на вертикальном штативе и может перемещаться по стойке или по вертикальным направляющим. Перед началом сканирования камеру устанавливают в положение, соответствующее требуемому разрешению и размеру изображения. Точная настройка (фокусировка), определяющая разрешение сканирования, осуществляется специальной редуцирующей линзой. Обычно в проекционных сканерах внутренний источник освещения не используется. Освещение оригинала производится за счет естественного комнатного света. В некоторых моделях проекционных сканеров свет через линзу освещает оригинал, а отраженный свет фиксируется ПЗС-матрицей. Такая конструкция сканера позволяет избежать влияния внешних засветок и получить высокое качество сканированных изображений.
Особенностью проекционных сканеров является возможность сканирования трехмерных объектов. При этом конструкция сканеров обеспечивает переменное разрешение сканирования: небольшие объекты можно сканировать с высоким разрешением; большие нестандартные объекты, изображения которых нельзя ввести с помощью других сканеров, также могут быть сканированы, хотя и с низким разрешением. Простота конструкции и удобство применения, невысокая стоимость и возможность комбинирования при сканировании плоских и небольших трехмерных объектов обусловливают достаточно широкое применение проекционных сканеров как средств ввода информации.
Листовые сканеры
В листовых сканерах носитель с изображением протягивается вдоль линейки, на которой расположены CCD- элементы. Ширина изображения как правило составляет формат А4, а длина ограничена возможностями используемого компьютера (чем больше изображение, тем больше размер файла, где хранится его цифровая копия).
Планшетные сканеры
Планшетные сканеры осуществляют сканирование в автоматическом режиме. Оригинал располагается в сканере на стеклянном листе, под которым головка чтения с CCD-элементами сканирует изображение построчно с равномерной скоростью. Размеры сканируемых изображений зависят от размера сканера и могут достигать размеров большого чертежного листа (А0). Специальная слайд-приставка позволяет сканировать слайды и негативные пленки.
Планшетные сканеры предназначены для ввода графической информации с прозрачного или непрозрачного листового материала. Принцип действия этих устройств состоит в том, что луч света, отраженный от поверхности материала (или прошедший сквозь прозрачный материал), фиксируется специальными элементами, называемыми приборами с зарядовой связью (ПЗС). Обычно элементы ПЗС конструктивно оформляют в виде линейки, располагаемой по ширине исходного материала. Перемещение линейки относительно листа бумаги выполняется механическим протягиванием линейки при неподвижной установке листа или протягиванием листа при неподвижной установке линейки.
Основными потребительскими параметрами планшетных сканеров являются:
1.разрешающая способность; 2.производительность; 3.динамический диапазон; 4.максимальный размер сканируемого материала.
Разрешающая способность планшетного сканера зависит от плотности размещения приборов ПЗС на линейке, а также от точности механического позиционирования линейки при сканировании. Типичный показатель для офисного применения: 600-1200 dpi (dpi – dots per inch – количество точек на дюйм). Для профессионального применения характерны показатели 1200-3000 dpi.
Производительность сканера определяется продолжительностью сканирования листа бумаги стандартного формата и зависит как от совершенства механической части устройства, так и от типа интерфейса, использованного для сопряжения с компьютером.
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.
Основным стандартным устройством ввода информации в ПК является клавиатура. В ее корпусе присутствуют датчики клавиш, схемы дешифрации и микроконтроллер. Каждая клавиша соответствует определенному порядковому номеру. При надавливании на клавишу информация об этом передается процессору в виде соответствующего кода. Данный код интерпретируется драйвером – специальной программой, принимающей вводимые с клавиатуры символы.
На клавиатуре присутствуют клавиши, которые не посылают процессору никакого кода и используются для переключения состояния специальных признаков статуса клавиатуры.
Для экономии места в портативных и карманных ПК используются клавиатуры с небольшим числом клавиш.
Расположение клавиш на клавиатуре соответствует стандарту латинских печатающих машинок.
Координатные манипуляторы – это устройства покоординатного ввода. К ним относятся мыши, трекболы и пойнтеры.
Мышь подключают к компьютеру через последовательный порт. При перемещении мыши информация о виде данного перемещения передается драйверу, который изменяет местоположение курсора мыши на экране. Благодаря этому можно сообщать прикладной программе текущие значения его координат. Мышь играет особую роль при работе с графической информацией в графических редакторах, системах автоматизированного проектирования. Чаще всего используются левая и правая кнопки мыши. Обычно программы отслеживают одно– и двукратное нажатие левой клавиши мыши, а также однократное нажатие правой.
Трекболом называют шар, встроенный в клавиатуру, который отличается от мыши тем, его не нужно перемещать по рабочей поверхности.
Пойнтер является аналогом джойстика и размещается на клавиатуре.
Трекболы и пойнтеры чаще всего применяются в портативных компьютерах, а в карманных компьютерах в качестве устройства покоординатного ввода используется сенсорный экран.
Сканерами называют устройства ввода графической информации в компьютер. Различают ручные, планшетные и рулонные сканеры; черно-белые и цветные.
Используя ручной сканер, необходимо перемещать его вдоль поверхности листа, с которого снимается изображение. Отдельные элементы изображения можно вводить по частям и совмещать их в необходимой последовательности, применяя специальные программы.
Планшетные сканеры отличаются простотой в использовании, большей производительностью, чем ручные, и дороговизной. При работе с такими сканерами книгу в развернутом виде помещают на планшет сканера, и он самостоятельно считывает весь лист целиком. Данные сканеры имеют высокую разрешающую способность, благодаря чему их используют для ввода в ПК фотографий и сложных иллюстраций.
Рулонные сканеры также являются простыми в использовании и предназначены для непрерывного считывания информации с рулонных носителей, например, при анализе экспериментальных данных.
Сканеры можно разделить на черно-белые и цветные. Черно-белые сканеры в основном применяются для сканирования текстовой информации, а цветные – для графической.
Дигитайзеры – это устройства поточечного координатного ввода графических изображений, которые используются в системах автоматического проектирования, компьютерной графике и анимации. Данный прибор позволяет с большой точностью ввести сложные изображения, такие, как чертежи, карты и др.
По сборке дигитайзер является планшетом, содержащим рабочую плоскость, с нанесенной на нее координатной сеткой. Он имеет панель управления и специальное световое перо, соединенное с планшетом. С компьютером дигитайзер соединяется кабелем через порт.
Читайте также: