Тема 4.2. Устройства ввода информации: клавиатура, сканеры, цифровые камеры

Классификация мониторов ПК

1) По принципу формирования изображения на экране мониторы делятся на плазменные, электронолюминесцентные, жидкокристалические, дисплей с эмиссией поля, электронно-лучевые.

Плазменные, электронолюминесцентные, жидкокристалические, дисплей с эмиссией поля относятся к дисплеем с плоским экраном.

Жидкокристаллические – пассивные мониторы. Они работают только при наличии постоянного источника света либо в отраженном, либо в проходящем свете.

Электронолюминесцентные– работают по принципу люминесценции вещества.

Дисплей с эмиссией поля – это плоский дисплей, по принципу работы подобны обычным ЭЛТ.

2) В зависимости от формы напряжения, подаваемого на отклоняющиеся пластины и способа их получения различают растовая, матричная, векторные развертки.

Растовая развертка – представляет собой набор сплошных горизонтальных линий, заполняющие весь экран.

Матричная развертка – она формируется с помощью цифровых систем (счетчиков).

Векторная развертка – используется для рисования сложных фигур с помощью сплошной линии различной формы.

Максимальное количество строк на экране и количество точек в строке образуют разрешающую способность монитора:

- низкую 320*200;

- стандартную: 640*200, 640*350, 640*480;

- высокую: 750*348, 800*600;

- особо четкую: 1024*768 или 1024*1024.

3) по способу управления.

4) по длительности хранения информации на экране.

5) по цветности.

1) Клавиатура – одно из основных устройств ввода информации ЭВМ, позволяющие вводить различные виды информации. Виды вводимой информации определяются программой, интенсивностью нажатия или ммммм клавиатуры. Клавиатура управляется курсором на дисплее. Стандарт клавиатуры IBM PC имеет несколько групп клавиш:

- алфавитно – цифровые и знаковые клавиши;

- специальные клавиши: ESC, Tab, Enter;

- функциональные клавиши: F1…F12;

- служебные клавиши, для управления курсором: Page Up, Page Down;

- служебные клавиши, для управления редактором;

- клавиши для смены регистров и модификация кодов других клавиш: Alt, Shift, Ctrt;

- служебные клавиши для фиксации регистров;

- вспомогательные клавиши.

Клавиатура содержит встроенный микроконтроллер (местное устройство управления), который выполняет следующие функции:

• 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). Работу клавиатуры поддерживают специальные программы, «зашитые» в BIOS, а также драйвер клавиатуры, который обеспечивает возможность ввода русских букв, управление скоростью работы клавиатуры и др.

Сигналы, поступающие от клавиатуры, проходят трехуровневую обработку: на физическом, логическом и функциональном уровнях.

Физический уровень имеет дело с сигналами, поступающими в вычислительную машину при нажатии и отпускании клавиш.

На логическом уровне, реализуемом BIOS через прерывание 9, скан-код транслируется в специальный 2-байтовый код. Младший байт для клавиш группы 1 содержит ASCII-код, соответствующий изображен­ному на клавише знаку. Этот байт называют главным. Старший байт (вспомогательный) содержит исходный скан-код нажатой клавиши.

На функциональном уровне отдельным клавишам программным путем приписываются определенные функции. Такое «программиро­вание» клавиш осуществляется с помощью драйвера — программы, обслуживающей клавиатуру в операционной системе.

Выпускаемые разными производителями клавиатуры различают также по расстоянию между клавишами, числу специальных клавиш, способу переключения на цифровой регистр для быстрого ввода клавиш данных, углу наклона, форме и текстуре поверхности клавиш, усилию нажима и величине хода клавиш, расположению часто используемых клавиш и др.

2) Сканеры – устройства ввода в ЭВМ информации используемой непосредственно с бумажными носителями.

Классификация:

1) по типу вводимого изображения

- черно – белые – могут учитывать штриховые изображения и полутон. Штриховые изображения не передают полутон или уровни серого. Полутон позволяет распознать и передать 16,64 или 256 уровней серого;

- цветные, работают с ч/б и цветными оригиналами. В цветных сканерах используется цветовая модель RGB.

R – красный: сканирующее изображение освещается через вращающийся RGB светофильтр или от последовательной записи трех цветных ламп. Сигнал соответствует каждому основному цвету, обрабатывается отдельно, число предаваемых цветов колеблется от 256 до 65536. разрешающая способность сканера составляет от 75 до 1600 точек на дюйм.

2) по конструкции:

- ручные – самые простые сканеры, они вручную перемещаются по изображению, с их помощью за один проход вводиться лишь небольшое количество точек изображения. У ручных сканеров имеется индикатор предупреждения оператора о превышении допустимой скорости сканирования. Эти сканеры имеют малые габариты и низкую стоимость. Скорость сканирования составляет 5 – 50 лин/с.

- настольные

а) роликовые – наиболее автоматизированы: в них оригинал автоматически перемещается относительно сканирующей головки. Часто имеется автоматическая подача документов, но сканирующие документы только листовые;

б) планшетные, самые распространенные, в них сканирующая головка перемещается относительно оригинала автономно. Они позволяют сканировать листовые и сброшюрованные документы (книги), скорость сканирования 2 сек/на страницу;

в) проекционный, внешне напоминает фотоувеличитель, но внизу лежит сканирующий документ, а на верху находится сканирующая головка.

3) Цифровые камеры – устройства для фотографирования, съемки в которых изображение регистрируется не на пленку, а на одну или несколько линейных или прямоугольных матрицы.

По конструкции ЦК подразделяются:

а) Камера с задней разверткой (scanning-back camera) производит сканирова­ние в плоскости изображения. Принцип работы такой камеры на­поминает технологию сканирования, реализованную в сканерах с построч­ным считыванием информации. Сканирующая головка, содержащая линейку светочувствительных ПЗС, перемещается с небольшим шагом вдоль задней фокальной плоскости камеры поперек изображения, регистрируя за каждый шаг одну строку пикселов. Камеры, в которых применяется такой принцип, позволяют получать изображения с высоким разрешением, но время экспо­зиции может достигать нескольких минут, что делает технику задней развер­тки непригодной для съемки движущихся объектов или при работе со вспыш­кой. Во время сканирования затвор камеры остается открытым, поэтому необходимо использовать постоянное освещение.

б) Трехкадровая камера предназначена для регистрации цветных изображений неподвижных объектов. В качестве светочувствительного датчика используется двумерная матрица ПЗС. Плоские двумерные матрицы имеют гораздо меньшее разрешение, чем линейные. Каждый элемент матрицы фор­мирует один пиксел изображения. Экспозиция производится с такой скорос­тью, что можно пользоваться освещением от обычной вспышки.

Для регистрации цветного изображения нужно сделать три отдельных сним­ка через три светофильтра (красный, зеленый и синий). Между экспонирова­ниями диск со светофильтрами поворачивается таким образом, чтобы в мо­мент съемки перед матрицей находился красный, зеленый или синий фильтр. Такая технология позволяет отказаться от интерполяции цвета, используе­мой в однокадровых камерах с одной матрицей. Иногда для улучшения пере­дачи зеленого цвета выполняется еще одно (четвертое) экспонирование для зеленого цвета.

в) Технология, реализованная в однокадровых камерах с одной матрицей,обес­печивает высокую скорость оцифровки изображения, но характеризуется бо­лее низким разрешением и худшей цветопередачей, чем «многоснимочная» технология. Такие камеры называются также камерами с вычислением цветов. Как и в трехкадровой, в однокадровой камере с одной матрицей ис­пользуется плоская матрица, но регистрация данных о цве/re производится не через отдельные фильтры, а через нанесенный на поверхность ПЗС-мат-рицы пленочный фильтр, состоящий из красных, зеленых и синих элемен­тов. Данные о каждом пикселе изображения регистрируются только в одном из трех цветов (например, в красном). Для добавления к нему надлежащих долей зеленого и синего программа обработки интерполирует данные о цве­тах соседних пикселов. Поскольку требуется всего одна экспозиция, однокадровые камеры обеспечивают съемку движущихся объектов.

г) Принцип действия однокадровой камеры с тремя матрицами(камеры для од­нокадровой цветной съемки), в состав которой входят три матрицы, заключа­ется в расщеплении приходящего света на красную, зеленую и синюю состав­ляющие, причем каждая из них направляется на свою матрицу. В одних моделях каждая матрица регистрирует свой цвет, в других — объе­диняются плоская матрица, на поверхность которой нанесены красный и си­ний пленочные фильтры, и две дополнительные матрицы с зелеными фильт­рами. Во втором случае интерполяция производится только по двум цветам, что приводит к повышению качества зафиксированного изображения. Недо­статком этого способа регистрации является относительно невысокое разре­шение. Использовать все три ПЗС-матрицы с высоким разрешением пока слишком дорого.

Преимущества ЦК:

- Возможность получения изображений трехмерных объектов.

- Высокое разрешение студийных и профессиональных полевых камер.

- Удобство пользования.

- Автономный режим.

- Невысокая стоимость потребительских камер.

- Покадровая съемка.

- Режим видеозаписи.

- Возможность записи звуковых и рукописных комментариев.

- Портативность.

Недостатки:

- Невозможность фиксирования с высоким разрешением изображений дви­жущихся объектов.

- Жесткие требования к освещению.

- Необходимость использования штатива.

- Высокая стоимость полевых и студийных камер.

- Низкое разрешение бытовых камер.

- Ограниченная емкость накопителей информации.