Размещено на http://www.allbest.ru/

Рязанская государственная радиотехническая академия

Кафедра АиММ

Курсовая работа

по дисциплине

Микропроцессорные устройства

на тему:

Устройства ввода информации в ЭВМ

Выполнил:

студент гр. 031

Куманев С.А.

Руководители:

Селяев А.А.

Муравьев С.И.

Рязань 2004 г.

Введение

Устройствами ввода являются те устройства, посредством которых можно ввести информацию в компьютер. Главное их предназначение - реализовывать воздействие на машину. Разнообразие выпускаемых устройств ввода породили целые технологии от осязаемых до голосовых. Хотя они работают по различным принципам, но предназначаются для реализации одной задачи - позволить пользователю связаться со своим компьютером.

К таким устройствам относят:

· Клавиатуры

· Мыши

· Трекболы

· Графические планшеты

· Сканеры

· Джойстики

Итак, рассмотрим эти устройства - принцип их действия, область применения и другие интересные нам стороны. >

Оглавление

• Глава 1. Клавиатура
• Глава 2. Мышь
• Глава 3. Трекболы
• Глава 4. Графические планшеты
• Глава 5. Сканеры
• Глава 6. Геймпады (джойстики)

Глава 1. Клавиатура

Главным устройством ввода большинства компьютерных систем является клавиатура. До тех пор, пока система распознавания голоса не смогут надежно воспринимать человеческую речь, главенствующее положение клавиатуры вряд ли изменится.

Рассмотрим основные параметры клавиатур:

· Механизм клавиш. Определяет в первую очередь стоимость клавиатуры, а также тактильность (осязательное ощущение).

· Для механических клавиатур возможен выбор с кликом или без. Клик означает четкое осязание нажатия клавиши (сопровождаемое звуком), что многим нравится.

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

· Форм-фактор определяющих клавиш (Shift, Backspace и Enter). Когда эти клавиши имеют удобные форму и расположение, то работа облегчается.

· Раскладка кириллицы. Есть 2 раскладки кириллицы, одна из которых более удобна.

· Эргономичность клавиатуры. Так называемые эргономичные клавиатуры существенно меньше утомляют пользователя, хотя занимают больше места и стоят дороже.

· Наличие подставки для рук. Подставкa снижает утомление и улучшает внешний вид.

· Группы дополнительных клавиш. Это могут быть интернетовские, мультимедийные и др. группы клавиш. Ускоряет работу, позволяя меньше переключаться на мышь и обратно. Расположение клавиш сна должно быть такое, чтобы случайно их не зацепить.

· Интерфейс. Связан с развитием системных плат. Если останавливаться на USB, то далее можно выбирать будет ли клавиатура служить USB хабом.

· Другие параметры. В качестве примера можно привести исполнение надписи, раскраска служебных клавиш, осязательные зацепки и др.

Механизм клавиш

Существует 3 основных типа механизма клавиш:

· мембранный

· полумеханический

· механический, с кликом или без

Этот параметр в значительной степени определяет цену модели. Так, мембранные клавиатуры дешевле механических в несколько раз. Это определяет также 2 стратегии для пользователей:

1. покупать дорогую клавиатуру "на века"

2. покупать дешевую клавиатуру и периодически менять ее

Большинство пользователей выбирают вторую стратегию, тем более, что клавиатуры продолжают развиваться.

Мембранные клавиатуры

Название происходит оттого, что при нажатии клавиши замыкаются две мембраны. Возврат клавиши осуществляется резиновым куполом (с "шахтой" в центре).

Мембраны обычно выглядят как диски на пластиковой пленке, выполненной печатным способом. Для разделения мембран служит промежуточная пленка с отверстиями. Поэтому в предложениях часто пишут пленка. Так как мембраны находятся на внутренних сторонах пленок, то конструкция хорошо защищена, например, от пролитого кофе.

В более защищенной реализации все выглядит как единый резиновый коврик с выступающими куполами, расположенными под клавишами.

Плюсы мембранного типа клавиш:

· защищенность

· низкий шум

· низкая цена

Полумеханические клавиатуры

В этих клавиатурах используются более долговечные и не протирающиеся металлические контакты. Все это размещается на печатной плате. Клавиша возвращается резиновым куполом.

Механические клавиатуры

В механических клавиатурах клавиша возвращается пружиной. Минусы такого механизма: отсутствие герметичности и дороговизна. Например, очистка от пролитого кофе займет немало времени. Правда есть модели с защитой, но они еще дороже. Плюсом является долговечность и надежность, особенно когда контакты позолочены.

Сравнение

Тип	Цена	Усталость	Долговечность	Защита от жидкости
Механический	Высокая	Нет	Высокая	Низкая
Полумеханический	Средняя	Да	Высокая	Высокая
Мембранный	Низкая	Да	Средняя	Высокая

· Под усталостью понимается ослабление усилия нажатия на клавиши со временем.

· Под долговечностью понимается число нажатий, при которой обеспечивается надежный контакт. У мембранных клавиатур это число может быть 10-30 млн., у (полу)механических - 50 млн. и даже 100 млн. для позолоченных контактов. Однако для обычного пользователя (в отличие от операторов пейджинговой связи) эти числа несущественны - 20 млн. при обычной работе хватит на 10 лет и более. За это время сменятся минимум 2 поколения клавиатур.

Тактильные параметры

К ним можно отнести жесткость клавиш и длину хода.

Жесткость клавиш определяется силой нажатия на клавишу. Нормальной считается величина 55 g. Жесткaя клавиатура не дает возможность быстро и легко набирать текст. Слишком мягкая, наоборот, наставит лишних символов при случайном легком касании.

Средней длиной хода (Travel distance) клавиши считается 3.5 мм. Если вы бегло набиваете текст, то видимо предпочтете более короткий ход.

Оба параметра определяются вкусом пользователя и осмысленно выбираются только после накопления личного опыта. В первый раз достаточно пробежаться по клавиатуре в магазине.

Клик

Еще один тактильный параметр. Клавиатуры бывают с кликом или без. В буквальном переводе клик (click) - щелчок. Точный перевод - тактильный (т.е. осязательный) барьер, появляющийся на середине нажатия и со щелчком преодолеваемый (откуда название). Реализуется дугообразной тонкой пластиной под клавишей, которая "рывком" прогибается.

Клик позволяет точно чувствовать, что клавиша нажата и не пропускать буквы при быстром наборе. Клик нравится многим пользователям.

Заметим, что клик не спасет от невольной перестановки букв (бувк), возникающей при быстром наборе. Поэтому все равно приходится прогонять текст через орфографический корректор.

Обычно клик встречается у механических клавиатур (так как мало изменяет их стоимость), но изредка встречается и у клавиатур других типов.

Раскладка кириллицы

Раскладка (т.е. расположение букв на клавишах) кириллицы бывает двух типов.

· Windows (Russian, Русская). Распознается по расположению буквы Ё в левом верхнем углу.

· Машинописная (Russian Typewriter, Русская машинописная). Распознается по расположению буквы Ё в правом нижнем углу.

Машинописная раскладка, согласно названию, повторяет клавиши пишущей машинки (правда, у некоторых отечественных машинок, выполненных согласно ГОСТ 6431-52, знаки препинания находились вблизи центра клавиатуры, что удобно; у других машинок, например у популярной югославской UNIS, знаки препинания находятся на верхнем ряду, как и у одноименной компьютерной раскладки).

Русская появилась в ОС Windows. По сравнению с Машинописной в нее были внесены небольшие, но эффективные усовершенствования. Например, почти не используемая буква Ё была перенесена в далекий угол, а на ее место поместили клавишу с часто используемыми точкой и запятой. В машинописной раскладке они вынесены на верхний ряд и вводятся через верхний регистр. Несколько неловко, что более совершенную раскладку нам разработала зарубежная компания.

Цвет кириллицы

Встречается 2 цвета у кириллицы (буквы находятся в правом нижнем углу клавиш):

· красный (у большинства производителей)

· темный

Во втором случае кириллица путается с латиницей, даже тогда, когда последняя нанесена светлым двойным контуром. Немудрено, т.к. начертания большинства букв в кириллице и латинице совпадают.

Эргономичность клавиатуры

Компания Microsoft в свое время затратила почти два года на разработку клавиатуры нового типа, предназначенную для ОС Windows 95. Эта клавиатура была названа Natural Keyboard. В буквальном переводе - естественная клавиатура, в литературном - эргономичная. В последствие это название стало нарицательным.

Отличительные черты той оригинальной Natural Keyboard:

· Развернутые в стороны вертикальные ряды клавиш, относящиеся к зоне каждой руки. Пользователь избавлен от напряжения держать кисти рук параллельно друг другу.

· Профиль алфавитной части клавиатуры представляет выпуклую дугу. Пользователь избавлен от напряжения держать кисти рук параллельно плоскости стола.

· Есть подставка для отдыха рук. Она предназначена именно для отдыха рук, а не рабочего их положения: согласно правилам кисти должны полусогнуты и нависать над клавишами. Поэтому и называется Palm rest (отдых кистей).

Natural Keyboard послужила примером для подражания. Однако производители иногда не стесняются называть свои клавиатуры эргономичными, если есть хотя бы одна из трех рассмотренных новшеств оригинальной микрософтовской клавиатуры.

Размещено на http://www.allbest.ru/

В дальнейшем появились "разломанные" клавиатуры, позволяющие регулировать угол разворота двух половинок. Каждая половина имеет свои ножки, так что можно еще регулировать наклон в различных направлениях.

Недостатком таких клавиатур является занимаемое ими место.

Исполнение зацепок для исходного положения пальцев

Зацепкой я здесь называю то, что наносится на клавиши J и F. Именно на эти клавиши возвращаются указательные пальцы в слепом методе. Возвращаются из разных мест, так что это движение трудно автоматизировать. Поэтому нужно какое-то средство распознать эти клавиши на ощупь. Есть разное исполнение зацепок: выступающее полоски, пупырышки, впадинки, канавки. На ощупь (во всяком случае ногтями) лучше всего первые.

Зацепка помещается также на серую клавишу 5, причем ее исполнение может быть отлично от зацепок на J и F.

Мультимедийные кнопки

Эти кнопки позволяют управлять многими устройствами, функциями и мультимедийными проигрывателями, в том числе:

· Увеличить и уменьшить громкость

· Выключить звук (например, когда зазвонил телефон)

· Перейти на следующую/предыдущую дорожку

· Начать проигрывание

· Сделать паузу

· Остановить проигрывание

· Выдвинуть компакт-диск

Иногда таких кнопок меньше, чем перечисленных функций и тогда кнопки программируются на текущие функции.



Возможные интерфейсы

Клавиатуры бывают проводные и беспроводные (wireless, cordless и т.д.). Последние, как следует из названия, не требуют кабельного подключения (точнее могут работать и так и так). Они используются редко, так как имеют высокую цену. А еще им нужны батарейки да еще надо где-то размещать коробку приемника. А пользы немного.

Поэтому, говоря об интерфейсе, имеют в виду проводные клавиатуры. Используются следующие интерфейсы:

· АТ, он же DIN. Используется для системных плат с питанием AT. Представляет собой толстый круглый разъем - 5-контактный DIN (знаком еще по старой электронике, где использовался для передачи низкочастотных аудио и видео сигналов). Чаще всего в предложениях пишут АТ, реже DIN, а иногда вообще ничего не пишут (что и означает АТ, так как PS/2 всегда пишется).

· PS/2. Используется для системных плат с питанием ATX. Представляет собой тонкий круглый разъем - 6-контактный miniDIN. Такой же используется для PS/2 мыши и, чтобы их не перепутать, в спецификации PC'99 для этих штекеров предусмотрена различная цветовая раскраска: фиолетовый для клавиатуры и зеленый для мыши.



Размещено на http://www.allbest.ru/

· USB. Может использоваться со всеми более-менее новыми системными платами, так как в последних есть USB порты и поддержка в BIOS'е. Разъем плоской, прямоугольной формы.

DIN

PS/2(miniDIN) USB

Необычное устройство

Мягкие кнопки: клавиатура D-Computer EZ-Fold 2000

Продукт можно без преувеличения назвать уникальным. Конструктивная особенность данной клавиатуры -- использование в качестве основы не обычной «доски», а мягкой резиновой основы. Кнопки также сделаны «мягкими» (прорезиненное покрытие, плюс специально адаптированная система хода клавиш). В итоге мы получаем клавиатуру, которая не боится пыли, грязи, кофе, пролитого сока и прочего, что вам удастся пролить или насыпать на нее. Как видим, плюсов у устройства предостаточно.



Сказать о том, что клавиатура D-Computer EZ-Fold 2000 за километр выделяется из ряда обычных стандартных решений, значит, ничего не сказать.

Дело здесь, естественно, вовсе не в мультимедиа-кнопках и даже не в колесике для регулировки громкости звука, которое в последнее время так любят устанавливать на свои изделия производители. Сама конструкция, как уже упоминалось выше, выделяет D-Computer EZ-Fold 2000 из общего ряда клавиатур.

В качестве основания у продукта D-Computer применена специальная прорезиненная платформа. Контакты для кнопок (они хорошо заметны даже невооруженным глазом) находятся между основанием этой платформы и самими кнопками. Кнопки по форме ничем не отличаются от клавиш стандартных клавиатур. Размеры их также стандартные: 18х18 мм как на обычных настольных и ноутбучных клавиатурах. Конструктивная особенность клавиш заключается в том, что специальная пленка связывает мембрану и нажимающую ее часть кнопки, то есть они неразделимы. Сверху эта конструкция обтянута такой же пленкой, что и нижняя часть клавиатуры

Что касается ощущений по работе за этой клавиатурой, то они достаточно сложные)... Во-первых, за счет использования в качестве материала прорезиненной основы и специальной клеенки создается неповторимая мягкость нажатия. Про точность нажатия, естественно, можно сразу забыть -- ее нет. Нажимаются кнопки по понятным причинам довольно необычно, и привыкнуть к этому не представляется возможным. Печатать что-либо за клавиатурой в быстром темпе (тем более, слепым методом печати) также не получится: для этого она не предназначена. Сфера применения D-Computer EZ-Fold 2000 -- больницы, лаборатории, оперативные службы, силовые структуры. То есть -- прежде всего, те места, где не требуется вводить много текста, но используются такие преимущества данной клавиатуры, как невосприимчивость к неблагоприятным внешним условиям, отсутствие необходимости в ровной поверхности большого размера.

Подопытный, помимо набора текста подвергся суровым испытаниям на предмет заявленной устойчивости к попаданию на его поверхность жидкости, грязи, кислоты, соли, песка и т.д. Пролитый на клавиатуру сок (пришлось пожертвовать ради эксперимента, в том числе и на участке соединения провода с клавиатурой, абсолютно не повлиял на работу. После этого клавиатура была тщательно вымыта проточной водой под краном и, как и следовало того ожидать, смогла без проблем продолжить работу. Т.е. те люди, которые просто хронически обожают проливать что-либо на клавиатуру, смогут оценить данный продукт по достоинству.



К плюсам EZ-Fold 2000 следует отнести и легкую трансформацию клавиатуры -- скрутить ее в аккуратную трубочку не составляет никаких проблем, что дает дополнительные плюсы по транспортировке.

Цена данного изделия не кусается, хотя копеечной ее тоже не назовешь -- порядка 25 долларов, что несколько выше, чем цена «абстрактной» пластмассовой клавиатуры, хотя и меньше стоимости очень многих «продвинутых» моделей. Впрочем, ее вполне можно понять -- на данный момент такие вещи почти уникальны.

Глава 2. Мышь

Специальное указывающее устройство, процесс становления которого длился с 1957 по 1977 год. Устройство позволяло пользователю выбирать функции меню, связывая его перемещение с перебором функций на экране. Одна или несколько кнопок, расположенных сверху этого устройства, позволяли пользователю указать компьютеру свой выбор.

Кнопки мыши

В первоначальной форме в устройстве была одна кнопка. Перебор функций определяется перемещением мыши, но выбор функции происходит только при помощи кнопки, что позволяет избежать случайного запуска задачи при переборе функций меню. С помощью одной кнопки можно реализовать только минимальные возможности устройства. Вся работа компьютера в этом случае заключается в определении положения кнопки - нажата она или нет. Тем не менее, хорошо составленное меню полностью позволяет реализовать управление компьютером.

Однако две кнопки увеличивают гибкость системы. Например, одна кнопка может использоваться для запуска функции, а вторая для ее отмены. В графических системах одна может выключать световой карандаш, а вторая - включать его.

Вне всяких сомнений, три кнопки еще более увеличат гибкость программирования. Но, с другой стороны, увеличение кнопок увеличивает сходство устройства с клавиатурой, возвращая ему недостатки последней. Поэтому не рекомендуется использовать устройства с большим количеством кнопок.

Практически три кнопки являются разумным пределом, потому что они позволяют лежать указательному, среднему, безымянному пальцам на кнопках в то время, как большой и мизинец используются для перемещения мыши и удержании ее в ладони.

Типы подключения мыши к компьютеру

Первый, самый старый тип - это типа COM. На конце находится плоский 2-х рядный разъём, обычно 9-ти контактный (но встречались и 25-ти контактные). Подобным же разъёмом модемы соединяются с компьютером. Применяется в старых корпусах, типа АТ.

Более новый - типа PS/2. Это круглый шестиконтактный разъём, который впервые появился в компьютерах IBM того же названия - собственно оттуда и назваие разъёма. Долго влачил жалкое существование только на этих типах компьютерах IBM, которые благополучно вымерли. Однако вторую жизнь этому разьёму дало появление корпусов типа АТХ, в которых этот разъём становится стандартным. В настоящее время успешно существует совместно с разъёмом типа COM и ожидает, когда их выживет новый, 3-й тип. Разъём PS/2 очень не любит, когда мышь выдёргивают при включенном компьютере - может при обратном включении пожечь порт компьютера.

И последний, самый новый тип - тип USB. Это плоский разъём с 4-мя контактами, который подключается к порту того же имени. Совершенно безразлично относится ко включению/отключеню мышей (и не только) на ходу. Знаменит тем, что если мышей COM к одному компьютеру можно подключить парочку, мышей типа PS/2 - одну (или 3- в компании с 2-мя COM), то этих - аж до 127-ми!

Правда имеется одно "но" в этом выборе - если вы играете мышью в реальном времени. В этом случае начинает влиять частота выдачи мышью своих данных. Мышь типа COM самая медленная. Мышь типа PS/2 выдаёт 40 отсчётов в секунду. Мышь типа USB - 125! отсчётов в секунду. При этом и PS/2 и USB мыши позволяют регулировать refresh rate до 200! Отсчётов.

Механические мыши

Первые мыши имели механическую конструкцию. В ней использовался маленький шар, который выступал через нижнюю поверхность устройства и вращался по мере его перемещения по поверхности. Переключатели внутри мыши определяли перемещение и направление движения шара.

Хотя шар может вращаться в любом направлении, определяются только четыре направления. Это ассоциируется с двумя направлениями в двухкоординатной системе. Перемещение в каждом из четырех направлений измеряется в сотых долях дюйма. После прохождения шара этого дискретного расстояния формируется специальный сигнал для центрального блока.

Механическая мышь практически может работать на любой поверхности. Вы можете вращать шар даже пальцами (хотя в этом случае возникнут проблемы с нажатием кнопок). Но, с другой стороны, механической мыши требуется какое-то пространство (хотя вы можете водить ее по ногам, но это обычно плохо воспринимается окружающими). А кроме того, механическим частям свойственны частые поломки. Мыши имеют тенденцию к собиранию грязи, что приводит к уменьшению надежности их функционирования. Поэтому это устройство необходимо периодически чистить.

Мышь Logitech S65.

Мышь Logitech M-SAM-IBM5

(Manufactured for IBM)

Оптическая мышь

Альтернативой механической мыши является оптическая мышь. В последнем устройстве вместо крутящегося шарика используется луч света, сканирующий координатную сетку, нанесенную на специальную подложку. С помощью такого механизма и определяется движение. Отсутствие движущихся частей в таком устройстве повышает его надежность.



Мышь А4Tech WOP-35PU

(Optical 4DMouse)

Оптическая мышь 4D с возможностью прокрутки в четырех направлениях. Такая функция и раньше встречалась у других моделей мышей, но А4Tech предлагает новое решение, позволяющее осуществлять горизонтальную прокрутку без перемещения курсора по экрану. С функциональной точки зрения эта модель оснащена, как никакая другая. Две основные кнопки, занимающие почти половину всей верхней поверхности корпуса, две дополнительные кнопки, симметрично располагающиеся по бокам, и, опять же, два колесика прокрутки, под одним из которых расположена еще одна дополнительная кнопка, -- вот полный перечень того, что доступно пользователю при работе с данной мышью. Можно отключить одно из колес или назначить на него вместо функции прокрутки функцию Zoom. Также возможен обмен колесных функций между собой (т.е. колесо с горизонтальной прокруткой можно сделать колесом с вертикальной прокруткой и наоборот), смена направления прокрутки в обратную сторону и настройка функций прокрутки (прокрутка от 0 до 20 строк за раз или по странице). И основная возможность -- создание своего меню команд с добавлением запуска приложения или документа, горячих клавиш, открытия домашней страницы или других интернет-адресов.

Беспроводная оптическая мышь

Microsoft Wireless IntelliMouse Explorer 2.0

Мышь имеет усовершенствованное колесо прокрутки.

Основным усовершенствованием является то, что оно теперь способно не только вращаться или нажиматься, но еще и отклоняться вправо и влево -- фактически перед нами решение проблемы горизонтальной прокрутки: ранее другие производители использовали для этого второе колесико, специальные кнопки или вообще отказывались от колеса в пользу TrackPoint. Первый и третий вариант не прижились, поскольку пользователям привычней было колесико, причем одно, второй чем-то похож на Tilt (ведь качание колеса можно рассматривать как кнопки, как он, по сути, и реализуется), но требует перемещать палец при изменении направления прокрутки. В общем, данный вариант решения проблемы следует считать наиболее удачным. Само по себе колесико стандартно для Microsoft: ребристое и широкое, из нескользкой резины.

Один из параметров беспроводной мыши, поддающийся точной оценке -- дальность работы. Заявленная цифра в 6 футов практически точно соответствует действительности -- устойчивая работа мыши наблюдается на расстоянии до 2 метров. Показатель не рекордный (у Logitech, например, больше), однако, далеко не худший для оптической беспроводной мыши. Ну, а для настольного использования двух метров хватит с большим запасом.

Время работы от одного комплекта элементов питания тоже очень важный параметр, но точно не измеряемый. Для его увеличения Microsoft сделала очень много еще в предыдущей серии мышей, все развитые функции энергосбережения перекочевали и в новые модели, но... практическую пользу они приносят лишь тогда, когда мышью никто не пользуется. Чем больше перерывы в работе, тем дольше проживут батарейки -- по мнению Microsoft, работать им положено как минимум месяц, а у некоторых пользователей -- до полугода (видимо у тех, у кого мышь просто лежит на столе).

Глава 3. Трекболы

Впервые увидев это устройство, многие задают вопрос: "Что это?", "Зачем у мышки шарик снаружи?" и т.д. Итак, что же такое трекбол?

Трекбол это как бы "мышка наоборот". Т.е. само устройство, в отличие от мышки, всегда остается неподвижным, а управление перемещением курсора осуществляется вращением шарика, который находится в верхней части трекбола. При этом, вращая шарик пальцами, вы получаете лучший, нежели у мышки, контроль над его вращением и, как следствие, более точное позиционирование курсора. Этому способствует и то, что, в отличие от крохотного мышиного, шарик трекбола, как правило, имеет значительно больший размер и меньший (относительно размера) вес. Трекбол -- достаточно интересное порождение технической мысли, эдакая «мышка вверх ногами». Смысл его понятен -- чем таскать по столу корпус мышки, можно крутить шарик на неподвижном основании. Из основных плюсов сразу можно привести экономию места (нет необходимости в коврике) и возможность работать с трекболом в тех местах, где пользоваться мышкой затруднительно (например, не за столом, а, скажем, в кресле).

Помимо шарика, трекболы имеют, по крайней мере, две кнопки (как и любая двухкнопочная мышь), а вот оснащение их колесиками для прокрутки, дополнительными кнопками и т.п., зависит исключительно от производителя. Таким образом, область применения трекболов - в основном, работа с графическими пакетами, пакетами для автоматизированного проектирования и им подобными. Т.е. такими приложениями, в которых наиболее остро ощущается необходимость плавного перемещения и точного позиционирования курсора.

Трекболы распространены на рынке гораздо меньше, чем обычные мыши, что влечет за собой целый ряд негативных последствий: во-первых, отнюдь не все производители готовы работать на достаточно узком рынке, во-вторых, очень многие магазины не считают необходимым иметь в ассортименте такой тип устройства позиционирования, в-третьих -- из-за меньших масштабов производства цены на трекболы заметно выше, чем на мыши и не столь охотно падают со временем.

Довольно интересная модель Marble Mouse от Logitech



Корпус вызывает определенные ассоциации с морскими скатами (разве что скаты шире и шаров у них на голове не водится)... Трекбол абсолютно симметричен, возможно работать как правой, так и левой рукой. Достаточно крупный шарик расположен по центру. Кнопок четыре. Во-первых, две очень большие по бокам с легким ходом. Во-вторых, на верхних кромках больших кнопок находятся две маленькие. Интерфейс подключения -- проводной, USB.

Пластмасса корпуса имеет очень удачный оттенок, причем не однотонная, а как бы с блестящими пылинками, так что выглядит трекбол очень представительно. Основные кнопки темно-серого цвета, маленькие -- светлее, в целом все компоненты очень удачно сочетаются по цвету. Нижняя поверхность сделана из пластика примерно того же оттенка, что и большие клавиши.

В целом трекбол производит впечатление очень стильного и имиджевого устройства -- такой будет солидно смотреться на столе начальства средней руки.

Принцип действия

Для пояснения принципа действия оптической системы трекболов можно привести две фотографии фрагмента устройства (с шариком и без шарика) и две картинки из рекламного буклета Logitech.

Как видно из рисунка, шарик освещается двумя светодиодами. Световой поток, отражаясь от поверхности шара, попадает на анализатор, позиционирующий курсор. Контроль вращения шарика осуществляется благодаря черным точкам на его поверхности, которые поглощают свет.

Можно отметить, что такая система весьма устойчива к разного рода загрязнениям или механическим повреждениям шарика и окошка оптической системы.



Cамый большой и очевидный плюс -- само устройство не нужно двигать. Во-первых, это удобно, если на столе куча бумаг, книг и пр. -- можно класть трекбол поверх и без проблем работать. Во-вторых, можно работать, если стола нет вообще. Например, можно положить клавиатуру на колени, а трекбол -- на подлокотник кресла, тогда можно вальяжно развалиться и не тянуться руками к столу. А в-третьих, при работе с трекболом рука и кисть находятся в расслабленном состоянии, ими не надо постоянно двигать, как в случае с мышкой.

Что касается удобства перемещения по экрану, здесь к трекболу необходимо привыкнуть. Дело в том, что, передвигая мышь, на подсознательном уровне представляешь, где окажется курсор, если двигать мышь с определенной скоростью в определенном направлении. С трекболом все несколько сложнее, т.к. трудно контролировать шарик с той же точностью, поэтому часто, если двигаешь курсор через весь экран, легко можно проскочить нужную точку, к которой потом придется возвращаться.

Глава 4. Графические планшеты

Многие пользователи компьютеров даже и не подозревают о существовании каких-либо альтернатив обычной мыши. Так уж получилось, что именно ей комплектуются все компьютеры в обязательном порядке, и именно к мыши мы все привыкли. Никто не спорит, что мышь не является идеальным устройством для выполнения очень многих задач, но... Раз уж мы все равно умеем ей пользоваться, иногда проще и приспособиться, нежели переходить на что-то новое и доселе незнакомое. Все остальные устройства, как правило, применяются лишь в крайне специфических условиях. Однако, стоит расширить свой кругозор и узнать, наконец, что же такое графический планшет.

Рассмотрим планшет фирмы Wacom Volito

В комплект входят собственно сам планшет, не требующие питания беспроводные перо и мышь, прозрачная накладка для оцифровки оригиналов вручную, драйвера для Windows 95/98/2000/NT.

Помимо чувствительного к нажатию элемента, перо имеет две кнопки (соединенные "качелькой"). При переворачивании перо функционирует как ластик (не только в графических редакторах, но и в Word). Вес пера 11 грамм.

Мышь симметричная, имеет 3 кнопки и колесико прокрутки. Вес 70 грамм. Мышь достаточно необычная -- беспроводная, но не требующая питания. Никаких шариков или оптических датчиков в ней нет -- всего лишь катушка индуктивности, которая взаимодействует с электроникой планшета. Таким образом, в нашем распоряжении оказывается легкая беспроводная мышь, но привязанная к коврику.

Одновременно можно пользоваться либо пером, либо мышью. Дополнительных указаний планшету о том, что используется в настоящий момент, не требуется. Все кнопки пера и мыши настраиваемые. Также настраиваются ориентация планшета и кривые силы нажатия.

Подобные устройства характеризуются рабочей площадью, разрешением и количеством степеней свободы. Рабочая площадь обычно приравнивается к одному из стандартных бумажных форматов (А6-А3) и производители просят денег в прямой зависимости от количества квадратных сантиметров (т.е. обратно пропорционально квадрату номера формата).

Количество степеней свободы описывает число квазинепрерывных характеристик взаимного положения планшета и пера.

Минимальное число степеней свободы, без которых и планшет не планшет - 2 (X и Y положения проекции чувствительного центра пера), максимальное может быть приближено к 10.



Немного о принципе работы планшета. Под его поверхностью имеются плоские передающие и принимающие катушки индуктивности, образующие открытые линии связи. В эти линии связи вносится управляемая неоднородность, заключенная в корпус пера или мыши. По изменению параметров линий связи планшет делает выводы о положении указательного устройства, а также принимает информацию от этого устройства (его идентификатор, сила давления, положение кнопок). В роли управляемой неоднородности выступает катушка индуктивности с регулируемой добротностью, она же снабжает энергией электронную начинку мыши и пера, что позволяет отказаться от использования соединительных шнуров или батареек.

Какова же область применения графических планшетов ?

Использовать мышь, поставляемую в комплекте, нет никакого желания - ее лишили скроллера, так что работать с большими документами с ее помощью крайне неудобно. Но даже если решить эту проблему, останется еще одна нерешаемая. Дело в том, что мышь, по вполне понятным причинам, работает только на планшете. Размеры же его рабочей области существенно меньше практически любого коврика, в результате мышь приходится ставить на место очень и очень часто. Поэтому поговорим об использовании пера.

Идеальный вариант -- программы для рисования или черчения: там перо будет к месту. С программами обработки фотографий ситуация уже сложнее, хотя и в них пользоваться пером как минимум не менее удобно, нежели мышью или трекболом. Однозначно не стоит заморачиваться с рукописным вводом: лучше потратить немного времени на освоение клавиатуры, чем тратить его постоянно на «писанину» -- ни один писец никогда и не приблизится по скорости даже к плохонькой машинистке (а уж этого уровня при наличии практики достичь несложно). Можете разве что иногда подписывать факсы или что-нибудь подобное: несложно и оригинально. Управлять неспециализированными программами лучше хорошей мышью, хотя если вы будете пользоваться пером долгое время, то можете и окошки двигать им начать, причем совершенно механически.

Глава 5. Сканеры

компьютер сканер мышь клавиатура

Почти каждый пользователь компьютера постоянно сталкивается с проблемой преобразования документов из бумажной формы в электронную. Однако процедура ввода информации вручную отнимает огромное количество времени и чревата ошибками. Кроме того, вручную можно вводить только тексты, но не изображения. Выходом из положения является сканер, позволяющий вводить в компьютер как изображения, так и текстовые документы.

Остановимся на том, как же выбрать сканер.

Выбирающий сканер человек встречает такое количество числовых характеристик, названий и просто загадочных фраз, что несложно растеряться.

Какие бывают сканеры

Сегодня сканеры выпускаются в четырех конструктивах - ручном, листопротяжном, планшетном и барабанном, причем каждому из них присущи как достоинства, так и недостатки.

Ручные сканеры - обычные или самодвижующиеся - обрабатывают полосы документа шириной около 10 см и представляют интерес, прежде всего для владельцев мобильных ПК. Они медлительны, имеют низкие оптические разрешения (обычно 100 мм на дюйм) и часто сканируют изображения с перекосом. Но зато они недороги и компактны.

В листопротяжном сканере, как в факсимильном аппарате, страницы документа при считывании пропускаются через специальную щель с помощью направляющих роликов (последние зачастую становятся причиной перекоса изображения при вводе). Таким образом, сканеры этого типа непригодны для ввода данных непосредственно из журналов или книг. В целом возможности применения листопротяжных сканеров ограниченны, поэтому их доля на массовом рынке снижается.

Планшетные сканеры весьма универсальны, поэтому рассмотрим их характеристики.

Для понимания значения характеристик нужно представлять себе конструкцию типового планшетного сканера. Итак.

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).

Оптическая система сканера (состоит из объектива 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.

Источник света

В старых разработках - обычная флуоресцентная лампа (родственна обычным лампам дневного света). Недостаток - слабая стабильность характеристик освещения и ограниченный срок службы. В современных моделях - лампа с холодным катодом, имеющая лучшие параметры и значительно больший срок службы. Как лампа влияет на результат сканирования? Достаточно очевидно - при изменении характеристик источника освещения оригинала изменяется падающий на принимающую матрицу световой поток, несущий информацию о сканируемом оригинале. Если свойства лампы за 2-3 месяца работы изменяются "до неузнаваемости" - говорить о правильной цветопередаче сканера уже не приходится.

Вообще, характеристики светового потока меняются даже при прогреве сканера. В этой связи несколько настораживает конструкция текущих моделей Epson - единственные из известных марок сканеры с тремя раздельными лампами разных цветов, ведь каждая лампа может "плыть" по-своему.

Качество лампы оценить сложно. Убедитесь, по крайней мере, что используется лампа с холодным катодом (если это так, то обязательно отражено в описании). Ориентированные на профессиональную работу с цветом сканеры содержат помимо встроенной процедуры самокалибрации по интенсивности светового потока от лампы еще и схемы поддержания стабильности потока при изменении температуры.

Кстати, косвенным признаком пригодности к "полноцветной" работе может служить время первичного прогрева лампы после того, как лампа была автоматически погашена при неиспользовании сканера в течении некоторого времени (кстати, обычно время прогрева и время ожидания до погашения лампы можно изменить, но где-то внутри файлов настроек).

Оптическая система

Световой поток от оригинала проецируется на матрицу CCD (прибор с зарядовой связью), которая преобразует его в электрический сигнал. Обычно используется один фокусирующий обьектив (или линза), который проецирует полную ширину области сканирования на полную ширину матрицы CCD. Требования к качеству оптики для такой задачи весьма высоки, особенно сложно обеспечить приемлемое качество проецирования краёв рабочей области для цветных оригиналов. Оценить качество фокусировки и разрешающую способность оптики легко можно визуально при сканировании специальной тестовой мишени или защитных участков банкноты.

В наиболее мощных моделях планшетных сканеров встречаются сменные объективы: при работе в обычном режиме оптика работает аналогично однолинзовым механизмам, при переключении на второй, "усиленный" режим используется другой объектив, который проецирует на полную ширину CCD-матрицы только часть ширины рабочего стола сканера. Таким образом, на постоянное число приёмных ячеек CCD-матрицы проецируется участок меньшей ширины и соответственно возрастает оптическое разрешение. Обычно в документации указано число ячеек CCD-матрицы. Новейшие матрицы 42-битных сканеров имеют 10600 ячеек (хотя в однопроходных сканерах матрица имеет три параллельных линейки приёмных ячеек - по одной на цвет, указывается число элементов в одной). Поделив число ячеек на ширину поля сканирования, получим оптическое разрешение. Заметим, что некоторые профессиональные плоскостные сканеры имеют больше двух (до 5) переключаемых объективов, но это уже категория "выше 10000".

Для сканеров, эксплуатируемых на территории бывшего СССР, большое практическое значение имеет защищённость их зеркал, оптической системы и CCD-матрицы от пыли и насекомых. Даже мелкие пылинки и ворсинки непосредственно на матрице или объективе приводят к заметным дефектам.

Разрешение: оптическое, механическое, физическое

Оптическое: количество элементов в линии матрицы, делённое на ширину рабочей области. Определяется матрицей и шириной рабочей зоны, меньшая из всех приводимых цифр разрешения. Но может и не приводиться вовсе! Первый кандидат на использование в качестве примера: в характеристиках на HP ScanJet 5100 "Resolution, Optical: 600dpi Hardware Super Sampling". Про модель ScanJet 6100, которая где-то в два раза дороже, написано просто "Resolution, Optical: 600dpi".

Механическое: количество раз "считывания" информации CCD-матрицей, поделённое на длину пути, пройденного за это время сканирующей кареткой. Иногда его тоже называют оптическим ("оптическое разрешение 300х600"), но на самом деле это не так (оптическое будет 300, а 600 - это тоже реальное разрешение, но механизма, а не оптики). Как правило, механическое разрешение задаётся изготовителем в 2 раза больше оптического (иногда равным ему или в 4 раза большим), при этом, поскольку CCD-матрица не может сканировать с разрешением выше оптического, а сканируемый квадрат должен остаться квадратом, недостающие "по ширине" точки рассчитываются (интерполируются). Интерполяция же не только не даёт видимого повышения качества при сканировании полноцветных оригиналов, но и может ухудшить чёткость и заметно понизить скорость сканирования.

Физическое разрешение, истинное разрешение, реальное разрешение: всё, что как-то определяется механизмом сканера.

Интерполяционное - произвольно выбранное разрешение, до которого программа сканера якобы берётся "сама рассчитать" недостающие точки (например, выдать 16х16 точек, получив со сканера 3х3 точки). Ценность величины этого показателя сомнительна и он не имеет совсем никакого отношения к механизму сканера. Заметим, что оригиналы типа гравюр иногда действительно лучше увеличивать, сканируя с интерполяционным разрешением, масштабирование же цветного изображения обычно всегда лучше делать в Adobe Photoshop и сканировать при этом с разрешением, равным оптическому (то есть для сканера с указанным "оптическим" - на самом деле физическим - разрешением 300х1200dpi надо выставлять 300dpi). Если Вам нужно отсканировать полноцветное изображение с разрешением меньше оптического, то лучше задавать разрешение, кратное оптическому (то есть для сканера 300х1200dpi выставлять 300dpi или 150dpi, но не 200dpi!) или ближайшее большее и масштабировать в Adobe Photoshop.

Сканер с оптическим разрешением 600dpi позволит отсканировать фотографию 10х15см с количеством точек, достаточным для печати её на разворотё журнала. Сканируя с оптическим разрешением 3048dpi для рекламного уличного щита, вы можете увеличить ваш оригинал в 50 и более раз.

Диапазон оптических плотностей (динамический диапазон сканера)

Параметр, о котором не все продавцы бытовых сканеров слышали и который не всегда сообщается производителем. Оптическая плотность - это характеристика оригинала. Вычисляется как десятичный логарифм отношения света падающего на оригинал к свету отраженному от оригинала (для непрозрачных оригиналов) или прошедшему (для слайдов и негативов). Минимально возможное значение 0.0 D - идеально белый (прозрачный) оригинал. Значение 4.0 D - предельно черный (непрозрачный) оригинал. Применительно к сканеру его диапазон оптических плотностей характеризует способность сканера различить близлежащие оттенки (это особенно критично в тенях оригинала). Максимальная оптическая плотность у сканера - это оптическая плотность оригинала, которую сканер еще отличает от "полной темноты". Следует обратить внимание, что шкала измерения, как и сейсмографическая шкала Рихтера, является логарифмической, поэтому оригинал с плотностью 3,0 D темнее оригинала с плотностью 2,0 D в 10 раз. Соответственно, значение 3,3 D соответствует вдвое более темному изображению, чем 3,0 D.

Какие бывают оригиналы и сканеры?

Обычная цветная фотография и печатная продукция - до 2.5D. Негативы и рентгеновские снимки - 3.0-3.6D. Недорогие планшетные сканеры имеют динамический диапазон 2.0-2.7D, хорошие 36-битные 3.0-3.3D, новейшие модели - 3.6D.

Приёмный элемент - CCD-матрица.

Один из важнейших узлов, влияющих на качество сканирования. Приводимая в документации характеристика - число элементов на линию (на цвет). Число элементов, поделённое на ширину рабочей зоны сканера, равно оптическому разрешению (оно собственно этими двумя параметрами и определяется).

Не сообщаемые, но чрезвычайно важные параметры матрицы:

· уровень шума - ограничивает динамический диапазон и реальное число разрядов данных, содержащих полезные данные. В принципе ничто не мешает к дешёвой шумящей матрице подключить 36-битный АЦП, но вряд ли качество получаемого изображения от этого улучшится. Правда, и не ухудшится.

· разброс чувствительности от ячейки к ячейке - даже если в сканере предусмотрена калибрация, она выполняется по усреднённым значениям с нескольких ячеек.

· уровень перекрёстных помех - ярко освещённая ячейка влияет на соседние.

· совмещение цветов - в однопроходных сканерах цвета разделяются тремя линейками CCD-матрицы.

Принцип работы черно-белого сканера.

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.

Блок схема черно-белого сканера.

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.

Для цветного изображения последовательность операций практически не отличается от последовательности действий при сканировании черно-белого изображения. Исключение составляет, пожалуй, только этап предварительной обработки и гамма-коррекции цветов, перед тем как информация передается в компьютер.

Программная часть

Для управления работой сканера необходима соответствующая программа-драйвер, так называемый TWAIN-модуль. TWAIN -- это стандарт, согласно которому осуществляется обмен данными между прикладной программой и внешним устройством В этом случае управление идет не на уровне "железа" (портов ввода-вывода), а через функции или точки входа драйвера.

Некоторые полезные свойства, встречающиеся в TWAIN-модулях:

· возможность автоматического определения настроек сканирования.

· окно предварительного просмотра с выбором сканируемого участка и отображением результата производимых настроек и коррекции изображения в реальном времени.

· плавные регулировки яркости, контрастности, гамма-коррекции.

· выбор точек чёрного и белого, желательно и "пипеткой" и заданием значения.

· фильтр подавления печатного растра, многоуровневый или настраиваемый.

· инверсия (негатив) и отражение (переворот) оригинала.

· встроенная система цветосинхронизации с набором профилей, позволяющая скорректировать сканируемое изображение под конкретное устройство вывода или преобразовать его в CMYK.

· возможность сканирования через сеть.

Технические описания сканеров

ScanJet 2200С

Сканер

· Цветной планшетный

· Максимальное разрешение

o оптическое - 600x1200 точек на дюйм

o улучшенное - 9600 dpi

· Насыщенность цветов - 42 бит

· Скорость сканирования

o предварительное - 18 секунд

o цветной фотографии 10x15 - 49 секунд

o полной страницы текста - 75 секунд

o черно-белого рисунка - 42 секунд

Другие характеристики:

· Интерфейс - USB

· Максимальный размер сканируемого документа - 216x297 мм

Габариты - 279x468x60 мм

Средняя розничная цена по состоянию на 30.03.2004 г. - 60 долл. США

Если у вас еще не было опыта общения со сканерами, то ScanJet 2200c станет отличным выбором. Благодаря простой установке и интуитивно понятному интерфейсу TWAIN-драйвера даже новичек без труда быстро освоится с процессом сканирования. Небольшие размеры сканера позволят вам разместить его даже в условиях ограниченности свободного пространства. Наличие же клавиш управления непосредственно на сканере позволит начать процедуру сканирования или копирования (в том случае, если у вас есть принтер) нажатием всего одной кнопки.

ScanJet 4400С/4470С

ScanJet 4400

ScanJet 4470

Сканер

· Цветной планшетный

· Максимальное разрешение

o оптическое - 1200x1200/1200x2400 точек на дюйм

o интерполяционное - неограниченно

· Насыщенность цветов - 48 бит

· Скорость сканирования

o предварительное - 13 секунд

o цветной фотографии 10x15 - 40 секунд

o полной страницы текста - 75 секунд

o черно-белого рисунка - 35 секунд

Другие характеристики:

· Интерфейс - USB, LPT

· Максимальный размер сканируемого документа - 216x297 мм

· Габариты - 505x305x72 мм

· Наличие слайд-модуля (только у ScanJet 4470)

o Формат слайд-модуля: 24x150 мм (4 кадра 35-мм плёнки)

Средняя розничная цена по состоянию на 30.03.2004 г. - 100/140 долл. США

Фотографическое качество результатов, которое предоставят вам сканеры 4400-ой серии, достигается за счет оптического разрешения до 1200 точек на дюйм при глубине цвета 48 бит, что делает эти устройства универсальными помощниками, подходящими для реализации разнообразных творческих проектов в домашних условиях. Приобретая же слайд-адаптер для своего ScanJet 4400 или же получив его в комплекте с 4470-ой моделью, вам становится доступной возможность сканирования 35-мм негативов и слайдов. А наличие у ScanJet 4470 дополнительных кнопок управления, позволит вам получить до 99 цветных или черно-белых отпечатков одним лишь нажатием кнопки.

ScanJet 7400С (профессиональная серия)

Сканер

* Цветной планшетный

* Максимальное разрешение

o оптическое - 2400x2400 точек на дюйм

o интерполяционное - неограниченно

* Насыщенность цветов - 48 бит

* Скорость сканирования

o предварительное - 4 секунд

o цветной фотографии 10x15 - 25 секунд

o полной страницы текста - 50 секунд

o черно-белого рисунка - 20 секунд

Другие характеристики:

* Интерфейс - USB, SCSI

* Максимальный размер сканируемого документа - 216x356 мм

* Габариты - 315x575x115 мм

* Наличие слайд-модуля

Формат слайд-модуля: 24x150 мм (4 кадра 35-мм плёнки)