Устройства ввода информации в персональный компьютер

Тема: " Устройства ввода информации в персональный компьютер. Разновидности устройств ввода"

1. Принципы ввода информации с бумажных носителей

2. Дигитайзер

3. Саундбластер и видеобластер

4. Мышка и другие манипуляторы

5. Цифровые фотоаппараты

5.1 Разрешающая способность матрицы

5.2 Вид и емкость носителя

5.3 Число кадров, помещающихся в фотоаппарате

5.4 Метод передачи данных на компьютер

6. MIDI-клавиатуры

6.1 Средства управления

7. Клавиатура

7.1 Специальные клавиши клавиатуры

8. Сканеры

8.1 Оригиналы изображений

8.2 Механизм движения

8.3 Виды

8.4 Считывание изображения

8.5 Аппаратные интерфейсы сканеров

8.6 Программные интерфейсы и TWAIN

8.7 Качество изображения

8.8 Интеллектуальность сканера

8.9 Цветовые искажения сканеров Заключение Список литературы

Введение

Выпуск компьютеров IBM PC был начат в 1981 году, и они быстро завоевали огромную популярность у пользователей. IBM PC и совместимые с ними компьютеры составляют теперь большую часть парка профессиональных ПЭВМ в мире. В настоящее время программное обеспечение, разработанное для IBM PC, охватывает практически все сферы человеческой деятельности.

Персональный компьютер включает в себя следующие устройства: процессор, выполняющий управление компьютером, вычисления и т. д.; клавиатуру, позволяющую вводить символьную информацию в компьютер; монитор (или дисплей) для изображения текстовой и графической информации; накопители (или дисководы) для гибких магнитных дисков, используемые для чтения и записи информации на гибкие магнитные диски (дискеты); накопитель на жестком магнитном диске, предназначенном для чтения и записи информации на несъемный жесткий магнитный диск (винчестер).

Кроме того к компьютеру могут подключаться принтер — для вывод на печать текстовой и графической информации; мышь — устройство, облегчающее ввод информации в компьютер, и другие манипулирующие устройства.

Процессор персонального компьютера содержит порты ввода-вывода, через которые процессор обменивается данными с внешними устройствами ввода-вывода. Имеются специальные порты, через которые происходит обмен данными с внутренними устройствами компьютера, и порты общего назначения, к которым могут присоединяться различные дополнительные устройства (принтер, мышь, сканер и другие). Порты общего назначения бывают двух видов: параллельные (обозначаемые LPT1-LPT4) асинхронные последовательные (обозначаемые COM1-COM3). Параллельные порты выполняют ввод и вывод с большей скоростью, чем асинхронные последовательные, но требуют большего числа проводов для обмена данными. К устройствам ввода информации относятся следующие устройства: клавиатура, сканер (skanner), графический планшет (digitizer), средство речевого ввода, мышь, шар, джойстик (joystic), световое перо (light pen) и т. д.

1. Принципы ввода информации с бумажных носителей

Ввод графической информации в ЭВМ для АСУ производится в три этапа. На первом этапе определяются координаты графических элементов, на втором — координаты преобразуются в цифровой код, на третьем — они записываются в память ЭВМ и передаются для обработки в арифметическое устройство (АУ).

Определение координат графических элементов можно производить автоматическим и полуавтоматическим способами. Преобразование координат графических элементов в цифровой код осуществляется несколькими методами:

— в память ЭВМ записываются значения текущих координат всех элементов;

— графическая информация представляется в аналитическом виде;

— исходные данные описываются на специальном графическом языке.

Все перечисленные методы и способы преобразования и представления в ЭВМ графической информации определяют требования, предъявляемые к техническим средствам преобразования информации для ЭВМ в АСУ.

Устройство ввода графической информации (УВГИ) — это устройство, преобразующее графические данные в машинные коды.

Любую графическую информацию можно рассматривать как набор оптических неоднородностей, отличающихся по яркости и цвету. Таким образом, любое УВГИ решает следующие задачи:

1. дискретизация изображения на элементы;

2. преобразование оптической информации в электрический аналоговый сигнал;

3. преобразование аналогового сигнала в цифровой код.

Количество дискретных элементов определяется заданной точностью представления графической информации. Объемом информации о графическом изображении определяется быстродействие УВГИ.

По методам дискретизации различают УВГИ автоматического и полуавтоматического типов. К автоматическим УВГИ относятся матричные, сканирующие и следящие устройства; к полуавтоматическим — телевизионные, акустические, оптические, электрические и электромеханические устройства.

2. Дигитайзер

Дигитайзер — это еще одно устройство ввода графической информации, имеющее пока сравнительно узкое применение для некоторых специальных целей. Свое название дигитайзеры получили от английского digit — цифра. То есть по-русски их можно назвать просто «оцифровыватели» .

Впрочем, есть и более благозвучное название — англо-цифровые преобразователи.

Обычно дигитайзеры выполняются в виде планшета. Поэтому такие устройства часто называют графическими планшетами. Применяется такой дигитайзер для поточечного координатного ввода графических изображений в системах автоматического проектирования, в компьютерной графике и анимации. Надо отметить, что это далеко не самый быстрый и удобный способ построения рисунков и чертежей, особенно в случае сложной геометрии. Но зато графический планшет обеспечивает наиболее точный ввод графической информации в компьютер.

Графический планшет обыкновенно содержит рабочую плоскость, рядом с которой находятся кнопки управления. На рабочую плоскость может быть нанесена вспомогательная координатная сетка, облегчающая ввод сложных изображений в компьютер. для ввода информации служит специальное перо или координатное устройство с «прицелом «, подключенное кабелем к планшету. Сам дигитайзер также подключается к компьютеру кабелем через порт связи. Разрешающая способность таких графических планшетов не менее 100 dpi (точек на дюйм).

В самых совершенных и дорогих дигитайзерах ввод информации происходит без специальных перьев или прицелов, так как рабочая поверхность планшета обладает «тактильной чувствительностью «, основанной на использовании пьезоэлектрического эффекта. При нажатии на точку, расположенную в приделах рабочей поверхности планшета, под которой проложена сетка из тончайших проводников, на пластине пьезоэлектрика возникает разность потенциалов. Координаты этой точки обнаруживаются программой-драйвером, сканирующей сетку проводников. Эта программа выполнит отображение точки на экран монитора. Пьезоэлектрические дигитайзеры позволяют чертить на рабочей поверхности планшета, словно на обычной чертежной доске, и таким образом вводить даже несуществующие изображения. При этом графическая информация вводится с разрешением 400 dpi.

Кстати говоря, на этом же принципе основаны новые координатные устройства для работы в графическом интерфейсе пользователя (в операционной среде Windows или OS/2), предназначенные для замены традиционных мышек и трэкболов. Всякий, кто пробовал воспользоваться такими тактильными устройствами, изготовленными, например, японской фирмой Toshiba, мог убедиться, что гораздо удобнее и легче водить пальцем по окошку дигитайзера размером менее спичечной коробки, чем пользоваться обычной мышкой: курсор на экране весьма послушно и чутко повторяет движения пальца на планшете. Ни каких дополнительных кнопок в таком дигитайзере нет. Указав на экране дисплея нужный выбор, достаточно дважды стукнуть пальцем по окошку и компьютер поймет сообщение.

Для ввода графической информации могут так же использоваться некоторые виды планшетных графопостроителей. Однако многие готовые изображения (фотографии, чертежи, рисунки, карты, графики, слайды, кинофильмы) гораздо удобнее вводить с помощью специального видео дигитайзера. В простейшем случае видео дигитайзером может даже служить видеокамера. В настоящее время выпускается множество специальных графических систем с различными типами видео дигитайзеров, позволяющих вводить в компьютер цветные изображения с бумаги или со слайдов. К числу видео дигитайзеров относится и цифровая фотокамера.

В современных киностудиях применяются специальные дигитайзеры для переноса изображения с кинопленки в компьютер. После цифровой обработки изображение снова помещается на пленку. В связи с этим поговаривают, что скоро компьютеры смогут вообще вытеснить из кино живых актеров.

Такое предположение вполне реально. Например, в компьютер введут фотографии кинозвезд, компьютер синтезирует из этих снимков некий произвольный персонаж, который своим обликом будет точно соответствовать вкусам зрителей. Затем этот синтетический герой может очень правдоподобно «ожить «на экране, и при этом совершать невероятные трюки, словно персонаж мультипликации.

Дигитайзером в компьютерах киностудий уже сегодня вводят фотографии пейзажей и нарисованные декорации, интерьеры и костюмы. Надвигается эпоха виртуальной реальности, созданной в памяти компьютера.

3. Саундбластер и видеобластер

Для превращения персонального компьютера в простейшую систему мультимедиа МРС достаточно установить в компьютер проигрыватель компакт-дисков CD-ROM и звуковую плату.

Звуковая плата вставляется в свободный слот расширения на материнской плате. Обычно звуковая плата позволяет осуществлять запись звукового сигнала в файл, воспроизведение и синтез звука. К звуковой плате подключается микрофон, две акустические колонки или стереонаушники, джойстик и проигрыватель компакт-дисков. Синтезатор, встроенный в звуковую плату, помогает воспроизводить сложные звуковые эффекты, не загружая при этом центральный процессор компьютера. Для синтеза высококачественного звука желателен «волновой «wave-синтезатор, но в большинстве звуковых плат применяется FM-синтезатор с частотной модуляцией.

Различные звуковые платы становятся стандартной продукцией и выпускаются сегодня многими фирмами. На рынке представлен широкий спектр звуковых плат от недорогих 8-разрядных моделей до самых совершенных, в том числе комбинированных с видеоплатами. Целую серию моделей самых известных звуковых плат выпускает калифорнийская форма Greative Technologies под названием SoundBlaster. Из-за этого любые звуковые платы теперь принято называть саундбластерами. Кроме того, звуковые платы снабжаются эффективной программой распознавания речи (увы не на русском языке).

Видеоплаты для ввода, обработки и вывода неподвижных и движущихся изображений пока еще не стали обязательным компонентом домашних систем мультимедиа. Поэтому видеоплаты или видеобластеры, как их называют по аналогии с саунбластерами, предназначены для работы с компьютерной графикой и видео в профессиональных системах, предназначенных для создания мультимедиа, а так же для синтеза изображения и звука. Такая плата видеобластера позволяет выводить изображение на экран монитора, захватывать движущиеся изображение и обрабатывать изображение, получаемое, например, с видеокамеры, видеомагнитафона или из передач телевизионного вещания. К плате видиобластера обычно можно подключить микрофон и акустические системы.

Сравнительно недорогая видеоплата Screen Machine мюнхенской фирмы FAST Electronic GmbH позволяет, просматривать в окне Windows движущееся изображение, полученное от любого видеоисточника, захватывает отдельные файлы и помещает их в файл на диске. Изображения можно легко кадрировать, оснащать титрами, оснащать различными эффектами. Использоваться такая видео плата может для подготовки различных изданий мультимедиа — каталогов товаров и недвижимости, электронных выпусков новостей и так далее. Кроме того, с помощью видео платы можно создавать базы данных изображений, а также — несложные системы распознавания образов для автоматизации производства, устройства компьютеризованных сигнальных и сторожевых систем.

4. Мышка и другие манипуляторы

Хотя клавиатура еще вовсе не утратила значения для общения пользователя с компьютером, другое устройство ручного ввода информации — мышка — становится все более весомой и важной. Но даже рискуя сделать из мышки слона, можно уверено утверждать, что на современном компьютере работать без мышки почти невозможно: вы тут же увязните в графическом интерфейсе Windows и многих прикладных программ, работающих с окнами, меню, иконками и диалоговыми боксами.

Управлять курсором или маркером на экране с помощью одной клавиатуры бывает чудовищно неудобно, медленно и просто нелепо, когда для этого есть специальные устройства-указатели. Мышка и трэкбол, которые «по-умному «принято называть координатными манипуляторами, — это самые распространенные сегодня устройства для дистанционного управления графическими изображениями на экране. В принципе, мышка и трэкбол похожи на 1 джойстик 0, известный всякому, кто увлекается компьютерными играми. Набирать какие-либо команды не нужно, достаточно при работе в программе указать мышкой нужную операцию меню или иконку в окне на экране, а затем щелкнуть кнопкой. Вот и все, что требуется, а остальное сделает программа.

Мышки бывают с двумя и тремя кнопками. Вообще-то практически для всех случаев жизни на мышке достаточно двух кнопок. Делом вкуса является также цвет и дизайн корпуса мышки. Выбор здесь огромный. Над этим старательно работают дизайнеры множества фирм, так что выбрать тут есть из чего.

Трэкбол мало чем отличается от мышки. В сущности — это та же самая мышка, но перевернутая «вверх ногами «, точнее — перевернутая вверх шаром. Если мышку надо возить по столу и, катая шарик, управлять перемещением маркера на экране, то в трэкболе надо просто крутить пальцами или ладонью сам шарик в разные стороны.

В портативных компьютерах трэкбол нередко встраивается прямо рядом с клавиатурой либо пристегивается с боку или спереди клавиатуры компьютера. Впрочем, и для настольных компьютеров выпускаются клавиатуры с «встроенным трэкболом «. А в самых портативных компьютерах вместо мышки и трэкбола теперь используют крошечный пойнтер — небольшой цветной штырек, торчащий среди клавиш на клавиатуре, который, словно джойстик, можно нажимать в разные стороны.

А самый последний поиск мышиной моды в портативных компьютерахв место пойнтера используется клавиша с буквой J. Это клавиша — или J-пойнтер — как раз и служит таким джойстиком, воспринимающим нажатия в разные стороны, а окружающие клавишу J другие буквенные клавиши выполняют роль кнопок отсутствующей мышки или трэкбола.

Мышки вообще как правило более удобны, чем трэкболы, но трэкболы требуют меньше свободного места на рабочем столе. И если стол завален документами, книгами, чертежами, найти свободное место для мышки порой оказывается непросто. Кстати, шарик мышки катать не по голой поверхности стола, а по специальному резиново-пластиковому коврику. Тогда мышка меньше изнашивается и загрязняется, и указывает значительно точнее, а значит — быстрее работает и меньше утомляет глаза и руки пользователя.

Помимо традиционных мышек, подключенных к компьютеру тоненьким кабелем через последовательный порт или через специальный контроллер на плате расширения, некоторыми фирмами выпускаются перспективные беспроводные мышки. Ряд фирм выпускает мышки, передающих информацию с помощью инфракрасных лучей. Есть даже миниатюрные беспроводные мышки, которые надеваются на палец, словно перстень. А швейцарская фирма Logitech, признанный мировой лидер в этой области, выпустила мышку, связанную с компьютером по радио. Впрочем, это довольно дорогие устройства, нужны далеко не каждому пользователю.

Самым изысканным эстетическим и техническим требованиям отвечают сегодня мышки и трэкболы фирм Microsoft и Logitech. Фактическим стандартом в мышиной технологии является мышка Microsoft Mouse. Мышки и трэкболы всех остальных фирм ориентируются на этот стандарт.

5. Цифровые фотоаппараты

Если хорошенько подумать, то окажется, что привычная нам «пленочно-бумажная» фотография — жутко неудобная вещь. Бог с ней, с проявкой-печатью, с неудачными кадрами, с горами пыльных отпечатков в шкафу… Обычная фотография недолговечна: лет десять — и яркий некогда цветной снимок потеряет всю свою прелесть. Иное дело — компьютерный файл. Он не выцветает, не портится. Места много не занимает, альбомов не требует. Зато из файлов-фотографий можно сделать неплохой «виртуальный альбом» на компакт-диске. Даже с возможностью «слайд-шоу» и закадрового голосового сопровождения. И смотрится такой «альбом» даже интереснее, чем в свое время слайды. Помните, какое это было торжественное событие?

Конечно, любую фотографию можно превратить в файл с помощью сканера. Но это существенно усложняет процесс, да и результат порой оказывается разочаровывающим…

А если применить некую хитрость и превратить в сканер… сам фотоаппарат? Пусть себе снимает, но только не на пленку, а сразу в готовый к переброске в компьютер графический файл.

Так, собственно, и работает цифровой фотоаппарат. По внешнему виду он не слишком отличается от обычного, да и выпускаются «цифровики» теми же фирмами, что и обычные фотокамеры. Разница — внутри: вместо пленки «цифроник» использует специальный элемент памяти, который сохраняет переданную с объектива картинку в виде несжатого (TIFF) или сжатого с некоторой потерей качества файла (JPEG-компрессия). Позднее получившийся файл передается в компьютер, а затем его можно обработать в любом графическом редакторе и, если нужно, отпечатать, как обычную фотографию, на специальном принтере, либо на обычном струйном принтере, снабженном фото картриджем.

По-настоящему массовым явлением цифровая фотография покуда не стала, хотя прогресс налицо — появились довольно приличного «домашнего» качества аппараты стоимостью около 200 долл. Но основная масса камер хорошего качества все еще топчется на заветном 1000-долларовом рубеже.

Однако в такой ответственной области, как фотография, было бы странно опираться только на цену. Какие же параметры характеризуют сегодняшний цифровой фотоаппарат?

5.1 Разрешающая способность матрицы

По качеству изображения и по удобству «цифровикам» пока еще далеко до простых, аналоговых аппаратов. Разрешение, обеспечиваемое цифровой камерой низшего класса — всего лишь 640×480 точек, что позволяет сделать «отпечаток» фотографического качества величиной чуть больше спичечного коробка. При дальнейшем увеличении изображение «зернится» и для печати уже непригодно. Но зато фотографии с таким разрешением вполне пригодны для размещения на WWW-страницах Internet и для просмотра на экране.

1280×960 — вот та величина, с которой и начинается собственно цифровая фотография. Снимок такого разрешения может «выдать» вам фотографию, по качеству практически не отличающуюся от обычного отпечатка размером около 20×15 см. Для домашнего фотоальбома и для газетной публикации вполне достаточно.

1800×1280 — это разрешение самых последних моделей фотокамер. Его уже вполне хватает на то, чтобы получить отпечаток фотографического качества размером до обычного машинописного листа (формат А4).

С разрешающей способностью матрицы крепко связан и другой показатель — число пикселей (точечных элементов изображения) на матрице. Именно его чаще всего указывают в качестве главной характеризующей камеру величины. Число пикселей — это результат умножения двух составляющих разрешения (например, 1024×768 даст нам суммарную величину примерно в 800 000 пикселей). Самые популярные и дорогие камеры сегодня снабжены «мегапиксельными» матрицами (т.е. матрицами, способными сохранять свыше миллиона пикселей). Самые совершенные из камер стоимостью до 1000 долл. содержат матрицу объемом до 2,5 млн. пикселей, что соответствует 4l^aктичecкoмy разрешению 1800×1280 точек! Таких камер сегодня не так уж много — и в первую очередь стоит выделить таких чемпионов 1999 г., как Nikon Coolpix 950 и Olympus C2500L (цена этих камер в России составляет около 1000 долл.).

Конечно, сегодня существуют камеры с матрицей больше 5 млн. пикселей, однако такие аппараты относятся уже к классу профессиональных устройств и стоят 5—10 тыс. долл.

5.2 Вид и емкость носителя

Носителем информации в цифровой камере служат особые карты памяти — точнее, «флэш-памяти». С памятью этого типа мы уже встречались — именно на ней построены, скажем, BIOS модема или видеокарты. Вспомним ее основные свойства: данные из флэш-памяти не исчезают при отключении питания, они могут быть стерты или записаны только специальным электрическим импульсом. Именно поэтому «заполненные» изображениями карты можно хранить отдельно от цифрового фотоаппарата. Недорогие аппараты первого поколения были оснащены исключительно встроенной флэш-памятью объемом от 1 до 4 Мбайт. Причем — без возможности применения сменных носителей: отснял — и беги к компьютеру!

Сегодня практически все цифровые камеры комплектуются сменными картами флэш-памяти объемом от 8 до 64 Мбайт. Самые популярные типы карт флэш-памяти — CompactFlash (Kodak, Nikon) и SmartMedia (на них работают камеры Olympus, AGFA, Fuji). Карты первого типа — самые популярные и недорогие, к тому же обладающие наибольшей емкостью (до 64 Мбайт).

Такие аппараты удобны для тех, кто хочет отправиться со своим аппаратом в длительную поездку — в этом случае ему надо будет время от времени менять «заполненные» карты на новые — точно так же, как катушки с пленкой. А по возвращении «перекачать» снятое из всех карт сразу… Правда, стоимость карты флэш-памяти пока что серьезно превышает стоимость обычной фотопленки — 64 Мбайтовая карта CompactFlash или 32-Мбаитовая карта SmartMedia обойдется вам в 200—250 долл., а вмещает она те же 32 кадра (правда, в высоком разрешении, которое нужно далеко не всем и не всегда). Памятуя обвальное падение цен на оперативную память, можно спрогнозировать, что та же участь ожидает и флэш-карты. Но для того чтобы компьютерная фотография серьезно потеснила обычные «мыльницы» на массовом рынке, цены на носители должны упасть не меньше, чем в 10 раз!

Удивительный, просто гениальный «финт ушами» сделала фирма SONY: в цифровых камерах Sony Mavica вместо дорогой флэш-памяти в качестве носителей используются… обычные трехдюймовые дискеты размером 1,44 Мбайта, которые можно приобрести в любом уголке мира по копеечной цене. Так что теперь можно брать с собой на курорт пачку дискет — и снимать, снимать, снимать! Заодно решается и проблема переноса информации в компьютер: если для всех других аппаратов необходимы специальные кабели, переходники и программное обеспечение, то пользователи Sony Mavica спокойно обойдутся без всей этой «шелухи». Единственное, что мешает этому великолепному аппарату, — невысокое разрешение (1024×768 или 640×480 точек). Это, впрочем, вполне понятно — при работе с большим разрешением емкости дискеты хватит разве что на 8—10 снимков. Именно потому в последних моделях Mavica Sony, скрепя сердце, вынуждена была отказаться от столь выгодной в рекламном отношении технологии. Однако старые модели камер Mavica до сих пор наиболее популярны среди «домашних» моделей среднего класса.

К тому же камеры Sony за счет того же встроенного дисковода весят в два раза больше, чем камеры других фирм, и долго таскать на шее этот 600-граммовый аппарат не слишком удобно.

5.3 Метод передачи данных на компьютер

После того как вы отсняли нужное вам количество снимков, их необходимо «перебросить» в компьютер. Но как? Самый удобный способ — подключить фотокамеру к компьютеру через LPT или USB-порт. Особенно ценна последняя возможность — если контроллеры SCSI в домашних компьютерах — явление нечастое, то портом USB оборудована любая материнская плата, выпущенная в течение последнего года. USB-выходом, в частности, оснащены камеры Kodak DC-260.

Существует и другой вариант — подключить к компьютеру сами карты памяти. Правда, для этого вам потребуется специальный адаптер стоимостью около 70—100 долл. Пожалуй, в самом выгодном положении находятся владельцы камер, использующих память стандарта SmartMedia: для таких карт разработан специальный адаптер FlashPath, имитирующий… обычную дискету! Читать карты, установленные в такой адаптер, можно с помощью самого обычного дисковода.

5.4 Число кадров, помещающихся в фотоаппарате

Можно изменять, варьируя степень сжатия фотографий. Хотите, чтобы все ваши снимки были как можно качественнее — ваша 4-мегабайтная карта может вместить, скажем, 20—40 стандартных «кадров». А сделаете качество чуть-чуть похуже (причем разницы своим нечувствительным оком вы в итоге даже не заметите) — и вот уже число кадров возросло до 60—80 и даже 100 — правда, «смотрябельность» сжатых до такой степени снимков приближается к нулю…

Тип объектива — третий параметр. Не буду долго рассказывать о параметрах оптики и особенностях фокусного расстояния — те, кто интересуется фотографией, понимают в этом больше меня. Остановлюсь лишь на одном параметре — возможности оптического увеличения (ZOOM). В цифровых фотоаппаратах обычно сочетаются два вида zoom — истинный, или оптический и «виртуальный», цифровой. Оптический zoom, обеспечиваемый оптикой камеры, обычно равен Зх — т. е. изображение на отпечатке можно приблизить в 3 раза по сравнению с натурой. Двукратный цифровой zoom, также имеющийся на некоторых моделях, в сочетании с оптическим повышает коэффициент приближения до б! Стоит обращать внимание и на возможность «модернизации» камеры с помощью дополнительных объективов — так, модели Nikon Coolpix 950 и Olympus С-2000 (С-2500) могут быть укомплектованы телеобъективом, объективом типа «рыбий глаз» или широкоугольным объективом.

Возможность специальных видов съемки — например, панорамная съемка или даже запись на камеру короткого (в несколько минут) видеофильма либо звуковых комментариев к снимку частенько декларируется производителями фотокамер, как нечто до невероятности полезное. Однако на практике эти возможности практически никогда не применяется и вряд ли стоит переплачивать за них.

Наконец, при выборе камеры следует учитывать еще один параметр — специальные возможности вывода изображении. Нет, сама камера печатать, конечно, не может, однако к некоторым популярным моделям фирмы Olympus вы можете докупить еще и специализированный мини-принтер для получения отпечатков «фотографического» качества — непосредственно с фотоаппарата, без подключения компьютера. Стоит эта игрушка также недешево — в районе 300 долл. Поэтому большинство пользователей все-таки предпочтет использовать для печати обычный струйный принтер за 150—250 долл. — желательно, конечно, чтобы он поддерживал технологию печати снимков высокого качества (например, можно использовать последние модели струйных принтеров от Canon или Epson).

Кстати, многие новые фотоаппараты оборудованы специальным разъемом и кабелем для вывода изображений… на экран телевизора! Вот уж действительно неоценимая возможность для любителей домашних «слайд-шоу»…

Фирмы-производители. Выбор цифровых камер на российском рынке, увы, не слишком велик. И если брать в расчет только камеры с разрешением выше, чем 1280×768 и ценой менее 1000 долл., то нам придется выбирать между продукцией фирм Kodak (DC 260), Agfa (модели 1280 и 1680), Nikon (Coolpix 900 и 950), Fuji и Olympus (модели C1400L, C2000L). Зато спектр «домашних» камер ценой 400—700 долл. и разрешением до 1024×768 куда более представителен — здесь крупнейшими игроками остаются Fuji, Casio, Sony, Canon и Epson.

6. MIDI-клавиатуры

Мы как-то редко задумываемся о том, что любой домашний компьютер, снабженный более-менее приличной звуковой картой, таит в себе возможность профессиональной музыкальной студии.

И правда — в разделе, посвященном звуковым картам, мы уже писали об их умении работать со звуком стандарта MIDI, синтезируя звучание самых различных инструментов, от банального фортепиано до целого оркестра. Однако до сих пор мы говорили исключительно о воспроизведении готовых мелодий, т. е. о командах, подаваемых изнутри. Ну, а если подавать такую команду ИЗВНЕ компьютера, самому ввести в компьютер M1DI-мелодию?

Вполне реально. И потребуется для этого довольно простое устройство — MIDI-клавиатура, подключаемая квашен звуковой карте через обычный разъем для джойстика.

В отличие от привычных всем синтезаторов, MIDI-клавиатура сама не в состоянии издать ни звука: она лишена всякой «начинки» для звукотворения. Она клавиатуре не нужна — этим займется звуковая плата вашего компьютера. А роль клавиатуры — отдавать встроенному синтезатору команды: какую ноту какой длительности и на каком инструменте компьютеру следует воспроизвести.

Исходя из этого, каждая MlDI-клавнатура должна обладать несколькими элементами:

Собственно клавиатура — упрощенная копия фортепианной, с привычными черными и белыми клавишами. Первое, на что стоит обратить внимание при покупке, — сколько полных октав может охватить ваш инструмент. Недорогие клавиатуры, как правило, обладают диапазоном не больше, чем три-четыре октавы (37 или 49 клавиш). Клавиатуры «покруче» предоставят в ваше распоряжение до 7,5 октав (88 клавиш), что соответствует классическому фортепиано. Так что если вы хотите не просто играть, но и учить ребенка в полном соответствии с классическими требованиями, — выбирайте полноразмерную клавиатуру. Обратите внимание, кстати, и на величину клавиш — большинство моделей среднего класса выпускаются с уменьшенными клавишами. Привыкнув к такой клавиатуре, играть на концертном рояле вам будет затруднительно.

6.1 Средства управления инструментами

Которые позволят вам переключить вашу клавиатуру в режим имитации любого из имеющихся в арсенале вашей звуковой карты инструментов. Кроме того, на панели многих клавиатур вы найдете всевозможные кнопки и регуляторы для управления «качеством» звука — например, для транспонирования (изменения тональности мелодии). Это особенно актуально на не особенно «октавистых» клавиатурах. Если вы чувствуете, что имеющихся трех-четырех октав ну никак не хватает вам для самовыражения, воспользуйтесь транспонированием для имитации недостающих октав.

Кроме того, для достижения пущего «реализма» постарайтесь выбрать клавиатуру с возможностью подключения педалей — лучшего средства для создания клавишных «спецэффектов» человечество еще не придумало.

На многих клавиатурах имеются средства управления загруженными в компьютер банками (при условии, конечно, что в арсенале вашей карты — не один-единственный звуковой банк) плюс множество других малосущественных для непрофессионалов «примочек»…

Понятно, что при этой кажущейся простоте устройства существует множество MIDI-клавиатур совершенно разных ценовых категорий — от 200 до 1000 долл. И при покупке клавиатуры здраво оцените не только свои возможности, но и потребности: учить сына-школьника музыкальному искусству на любительском уровне можно и на достаточно простом инструменте. А вот серьезно творить… Тут, конечно же, придется выбирать тщательнее. И учтите, что для полноценного творчества мало хорошей клавиатуры — и звуковая карта должна быть на уровне (хорошая ISA-карта с большой собственной памятью, мегабайт от 20). Ведь, хотя клавиатура и «заказывает музыку», делает ее все же звуковая карта…

Фирмы-производители. Из качественных MlDl-клавиатур стоит выделить популярные на нашем рынке изделия с торговой маркой Yamaha, Roland, Fatar и MidiMan.

При покупке клавиатуры обращайте особое внимание на наличие специального переходника для подключения к порту джойстика вашей звуковой карты — без него «подружить» клавиатуру с компьютером не удастся. Часто такой переходник требуется докупать отдельно. И, кроме того, не забудьте установить на компьютер специальную программу — MIDI-секвенсор, например, Cakewalk Pro. Как правило, такая программа имеется в комплекте программного обеспечения вашей звуковой карты.

7. Клавиатура

Трудно сказать, может ли существовать более важное и универсальное устройство ввода информации в компьютер, чем клавиатура. Вполне возможно, в скором будущем, когда человек будет общаться со своим компьютером посредством жестов, мимики, графических образов, видеоизображений и речи, клавиатуру потеснят другие средства ввода информации. Однако сегодня, когда текст и символы как носители ценной информации еще столь важны, клавиатура обязательно входит в конфигурацию поставляемых персональных компьютеров. Компьютер без клавиатуры — это неполноценный компьютер!

По расположению клавиш настольные клавиатуры делятся на два основных типа, функционально ничуть не уступающие друг другу. В первом варианте функциональные клавиши располагаются в двух вертикальных рядах, а отдельных группы клавиш управления курсором нет. Всего в такой клавиатуре 84 клавиши. Этот стандарт используется в персоналках типа IBM PC, XT и AT до конца 80-х годов. Поэтому некоторые считают этот стандарт устаревшим. Однако многие профессионалы все еще предпочитают именно такую клавиатуру. Между почем, большинство компьютеров средней и большой мощности по сей день комплектуются именно такой «устаревшей» клавиатурой.

Второй вариант клавиатуры, которую принято называть усовершенствованной, имеет 101 или 102 клавиши. Клавиатурой такого типа снабжаются сегодня почти все настольные персональные компьютеры. Профессионалы не любят эту клавиатуру из-за того, что к функциональным клавишам приходиться далеко тянуться, в самый верхний ряд клавиш через всю буквенную клавиатуру. Однако количество функциональных клавиш в усовершенствованной клавиатуре не 10, а все 12. Да и другие дополнительные удобства и усовершенствования нравятся многим пользователям. Логично выделены группы клавиш для работы с текстами и управления курсором, продублированы некоторые специальные клавиши, позволяющие более эргономично работать обеими руками. Впрочем какая клавиатура удобнее каждый должен решать сам. Ведь поменять клавиатуру в настольном компьютере совсем нетрудно.

Другое дело портативный компьютер, в котором клавиатура обычно является встроенной частью конструкции. Клавиатуры портативных компьютеров в той или иной степени похожи на оба типа клавиатур настольных компьютеров, хотя из-за недостатка места в самих компактных моделях компьютеров типа subnotebook и palmtop конструкторы вынуждены идти на сокращения количества и размеров клавиш. Расположение буквенных клавиш на компьютерных клавиатурах стандартно. Сегодня повсеместно применяется стандарт QWERTY — по первым шести латинским буквенным клавишам верхнего ряда. Ему соответствует отечественный стандарт ЙЦУКЕН расположения клавиш кириллицы, практически аналогичный расположению клавиш на пишущей машинке.

Стандартизация в размере и расположении клавиш нужна для того, чтобы пользователь на любой клавиатуре мог без переучивания работать «слепым методом «. Слепой десятипальцевый метод работы является наиболее продуктивным, профессиональным и эффективным. Увы, клавиатура из-за низкой производительности пользователя оказывается сегодня самым» узким местом «быстродействующей вычислительной системы.

Работать с клавиатурой очень просто и наглядно. Нажмите клавишу и в компьютер перенесется код соответствующего символа. Нажатие одной или некоторой их определенной комбинации означает посылку в оперативную память одного или двух байтов информации. Чтобы каждому символу клавиатуры поставить в соответствие определенный байт информации, используют специальную таблицу кодов ASCII (American Standart Code for Information Interchange) — американский стандарт кодов для обмена информацией, применяемой на большинстве компьютеров. Таблица кодировки определяет взаимное соответствие изображений символов на экране дисплея с их числовыми кодами.

Заметим, что даже если название клавиш на клавиатуре совпадают, то их скэн-код все-таки различен, и поэтому в принципе это совершенно разные клавиши. Этот факт используется при написании специальных программ, определяющих реакцию процессора на нажатие определенной клавиши на клавиатуре.

После нажатия клавиши клавиатура посылает процессору сигнал прерывания и заставляет процессор приостановить свою работу и переключиться на программу обработки прерывания клавиатуры. При этом клавиатура в своей собственной специальной памяти запоминает, какая клавиша была нажата (обычно в памяти клавиатуры может храниться до 20 кодов нажатых клавиш, если процессор не успевает ответить на прерывание). После передачи кода нажатой клавиши процессору эта информация из памяти клавиатуры исчезает.

Кроме нажатия клавиатура отмечает также и отпускание каждой клавиши, посылая процессору свой сигнал прерывания с соответствующим кодом. Таким образом компьютер «знает «, держат клавишу или она уже отпущена. Это свойство используется при переходе на другой регистр. Кроме того, если клавиша нажата дольше определенного времени, обычно около половины секунды, то клавиатура генерирует повторные коды нажатия этой клавиши.

Ввод символов с клавиатуры осуществляется только в той точке экрана, где располагается курсор. Курсор представляет собой прямоугольник или черту контрастного цвета длинной в один символ.

7.1 Специальные клавиши клавиатуры

Специальные (служебные) клавиши выполняют следующие основные функции:

{ENTER} — ввод команд на выполнение процессором;

{ESC} — отмена какого-либо действия;

{TAB} — перемещение курсора на позицию табуляции;

{INS} — переключение режима вставки символа в положении курсора в режим забоя символа в положении курсора;

{DEL} — удаление символа в положении курсора;

{BACKSPACE} — удаление символа слева от курсора;

{HOME} — перемещение курсора в начало текста;

{END} — перемещение курсора в конец текста;

{PGUP} — перемещение курсора на одну экранную страницу по тексту вверх;

{PGDN} — перемещение курсора на одну экранную страницу по тексту вниз;

{ALT} и {CTRL} — при одновременном нажатии этих клавиш с какой — либо другой вызывается изменение действия последней;

{SHIFT} — удержание этой клавиши в нажатом состоянии обеспечивает смену регистра;

{CAPS LOCK} — фиксация / расфиксация регистра заглавных букв;

8. Сканеры

Вводить изображение в компьютер можно разными способами, например используя видеокамеру или цифровую фотокамеру. Еще одним устройством ввода графической информации в компьютер является оптическое сканирующее устройство, которое обычно называют сканером. Сканером называется устройство, позволяющее вводить в компьютер образы изображений, представленных в виде текста, рисунков, слайдов, фотографий или другой графической информации. Сканер позволяет оптическим путем вводить черно-белую или цветную печатную графическую информацию с листа бумаги. Отсканировав рисунок и сохранив его в виде файла на диске, можно затем вставить его изображение в любое место в документе с помощью программы текстового процессора или специальной издательской программы электронной верстки, можно обработать это изображение в программе графического редактора или отослать изображение через факс-модем на телефакс, находящейся на другом конце света.

Сканер — это глаза компьютера. Первоначально они создавались именно для ввода графических образов, рисунков, фотоснимков, чертежей, схем, графиков, диаграмм. Однако, помимо ввода графики, в настоящее время они все шире используются в довольно сложных интеллектуальных системах OCD или Optical Character Recognition, то есть оптического распознания символов. Эти «умные «системы позволяют вводить в компьютер и читать текст.

Сперва текст вводится в компьютер с бумаги как графическое изображение. Затем компьютерная программа обрабатывает это изображение по сложным алгоритмам и превращает в обычный текстовый файл, состоящий из символов ASCII. А это значит, что текст книги или газетной статьи можно быстро вводить в компьютер, вовсе не пользуясь клавиатурой!

А если система распознавания OCR соединяется еще и с программой перевода, в компьютер можно вводить страницы текста на иностранном языке и почти мгновенно получать готовый перевод. Конечно литературные качества электронного перевода обычно не слишком высокие, в научно-технических текстах литературные достоинства — не самое главное, зато готовый перевод формально достаточно точен и его можно получить фантастически быстро.

8.1 Оригиналы изображений

Вообще говоря, изображения (или оригиналы) можно условно разделить на две большие группы. К первой из них относятся называемые непрозрачные оригиналы: всевозможные фотографии, рисунки, страницы журналов и буклетов. Если вспомнить курс школьной физики, то известно, что изображения с подобных оригиналов мы видим в отраженном свете. Другое дело прозрачные оригиналы — цветные и черно-белые слайды и негативы; в этом случае глаз (как оптическая система) обрабатывает свет, прошедший через оригинал. Таким образом, прежде всего, следует обратить внимание на то, с какими типами оригиналов сканер может работать. В частности, для работы со слайдами существуют специальные приставки.

8.2 Механизм движения

Определяющим фактором для данного параметра является способ перемещения считывающей головки сканера и бумаги относительно друг друга. В настоящее время все известные сканеры о этому критерию можно разбить на два основных типа: ручной (hand-held) и настольный (desktop). Тем не менее, существуют также комбинированные устройства, которые сочетают в себе возможности настольных и ручных сканеров. В качестве примера можно привести модель Niscan Page американской фирмы Nisca.

8.3 Виды

Ручной сканер.

Это самый простой и дешевый сканер. Ручной сканер, словно мышка, соединяется кабелем с компьютером. При прокатывании сканера по странице книги или журнала, необходимое изображение считывается и в цифровом коде вводиться в память компьютера. В ручном сканере роль привода считывающего механизма выполняет рука. Понятно, что равномерность перемещения сканера существенно сказывается на качестве вводимого в компьютер изображения. Ширина вводимого изображения для ручных сканеров обычно не превышает 4 дюймов (10 см). Современные ручные сканеры могут обеспечивать автоматическую «склейку «изображения, то есть формируют целое изображение из отдельно вводимых его частей. К основным достоинствам этих сканеров относятся небольшие габаритные размеры и сравнительно низкая цена, однако добиться высокого качества изображения с их помощью очень трубно, поэтому ручные сканеры можно использовать для ограниченного круга задач. Кроме того они совершенно лишены «интеллектуальности «, свойственной другим типам сканеров.

Планшетный сканер.

Это наиболее распространенный тип сканеров.

Первоначально он использовался для сканирования непрозрачных оригиналов. Почти все модули имеют съемную крышку, что позволяет сканировать «толстые «оригиналы (журналы, книги). Дополнительно некоторые модели могут оснащаться механизмом подачи отдельных листов, что удобно при работе с программами распознавания текстов — OCR (Optical Characters Recognition). В последние время многие фирмы-лидеры в производстве плоскостных сканеров стали дополнительно предлагать 1 слайд-модуль (для сканирования прозрачных оригиналов). Слайд-модуль имеет свой, расположенный сверху, источник света. Такой слайд-модуль устанавливается на плоскостной сканер вместо простой крышки и превращает сканер универсальный (плоскостной сканер с установленным слайд-модулем).

Барабанный сканер.

Основное его отличие состоит в том, что оригинал закрепляется на прозрачном барабане, который вращается с большой скоростью. Считывающий элемент располагается максимально близко от оригинала. Данная конструкция обеспечивает наибольшее качество сканирования. Обычно в барабанные сканеры устанавливают три фотоумножителя, и сканирование осуществляется за один проход. «Младшие «модели у некоторых фирм с целью удешевления используют вместо фотоумножителя фотодиод в качестве считывающего элемента. Барабанные сканеры способны сканировать любые типы оригиналов.

В отличие от плоскостных сканеров со слайд-модулем, барабанные могут сканировать непрозрачные и прозрачные оригиналы одновременно.

Проекционный сканер.

Этот тип сканеров применяется для сканирования с высоким разрешением и качеством слайдов небольшого формата (как правило, размером не более 4×5 дюймов). Существует две модификации: с горизонтальным и вертикальным расположением оптической оси считывания. Наиболее популярным в России, как, впрочем, и на Западе, является вертикальный проекционный сканер.

Типов оригиналов бывает всего два. Это прозрачные негативные и позитивные слайды, которые сканируют в проходящем свете. Непрозрачные оригиналы представляют собой либо аналоговые изображения — фотографии, либо дискретные — иллюстрации из печатных изданий (в полиграфии полутоновая печать осуществляется с помощью растровых точек различного цвета и размера).

Типы вводимого изображения.

По данному критерию все существующие сканеры можно подразделить на черно-белые и цветные. Черно-белые сканеры в свою очередь могут подразделяться на штриховые и полутоновые («серые»). Однако, как мы увидим в дальнейшем, полутона изображения могут также эмулироваться. Итак, первые модели черно-белых сканеров могли работать только в двухуровневом (bilevel) режиме, воспринимая или черный, или белый цвет. Таким образом, сканироваться могли либо штриховые рисунки (например, чертежи), либо двух тоновые изображения. Хотя эти сканеры и не могли работать с действительными оттенками серого цвета, выход для сканирования полутоновых изображений такими сканерами был найден. Псевдополутоновой режим, или режим растрирования (dithering), сканера имитирует оттенки серого цвета, группируя, несколько точек вводимого изображения в так называемые gray-scale-пиксели. Такие пиксели могут иметь размеры 2×2 (4 точки), 3×3 (9 точек) или 4×4 (16 точек) и т. д. Отношение количества черных точек к белым и выделяет уровень серого цвета. Например, gray-scale-пиксель размером 4×4 позволяет воспроизводить 17 уровней серого цвета (включая и полностью белый цвет). Не следует, правда, забывать, что разрешающая способность сканера при использовании gray-scale-пикселя снижается (в последнем случае в 4 раза).

Полутоновые сканеры используют максимальную разрешающую способность, как правило, только в двухуровневом режиме. Обычно они поддерживают 16, 64 или 256 оттенков серого цвета для 4-, 6- и 8-разрядного кода, который ставится при этом в соответствие каждой точке изображения. Разрешающая способность сканера измеряется в количестве различаемых точек на дюйм изображения — dpi (dot per inch). Если в первых моделях сканеров разрешающая способность была 200—300 dpi, то в современных моделях это, как правило, 400, а то и 800 dpi. Некоторые сканеры обеспечивают аппаратное разрешение 600×1200 dpi. В ряде случаев разрешение сканера может устанавливаться программным путем в процессе работы из ряда значений: 75, 1 150, 200, 300 и 400 dpi.

Надо сказать, что благодаря операции интерполяции, выполняемой, как правило, программно, современные сканеры могут иметь разрешение 800 и даже 1600 dpi. В результате интерполяции на получаемом при сканировании изображении сглаживаются кривые линии и исчезают неровности диагональных линий. Напомним, что интерполяция позволяет отыскивать значения промежуточных величин по уже известным значениям. Например, в результате сканирования один из пикселов имеет значение уровня серого цвета 48, а соседний с ним — 76. Использование простейшей линейной интерполяции позволяет сделать предположение о том, что значение уровня серого цвета для промежуточного пикселя могло бы быть равно 62. Если вставить все оценочные значения пикселов в файл отсканированного изображения, то разрешающая способность сканера как бы удвоится, то есть вместо обычных 400 dpi станет равной 800 dpi.

8.4 Считывание изображения

Механизмы считывания изображения базируются или на фотоумножителе, или на ПЗС. Фотоумножитель проще всего сравнить с радиолампой-фотосенсором, у которой имеются пластины катода и анода и которая конвертирует свет в электрический сигнал. Считываемая информация подается на фотоумножитель точка за точкой с помощью засвечивающего луча. ПЗС — относительно дешевый полу проводниковый элемент довольно малого размера. ПЗС так же как и умножитель конвертирует световую энергию в электрический сигнал. Набор элементарных ПЗС-элементов располагают последовательно в линию, получая линейку для считывания сразу целой строки, естественно и освещается сразу целая строка оригинала. Цветное изображение такими сканерами считывается за три прохода (с помощью RGB-светофильтра). Многие сканеры имеют три параллельные линейки ПЗС, тогда сканирование цветных оригиналов осуществляется за один проход, так как каждая линейка считывает один из трех базовых цветов. Потенциально ПЗС-сканеры более быстродейственны чем барабанные сканеры на фотоумножителях.

Черно-белые сканеры.

Попробуем объяснить принцип работы черно-белого сканера. Сканируемое изображение освещается белым светом, получаемым, как правило, от флуоресцентной лампы. Отраженный свет через редуцирующую (уменьшающую) линзу попадает на фоточувствительный полупроводниковый элемент, называемый прибором с зарядовой связью ПЗС (ChangeCoupled 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.

Рис. 1. 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 (рис. 1), 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. Напомним, что у планшетных сканеров движется сканирующая головка, а в рулонных сканерах она остается неподвижной, потому что движется носитель с изображением — бумага.