Способы ввода цифровой информации

Устройства ввода информации — классификация, виды и характеристики

Устройства ввода графической информации

Графическая информация – это изображения, эскизы, графики, диаграммы и пр.

В качестве устройств для её ввода можно использовать клавиатуру, сканер, мышь и графический планшет, но все они предназначены для разных задач и имеют преимущества и недостатки.

Самым наименее эффективным способом является набор на клавиатуре, хотя она имеет совсем другое предназначение. С помощью клавиатуры можно создавать рисунки и перемещать объекты с максимальной точностью, путем нажатия нескольких клавиш.

Но это занимает чересчур много времени, поэтому были придуманы альтернативные варианты ввода.

Мышь отлично подходит, как устройство ввода графической информации, но тоже имеет недостатки. Её основное предназначение несколько другое.

Работа, связанная с рисованием чего-либо, напоминает движение карандашом по бумаге, но из-за формы мыши нужно обладать особыми навыками, чтобы делать все ровно и аккуратно. Также сканер может иногда не срабатывать, а если мышь беспроводная, то работа становится сложнее, за счет лагов.

Лучшим устройством для ручного ввода графической информации считается графический планшет. Он имитирует работу настоящей ручкой.

Состоит из пера (ручки) и планшета, способного распознавать близость и нажатие пера, поэтому результат максимально схож с изображением на бумаге. Форма пера схожа с формой карандаша или ручки, отчего не возникает дискомфорта.

Планшет внутри представляет собой сеть из проводов, регистрирующих изменение электрического потенциала сетки, когда там оказывается перо.

Самое простое в использовании и точное устройство – сканер. Чтобы просканировать что-то, нужно положить исходный документ внутрь, закрыть крышкой и запустить устройство.

По завершении процесса вы получите точную копию, которую можно сохранить на компьютере или распечатать на принтере.

Сканер имеет в своей конструкции небольшой источник света, зеркала, линзу и светочувствительные датчики, которые и распознают данные на бумаге. Во многих принтерах сканер встроен и расширяет список его функций.

Устройства ввода звуковой информации

Чтобы записать какой-то звук, используют микрофон. Он способен улавливать звуки на разных частотах и обеспечивают преобразование аналоговой информации в цифровую, чтобы компьютер мог ее произвести.

Микрофоны бывают разных видов, но чаще всего внутри есть диафрагма, улавливающая звук, который затем отправляется в аналого-цифровой преобразователь.

После этого информация, полученная извне, попадает в компьютер или оборудование по проводу, либо беспроводным путем.

Устройства ввода текстовой информации

Для ввода текстовых и числовых данных предусмотрена клавиатура.

Путём нажатия на клавиши идёт передача соответствующей информации компьютеру, который затем преобразовывает ее. В большинстве случаев кнопки соединены в матрицу, по которой идут данные о том, какая именно клавиша нажата.

Клавиатура – самое удобное устройство ввода текстовой информации, почти не имеющее альтернатив. Можно делать те же действия при помощи мыши на мониторе, на экранной клавиатуре, но это в разы медленнее и сложнее.

Указательные (координатные) устройства ввода информации

Это приспособления, предназначенные для осуществления доступа к любой части монитора, управления курсором. Ими являются мышь, тачпад, тачскрин, трекбол и др.

Компьютерная мышь – это устройство, ведя которым по рабочей поверхности можно управлять курсором на экране. Также имеет несколько кнопок.

В наше время мышь является почти самым необходимым устройством для взаимодействия с компьютером, которое можно увидеть в кабинете информатики.

Более ранние версии мыши имели в своей конструкции шарик, который приводил в действие механизм, а он в свою очередь отправлял сигнал на компьютер. Но они были несовершенны: шарик нужно было постоянно чистить, мышь была более громоздкой. На смену пришли лазерные и оптические мыши.

Оптическая мышь имеет схожую форму, но уже является стандартной, так как удобно лежит в руке. Вместо шарика используется светодиод-сенсор.

При движении он сканирует поверхность стола и буквально «фотографирует» ее, делая более 1000 «снимков» в минуту. Далее микропроцессор обрабатывает данные и направляет их в компьютер.

Лазерная мышь практически не отличается от своего брата, только светодиод сменился лазером. Принцип работы одинаковый, просто лазер потребляет меньше энергии и более точен, поэтому способен распознавать движения даже на стеклянной или зеркальной поверхности.

Тачпад

Тачпад или сенсорная панель – это устройство для управления курсором, работа с которой производится одним или несколькими пальцами. Чаще всего он выполнен в виде небольшого прямоугольника.

Для управления нужно поставить палец или стилус и водить по поверхности. Принцип работы основан на измерении электрической емкости между устройством и пальцем. Внутри находятся ряды проводников, а так как тело человека тоже хороший проводник, то палец выполняет роль обкладки конденсатора.

Электрическое поле меняется и микроконтроллер понимает, в каком месте происходит касание. Потом он передает эти данные компьютеру.

Тачскрин

Тачскрин – это сенсорный экран, прикосновение к поверхности которого контролируют действия на дисплее. Существует несколько видов этого устройства, которые сейчас устанавливаются: ёмкостные и резистивные. Ёмкостные более современные.

Такой тачскрин представляет собой стекло со специальным слоем, который выполняет роль вместилища-накопителя заряда. При касании высвобождается часть заряда, а компьютер вычисляет разницу электрических потенциалов.

Резистивные тачскрины намного проще и всё реже и реже их можно встретить. Это стекло с токопроводящим покрытием и упругой металлической пленкой. Во время касания слои соприкасаются в определенном месте, а затем передают информацию для дальнейшей обработки и вывода на экран.

Трекбол

Это указательное устройство, похожее на перевернутую механическую мышь. Пользователь, вращая шар, приводит в действие механизм или датчик, который распознает, куда он повернулся. Дальше эти данные преобразуются и отправляются в компьютер.

Такие устройства нечасто можно увидеть на столе обычного пользователя, они обычно применяются в производстве. Это вынужденная мера, так как приходится работать в условиях малого пространства или если есть вибрация.

Другие устройства ввода информации на компьютер

Такие устройства созданы не для обычного использования. Например: джойстики, геймпады, компьютерные рули и др.

С их помощью проще играть в видеоигры, обучаться на симуляторе или выполнять другие процессы, для которых не подходят вышеперечисленные устройства, а некоторые из них даже имеют внутреннюю память.

Геймпады имеют триггеры, кнопки, аналоговый стик (микроджойстик) и, главное, удобную для игры форму. Компьютерный руль, к которому часто подключают педали, полностью имитирует настоящий, что хорошо передает управление настоящим автомобилем. Джойстик упрощает работу с манипулятором.

Источник

Способы ввода цифровой информации

Устройства ввода — периферийное оборудование , предназначенное для ввода (занесения) данных или сигналов в компьютер или в другое электронное устройство во время его работы.

Устройства ввода подразделяются на следующие категории:

· устройства ввода графической, звуковой и видео информации;

· механические устройства ввода;

· непрерывные устройства ввода (устройства, предоставляющие входные данные непрерывно, например, мышь, радиоприёмник , ТВ-тюнер );

· устройства ввода для пространственного использования (например, двухмерная мышь, трёхмерный навигатор).

Компьютерные указывающие устройства ввода по способу управления курсором делят на следующие категории:

· указывающие устройства прямого ввода (управление осуществляется непосредственно в месте видимости курсора (например, сенсорные панели и экраны ));

· непрямые указывающие устройства (например, трекбол , компьютерная мышь ).

Клавиатура – это, пожалуй, самое важное и самое универсальное устройство до тех пор, пока ввод слов и символов остаётся единственным источником информации. Стандартные клавишные устройства позволяют не только осуществить ввод необходимой информации, но и подавать управляющие сигналы для компьютера, обычно реализованы дополнительными клавишами.

Манипулятор (абсолютный дигитайзер + относительные мышь, трекбол-мышь, джойстик и тачпад) – это ручные координатные устройства служащие для управления курсором:

Мышь — является довольно весомым аргументом, облегчающим использование интерфейса операционной системы: иначе пользователь просто на просто потеряется в интерфейсе операционной системы и ее программах (окна, иконки, боксы и пр.) Компьютерные мыши бывают с 2-мя или 3-мя кнопками; оптико-механические, оптические или инфракрасные.

Трекбол-мышь – это, по сути, «мышь наоборот» (само устройство остаётся неподвижным, вращается только шарик вверху). Область применения – автоматизированное проектирование, графические пакеты и разного рода приложения (требуются плавное перемещение, но четкое позиционирование курсора). Современные компьютерные мыши, а также трекболы могут похвастаться как изысканным дизайном, так и высокотехнологичным функционалом.

Сканер – это устройство для обработки и преобразования графики (текстов, фото, рисунков и т.д.) в их цифровую форму. Сканеры классифицируют на следующие разновидности: ручные или рулонные, планшетные или проекционные.

Цифровая фотокамера – это беспленочное устройство для автоматического ввода графических данных в сжатом виде при помощи USB кабеля , которую можно без труда обработать в соответствующем редакторе и распечатать на листе.

Микрофон – это устройство ввода и обработки электроакустических колебаний, используемое в звукозаписи, телефонии, радиовещании и телевидении. Сами по себе микрофоны бывают электродинамические, электростатические или электромагнитные; полупроводниковые, пьезоэлектрические или угольные.

Сенсор – это чувствительная поверхность со специальным слоем и со специальным датчиком, ввод возможен с помощью перемещения курсора обычным движением пальца.

Источник

Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана
Bauman National Library

Персональные инструменты

Устройство ввода

Устройства ввода — периферийное (дополнительное) оборудование, предназначенное для ввода информации в компьютер для дальнейшего хранения и обработки. Информация, заносимая на электронное устройство, может содержаться в различных форматах: чисел, текстов, изображений, звуков. Устройства ввода преобразуют данные форматы в цифровую форму, воспринимаемую компьютером ( числовую, текстовую, графическую, звуковую и видеоинформацию).

Содержание

Виды устройств ввода

В зависимости от формата вводимой информации

Устройства ввода текстовой информации

Клавиатура является наиболее удобным и универсальным устройством ввода информации и входит в конфигурацию всех персональных компьютеров. Клавиатура – это клавишное устройство для ввода числовой и текстовой информации, представляющее собой набор клавиш (кнопок), расположенных в определённом порядке.

Стандартная клавиатура содержит:

1. набор алфавитно-цифровых клавиш;
2. дополнительно управляющие и функциональные клавиши;
3. клавиши управления курсором;
4. малую цифровую клавиатуру.

В каждой клавиатуре содержится встроенный микроконтроллер [Источник 1] (местное устройство управления), задача которого состоит в:

1. последовательном опрашивании клавиш, считывании введенного сигнала и вырабатывания двоичного скан-кода клавиши;
2. управлении световыми индикаторами клавиатуры;
3. проведении внутренней диагностики неисправностей;
4. осуществлении взаимодействия с центральным процессором через порт ввода-вывода клавиатуры.

Клавиатура имеет встроенный буфер [1] . В случае переполнения буфера нажатие клавиши обычно сопровождается звуковым сигналом, означающим, что символ не введён (отвергнут). Работу клавиатуры поддерживают специальные программы, «зашитые» в BIOS, а также драйвер клавиатуры, который обеспечивает возможность ввода русских букв, управление скоростью работы клавиатуры и пр.

По типу соединения клавиатуры бывают проводные и беспроводные: проводная клавиатура соединяется с компьютером через USB-порт или разъем PS/2. Беспроводная может подсоединяться посредством радиопередатчика (USB-приемника) или bluetooth. Преимущество такого подключения — радиус действия может достигать около 10 метров. [3]

Примечания

1. ↑ Буфер-промежуточную память малого размера, куда помещаются введённые символы
2. ↑ Функции этих клавиш определяются в зависимости от системного или прикладного ПО: программой конфигурации материнской платы (Setup BIOS) и, в последующем, запущенной операционной системой.
3. ↑ Поскольку у беспроводных устройств стационарное питание отсутствует, их требуется подзаряжать отдельно. Для этого в саму клавиатуру может быть встроен специальный аккумулятор, который нужно время от времени заряжать. Или же она может работать на батарейках.

Устройства ввода графической информации

• сканер — устройство для переноса информации с бумажных документов в память компьютера.Если при помощи сканера вводится текст, то компьютер воспринимает его как изображение, а не как последовательность символов, поэтому для преобразования подобного графического текста в обычный символьный формат используют программы оптического распознавания образов;
• цифровые фото- и видеокамера — это беспленочное устройство для автоматического ввода графических данных в сжатом виде при помощи USB кабеля, которую можно без труда обработать в соответствующем редакторе и распечатать на листе.
• плата видеозахвата[1] — электронное устройство для преобразования аналогового видеосигнала в цифровой видеопоток;
• видео- и веб-камера — это цифровая фото- или видеокамера небольшого размера, которая фиксирует фото- или видеоизображения в режиме реального времени для дальнейшей их передачи по компьютерной сети;
• графический планшет (дигитайзер) [2] — используется для ввода чертежей, графиков и планов с помощью специального стилуса, которым водят по экрану планшета, и состоит из пера и плоского планшета, чувствительного к нажатию или близости пера, также позволяет вводить рисунки «от руки» и рукописный текст непосредственно в компьютер.
• световое перо (англ. light pen, также — стило, англ. stylus)- светочувствительный элемент, имеющий вид шариковой ручки или карандаша (часто с одной или несколькими кнопками), соединённого проводом с одним из портов ввода-вывода компьютера.

Ввод данных с помощью светового пера заключается в прикосновениях или при ведении линий пером по поверхности экрана монитора. В наконечнике пера устанавливается фотоэлемент, который регистрирует изменение яркости экрана в точке, с которой соприкасается перо, за счёт чего соответствующее программное обеспечение вычисляет позицию, «указываемую» пером на экране и может, в зависимости от необходимости, интерпретировать её тем или иным образом, обычно как указание на отображаемый на экране объект или как команду рисования. Кнопки используются аналогично кнопкам манипулятора компьютерная мышь, т.е.для выполнения дополнительных операций и включения дополнительных режимов. [Источник 2]

Обычно применяется в карманных компьютерах, системах проектирования и дизайна, однако его невозможно использовать с обычными ЖК-мониторами. При этом световое перо может быть элементом дигитайзера (графического планшета). В этом случае пером пишут или рисуют не по экрану монитора, а по поверхности планшета.

Устройства ввода звуковой информации

• звуковая карта — производит преобразование звука из аналоговой формы в цифровую. Для ввода звуковой информации используется микрофон, который подключается к входу звуковой карты. Звуковая карта имеет также возможность синтезировать звук, т. к. в ее памяти хранятся звуки различных музыкальных инструментов, которые она может воспроизводить;
• микрофон — это электроакустический прибор для преобразования звуковых колебаний в электрические таким образом, чтобы содержащаяся в звуке информация не претерпевала заметных изменений;
• цифровой диктофон — это такое записывающее устройство, которое позволяет производить звукозапись и прослушивать ее после записи;
• устройства речевого ввода — позволяют использовать речевые команды (или проговаривать текст, который должен быть заранее занесен в память компьютера).

Указательные (координатные) устройства

Указательные (координатные) устройства ввода информации осуществляют непосредственный ввод информации, с помощью указания курсором на экране монитора на команду или место ввода данных. Данные устройства позволяют перемещать курсор или другие объекты соответствующих программ по двухмерному пространству экрана монитора с целью облегчения взаимодействия пользователя с компьютером при вводе информации. Подобные устройства ввода образуют группу устройств — манипуляторов, которые, в свою очередь, могут осуществлять ввод данных непосредственно через прикосновение к экрану (сенсорные) или через действия с механическими устройствами (не сенсорные).

Не сенсорные устройства ввода

• компьютерная мышь — устройство для управления курсором и задания различных команд компьютеру.

Стандартная мышь состоит из клавишей (двух или трех) и скроллера (колесика, расположенного между кнопками) с возможностью нажатия. Их функциональное значение зависит от выполняемого положения и может быть разнообразным, например: активация указанного объекта, вызов контекстного меню, вертикальная прокрутке веб-страниц и электронных документов.

Основное управление, в основном, сводится к нажатию левой кнопки мыши одинарным щелчком для выбора объекта на экране, и двойным для открытия объекта\выполнения функции. Скроллером осуществляется прокрутка текстового документа. При нажатии на него пользователь может упростить процесс перемотки. Нажатие на правую кнопку вызывает скрытое в обычном режиме контекстное меню, где отражаются все возможные доступные действия для данного объекта или программы. Функции всех клавиш мыши могут быть переопределены самим пользователем.

Устройство работы мыши основывается на вращении металлического шара, покрытого резиной, чьё движение передается двум пластмассовым валам, положение которых рассчитывается инфракрасными оптопарами и затем преобразуется в электрический сигнал, управляющий движением указателя мыши на экране.

По способу считывания информации их можно классифицировать на: —механические (перемещение мыши по ровной поверхности приводит к вращению шарика, расположенного в нижней част мыши), который взаимодействует с датчиками внутри корпуса мыши. В результате вырабатывается сигнал, который заставляет перемещаться указатель мыши на экране монитора); —оптические (на нижней части мыши присутствует красный светодиод для подсветки и миниатюрная видеокамера, которая делает снимки поверхности под ней (от 1500 до 6000 кадров в секунду), а специальный процессор сравнивает два последовательных кадра и вычисляет величину и направление смещения); —оптико-механические (совмещает в себе элементы механической и оптической мыши);

Также существует два способа соединения мыши с компьютером — с помощью кабеля (проводные) и с помощью инфракрасного сигнала, который воспринимается специальным портом в компьютере (беспроводные, или «бесхвостые» мыши ).

Качество мыши определяется ее разрешающей способностью, которая измеряется количеством точек на дюйм — dpi (dot per inch). От этой характеристики зависит, насколько точно указатель мыши будет передвигаться по экрану. Для мышей среднего класса разрешение составляет 400-800 dpi. Это означает, что при перемещении мыши на 1 дюйм (1 дюйм=2,54 см) указатель мыши на экране переместится на 400-800 точек. [Источник 3]

трекбол (от англ. Track Ball / трекбол-мышь или стационарная мышь) — это устройство ввода информации, по форме и элементам похожее на обычную компьютерную мышь, т.к. имеют сходную форму и оснащены стандартными двумя кнопками. Наличие колеса скроллинга и дополнительных кнопок зависит исключительно от производителя.

Во время работы само устройство, в отличие от мыши, остается неподвижным, а шарик в верхней части устройства вращается непосредственно рукой пользователя, что приводит к перемещению указателя на экране.По размеру шарик трекбола больше шарика мыши и имеет меньший (относительно размера) вес, за счет чего достигается более точное, чем при работе с мышью, позиционирование курсора на экране. С другой стороны, трекболу требуется меньше места на столе, не нужен коврик, надежность этого устройства выше надежности мыши за счет меньшего количества механических частей.

Таким образом, область применения трекболов — в основном, работа с графическими пакетами, пакетами для автоматизированного проектирования и разного рода приложениями, где требуются плавное перемещение, но четкое позиционирование курсора. [3]

трекпоинт[4] (Pointing stick) — тензометрический джойстик очень маленького размера (5 мм) с шершавой вершиной (чаще всего заменяемый резиновый наконечник), который расположен между клавишами клавиатуры и управляется нажатием пальца.

Основная его задача — замена мыши в лэптопах. Поэтому обычно трекпоинт присутствует в клавиатурах переносных компьютеров или ноутбуков, т.к. не требует свободного пространства около компьютера, и зачастую изначально встроен в корпус машины.

Курсор управляется определением применённой силы (отсюда и название тензометрический джойстик), для этого используется пара резистивных датчиков деформации (резистивных тензодатчиков). Направление перемещения курсора определяется направлением нажима, скорость — силой нажима. Чувствительность TrackPoint обычно настраиваемая и может быть установлена так, чтобы предоставлять крайне лёгкую степень отклика.

Игровые устройства ввода

• джойстик -обычно это стержень-ручка или рукоятка, отклонение которой от вертикального положения в любую из сторон приводит к передвижению курсора в соответствующем направлении по экрану монитора, а также несколько кнопок на небольшой панели для выполнения простейших действий. В некоторых моделях в джойстик монтируется датчик давления. В этом случае, чем сильнее пользователь нажимает на ручку, тем быстрее движется курсор по экрану дисплея. Основная область использования — компьютерные игры, но также может использоваться в различных программах тренажёрах и обучающих симуляторах (наряду с виртуальными шлемами, рулями и т.п.);
• геймпад — имеет форму пульта, который удерживается двумя руками, для контроля его органов управления используются большие пальцы рук (в современных геймпадах также часто используются указательный и средний пальцы), использующийся для взаимодействия между игроком и игровой приставкой. Также геймпады используются на персональных компьютерах в играх поддерживающих их, заменяя игроку клавиатуру (обычную или игровую) и мышь. Стандартное исполнение геймпада таково: под левой рукой кнопки направления (вперёд-назад-влево-вправо), под правой — кнопки действия (прыгнуть, выстрелить и т.п.);
• компьютерный руль и ножные педали— являются игровым контроллером, имитирующим управление транспортным средством путем имитации движений водителей за счет руля и педалей (две или три штуки). Основная область применения — компьютерные игры — автосимуляторы;
• танцевальная платформа или танцевальный мат\танцевальный коврик\дэнспад — плоское электронное игровое устройство ввода, используемое в танцевальных играх. Большая часть платформ напоминает матрицу 3×3 из квадратных панелей, на которые может становиться игрок. Некоторые панели, или даже все, используются для выбора определенного направления или действия в игре.

Популярные аркадные игры такие как «Dance Dance Revolution», «In The Groove» и «Pump It Up» используют большие стальные платформы, соединенные с аркадным автоматом, тогда как консольные версии обычно используют мягкие пластиковые дэнспады. Такие «домашние» платформы специально созданы для систем вроде GameCube, PlayStation или Xbox, но также могут использоваться и в компьютерных симуляторах, например в «StepMania», благодаря специальным адаптерам. [Источник 4] Существуют также не-танцевальные игры, в которых управление можно осуществлять с помощью дэнспада.

• световой пистолет — указывающее устройство для компьютеров и телевизионных игровых приставок. Данное устройство позволяет «стрелять» в экран телевизора, с соответствующей реакцией «попал-промахнулся».

Сенсорные устройства ввода

• тачпад — один из манипуляторов для портативных компьютеров, который управляется движением пальца по сенсорной прямоугольной площадке или нажатием на одну из двух кнопок тачпада. Тачпад перемещает курсор в зависимости от движения пальца пользователя по нему, причем для перемещения курсора на весь экран достаточно небольшого перемещения пальца по поверхности тачпада, а также используется для замены мыши в ноутбуках. Различные виды касания передают и разные команды аналогично управлению мышкой.

Принцип работы тачпада: [Источник 5]
Сенсорная панель ноутбука состоит из емкостных датчиков, так что они образуют сетку на поверхности. Контроллер измеряет все емкости на панели и записывает в память. Затем периодически их сравнивает с текущими значениями, этот период считывания информации с поверхности является одной из характеристик тачпада. Касание пальца изменяет емкость между двумя датчиками, эта емкость измеряется и так определяется точно положение пальца на поверхности. Степень изменения емкости говорит о силе нажатия пальцем.

сенсорный экран или тачскрин — устройство ввода информации, представляющее собой чувствительный экран, реагирующий на прикосновения к нему и являющийся основой для любого сенсорного устройства.

Источник