Устройства ввода 

    Что относится к устройствам ввода?

      Устройством ввода называется устройство, которое: 

• позволяет человеку отдавать компьютеру команды и/или
•  выполняет первичное преобразование данных в форму, пригодную для хранения и обработки в компьютере.

      К устройствам ввода относятся :

• клавиатура;
•  манипуляторы: мышь, трекбол, сенсорная панель, джойстик, трекпойнт; 
• сканер; 
• микрофон, видеокамера и другие источники мультимедийных данных; 
• световое перо и графический планшет – специализированные устройства ввода графической информации; 
•   датчики.

     Заметим, что некоторые устройства ввода, например, датчики и веб-камеры, работают без непосредственного участия человека.



          Клавиатура

      Одним из первых устройств ввода была клавиатура. С ее помощью человек вводит в компьютер текст. Текст может быть записью числа: тогда компьютер по программе пре- образует текстовую строку в соответствующее двоичное число, с которым может работать процессор.
     Кроме символьных клавиш, на клавиатуре есть дополнительные (управляющие) клавиши. Значения некоторых из них жѐстко задано (например, клавиши управления курсо- ром, Page Up, Home, Delete, Print Screen и др.), функции других (в первую очередь, функ- циональных клавиш F1-F12) программист может назначить сам. Клавиши Shift, Caps Lock, Ctrl и Alt изменяют результат нажатия остальных клавиш. С их помощью можно, напри- мер, вводить заглавные буквы.  Еще один вариант – это емкостные клавиатуры, где при нажатии клавиши сближаются две небольшие пластины, образующие конденсатор. Емкостные клавиатуры более долговечны, так как в них нет механического контакта деталей.
        Работой современной клавиатуры руководит встроенный  в нее микроконтроллер, который:   

• опрашивает все клавиши и фиксирует изменение их состояния: нажатие или отпус- кание;  
•  временно (до момента передачи в центральный процессор) хранит коды нескольких последних нажатых или отпущенных клавиш (скан-коды);
•    при наличии данных посылает требование прерывания центральному процессору и затем (по его запросу) передает имеющиеся данные;
•  управляет световыми индикаторами клавиатуры;
•  выполняет диагностику неисправностей клавиатуры. 

         Контроллер клавиатуры выполняет лишь минимальную обработку информации: в компьютер уходят исключительно данные о нажатии или отпускании клавиши с заданным  номером. 
      Клавиатура имеет определенные технические характеристики, такие как усилие нажатия клавиш (в ньютонах) и ход клавиш (в миллиметрах).

      Манипуляторы 

     Для ввода команд и данных в компьютер широко используются манипуляторы – разнообразные по конструкции устройства, воздействуя на которые (путем их перемеще- ния, давления на их чувствительную поверхность и т.п.), пользователь может управлять компьютером, не набирая текста.
     Самый распространенный манипулятор – компьютерная мышь. Это название принято связывать с кабелем («хвостом»), соединяющим устройство с компьютером. Многим современным мышам «хвост» уже не нужен: они передают данные о своем движении с помощью электромагнитных волн (к компьютеру при этом подсоединяется специальное устройство для приема и декодирования радиоволн). Такие мыши более удобны, хотя стоят дороже и используют дополнительные элементы питания (батарейки или аккумуляторы).
         Первоначально датчики движения мыши были механическими: при перемещении мыши вращался находящийся внутри нее шарик. Шарик, в свою очередь, вращал два взаимно перпендикулярных колесика, и их поворот фиксировался электронным устройством. Полученная информация об изменении координат передавалась в компьютер. Такая меха- ническая конструкция была неудобна, так как шарик и колесики приходилось часто очищать от пыли и грязи. 
     Оптические мыши, которые используются сейчас, не содержат механических частей, поэтому они долговечны и обладают высокой точностью. Расположенная «под брюхом» миниатюрная видеокамера снимает изображение поверхности стола через небольшие промежутки времени (для подсветки используется светодиод или портативный лазер). Сравнивая полученные картинки, специальный микропроцессор вычисляет перемещение мыши по двум осям координат. Этот метод даѐт плохие результаты, когда поверхность очень гладкая и однородная (например, стекло). В таких случаях значительно лучше работают лазерные мыши, потому что подсветка лазером дает более контрастное изображение
    Наиболее интересная характеристика оптической мыши – это разрешение оптического сенсора (видеокамеры). Оно определяется как количество точек, которые способно различить  устройство  на  отрезке  заданной  длины.  Чем  выше  разрешение,  тем  точнее мышь способна отслеживать перемещение (это важно, например, при точной обработке изображений в графическом редакторе). Разрешение обычно измеряется в точках на дюйм (англ. dpi = dots per inch). Обычное разрешение мыши – около 1000 dpi, а у некоторых особо «точных» экземпляров – в несколько раз больше.
       Кроме разрешения, на качество работы мыши влияет количество кадров, которые делает видеокамера за одну секунду (до десяти тысяч). Размеры каждого кадра определяются датчиком, обычно они находятся в пределах от 16×16 до 30×30 пикселей. Зная эти данные, можно найти скорость обработки изображения в мегапикселях в секунду (Мп/с).
   

 Шаровой манипулятор – трекбол – это перевернутая мышь. Его чувствительный элемент – закрепленный шар, который вращается вокруг своего цен- тра.  Название  «трекбол» происходит  от  английских слов track – направляющее устройство и ball – шар. Для портативных компьютеров он удобнее мыши, по- тому что не требует дополнительного ровного пространства. Кроме того, трекболы могут работать там, где есть вибрация.
    В ноутбуках в качестве встроенного «заменителя» мыши устанавливают еще один тип манипулятора –  сенсорную  панель  (англ.  touchpad),  воспринимающая движение по ней пальца. Панель состоит из не- большой чувствительной к давлению поверхности и двух кнопок. Короткое касание чувствительной панели заменяет щелчок мышью (можно использовать также кнопки рядом с панелью). 
     . «Менее серьезный» манипулятор – джойстик(англ. joy stick – «весѐлая» рукоятка) – используется, в основном, в компьютерных играх и может быть оформлен самым причудливым образом. Джойстик имеет ручку, при повороте которой внутри корпуса за- мыкаются контакты, соответствующие направлению наклона ручки. В некоторых моделях дополнительно установлен датчик давления, и чем сильнее поль- зователь наклоняет ручку, тем быстрее движется указатель по экрану.

         В некоторых ноутбуках в середине клавиатуры устанавливается трекпойнт (это слово можно перевести с английского как указатель курса или маршрута). 
     Трекпойнт – это кнопка, которая определяет направление давления пальца и преобразует эту команду в перемещение курсора на экране.




      Сканер

Сканер – это устройство для ввода в компьютер графической информации.
  
    С его помощью можно преобразовать в компьютерные данные рисунки, фотографии, снимки на фотоплѐнке (негативы и слайды), а также получить снимки объектов не слишком большой толщины. 
     Часто при помощи сканера в компьютер вводят офисные документы. При этом сканер передает в компьютер изображение документа в виде картинки. Чтобы отсканированный текст можно было редактировать, нужно превратить эту картинку в коды символов. Для этого используют программы оптического распознавания символов (англ. OCR = Optical  Character  Recognition).  
      Принцип работы сканера достаточно прост. Луч света от яркого источника пробегает вдоль сканируемой поверхности, а светочувствительные датчики при этом воспринимают отраженные лучи и определяют их интенсивность и цвет. Можно сказать, что сканер – это очень сильно упрощенный цифровой фотоаппарат.
      Сканеры могут иметь разную конструкцию:   

• ручные, где считывающую головку перемещает пользователь (вспомните, как считываются штрих-коды);  
•  планшетные, в которых неподвижный объект кладется на стекло, а светочувствительная головка перемещается внутри сканера;
• рулонные, протягивающие бумагу с изображением мимо неподвижной головки; 
• барабанные, где сканируемый объект наклеивается на вращающийся барабан, который медленно вращается мимо неподвижной головки; такие сканеры обеспечивают наилучшее качество сканирования и применяются в издательской деятельности.

        Сканеры часто объединяют в одном корпусе с лазерным принтером,  копировальным аппаратом и факсом – получается многофункциональное устройство (МФУ).
       Самая важная характеристика сканера – разрешающая способность.

  Разрешающая способность – это максимальное количество точек на единицу длины, которые способен различить сканер.

       Разрешающая способность сканера измеряется в пикселях на дюйм (англ. ppi = pixels per inch). При сканировании совсем не обязательно устанавливать максимально возмож- ное разрешение. Конечно, чем оно выше, тем лучше качество, но зато и файл займет больше места на диске! Рекомендуемое разрешение зависит от того, зачем сканируется материал (см. таблицу).




     Другая важная характеристика режима сканирования – глубина цвета (разрядность), то есть количество двоичных разрядов, которое используется для кодирования цвета одного пикселя . Если для кодирования цвета использовано N  двоичных разрядов, то общее количество возможных цветов равно 2N . Высококачественные устройства позволяют сканировать изображения с глубиной цвета 48 бит. 

   Цифровые датчики

 Датчик – устройство, регистрирующее какую-либо физическую величину и преобразующее ее в сигналы (обычно электрические)

       Многие датчики вырабатывают аналоговые данные. Поэтому для их подсоединения к компьютеру необходимо устройство, преобразующее аналоговые сигналы в цифровые – аналого-цифровой преобразователь (АЦП).