Урок 29
Устройства ввода информации

Изучив эту тему, вы узнаете:

- каковы назначение и классификация устройств ввода;
- для чего предназначены основные поля клавиатуры;
- характеристики манипуляторов;
- характеристики сенсорных устройств;
- характеристики устройств сканирования;
- характеристики устройств распознавания речи.

Классификация устройств ввода

Органы чувств человека способны воспринимать информацию в разнообразных формах, например текст в учебнике, сообщение по телефону, запах газа на кухне, вкус горького перца и пр. Эта информация может быть преобразована в другие формы, например в мысли и эмоции. Результаты обработки информации человеком отражаются в его решениях и действиях.

Компьютеру, как и человеку, необходимы свои «глаза и уши», с помощью которых он мог бы воспринимать информацию извне. В настоящее время имеются разнообразные устройства, выполняющие эти функции в составе компьютера. Они называются устройствами ввода, так как обеспечивают ввод в компьютер данных в различных формах: чисел, текстов, изображений, звуков. Устройства ввода преобразуют эту информацию в цифровую форму для последующей обработки и хранения в компьютере. Многообразие устройств ввода определяется разнообразием форм представления информации, которая может быть обработана с помощью компьютера.

Устройства ввода — аппаратные средства для преобразования информации из формы, понятной человеку, в форму, воспринимаемую компьютером.

Аппаратное обеспечение компьютера по вводу данных включает само устройство ввода, управляющий блок, называемый контроллером (адаптером), специальные разъемы и электрические кабели. Однако для достижения правильной работы как устройства ввода, так и устройства вывода одного лишь правильного аппаратного подключения недостаточно. Требуется загрузить в оперативную память специальную управляющую программу, называемую драйвером. Причем для каждого устройства нужен свой драйвер. В комплект поставки любого устройства ввода должна входить дискета с соответствующим драйвером.

Драйвер устройства — программа, управляющая работой конкретного устройства ввода/вывода информации.

Устройства ввода по способу ввода информации можно подразделить на два основных класса (рисунок 19.1):

♦ с клавиатурным вводом, при котором осуществляется ручной ввод с клавиатуры;
♦ с прямым вводом, при котором данные читаются непосредственно компьютерными устройствами.

Рис. 19.1. Классификация устройств ввода

В свою очередь, среди устройств с прямым вводом данных выделяются подклассы устройств: манипуляторы, сенсорные устройства, сканеры, устройства распознавания речи. Рассмотрим основные характеристики этих классов технических средств.

Клавиатура

Стандартным устройством для ввода информации в компьютер является клавиатура. С ее помощью вы можете вводить числовую и текстовую информацию, а также различные команды и данные.

Обычно вводимая с клавиатуры информация в целях контроля отображается на экране монитора. Место ввода информации на экране указывается специальным значком, который называется курсором. Вид курсора может быть различным в зависимости от используемой программы и режима работы. Это может быть мигающая черточка, прямоугольник и пр.

Как правило, используется 101-103-клавишная клавиатура американского стандарта. Кроме клавишной, клавиатура бывает мембранной и сенсорной. На клавиши алфавитно-цифрового поля дополнительно наносится разметка букв национального алфавита. Если на компьютере установлена операционная система, не настроенная на работу в режиме национального алфавита (нелокализованная версия), то необходима дополнительная специальная программа — драйвер клавиатуры. В локализованных версиях Windows драйвер клавиатуры входит в комплект поставки.

На современном компьютерном рынке большой популярностью пользуются эргономические клавиатуры и специальные прокладки для запястий, обеспечивающие наиболее комфортные условия работы. Различные модели эргономических клавиатур имеют:

♦ форму буквы V и разъединение посередине, угол между частями можно плавно изменять в зависимости от особенностей строения кистей рук человека;

♦ большие опоры для ладоней, поддерживающие кисти в прямом положении;
♦ мембранную бесшумную замену клавишам; 
♦ сенсорную панель, движение пальцев по которой заменяет действие мыши.

Работа на персональном компьютере невозможна без освоения клавиатуры.

Рис. 19.2. Стандартная клавиатура компьютера

При всем разнообразии конструкций любая клавиатура имеет следующие группы клавиш (рисунок 19.2):

1. Алфавитно-цифровое поле клавиш — для ввода прописных и строчных букв, цифр, различных знаков и других символов. Часто это поле называют полем печати. Клавиши этого поля выделены светло-серым цветом.

2. Поле управляющих клавиш — для ввода и выполнения команд, для редактирования данных. Клавиши этого поля имеют серый цвет. Назначение основных управляющих клавиш приведено в таблице 19.1. Клавиши Shift, Ctrl, Alt расширяют возможности клавиатуры. При одновременном нажатии одной из этих клавиш и клавиши поля печати вводится команда.

3. Поле функциональных клавиш F1 - F12. За каждой клавишей этого поля, как правило, закреплена та или иная функция. Назначение клавиш F1 - F12 устанавливается используемой в данный момент программой. Но есть и общепринятые назначения. Например, клавише F1 обычно назначается функция отображения справки (помощи). 

4. Поле клавиш управления курсором — для перемещения курсора на экране монитора. На клавишах стрелками указано направление перемещения (вверх, вниз, вправо, влево).

5. Поле клавиш малой (цифровой) клавиатуры позволяет работать в двух режимах в зависимости от состояния индикатора Num Lock, расположенного над этим полем. Этот индикатор переключается клавишей Num Lock:

- при включенном индикаторе Num Lock обеспечивается быстрый и удобный ввод цифр;
- при выключенном индикаторе Num Lock дублируются функции поля управления курсором и поля управляющих клавиш.

Таблица 19.1. Назначение основных управляющих клавиш

Манипуляторы

В этом подразделе вы познакомитесь с устройствами, которые позволяют ускорить работу с компьютерными объектами и обеспечивают более удобное управление ими. 

Мышь

Широкое использование графического интерфейса привело к появлению манипулятора «мышь».

По способу считывания информации их можно классифицировать на:

♦ механические;

♦ оптико-механические;

♦ оптические;

♦ лазерные.

На нижней поверхности механической мыши имеется шарик. Перемещение мыши по ровной поверхности (столу, коврику) приводит к вращению шарика. При этом он взаимодействует с датчиками внутри корпуса мыши, в результате чего вырабатывается сигнал, который заставляет перемещаться указатель мыши на экране монитора.

Оптическая мышь имет красный светодиод для подсветки и миниатюрную видеокамеру, которая делает снимки поверхности под ней (от 1500 до 6000 кадров в секунду). Специальный процессор сравнивает два последовательных кадра, чтобы вычислить величину и направление смещения.

На верхней поверхности мыши расположены 2 или 3 кнопки. Нажатие на ту или иную кнопку («щелчок») мыши компьютер воспринимает как указание на выполнение некоторого заданного действия. Использование мыши позволяет более быстро и удобно управлять работой различных программ.

Качество мыши определяется ее разрешающей способностью, которая измеряется числом точек на дюйм — dpi (dot per inch). Этой характеристикой обусловливается, насколько точно указатель мыши будет передвигаться по экрану. Для мышей среднего класса разрешение составляет 400-800 dpi.

Разные типы мыши также отличаются друг от друга способом соединения с компьютером (проводные — присоединяемые с помощью кабеля; беспроводные, или «бесхвостые» мыши — соединение с компьютером обеспечивается инфракрасным сигналом, который воспринимается специальным портом). 

Дизайн мыши предполагает различные формы конструкций. Наиболее популярными становятся эргономические мыши, которые имеют обтекаемую поверхность и обеспечиваю? естествен- ность размещения кисти руки на ее поверхности. Установка колесика между двумя традиционными кнопками мы$пи обеспечивает перемещение по документу без использования экранных полос прокрутки. Беспроводная «летучая» мышь работает в любом месте: на столе она работает как обычная мышь; если ее поднять и нажать кнопку на основании, то такую мышь можно использовать в воздухе.

Трекбол и тачпад

Трекбол, или шаровой манипулятор, напоминает перевернутую мышь.

Его не надо, как мышь, двигать по столу. В трекболе шарик вращается рукой и вращение также преобразуется в перемещение указателя по экрану. Он очень удобен в тех случаях, когда мало места, так как не требует коврика и пространства для перемещения манипулятора по столу. Это свойство определило широкое применение трекбола в портативных компьютерах.

Тачпад служит для перемещения курсора в зависимости от движений пальца пользователя и используется для замены мыши в ноутбуках. Для перемещения курсора на весь экран достаточно небольшого перемещения пальца по поверхности тачпада.

Джойстик

Джойстик, или ручка управления, был разработан специально для игр. Так же как мышь и трекбол, он позволяет перемещать курсор или графический объект по экрану монитора. Джойстик представляет собой рукоятку, отклоняющуюся во все стороны, и несколько кнопок на небольшой панели — для выполнения простейших действий.

Джойстики имеют различное количество кнопок и число направлений перемещения курсора по экрану.

С целью соблюдения эргономических требований ручка джойстика имеет форму, повторяющую рельеф кисти руки при обхвате ручки. Современный рынок джойстиков очень разнообразен. Созданный для досуга, он совершенствуется, и работа с ним все более приближается к естественным условиям имитируемой ситуации. Среди последних моделей наиболее удачен джойстик с силовой обратной связью ца события, происходящие на экране. Например, если в ходе игры вы ведете машину по ухабистой дороге под вражескими пулями, то джойстик дрожит в руке и вы чувствуете, как пули попадают в капот автомобиля.

Сенсорные устройства ввода

Сенсорный экран

Сенсорный, или тактильный, экран представляет собой поверхность, которая покрыта специальным слоем. Прикосновение к определенному месту экрана обеспечивает выбор задания, которое должно быть выполнено комдьютером, или команды в экранном меню. Так, например, во время проведения олимпиад сенсорные экраны помогают спортсменам, тренерам, корреспондентам быстро выбрать интересующую его информацию о результатах соревнований, составе команд и т. п. указанием пальца в соответствующем меню.

Сенсорный экран позволяет также перемещать объекты. Он удобен в использовании, особенно когда необходим быстрый доступ к информации. Такие устройства ввода можно увидеть в банковских компьютерах, аэропортах, а также в военной сфере и промышленности .

Световое перо

Световое перо похоже на обычный карандаш, на кончике которого имеется специальное устройство — светочувствительный элемент.

Соприкосновение пера с экраном замыкает фотоэлектрическую цепь и определяет место ввода или коррекции дан ных. Если перемещать по экрану такое перо, можно рисовать или писать на экране, как на листе бумаги.

Световое перо используется для ввода информации в самых маленьких персональных компьютерах — в карманных микрокомпьютерах. Оно также применяется в различных системах проектирования и дизайна.

Графический планшет, или дигитайзер

Графический планшет, или дигитайзер, используется для создания либо копирования рисунков или фотографий. Он позволяет создавать рисунки так же, как на листе бумаги.

Изображение преобразуется в цифровую форму, отсюда название устройства (от англ. digit — цифра).

Условия создания изображения приближены к реальным, достаточно специальным пером или пальцем сделать рисунок на специальной поверхности.

Результат работы дигитайзера воспроизводится на экране монитора и в случае необходимости может быть распечатан на принтере.

Дигитайзерами обычно пользуются архитекторы, дизайнеры.

Устройства сканирования

Сканер

Большое распространение в наше время прибрели устройства сканирования изображений, таких как тексты или рисунки. Термин «сканирование» происходит от английского глагола to scan, что означает «пристально всматриваться».

Сканер предназначен для ввода в компьютер графической или текстовой информации с листа бумаги, со страницы журнала или книги. Для работы сканера необходимо программное обеспечение, которое создает и сохраняет в памяти электронную копию изображения. Все разнообразие подобных программ можно подразделить на два класса — для работы с графическим изображением и для распознавания текста.

Сканеры различаются по следующим параметрам:

- глубина распознавания цвета: черно-белые, с градацией серого, цветные;
- оптическое разрешение, или точность сканирования, измеряется в точках на дюйм (dpi) и определяет количество точек, которые сканер различает на каждом дюйме;
- стандартные разрешения — 200, 300, 600, 1200 точек на дюйм;
- программное обеспечение, входящее в комплект поставки сканеров: обучаемые программы, которые имеют образцы почерков для распознания текста;
- интеллектуальные — сами обучаются;
- конструкция: ручные, страничные (листовые) и планшетные.

К важным характеристикам сканера также относятся время сканирования и максимальный размер сканируемого документа.

Сканеры находят широкое применение в издательской деятельности, системах проектирования, анимации. Эти устройства незаменимы при создании презентаций, докладов, рекламных материалов высокого качества.

Устройства распознавания символов

К таким устройствам относятся, например, терминалы, установленные в больших магазинах.

Эти терминалы оснащены разнообразными устройствами считывания штрих-кодов — специальных символов и меток для определения условий приобретения товара и его цены.

Считанная информация преобразуется, выводится на экран или бумажный чек и по линиям связи передается на более мощный компьютер для дальнейшей обработки. 

Устройства распознавания речи

С помощью обычного микрофона речь человека непосредственно вводится в компьютер и преобразуется в цифровой код.

Большинство систем распознавания речи могут быть настроены на особенности человеческого голоса. Это реализуется путем сравнения сказанного слова с образцами, предварительно записанными в память компьютера.

Некоторые системы способны определять одинаковые слова, сказанные разными людьми. Однако список этих слов ограничен. Лучшие системы распознают до 30 тысяч слов и реагируют на индивидуальные особенности голоса.

Есть системы, которые не только распознают речь, но и осуществляют перевод с одного языка на другой. Системы распознавания речи находят широкое применение в образовании, например при изучении иностранных языков.

Функции распознавания и коррекции речи незаменимы для формирования правильного произношения.

Ресурсы ЕК ЦОР

Архитектура и структура компьютера

Сенсорный экран

Контрольные вопросы и задания

1. Как классифицируются устройства ввода?

2. Что такое драйвер? Сколько должно быть драйверов на компьютере?

3. В чем отличия эргономической клавиатуры от обычной?

4. Какие устройства образуют класс манипуляторов и как проявляется их назначение?

5. Назовите основные характеристики мышей.

6. Какой тип информации позволяет вводить сканер?

7. Перечислите характерные особенности сенсорных устройств ввода.

8. Каковы основные характеристики сканеров?

9. Как используются устройства распознавания речи?

10. Каковы перспективы устройств ввода?