Трэкбол (Trackball) по конструкции напоминает мышь, у которой шар расположен не внутри корпуса, а на верхней его части. Принцип действия и способ передачи данных трэкбола такой же, как у мыши. Обычно трэкбол использует оптико-механический принцип регистрации положения шарика. Большинство трэкболов управляются через последовательный порт, причем назначение выводов аналогично разъему мыши. Основные отличия трэкбола от мыши в том, что трэкбол обладает стабильностью за счет тяжелого корпуса и не требует специальной площадки для движения. Для пользователей ПК типа Notebook и Laptop имеются встроенные или подключаемые трэкболы.
Джойстик — незаменимое устройство ввода в области компьютерных игр.
Создавался джойстик для использования на специальных военных тренажерах и обычно имитировал устройство управления какой-либо военной техникой.
Цифровые джойстики, как правило, применяются в игровых приставках и в игровых компьютерах.
Любой джойстик состоит из двух элементов: координатной части— ручки или руля, перемещение которой меняет положение виртуального объекта в пространстве, и функциональных кнопок. Число кнопок может быть от трех до восьми, и большинству из них, громе главной кнопки «Огонь» или гашетки, можно в зависимости от игры присваивать разные значения: смена оружия.
Для ПК в качестве устройства ввода (управления) в основном применяются аналоговые джойстики. Использование цифрового джойстика требует установки в компьютер специальной платы или применения переходника с одного разъема на другой. Аналоговый джойстик имеет существенное преимущество перед цифровым. Цифровой джойстик реагирует в основном на положение управляющей ручки (влево, вправо, вверх, вниз) и стартовой кнопки «огонь». Аналоговые джойстики регистрируют минимальные движения ручки управления, что обеспечивает более точное управление.
Новые модели дорогих джойстиков имеют своеобразную «o6ратную связь»: при использовании их для «стрельбы» ручка дает эффект «отдачи», какая бывает у настоящего оружия. Некоторые модели обладают ощутимым сопротивлением, имитирующим управление настоящим летательным аппаратом и позволяющим 6oлее точно регулировать перемещение виртуального объекта.
Лидерами рынка джойстиков в России являются фирмы Quick Shot и Genius.
Вопросы для самоконтроля:
1. Клавиатура: принцип действия, конструктивные исполнения;
2. Подключение клавиатуры;
3. Драйвер клавиатуры. Настройка параметров работы клавиатуры;
4. Оптико- механические манипуляторы;
5. Мышь: принцип действия, способы подключения, основные характеристики;
6. Принципиальные схемы оптико- механической и оптической мыши;
7. Драйвер мыши;
8. Особенности инфракрасной и радиомыши. Настройка параметров работы мыши;
9. Джойстик, трекбол, дигитайзер. Их назначение, принцип действия, основные особенности, подключение.
Тема 8.2 Принцип действия и классификация сканеров
Студент должен:
иметь представление:
· об устройствах ввода информации
знать:
· классификацию сканеров;
· принцип работы и способы формирования изображения;
· технические характеристики сканеров;
Классификация сканеров. Принцип работы и способы формирования изображения. Основные узлы. Кинематический механизм. Технические характеристики сканеров. Особенности применения. Обзор основных современных моделей.
Методические рекомендации
Сканер (Scanner) — устройство ввода в ЭВМ информации в виде текстов, рисунков, слайдов, фотографий на плоских носителях, а также изображения объемных объектов небольших размеров. Сканер представляет собой периферийное устройство, основным элементом которого является фотодатчик, предназначенный для фиксирования количества отраженного света в каждой области оригинала.
Метод, на котором основаны современные сканеры, заключается в последовательном, точка за точкой, фиксировании изображения и преобразовании его в электрический сигнал.
Сканирование представляет собой цифровое кодирование изображения, заключающееся в преобразовании аналогового сигнала яркости в цифровую форму. Такое получение цифрового изображения оригинала для ввода в компьютер называют оцифровкой (Digitizing). В процессе оцифровки изображение разбивается на элементарные частицы — пикселы, каждому из которых соответствует определенный код яркости и цветового оттенка.
Сканер как оптоэлектронный прибор включает следующие функциональные компоненты: датчик, содержащий источник света, оптическую систему, фотоприемник, механизм перемещения датчика (или оптической системы) относительно оригинала. Электронное устройство обеспечивает преобразование информации в цифровую форму.
В процессе сканирования оригинал освещается источником света. Светлые области оригинала отражают больше света, чем темные. Отраженный (или преломленный) свет оптической системой направляется на фотоприемник, который преобразует интенсивность принимаемого света в соответствующее значение напряжения. Диалоговый сигнал преобразуется в цифровой для дальнейшей обработки с помощью ПК.
Сканеры весьма разнообразны, и их можно классифицировать по целому ряду признаков. В основе классификации могут быть с целующие признаки:
· способ формирования изображения (линейный, матричный);
· конструкция кинематического механизма (ручной, настольный, комбинированный);
· тип вводимого изображения (черно-белый, полутоновый, цветной);
· степень прозрачности оригинала (отражающий, прозрачный);
· аппаратный интерфейс (специализированный, стандартный);
· программный интерфейс (специализированный, TWAIN-coвместимый).
В современных сканерах применяют фотодатчики двух типов: фотоэлектронные умножители — ФЭУ (РМТ — Photomulti Plierinbe) или приборы с зарядовой связью — ПЗС (ССО — Charge-( Oupled Device).
Фотоэлектронный умножитель изобретен советским инженером Л.А.Кубецким в 1930 г. ФЭУ представляет электровакуумный прибор, внутри которого расположены электроды — катод, анод и диноды. Световой поток от объекта сканирования вызывает эмиссию электронов.. В соответствии с законом фотоэффекта фототок эмиссии прямо пропорционален интенсивности падающего на него светового потока. Вылетающие из катода электроны под действием разности потенциалов между катодом и ближайшим к нему электродом — динодом притягиваются к последнему и выбивают с поверхности вторичные электроны, число которых многократно превышает первичный электронный поток с катода. Это обеспечивается благодаря тому, что диноды выполнены из материалом имеющих высокий коэффициент вторичной эмиссии, а между ними приложены потенциалы, обеспечивающие усиление вторичной эмиссии. В результате через сопротивление нагрузки в анодной цепи ФЭУ протекает усиленный ток. Коэффициент усиления фототока в ФЭУ достигает 108. Такое усиление достигается за счет подачи на ФЭУ напряжения от высоковольтного источника (в зависимости от количества динодов — от 500 до 1500 В), причем потенциалы распределяются между электродами равномерно помощью делителя напряжения. ФЭУ обладает высокой чувствительностью, а его спектральный диапазон, определяемый областью длин волн регистрируемого излучения, соответствует задачам сканирования, поскольку перекрывает видимый спектр световых волн.
Прибор с зарядовой связью — это твердотельныйэлектронный фотоприемник, состоящий из множества миниатюрных фоточувствительных элементов, которые формируют электрический заряд, пропорциональный интенсивности падающий на них света, и конструктивно выполняются в виде матриц или линеек.
Принцип действия ПЗС основан на зависимости проводимости р—-n-перехода полупроводникового диода от его освещенности. ПЗС представляет собой полупроводниковый кристалл (как правило, кремний), на поверхность которого нанесены прозрачная оксидная пленка, выполняющая функцию диэлектрика в микроскопических конденсаторах. Одной из обкладок тая кого конденсатора является поверхность самого кристалла, а другой — нанесенные на диэлектрик металлизированные электроды толщиной не более 0,6 мкм.
К электродам в определенной последовательности подается низкое напряжение (5— 10 В). Это приводит к тому, что под электродами образуются так называемые потенциальные ямы в виде скоплений электронов. Под воздействием света в результате внутреннего фотоэффекта появляются свободные электроны. Количество электронов, скапливающихся под чувствительной площадкой каждого электрода, пропорционально интенсивности светового потока, падающего на чувствительную площадку данного электрода. Электроны образуют зарядовый пакет. Если ПЗС выполнен в виде линейки, зарядовые пакеты передаются из одной потенциальной ямы в соседнюю, достигая последней ячейки, откуда поступают на предварительный усилитель. ПЗС-линейка может содержать до нескольких тысяч фоточувствительных ячеек. 1'азмер элементарной ячейки ПЗС определяет разрешающую способность сканера. Область спектральной чувствительности ПЗС расположена в видимой части спектра, причем наибольшая чувствительность наблюдается ближе к красной области.
В зависимости от способа перемещения фоточувствительного элемента сканера и носителя изображения относительно друг друга сканеры подразделяются на две основных группы — настольные (Desktop) и ручные (Hand-held).
К числу настольных сканеров относятся планшетные (Flatbed), /шлаковые (Sheet-feed), барабанные (Drum) и проекционные сканеры.
Планшетные сканеры, или сканеры плоскостного типа, используются для ввода графики и текста с носителей формата А4 или A3.