Информатика Lec_2_1

Pocket Jet Ultra – Portable Printer:

Устройства для вывода звуковой информации

Микрофон, наушники и колонки являются составляющими адиосистемы персонального компьютера.

Микрофон́– устройство, позволяющее преобразовывать звук в электрический сигнал

и служащее первичным звеном в цепочке звукозаписывающего тракта или звукоусиления.

Микрофон является датчиком относительного (дифференциального) давления в газах. Любой микрофон состоит из двух систем: акустико-механической и механо-

электрической. Большое влияние на характеристики микрофона оказывает его механоэлектрическая часть.

Головные телефоны (в обиходной речи повсеместно – нау́шники) - устройство для персонального прослушивания речи, музыки или иных звуковых сигналов. В комплекте с микрофоном могут служить гарнитурой — средством для ведения переговоров по теле-

фону или иному средству голосовой связи. Кроме того, наушники используются в звукозаписи для точного контроля записываемого трека музыкальной композиции.

Рис. 52. Гарнитура (наушники полуоткрытого типа с микрофоном) фирмы Genius

Классификация наушников:

–оголовье – наушники с вертикальной дужкой, которая соединяет две чашечки наушников;

–затылочная дужка – соединяет две части наушников, но располагается на затылке;

–крепления на ушах – обычно наушники такого типа закрепляются на ушах с

помощью заушины или клипсов;

–без креплений – они держатся только за счет амбушюров, которые находятся в ушном проходе;

–динамические – используют электродинамический принцип преобразования;

–арматурный излучатель – основной деталью арматурных наушников являет-

ся П-образная пластина из ферромагнитного сплава;

–электростатические – используют тончайшую мембрану, расположенную между двумя электродами.

–изодинамические – тонкая плёночная мембрана, с нанесёнными на неё металлическими токопроводящими дорожками, заключена в решетку из стержневых магнитов и колеблется между ними.

–ортодинамические – по принципу аналогичны изодинамическим, но мембра-

на и магниты имеют круглую форму;

–низкоомные – с сопротивлением от единиц Ом до нескольких сотен Ом.

–высокоомные – с сопротивлением от единиц кОм до нескольких десятков кОм.

Основные технические характеристики наушников:

–частотная характеристика – влияет на качество звука наушников. Наушники с

большим́диаметром мембраны имеют повышенное качество звучания. Среднее значение частотной характеристики 18 Гц — 20 000 Гц. Некоторые профессиональ-

ные наушники имеют частотный интервал от 5 Гц до 45000 Гц;

–чувствительность – влияет на громкость звука в наушниках. Обычно наушники обеспечивают чувствительность не менее 100 дБ, при меньшей чувствительности

звук может быть слишком тихим (особенно при использовании наушников с плеером или подобными устройствами);

–сопротивление (импеданс) - большинство наушников рассчитано на сопротивление

в 32 Ома. Наушники с сопротивлением в 16 Ом имеют повышенную излучаемую

акустическую мощность. Для студийной работы используют наушники с максимальным значением импеданса;

–максимальная (паспортная) входная мощность - обуславливает громкость звучания;

–уровень искажений - измеряется в процентах (чем меньше этот процент, тем лучше

качество звучания. Привносимые наушниками искажения менее 1 % в полосе частот от 100 Гц до 2 кГц являются приемлемыми, тогда как для полосы ниже 100 Гц допустимо 10 %).

Наряду с наушниками в акустическую систему входят динамики (колонки). Акустиче-

ская система состоит из акустического оформления (например, ящика типа фазоинвертор) и вмонтированных в него излучающих головок (обычно динамических). Акустическая система бывает однополосной (один широкополосный излучатель, например, динамическая головка) и многополосной (две и более головок, каждая из которых создаёт звуковое

давление в своей частотной полосе).

Рис. 53. Акустическая система фирмы Creative Inspire

Однополосные системы не получили широкого распространения ввиду трудностей создания излучателя, одинаково хорошо воспроизводящего сигналы разных частот. В многополосных акустических систем спектр слышимых человеком звуковых частот разби-

вается на несколько перекрываемых между собой диапазонов посредством фильтров

(комбинации резисторов, конденсаторов и индуктивностей). Каждый диапазон подаётся на свою динамическую головку, которая имеет наилучшие характеристики в этом диапа-

зоне. Таким образом, достигается наиболее высококачественное воспроизведение слышимых человеком звуковых частот (20-20 000 Гц). Для ПК акустические системы обычно выполняются совместно с усилителем звуковых частот (т. н. «активные акустические сис-

темы») и подключаются к звуковой карте на системном блоке компьютера.

Устройства ввода изображения

Клавиатура

Клавиату́ра – основное устройство ручного ввода информации, представляющее собой набор кнопок (клавиш).

Существует два основных вида клавиатур: музыкальные и алфавитно-цифровые Классификация клавиатур:

1)По размеру:

–Полноразмерные (настольные ПК);

–Уменьшенные (портативные ПК);

2)По функциональности:

–алфавитно-цифровые;

–мультимедийные.

Принцип работы: нажатие клавиши передает процессору код (условный номер) нажа-

той клавиши, который в зависимости от используемой программы может по-разному интерпретироваться. Клавиатуры подключаются через интерфейсы AT(устарел), PS/2 или

USB.

Алфавитно-цифровые клавиатуры используются для управления техническими и ме-

ханическими устройствами (пишущая машинка, компьютер, калькулятор, кассовый аппа-

рат, телефон). Каждой клавише соответствует один или несколько определённых символов. Возможно увеличить количество действий, выполняемых с клавиатуры, с помощью сочетаний клавиш. В клавиатурах такого типа клавиши сопровождаются наклейками с изображением символов или действий, соответствующих нажатию.

Рис. 54. Алфавитно-цифровая клавиатура IBM/Windows

Мультимедийные клавиатуры являются разновидностью обычных клавиатур, снабженных дополнительными клавишами (как правило, другого размера и формы), которые предназначены для упрощённого управления некоторыми основными функциями компь-

ютера:

–управление громкостью звука: громче, тише, включить или выключить звук;

–управление лотком в приводе для компакт-дисков: извлечь диск, принять диск;

–управление аудиопроигрывателем: играть, поставить на паузу, остановить воспро-

изведение, промотать аудиозапись вперёд или назад, перейти к следующей или предыдущей аудиозаписи;

–управление сетевыми возможностями компьютера: открыть почтовую программу, открыть браузер, показать домашнюю страницу, двигаться вперёд или назад по истории посещённых страниц, открыть поисковую систему;

–управление наиболее популярными программами: открыть калькулятор, открыть

файловый менеджер;

–управление состоянием окон операционной системы: свернуть окно, закрыть окно,

перейти к следующему или к предыдущему окну;

–управление состоянием компьютера: перевести в ждущий режим, перевести в спящий режим, пробудить компьютер, выключить компьютер.

Так как многие из этих функций (управление звуком и воспроизведением звукозапи-

сей, управление компакт-дисками и т. п.) относятся к сфере мультимедиа, то такие клавиатуры поэтому и называются «мультимедийными клавиатурами».

Рис. 55. Мультимедийная клавиатура Logitech Media Keyboard 600 USB

Сканер

Сканер́ (англ. scanner) - устройство, которое анализируя какой-либо объект (обычно

изображение, текст), создаёт цифровую копию изображения объекта. Процесс получения этой копии называется сканированием.

Классификация сканеров:

–планшетные - наиболее распространённый вид сканеров, поскольку обеспечива-

ет максимальное удобство для пользователя — высокое качество и приемлемую

скорость сканирования. Представляет собой планшет, внутри которого под прозрачным стеклом расположен механизм сканирования;

–ручные - в них отсутствует двигатель, объект сканируется пользователем вручную (преимущество - дешевизна и мобильность, недостатки - низкое разрешение, ма-

лая скорость работы, узкая полоса сканирования, возможны перекосы изображе-

ния, поскольку пользователю будет трудно перемещать сканер с постоянной скоростью);

–листопротяжные - лист бумаги вставляется в щель и протягивается по направляющим роликам внутри сканера мимо лампы; имеет меньшие размеры, по срав-

нению с планшетным, однако может сканировать только отдельные листы, что ог-

раничивает его применение в основном офисами компаний; многие модели имеют

устройство автоматической подачи, что позволяет быстро сканировать большое количество документов;

–Преимущества листопротяжных сканеров:

–планетарные - применяются для сканирования книг или легко повреждающихся документов; при сканировании нет контакта со сканируемым объектом (как в план-

шетных сканерах);

–книжные сканеры - предназначены для сканирования брошюрованных до-

кументов (сканирование производится лицевой стороной вверх, пользователь перелистывает страницы, а сканер сканирует); современные модели

профессиональных сканеров позволяют значительно повысить сохранность документов в архивах, благодаря очень деликатному обращению с оригиналами;

–книжные сканеры с V-образной колыбелью на основе цифровых фотоап-

паратов - являются подвидом планетарных сканеров, имеется V-образная колыбель, позволяющая сканировать книгу, не раскрывая ее полностью, в

режиме бережного сканирования, поэтому часто используется библиотека-

ми; прижимное стекло, входящее в состав конструкции, обеспечивает вы-

прямление страниц книги, и, следовательно, изображения без искажений;

–барабанные - применяются в полиграфии, имеют большое разрешение (около 10

тысяч точек на дюйм); оригинал располагается на внутренней или внешней стенке прозрачного цилиндра (барабана);

–слайд-сканеры - служат для сканирования плёночных слайдов, выпускаются как

самостоятельные устройства, так и в виде дополнительных модулей к обычным сканерам;

–сканеры штрих-кода - небольшие, компактные модели для сканирования штрихкодов товара в магазинах;

–сканеры мозга - устройства, способные «читать» и «распознавать» мысли челове-

ка;

–гибридные сканеры – представляют собой комплексную систему, которая, напри-

мер, позволяет не только оцифровывать документы, но и создавать копию на микроплёнке для длительного хранения; отвечают требованиям новой цифровой эры, когда требуется быстрый доступ к данным, их коллективное использование и обмен

информацией; запись на микроплёнку обеспечивает надёжную защиту документов при архивировании наряду с экономичностью и длительным хранением.

Принцип действия (на примере планшетного сканера как наиболее распространенной модели): сканируемый объект кладется на стекло планшета сканируемой поверхностью

вниз; под стеклом располагается подвижная лампа, движение которой регулируется шаговым двигателем.

Рис. 56. Принцип действия (схема)

Свет, отраженный от объекта, через систему зеркал попадает на чувствительную

матрицу (англ. CCD — Couple-Charged Device), далее на АЦП и передается в компьютер.

За каждый шаг двигателя сканируется полоска объекта, которые потом объединяются программным обеспечением в общее изображение.

Изображение всегда сканируется в формат RAW - а затем конвертируется в обычный

графический формат с применением текущих настроек яркости, контрастности, и т.д. Эта конвертация осуществляется либо в самом сканере, либо в компьютере - в зависимости от модели конкретного сканера. На параметры и качество RAW-данных влияют такие ап-

паратные настройки сканера, как время экспозиции матрицы, уровни калибровки белого и чёрного, и т.п.

Все бытовые сканеры содержат собственные микропроцессоры, иногда это совмещённые с АЦП микропроцессоры, а иногда это микропроцессоры общего вида.

Характеристики сканеров:

–оптическое разрешение – определяется количеством светочувствительных элементов (фотодатчиков), приходящихся на дюйм горизонтали сканируемого изображения (в наст. время норма – не менее 600 dpi; увеличение разрешения повлечет

применение более дорогой оптики, более дорогих светочувствительные элементов,

а также многократное затягивание времени сканирования; для обработки слайдов

необходимо более высокое разрешение: не менее 1200 dpi);

–интерполированное разрешение - искусственное разрешение сканера достига-

ется при помощи ПО; его практически не применяют, потому что лучшие результаты можно получить, увеличив разрешение с помощью графических программ после

сканирования; используется производителями в рекламных целях;

–скорость работы - указывают редко, поскольку она зависит от множества факторов; иногда указывают скорость сканирования одной линии в миллисекундах;

–глубина цвета – определяется качеством CCD-матрицы и разрядностью АЦП; измеряется количеством оттенков, которые устройство способно распознать (24

бита соответствует 16 777 216 оттенков); Современные сканеры выпускают с глубиной цвета 24, 30, 36, 48 бит.

Таблица 2.4

Типы современных сканеров

Книжный сканер Kodak Filemaster+

–размеры документа А5-А2

–интерфейс SCSI-2 (PC), Video (Video Printer)

–драйверы TWAIN & ISIS Options

–регулировка экспозиции – автомат. и ручн.

–регулировка фокусного расстояния - автомат.

–размеры (ШГВ, мм.) 730 x 745 x 975

–вес 64 кг

–цена (2008 г.): 623 450 руб.

Книжный сканер ATIZ BookDrive DIY с V-образной колыбелью

–формат сканирования А2 в развороте до А1

–разрешение от 200 до 600 dpi

–производительный и легкий в эксплуатации позволяет сканировать до 1800 стр./час

–наличие автоматического режима фотокамеры, пользователь только переворачивает стр.

–цена (2008 г.): 581 880 руб.

Листопротяжный (протяжный) сканер Xerox DocuMate 252

–формат А4

–разрешение 600х1200 dpi

–скорость сканирования (цвет) при 150 dpi 23 cтр./мин. (односторонее) / 46 изобр./мин. (двустороннее)

–габариты, мм 330 x 150 x 310

–вес 3,9 кг

–двустороннее сканирование

–емкость автоподатчика бумаги

–интерфейс USB 2.0 (совместим с USB 1.1)

–цена (2008 г.): 53 789 руб.

Широкоформатный сканер Colortrac SmartLF GxT 25e:

–формат А1

–разрешение 1200 dpi

–скорость сканирования 24-бит цвет RGB @ 200 dpi (400dpi Turbo) - 3.0 дюйм/сек

–габариты, мм 1140 x 170 x 370

–вес 38 кг

–интерфейс USB 2.0 (совместим с USB 1.1)

–цена (2008 г.): 269 733 руб.

Гибридный протяжной сканер CANON DR 5060F:

–разрешение: 300 dpi

–двухсторонний

–скорость: в чёрно-белом режиме – 34 стр./мин. при 200 dpi (режим Low-speed); чёрно-белом режиме –

87 стр./мин. при 200 dpi (режим Ultra-High-speed)

–автоматическое определение размера бумаги

–автоматическое определение толщины бумаги

–максимальный формат: А3

–автоподатчик объёмом 500 листов

–цена (2008 г.): 750 000 руб.

Устройства обработки мультимедиа-данных

Цифровая фотокамера — устройство, являющееся разновидностью фотоаппарата, в котором светочувствительным материалом является матрица или несколько матриц, состоящая из отдельных пикселей, сигнал с которых представляется, обрабатывается и

хранится в самом аппарате в цифровом виде. Другими словами это фотоаппарат, записывающий изображение в цифровом формате в собственную память, для дальнейшей

обработки изображение передается в ПК.

Рис. 57. Цифровая камера Canon Digital IXUS 80 IS

Основная характеристика цифрового фотоаппарата – цифровой зум (цифровое уве-

личение, апсамплинг (англ. Upsampling — буквально, повышение детализации)) — функция многих цифровых аппаратов, при использовании которой выбирается центральная часть снимка и увеличивается до размеров стандартного в данном аппарате кадра. Реальное число деталей при этом не увеличивается, и практический смысл в этой функции

отсутствует. Однако, величина «цифрового зума» используется, особенно, будучи пере-

множенной с величиной оптического зума (при этом возникают такие крупные значения

зума, как 400x или 500x), как важный для покупателя параметр «крутости» камеры. Опытный фотограф использует программы редактирования изображений для получения ана-

логичного результата, но с гораздо более контролируемым качеством. «Цифровой зум» оказывается полезен при видеосъёмке, если требуется высокая оперативность получения результата и нет времени на обработку изображения.

Разрешение матрицы измеряется в мегапикселях - один миллион (1 000 000) пикселей, формирующих изображение. В мегапикселях измеряют размер созданного или от-

сканированного изображения, чтобы соотнести его размер с размером известного снимка. Цифровая видеокамера - устройство для получения оптических образов снимаемых

объектов на светочувствительном элементе (матрице), приспособленное для записи движущихся изображений. Обычно оснащается микрофоном для параллельной записи звука. То есть, цифровые видеокамеры позволяют зафиксировать и какой-то определен-

ный момент, и динамический процесс в собственной памяти и далее в ПК.

Рис. 58. Цифровая видеокамера Panasonic HDC-HS9

Основные характеристики цифровой видеокамеры:

–тип видеокамеры – зависит от используемого формата; видеокамеры Mini DV и Digital8 основаны на использовании формата DV (MiniDV записывают информацию

на видеокассеты miniDV, Digital8 используют для записи кассеты формата Video8 и Hi8 для аналоговых видеокамер); оба типа видеокамер записывают информацию в

цифровом виде. При этом камеры Digital8 более дешевы, поскольку в них внедряют меньше инновационных технологий; видеокамеры DVD, MicroMV, Flash, HDD различаются используемыми видео-носителями;

–формат сжатия данных (DV, MPEG2, HDV);

–количество матриц (характеристики матрицы: размер, чувствительность, коли-

чество пикселей);

–стабилизатор изображения для компенсации дрожания цифровой видеокамеры

при съемке и, как следствие, колебаний изображения (оптический или электронный) и др. характеристики.

Диджитайзер (дигитайзер) – устройство ручного ввода рисунков непосредственно в ПК, как правило, предназначен для профессиональной графической работы. Первона-

чально дигитайзер был разработан для приложений САПР, т.к. в этом случае необходимо

определять и задавать точное значение координат большого количества точек. В отличие от мыши дигитайзер способен точно определять и обрабатывать абсолютные координаты. Простейшим дигитайзером является графический планшет (см.ниже).

Полнофункциональное решение для оцифровки объектов любой формы служат 3D-

дигитайзеры. Например, дигитайзер из модельного ряда MicroScribe-3D производства

компании Immersion Corporation - на несимметричной основе прикреплен трехшарнирный рычаг, оканчивающийся пером-датчиком. Шарниры с низким уровнем трения обеспечивают практически абсолютную свободу перемещения стального пера. Дигитайзер MicroScribe может оцифровывать предметы, находящиеся в радиусе до 840 мм.

TV-тюнер́ (ТВ-тюнер, англ. TV tuner) - устройство, предназначенный для приёма те-

левизионного сигнала в различных форматах вещания (PAL, SÉCAM, NTSC) с показом на

мониторе ПК или просто на отдельном мониторе. Классификация TV-тюнеров по физической реализации:

–внутренние – представляет собой плату, подключающуюся через один из свобод-

ных слотов расширения, находящихся внутри компьютера на материнской плате, наиболее распространенный тип тюнеров;

Рис. 59. 3D-дигитайзер MicroScribe-3D производства компании Immersion Corporation