Многообразие внешних устройств, подключаемых к компьютеру
Эффективность использования персонального компьютера во многом определяется типами и количеством внешних устройств, входящих в его состав. Условно все внешние устройства можно разделить на следующие категории:
· - устройства ввода — клавиатура, мышь, сканер, графический планшет, джойстик, трекбол, микрофон, световое перо;
· - устройства вывода — монитор, принтер, колонки, наушники, видеопроектор;
· - устройства ввода-вывода — web-камера, сенсорный экран, наушники с микрофоном (как единое устройство).
Клавиатура используется в основном для ввода текста в компьютер. Клавиатура содержит:
буквенно-цифровые клавиши — предназначены для ввода буквенных, цифровых и других символов;
функциональные клавиши — используются для выполнения специальных задач. Они обозначаются как FI, F2, F3 и так далее до F12. Функциональность этих клавиш различная в зависимости от программы;
цифровую клавиатуру, расположенную в правой части большинства клавиатур, — позволяет быстро вводить цифры;
клавиши перемещения (клавиши со стрелками) —- позволяют менять положение внутри документа или web-страницы.
Мышь — устройство для указания на элементы компьютерного экрана и их выбора. Устаревшая мышь шарового типа полностью вытеснена современной оптической мышью, в которой используется оптический датчик, который преобразует свет, отражаемый от поверхности, в цифровые данные. Оптическая мышь бывает проводной и беспроводной. Проводная мышь подключается к компьютеру через интерфейс USB. Пользователь, приобретающий беспроводную мышь, должен быть готовым к периодической смене питающего элемента, расположенного в корпусе мыши.
Сканер — устройство, предназначенное для считывания графических данных (в том числе и текстовых) с поверхности бумаги. В зависимости от конструкции сканеры бывают:
· - планшетные;
· - ручные;
· - листопротяжные;
· - барабанные.
Планшетные сканеры позволяют с высокой скоростью и высоким качеством сканировать плоские объекты. Бумажный документ кладут на специальное стекло, под которым перемещается каретка с оптикой и аналого-цифровым преобразователем. Обычно планшетный сканер считывает оригинал, освещая его снизу, с позиции преобразователя.
Ручные сканеры, как нетрудно догадаться из названия, предназначены для сканирования вручную. Единственными плюсами этих аппаратов являются низкая цена и мобильность. Производительность и качество сканирования таких устройств крайне низкие. К тому же при сканировании приходится перемещать аппарат с постоянной скоростью, что не всегда удается.
В листопротяжном сканере страницы документа при считывании пропускаются через специальную щель с помощью направляющих роликов (последние зачастую становятся причиной перекоса изображения при вводе). Таким образом, сканеры этого типа непригодны для ввода данных непосредственно из журналов или книг.
Барабанные сканеры, по светочувствительности значительно превосходящие потребительские планшетные устройства, применяются исключительно в крупных типографиях. Разрешение таких сканеров обычно составляет 8000-11 000 точек на дюйм и более. В барабанных сканерах оригиналы размещаются на внутренней или внешней (в зависимости от модели) стороне прозрачного цилиндра, который называется барабаном. Чем больше барабан, тем больше площадь его поверхности, на которую монтируется оригинал, и, соответственно, тем больше максимальная область сканирования. После монтажа оригинала барабан приводится в движение. За один его оборот считывается одна линия пикселей. Проходящий через слайд (или отраженный от непрозрачного оригинала) узкий луч света, который создается мощным лазером, с помощью системы зеркал попадает на фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), где оцифровывается.
Основные характеристики сканеров
Оптическое и интерполированное разрешение — измеряется в точках на дюйм (dots per inch, dpi). Характеристика, показывающая: чем больше разрешение, тем больше информации об оригинале может быть введено в компьютер и подвергнуто дальнейшей обработке.
Глубина цвета — это характеристика, обозначающая количество цветов, которое способен распознать сканер. Большинство компьютерных приложений, исключая профессиональные графические пакеты, такие как Adobe Photoshop, работают с 24-битным представлением цвета.
Динамический диапазон (диапазон плотности). Оптическая плотность есть характеристика оригинала, равная десятичному логарифму отношения света, падающего на оригинал, к свету отраженному (или прошедшему — для прозрачных оригиналов). Минимально возможное значение 0.0 D — идеально белый (прозрачный) оригинал. Значение 4.0 D — абсолютно черный (непрозрачный) оригинал. Динамический диапазон сканера характеризует, какой диапазон оптических плотностей оригинала сканер может распознать, не потеряв оттенки ни в светах, ни в тенях оригинала.
Как правило, для большинства планшетных сканеров данная величина лежит в пределах от 1.7 D (офисные модели) до 3.4 D (полупрофессиональные модели). Большинство бумажных оригиналов, будь то фотография или журнальная вырезка, обладают оптической плотностью не более 2.5 D. Слайды требуют для качественного сканирования, как правило, динамический диапазон более 2.7 D (обычно 3.0 - 3.8), негативы и рентгеновские снимки обладают более высокими плотностями (3.3 D — 4.0 D).
Графический планшет (дигитайзер) — позволяет вводить от руки текст, рисунки, диаграммы, рисовать и т.д. Конструктивно состоит из планшета и устройства указания.
Джойстик — координатное и манипуляторное устройство, выполненное в виде рукоятки с кнопками. Используется пользователем совместно с игровыми программами и в тренажерах.
Трекбол — это как бы «мышь наоборот». Само устройство, в отличие от мышки, всегда остается неподвижным, а управление перемещением курсора осуществляется вращением шарика, который находится в верхней части трекбола. При этом, вращая шарик пальцами, получается лучший, нежели у мыши, контроль над его вращением и, как следствие, более точное позиционирование курсора. Если область применения вашего компьютера — игры и офисные приложения, то в приобретении данного устройства нет необходимости. А вот если вы как-то связаны с обработкой графики, то трекбол может значительно ускорить работу.
Микрофон — электроакустический прибор, преобразовывающий звуковые колебания в колебания электрического тока. Самые распространенные типы микрофона — динамический и конденсаторный. Динамический микрофон имеет относительно простую и соответственно экономичную и надежную конструкцию. Он может обеспечить отличное качество звука практически во всех областях применения.
Конденсаторные микрофоны более сложны, чем динамические, и обычно несколько дороже. Также на конденсаторы могут существенно повлиять перепады температуры и влажности, что может привести к повышению шума или временной негодности. Конденсаторные микрофоны могут быть сделаны очень маленькими без ущерба для характеристик.
Световое перо — устройство в виде ручки, позволяющее снимать координаты любой точки экрана. Подключенное к компьютеру, позволяет полностью заменить мышь, с его помощью можно осуществлять выбор, перемещение объектов на мониторе.
Монитор — устройство отображения данных, используемое для прямого их считывания, а также контроля и управления работой системы. Если рассматривать мониторы не только относительно их использования в составе персонального компьютера, но и в качестве альтернативного использования как источника телевизионного сигнала (а такая возможность имеется), то их можно разделить на две группы: жидкокристаллические мониторы (ЖК-мониторы) и плазменные мониторы (экраны).
Если компьютер пользователя оснащен разъемом HDMI и такой же разъем имеется на плоскопанельном телевизоре, то необходимость в приобретении монитора отпадает. Разъем HDMI (High Definition Multimedia Interface) — универсальный цифровой интерфейс для бытовой аппаратуры, позволяющий передавать видеосигнал и многоканальное аудио высокого качества по одному кабелю. Тем не менее рассмотрим принцип работы ЖК и плазменных мониторов.
ЖК-дисплеи (Liquid Crystal Display, LCD) — технология, основанная на особых свойствах группы прозрачных химических соединений со «скрученными молекулами», называемых жидкими кристаллами. Световая волна проходит через жидкокристаллическую ячейку, свойства которой подобны жидкости, причем каждый цвет имеет свою ячейку. Это вещество свободно пропускает свет, плоскость поляризации которого параллельна оптической оси, но под воздействием электрического заряда молекулы изменяют свою ориентацию.
Различают LCD с пассивной матрицей (пассивные ЖК-дисплеи) и LCD с активной матрицей (активные ЖК-дисплеи). В жидкокристаллических мониторах с пассивной матрицей яркостью каждой ячейки управляет электрический заряд (точнее, напряжение), протекающий через транзисторы, номера которых равны номерам строки и столбца данной ячейки в матрице экрана. Термин «разрешающая способность» используется как основная характеристика монитора и представляет собой количество точек (пикселей) по горизонтали и вертикали. Количество транзисторов (по строкам и столбцам) и определяет разрешение экрана в LCD-мониторе. Например, экран с разрешением 800x600 содержит 800 транзисторов по горизонтали и 600 по вертикали. Ячейка реагирует на поступающий импульс напряжения таким образом, что поворачивается плоскость поляризации проходящей световой волны, причем угол поворота тем больше, чем выше напряжение.
В жидкокристаллических мониторах с активной матрицей каждой ячейкой управляет отдельный тонкопленочный транзистор (Thin-Film Transistor Display— TFT). Например, дисплей с активной матрицей 1024x768 содержит 786 432 транзисторов. Это обеспечивает более высокую яркость изображения, чем в жидкокристаллических мониторах с пассивной матрицей, поскольку каждая ячейка оказывается под воздействием постоянного, а не импульсного электрического поля. При этом, естественно, активная матрица потребляет больше энергии. Очевидно, что LCD с активной матрицей являются более сложными и дорогими устройствами. К достоинствам ЖК-дисплея можно отнести малую массу, толщину, небольшое электропотребление, низкую стоимость. Недостаток может проявиться в инерционности ячеек, которая придает эффект расфокусированное™ (размытости) изображения.
Плазменные дисплеи (Plasma Display Panel, PDP) создаются путем заполнения пространства между двумя стеклянными поверхностями инертным газом, например аргоном или неоном. Разряд в газе протекает между прозрачным электродом на лицевой стороне экрана и адресными электродами, проходящими по его задней стороне. Плазма газового разряда излучает свет в ультрафиолетовом диапазоне, который вызывает свечение частиц люминофора (вещество, способное преобразовывать поглощаемую им энергию в световое излучение) в диапазоне, видимом человеком. Каждый пиксель подобен миниатюрной люминесцентной лампе, которая излучает красный, зеленый или синий цвет.
В качестве достоинств PDP-панелей можно отметить высокий уровень контрастности и глубины цветов, богатство оттенков и хорошую цветонасыщен- ность, более натуральную передачу движений. Недостатки — высокая потребляемая мощность, интенсивность свечения отдельных горящих элементов со временем снижается, поэтому не следует долго смотреть неподвижное изображение.
Принтер — печатающее устройство, предназначенное для вывода буквенноцифровых и графических данных на бумагу. В современной технике используются различные методы печати, но наибольшее распространение получили струйная и лазерная технологии. К характеристикам принтеров относят:
· - разрешающую способность, которая измеряется количеством точек на дюйм (англ, dots per inch, DPI). Например, под разрешением 600 dpi подразумевается 600x600 точек на одном квадратном дюйме. Обычная величина разрешающей способности составляет 1200 dpi;
· - быстродействие, измеряемое количеством напечатанных страниц в минуту. Скорость печати в среднем составляет от 1 до 20 стр./мин;
· - величина собственного ОЗУ. У домашних принтеров может составлять от 8 до 16 Мбайт.
В струйных принтерах ионизированные капельки чернил через сопла распыляются на бумагу. Распыление происходит в тех местах, где необходимо сформировать буквы или изображения. В настоящее время существует два основных типа струйной печати: термическая и пьезоэлектрическая. Эти термины описывают технологию разбрызгивания чернил из картриджа через сопла. Картридж состоит из резервуара с жидкими чернилами и небольшими (около одного микрона) отверстиями, сквозь которые чернила выталкиваются на бумагу.
При термической струйной печати чернила в картридже нагреваются до температуры 400°С. При этом они закипают, и образуется чернильный пар. Давление в резервуаре возрастает, и через сопла чернила небольшими каплями распыляются на бумагу.
При пьезоэлектрическом способе печати используются пьезокристаллы, к которым можно применять разную силу тока и изменять период применения тока на кристалл — это дает разработчикам возможность менять как величину капли чернил в четко заданных параметрах, так и силу вылета, толщину струи.
К достоинствам струйных принтеров относят невысокую стоимость, габариты и вес, к недостаткам — высокие требования к качеству бумаги (в противном случае может появиться эффект расплывчивости), более сложный уход и обслуживание.
Лазерный принтер работает следующим образом: на фоточувствительном барабане с помощью луча лазера создается электростатическое изображение страницы. Помещенный на барабан, специально окрашенный порошок, называемый тонером, «прилипает» только к той области, которая представляет собой буквы или изображение на странице. Барабан поворачивается и прижимается к листу бумаги, перенося на нее тонер. После закрепления тонера на бумаге получается готовое изображение. Подобная технология используется в копировальных аппаратах.
Достоинства лазерных принтеров заключаются в высокой скорости печати, так как луч лазера может передвигаться значительно быстрее, чем печатающая головка с десятками или сотнями сопел при струйной печати, экономичности вследствие того, что картриджа с тонером хватает на несколько тысяч страниц. Чернильные картриджи заканчиваются быстрее, и их приходится чаще заправлять или менять. Кроме того, лазерные принтеры обеспечивают высокую скорость печати, дают качественные цветные и черно-белые отпечатки, а также привлекательную стоимость распечатки страницы с учетом расходных материалов.
К недостаткам можно отнести выделение окиси углерода, которая выделяется на этапе закрепления изображения и может вызывать головную боль, слабость, сонливость и учащение пульса. Кроме того, у лазерных принтеров достаточно высокая потребляемая мощность.
Колонки — используются для воспроизведения звука. В системный блок встроен динамик, однако его качества может хватить лишь на прослушивание звукового сигнала при загрузке компьютера. Используя дополнительные акустические системы и соответствующую по качеству звуковую карту, можно превратить свой компьютер в медиацентр и добиться идеального звучания музыки, звукового сопровождения компьютерных игр и т.д. Также колонки характеризуются выходной мощностью, определяющей громкость звука.
Компьютерная акустика делится на активную и пассивную. Пассивные компьютерные колонки подключаются к усилителю звуковой карты компьютера (так как своего встроенного усилителя они не имеют), который рассчитан только на наушники. Поэтому качество звука получается плохое, громкость звучания мала.
Активные колонки для компьютера имеют в своем составе встроенный усилитель, поэтому заботиться о громкости звучания вам не придется. Активные колонки будут стоить дороже пассивных, но качество и громкость звука будут всегда очень хорошими.
Наушники — устройство для персонального прослушивания речи, музыки или иных звуковых сигналов. Фактором, влияющим на качество звука, являются используемые в производстве наушников материалы. Например, во многих моделях наушников используют титан (материал, улучшающий чувствительность в области высоких частот) или майлар (материал, значительно уменьшающий искажения сигнала), а также сплав из неодима, железа и бора, из которого производятся наиболее эффективные магниты.
Амбушюры — это мягкие валики, которые располагаются с внутренней стороны чашек наушников и прилегают к голове слушателя. Они создают ощущение комфорта, а также изолируют слушателя от внешних источников звука. Амбушюры закрытого типа формируют замкнутое пространство и «удерживают» звук, особенно низкие частоты. Кроме того что амбушюры закрытого типа удерживают звук, они также блокируют внешние помехи, не мешая наслаждаться музыкой.
Более простые наушники открытого типа оснащены накладными амбушюрами — мягкими подушечками, которые, в отличие от валиков, не охватывают ушную раковину, а прилегают к ней. Они предлагают слушателю открытое легкое звучание, но позволяют слышать внешние шумы, такие как звонок телефона или сигнал автомобиля.
Видеопроектор — представляет собой устройство, подключенное к источнику видеосигнала: DVD-плееру, видеокамере или компьютеру — для проецирования изображения на большой экран. Для работы видеопроектора не требуется никаких специальных программ, работа с ним напоминает работу с монитором компьютера.
Яркость (световой поток) и разрешение изображения — самые важные характеристики проекторов. Световой поток измеряется в люменах. Существует методика измерения светового потока проекторов, утвержденная ANSI (Американским национальным институтом стандартов), когда измерения производятся в 9 точках экрана при специально установленных яркости и контрастности и затем усредняются. Типичные величины яркости таковы: 800-1200 ANSI Lm подходит для небольшого помещения на 40-80 человек, 1500-2500 ANSI Lm для помещений, рассчитанных на 150 человек, и свыше 2500 ANSI Lm для зала, рассчитанного на 200 человек.
Чем выше разрешение проектора, тем выше «кинотеатральность» проектора и тем выше эффект присутствия при просмотре фильмов в домашних условиях. Существует несколько стандартов разрешения: SVGA (800x600), XGA
(1024x768), UXGA (1600x1280) и QXGA (2048x1536). Проекторы с невысоким разрешением SVGA (800x600) дают неплохое качество изображения, достаточное для домашнего использования проектора. Однако для проведения профессиональной презентации или слайд-шоу такие проекторы непригодны. Чтобы изображение было по-настоящему четким, с проработанными деталями, требуется проектор с разрешением XGA (1024x768).
Существует несколько типов проекторов, отличающихся принципом формирования изображения.
LCD (Liquid Crystal Display)-npoeKTopbi. Принцип действия заключается в том, что изображение, проецируемое на внешний экран, формируется при прохождении излучаемого лампой светового потока через жидкокристаллическую панель, состоящую из множества электрически управляемых элементов — пикселей. Прозрачность каждого такого элемента изменяется в зависимости от величины приложенного к нему переменного напряжения, а следовательно, и уровня освещенности участка экрана, на который проецируется данный пиксель. Для трехматричной системы (3LCD) характерно разделение спектра света лампы на цветовые составляющие красного, зеленого и синего цветов, которые затем и формируют цветное изображение, проходя каждый через «свою» матрицу.
Средняя яркость данных видеопроекторов — 700-2500 ANSI Lm, а разрешение от 800x600 до 1920x1080. Достоинства: малый вес — от 2,5 кг (презентационные модели), высокая яркость и цветонасыщенность, простота использования, небольшая цена. В 3LCD-проекторах нет движущихся механических частей или вращающихся двигателей в системе управления светом, что гарантирует большую надежность системы в целом, так как чем меньше движущихся частей, тем меньше возможность возникновения неисправности.
DLP (Digital Light Processing — цифровая обработка света)-устройства. Изображение создается с помощью микрозеркал, которые размещены на полупроводниковом чипе в виде DMD (Digital Micromirror Оеуюе)-матрицы. Каждое такое зеркало соответствует одному пикселю в проецируемом изображении. При наклоне зеркала к источнику света оно отражает свет через проекционный объектив на экран, при наклоне в противоположном направлении свет на зеркало не попадает.
Для получения цветного изображения используется круглый светофильтр, разделенный на несколько цветных секторов, при вращении которого на матрицу последовательно падает красный, зеленый и синий свет.
Средняя яркость 700-2000 ANSI Lm, разрешение от 800x600 до 1280x1024.
Существуют также 2- и 3-матричные DLP-проекторы, у которых качество значительно выше, яркость —- до 12 000 ANSI Lm, но цена на них выше. Данные модели видеопроекторов применяются на выставках, в больших кинотеатрах.
D-ILA (Direct Drive Image Light Amplifier)- проекторы построены по технологии, предложенной JVC, — LCD-матрица, работающая на отражение. Проекторы, сделанные по этой технологии, имеют обычно матрицу разрешением 1365x1024 или 1048x1536 точек, яркость 1000-4000 ANSI Lm. Характеризуются высоким разрешением, превосходной яркостью, контрастностью, цветопередачей и отсутствием «пикселизации». Рекомендуемая сфера применения — демонстрация высококачественной графики и кинофильмов.
SXRD (Silicon X-tall Reflective Display — отражающий микро дисплей на кремниевых кристаллах)-проекторы разработаны компанией Sony. Данный тип проекторов базируется на фирменной SXRD-матрице. Она представляет собой жидкокристаллическую панель, предназначенную для использования в мультимедиапроекторах, которая обеспечивает высокую контрастность, а разрешение достигает 4096x2160 пикселей.
В результате достигнуто кинематографическое качество и обеспечена хорошая равномерность изображения, на котором полностью отсутствует эффект зернистой сетки, которая может появляться в LCD-проекторах.
Web-камера — предназначена для организации видеонаблюдения, передачи видеоизображения, проведения компьютерных игр и видеоконференций в режиме on-line.
Сенсорный экран — применяется в справочных компьютерах в музеях, на выставках, на вокзалах и в аэропортах. Если сенсорный экран разработан для применения в общественных местах, где нередко случаются акты вандализма, либо в промышленных средах, где повышено воздействие пыли и влаги, то он должен обладать повышенной стойкостью к плохим условиям окружающей среды, к ударам и царапинам.
Наушники с микрофоном — все больше людей используют наушники с компьютером или ноутбуком. Наушники с микрофоном называются гарнитурами и бывают двух видов — с одним или с двумя динамиками. Необходимо помнить, что любая гарнитура должна быть совместима с используемым устройством и комплектоваться необходимым программным обеспечением.
Контрольные вопросы и задания
· 1. На какие категории можно разделить внешние устройства, подключаемые к компьютеру? Перечислите названия устройств, входящих в состав каждой из категорий.
· 2. Для каких целей используются сканеры? Проведите их классификацию по конструкции.
· 3. Перечислите и расскажите об основных характеристиках сканеров.
· 4. Назовите основные типы микрофонов, использующихся в настоящее время. В чем разница между ними?
· 5. Дайте характеристику жидкокристаллическим дисплеям. Поясните термин «разрешающая способность» монитора.
· 6. Расскажите о принципах работы плазменных мониторов.
· 7. Опишите основные характеристики принтеров.
· 8. Какие два основных типа струйной печати существуют? Охарактеризуйте каждый из них.
· 9. Каковы достоинства и недостатки лазерных принтеров? Опишите их принцип работы.
· 10. Активная и пассивная акустика. Поясните разницу между ними.
· 11. Какие самые важные характеристики видеопроекторов вы знаете? В каких единицах измеряется световой поток? Приведите примеры.
· 12. Какие принципы формирования изображения в проекторах вам известны? Кратко опишите их.
· 13. Используя сеть Интернет, проанализируйте типы принтеров, предлагаемые в одной из российских розничных сетей по продаже цифровой техники и электроники, с точки зрения их основных характеристик. Определите принтер, который наиболее подходит для работы дома, в офисе.