Vstupní periferie PC - Hotelová škola Teplice

Vstupní periferie PC
Autor: Bc. Miroslav Světlík
Škola: Hotelová škola, Obchodní akademie a
Střední průmyslová škola Teplice, Benešovo
náměstí 1, příspěvková organizace
Kód: VY_32_INOVACE_ICT_833
1. 11. 2012
1
1. Vstupní periferie počítače
Vstupní periferie jsou takové periferie, ze který data vstupují do počítače.
Mezi vstupní periferie patří například: klávesnice, myš, scanner, mikrofon, webová kamera.
1.1
Počítačová klávesnice
[1]
(Obr. č. 1)
Počítačová klávesnice je klávesnice odvozená od klávesnice psacího stroje či
dálnopisu. Je určena ke vkládání znaků a ovládání počítače. Standardní počítačové klávesnice
jsou napájeny z počítače a komunikují s ním po sériové lince (PS/2, USB).
Rozložení znaků na počítačových klávesnicích kopíruje standardy rozložení na psacích
strojích. V některých zemích se používá rozložení QWERTY, jinde QWERTZ, někde i jiné,
například francouzské AZERTY. Rozložení kláves je upraveno mezinárodní normou ISO/IEC
9995 „
V České republice je rozložení kláves, v souladu s mezinárodní normou, stanoven
národní standard, jenž vychází z uspořádání QWERTZ. Jedná se o ČSN 36 9050 z roku 1994,
která stanovuje rozmístění znaků na 48 klávesách (vychází z typu QWERTZ) ve dvou
úrovních, tj. základní a po stisknutí Shiftu. Tedy není zde řešeno umístění např. znaku
obrácené lomítko (na různých klávesnicích je na různém místě), znaků generovaných pomocí
klávesy Alt Gr (3. úroveň), ale umístění „Z“ a „Y“ ano.
Klávesy lze rozdělit do těchto skupin:
Alfanumerická klávesnice zabírá většinu plochy, obsahuje klávesy 26 písmen, mezerník,
klávesy s interpunkcí a klávesy s číslicemi.
Numerická klávesnice obsahuje klávesy s číslicemi, desetinnou tečku, klávesy využitelné
pro 4 základní aritmetické operace, druhou klávesu Enter a klávesu Num Lock pro změnu
funkce číselných kláves.
Funkční klávesy mají označení F1 – F12 a nalezneme je v horní části klávesnice. Slouží k
řízení programů a jejich funkce je určena konkrétním softwarem.
Speciální klávesy jsou popsány v následující tabulce (Tab. č. 1)
2
Klávesa
Funkce
Esc
Odvolání posledního příkazu
Print Screen
Vložení momentálního obsahu obrazovky do schránky
Scroll Lock
Řídí „rolování“ obrazovky nahoru a dolů
Pause/Break
Zastavení provádění programu
Insert
Přepíná mezi režimem vkládání a přepis
Home
Posouvá kurzor na začátek řádku
Page Up
Posunutí textu o jednu obrazovku nahoru
Delete
Maže znak na pozici kurzoru
End
Posouvá kurzor na konec řádku
Page Down
Posunutí textu o jednu obrazovku dolů
Enter
Potvrzení příkazu
Backspace
Mazání znaku zpětným posunem kurzoru
Kurzorové šipky Posun kurzoru po obrazovce
Shift
Přepínání velkých a malých písmen
Ctrl
Přepínání funkcí kláves při řízení programu
Alt
Přepínání funkcí kláves při řízení programu
Caps Lock
Přepíná trvale na velká písmena
Tabulátor
Přeskakování kurzoru do předem nadefinovaných pozic
Windows
V MS Windows: Otevření nabídky Start
Application
V MS Windows: Otevření místní nabídky
(Tab. č. 1)
1.2
Počítačová myš
[2]
(Obr. č. 2)
Počítačová myš je malé polohovací zařízení, které převádí informace o
svém pohybu po povrchu plochy (např. desce stolu) do počítače, což se obvykle projevuje
na monitoru jako pohyb kurzoru. Myš byla vynalezena Douglasem Engelbartem ve
Stanfordském výzkumném institutu v roce 1963.
3
1.2.1 Typy počítačových myši
Kuličková, optická, laserová myš.
Kuličková myš
Z počátku se vyráběly i čistě mechanické myši využívající kuličku, která otáčela
kruhem s kontakty. Mechanické snímání pohybu bylo nahrazeno bezkontaktním řešením
založeným na níže popsaném optickém snímání, které je mnohem přesnější a spolehlivější.
Pohyb kuličky snímají dvě navzájem kolmé hřídele, které se kuličky dotýkají. Kulička
obě hřídele při svém pohybu roztáčí a přenáší pohyb na otočnou clonku ve tvaru kruhu s
okénky. Na obou hřídelkách je po jedné clonce. Světlo senzoru prosvěcuje clonku a
přerušovaný paprsek je snímán optoelektronickým čidlem, které jej mění na elektrické
impulzy (Obr. č. 3). Směr otáčení je rozpoznán pomocí Grayova kódu: Myš totiž obsahuje na
každé clonce dva snímače, přičemž ty jsou umístěny tak, aby jejich pulzy byly úhlově
posunuty. V jeden okamžik může být osvětlen jeden, oba, nebo i žádný snímač.
(Obr. č. 3)
Mechanismus optomechanické kuličkové myši:
1. Posuv myši způsobí rotaci kuličky
2. Přenos rotace kuličky na osy X a Y
3. Zdroj infračerveného světla (LED)
4. Světlo prochází otvory v otáčející se cloně
5. Senzory přijímají pulzy světla za clonou
4
Optická myš
Moderní optické myši periodicky snímají obraz podkladu osvětlený pomocí LED
diody (Obr. č. 4), odražené světlo je snímáno fotodiodami, CCD, nebo CMOS snímačem s
maticí o velikosti několik desítek bodů. Při každém sejmutí podkladu se vyhodnocuje posuv
obrazu vůči předchozímu snímku. Využívají k tomu speciální čipy pro zpracování obrazu v
reálném čase a převodu pohybu do osy X a Y.
Optická myš pracuje spolehlivě na strukturovaném povrchu, kde je možné snadno
rozpoznat pohyb podkladu. Z tohoto důvodu je nevhodným podkladem sklo, zrcadlo nebo
jiný povrch, který způsobuje vznik falešných odrazů. Kvalitnější myši zpracovávají za
sekundu více snímků, aby byl pohyb myši přesnější a správně reagoval i na rychlé pohyby.
(Obr. č. 4)
Laserová myš [3]
V roce 2004 začala používat firma Logitech jako první na světě ke snímání pohybu
místo senzoru optického laserový senzor (Obr. č. 5). Myš nesla jméno Logitech MX1000,
byla bezdrátová, napájená dobíjecím Li-ion akumulátorem a její cena na českém trhu byla
2 500 Kč. První laserová myš Logitech měla asi dvacetinásobně vyšší rozlišení než myši
optické.
Rozdíl mezi optickou myší, využívající odrazu od osvětleného povrchu LED diodou,
je v přesnosti a intenzitě infračerveného laseru a ve vyšším rozlišení senzoru. Laserové myši
mají také výkonnější mikroprocesor. Pouhým pohledem je pak laser na rozdíl od optiky
neviditelný. Paprsek vyzařuje přes lesklý prstenec, který zaznamenává odraz laseru. Kromě
přesnosti spočívá přednost laserové myši v možnosti snímat povrch na lesklých a jiných
nevhodných površích pro myši optické. Výjimkou je pouze čiré sklo a zrcadlo, i když i na
těchto materiálech umí některé nejmodernější laserové myši pracovat.
Špičkové laserové myši využívají snímač o rozlišení 2 500 DPI. Citlivost lze u
některých typů přímo na myši přepínat v rozmezí 600 až 2 500 DPI.
5
(Obr. č. 5)
1.3 Scanner [4]
Scanner - doslovný překlad „snímač“. Je vstupní zařízení umožňující převedení
fyzické 2D nebo 3D předlohy do digitální podoby.
1.3.1 Parametry scannerů
Barevná hloubka - Udává množství odstínů barev, které je schopen skener nasnímat. Dříve
obvyklou barevnou hloubkou je 24bitů (8 bitů na každý barevný kanál), což znamená
možnost záznamu v 16 777 216 odstínů. U současných přístrojů dosahuje barevná hloubka
nejčastěji 48 bitů (16 bitů na kanál) (281 474 976 710 655 odstínů).
Rozlišení obrazu - Udává se obvykle v DPI (počet bodů na palec, které dokáže scanner
nasnímat) a znamená jemnost snímacího rastru a potažmo s tím spojenou datovou velikost
výsledného obrazu. S větším rozlišením se tato velikost zvyšuje..
Maximální velikost snímané předlohy - Čtečky a filmové scannery jsou jednotné – snímají
standardní čárové kódy, resp. standardní filmové pásy. Ruční scannery zvládají (potenciálně)
nekonečný pruh o šířce do cca 210 mm, stolní modely bývají do formátu A3.
Denzita - je dekadickým logaritmem opacity D = logO, kde D je denzita a O opacita. V
případě scannerů, které snímají odrazem světla od předlohy je opacita poměrem intenzity
dopadajícího světla ku intenzitě odraženého světla.
6
1.3.2 Dělení scannerů podle konstrukce
Čtečky čárových kódů
Dělí se na 1D a 2D podle typu čárového kódu. Využívají paprsku laseru nebo laserové
diody. Mohou být ruční (tzv. „pistole“), nebo zabudované (např. v pokladnách).
Ruční (hand-held)
Tímto scannerem je nutno ručně přejíždět po snímané předloze. Nevýhodou je malá kvalita
nasnímaného obrazu způsobená jak nízkým rozlišením snímače, tak nutností přesného
ovládání ze strany uživatele. Používá se tam, kde je třeba rychle snímat malé plochy, případně
při nemožnosti umístění předlohy do stolního scanneru. Dnes téměř vymizel vzhledem
k masivnímu rozšíření stolního typu.
Stolní (flatbed)
Předloha se pokládá na sklo, pod nímž projíždí strojově ovládané snímací rameno,
princip je tedy podobný jako u kopírovacího stroje. Dnes jsou už velmi levné (od cca
1000 Kč) a proto se staly naprosto běžnou součástí všech domácností. Nevýhodou je zejména
možnost snímání jen relativně tenkých předloh. Velkoformátové scannery jsou schopné
snímat předlohu po sloupcích. Dražší modely často snímají pomocí přídavných nástavců také
diapozitivy a negativy.
Bubnové (drum)
Předloha je nalepena na rotujícím válci a je snímána paprskem. Jejich nevýhodou je
vysoká cena, a proto jsou využívány zejména pro snímání velmi velkých předloh, případně
tam, kde je potřeba velice vysoká kvalita výsledku (např. z předlohy – diapozitivu je potřeba
vytisknout plakát rozměru A2). Tato technologie je zároveň nejstarší.
Filmové
Slouží pro snímání jednotlivých políček filmu. Vzhledem ke svému specifickému
účelu jsou vesměs používány pouze profesionálně.
3D
Nová technologie umožňující pomocí laserových paprsků nasnímat i trojrozměrný
objekt. Velice nákladná technologie pouze pro profesionální využití.
7
1.4 Mikrofon [5]
Mikrofon je zařízení pro přeměnu akustického (zvukového) signálu na signál
elektrický. První mikrofon vynalezl tvůrce gramofonu Emile Berliner 4. března 1877.
1.4.1 Vlastnosti mikrofonů
Frekvenční charakteristika
Fyzikálním ideálem by byl mikrofon, který by akustický podnět přeměnil vždy na
odpovídající elektrický signál bez ohledu na jeho frekvenci. Dosažení vyrovnané
charakteristiky alespoň ve slyšitelné oblasti vyžaduje nákladná opatření, např. velmi malé
rozměry mikrofonu. Z nedostatku se však časem stala ctnost a frekvenční nevyrovnanosti
jednotlivých výrobků začaly být využívány tak, aby pomohly vyzdvihnout či potlačit některé
charakteristické zvukové odstíny snímaných objektů. Např. všechny mikrofony kromě
kulových pracují jako převodníky gradientu tlaku, s přibližováním ke zdroji signálu zesilují
hluboké kmitočty. Toho využívají někteří zpěváci k dosažení teplé barvy hlasu v některých
pasážích zpěvu přibližováním a oddalováním mikrofonu.
Pro speciálnější účely se vyrábějí mikrofony s potlačenou částí kmitočtové
charakteristiky (např. pro reportážní snímání řeči nebo pro komunikační zařízení v hlučném
prostředí), v některých případech jsou vybaveny i přepínatelnými korekcemi přímo ve
vlastním tělese mikrofonu, nebo mají zdůrazněnu určitou část spektra, a jsou určeny třeba ke
snímání určitých hudebních nástrojů.
Směrové charakteristiky
V závislosti na velikosti a konstrukci pouzdra mikrofonu může tento přijímat zvuk z
různých směrů v různé intenzitě. Konstruktéři mikrofony záměrně navrhují s různými
charakteristikami v závislosti na předpokládaném použití. Směrová charakteristika je
frekvenčně závislá – projevuje se zpravidla u vysokých tónů, zatímco hluboké zůstávají
nepoznamenány.
•
Všesměrová neboli omnidirekcionální neboli kulová charakteristika je taková, při které
mikrofon přijímá zvuk stejně kvalitně ze všech stran. Je dosahována nejjednodušeji a je
typická pro levné elektretové mikrofony, velké jen několik milimetrů.
•
Kardioidní neboli ledvinová charakteristika potlačuje příjem zvuku „zezadu“ mikrofonu.
Diagram připomíná Němcům a Čechům tvar ledviny (německé označení je Niere),
Anglosasům srdce. Jde o typickou charakteristiku dynamických mikrofonů pro zpěváky,
neboť potlačuje zpětnou vazbu.
•
Hyperkardioidní (nikoliv hyperledvinová) charakteristika je více směrová než
chrakteristika kardioidní.
•
Osmičková neboli bidirekcionální charakteristika je taková, při které mikrofon přijímá
zvuk pouze zepředu a zezadu, nikoliv však ze stran. Používá se především při některých
metodách snímání stereofonního zvuku.
8
•
Úzce směrová charakteristika má výrazně oslaben příjem zvuku zezadu, čehož bývá z
fyzikálních důvodů dosaženo za cenu délky mikrofonu až 1 metr. Používá se pro speciální
aplikace (příjem pomocného zvuku při filmování). Úzce směrová charakteristika
mikrofonu je dosahována za cenu zřetelného zhoršení frekvenční charakteristiky, nebo jen
v části akustického spektra.
(Obr. č. 6)
1.4.2 Typy mikrofonů
Kondenzátorový mikrofon
Kondenzátorový mikrofon pracuje tak, že akustické kmity rozechvívají membránu,
která je jednou z elektrod kondenzátoru, připojeného do elektrického obvodu. V rytmu změny
polohy membrány se mění kapacita kondenzátoru. Tato změna se převádí na elektrický signál.
Kondenzátorové mikrofony vyžadují napájení. Při vhodné konstrukci mikrofonní
vložky je možné polarizačním napětím měnit směrové charakteristiky mikrofonu, což
umožňují některé studiové mikrofony.
Kondenzátorové mikrofony jsou pokládány za nejkvalitnější a používají se často pro
profesionální záznam. Také se vyrábějí pro měřící účely.
Elektretový mikrofon
Elektretový mikrofon je typem kondenzátorového mikrofonu, u něhož je elektrické
pole, nezbytné pro funkci, vytvářeno elektretem, tedy nevodivou hmotou, která je
permanentně elektricky nabitá. V rytmu pohybu membrány se opět mění kapacita
kondenzátoru a tím i napětí mezi deskami. Změny napětí musejí být zpracovávány
předzesilovačem s vysokou vstupní impedancí, který je proto součástí mikrofonu. Elektretové
mikrofony vyžadují napájení pro vestavěný předzesilovač. Vyrábějí se jak pro nejnáročnější
profesionální účely (např. měření), tak pro nenáročné použití, v telefonech, diktafonech,
počítačích apod. Poměrně jednoduchá konstrukce umožňuje snadno miniaturizovat rozměry.
Dynamický mikrofon
Dynamický mikrofon: membrána pohybuje cívkou v magnetickém poli, vytvořeném
permanentním magnetem, čímž je vytvářen elektrický proud (viz Zákon elektromagnetické
indukce). Dynamické mikrofony jsou méně citlivé než kondenzátorové mikrofony, lépe proto
zpracují například hlasitý zpěv při živých vystoupeních, ozvučení veřejných shromáždění
apod. Bývají poměrně odolné proti mechanickému poškození. Nevyžadují napájení.
9
Páskový mikrofon
Zvláštním případem dynamického mikrofonu je mikrofon páskový. Membránou je
kovový pásek, nejčastěji proužek tenké hliníkové fólie, umístěný v magnetickém poli.
Konstrukce je velmi jednoduchá. Vzhledem k jeho mechanické konstrukci je náchylný k
mechanickému poškození a je proto používán výhradně ve studiových podmínkách.
(Obr. č. 7)
Uhlíkový mikrofon
Uhlíkový mikrofon byl prvním prakticky použitelným mikrofonem, hojně se využíval
do 30. a 40. let 20. století, v telefonech až do 80. let 20. století. Membrána stlačuje uhlíková
zrnka, čímž mění jejich odpor.
Mikrofon umožňuje přímo modulovat
procházející signál, čehož se využívalo
na počátku 20. století, kdy ještě nebyly
k dispozici zesilovací prvky. V
začátcích
rozhlasového
vysílání
uhlíkovými mikrofony přímo procházel
signál vysílače s vysokým výkonem,
mikrofony proto vyžadovaly chlazení.
Uhlíkové mikrofony jsou velmi
nekvalitní, při nežádoucím pohybu
vydávají intenzivní chrastivé zvuky, a
proto byly umísťovány do těžkých
pouzder upevněných do soustavy
pružin.
(Obr. č. 8)
10
Piezoelektrický mikrofon
Piezoelektrický mikrofon se používal převážně v 50. letech 20. století. Pracuje na
principu piezoelektrického jevu: stlačováním či ohybem některých materiálů (solí některých
minerálů) vzniká elektrické napětí. Tyto mikrofony však nikdy nebyly příliš kvalitní.
Používaly se převážně v systémech veřejného ozvučení a i tam se od jejich užívání záhy
upustilo s nástupem dynamického mikrofonu.
1.5 Webová kamera [6]
Webová kamera (běžně nazývána webkamera) patří do počítačových vstupních
zařízení, podobných fotoaparátu, kameře či skeneru. Pořizuje snímky, které většinou posílá po
internetu. Díky tomu je aktuální záběr dostupný uživateli na počítači s připojením k internetu
kdekoliv na světě.
S nízkou cenou nastal jejich rozmach a mnoho dnešních domácích uživatelů i firem
proto webkamery používá jak pro obrazovou komunikaci, tak pro ochranu majetku či osob.
Mnoho měst, obcí, kulturních a sportovních areálů, ale i jednotlivců zpřístupnilo své
webkamery široké veřejnosti a tím podpořilo především turistický ruch.
Webové kamery se nejčastěji skládají z objektivu, obrazového snímače a podpůrné
elektroniky. K dispozici je nepřeberné množství různých objektivů, ale u klasických
webových kamer se nejčastěji používal plastový objektiv s možností ručního nastavení
ostření. V dnešní době jsou již k dispozici webové kamery s automatickým ostřením a
dostatečnou hloubkou ostrosti, což zaručuje optimální kvalitu videa pořízeného webkamerou.
Výrobci vybavují webkamery obrazovými senzory CMOS nebo CCD, které se výhradně
používaly u levných fotoaparátu. Většina běžných webových kamer je schopná poskytnout
video s VGA rozlišením (640×480) o rychlosti 30 snímku za sekundu. Mnoho nových
zařízení však může poskytnout i video ve vysokém rozlišení a některé nabízejí i vysoký počet
snímků jako například.
(Obr. č. 9)
11
Obrázky:
Dostupný pod licencí GNU Free Documentation License na WWW:
Obr. č. 1
http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Qwerty.svg, 9. 2. 2012
Obr. č. 2
http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:3-Tastenmaus_Microsoft.jpg, 9. 2. 2012
Obr. č. 3
http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Mouse-mechanism-cutaway.png, 9. 2. 2012
Obr. č. 4
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Logitech_Optisch_Unterseite_Zoom.jpg, 9. 2. 2012
Obr. č. 5
http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Lasersnezor.jpg, 9. 2. 2012
Obr. č. 6
http://cs.wikipedia.org/wiki/Mikrofon, 9. 2. 2012
Obr. č. 7
http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:P%C3%A1skov%C3%BD_mikrofon.svg, 9. 2. 2012
Obr. č. 8
http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Uhl%C3%ADkov%C3%BD_mikrofon.svg, 9. 2. 2012
Obr. č. 9
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Logitech_Quickcam_Pro_4000.jpg, 9. 2. 2012
Ostatní výše neodkazované obrázky / fotografie jsou z autorova archivu.
Citace
[1]
Počítačová klávesnice [online]. 17. 1. 2012 v 12:02 [cit. 2012-02-09]. Dostupný z WWW:
<http://cs.wikipedia.org/wiki/Po%C4%8D%C3%ADta%C4%8Dov%C3%A1_kl%C3%A1ves
nice>
[2]
Počítačová myš [online]. 19. 1. 2012 v 09:37 [cit. 2012-02-09]. Dostupný z WWW:
<http://cs.wikipedia.org/wiki/Po%C4%8D%C3%ADta%C4%8Dov%C3%A1_my%C5%A1>
[3]
Laserová myš [online]. 17. 1. 2010 v 22:56 [cit. 2012-02-09]. Dostupný z WWW:
<http://cs.wikipedia.org/wiki/Laserov%C3%A1_my%C5%A1>
[4]
Scanner [online]. 1. 2. 2012 v 10:16 [cit. 2012-02-09]. Dostupný z WWW:
<http://cs.wikipedia.org/wiki/Scanner>
[5]
Mikrofon [online]. 9. 1. 2012 v 16:44 [cit. 2012-02-09]. Dostupný z WWW:
<http://cs.wikipedia.org/wiki/Mikrofon>
[6]
Webová kamera [online]. 21. 1. 2012 v 16:43 [cit. 2012-02-09]. Dostupný z WWW:
< http://cs.wikipedia.org/wiki/Webov%C3%A1_kamera>
12