1 Информация. Понятие информации. Концепции информации

• Название: 1 Информация. Понятие информации. Концепции информации
• Анкор: otvety.doc
• Дата: 16.07.2018
• Размер: 0.93 Mb.
• Имя файла: otvety.doc
• Тип: Документы; #21549
• страница: 14 из 27

33 Мышь, принцип действия

Мышь — устройство управления манипуляторного типа. Представляет собой плос­кую коробочку с двумя-тремя кнопками. Перемещение мыши по плоской поверх­ности синхронизировано с перемещением графического объекта (указателя мыши) на экране монитора.

Принцип действия. Мышь не является стандартным органом управления, и персональный компьютер не имеет для нее выделенного порта. Для мыши нет и постоянного выделенного прерывания, а базовые средства ввода и вывода (BIOS) компьютера, размещенные в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), не содержат программных средств для обра­ботки прерываний мыши.

В связи с этим в первый момент после включения компьютера мышь не работает. Она нуждается в поддержке специальной системной программы — драйвера мыши. Драйвер устанавливается либо при первом подключении мыши, либо при уста­новке операционной системы компьютера. Хотя мышь и не имеет выделенного порта на материнской плате, для работы с ней используют один из стандартных портов, средства для работы с которыми имеются в составе BIOS. Драйвер мыши предназначен для интерпретации сигналов, поступающих через порт. Кроме того, он обеспечивает механизм передачи информации о положении и состоянии мыши операционной системе и работающим программам.

Компьютером управляют перемещением мыши по плоскости и кратковременными нажатиями правой и левой кнопок. (Эти нажатия называются щелчками.) В отличие от клавиатуры мышь не может напрямую использоваться для ввода знаковой инфор­мации — ее принцип управления является событийным. Перемещения мыши и щелчки ее кнопок являются событиями с точки зрения ее программы-драйвера. Анализируя эти события, драйвер устанавливает, когда произошло событие и в каком месте экрана в этот момент находился указатель. Эти данные передаются в прикладную программу, с которой работает пользователь в данный момент. По ним программа может определить команду, которую имел в виду пользователь, и приступить к ее исполнению.

Комбинация монитора и мыши обеспечивает наиболее современный тип интер­фейса пользователя, который называется графическим. Пользователь наблюдает на экране графические объекты и элементы управления. С помощью мыши он изменяет свойства объектов и приводит в действие элементы управления компьютерной систе­мой, а с помощью монитора получает от нее отклик в графическом виде.

К числу регулируемых параметров мыши относятся: чувствительность (выражает величину перемещения указателя на экране при заданном линейном перемещении мыши), функции левой и правой кнопок, а также чувствительность к двойному нажатию (максимальный интервал времени, при котором два щелчка кнопкой мыши расцениваются как один двойной щелчок). Программные средства, предназначен­ные для этих регулировок, обычно входят в системный комплект программного обеспечения.

34 Сканеры, основные характеристики, классификация

Сканер – устройство, которое, анализируя какой-либо объект (обычно изображение, текст), создаёт цифровую копию изображения объекта. Процесс получения этой копии называется сканированием. Каждая страница кодируется в матрицу цветных точек, называемую Bitmap (битовый образ, растровый и пр.). С помощью этой информации документ легко воссоздать в памяти компьютера. Процесс сканирования прост: свет проецируется на документ, и все, что отразится, собирается и посылается на множество приборов с зарядной связью (ПЗС). Эти маленькие компоненты переводят свет в электрические заряды, которые затем используются для создания электронного изображения оригинала.

Основные характеристики сканеров.

• Формат сканируемой поверхности: А4 (стандартный печатный лист), A3, слайд-сканеры под формат пленки 13×18 и 18×24 и.т.д.

• Скорость работы. Измеряется в страницах в минуту, при этом имеются в виду страницы определенного формата и определенное разрешение сканера, из числа возможных.

• Глубина цвета. Определяется качеством матрицы CCD 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 бит. Несмотря на то, что графические адаптеры пока не могут работать с глубиной цвета больше 24 бит, такая избыточность позволяет сохранить больше оттенков при преобразованиях картинки в графических редакторах.

• Разрешающая способность, или разрешение, - один из наиболее важных параметров, характеризующих возможности сканера. Самая распространенная единица измерения разрешающей способности сканеров - количество пикселов на один дюйм (pixels per inch, ppi). Не следует отождествлять ppi c более известной единицей dpi (dots per inch - количество точек на дюйм), которая используется для измерения разрешающей способности растровых печатающих устройств и имеет несколько иной смысл.

Различают оптическое и интерполированное разрешение. Величину оптического разрешения можно вычислить, разделив количество светочувствительных элементов в сканирующей линейке на ширину планшета. Несложно сосчитать, что количество светочувствительных элементов у рассматриваемых нами сканеров, имеющих оптическое разрешение 1200 ppi и формат планшета Legal (то есть ширину 8,5 дюйма, или 216 мм), должно составлять не менее 11 тыс.

Говоря о сканере как об абстрактном цифровом устройстве, нужно понимать, что оптическое разрешение - это частота дискретизации, только в данном случае отсчет идет не по времени, а по расстоянию.

Точность сканирования зависит от количества ПЗС: 300 на дюйм - обычно, но более дорогие сканеры имеют 400 и 600 на дюйм.

Интерполированное разрешение- это повышение количества пикселов в отсканированном изображении за счет программной обработки. Величина интерполированного разрешения может во много раз превышать величину оптического разрешения, однако следует помнить, что количество информации, полученной с оригинала, будет таким же, как и при сканировании с оптическим разрешением. Другими словами, повысить детальность изображения при сканировании с разрешением, превышающим оптическое, не удастся.

• Разрядность, или глубина цвета, определяет максимальное число значений, которые может принимать цвет пиксела. Иначе говоря, чем выше разрядность при сканировании, тем большее количество оттенков может содержать полученное изображение. Например, при сканировании черно-белого изображения с разрядностью 8 бит мы можем получить 256 градаций серого (2⁸ = 256), а используя 10 бит - уже 1024 градации (2¹⁰ = 1024). Для цветных изображений возможны два варианта указываемой разрядности - количество бит на каждый из базовых цветов либо общее количество бит. В настоящее время стандартом для хранения и передачи полноцветных изображений (например, фотографий) является 24-битный цвет. Поскольку при сканировании цветных оригиналов изображение формируется по аддитивному принципу из трех базовых цветов, то на каждый из них приходится по 8 бит, а количество возможных оттенков составляет немногим более16,7 млн. (2²⁴ = 16 777 216). Многие сканеры используют большую разрядность - 12, 14 или 16 бит на цвет (полная разрядность составляет соответственно 36, 42 или 48 бит), однако для записи и дальнейшей обработки изображений эта функция должна поддерживаться применяемым программным обеспечением; в противном случае полученное изображение будет записано в файл с 24-битной разрядностью.

Следует отметить, что более высокая разрядность далеко не всегда означает более высокое качество изображения. Указывая 36- или 48-битную глубину цвета в документации или рекламных материалах, производители зачастую умалчивают о том, что часть битов используется для хранения служебной информации.

• Динамический диапазон (максимальная оптическая плотность). Как известно, более темные участки изображения поглощают большее количество падающего на них света, чем светлые. Величина оптической плотности показывает, насколько темным является данный участок изображения и, следовательно, какое количество света поглощается, а какое отражается (или проходит насквозь в случае прозрачного оригинала). Обычно плотность измеряется для некоего стандартного источника света, имеющего заранее определенный спектр. Значение плотности вычисляется по формуле: D = log(1/R),где D - величина плотности, R - коэффициент отражения (то есть доля отражаемого или проходящего света). Например, для участка оригинала, отражающего (пропускающего) 15% падающего на него света, величина плотности составит log(1/0,15) = 0,8239.Чем выше максимальная воспринимаемая плотность, тем больше динамический диапазон данного устройства. Теоретически динамический диапазон ограничен используемой разрядностью. Так, восьмибитное монохромное изображение может иметь до 256 градаций, то есть минимальный воспроизводимый оттенок составит 1/256 (0,39%), следовательно, динамический диапазон будет равен log(256) = 2,4. Для 10-битного изображения он будет уже немного больше 3, а для 12-битного - 3,61.

Фактически это означает, что сканер с большим динамическим диапазоном позволяет лучше воспроизводить темные участки изображений или просто темные изображения (например, передержанные фотоснимки). Следует оговориться, что в реальных условиях динамический диапазон оказывается меньше вышеуказанных значений из-за влияния шумов и перекрестных помех.

В большинстве случаев плотность непрозрачных оригиналов, сканируемых на отражение, не превышает значения 2,0 (что соответствует участку с однопроцентным отражением), а типичное значение для высококачественных печатных оригиналов составляет 1,6. Слайды и негативы могут иметь участки с плотностью выше 2,0.

• Источник света, используемый в конструкции того или иного сканера, в немалой степени влияет на качество получаемого изображения. В настоящее время используются четыре типа источников света:

Ксеноновые газоразрядные лампы. Их отличают чрезвычайно малое время включения, высокая стабильность излучения, небольшие размеры и долгий срок службы. Но они не очень эффективны с точки зрения соотношения количества потребляемой энергии и интенсивности светового потока, имеют неидеальный спектр (что может вызвать нарушение точности цветопередачи) и требуют высокого напряжения (порядка 2 кВ).

Люминесцентные лампы с горячим катодом. Эти лампы обладают наибольшей эффективностью, очень ровным спектром (которым к тому же можно управлять в определенных пределах) и малым временем разогрева (порядка 3-5 с). К отрицательным сторонам можно отнести не очень стабильные характеристики, довольно значительные габариты, относительно небольшой срок службы (порядка 1000 часов) и необходимость держать лампу постоянно включенной в процессе работы сканера. 

Люминесцентные лампы с холодным катодом. Такие лампы имеют очень большой срок службы (от 5 до 10 тыс. часов), низкую рабочую температуру, ровный спектр (следует отметить, что конструкция некоторых моделей этих ламп оптимизирована для повышения интенсивности светового потока, что негативно отражается на спектральных характеристиках). За перечисленные достоинства приходится расплачиваться довольно большим временем прогрева (от 30 с до нескольких минут) и более высоким, чем у ламп с горячим катодом, энергопотреблением.

Светодиоды (LED). Они применяются, как правило, в CIS-сканерах. Цветодиоды обладают очень малыми габаритами, небольшим энергопотреблением и не требуют времени для прогрева. Во многих случаях используются трехцветные светодиоды, с большой частотой меняющие цвет излучаемого света. Однако светодиоды имеют довольно низкую (по сравнению с лампами) интенсивность светового потока, что снижает скорость сканирования и увеличивает уровень шума на изображении. Весьма неравномерный и ограниченный спектр излучения неизбежно влечет за собой ухудшение

Классификация сканеров.

Несмотря на обилие различных моделей сканеров в первом приближении их классификацию можно провести всего по нескольким признакам. Например, по способу перемещения считывающей головки и изображения относительно друг друга. В настоящее время все известные модели можно разбить на два типа: ручной и настольный. Существуют и комбинированные устройства, которые сочетают в себе возможности и тех и других.

Ручные сканеры . В основу работы ручных сканеров положен процесс регистрации отраженных лучей светодиодов от поверхности сканируемого документа. Для того чтобы ввести в компьютер какой-либо документ при помощи этого устройства, надо без резких движений провести сканирующей головкой по соответствующему изображению. Таким образом, проблема перемещения считывающей головки относительно бумаги целиком ложится на пользователя. Равномерность перемещения сканера существенно сказывается на качестве вводимого в компьютер изображения. В ряде моделей для подтверждения нормального ввода имеется специальный индикатор. Ширина вводимого изображения для ручных сканеров не превышает обычно 4 дюймов (10 см). В некоторых моделях ручных сканеров для повышения разрешающей способности уменьшают ширину вводимого изображения. Современные ручные сканеры могут обеспечивать автоматическую "склейку" вводимого изображения, то есть формируют целое изображение из отдельно вводимых его частей. Благодаря этому, при помощи ручного сканера невозможно ввести изображения даже формата А4 за один проход. 

К основным достоинствам такого типа сканеров относятся: 

• 
  Низкая стоимость. Поскольку в ручных сканерах в качестве позиционирующего модуля выступает пользователь, отпадает необходимость в этом дорогом элементе;
  
• 
  Портативность. С появлением ручных сканеров, подключаемых к параллельному порту, их можно использовать как с настольными, так и с портативными компьютерами; 
  
• 
  Сканирование книг без их повреждения. С помощью ручного сканера можно отсканировать книгу, не сгибая и не разрывая ее. Это особенно важно при сканировании старинных книг или древних манускриптов.
  

Первые модели ручных сканеров подключались к компьютеру с помощью интерфейсной карты, которой необходимо было выделять отдельное прерывание, канал прямого доступа к памяти и адрес ввода-вывода. В настоящее время практически все устройства этого класса подключаются к параллельному порту, освобождая таким образом необходимые ресурсы.

Одной из разновидностей ручных сканеров является устройство сканирования штрих-кодов.

Настольные сканеры. Настольные сканеры называют и страничными, и. планшетными, и даже авто сканерами. Такие сканеры позволяют вводить изображения размерами 8,5 на 11 или 8,5 на 14 дюймов. Существуют три разновидности настольных сканеров: планшетные (flatbed), рулонные (shett-fed) и проекционные(overhead).

Основным отличием планшетных сканеров является то, что документ кладется на стеклянный верхний планшет, и сканирующая головка движется вдоль планшета. Равномерное сканирование дает чистое изображение. Понятно, что рассмотренная конструкция изделия позволяет сканировать не только отдельные листы, но и страницы журнала или книги. Оптическое разрешение настольных сканеров регулируется в диапазоне 100-800 dpi. Скорости сканирования достигают 64 страниц в минуту. На планшетных настольных сканерах можно сканировать неразброшюрованные документы, книжные страницы, документы нестандартного размера или полиграфического исполнения. Универсальный характер устройств подчеркивается в последнее время выпуском моделей, позволяющих наряду со скоростным вводом документов полноценно (до 16.7 млн. цветов) сканировать в цвете.

Рулонные сканеры (полистовые или документовые) представляют собой монохромные устройства, предназначенные главным образом для ввода документов в машину, их факсимильной передачи и оптического распознавания символов OCR (Optical Character Recognition). В них нет сложных механизмов движения каретки, все основные составляющие сканера жестко зафиксированы. Работа рулонных сканеров происходит следующим образом: управляемый моторчиком механизм тянет бумагу над головкой, вместо того чтобы передвигать головку по бумаге, при этом и осуществляется их сканирование. Таким образом, в данном случае сканирующая головка остается на месте, уже относительно нее перемещается бумага. Понятно, что в этом случае сканирование страниц книг и журналов просто невозможно. Для удобства работы рулонные сканеры обычно оснащаются устройствами для автоматической подачи страниц.

Третья разновидность настольных сканеров — проекционные сканеры, которые напоминают своеобразный проекционный аппарат (или фотоувеличитель). Вводимый документ кладется на поверхность сканирования изображением вверх, блок сканирования находится при этом также сверху. Перемещается только сканирующее устройство. Основной особенностью данных сканеров является возможность сканирования проекций трехмерных изображений. Упоминаемый выше комбинированный сканер обеспечивает работу в двух режимах: протягивания листов (сканирование оригиналов форматом от визитной карточки до21,6 см) и самодвижущегося сканера. Для реализации последнего режима сканера необходимо снять нижнюю крышку. При этом валики, которые обычно протягивают бумагу, служат для передвижения сканера по сканируемой поверхности. Хотя понятно, что ширина вводимого сканером изображения в обоих режимах не изменяется (чуть больше формата А4), однако в самодвижущемся режиме можно сканировать изображение с листа бумаги, превышающего этот формат, или вводить информацию со страниц книги.

Разновидностью проекционных сканеров являются слайдсканеры, предназначенные для сканирования фотопленок.

Слайд-сканеры и сканеры со слайд-модулем. В продаже можно встретить устройства, предназначенные для перевода прозрачных оригиналов (слайдов, фотопленок) в цифровой вид. Такие сканеры бывают двух видов: обычные, оборудованные слайд-модулем для сканирования таких материалов, и предназначенные исключительно для их обработки. Зачем изобретать для этих целей отдельное устройство?

Дело в том, что при сканировании слайдов элемент подсветки и светочувствительные датчики устанавливаются с разных его сторон. На чувствительную матрицу передается не отраженный, а пропущенный через оригинал свет. Таким образом, стандартный метод сканирования не подходит, и приходится использовать дополнительное устройство – слайд-модуль. Его назначение – сканирование слайдов.

Как правило, в комплект поставки сканеров, предназначенных для работы с фотогра-фиями, входит набор специальных рамок для фиксации слайдов. В слайд-сканерах свето- чувствительный элемент неподвижен, перемещается сам слайд, установленный в специальном держателе. Иногда в слайд-сканерах используется большая прямоугольная светочувствительная матрица, позволяющая ускорить процесс.

Достоинства такого сканера – высокое качество и удобство сканирования прозрачных материалов. А недостаток – ограниченная область применения, из-за чего их пользователями являются лишь люди, работающие с пленками.

В высококачественной полиграфии используются барабанные сканеры, в которых в качестве светочувствительного элемента используется фотоэлектронный умножитель (ФЭУ).

Барабанные сканеры. Барабанные сканеры – это дорогие, сложные и большие устройства, которые вы вряд ли увидите на столе обычных пользователей. В этих сканерах для регистрации яркости свечения точек используются фотоэлектронные умножители (ФЭУ). Оригинальное изображение закрепляется на барабане (стеклянном цилиндре), вращающемся с постоянной скоростью. Сканирующий элемент считывает изображение пошагово, перемещаясь вдоль оси барабана

Основные принципы барабанного сканирования несложны. Ориги­нал монтируется на поверхности прозрачного цилиндра из оргстекла, барабана, укреплен­ного на массивном основании, которое обеспечивает ему превосходную устойчивость. Ба­рабан вращается с высокой скоростью (обыч­но 300—1350 оборотов в минуту), а в несколь­ких миллиметрах от его поверхности на­ходится модуль сканирующего датчика.

Достоинства барабанных сканеров перечислены ниже.

• Возможность сканирования как прозрачных, так и непрозрачных оригиналов.

• Высокое качество получаемого изображения.

• Возможность регулирования фокусного расстояния, что позволяет получать изображения с разной детализацией.

Недостатки.

• Невозможность сканирования негибких оригиналов (книг, журналов и др.).

• Высокая стоимость.

• Сложность правильной установки оригинала и настройки устройства.

Встречаются сканеры, сочетающие в себе дешевизну обычных светочувствительных матриц и преимущества закрепления изображения на цилиндрическом барабане.

Барабанные сканеры используются, в основном, в типографиях, где требуется получить высококачественные изображения для последующей печати плакатов больших форматов или изображений с высокой детализацией. В домашних условиях такие сканеры не используются, и информация о них приведена для ознакомления.