Beviteli perifériák

Beviteli perifériák

A számítógéphez kapcsolt eszközöket perifériáknak nevezzük. Ezek többsége maga is speciális célú számítógépnek tekinthető, saját célprocesszorral, és kisebb-nagyobb saját tárolóval rendelkezik. A perifériák mindegyikéhez tartozik egy elektronikus vezérlő, ami a külső busszal tart kapcsolatot, illetve valamilyen funkcionális készülék, amit meghajtónak (drájv) neveznek. Ezeket csoportosíthatjuk az adatáramlást jellemző irány szerint. A beviteli perifériák jellemzően adatot juttatnak a számítógép számára, míg a kiviteli perifériák elsősorban az eredmények megjelenítéséért felelősek.

Bemeneti eszközök

1)      Az egyik legfontosabb beviteli periféria a billentyűzet (klaviatúra). Fontosabb jellemzői a billentyűk száma és billentyűzetkiosztás nyelve. Amennyiben a billentyűk elrendezése olyan, hogy az segíti a gépelést, ergonomikus billentyűzetről beszélünk. Általában PS/2 vagy USB buszra kapcsoljuk. Minden billentyű a lenyomásakor, illetve felengedésekor helyétől függő 8 bites kódot küld a megfelelő portra, amit az operációs rendszer valamilyen ASCII vagy UNICODE írásjelkóddá alakít.

Korábban a PC ill. az XT billentyűzete 83 gombot tartalmazott, napjainkra az AT mellett általánossá vált a 101,102 , 103 és a 104 gombos billentyűzet.

A billentyűzet részei:

a)      alphanumerikus billentyűk,

b)      vezérlő billentyűk,

(Enter, Return - (kocsi vissza): a beírt parancsainkkal akkor kezd el foglalkozni a számítógép, amikor ezt a billentyűt megnyomjuk.

Shift - átmeneti, csak a lenyomás ideje alatti betűváltó.

Ctrl - (Control billentyű): a gép számára kiadott vezérlőkódok segédbillentyűje.

Alt - a billentyűt lenyomva tartva a numerikus billentyűzeten egy 0-255 közötti számot írhatunk be, majd az Alt felengedésével ez a szám ASCII karakterként értelmeződik. Így olyan jeleket is be lehet írni, amelyek nincsenek a klaviatúrán. (pl. nemzeti karakterek, amelyek 128 és 255 között vannak) Az Alt más billentyűkkel együtt lenyomva, külömböző programokban eltérő módon viselkedő, jelentésmódosító (kiterjesztő) billentyűként is használható.

Tab - (tabulátor): segítségével a képernyőn egy soron belül nagyobb távolságokat ugorhatunk.

Backspace - (balra mutató nyil): A kurzortól balra lévő karakter törlése.

Caps Lock - a kisbetűs-nagybetűs üzemmód kiválasztására szolgál. Először megnyomva kisbetűk helyett nagybetűket használhatunk, másodszor használva a kisbetűket érhetjük el. )

Ins - segítségével a beszúrás (Insert) vagy felülírás (Overwrite) üzemmód között lehet választani.

Del - gépünk azt a karaktert törli a képernyöről, amelyiken a kurzor áll.

ESC - (Escape, menekülés, kilépés, elhagyás). Az ESC gomb lenyomásával a legtöbb program esetében ahogy elnevezése is mutatja valamilyen befejezést, menüből való kilépést kezdeményezhetünk vele.

PrintScrn - a képernyő tartalmát printerre küldi.

Scroll Lock - szintén kapcsolóként üzemelő billentyű, nincs általános funkciója.

Pause/Break - az általunk elindított művelet(ek) végrehajtásának szüneteltetését ill. megszakítását eredményezi.

c)      funkció billentyűk, (F1-F12: Jelentésük nagyon sokféle lehet, mindig az éppen használt program definiálja.)

d)      kurzormozgató billentyűkkel kombinált numerikus billentyűk, (Számok írására azonban csak akkor tudjuk használni őket, ha a Num Lock billentyűt egyszer megnyomjuk, amely szintén `kapcsoló`-ként működik)

e)      kurzormozgató billentyűk.

Home-End - jelentésük változó, általában a használt program definiálja, valamilyen egység (pl menü, sor, vagy lista) elejére ill. végére helyezi a kurzort.

PgUp-PgDn - ahol használható, ott lapozni lehet a képernyőn felfelé ill. lefelé.

Nyilak - a rajz szerinti irányba mozgatják a kurzort v. egy kijelölt objektumot, stb.

2)      Az egér (mause) a grafikus felhasználói felületek elterjedésével vált szinte nélkülözhetetlen beviteli eszközzé. Az egyik csoport a mechanikus egerek csoportja. Ezeknek az alján egy golyó található. Az egér mozgatására a golyó is elfordul, amit az egér belsejében elhelyezett érzékelők alakítanak elektromos jellé. A Ezek alján egy kis optikai érzékelő figyeli az elmozdulást.

A másik csoportot az optikai egerek alkotják. Ezek alján egy kis optikai érzékelő figyeli az elmozdulás irányát és sebességét.

A csatlakozó típusa alapján megkülönböztethető a soros, a PS/2-es és az USB-s egér.

Az egérrel azonos funkciót lát el a gördítő, hanyatt egér (track ball). Itt az egér aljáról a tetejére költözött a golyó. Nem a gördítőt kell az asztalon tologatni, hanem csak a golyót kell az ujjunkkal forgatni. Ez az eszköz kisebb helyigényű, mint az egér. Itt az optikai változatnál is van golyó, csak a golyó mozgását figyelik optikai érzékelők. Ezért a golyók valamilyen mintázattal rendelkeznek, nem egyszínűek.
Az egérnek és a gördítőnek is létezik vezetékes és vezeték nélküli változata. A vezeték nélküli eszközök korábban infravörös kapcsolattal rendelkeztek. Napjainkban inkább a rádiófrekvenciás kapcsolat az elterjedtebb. Ez utóbbinál nincs szükség közvetlen rálátásra, csak a hatótávolságon belül kell maradni. Ez jellemezően 3-5 méter.

3)      Az érintőpad (touchpad) a hordozható számítógépekben szokta helyettesíteni az egeret. Ez egy nyomás érzékeny felület, ahol az ujjunkat kell a kívánt irányba mozgatni. Az egérnél megszokott jobb és bal oldali gomb itt is megtalálható, de a bal gomb helyettesíthető a felületen történő koppintással.

4)      A fényceruza vagy fénytoll (light pen): A katódsugárcsöves monitorokon használható periféria. Lényege, hogy közvetlenül írhatunk, rajzolhatunk a képernyőre. Segítségével a képernyő egyes pontjait érintve lehet vezérelni a számítógép működését. Ez napjainkban már ritkábban használt eszköz.

5)      A digitalizáló táblák, tabletek : méretük A0 papírmérettől egészen kicsi méretig terjedhet. A kisebb táblákat nevezik tableteknek. Működési elvüket tekintve lehetnek mágnesesek vagy nyomásérzékenyek. A mágneses táblák felületét vékony, sűrű elektromos hálóval szövik át, amely fölött tekerccsel rendelkező szálkeresztet, kurzort mozgatunk. A vezetékháló sűrűségének ismeretében két különböző rácspontjának távolsága meghatározható. A kurzoron található gombok lenyomásával jelezhetjük a szálkereszt aktuális pozícióját, illetve egyéb adatokat is továbbíthatunk a kezelőprogramnak. Jellemző alkalmazási területük a térinformatika, térképek és műszaki rajzok számítógépes feldolgozása.

Míg a nagyobb táblák többsége mágneses, a kisebb tabletek esetén a nyomásérzékeny működési elv a gyakoribb. A pozíció kiválasztására ilyenkor nem szálkeresztet, hanem írótollat használnak. A toll működése a mágneses kölcsönhatás, illetve a nyomás változásának érzékelésén alapul. Utóbbi esetben nemcsak a pozíciót lehet vele jelezni, hanem a különböző nyomásszintekkel egyéb adatokat, például a húzott vonal vastagságát is.

A noteszgépeken a billentyűzet helyettesítését tabletekkel oldják meg, a képernyőt műanyag vagy különlegesen kezelt ütésálló üvegelőtét védi a sérüléstől.

Tabletgépeknek olyan nagy teljesítményű hordozható típusokat nevezünk, amelyeknek elsődleges beviteli eszköze a billentyűzet helyett egy kézírás-felismerő szoftverrel segített tablet.

6)      A játékoknál végezhetjük az irányítást az egér helyett botkormánnyal (joystick) is. Rengeteg változata létezik a méret, a gombok száma tekintetében. A botkormányhoz hasonló a szerepe és hasonló elven is működik a gamepad is. Az autóversenyes játékok kedvelői használják a kormányt és a pedálokat. Ezeknek a beviteli eszközöknek már vannak olyan változatai, melyek visszacsatolással rendelkeznek. Például a játék szerint göröngyös úton haladva rángatni kezd a kormány. Ha leáll a játékban a repülőgép egyik motorja, a botkormányt nehezebb egyenesben tartani.

7)      A számítógépes munka egyre gyakoribb része álló- és mozgóképek kezeléséhez, feldolgozásához is köthető. Készíthetünk képeket a számítógép segítségével, de gyakori, hogy meglévő képeinket szeretnénk a gép segítségével feldolgozni. Ehhez a feladathoz képdigitalizáló eszközre van szükség. A lapolvasó (scanner) képek digitalizálására meg alkotott eszköz. Két elterjedt változattal találkozhatunk. Az egyik a síkágyas lapolvasó, ami A3 vagy A4 méretű képek bevitelére alkalmas. Ez úgy néz ki, mint egy fénymásoló felső fele. A másik változat a kézi scanner, ezzel kisebb képek digitalizálása oldható meg. A kézi scanner egy speciális változatának lehet tekinteni a kézi vonalkód-leolvasó berendezéseket is. A lapolvasó minőségét meghatározza, hogy mennyire kis részekre képes bontani a feldolgozandó képet, azaz mekkora a felbontása. Ennek mértékegysége a DPI (dot per inch: képpont hüvelykenként). Jellemző értékei a 600,1200,2400 DPI. Másik fontos érték a feldolgozáskor használható színárnyalatok száma, azaz a színmélység. Ezt bitekben szokták megadni.

A szkennerek jól elhatárolható egységekből épülnek fel, melyek a következők: az érzékelő, az optika, a megvilágító egység, a mozgató mechanika, az elektronika, az interfész.

Érzékelő: Az érzékelő feladata, hogy a dokumentumról érkező fényt elektronikus jellé alakítsa, melyből az eredeti egy másolata előállítható. Az általánosan használatos szkennerekben az érzékelő elem a CCD (Charge Coupled Device), a töltéscsatolt eszköz, ahol fényre érzékeny cellák helyezkednek el egy sorban, és ezek a cellák a megvilágítással arányos feszültséget szolgáltatnak.

Optika: Az optika feladata, hogy a dokumentum képét megfelelő minőségben (felbontás, fényerő, stb.) az érzékelőre juttassa.

Megvilágító egység: A megvilágító egység feladata a dokumentum egyenletes fényerővel történő megvilágítása. Színes szkennereknél fontos a fény spektruma is.

Mozgató mechanika: A CCD érzékelő a dokumentum egy sorának képét adja át, a teljes dokumentum letapogatásához vagy az érzékelőt vagy a dokumentumot mozgatni kell, s ezt a feladatot a mozgató mechanika végzi el. Leggyakoribb megoldás, hogy az érzékelőt, az optikát, a megvilágító egységet rászerelik egy kocsira, melynek mozgatását egy precíz egyenesbe vezető mechanika segítségével a léptetőmotor végzi. A másik népszerű megoldás esetében a dokumentumot a papírt mozgatják görgők segítségével, és az összes többi elem áll.

Az elektronika: Az elektronika feladata az egységek vezérlése, a megfelelő tápellátás. A CCD-ből érkező jel nagysága arányos az adott pont szürkeségi értékével, tehát ezt az analóg jelet (feszültséget) kell digitális jellé alakítani, hiszen az interfészen keresztül már digitális információ halad. Az átalakítást az analóg-digitál átalakító (Analog to Digital Converter, ADC) végzi, mely a CCD maximális kimeneti jelét 256 (más esetben 1024) elemi egységre osztja, és 8 (vagy 10) biten ábrázolja.

Színes szkennerek

A színes szkennerek a három alapszínnek vörös (Red), zöld (Green), kék (Blue) megfelelően, három intenzitásértéket adnak át. A három alapszín megszerzésére több módszer is kínálkozik. Az egyik módszer szerint a dokumentumot fehér fénnyel világítják meg, három színszűrőt alkalmaznak, melyet időben egymás után helyeznek az érzékelő elé. Így az első menetben a vörös, a másodikban a zöld, a harmadikban a kék színtartalom meghatározása történik meg. Ezt három menetes szkennelésnek nevezik, előnye az olcsó kialakítás, hátránya a hosszú szkennelési idő és az esetleges pozícionálási hibák. A másik módszer szerint három alapszínű fénycsövet kell alkalmazni, és a dokumentumot ezekkel a színekkel kell megvilágítani. A megvilágítás időben egymás után történhet csak, de ez lehet soronként vagy laponként. Soronkénti megvilágításnál elsőként felvillan a vörös fénycső és a CCD átadja a vörös tartalmat, majd felvillan a zöld fénycső és ez az expozíció a zöld tartalmat jelenti, és így tovább. Laponkénti színváltásnál a kocsi először vörössel, majd zölddel, végül kékkel világítja meg a dokumentumot. A színes szkennerek az RGB értéket ábrázolhatják egy bájton, ez 256 színárnyalatot jelent, vagy három bájton, ez 16,7 millió színt jelent.

A szkennerek feladata a papíron, vagy egyéb hordozón lévő dokumentum elektronikus képének előállítása és számítógépbe vitele. Természetesen azonnal felmerül a kérdés, mi történjen a bevitt képpel? Archiválási céllal rákerüljön egy nagykapacitású háttértárolóra, némi változtatás után – retusálás, kivágás, stb. – egy kiadvány részét képezze, vagy ha a képi dokumentumra valójában nincs szükség, akkor azt feldolgozva egy minőségileg új dokumentum álljon elő. Ez az utóbbi a karakterfelismerés, mikor a képi információt elemezve a feldolgozó program előállítja a képtartalomnak megfelelő szöveges információt, mely szövegszerkesztővel tovább szerkeszthető. A legtöbb esetben a szkennereket ilyen célra vásárolják, és ezért gyakori, hogy a felhasználó a szkenner mellé csomagolva a dobozban egy karakterfelismerő programot is talál, mely megóvja őt a dokumentumok újragépelésének fáradtságos munkájától.

Síkágyas szkenner

A síkágyas (Flat bed) szkenner kocsija felszerelve az érzékelővel, az optikával és a fénycsővel egy üveglap alatt mozog, két precíz vezetést biztosító acéltengelyen. Mozgása merőleges az érzékelő vonalsora által kijelölt irányra.

A dokumentumot képpel lefelé az üveglapra kell helyezni, majd a fedelet rácsukni, és indulhat a szkennelés. A mozgó kocsi fénye végigpásztázza a dokumentumot, a visszavert fény a tükrökön és az optikán keresztül az érzékelőbe jut, az elektronika feldolgozza a jeleket és az interfészen keresztül a számítógépbe küldi. A szkennelési folyamat alatt a dokumentum áll, s így a precíz szkennelés nem függ a dokumentumtól. Több dokumentum folyamatos feldolgozása esetén lehetőség van automatikus lapadagoló (Automatic Document Feeder, ADF) alkalmazására. Kétoldalas dokumentumok is szkennelhetők a speciális adagolókkal vagy szkennerekkel.

Kézi (handy) szkenner

A kézi szkennerek a legolcsóbbak a piacon, és ez az olcsó ár mutatja a minőséget is. Mind a megvilágítás, mind a mozgatás visszajelzése hagy kívánnivalót maga után. Ezeket a szkennereket kézzel kell mozgatni a dokumentum fölött, a mozgatást két vezető görgő és egy szinkronizáló görgő segíti. A szinkronizáló görgő a mozgatás során a papíron gördül és a tengelyére szerelt szinkrontárcsa jeleket ad az elektronikának a mindenkori pozícióról. A szinkrontárcsa egy adott sebességtartományon belül korrigálja a sebességingadozásból eredő hibákat, de nagyon hamar megjelenik a húzási irányba eső képtorzulás (a képpontok a húzási irányban megnyúlnak, vagy lecsökkennek). Az egyenes húzás sincs biztosítva, tehát előfordul az eltekeredés, az "S" alakú mozgatás, de gyakorlás után ezek a hibák elég jól elkerülhetők. A szkennelést sík felületen kell végezni, a szkenner teljes mozgása alatt ügyelni kell, hogy a berendezés teljes terjedelmében ugyanazon a sík felületen maradjon (könyvek szkennelése).

A megvilágítás LED-ekkel történik, a környezeti fény könnyen módosíthatja a fényviszonyokat. Az érzékelés 105 mm szélességben történik, tehát A4 méretű dokumentumok csak két lépésben szkennelhetők.

A felbontás 100-400 dpi között kapcsolóval állítható, a 400 dpi-hez tartozó pontosságot a kézi mozgatással nehezen lehet elérni, tehát a mozgatás irányában nagyok a torzulások. A fényerő egy potenciométerrel kézzel állítható, ez egy küszöbszint beállítását jelenti, mely érték fölött a pontokat feketének, alatta fehérnek ítéli az elektronika. Szürkeskálás képeknél az alaptónus beállítására szolgál.

A kézi szkennerek speciális soros interfésszel rendelkeznek, így saját illesztőkártya tartozik hozzájuk, bár a picon kapható néhány, a számítógép nyomtató (Centronics) kimenetére csatlakoztatható berendezés is.

Lapáthúzós szkenner

A lapáthúzós (Sheet Feed) szkennerek általában olcsóbb, egyszerűbb konstrukciók, helyfoglalásuk csekély. Itt csak a dokumentum mozog, gumigörgők biztosítják az egyenletes továbbítást. Sok szkennerbe több lap is behelyezhető, a felszedő görgő garantálja az egymás utáni lapbehúzást. A konstrukció könyv szkennelését nem teszi lehetővé, sőt vastagabb, vagy fényes lapok továbbítása is problémás lehet.

Dobos (drum) szkenner

A dobos szkennerek foto-sokszorozót használnak érzékelőként, tehát egyszerre csak egyetlen pontot érzékelnek, így minden egyes képpontot azonos jellemzőkkel tapogatnak le. A dokumentum egy forgó dob palástjára van feszítve, és vagy visszavert fénnyel, vagy áteső fénnyel tapogatják le. A fej a letapogatás során a palást mentén folyamatosan mozog, így a teljes dokumentum felett elhalad. A dob átlátszó anyagból készül, átmérője 50-150 mm, tehát akár A3-as dokumentumok is szkennelhetők. A dobos szkennerek a nyomdaipar professzionális eszközei, nagy felbontással, precíz színérzékeléssel rendelkeznek, az elektronika gyakran tartalmazza a színrebontó egységeket is.

A lapolvasó segítségével szövegeket is bejuttathatunk a számítógépbe, de a scanner ilyenkor is képként kezeli a dokumentumot. A lapon található szöveg felismerését egy speciális program, az optikai karakterfelismerő valósítja meg.

8)      Lehetőségünk van már a képek digitális létrehozására is. Ehhez két elterjedt készüléket használhatunk. A digitális fényképezőgépek általában a memóriáknál bemutatatott Flash memóriák egyikét használják a képek tárolására. A fényképezéskor a jobb gépek 5-8 millió képpontra bontják a képet. Ez a felbontás már jól megközelíti a hagyományos, normál méretű papírképeknél megszokott minőséget. A digitális fényképezésnek nagy előnye a filmre történő fényképezéssel szemben, hogy egy képet csak akkor kell a gépben megtartani, ha úgy gondoljuk, szükségünk van rá. A nagyméretű memóriakártyák lehetőséget biztosítanak arra is, hogy akár egész nap készítsük az újabb és újabb képeket, a memória betelése nélkül. Az árak drasztikus csökkenésének eredménye, hogy egyre többen vásárolnak digitális videokamerát. A rögzített videót ezekben a készülékekben leggyakrabban miniDV kazettán digitális formában tárolják. Néhány készülék 8 cm-es újraírható DVD-lemezt használ a rögzítésre. A lemezes változat előnye, hogy tetszőleges DVD lejátszóban a felvétel megnézhető, sőt az egyszerűbb vágási műveletek a videokamerán belül elvégezhetők. Amennyiben szeretnénk a rögzített felvételeinkből egy kis filmet összeállítani, a kameráról a számítógépre tölthető a felvétel. Erre leggyakrabban a FireWire csatolót, ritkábban az USB portot használjuk. A számítógépen megszerkesztett anyag DVD lemezre írható, vagy a kamerára (minőségromlás nélkül) visszatölthető.

9)      A beviteli perifériák közé tartozik még a mikrofon, amit az interneten keresztül lebonyolított telefonálásokhoz is használhatunk. A nyelvtanulást segítő programok között sok olyan található, mely a kiejtésünket rögzíti, elemzi. E programok használatához is elengedhetetlen egy jó minőségű mikrofon. Ezt az eszközt a hangkártyához kell csatlakoztatni. Gyakran találkozhatunk olyan alaplappal, amely integráltan tartalmazza ezt a szolgáltatást.