Vstupní periferie PC

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. Uhlíkový mikrofon (Obr. č. 7) 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