10 Principy periferních zařízení Vnější paměti Charakteristiky ve srovnání s hlavní pamětí: větší kapacita, nižší cena, energetická nezávislost, nedestruktivní čtení dat, dlouhá přístupová doba, spolehlivost Magnetický, optický, magnetoopt. záznam a čtení, magnetorezistentní čtení Magnetický záznam - záznamové médium má tvar kruhové desky, pokryté aktivní magnetickou vrstvou (disk, páska) nad ním štěrbina magnetického obvodu, magnetický tok se v místě štěrbiny rozptyluje. siločáry zasahují i na médium a to zmagnetizují. Měníme směr proudu v cívce i směr magnetizace vrstvy. Magnetické rezervace - jejich přítomnost či absence reprezentuje informaci. Optický záznam - Optický záznam je odolný proti rušení (ale pozor na přímé sluneční záření). Záznam má podobu prohlubní a ostrůvků. Jedničky se zapisují jako přechod mezi prohlubní a ostrůvkem nebo naopak. Datové 0 se nezapisují. Obdoba magnetických rezervací. CD-R lokální změna krystalické struktury, amorfní na krystalickou. Změny jsou vratné. CD-WOROM vyplnění otvoru v kovové vrstvě, nebo lokální deformací. Nejlevnější média používají levné barvivo, jako aktivní vrstvu. Magnetooptický disk - kombinuje oba principy, magnetický i optický. Využívá se lokální změny magnetické orientace vznikajícího za současného působení tepla a elektromagnetického pole. Zaznamenává se magneticky při současném ozáření zaznamenávaného místa výkonným laserem. Magnetická vrstva, jejíž Curierův bod leží okolo 180 C (přichází z chování feromgnetického na paramagnetickou - její stav se dá změnit podstatně slabším magnetem). Ohřeje se a přemagnetuje, pak rychle vychladne a přejde do feromagnetického stavu. Magnetické pole však již nestačí na přemagnetování. Magnetorezistivní čtení u pevných disků, MR hlavičky jsou jen pro čtení. Čtecí hlava využívá změn vodivosti magnetorezistivních materiálů při změnách okolního magnetického pole vyvolaných průchodem zaznamenaných bitů pod hlavou. MR senzor je obklopený stíněním. Magnetorezistivita závislost odporu na vnějším magnetickém poli. GMR (Giant Magnetoresistive) - Čtecí element se skládá ze dvou magnetických vrstev obklopujících jako sendvič vodivou vrstvu o tloušťce jen několika atomů, podle změn magnetického pole vyvolaného průchodem média dochází ke změnám vodivosti. Tato technologie je poslední a umožňuje nejvyšší hustotu záznamu ze všech uvedených hlav. Kódování záznamu (zejména MFM a RLL) MFM (Modifikovaná verze FM), vychází z FM ale některé rezervace jsou vypuštěny. FM je samosynchorizovatelné. Vynechány jsou ty synchronizační značky, které nejsou mezi 2 nulami. FM MFM RLL (Run Length Limited code). Počet bitových intervalů s 0 je shora omezen. nejsou žádné datové ani synchronizační rezervace, vstup se prostě převede na obraz RLL. Obsahují menší počet 1. RLL (2,7)
(min, max vzdálenost). 1 se zapisují jako rezervace. Při stejných fyzických vlastnostech zkrátit délku bitového intervalu na ½ 2 x kapacita. v optických i magnetických pamětech samosynchronizovatelný, ale bez explicitních hodinových a datových reverzací určen parametry run-length (minimální počet bitů bez reverzace) a run-limit (max. bitů bez reverzace) na zakódování se používají vzory skupin bitů (nebo kódovací strom) výrazně méně reverzací než MFM a FM - tedy lze uložit větší hustotu dat NRZI 0... stejná úroveň signálu, 1... reverzace, CD a DVD FM (frequency modulation) samosynchronizovatelný, 0... na každý bit 1 reverzace, 1... na každý bit 2 reverzace M 2 FM jako MFM, jen vynechá reverzaci i pro dvě následující nuly Zabezpečení záznamu proti chybám (Reed-Solomonovi kódy) Pro zajištění údaje zapsaného na disku slouží cyklické kódy. CRC snímají se data a ty se pak doplní o CRD a zapíšou se. Jedná se o 1 x 16 realizované jako XOR. zvláštní registr je u disku 16b a obsahuje zbytek po dělení normalizovaným polynomem 1 x 16. Reed-Solomonovy kódy - zajišťují celé Byty. Aritmetika je modulo 256. Pro zvýšení odolnosti proti shlukům se prokládají. Časové prokládání = původně patřící bytu se prohodí mezi jiné byty a na médium se pak zapíše výsledná posloupnost doplněná o CRC. Po přečtení se rozházené byty seřadí do původního sledu. Opravné mechanismy je pak opraví. Shluky až tisíc chybných bytů. Výstupní zařízení: principy funkce elektrooptických měničů (zvláště barevných) Barevný obraz vzniká: skládáním (aditivním míšením) několika obrazů v základních barvách. V CRT, LCD i plazmové technologii se používá barevný model RGB (Red-Green-Blue). Odstín se tvoří různými intenzitami jednotlivých složek. Elektrooptický měnič převádí informace generované řadičem do oblasti viditelného světla. Prokládané řádkování aby postupně vytvářený obraz neblikal a aby nebyly takové technické nároky na kvalitu přenosové cesty, používá televize prokládané řádkování (lichý/sudý). Počítačové monitory naopak používají neprokládané řádkování. Luminofor - Luminofory (látky na bázi fosforu) měnící energii získanou nárazem elektronu v elektromagnetické záření z viditelného spektra (světlo), u CRT monitoru zdroj světla - obrazu Jak se vytváří obraz na LCD? Světlo je příčné elektromagnetické vlnění. Vektor intenzity Eelektrického pole je vždy kolmý na směr, kterým se vlnění šíří. V rovině kolmé k paprsku přirozeného světla se směr
vektoru E nahodile mění. Tomu říkáme nepolarizované světlo. Polarizované a nepolarizované světlo se od sebe nijak neliší. K tomu abychom určili orientaci roviny polarizovaného světla musíme použít zařízení zvané analyzátor. Ilustrace 1: vznik barevného obrazu na LCD princip CRT - luminofory jednotlivých složek jsou ostřelovány elektrony princip LCD - bíle světlo prochází tekutými krystali (řízení intenzity) a po té barevným filtrem V čem se liší a v čem podobají elektrooptické měniče na bázi LCD a elektroluminiscence? stejná buňková struktura obrazovky LCD není zdrojem světla, kdežto ECD je Řadiče znakového a grafického displeje Obrazový řadič (grafický adaptér), obvykle na zásuvné desce, obsahuje: rozhraní k systémové desce grafický čip obrazová(video) paměť rozhraník monitoru
Ilustrace 2: Struktura znakového rastrového displeje V čem vidíte podobnosti a v čem rozdíly mezi pixelovou pamětí rastrového displeje a pamětí D-souboru displeje vektorového? Obě uchovávají informace o zobrazovaném obraze, ale každá jinak. Rastrová uchovává informace o barvách jednotlivých pixelů obrazu. Obraz se obnovuje postupným vykreslováním jednotlivých pixelů. Každý pixel je vykreslen před další obnovou obrazu jen jednou. V D-souboru vektorového displeje je uložena posloupnost příkazů. Obraz se obnovuje postupným vykonáváním jednotlivých příkazů. Jedno místo na obrazovce může být překresleno i několikrát. Obraz zůstává strukturovaný leze odebrat časti obrazu(objekty). Ilustrace 3: Struktura řadiče grafického displeje Principy barevného tisku Tiskárny pracují na subtraktivním principu míchání barev. Používají se tři základní barvy: Azurová (Cyan), Purpurová (Magenta) a Žlutá (Yellow). Většina tiskáren používá ještě černou barvu (black) případně další. Barvy označujeme CMYK. Technologie, které neumožňují barevný tisk jsou: termopapír a konturový tisk. Počítačová tiskárna nemůže dávkovat množství přenesené primární barvy do jednoho tiskového bodu 1. Využíváse nedokonalost lidského oka - libovolný barevný tón zobrazíme tak, že v matici tiskových bodů, 1 výjimkou jsou tiskárny požívající sublimaci barev a některé laserové tiskárny
(například 6x6) tiskneme jen některé body = dithering. Grafické zapisovače (interpolace úseček) Grafický zapisovač je výstupní zařízení pro pořízení trvalého grafického dokumentu. Podle způsobu vytvoření obrázku se dělí na: vektorový dnes obecně v útlumu, používají se jen pro speciální aplikace, vrtání či frézování (plošné spoje) rastrový nejběžnější, xerografická nebo inkoustová nebo elektrostatická hlava Interpolace Pohyb kreslící hlavy může být inkrementální (krokový motor) nebo spojitý (servomotor). Někdo musí řídit servomotor řadič. spojitý interpolátor - generuje signál pro polohový servomechanismus, který řídí pohyb pisátka/média. diskrétní interpolátor - čáru v tomto případě tvoří diskrétní množina bodů Ilustrace 4: Příklad na Bressenhamův algoritmus Vstupní zařízení: fyzikální principy klávesnice, myši a podobných zařízení, digitizéry Zakódovaná klávesnice = Pro snížení počtu vodičů jsou klávesy adresovány dvojicí vodičů uspořádaných do matice (typicky 8x16). O dekódování se stará řadič klávesnice. Kontaktní spínače:
membránový (membrána vymezuje také mechanický odpor, ~106 sepnutí) s vodivou gumou neboli odporová (velice levné, znacné mechanické nevýhody, používaly se u starých kalkulacek, s jistou obmenou používány u moderních klávesnic) jazýčkový spínač (magnet + jazýčkový spínač, ~107 sepnutí) Vibrace - U vetšiny typu realizace kláves nastává problém s vibracemi kontaktů. Přechodový jev trvá typicky 1 až 20 ms podle typu spínace. Filtruje se např. elektronicky (RS klopný obvod). Bezkontaktní spínače: kapacitní nebo s hallovým prvkem Přenosový protokol PC klávesnice sériový, asynchronní, ale ne RS 232 jeden start bit (vždy 0), 8 datových bitů, jeden bit liché parity, jeden stop bit (vždy 1) celkem 10 bitů Myš skládá se z koule, válečků, kódových kotoučků, infračervené LED, řadiče Optická myš - Malá kamerka snímá 1500 obrázků/s osvětlených LEDkou. Obrázky zpracovává procesor
(18 MIPS) a detekuje pohyb obrazu. Není tedy nutná spec. Položka. Další vstupní zařízení Trackpoint IBM, Touchpad, Pencomputing, Optické dotykové obrazovky (prst přeruší tok fotonů) Digitizéry: s pasivní nebo aktivní indukční sondou - tablety s drátěným rastrem, sonda s cívkou obsahuje oscilátor, ten indukuje proudy v mřížce s aktivní indukční sondou a meandrovým vinutím - sonda s cívkou pod střídavým napětím 4 meandrové vinutí => 4 snímaná napětí, sonda se musí pohybovat (pouze přírustkové měření), jednodušší na konstrukci kapacitní digitizér se zvýšenou rozlišovací schopností! - měření kapacity mezi místem dotyku a vodiči mřížky, 3 vodiče s největší odezvou udávají souřadnice v jedné ose, dopočítá se ještě relativní posun Techonologie pro vstup obrazů a jejich sekvencí, optické čtení a OCR, čárové kódy Viz slajdy Vstup obrazu včetně komprese (dále) pozn. jsou to tuny žvástů OCR je zkratkou angl. spojení Optical Character Reading, případně Optical Character Recognition. Jedná se v podstatě o automatickou identifikaci grafických znaků snímaných opticky, případně o metodu elektronického čtení tištěných znaků a jejich převádění do digitální formy, které lze dále zpracovat počítačem. Ilustrace 5: OCR-A Ilustrace 6: OCR-B
Vstup obrazu včetně komprese Snímače obrazů, čárové kódy a RFID Obsah přednášky Senzory pro přímý vstup optické informace. Skenery. Fotoaparáty/kamery včetně komprese. 2D čárové kódy, 3D čárové kódy, RFID. OCR. 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 1 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 2 Přehled snímacích prvků Snímací prvky CCD senzor (Charge Coupled Device), CMOS (Complementary MOS), moderní: Super CCD, Foveon. U skenerů také CIS (Contact Image Sensor), PMT (Photo Multiplier Tubes). 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 3 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 4 CCD - historie Technologie CCD 1971 Bell Laboratories, řádkové pole 96 x 1 pixel. CCD (Charge-coupled device). Jméno je podle způsobu čtení informace po expozici. 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 5 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 6 36NM-4. přednáška 1
Princip CCD Příčný řez buňkou snímače CCD Křemíkový MOS kondenzátor (dioda) 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 7 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 8 Přesouvání náboje CCD - rysy Výhody: vysoký výkon a kvalita, zaběhnutost výroby. Nevýhody: více různých napětí + vysoká spotřeba, postupnéčtení, žádná integrovaná logika. Dvoufázové přesouvání náboje pod transportní hradlo 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 9 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 10 Skutečné (?) provedení CCD konkurence CCD donedávna jediná možnost: kvalita, výkon. CMOS nový konkurent: cena, spotřeba energie. Všimněte si: i CCD je MOS struktura. CMOS (Complementary MOS) je jiná technologie výroby MOS! Souboj desetiletí?? 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 11 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 12 36NM-4. přednáška 2
CMOS CMOS senzory (Complementary Metal Oxide Semiconductor) se vyrábí prakticky stejnými postupy, jako běžné procesory. Tato technologie umožňuje integraci specializovaných obvodů, například ke stabilizaci nebo kompresi obrazu. Nevýhodou dosavadních CMOS je jejich malá citlivost na světlo. Nedostatek se řeší přidáním miniaturních čoček. Výhoda: jediné napájecí napětí! Super CCD SR princip Každá buňka je dělená na dvě. Tím simuluje rozdělení filmu na oblasti s vysokou citlivostí (velkáčást buňky) a s nízkou citlivostí (menšíčást buňky). (zdroj: www.fujifilm.co.uk/digital) 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 13 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 14 Foveon Princip tohoto senzoru je vidět na obrázku: Skenery Současná verze se označuje jako Foveon X3. 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 15 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 16 Co je to skener? Skener - externí zařízení připojitelné k počítači umožňující převést předlohu do digitální podoby pro následné počítačové zpracování. Technologie a rozdělení skenerů podle technologie snímacího prvku, podle technologického provedení, podle rozlišení, podle barevných vlastností, podle připojení k počítači. 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 17 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 18 36NM-4. přednáška 3
Používané snímací prvky Principy barevného snímání CCD senzor (Charge Coupled Device), CIS senzor (Contact Image Senzor), PMT senzor (Photo Multiplier Tubes) laserový skener. Skenování s barevnými filtry, skenování barevným světlem, skenování s paralelním rozkladem, skenování s využitím barevných CCD senzorů. 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 19 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 20 CIS skenery Používají pouze jeden řádek senzorů, jež jsou umístěny co nejblíže snímané předloze. Zdrojem světla jsou tři řádky LED diod v základních barvách, které jsou přímo integrovány do čtecí hlavy. CIS vs. CCD Výhody: nemají složitý optický systém, snížené napájecí napětí na 5 V, nevyžadují ustálení světelného toku, jsou levnější, mají vyšší životnost snímací hlavy, jsou lehčí. 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 21 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 22 CIS vs. CCD Nevýhody: neumožňují snímat transparentní předlohy (diapozitivy a filmy), mají nižší rozlišovací schopnost na tmavších plochách předlohy při větší vzdálenosti předlohy od plochy skeneru (např. hřbet vázaného dokumentu) rychleji klesá osvícení. PMT skenery na každou barvu mají jeden senzor (RGB model). Odpadají barevné chyby a tolerance, které mohou vzniknout použitím tisíců jednotlivých prvků. Senzory jsou kalibrovatelné fotonásobiče (díky zesilování světla postihnou odstíny i velmi tmavých částí). Konstruují se v bubnovém provedení. 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 23 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 24 36NM-4. přednáška 4
Bubnové skenery Bubnové skenery Při použití této technologie jsou skenované předlohu umisťovány z vnitřní strany speciálního skenovacího bubnu a to prakticky bez nutnosti montování. Pouze s použitím oleje, který po roztočení bubnu vytvoří tenkou filmovou vrstvu mezi předlohou a sklem bubnu. Předloha je přitom na buben pevně fixována odstředivou silou. Skenované předlohy není navíc nutné precizněčistit, neboť nečistoty jsou vytlačeny z předlohy odstředivou silou a soustředí se v horníčásti bubnu. vertikální bubnový skener ICG 360 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 25 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 26 Laserový skener Jedná se vlastně o jiné zařízení. Jeho účelem je snímáníčárových kódů, nebo 3D snímání. Technologické provedení aktivní bezkontaktní snímač, pasivní bezkontaktní snímač, kontaktní tužkový snímač. Příklad technol. provedení Červený laserový paprsek kmitá vpřed-vzad přes čárový kód. Vzpomínáte si na svůj poslední nákup v samoobsluze? Vzdálenost kód - snímač může být až několik metrů. Příklad provedení: 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 27 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 28 Rozlišení skenerů Hardwarové (optické) rozlišení, softwarové (interpolované) rozlišení, udává se v bodech na palec - dpi (dots per inch). Optické rozlišení Rozlišení, kterého je skener schopen fyzicky dosáhnout. Horizontální rozlišení je dáno počtem snímacích prvků v řadě, vertikální rozlišení je dáno velikostí kroku mechanismu posunujícího snímací hlavu. 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 29 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 30 36NM-4. přednáška 5
Softwarové rozlišení Hodnota bývá vyšší než rozlišení optické, předloha se snímá v rozlišení fyzickém. Vyššího rozlišení se dosáhne softwarově dopočítáním obrazu a barev. Skener se nesnaží o dokonalejší kvalitu obrazu, ale o jeho zvětšení, může dojít k rozostření obrazu. Možnosti připojení skenerů Paralelní port, SCSI řadič, USB řadič, bez připojení k počítači - pracují i samostatně. 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 31 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 32 JPEG - základní vlastnosti Obrázkové kompresní metody - jednotlivé snímky JPEG - Joint Picture Expert Group, polovina 80. let. Pracuje s barevným modelem YC b C r, do modelu RGB lze ale jednoduše přejít: Y = 0,3R+0,6G+0,1B, C b = 0,5(B-Y)+0,5 a C r = 10/16(R-Y)+0,5. Podvzorkování chrominancí. 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 33 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 34 Princip podvzorkování chrominancí JPEG - snímková komprese 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 35 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 36 36NM-4. přednáška 6
JPEG - dvoudimenzionální kosínová transformace JPEG dekomprese Opačný postup, než je patrný z předchozího obrázku. Komprese je (v podstatě) symetrická, dekomprese trvá stejně dlouho jako komprese. 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 37 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 38 Budoucnost JPEG Kompresní algoritmus JPEG byl vybrán z cca 12 možných metod, přesto už dnes překonán. JPEG 2000 - zásady kvalitní komprese s nízkým bitovým tokem, ztrátová i bezeztrátová komprese, odolnost proti chybám, založen na vlnkové (wavelet) transformaci. JPEG vs. vlnková komprese 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 39 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 40 MPEG Obrázkové kompresní metody - videosekvence MPEG - Moving Picture Expert Group (expertní skupina vytvořená v roce 1988), úkol: vytvořit jednoduchý, levný a univerzálně použitelný kompresní standard. Škálovaná koncepce (MPEG-1,, MPEG-7). Zadání počítalo s nesymetrickou kompresí. 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 41 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 42 36NM-4. přednáška 7
Princip MPEG komprese Obsahuje kódovanou video- i audio- složku a nezbytné prostředky pro jejich rozdělení a synchronizaci, je tedy nutné MPEG datový tok při dekódování rozdělit: MPEG videokanál Základním komprimovatelným prvkem videosekvence je snímek. MPEG předpoklad: mnohé informace se v následujících snímcích opakují. Proto se (u některých snímků) ukládají jen rozdíly vzhledem k předcházejícím/následujícím. 3 druhy komprimovaných snímků (I-, P-, B-) s typickým datovým objemem 15 : 5 : 2. 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 43 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 44 MPEG filozofie MPEG terminologie Skupina obrázků, videosekvence (GOP), obrázek, řez, makroblok, blok. Obrázek je samovysvětlující: 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 45 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 46 MPEG terminologie Typy komprimovaných snímků: I-snímek (Intra-Frame), kóduje se samostatně (technikou JPEG). P-snímek (Forward Predicted Frame), kóduje se s ohledem na předchozí I- nebo P- techni-kou pohybové kompenzace (Motion Compensation). B-snímek (Bi-directional Predicted Frame), jako vztažný používá předchozí i následující I- nebo P-snímky. 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 47 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 48 36NM-4. přednáška 8
I-, P-, B- snímky v MPEG Mezisnímková komprese - pohybová kompenzace 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 49 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 50 Jedna z metod hledání vektoru pohybu Čárové kódy 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 51 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 52 Čárové kódy nejstarší a nejrozšířenější metoda automatické identifikace kombinace tmavých čar a světlých mezer data obsažená v čárovém kódu: číslo výrobku číslo objednávky místo uložení ve skladu sériovéčíslo datum výroby... Čárové kódy - princip Tmavé čáry a světlé mezery jsou čteny snímači vyzařujícími červené nebo infračervené světlo. Světlo je tmavými čarami pohlcováno, světlými mezerami odráženo. Rozdíly v reflexi jsou převedeny v elektrické signály, které odpovídají šířce čar a mezer. Signály jsou převedeny ve znaky, které obsahuje příslušný čárový kód. Posloupnost čar a mezer je přesně dána použitým typem kódu. 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 53 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 54 36NM-4. přednáška 9
Základní pojmy Čárové kódy - příklad Symbol Vlastníčárový kód, který začíná znakem znakem start, následují data s případným kontrolním součtem a na konci znak stop. Před ním a za ním musí být klidová zóna místo bez potisku. Kódy souvislé (spojité) Souvisléčárové kódy začínajíčarou, končí mezerou a nemají meziznakové mezery Kódy diskrétní Diskrétníčárové kódy začínajíčarou, končíčarou a mezi jednotlivými znaky se nachází meziznaková mezera. Informace kódována kódem Industrial 2/5, numerický kód proměnné délky, diskrétní tvořen znakem Start datovými znaky znakem Stop Kód každého znaku tvořen pěti čarami (3 úzké, 2 široké). Mezery pouze oddělují čáry, nenesou informaci. 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 55 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 56 Jednotlivé typy čárových kódů Code 39 a Code 39 Mod 43 U.P.C. A U.P.C. E0 a U.P.C. E1 EAN 13 a EAN 8 Code 93 Interleaved 2/5 a Interleaved 2/5 Mod 10 Code 128 Codebar MSI Code 39 a Code 39 Mod 43 Nejčastějšíčárový kód, vyvinut 1974. První plně alfanumerická symbolika - umožňuje zakódovat číslice, písmena a některé interpunkční znaky. Nepodporuje malá písmena. Modifikace Code 39 Mod 43 obsahuje navíc kontrolní znak - součet hodnot všech znakůřetězce modulo 43. Code 93 Rozšíření Code 39. Alfanumerická symbolika proměnné délky, souvislá, kóduje všech 128 znaků ASCII 43 znaků odpovídá Code 39. 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 57 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 58 EAN 13 a EAN 8 European Article Numbering (EAN), je nadstavbou U.P.C. Snímače EAN dovedou dekódovat U.P.C., opačně to ale nemusí platit. Numerický kód je pevné délky. Správu kódu EAN na evropském teritoriu provádí nekomerční organizace EAN se sídlem v Belgii. Jejími dobrovolnými členy jsou národní komise EAN všech evropských zemí. Česká republika má přidělen kód země 859. Kódování znaků do kódů Příklad pro EAN 13: pevná délka kódu znaku (7 jednotek), kódováníčíslic 0 až 9, tři znakové sady, značené A, B a C. Symbol čárového kódu EAN 13 je uprostřed rozdělen dělicím znakem na dvěčásti, zvané pole. 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 59 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 60 36NM-4. přednáška 10
První pole Druhé pole čárový kód EAN 13 najdete na obalu téměř každého zboží v obchodě symbol bývá doplněn čitelnými číslicemi pokud jsou první tři číslice 859, jedná se o zboží vyrobené v ČR dekódování prvníčíslice pomocí použitých sad 13. + 2 udává zemi, 4 výrobce. Číslice Znakové sady Číslice Znakové sady 0 AAAAAA 5 ABBAAB 1 AABABB 6 ABBBAA 2 AABBAB 7 ABABAB 3 AABBBA 8 ABABBA 4 ABAABB 9 ABBABA číslo výrobku 5 číslic 1 kontrolníčíslice. Vypočte se jako suma číslic na sudých pozicích * 3 + suma číslic na lichých pozicích, výsledek se zaokrouhlí nahoru na celé desítky. Kontrolníčíslice je rozdíl zaokrouhlené a původní hodnoty. Příklad: Výpočet kontrolníčíslice pro 859123412345 5+1+3+1+3+5 = 18, 18*3 = 54, 8+9+2+4+2+4 = 29 54+29 = 83 Zaokrouhleno:90, 90-83 = 7 Pro kód EAN 13 se tedy bude kódovat 8591234123457. 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 61 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 62 Proč 2D? 2D čárové kódy Začaly být větší nároky: obsáhnout větší množství informace, zmenšit velikost kódu. 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 63 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 64 Historie 2D Historie 2D - II. 1984 standard složený ze čtyř Code 39 - skup. AIAG (číslo dílu,dodavatel,množství,sériovéčíslo). 1988 - Code 49 - Intermec Copr. první opravdový 2D kód. 1989 - Code 16K - Ted Williams. 1990 - PDF 417 - Symbol Technologies velká podoba s 1D čárovými kódy. Od 90 let se začaly objevovat i další typy 2D kódů tvořené tzv. maticovým způsobem, jako např. Data Matrix, MaxiCode, MiniCode; celkový přehled dále.. 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 65 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 66 36NM-4. přednáška 11
Dělení 2D kódů snímání jak ve vertikálním, tak horizontálním směru => nejsou vertikálně redundantní. Minimální velikost místa pro zakódování dat, až 30x menší oproti 1D, nesou 10 až 100 krát více informací než 1D, techniky tisknutí stejné jako 1D kódů nebo přímé/permanentní značení na materiál, možnost značení na světlo odrážející materiál všesměrové vysokorychlostní snímání, vysoká přesnost a spolehlivost opravy informací. Skládaný (Stacked) kód vzniká skládáním 1D čárových kódů skládajících se z čar a mezer proměnné délky do horizontálních vrstev Maticový (Matrix) kód kód je tvořen složením buněk ( modulů ) různého tvaru (čtverec, šestiúhelník, kruh) připomínající dvourozměrnou matice. 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 67 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 68 Přehled 2D kódů Omezující faktory čárových kódů Požaduje se přímá viditelnost, trvanlivost, dosah, datová kapacita, sekvenčníčtení, nemožnost zápisu. 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 69 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 70 RFID aktivní - napájeny baterií pasivní - aktivovány čtecím zařízením RFID neboli Radio Freqeuncy Identification nízkofrekvenční - pomalejší; pracují na principu indukční vazby vysokofrekvenční - větší pracovní vzdálenost, větší, dražší 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 71 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 72 36NM-4. přednáška 12
RFID - princip činnosti RFID běžné frekvence Electromagnetic Spectrum Electric Waves Radio Waves Infra-red Visible Light Ultra- Violet X-Rays Gamma Rays Cosmic Rays Radio Spectrum 9kHz 30kHz 300kHz 3000kHz 30MHz 300MHz 3000MHz 30GHz 300GHz 3000GHz VLF LF MF HF VHF UHF SHF EHF Not designated Long Medium Short Wave Wave Wave The RFID Frequencies VLF Very Low Frequency VHF Very High Frequency LF Low Frequency UHF Ultra High Frequency MF Medium Frequency SHF Super High Frequency HF High Frequency EHF Extremely High Frequency 125-134 khz 13,56 Mhz 860-930 MHz 2,45 and 5,8 GHz 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 73 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 74 Capability RFID and Barcodes Technology Line of sight requirement Bar Code Required RFID Not required RFID Benefit Example No need to orientate scanned items Microprocessor Cards Contactless Smart Card Number of items that can be scanned One Multiple Very fast inventory scan Automation & Accuracy Manual read errors & prone to misscanning Fully automated and highly accurate Error free inventory count Identification Only series or type Unique item level Targeted Recall Data storage Limited codes Up to several kb data Real time data access in any location 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 75 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 76 Basic Operation RFID Tags & Packaging 1. Tag enters RF field of Reader 2. RF signal powers Tag Antenna 3. Tag transmits ID, plus data 4. Reader captures data 5. Reader sends data to computer 6. Computer send data to reader 7. Reader transmits data to tag Computer Reader Tag on Item, box or pallet 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 77 36PZ - Periferní zařízení M. Šnorek 78 36NM-4. přednáška 13