Устройства ввода в персональный компьютер

Первые MIDI-клавиатуры представляли собой, в основном, простые исполнительские контроллеры. От них требовалось, главным образом, передавать сообщения о взятии и снятии нот, что и делали самые простые модели. Более сложные клавиатуры имели колесо Pitch Bend и умели передавать небольшое количество дополнительных команд - например, переключали пэтчи. Но все основные действия по построению звука по-прежнему проводились в самом синтезаторе.

Вместе с усложнением синтезаторов изменялись и клавиатуры. Во второй половине 90-х годов прошлого века рынок уже достаточно сегментировался, стали отчетливо выделяться любительские и профессиональные клавиатуры. К первым относились простые и относительно недорогие модели, имеющие легкую (реже взвешенную) клавиатуру, минимум органов управления, один MIDI-выход (реже два). Соответственно, они использовались для игры на одном-двух синтезаторах одновременно. В качестве примера такой клавиатуры можно назвать модель Fatar Studio Logic SL161 (1997г.). Профессиональные модели отличались и непосредственно клавишами (чаще всего взвешенными), и мощностью процессора, обрабатывающего поток MIDI-данных. Соответственно, они имели более развитый пользовательский интерфейс, программируемые органы управления, зонирование клавиатуры, большое количество выходов и входов. В качестве примера флагманских моделей того времени можно назвать Peavey DPM-C8, Fatar StudioLogic SL2001, Roland A90.

С появлением виртуальных синтезаторов MIDI-клавиатуры стали подстраиваться под новые реалии. Например, их стали оснащать готовыми шаблонами управления для самых популярных программных синтезаторов. А после того как в компьютерной индустрии окончательно закрепила свои позиции шина USB, наперебой стали появляться модели клавиатур, оснащенные таким портом. Некоторые из них даже не вполне соответствуют определению "MIDI-клавиатура", поскольку вообще не имеют стандартного порта MIDI, а только разъем USB.

В настоящее время существует довольно много подобных клавиатурных контроллеров, что обусловлено всеобщей компьютеризацией и доступностью программного обеспечения. Музыкантов, работающих с компьютером, стало очень много, и большинству из них нужны именно такие клавиатуры.

В общих чертах можно выделить три сегмента современного рынка клавиатурных контроллеров. Первый и самый массовый - это компактные любительские модели, предназначенные для работы с программными синтезаторами и секвенсорами. Они оснащаются, чаще всего, легкой или полувзвешенной клавиатурой и выходным портом USB, имеют программируемые органы управления, нередко - наборы пресетов с готовыми шаблонами и специальные органы управления компьютером. Без компьютера такие аппараты ничего делать не могут, поскольку не имеют стандартных MIDI-разъемов и даже электропитание получают по шине USB. Они часто комплектуются облегченными версиями тех или иных программных секвенсоров.

Второй сегмент, самый узкий - это профессиональные MIDI-клавиатуры, как правило, с молоточковой механикой. Они предназначены для работы с большим количеством MIDI-оборудования и поэтому могут иметь несколько MIDI-выходов (до четырех) и входов, и совсем не иметь USB-порта. Такие аппараты содержат программируемые органы управления, функции слияния входящих и исходящих MIDI-событий, MIDI-фильтры, возможность разделения клавиш на несколько зон с раздельным программированием, настройку динамических кривых и многое другое. В общем случае они способны управлять целой MIDI-студией. Однако из-за повальной компьютеризации и повсеместного распространения многопортовых MIDI-интерфейсов, спрос на такие клавиатуры уменьшился, и их ассортимент постепенно сокращается.

Третий сегмент - универсальные клавиатуры. Эти устройства могут работать как в среде компьютерных программ, так и с обычным MIDI-оборудованием. Они имеют клавиатуры разной емкости как с легкими, так и с взвешенными клавишами, имеют как стандартные MIDI-порты, так и USB, многофункциональные органы управления. Режимы работы обычно не пересекаются: или используется USB-порт и компьютер, или стандартные MIDI-порты и совместимое оборудование, но не оба режима одновременно. При этом встречаются как простые модели, с несколькими кнопками, так и развитые, с хорошим набором органов управления.

1.2             Устройства с прямым вводом

1.2.1      Манипуляторы

    Хотя клавиатура еще вовсе не утратила значения для общения  пользователя с компьютером,  другое устройство ручного ввода информации -- мышка - становится все более весомой и важной. Но, даже рискуя сделать из мышки слона, можно уверенно утверждать, что на современном компьютере работать без мышки почти невозможно: вы тут же увязните в графическом интерфейсе Windows и многих прикладных программ,  работающих с окнами, меню, иконками и диалоговыми боксами. Управлять курсором или маркером на экране с помощью одной клавиатуры неудобно,  медленно и просто нелепо,  когда  для этого есть специальные устройства-указатели.  Мышка и трэкбол, которые принято называть координатными манипуляторами - это  самые  распространенные сегодня устройства для дистанционного управления графическими изображениями на экране.  Набирать какие-либо команды не нужно,  достаточно при  работе  в программе указать мышкой нужную операцию меню или иконку в окне на экране, а затем щелкнуть кнопкой.  Вот и все, что требуется, а остальное сделает программа.      Мышки бывают с двумя и тремя кнопками.  Вообще-то практически для всех случаев жизни на мышке достаточно двух кнопок.  Делом вкуса является также цвет и дизайн корпуса мышки. Выбор здесь огромный. Над этим старательно работают  дизайнеры  множества  фирм,  так что выбрать тут есть из чего. Трэкбол мало чем отличается от мышки.  В сущности - это та же самая мышка,  но перевернутая " вверх ногами  ",  точнее  -  перевернутая вверх шаром. Если мышку надо возить по столу и, катая шарик, управлять перемещением маркера на экране,  то в  трэкболе  надо  просто  крутить пальцами или ладонью сам шарик в разные стороны.      В портативных компьютерах трэкбол нередко встраивается прямо  рядом с  клавиатурой  либо  пристегивается с боку или спереди клавиатуры компьютера. Впрочем,  и для настольных компьютеров выпускаются клавиатуры со  "  встроенным  трэкболом ".  А в самых портативных компьютерах вместо мышки и трэкбола теперь используют крошечный пойнтер – небольшой цветной штырек,  торчащий среди клавиш на клавиатуре,  который, словно джойстик, можно нажимать в разные стороны.           Мышки как правило более удобны,  чем трэкболы, но трэкболы требуют меньше свободного места на рабочем столе.  И если стол завален документами, книгами, чертежами, найти свободное место для мышки порой оказывается непросто.  Помимо традиционных мышек,  подключенных к  компьютеру  тоненьким кабелем через  последовательный  порт или через специальный контроллер на плате  расширения,  некоторыми  фирмами  выпускаются  перспективные беспроводные мышки.  Ряд фирм выпускает мышки, передающих информацию с помощью инфракрасных лучей. Есть даже миниатюрные беспроводные  мышки, которые надеваются на палец,  словно перстень. А швейцарская фирма Logitech, признанный мировой лидер в этой области,  выпустила мышку,  связанную с компьютером по радио.  Впрочем, это довольно дорогие устройства, нужны далеко не каждому пользователю. Самым изысканным  эстетическим и техническим требованиям отвечают сегодня мышки и трэкболы фирм Microsoft и Logitech.  Фактическим стандартом в  мышиной  технологии является мышка Microsoft Mouse.  Мышки и трэкболы всех остальных фирм ориентируются на этот стандарт.

Устройство и принцип работы

Механические мыши

В них используется маленький шар, который выступает через нижнюю поверхность устройства и вращается по мере его перемещения по поверхности. Переключатели внутри мыши определяют перемещение и направление движения шара. Хотя шар может двигаться в любом направлении, определяются только четыре направления. Перемещение в каждом из них измеряется в сотых долях дюйма. После прохождения этого дискретного расстояния формируется специальный сигнал для центрального блока. Механическая мышь практически может работать на любой поверхности. Можно вращать шар даже пальцем, но в этом случае возникнут проблемы с нажатием кнопок. С другой стороны механической мыши требуется какое-то пространство. Механическим частям свойственны поломки. Мыши имеют тенденцию к собиранию грязи, что приводит к уменьшению надежности их функционирования. Поэтому это устройство периодически необходимо чистить, хотя оно как будто работает на чистой поверхности стола.

Оптическая мышь

Здесь вместо крутящегося шарика используется луч света, сканирующий координатную сетку, нанесенную на специальную подложку. С помощью такого механизма и определяется движение. Отсутствие движущихся частей в таком устройстве повышает его надежность. В этих устройствах используются две пары LED и фотодетекторов, устанавливаемых на задней стенке. Одна пара ориентирована под прямым углом по отношению к другой. Подложка покрыта перекрывающимся множеством желтой и голубой координатных сеток. Каждая пара LED и фотодетекторов определяют движение в обоих направлениях при прохождении через соответствующие риски сетки. Специальное покрытие нижней стенки мыши облегчает скольжение по покрытой пластиком подложке. Большим недостатком оптической мыши является необходимость использовать специальную подложку. С одной стороны, вы можете положить ее в любое место, и устройство будет работать. Но, с другой стороны, такая подложка легко загрязняется, и устройство перестает работать. Да и само пластиковое покрытие легко повреждается. Основные характеристики. «Мышь» характеризуется в основном разрешением, которое измеряется в dpi, то есть количество просканированных точек поверхности при перемещении на 1 дюйм. В последнее время добавилась пользовательская характеристика – количество дополнительных кнопок и возможность их программирования, т. е. назначение им каких-либо функциональных возможностей (запуск и закрытие программ, скроллинг текста и т. д.).

1.2.2. Сканеры

Еще одним  устройством ввода информации в компьютер является оптическое сканирующее устройство, которое обычно называют сканером. Сканером называется устройство, позволяющее вводить в компьютер образы изображений, представленных в виде текста, рисунков, слайдов, фотографий или другой графической информации. Сканер позволяет оптическим  путем  вводить  черно-белую или цветную печатную графическую информацию с листа бумаги.  Отсканировав рисунок и сохранив его в виде файла на  диске,  можно затем вставить его изображение в любое место в документе с помощью программы текстового  процессора  или  специальной издательской программы электронной верстки, можно обработать это изображение в программе графического редактора  или  отослать  изображение через факс-модем на телефакс, находящейся на другом конце света.      Сканер - это  глаза  компьютера.  Первоначально  они  создавались именно для ввода графических образов,  рисунков,  фотоснимков,  чертежей, схем, графиков, диаграмм. Однако, помимо ввода графики, в настоящее  время они все шире используются в довольно сложных интеллектуальных системах OCD или Optical Character Recognition, то есть оптического распознания  символов.  Эти " умные "  системы  позволяют вводить в компьютер и читать текст.      Сперва текст вводится в компьютер с бумаги как  графическое изображение. Затем компьютерная программа обрабатывает это изображение по сложным алгоритмам и превращает  в  обычный  текстовый  файл, состоящий из символов ASCII.  А это значит, что текст книги или газетной статьи можно быстро вводить в компьютер, вовсе не пользуясь клавиатурой!      А если система распознавания OCR соединяется еще и  с  программой перевода,  в  компьютер  можно  вводить страницы текста на иностранном языке и почти мгновенно получать готовый перевод. Конечно литературные качества электронного  перевода  обычно  не  слишком высокие,  в научно-технических текстах литературные достоинства -  не  самое  главное, зато  готовый  перевод формально достаточно точен и его можно получить быстро.

Типы сканеров

Существуют различные типы сканеров, которые работают с определенным  видом изображения.

Изображения (или оригиналы) можно условно разделить на две большие группы. К первой из них относятся называемые непрозрачные оригиналы: всевозможные фотографии, рисунки, страницы журналов и буклетов. Если вспомнить курс школьной физики, то известно, что изображения с подобных оригиналов мы видим в отраженном свете. Другое дело прозрачные оригиналы — цветные и черно-белые слайды и негативы; в этом случае глаз (как оптическая система) обрабатывает свет, прошедший через оригинал. Таким образом, прежде всего, следует обратить внимание на то, с какими типами оригиналов сканер может работать. В частности, для работы со слайдами существуют специальные приставки.

Механизм движения. Определяющим фактором для данного параметра является способ перемещения считывающей головки сканера и бумаги относительно друг друга. В настоящее время все известные сканеры по этому критерию можно разбить на два основных типа: ручной (hand-held) и настольный (desktop). Тем не менее, существуют также комбинированные устройства, которые сочетают в себе возможности настольных и ручных сканеров. В качестве примера можно привести модель Niscan Page американской фирмы Nisca.

Ручной сканер. Это самый простой и дешевый  сканер.  Ручной  сканер, словно мышка, соединяется кабелем с компьютером. При прокатывании сканера по странице книги или журнала,  необходимое изображение считывается и в цифровом коде вводиться в память компьютера.  В ручном сканере роль привода считывающего механизма выполняет рука.  Понятно, что равномерность  перемещения сканера существенно сказывается на качестве вводимого в компьютер изображения.  Ширина вводимого  изображения  для ручных сканеров  обычно  не превышает 4 дюймов.  Современные ручные сканеры могут обеспечивать автоматическую

" склейку" изображения, то есть формируют целое изображение из отдельно вводимых его частей. К основным достоинствам этих сканеров относятся  небольшие  габаритные размеры  и  сравнительно низкая цена,  однако добиться высокого качества изображения с их помощью очень трудно, поэтому ручные сканеры можно использовать  для ограниченного круга задач.  Кроме того они совершенно лишены " интеллектуальности ", свойственной другим типам сканеров.

Планшетный сканер.   Это наиболее распространенный  тип  сканеров. Первоначально  он использовался для сканирования непрозрачных оригиналов. Почти все модули имеют съемную крышку,  что позволяет сканировать " толстые " оригиналы ( журналы,  книги ). Дополнительно некоторые модели могут оснащаться механизмом подачи отдельных листов,  что  удобно при работе с программами распознавания текстов - OCR ( Optical Characters Recognition ). В последние время многие фирмы-лидеры в производстве  плоскостных  сканеров стали дополнительно предлагать1 слайд-модуль ( для сканирования прозрачных оригиналов ).  Слайд-модуль имеет  свой, расположенный сверху,  источник света. Такой слайд-модуль устанавливается на плоскостной сканер вместо простой крышки и превращает сканер универсальный ( плоскостной сканер с установленным слайд-модулем ).   

   Барабанный сканер.  Основное его отличие состоит в том, что оригинал закрепляется  на прозрачном барабане,  который вращается с большой скоростью. Считывающий элемент  располагается  максимально  близко  от оригинала. Данная  конструкция обеспечивает наибольшее качество скани- рования. Обычно в барабанные сканеры устанавливают три фотоумножителя, и сканирование осуществляется за один проход. " Младшие " модели у некоторых фирм с целью удешевления используют вместо фотоумножителя  фотодиод в  качестве считывающего элемента.  Барабанные сканеры способны сканировать любые типы оригиналов. В отличие  от плоскостных сканеров со слайд-модулем,  барабанные могут сканировать непрозрачные и прозрачные оригиналы одновременно.                                          

Проекционный сканер.  Этот тип сканеров применяется для сканирования с высоким разрешением и качеством слайдов небольшого формата ( как правило, размером не более 4 x 5 дюймов ). Существует две модификации: с горизонтальным и вертикальным расположением оптической оси  считывания. Наиболее популярным в России, как, впрочем, и на Западе, является вертикальный проекционный сканер.   

Типы вводимого изображения. По данному критерию все существующие сканеры можно подразделить на черно-белые и цветные. Черно-белые сканеры в свою очередь могут подразделяться на штриховые и полутоновые («серые»). Однако полутона изображения могут также эмулироваться. Первые модели черно-белых сканеров могли работать только в двухуровневом (bilevel) режиме, воспринимая или черный, или белый цвет. Таким образом, сканироваться могли либо штриховые рисунки (например, чертежи), либо двух тоновые изображения. Хотя эти сканеры и не могли работать с действительными оттенками серого цвета, выход для сканирования полутоновых изображений такими сканерами был найден. Псевдополутоновой режим, или режим растрирования (dithering), сканера имитирует оттенки серого цвета, группируя, несколько точек вводимого изображения в так называемые gray-scale-пиксели. Такие пиксели могут иметь размеры 2х2 (4 точки), 3х3 (9 точек) или 4х4 (16 точек) и т.д. Отношение количества черных точек к белым и выделяет уровень серого цвета. Механизмы считывания изображения базируются или на фотоумножителе,  или на ПЗС.  Фотоумножитель  проще  всего сравнить с радиолампой-фотосенсором, у которой имеются пластины катода и анода и которая конвертирует свет в электрический сигнал.  Считываемая  информация  подается  на фотоумножитель точка за точкой с помощью засвечивающего луча.  Цветное изображение такими сканерами считывается за три прохода ( с помощью RGB-светофильтра ).  Многие сканеры имеют  три параллельные линейки  ПЗС,  тогда сканирование цветных оригиналов осуществляется за один проход,  так как каждая линейка считывает один  из трех  базовых цветов.  Потенциально ПЗС-сканеры более быстродейственны, чем барабанные сканеры на фотоумножителях.