Děrný štítek - zařízení, které uchovávalo bitové hodnoty pomocí děr v
tvrdém papíru.
Děrný štítek můžeme
označit jako první vstup/výstupní zařízení. Jejich používání je typické
pro první a druhou generaci počítačů. Později rovněž sloužily jako
sekundární paměť, ze které se načítaly potřebné programy pro počítač.
První děrné štítky neměly nic společného s počítači. Použil je v roce 1805
francouzský tkadlec hedvábí Joseph-Marie Jacquard pro řízení chodu tkacího
stroje. O pár let později je použil profesor matematiky v Oxfordu Charles
Babbage, který navrhl první mechanické počítače. Byly to první předchůdci
počítačů.
V době jejich používání vzniklo několik pozoruhodných strojů. Byl to
například speciální kalkulátor na řešení souběžných lineárních rovnic,
nazvaný ABC, či číslicové počítače vytvořeny Konradem Zusem. V roce 1943
uvedl Howard H. Aiken a jeho spolupracovníci elektromechanický kalkulátor
Mark 1. Dále rovněž Eniac. Byl to válečný projekt. Mezi nejvýznamnější
spoluautory patří J. W. Masuchly, J. P. Eckert a J. von Neumann. Byl to
první stroj na světě, který měl architektonické rysy moderních počítačů.
Klávesnice
Klávesnice - soustava kláves určená k zadávání znakových dat do počítače a
k pohybu kurzoru.
Klávesnice je v dnešní době standardním vybavením počítače. První stroje,
které využívaly klávesnici, byly nejrůznější matematické kalkulátory.
Dalším zařízením, který používal klávesnici, byl psací stroj, používaný
jako vstup/výstupní zařízení.
Počátkem roku 1980 byla vytvořena klávesnice, označena PC XT. Měla celkem
82/83 kláves a je nejméně vyvinutým typem klávesnice. Numerické klávesy
měla na opačné straně, než jsme nyní zvyklí, jen 10 funkčních kláves a po
jednom znaku ALT a CTRL. V současné době se s těmito typy klávesnic již
nesetkáváme.
S uvedením na trh počítače IBM PC-AT, byla zároveň uvedena i nová
klávesnice PC AT. Původní klávesnice AT byla vylepšená o větší klávesu
ENTER a navíc byla přidána klávesa SysReq, u které se počítalo s využitím
v OS/2.
V roce 1987 se objevila klávesnice PS/2 se 101 klávesami, obvykle nazývaná
rozšířená klávesnice. Velkou její výhodou byla kompatibilita se všemi
ostatními rozhraními klávesnic. Přidané klávesy vznikly oddělením funkcí
pro ovládání kurzoru od numerických funkcí v numerickém bloku a doplněním
o dvě další funkční klávesy F11, F12.
Každá
klávesa má přiřazen SCAN kód, po stisku klávesy je tento kód na portu
klávesnice, odkud si ho vezme obsluha přerušení. Ta jej převede do ASCII a
uloží do vyrov. bufferu klávesnice příslušné hodnoty. SCAN kód určuje
fyzické tlačítko na klávesnici např. když obsluha přerušení přečte z portu
klávesnice hodnotu 44, jedná se o písmeno z. Ve SCAN kódu se nerozlišuje
malé a velké písmeno (např. klávesa z má stejný SCAN kód jako klávesa Z).
Podle stavu klávesy CAPS LOCK, příp. SHIFT se rozliší, zda se jedná o
velké nebo malé písmeno. ASCII kód je množina 256 čísel, které
reprezentují jednotlivé znaky. Extended ASCII CODE: Pro některé klávesy,
které nemají přiřazenou žádnou hodnotu v tabulce ASCII (funkční klávesy)
se vygeneruje rozšířený ASCII. Vyrovnávací paměť klávesnice (buffer) je
oblast paměti o velikosti 32 B v datové oblasti BIOSu. Těchto 32 B tvoří
kruhovou frontu, do které se ukládají znaky stisknuté na klávesnici v
pořadí ASCII a SCAN kód. Ukládají-li se znaky rychleji, než dokáže PC
zpracovat, buffer se zaplní a počítač vydá zvukový signál.
V dnešní době existuje na trhu velké množství nejrůznějších klávesnic.
Liší se zejména designem a rovněž mechanizmem, který převádí stisknutý
znak na signál zasílaný do počítače. Můžeme takto vyčlenit následující
skupiny klávesnic: klávesy s galvanickou vazbou, klávesy s kapacitní
vazbou, klávesy s plošným spojem.
Myš
Myš
- polohovací zařízení k ovládání pozice kurzoru.
V
roce 1963 navrhla skupina pod vedením D. Engebalda prototyp počítačově
orientovaného psacího zařízení, který poprvé demonstrovali o pět let
později. K navigaci informačním prostorem vytvořili myš, která je dnes
takřka nezbytnou součástí při komunikaci člověk - počítač.
Myš nám umožňuje přenášet pohyb ruky po podložce na obrazovku počítače. Ve
své spodní části obsahuje kuličku, která se po podložce otáčí a pomocí
válečků jsou do počítače vysílány patřičné signály o pohybu myši.
Kromě klasických mechanických existuje druhá početná skupina, kterou tvoří
optická myš. Je to typ počítačové myši, která nesnímá pohyb kolečkem, ale
používá dvě světelné diody. Tyto diody jsou umístěny na spodku myši
a vyzařují světlo, které se odráží od speciální podložky. Podložka je
velmi hustě protkána sítí barevných čar, přičemž detektor snímá odraz
světla při přechodu myší přes jednotlivé čáry a interpretuje jej jako
pohyb kurzoru.
Další polohovací zařízení
Tablet
- polohovací zařízení složené z pevné podložky obsahující elektronické
zařízení generující elektromagnetické pole a pohyblivého snímacího
zařízení (v podobě pera nebo tzv. puku, plochého předmětu s nitkovým
křížem a tlačítky). Tablety jsou určeny pro pohodlné ovládání
inženýrských a projektantských či grafických aplikací.
Trackball
- malé zařízení umísťované obvykle do malých přenosných počítačů,
sloužící jako náhrada klasické počítačové myši. Trackball na první
pohled připomíná počítačovou myš, obrácenou dnem nahoru a z toho také
vychází způsob jeho ovládání - uživatel pohybuje přímo pevně ukotvenou
kuličkou myši.
Trackpoint
– místo kuličky tyčinka.
Touchpad
– dotyková destička
Joystick
- periférie, která slouží především k ovládání počítačových her.
Mikrofon
Scanner
Skener – čtecí
zařízení, snímač grafické informace z papírové předlohy (Akademický
slovník cizích slov, Academia, Praha 1995)
Scan (scanned, scanning) – pozorně prohlížeti, ale též zběžně prohlédnouti,
mimochodem
(Ant. Osička, Ivan Poldauf: Anglicko-český slovník, Nakladatelství ČSAV
1957)
Skaner – zařízení pro snímání obrázků do počítače. Sejmuté obrázky lze
použít do připraveného textu knihy nebo pro účely zpracování obrazů apod.
(Petr Rapant: Začínáme s PC, Grada Publishing, Praha 1992)
Využití skenerů
Nejjednodušší je naskenovat pár obrázků a pak je využít pro zpříjemnění
práce s počítačem.
Vytváření rodinných alb. Album fotografií se v digitální podobě snadno
vejde na jeden kompaktní disk.
Skenované obrázky mohou posloužit jako základ při prezentaci výrobků vaší firmy,
která je zpracována například programem PowerPoint.
Ve škole lze skenované obrázky využít pro vytvoření
učebních pomůcek – skenovaný obrázek stačí vytisknout na fólii a vložit do
zpětného projektoru.
Skenované obrázky můžete dále zpracovávat pomocí grafických programů a
vytvořit z nich umělecká díla.
Některé skenery umožňují snímat diapozitivy a tím pádem i negativy.
Grafickým programem můžete následně vytvořit pozitiv a tím i vlastní
fotografie – tím odpadá práce v temné komoře, popř. fotolaboratoři.
Máte-li dostatečně dobrou textovou předlohu, pak můžete text převést do tzv. znaků ASCII, takže
naskenovaný text budete moci dále zpracovávat pomocí textového procesoru.
Ušetříte tak čas za opisování.
Typy skenerů
K dispozici máme několik modifikací, které se od sebe liší jak
konstrukčně, tak způsobem použití, a v neposlední řadě i cenou. Na trhu se
vyskytují tyto typy: Ruční skenery patří, zdá se,
minulosti. Na pohled připomínají větší myš a právě tak padnou do ruky.
Obraz se snímá pohybem skeneru po předloze. Hlavní roli tady hraje pevná
ruka, která s přístrojem nesmí uhnout stranou. Problémy působí také šíře
záběru – například na sejmutí stránky A4 je třeba přejet dvakrát ve dvou
sloupcích, a pak je otázkou jaký výsledek tento dvojí pohyb přinese.
Mají však své výhody – lze jimi snímat i obrázky, které pohledem najednou
neobsáhnete, například etiketu na láhvi. Což žádný jiný typ nedokáže. Jsou
velmi levné, ale vzhledem k nízké ceně stolních skenerů je dnes už skoro
nikdo nekupuje. Ploché (stolní) skenery jsou v současnosti nejpoužívanější. Odpadá
u nich nedokonalost lidského pohybu, protože pohyb nutný k sejmutí obrazu
obstarává přesná technika. Předloha se pokládá na skleněnou desku, pod níž
se pohybuje světelný zdroj, který soustavou zrcadel přenáší obraz na
snímač. Jejich použití je mnohastranné, protože dokážou sejmout bez vady
prakticky vše, co jim předložíte. U běžných typů je omezení velikosti
formátu předlohy A4. PMT (rotační) skenery používají fotonásobič, což je elektronka, v
níž je elektrický signál mnohonásobně zesílen a pak digitalizován.
Obrazová předloha se připevní na rychle rotující válec. Při jedné otáčce
se nasnímá jeden řádek a válec se o kousek posune., pak se snímá další
řádek.
Tyto skenery poskytují dokonalejší výsledky, ale jsou také mnohem dražší,
proto se používají pouze pro profesionální práci. Knižní skenery umožňují skenování atypických předloh,
zejména pak rozevřených knih, což by ostatním typům skenerů činilo značné
potíže, nebo by to bylo dokonce nemožné.
Princip funkce skeneru
Co to vlastně znamená přenos do paměti počítače? Předloha, která je
snímaná, se digitalizuje. Zjednodušeně: z předlohy se stanou nuly a
jedničky, a když počítač tyto nuly a jedničky stanoveným postupem
zpracuje, pak na obrazovce nebo na výstupu z tiskárny uvidíte týž obrázek,
který jste skenovali.
Běžný plochý skener je skříňka se skleněnou plochou nahoře, pod níž se
rovnoměrně pohybuje světelný zdroj. Na ní je umístěn obrázek. Světlo
vyzařované zdrojem projde sklem a odrazí se od obrazové předlohy. Světlá
plocha odráží více světla, tmavá pak méně.
Toto odražené světlo se soustavou zrcadel dopraví na detektory CCD, což je
zařízení proměňující světlo na elektrický proud, jehož intenzita odpovídá
množství odraženého světla.
Některé levné skenery používají místo zářivky tzv. diody LED, které
vydávají podstatně méně světla, což při běžném skenování není na výsledku
znát.Tyto skenery mají některá omezení - nemohou skenovat tam, kam diody
nedosvítí, takže skenovaný obrázek či předmět musí vždy přiléhat těsně k
podložce. Prvky CCD jsou obvykle uspořádány v řádcích. A protože se barevný obraz
skládá ze tří základních barev, jsou tyto řádky prvků celkem tři. Prvky
CCD snímají červené, zelené a modré světlo zvlášť.Tři různobarevné obrazy
se na obrazovce monitoru vzápětí složí do jednoho obrazu a následné
skládání barev způsobí, že obraz můžete vidět v přirozených barvách.
HP
používá 3 přijímače CCD a každým z nich je
snímána informace pro jednu určitou barvu, přičemž obraz je osvětlován
dvěma bílými zářivkami a reflektované světlo se dostává k senzorům přes
dva filtry.
CCD versus CIS
Asi před čtyřmi lety se na trhu objevily skenery se snímacím mechanismem
označovaným „CIS“. Nejprve zaujaly svou cenou, vzápětí však znechutily
zákazníky nekvalitou snímání. Přestože se od té doby kvalita CIS zlepšila,
zůstává CCD i nadále symbolem vyšší kvality, stejně tak vyšší ceny.
CCD (Charge Couple Device) je snímací čip, jaký se používá například též
ve videokamerách a digitálních fotoaparátech. Skládá se z tisíců na světlo
citlivých buněk (pixelů), založených na principu fototranzistorů. CCD
prvek je menší než šířka snímané stránky, a proto se od předlohy odražené
světlo na něj musí směrovat pomocí optiky.
CIS (Contact Image Sensor) je snímací zařízení pracující odlišným způsobem
a do stolních skenerů bylo nasazeno v zájmu snížení jejich ceny.Snímací
prvek CIS v sobě zahrnuje jak světelný zdroj (zpravidla LED diody), tak
snímací body. Jeho šířka odpovídá šířce snímané stránky, a není proto
třeba žádná další optika (to umožňuje i celkové zmenšení skeneru).
Tabulka hlavních kladů a záporů
CCD
CIS
Odstup signál/šum
dobrý
horší
Spotřeba
vysoká
nízká
Vzdálenost od předlohy
proměnná
malá (do 3 mm)
Cena
vyšší
nižší
Datový tok
rychlý (okolo 15 MHz) pomalý (1 MHz)
Výroba
náročná
snadná
Konstrukce
složitější, větší kompaktní menší
Potřeba seřizování
ano
ne
Kvalita obrázků
dobrá
horší
Vlastnosti skenerů - parametry
Rozlišení
Je to základní parametr, se kterým souvisí vše další. Jde o to, jaké
podrobnosti ze snímané předlohy dokáže nabízený skener zaznamenat. Jak
přesné a ostré snímané obrázky budou.
Snímaný obrázek se zakládá do rastru, který si lze představit jako
šachovnici s malými políčky. Toto políčko je dále nedělitelné – má tedy
svou barvu a svou barevnou intenzitu. Hodnota rozlišení je počet bodů, jež
je skener schopen rozpoznat na jednom palci (1“ = 2,54 cm).
Jednotkou rozlišení je tedy počet bodů na jeden palec – 1 dpi (dots per
inch).
Př.: Pokud hodnota rozlišení je 600 dpi, pak jeden palec předlohy je
rozložen na 600 bodů a tímtéž způsobem vložen do počítače. Jeden čtvereční
palec je pak rozložen do 600 x 600, tedy
360 000 bodů.
Rozlišení je dáno vstupním zařízením, elektronika jej dokáže rozlišit.
Interpolace
Interpolace je rozšířené rozlišení (např. 600 dpi je na vstupu
interpolované na 1200 dpi).
Když zdvojnásobíme rozlišení, pak proniknou mezi řádky a sloupce obrázku
prázdné body. Skener je následně odhadem zaplní. Nejprve posoudí barvu
bodů, které sousedí s prázdným místem a pak vypočte průměrnou hodnotu.
Tímto postupem se však žádné další detaily na snímku neobjeví. Pokud se
interpolace přežene, je výsledkem pouze rozmáznutý obrázek.
Barevná hloubka
Tento parametr vypovídá o tom, jak věrně dokáže skener vložit do počítače
barvy předlohy, tj. kolik barevných odstínů dokáže rozlišit. Neměl by jich
rozlišit méně, než dokáže grafická karta počítače.
Barevná hloubka je počet bitů vyčleněných pro uložení barevné informace o
jednom každém bodu – 24, 30, 36. To by konkrétně znamenalo, že při
24bitových barvách dostaneme 16,7 milionu barev, při 30bitových 1 miliardu
a při 36bitových 68 miliard.
Realita je však trochu jiná. Ani skener s 36bitovými barvami nevyužívá
všechny bity pro uložení barevné informace (ve skutečnosti je ani nemá).
Ukládají se zde pouze korekční hodnoty, které pomáhají přepočítat a
zajistit přesnější barvy.
Dalším faktem je to, že běžné grafické karty a monitory zobrazují
maximálně 16,7 milionu barev, a tiskárny ani to. Proto i většina
grafických programů pracuje maximálně s 24, výjimečně s 30-bitovými barvami.
Barevné režimy Vlastní snímání může probíhat v různém rozlišení s různým počtem
barev. Základní barevné režimy jsou: čárová grafika (Line Art), polotóny (Halftone),
odstíny šedi (Grayscale) a barevný (Color).
Veškeré naskenované obrázky se musí uložit jako bitmapový grafický soubor
v příslušném barevném režimu.
Formát čárové grafiky (Line Art) zabere při ukládání nejméně místa.
Poněvadž se zaznamenává pouze bílá a černá, stačí pro každý bod pouze
jeden bit paměti. Tento formát se hodí při snímání textu nebo čárované
grafiky (výkresů), naopak téměř nepoužitelný je pro fotografie.
Technika polotónování (Halftone) vznikala při zpracovávání šedí na tiskárnách tisknoucích pouze černě. Půltónové obrázky
se skládají z černých bodů, které se lidským očím jeví jako různě světlá
šeď (př. noviny). Obrázek ve
stupních šedi (Grayscale) je ekvivalentní černobílé fotografii. Počítač
zobrazuje patřičný odstín šedivé podle přiřazené hodnoty od 0 do 255.
Barevné (Color) obrázky jsou nejzajímavější, a proto i nejvíce používané.
Výsledná velikost souboru při různých způsobech skenování
Všechny grafické soubory lze rozdělit na dva typy – vektorové a bitmapové.
Liší se jak způsobem zpracování, tak uložení, velikostí a možnostmi
úpravy.
Vektorové obrázky obsahují přesně definované grafické prvky jako jsou text, křivky a různé tvary (mnohoúhelníky, elipsy) s
přesně definovanými barvami.
Vektorové obrázky jsou vhodné především pro ilustrace a nákresy, kde je
potřeba zachovat přesné rozměry. Díky jejich matematické definici je lze
velmi jednoduše zvětšovat a zmenšovat beze ztráty kvality či detailů.
Tento popis objektů zabere výsledně daleko méně místa než bitmapa.
Jejich stinnou stránkou je, že je nelze použít pro zobrazování a ukládání
fotografických obrázků –
plnobarevné snímky reálného světa se zpravidla neskládají z matematicky
jednoduše definovatelných objektů.
Obrázky
bitmapové jsou typem daleko rozšířenějším. Zde je obrázek založen na
mřížce bodů, přičemž rozměry této sítě jsou dány velikostí a rozlišením
obrázky. Obecně lze říci, že bitmapové obrázky zabírají v počítači více
místa, což je dáno tím, že bitmapový soubor obsahuje popis jednoho každého
bodu obrázku, resp. jeho barvy.
Skenery produkují obrázky bitmapové, ale u písma a někdy i firemních
značek a symbolů se je snažíme převádět, tzv. vektorizovat, resp. „OcééRkovat“.
K tomu poslouží u lepších skenerů přibalený OCR program nebo samostatná
vyspělejší grafická aplikace.
Formáty pro Internet Pokud snímáme obrázky za účelem publikace na Internet, budeme je muset
ve výsledku uložit do jednoho z následujících formátů .
Výhody: GIF je nejčastěji používaný formát. Jeho omezením je maximální
počet 256 barev, což snižuje barevnou hloubku. Je to formát vhodný pro
obrázky obsahující jen několik převažujících barev (např. ikony). Již méně
se hodí pro fotografické snímky. JPG je dalším z oblíbených internetových grafických formátů, dnes
asi nejvhodnějším pro ukládání fotografických snímků, protože nesnižuje
počet barev a dosahuje výrazné komprese (zmenšení) výsledného souboru.
Nevýhoda: obrázek uložený do JPG s kompresí se později hůře upravuje.
Software
Grafický software – je ten, který dokáže podle postupů ovládat skener,
aniž na něj sáhnete. Dovede nastavit rozlišení, kontrast, jas obrázku,
přenést obrázek z předlohy do paměti
počítače a předat jej k dalšímu zpracování.
Software OCR (optical character recognition = optické rozpoznávání znaků)
– dokáže načíst a zpracovat text.
Skener sice vždy načte text, ale jako obrázek, proto si jej můžete pouze
přečíst.
Pokud chcete s textem pracovat dál pomocí textových editorů, pak je třeba
jednotlivé znaky z jejich grafické podoby na předloze převést do textové
podoby (forma počítačově zpracovatelná).
To je úkolem softwaru OCR.