Устройства интерактивной связи человека и компьютера

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Аппаратное обеспечение интерактивной связи человека с машиной

2. Программное обеспечение интерактивной связи человека с машиной

Список литературы

Введение

информация интерфейс компьютер интерактивный

С момента изобретения первого машинного устройства человеку пришлось искать способы управления и постоянно совершенствовать их. Это касается не только ЭВМ, но и роботизированных машин, созданных для различных целей (производственных, научных, медицинских). Причем параллельно с развитием компьютеров и роботов человеку приходилось развивать и способы управления, путем создания более продвинутой аппаратной и программной частей, что бы обеспечить более гибкое управление машиной.

Под устройствами интерактивной связи человека с машиной подразумеваются:

Средства:

· вывода информации из устройства к пользователю - весь доступный диапазон воздействий на организм человека (зрительных, слуховых, тактильных, обонятельных и т.д.) - экраны (дисплеи, проекторы) и лампочки, динамики, зуммеры и сирены, вибромоторы и т.д.

· ввода информации/команд пользователем в машину - множество всевозможных устройств для контроля состояния человека - кнопки, переключатели, потенциометры, датчики положения и движения, сервоприводы, жесты лицом и руками, даже съём мозговой активности пользователя.

Методы:

· набор правил, заложенных разработчиком устройства, согласно которым совокупность действий пользователя должна привести к необходимой реакции устройства и выполнения требуемой задачи - т.н. логический интерфейс.

Правила эти должны быть достаточно ясны для понимания, естественны и легки для запоминания (всё это входит в понятие юзабилити).

Увеличение в устройстве (при равной функциональности) средств ввода-вывода даёт упрощение построения методов управления и упрощение правил пользования, но зато приводит к сложности восприятия информации пользователем - интерфейс становится перегруженным. И наоборот- уменьшение средств отображения и контроля приводит к усложнению правил управления - каждый элемент несёт на себе слишком много функций. Потому проектировщики интерфейсов стараются принять компромиссное решение между этими двумя крайностями в каждом отдельном случае [1].

1. Аппаратное обеспечение интерактивной связи человека с машиной

1.1 Устройства ввода

Устройства ввода - периферийное оборудование для занесения (ввода) данных или сигналов в компьютер либо другое электронное устройство во время его работы. Устройства ввода и вывода составляют аппаратный интерфейс между компьютером и человеком [7].

К основным устройствам ввода относятся:

· Клавиатура;

· Манипулятор типа «мышь»;

· звуковая карта с подключенным микрофоном;

· цифровые камеры, сенсоры захвата движений;

· графический планшет.

Клавиатура является основным устройством ввода символьной информации в компьютер и является одним из важнейших устройств, определяющих условия комфортабельности работы на компьютере. Это унифицированное устройство, представляющее совокупность датчиков, воспринимающих давление (прикосновение) на клавиши и замыкающих тем или иным образом определенную электрическую цепь, со стандартным разъемом и последовательным интерфейсом связи с системной платой. Независимо от типов применяемых датчиков нажатия клавиши, все они объединяются в матрицу. В качестве датчиков нажатия клавиш применяются кнопки на основе токопроводящей резины, механические контакты (открытые и герконовые), емкостные датчики и датчики на эффект Холла. Используемые клавишные датчики влияют на надежность, долговечность и, конечно же, цену клавиатуры. Клавиатура содержит набор клавиш, генератор тактовых сигналов G, счетчик CT, дешифратор с выходами с открытым коллектором DC, шифратор CD, регистр кода нажатой клавиши RG, постоянное запоминающее устройство ROM, схема фиксации нажатия клавиши (схема ИЛИ и И) В современных клавиатурах для управления работой клавиатуры используют контроллеры. Это позволяет упростить аппаратуру, увеличить ее возможности, повысить надежность. Вертикальные и горизонтальные шины матрицы контактов подключаются, соответственно к портам вывода и ввода контроллера; для передачи в системный блок сформированного кода нажатой клавиши используется порт ввода-вывода контроллера. Контроллер работает под управлением программы, хранимой в ПЗУ. Программа выполняет следующие функции: формирует последовательность кодовых комбинаций для опроса X (столбцов); анализирует входные комбинации сигналов Y (строк) клавиатуры; формирует код нажатой клавиши в соответствии с кодовыми таблицами; передает сформированный код нажатой клавиши в системный блок [3].

Манипулятор «мышь» является не менее важным инструментом управления компьютером и ввода информации. Мышь - это устройство, предназначенное для обеспечения удобства работы с современным программным обеспечением. Суть управления программами зачастую сводится на совмещении курсора «мыши» на экране с соответствующими командными кнопками на экране и нажатию одной из двух кнопок (чаще достаточно даже одной) «мыши». В настоящее время большое распространение получили оптические мыши, принцип работы которых заключается в следующем. С помощью светодиода, и системы фокусирующих его свет линз, под мышью подсвечивается участок поверхности. Отраженный от этой поверхности свет, в свою очередь, собирается другой линзой и попадает на приемный сенсор микросхемы - процессора обработки изображений. Этот чип, в свою очередь, делает снимки поверхности под мышью с высокой частотой (кГц). Причем микросхема (назовем ее оптический сенсор) не только делает снимки, но сама же их и обрабатывает, так как содержит две ключевых части: систему получения изображения Image Acquisition System (IAS) и интегрированный DSP процессор обработки снимков. На основании анализа череды последовательных снимков (представляющих собой квадратную матрицу из пикселей разной яркости), интегрированный DSP процессор высчитывает результирующие показатели, свидетельствующие о направлении перемещения мыши вдоль осей X и Y, и передает результаты своей работы вовне по последовательному порту [2].

Графические планшеты, совмещенные с жидкокристаллическими экранами используют активно-матричный плоский дисплей на пленочных транзисторах и технологию электромагнитной передачи и приема сигнала.

В целом данное устройство может работать параллельно с «мышью», хотя это не всегда бывает обязательно. Основное его назначение заключается в выделении, раскрашивании, черчении и рисовании от руки. Представляет из себя плоский планшет с чувствительной площадкой и не менее чувствительное перо, у которого работают оба наконечника, и кроме того имеются несколько кнопок на боковой поверхности. В настоящее время устройства данного типа наиболее популярны в архитектуре и различных сферах дизайна [8].

Цифровые камеры могут быть подключены к компьютеру, что позволяет производить «захват» движений оператора. С помощью специального программного обеспечения, «захваченное» видео, обрабатывается и происходит интерпретация движений в команды управления компьютером. В настоящее время большое распространение получают устройства с датчиками движений, на основе цифровых камер, благодаря которым становится возможным быстрое управление компьютером с помощью жестов рук или ног. Например, сенсор Kinect для игровой приставки Xbox 360, который позволяет управлять персонажами в компьютерных играх, используя движения рук и ног. Датчик глубины сенсора Kinect состоит из инфракрасного проектора, объединенного с монохромной КМОП-матрицей, что позволяет сенсору Kinect получать трёхмерное изображение при любом естественном освещении. Диапазон глубины и программа проекта позволяет автоматически калибровать датчик с учётом условий игры и окружающих условий, например мебели, находящейся в комнате [4].

Звуковая карта производит преобразование звука из аналоговой формы в цифровую. Для ввода звуковой информации используется микрофон, который подключается к входу звуковой карты. Благодаря этому в настоящее время широкое распространение получили системы голосового управления, например Apple Siri и Google Now в мобильных смартфонах и планшетных ПК.

1.2 Устройства вывода

Устройства вывода - периферийные устройства, преобразующие результаты обработки цифровых машинных кодов в форму, удобную для восприятия человеком или пригодную для воздействия на исполнительные органы объекта управления [7].

· монитор;

· принтер;

· акустические системы.

Принтер - это устройство для вывода информации на бумагу. В настоящее время широко применяются два типа принтеров - струйные и лазерные.

В струйных принтерах изображение формируется микрокаплями специальных чернил, выбрасываемых на бумагу через миниатюрные сопла. Этот способ печати обеспечивает более высокое качество печати по сравнению с матричными принтерами, в том числе позволяет проще реализовать цветную печать. Струйные принтеры практически бесшумны. Однако они дороже матричных и требуют более тщательного ухода и обслуживания, более требовательны к качеству бумаги. Скорость печати струйных принтеров приблизительно такая же, как у матричных, - от 10 до 60 секунд на страницу.

Лазерные принтеры обеспечивают в настоящее время наилучшее (близкое к типографскому) качество печати. В этих принтерах для печати используется принцип ксерографии: изображение сначала формируется на специальном барабане в виде совокупности электрических зарядов. К заряженным точкам поверхности барабана прилипает тонкодисперсный краситель, и изображение становится видимым. Затем оно оттиском переносится на бумагу и закрепляется на ней мощным, но кратковременным прогревом.

Электрический рельеф на печатающем барабане формируется с помощью лазера, луч которого модулируется по командам из компьютера [9].

Монитор - это устройство, служащее для обеспечения диалогового режима работы пользователя с компьютером путем вывода на экран графической и символьной информации. Монитор - устройство для наблюдения за результатами действий вычислительной системы при помощи дисплейного блока, на который поступает видеосигнал с видеоадаптера компьютера.

Все современные мониторы можно разделить на три класса по их физическому принципу действия: ЖК-мониторы, плазменные панели и проекционные устройства.

Жидко-кристаллические мониторы конструктивно состоят из ЖК-матрицы (стеклянной пластины, между слоями которой и располагаются жидкие кристаллы), источников света для подсветки, контактного жгута и обрамления (корпуса), чаще пластикового, с металлической рамкой жёсткости. Когда к электродам, находящимся между светофильтрами и слоем жидких кристаллов приложено напряжение, то молекулы жидких кристаллов стремятся выстроиться в направлении электрического поля, что искажает винтовую структуру. При этом силы упругости противодействуют этому, и при отключении напряжения молекулы возвращаются в исходное положение. При достаточной величине поля практически все молекулы становятся параллельны, что приводит к непрозрачности структуры. Варьируя напряжение, можно управлять степенью прозрачности [5].

Плазменные мониторы - это устройства отображения информации,, основанные на явлении свечения люминофора под воздействием ультрафиолетовых лучей, возникающих при электрическом разряде в ионизированном газе, иначе говоря в плазме.

Проекционные устройства - это оптические устройства предназначенные для создания действительного изображения плоского предмета небольшого размера на большом экране [6].

Акустическая система - устройство для воспроизведения звука, состоит из акустического оформления и вмонтированных в него излучающих головок (обычно динамических). Акустическая система бывает широкополосной (один широкополосный излучатель, например, динамическая головка) и многополосной (две и более головок, каждая из которых создаёт излучение в своей частотной полосе).

2. Программное обеспечение интерактивной связи человека с машиной

Под программным обеспечением устройств интерактивной связи человека и машины подразумеваются различные разновидности интерфейсов, в которых одна сторона представлена человеком, а другая машиной\компьютером. Это совокупность средств и методов, при помощи которых пользователь взаимодействует с различными, чаще всего сложными, машинами, устройствами и аппаратурой. Весьма часто термин применяется по отношению к компьютерным программам, однако под ним может подразумеваться набор средств, методов и правил взаимодействия любой системы, управляемой человеком [1].

Несколько широко распространённых примеров:

· меню на экране телевизора + пульт дистанционного управления;

· дисплей электронного аппарата (автомагнитолы, часов) + набор кнопок и переключателей для настройки;

· приборная панель (автомобиля, самолёта) + рычаги управления.

Разновидности интерфейсов:

· Текстовый интерфейс пользователя (в частности, интерфейс командной строки);

· Различные виды графического интерфейса (Оконный интерфейс; Web-ориентированный интерфейс; Индуктивный пользовательский интерфейс; Масштабируемый интерфейс пользователя);

· Тактильный интерфейс;

· Жестовый интерфейс;

· Голосовой интерфейс.

Выводы и заключения

В настоящее время развитие устройств интерактивной связи человека и машины является одним из приоритетнейших направлений в компьютерной области, робототехнике и в различных автоматизированных системах. Постоянное улучшение и развитие должно обеспечивать глубокую интеграцию человека в работу машины и тем самым обеспечивать наиболее точный контроль операций, производимых машиной под контролем человека [1].

Список использованной литературы

1. Интерфейс пользователя // Интернет ресурс:

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D0%BD%D1%82%D0%B5%D1%80%D1%84%D0%B5%D0%B9%D1%81_%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D0%B7%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8F.

2. Манипулятор «мышь» с оптическим сенсором // Интернет ресурс:

http://www.ixbt.com/peripheral/mice-sensor.shtml.

3. Принцип работы клавиатуры // Интернет ресурс:

http://metod.vt.tpu.ru/edu/df/pd/book/book1_1/page1.htm.

4. Игровой сенсор Kinect // Интернет ресурс:

http://ru.wikipedia.org/wiki/Kinect.

5. ЖК-монитор // Интернет ресурс:

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%96%D0%9A-%D0%B4%D0%B8%D1%81%D0%BF%D0%BB%D0%B5%D0%B9.

6. Проектор // Интернет ресурс:

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80.

7. Устройства ввода-вывода // Интернет ресурс:

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D1%81%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE_%D0%B2%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%B0-%D0%B2%D1%8B%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%B0.

8. Графический планшет // Интернет ресурс:

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D1%80%D0%B0%D1%84%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D0%BD%D1%88%D0%B5%D1%82.

9. Принтеры // Интернет ресурс:

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%B5%D1%80.

Размещено на Allbest.ru