1.4c: Hardware (Periferiche di Input - 2)

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1 1.4c: Hardware (Periferiche di Input - 2)

2 2 Bibliografia Curtin, Foley, Sen, Morin Informatica di base, Mc Graw Hill Ediz. Fino alla III : cap. 4.4, 4.3, 4.5 IV ediz.: cap. 3.4, 3.3, 3.5 Questi lucidi

3 INPUT VELOCE DI GRAFICA

4 4 Input di grafica: lo scanner Lo scanner consente al computer di acquisire immagini, fotografie e pagine di testo. Esistono diversi tipi di scanner: quelli manuali sono i più economici e consentono acquisizioni a basse risoluzioni. Vanno fatti scorrere manualmente sull'area da importare (non sono molto pratici e ormai quasi fuori commercio) Gli scanner piani, il cui principio di funzionamento è molto simile a quello di una fotocopiatrice. Sono i più diffusi, in quanto comportano il miglior rapporto prezzo/prestazioni Gli scanner detti "a tamburo", destinati a un impiego professionale visti i costi (dell'ordine delle migliaia di euro)

5 5 Input di grafica: Scanner Grafici Scanner piano il foglio rimane fermo I sensori si spostano Scanner a tamburo (più costoso e più preciso) Il foglio scorre Sensori ottici restano fissi

6 6 Come funziona lo scanner Un fascio di luce fluorescente viene fatto passare sul foglio. La luce si riflette sulla pagina e viene fatta convergere da una lente su un sensore detto CCD (Charge- Coupled Device) che legge l intensità della luce. Poiché le zone scure riflettono meno luce di quelle chiare, il CCD misura la luminosità del singolo punto (pixel) ed assegna ad ognuno un valore (corrispondente ad una gradazione di grigio)

7 Come funziona lo scanner SCANNER A COLORI Per leggere i colori sono necessari appositi filtri colorati. Negli scanner a una lettura, per ogni pixel sono presenti tre diversi sensori, ognuno con un filtro colorato differente per leggere i tre colori fondamentali: verde, rosso e blu. I sensori leggono la quantità di ognuno dei colori di base e la memorizzano. Negli scanner a tre letture, tutti i sensori hanno lo stesso filtro, che viene cambiato ad ognuno dei tre passaggi. 7 Uno scanner a tre letture è più preciso ma più lento di uno ad una sola lettura.

8 8 Qualità dell immagine La qualità di un immagine è data da due fattori: la risoluzione e la profondità di colore La risoluzione di un immagine, misurata in dpi (dot per inch), è il numero di punti contenuti in una linea di 2.54 cm Misura la qualità dell immagine Più alta è la risoluzione, migliore è la qualità dell immagine e maggiore è il numero di byte necessari a memorizzarla La profondità di colore corrisponde al numero di colori diversi che possono essere assunti dal singolo pixel e si misura in bit (numero di bit necessari per rappresentare tutti i colori che possono essere assunti dal pixel)

9 9 Risoluzione dello scanner Risoluzione ottica Capacità effettiva dello scanner. Direttamente proporzionale al numero di sensori presenti Es: ampiezza max foglio 8,5 pollici e CCD con 3400 sensori (si fa riferimento alla singola linea) ha una risoluzione ottica di 400 dpi (3400/8,5) Risoluzione massima Capacità apparente dello scanner. L immagine viene interpolata, vengono cioè aggiunti pixel per conferire una risoluzione più alta di quella effettiva. Il colore al nuovo pixel è assegnato in base al calcolo della media cromatica dei pixel circostanti.

10 Profondità di colore Numero di colori che uno scanner riconosce. Corrisponde al numero di bit assegnato ad ogni pixel letto. Scanner con profondità a 8 bit è in grado di riconoscere 256 colori. Scanner con la profondità a 24 bit è in grado di riconoscere 16,7 milioni di colori con la tecnica RGB (8 bit per ognuno dei tre colori fondamentali) Colori RGB: Colori reali (True Color) in quanto corrispondono allo spettro dei colori distinguibili da un occhio umano. Spesso scanner usano più di 24 bits per pixel: aumenta la precisione dell immagine a 24 bits (diminuiscono problemi di interferenza ed errori di lettura)

11 11 3 Fotocamere digitali Registrano le immagini utilizzando la stessa tecnica dello scanner. Le immagini sono direttamente memorizzate in formato elettronico e possono essere scaricate su computer tramite collegamento diretto (tipicamente su porta USB) Per memorizzare in formato elettronico una foto, una diapositiva o un negativo già esistenti si usa lo scanner

12 12 Videocamere digitali Possono essere collegate direttamente al computer per guardare i filmati su schermo o per immagazzinarli su Hard Disk. Per collegare una telecamera Analogica è necessario che il computer sia dotato di scheda speciale (spesso molto costosa), detta di acquisizione video

13 13 Input di Suoni: il microfono Il microfono: sta per diventare una periferica di input molto importante grazie alla comparsa dei programmi di dettatura al computer. Inoltre è già utilizzato insieme ad applicazioni quali il registratore di suoni per creare file sonori in modo da personalizzare alcune applicazioni

14 INPUT VELOCE DI TESTO

15 15 Input di testo: Metodi di input veloce Il modo più comune di immettere testo in un computer è con: Mouse e Tastiera Un programma di elaborazione testi (es. Word) L immissione dei dati alfanumerici per mezzo della tastiera è un operazione lunga e dispendiosa. E possibile immettere testo in un computer anche in altre modalità, quali: Scrittura a mano libera (con schermi speciali e penne ottiche) Scannerizzazione (tramite scanner e OCR) Dettatura vocale (tramite microfono) Codici a Barre Queste ulteriori modalità di immissione testo fanno uso di hardware dedicato e di software appositamente progettato, in grado di trasformare l input in caratteri memorizzabili in un computer

16 16 Riconoscimento della scrittura Alcuni computer hanno uno schermo sensibile al contatto, o sono interfacciati con una tavoletta grafica, su cui si può scrivere con una penna speciale. superficie sensibile stilo software di riconoscimento

17 17 Riconoscimento della scrittura La grafia dell utente è riconosciuta carattere per carattere e convertita in caratteri tipografici tramite un programma apposito. Operazione è difficile: ogni persona ha una scrittura diversa Non ci si può aspettare un riconoscimento al 100% Tassi di riconoscimento del 95-96% sono accettabili Per migliorare il tasso di riconoscimento: Usare lo stampatello, che è molto più facile da riconoscere Incasellare i singoli caratteri per semplificarne la individuazione, Effettuare il riconoscimento solo di intere parole

18 18 Interactive whiteboard Lavagne elettroniche condivise, di grandi dimensioni, connesse a un computer, per supportare lavoro di gruppo (brainstorming, classroom) Superficie sensibile + penna + videoproiezione (varie tecnologie)

19 19 Input di testo: Scannerizzazione Tramite uno scanner e un software particolare (OCR) è possibile invertire il processo di stampa: il testo viene convertito dalla forma stampata a quella elettronica. Una volta che il testo è stato acquisito, sarà possibile lavorare su di esso tramite un normale programma di videoscrittura.

20 Input di testo: Scannerizzazione Lo Scanner legge il documento input e lo memorizza in un formato grafico, il bitmap. In pratica, lo scanner scatta una fotografia del testo input e lo memorizza in formato immagine 20 Il programma OCR analizza la pagina, dividendo le zone di testo da quelle grafiche, Per ogni carattere, ricerca nella sua memoria il carattere le cui forme più assomigliano a quelle della zona di testo che ha individuato al passo precedente. (In pratica, l OCR cerca nei suoi archivi, il/i font corrispondenti ai caratteri del testo) Inserisce in un documento di un programma di videoscrittura il carattere riconosciuto, che quindi è come se fosse stato digitato da tastiera

21 Input di testo: Scannerizzazione L OCR sostituisce ai caratteri non identificati dei simboli speciali 21 I software OCR non sono infallibili anzi capita spesso che l OCR confonda caratteri simili, come la l (Elle minuscola) con 1 (numero 1) o con I (I maiuscola) è quindi sempre necessario un controllo a posteriori confrontando il risultato della procedura OCR con la bozza su carta. Tra i più diffusi OCR si possono citare: (ReadIris) (Omnipage)

22 Input di testo: Riconoscimento vocale In fase di uso del programma, quando l utente parla al computer, le sue espressioni vocali vengono confrontate con le matrici presenti in memoria. In caso di corrispondenza, la parola viene visualizzata, o il comando corrispondente eseguito. 22 Oggi esistono sistemi commerciali in grado di riconoscere con ragionevole precisione parlato connesso, indipendente dal parlante (previo addestramento), con ampio vocabolario (in molte lingue) Dragon Systems Naturally Speaking, IBM ViaVoice, Lernout&Hauspie Speech Products,

23 Input di testo: Riconoscimento vocale Per poter parlare ad un computer vanno utilizzati software speciali. Il software va prima di tutto allenato al riconoscimento della voce dell utente. Questo processo consiste nel pronunciare ad alta voce nel microfono collegato alla scheda audio del computer alcune parole presenti nel vocabolario del programma. Tale fase dura qualche minuto. Come effetto della fase precedente, il computer digitalizza la pronuncia, la analizza e la memorizza come matrice vocale. 23 Per non perdere il controllo è necessario attendere che la frase dettata compaia sullo schermo, e procedere subito ad eventuali correzioni L interazione diviene spesso naturalmente multi-modale (voce + tastiera e mouse)

24 24 Input di testo: Riconoscimento vocale Per analizzare il parlato, vengono utilizzati due modelli: Modello Acustico: confronta il parlato dell utente con migliaia di campioni vocali fino ad ottenere il miglior corrispondente acustico di una parola, accompagnato da una lista di alternative Modello Linguistico: sulla base di analisi statistiche e di contesto, che in casi di omofonia (hanno ed anno, ad esempio), determina la parola più probabile corrispondente a quanto pronunciato dall utente

25 TECNOLOGIE I/O AVANZATE

26 26 Realtà Virtuale La realtà virtuale simula il più realisticamente possibile la realtà effettiva, dando la sensazione di trovarsi in un ambiente diverso da quello in cui si è. In pratica, per problemi dovuti alle tecnologie ancora poco sviluppate e per per la limitata capacità di calcolo degli attuali computer non si è ancora raggiunto il realismo necessario a non accorgersi della differenza tra i due ambienti. Attualmente, la quasi totalità di questi ambienti virtuali rimangono prevalentemente esperienze visive e sonore.

27 27 Periferiche per Realtà Virtuale Visore - un casco o dei semplici occhiali. Il visore può contenere dei sistemi per la rilevazione dei movimenti, in modo che girando la testa da un lato si ottenga la stessa azione anche nell'ambiente virtuale. Auricolari - trasferiscono i suoni all'utente. Guanti - i guanti possono essere utilizzati per i movimenti, per impartire comandi, digitare su tastiere virtuali, ecc. Cybertuta - Può avere molteplici utilizzi: può simulare il tatto flettendo su se stessa grazie al tessuto elastico. Queste periferiche potranno un giorno essere sostituite da sistemi collegati direttamente al cervello dell'utente (cosiddetto wetware).

28 Realtà Aumentata La realtà aumentata (dall'inglese augmented reality) è una particolare estensione della realtà virtuale. Consiste nel sovrapporre alla realtà percepita dal soggetto una realtà virtuale generata dal computer. La percezione del mondo dell utilizzatore viene aumentata da oggetti virtuali che forniscono informazioni supplementari sull ambiente reale. 28 Un campo di applicazione è la chirurgia minimamente invasiva. In questo caso le immagini viste direttamente dal chirurgo attraverso una telecamera vengono integrate con immagini ottenute dal paziente in precedenza.

29 29 Olografia L'olografia, ideata nel 1947 e sviluppata negli anni '60, è stata una delle più importanti scoperte dei tempi moderni, Il suo scopritore Denis Gabor ha ricevuto il Premio Nobel per la Fisica nel 1971 Tramite raggi laser viene generata un immagine tridimensionale di un oggetto. Quando l'ologramma viene illuminato con un fascio di luce monocromatica il soggetto diventa visibile: l'immagine ha profondità. Molto realistica. E possibile girare attorno all oggetto per vederlo da più angolazioni Star Trek Moviola 3D

30 30 Stereolitografia La stereolitografia è una tecnica che permette di realizzare singoli oggetti tridimensionali a partire direttamente da dati digitali elaborati da un software CAD/CAM. Gli oggetti prodotti sono costituiti interamente da resine speciali e ciò limita la possibilità di fabbricazione di oggetti metallici o di altri materiali. La sua principale applicazione è la prototipazione rapida, che permette di avere oggetti fisici da testare prima della produzione industriale oppure preparare modelli per realizzare stampi Una importante applicazione si ha nella medicina dove, a partire da immagini tomografiche è possibile realizzare in tempi brevi modelli di protesi, parti di ossa, vasi e altre parti anatomiche su cui il chirurgo può preparare l'intervento.

31 31 Dispositivi biometrici Le tecniche biometriche sono finalizzate a identificare un individuo sulla base delle sue peculiari caratteristiche fisiologiche o comportamentali, difficili da alterare o simulare. Tra le variabili più frequentemente prese in esame: impronte digitali geometria della mano e del volto conformazione della retina o dell'iride timbro e tonalità di voce.

32 32 Dispositivi a controllo oculare MyTobii è un ausilio informatico a controllo oculare per persone affette da gravi disabilità motorie. Il sistema è composto da un hardware (eyetracker) e da due speciali applicazioni software. L'hardware è costituita da un monitor LCD 17. Questo monitor è un eye-tracker, ovvero una macchina che rileva e registra l'esatta posizione dello sguardo di chi lo sta usando.

33 33 Dispositivi a controllo oculare Chi può usare MyTobii Sclerosi Multipla Tetraplegia Danni permanenti al midollo spinale o di tipo cerebrale Distrofia Muscolare SLA (anche nota come morbo di Lou Gehrig) MyTobii contiene un insieme di strumenti che consentono di: navigare in Internet inviare redigere testi usare il computer (windows) senza l uso delle mani parlare attraverso un sintetizzatore vocale

34 34 Display Braille Il display braille consente al non vedente di leggere al tatto testi provenienti dal computer a cui è collegato il device. Il display braille viene pilotato da un apposito software (lo screen reader) che deve essere necessariamente installato e configurato nello stesso PC.

35 35 Tastiera Braille La tastiera Braille è il device che compie la funzione di input in Braille verso un computer. Si tratta di una tastiera che al posto dei caratteri alfanumerici e speciali contiene solo 8 tasti. Il carattere Braille viene infatti scritto premendo contemporaneamente, in combinazioni diverse, alcuni di questi tasti I non vedenti che conoscono il sistema Braille sono molto più a loro agio su tale strumento che non sulla normale tastiera QWERTY.

36 Sintetizzatore vocale e screen reader 36 Il contenuto del computer viene ingrandito e la sua parte testuale è resa disponibile al sottosistema integrato di sintesi vocale per l invio alla scheda audio del PC ed all interfaccia verso i devices Braille per la lettura tattile. Il sistema integrato permette di: udire tramite sintesi vocale le informazioni su: posizione del cursore/mouse, contenuto della cella attiva, testi contenuti nelle singole applicazioni, messaggi di sistema e in generale tutti i contenuti testuali presenti nel computer. ingrandire il contenuto dello schermo, con varie differenti modalità, tutte selezionabili dall utente in modo semplice ed intuitivo. variare i colori di visualizzazione, in modo tale da consentire la visione ottimale a utilizzatori con particolari patologie visive. inviare il contenuto catturato dallo screen reader a devices elettronici braille per la lettura tattile.