İnsan - Bilgisayar Etkileşimi

Transkript

1 İÇERİK Sanal Gerçeklik ve 3 Boyutlu Etkileşim Fiziksel Kontroller, Sensörler ve Özel Aygıtlar İnsan - Bilgisayar Etkileşimi Yazdırma ve Tarama Hafıza Ders Sorumlusu: Yrd. Doç. Dr. Turgay İBRİKÇİ Hazırlayan: Serdar KARAARSLAN & Hıdır Can GÜNERİ İşlem ve Ağlar Sanal Gerçeklik Sanal gerçeklik bilgisayar ortamında oluşturulan 3 boyutlu resimlerin ve animasyonların teknolojik araçlarla insanların zihninde gerçeklik hissi yaratan ve insanlara gerçek bir ortamda bulunma hissi veren, ayrıca insanların ortamdaki nesnelerle etkileşim kurmasını sağlayan teknolojidir. Sanal gerçeklik de diğer çoğu yeni ileri teknoloji gibi ilk olarak kendisine askeriyede yer buldu ve askeri amaçlarla kullanıldı. Oluşturulması zor veya pahallı olan koşullar, yapılan simülasyonlar sayesinde Sanal gerçeklik yardımıyla askerler tarafından tatbik edildi, ediliyor ve ileride de edilecek. Sanal Gerçeklik Sanal gerçeklik nasıl çalışır? o Sanal gerçekliğin çalışma prensibi ilk çıkış noktasında son derece basittir. Öyle ki; aslında görüş alanınızın sadece sanal cisimlerle kaplı olması bile basit bir Sanal gerçekliktir. Fakat teknolojik gelişmelerin önüne geçmek bilindiği gibi imkânsız. Sanal gerçeklik; gelişim süreci içerisinde sadece görüntü algılama teknolojisi olmaktan çıkarak müdahale edilebilir ve yapılan etkilerin sonuçlarının da aynı anda alınabildiği bir teknoloji haline gelmiştir. o Kullanılan ivme ölçerler, insan vücudunun verdiği hareket, ısı ve tepkileri algılayan sensörler, eldiven joystickler, kameralar, gelişmiş görüntüleme sistemleri, titreşim ve darbe sağlayıcılar, 3 boyutlu ses sitemleri vb. bir çok donanım Sanal gerçekliği bugün olduğu konuma getirmiştir. Sanal gerçeklik nasıl oluşturulur? Gerçek bir Sanal gerçeklik için gerekli olan ilk şey; görüş alanınızın tamamına salan materyalleri yerleştirebilecek büyüklükte bir ekran veya daha çokça kullanılan Sanal gerçeklik gözlükleri. Elinizde bu tip görüntüleme sistemi olduktan sonra geriye kalan şey sizinle ve yaptıklarınızla etkileşime girebilecek sanal bir ortam ve aracı donanımlar. Son kullanıcıya ulaşan ilk sanal gerçeklik örnekleri genellikle çok sayıdaki monitörden oluşan bir panelin önünde joystickler ile kontrol edilen simülasyonlardır. Veya bazen monitörlerin yerini projeksiyon odaları alıyordu. Bunların yanında her ne kadar sanal bir ortamda olsak ta kendi uzuvlarımızın ve hareketlerimizin görüş alanımıza girdiği zamanlar oluyor. Mesela FPS oyunların görmeye alışkın olduğumuz kollar gibi sanal gerçekliğin de gerektirmesi durumunda bazı uzuvlarımızı görebilmemiz gerekiyor. Bu tip durumlarda istenen kısımlar, uzuvlar genellikle yeri GPS veya kamera ile tespit edilen referans noktaları sanal ortama aktarılır. Bunlar genellikle animasyonların oluşturulmasında kullanılan sistemlerdir. Çalışma mantığı arttırılmış gerçeklik ile aynıdır. 1

2 Sanal Gerçeklik ve 3 Boyutlu Etkileşim o Cockpit and Virtual Controls - Kokpit ve Sanal Kontroller o 3D Mouse 3 Boyutlu Fare o Data glove - Veri Eldiveni o Virtual reality helmets - Sanal Gerçeklik Kaskları o Whole-body tracking - Tüm Vücut İzleme Kokpit ve Sanal Kontroller: Direksiyon, topuzlar, kadranlar... Tüm aksam ve ekipmanlar sanal kokpitte bulunur. Pilotlar, sanal ortam yardımıyla pratik yaparak uçuş deneyimlerini artırırlar. 3 Boyutlu Görüntüler o 3 Boyutlu Görme o Sanal Gerçeklik Tutması o Sanal Gerçeklik Simülatörleri 3 Boyutlu Fare Altı dereceli hareket yeteneğine sahiptir: x, y, z + roll, pitch, yaw 3 Boyutlu Fare Yönler Yuvarlama(döndürme) - roll twisted. Sapma - rotadan çıkma - yaw = (sağ / sol) Sapma - rotadan çıkma - pitch = (aşağı/ yukarı) pitch yaw roll 3 Boyutlu Fare Çift Elin Gücü o 3D fare kullanıcıları dengeli ve akıcı bir çalışmaya kavuşurlar. Bir el 3D fare ile navigasyon işlemlerini yürütürken diğer eliniz klasik fare ile seçme, yaratma ve düzenlemeyle ilgilenir. Bu, çok daha az tıklama ve daha hızlı sonuç getiren çift elle çalışma yöntemidir. 3D Farenin Yararları o %20'den fazla üretkenlik artışı 3D fare ile modelinizi şekillendirirken, aynı anda klasik fare ile seçip ve düzenleyip zamandan tasarruf edebilirsiniz. o Geliştirilmiş Konfor: İş yükünü her iki ele yayarak, klasik fare tıklamasını %50'ye kadar düşürebilirsiniz. o Tasarım Performansı: Eğer karmaşık bir eskiz ya da 3D model üzerinde çalışıyorsanız, üstün navigasyon deneyimi, tasarım hatalarını engellemede önemli rol alan, model inceleme seviyesini destekler ve iyileştirir. 3 Boyutlu Fare 2

3 Veri eldiveni Parmaklar boyunca uzanan fiber optikli likralı bir eldivendir. Veri eldiveni Parmaklardaki ve eklemlerdeki pozisyonu algılar, konumu tespit eder. Manevra kolu veya veri eldiveni, kullanıcıya sanal gerçeklik ortamında yönünü değiştirmesini, nesnelere dokunmasını, işaret etmesini, yerini değiştirmesini ve bilgisayara komutlar (kaydetmek gibi) vermesini sağlar. Böylece kullanıcılar, sanal gerçeklik ortamında yürüyebilme, yerçekimine karşı koyabilme ve uçabilme özelliğine sahip olurlar. Bu araçlar, kullanıcının ortamla etkileşim kurmasını sağlar. Sanal Gerçeklik Kaskları Bu sistemin iki amacı var. 1.si her gözün 3 boyutlu dünyasını göstermek 2. si kullanıcıların baş pozisyonunun izlenmesine imkan verir. Kafa ve göz hareketlerinin tespiti için kullanılır. Tüm vücut izleme Bacaklara sarılı ivme ölçerler veya video işleme ve yansıtıcı noktalarla gerçekleşir. Sanal dünyanın gerçek dünya gibi hissedilmesini sağlamak. 3 Boyutlu Görüntüler 3 Boyutlu Görüntüler Masaüstü Sanal Gerçekleme: sıradan bir ekran kullanımı gibidir. Fare ve Klavye dahilinde. o Efektler ve perspektifler kullanarak gölge, görünümdeki derinlik gibi 3d etkisini verir. 3 Boyutlu Görme o Stereoskopik görüş o Sanal gerçeklik kaskları o Ekran ve kepenkli gözlükler Gereklidir. 3

4 3 Boyutlu Görüntüler 3 Boyutlu Görüntüler Sanal Gerçeklik Simülatörleri Sanal gerçeklik tutması Aynı deniz tutmasına benzer. Kulaklarınızdaki küçük kanallar hareketi algılar ve beyin hareket ettiğinizi söyler. Gözleriniz ufukta tek bir yöne hareket eder fakat bot başka bir yöne hareket eder. Beyniniz karışır ve bulantı yaşarsınız. Görüntü ve seslerdeki küçük gecikmeler beynin algısını şaşırtması sonucu kullanıcı bulantı, baş ağrısı vb. yaşayabilir. 3 Boyutlu Görüntüler Sanal Gerçeklik Kulaklıkları o Her bir göz için küçük TV ekranı o Farklı Açılar o 3 Boyutlu Efektler 3 Boyutlu Görüntüler Sanal Mağaralar ve simülatörler : o duvarlara yansıtılan sahneler o gerçekçi çevre o hidrolik hareket sistemleri o gerçek denetimler o diğer insanlar Second Life Akademisyenler Buluşması Sanal Gerçeklik Simülatörü Kullanım Alanları Amaç, sanal dünyaları eğitim amaçlı kullanan Türkiye'deki eğitimcileri bir çatı altında toplamak ve deneyimlerini paylaşmaktır. Eğitim o Öğrencilere fiziki zarar verebilecek deneylerin gerçekleştirilmesinde (patlama riski içeren kimyasal deneyler) o Yaşanması olanaksız deneyimlerin öğrencilere yaşatılması (güneş yüzeyindeki patlamalar, fosilleşme, vb.) Mimari planlama o Bir stadyumda acil çıkış ve güvenlik noktalarının önceden belirlenmesinde 4

5 Sanal Gerçeklik Simülatörü Kullanım Alanları Tıp o Riskli operasyonlar için pratik yapılması amacıyla kullanılabilir. Korku terapisi o Örümcek ve yükseklik fobilerinin tedavisinde kullanılabilir. Her türlü simülasyon uygulamaları o Helikopter ve araç simülatörleri Fiziksel Kontroller, Sensörler ve Özel Aygıtlar Özel Ekranlar Ses Çıktıları Dokun, Hisset ve Kokla Fiziksel Kontroller Çevre ve Biyolojik Algılama Özel Ekranlar Analog sunumlarda, ölçüler, göstergeler, ışıklar vs. Dijital ekranlar; Küçük LCD ekranlar, LED ışıklar vs. Ön Panel Ekranları; Uçak kokpitlerinde bulunur, önemli kontrolleri ve göstergeleri barındırır. Ses Çıktıları Çok sık kullanılan ses ve ses çıktıları insan-bilgisayar etkileşiminin önemli parçalarından biridir. Özellikle görme engelliler için geliştirilen yazılımlar bu etkileşimi hem giriş hem de çıkış birimi olarak kullanma imkanı sağlar. Etkileşimli sistemlerde geri bildirim olarak kullanılır. Örneğin; bip, bongs, clonks, düdükler hata göstergeleri olarak kullanılır. Dokun, Hisset ve Kokla Etkileşim için dokunma ve hissetme önemli bir duygudur. Düğmelerdeki çıkıntıları hissederek seçenekler daha kolay seçilir. Günümüzde birçok cihaz dokunmatik yüzeylere kavuştu, dokunmatik yüzey teknolojileri gelişti. BMW idrive Menü kontrolleri Her menü nesnesi için küçük bir adım hissedilir. Seçenekleri hissederek seçmeyi sağlar. Immersion Şirketinin dokunma teknolojisini kullanır. Fakat koku ve tat duyuları için mevcut teknolojiler çok sınırlıdır. 5D Sinemalarda filmlerle senkronize hareketli bir platform ve tüm bunlara ek olarak rüzgar, kar, yağmur, sis, duman gibi efektler yer almaktadır. 5

6 Fiziksel Kontroller Fiziksel Kontroller Farklı fiziksel kontrollere olanak veren araçlar: o Çamaşır makinesi, o ipod o Mikser o Joystick vb. Farklı görüntü çıkış birimleri: o Trafik lambaları, o Skorboard Duyusal geri bildirimler önemlidir. Fiziksel aygıtların düğmeleri, tuşları hareketlerini hissedecek şekilde tasarlanır. Örneğin mikrodalgalarda düz plastik kontrol paneli var. Bu kolay temizleme sağlar. Paneldeki tuşlara hafif şekilde basılır. Çevre ve Biyolojik Algılama Hepimizin etrafında farkında olmasak da birçok algılayıcı sensörler vardır. Çevremizdeki bu sensorlar hem hayatımızı kolaylaştırır hem de tasarruf etmemizi sağlar. Çevremizdeki sensörler; o Apartman girişlerinde kullanılan otomatik yanıp sönen lambalar, o Evlerde ve dükkanlarda kullanılan güvenlik sensörleri, o Çeşmelerde kullanılan sensörler, o Otomatik kapılar, vb.. İnsan bedenindeki sensörler; o Kalp atış hızı, o Vücut sıcaklığı, vb.. Sensörler Robotik ve otomasyonun en önemli kısmı algılamadır. Sensörler de bu amaçla kullanılan algılayıcılardır. Bir robot ya da bir otomasyon sistemi çevresindeki bazı değişkenleri algılamak, yorumlamak ve ona göre karar döngülerini yürütmek zorundadır. Algılanması gereken farklı değişkenler farklı tiplerde sensörler gerektirir. Sensörler Sensörler 1. Mekanik : Uzunluk, alan, miktar, kütlesel akış, kuvvet, tork (moment), basınç, hız, ivme, pozisyon, ses dalga boyu ve yoğunluğu 2. Termal : Sıcaklık, ısı akışı 3. Elektriksel : Voltaj, akım, direnç, endüktans, kapasitans, dielektrik katsayısı, polarizasyon, elektrik alanı ve frekans 4. Manyetik : Alan yoğunluğu, akı yoğunlugu, manyetik moment, geçirgenlik 5. Işıma : Yoğunluk, dalga boyu, polarizasyon, faz, yansıtma, gönderme 6. Kimyasal : Yoğunlaşma, içerik, oksidasyon/redaksiyon, reaksiyon hızı, ph miktarı Bazı durumlarda bir değişkenin farklı sensörler ile algılanması mümkündür. Bu gibi durumlarda kullanılması muhtemel sensörlerin özelliklerine ve kullanım bilgilerine sahip olmak işimizi çok kolaylaştırır. Dijital sensörler Dijital sensörler ayrık sinyaller üretirler. Dijital sensörden alacağımız bilgiler belli adımlarla yükselen değerlere sahiptir. Örneğin; bir dijital pusula 0 ile 359 derece aralığını kapsayan 9 bit'lik sinyal gönderebilir. 6

7 Sensörler Sensörler Analog sensörler Analog sensörler, devre 0 V - 5 V arasında ya da 4 ma - 20 ma arasındaki değerleri algılayacak şekilde bağlanabilir ve bu durumda bu iki değer arasındaki tüm değerler okunabilir. Yani analog sinyal belli iki değer arasında her hangi bir değerdir. Analog sensörler kullanıldığında bunları mikro denetleyicilere yönlendirmeden önce ( A / D) analog - dijital konvertör kullanılarak analog sinyaller dijital sinyallere çevrilmelidir. SENSÖR ÇEŞİTLERİ Günümüzde piyasada çok çeşitli sensörler bulunmaktadır. Bu sensörler için farklı gruplandırmalar yapılır, bu gruplandırmalardan biri de aktif sensörler ve pasif sensörler şeklindedir. Aktif sensörler o Sinyallerini kendileri üretip bu sinyalin dış ortamla etkileşimlerini ölçen sensörlerdir. Şaft pozisyon sensörleri, IR sensörler, mesafe sensörleri ve ultrasonik uzaklık sensörleri gibi sensörler aktif sensörlerdendir. ( CNY70, Shaft encoder, Sharp uzaklık algılayacı sensörler...) Aktif sensörler sinyallerini kendileri yaydıklarından daha fazla enerji gerektirmektedir. Pasif sensörler o Çevrelerinden aldıkları sinyalleri ölçen sensörlerdir. Anahtar tipi sensörler, ışık algılayıcı sensörler, piezoelektrik film sensörü, sıcaklık sensörü ve basınç sensörü gibi sensörler de pasif sensörlerdendir. Farklı Sensör Çeşitleri Yazdırma ve Tarama Yazıcı o Küçük noktalardan yapılmış resimdir. o Yazıcılar, bilgisayar ortamında üretilen sekil, grafik ve yazıların kâğıda aktarılmasını sağlayan araçlardır. o Her yazıcı, kendine özgü bir mikroişlemci ve sınırlı sayıda karakter depolamasına olanak sağlayan bir tampon bellek taşır. o Yazıcıların sınıflandırılmasında temel ölçüt, karakterlerin basımında kullanılan teknolojik farklılıktır. Bir yazıcının kalitesini belirleyen ölçütler ise, baskı hızı ve birim alandaki nokta yoğunluğudur. Renkli baskı yapabilmesi de yazıcı kalitesini belirleyen bir ölçüt haline gelmektedir. o Baskı hızı, saniyede basılan karakter sayısı ya da lazer yazıcılarda olduğu gibi, dakikadaki sayfa sayısı ile ölçülür. Yazıcının kritik özellikleri : Çözünürlük o Boyut ve Nokta aralığı Hız Yazdırma ve Tarama o İnç başına düşen nokta olarak ölçülür. Maliyet Yazıcılar için Kullanılan Teknik Terimler Piksel - Picture Element, yani "resim öğesi" sözcüklerinin harflerinden türetilmiştir). Dijital görüntünün (image) en küçük öğesi. Bilgisayar ekranındaki görüntüyü oluşturan çok sayıdaki küçük ışık noktacıklarından sadece biri. Çözünürlük - Görüntüdeki piksel sayısı. Çözünürlük sayısı yükseldikçe görüntü kalitesi artar. DPI - Dots Per Inch Yazıcı veya ekran gibi bir cihazın lineer inç başına görüntüleyebildiği nokta (dot) sayısıdır. Örneğin lazer yazıcıların çoğu 300 dpi, ekranların çoğu 72 dpi, PostScript yazıcıların çoğu 1200 ile 2450 dpi arası çözünürlüğe sahiptir. Fotoğraf kalitesi veren inkjet yazıcıların çözünürlüğü 1200 ile 2400 dpi arasında değişmektedir PPI - Pixels Per Inch Görüntü çözünürlüğünü ifade etmek için kullanılan, lineer inç başına piksel sayısı. Ppi ne kadar yüksek olursa görüntü o kadar ayrıntı kazanır ve daha yüksek görüntü kalitesi sağlar. Ekranlar 72 ppi, inkjet yazıcılarda gerçeğe yakın görüntü baskısı elde etmek için en az 150 ppi çözünürlük gerekir. 7

8 Yazdırma ve Tarama Çeşitleri Printing - Yazdırma Printing - Yazdırma o Nokta Vuruşlu Yazıcılar o Mürekkep Püskürtmeli Yazıcılar o Lazer Yazıcılar Scanning Tarama o El tarayıcıları (handheld) o Düz yataklı tarayıcılar (flatbed) o Tamburlu tarayıcılar (drum) o Film tarayıcıları (dia ve negatifleri sayısallaştırmak için) o Çoklu doküman tarayıcıları (ADF) o Tekli sayfa beslemeli tarayıcılar (Sheetfeed) o Planeter tarayıcı (kitap tarama amaçlı) o Robotik tarayıcılar (kitap tarama amaçlı) Nokta vuruşlu yazıcılar Matris şeklinde düzenlenmiş baskı iğnelerini, bilgisayardan gelen veriler doğrultusunda elektromıknatıs yardımıyla kâğıt ile yazıcı kafası arasında gergin duran şeride nokta vurarak baskı yapan yazıcılardır. Zorlu koşullarda çalışmaya uygundur. Maliyeti en düşük yazıcılardır. Sınırlı grafik ve çözünürlük sunar. Daktilo gibi şerit mürekkep kullanır. Düşük hızda ve gürültülü çalışırlar. Çözünürlüğü dpi. Printing - Yazdırma Mürekkep püskürtmeli yazıcılar Çalışma ilkesi genel olarak nokta vuruşlu yazıcılar ile aynıdır. Nokta vurma yerine yarı iletken baskı kafaları ile boyar madde püskürtülür. Günümüzde en yüksek baskı çözünürlüğüne sahip yazıcılardır. (yarı iletken kafa!) Oldukça sessiz ve küçük yapıdadırlar. Tipik olarak 300 dpi, daha iyi Lazer yazıcılar Son geliştirilen yazıcı türüdür. Printing - Yazdırma Sessiz, yüksek baskı kalitesine sahip ve diğer yazıcılara göre daha hızlıdır. Temel olarak fotokopi makinesine benzer bir baskı tekniği kullanır. En önemli farklılıkları; baskı kaynağının bilgisayardan gelen sayısal kodlarının olmasıdır. 600 dpi veya daha iyi çözünürlük sunar. İşyerlerinde Kullanılan Yazıcılar Dil Tanım Sayfaları ve Fontlar Mağaza Faturaları o Nokta vuruşlu o Pek çok kağıt için aynı yazıcı kafası kullanılır. o Çek yazdırmak için de kullanılır. Termal Yazıcılar o Özel ısıya duyarlı kağıt kullanılır o Kağıt yazıcıdaki iğneler ile ısıtılarak yazılır o Düşük kalitelidir fakat ucuz ve kullanımı kolaydır. o Bazı fax makinelerinde kullanılır. Font: Yazı tipleri o Verdana o Times new romans o Arial Punto: Yazı boyutu o 16 punto o 28 punto Genişlik o Sabit genişlik: Her karakter aynı genişliğe sahip o Değişken genişlik: Bazı karakterler farklı genişliğe sahip 8

9 Metnin Okunabilirliği Sayfa ve Ekran Küçük harfler o Kelimelerin şekilleri rahat okunabilir. BÜYÜK HARFLER o Önemli yazışma başlıkları veya kısaltmalarda kullanılır. Serif Fontlar o Uzun basılı kağıtlarda okuması kolaydır. Fakat ekrandan okuma için sans-serif daha iyidir. Amaç, ekranda görüntülenen şeyi aynen sayfaya aktarmak. Sorun o Ekran 72 dpi ve yatay pozisyonda o Kağıt 600+ dpi ve dikey pozisyonda Görüntü uyuşmazlığı olduğu için ekran görüntüsü ile kağıttaki görüntü kalitesi aynı olmayabilir. Uyuşmazlığı gidermek için farklı tasarım ve grafikler kullanılır. Scanning - Tarama Scanning - Tarama Tarayıcı o Tarayıcılar içlerindeki özel düzenek yardımıyla herhangi bir nesneyi optik olarak tarayan, taranan bilgiyi sayısal bilgiye çeviren ve yazılım aracılığıyla elde edilen sayısal bilgiyi sıkıştırılmış resim türü olan JPEG ya da başka bir türe çeviren cihazlardır. Tarayıcıların bir önemli özelliği de OCR (Optical Character Recognition) denen yazılım tekniğiyle karakterlerin de taranıp bir metin dosyası olarak kaydedilmesini sağlamaktır. o Günlük yaşamda defter sayfalarının taratılması, kitap sayfalarının bilgisayar ortamına aktarılması, eski resim albümlerinde yer alan resimlerin taratılması vb. pek çok uygulaması vardır. Tarayıcıların Çalışma Mantığı o İlk modern tarayıcılar fotoğraf ve offset endüstrisinde kullanılmak için yapıldılar. Bunlara drum tarayıcı (varil tarayıcı) adı verildi. Drum tarayıcılar isimlerini taranan cismin konulduğu cam silindir ya da varilden aldılar. Bu silindirin ortasında taranan cisimden yansıyan ışığı kırmızı, yeşil ve mavi bileşenlerine ayıran bir ışık kırıcı sensör bulunmaktaydı. Bu renkli ışık ışınları renk filtrelerinden yansıyarak bir fotoğraf çoğaltıcı tüpe ya da CCD ye gelir ve elektrik sinyallerine dönüştürülürdü. o Drum tarayıcılar yayıncılıkta halen geniş bir kullanım alanı bulmakla beraber parçalarının hassas olması ve üretiminin pahalı olması nedeniyle sıradan bir kullanıcı için pek de uygun değildir ancak drum tarayıcılar bu günkü masaüstü tarayıcıların yapılmasına ön ayak olmuştur. Scanning - Tarama Tarayıcı Çeşitleri o Normal bir masaüstü tarayıcıda doküman taranacak yüzeyi alt tarafta kalacak şekilde tarayıcının cam yüzeyine yerleştirilir ve bu camın altında bir lamba bir ayna bir lens ve görüntü yakalayıcıdan oluşan bir tarayıcı dizisi ileri geri hareket eder. Görüntü sensörü bir CCD ya da CIS olabilir. Bir dizi sensör dökümana çok yakın bir mesafede bulunur. Lambadan gelen ışık dökümandan aynaya yansıyarak lense gelir ve burada CCD nin üzerine odaklanır. CIS sensörlerde ise parlak ve koyu bölgeler sensörler tarafından direkt yakalanır. CCD ve CIS dan gelen veriler bir analog dijital çevirici vasıtası ile önce tarayıcının kontrol devresine oradan da PC ye aktarılır. El tarayıcıları (handheld): Düz yataklı tarayıcılar (flatbed) Tamburlu tarayıcılar (drum) Çoklu doküman tarayıcıları (ADF) 9

10 Tarayıcı Çeşitleri Optik Karakter Tanıma Film tarayıcıları (dia ve negatifleri sayısallaştırmak için) Planeter tarayıcı (kitap tarama amaçlı) Optik karakter tanıma bitmap resimlerden metinleri seçerek çevirir. Tekli sayfa beslemeli tarayıcılar (Sheetfeed) Robotik tarayıcılar (kitap tarama amaçlı) Farklı fontlar o Karşılaştırma fontları ile uyuşmadığında problemler çıkabilir. o Daha karmaşık sistemler metni bölümlendirir, çizgilerle ayırır, paragraflara ayırır. Sayfa formatı o Sütunlar, resimler, başlık ve alt metinler. Sayfa Tabanlı Etkileşim Hafıza Kağıt genellikle çıktı olarak kullanılır. Tarama, optik karakter tanıma gibi yöntemlerle girdi olarak da kullanılabilir. Xerox PaperWorks o Şekiller kullanılır (/\\//\\\) gibi. Form tanımlama gibi işlerde kullanılır. Tarayıcı ve fax cihazları kontrol cihazlarıdır. Mikro yazılı kağıtlar, hangi sayfada ve nerede olduğunuzu tanımlayabilir. Bölge okuyabilen özel kalemler, sayfanın yazıldığı yeri bildirebilir. Rasgele Erişimli Bellek - Kısa Süreli Bellek Diskler - Uzun Süreli Bellek Sıkıştırma, Hız ve Kapasite Erişim ve format Rasgele Erişimli Bellek Kısa Süreli Bellek PC'lerimizdeki bellekler, sistemde yer alan işlemci ve grafik kartları gibi veri yaratan ve işleyen birimlerin ortaya çıkardığı verilerin uzun ya da kısa süreli olarak saklandığı işlevsel birimlerdir. Sabit disk sürücüler, sistem RAM'leri, işlemcilerin içindeki cache diye tabir edilen bellekler, BIOS'un saklandığı EPROM'lar, grafik kartlarının üzerindeki RAM'ler, CD'ler, disketler vs.. hepsi PC'lerde yer alan bellek türleridir. Rasgele Erişimli Bellek Kısa Süreli Bellek RAM'ların en başta gelen özelliklerinden birisi ki RAM ismini almalarından sorumlu olan da budur - sakladıkları verilere manyetik teyplerdeki ya da CD-ROM lardaki sıralı erişimin aksine, sırasız ve hızlı bir şekilde rastgele erişime imkan vermeleridir. Erişimde sağladıkları hız, RAM'ların sistemde bu denli önemli ve performansı belirleyici olmalarında en önde gelen etkendir. Veri barındırma kapasiteleri ve hız konusunda, merkezi işlemci üzerindeki düşük kapasiteli ancak çok hızlı bir RAM olan cache belleklerle, kapasiteleri günümüzde inanılmaz boyutlara ulaşmış olan sabit disk sürücüler arasında yer alırlar ve bir çeşit tampon görevi görürler. İşletim sistemi, sabit sürücünün yavaşlığını gizlemek amacıyla, yakın gelecekte ihtiyaç duyulabilecek veriyi henüz ihtiyaç durumu ortaya çıkmadan sabit diskten sistem RAM'leri üzerine yükler ve gerektiğinde hızlı bir şekilde işlemcideki cache belleğe iletilmesini sağlar. 10

11 RAM Çeşitleri RAM lerin Çalışma Prensibi RAM'lerin, fiziksel yapıları ve çalışma prensipleri itibariyle mikroişlemcilerden hiç bir farkı yok. Tıpkı mikroişlemciler gibi, silikon üzerine işlenmiş çok sayıda transistörün, ağırlıklı olarak veri erişiminin kontrolü ve verinin saklanmasıyla ilgili belli işlevleri yerine getirmek amacıyla birbirine bağlanmasıyla ortaya çıkmış ve nispeten daha az karmaşık olan elektronik yapılardır. Bu yüzden mikroişlemci teknolojileriyle RAM teknolojilerini ilgilendiren konular tamamıyla ortak. RAM teknolojilerini süren hedef, mikroişlemcilerde olduğu gibi, daha küçük transistörler üretmek, bu sayede aynı büyüklükte bir silikon parçasına daha fazla transistör yani daha fazla işlev sığdırmak ve silikonun daha hızlı çalışmasını sağlamaktır. Bu amaca ulaşma yolunda karşılaşılan engellerin çoğu üretim teknolojilerindeki gelişmelerle aşılmakta olup geri kalan kısım ise geliştirilen daha akıllı algoritmalar ve protokollerle çözülüyor. İşte RAM türlerini bu protokoller belirliyor. RAM'ın içinde 0 ve 1 leri bulunduran bölümler vardır. bu bölümlerin her birine hücre denir. işlemci talimatı gönderir ram üzerindeki adreslerde ilgili bilgi bulunur ve adres ram kontrolörüne yollanır oda işlemciden gelen isteği koordine ederek belirli adrese yollar. bu adres üzerindeki transistörler hücreleri açarak gereken kapasitördeki bilginin okunulmasını sağlar. Belli bir bir voltaj değerinin üzerinde şarj olmuş kapasitör ikili sayı sisteminde 1 leri ve altında şarj olmuş kapasitör de 0 ları gösterir. veriler bu şekilde değerlendirilir. RAM Çeşitleri RAM in iki ana çeşidi vardır. DRAM ve SRAM o DRAM : (Dinamik Ram) Dram bilgisayar belleğinin en genel çeşididir. Dram çipleri kullanan bellek modülü genellikle bilgisayarın ana belleğinin özünü oluşturur. Sistem,işlemciden veya işlemciye taşınan işlenmiş bilgileri verileri ve programları video karta veya diğer çevre birimlerine saklamak için bu belleği kullanır. Bu dinamik Ram olarak adlandırılır çünkü, bellek hücrelerinde verileri tutabilmek için her saniye yüzlerce defa yenilenmeli yada yeniden enerji verilmelidir. Yenilenmelidir çünkü bellek hücreleri çevresinde elektrik yükü taşıyan küçük kapasitörler şeklinde dizayn edilmiştir. Bu kapasitorler çok küçük piller gibi çalışır ve eğer enerjileri yenilenmezse derece derece enerjilerini kaybederler. RAM Çeşitleri o SRAM: (Statik Ram) Statik ram de veri depolamak için satır ve sütunlardan oluşan bellek hücrelerini kullanır ancak Sram Dram den beş kez daha hızlı iki kat pahalı ve iki kez daha büyüktür. Sram de uçucudur.(veriyi saklamak için güç olmalıdır.) ancak DRAM gibi devamlı yenilenmesi gerekmez. Sram dizaynı elektriğin bir yöne doğru akmasına izin veren yada iki transistorlardan aktif olan birine bağlı olarak,inip çıkan akımlara benzeyen pretzel kullanır. Bu bir yöne doğru akım dizaynı, DRAM in depolanmış yük dizaynından daha hızlıdır ancak daha çok güç tüketir. Daha ucuz ve küçük boyutta olduğundan bilgisayar ana belleğinde Dram kullanımı tercih edilirken Sram hızından dolayı öncelikle cache bellek için kullanılır. Diskler - Uzun Süreli Bellek Veri depolama amaçlı kullanılan manyetik kayıt ortamlarıdır. Manyetik diskler Disket, (1.44MB) Sabit disk (Hard disk-hdd), Optik diskler CD (700 MB), DVD (4.7 GB), Blu-ray tek katmanlı (25GB) Blu-ray altı katmanlı (200GB) Sabit Disk Bilgisayarlarda bilgi depolamamıza yarayan, RAM 'den farklı olarak elektrik kesilse bile bilgilerin halen saklandığı, farklı hızlarda ve farklı boyutlarda bulunan manyetik bir ortamda verilerinizin saklanabilmesini sağlayan, bilgisayarların hafıza türlerinden birisidir. Sabit disk piyasada Hard Disk veya HDD olarakta bilinmektedir. İlk sabit disk 1950'li yıllarda keşfedilmişti ve disk plakalarının çapı 50cm'di ve boyutları çok küçüktü, teknolojinin gelişmesiyle birlikte sabit disklerinde hızları ve kapasiteleri artarken boyutları gitgide küçülüyordu. 11

12 Sabit Disk Sabit Disk Sabit disk türleri nelerdir? o PATA(IDE) o SATA( Serial ATA) o SCSI(Small Computer System Interface) o Ssd (Solid state disk) Sabit disk 'in bileşenleri nelerdir? o Disk Plakaları( Platters) o Okuma/Yazma Kafası o Silindir( Cylinder) o Sektör o İz( Track) o Kümeler(Cluster) Sabit diskler karşılaştırılırken hangi özelliklerine bakılır? o Disk Dönüş Hızı o Tampon Bellek Boyutu o Konumlanma Süresi o Kapasite Sabit diskin performansı nasıl ölçülür? o Veri Akış Hızı: Saniye başına CPU ya gönderilen byte miktarıdır. Güncel disklerde bu değer 5 ile 80MB arasında değişmektedir. o Tepki Süresi: Çağrılan bir dosyanın tek byte ının işlemciye ulaşma süresidir. Genellikle 10 ile 20 milisaniye arasında değişir Disketler CD - DVD - BLU-RAY Disket (floppy disk), verileri manyetik ortamda saklayan taşınabilir bir araçtır. Bir disketi ilk kez kullanmadan önce biçimlendirmek (formatlamak) gerekir. Formatlama, disketi iz ve sektörlere ayırarak onu kullanıma hazır duruma getirir. Disketler, boyutlarına göre ikiye ayrılmaktadır: 3.5 ve Bugün kullanılan 3.5 disketlerin veri saklama kapasiteleri için iki yaygın standart kullanılıyor: 1.Çift yoğunluklu (Double Density-DD) : 720 KB 2.Yüksek yoğunluklu (High Density-HD) : 1.44 MB Bilgisayarlarda disket sürücü A (varsa ikinci sürücü B) diye adlandırılır. Artık çoğu bilgisayarda disket sürücüler kullanılmamaktadır. CD o CD (compact disc), küçük, taşınabilir, yuvarlak boyutlarda, elektronik kayıt, yedekleme, ses video saklamak ve bilgisayar verilerini sayısal bir formatta saklayabilen, optik medyadır. Günümüzde müzik sektöründe kasetler ve CD'ler fonografık kayıtların (pilak vb.) yerini almıştır. Aynı şekilde bilgisayar alanında data'ların dağıtımı disketler yerine CD'ler ile yapılmaktadır Mb kapasiteleri vardır. o CD'ler ilk olarak sadece okunabilir olarak üretilirlerdi. Ancak yeni teknolojiler kullanıcıların CD'ler üzerine kayıt yapabilmelerine artık olanak sağlıyor. Hatta tekrar yazılabilen CD 'lerin üretilmesi ile artık optik media'ların geçici yedekleme birimleri haline gelmeleri de sağlandı. CD'lerin müzik dünyasındakı popülerliğinin devam etmesi tahmin edilebilecek bir gerçek. Ayrıca, henüz yeni sayılabilecek olan DVD (djital çökyönlü disk) teknolojisi de filmlerin CD'ler üzerinde kaliteli olarak saklanabilmesini sağlamaktadır. DVD CD - DVD - BLU-RAY DVD sürücüler 1995 yılında (eylül ayında) birçok üretici firmanın katılımıyla bilgisayar dünyasında bir standart haline geldi. Hemen hemen hepimizin kullandığı CD-ROM'larda gördüğümüz 650MB büyüklüğündeki kapasitenin aksine DVD teknolojisi 4.7GB büyüklüğünde (ve daha fazlasına) kapasiteye izin verir. Çap olarak DVD ve CD medyaları arasında bir fark yok. Bunun yanı sıra DVD diskler iki katmanlı bir yapıya sahip olabiliyor. Bu durumda ilk katman yarı yansıtma özelliğine sahip oluyor ve bu sayede lazer ilk katmanın altında yer alan ikinci katmana da ulaşabiliyor. Böylece DVD'nin tek yüzeyinin depolama kapasitesi iki katına çıkıyor. Diskin her iki yüzü de kullanılırsa kapasite daha da arttırılabiliyor. Diskin sürücü içindeki dönüş hızında da bir farklılık söz konusu. 1x DVD sürücüdeki diskin dönüş hızı, 1x CD-ROM sürücüdeki diskin dönüş hızının yaklaşık olarak 3 kat daha fazla. Blue Ray CD - DVD - BLU-RAY 25 ila 50 GB arasında veri depolanabilen medyaya Blue Ray denir Yaklaşık 1 DVD din 10 katıdır. Yeni nesil görüntü ve ses depolama medyasıdır. Artan veri depolama ihtiyacına karşılık Apple, Dell, HP, JVC, LG, Panasonic, Pioneer, Philips, Samsung, Sony ve TDK firmalarının geliştirip destek verdiği bir teknolojidir. Blu-ray ayrıca Warner Bros, MGM, Sony Pictures, Fox gibi bir çok film ve medya devini de arkasına almış durumdadır. 12

13 Hız ve Kapasite Sıkıştırma Bir kitap yaklaşık kelime, 2MB Taranmış bir sayfa ~128MB (1200dpi) o (11x8 inches, 1200 dpi, 8bit gri tonda) Dijital fotoğraf ~10MB o (2 4 mega pixels, 24 bit colour) Video saniyesi ~10MB o (512x512, 12 bit renk, 25 frames per sec) Veri sıkıştırma, bilgisayardaki veya belleği olan herhangi bir elektronik cihazdaki verilerin daha az yer kaplaması amacıyla sıkıştırılması anlamına gelir. Kayıpsız sıkıştırma; o o Kalite veya veri kaybı olmadan özgün veriyi tekrar elde edebilecek şekilde sıkıştırmaktır. Ör: GIF, ZIP Mesela metin AAAAAAAAAABBBBBCCCCCCCC iken 10A5B8C şeklinde sıkıştırabiliyor. Kayıplı sıkıştırma; o Eğer kalite veya geri dönüştürebilme sorun değilse kayıplı veri sıkıştırma yöntemi kullanılabilir. JPG, MP3, JPG : Bazı renk ve detaylar kaybolur. MP3 : İnsan kulağının duyamayacağı frekanslar kaldırılır. Sanal Bellek Bilgisayarınızda bir programı çalıştırmak veya işlemi yapmak için gereken rasgele erişim belleği (RAM) yoksa, Windows onun yerine sanal bellek kullanır. Sanal bellek, bilgisayarınızın RAM öğesini sabit diskinizde geçici alanla birleştirir. RAM azaldığında sanal bellek, verileri RAM'dan disk belleği dosyası denilen bir alana taşır. Verilerin disk belleği dosyasına taşınması ve gerektiğinde buradan alınması, işi tamamlamak için gerekecek miktarda RAM sağlar. Bilgisayarınızdaki RAM ne kadar fazla olursa, programlarınız da genellikle o kadar hızlı çalışır. RAM azlığından dolayı bilgisayarınız yavaşlıyorsa, oluşan açığı karşılamak için sanal belleği arttırmanız gerekebilir. Ancak bilgisayarınız RAM'daki verileri, sabit diskteki verileri okuduğundan çok daha hızlı okuyabilir, bu nedenle RAM eklemek en iyi çözümdür. Kayıt Formatları ASCII - her harf ve karakter için 7 bit ikili kod UTF-8-16 bit karakter 8-bit kodlama seti RTF (zengin metin biçimi) - metin artı biçimlendirme ve düzen bilgileri SGML (Standart genelleştirilmiş işaretleme dili) - yapılandırılmış nesneler olarak kabul belgeleri XML (genişletilmiş işaretleme dili) - web uygulamaları için SGML basit sürümü Kayıt Formatları Görüntüler: Pek çok depolama formatları: (PostScript, GIFF, JPEG, TIFF, PICT, vb.) Farklı sıkıştırma teknikleri (onların depolama gereksinimlerini azaltmak için) Sınırlı Hız o Moore Yasaları Etkileşim Performans Sınırları İnternet İşlem ve Ağlar Audio / Video biçimlerinin (QuickTime, MPEG, WAV, vb.) ağ dağıtımı için de streaming ' biçimleri daha da önemli. 13

14 Sınırlı İşlem Hızı Moore Yasaları Tasarımcılar hızlı işlemciler üretiyorlar fakat arayüzler de daha karmaşık hale geliyor. (2D 3D) Sistem dizayn edenler daha hızlı işlemci ve daha karmaşık arayüz geliştirmeye devam ediyor. Fakat problem devam ediyor çünkü işlem hızı gereken tüm görevleri gerçkeleştirmeye yetişemiyor. Sistem çok hızlıysa yine problem oluşabiliyor. Örneğin; Oyun için alınan bir bilgisayarın birkaç yıl sonra yeni çıkan oyunların gereksinimleri karşılayamaması.! İntel in kurucu ortaklarondan Gordon Moore 19 Nisan 1965 te Moore Yasasını ortaya atmıştı. Bu yasaya göre yeni çıkan her işlemci 18 ayda bir yerini iki katı daha hızlı bir işlemciye bırakmalı.! Yıllar boyunca işlemciler bu yasaya uygun üretildi. Özellikle hızlı gelişen nano teknolojinin işlemci dünyasına çabuk adapte olması dolayısıyla Moore un yasası günümüzde geçerliliğini kaybetmeye yüz tutmuştur. Üreticiler daha hızlı işlemci için 1,5 seneyi bekleyemez oldu. Etkileşim Performans Sınırları İşlem Sınırı o Hesaplama çok uzun sürerek kullanıcıyı sıkıyor. Depolama Sınırı o Diskten hafızaya aktarım darboğazı. Grafik Sınırı o Ekranı güncellemek çok çaba gerektiriyor. Çoğunlukla ayrı bir grafik yardımcı işlemcisi ile yapılıyor. Ağ Bağlantılı Hesaplama Ağ bağlantıları aşağıdakilere imkan tanır : o Geniş hafıza ve işlem gücü o Diğer insanlarla etkileşim ( , gruplar) o Paylaşılan kaynaklar Sorunlar : o Ağ gecikmeleri, yavaş geri besleme. o Çakışmalar olabilir, pek çok kullanıcı güncellediğinde Ağ Kapasitesi o Çok fazla bilgisayar ağ ile bağlı, paylaşılan kaynak, dosya ve yazıcılar kullanıldığında ağ hızı düşüyor. İnternet 1969: DARPANET ABD Savunma Bakanlığı, 4 tane site, 1971: ARPANET (darpanetin ismi değişti), 1971: 23 site, 1984: 1000 site, 1989: site, TCP (kayıpsız veri gönderimi), IP (bilgisayarlar arası iletişim), , HTTP (iletişim kuralı). İnternet Bilgisayar ağları sayesindeki toplumsal etkileşim konusu üzerinde ilk tanımlamalar, MIT (Massachusetts Institute of Technology) den 1962 yılında J.C.R. Licklider tarafından yazılan makaleler ile yapılmıştır. Bu makalelerde, insanların bulundukları yerlerden bağımsız bir şekilde bilgiye hızlıca erişebilmeleri ve bilgi paylaşımı tasarlanıyordu. Bu yaklaşım, bugünkü İnternet in amacı ile büyük bir paralellik gösteriyor. Licklider, Ekim 1962 de DARPA da(defense Advanced Research Projects Agency) (Savunma İleri Düzey Araştırma Projeleri Kurumu) başlayan bilgisayar araştırma programının ilk yöneticisidir. Bu çalışmaların ardından, 1965 yılında Berkeley deki Q-31 ile MIT deki TX- 2 bilgisayarları arasında ilk kez telefon hattı üzerinden iletişim sağlandı. Böylece ilk geniş alan ağı (WAN wide area network) kurulmuş oldu. Lawrance Roberts ilk geniş ağ bağlantısını yaptıktan sonra MIT den ayrıldı ve DARPA da çalışmalarına devam etti ve 1966 da,darpa da bilgisayar ağları kavramını gündeme getirdi de planlarını ARPANET adı altında yayınlayan Roberts, kendi üniversitesindeki bir bilgisayarda araştırma yapan bir kullanıcının diğer üniversitelerdeki bilgisayarlara da erişip onlardaki bilgileri kullanabilmelerini sağlama amacı ile kurdu ARPANET i. ARPANET çevresindeki ilk bağlantı 1969 yılında dört merkezle (Los Angels taki California Üniversitesi, Stanford Araştırma Enstitüsü, Utah Üniversitesi ve Santa Barbara daki Californi Üniversitesi) yapıldı ve İnternet in ilk şekli ortaya çıktı. Kısa süre içerisinde birçok merkezdeki bilgisayarlar ARPANET ağına bağlandı. 14

15 İnternet Türkiye deki ilk geniş alan ağı 1986 yılında tesis edilen EARN (European Academic and Research Network)/BITNET bağlantılı TÜVEKA (Türkiye Üniversiteler ve Araştırma Kurumları Ağı) dır. İlerleyen yıllarda bu ağın hat kapasitesi yetersiz kalmıştır ve bu ağ teknolojisi yönü ile ihtiyaçlara cevap verememeye başlamıştır. Bunun üzerine, 1991 yılı sonlarında ODTÜ ve TÜBİTAK, Internet teknolojilerini kullanan yeni bir ağın tesis edilmesi yönünde bir proje başlatmışlardır. Bu proje sayesinde ilk deneysel bağlantı Hollanda ya 1992 yılında X.25 üzerinden yapılmıştır. Türkiye deki ilk İnternet bağlantısı ise 12 Nisan 1993 de 64 Kbps kapasiteli kiralık hat ile kurulmuştur. Bu bağlantıda ODTÜ Bilgi İşlem Daire Başkanlığı sistem salonundaki yönlendiriciler kullanılarak, ABD de NSFNet (National Science Foundation Network) e TCP/IP protokolü üzerinden bağlanılmıştır. Bu bağlantı uzun bir süre tüm ülkenin tek çıkışı olmuştur. Bu bağlantıdan sonra ülkemizdeki birçok üniversite ve kamu kuruluşu ODTÜ ye bağlanmışlardır ve ODTÜ üzerinden İnternet erişimine sahip olmuşlardır. İnternet in Türkiye de ticari kuruluşlara ve hane halkları gibi geniş kitlelere ulaşması ise 1996 yılında mümkün olmuştur. TCP - IP TCP o TCP (Transmission Control Protocol), TCP/IP protokol takımının iki aktarım katmanı protokolünden birisidir. o Gelişmiş bilgisayar ağlarında paket anahtarlamalı bilgisayar iletişiminde kayıpsız veri gönderimi sağlayabilmek için TCP protokolü yazılmıştır. HTTP, HTTPS, POP3, SMTP ve FTP gibi İnternet'in kullanıcı açısından en popüler protokollerinin veri iletimi TCP vasıtasıyla yapılır. o TCP, gönderilen veriler için özel bir TCP kabul (Ethereal gibi araçlarda ve birçok kaynakta kısaca TCP ACK da denir) paketi gönderir. Bu paket, gelmiş olan paketlerden hangi byte'a kadar olan kısmının doğru olarak alındığını gösterir. Gönderen taraf, kabul gelmediği sürece paketi arka arkaya birkaç kez yollar (belli bir süre sonra da pes eder) IP o IP adresi (İngilizce: Internet Protocol Address), interneti ya da TCP/IP protokolünü kullanan diğer paket anahtarlamalı ağlara bağlı cihazların, ağ üzerinden birbirleri ile veri alışverişi yapmak için kullandıkları adres. o İnternet'e bağlanan her bilgisayara, İnternet Servis Sağlayıcısı tarafından bir IP adresi atanır ve internetteki diğer bilgisayarlar bu bilgisayara verilen bu adres ile ulaşırlar. IP adresine sahip iki farklı cihaz aynı yerel ağda olmasa dahi, yönlendiriciler vasıtası ile birbirleri ile iletişim kurabilirler. o IP adresleri şu anda yaygın kullanımda olan IPv4 için 32 bit boyunda olup, noktalarla ayrılmış 4 adet 8 bitlik sayıyla gösterilirler. Örneğin: o Bir internet sayfası sunucusuna, ağ tarayıcısı IP adresi yazarak da bağlanılabilir; ancak bu rakamları yazmak pratik olmadığından IP adresine karşılık gelen bir alan adı sistemi kullanılmaktadır. İnternet Servis Sağlayıcılarından bulunan Alan Adı Sunucularından (DNS -Domain Name System) oluşan bir ağ, hangi alan adının hangi IP adresine karşılık geldiği bilgisini eşler ve kullanıcıları doğru adreslere yönlendirir. İnternet'te trafik başlıca IP adreslerince sağlanmaktadır. Kaynaklar /