Unicode, prenosové médiá a vstupné zariadenia počítača

Unicode, prenosové médiá a vstupné zariadenia počítača

Táto téma z informatiky sa venuje spôsobu kódovania textových znakov pomocou štandardu Unicode, médiám používaným na prenos údajov v počítačových sieťach a zariadeniam, pomocou ktorých zadávame údaje do počítača.

Kódovanie textu v počítači

Počítač spracúva všetky údaje v číselnej podobe. To platí aj pre text. Každému písmenu, číslici, interpunkčnému znamienku alebo inému symbolu preto musí byť priradená určitá číselná hodnota.

Pravidlo, ktoré určuje, aké číslo patrí jednotlivým znakom, označujeme ako kódovanie znakov.

Kódovanie znakov umožňuje počítaču:

• ukladať text do súborov,
• zobrazovať text na obrazovke,
• prenášať text prostredníctvom počítačových sietí,
• spracovávať text v programoch,
• správne zobrazovať rôzne jazyky a abecedy.

Unicode

Unicode je medzinárodný štandard, ktorého cieľom je priradiť jednoznačný číselný kód znakom používaným v rôznych jazykoch a písmach sveta.

Unicode obsahuje napríklad:

• písmená latinky,
• slovenské znaky s diakritikou,
• grécku abecedu,
• cyriliku,
• arabské a hebrejské písmo,
• čínske, japonské a kórejské znaky,
• matematické symboly,
• technické symboly,
• emoji a množstvo ďalších znakov.

Vďaka Unicode môžeme v jednom dokumente používať znaky z viacerých jazykov bez potreby meniť znakovú tabuľku.

Kódový bod

Každý znak v Unicode má pridelené jedinečné číslo, ktoré označujeme ako kódový bod – code point.

Kódové body sa zvyčajne zapisujú v šestnástkovej sústave v tvare:

U+XXXX

Napríklad:

• A → U+0041
• a → U+0061
• € → U+20AC
• ž → U+017E

Unicode kód znaku ž

Úlohou je pomocou tabuľky Unicode zistiť kód slovenského písmena:

ž

Jeho Unicode kódový bod je:

U+017E

V šestnástkovom zápise teda používame hodnotu:

017E

Overenie pomocou Mapy znakov vo Windows

Kód znaku môžeme overiť pomocou systémového programu Mapa znakov – Character Map.

1. Vo vyhľadávaní systému Windows zadáme Mapa znakov alebo Character Map.
2. Program otvoríme.
3. Vyhľadáme znak ž.
4. Pri znaku môžeme skontrolovať jeho Unicode označenie.

Pri znaku ž sa zobrazí:

U+017E

Vloženie Unicode znaku pomocou kódu

V niektorých programoch spoločnosti Microsoft, napríklad v programe Word, môžeme znak vložiť aj pomocou jeho Unicode kódu.

Napíšeme:

017E

a následne stlačíme:

Alt + X

Program môže kód zmeniť na znak:

ž

Klávesová kombinácia Alt + X však nie je univerzálnou funkciou každého programu alebo operačného systému.

Unicode a UTF

Unicode určuje, aké číslo patrí jednotlivým znakom. Pri ukladaní týchto čísel do súborov však potrebujeme ešte spôsob, akým sa prevedú na jednotlivé bajty.

Na tento účel sa používajú rôzne formáty kódovania Unicode, najmä:

• UTF-8,
• UTF-16,
• UTF-32.

UTF-8

UTF-8 je dnes veľmi rozšírený spôsob zápisu znakov Unicode.

Jednotlivé znaky môžu byť uložené pomocou rôzneho počtu bajtov. Základné znaky anglickej abecedy zaberajú jeden bajt, zatiaľ čo mnohé ďalšie znaky potrebujú viac bajtov.

UTF-8 sa vo veľkej miere používa:

• na webových stránkach,
• v textových súboroch,
• v databázach,
• pri komunikácii medzi počítačovými systémami.

Výhody Unicode

• umožňuje reprezentovať znaky z veľkého množstva jazykov,
• odstraňuje potrebu používať mnoho navzájom nekompatibilných národných znakových tabuliek,
• uľahčuje výmenu dokumentov medzi rôznymi systémami,
• umožňuje kombinovať viacero jazykov v jednom dokumente,
• je základom moderného spracovania textu na internete.

Prenos dát v počítačovej sieti

Aby mohli zariadenia v počítačovej sieti komunikovať, potrebujú prenosové médium, prostredníctvom ktorého sa prenášajú údaje od odosielateľa k príjemcovi.

Dáta môžu byť podľa použitého média prenášané napríklad vo forme:

• elektrických signálov,
• svetelných impulzov,
• elektromagnetických – rádiových signálov.

Prenosové médiá rozdeľujeme na:

• metalické – elektrické,
• optické,
• bezdrôtové.

Metalické prenosové médiá

Pri metalických kábloch sa informácie prenášajú pomocou elektrických signálov vo vodičoch.

Medzi metalické prenosové médiá patria najmä:

• telefónne vedenia,
• koaxiálny kábel,
• krútená dvojlinka.

Telefónne vedenie

Klasické telefónne vedenie bolo pôvodne navrhnuté najmä na prenos hlasu, nie na vysokorýchlostný prenos digitálnych dát.

V minulosti sa používalo na pripojenie počítačov k internetu napríklad pomocou:

• analógového modemu,
• technológií ISDN,
• neskôr technológií DSL.

Klasické telefónne vedenia majú oproti moderným sieťovým a optickým technológiám výrazne obmedzenejšie možnosti prenosu dát.

Koaxiálny kábel

Koaxiálny kábel je elektrický kábel pozostávajúci zo stredového vodiča, izolačnej vrstvy, kovového tienenia a vonkajšieho ochranného plášťa.

Jeho konštrukcia zabezpečuje pomerne dobrú ochranu pred elektromagnetickým rušením.

Využitie koaxiálneho kábla

Koaxiálne káble sa používali napríklad:

• v starších ethernetových sieťach so zbernicovou topológiou,
• v káblovej televízii,
• pri širokopásmovom internetovom pripojení prostredníctvom káblových sietí,
• pri prenose vysokofrekvenčných signálov.

V moderných lokálnych ethernetových sieťach bol koaxiálny kábel vo veľkej miere nahradený krútenou dvojlinkou a optickými vláknami.

Krútená dvojlinka

Krútená dvojlinka – twisted pair je dnes jedno z najrozšírenejších metalických médií používaných v lokálnych počítačových sieťach.

Bežný ethernetový kábel obsahuje:

4 krútené páry = 8 vodičov

Jednotlivé vodiče sú stočené do párov. Krútenie pomáha obmedzovať elektromagnetické rušenie a presluchy medzi vodičmi.

UTP

UTP – Unshielded Twisted Pair je netienená krútená dvojlinka.

Je:

• relatívne lacná,
• ľahko inštalovateľná,
• veľmi rozšírená v lokálnych sieťach.

Tienená krútená dvojlinka

Krútená dvojlinka môže obsahovať aj kovové tienenie, ktoré zvyšuje jej odolnosť proti elektromagnetickému rušeniu.

Tienený môže byť celý kábel, jednotlivé páry alebo ich kombinácia.

V praxi sa podľa spôsobu tienenia používajú rôzne označenia, napríklad F/UTP, U/FTP alebo S/FTP.

Konektor RJ-45

Pri ethernetových sieťach s krútenou dvojlinkou sa bežne používa konektor typu 8P8C, ktorý sa v praxi často označuje ako RJ-45.

Výhody krútenej dvojlinky

• nízka cena,
• jednoduchá montáž,
• vysoké prenosové rýchlosti pri moderných kategóriách káblov,
• široké využitie v domácich aj podnikových sieťach.

Optický kábel

Optický kábel prenáša informácie pomocou svetelných impulzov vedených optickým vláknom.

Optické vlákno je veľmi tenké vlákno zo skla alebo špeciálneho plastu s vhodnými optickými vlastnosťami.

Svetlo sa vo vlákne šíri vďaka fyzikálnemu javu označovanému ako úplný vnútorný odraz.

Vysielač a prijímač

Na vysielanie svetelných impulzov sa používajú napríklad:

• LED diódy,
• laserové diódy.

Na prijímacej strane premieňa svetelné impulzy na elektrický signál fotodetektor, najčastejšie fotodióda.

Výhody optických káblov

• veľmi vysoká prenosová kapacita,
• vysoké prenosové rýchlosti,
• malý útlm signálu,
• možnosť prenosu na veľké vzdialenosti,
• odolnosť proti elektromagnetickému rušeniu,
• elektrické oddelenie vysielača a prijímača,
• vysoká spoľahlivosť.

Nevýhody optických káblov

• náročnejšie spájanie a ukončovanie vlákien,
• potreba špecializovaného vybavenia pri inštalácii,
• vyššia citlivosť na nevhodné mechanické ohýbanie.

Využitie optických káblov

Optické vlákna sa dnes používajú:

• v chrbticových internetových sieťach,
• v dátových centrách,
• v podnikových sieťach,
• na prepájanie miest a štátov,
• v podmorských telekomunikačných kábloch,
• pri optickom pripojení domácností k internetu.

Jednovidové a mnohovidové optické vlákno

Single-mode

Jednovidové – single-mode vlákno má veľmi malé jadro a je vhodné najmä na prenos dát na veľké vzdialenosti a vysokými rýchlosťami.

Používa sa napríklad v telekomunikačných a chrbticových sieťach.

Multi-mode

Mnohovidové – multi-mode vlákno má väčšie jadro a používa sa predovšetkým na kratšie vzdialenosti.

Typické využitie nájdeme napríklad v budovách a dátových centrách.

Bezdrôtový prenos

Bezdrôtový prenos nepotrebuje medzi komunikujúcimi zariadeniami klasický dátový kábel.

Informácie sa prenášajú pomocou elektromagnetických vĺn.

Bezdrôtovú komunikáciu používajú napríklad:

• Wi-Fi,
• Bluetooth,
• mobilné siete,
• mikrovlnné spoje,
• satelitná komunikácia.

Wi-Fi

Wi-Fi je technológia bezdrôtových lokálnych sietí.

Používa sa na bezdrôtové pripojenie napríklad:

• počítačov,
• notebookov,
• smartfónov,
• tabletov,
• televízorov,
• ďalších inteligentných zariadení.

Zariadenia sa v domácej alebo podnikovej sieti najčastejšie pripájajú k bezdrôtovému prístupovému bodu – access pointu.

Bluetooth

Bluetooth je bezdrôtová technológia určená najmä na komunikáciu zariadení na kratšie vzdialenosti.

Používa sa napríklad pri:

• bezdrôtových slúchadlách,
• klávesniciach,
• myšiach,
• reproduktoroch,
• smartfónoch,
• inteligentných hodinkách.

Mikrovlnné spoje

Mikrovlnné spoje umožňujú prenášať veľké množstvo dát medzi dvoma miestami pomocou smerových rádiových antén.

Často vyžadujú dobrú priamu viditeľnosť medzi vysielacou a prijímacou anténou.

Satelitná komunikácia

Pri satelitnej komunikácii sa signál prenáša medzi pozemnou stanicou a družicou.

Satelity sa používajú napríklad na:

• internetové pripojenie,
• televízne a rozhlasové vysielanie,
• telekomunikáciu,
• komunikáciu v odľahlých oblastiach.

Satelitné technológie sú užitočné najmä tam, kde by vybudovanie klasického káblového spojenia bolo veľmi drahé alebo technicky náročné.

Výhody bezdrôtového prenosu

• mobilita používateľov,
• nie je potrebné viesť kábel ku každému zariadeniu,
• jednoduchšie pripájanie mobilných zariadení,
• možnosť pripojenia aj v ťažko dostupných oblastiach.

Nevýhody bezdrôtového prenosu

• rušenie inými zariadeniami,
• útlm signálu stenami a prekážkami,
• obmedzený dosah,
• potreba kvalitného bezpečnostného zabezpečenia,
• výkon môže závisieť od vzdialenosti a aktuálnych podmienok.

Porovnanie prenosových médií

Médium	Spôsob prenosu	Typické využitie
Krútená dvojlinka	Elektrické signály	Lokálne ethernetové siete
Koaxiálny kábel	Elektrické signály	Káblová televízia, káblový internet, staršie siete
Optické vlákno	Svetelné impulzy	Vysokorýchlostné a diaľkové siete
Wi-Fi	Rádiové vlny	Bezdrôtové lokálne siete
Bluetooth	Rádiové vlny	Komunikácia zariadení na kratšie vzdialenosti
Satelit	Rádiové vlny	Komunikácia na veľké vzdialenosti a odľahlé oblasti

Vstupné zariadenia počítača

Vstupné zariadenia umožňujú používateľovi alebo okolitému prostrediu zadávať údaje a príkazy do počítača.

Vstupom môžu byť napríklad:

• textové údaje,
• pohyb kurzora,
• obraz,
• zvuk,
• video,
• dotyk,
• údaje zo senzorov.

Klávesnica

Klávesnica patrí medzi základné vstupné zariadenia počítača.

Slúži najmä na:

• zadávanie textu,
• zadávanie čísel,
• ovládanie programov,
• používanie klávesových skratiek,
• zadávanie príkazov.

Klávesnice sa dnes pripájajú najmä prostredníctvom USB alebo bezdrôtovo pomocou technológie Bluetooth či vlastného rádiového prijímača.

Staršie počítače používali aj konektor PS/2.

Myš

Myš je polohovacie vstupné zariadenie určené na ovládanie kurzora a prvkov grafického používateľského rozhrania.

Pomocou myši môžeme:

• presúvať kurzor,
• vyberať objekty,
• spúšťať príkazy,
• presúvať súbory a objekty,
• rolovať obsah.

Optická myš

Moderné myši používajú najmä optické alebo laserové snímanie pohybu.

Snímač sleduje pohyb zariadenia po povrchu a počítač podľa získaných údajov presúva kurzor.

Mechanická myš

Staršie myši používali mechanickú guľôčku, ktorej otáčanie sa prevádzalo na pohyb kurzora.

Dnes sa tento spôsob už prakticky nepoužíva.

Trackball

Trackball je polohovacie zariadenie podobné myši.

Zariadenie zostáva položené na jednom mieste a používateľ otáča prstami alebo rukou guľôčku zabudovanú v jeho tele.

Pohyb guľôčky sa následne prenáša na pohyb kurzora na obrazovke.

Touchpad

Touchpad je dotyková plocha používaná najmä v notebookoch na ovládanie kurzora.

Pohyb prsta po ploche sa prevádza na pohyb kurzora na obrazovke.

Moderné touchpady podporujú aj gestá, napríklad:

• rolovanie dvoma prstami,
• približovanie a odďaľovanie obsahu,
• prepínanie medzi aplikáciami.

Dotyková obrazovka

Dotyková obrazovka – touchscreen dokáže zistiť miesto dotyku používateľa.

Je zaujímavá tým, že funguje zároveň ako:

• výstupné zariadenie – zobrazuje obraz,
• vstupné zariadenie – prijíma dotyk používateľa.

Používa sa v smartfónoch, tabletoch, informačných kioskoch, pokladničných systémoch a niektorých notebookoch.

Skener

Skener slúži na digitalizáciu obrazových predlôh.

Pomocou skenera môžeme previesť do digitálnej podoby napríklad:

• fotografiu,
• obrázok,
• textový dokument,
• technický výkres.

Výsledkom skenovania je digitálny obraz, ktorý môžeme uložiť, upravovať alebo ďalej spracovať v počítači.

Rozlíšenie skenera

Jedným z dôležitých parametrov skenera je rozlíšenie udávané v dpi – dots per inch.

Vyššie rozlíšenie umožňuje zachytiť viac detailov, ale zároveň vytvára väčšie súbory.

OCR

Ak naskenujeme stránku obsahujúcu text, počítač ju spočiatku vníma iba ako obrázok.

Pomocou technológie OCR – Optical Character Recognition možno obraz textu rozpoznať a previesť na skutočné textové znaky, ktoré môžeme ďalej upravovať.

Praktická úloha – zoskenovanie prílohy Unicode

Pri praktickej časti úlohy máme pomocou skenera preniesť prílohu s tabuľkou Unicode do počítača.

Postup

1. Predlohu položíme na sklenenú plochu skenera.
2. Spustíme aplikáciu alebo ovládač skenera.
3. Zvolíme vhodné rozlíšenie a ďalšie parametre.
4. Podľa potreby vykonáme náhľad skenovania.
5. Označíme požadovanú oblasť.
6. Spustíme samotné skenovanie.
7. Výsledok uložíme do vhodného obrazového alebo dokumentového formátu.

Ak potrebujeme ďalej upravovať text nachádzajúci sa na naskenovanej predlohe, môžeme použiť technológiu OCR.

Digitálny fotoaparát

Digitálny fotoaparát zaznamenáva obraz priamo v digitálnej podobe.

Svetlo dopadá cez objektív na obrazový snímač, ktorý ho premieňa na elektrické údaje. Tie fotoaparát následne spracuje a uloží do pamäte.

Fotografie sa môžu ukladať napríklad vo formátoch:

• JPEG,
• HEIF,
• RAW.

Formát RAW obsahuje väčšie množstvo pôvodných údajov zo snímača a je vhodný najmä na ďalšie profesionálne spracovanie fotografie.

Digitálna videokamera

Digitálna videokamera zaznamenáva pohyblivý obraz a zvyčajne aj zvuk v digitálnej podobe.

Staršie digitálne kamery používali napríklad pásky MiniDV alebo optické médiá. Moderné zariadenia ukladajú video najmä:

• na pamäťové karty,
• do internej flash pamäte,
• na interné úložisko zariadenia.

Funkciu samostatných videokamier dnes pri bežnom používaní často preberajú digitálne fotoaparáty a smartfóny.

Webová kamera

Webová kamera je kamera určená predovšetkým na prenos obrazu priamo do počítača.

Používa sa napríklad na:

• videohovory,
• videokonferencie,
• online vyučovanie,
• živé vysielanie,
• záznam videa.

Webkamera môže byť samostatným zariadením alebo môže byť zabudovaná priamo v notebooku či monitore.

Mikrofón

Mikrofón je vstupné zariadenie určené na zachytávanie zvuku.

Zvukové vlny premieňa na elektrický signál, ktorý sa následne digitalizuje a spracúva v počítači.

Mikrofón sa používa napríklad na:

• nahrávanie hlasu a hudby,
• videohovory,
• hlasovú komunikáciu,
• hlasové ovládanie,
• tvorbu podcastov a videí.

Joystick a herné ovládače

Joystick je vstupné zariadenie ovládané pákou.

Používa sa najmä:

• v počítačových hrách,
• v leteckých simulátoroch,
• pri rôznych riadiacich a simulačných systémoch.

Medzi ďalšie herné vstupné zariadenia patria:

• gamepady,
• volanty,
• pedále,
• ovládače virtuálnej reality.

MIDI klávesnica

MIDI klávesnica je vstupné zariadenie určené najmä na tvorbu a ovládanie hudby v počítači.

MIDI – Musical Instrument Digital Interface neprenáša samotný zvuk ako klasická zvuková nahrávka. Prenáša údaje o hudobných udalostiach.

Môže ísť napríklad o informácie:

• ktorý tón bol zahraný,
• kedy bol zahraný,
• ako dlho trval,
• akou intenzitou bola klávesa stlačená,
• aké ďalšie ovládacie prvky boli použité.

Počítačový hudobný program následne podľa týchto údajov vytvára alebo ovláda výsledný zvuk.

Moderné MIDI kontroléry sa často pripájajú priamo cez USB, prípadne prostredníctvom klasického MIDI rozhrania.

Ďalšie vstupné zariadenia

Okrem základných zariadení môžeme na vstup údajov používať aj:

• čítačky čiarových a QR kódov,
• čítačky platobných a identifikačných kariet,
• čítačky odtlačkov prstov,
• grafické tablety,
• senzory pohybu, teploty alebo svetla,
• GPS prijímače,
• špecializované meracie zariadenia.

Grafický tablet

Grafický tablet umožňuje zadávať polohu a pohyb pomocou špeciálneho pera – stylusu.

Využíva sa najmä pri:

• digitálnom kreslení,
• grafickom dizajne,
• retušovaní fotografií,
• tvorbe ilustrácií,
• ručnom písaní do počítača.

Prehľad vstupných zariadení

Zariadenie	Typ vstupu	Typické využitie
Klávesnica	Text a príkazy	Písanie a ovládanie programov
Myš	Poloha a pohyb	Ovládanie grafického rozhrania
Touchpad	Dotyk a pohyb	Ovládanie notebooku
Skener	Statický obraz	Digitalizácia dokumentov a fotografií
Webkamera	Video	Videohovory a záznam obrazu
Fotoaparát	Obraz	Digitálne fotografie
Mikrofón	Zvuk	Nahrávanie a hlasová komunikácia
Joystick	Pohyb a ovládanie	Hry a simulátory
MIDI klávesnica	Hudobné údaje	Tvorba a ovládanie hudby

Čo si zapamätať

• Unicode je štandard, ktorý priraďuje znakom jednoznačné číselné kódy.
• Unicode kód znaku ž je U+017E.
• UTF-8 je dnes jeden z najrozšírenejších spôsobov zápisu Unicode znakov do bajtov.
• Dáta sa môžu prenášať pomocou elektrických signálov, svetelných impulzov alebo rádiových vĺn.
• Krútená dvojlinka je veľmi rozšírené prenosové médium v lokálnych ethernetových sieťach.
• Optické vlákno prenáša informácie pomocou svetla a umožňuje vysoké prenosové rýchlosti na veľké vzdialenosti.
• Wi-Fi a Bluetooth využívajú bezdrôtový prenos pomocou elektromagnetických vĺn.
• Vstupné zariadenia slúžia na zadávanie údajov a príkazov do počítača.
• Klávesnica slúži najmä na zadávanie textu a príkazov a myš na ovládanie kurzora.
• Skener digitalizuje statické obrazové predlohy.
• OCR umožňuje previesť naskenovaný obraz textu na editovateľné textové znaky.
• Webkamera a videokamera poskytujú obrazový vstup, zatiaľ čo mikrofón poskytuje zvukový vstup.
• MIDI klávesnica prenáša do počítača informácie o hudobných udalostiach, nie klasickú zvukovú nahrávku.