PDF de programación - Dispositivos

1 Dispositivos

Última modificación: 21/12/2001

Objetivos
Introducción
1 Gestión de los periféricos
2 Teclado
3 Pantalla
4 Ratón
5 Trackball
6 Joystick
7 Micrófono
8 Altavoces
9 Interacción usando el lenguaje
10 Realidad virtual
11 Interfaces hápticas
12 Realidad aumentada
13 Pantallas táctiles
14 El lápiz
15 Webcam
16 Rastreo ocular
17 Escáner
18 Ordenadores corporales
Conclusiones
Bibliografía
Enlaces interesantes

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4 ♦ La interacción persona-ordenador

Objetivos

• Tener una visión general del estado actual de los dispositivos de interac-

ción.

• Conocer el estado actual de los dispositivos de interacción de los ordena-

dores de sobremesa.

• Conocer las posibilidades que nos ofrecen la tecnología actual de síntesis

de voz y cómo se pueden utilizar en el diseño de un sistema interactivo.

• Conocer los conceptos básicos y los dispositivos de interacción de realidad

virtual.

• Conocer los dispositivos hápticos.
• Conocer la entrada por lápiz.
• Usar criterios para poder seleccionar unos dispositivos para la resolución de

un problema determinado.

Introducción

Durante estos últimos años ha habido un progreso espectacular en la mejora de las
prestaciones de los ordenadores y en la reducción de su precio y, en consecuencia,
ha aumentado de forma espectacular el número de usuarios. Paralelamente, ha
habido un gran progreso en la mejora de dispositivos de interacción y en la apari-
ción de nuevos dispositivos.

Los antiguos teletipos han sido reemplazados por pantallas de alta resolución que
empiezan a ser planas y, aunque se continúa utilizando el teclado, se ha generali-
zado el uso del ratón.

Estamos también asistiendo actualmente a la aparición de un número importante
de nuevos dispositivos de interacción que complementan los del ordenador de so-
bremesa actual o para ser utilizados en nuevos estilos de interacción como por
ejemplo los lápices utilizados en los ordenadores basados en escritura manual, los
dispositivos de realidad virtual, hápticos, realidad aumentada, o que simplemente
son dispositivos ya existentes, rediseñados para adaptarlos a nuevas necesidades
como los kioscos, etc. A este esfuerzo ha colaborado sin duda la reciente preocupa-
ción en los aspectos humanos de las interfaces.

En este capítulo, tras una revisión de la forma en que se manejan los periféricos en
el ordenador, presentamos una visión general del estado actual de los dispositivos
de interacción y los diferentes ámbitos en que se aplican: ordenadores personales,
entrada y salida por voz, realidad virtual.

1 Gestión de los periféricos

Los periféricos suelen estar gestionados por medio de un protocolo multinivel que
abarca desde los programas de usuario hasta el nivel de hardware, pasando por
llamadas al sistema operativo, rutinas de entrada/salida, etc.

En el caso en que un programa vaya a ofrecer cierta información al exterior, se
produce una salida. Para lleva a cabo dicha salida, se realiza una llamada al sistema
operativo, que verifica los permisos y los posibles errores que pueden darse y, en
caso favorable, pasa al manejador del dispositivo pertinente la información que sea
necesaria para que el controlador del propio dispositivo active los actuadores físicos
o el hardware de interacción que producen el fenómeno físico que el usuario es ca-
paz de interpretar como información (sonido, imagen, etc.). Hay que reseñar que
entendemos como manejador o driver del dispositivo al conjunto de rutinas que

Dispositivos ♦ 5

convierte las peticiones de entrada/salida del sistema operativo en las órdenes ade-
cuadas al dispositivo concreto con el protocolo de comunicación que se esté utili-
zando. Asimismo, el controlador del dispositivo es un hardware para comunicar los
periféricos con el ordenador de la forma más homogénea posible, que es visto por
el ordenador como unos registros que permiten transferir información (datos),
diagnosticar (estado) o configurar periféricos (control) y que convierte las señales
producidas por el hardware de interacción al protocolo de comunicación requerido
por el computador. Los registros del controlador se tratan al nivel más bajo del
sistema operativo.

En cuanto a la entrada de datos a un programa, el hardware de interacción digitali-
za las señales físicas producidas por los sensores del dispositivo (pulsaciones, se-
ñales de voz, etc.) y las envía al controlador para su interpretación. El controlador
se comunica con el manejador del dispositivo para darle a conocer la entrada y los
programas por medio de llamadas al sistema podrán recibir dichas entradas.

Como puede apreciarse, los programas de usuario no manejan directamente los
recursos de entrada/salida, sino que esto es llevado a cabo por parte de las rutinas
propias del sistema operativo. Así, se consiguen ventajas tales como que la entra-
da/salida sea independiente del dispositivo, que se permitan mecanismos de pro-
tección y de compartición de recursos de entrada/salida.

Cabe mencionar que las sincronizaciones entre los distintos componentes son va-
riados (bien por medio de una espera activa o encuesta, o bien permitiendo que el
controlador emita señales asíncronas o interrupciones para indicar que está dis-
puesto para transferir). También puede darse el caso de que el ordenador presente
circuitos adicionales para la entrada/salida en general (procesadores de entra-
da/salida) o para transmisiones específicas (por ejemplo, si se requieren tasas de
transferencia altas en transmisión de bloques contiguos se puede hacer uso del
acceso directo a memoria o DMA —Direct Memory Access—); de esta manera se
consigue una mejora en el rendimiento del ordenador.

2 Teclado

El teclado es actualmente la forma más normal de introducir información en el or-
denador. Un teclado se puede definir como un grupo de botones on–off, que se
usan separados o en combinación.

Casi todo el mundo está familiarizado con el diseño del teclado alfanumérico que se
conoce con el nombre de qwerty. Su nombre deriva de las primeras letras de la fila
superior de la izquierda a la derecha. El diseño presentado en Estados Unidos en
1874 realmente es muy poco eficiente pero en aquel momento, debido a la tecno-
logía existente, no se podía correr mucho tecleando.

El mecanismo del teclado es muy sencillo. Al apretar una tecla cierra una conexión
lo que origina que envíe el código del carácter al ordenador. La conexión normal es
vía cable, pero actualmente ya los hay sin él.

Figura 1 Ejemplo de teclado partido (“split keyboard”)

6 ♦ La interacción persona-ordenador

Un aspecto muy ergonómico a tener en cuenta, es cómo se produce el contacto con
las teclas. Algunos teclados requieren una presión muy fuerte para hacer ir la tecla,
mientras que en otros se ejerce una presión ligera. La distancia —viaje— que la
tecla hace hasta que se cierra la conexión es otro aspecto que afecta el tacto del
teclado. Por ejemplo, los teclados de los portátiles son teclados de muy poco viaje
lo que permite hacer un teclado más reducido; y por tanto hacer el ordenador más
pequeño.
Algunos teclados están hechos de teclas sensibles al tacto; éstas nada más necesi-
tan un toque muy suave y prácticamente sin viaje. Son poco prácticos para hacer
un uso intensivo.

Figura 2 Ejemplo de teclado partido compuesto de dos partes separadas

El número de teclas y su distribución, a la hora de hacer un teclado, dependerá de
la función y del tipo de información que se quiera introducir al sistema. Así, nos
podemos encontrar desde teclados que tienen un pequeño número de teclas sin
ninguna distribución ni función particular, teclados decimales con 10 teclas donde
cada una tiene grabado uno de los diez dígitos decimales (del 0 al 9), teclados he-
xadecimales con 16 teclas para poder indicar la entrada de uno de los 16 dígitos
hexadecimales (de 0 a F), hasta teclados del tipo máquina de escribir para la en-
trada de caracteres alfanuméricos y símbolos especiales. En los teclados más senci-
llos no hay parte electrónica de control, sólo un soporte mecánico para interconec-
tar las teclas. En otros tipos de teclados hay una interfaz electrónica que tendrá
funciones de controlador.
La mayoría de los teclados disponen de una memoria de reserva (buffer) para al-
bergar varios caracteres antes de ser enviados al computador. En ocasiones se
mantienen en el teclado hasta que se pulsa una tecla especial, denominada según
los fabricantes return, enter, send o intro entre otros, que provoca la transmisión
del último bloque completo. Esto permite una transmisión más eficiente al no tener
el computador que estar continuamente atendiendo al teclado, factor importante
sobre todo en aquellos equipos que disponen de varios teclados trabajando a la
vez. En los computadores personales los teclados también disponen de esta memo-
ria de reserva, si bien se emplea cuando la CPU no puede atender al teclado por
estar ocupada (por ejemplo accediendo al disco). En este caso el teclado almacena
un cierto número de caracteres hasta que se le llena la memoria auxiliar, hecho que
manifiesta emitiendo un ligero pitido, después de lo cual las siguientes pulsaciones
no se consideran. Cuando la CPU vuelve a atender al teclado, éste envía el bloque
de caracteres contenido en su memoria y vuelve a aceptar nuevas pulsaciones.
Para evitar un número excesivo de teclas en un teclado, a una misma tecla se le
asignan 2 ó incluso 3 valores distintos mediante una tecla especial de cambio de
tecla