Peripheriegeräte, Scanner und Grafikkarten: Grundlagen der Computerhardware

1. Definition und Typen der Peripheriegeräte

Peripheriegeräte sind Einheiten oder Geräte, über die der Computer mit der Außenwelt kommuniziert, Informationen einliest oder ausgibt sowie Daten speichert. Sie ergänzen die Arbeit des Speichers und der CPU, indem sie Daten für deren Verarbeitung bereitstellen oder verarbeitete Ergebnisse weitergeben.

Peripheriegeräte lassen sich in fünf Kategorien einteilen:

• Peripheriegeräte für die Eingabe: Sie übertragen Daten und Befehle an den Computer, z. B. Tastatur und Maus.
• Peripheriegeräte für die Ausgabe: Sie zeigen Informationen außerhalb des Computers an oder machen sie sichtbar, z. B. Monitor und Drucker. Die meisten dienen dazu, Informationen darzustellen, zu kommunizieren, zu planen oder dem Benutzer Informationen zu geben, etwa indem sie elektrische Impulse in für den Benutzer lesbare Informationen umwandeln.
• Peripheriegeräte für Eingabe und Ausgabe (E/A): Sie nehmen Daten vom Computer auf und geben sie an externe Geräte weiter, deren Verarbeitung anschließend durch die CPU erfolgt.
• Peripheriegeräte zur Speicherung: Sie speichern Daten und Informationen dauerhaft. Der Arbeitsspeicher gilt nicht als Speichergerät, da er flüchtig ist und nur temporär Daten hält.
• Peripheriegeräte zur Kommunikation: Sie ermöglichen es dem Computer, mit anderen Maschinen oder Computern zu kommunizieren, zusammenzuarbeiten, Informationen zu senden oder zu empfangen.

2. Webcam: Überblick

Eine Webcam ist eine digitale Kamera, die an einen Computer angeschlossen ist und Bilder erfasst und direkt über das Internet weiterleitet. Andere Kameras benötigen dagegen einen Computer mit Internetzugang, entweder kabelgebunden oder drahtlos. Zur Unterscheidung wird die Bezeichnung Webcam oder Kamera je nach verwendeter Software verwendet.

Die Webcam erfasst in regelmäßigen Abständen einen Frame (Einzelbild) der Kamera – je nach Modell etwa ein statisches Bild pro Sekunde – und sendet es zur Anzeige an einen anderen Ort. Wenn man mit den Bildern ein Video erstellen möchte, ohne Sprünge in der Bildqualität, müssen Webcams eine Bildrate von 15 bis 30 Frames pro Sekunde erreichen. Zu den Bestandteilen gehören die Linse, ein Sensor, die nötige Schaltkreislogik zur Bildverarbeitung und die Anschlussstelle. Es gibt Linsen aus Kunststoff, die am gebräuchlichsten sind.

3. Was ist ein Scanner? Typen

Ein Scanner ist ein Peripheriegerät, das mithilfe von Licht Bilder oder Dokumente in ein digitales Format umwandelt. Scanner können mit Zubehör wie einem automatischen Einzugsautomaten oder einem Adapter für Dias und Transparente ausgestattet sein. Das erzeugte digitale Bild lässt sich durch Software korrigieren, auf einen bestimmten Bereich zuschneiden oder mithilfe von OCR-Technik in Text umwandeln.

Es gibt verschiedene Scannertypen, heute vor allem die folgenden:

Flachbettscanner: Das Dokument wird auf eine Glasfläche gelegt, die in der Regel lichtundurchlässig ist. Darunter bewegt sich ein Arm entlang der gesamten Fläche und erfasst das Bild. Der Arm trägt die Lichtquelle und den Fotosensor (meist ein CCD).

Buchscanner (Orbitalscanner): Dieser Scannertyp dient dazu, Bücher und Kopien zu digitalisieren, insbesondere wenn sie sehr alt oder wertvoll sind und nicht mit anderen Scannern beschädigt werden sollen. Diese Scanner bestehen aus einer an einem Arm befestigten Kamera, die Bilder des Dokuments aufnimmt. Ihr wichtigster Vorteil: Bücher müssen nicht vollständig geöffnet werden.

Trommelscanner: Diese Scanner reproduzieren das Originaldokument sehr getreu und erzeugen Digitalisate mit sehr hoher Auflösung (bis zu 4000 dpi im optischen Modus) und Qualität. Nachteile sind die geringe Scangeschwindigkeit (sie sind langsam), die Tatsache, dass sie sich nicht für spröde Dokumente eignen, da diese bei unsachgemäßer Handhabung beschädigt werden können, und ein hohes Maß an Geschick des Bedieners. Außerdem sind sie teuer.

Handscanner: Handscanner sind Geräte, die manuell über die Bildoberfläche des Dokuments gezogen werden. Bei diesem Scannertyp muss die Hand des Benutzers das Gerät ruhig und gleichmäßig führen, da sonst die Geschwindigkeit ungleichmäßig ist und das Bild verfälscht wird. Die Scanqualität hängt daher stark von der Geschicklichkeit des Benutzers ab; oft zeigt die Software an, ob der Scanvorgang zu schnell oder zu langsam war.

4. Qualität eines Scanners und wie man sie bewertet

Die Farbtiefe hängt von den Eigenschaften des Scanners ab (sie ist eine der grundlegenden Eigenschaften, die die Qualität eines Scanners bestimmen) und beträgt normalerweise mindestens 24 Bit. Mit 48 Bit erhält man eine bessere Qualität und Farbtiefe.

Ein weiterer wichtiger Parameter für die Qualität eines Scanners ist die Auflösung, gemessen in Pixel pro Zoll (dpi). Hersteller nennen oft die interpolierte Auflösung, die durch Software-Interpolation deutlich höher ausfällt. Verlässlicher ist die tatsächliche optische Auflösung des Scanners; diese sollte man bevorzugen.

Der dritte wichtige Parameter ist der Dichtebereich. Hat ein Scanner einen hohen Dichtebereich, bedeutet dies, dass er Lichter und Schatten in einem einzigen Durchgang detailliert wiedergeben kann. Das Scannen erfolgt in Graustufen, obwohl auch Farbscans möglich sind.

Die meisten Scanner sind zum beidseitigen Scannen mit maximaler Geschwindigkeit fähig (20 bis 150 Seiten pro Minute). Die modernsten besitzen eine Firmware, die zufällige Zeichen beseitigt. Üblicherweise werden die gescannten Daten während des Scannens komprimiert. Die meisten gescannten Dokumente werden mithilfe der OCR-Technologie in bearbeitbare Dateien umgewandelt. Mit ISIS- und TWAIN-Treibern lässt sich das Dokument im TIFF-Format scannen, und gescannte Seiten lassen sich in ein Textverarbeitungsprogramm übertragen und dort als entsprechende Datei speichern.