原理与接口技术-第12章.ppt

第12章 多媒体外部设备及接口卡,【学习目标】 多媒体硬件系统主要由多媒体计算机的主机、多媒体外部设备以及接口卡三部分组成。本章将主要介绍常见的多媒体输入/输出设备和接口卡。 【学习要求】 了解键盘、鼠标、触摸屏、数码相机/数码摄像机、扫描仪等输入设备。 熟悉显示器、打印机等输出设备。 了解显卡的内部结构组成及主要性能参数。,12.1输入设备,输入设备是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一，通过它可将数据、程序、文字符号、图片、音频、视频等多媒体信息及各种指令输入计算机内。 常见的有键盘、鼠标、触摸屏、数码相机/数码摄像机、摄像头、扫描仪、语音输入装置等。 12.1.1字符输入设备键盘 键盘是最常用也是最主要的输入设备。 1键盘的接口 键盘主要是通过PS/2接口或USB接口与计算机相连。PS/2接口是键盘和鼠标的专用6针园型接口。一般情况下，符合PC99规范的主板，其键盘的接口为紫色、鼠标的接口为绿色。 USB键盘接口具有即插即用、支持热插拔的优点。,12.1.1字符输入设备键盘,2特色键盘 键盘设计较多样化，有传统标准型键盘、防水键盘、无线键盘和人体工程学键盘等。 （1）手写键盘 它是键盘加手写板的结合产品。这种键盘一般适合打字速度不快或者从事美术创作的人使用。 （2）人体工程学键盘 人体工程学键盘在设计和制造方面参照了人体的生理解剖功能，可以有效的减少腕部疲劳。 （3）多媒体键盘 多媒体键盘大多是在107键键盘的基础上添加了一些具有特殊功能的快捷键，如CD播放、视频播放、音量调节、键盘软开关电脑、休眠启动、启动IE、资源管理器等，从而扩展了键盘功能。 多媒体键盘给人带来了一些新意，对于注重个性化设计的用户，可以考虑这类键盘。 （4）无线键盘 无线键盘是通过一个USB无线接收器与计算机连接。有红外线型和无线电型两种。 （5）集成鼠标的键盘 一般在键盘上集成的鼠标多以轨迹球和压力感应板的形式出现。,12.1.1字符输入设备键盘,3键盘的选购 （1）操作手感 键盘按键的手感和舒适度对于使用者比较重要。好的键盘应该弹性适中，按键无晃动、弹起速度快，灵敏度高，按下与弹起时接近无声。 （2）类型 对于长期敲打键盘的人，从舒适度方面，可选择符合人体工程学的键盘设计；对于注重方便、快捷、个性化的用户，可考虑增加了许多功能按键的多媒体键盘等。 （2）做工 键盘的做工直接影响到它的使用寿命与对手指所造成的伤害。做工好的键盘应该是用料讲究、研磨好、无毛刺、无异常凸起，以及键帽上的字母印刷清晰、耐磨程度好。 选用品牌键盘较重要。因品牌键盘重视键盘的触感、外观人体工程学设计以及售后服务等关键问题。,12.1.2图形输入设备,常见的图形输入设备有鼠标、触摸屏、游戏控制器和光笔等。 1鼠标 1）接口类型 鼠标接口有两种：PS/2接口和USB接口。USB鼠标接口数据传输率高，能满足各种鼠标在刷新率和分辨率方面的要求，并支持热插拔。 2）种类介绍 按照工作原理的不同，可将鼠标分为机械鼠标、光电鼠标、无线鼠标和3D鼠标等。 3）性能指标 鼠标的主要性能指标有采样频率和分辨率两个方面。 4）鼠标的选购 鼠标的分辨率是选购的一个重点，高分辨率的鼠标其定位准确，移动速度也较快；手感的舒适度也是选购鼠标的一个因素。一般衡量一款鼠标手感的好坏，试用是最好的办法：手握时感觉轻松、舒适且与手掌面贴合，按键轻松而有弹性，移动流畅。,2触摸屏,触摸屏技术已逐渐成为继键盘、鼠标、手写板、语音输入后的一大新的输入方式。 1）工作原理 触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成；触摸检测部件安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，接受后送触摸屏控制器；触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给CPU，它同时能接收CPU发来的命令并加以执行。 2）主要类型 根据传感器的类型不同，触摸屏可分为红外线触摸屏、电阻式触摸屏、 表面声波触摸屏、电容式触摸屏、近场成像触摸屏5种类型。 3）发展趋势 触摸屏应用范围已变得越来越广泛，从工业用途的工厂设备的控制/操作系统、公共信息查询的电子查询设施（如商场、宾馆、娱乐场所、邮电局、税务局、电力局等）、商业用途的银行自动柜员机、应用于军事中的指挥系统、多媒体教学、房地产预售等，迅速扩展到手机、PDA、 GPS(全球定位系统)、MP3，数码相机/摄像机，甚至平板电脑等大众消费电子领域。,3游戏控制器 游戏控制器从通用性上可分为普通控制器和专业控制器，其中包括：飞行游戏的飞行摇杆、赛车游戏的方向盘、射击游戏的特制鼠标、3D游戏中的3D/VR游戏杆等。 跳舞毯其实是一种放大了的游戏手柄。它的功能和普通手柄几乎一样，只不过形状特殊。 4光笔 光笔由透镜、光导纤维、光电元件、放大整形电路和接触开关组成，是较早用于绘图系统的交互输入设备。光笔和图形软件相配合，可以在屏幕上完成绘图、修改图形和变换图形等复杂功能。,12.1.3图像输入设备,1扫描仪 扫描仪是一种捕获图像并将之转换为计算机可以显示、编辑、存储和输出的数字化输入设备。照片、文本页面、图纸、美术图画、照相底片、菲林软片，甚至纺织品、标牌面板、印制板样品等都可作为扫描对象。 扫描仪属于计算机辅助设计（CAD）中的输入系统，通过安装了相应专业软件的计算机和输出设备（激光打印机、激光绘图机），可组成印前计算机处理系统，适用于办公自动化（OA），广泛应用在标牌面板、印制板、印刷行业等。 1）扫描仪的分类 扫描仪大体分为平板式扫描仪和手持式扫描仪。另外，还有些扫描仪专用于识别特殊的记号等，如MICR和OMR等（MICR，在银行中用于自动读出支票底部的特别数字；OMR，能够快速大批量录入机读卡、答题卡中的信息）。,1扫描仪,2）扫描仪的技术指标 （1）分辨率（扫描精度） 最主要的技术指标之一，单位为dpi。扫描仪的分辨率越高，扫描精度也越高。 （2）扫描速度 在保证扫描质量的前提下，扫描速度越快越好。 （3）扫描幅面 扫描幅面即最大扫描面积，常见的有A4、A3、A0幅面等。 （4）色彩位数/灰度级 色彩位数是指扫描仪能够扫描出的颜色种类数。扫描仪的灰度级直接反映了扫描仪在扫描时提供的明暗层次的范围，范围越大，捕捉到的图像的层次就越丰富，图像也就越精细。 3）扫描仪的主要用途 较常见的如：可在文档中集成视觉信息（如美术元素和图片等）；将已印刷的文本（如报纸或书籍中的内容）扫描输入到文字处理软件中，免去重新录入字符；对印制版、面板标牌样品扫描录入到计算机中，可对该板进行布线图的设计和复制，提高抄板效率；在多媒体产品中添加图像等。,2数码相机,1）工作原理 数码相机把进入镜头照射于电荷耦合器件上的光影信号转换为电信号，再经模/数转换器（A/D）处理成数字信息，通过数字信号处理器（DSP），将数字电信号按特定的技术格式 处理成数字影像文件，存储到相机内的磁介质中。 2）主要性能指标 （1）像素值 像素是指数码相机的分辨率。对于普通消费者，像素可在200万至500万之间。 （2）变焦 变焦分为光学变焦和数码变焦两种。几乎所有数码相机的变焦方式都是以光学变焦为先导，待光学变焦达到其最大值时，才以数码变焦为辅助变焦的方式，继续增加变焦的倍率。 （3）传感器尺寸 传感器尺寸即感光芯片尺寸。传感器尺寸与其有效像素值，共同决定了数码相机的成像质量。 （4）分辨率 分辨率是数码相机的一项重要性能指标。数码相机分辨率的高低主要由感光芯片上有效像素值来决定。 （5）存储方式和容量 主要分为：磁性材料类、光学介质类和闪存芯片类。其中，闪存芯片类较普遍。,3数码摄像机,1）分类 根据性能和用途，摄像机大体可分为广播级、专业级和家用级3个质量等级。 广播级摄像机应用于广播电视领域，图像质量最好。适合在电视台演播室和现场节目制作的场合下使用。 专业级电视摄像机的图像质量较好。适用于广播电视制作、新闻采集等机动灵活的摄像工作，同时也被广泛地用于电化教育、工业、交通、医疗等领域。 在家用级摄像机中采用内置硬盘为记录媒介的数码摄像机已经开始普及。 2）特点 （1）图像分辨率高。 （2）数码摄像机色彩纯正、影像清晰。 （3）数码摄像机因采用了数字记录视频信号方式，使节目复制、传输和后期 制作过程中的信号损失降低。 （4）具有IEEE1394数码输出端子，可方便的将视频图像数据传输到电脑，利用先进的计算机视频处理技术实现非线性后期编辑制作。 （5）多功能化。有静态图像拍摄功能，实现数码摄像机和数码相机的双重功能。另外，在一些DV摄像机中还增加了如MP3、录音笔等实用功能。 （6）DV摄像机自动平衡调整、自动聚焦、自动增益、电子防抖等先进技术的运用，使DV操作更加智能化。,3数码摄像机,（3）数码摄像机的选择 像素 CCD像素数是衡量摄像机性能的重要指标，CCD像素决定着图像的清晰度。 镜头 镜头，对于衡量一款数码摄像机的成像质量是非常重要的。首先，高品质的大口径镜头可以得到更大的通光量，从而保证影像的还原效果。其次，选择时也要考虑镜头的光学变焦倍数。 CCD图像传感器 CCD图像传感器是摄像机的核心部件。对于使用者来说，选择大尺寸CCD或3CCD设计的数码摄像机往往可以得到较好的画质。 数码静像拍摄功能 主流数码摄像机都具有拍照功能。只能当作一种附加功能，而不应成为选购的主要因素。 存储方式 摄像机的存储媒介有磁带、内置闪存、硬盘等。其中，内置闪存和硬盘存储技术将是主流。 售后服务 可提供完善、便捷的售后服务是消费者在选择数码摄像机时需考虑的一个重要因素。,4数码摄像头,摄像头作为一种视频输入设备，被广泛的运用于视频会议，远程医疗及实时监控等方面。 随着互联网技术的发展，人们可以彼此通过摄像头在网上进行有影像、有声音的交谈和沟通。 1）分类 根据摄像头的形态，主要分为桌面底座式、高杆式及液晶挂式三种类型。根据摄像头是否需安装驱动，又可分为有驱型和无驱型摄像头，现无驱型已成为主流。 2）工作原理 首先景物通过镜头生成的光学图像投射到图像传感器表面上，转为电信号，经过A/D(模数转换)转换后变为数字图像信号，送到数字信号处理芯片(DSP)中加工处理；再通过USB接口传输到电脑中处理，通过显示器就可以看到图像了。 3）数码摄像头的选购 选购摄像头时可依据的主要性能指标有：图像分辨率；视频捕捉速度（最大帧数）；色彩位数；视场（摄像头能观察到的最大范围）等。 色彩还原性、画面稳定性和画面的层次感，对衡量一款摄像头的品质来说很重要。,12.1.4 智能输入装置,1绘图板 绘画板主要应用于电脑绘画。 1）主要参数 绘图板的主要参数有压力感应、坐标精度、读取速率、分辨率等。其中压力感应级数是关键参数。 2）绘画板与鼠标的区别 电脑绘画创作中，绘画板拥有无可比拟的优势，而鼠标始终无法达到用笔创作的自由舒适感受。 （1）定位方式：鼠标是相对定位，绘画板是绝对定位，定位更准确。 （2）输入方式：绘画板是记录轨迹的输入工具，而鼠标很难表现出平滑流畅的线条效果。 （3）压力感应：鼠标没有压力感应，而绘画板可以让使用者轻松表现笔触粗细浓淡的变化。 3）应用特色 绘图板已经大量运用在商业动画、动漫的制作中。极大地缩短了动画、 特效电影、广告等产业的制作周期，让更多精品能够更快地呈现出来。,12.1.4 智能输入装置,语音识别技术是让机器通过识别和理解过程，把语音信号转变为相应的文本或命令的高技术。 语音识别是一门交叉学科。语音识别系统包括麦克风、声卡和特殊的软件等。 近20年来，语音识别技术取得显著进步，其应用领域非常广泛，常见的应用系统有：语音输入系统；语音控制系统，即用语音来控制设备的运行，相对于手动控制来说更加快捷、方便，可以用在诸如工业控制、语音拨号系统、智能家电、声控智能玩具等许多领域；智能对话查询系统，根据客户的语音进行操作，为用户提供自然、友好的数据库检索服务，例如家庭服务、宾馆服务、旅行社服务系统、订票系统、医疗服务、银行服务、股票查询服务等。 预计未来10年内，语音识别技术将进入工业、家电、通信、汽车电子、医疗、家庭服务、消费电子产品等各个领域。,12.2图形/图像输出设备,1显示器的分类 显示器安成像原理不同可分为CRT显示器和LCD显示器。 1）CRT显示器 CRT显示器是使用较广泛的显示器。根据采用显像管的不同，可分为球面显示器和纯平显示器。球面显示器已淘汰；纯平显示器又可分为物理纯平和视觉纯平两种。 2）LCD液晶显示器 LCD显示器具有无辐射、无闪烁、体积小、能耗低、失真小 等优点。已成为主流显示设备。 3）其他类 手写屏是将液晶显示器与先进的触摸屏技术合二为一的产品。 可广泛应用于各类会议、教学、远程教育、电视直播、设计分析、商业展示、实时指挥等许多领域，实现了高效、直观、无障碍沟通，从而大大节省了时间，提高了工作效率，降低了交流成本。,2液晶显示器的性能参数,LCD显示器的性能参数主要有最佳分辨率、亮度和对比度、响应时间、可视角度和坏点数量等。 1）最佳分辨率 只有在最佳分辨率下，液晶显示器才能显现最佳影像。 2）亮度和对比度 亮度是LCD显示器的重要指标之一，单位是cd/m2。高的对比度意味着相对较高的亮度和呈现颜色的艳丽程度。 3）响应时间 响应时间是LCD显示器最重要的性能指标之一，单位是毫秒（ms）。若响应时间太长，就会出现拖尾现象。通常响应时间达到16ms就不会有明显的拖尾现象。 4）可视角度 可视角度越大，观看的角度越好，LCD显示器的适应性也就越高。以尽可能选择可视角度大的产品为宜。 5）坏点数量 坏点分为亮点与暗点。由于坏点是制造LCD过程中无法避免的，一般合格产品中坏点数量不大于3个。,12.2.2打印机,1打印机的分类 打印机可以分为喷墨打印机、激光打印机、针式打印机以及用于印刷行业的热转印式打印机等。 1）喷墨打印机 根据产品的主要用途可分为普通型喷墨打印机、数码照片型喷墨打印机和便携式喷墨打印机。 喷墨打印机的优点是噪声低、能打印出逼真的彩色效果、速度快；不足的是打印成本高。 2）激光打印机 激光打印机可分为黑白激光打印机和彩色激光打印机两大类。精美的打印质量、低廉的打印成本、优异的工作效率和极高的打印负荷是黑白激光打印机最突出的优点。 彩色激光打印机具有打印色彩逼真、安全稳定、打印速度快、寿命长、成本较低等优点。 3）其他打印机 打印机还有热转印式、热升华式、染料扩散式等。主要用于出版、制作精美画册、广告和美工等有高档彩色输出的场合。,12.2.2打印机,2打印机的选购 喷墨打印机和激光打印机均有各自的特点。喷墨打印机因价格低廉，家庭选用较多； 激光打印机具有稳定型、打印速度快等特点，但价格要比喷墨打印机贵很多，办公选用较多。 选购激光打印机还应考虑打印需求情况。若主要是打印一些文稿类的文件，可选购一台黑白激光打印机；而一些彩色打印可另外添置一台彩色喷墨打印机，让它们分工协作，以发挥最大的功效。,12.3输入输出复合设备,12.3.1传真机 传真机是实现传真通信的终端设备，是完成传真通信的工具。传真机不仅能传送信息的内容，也能传送信息的形式。如既可以传递文字、数据、图标，还可以传递签名、手迹、印章等。因此，具有特殊的应用价值。 1分类 按传递的色调分类有：黑白传真机、相片传真机和彩色传真机等；按记录方式分类有：热敏纸传真机和普通纸传真机。 2传真机的选购 选择传真机通常可根据用户的业务量、使用场合与要求、 维修难易程度、可接受的价格等因素综合考虑。,12.3.2多功能一体机,常见的多功能一体机有两种，一种涵盖了三种功能，即打印、扫描和复印；另一种涵盖了四种功能，即打印、复印、扫描和传真。 多功能一体机虽然有多种的功能，但是打印技术是多功能一体机基础功能，因为无论是复印功能还是接收传真功能的实现都需要打印功能支持才能够完成。 除标准配置之外，可选配件的种类很多，不同的产品支持的可选配件不同。比较常见的可选配件有扩展内存、大容量进纸盒、双面打印装置等。,12.4 显卡,12.4.1显卡的分类 显卡主要出现过ISA、PCI、AGP、PCI Express等几种接口，所能提供的数据带宽依次增加。常见的是AGP和PCI-E两种显卡接口。其中2004年推出的PCI Express接口已经成为主流。 1AGP显卡 AGP（Accelerated Graphics Port）加速 图形接口，由Intel在1996年提出，是从 PCI标准上建立起来的。2000年8月，Intel 公司推出AGP3.0规范，所增加的AGP 8x模式为一条32位宽的并行总线，运行于533MHz，数据传输速度可达到2.1GB/s。 2PCI-E显卡 PCI Express是新一代的总线接口，采用点对点串行连接，此类接口的显卡已于2004年正式面世。PCI Express接口根据总线位宽不同而有X1、X2、X4、X8以及X16几种模式，其中PCI Express X16可提供单向4GB/s、双向8GB/s的高速传输带宽。,12.4.2显卡内部结构,1显示芯片GPU 显示芯片GPU（Graphic Processing Unit，图形处理器）是nVIDIA公司在分布GeForce256图形处理芯片时首次提出的概念。在显卡的架构中，GPU也是最重要的处理部件，其性能直接决定显卡性能的高低。主流设计、制造显示芯片的厂商是NVIDIA和ATI两家公司。 1）显示芯片的制造工艺 显示芯片GPU的制造工艺实际上就是芯片的制程，它指的是晶体管的线条宽度，单位为纳米（nm）。芯片制造工艺对提高性能、控制成本和功耗都具有及其重要的意义。 2006年10月，NVIDIA和ATI两家公司几乎同时发布了采用80nm制造工艺的GPU，这随之成为了整个显卡制造业的最新标准。 2）渲染管线和核心频率 渲染管线是决定显示芯片性能和档次的最重要的参数之一。 核心频率是指显示核心的工作频率，在一定程度上可反映出显示核心的性能，在同样级别的芯片中，核心频率高的则性能要强一些，提高核心频率就是显卡超频的方法之一。,12.4.2显卡内部结构,2显存 显存的作用是暂时存放显示芯片所处理的数据 像素。从性能和成本上来说，显存对整个 显卡的重要性仅次于显示芯片。 3显卡的外部输出接口 1）模拟信号接口D-SUB接口 2）数字信号接口DVI接口 通过DVI接口，可将显卡处理好的数字信号直接输送 到液晶显示器中，这样可以避免信号的丢失与失真。 3）视频输入/输出端口 一些具备视频输出功能的AGP显卡还会在提供D-SUB、DVI接口之外，再提供一个视频输出S-Video端口（也称“S端子”）。 一些带VIVO功能的显卡所提供的S端子除了可以将电脑的视频信号输出给其他设备外，也能将电视机、VCD机、录像机等设备的视频信号输入到电脑中。 4）显卡的电源输出接口,12.4.3显卡的性能参数,显示芯片决定着显卡的档次和性能，显示芯片的性能参数主要为显示芯片的制程、渲染管线和核心频率；另外对显卡性能有较大影响的还有显存，显存是显卡上的关键核心部件之一，它的优劣和容量大小会直接影响到显卡的性能。显存的性能参数可以概括为显存频率、显存位宽、显存带宽和显存容量四个方面。,12.5声卡,声卡，又称音频卡，是多媒体技术中最基本的组成部分。它能采集和处理声音数据，进行声波/数字信号或数字信号/声波的转换（即A/D和D/A音频信号的转换功能）。在声卡上连接的音频输入输出设备包括话筒、音频播放设备、MIDI合成器、耳机、扬声器等。 1工作原理 声卡的工作原理较简单，就是实现数字信号与模拟波形信号的转换。从结构上，声卡可分为模数转换电路和数模转换电路两部分。模数转换电路负责将麦克风等声音输入设备采集到的模拟波形信号转换为计算机能处理的数字信号；而数模转换电路负责将声音数字信号转换为模拟波形信号，发送给音箱等放音设