多媒体计算机硬件

1、2022年年5月月9日星期一日星期一第第7章章 多媒体计算机硬件多媒体计算机硬件 视频信息采集和显示设备视频信息采集和显示设备 图形图像输入设备图形图像输入设备 其他多媒体设备其他多媒体设备 多媒体存储设备多媒体存储设备 磁存储介质磁存储介质 光存储介质光存储介质 2022年年5月月9日星期一日星期一7.1 视频信息采集与显示视频信息采集与显示n视频采集卡视频采集卡 n摄像头摄像头 n多媒体投影仪多媒体投影仪 2022年年5月月9日星期一日星期一7.1.1 视频采集卡视频采集卡 视频采集卡的作用：是将模拟摄像机、录像机、LD视盘机、电视机输出的视频信号等输出的视频数据或者视频音频的混合数据输入

2、电脑，并转换成电脑可辨别的数字数据，存储在电脑中，成为可编辑处理的视频数据文件。 原理上，视频采集就是将视频源的模拟信息通过处理转变成数字信息，并将数字信息存储在电脑硬盘上的过程，这种模拟数字转换是通过视频采集卡上的采集芯片进行的。2022年年5月月9日星期一日星期一7.1.1 视频采集卡视频采集卡 通常在采集过程中，还对数字信息进行一定形式的实时压缩处理，较高档的采集卡依靠特殊的处理芯片进行硬件实时数据压缩处理；而那些没实时硬件压缩功能的卡，也可通过电脑上的CPU进行被称为软件压缩的处理。按照其用途可分为广播级视频采集卡、专业级视频采集卡、民用级视频采集卡，它们档次的高低主要是采集图像的质量

3、不同。 2022年年5月月9日星期一日星期一7.1.2 摄像头摄像头 摄像头分为数字摄像头和模拟摄像头两大类。数字摄像头，是用于直接和计算机连接使用的数字摄像头；模拟摄像头，要配合视频捕捉卡一起使用并加以压缩后，将视频采集设备产生的模拟视频信号转换成数字信号才可以到计算机上运用。按感光器件类别来分，现在市场上摄像头使用的 大 多 为 C C D 和 C M O S 两 种 ， 其 中 C C D（Charge Coupled Device，电荷耦合器件）是应用在摄像、图像扫描方面的高端技术组件，CMOS则大多应用在一些低端视频产品中。 2022年年5月月9日星期一日星期一7.1.2 摄像头摄像

4、头 像素是摄像头最重要的参数，体现了摄像头的基本性能。 n像素是指感光元件上的光敏单元的数量，光敏单元越多，摄像头捕捉到的图像分辨率也就越高，画面当然也就越越清晰。 n可以利用摄像头的最大分辨率来计算摄像头的像素值，例如一款摄像头的最大分辨率为640480，那么像素就是640480 = 307200，即30万像素。 2022年年5月月9日星期一日星期一7.1.2 摄像头摄像头 真实像素和插值像素之间的区别 ：n插值像素是指摄像头的像素原本没有那么高，但是经过软件插值处理后，获得的较的高像素值。 分辨率和帧数的匹配 摄像头的视频捕获能力 n现在数字摄像头捕获画面的最大分辨率为704576，在这种

5、分辨下至今还没有任何数字摄像头能达到30帧/秒的捕获效果，因而画面会产生跳动现象。 2022年年5月月9日星期一日星期一7.1.2 摄像头摄像头 图：市场上常见的摄像头2022年年5月月9日星期一日星期一7.1.3 多媒体投影仪多媒体投影仪 1.阴极射线管CRT nCRT是 Cathode Ray Tube的缩写，该技术是出现最早，应用最广泛的一种投影成像技术，它做为一种最成熟的投影技术，具有显示色彩丰富，色彩还原性好，分辨率高，几何失真调节能力强，可以长时间连续工作的特点 2022年年5月月9日星期一日星期一7.1.3 多媒体投影仪多媒体投影仪 2.液晶显示LCD nLCD是Liquid C

6、rystal Display的缩写，又称为液晶显示，是一种液晶显示投影技术。该技术利用了液晶分子的光电效应，运用电场作用让液晶分子的排列发生变化，从而导致液晶的光学特性发生改变（主要是透光率和反射率这两种变化），最后产生出不同灰度层次及多达1670百万种色彩的图像。2022年年5月月9日星期一日星期一7.1.3 多媒体投影仪多媒体投影仪 3.数字光路处理器DLP nDLP是Digital Light Processing的缩写，又称为数字光路处理器，该技术的最大特点就是数字优势，可以大大提高图像的灰度等级，使图像噪声消失并稳定画面质量，在图像定位上也比以往精确了许多。该种技术还具有反射优势，采

7、用反射式的DMD（Digital Micromirror Device）数字微镜器件之后，成像器件的总光效率得到了很大提高，对比度、亮度、均匀性都非常出色。 2022年年5月月9日星期一日星期一7.1.3 多媒体投影仪多媒体投影仪 4.反射式液晶LCOS nLCOS是Liquid Crystal on silicon的缩写，又称为反射式液晶。理论上，反射式液晶投影技术可以实现更高的亮度和分辨率，并且在成本上会有明显降低。但目前为止，LCOS技术还处于发展之中，相应的产品也还未能形成市场规模。 2022年年5月月9日星期一日星期一7.1.3 多媒体投影仪多媒体投影仪 投影仪的几个重要的技术参数投

8、影仪的几个重要的技术参数：1.分辨率：投影仪的分辨率分为物理分辨率和压缩分辨率，决定图像清晰程度的是物理分辨率，决定投影机的适用范围的是压缩分辨率。 目前市场上应用最多的为SVGA（分辨率800600）和XGA（1024768） 2022年年5月月9日星期一日星期一7.1.3 多媒体投影仪多媒体投影仪 2.亮度：是指投影仪的光输出，以光通量（光源在单位时间内向周围空间辐射出的使人眼产生感觉的能量）来表示，单位用ANSI流明来表示。3.灯泡寿命：也是重要指标之一。按照一般使用频率足够正常使用3年以上。灯泡种类有：金属卤素灯 , UHE灯泡 , UHP高能灯。4.颜色：是指投影仪投射图像所能表现的

9、颜色数量。24位真彩色。2022年年5月月9日星期一日星期一7.1.3 多媒体投影仪多媒体投影仪 5.均匀度：均匀度是与亮度相关的概念。投出画面的中间亮度与周围亮度的比值。一般将中间定义为100%。 6.对比度：对比度指的是投影仪投射图像中黑与白的比值，也就是从黑到白的渐变层次。7.画面尺寸：画面尺寸是指投出的画面对角线的尺寸。 8.吊顶功能：为了使用方便，不少用户会将投影仪安装在天花板上。 2022年年5月月9日星期一日星期一7.1.3 多媒体投影仪多媒体投影仪 9.背投功能：也有不少用户会将投影仪安装在背透幕的后面进行投影。10.水平扫描频率：水平扫描频率又叫行频。投影仪的水平扫描频率都有

10、一个范围。 11.垂直扫描频率：垂直扫描频率又叫帧频或显示图像的刷新率。 2022年年5月月9日星期一日星期一7.2 图形图像信息输入设备图形图像信息输入设备n扫描仪扫描仪 n数字相机数字相机 2022年年5月月9日星期一日星期一7.2.1 扫描仪扫描仪 扫描仪是多媒体应用系统中一个主要的输入设备，主要用于扫描文字、表格和图形图像。扫描仪的技术原理主要是把把图形图像、文字信息转成数字信息并转化成二进制形式存储于计算机中。根据扫描仪获取图像彩色信息能力，分为彩色扫描仪和黑白扫描仪。2022年年5月月9日星期一日星期一7.2.1 扫描仪扫描仪 扫描仪的工作原理 n扫描仪内部基本组成部件是光源、光学

11、透镜、感光元件，模拟/数字转换器。 n描图像时一次扫描一行，光线从物体上反射回来，通过透镜射进到感光元件。感光元件将光线转换成模拟电压信号，并且标出每个象素的灰度级，再由模拟/数字转换器将模拟电压信号转换为数字信号，每种颜色使用8、10或12位来表示，每扫描一行就得到原稿X方向一行的信息，随着Y方向的移动，通过扫描图像专用格式Twain格式保存在电脑里。2022年年5月月9日星期一日星期一7.2.1 扫描仪扫描仪 目前扫描仪所使用的感光器件有三种：光电倍增管，电荷耦合器（CCD），接触式感光器件（CIS）。n光电倍增管实际上是一种电子管，感光材料主要是金属铯的氧化物及其他一些活性金属（主要是镧

12、系金属）氧化物的搀杂物，用这种材料制成的光电阴极，在光线的照射下能够发射电子，经栅极加速放大后冲击阳极，形成电流。性能好，成本高，扫描速度慢。专业滚筒式扫描仪上。 2022年年5月月9日星期一日星期一7.2.1 扫描仪扫描仪 n电荷耦合器（CCD）是Charge Coupled Device的缩写，称为电荷耦合器件，它是利用微电子技术制成的表面光电器件来实现光电转换的。n接触式感光器件（CIS）是Contact Image Sensor的缩写，又称为接触式感光元件。CIS采用一种触点式图像感光元件来进行感光，一般是硫化镉。体积小，质量轻，成本低。清晰度达不到标称指标；不能扫描立体物体，寿命短。

13、2022年年5月月9日星期一日星期一7.2.1 扫描仪扫描仪 扫描仪接口的分类 n扫描仪的接口是指与电脑主机的联接方式，扫描仪按接口类型分为SCSI (Small Computer System Interface)、EPP (Enhanced Parallel Port)、USB和1394等四种，目前使用较多的为USB接口。 2022年年5月月9日星期一日星期一7.2.1 扫描仪扫描仪 扫描仪的分类 n按扫描版面大小可分为A3和A4幅面扫描仪；n按扫描速度可分为高速、中速和低速；n从扫描仪的历史上来说，扫描仪可以分为：手持式扫描仪、馈纸式扫描仪、平板式扫描仪、大幅面扫描仪、底片扫描仪、笔式扫

14、描仪、条码扫描仪、实物扫描仪和3D扫描仪。 2022年年5月月9日星期一日星期一7.2.1 扫描仪扫描仪 n手持式扫描仪：这种扫描仪诞生于1987年，是当年使用比较广泛的扫描仪品种，必须由用户手动控制。价格低廉，方便携带，但扫描精度不高，幅面不大。如图：加拿大Planon公司DocuPen 700手持扫描仪 2022年年5月月9日星期一日星期一7.2.1 扫描仪扫描仪 n馈纸式扫描仪：又称为小滚筒式扫描仪。工作时镜头固定，通过移动要扫描的物体来扫描。馈纸式扫描仪诞生于20世纪90年代初，近一两年中又出现了一些新型产品，这类产品体积很小，并采用内置电池供电。如图：清华紫光 F18A 馈纸式扫描仪

15、 2022年年5月月9日星期一日星期一7.2.1 扫描仪扫描仪 n滚筒式扫描仪：滚筒式扫描仪主要的特点就是幅面大，尤其适合工程图纸输入领域。它通过旋转滚筒的进纸方式来工作，主要应用于专业领域。使用的感光器件为光电倍增管。如图：一款A4幅面滚筒式扫描仪fi-5110EOX22022年年5月月9日星期一日星期一7.2.1 扫描仪扫描仪 n平板式扫描仪：又称为台式扫描仪，如下图所示这种扫描仪诞生于1984年，是目前市场上的主流产品。其特点是如复印机一样放在桌上使用。 2022年年5月月9日星期一日星期一7.2.1 扫描仪扫描仪 n大幅面扫描仪：一般指扫描幅面为A0幅面以上的扫描仪，适用于地图、建筑机

16、械CAD、线条图和工程图纸等各类技术图纸的扫描。光学分辨率一般为200dpi或400dpi。如图：一款清华紫光大幅面扫描仪 2022年年5月月9日星期一日星期一7.2.1 扫描仪扫描仪 n底片扫描仪：又称胶片扫描仪。其扫描胶片效果是平板扫描仪不能比拟的，主要任务就是用来扫描正片、负片和透明片，扫描幅面从135底片到46英寸甚至更大，光学分辨率最低也在1000dpi以上，一般可以达到2700dpi的水平。如图： BenQ底片扫描仪 2022年年5月月9日星期一日星期一7.2.1 扫描仪扫描仪 n条码扫描仪：又称为条码阅读器，主要用于条码的扫描识别，不能用来扫描文字和图像。主要应用在大型超市、图书

17、管等部门。如图7-11和7-12所示。 Symbol-LS1902 条码扫描仪邦尼AS-2090条码扫描仪2022年年5月月9日星期一日星期一7.2.1 扫描仪扫描仪 n实物扫描仪：平板扫描仪也具有扫描实物的能力。结构原理类似数码相机，不过是固定结构。分辨率远远高于市场上常见的数码相机。 n3D扫描仪：生成的文件是能够精确描述物体三维结构的一系列坐标数据，输入3DMAX中即可完整地还原出物体的3D模型。由于只记录物体的外形，因此无彩色和黑白之分。n笔式扫描仪：主要用于文字识别，又称为扫描笔。 2022年年5月月9日星期一日星期一7.2.1 扫描仪扫描仪 扫描仪的主要技术参数：1.分辨率：也叫扫

18、描精度。它主要是表示扫描仪对图像细节表现的能力，常用dpi来表示，即每英寸长度上扫描图像所含有像素点的个数。2.灰度级：它是表示灰度图像的亮度层次范围的指标，反映了扫描时由暗到亮层次范围的多少，具体地说就是扫描仪从纯黑到纯白之间平滑过渡的能力。2022年年5月月9日星期一日星期一7.2.1 扫描仪扫描仪 3.色彩位数：色彩位数是扫描仪对采样来的每一个像素点提供的不同通道的数字化位数的叠加值，能够反映出扫描图像的色彩逼真度，色彩位数越多，图像表达越真实。 4.扫描速度：即扫描一定的图像所需要的时间。每分钟100页，60-100页，20-60页。 5.扫描幅面：即扫描对象的最大尺寸。A4, A32

19、022年年5月月9日星期一日星期一7.2.2 数字相机数字相机 数码相机的工作原理:n内部基本组成部件包括:图像传感器件(CCD或 CMOS)、模拟/数字转换器件(ADC)、数字信号处理器件(DSP)、输出接口、液晶显示器（LCD）和电子存储卡等器件。n首先通过镜头接收光线，然后图像传感器件(CCD或 CMOS)将所接收的光线转换成电信号，然后按照计算机的要求使用模拟/数字转换器件(ADC)进行模拟信号到数字信号的转换。接下来数字信号处理器件(DSP)对数字信号进行压缩并转化为特定的图像格式，例如JPEG格式。最后，图像文件被存储到电子存储卡中。 2022年年5月月9日星期一日星期一7.2.2

20、 数字相机数字相机图：市场上常见的数码相机外形图 2022年年5月月9日星期一日星期一7.2.2 数字相机数字相机数字相机的主要技术参数：1.像素数：所谓像素数，可以理解为在摄影元件上设置的像栅格一样的东西。而光线的颜色和强度则能够以这种栅格为单位接收到相机中。所以，栅格越细，也就是说像素越多，照片的颗粒就越细。 2.分辨率：数字相机分辨率的高低决定了所拍摄影像最终所能打印出高质量画面的大小，或在计算机显示器上所能显示画面的大小 。 （注意两个分辨率概念：一个是CCD分辨率 一个拍摄图像的最高分辨率。） 2022年年5月月9日星期一日星期一7.2.2 数字相机数字相机3.颜色深度：颜色深度又叫

21、色彩位数，用来表示数字相机的色彩分辨能力。 4.反应速度与连拍速度 ：按下数码相机的快门后拍摄下一张需要等待的时间和连续拍摄的速度。5.存储媒体种类及存储能力：内置存储式和可移动存储媒体6.信号的输出形式: RS-232, USB接口, 视频输出口 7.变焦倍率和光圈值: 镜头方面，变焦倍率和光圈值最关键。对于数码相机来说，变焦倍率越大，远景拍摄就越方便。2022年年5月月9日星期一日星期一7.3 其他多媒体设备其他多媒体设备 n打印机打印机 n触摸屏触摸屏 n手柄手柄 n机顶盒机顶盒 2022年年5月月9日星期一日星期一7.3.1 打印机打印机 打印机从打印原理上来说大致分为针式打印机、喷墨

22、打印机、激光打印机（包括黑白和彩色激光打印机），当然，还有一些不常接触的如热转印打印机、热蜡式打印机、热升华打印机等等。2022年年5月月9日星期一日星期一7.3.1 打印机打印机 1.针式打印机（DotMatrix Printer）：也称撞击式打印机，打印头是由多支金属撞针组成，撞针排列成一直行。当指定的撞针到达某个位置时，便会弹射出来，在色带上打击一下，让色素印在纸上做成其中一个色点，配合多个撞针的排列样式，便能在纸上打印出文字或图形。 2022年年5月月9日星期一日星期一7.3.1 打印机打印机 2.喷墨打印机（InkJet Printer）：使用大量的喷嘴，将墨点喷射到纸张上。喷嘴的数

23、量越多，且墨点细小，打印的图片就越清晰。结构简单，设备体积小，可靠性好，价格便宜；工作噪音小，打印速度很高，分辨率高，图像、字迹清晰；可实现高品质彩色照片打印，彩色效果逼真。对纸张要求较高，耗材较贵。 2022年年5月月9日星期一日星期一7.3.1 打印机打印机 3.激光打印机（LASER Printer）：利用碳粉附着在纸上而成像，其工作原理主要是利用激光打印机内的一个控制激光束的硒鼓，借着控制激光束的开启和关闭，当纸张在硒鼓间卷动时，上下起伏的激光束会在磁鼓产生带电核的图像区，此时打印机内部的碳粉会受到电荷的吸引而附着在纸上形成文字或图形。 2022年年5月月9日星期一日星期一7.3.1

24、打印机打印机 打印机的基本技术特性1.分辨率：单位是dpi（代表每英寸能打印多少点）。分辨率越高，代表在一定范围内像素越多，图像自然越清晰。 2.打印速度：单位是ppm (代表每分钟能打几页)3.打印接口：EPP（Enhanced Parallel Port：增强型并行接口）接口，传输速率是1MB/秒。主流的接口是提供USB（Universal Serial Bus）接口，最大传输速率为12MB/秒 4.噪声2022年年5月月9日星期一日星期一7.3.2 触摸屏触摸屏 触摸屏原理n触摸屏系统一般包括两个部分：传感器和触摸屏控制器。n基本原理是用手指或其它物体触摸安装在显示器前端的触摸屏时，所触

25、摸的位置以坐标形式由触摸屏控制器检测，并通过接口（如RS-232串行口）送到CPU。从而确定输入的信息。2022年年5月月9日星期一日星期一7.3.2 触摸屏触摸屏 触摸屏根据探测原理和方式来分类，可分为4大类：电阻式、红外线式、电容感应式和表面声波式。 1.电阻压力触摸屏：电阻压力触摸屏的屏幕表面有两层导电层，中间用隔离点隔开，原理是当手指触摸屏幕时，两层导电层在触摸点位置就有了接触，电阻发生变化，在X和Y两个方向上产生信号，然后送触摸屏控制器。 2022年年5月月9日星期一日星期一7.3.2 触摸屏触摸屏 2.红外感应触摸屏：红外触摸屏是利用X、Y方向上密布的红外线矩阵来检测并定位用户的触

26、摸。红外触摸屏在显示器的前面安装一个电路板外框，电路板在屏幕四边排布红外发射管和红外接收管，一一对应形成横竖交叉的红外线矩阵。用户在触摸屏幕时，手指就会挡住经过该位置的横竖两条红外线，因而可以判断出触摸点在屏幕的位置。 2022年年5月月9日星期一日星期一7.3.2 触摸屏触摸屏 3.表面声波触摸屏：利用声波发射及接收原理，在屏幕上有X、Y轴向发射器及接收器，它们实现电信号与声波之间的转换，当人体触摸屏幕的时候，通过该点的声波信号被阻挡，其波形形成一个衰减，控制器通过分析接收到的衰减信号而确认被触摸的位置 。4.电容感应触摸屏：是利用人体的电流感应进行工作的。 2022年年5月月9日星期一日星期一7.3.2 触摸屏触摸屏 触摸屏基本技术特性主要包括下面四个方面：n连接接口；串行口RS-232或接口卡，模拟鼠标驱动程序。n检测与定位；反应速度，可靠性，稳定性和寿命。n透明性能；透明度，色彩失真度，反光性和清晰度。n绝对坐标系统。漂移2022年年5月月9日星期一日星期一7.3.3 手柄