第3章多媒體

1、第三章 多媒體計算機系統(tǒng)常用硬件設(shè)備,郵箱:,主講:,電話:,,,,概述,多媒體是利用計算機交互式綜合技術(shù)和數(shù)字通信網(wǎng)技術(shù)處理文本、圖形、圖像、聲音等多種媒體的一門技術(shù)，多媒體技術(shù)主要包括超文本處理、聲音處理、圖像處理、大容量存儲及多媒體通信等方面，將這些技術(shù)集成到計算機系統(tǒng)中就稱為多媒體計算機系統(tǒng)。多媒體計算機系統(tǒng)的任務(wù)就是要完成多媒體信息的獲取、存儲、組織和合成，最后以用戶所要求的形式表現(xiàn)出來。完成這些任務(wù)需要使用大量的多媒體硬件設(shè)

2、備，本章將詳細(xì)介紹多媒體計算機系統(tǒng)在處理多媒體信息時常用的各種多媒體硬件設(shè)備。,主要內(nèi)容,3.1 光存儲技術(shù)概述 3.2 CD-ROM盤片與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3.3 VCD與DVD光盤技術(shù)3.4 多媒體信息采集與處理功能卡3.5 常用多媒體輸入輸出設(shè)備3.6 數(shù)碼相機基本工作原理與技術(shù)指標(biāo)3.7 數(shù)碼攝像機3.8 多媒體計算機總線和接口標(biāo)準(zhǔn),3.1 光存儲技術(shù)概述,3.1.1 光盤存儲器的特點與分類1. 光盤存

3、儲器的特點（1）存儲密度高 存儲密度、位密度、面密度。光盤的位密度一般可達到1000bit/mm，面密度可達到107~108bit/mm2。（2）非接觸讀寫方式 在光盤存儲器中，信息的寫入與讀出是通過聚焦激光束完成的，透鏡與介質(zhì)表面的距離在1~2 mm，根本沒有接觸的可能性，所以光盤和激光頭的使用壽命都比較長。（3）信息保存時間長（4）盤面抗污染能力強（5）價格低廉、使用方便,3.1

4、 光存儲技術(shù)概述,3.1.1 光盤存儲器的特點與分類2．光盤存儲器的分類按照光盤性能的不同，光盤存儲器主要分為以下幾類：（1）只讀型光盤CD-ROM（2）一次寫入型光盤WORM（3）可擦除重寫光盤（Rewrite、Erasable 或E-R/W）（4）照片光盤Photo CD,3.1 光存儲技術(shù)概述,3.1.2 光盤存儲器的技術(shù)指標(biāo)與國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范1．光盤存儲器技術(shù)指標(biāo)（1）存儲容量 光盤存儲

5、器的存儲容量有格式化容量與用戶容量之分，用戶容量小于格式化容量。（2）平均存取時間 平均找道時間、平均等待時間再加上讀寫光頭的穩(wěn)定時間就是光盤的平均存取時間。（3）數(shù)據(jù)傳輸速率 數(shù)據(jù)傳輸速率通常是指光頭定位以后，單位時間內(nèi)從光盤的光道上讀出的數(shù)據(jù)位數(shù)，與光盤的轉(zhuǎn)速、位密度和道密度密切相關(guān)。對于CD-ROM驅(qū)動器，最初推出的光盤驅(qū)動器的數(shù)據(jù)傳輸速率為150KB/s，簡稱單速光驅(qū)。52X。

6、（4）誤碼率和平均無故障時間,3.1 光存儲技術(shù)概述,3.1.2 光盤存儲器的技術(shù)指標(biāo)與國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范2．光盤存儲器國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范（1）紅皮書（Red Book）規(guī)范（2）黃皮書（Yellow Book）規(guī)范（3）綠皮書（Green Book）規(guī)范（4）藍皮書（Blue Book）規(guī)范（5）橙皮書（Orange Book）規(guī)范（6）CD-ROM XA（Extended Architecture）規(guī)范（7）白皮書（Whi

7、te Book）規(guī)范,3.1 光存儲技術(shù)概述,常見光盤存儲器的種類及其英文縮寫如下圖所示,3.2 CD-ROM盤片與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),1．CD-ROM盤片的物理結(jié)構(gòu) 標(biāo)準(zhǔn)CD-ROM盤片由三層材料組成，襯底由透明的耐熱、防水聚碳酸酯（Polycarbonate）塑料壓制而成。表示信息的凹坑就模壓在聚碳酸酯襯底上，位于透明襯底之上的是鋁反射層，當(dāng)激光掃描光道上的凹坑時，鋁反射層能提高激光的反射率。在鋁反射層上涂上漆就可以形成第三層保護

8、層，標(biāo)準(zhǔn)CD-ROM盤片的物理結(jié)構(gòu)如下圖所示,3.2 CD-ROM盤片與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),CD-ROM盤片的光道與磁盤的磁道在形狀上完全不同，磁盤上的磁道都是同心圓，不同磁道上的扇區(qū)長度不同，數(shù)據(jù)按磁道和扇區(qū)存放。CD-ROM盤采用螺旋形光道，內(nèi)外光道的位密度是相同的，光道上的扇區(qū)具有相同的長度，數(shù)據(jù)以最大位密度緊湊存放，從而有效地利用了光盤上的存儲空間。,3.2 CD-ROM盤片與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),2．CD-ROM數(shù)據(jù)存儲與讀出原理 CD

9、-ROM數(shù)據(jù)存儲原理與磁盤十分類似， CD-ROM數(shù)據(jù)存儲原理圖如下圖所示。光道上的凹坑或非凹坑本身并不代表數(shù)字1或0，凹坑與非凹坑交界的正負(fù)變化代表數(shù)字1，兩個邊界之間代表數(shù)字0。0的個數(shù)由凹坑與非凹坑的長度決定。,3.2 CD-ROM盤片與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),3．CD-ROM扇區(qū)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) CD-ROM光盤上的數(shù)據(jù)沿光道存放，光道從內(nèi)到外等長分段，每一段就稱為一個扇區(qū)，每個扇區(qū)都規(guī)定了惟一的地址標(biāo)識。扇區(qū)的地址采用分、秒和扇區(qū)號，1分

10、等于60秒，1秒等于75個扇區(qū)。例如，某扇區(qū)的地址為：“2分13秒25區(qū)”，該地址是光道上第[(2×60)+13] ×75+25=10000個扇區(qū)的編號。CD-ROM光盤有兩種扇區(qū)格式定義，分別稱為Mode 1和Mode 2，兩種扇區(qū)格式定義如下圖所示。,3.2 CD-ROM盤片與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),從Mode 1和Mode 2扇區(qū)格式定義可以看出，兩種方式的區(qū)別主要體現(xiàn)在下列幾個方面：（1）Mode 1和Mode 2存儲

11、的數(shù)據(jù)類型不同 Mode 1用于存儲對誤碼率要求很高的數(shù)據(jù)，如計算機程序或文本等數(shù)據(jù)；Mode 2用于存儲對誤碼率要求不高的數(shù)據(jù)，如圖形、圖像、動畫、動態(tài)影像視頻和聲音等數(shù)據(jù)。（2）Mode 1和Mode 2存儲的用戶數(shù)據(jù)容量不同 Mode 1的用戶數(shù)據(jù)容量為2048個字節(jié)，Mode 2的用戶數(shù)據(jù)容量為2336個字節(jié)。（3）Mode 1和Mode 2數(shù)據(jù)讀出的誤碼率不同 Mode 1讀出的數(shù)據(jù)由CIRC校正后

12、，若仍有錯誤，還要再進行一次ECC糾錯，其數(shù)據(jù)讀出誤碼率小于10－12。Mode 2讀出的數(shù)據(jù)只經(jīng)過CIRC校正，其數(shù)據(jù)讀出誤碼率小于10－9。,3.3 VCD與DVD光盤技術(shù),VCD是由日本勝利公司（JVC）、SONY公司、韓國三星電子株式會社（SAMSUNG）等在20世紀(jì)90年代初聯(lián)合制定的數(shù)字激光視盤技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，采用白皮書規(guī)范。VCD光盤采用MPEG-1壓縮算法，完全采用數(shù)字記錄方式，并將視頻壓縮25~200倍，音頻壓縮6.5倍，

13、使盤片直徑縮小到12cm，具有288線的垂直清晰度，但VCD光盤只能滿足一般的視聽播放要求。DVD采用MPEG-2視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)和AC-3音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，不僅具有電影質(zhì)量的畫面與多聲道、高保真音質(zhì)，而且具有強大的糾錯和兼容能力。DVD既可以作為高質(zhì)量的視聽娛樂設(shè)備，也可以作為多媒體計算機的海量存儲器。目前DVD系統(tǒng)已經(jīng)在電影、音樂、動畫制作、多媒體海量存儲、汽車音響及家庭娛樂等方面顯示出強勁的生命力。,3.3 VCD與DVD光盤技術(shù),3

14、.3.1 VCD光盤與常見視盤的比較CVD稱為中國數(shù)字視頻標(biāo)準(zhǔn)。SVCD一般稱為超級VCD，是由我國原電子工業(yè)部提出，是中國版權(quán)、國際標(biāo)準(zhǔn)。VCD光盤與其他常見視盤主要特點的比較如下表所示,3.3 VCD與DVD光盤技術(shù),3.3.2 DVD光盤產(chǎn)品分類及物理結(jié)構(gòu)1．DVD光盤產(chǎn)品分類DVD有多個產(chǎn)品種類用于不同的領(lǐng)域，并分別命名為Book A~ Book E。各種DVD產(chǎn)品分類及用途如下表所示。,3.3 VCD與DVD光

15、盤技術(shù),不同種類的DVD產(chǎn)品又有單面單層、單面雙層、雙面單層和雙面雙層之分。雙層DVD盤片的容量一般是單層的1.8倍，而雙面DVD盤片的容量是單面的兩倍，并以近似容量來標(biāo)識對應(yīng)的產(chǎn)品。下表列出了各種DVD盤片的容量以及在4.8Mbit/s平均傳輸速率下的播放時間。,3.3 VCD與DVD光盤技術(shù),2. DVD盤片的物理結(jié)構(gòu)根據(jù)制造工藝的不同，DVD有單基片和雙基片兩種盤片結(jié)構(gòu)。,單基片DVD由四層材料組成，用1.2mm厚的透明聚碳酸

16、酯塑料作為襯底，第1層數(shù)據(jù)凹坑就模壓在此襯底上。用半透明絕緣薄膜作為第1層數(shù)據(jù)的激光反射層，在此膜上再覆蓋一層40μm厚的樹脂，表示第2層數(shù)據(jù)的凹坑就模壓在樹脂上。第2層數(shù)據(jù)凹坑之上是鋁反射層，在鋁反射層上涂上固化樹脂就形成了保護層。,3.3 VCD與DVD光盤技術(shù),2. DVD盤片的物理結(jié)構(gòu)根據(jù)制造工藝的不同，DVD有單基片和雙基片兩種盤片結(jié)構(gòu)。,雙基片DVD分別在兩片0.6mm 厚的襯底上模壓數(shù)據(jù)凹坑，在兩片襯底的數(shù)據(jù)凹坑上分別

17、覆蓋第一反射層和第二反射層，用透明 第2反射層黏合劑將兩片襯底粘在一起。對于單基片雙層與雙基片雙層DVD 盤片，都可以將激光束聚焦在不同的深度，從光盤的一面讀出雙層數(shù)據(jù)，激光束聚焦在第一反射層可以讀出第1層數(shù)據(jù)，將激光束聚焦在第二反射層時就可以讀出第2層數(shù)據(jù)。,3.3 VCD與DVD光盤技術(shù),3．DVD盤片提高容量的主要措施DVD光盤提高記錄容量的途徑就是提高位密度和道密度，這就要求進一步縮短數(shù)據(jù)凹坑的長度和相鄰光道之間的間距。下圖

18、（a）和（b）分別給出了CD-ROM和DVD-ROM最小凹坑長度和光道間距的比較示意圖?？s短凹坑長度和光道間距則要求射到盤面上的激光束聚焦性能要好，即光斑直徑要足夠小，否則就不能保證數(shù)據(jù)讀出的可靠性。DVD盤片不僅減小了凹坑長度與光道間距，而且采用了多層存儲介質(zhì)記錄數(shù)據(jù)的新技術(shù)，將多個記錄面粘貼在一起，使激光束聚焦在不同的記錄面就可以讀出多個記錄面的數(shù)據(jù)。,3.3 VCD與DVD光盤技術(shù),3.3.3 DVD光盤數(shù)據(jù)讀出原理,3.4

19、 多媒體信息采集與處理功能卡,在多媒體計算機系統(tǒng)中，需利用多媒體信息采集、處理功能卡將主機與各種多媒體外設(shè)連接在一起，才能構(gòu)成一個完整的播放和制作多媒體系統(tǒng)的工作平臺，常用的多媒體功能卡主要有視頻卡、音頻卡、SCSI接口卡等。,3.4 多媒體信息采集與處理功能卡,3.4.1 視頻卡的分類及主要功能視頻卡就是一個對實時視頻圖像進行捕捉、壓縮、處理和播放的工具，可以將攝像機、錄像機、激光視盤機等輸出的模擬視頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻信號，

20、進行壓縮、存儲及各種處理。視頻卡也稱為視頻采集卡或圖像捕捉卡。,3.4 多媒體信息采集與處理功能卡,1．視頻卡的分類1）視頻捕捉與播放卡 用于捕捉、壓縮、存儲、編輯和播放視頻與音頻信號，主要用于多媒體節(jié)目制作、辦公自動化及現(xiàn)場監(jiān)控等場合。2）視頻壓縮卡 依據(jù)JPEG或MPEG標(biāo)準(zhǔn)對視頻與音頻信號進行壓縮與還原，主要用于專業(yè)制作多媒體節(jié)目。3）視頻轉(zhuǎn)換卡 可以將VGA（Video Graphics Adap

21、ter）信號轉(zhuǎn)換成PAL、NTSC、SECAM制式的模擬視頻信號，供電視播放或錄像機磁帶錄制。4）MPEG解壓卡 主要用于個人或家庭在計算機上以硬解壓方式播放VCD、DVD、CD-I等光盤，也可以捕捉或編輯上述光盤上的視頻圖像，為平面廣告設(shè)計收集素材。,3.4 多媒體信息采集與處理功能卡,2．視頻卡的主要功能視頻卡不僅可以對實時視頻圖像進行捕捉、壓縮、存儲和播放，還可以對圖像進行放大、縮小、裁減、移位、顯示調(diào)整、多個視頻源

22、選擇及混疊顯示等操作。大多數(shù)視頻卡都具有下列功能：1）通過軟件可從3個視頻源中選擇視頻源切換顯示，支持PAL、NTSC、SECAM視頻格式標(biāo)準(zhǔn)，可以捕捉、壓縮、存儲來自攝像機、錄像機、激光視盤機等的視頻圖像。2）可按比例放大、縮小、裁減、移位、掃描視頻圖像。3）提供色度、飽和度、亮度、對比度及R、G、B控制。4）軟件一般支持JPEG、PCX、TIFF、BMP、GIF、TAG、MMP等圖像文件格式，5）可用軟件設(shè)置端口地址和IR

23、Q（Interrupt Request）。6）可將VGA圖形與視頻圖像混疊顯示。,3.4 多媒體信息采集與處理功能卡,3.4.2 視頻卡的基本工作原理,3.4 多媒體信息采集與處理功能卡,3.4.3 音頻卡的分類及主要功能音頻卡是多媒體計算機處理聲音的插卡，所以也稱為聲卡，是制作和演播多媒體節(jié)目的必備插卡。其主要任務(wù)是音頻錄制、編輯與播放、電子音樂合成、文本語音轉(zhuǎn)換、語音識別，并提供CD-ROM接口、MIDI接口或游戲桿接口

24、。,3.4 多媒體信息采集與處理功能卡,1. 音頻卡的分類音頻卡主要根據(jù)量化的位數(shù)進行分類，一般為8位、16位或32位。量化的位數(shù)越多，其數(shù)字化音頻質(zhì)量就越高，音響效果也就越好。2. 音頻卡的主要功能(1) 音頻的錄制、編輯與播放(2) MIDI電子音樂合成(3) 音頻源的混合,3.4 多媒體信息采集與處理功能卡,3.4.4 音頻卡的基本工作原理音頻卡主要由數(shù)字音頻處理器、音樂合成器、混音器和總線接口控制器組成。數(shù)字音

25、頻處理器是音頻卡的核心，完成模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)模轉(zhuǎn)換、MIDI接口控制。音樂合成器控制聲音的音色、音調(diào)和幅度?；煲羝鲗崿F(xiàn)音源選擇、不同音源混合、音量控制、聲道選擇。,3.5 常用多媒體輸入輸出設(shè)備,多媒體節(jié)目開發(fā)不僅需要使用音頻卡和視頻卡，還必須使用其他一些獲取多媒體信息的輸入設(shè)備和多媒體輸出顯示設(shè)備。圖像輸入設(shè)備可以將圖像數(shù)字化，并以某種格式存入到計算機內(nèi)部，常用的多媒體輸入設(shè)備有鼠標(biāo)、跟蹤球、光筆、數(shù)字化儀、CD-ROM驅(qū)動器、觸摸屏、

26、掃描儀、數(shù)碼相機、攝像機或數(shù)碼攝像機、錄像機等。常用的多媒體輸出設(shè)備主要包括彩色顯示器和打印機等。,3.5 常用多媒體輸入輸出設(shè)備,3.5.1 多媒體顯示系統(tǒng)1．彩色顯示標(biāo)準(zhǔn)世界上第一個彩色顯示標(biāo)準(zhǔn)是IBM公司推出的彩色圖形適配器CGA，CGA標(biāo)準(zhǔn)最多能顯示4種顏色，分辨率為320×200像素。隨后IBM公司又推出了增強型圖形適配器EGA，EGA標(biāo)準(zhǔn)最多能顯示16種顏色，分辨率為640×350像素。EGA標(biāo)準(zhǔn)

27、后來又被視頻圖形適配器VGA彩色顯示標(biāo)準(zhǔn)替代，VGA彩色顯示標(biāo)準(zhǔn)可提供256種顏色，分辨率達到640×480像素。超級視頻圖形適配器SVGA將分辨率提高到800×600像素。擴展圖形適配器XGA又進一步將分辨率提高到1024×768像素，可以顯示16.7M種顏色。,3.5 常用多媒體輸入輸出設(shè)備,2．平面直角和純平顯示器早期的顯示器采用球面顯像管，因而在水平和垂直方向都是彎曲的，球面顯示器不僅導(dǎo)致圖像嚴(yán)

28、重失真，而且使實際顯示面積小于屏幕面積。此外，球面顯示器特別容易產(chǎn)生反光現(xiàn)象，反光現(xiàn)象是球面顯示器的致命弱點。平面直角顯示器四個角都是直角，但屏幕并不是完全意義上的平面，仍有一定的弧度。平面直角顯示器在很大程度上改善了圖像失真和反光現(xiàn)象。純平顯示器是完全意義上的平面顯示器，在水平和垂直方向都是筆直的，圖像失真和反光現(xiàn)象被減小到最低程度。純平顯示器是CRT（Cathode Ray Tube）顯示器系列中的高端產(chǎn)品。,3.5 常用多媒

29、體輸入輸出設(shè)備,3．陰罩與點距、陰柵與柵距CRT按結(jié)構(gòu)可以分為陰罩式和陰柵式兩大類。陰罩是指安裝在熒光屏與電子槍之間的薄板，在陰罩上刻蝕有幾百萬個排列有序的小圓孔，這些小圓孔稱為陰罩孔，每個陰罩孔恰好對應(yīng)熒光屏上呈三角形排列的紅、綠、藍三原色熒光粉點組。陰罩的作用是保證三個電子束能共同穿過同一個陰罩孔，準(zhǔn)確激發(fā)三色熒光粉點組。彩色顯像管熒光屏上的三色熒光粉點組就是一個像素，穿過陰罩孔的電子束，按不同強度激發(fā)三原色熒光粉，就可以產(chǎn)生各種

30、顏色。將相臨兩行距離最近的三原色熒光點用直線連接起來可以得到一個正三角形，這個正三角形就是通常所說的像素。將距離最近的三個同色熒光點用直線連接起來，同樣可以得到一個正三角形，這個正三角形的邊長就是通常所說的標(biāo)稱點距。點距就是最近兩個同色熒光點之間的距離。,3.5 常用多媒體輸入輸出設(shè)備,3.5 常用多媒體輸入輸出設(shè)備,陰柵式顯像管上的熒光粉以條狀形式排列，陰罩同時也變成互相平行的條狀陰柵，電子束通過陰柵激發(fā)條狀熒光粉。陰柵式顯像管由

31、于消除了縱向間距，透光率比陰罩式顯像管提高了30%以上，因而可以獲得高亮度和高對比度的效果，使圖像顯示得更加清晰。陰柵相鄰柵條之間的距離就稱為柵距，陰罩與陰柵顯像管的不同結(jié)構(gòu)如下圖所示。,3.5 常用多媒體輸入輸出設(shè)備,4．垂直刷新頻率顯示器的垂直刷新頻率也稱為刷新率或場頻，指單位時間內(nèi)屏幕刷新的次數(shù)，單位是Hz。例如，垂直刷新頻率為85Hz表示畫面每秒更新85次，一般垂直刷新頻率達到72Hz以上，眼睛就不會感覺到屏幕閃爍。5．水

32、平掃描頻率水平掃描頻率簡稱行頻，指單位時間內(nèi)電子束在熒光屏上掃描過的水平線數(shù)量，單位是kHz。水平掃描頻率等于垂直分辨率與當(dāng)前垂直刷新頻率的乘積。例如，當(dāng)顯示器工作于1024×768分辨率、85Hz垂直刷新頻率的模式下，水平掃描頻率則為768×85=68.25kHz。水平掃描頻率從另外一個角度反映了顯示屏幕的清晰度。,3.5 常用多媒體輸入輸出設(shè)備,6. 隔行（Interleaved）與逐行（NonInterle

33、aved）掃描隔行與非隔行掃描是指屏幕刷新的方式。隔行掃描為更新一次畫面需掃描兩次，先掃描1、3、5等奇數(shù)行，再掃描2、4、6等偶數(shù)行。假設(shè)隔行掃描顯示器的垂直刷新頻率為80Hz，因為每一場掃描的行數(shù)只是一幅畫面行數(shù)的一半，所以實際上每秒顯示的畫面只有40幅。隔行掃描原理如下圖所示。,3.5 常用多媒體輸入輸出設(shè)備,逐行掃描也稱為非隔行掃描，掃描時按順序逐行更新數(shù)據(jù)，掃描一次即可完成一幀畫面的數(shù)據(jù)更新。在相同的畫面細(xì)節(jié)條件下，采用隔

34、行掃描所需的視頻帶寬是逐行掃描的一半，所以隔行掃描的顯示適配器成本較低，但畫面顯示有一些閃爍現(xiàn)象。逐行掃描顯示器畫面顯示穩(wěn)定，感覺不到屏幕閃爍，但價格要高于隔行掃描顯示器。,3.5 常用多媒體輸入輸出設(shè)備,7．視頻帶寬視頻帶寬是衡量一臺顯示器性能的重要技術(shù)參數(shù)。視頻帶寬是顯示器視頻放大器通頻帶寬度的簡稱，視頻帶寬反映了顯示器對視頻輸入信號的響應(yīng)速度。視頻帶寬與圖像分辨率、垂直刷新頻率、過掃描系數(shù)相關(guān)。顯示器視頻帶寬應(yīng)滿足關(guān)系式：視頻

35、帶寬=（圖像分辨率×垂直刷新頻率）/過掃描系數(shù)。過掃描系數(shù)指顯示器可視面積占電子束掃描范圍的比例。由于電子束掃描的非線性，為保證圖像四周邊緣的質(zhì)量，電子束掃描范圍要大于顯示器可視面積，一般水平方向要大于25%，垂直方向要大于8%，大多數(shù)顯示器的過掃描系數(shù)為0.7。例如，要顯示的圖像分辨率為1024×768，顯示器的垂直刷新頻率為85Hz，過掃描系數(shù)為0.7，則顯示器的視頻帶寬至少應(yīng)達到（1024×768&#

36、215;85）/0.7=96 Hz。,3.5 常用多媒體輸入輸出設(shè)備,8. 顯示器的質(zhì)量認(rèn)證標(biāo)志顯示器后部常有EPA、CCIB、MPR-Ⅱ、TCO等各種認(rèn)證標(biāo)志。EPA是美國環(huán)境保護署英文Environmental Protection Agency的縮寫，凡通過EPA認(rèn)證的顯示器，都能自動進入環(huán)保睡眠狀態(tài)，系統(tǒng)可節(jié)能70%以上。MPR-Ⅱ是瑞典國家測量測試局于1990年制定的低電磁輻射標(biāo)準(zhǔn)，目前MPR-Ⅱ已成為顯示器的電磁輻射國際

37、標(biāo)準(zhǔn)。TCO也是由瑞典制定的低電磁輻射和環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，TCO標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格限制了顯示器電磁輻射對環(huán)境的污染。TCO是當(dāng)今世界范圍內(nèi)公認(rèn)的最高標(biāo)準(zhǔn)，通過TCO認(rèn)證的顯示器通常被認(rèn)為是高品質(zhì)產(chǎn)品，CCIB（China Commodity Inspection Bureau）是中國進口商品安全質(zhì)量認(rèn)證標(biāo)志，凡屬于《實施安全質(zhì)量許可制度的進口商品目錄》中的進口商品，都必須獲得國家出入境檢驗檢疫局簽發(fā)的CCIB認(rèn)證。,3.5 常用多媒體輸入輸出設(shè)備,3.

38、5.2 液晶顯示器（LCD）LCD（Liquid Crystal Display），即液晶顯示器，是一種數(shù)字顯示技術(shù)，可以通過液晶和彩色過濾器過濾光源，在平面面板上產(chǎn)生圖像。與傳統(tǒng)的CRT顯示器相比，它具有占用空間小，低功耗，低輻射，無閃爍，降低視覺疲勞等優(yōu)點。第一臺LCD于1971年問世，20世紀(jì)80年代初開始應(yīng)用到計算機領(lǐng)域。現(xiàn)在，LCD正在成為主流顯示器。,3.5 常用多媒體輸入輸出設(shè)備,1．液晶顯示器的基本工作原理及其物理

39、結(jié)構(gòu)液晶，簡單地說就是一種液體晶體，它象磁場中的金屬一樣，當(dāng)受到外界電場影響時，其分子會產(chǎn)生精確的有序排列，如果對分子的排列加以適當(dāng)?shù)目刂?，液晶分子將會允許光線通過。相反，當(dāng)其不受外界電場影響時，其分子會排列混亂，阻止光線通過，這一現(xiàn)象稱之為液晶的電光(熱光)效應(yīng)。LCD技術(shù)就是利用了液晶的這一特性。,3.5 常用多媒體輸入輸出設(shè)備,典型的液晶顯示器件基本物理結(jié)構(gòu)如下圖所示。它主要由前后偏光板、前后玻璃基板、封接邊及液晶等幾大部件組

40、成。背光層發(fā)出的光線在穿過第一層偏光板之后進入液晶層。配向膜的作用是控制液晶分子的排列方向。當(dāng)LCD中的透明電極產(chǎn)生電場時，液晶分子就會產(chǎn)生扭曲，從而將穿越其中的光線進行有規(guī)則的折射，然后經(jīng)過濾光片的過濾在屏幕上顯示出來。液晶層中的液晶分子都被包含在細(xì)小的單元格結(jié)構(gòu)中，一個或多個單元格構(gòu)成屏幕上的一個像素。通常，在彩色LCD中，每一個像素都是由三個液晶單元格構(gòu)成，其中每一個單元格前面都分別有紅色、綠色或藍色的濾光片。這樣，通過不同單元

41、格的光線就可以在屏幕上顯示出不同的顏色，在顯示屏上組成不同的字符、數(shù)字及圖形。,3.5 常用多媒體輸入輸出設(shè)備,2．液晶顯示器的分類液晶顯示器種類繁多，根據(jù)顯示像素的驅(qū)動方式基本可以分為兩類，一類是被動矩陣顯示器（也叫無源矩陣顯示器），另一類是主動矩陣顯示器（也叫有源矩陣顯示器）。（1）被動矩陣顯示器被動矩陣液晶顯示器的驅(qū)動方式是由垂直與水平方向的電極所構(gòu)成，其顯示畫面的原理是通過輸入的信號依次驅(qū)動每一行的電極，當(dāng)某一行被選定的

42、時候，列向上的電極將被觸發(fā)并打開位于行和列交叉上的那些液晶單元。這種方法的優(yōu)點是實現(xiàn)比較簡單，成本低。缺點是，如果驅(qū)動電流太大，附近的液晶單元都會受到影響，引起虛影和拖尾現(xiàn)象。如果驅(qū)動電流太小，響應(yīng)速度就會變得遲緩，降低對比度和丟失移動畫面的細(xì)節(jié)。DSTN-LCD（Dual-Layer Super Twist Nematic-LCD）是這類顯示器的代表產(chǎn)品。DSTN-LCD并非真正的彩色顯示器，它只能顯示一定的顏色深度，因而俗稱“偽彩

43、顯”。另外，因其對比度和亮度低、屏幕可視角度小，特別是反應(yīng)速度慢的缺點，所以不適于高速運動圖像、視頻播放等應(yīng)用。但是它結(jié)構(gòu)簡單，功耗較少，價格便宜，所以低價位的筆記本型計算機中仍有使用。,3.5 常用多媒體輸入輸出設(shè)備,（2）主動矩陣顯示器主動矩陣 LCD 通過在每個液晶單元中都加入了很小的用薄膜技術(shù)做成的晶體管，由晶體管來單獨地控制每個液晶單元，有效地克服了被動矩陣顯示器的不足。由于液晶單元之間的電干擾很小，所以可以使用大電流驅(qū)動

44、，而不會有虛影和拖尾現(xiàn)象。更大的驅(qū)動電流會提供更好的對比度、更清晰的和更明亮的圖像。TFT-LCD（Thin Film Transistor，薄膜晶體管）是這類顯示器的代表產(chǎn)品。TFT-LCD除繼承了DSTN-LCD的全部優(yōu)點外，又在顯示效果，色彩數(shù)量，可視面積上有了很大的提高，從而可以做到高速度、高亮度、高對比度地顯示屏幕信息。TFT-LCD是目前最好的彩色液晶顯示器，其效果接近CRT顯示器，俗稱“真彩顯”，是目前筆記本電腦和臺式電

45、腦的主流顯示設(shè)備。,3.5 常用多媒體輸入輸出設(shè)備,3．液晶顯示器的技術(shù)指標(biāo)（1）標(biāo)稱尺寸和可視角度LCD顯示器跟CRT顯示器除顯示方式不同以外，最大的區(qū)別就是尺寸的標(biāo)示方法不一樣。例如，CRT顯示器在規(guī)格中標(biāo)示為17英寸，但實際可視尺寸卻達不到17英寸，大約只有15英寸多一些；而LCD顯示器，若標(biāo)示為15.1英寸，那么可視尺寸就是15.1英寸。因為CRT顯示器是以外殼的對角線長度作為尺寸標(biāo)示的依據(jù)；而LCD顯示器則是以可視范圍的

46、對角線作為尺寸標(biāo)示的依據(jù)。可視角度是指可以清晰看見顯示器上的影像最大的角度。當(dāng)我們說可視角度是左右80度時，表示站在始于顯示器法線（就是穿過顯示器正中間的假想垂直線）左方或是右方成80度角的位置時，仍可清晰看見顯示器上的影像。LCD顯示器的可視角度一般都是左右對稱的（也就是由左邊或是右邊可以看見熒幕上圖像的角度是一樣的。例如左邊為80度可視角度，右邊也一定是80度可視角度）。而上下可視角度通常都小于左右可視角度?？梢姡梢暯嵌仍酱笤胶?/p>

47、。,3.5 常用多媒體輸入輸出設(shè)備,（2）亮度、對比度LCD顯示器的亮度測量單位是cd/m2（燭光/平方米），也就是一般所稱的NITS。常見的TFT液晶顯示器亮度都在200cd/m2以上。亮度過低就會感覺熒幕比較暗，亮度過高容易產(chǎn)生視覺疲勞，用戶可以根據(jù)需要自行調(diào)節(jié)。對比度指的是最亮的白色和最暗的黑色之間不同層次亮度的比值。當(dāng)對比度達到120:1時，就可以很容易地顯示生動、豐富的色彩。而對比度高達300:1時，則可支持各色階的顏色

48、。亮度和對比度對于LCD顯示器影像的呈現(xiàn)，比對CRT顯示器有更大的影響，LCD需要足夠高的對比度來顯示亮度，才能確保色彩的真實度和色階準(zhǔn)確度。,3.5 常用多媒體輸入輸出設(shè)備,（3）響應(yīng)時間所謂“響應(yīng)時間”，就是LCD顯示器對于輸入信號的反應(yīng)速度，也就是液晶由暗轉(zhuǎn)亮（Rising）或者是由亮轉(zhuǎn)暗（Falling）的反應(yīng)時間，單位是毫秒。基本上，“響應(yīng)時間”指標(biāo)越小越好。響應(yīng)時間越小，則用戶在看移動的畫面時不會出現(xiàn)有類似虛影或者是拖尾

49、的感覺。,3.5 常用多媒體輸入輸出設(shè)備,（4）顯示色彩、分辨率CRT 顯示器只需改變紅綠藍三種模擬信號的強度，就可以得到不同的色彩。與 CRT 一樣， LCD 技術(shù)也是根據(jù)電壓的大小來改變亮度，但是只有主動矩陣 LCD 可以單獨控制每個像素，被動矩陣 LCD 每次都要驅(qū)動整行或整列像素，因此它的灰階表現(xiàn)能力很差。每個LCD的子像素顯示的顏色取決于色彩過濾器。由于液晶單元本身沒有顏色，所以用濾色片產(chǎn)生各種顏色，并且通過控制所經(jīng)過光線

50、的強度來調(diào)節(jié)灰階。大部分?jǐn)?shù)字控制的LCD都采用了8位控制器，可以產(chǎn)生256級灰階。每個液晶單元能夠表現(xiàn)256級，每個像素能夠表現(xiàn) 16,777,216 種成色。分辨率方面，以15.1英寸 TFT LCD顯示器為例，基本都能夠支持到1024×768的分辨率；17寸以上的LCD顯示器可以達到1280×1024的分辨率。,3.5 常用多媒體輸入輸出設(shè)備,4．LCD的優(yōu)點（1）顯示質(zhì)量高（2）沒有電磁輻射（3）可視

51、面積大（4）應(yīng)用范圍廣（5）體積小重量輕（6）功耗小,3.5 常用多媒體輸入輸出設(shè)備,3.5.3 觸摸屏分類與精度校準(zhǔn)觸摸屏是一種定位設(shè)備，采用觸摸方式向計算機輸入坐標(biāo)數(shù)據(jù)。觸摸屏系統(tǒng)主要由觸摸傳感器、觸摸控制卡和驅(qū)動程序組成。觸摸傳感器直接安裝在顯示器的前端，用于檢測用戶的觸摸動作，同時將坐標(biāo)位置信息傳送給觸摸控制卡?？刂瓶▽⑽恢眯畔⑥D(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入到計算機，驅(qū)動程序則將應(yīng)用程序與觸摸屏緊密聯(lián)系在一起。觸摸屏按照工作原

52、理可分為紅外線觸摸屏、電阻式觸摸屏、電容式觸摸屏、表面聲波觸摸屏和矢量壓力觸摸屏，按照安裝方式可分為外掛式觸摸屏、內(nèi)置式觸摸屏、整體式觸摸屏和投影式觸摸屏。觸摸屏的主要技術(shù)指標(biāo)是分辨率和反應(yīng)時間。,3.5 常用多媒體輸入輸出設(shè)備,3.5.4 掃描儀基本工作原理與技術(shù)指標(biāo)掃描儀是一種靜態(tài)圖像輸入設(shè)備，其基本功能就是將反映圖像特征的光信號轉(zhuǎn)換成計算機可以識別的數(shù)字信號。1. 掃描儀的分類（1）根據(jù)掃描方式分：手持掃描儀、平面掃描儀

53、、膠片掃描儀和滾筒掃描儀。（2）根據(jù)掃描幅面分：主要分為A4幅面、A4加長幅面和A3幅面等幾種；還有一些專業(yè)寬幅掃描儀，掃描幅面在A0以上 。 （3）根據(jù)掃描儀接口類型分：主要有SCSI、EPP和USB接口，基于IEEE 1394接口標(biāo)準(zhǔn)的掃描儀也已進入市場。（4）根據(jù)反射和透射分：反射式掃描儀用于掃描不透明原稿，利用原稿的反射光來獲取圖像信息。透射式掃描儀用于掃描透明原稿。,3.5 常用多媒體輸入輸出設(shè)備,2．掃描儀的基本工

54、作原理掃描儀主要由光電傳感器、機電同步機構(gòu)、光學(xué)系統(tǒng)和通信接口電路等組成。光源照射到被掃描的原稿上，反射光線經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)聚焦導(dǎo)向后照射到光電傳感器CCD或CIS上。光電傳感器將原稿某一排點的亮度和色彩信號轉(zhuǎn)換成模擬電壓，并由放大器放大，然后經(jīng)A/D變換成數(shù)字圖像信號，經(jīng)通信接口輸入到計算機。掃描儀的基本工作原理如右圖所示。,3.5 常用多媒體輸入輸出設(shè)備,4．掃描儀的技術(shù)指標(biāo)（1）分辨率（2）灰度等級與色彩深度灰度等級反映了單色

55、掃描儀從白色到黑色層次變化的識別能力，色彩深度則反映了彩色掃描儀的色彩表現(xiàn)能力。 （3）動態(tài)范圍動態(tài)范圍是高檔專業(yè)掃描儀的一種技術(shù)參數(shù)，普通辦公或家用掃描儀一般不提供該項技術(shù)指標(biāo)。動態(tài)范圍指掃描儀捕獲各種色調(diào)的能力，動態(tài)范圍與色彩精度密切相關(guān)。掃描儀的色彩精度越高，其動態(tài)范圍也就越大，對原稿的顏色深淺表現(xiàn)力也就越強。,3.5 常用多媒體輸入輸出設(shè)備,3.5.5 MP3播放器1．什么是MP3？MPEG-1有三個組成部分，即視頻、

56、音頻和系統(tǒng)。其中音頻標(biāo)準(zhǔn)提供了三個獨立的壓縮層次：Layer 1、Layer 2和Layer 3，MP3就是采用MPEG-1中的第三層音頻壓縮模式對聲音信號進行壓縮的一種格式，其全稱是MPEG Audio Layer III，人們把它簡稱為MP3。2. MP3的優(yōu)點MP3最突出的優(yōu)點是：壓縮比高，音質(zhì)較好。,3.5 常用多媒體輸入輸出設(shè)備,3. MP3播放器的組成及其基本工作原理MP3播放器基本上由微處理器、DSP、存儲設(shè)備、主

57、機通信端口、音頻放大器、顯示界面和控制鍵等幾部分組成，其邏輯結(jié)構(gòu)如右圖所示。,3.5 常用多媒體輸入輸出設(shè)備,4. MP3播放器的技術(shù)指標(biāo)（1）存儲容量 （2）接口類型（3）音頻文件格式（4）信噪比音源產(chǎn)生的最大不失真聲音信號強度與同時發(fā)出噪音強度之間的比率稱為信噪比，通常用分貝（dB）表示。信噪比越高表示MP3品質(zhì)越好。（5）輔助功能如錄音、中文顯示、圖形顯示、檔案存取、文本閱讀、收音機功能、復(fù)讀等。,3.5 常用多

58、媒體輸入輸出設(shè)備,3.5.6 MP4播放器MP4播放器也稱作PMP（Portable Media Player，便攜式媒體播放器）或PVP（Personal Video Player，個人視頻播放器），是一種能夠播放視頻和音頻文件的多媒體輸出設(shè)備。MP4的本意并非MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)，其實它是一種基于MPEG-2 AAC (Advanced Audio Coding)壓縮技術(shù)的音頻格式，它的特點是音質(zhì)更加完美，壓縮比更大(15:1-2

59、0:1)，同時還增加了諸如對立體聲的完美再現(xiàn)、多媒體控制、降噪以及數(shù)碼版權(quán)保護等MP3沒有的新特性。然而，現(xiàn)在的MP4播放器并非單純的音頻播放器，而是既能夠播放音頻又能夠播放視頻。MP4播放器所支持的視頻格式大多采用MPEG-4國際標(biāo)準(zhǔn)。,3.5 常用多媒體輸入輸出設(shè)備,1.MP4主要技術(shù)指標(biāo)（1）微處理器和DSP：相對于MP3播放器而言，MPEG-4視頻文件的播放，要求CPU和DSP具有較高的處理能力。（2）存儲器容量（3）

60、數(shù)據(jù)接口（4）顯示屏：MP4播放器配置的都是彩色液晶顯示屏。（5）揚聲器：MP4播放器配有內(nèi)置揚聲器，而MP3播放器一般沒有內(nèi)置揚聲器，收聽聲音必須通過耳機。（6）讀卡器：讀卡器就是讀取存儲卡的設(shè)備。為了便于擴充存儲容量，MP4播放器一般都配置有讀卡器。（7）電源：由于MP4播放器耗電量相對較大，因此電池也是比較重要的部件。,3.6 數(shù)碼相機基本工作原理與技術(shù)指標(biāo),傳統(tǒng)照相機通過鏡頭將圖像聚焦在感光膠片上，再經(jīng)過顯影、定影等化

61、學(xué)處理才能將圖像固定下來。數(shù)碼照相機與傳統(tǒng)照相機的最大區(qū)別就是用光電傳感器和存儲器取代了感光膠片，當(dāng)拍攝完畢后，通過相機上的液晶顯示屏就可以看到拍攝的效果，并以圖像文件的形式存儲在存儲器中供計算機調(diào)用。光電傳感器是數(shù)碼相機的核心部件，也是所有部件中最昂貴的部件。目前幾乎所有的中高檔數(shù)碼相機都使用電荷耦合器件CCD作為光電傳感器，也有少數(shù)使用了互補金屬氧化物半導(dǎo)體CMOS（Complementary Metal Oxide Semicon

62、ductor）作為光敏元件。,3.6 數(shù)碼相機基本工作原理與技術(shù)指標(biāo),1．?dāng)?shù)碼相機的基本工作原理數(shù)碼相機的最核心部件是CCD傳感器。CCD傳感器包含有數(shù)以萬計的感光單元，數(shù)碼相機用快門激活所有的感光單元，光電傳感器的輸出電壓與入射的光線亮度成正比，將電壓轉(zhuǎn)換成圖像代碼保存到存儲器中，這個過程就相當(dāng)于傳統(tǒng)照相機在感光膠片上的曝光、顯影、定影過程。由于CCD感光單元不能識別光線的色彩，為了生成彩色圖像，讓光線通過一組紅、綠、藍濾色鏡后再

63、入射到CCD感光單元上，每一個感光單元僅記錄一個基色的亮度，通過三個相鄰感光單元的色彩記錄就可以計算出一個RGB彩色像素值。CCD感光單元的數(shù)目越多，拍攝的圖像也就越清晰，每幅圖像的數(shù)據(jù)量也就越大。,3.6 數(shù)碼相機基本工作原理與技術(shù)指標(biāo),2．?dāng)?shù)碼照相機的主要技術(shù)指標(biāo)（1）數(shù)碼相機的分辨率數(shù)碼相機的分辨率取決于CCD的像素數(shù)量，是數(shù)碼相機最關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)。其像素總量=水平像素點×垂直像素點。（2）數(shù)碼相機的色彩深度色

64、彩深度反映了數(shù)碼相機的色彩分辨能力，數(shù)碼相機的色彩深度也是由CCD傳感器決定的，一般數(shù)碼相機的色彩深度都在24位以上，專業(yè)數(shù)碼相機的色彩深度應(yīng)是36位以上。（3）數(shù)碼相機的相當(dāng)感光度參照感光材料的感光度，將衡量CCD傳感器的感光靈敏度稱為相當(dāng)感光度。大多數(shù)數(shù)碼相機的相當(dāng)感光度在ISO100左右，少數(shù)數(shù)碼相機的相當(dāng)感光度在800、1600以上。,3.6 數(shù)碼相機基本工作原理與技術(shù)指標(biāo),3．?dāng)?shù)碼相機的存儲介質(zhì)由于數(shù)碼相機體積的限制，

65、內(nèi)置存儲器的容量一般在1~6MB左右，只能存儲少數(shù)幾張高分辨率的照片。移動存儲介質(zhì)可隨時裝入數(shù)碼相機或從數(shù)碼相機中取出，目前可用于數(shù)碼相機的移動存儲介質(zhì)主要有袖珍閃存卡CF（Compact Flash）、智能媒體卡SM（Smart Media）、記憶棒MS（Memory Stick）、Click！磁盤和微型硬盤MD（Micro Driver）等。,3.7 數(shù)碼攝像機,1. 數(shù)碼攝像機的結(jié)構(gòu)與工作原理從邏輯結(jié)構(gòu)上講，數(shù)碼攝像機主要包括

66、微處理器、信號處理系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)、信號輸入系統(tǒng)和信號輸出系統(tǒng)五大部分。其邏輯結(jié)構(gòu)如下圖所示。,3.7 數(shù)碼攝像機,數(shù)碼攝像機的工作原理簡單來說就是通過CCD將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，同時由拾音器接收聲音信號。光信號和聲音信號再分別經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后由DSP和MPEG器件完成音像信號的轉(zhuǎn)換、編碼、壓縮和合成，最后以數(shù)字格式將信號存儲在數(shù)碼攝像帶、刻錄光盤或者存儲卡上。,3.7 數(shù)碼攝像機,2.數(shù)碼攝像機的分類（1）根據(jù)

67、攝像機內(nèi)使用CCD的數(shù)目分為單片CCD和三片CCD兩種。（2）根據(jù)使用場合和技術(shù)指標(biāo)要求分為廣播用攝像機、專業(yè)用攝像機、家庭攝像機三大類。（3）根據(jù)攝像機的記錄格式分為兩種。一種是全球標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字視頻磁帶記錄格式DV，另一種是僅有幾個少數(shù)廠家生產(chǎn)的數(shù)字8mm格式。兩種數(shù)字記錄格式在技術(shù)上相差不大，清晰度也大體相當(dāng)，但磁帶不通用。,3.7 數(shù)碼攝像機,3.數(shù)碼變焦與光學(xué)變焦數(shù)碼變焦實際上是畫面的電子放大，把原來CCD影像感應(yīng)器上的一

68、部分像素使用“插值”處理手段做放大。通過數(shù)碼變焦，人為地把拍攝的景物放大了，但它的清晰度會有一定程度的下降。光學(xué)變焦是依靠光學(xué)鏡頭結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)變焦，變焦方式與望遠鏡的工作原理差不多，就是通過攝像頭的鏡片移動來放大與縮小需要拍攝的景物，并在高倍變焦后不會影響拍攝的畫面效果。光學(xué)變焦倍數(shù)越大，能拍攝的景物就越遠。數(shù)碼變焦并沒有太大的實際意義，真正具有實用效果的應(yīng)該是光學(xué)變焦。,3.8 多媒體計算機總線和接口標(biāo)準(zhǔn),多媒體計算機要交互式綜合