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第10章人機(jī)交互設(shè)備接口,,人機(jī)接口，又稱輸入/輸出接口（I/O接口），是計(jì)算機(jī)和人機(jī)交互設(shè)備之間的交接界面，通過接口可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間的信息交換。人機(jī)交互設(shè)備是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最基本的設(shè)備之一，是人和計(jì)算機(jī)之間建立聯(lián)系、交換信息的外部設(shè)備，常見的人機(jī)交互設(shè)備可分為輸入設(shè)備和輸出設(shè)備兩類。,1．輸入設(shè)備輸入設(shè)備是人向計(jì)算機(jī)輸入信息的設(shè)備。2．輸出設(shè)備輸出設(shè)備是直接向人提供計(jì)算機(jī)運(yùn)行結(jié)果的設(shè)備。,人機(jī)接口是計(jì)算機(jī)同人機(jī)交互設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)目刂齐娐?。接口中要分別傳送數(shù)據(jù)信息、命令信息和狀態(tài)信息，數(shù)據(jù)信息、命令信息和狀態(tài)信息都通過數(shù)據(jù)總線來傳送。大多數(shù)計(jì)算機(jī)都把外設(shè)的狀態(tài)信息視為輸入數(shù)據(jù)，而把命令信息看成輸出數(shù)據(jù)，并在接口中分設(shè)各自相應(yīng)的寄存器，賦以不同的端口地址，各種信息分時(shí)地使用數(shù)據(jù)總線傳送到各自的寄存器中去。所謂串行接口和并行接口，是指外設(shè)和接口一側(cè)的傳送方式，而在主機(jī)和接口一側(cè)，數(shù)據(jù)總是并行傳送的。,10.1PC機(jī)與鍵盤的接口,鍵盤是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不可缺少的輸入設(shè)備，人們通過鍵盤上的按鍵直接向計(jì)算機(jī)輸入各種數(shù)據(jù)、命令及指令，從而使計(jì)算機(jī)完成不同的運(yùn)算及控制任務(wù)。1.鍵開關(guān)與鍵盤類型鍵盤上的每個(gè)按鍵起一個(gè)開關(guān)的作用，故又稱為鍵開關(guān)。鍵開關(guān)分為接觸式和非接觸式兩大類。按照鍵碼的識(shí)別方法，鍵盤可分為兩大類型：編碼鍵盤和非編碼鍵盤。,1.鍵盤鍵盤由一組按陣列方式裝在一起的按鍵開關(guān)組成，每按下一個(gè)鍵就相當(dāng)于接通了一個(gè)相應(yīng)的開關(guān)電路，把該鍵的一個(gè)代碼通過接口送入計(jì)算機(jī)，于是計(jì)算機(jī)就根據(jù)鍵盤代碼執(zhí)行相應(yīng)的操作。目前微型計(jì)算機(jī)配置的鍵盤共有101個(gè)鍵，分4個(gè)區(qū)。1)主鍵盤區(qū)2)小鍵盤區(qū)3)功能鍵區(qū)4)編輯鍵區(qū),小型鍵盤接口非編碼鍵盤常用的鍵盤掃描方法有逐行掃描法和行列掃描法。1．逐行掃描法圖10-1是采用逐行掃描識(shí)別鍵碼的88鍵盤矩陣，8位輸出端口和8位輸入端口都在鍵盤接口電路中，其中輸出端口的8條輸出線接鍵盤矩陣的行線（X0～X7），輸入端口的8條輸入線接鍵盤矩陣的列線（Y0～Y7）。通過執(zhí)行鍵盤掃描程序?qū)︽I盤矩陣進(jìn)行掃描，以識(shí)別被按鍵的行、列位置。,鍵盤掃描程序處理的步驟如下：（1）查詢是否有鍵按下。（2）查詢已按下鍵的位置。（3）按行號(hào)和列號(hào)求鍵的位置碼，得到的行號(hào)和列號(hào)表示按下鍵的位置碼。,2．行列掃描法在掃描每一行時(shí)，讀列線，若讀得的結(jié)果為全“1”，說明沒有鍵按下，即尚未掃描到閉合鍵；若某一列為低電平，說明有鍵按下，而且行號(hào)和列號(hào)已經(jīng)確定。然后用同樣的方法，依次向列線掃描輸出，讀行線。如果兩次所得到的行號(hào)和列號(hào)分別相同，則鍵碼確定無疑，即得到閉合鍵的行列掃描碼。,.3微型機(jī)鍵盤及鍵盤接口1．鍵盤控制電路PC系列鍵盤一般由鍵盤矩陣和以單片機(jī)或?qū)Ｓ每刂破鳛楹诵牡逆I盤控制電路組成，被稱為智能鍵盤。單片機(jī)通過執(zhí)行固化在ROM中的鍵盤管理和掃描程序，對(duì)鍵盤矩陣進(jìn)行掃描，發(fā)現(xiàn)、識(shí)別按下鍵的位置，形成與按鍵位置對(duì)應(yīng)的掃描碼，并以串行的方式送給微機(jī)主板上的鍵盤接口電路，供系統(tǒng)使用。,2．鍵盤接口電路鍵盤接口電路一般在微機(jī)主板上，通過電纜與鍵盤連接，串行地接收鍵盤送來的掃描碼，或者向鍵盤發(fā)送命令，要求鍵盤完成一定的工作（比如自檢）。其功能主要有：（1）將串行接收鍵盤送來的接通掃描碼和斷開掃描碼，轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)并暫存；（2）收到一個(gè)完整的掃描碼后，立即向主機(jī)發(fā)中斷請(qǐng)求；（3）主機(jī)中斷響應(yīng)后讀取掃描碼，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的ASCII碼存入鍵盤緩沖區(qū)。對(duì)于控制鍵，設(shè)置相應(yīng)的狀態(tài)；（4）接收主機(jī)發(fā)來的命令，傳送給鍵盤，并等候鍵盤的響應(yīng)，自檢時(shí)用以判斷鍵盤的正確性。,10.2顯示設(shè)備及接口,按顯示原理可分為兩類。一類是主動(dòng)顯示器件，如CRT顯示器、發(fā)光二極管等，它們是在外加電信號(hào)作用下，依靠器件本身產(chǎn)生的光輻射進(jìn)行顯示的，因此也叫光發(fā)射器件。另一類叫做被動(dòng)顯示器件，如液晶顯示器，這類器件本身不發(fā)光，工作時(shí)需另設(shè)光源，在外加電信號(hào)的作用下，依靠材料本身的光學(xué)特性變化，使照射在它上面的光受到調(diào)制，因此這類器件又叫光調(diào)制器件。,1.顯示器,表10.1常用顯示卡的主要指標(biāo),10.2.1CRT顯示器及接口顯示器輸出的內(nèi)容不能長(zhǎng)期保存，當(dāng)顯示器關(guān)機(jī)或顯示別的內(nèi)容時(shí)，原有內(nèi)容就消失了，所以顯示設(shè)備屬于軟拷貝輸出設(shè)備。1．CRT顯示器概述CRT顯示器由顯示適配器（顯示卡）和顯示器（監(jiān)視器）兩部分組成，顯示卡通常插在PC機(jī)的總線插槽上，也有的微機(jī)主板上集成有顯示卡電路。顯示卡到顯示器通過顯示專用接口連接。,2．CRT顯示器的主要技術(shù)指標(biāo)（1）像素像素是構(gòu)成圖像的最基本單位，一般是光點(diǎn)，所以又稱為像點(diǎn)。（2）分辨率分辨率指的是畫面的解析度，也就是一幅畫面由多少像素構(gòu)成。像素越多，分辨率越高，畫面也就越清晰。在字符顯示方式中，將一屏中可顯示的最多字符數(shù)稱為分辨率。在圖形顯示方式中，將一屏中可顯示的像素點(diǎn)數(shù)稱為分辨率。,（3）點(diǎn)距點(diǎn)距（dotpitch）是指屏幕上兩個(gè)相鄰的同色熒光點(diǎn)之間的距離。點(diǎn)距越小，顯示的畫面就越精細(xì)，用顯示區(qū)域的寬和高分別除以點(diǎn)距，即得到顯示器在垂直和水平方向上最高可以顯示的點(diǎn)數(shù)（即極限分辨率）。（4）屏幕尺寸指屏幕對(duì)角線長(zhǎng)度，一般有14、15、17、19、20、21英寸等。（5）場(chǎng)頻場(chǎng)頻是指每秒鐘屏幕刷新的次數(shù)，又稱屏幕的垂直掃描頻率，以Hz（赫茲）為單位。,（6）視頻帶寬視頻帶寬是指每秒鐘掃描過的總像素?cái)?shù)，以MHz（兆赫茲）為單位。視頻帶寬＝水平分辨率垂直分辨率場(chǎng)頻。（7）灰度級(jí)與顏色數(shù)像素具有明暗和色彩屬性。黑白圖像的明暗程度稱為灰度，明暗變化的數(shù)量稱為灰度級(jí)，所以在單色顯示器中，僅有灰度級(jí)指標(biāo)。彩色圖像是由多種顏色構(gòu)成的，不同的深淺也可算作不同的顏色，所以在彩色顯示器中能顯示的顏色種類稱為顏色數(shù)。,3．CRT顯示原理（1）CRT顯示器的掃描方式CRT顯示器如同電視接收機(jī)一樣，普遍采用光柵掃描方式。在光柵掃描方式中，電子束在水平和垂直同步信號(hào)的控制下有規(guī)律地掃描整個(gè)屏幕。（2）顯示器的顯示模式顯示模式從功能上分為兩大類：字符模式和圖形模式。,（3）顯示緩沖區(qū)為了不斷提供刷新畫面的信號(hào)，必須把字符或圖形信息存儲(chǔ)在一個(gè)顯示緩沖區(qū)中，這個(gè)緩沖區(qū)又稱為視頻存儲(chǔ)器（VRAM）。VRAM的容量由分辨率和灰度級(jí)決定，分辨率越高，灰度級(jí)越高，VRAM的容量就越大。字符模式的VRAM通常分成兩部分：字符代碼緩存和顯示屬性緩存。字符代碼緩存中存放著顯示字符的ASCII碼，每個(gè)字符占1個(gè)字節(jié)；顯示屬性緩存中存放著字符的顯示屬性，一般也占1個(gè)字節(jié)。,圖形方式的顯示信息以二進(jìn)制的形式存儲(chǔ)在VRAM中，這些信息是圖形元素的矩陣數(shù)組，在最簡(jiǎn)單的情況下，只需要存儲(chǔ)兩值圖形，即用“0”表示黑色（暗點(diǎn)），用“1”表示白色（亮點(diǎn)）。用VRAM的1位表示1個(gè)點(diǎn)，所以VRAM的1個(gè)字節(jié)可以存放8個(gè)點(diǎn)。例如，一個(gè)CRT顯示器的分辨率為640200，在無灰度級(jí)的單色顯示器中，只需要16KB的VRAM。在彩色顯示或單色多灰度顯示時(shí)，每個(gè)點(diǎn)需要若干位來表示。,4．字符顯示器的工作原理（1）字符顯示原理為了在掃描過程中能及時(shí)取出對(duì)應(yīng)位置所需顯示的字符代碼（ASCII碼），應(yīng)將這些字符代碼預(yù)先由主機(jī)送入VRAM中，屏幕上每個(gè)字符窗口對(duì)應(yīng)于VRAM中的一個(gè)字節(jié)單元。VRAM中存放的是字符的ASCII碼，不是點(diǎn)陣信息。若要顯示出字符的形狀，還要有字符發(fā)生器（字符庫(kù)）的支持。,顯示器的字符庫(kù)是用來存放各種字符的點(diǎn)陣字形輝亮數(shù)據(jù)的只讀存儲(chǔ)器。顯示時(shí)，從ROM中讀出有關(guān)的點(diǎn)陣信息送給CRT作為輝亮控制信號(hào)，以控制電子束的強(qiáng)弱，從而在屏幕上組成字符。顯示器的字符庫(kù)中存放的是字符的行點(diǎn)陣碼，字符庫(kù)的高位地址來自VRAM的ASCII碼，低位地址來自行計(jì)數(shù)器的輸出RA3～RA0（行掃描線序號(hào)）。,（2）VRAM的地址組織在字符顯示器中，屏幕上每個(gè)字符位置對(duì)應(yīng)VRAM中的一個(gè)字節(jié)，VRAM中各字節(jié)單元的地址隨著屏幕由左向右，自上而下的顯示順序從低向高安排。（3）字符顯示器的控制電路字符顯示器的定時(shí)控制電路的核心是點(diǎn)計(jì)數(shù)器、字計(jì)數(shù)器（水平地址計(jì)數(shù)器）、行計(jì)數(shù)器和排計(jì)數(shù)器（垂直地址計(jì)數(shù)器），由它們來控制顯示器的逐點(diǎn)、逐字、逐行、逐屏幕的刷新顯示。,5．圖形顯示器工作原理VRAM中存放著顯示的圖形點(diǎn)陣數(shù)據(jù)，由于計(jì)算機(jī)只能以二進(jìn)制方式存放數(shù)據(jù)，每位只有兩種狀態(tài)（“0”或“1”）。對(duì)于單色顯示，VRAM中的每一位對(duì)應(yīng)畫面上的一個(gè)像素點(diǎn)，該位為“1”即表示畫面上的這一點(diǎn)是亮點(diǎn)。而對(duì)于彩色顯示（如16種顏色），就需要用VRAM中的4位來定義一種顏色。,10.2.2LCD顯示器LCD（LiquidCrystalDisplay）就是液晶顯示器。有四種基本的LCD選擇：無源陣列單色、無源陣列彩色、有源陣列模擬彩色和最新的有源陣列數(shù)字彩色。,2．LCD的技術(shù)指標(biāo)（1）速度結(jié)構(gòu)不同的LCD顯示器，其響應(yīng)輸入信號(hào)的速度差異很大，對(duì)于速度的要求取決于用途。（2）亮度高分辨率的顯示器已達(dá)到較高的亮度級(jí)，LCD的亮度取決于LCD的結(jié)構(gòu)和背景照明的類型。（3）對(duì)比度對(duì)比度通常是指開狀態(tài)像素與關(guān)狀態(tài)像素亮度的比率。（4）視角視角是指人們觀察顯示器的范圍，它用于垂直于顯示器平面的法向平面角度來度量。,10.2.3視頻顯示標(biāo)準(zhǔn)1．MDAMDA（MonochromeDisplayAdapter）屬于單色顯示適配器，是IBM最早研制的視頻顯示適配器。2．CGA在MDA推出的同時(shí)，IBM也推出了彩色圖形顯示適配器──CGA（ColorGraphicsAdapter）。3．EGA增強(qiáng)圖形顯示適配器──EGA（EnhancedGraphicsAdapter）是IBM公司推出的第二代圖形顯示適配器，它兼容了MDA和CGA的全部功能。,4．VGA視頻圖形陣列顯示適配器──VGA（VideoGraphicsArray）是IBM公司推出的第三代圖形顯示適配器，它兼容了MDA、CGA和EGA的全部功能。5．TVGATVGA是美國(guó)TridentMicrosysTems公司開發(fā)的超級(jí)VGA（SVGA）標(biāo)準(zhǔn)，與VGA完全兼容。6．XGAXGA（ExtendedGraphicsArray）是IBM公司繼VGA之后推出的擴(kuò)展圖形顯示適配器。,10.2.4字母數(shù)字顯示器1．LED顯示器七段LED顯示器由七個(gè)發(fā)光段構(gòu)成，每段均是一個(gè)LED二極管。LED顯示器有共陽(yáng)極和共陰極兩種結(jié)構(gòu)。,10.3多媒體計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)介,10.3.1多媒體計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用1.什么是多媒體機(jī)計(jì)算機(jī)多媒體是英文“Multimedia”一詞的譯文，其核心詞是媒體。在計(jì)算機(jī)學(xué)科中，“媒體”一詞主要有兩層含義，一種含義是指信息的物理載體，如穿孔卡片、磁盤片、磁帶、打印紙等；另一種含義是指信息的表現(xiàn)形式(或者說傳播形式)，例如文字、聲音、圖像、動(dòng)畫等都是信息表現(xiàn)的媒體。多媒體計(jì)算機(jī)中所說的媒體，是指后者而言，即計(jì)算不僅能處理文字、數(shù)據(jù)之類的信息媒體，而且還能處理聲音、圖形、電視圖像等其他各種不同形式的信息媒體。,2.多媒體計(jì)算機(jī)的組成1)多媒體計(jì)算機(jī)的硬件,圖10.2多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī)的硬件組成,多媒體計(jì)算機(jī)產(chǎn)品目前主要有兩種：多媒體工作站和多媒體PC機(jī)。其硬件的指標(biāo)為：80386SX以上的處理器，主頻≥16MHz，2MB以上內(nèi)存；30MB以上的硬盤(越大越好)；VGA顯示器(16色，最好256色)；聲音卡(8位以上的AD/DA量化精度，11.025kHz以上的采樣頻率，帶有MIDI音樂合成器，占用CPU開銷≤20%)；CD-ROM驅(qū)動(dòng)器(平均訪問時(shí)間≤1s,數(shù)據(jù)傳輸速率≥150KB/s,占用CPU開銷≤40%，可播放數(shù)字音響)。,中央處理器應(yīng)高于25MHz的486SX，內(nèi)存≥4MB;160MB以上的硬盤；VGA顯示器(640480,65536色)；聲音卡(16位的量化精度，44.1kHz采樣頻率，帶有8音符復(fù)音的MIDI音樂合成器，支持CD-ROMXA聲頻功能，支持IMA推薦的ADPCM算法)；CD-ROM驅(qū)動(dòng)器(平均訪問時(shí)間為0.4s,數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)300KB/s，符合CD-ROMXA規(guī)范)。視頻處理功能：在40%CPU帶寬的情況下每秒可傳輸12M像素。,2)多媒體計(jì)算機(jī)的軟件,圖10.3多媒體計(jì)算機(jī)軟件環(huán)境,3.多媒體計(jì)算機(jī)的應(yīng)用與前景多媒體計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域有5個(gè)，它們是：工作領(lǐng)域。(2)信息領(lǐng)域。(3)教育領(lǐng)域。(4)創(chuàng)作領(lǐng)域。(5)娛樂領(lǐng)域。,10.3.2多媒體信息的存儲(chǔ)載體——CD-ROM,1.多媒體信息的光存儲(chǔ)技術(shù)光盤在解決計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)量問題上，是一次突破，為信息技術(shù)帶來一場(chǎng)革新。和磁盤相比，光盤的主要優(yōu)越性有：(1)存儲(chǔ)信息量大。(2)記錄介質(zhì)磨損小，受環(huán)境污染的影響小。(3)存取速度快。(4)光盤將文、圖、聲、像融為一體，是全新的多媒體交互式信息載體，它對(duì)周圍世界的記錄與再現(xiàn)更加接近我們的直接感受。(5)單位成本低。,圖10.4CD-ROM工作原理,2.CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的性能規(guī)格(1)容量。所有CD-ROM光盤容量都是相同的，根據(jù)其模式的不同，容量可以是500多兆字節(jié)或600多兆字節(jié)兩種。由于盤上有些區(qū)域不一定使用，再加之容量的計(jì)算方法及單位不同，因此不同產(chǎn)品資料關(guān)于容量的數(shù)據(jù)并不完全一致。(2)數(shù)據(jù)傳送速率。每秒153KB。雙倍速率驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)傳送速率為306KB/s，更高速率的驅(qū)動(dòng)器也已研制開發(fā)成功。(3)訪問時(shí)間。平均為500ms，最大為1000ms。,(4)誤碼率。一般為1/1012~1/1016。采用復(fù)雜的糾錯(cuò)編碼可以使誤碼率降低。(5)音頻輸出。CD-ROM驅(qū)動(dòng)器一般都有音頻輸出，以便播放激光唱片。音頻輸出信號(hào)一方面送到聲音卡進(jìn)行處理，同時(shí)在面板上裝有耳機(jī)插孔以便監(jiān)聽。(6)體積。與5.25英寸的半高軟盤驅(qū)動(dòng)器外形尺寸相同(41mm146mm206mm)。(7)接口。CD-ROM驅(qū)動(dòng)器允許選擇PC總線或SCSI接口。控制器可以用單獨(dú)的一塊插卡，或者組合在聲音卡上以便節(jié)省一個(gè)總線插槽。,10.3.3多媒體計(jì)算機(jī)的聲音信息處理1.數(shù)字化聲音信息的獲取多媒體計(jì)算機(jī)中發(fā)出的聲音有兩種來源。一種是獲取法，即利用聲音獲取硬件將指定的聲音源所發(fā)出的聲音轉(zhuǎn)換成數(shù)字方式并經(jīng)過編碼后保存下來(生成聲音波形文件*.WAV)，輸出時(shí)再進(jìn)行解碼和數(shù)模轉(zhuǎn)換，還原成為原來的聲音波形。另一種是合成法，計(jì)算機(jī)通過一種專門定義的語(yǔ)言(MIDI文件*.MID中的MIDI消息)去驅(qū)動(dòng)一些預(yù)制的語(yǔ)言或音樂的合成器，借助于合成器將數(shù)字聲音信號(hào)還原成相應(yīng)的語(yǔ)言或音樂。,1)聲音波形文件的生成采樣過程中直接影響聲音質(zhì)量的3個(gè)因素是：采樣頻率。多媒體計(jì)算機(jī)中3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的采樣頻率是44.1kHz、22.05kHz和11.025kHz。頻率越高，音質(zhì)越好。量化精度。多媒體計(jì)算機(jī)中聲音采樣量化精度有8位和16位兩種，與A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)相同。位數(shù)越多，對(duì)聲音的分辨率越高。采樣的通道數(shù)。通常分單聲道和立體聲兩種。通道數(shù)越多，包含的信息量越大，聲音越豐滿，真實(shí)感越強(qiáng)。,2)MIDI文件的生成MIDI是樂器數(shù)字接口(MusicalInstrumentDigitalInterface)的縮寫，它規(guī)定了電子樂器與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行連接的電纜與硬件方面的標(biāo)準(zhǔn)，以及電子樂器之間、電子樂器與計(jì)算機(jī)之間傳送數(shù)據(jù)的通信協(xié)議。MIDI聲音與波形聲音完全不同，它不是把音樂聲音的波形進(jìn)行采樣、量化和編碼，而是將電子樂器鍵盤的彈奏過程記錄下來。例如按了哪一個(gè)鍵，力有多大，時(shí)間有多長(zhǎng)等，這實(shí)際上就是樂譜的一種數(shù)字式描述，這種描述稱之為MIDI消息。當(dāng)需要再次播放這首樂曲時(shí)，只需要從相應(yīng)的MIDI文件中讀出MIDI消息，傳送給合成器生成所需要的樂器聲音波形，經(jīng)過放大后由揚(yáng)聲器輸出。,3)CD唱片多媒體計(jì)算機(jī)的CD-ROM驅(qū)動(dòng)器可以播放CD唱片。CD唱片中的聲音信息可以來自于波形聲音，也可以來自于波形聲音與MIDI聲音的合成，并且是以專用的數(shù)字聲音格式CD-DA(CompactDiscDigitalAudio)存儲(chǔ)的。,2.聲音卡為了處理各種類型的數(shù)字化聲音信息，多媒體計(jì)算機(jī)中都包含有一個(gè)聲音處理硬件。在多媒體PC機(jī)中，它們大都以插卡的形式做成獨(dú)立的產(chǎn)品，俗稱“聲音卡”。聲音卡都有能對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化后生成波形文件的功能，一般也都有MIDI接口。高檔聲音卡上還有專用芯片DSP和ASP。DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)的功能是負(fù)責(zé)聲音的數(shù)字轉(zhuǎn)換、處理及命令的分配。ASP(高級(jí)信號(hào)處理器)負(fù)責(zé)執(zhí)行波形聲音信息的數(shù)字處理，進(jìn)行實(shí)時(shí)的高質(zhì)量的聲音壓縮及還原運(yùn)算。它們大大減輕了計(jì)算機(jī)的運(yùn)算量，提高了聲音處理的速度。,聲音卡本身帶有許多軟件及工具，按功能分類，有聲音卡操作、語(yǔ)音合成、聲音編輯及處理、樂器模擬器4類。目前市場(chǎng)上各種聲音卡品種很多，性能不同，選購(gòu)時(shí)除考慮價(jià)格外，還必須注意下列兩點(diǎn)：音質(zhì)。音質(zhì)的好壞，從直觀感覺，聲音是否悅耳、清晰。專業(yè)級(jí)聲音卡采樣頻率44.1kHz,16位雙聲道。音質(zhì)還取決于A/D、D/A以及濾波器等技術(shù)指標(biāo)。兼容性。標(biāo)準(zhǔn)界面的兼容一直是計(jì)算機(jī)產(chǎn)品的重要內(nèi)容。產(chǎn)品過于獨(dú)特，必然導(dǎo)致支持軟件不足，用戶開發(fā)困難。除購(gòu)置卡時(shí)所帶的軟件外，還要看后備所能提供的軟件數(shù)量以及各種兼容卡的應(yīng)用軟件。,10.3.4多媒體計(jì)算機(jī)的視頻信息處理1.數(shù)字圖像基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)中的圖像是數(shù)字化的，通常有幾何圖形方法和位圖圖像法兩種描述方法。圖形法是用一組命令來描述生成圖形的過程和有關(guān)參數(shù)，主要用于工程制圖、廣告設(shè)計(jì)、裝潢圖案、地圖等領(lǐng)域。其優(yōu)點(diǎn)是可以分別處理圖上的各個(gè)物體，可以在屏幕上移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、放大、縮小、扭曲而不失真，不同的物體還可在屏幕上重疊并保持各自的特點(diǎn)，必要時(shí)仍可以分開。圖形法的缺點(diǎn)是處理比較復(fù)雜的圖形很煩瑣。位圖圖像法則是描述畫面中每一個(gè)像素的亮度、顏色等有關(guān)參數(shù)，適合表現(xiàn)包含大量細(xì)節(jié)(如明暗、顏色變化等)的類似于照片繪畫之類的畫面。,采用圖像法進(jìn)行描述的數(shù)字圖像有以下主要的參數(shù)：圖像尺寸。指圖像的大小，即水平方向上與垂直方向上所包含的像素個(gè)數(shù)。圖像深度。圖像深度是指表示每個(gè)圖像的最大顏色數(shù)。單色圖像的深度為1位，4位可代表16色，8位可代表256色。如果深度為24位，顏色的數(shù)目就達(dá)224=1677萬(wàn)多種，稱之為真彩色。圖像數(shù)據(jù)容量。一幅圖像數(shù)據(jù)容量可按下式進(jìn)行計(jì)算(以字節(jié)為單位)：圖像數(shù)據(jù)容量=圖像寬度圖像高度圖像深度/8多媒體計(jì)算機(jī)中涉及多媒體應(yīng)用時(shí)大多采用的是圖像法描述的圖像。,2.多媒體計(jì)算機(jī)的圖像來源(1)直接購(gòu)置數(shù)字化的圖像?？梢源鎯?chǔ)在CD-ROM光盤、磁盤和磁帶上。(2)通過計(jì)算機(jī)和專門軟件創(chuàng)作所需要的圖像。(3)用掃描儀將照片或藝術(shù)作品掃描后得到數(shù)字圖像。(4)利用電視攝像機(jī)、錄放機(jī)等視頻設(shè)備來捕獲圖像。,3.圖像的采集和存儲(chǔ)輸入多媒體計(jì)算機(jī)的圖像可分為靜態(tài)圖像和動(dòng)態(tài)圖像。靜態(tài)圖像輸入不用過多地考慮輸入速度問題，只需考慮分辨率、彩色精度和數(shù)字化后的數(shù)據(jù)量。對(duì)于動(dòng)態(tài)圖像，則還要著重考慮圖像的數(shù)字化速度和輸入計(jì)算機(jī)中的速度。對(duì)動(dòng)態(tài)圖像的輸入(來自于視頻設(shè)備)，往往需要專用的視頻捕捉卡。視頻捕捉卡的處理速度必須與視頻信號(hào)匹配。視頻信號(hào)的制式有許多種，對(duì)PAL制式的電視信號(hào)要求(1/25)秒完成1幀畫面的數(shù)字化和輸入，對(duì)NTSC制式的電視信號(hào)則要求(1/30)秒完成1幀畫面的數(shù)字化和輸入。,數(shù)字化的圖像產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，尤其是動(dòng)態(tài)圖像，數(shù)字化后的數(shù)據(jù)量大得驚人，這給計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)圖像帶來了困難，而且對(duì)圖像的顯示、傳輸速度等都帶來了更高的要求。盡管光存儲(chǔ)技術(shù)已使計(jì)算機(jī)外存容量激增，但與圖像數(shù)據(jù)量相比，存儲(chǔ)容量仍相差甚遠(yuǎn)。例如，以512512的分辨率和24位彩色精度量化動(dòng)態(tài)電視畫面，每分鐘PAL制式的電視圖像產(chǎn)生的數(shù)據(jù)約為1200MB，即使光盤容量為600MB，一片光盤也只能存儲(chǔ)半分鐘的電視節(jié)目，顯然壓縮是必要的；如果要求達(dá)到每秒25幀的全動(dòng)態(tài)顯示要求，光盤的數(shù)據(jù)讀出速率必須達(dá)到20MB/s，以目前CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的指標(biāo)(標(biāo)準(zhǔn)為150KB/s)而言，圖像數(shù)據(jù)必須壓縮才能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示。,圖像數(shù)據(jù)的壓縮是完全可行的。圖像數(shù)據(jù)有很大的冗余度，特別是視頻圖像中相鄰兩幅畫面之間一般有很大的相關(guān)性。多媒體計(jì)算機(jī)中常用的圖像壓縮方法有兩類：(1)無失真壓縮方法：如預(yù)測(cè)編碼、哈夫曼編碼、二進(jìn)制算術(shù)編碼、游程長(zhǎng)度編碼等。(2)有失真壓縮方法：如離散余弦變換、離散K-L變換等。大多數(shù)常用的圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，總是上述兩類方法的混合使用，例如靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEG和動(dòng)態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)MPEG等。,4.視頻卡數(shù)字視頻信息捕捉卡(VideoGrabber)是向多媒體計(jì)算機(jī)輸入視頻信息不可缺少的一個(gè)硬件。以PC機(jī)常用的視頻信息捕捉卡為例，其主要性能指標(biāo)為：可支持3個(gè)視頻信號(hào)，從中選擇其一進(jìn)行輸入；PAL/NTSC/SECAM等制式可選；可在VGA顯示器上的一個(gè)可移動(dòng)、可改變大小的窗口中實(shí)時(shí)播放接受到的視頻信號(hào)；可以在視頻圖像畫面上疊加計(jì)算機(jī)生成的文字與圖形；可調(diào)節(jié)視頻圖像的色調(diào)、飽和度、亮度及對(duì)比度；可隨時(shí)定格(凍結(jié))正在播放的視頻圖像，并選擇某種文件格式(如Targa、BMP、MMP、TIF等)進(jìn)行存儲(chǔ)；提供聲音輸入輸出，可輸入和播放電視伴音。,與數(shù)字視頻捕捉卡配套使用的還有下列兩種產(chǎn)品：電視調(diào)諧卡(TVTurner)。它與相應(yīng)的軟件配合，可以在計(jì)算機(jī)屏幕上實(shí)現(xiàn)電視頻道的選擇，預(yù)置電視頻道或有線頻道，進(jìn)行音量、音色、音調(diào)的控制及色度、亮度、對(duì)比度的調(diào)節(jié)。一般可以兼容NTSC/PAL兩種制式，頻道數(shù)目多達(dá)幾十個(gè)甚至上百個(gè)，其輸出是標(biāo)準(zhǔn)的視頻信號(hào)，可與視頻捕捉卡配合使用，以捕獲來自天線的視頻信號(hào)。,電視編碼卡(TVCoder)。此類產(chǎn)品很多，它用于將PC機(jī)上生成的文字、圖形、動(dòng)畫等轉(zhuǎn)換成視頻信號(hào)，輸出到普通的電視機(jī)或錄像機(jī)上進(jìn)行播放。多媒體PC機(jī)上的電視編碼卡要求能支持標(biāo)準(zhǔn)的VGA顯示方式及SVGA的640480256色的顯示方式。它還應(yīng)支持NTSC/PAL兩種制式，其輸出信號(hào)有復(fù)合視頻信號(hào)、S-Video信號(hào)可選，以利于連接不同的設(shè)備。與TVCoder配套的控制軟件則可讓用戶選擇視頻的標(biāo)準(zhǔn)，控制輸出信號(hào)的色彩、亮度及進(jìn)行某些特技處理。,10.4其它輸入設(shè)備及接口,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)常用的輸入設(shè)備除鍵盤外，還有鼠標(biāo)、掃描儀、光筆、數(shù)字化儀等。鍵盤輸入的是字符和數(shù)字信息；鼠標(biāo)主要輸入矢量信息和坐標(biāo)數(shù)據(jù)；而掃描儀主要輸入圖形、圖像信息。,.1鼠標(biāo)器鼠標(biāo)器是控制顯示器光標(biāo)移動(dòng)的輸入設(shè)備，由于它能在屏幕上實(shí)現(xiàn)快速精確的光標(biāo)定位，可用于屏幕編輯、選擇菜單和屏幕作圖。隨著Windows操作系統(tǒng)環(huán)境越來越普及，鼠標(biāo)器已成為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中必不可少的輸入設(shè)備。,鼠標(biāo)器鼠標(biāo)器可方便、準(zhǔn)確地移動(dòng)光標(biāo)進(jìn)行定位，它是一般窗口軟件和繪圖軟件的首選輸入設(shè)備。通常，當(dāng)使用鼠標(biāo)器的軟件系統(tǒng)啟動(dòng)后，在計(jì)算機(jī)的顯示屏幕上就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)形狀為一個(gè)箭頭的“指針光標(biāo)”。鼠標(biāo)器的基本操作有3種。1)移動(dòng)2)按擊3)拖曳,2掃描儀掃描儀是一種光機(jī)電一體化的高科技產(chǎn)品，它是將各種形式的圖像信息輸入計(jì)算機(jī)的重要工具，是繼鍵盤和鼠標(biāo)之后的第三代計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備，也是功能極強(qiáng)的一種輸入設(shè)備。,10.4打印機(jī)及接口,打印機(jī)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要輸出設(shè)備之一，打印機(jī)的功能是將計(jì)算機(jī)的處理結(jié)果以字符或圖形的形式印刷到紙上，轉(zhuǎn)換為書面信息，便于人們閱讀和保存。由于打印輸出結(jié)果能永久性保留，故稱為硬拷貝輸出設(shè)備。,10.5.1打印機(jī)概述按照打印的工作原理不同，打印機(jī)分為擊打式和非擊打式兩大類。打印機(jī)按照輸出工作方式可分為串行打印機(jī)、行式打印機(jī)和頁(yè)式打印機(jī)三種。打印機(jī)按印字機(jī)構(gòu)不同，可分為固定字模（活字）式打印和點(diǎn)陣式打印兩種。打印機(jī)通常有兩種工作模式，即文本模式（字符模式）和圖形模式。,10.5.2打印機(jī)的主要性能指標(biāo)1．分辨率（DPI）打印機(jī)的打印質(zhì)量是指打印出的字符的清晰度和美觀程度，用打印分辨率表示，單位為每英寸打印多少個(gè)點(diǎn)（DPI）。2．打印速度打印速度可分為串式、行式和頁(yè)式打印速度。,3．打印幅面打印機(jī)的打印幅面有許多種。4．接口方式打印機(jī)的接口大多數(shù)均為標(biāo)準(zhǔn)配置并行接口。5．緩沖區(qū)打印機(jī)的緩沖區(qū)相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的內(nèi)存，單位為KB或MB。,10.5.3針式打印機(jī)工作原理針式打印機(jī)是由若干根打印針印出m?n個(gè)點(diǎn)陣組成的字符或漢字、圖形。這里m表示打印的列數(shù)，n表示打印的行數(shù)。點(diǎn)陣越密，印字的質(zhì)量就越高。需要注意的是，字符由m?n個(gè)點(diǎn)陣組成，并不意味著打印頭就裝有mn根打印針。串行針打的打印頭上一般只裝有一列n根打印針。,10.5.4噴墨打印機(jī)工作原理噴墨打印機(jī)的噴墨方式有兩種：連續(xù)式和隨機(jī)式。1．連續(xù)式噴墨技術(shù)連續(xù)式是指連續(xù)不斷地噴射墨水。2．隨機(jī)式噴墨技術(shù)隨機(jī)式噴墨打印機(jī)的墨滴只有在需要打印時(shí)才從噴嘴中噴出（又稱按需式）。,10.5.5激光打印機(jī)工作原理激光打印機(jī)是一種光、機(jī)、電一體、高度自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)輸出設(shè)備，其成像原理與靜電復(fù)印機(jī)相似，結(jié)構(gòu)比針式打印機(jī)和噴墨打印機(jī)都復(fù)雜得多。它主要由激光器、激光掃描系統(tǒng)、以碳粉與感光鼓為主的碳粉盒、字型發(fā)生器、電子照相轉(zhuǎn)印機(jī)構(gòu)和電路部分組成。,