多媒体技术 第四章

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2023年12月21日发(作者：)

第四章 多媒体硬件设备

4.1光存储设备

《1.》硬盘

盘片在7200转/分钟的高速下运转，磁头紧贴盘片，只有几微米的空隙，震动大了就会划伤盘片。但它磁信息点密度极高，可存储大量数据。

《2》光盘。

·光存储与硬盘的比较：

精密光学结构取代精密机械结构；读/写头与盘面距离更远；不会受环境影响退磁，安全耐用。

·光存储的类型：只读型光存储系统：CD-ROM/CD光盘 一次写型光存储系统: CD-R

(Recordable) 可重写型光存储系统: CD-RW

·CD-ROM盘片的直径为120mm，中心定位孔为15mm，厚度为1.2mm，用单面存储数据

·基本原理：1.激光在凹凸面上的反射强度不同。2.从凹槽到凸起或从凸起到凹槽的变化代表1，而无变化代表0

·光盘驱动器组成： 光学头、读通道、聚焦伺服、跟踪伺服、主轴电机伺服和微处理器

《3》CD-R光存储系统

·CD-R盘片的物理层次 将反射用的铝层改为24K黄金层（也可能是纯银材料）；加上了有机染料层和预置的轨道凹槽 。

·CD-ROM的升级（DVD）

采用数据存储新标准，信息容量大，最高可达17GB。

光驱的激光波长更短，光头可在更微小的区域内聚焦。CD-ROM 780-790nm

DVD-ROM 635-650nm蓝光DVD 405nm 2.凹坑大小、深度、密度等指标更具优势。3.多层多面

每张蓝光DVD光盘可以有多个工作层，每一层的容量都能达到25GB。

移动内存：

由半导体存储器为存储内核，U盘。

以硬磁盘为存储内核，移动硬盘。

两类移动存储器都使用计算机的通用接口，目前主要是USB接口，但移动硬盘也有并行口和IEEE-1394。

4.2音频接口

4.1.1声卡（音频卡）：是负责录音、播音和声音合成的计算机硬件插卡。------由专门DSP芯片管理声音的输入输出和MIDI操作

·声卡的作用？

实现模拟音频和数字音频之间的转换。

·功能（1）立体声合成（2）模拟混音（3）立体声方式的数模转换和模数转换（4）数字信号处理（5）MIDI接口和CD-ROM接口MIDI：Musical Instrument Digital Interface（6）输出音频信号的功率放大

4.1.2音乐合成和MIDI接口规范声卡结构 MIDI接口（乐器数字接口）: MIDI输入/输出电路。MIDI合成器芯片、语音合成器： MIDI的合成音效，用来合成语音并输出可即时创造声音。AD/DA转换器：模拟信号与数字信号相互转换。

压缩芯片：压缩和解压音频文件。

混音器: 处理音效控制的软件，对各类声音输入进行混音控制与调整录放音量。

电脑接收和输出midi信号需要用midi接口

4.2.2 声卡接口声卡接口：

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（1）Line In接口：连接外部音频输入设备Line out 接口。

（2）Line out接口：连接外部音频设备的Line In接口。

（3）Mic In接口：麦克风输入口。

（4）Speaker接口：输出的放大信号。

（5）声卡电路板上 的四针接口：与CD-ROM的音频输出 四针 接口连接。

4.3视频接口

显示卡(video card) 即图形加速卡，连接主机与显示器的接口卡。负责将 CPU 送来的影像资料处理成显示器可以了解的格式，再送到显示屏上形成影像。

·显示卡的基本结构：

（1）显示内存（RAM）：帧缓存，存储显示画面相对应的像素数据。（2）总线（BUS）：PCI、AGP。（3）图形加速芯片（GPU）：显示卡核心。（4）显存数模转换器（RAMDAC）：实时将帧缓存中的数据转换为显示器可接受的R、G、B模拟信号。（5）D型15针插口。RAMDAC机和显示器的标准接口。（6）VGA Feature插口。（7）BIOS（基本输入输出系统）。

·显示内存（RAM）： SGRAM 是专门为显卡设计的，改进了过去显存的传输率低的缺点。成本贵，其支持显存的块操作，在支持块操作的软件或游戏中，其性能优势较SDRAM很明显，另外超频能力很好。 SDRAM 应用最广，低廉的价格和较佳的性能 。

（2）总线（BUS）：目前主流：PCI （外设部件互连标准）、AGP （加速图像接口）显卡总线大致有ISA、PCI、AGP等几种结构。

（3）图形加速芯片（显示主芯片） 显示卡的核心，如nVIDIA公司的TNT2、GeForce2、GeForce MX以及GeForce4。处理系统输入的视频信息并将其进行构建、渲染等工作。显示主芯片的性能直接决定着显示卡性能的高低。

（4）BIOS（基本输入输出系统）显卡的BIOS同主板的BIOS相似，显卡的BIOS记录了显示芯片和驱动程序间的控制程序、产品标识等。 早期显卡BIOS都用掩膜ROM，用户无法修改升级；现在显卡BIOS都采用EEPROM芯片，可以在特定的条件下重新修改升级。

· 显示卡性能指标

（1）刷新频率：指图象在屏幕上更新的速度，即屏幕上每秒钟显示全画面的次数，其单位是Hz 。75Hz

（2）色彩位数（彩色深度）：图形中每一个像素的颜色是用一组二进制数来描述的，这组描述颜色信息的二进制数的长度（位数）就称为色彩位数。

（3）显示分辨率：是指组成一幅图像（在显示屏上显示出图像）的水平像素和垂直像素的乘积。（4）显存容量：显卡支持的分辨率越高，安装的显存越多，显卡的功能就越强，但价格也必然越高 。

·· 视频接口---液晶显示器原理

优点：1、超大平坦的有效显示区； 2、采用阵列显示技术，节能效果好；3、提高亮度和对比度，有效减小眩光和 反光，具有清晰平滑均匀的显示效果

4.4 多媒体I/O设备

扫描仪的分类：

（1）扫描方式：反射，透射，两用

扫描仪的分类：

（2）扫描部件：

CCD：通过镜头聚焦到CCD阵列将光信号转换成电信号成像。

组成：光头透镜、反射镜条、电荷耦合器件（CCD Charge Coupled Device组、模数转换电路等。CIS（接触式图像传感 Contact Image Sensor ）： CIS紧贴扫描稿件表面进行接触式扫描而成像。

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原理： 以矩阵式排列的内置发光二级管为光源，发出光线被扫描稿件表面反射回来，

被传感器接收后转化为电信号， 经数字处理后形成完整的扫描稿件正面影像。

CCD与CIS技术的对比：

CCD：扫描品质好，适用于高、中、低档扫描仪 ； 可扫描景深较大的稿件；需要预热 CIS：扫描品质不够好，局限于低档扫描仪； 对大景深稿件扫描效果差； 可立刻使用；体积小、重量轻、节能、维护方便。注意：景深：扫描平台与扫描稿件的距离。

扫描仪 扫描仪性能指标：

（1）光学精度：可分横向精度（由CCD点数决定） 与纵向精度（由步进电机控制）

单位：dpi，每英寸长度上扫描图像所含像素点的个数（2）色彩位数（bit）：扫描仪所能捕获色彩层次信息指标（由模数转换电路决定 ）

（3）硬件接口标准：主要有SCSI(小型计算机标准接口)、EPP（增强打印并口）、USB （通用串行总线接口）。（4）扫描幅面：幅面越大，价格越高 。

数码相机数码相机技术指标：

（1）分辨率：由CCD像素数决定。

（2）色彩浓度（色彩位）。

（3）存储介质。

（4）变焦镜头：自动对焦 辅助手动对焦

（5）图像存储格式：BMP（容量大画质好）、 JPEG（可调整图像压缩比例）、TIFF（无损压缩或可逆压缩6）接口标准：串口，SCSI或USB接口。

（7）LCD显示屏：2.5英寸

液晶投影机：

LCD技术：标准液晶显示技术。高亮度外光源产生近似纯白光，通过分光、滤光系统分成R、G、B三原色光束，通过三片LCD液晶体。输入信号经处理后分成R、G、B三色驱动信号，分别驱动三片LCD，重现三色图像，经光学系统合成后投射形成还原的 彩色图像。

投影仪技术指标：（1）亮度：标准测定环境下测定投影的亮度值。2）分辨率：投影机在接收R、G、B视频信号时可达到最高 像素数。与水平/垂直扫描频率、视频带宽有关。

（3）对比度：反映画面最高与最暗区域亮度之比，从白到黑的 渐变层次。对比度越大，投影画面颜色层次越丰富，图像越清晰（4）均匀度：反映边缘亮度与中心亮度的比值。均匀度越高，画面均匀一致性越好。（5）灯泡寿命（光源）：影响投影机使用成本。

触摸屏

结构组成：传感器、控制部分、驱动程序。

分类：

红外线式：屏幕四周装置有红外发射器件和接收器件，使红外线在屏幕平面上构成纵横交错的红外线阵列，触摸点位置就是挡住横竖红外线点坐标点的位置。传感器确定该点位置并将信号传至计算机。

电阻式： 传感器是一块覆盖电阻性栅格的玻璃，再蒙上一层涂有导电涂层并有特殊摸压凸缘的聚酯薄膜。凸缘避免其表面的涂层与玻璃的涂层接触。当屏幕被触摸时，压力使聚脂薄膜凹陷而与玻璃上的导电层接触。控制器向玻璃的两个邻角加5V电压，并把对面两角接地，于是电阻栅格使玻璃上形成从矩形的一边到另一边线性变化的电压阶梯，控制器从各个方向测出触摸点的电压值，从而计算出坐标位置。

表面声波式： 表面声波采用能沿物体表面传播的弹性波。 屏四周安装垂直和水平方向的声波发射器和接收器。 通过发射高频脉冲，利用声表面波在玻璃中的传播，确认脉冲缺口来计算触摸点坐标。

电容式：

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这种触摸屏由一个模拟感应器和一个智能双向控制器组成：感应器是一块表面涂有导电层的透明玻璃，上面覆盖一层保护性外层。 控制器检测变化的电场，确定触点的坐标位置。

电工作时产生分布电场，当手指或其它导体接触导电涂层时，电场随电容改变而变化。

笔输入

手写笔（电子笔）

系统组成：笔、图形输入板（数字化仪）、接口（串口）、笔驱动程序、识别管理程序等。

工作过程：当用笔在图形输入板进行输入，输入板对笔画坐标点 进行扫描和编码（反映笔画形状、力度、角度）笔画数据综合量传输给计算机，由相关软件进行识别 处理。

图形输入板（光栅向量转化器）分类：

电磁型：板面上有坐标格状导线，笔靠近坐标格，导线感应出电压，产生信号。

静电型：采用绝缘透明写字板，笔靠近版面，容耦合产生电压信号，确定坐标位置。 当前发展：激光跟踪技术

网卡：网络适配器，将工作站发送的数据送入网络，或从网络中接收其它设备发来的数据，并送给工作站处理。

· 功能：

（1）接口控制：工作站与网卡之间的数据交换实现。

2）数据链路控制：数据链路层功能。如帧的接收和发送差错控制，串、并行代码转换。

（3）数据缓冲管理：缓冲发送区和缓冲接收区。

4）曼彻斯特代码转换：物理层中数据的曼彻斯特编、译码。

· 按总线接口类型分

按网卡的总线接口类型来分一般可分为ISA接口网卡、PCI接口网卡以及在服务器上使用的PCI-X总线接口类型的网卡，笔记本电脑所使用的网卡是PCMCIA接口类型的。

（1）ISA总线网卡（2）PCI总线网卡 （3）PCI-X总线网卡 （4）PCMCIA总线网卡

（5）USB总线接口网卡

·按网络接口划分

网卡最终是要与网络进行连接，所以也就必须有一个接口使网线通过它与其它计算机网络设备连接起来。不同的网络接口适用于不同的网络类型，目前常见的接口主要有以太网的RJ-45接口、细同轴电缆的BNC接口和粗同轴电缆AUI接口、FDDI接口、ATM接口等。而且有的网卡为了适用于更广泛的应用环境，提供了两种或多种类型的接口，如有的网卡会同时提供RJ-45、BNC接口或AUI接口。

（1）RJ-45接口网卡（2）BNC接口网卡（3）AUI接口网卡（4）FDDI接口网卡（5）ATM接口网卡

·按带宽划分

随着网络技术的发展，网络带宽也在不断提高，但是不同带宽的网卡所应用的环境也有所不同，目前主流的网卡主要有10Mbps网卡、100Mbps以太网卡、10Mbps/100Mbps自适应网卡、1000Mbps千兆以太网卡四种。

（1）10Mbps网卡（2）100Mbps网卡（3）10Mbps/100Mbps网卡（4）1000Mbps以太网卡

·按网卡应用领域来分 如果根据网卡所应用的计算机类型来分，可以将网卡分为应用于工作站的网卡和应用于服务器的网卡。

· 前面所介绍的基本上都是工作站网卡，其实通常也应用于普通的服务器上。但是在大型网络中，服务器通常采用专门的网卡。它相对于工作站所用的普通网卡来说在带宽（通常在100Mbps以上，主流的服务器网卡都为64位千兆网卡）、接口数量、稳定性、纠错等方面都有比较明显的提高。还有的服务器网卡支持冗余备份、热拨插等服务器专用功能。

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本文标签： 接口网卡扫描数据显示