第十三章 外设与多媒体技术 微型计算机原理与应用 电子教案 教学课件

1、第13章 常用外部设备与多媒体技术 【内容简介】 首先介绍微机常用外部设备和多媒体技术的相关知识。在外部设备中主要介绍键盘、鼠标器、CRT显示器、液晶显示器、针式打印机、喷墨打印机、激光打印机及其相关接口，在多媒体技术中介绍多媒体的基本概念、音频及视频处理技术。【重点难点】 重点是键盘、显示器、打印机的组成与工作原理、音频/视频处理技术。难点是键码识别，显示器/打印机工作原理、音频/视频处理技术。第13章 常用外部设备与多媒体技术 13.1 概述 13.2 常用外部设备 13.3 多媒体技术 13.1 概 述 外部设备可分为两大类，即输入设备和输出设备，简称为I/O（Input/Output）

2、设备。 （1）输入设备：是把人们需要输入的数据、程序或文字转换成二进制代码输入给计算机，存到存储器中。常用的有键盘、鼠标器、触摸屏等。 （2）输出设备：用来输出计算机运算结果、程序清单或数据加工处理后的结果。常用的有显示器、打印机、绘图仪等。 随着计算机、通信网络和外设技术的发展，多媒体计算机大量涌现出来。下面主要介绍常用输入输出设备和多媒体技术的基本概念和相关知识。13.2 常用外部设备 13.2.1 输入设备 13.2.2 显示器 13.2.3 打印机 13.2.1 输入设备 1. 键盘 键盘是计算机必不可缺少输入设备。在早期微型计算机上使用的是83键的键盘，称为标准键盘；以后，出现了10

3、1/102/104键的键盘，称为扩展键盘。现在，许多公司都在原有键盘的基础上增加了一些特殊功能键，使键数增加，但是键盘的结构并没有改变。它由排列成矩阵形式的一组按压式开关组成，每一个按键有惟一的编号，称为键码。键码的识别是通过硬件电路和软件程序来实现。常用的方法有行扫描法、行反转法和行列扫描法等。 （1）行扫描阵列 行扫描阵列如图所示，所有按键排列成矩阵，在行线与列线交叉处连接一按压式开关。使用两个锁存器，一个是行锁存器，用于数据输出； 另一个是用于数据输入。 当按键按下时，行线与列线连通；手指松开时，按键弹开，行线与列线断开。行线经反相器连接到行锁存器，列线直接连接到列锁存器。行/列锁存器与

4、外部数据线连接，CPU可对其进行读/写操作。 （2）键码识别 没有按键操作时，行锁存器保持全0，所有行线保持低电平，列线保持高电平，列锁存器输入全1。一旦有键按下，必有一条列线降为低电平。可向CPU发中断请求或由CPU查询，然后CPU执行键码识别程序，确定按下键的键码。下面以行扫描法为例予以说明。 由于有键按下，列锁存器的读出值不再是全1，于是执行扫描程序。首先向行锁存器输出扫描数据11110B，使第0行为低电平，其余行为高电平。这时，如果按下的键在第0行，则列锁存器的读出值必然非全1。否则，仍是全1，于是再向行锁存器输出扫描数据11101B，使第1行为低电平，其余行为高电平。这时，如果由列锁

5、存器读出的值非全1，说明按下的键在第1行；否则，读出全1，按下的键不在第1行。这样，可继续向行锁存器输出扫描数据11011B，以判断按下的键是否在第2行，直至确定行号为止。扫描码1111011101110111011101111 行扫描数据和列锁存器的读出值组合起来，即是按下键的键码。例如设第3行第2列的按键按下，则扫描到第3行（扫描数据为10111）时，列锁存器的读出值必然非全1，即1011。这样，键码值为（10111 011），也可用行列编码（0011 0010）来表示。 在CPU获得键码值后，可通过查表或程序将其转换成相应的数字或字符，存储或者在屏幕上显示出来；如果是功能键，则转相应的处

6、理程序。 【例13.1】设CPU通过8255A与88行扫描法键盘连接，其中PA口作为行锁存器用于输出，PB口作为列锁存器用于输入，试设计键盘扫描程序。 解：88行扫描法键盘的连接与图类似，由PA口输出扫描代码，由PB口读入列代码，扫描结果在AX寄存器中，程序如下： LP1：MOV AX，00H MOV DX，PORT_PA OUT DX，AL ；行锁存器输出全0 MOV DX，PORT_PB IN AL，DX ；读列锁存器 CMP AL，0FFH ；判有无键按下 JZ LP1 ；无键按下，继续扫描 CALL DLY ；延时12mS，去抖动 MOV AH，0FEH ；设置扫描代码 MOV SI，

7、08H ；设置扫描次数 LP2：MOV AL，AH ；取扫描代码 MOV DX，PORT_PA OUT DX，AL ；扫描一行 RCL AL，1 ；扫描代码循环左移 MOV AH，AL MOV DX，PORT_PB IN AL，DX ；读列锁存器 CMP AL，0FFH JNZ LP3 ；某一列为0转移 DEC SI ；减1计数 JNZ LP2 JMP LP6 ；未扫描到，退出 LP3：LEA BX，TABLE ；取键码表入口地址 MOV CX，n ；按键个数送CX LP4：CMP AX，BX ；查表 JZ LP5 ；查到，转移到LP5 INC BX INC BX LOOP LP4 JMP L

8、P1 ；未查到匹配值，转移到LP1 LP5：MOV DX，PORT_PB IN AL，DX CMP AL，0FFH JNZ LP5 ；判按键是否释放 CALL DLY CALL KEY ；调用键盘处理程序 LP6： RET TABLE DW ；键码表 （3）PC键盘 PC键盘多为102键盘，与微机连接如图所示。采用168矩阵结构，通过单片机8048进行键码识别，并与主机通信。若有键按下，则由单片机识别，获得相应的代码，即扫描码，存入FIFO队列。键盘输入时，扫描码经串行I/O接口送主机键盘接口，并发中断请求，再由键盘中断服务程序将扫描码转换成ASCII或扩充码，连同扫描码一起存入BIOS的键盘

9、数据缓冲区，供系统或用户程序使用。 早期用于83键的标准键盘接口是由8255A和移位寄存器74LS322构成，扩展键盘接口是由单片机8242/8742构成，通过5芯电缆与键盘连接。 对于PC键盘，常调用DOS功能，读取键码。具体操作，参见例。 2. 鼠标器 鼠标（Mouse）是微机必备的输入设备，借助于屏幕，输入人们所需要的信息。外形如图所示，通过电缆与主机箱背后的串行插口连接，使用方式分为移动、按击和拖曳。鼠标在桌面或专用平板上滑动，光标在屏幕上同步移动，光标位置确定后可按鼠标上的确认键，完成一次信息输入操作。 鼠标器 鼠标多为三键。各有各自的功能。一般，左键为确认（也叫拾取）键，右键为快捷

10、菜单键或专用功能键，中键为屏幕滚动。从结构和制造原理上分，鼠标有多种类型，常用的有机械式和光电式两种。 （1）机械式鼠标 内部装有三个滚动轮，两个各连接一个码盘，另一个仅起导动作用。三个滚动轮与一个小球接触，小球部分露出底面，可以在桌面上滚动。小球滚动，三个滚动轮转动。 其中x方向和y方向的滚动轮带动码盘转动。经光电装置产生两组脉冲序列，表示鼠标移动的方向和位移量，即指示目标位置。按鼠标器上的按键，CPU根据光标位置转向相应的程序。 （2）光电式鼠标 是在基座内装有两组发光二极管和光敏晶体管，需在滑动板上使用。当发光二极管发出的光线投射到滑动板上时，产生反射光线。经光学透镜聚焦后，投射到光敏晶

11、极管上。 当鼠标器滑动时，反射光因受滚动板的影响有强弱变化，从而产生脉冲序列，表示鼠标在x方向和y方向的位移量。 鼠标器的主要技术指标是分辨率，是指移动1英寸所能检测到的点数(ppi)，目前一般为（200400）ppi。 （3）鼠标器接口 鼠标器与主机的连接方式主要有两种，一种是串行通信方式，另一种是总线连接方式。目前使用较多的是串行通信方式。 串行通信方式主要使用RS-232C标准串行通信接口，多使用6芯电缆与主机箱后面的鼠标插口连接。其中SGND作为地线，RTS发送请求，TxD发送数据，DTR作为联络信号线。在鼠标器控制板上也配有微处理器，以判断鼠标器是否工作，工作时输出x和y方向的位移量

12、。数据传输率一般为1200/2400bps。 另外，也有通过主机箱后面的串行通信接口COM1、COM2或USB接口连接的鼠标。显示器 显示器作为输出设备，可与键盘构成人机交互界面。目前，已有多种，比如发光二极管、数码管显示器、数码显示屏、液晶显示器及CRT显示器等。在微机中，多是CRT和液晶显示器。 显示器 （1）工作原理 CRT（Cathode ray tube）显示器由阴极、栅极、加速极、阳极、汇聚极以及荧光屏组成，可分为单色和彩色两种。阴极发射电子束，单色射线管仅有一个阴极，彩色射线管有三个阴极，分别是R（红）、G（绿）、B（蓝）。通过改变栅极和阴极之间的电压，可以改变电子束的强弱，再经

13、过加速和聚集，轰击荧光屏上的荧光粉。对于彩色显示屏，涂有红绿蓝三色荧光粉，经轰击而产生彩色光点。其结构示意如图所示。 光束从左上角开始，由左向右沿水平方向扫描荧光屏，扫描一屏，称为一帧。每秒扫描的行数，称为行频；每秒扫描的帧数，称为帧频。扫描过程由行/帧扫描电路和垂直/水平偏转线圈控制，光栅扫描示意如图所示。图13.4 彩色CRT组成原理 （2）主要性能指标 衡量CRT显示器的主要性能指标有分辨率、颜色种类和灰度。 分辨率：常用屏幕上像素的数目来表示。例如800600、1200768、16001280。 颜色的种类：通常为16色、256色以及真彩等。 灰度：主要指黑白对比度，表述图像的柔和程度

14、或显示层次，可分为64级、256级等。 （3）显示适配器 显示适配器以板卡的形式插在总线扩展槽上，称为显卡，可通过9芯或15芯D型插头与显示器连接。目前，有的微型机已将显示适配器直接设计在主机板上。 单色显示适配器有早期IBM公司推出的MDA（Monochrome Display Adaptor），仅支持单色字符显示。 彩色显示适配器常用的有CGA、EGA、VGA、TVGA和图形加速器AGP等。 CGA：是IBM公司推出的第一代彩色显示适配器，增加了彩色和图形显示功能，分辨率较低，16KB显存，颜色4种。 EGA：是IBM公司在CGA的基础上推出的第二代彩色显示适配器，兼容MDA和CGA的全部

15、功能，加强了图形功能，其显存256KB，分辨率为640350，16种颜色。 VGA：兼容MDA、CGA和EGA的全部功能，显存1MB，可扩展到32MB，分辨率640480，颜色256种。 TVGA：由美国TRIDENT公司推出，与VGA兼容，分辨率1024768或12801024，颜色256色、64K色和16M色。 AGP：是专为提高视频带宽而设计的总线规范接口，在主存与显示器之间提供一条直接通道，可使3D图形数据越过PCI总线，直接送入显示子系统，从而突破PCI总线的瓶颈。支持高分辨率真彩显示，有效地提高3D图形处理性能，是目前多媒体计算机必备显卡。 （4）字符/图形显示 微机中，显示系统有

16、两种模式，即文本字符模式和图形图像模式。 前者，屏幕划分为mn个字符块，每个字符块由若干行和若干列的像素组成，例如2580和88，两个字符之间空一行和一列。在显示控制中，每一个字符由两个字节表示，其格式如图所示。其中一个字节是其ASCII码，另一个字节表示属性，包括亮度、背景色、前景色等。其中，背景色和前景色分别用3位二进制数表示，可显示8种颜色，例如010表示绿色。 在文本字符模式下若要显示图形，只能用字符组成图形。 在图形方式下，也可显示字符，其方法与图形相同。 图形模式是由像素构成图形，以像素为单位进行处理。每个像素的属性用一个二进制数来表述，其位数决定可显示的颜色数。 当位数为1时，可

17、显示2中颜色，黑和白；当位数为4时，可显示16种颜色；当位数为8时，可显示256种颜色。 （5）显示存储器 为了存储表述整屏像素的二进制数据，在显示接口卡上配有一定容量的显示存储器，简称显存。不同的适配器，配有不同容量的显存，例如MDA的显存容量仅有4KB，TVGA的显存容量为1MB。 随着多媒体与图像处理技术对分辨率的要求，显示存储器的容量越来越大，比如在AGP图形加速卡中显存容量一般在128MB以上。 2. 液晶显示器 液晶显示器（LCD）在最初做成小屏幕的显示板，现已广泛地用到PC机上。其原理是利用液晶的物理特性，通电时导通，内部晶体排列有序，使光线容易通过；不通电时排列紊乱，阻止光线通

18、过；即有明亮之分。这样，可显示字符和图形。 液晶显示器体积小，体型薄，重量轻，工作电压低，功耗小，无污染，无辐射，无静电感应，视域宽，无闪烁，能直接与CMOS集成电路匹配，是真正的“平面”显示器。近年来，较流行的液晶显示器主要有双扫描无源阵列彩色显示器（俗称伪彩显）和薄膜晶体管有源阵列彩色显示器（俗称真彩显）。 前者只能显示一定的颜色深度，对比度和亮度较低，视角范围较小，色彩不够丰富，因此俗称为伪彩显，已不多见。 在薄膜晶体管有源阵列彩色显示器中，每一个液晶像素都是由集成在像素后面的薄膜晶体管TFT（Thin film transistor）来驱动，因此可做到高速、高亮度、高对比度显示信息。主

19、要参数如下： 可视角度：是指从上下左右观看屏幕的角度，即视线与中垂线的夹角，比如45，表示视角为045。 亮度和对比度：亮目前常见的TFT液晶显示器的亮度在200cd/m2，对比度一般为（150300）:1。 响应时间：是指各像素点对输入信号的反映速度，也就是像素由暗转亮，或由亮转暗的速度；一般为（2530）ms。 显示颜色数：显示颜色数一般为256K种。 分辨率：一般在800600以上。 3. LED显示器 LED显示器的外形结构如图（a）所示，由8个发光二极管构成，可用来显示09、A、B、C、D、E、F、及小数点“.”等字符。其中把各二极管的阳极连接在一起，称为共阳极，把各二极管的阴极连接

20、在一起，称为共阴极，如图（b）所示。 二极管通导，相应的字段发光，多个二极管通导，就构成一个字符。若通导二极管用1表示，则不通导用0表示。这些1、0数符按一定的顺序排列，就组成所要显示字符的显示代码。例如，阳极排列顺序为hgfedcba.。这样，字符1的显示代码为00000110，字符F的显示代码为01110001，用16进制表示分别为06H和71H。 在构成多位显示器时，显示代码同时加在各个数码管的阳极上，但是只能有一个数码管的阴极加低电平，即显示一个字符。若不停地改变显示代码，依次改变各数码管的阴极电平，通过余辉和人眼对光的滞留作用，可看到一排字符。一般数码管的余辉可保持2mS。 使一排数

21、码管中阴极为低电平的代码称为位代码。 根据显示字符获取显示代码的方法有两种，一种是查表，另一种是硬件译码。如今，译码电路很多，用户可根据需要选择。 【例13.2】通过并行I/O接口8255A构成LED显示器，并用查表法设计显示程序。解：使用8255A的PA口输出显示代码，PB口输出位代码，硬件联接如图所示，6位数码管的位代码依次为000001，000010，000100，100000。设8255A的PA口和PB口都选择在方式0输出，端口地址为40H43H，BUFFER为显示缓冲区，有6个字节单元，程序如下： PUBLIC DISP EXTRN BUFFER：BYTE DATA SEGEMENT

22、 BUF DB 3FH, 06H, 5BH, 4FH, 66H, 6DH, 7DH, 07H, 7FH, 6FH DB 77H, 7CH, 39H, 5EH, 79H, 71H, 73H, 80H, 02H, 00H DATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS：CODE，DS：DATA DISP PROC FAR MOV AX，DATA MOV DS，AX MOV AL，10000000B OUT 43H，AL ；8255A的PA口和PB口选择方式0输出 MOV BX，OFFSET BUF MOV SI，OFFSET BUFFER MOV AH，01H LP1：MOV A

23、L，SI XLAT OUT 40，AL ；输出显示代码 MOV AL，AH OUT 41H，AL ；输出位代码 INC SI ；修改缓冲区地址 RCL AL ；修改位代码 MOV AH，AL CMP AL，40H ；判断6位显示是否完毕 JNZ LP1 RET DISP ENDP CODE ENDS END 13.2.3 打印机 打印机是计算机的重要外部设备，也称为硬拷贝设备。类型很多，有早期的针式打印机和现在流行的激光打印机与喷墨打印机等。它们都是由控制系统和执行机构组成。其中控制系统用来接收计算机送来的打印命令和要打印的字符、图表或图片，并把他们转换成相应的点阵代码，控制执行机构打印。执行

24、机构则是在控制系统的控制下，使墨滴印到纸上，显现出所需要的字符、图表或图像。 下面首先简要说明打印机控制系统的组成与功能，然后介绍目前常用的激光打印机和喷墨打印机的工作原理。 1. 打印机控制系统 打印机控制系统如图所示，主要由一个单片机和相应的接口电路组成，此外还有存储器RAM/ROM、控制面板、检测及驱动电路等。 根据数据传送方式，可分为并行口打印机和串行口打印机。其中RAM用存储主机发来的数据和控制命令，ROM用存储控制打印机的程序；检测电路检测打印机的工作状态；控制面板来显示打印机的工作状态，并进行手动操作；驱动电路提供驱动信号和电流，控制打印头。 主机送到打印机的数据分为两类。一类是

25、可打印字符，另一类是控制命令，比如制表符、回车符、换行符等。当主机向打印机输出数据时，首先查询“忙”状态，如果“不忙”，输出数据和选通信号。 如果打印字符，则把字符送入打印缓冲区，装满一行或一页或数页后开始打印，并向主机发“忙”信号。 每一个字符有相应的一组点阵代码，存放在ROM中，即字符发生器。实际打印时，是根据字符编码由ROM中取出相应的点阵码。打印按行进行，一次一行或多行，打印完一行后，打印纸前进一格。即分页，进纸。 2. 喷墨打印机 喷墨打印机是一种非击打式打印机，其外部结构如图所示，主要由打印头、打印头移动机构以及输纸装置组成。其核心是打印头，由喷头和墨盒组成。 按喷头工作方式，喷墨

26、打印机分为压电式和热喷墨两大类型；按照墨汁材料，又可分为水质材料、固态油墨和液态油墨等类型。 （1）压电喷墨技术 是将许多小压电陶瓷放置在喷墨打印机喷嘴周围，通电后发生形变，挤压墨汁喷出，在介质表面形成图案，如图所示。导电墨水经墨水泵高速射出，经过充电电极时受字符发生器的控制而被充电。需要射击到纸上的墨水滴被充电，不需要射击到纸上的墨水滴不被充电，则落入回收盒。一行点迹印刷完后，打印头右移到下一位置，依次类推。一行字符印刷完毕，走纸机构自动走纸。 为了降低成本，一般将打印喷头与墨盒分离；这种方式对墨滴的控制力强，易于实现高精度的打印，分辨率可达到1440dpi。 （2）热喷墨技术 热喷墨技术是

27、通过喷头（喷墨室的硅基底）上的电加热元件（通常是热电阻），在3s内急速加热到300，使喷嘴底部的液态油墨汽化并形成气泡，加热信号消失后，加热陶瓷表面开始降温，而产生压力，压迫墨滴克服表面张力快速喷出。随后温度下降，气泡收缩，墨滴分离，从而完成一次喷墨过程。 这种工艺比较成熟，成本较低。缺点是喷头中的电极经受电解和腐蚀，影响寿命。因此，一般将喷头与墨盒制作在一起。常用的有佳能（Canon）和惠普（HP）等公司的产品。 3. 激光打印机 激光打印机是用类似于复印机的静电照相技术，将打印字符或图像转换成感光鼓上以像素组成的位图，再转印到纸上。其结构与工作原理如图所示。 主要元件有感光鼓、激光器、充电

28、器、消电清除器、碳粉盒、显像辊、转印轮、走纸机构等。 感光鼓是镀有光导材料圆柱体，当光线照射时呈导电性。激光器产生波长小于800nm的光束，受字符图像点阵码的调制，成为脉冲光束，再在旋转八面锥镜的控制下，从左向右对感光鼓扫描。其过程分为6个步骤，即充电曝光显影转印定影消电清除。图13.12 激光印字机组成原理 充电是通过电晕放电，使感光鼓表面带上电荷。当受调制的脉冲激光束照射到感光鼓上时，使曝光部分的电荷衰减或消失，于是生成表面静电潜像。然后用带相反电荷的着色剂（石墨，俗称碳粉）在感光鼓上着色，即显影。当带有影像的鼓面转动到转印电晕电极下时，显影后的图像转印到纸上。再经加热和压轮挤压，使影像固

29、定到纸上。感光鼓继续转动，再由消电清除器消电并清除表面的残留粉末，以便后续充电，成像，印刷。由于是通过转印的方式印字，因此也称为印字机。 激光打印机速度快，噪声低，精度高，分辨率为6001200dpi，打印速度为12120ppm。13.3 多媒体技术 13.3.1 概 述 13.3.2 音频处理技术 13.3.3 视频处理技术 13.3.1 概 述 1. 多媒体 信息是对人和事物的一种表述，媒体则是表示和传播信息的载体，所谓多媒体是多种媒体的组合。按照国际 电报咨询委员会（CCITT）的规定，媒体可分为5种类型。 （1）感觉媒体 直接作用于人的感知器官，例如图形、图像、语音、音乐、文字、数据、

30、电影、电视等 （2）表示媒体 是为了加工处理和传输感觉媒体而人为构造出来的媒体，例如语言、文字、数符以及各种编码等。 （3）存储媒体 是用来存储（记载）信息的媒体，在计算机中常用的有存储器、磁盘、磁带、光盘等。 （4）表现媒体 也称为显示媒体，是感觉媒体与计算机之间的界面，用来把信息以某种形式输入给计算机，或者把计算机中的信息再现出来，常用的有键盘、摄像机、话筒、光笔、扫描仪、显示器、电视机、喇叭、打印机、绘图仪等。 （5）传输媒体 是用来传送信息的载体，比如光、电以及传送光、电信号的光纤、电缆、微波等。另外，报纸、杂志、书籍也是一种传输信息载体。 2. 多媒体设备 在一般计算机的基础上，增加

31、一些多媒体设备，比如光盘存储器（CD-ROM）、音频输入/输出和处理设备、视频输入/输出和处理设备、多媒体通信设备等，就可以构成多媒体计算机。与软件结合，就可以将图像、音频、视频信号转换成数字信号存入计算机的存储器中，并进行相应的处理和应用。这些设备可分为器件、接口电路板和外部设备。 （1）器件：主要指音频/视频合成与处理芯片，视频压缩/还原芯片，数字/模拟转换芯片，数字信号处理芯片，网络接口芯片和图形图像处理芯片等。 （2）接口电路板：是由多媒体器件组成，用来连接外部设备或网络，主要指音频处理卡，视频处理卡，视频采集/播放卡，图形显示卡，图形加速卡，视频压缩/解压卡、网络接口卡等。 （3）多

32、媒体外部设备：主要有摄像机、录像机，扫描仪，数码相机，激光打印机，图像显示终端，光盘存储器，光盘刻录机等。13.3.2 音频处理技术 声音是表达思想和感情的一种媒体。但是，都是连续变化的模拟信号。因此，音频处理设备既要能把模拟音频信号转换成数字信号，输入给计算机，又要能把计算机输出的数字信号转换成模拟音频信号，送音响设备。目前，转换技术主要有两种，一种是对声音波形采样处理；另一种是乐器演奏数字化处理。 1声音波形采样处理 首先由话筒或录音机把声音信号转换成模拟电信号，再由A/D转换成数字信号，送计算机处理，这一过程称为采样或数据采集。音频信号输出时，计算机输出的数字信号由D/A转换成模拟电信号

33、，再经音频放大器放大整型后送音响设备，即播出或播放。整个过程如图所示。 （1）采样与采样频率 采样就是采集模拟的音频信号。每秒钟采样的次数，即为采样频率，比如、等，CD唱盘多采用，效果良好。 （2）量化 声音的大小（即响度）表现在波幅上，经A/D转换后用数字表示波幅的方式称为量化。若以8位数据表示，可有256个量化级，也称为分辨率。若以16位数据表示，可有65536个量化级。也常以二进制数的位数表示量化精度，比如16位，也称为16位分辨率。 （3）编码 采样量化后得到的二进制音频数据需要按照一定的方式进行编码，以利于计算机存储和处理。最简单的方法是直接对采集到的数据求补，以补码的形式表示，称为

34、脉冲编码调制（PCM，Pulse Code Modulation）。 （4）声道 声道是传输音频信号的路径。仅对一路信号进行数据采集，称为单声道。为了获得良好的音色，常把高频音和低频音分开采集，即双声道或者立体声道。 （5）WAV文件 通过对声波采样后可得到一系列数据，这些数据以文件的形式存储，文件扩展名为.WAV。在对模拟的声音信号采集时，采样频率和量化精度越高，数据量就越很大，而且与时间成正比，计算如下： 采样频率量化精度声道数存储量（字节/秒）= 8 例如一段一分钟单声道声音片段，若采样频率为、16位量化精度，则需要的存储空间为。 为了便于存储，常对声音文件压缩处理。压缩比仅为2:1或4

35、:1。 2. 乐器演奏数字化处理MIDI MIDI表示乐器数字化接口，也是一种通信标准。它不用采样，而是利用合成技术产生音乐，即通过指令描述乐曲的音调、音长和音符信息。一系列指令可表示一段乐曲，也就是一个MIDI文件，扩展名为.MID。 一般声卡上都设有MIDI接口，可连接MIDI设备，构成以计算机为核心的个人音乐作曲和演奏平台。乐曲录制时，由MIDI合成器生成MIDI文件；播放时，把MIDI文件送MIDI合成器，经模拟混合后送扬声器播出。MIDI文件一般比WAV文件小得多。 3. 声音合成 普通声音具有音调、音色和响度三个要素。而电子音乐，还有一个持续时间，称为时值。因此，音调、音色、响度和

36、时值是构成电子音乐的四种要素。目前采取的合成技术主要有两种，一种是调频合成技术FM；另一种是波表合成技术WT。 （1）调频合成技术FM：是根据傅立叶变换，由电子线路把声音信号分解成基波和一系列谐波。通过调谐不同频率的正弦波，达到模拟不同声音的效果。 （2）波表合成技术WT：是对乐器发出的声音采样，然后转换成相应的数字音频信号，存入ROM或硬盘中，构成波形表。存入ROM中的样本称为硬波表，存入硬盘中的样本称为波表。声音合成时，把波表中的波形数据输出播放，从而得到良好的播放效果。 4. 声卡 声卡也称为声效卡，是把A/D、D/A转换器、音频信号处理器、FM合成器、波表合成器以及MIDI接口电路等制

37、作在一块印刷电路板上，采用统一的总线标准，可插入主机板的总线插槽中。在声卡外侧，安装有连接CD唱机、麦克风、音箱、MIDI设备或游戏杆的插口，其示意如图所示。 目前，一块声卡一般具有多种功能，可以兼容多种标准，支持数据压缩及相关软件的执行，从而适应多种环境下的使用。 5. 声音的录制与播放 在Windows操作系统中提供有自动检测和设置多媒体设备的功能。启动Windows附件中的“录音机”程序，即可录制，播放和编辑声音文件。 录制时，首先进入“录音机”窗口，单击“新建”命令；然后打开麦克风，单击“录音”按钮，即开始录音。录制完成后，执行“文件/另存为”命令，将声音文件存储到所需的目录中。 播放

38、时，首先在“录音机”窗口的“文件”菜单中单击“打开”命令，然后在对话框中选择所要播放的声音文件（.WAV），单击“开始播放”按钮。若单击“停止”按钮，则停止播放。13.3.3 视频处理技术 1. 显示器 是一种重要的显示媒体。常用的有CRT、液晶显示器、大屏幕投影仪、数码管显示屏等。每一个象素多采用824位二进制数据控制，可满足256色或真彩显示。常用的显示卡类型有VGA、TVGA、AGP等。 其中VGA（Video Graphics Array）表示视频图形阵列显示卡，在图像方式下支持640480分辨率，可显示16种颜色；TVGA是高性能的显示卡，支持1280768及以上分辨率、256色以至

39、真彩显示；AGP是一种性能更高、广泛使用的图形加速显示卡。 2. 图形与图像 图形（Graphics）是用户在屏幕上绘制的直线、曲线、圆、矩形或图表等，常称为矢量图形，是用一组命令来描述图形的形状、位置（坐标）、颜色等属性。大而复杂的图形一般由基本的成分组成，因此图形可方便地组合或分解。 图像（Image或Picture）是由象素构成，也称为位图，一般由专门的输入设备获取，经A/D转换变成二进制代码，再以专门的文件格式存储。输出时，以数字的方式控制显示设备实现原来景物的重现。常用输入设备有扫描仪、摄像机、录像机、数码相机等；输出设备有显示器、打印机、投影仪等。 3. 图像文件格式 针对不同的系

40、统平台和绘图软件，图像可以多种格式存储。主要有以下几种： （1）PCX格式：是Z-soft公司制定的一种文件格式，象素存储量为124位，可表示256色以至真彩图像；目前绝大多数的图像编辑软件都能生成和处理这种格式的图像文件，各种扫描仪获得的图像也可以这种格式存储。 （2）BMP和DIB格式：是Windows使用的基本位图格式，象素存储量为1位、4位、8位以及24位，可显示16色、256色以至真彩图像。但是难以压缩，占据存储空间较大。 （3）TIF格式：是由Aldus和Microsoft联合制定的专门用于扫描仪和桌面出版系统的一种图像文件格式，象素存储量为124位，可显示256色以至真彩图像。可以压缩使用，也可以非压缩使用。目前多数图像软件都能支持这种文件格