第八章多媒体信息的输入与输出

第八章多媒体信息的输入与输出第1页，共78页，2023年，2月20日，星期三1、将系统中中央处理器输出的显示信息加以处理、转换和控制。2、将输出信息发送到显示器上，呈现能被视觉感知的文字、数据、图形界面、彩色照片、电脑动画、视频画面等可视信息。3、中央处理器同时也可从显示卡读回所需要的显示状态等信息。8.1显示卡的基本作用第2页，共78页，2023年，2月20日，星期三1、信息模式的转换a.并行数据信号转换为串行输出数据信号b.数字信号转换为模拟信号显示卡的作用：第3页，共78页，2023年，2月20日，星期三微型计算机主机与外部设备的连接，基本上使用了两类接口：串行接口与并行接口。并行接口是指数据的各位同时进行传送，其特点是传输速度快，但当传输距离较远、位数又多时，导致了通信线路复杂且成本提高。串行通信是指数据一位位地顺序传送，其特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现双向通信，并可以利用电话线，从而大大降低了成本，特别适用于远距离通信，但传送速度较慢。第4页，共78页，2023年，2月20日，星期三串行通信本身又分为异步通信与同步通信两种。串行通信线路上传送的是数字信号，表示传送数字信号能力的指标为数据速率(DataRate)，其单位为bps(bitpersecond)，即每秒钟传送的二进制位数。串行接口标准：目前普遍采用的一种串行接口标准是RS－232－C标准。RS－232－C接口标准采用25个引脚的连接器（D型插座）。RS－232－C规定有25根连线。第5页，共78页，2023年，2月20日，星期三采用并行传送方式在微型计算机与外部设备之间进行数据传送的接口叫并行接口。它有2个主要特点：一是同时并行传送的二进位数就是数据宽度；二是在计算机与外设之间采用应答式的联络信号来协调双方的数据传送操作，这种联络信号又称为握手信号。并行接口第6页，共78页，2023年，2月20日，星期三2、显示信息的控制显示卡发送的信号除需要包含视频信号、亮度信号外，还要包括垂直和水平同步控制信号，从而实现同步扫描和控制图像扫描频率或屏幕刷新频率。第7页，共78页，2023年，2月20日，星期三3、对图形函数进行加速显示卡利用自己的图形函数加速器和显示存储器来执行图形加速任务，可以减少CPU所必须处理的图形函数的数量，提高了计算机的整机性能。第8页，共78页，2023年，2月20日，星期三

显示存储器图8.26爱普生STYLUSPHOTO2100喷墨打印机数/模转换器显示控制器图形加速芯片BIOSROM总线输出接口RGBHV写读同步信号第9页，共78页，2023年，2月20日，星期三显示卡各主要功能模块都集成在一块插件板上。它通过系统板上的I/O扩展槽与系统总线连接，通过多芯电缆与显示器接口电路连接。显示卡的结构覆盖散热片的图形加速芯片AGP总线接口显存VGAFeature插口VGA插口视频插口第10页，共78页，2023年，2月20日，星期三7、2显示卡的结构与性能1、图形加速芯片(3D加速芯片)图形加速芯片又称为图形处理芯片或显示芯片，它是显卡中最重要的部分，它决定了显示卡的类型、档次和大部分功能第11页，共78页，2023年，2月20日，星期三图形加速芯片的性能指标1、核心频率2、公版频率3、核心代号4、显示芯片位宽5、渲染管线6、顶点着色单元第12页，共78页，2023年，2月20日，星期三计算机三维图形技术指的是将计算机数据描述的三维空间信息通过计算转换成二维图像并显示到输出设备的技术。3DAPI（ApplicationProgrammingInterface）图形编程接口，提供了许多图形运算能力和图形处理功能。目前比较普遍应用的3DAPI有Direct3D、OpenGL、Glide、Heidi等。第13页，共78页，2023年，2月20日，星期三2.显示存储器显示存储器是一种随机存储器。根据显示存储器的功能，它也被称为帧缓冲器（FrameBuffer）、视频存储器（VideoRAM）或位图存储器（BitmapMemory）。它主要存放的是图形加速芯片处理后的一帧显示图形的数据，即与显示屏幕上一帧图形各像素点一一对应的像素值，从而在屏幕上形成一帧与显示存储器中所存位图数据相对应的可见画面。第14页，共78页，2023年，2月20日，星期三显示存储器的性能指标1、显存位宽在一个时钟周期内所能传送的数据位数；2、显存时钟周期显存时钟脉冲的重复周期；3、显存容量4、显存频率5、显存带宽第15页，共78页，2023年，2月20日，星期三显示存储器的容量显存容量≥显示分辨率×3×（色彩位数÷8）例如：一帧600×800的三维场景，32位色彩位数，那么所需要的显存容量为多少？（色彩位数÷8）也称为带宽系数第16页，共78页，2023年，2月20日，星期三3、随机存储数/模转换器（RAMDAC）RAMDAC（RandomAccessMemoryDigitaltoAnalogConverter）用于将显示存储器中输出的串行图形数据实时地转换为显示器所能接受的RGB模拟信号，发送到显示器并显示出来。工作频率≥最大图形分辨率×显示刷新频率×（色彩位数÷8）第17页，共78页，2023年，2月20日，星期三4.BIOSROMBIOSROM又称为基本输入输出系统。它是一种特殊的存储芯片（ROM），存放生产厂家提供的硬件图形加速芯片与驱动软件之间的输入、输出逻辑控制程序，此外，还存放显卡的名称﹑型号以及显示内存的信息等。BIOS的性能决定了显示卡硬件与操作系统之间的配合程度，以及能否充分利用图形加速芯片的功能。第18页，共78页，2023年，2月20日，星期三5、总线接口PCI接口AGP接口PCI-E接口6.其他①VGA插口；②VGAFeature插口；③视频S端子插口。第19页，共78页，2023年，2月20日，星期三TV-OUTVideo-in第20页，共78页，2023年，2月20日，星期三VIVO（videoinandvideoout）接口

增强型S端子RF射频端子

第21页，共78页，2023年，2月20日，星期三D-SUBDVI-D接口DVI-I接口BNC（同轴电缆卡环形接口）HDMI第22页，共78页，2023年，2月20日，星期三DisplayPort第23页，共78页，2023年，2月20日，星期三视频编辑卡实际上是非线性视频编辑系统中的主要设备。将传统的线性视频编辑中的各单一设备所产生的特技、动画、字幕、调音等功能集于一体，大大简化了影视后期制作。主要完成视音频信号的输入处理、压缩解压缩、特技混合处理、图文字幕的产生与叠加等任务。第8章多媒体信息的输入与输出

8.3视频编辑卡

8.3.1视频编辑卡的作用

第24页，共78页，2023年，2月20日，星期三视频编辑卡从硬件的角度看，可分为单通道和双通道两种。这里通道的意思是指在内部视频混合器之前的独立的视频回放通道。目前绝大多数的非线性视频编辑系统采用M-JPEG算法，因此可分为只有一个M-JPEGCodec（解码器）的单通道系统和具有两个M-JPEGCodec的双通道系统。第8章多媒体信息的输入与输出

8.3视频编辑卡

8.3.2视频编辑卡的工作原理与结构

第25页，共78页，2023年，2月20日，星期三•单通道系统只能对一路视频信号进行压缩记录和解压回放，这就意味着系统肯定无法完成多层画面的实时处理。•双通道系统由于可以完成两路视频信号的解压回放，再与系统内部其他处理单元相配合，就可以完成两路活动画面的实时混合处理。第8章多媒体信息的输入与输出

8.3视频编辑卡

8.3.2视频编辑卡的工作原理与结构

第26页，共78页，2023年，2月20日，星期三1.单通道系统

单通道系统（只有一个压缩/解压缩通道）通常在硬件上无数字特技、数字混合和字幕叠加部分。它只是完成视频信息的采集、压缩解压缩和编码输出。第8章多媒体信息的输入与输出

8.3视频编辑卡

8.3.2视频编辑卡的工作原理与结构

第27页，共78页，2023年，2月20日，星期三单通道系统结构图

第8章多媒体信息的输入与输出

8.3视频编辑卡

8.3.2视频编辑卡的工作原理与结构

控制总线地址总线数据总线游戏接口MIDI接口总线接口和控制器DSP混合信号处理器line输入CD输入麦克风MIC放大器功率放大器总线MIDI音乐合成器第28页，共78页，2023年，2月20日，星期三2.双通道系统

双通道系统实际上就是传统二对一编辑的模仿。下图显示了一个典型的双通道系统的机构图（以MatroxDigiSuite编辑卡为例），为了更清楚地说明其改进部分，所以在图中忽略了视频采集部分。第8章多媒体信息的输入与输出

8.3视频编辑卡

8.3.2视频编辑卡的工作原理与结构

第29页，共78页，2023年，2月20日，星期三双通道系统结构第8章多媒体信息的输入与输出

8.3视频编辑卡

8.3.2视频编辑卡的工作原理与结构

背景输入A/DSCSI硬盘SCSI接口数据缓冲CodecCodecVFBVFBVFBDVEDVEDVEDVEDVEKeyKeyKeyKeyKeyMixer音频处理GFB计算机总线第30页，共78页，2023年，2月20日，星期三3.内存中心结构Pinnacle公司近期生产的高端视频编辑卡普遍采用了该公司的一种独到的革新方案“内存结构”用来代替传统的“视频流中心结构”。下面左图显示了“视频流中心结构”的解决方案，右图显示了“内存中心结构”的解决方案。第8章多媒体信息的输入与输出

8.3视频编辑卡

8.3.2视频编辑卡的工作原理与结构

第31页，共78页，2023年，2月20日，星期三内存中心结构第8章多媒体信息的输入与输出

8.3视频编辑卡

8.3.2视频编辑卡的工作原理与结构

视频流中心结构

Codec1Codec2MixerGraphicsMixerMemoryVideoAudioGraphicsCodecsHUB3第32页，共78页，2023年，2月20日，星期三4.Flex3D特技结构

Flex3D是Matrox公司在2000年推出的一种创新的实时视频混合和特技结构。Flex3D首次将视频技术与三维技术相结合，利用图形加速技术提供种类无限的实时广播级2D、3D数字视频特技（DVE）。第8章多媒体信息的输入与输出

8.3视频编辑卡

8.3.2视频编辑卡的工作原理与结构

第33页，共78页，2023年，2月20日，星期三1.接口方式接口方式是指视频编辑卡与计算机的连接方式，对于视频编辑卡主要有以下几种：并行口，USB、PCI和IEEE1394。其中采用并行口和USB的视频编辑卡，一般都采用计算机外置连接方式。第8章多媒体信息的输入与输出

8.3视频编辑卡

8.3.3视频编辑卡的基本性能

第34页，共78页，2023年，2月20日，星期三2.视频特性视频特性应从以下几个方面进行衡量：（1）

输入和输出方式；（2）画面格式；（3）

兼容的视频设备；（4）实时编辑和三维DVE。第8章多媒体信息的输入与输出

8.3视频编辑卡

8.3.3视频编辑卡的基本性能

第35页，共78页，2023年，2月20日，星期三3.音频特性（1）与视频同步：看其是否符合SMPTE-272M和AES11-1991标准。（2）模拟音频：是否支持I/O非平衡立体声(1对RCA进,1对RCA出)和音频多声道。（3）采样方法：应考虑其采样频率、采样数据位数和过取样数值。第8章多媒体信息的输入与输出

8.3视频编辑卡

8.3.3视频编辑卡的基本性能

第36页，共78页，2023年，2月20日，星期三1.扫描仪概述⑴扫描仪的基本概念扫描仪(Scanner)是一种捕捉图像(照片、文本、图画、胶片等．甚至三维图像)并将其转化为计算机可以显示、编辑、储存和输出的格式的数字化输入设备。第8章多媒体信息的输入与输出

8.4常用外部输入输出设备

8.4.1扫描仪

第37页，共78页，2023年，2月20日，星期三⑵扫描仪的分类扫描仪的分类有不同的标准，下面介绍四种扫描仪的分类方法，其中最重要的就是接口分类法和扫描原理分类法。①按扫描仪的接口分类a.USB接口扫描仪；b.SCSI接口扫描仪；C.并行接口扫描仪。第8章多媒体信息的输入与输出

8.4常用外部输入输出设备

8.4.1扫描仪

第38页，共78页，2023年，2月20日，星期三②按扫描仪的原理分类a.手持式扫描仪手持式扫描仪体积较小、重量较轻并且携带比较方便。b.平板扫描仪平板扫描仪主要应用在A4和A3幅面，其中又以A4幅面的扫描仪用途最广、种类最多、销量最大。第8章多媒体信息的输入与输出

8.4常用外部输入输出设备

8.4.1扫描仪

第39页，共78页，2023年，2月20日，星期三P300STD非解码扫描仪第8章多媒体信息的输入与输出

8.4常用外部输入输出设备

8.4.1扫描仪

清华紫光UniscanB700型扫描仪第40页，共78页，2023年，2月20日，星期三滚筒式扫描仪又称为大幅面扫描仪或者工程图扫描仪，它一般应用在像A1、A0这样的大幅面扫描领域（一般都是广告图像或工程图纸）上。第8章多媒体信息的输入与输出

8.4常用外部输入输出设备

8.4.1扫描仪

TruScanDesignerl600滚筒式扫描仪第41页，共78页，2023年，2月20日，星期三③按扫描图稿介质分类a.反射式扫描仪；b.透射式扫描仪；c.多用途扫描仪。第8章多媒体信息的输入与输出

8.4常用外部输入输出设备

8.4.1扫描仪

第42页，共78页，2023年，2月20日，星期三④按扫描仪的用途分类分为用于各种图稿输入的通用型扫描仪和专门用于特殊图像输入的专用型扫描仪，如条码扫描仪、卡片阅读机等。⑤按扫描的图纸幅面的大小分类按其扫描的图纸幅面的大小不同，可分为小幅面的手持式扫描仪、中等幅面的台式扫描仪和大幅面的工程图扫描仪。第8章多媒体信息的输入与输出

8.4常用外部输入输出设备

8.4.1扫描仪

第43页，共78页，2023年，2月20日，星期三2.扫描仪的工作原理

⑴扫描仪的组成部分扫描仪是个光机电一体化的产品。通常由滤光镜（或反光镜）、光源（或三色光源）、聚焦透镜、扫描模组、扫描头、扫描灯管等组成。第8章多媒体信息的输入与输出

8.4常用外部输入输出设备

8.4.1扫描仪

第44页，共78页，2023年，2月20日，星期三（2）扫描仪的工作原理①图像扫描原理第8章多媒体信息的输入与输出

8.4常用外部输入输出设备

8.4.1扫描仪

彩色图像扫描方式

滤光镜待扫材料聚焦透镜滤光镜对光源三线型CCD图像数据第45页，共78页，2023年，2月20日，星期三②扫描仪的工作过程

第8章多媒体信息的输入与输出

8.4常用外部输入输出设备

8.4.1扫描仪

图像扫描基本流程扫描光源待扫材料CCD转换传输接口图像文件扫描仪控制计算机主机控制第46页，共78页，2023年，2月20日，星期三3.扫描仪的性能指标⑴

扫描仪的分辨率扫描仪的分辨率(Resultion，也称之为解析度)是扫描仪最重要的性能指标之一。⑵灰度级灰度级表示图像的亮度层次的范围，灰度级数越多说明扫描仪生成的图像的亮度的动态范围越大，层次感越丰富。第8章多媒体信息的输入与输出

8.4常用外部输入输出设备

8.4.1扫描仪

第47页，共78页，2023年，2月20日，星期三⑶扫描仪的色彩位数色彩位数又叫色彩深度、色彩模式、色彩分辨率或色阶，总之都是表示扫描仪分辨彩色或灰度细腻程度的指标。⑷扫描仪的扫描幅面扫描仪的扫描幅面指它可以接受的最大原稿尺寸。⑸扫描仪的工作速度扫描仪的扫描速度是扫描仪的又一重要指标、这一指标决定着扫描仪的工作效率。第8章多媒体信息的输入与输出

8.4常用外部输入输出设备

8.4.1扫描仪

第48页，共78页，2023年，2月20日，星期三1.打印机概述

⑴

打印机的基本概念打印机是由微型计算机、精密机械和电气装置构成的机电一体化的高科技产品、是各种类型的计算机系统中能实现硬拷贝输出的外部设备，通过它可以将电脑处理的文件、数据和图片打印出来，制作成一份精美的文件或者报告。第8章多媒体信息的输入与输出

8.4常用外部输入输出设备

8.4.2打印机

第49页，共78页，2023年，2月20日，星期三⑵打印机的功能分类①针式打印机针式打印机又称为点阵打印机（DotMatrixPrinter），是通过打印针来进行工作的。第8章多媒体信息的输入与输出

8.4常用外部输入输出设备

8.4.2打印机

第50页，共78页，2023年，2月20日，星期三IBM423X型高速针式打印机第8章多媒体信息的输入与输出

8.4常用外部输入输出设备

8.4.2打印机

第51页，共78页，2023年，2月20日，星期三②喷墨打印机喷墨打印机是借助于内装墨水的喷头，在打印信号的驱动下，将墨水喷到介质上，形成字符或图形。第8章多媒体信息的输入与输出

8.4常用外部输入输出设备

8.4.2打印机

第52页，共78页，2023年，2月20日，星期三爱普生STYLUSPHOTO2100喷墨打印机第8章多媒体信息的输入与输出

8.4常用外部输入输出设备

8.4.2打印机

第53页，共78页，2023年，2月20日，星期三③激光打印机激光打印机(LaserPrinter)是一种非击打类型的页式打印机。如下图所示的爱普生Aculaser-C4000激光打印机，它利用电子照相转移技术进行印刷。第8章多媒体信息的输入与输出

8.4常用外部输入输出设备

8.4.2打印机

第54页，共78页，2023年，2月20日，星期三爱普生Aculaser-C4000激光打印机第8章多媒体信息的输入与输出

8.4常用外部输入输出设备

8.4.2打印机

第55页，共78页，2023年，2月20日，星期三④其他类型的打印机按字符成型分类，又可分为点阵式和活字字模式。字模式又有单字锤式、菊花轮式。点阵式的字形灵活，还可以打印汉字和图形，而清晰度不如字模式高。第8章多媒体信息的输入与输出

8.4常用外部输入输出设备

8.4.2打印机

第56页，共78页，2023年，2月20日，星期三2.打印机的工作原理

⑴结构打印机的基本结构包括两部分（如下图所示），即机械部分和电路部分。另外，激光打印机除了包括两部分基本结构外，还包括光学系统部分，是一种光、机、电一体的高度自动化的计算机输出设备。第8章多媒体信息的输入与输出

8.4常用外部输入输出设备

8.4.2打印机

第57页，共78页，2023年，2月20日，星期三打印机的基本结构第8章多媒体信息的输入与输出

8.4常用外部输入输出设备

8.4.2打印机

控制电源电源驱动电源主控制电路部分打印机械设备接口控制电路控制面板CPU(单片机）DIP开关RAMROMMASELROM数据状态I/O电机驱动电路电源操作控制印字操作控制打印头驱动控制走车电机探测器走纸电机打印头第58页，共78页，2023年，2月20日，星期三⑵工作原理①激光打印机的工作原理第8章多媒体信息的输入与输出

8.4常用外部输入输出设备

8.4.2打印机

激光打印机基本工作原理

激光束激光驱动信号视频信号二进制数据计算机视频控制激光扫描系统视频接口/控制系统电子照相第59页，共78页，2023年，2月20日，星期三③喷墨打印机的工作原理喷墨打印机根据喷墨方式可分为连续式和按需要式两种。第8章多媒体信息的输入与输出

8.4常用外部输入输出设备

8.4.2打印机

第60页，共78页，2023年，2月20日，星期三喷墨打印机工作原理第8章多媒体信息的输入与输出

8.4常用外部输入输出设备

8.4.2打印机

喷头振荡发生器墨水槽过滤器收集槽墨水泵字符发生器模拟调制器高压电源打印纸回收器喷嘴偏转电极充电电极第61页，共78页，2023年，2月20日，星期三3.打印机性能指标⑴打印速度；⑵分辨率（DPI）；⑶打印幅面；⑷缓冲区。第8章多媒体信息的输入与输出

8.4常用外部输入输出设备

8.4.2打印机

第62页，共78页，2023年，2月20日，星期三1.相机概述⑴数码相机的基本概念数码相机是一种计算机配套使用的、新兴的数字影像设备，它的出现使传统的摄影技术发生了革命性变革。第8章多媒体信息的输入与输出

8.4常用外部输入输出设备

8.4.3数码相机

第63页，共78页，2023年，2月20日，星期三⑵数码相机的种类①按性能价格比把数码相机分为三类：简易型数码相机、商用型数码相机、专业型数码相机。a.简易型数码相机；b.商用型数码相机；c.专业型数码相机。第8章多媒体信息的输入与输出

8.4常用外部输入输出设备

8.4.3数码相机

第64页，共78页，2023年，2月20日，星期三②按接口分类a.USB数码相机；b.PP数码相机；c.PCI数码相机。第8章多媒体信息的输入与输出

8.4常用外部输入输出设备

8.4.3数码相机

第65页，共78页，2023年，2月20日，星期三2.数码相机的工作原理⑴数码相机的结构第8章多媒体信息的输入与输出

8.4常用外部输入输出设备

8.4.3数码相机

数码相机的基本组成摄像机光学镜头CCD阵列A/D转换存储器I/O接口输出到计算机第66页，共78页，2023年，2月20日，星期三⑵数码相机的工作原理当数码相机对准需要拍摄画面后，按下快门，使所拍摄画面物体上反射出的光通过相机的光学器件落在光电传感器上，光电传感器输出与入射光亮度成正比的模拟电压。模拟电压经过A/D转换后变成数字信号，在通过数字处理后以图像文件的形式存储在存储器中。需要时，可以将存储在存储器中的图像数据通过串行接口（USB或IEEE1394接口）或SCSI接口输入到计算机中保存，或进行处理。第8章多媒体信息的输入与输出

8.4常用外部输入输出设备

8.4.3数码相机

第67页，共78页，2023年，2月20日，星期三3.数码相机的技术指标⑴CD元件数目；⑵A/D转换部件；⑶D取景器；⑷分辨率和像素；⑸变焦功能；⑹颜色深度；⑺感光度。第8章多媒体信息的输入与输出

8.4常用外部输入输出设备

8.4.3数码相机

第68页，共78页，2023年，2月20日，星期三1.数码摄像机概述⑴数码摄像机的基本概念在数码影像系统中，数码相机和数码摄像机同为数码影像的输入设备。其作用都是生成数码影像。不同的是，数码相机主要用于捕捉景物的瞬间活动，生成的主要是数码图片影像。而数码摄像机主要用于捕捉景物的连续活动，生成的主要是数码视频影像。第8章多媒体信息的输入与输出

8.4常用外部输入输出设备

8.4.4数码摄像机

第69页，共78页，2023年，2月20日，星期三⑵数码摄像机的分类①根据摄像机内使用CCD的数目分根据摄像机内使用CCD的数目，分为单片CCD和三片CCD两种。②摄像机根据使用场合和技术要求分类摄像机根据使用场合和技术要求大致分分为三类：广播用摄像机、专业用摄像机、家庭用摄像机。第8章多媒体信息的输入与输出

8.4常用外部输入输出设备

8.4.4数码摄像机

第70页，共78页，2023年，2月20日，星期三BetacamSX数字摄像机DNW-9WS第8章多媒体信息的输入与输出