第二章 多媒体计算机硬件-共享资料网
第二章 多媒体计算机硬件
高等院校计算机规划教材? 范铁生 岳承君 王 军 王丹华 编著? 电子工业出版社第二章 多媒体计算机系统的组成多媒体技术基础与应用学习要点? 了解多媒体计算机系统的硬件构成? 熟悉常用的多媒体输入设备 ? 熟悉常用的多媒体输出设备? 熟悉常用的多媒体存储设备? 熟悉常用的多媒体网络设备多媒体技术基础与应用本章知识体系结构2.1 2.2多媒体输入设备多媒体输出设备2.32.4多媒体存储设备多媒体网络设备多媒体技术基础与应用多媒体计算机及外设多媒体技术基础与应用2.1多媒体的输入设备 2.1.1 数码相机 模拟相机的产生与发展? 日法国画家达盖尔公布了他发明的“达盖尔银版摄影 术”，于是世界上诞生了第一台可携式木箱照相机。 ?1841年光学家沃哥兰德发明了第一台全金属机身的照相机。 ?1849年戴维? 布鲁司特发明了立体照相机。 ?1861年物理学家马克斯威发明了世界上第一张彩色照片。 ?1866年德国化学家奥托? 肖特与光学家卡尔? 蔡司在蔡司公司（。发明 了钡冕光学玻璃，产生了正光摄影镜头。 ?1888年美国柯达公司生产出了新型感光材料――柔软、可卷绕的“胶 卷”多媒体技术基础与应用数码相机随着电子技术的不断发展，模拟相机已逐渐被数码相 机所取代。 数码相机是一种利用电子传感器把光学影像转换成电 子数据的照相机。与普通照相机在胶卷上靠溴化银的化 学变化来记录图像的原理不同，数字相机的传感器是一 种光感应式的电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半 导体(CMOS)。在图像传输到计算机以前，通常会先储存 在数码存储设备中（通常是使用闪存）。 数码相机是集光学、机械、电子一体化的产品。它集 成了影像信息的转换、存储和传输等部件，具有数字化 存取模式，与电脑交互处理和实时拍摄等特点。数码相 机最早出现在美国，美国曾利用它通过卫星向地面传送 照片，后来数码摄影转为民用并不断拓展应用范围。多媒体技术基础与应用1．数码相机的诞生与发展?1970年是影像处理行业具有里程碑意义的一年，美国贝尔实验室 发明了CCD。 ?索尼公司于1981年8月在一款电视摄像机中首次采用CCD。 ?冷战结束之后，军用科技很快地转变为了市场科技。1994年，以 生产传统相机和拥有强大胶片生产能力的柯达（Kodak）公司向市 场发布了其研制成熟的民用消费型数码相机DC40。1995年2月卡西 欧发表了25万像素、6.5万日元的低价数码相机QV－10 ?1998年富士胶片公司推出首款百万级（150万像素）最轻小、普 及型数码相机；佳能与柯达公司合作开发了首款装有LCD监视器的 数码单反相机。该年是低价“百万像素”数字相机成为一个新的热 点和主流产品的一年，当年发表或出售的新机种60多种。 ?1999年是轻便型数码相机跨入200万像素之年。 ?进入2000年，热点转到300万像素级。从2000年以后，数码相机 步入快速普及时期，其CCD像素数也逐渐跃升到1000万级以上。多媒体技术基础与应用2.4 数码相机数码相机是一种光、电、机一体化产品。从外观上看，普通数 码相机和光学相机中的傻瓜机差不多，有机身、镜头、取景器 、快门、闪光灯等部件，但数码相机和光学相机有内在的不同 。 二者最大的区别是它们使用 的感光与存储介质不同，传 统相机使用胶卷，而数码相 机使用光电耦合器(CCD)作为 感光器，用可擦写的电子存 储介质来保存图像。数码相 机输出的图像是数字的。多媒体技术基础与应用数码相机的结构1.镜头(变焦与广角)变焦有光学变焦和数码变焦两种，光学变焦是通过改变镜头的焦距来 实现变焦的，这是符合传统的光学原理的，不会影响画质。数码变焦 的作用类似于放大镜，以牺牲画质为代价实现变焦，也就是说使用数 码变焦的倍数越大，画面就越不清楚。通常把光学变焦作为衡量一款 数码相机性能的指标，一般DC光学变焦都是3-4倍，而5倍以上就算是 长焦相机了，可以拍摄距离较远的物体。 广角是指拍摄范围更广，在空间比 较局限的室内，以及户外拍摄开阔 的风景时比较有用，消费类相机受 到功能和成本的限制，很少采用比 28mm大的超广角镜头，日常拍摄， 28mm广角够用了。多媒体技术基础与应用2.CCD(Charge Couple Device,光电荷耦合器件)CCD是数码相机最核心的感光元器件，作用等同于传统相机的胶 片，是数码相机最重要的部件之一，数码相机CCD通常会用 1/1.8、1/2.5等形式来表现，这些数字指的是它的面积，感光 面积当然是越大越好。 有效像素指的是CCD上的有效像素点的数量，有效像素越高，相 片效果更精细，打印尺寸也越大。现在的数码相机主流像素已 经高达7-800万，千万像 素的也不少。有效像素达到500万 就完全可以满足日常使用了，所 以，现在的数码相机基本上不会 存在像素不够的情况，从实用的 角度出发，没必要盲目追求千万 像素。多媒体技术基础与应用3.A/D转换器4.MPU(微处理器)MPU是实现测光、运算、曝光、闪光控制、拍摄逻辑控制以及图像的 压缩处理等操作的一个完整的控制体系。现今MPU向着更节能，处理 更快捷的方向发展。 右图为佳能数码相机的标准配置有 DIGIC III处理器，使拍摄明亮 的高饱和度被摄体时色彩还原更加精确，暗光线下的伪色彩和噪音 信号更少。配合先进的CMOS感应器8通道数据读取技术、高速数据处 理能力和DDR SDRAM缓存，相机能实现惊人的连拍性能，加上仅有 0.2秒的启动时间和55毫秒的快门时滞，任何稍纵即逝的精彩瞬间都 不会错过。多媒体技术基础与应用5.存储设备SD卡(Secure Digital Card安全数码卡):大容量， 高性能，SD卡最大的特点就是通过加密功能，可以 保证数据资料的安全保密，读写达2MB/秒。 XD卡(eXtreme Digital极速卡):由奥林巴斯、富士 和东芝公司联合开发与持有。存储速度快,但价格 比SD卡高出许多！ CF卡(Compact Flash卡):其体积较大，信息安全性 和存储速度较SD卡和XD卡没有优势而言。 Memory Stick：Sony特有的记忆棒，广泛用于Sony 的数码相机Cyber Shot，手机，笔记本，摄像机， Sony PDA等设备当中。 MMC卡：比SD还高昂的价格和慢吞吞的速度，并没 有得到用户的普遍认可。多媒体技术基础与应用6.LCD(液晶屏幕)液晶取景器：LCD(Liquid Crystal Display)称为液晶显示屏，数码相 机使用的LCD与笔记本电脑的液晶显示屏工作原理相同，只是尺寸较小 。从种类上讲，LCD大致可以分为两类，即DSTN-LCD(双扫扭曲向列液 晶显示器)和TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示器)。与DSTN相比，TFT的特 点是亮度高，从各个角度观看都可以得到清晰的画面，因此数码相机 中大都采用TFT-LCD。 LCD的作用有三个，一为取景、 二为显示、三为显示功能菜单。 固然尺寸大的LCD比像素相同小 尺寸的LCD先是更加清晰，但LCD 尺寸增加，DC耗电量也随之增加， 所以LCD并非越大越好呀，只要 自己能看清楚就好。多媒体技术基础与应用7.电池数码相机的电池有5号电池和锂电池两种，它们也有各自的优缺 点。5号电池的续航能力弱一点，多少也会使相机整体的速度变 慢(例如：闪光灯充电和存储速度)，优点就是购买方便，如果没 电了随便一个商店都能买到备用的电池，相比之下锂电池的通用 性就不如它了，一款相机一般只能使用一种型号的锂电池，而且 在普通 商店和超市都很难买到，可是 锂电池的一次性拍摄时间比较 长，无须频繁换电池，而且速 度也比较快、充电时间相对于 镍氢电池也短很多。多媒体技术基础与应用2．数码相机的分类（1）单反相机单反数码相机就是指单镜头反光数码相机 在单反数码相机的工作系统中，光线透过镜头到达反光 镜后，折射到上面的对焦屏并结成影像，透过接目镜和 五棱镜，我们可以在观景窗中看到外面的景物。多媒体技术基础与应用2．数码相机的分类（2）卡片相机卡片相机在业界内没有明确的概念，仅指那些小巧的外形、相 对较轻的机身以及超薄时尚的设计是衡量此类数码相机的主要 标准。卡片数码相机可以不算累赘地被随身携带；而在正式场合把它 们放进西服口袋里也不会坠得外衣变形；女士们的小手包再也 不难找到空间挤下它们；在其他场合把相机塞到牛仔裤口袋或 者干脆挂在脖子上也是可以接受的。虽然它们功能并不强大， 但是最基本的曝光补偿功能还是超薄数码相机的标准配置，再 加上区域或者点测光模式，这些小东西在有时候还是能够完成 一些摄影创作。 其优点是时尚的外观、大屏幕液晶屏、小巧纤薄的机身，操作 便捷。缺点是手动功能相对薄弱、超大的液晶显示屏耗电量较 大、镜头性能较差。多媒体技术基础与应用2．数码相机的分类（3）长焦相机长焦数码相机指的是具有较大光学变焦倍数的机 型，而光学变焦倍数越大，能拍摄的景物就越远。 长焦数码相机主要特点其实和望远镜的原理差不 多，通过镜头内部镜片的移动而改变焦距。当人 们拍摄远处的景物或者是被拍摄者不希望被打扰 时，长焦的好处就发挥出来了。另外焦距越长则 景深越浅，和光圈越大景深越浅的效果是一样的， 浅景深的好处在于突出主体而虚化背景 在拍摄时，要注意变焦对于成像质量的影响，并 非变焦范围越大越好。 10倍超大变焦的镜头最常 遇到的两个问题就是镜头畸变和色散。数码相机的简单的工作原理多媒体技术基础与应用当按下快门时，镜头将光线会聚到感光器件CCD(电荷耦合器件 )上, CCD是半导体器件，它代替了普通相机中胶卷的位置，它 的功能是把光信号转变为电信号。这样，我们就得到了对应于 拍摄景物的电子图像，但是它还不能马上被送去计算机处理， 还需要按照计算机的要求进行从模拟信号到数字信号的转换， ADC(模数转换器)器件用来执行这项工作。接下来MPU(微处理 器)对数字信号进行压缩并转化为特定的图像格式，例如JPEG 格式。最后，图像文件被存储在内置存储器中。至此，数码相 机的主要工作已经完成，剩下要做的是通过LCD(液晶显示器) 查看拍摄到的照片。有一些数码相机为扩大存储容量而使用可 移动存储器，如PC卡或者软盘。此外，还提供了连接到计算机 和电视机的接口。多媒体技术基础与应用3．数码相机的原理数码照相机的种类繁多，样式和型号也各有不同，但是基本结构大同小异，都 包括镜头、光圈、快门、取景器、调焦装置、机身、图像传感器、数字信号处 理电路、存储器等基本组成部分。多媒体技术基础与应用数码相机的组成（1）镜头 镜头的作用是将被摄景物成像于图像传感器上。镜头由透镜组构成，其性能水平 是影像画面质量高低的决定因素。摄影镜头根据其焦距能否调节，可分为定焦距 镜头和变焦距镜头。?定焦距镜头定焦距镜头根据焦距的不同可分为标准镜头、广角镜头（短焦距镜头）和远摄镜 头（长焦距镜头）。①标准镜头：焦距长度与成像元件（CCD或者CMOS，传统相机的胶卷）对角线 基本相等(如135照相机的标准镜头的焦距约为50mm)。其拍摄的景物范围视场角 在45°～55°之间，接近人眼视角，拍摄的画面景物透视关系正常，符合人眼视 觉习惯。多媒体技术基础与应用数码相机的组成②广角镜头：焦距长度小于成像元件的对角线(如135照相机广角镜头的焦距约小 于40mm)。视场角大，拍摄范围广，可在距离较近或环境较窄的情况下拍摄较宽 阔的场景；有夸张前后景物大小和比例的作用，画面空间感强；画面会发生变形， 不适合拍摄人像特写。 ③远摄镜头：焦距长度大于所成像元件对角线(如135照相机长焦镜头的焦距约大 于60mm)。视场角小，成像大，适合于拍摄一些不便靠近的物体；景深小，有利 于虚化背景，突出主体。 ?变焦镜头 变焦镜头是指镜头焦距可在一定范围内调整变化。镜头的最长焦距值与最短焦距 值之比称为变焦倍数。在拍摄过程中，摄影者可根据需要随时调整焦距，得到所 要的取景和构图，以满足不同拍摄效果的需要。多媒体技术基础与应用数码相机的组成（2）光圈 光圈是在镜头中间由数片互叠的金属叶片组成的可调节镜头通光口径的装置。光 圈的主要作用是调节通光量。在拍摄同一个对象时，光线强时，应将光圈缩小， 光线弱时，应将光圈开大。 光圈系数指光圈的大小，是焦距与光孔直径的比。如F2.8、F4、F5.6、F8、F11、 F16、F22等，光圈系数越大，光圈孔径越小，进入镜头的光线越少，如图所示。 相邻的光圈系数的光通量相差一倍。多媒体技术基础与应用数码相机的组成（3）快门 快门的作用是控制进光时间和影响运动物体成像的清晰度。快门是利用开启时 间长短控制进光时间，从而控制曝光量。快门速度盘上标有的1、2、4、8、15、 30、60、125、250、500等数字表示曝光时间秒数的倒数，如“125”档表示曝 光时间为1/125秒。数据越大，快门开启的时间越短，进光量越少。 在快门速度盘上还有 “B”或“T”长快门时间档：当快门置于“B”档，手指按下 时快门开启，抬起时快门才关闭；当快门置于“T”档，手指按一次开启快门， 再按一次则关闭快门。 （4）取景器 取景器是供拍摄者观察被摄景物和景物范围，确定画面构图的装置。目前大多 数数码照相机同时采用两类取景方式：光学取景系统和电子取景系统。光学取 景系统取景器小，但是它不需要电源。电子取景系统可以通过液晶显示器来显 示取景和拍摄的效果，尺寸较大，容易观看。同时在光线比较暗的情况下，可 调节液晶显示屏的对比度，方便地取景。但是液晶显示屏工作时耗电量较大。 液晶显示屏除了取景与查看照片资料外，还有一个更重要的功能，就是功能菜 单的显示。多媒体技术基础与应用数码相机的组成（5）调焦装置 用任何照相机拍摄，都要进行调焦，调焦的目的是使被摄主体能在图像传感器上 形成清晰的影像。调焦装置就是让拍摄者能达到该目的的调节装置。数码照相机 的调焦大多是利用电子测距器自动进行的。当半按照相机快门按钮时，根据被摄 目标的距离，电子测距器可以把前后移动的镜头控制在相应的位置上，使被摄目 标成像最清晰。 （6）图像传感器 图像传感器是数码相机的核心部件，根据元件不同分为CCD（电荷耦合元件）和 CMOS（金属氧化物半导体元件）。图像传感器的作用是将光信号转变为电信号。 （7）数字信号处理电路 数字信号处理电路主要由模数转换器ADC构成。它的作用是将图像传感器产生的 模拟电信号转换为数字电信号，并将这种数字电信号经过压缩、编码传送到存储 器。多媒体技术基础与应用数码相机的组成(8)存储器 存储器是用来接收、保存数据的，包括内置缓存和可更换存储卡。 (9)输出控制单元 用数码照相机拍摄照片后，需要通过电缆把内部贮存的照片输出到其他处理设 备中去。数码相机的输出方式一般有： ?USB接口：用专用电缆与计算机相连，通过数码相机的驱动软件把照片下载 到计算机硬盘上。 ?视频接口：通过视频线与电视机相连，通过电视机的大屏幕观看数码照相机 所拍摄的照片。(10)机身 机身是照相机的暗箱，其他部件安装在机身上形成一个整体。多媒体技术基础与应用4．数码相机关键部件CCD数码相机的成像原理可以简单的概括为电荷耦合器件(CCD)接收光学镜头 传递来的影像，经模/数转换器(A/D)转换成数字信号后贮于存贮器中。数 码相机的光学镜头与传统相机相同，将影像聚到感光器件上，即(光)电荷 耦合器件(CCD) 。CCD替代了传统相机中的感光胶片的位置，其功能是 将光信号转换成电信号。CCD是半导体器件，是数码相机的核心，其内 含器件的单元数量决定了数码相机的成像质量――像素，单元越多，即像 素数高，成像质量越好，通常情况下像素的高低代表了数码相机的档次和 技术指标。CCD将被摄体的光信号转变为电信号――电子图像，这是模 拟信号，还需进行数字信号的转换才能为计算机处理创造条件，这个工作 将由模/数转换器(A/D)来转换工作。数字信号形成后，由微处理器(MPU) 对信号进行压缩并转化为特定的图像文件格式储存；数码相机自身的液晶 显示屏(LCD)用来查看所拍摄图像的好坏，还可以通过软盘或输出接口直 接传输给计算机进行图像处理、打印、上网等工作。多媒体技术基础与应用CCD（1）尺寸折算与物理结构 由于CCD是在晶圆体上通过特殊工艺蚀刻出来的，遵循统一的4:3的长宽 比例这一行业标准，能更有效的控制生产成本。但是当我们按这个标准折 算CCD尺寸的时候就会发现，算出的面积往往比真实面积大出许多，这 是因为“1/X英寸”表示的是包括电路部分在内的整块CCD的对角线长度， 并非CCD中感光核心部分的对角线长。事实上我们现在所接触到的CCD 尺寸的说法是参考传统摄像机内的真空摄像管的对角线长短来衡量的，它 严格遵守了Optical Format规范，中文译名为光学格式，其数值称为OF值， 单位为英寸。因此CCD尺寸的标准计算方法是其实际对角线长度（单位： mm）/16，我们以1/1.8英寸的CCD作例，这个1/1.8英寸就是计算公式中 的OF值，16÷1.8≈8.89mm，这就是该CCD感光核心部分对角线的实际 长度了。多媒体技术基础与应用CCDCCD仅仅是一种在硅基板表面通过绝缘膜使大量独立的、透明的光 电二极管（下文简称电极）排列起来的固态电子元件，若按CCD内 部的电极排列来分，现在DC中普遍采用的都为矩阵型结构，其特点 是色彩表现力更强、光谱范围更广和色彩密度更高等诸多优势。 CCD也包含了多个结构层，由上至下分别为感光层、色彩还原层、 信号转换层。多媒体技术基础与应用CCDCCD顶部感光层的专业术语叫做“微透镜”（Microlens），索尼采用的 Super HAD CCD（超级空穴堆积CCD）改变了传统CCD内部微透镜的形 状和排列，缩小了两两间的相邻间距，增强了微透镜下面感光电极对入射 光线的吸收率，进而提升了电极对光线的敏感度，Super HAD CCD II相比 的Super HAD CCD拥有以下改进： ? 微透镜与像素 单元的距离被缩 短 ? 像素开口率得 到提高 ? 每个像素也都 被放大 ? 具有改进型的 色彩滤镜多媒体技术基础与应用CCD（2）信号的传输方式 CCD的输出方式分相互传递型和单一传递型两种，其中“相互传递方式”早已成为 制造中的主流技术，包括出货量最大的索尼CCD。图例揭示了CCD结构层中最底层 的工作原理，每一个感光电极都对应了一个信号垂直传输单元，当光线透过镜头射 到CCD表面时，相应强度的电荷量就被蓄积在电极下面，每单位蓄积电荷量的多少 取决于每单位感光电极受到光照的强弱，当我们按下快门释放开关，各单位上的电 信号（电流或电压）被输送到A/D（模拟/数字）转换器上，这就完成了一次光电信 号的转换与传输过程。多媒体技术基础与应用CCD（3）彩色滤镜的结构 经过信号转换后，此时得到的还是一个灰调的影像，必须经过色彩还原才是我们 最终见到的绚丽多彩的数码照片。CCD对环境色彩的还原过程有一个专业术语叫 做“白平衡”。由于CCD中的感光电极只能感受光线的强弱，对光的色彩却完全 没有分辨能力，因此CCD都使用了“彩色滤镜”（Color Filter Array），这正是 其结构中的色彩还原层，滤镜的作用是只能让特定波长的光线通过，从而达到摄 取所需颜色的目的。按照过滤的色彩不同而被分为三种。在DC发展的初级阶段， CCD中使用的都是补色（Complmentary）滤镜，其也被称为“CMY滤镜”。而 现在原色（Primary）滤镜为业内通用的色彩还原技术，其中包含绿色（G）、蓝 色（B）和红色（R）滤镜单元，故又称为“RGB滤镜”。多媒体技术基础与应用CCD第三种我们可以当作是昙花一现的技术，它就是索尼在2003年底发布的800万像素 F-828中所使用的4color滤镜技术，索尼认为传统的RGB滤色方式是为了适应彩色 电视机和电脑显示器的色彩特性应运而生的，但与人眼的视觉感受略有不同，才会 出现显示的颜色与真实颜色间有一定微妙的差异，因此4color滤镜结构在原来的 RGB三色滤镜结构的基础上添加了一组翡翠绿色（Emerald）的滤镜单元 。多媒体技术基础与应用CCD（4）色彩还原 参照原色滤镜结构示意图，我们发现其排列为G-R-G-R（绿、红、绿、红）一行， 另一行则为B-G-B-G（蓝、绿、蓝、绿），从而依次构成了分布均匀的RGB排列， 这在影像工业中被称为三原色，通过相互间加权运算的组合，几乎能构成我们现实 生活中的所有色彩。原色滤镜结构中红色、蓝色单元与绿色单元的比例为1:1:2，这 是由于CCD本身材质的光敏特性导致了其对绿色光线敏感度不及红色与蓝色光线， 因此通常需要2个绿色单元配合1个红色单元和1个蓝色单元。 经过右图所示的光线滤色后，每个滤镜对应 的电极下都蓄积了相应的色彩信息。现在我 们可以想象出经过色彩过滤后的“数码照片” 是个什么样子了，应该是1/4为红色、1/4为 蓝色，剩下的1/2为绿色的“马赛克”式的 图案，这样的照片与我们脑海中绚丽多彩的 数码照片的模样相差甚远，当然啦，色彩还 原进行到这一步仅仅是提取了被摄场景中的 红、绿、蓝三种元素。多媒体技术基础与应用CCD对三原色进行加权计算就不完全是CCD的工作了，此时影像处理器（Image Engine）也在依照DC内置的软件算法配合CCD对色彩信息进行协同处理。可惜 的是每单位像素点只能记录三原色其中一种颜色的数据，必须凑足三原色才能 进行相互间的加权组合，因此影像处理器就会通过某一像素点周围其他像素的 色彩信息来进行色彩还原。 右图所示的色彩还原示意图，以图中B2像素为 例，该像素只留有绿色信息，周围分别有2个 蓝色像素（B1/B3），2个红色像素（A2/C2） 和4个绿色像素（A1/A3/C1/C3），影像处理器 便利用周围这8个像素点的色彩信息，再结合 B2像素本身的数据进行环境色彩的还原，经过 色彩叠加后才能最终形成数码照片中的一个真 实像素。其他像素点的色彩还原同出一辙，可 见每一个实际像素的生成都有周围8个三原色 像素点的参与，比如B2本身在被还原的同时也 将色彩信息提供给周围8个像素进行色彩还原， 被加权计算了8次，正因如此数码照片才会变 得如此靓丽。多媒体技术基础与应用CCD（5）补色与原色的差异 补色滤镜技术早在2001年左右就已经淘汰出了DC领域，但直到现在仍有相当多的 数码摄像机（DV）仍在使用该技术进行色彩还原，原色滤镜在色彩还原时采用了 色彩叠加的加权计算方式，补色滤镜则进行的是减法运算。1.使用多媒体技术基础与应用?数码相机三大存储格式:就是RAW、TIFF和JPEG，JPEG 是三种格式中“体积”最小的，如果您追求更快的存储 速度和更高的软件兼容性，那么JPEG是最好的选择。 分辨率越大，图像的精度越高，尽量使用高分辨率进行 拍摄是许多数码相机用户的一种错误的认识。 ?拍摄后的图像用途:是影响需要选择哪一级别分辨率进 行拍摄的主要原因。 ?冲印尺寸与拍摄参数:数码冲印系统可为您提供小至1 寸，大至16寸的10种不同规格的冲印服务，不同规格的 冲印尺寸对数码照片有不同的要求。 ?白平衡的使用：数码摄影中，要达到准确的色彩还原， 解决相机不能正确识别各种不同性质的光源颜色的问题， 必须正确设置白平衡。多媒体技术基础与应用?测光方式的选择：透过镜头测光的好处是能够直接反射所 见景物光线的大小，也就是光线经于镜头投射在感光元件上 ，感光元件再将光信号传送给数码相机的处理芯片作分析。 ?感光度的设定：胶片相机工业标准中，ISO标准衡量胶片对 光线敏感程度，数值越低，胶片的曝光感应速度越慢。 ?快门的控制技巧：数码相机与传统相机一样，通过光圈和 快门控制允许光线照射到感光元件或胶片上的量。其中，快 门决定了拍摄影像的时间，其打开的时间就是根据设定的快 门速度决定的。 ?合理使用闪光灯：闪光灯是非常便捷且适合当作补充光源 的一种工具。但一般来说，强调自动化的数码相机并没有太 强的闪光灯，充其量是把闪灯功能加以程序化，提供“自动 ”、“强制”、“防红眼”、“慢速”等设定。2.维护多媒体技术基础与应用?不能用力摇晃和撞击相机:过度的震荡会破坏机内的零部 件。 ?注意保护LCD屏幕，不可以用力挤压和暴露在阳光下。 ?保护镜头，不能用手触摸，不能用随便什么东西去擦拭 镜头，要使用专用的擦镜纸。 ?要注意防潮:相机是很怕受潮的。 ?不要让相机暴露在沙尘之中:现代相机的密封程度是非常 不错的，但是总有地方会进灰的。 ?相机的用电极巧。建议在完全放电的情况下再充电，这 样可以延长电池的寿命，也能充分激发电池的潜能。 ?储存卡的使用技巧。存储卡也是一种电子设备，也需要 防水，防沙，防高温。 ?作为电子设备的数码相机，不能在高温与低温的状态下 工作是其相对于传统相机的弱点之一。多媒体技术基础与应用3.数码相机的选购?CCD的数值也成为决定数码相机档次的重要标准。相片的 质量很大程度是决定于CCD像素，CCD像素的数目越多，感 应到的图像越精密，而对于一般的家用来说400万像素已经 够了。 ?决定镜头好坏的三个要点:透光性、对光线扭曲率及变焦 能力，前两者对于一般人来说是很难判定，而对于变焦能 力相信不少人都听说过，这对于你拍摄远处物体是很重要 的，变焦能力越好你就能拍到越远的物体。这里说的变焦 能力是对图像清晰度无损失的光学变焦，目前一般是3倍变 焦，而高的就去到12倍甚至更高。 ?最耗电的一般是LCD显示屏和闪光灯，DC选用的电池主要 有:锂电池和一般的干电池，锂电池的体积小便于携带、成 本高、通用性不高；干电池的成本低、通用性高、体积大。 在尽能可选购耗电低的相机同时，在出外拍照时应该准备 好备用电池。多媒体技术基础与应用2.1.2数码摄像机DV是Digital Video的缩写，译成中文就是“数字视频”的意思，DV机就是能拍摄 数字视频的设备，我们称之为数码摄像机。在绝大多数场合，我们直接用DV代表 数码摄像机。多媒体技术基础与应用1.数码摄像机的特点（1）清晰度高 模拟摄像机记录本提模拟信号，所以影像清晰度（也称之为解析度、解 像度或分辨率）不高，如VHS摄像机的水平清晰主著240线、最好的Hi8 机型也只有400线。而DV记录的则是数字信号，其水平清晰度已经达到 了500~540线，目前高清数码摄像机已经达到1080线，可以和专业摄像 机相媲美。 （2）色彩更加纯正 DV的色度和亮度信号带宽差不多是模拟摄像机的6倍，而色度和亮度带 宽是决定影像质量的最重要因素之一，因而DV拍摄的影像的色彩就更 加纯正和绚丽，也达到了专业摄像机的水平。 （3）无损复制 DV磁带上记录的信号可以无数次地转录，影像质量丝毫也不会下降， 这一点也是模拟摄像机所望尘莫及的。多媒体技术基础与应用2.数码摄像机的工作原理数码摄像机进行工作的基本原理简单的说就是光―电―数字信号的转变 与传输。即通过感光元件将光信号转变成电流，再将模拟电信号转变成 数字信号，由专门的芯片进行处理和过滤后得到的信息还原出来就是我 们看到的动态画面了。 数码摄像机的感光元件能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换 成数字信号，主要有两种：一种是广泛使用的CCD(电荷藕合)元件；另 一种是CMOS(互补金属氧化物导体)器件。多媒体技术基础与应用3.数码摄像机的分类（1）按照使用用途分类 ?广播级机型 这类机型主要应用于广播电视领域，图像质量高，性能全面，但价格较高， 体积也比较大，它们的清晰度最高，信噪比最大，图象质量最好。当然几 十万元的价格也不是一般人能接受得了的。例如松下的DVCPRO 50M以 上的机型等。 ?专业级机型 这类机型一般应用在广播电视以外的专业电视领域，如电化教育等，图像 质量低于广播用摄像机，不过近几年一些高档专业摄像机在性能指标等很 多方面已超过旧型号的的广播级摄像机，价格一般在数万致十几万元之间。 相对于消费级机型来说，专业DV不仅外型更酷，更起眼，而且在配置上要 高出不少，比如采用了有较好品质表现的镜头、CCD的尺寸比较大等，在 成像质量和适应环境上更为突出。对于追求影像质量的朋友们来说，影像 质量提高给人带来的惊喜，完全不是能用金钱来衡量的。代表机型例如索 尼公司的DVCAM系列机型。多媒体技术基础与应用数码摄像机的分类?消费级机型 这类机型主要是适合家庭使用的摄像机，应用在图像质量要求不高的非业 务场合，比如家庭娱乐等，这类摄像机体积小重量轻，便于携带，操作简 单，价格便宜。在要求不高的场合可以用它制作个人家庭的的VCD、DVD， 价格一般在数千元至万元级。 如果再把家用数码摄像机细分类的话，大致可以分为以下几种：入门DV、 中端消费级DV和高端准专业DV产品。多媒体技术基础与应用数码摄像机的分类（2）按照存储介质分类 ?磁带式 指以Mini DV为纪录介质的数码摄像机，它最早在1994年由10多个厂家联 合开发而成。通过1/4英寸的金属蒸镀带来记录高质量的数字视频信号。 ?光盘式 指的是DVD数码摄像机，存储介质是采用DVD-R，DVR+R，或是DVDRW，DVD+RW来存储动态视频图像，操作简单、携带方便，拍摄中不用 担心重叠拍摄，更不用浪费时间去倒带或回放，尤其是可直接通过DVD播 放器即刻播放，省去了后期编辑的麻烦。 ?硬盘式 指的是采用硬盘作为存储介质的数码摄像机。2005年由JVC率先推出的， 用微硬盘作存储介质。 ?存储卡式 指的是采用存储卡作为存储介质的数码摄像机，由于目前存储卡价格大幅 走低，容量大幅提高，在家用机型中存储卡式摄像机已经逐渐成为主流。多媒体技术基础与应用数码摄像机的分类（3）按照传感器类型和数目分类 ?传感器类型 CCD：电荷藕合器件图像传感器（Charge Coupled Device），使用一种 高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片 转换成数字信号。CMOS：互补性氧化金属半导体（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）和CCD一样同为在数码摄像机中可记录光线变化的半导 体。在相同分辨率下，CMOS价格比CCD便宜，但是CMOS器件产生的图像质 量相比CCD来说要低一些。到目前为止，市面上绝大多数的消费级别以及 高端数码相机都使用CCD作为感应器；CMOS感应器则作为低端产品应用 于一些摄像头上，不过一些高端的产品也采用了特制的CMOS作为光感器， 例如索尼的数款高端CMOS机型。多媒体技术基础与应用数码摄像机的分类?传感器数目 图像感光器数量即数码摄像机感光器件CCD或CMOS的数量，多数的数码 摄像机采用了单个CCD做为其感光器件，而一些中高端的数码摄像机则是 用3CCD作为其感光器件。 单CCD是指摄像机里只有一片CCD并用其进行亮度信号以及彩色信号的光 电转换。由于一片CCD同时完成亮度信号和色度信号的转换，因此拍摄出 来的图像在彩色还原上达不到很高的要求。 3CCD顾名思义就是一台摄像机使用了3片CCD。我们知道，光线如果通 过一种特殊的棱镜后，会被分为红，绿，蓝三种颜色，而这三种颜色就是 我们电视使用的三基色，通过这三基色，就可以产生包括亮度信号在内的 所有电视信号。如果分别用一片CCD接受每一种颜色并转换为电信号，然 后经过电路处理后产生图像信号，这样，就构成了一个3CCD系统，几乎 可以原封不动地显示影像的原色，不会因经过摄像机演绎而出现色彩误差 的情况。多媒体技术基础与应用2.1.3扫描仪扫描仪（scanner）是一种计算机外部仪器设备，通过捕获图像并将之转换成计算 机可以显示、编辑、存储和输出的数字化输入设备。对照片、文本页面、图纸、美 术图画、照相底片、菲林软片，甚至纺织品、标牌面板、印制板样品等三维对象都 可作为扫描对象，提取和将原始的线条、图形、文字、照片、平面实物转换成可以 编辑及加入文件中的装置。扫描仪主要由光源、光学镜头、光敏元件、机械移动部 件和电子逻辑部件组成。多媒体技术基础与应用1.扫描仪的分类（1）按接口方式分类 ?SCSI接口 SCSI接口的扫描仪需要一块SCSI卡将扫描仪与计算机相连接（所需的SCSI卡一般 在扫描仪中自带），早期的扫描仪大都是SCSI接口。优点是传输速度较快，扫描 质量高；缺点是需要开机箱安装一块SCSI卡，要占用一个ISA或PCI槽以及相应的 中断，安装相对复杂，有可能和其他配件发生冲突。 ?EPP接口 EPP接口就是我们常说的打印口（并口）。和SCSI的扫描仪相比速度较慢，扫描 质量稍差，但安装方便，兼容性好，大多采用EPP接口的扫描仪后部都有两个接口， 一个接计算机，另一个接其他的并口设备（一般是打印机）。 ?USB接口 USB接口是最新出现的接口形式，一般的ATX主板都配置USB接口，老式的AT主 板一般没有（一些较新的AT主板上有USB的连接端口，但需另买连接线）。优点 是速度较EPP快，可带电插拔，即插即用，较新的USB扫描仪可直接由USB口取 电，无须另加电源。缺点是旧型号的机器用不了，卖价也较EPP的贵一点点。 从以上三点可以看出，行业及专业用户或对效果要求严格的用户可尽量选用SCSI 和USB的扫描仪。多媒体技术基础与应用扫描仪的分类（2）按构造分类 ?手持式 手持式扫描仪体积小巧、携带方便。在扫描时，手持扫描仪在文稿上匀 速移动，文稿上的图案被转换成数字信号，经过电缆输送到多媒体计算机中。手持 式扫描仪由于便宜，在扫描仪诞生前期有人使用，现在几乎见不到了，其光学分辨 率一般在100DPI―600DPI之间，大多是黑白的。 ?平板式 平板式扫描仪又称CCD扫描仪，是应用最普及的扫描仪。平板式扫描仪 把透明玻璃作为工作面，文稿置于工作面上，扫描部件在驱动软件控制下进行扫描， 主要扫反射稿。其光学分辨率300DPI―2400DPI的都有，色彩位数已可达48位。 ?胶片扫描仪 胶片扫描仪主要用来扫描透明原稿，如幻灯片、摄影负片、CT片 及专业胶片，其具有高精度、层次感强特点，并且附带的软件比较专业。 ?滚筒式 滚筒式扫描仪属于专业扫描仪，体积很大。具有扫描清晰度高、彩色还 原逼真、大幅面、超高分辨率等特点。该扫描仪使用光电倍增管进行光电转换，可 获得质量很高的扫描图像。扫描仪以点光源一个一个像素地进行采样，采用RGB 分色技术，优点当然明显，真正的专业级扫描仪，价格也很昂贵。 ?CIS扫描仪 CIS扫描是1998年后才问世的扫描仪，CIS的意思是“接触式图象 传感器”，不需光学成像系统，结构简单、成本低廉、轻巧实用，但是对扫描 稿厚度和平整度要求严格，成像效果比CCD差。多媒体技术基础与应用2. 扫描仪的组成结构虽然从外型上看，扫描仪的整体感觉十分简洁、紧凑，但其内部结构却相当复杂： 不仅有复杂的电子线路控制，而且还包含精密的光学成像器件，以及设计精巧的机 械传动装置。它们的巧妙结合构成了扫描仪独特的工作方式。图2.19所示为典型的 平板式扫描仪的结构。多媒体技术基础与应用扫描仪的组成结构（1）上盖 上盖主要是将要扫描的原稿压紧，以防止扫描灯光线泄露。目前随着三维实物扫描 功能的逐渐普及，为了能够更加方便、更高质量地扫描三维实物，许多扫描仪在上 盖的设计上都“绞尽脑汁”，例如Canon的“Z”型盖板式设计就相当独特。 （2）原稿台 原稿台主要是用来放置扫描原稿的地方，其四周设有标尺线以方便原稿放置，并能 及时确定原稿扫描尺寸。中间为透明玻璃，称为稿台玻璃。在扫描时需注意确保稿 台玻璃清洁，否则会直接影响扫描图像的质量。另外，要特别注意在放置扫描原稿 时不要损坏稿台玻璃，要“轻拿轻放”。稿台玻璃的损坏会影响扫描仪内部的其他 器件(如成像部件)，尤其是稿台玻璃的破损会使灰尘及杂质直接侵入扫描仪内部， 使扫描品质下降，严重时会造成扫描仪的损坏。因此，如果有此类情况发生，应及 时与维修服务中心联系，切不可自行处理。多媒体技术基础与应用扫描仪的组成结构（3）光学成像部分 光学成像部分俗称扫描头，即图像信息读取部分，它是扫描仪的核心部件，其精度 直接影响扫描图像的还原逼真程度。它包括以下主要部件：灯管、反光镜、镜头以 及电荷耦合器件(CCD)。 扫描头的光源一般采用冷阴极辉光放电灯管，灯管两端没有灯丝，只有一根电极， 具有发光均匀稳定、结构强度高、使用寿命长、耗电量小、体积小等优点。 扫描头还包括几个反光镜，其作用是将原稿的信息反射到镜头上，由镜头将扫描信 息传送到CCD感光器件，最后由CCD将照射到的光信号转换为电信号。 镜头是把扫描信息传送到CCD处理的最后一关，它的好坏决定着扫描仪的精度。 扫描精度即是指扫描仪的光学分辨率，主要是由镜头的质量和CCD的数量决定。多媒体技术基础与应用扫描仪的组成结构（4）光电转换部分 光电转换部分是指扫描仪内部的主板。别看扫描仪的光电转换部分主板就这么一小 块，但它却是扫描仪的心脏。它是一块安置有各种电子元件的印刷电路板。它是扫 描仪的控制系统，在扫描仪扫描过程中，它主要完成CCD信号的输入处理，以及 对步进电机的控制，将读取的图像以任意的解析度进行处理或变换所需的解析度。 光电转换部分主板以一块集成芯片为主，其作用是控制各部件协调一致地动作，如 步进电机的移动等。其中有A／D变换器、BIOS芯片、I／O控制芯片和高速缓存 (Cache)。BIOS芯片的主要功能是在扫描仪启动时进行自检，I／O控制芯片提供了 连接界面和连接通道，高速缓存则是用来暂存图像数据的。如果把图像数据直接传 输到计算机里，那么就会发生数据丢失和影像失真等现象，如果先把图像数据暂存 在高速缓存里，然后再传输到计算机，就减少了上述情况发生的可能性。现在普通 扫描仪的高速缓存为512KB，高档扫描仪的高速缓存可达2MB。多媒体技术基础与应用扫描仪的组成结构（5）机械传动装置 1) 步进电机：它是机械传动部分的核心，是驱动扫描装置的动力源。步进电机其 实就是用脉冲信号精确控制移动的一种电机，扫描仪的噪音和速度在一定程度上就 是由它决定的。 2) 驱动皮带：扫描过程中，步进电机通过直接驱动皮带实现驱动扫描头，对图像 进行扫描。 3) 滑动导轨：扫描装置经驱动皮带的驱动，通过在滑动导轨上的滑动实现线性扫 描的过程。 4) 齿轮组：是保证机械设备正常工作的中间衔接设备。多媒体技术基础与应用3. 扫描仪基本工作原理一般来讲，扫描仪扫描图像的方式大至有三种，即：以光电耦合器(CCD)为光电转 换元件的扫描、以接触式图像传感器CIS(或LIDE)为光电转换元件的的扫描和以光 电倍增管 (PMT)为光电转换元件的扫描。 (1) 以光电耦合器(CCD)为光电转换元件的扫描仪工作原理 多数平板式扫描仪使用光电耦合器(CCD)为光电转换元件，它在图像扫描设备中最 具代表性。其形状像小型化的复印机，在上盖板的下面是放置原稿的稿台玻璃。扫 描时，将扫描原稿朝下放置到稿台玻璃上，然后将上盖盖好，接收到计算机的扫描 指令后，即对图像原稿进行扫描，实施对图像信息的输入。 与数字相机类似，在图像扫描仪中，也使用CCD作图像传感器。但不同的是，数 字相机使用的是二维平面传感器，成像时将光图像转换成电信号，而图像扫描仪的 CCD是一种线性CCD，即一维图像传感器。 ?线性CCD的结构 ?光学成像系统 ?色分离技术 ?VAROS技术多媒体技术基础与应用●扫描基本工作原理● 反射式扫描原理扫描样张 光源平板式扫描仪识别反射光线光电转换器 数字信号输出导轨● 透射式扫描原理扫描样张 识别穿透光线光源底片扫描仪光电转换器 数字信号输出多媒体技术基础与应用反射稿扫描工作原理图多媒体技术基础与应用扫描仪基本工作原理(2)接触式图像传感器CIS（或LIDE） 接触式图像传感器CIS(或LIDE)是近些年才出现的名词，其实这种技术与CCD技术 几乎是同时诞生的。绝大多数手持式扫描仪采用CIS技术。CIS感光器件一般使用 制造光敏电阻的硫化镉作感光材料，硫化镉光敏电阻本身漏电大，各感光单元之间 干扰大，严重影响清晰度，这是该类产品扫描精度不高的主要原因。它不能使用冷 阴极灯管而只能使用LED发光二极管阵列作为光源，这种光源无论在光色还是在光 线的均匀度上都比较差，导致扫描仪的色彩还原能力较低。LED阵列由数百个发光 二极管组成，一旦有一个损坏就意味着整个阵列报废，因此这种类型产品的寿命比 较短。无法使用镜头成像，只能依靠贴近目标来识别，没有景深，不能扫描实物， 只适用于扫描文稿。CIS对周围环境温度的变化比较敏感，环境温度的变化对扫描 结果有明显的影响，因此对工作环境的温度有一定的要求。LIDE(LED In Direct Exposure)二极管直接曝光技术是佳能公司独创的技术，是一 种基于CIS技术的革新技术，它使用三色二极管作为光源。与使用冷阴极灯源的扫 描仪相比，二极管具有体积小巧且持久长效等特点，不过它所产生的光线比较弱， 很难保证扫描影像所需的亮度。针对这一原因，LIDE技术对二极管装置及引导光 线的光导材料进行了改造，使二极管光源可以产生均匀并且亮度足够的光线用于扫 描。多媒体技术基础与应用扫描仪基本工作原理(3)光电倍增管(Photo Multiplier Tube) 工作原理 光电倍增管(PMT)为滚筒式扫描仪采用的光电转换元件。 在各种感光器件中，光电倍增管是性能最好的一种，无论在灵敏度、噪声系数还是 动态范围上都遥遥领先于其他感光器件，而且它的输出信号在相当大范围内保持着 高度的线性输出，使输出信号几乎不用做任何修正就可以获得准确的色彩还原。光 电倍增管实际是一种电子管，其感光材料主要是由金属铯的氧化物及其他一些活性 金属(一般是镧系金属)的氧化物共同构成。这些感光材料在光线的照射下能够发射 电子，经栅极加速后冲击阳电极，最后形成电流，再经过扫描仪的控制芯片进行转 换，就生成了物体的图像。在所有的扫描技术中，光电倍增管是性能最为优秀的一 种，其灵敏度、噪声系数、动态密度范围等关键性指标远远超过了CCD及CIS等感 光器件。同样，这种感光材料几乎不受温度的影响，可以在任何环境中工作。但是 这种扫描仪的成本极高，一般只用在最专业的滚筒式扫描仪上 。多媒体技术基础与应用4. 扫描仪的工作过程平板扫描仪扫描的一般工作过程是：1)开始扫描时，机内光源发出均匀光线照亮玻璃面板上的原稿，产生表示 图像特征的反射光(反射稿)或透射光(透射稿)。反射光经过玻璃板和一组镜 头，分成红绿蓝3种颜色汇聚在CCD感光元件上，被CCD接受。其中空白 的地方比有色彩的地方能反射更多的光。2)步进电机驱动扫描头在原稿下面移动，读取原稿信息。扫描仪的光源为 长条形，照射到原稿上的光线经反射后穿过一个很窄的缝隙，形成沿x方 向的光带，经过一组反光镜，由光学透镜聚焦并进入分光镜。经过棱镜和 红绿蓝三色滤色镜得到的RGB三条彩色光带分别照到各自的CCD上， CCD将RGB光带转变为模拟电子信号，此信号又被A／D转换器转变为数 字电子信号。多媒体技术基础与应用4. 扫描仪的工作过程3)反映原稿图像的光信号转变为计算机能够接受的二进制数字电子信号， 最后通过 USB等接口送至计算机。扫描仪每扫描一行就得到原稿x方向一 行的图像信息，随着沿y方向的移动，直至原稿全部被扫描。经由扫描仪 得到的图像数据被暂存在缓冲器中，然后按照先后顺序把图像数据传输到 计算机并存储起来。当扫描头完成对原稿的相对运动，将图稿全部扫描一 遍，一幅完整的图像就输入到计算机中去了。4)数字信息被送入计算机的相关处理程序，在此数据以图像应用程序能使 用的格式存在。最后通过软件处理再现到计算机屏幕上。 所以说，扫描仪的简单工作原理就是利用光电元件将检测到的光信号转换 成电信号，再将电信号通过模拟／数字转换器转化为数字信号传输到计算 机中。无论何种类型的扫描仪，它们的工作过程都是将光信号转变为电信 号。所以，光电转换是它们的核心工作原理。扫描仪的性能取决于它 把任意变化的模拟电平转换成数值的能力。多媒体技术基础与应用2.1.4触摸屏随着使用电脑作为信息来源的与日俱增，触摸屏以其易于使用、坚固耐用、 反应速度快、 节省空间等优点，使得系统设计师们越来越多的感到使用触 摸屏的确具有相当大的优越性。触摸屏是一个使多媒体信息或控制改头换 面的设备，它赋予多媒体系统以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体 交互设备。发达国家的系统设计师们和我国率先使用触摸屏的系统设计师 们已经清楚的知道，触摸屏对于各种应用领域的电脑已经不再是可有可无 的东西，而是必不可少的设备。它极大的简化了计算机的使用，即使是对 计算机一无所知的人，也照样能够信手拈来，使计算机展现出更大的魅力。 触摸屏系统一般包括两个部分：触摸检测装置和触摸屏控制器。触摸检测 装置安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，接收后送触摸屏控 制器；触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并 将它转换成触点坐标，再送给CPU，它同时能接收CPU发来的命令并 加以执行。多媒体技术基础与应用1． 触摸屏的分类（1） 电阻式触摸屏 电阻触摸屏的屏体部分是一块多层复合薄膜，由一层玻璃或有机玻璃作为基层，表 面涂有一层透明的导电层(ITO膜)，上面再盖有一层外表面经过硬化处理、光滑防 刮的塑料层。它的内表面也涂有一层ITO，在两层导电层之间有许多细小(小于千分 之一英寸)的透明隔离点把它们隔开。当手指接触屏幕时，两层ITO发生接触，电阻 发生变化，控制器根据检测到的电阻变化来计算接触点的坐标，再依照这个坐标来 进行相应的操作。电阻屏根据引出线数多少，分为四线、五线等类型。五线电阻触 摸屏的外表面是导电玻璃而不是导电涂覆层，这种导电玻璃的寿命较长，透光率也 较高。多媒体技术基础与应用触摸屏的分类（2）电容式触摸屏 电容式触摸屏的四边均镀上了狭长的电极，其内部形成一个低电压交流电场。触摸 屏上贴有一层透明的薄膜层，它是一种特殊的金属导电物质。当用户触摸电容屏时， 用户手指和工作面形成一个耦合电容，因为工作面上接有高频信号，于是手指会吸 走一个很小的电流，这个电流分别从屏的四个角上的电极中流出；且理论上流经四 个电极的电流与手指到四角的距离成比例，控制器通过对四个电流比例的精密计算， 即可得出接触点位置。多媒体技术基础与应用触摸屏的分类（3）红外线式触摸屏 红外触摸屏的四边排布了红外发射管和红外接收管，它们一一对应形成横竖交叉的 红外线矩阵。用户在触摸屏幕时，手指会挡住经过该位置的横竖两条红外线，控制 器通过计算即可判断出触摸点的位置。多媒体技术基础与应用触摸屏的分类（4）表面声波触摸屏 表面声波是超声波的一种，它是在介质(例如玻璃或金属等刚性材料)表面浅层传播 的机械能量波。通过楔形三角基座（根据表面波的波长严格设计），可以做到定向、 小角度的表面声波能量发射。表面声波性能稳定、易于分析，并且在横波传递过程 中具有非常尖锐的频率特性，近年来在无损探伤、造影等应用中发展很快。多媒体技术基础与应用2． 触摸屏的基本技术电阻式触摸屏 透光率（ %） 分辨率 感应轴 漂移 耐磨损性 响应速度 干扰性 污物影响 稳定性 85
X、Y 无 好 &10ms 无 无 好 电容式触摸屏 85
X、Y 有 好 &3ms 电磁干扰 较小 差 红外线式触摸屏 100 977?737 X、Y 无 很好 &20ms 光扰 无 高 表面声波式触摸 屏 92
X、Y、Z 无 很好 &10ms 无 小 一般多媒体技术基础与应用3． 触摸屏的性能比较?电阻式触摸屏工作在与外界完全隔离的环境中，它不怕灰尘、水气和油污，可以 用任何物体来触摸，比较适合工业控制领域使用。缺点是由于复合薄膜的外层采用 塑料，太用力或使用锐器触摸可能划伤触摸屏。 ?电容式触摸屏的分辨率很高，透光率也不错，可以很好地满足各方面的要求，在 公共场所常见的就是这种触摸屏。不过，电容式触摸屏把人体当作电容器的一个电 极使用，当有导体靠近并与夹层ITO工作面之间耦合出足够大的电容时，流走的电 流就会引起电容式触摸屏的误动作；另外，戴着手套或手持绝缘物体触摸时会没有 反应，这是因为增加了绝缘的介质。 ?红外线触摸屏是靠测定红外线的通断来确定触摸位置的，与触摸屏所选用的透明 挡板的材料无关(有一些根本就没有使用任何挡板) 。因此，选用透光性能好的挡板， 并加以抗反光处理，可以得到很好的视觉效果。但是，受到红外线发射管体积的限 制，不可能发射高密度的红外线，所以这种触摸屏的分辨率不高。另外，由于红外 线触摸屏依靠红外感应来工作，外界光线变化，如阳光或室内灯等均会影响其准确 度。 ?表面声波技术非常稳定，而且表面声波触摸屏的控制器靠测量衰减时刻在时间轴 上的位置来计算触摸位置，所以其精度非常高。表面声波触摸屏还具有第三轴(z 轴)，也就是压力轴。通过计算接收信号衰减处的衰减量可得到用户触摸屏幕的力 量大小，最多可分为256级力度。力量越大，接收信号波形上的衰减缺口也就越宽 越深，在所有的触摸屏中，只有表面声波触摸屏具有感知触摸压力的性能。多媒体技术基础与应用4． 应用场合根据对触摸屏的结构、原理和性能特点的分析，不同触摸屏的适用场合如下。?四线电阻触摸屏：不怕灰尘、油污和光电干扰，怕划伤是其主要缺陷。适用于有 固定用户的公共场所，如工业控制现场、办公室、家庭等。 ?五线电阻触摸屏：极好的灵敏度和透光度，较长的使用寿命，不怕灰尘、油污和 光电干扰，适用于各类公共场所，尤其适用于要求精密的工业控制现场等。 ?电容感应触摸屏：由于电容随温度、湿度或接地情况的不同而变化，故其稳定性 较差，往往会产生漂移现象。怕电磁场干扰、漂移，不易在工业控制场所和有干扰 的地方使用。可使用于要求不太精密的公共信息查询；需要经常校准、定位。 ?红外线感应触摸屏：分辨率较低，但不受电流、电压和静电干扰，适宜某些恶劣 的环境条件；适用于无红外线和强光干扰的各类公共场所、办公室以及要求不是非 常精密的工业控制现场。 ?表面声波触摸屏：纯玻璃材质、透光性最好、使用寿命长、抗划伤性好，适用于 未知用户的各类公共场所。但怕长时间的灰尘积累和油污的浸染，所以使用于环境 干净的场所更好。否则，需要定期的清洁服务。多媒体技术基础与应用iPhone 4 的 Retina 显示屏迄今最清晰、最鲜活、 分辨率最高的手机屏幕 ，像素数是之前 iPhone 的 4 倍。事实 上，它的超高像素密度 已超过肉眼能分辨的范 围，让文字和画质都极 度清楚锐利。 Retina 显示屏多媒体技术基础与应用LG Display IPS屏幕多媒体技术基础与应用5． 发展趋势触摸屏技术方便了人们对计算机的操作使用，是一种极有发展前途的交互式输入技 术。世界各国对此普遍给予重视，并投入大量的人力物力进行研发，新型触摸屏不 断涌现。 触摸笔：利用触摸笔进行操作的触摸屏类似白板，除显示界面、窗口、图标外，触 摸笔还具有签名、标记的功能。这种触摸笔比早期只提供选择菜单的光笔功能大大 增强。 触摸板：触摸板采用了压感电容式触摸技术，屏幕面积最大。它由三部分组成：最 底层是中心传感器，用于监视触摸板是否被触摸，然后对信息进行处理，中间层提 供了交互用的图形、文字等，最外层是触摸表层，由强度很高的塑料材料构成。当 手指点触外层表面时，在千分之一秒内就可以将此信息送到传感器并进行处理。除 与PC兼容，它还具有亮度高、图像清晰、易于交互等特点，因而被应用于指点式 信息查询系统（如电子公告板），收到了非常好的效果。多媒体技术基础与应用2．2 2.2.1多媒体的输出设备 CRT显示器CRT显示器是一种使用阴极射线管（Cathode Ray Tube）的显示器，阴极射线管 主要有五部分组成：电子枪（Electron Gun），偏转线圈（Defiection coils），荫 罩(Shadow mask)，荧光粉层(Phosphor)及玻璃外壳。它是目前应用最广泛的显示 器之一，CRT纯平显示器具有可视角度大、无坏点、色彩还原度高、色度均匀、可 调节的多分辨率模式、响应时间极短等LCD显示器难以超过的优点，而且CRT显示 器价格要比LCD显示器便宜。多媒体技术基础与应用1． CRT的工作原理CRT(阴极射线管)显示器的核心部件是CRT显像管，其工作原理和电视机的显像管 基本一样，我们可以把它看作是一个图像更加精细的电视机。经典的CRT显像管使 用电子枪发射高速电子，经过垂直和水平的偏转线圈控制高速电子的偏转角度，最 后高速电子击打屏幕上的磷光物质使其发光，通过电压来调节电子束的功率，就会 在屏幕上形成明暗不同的光点形成各种图案和文字。多媒体技术基础与应用CRT的工作原理彩色显像管屏幕上的每一个像素点都由红、绿、蓝三种涂料组合而成，由三束电子 束分别激活这三种颜色的磷光涂料，以不同强度的电子束调节三种颜色的明暗程度 就可得到所需的颜色，这非常类似于绘画时的调色过程。倘若电子束瞄准得不够精 确，就可能会打到邻近的磷光涂层，这样就会产生不正确的颜色或轻微的重像，因 此必须对电子束进行更加精确的控制。 最经典的解决方法就是在显像管内侧，磷光涂料表面的前方加装荫罩(Shadow Mask)。这个荫罩只是一层凿有许多小洞的金属薄板(一般是使用一种热膨胀率很 低的钢板)，只有正确瞄准的电子束才能穿过每个磷光涂层光点相对应的屏蔽孔， 荫罩会拦下任何散乱的电子束以避免其打到错误的磷光涂层，这就是荫罩式显像管。多媒体技术基础与应用2． 电子枪分类(1)三枪三束彩色显像管 三枪三束彩色显像管也称荫罩管，是较早开发的显像管，它由荧光屏、荫罩、电子 枪及玻璃外壳四部分组成。它有三只独立的电子枪，分别发射出红、绿、蓝三只电 子束 。荫罩板置于距荧光屏内表面10mm左右的地方，上面有规律地排列着数十 万个小圆孔，每个小孔与荧光屏上的一个三色点组相对应。红、绿、蓝三只电子束 从不同角度同时在荫罩孔处相交并通过。多媒体技术基础与应用电子枪分类(2)单枪三束彩色显像管 单枪三束彩色显像管由一只电子枪发射电子束，它具有三个独立的、按直线排列的 阴极，其他各极都是共用的。单枪三束荧光屏上红、绿、蓝荧光粉是以纵向条状涂 复在屏上的，在荧光屏的内侧有一金属板，称为分色板，它的作用是使三条电子束 只能轰击各自的荧光粉条。多媒体技术基础与应用3． 显示屏结构变迁CRT显示器用于显示的外表面受到工艺条件的限制，经历了以下几个发展阶段。 ?球面――属于早期形式。球面上的显示信息变形严重，正前方观看可减少变形。 ?柱面――横向呈弧形、纵向呈平面的形式。左右观看仍有变形，俯仰观看变形消 失。 ?物理春平――显示屏的内外表面均呈平面的形式，又称“平面直角”形式。视角 可达180度。由于内表面是平面，电子束到达各点的距离不等，光线发生折射程度 不同，导致正面观看有内凹感。?视觉纯平――显示器外表面呈平面，内表面呈弧形。显示屏内曲面使电子束到达 各点的距离接近一致，补偿了光线折射效应，使内凹感消失，视觉上呈现真正的平 面，即达到“视觉纯平”的效果。多媒体技术基础与应用4． CRT显示器基本指标（1）屏幕尺寸 屏幕尺寸是指显像管尺寸、可视尺寸和光栅尺寸。其中显像管尺寸是指显像管正面 对角线的长度，一般以英寸（in）为单位；可视尺寸指显示器可视区域的对角线长 度，小于显像管尺寸，一般以毫米（mm）为单位；光栅尺寸是指显像管最大扫描 区域的尺寸，用横向数值和纵向数值分别表示区域的大小。 （2）点距 普通显像管的荧光屏里有一个网罩，上面有许多细密的小孔，所以被称为“荫罩式 显像管”。电子枪发出的射线穿过这些小孔，照射到指定的位置并激发荧光粉，然 后就显示出了一个点。许多不同颜色的点排列在一起就组成了五彩缤纷的画面。点 距指屏幕上相邻两个同色像素单元之间的距离，即两个红色（或绿、蓝）像素单元 之间的距离。点距是衡量显示器质量好坏的重要指标，其数值越小，清晰度越高， 质量越好。实际点距 垂直点距水平点距多媒体技术基础与应用CRT显示器基本指标(3)扫描频率 CRT显示器上显示的图像是由很多荧光点组成的，每个荧光点都由于受到电子束的 击打而发光，不过荧光点发光的时间很短，所以要不断地有电子束击打荧光粉使之 持续发光。电子束不能同时轰击屏幕上的两个点，因此显示器在工作时，以极快的 速度从视频卡读取数据，同时由电子枪的偏转电路部分控制偏转线圈对电子束射出 的方向进行改变，使电子束从屏幕左上角开始，从左至右，从上至下，依次对每个 点进行轰击，虽然时间上有先后顺序，但由于电子束把屏幕整个扫描一次只需 10～20ms的时间，加上荧光体的辉光残留和人眼的视觉暂留现象，所以只要刷新 够快，刷新率够高，人眼就能看到持续、稳定的画面，不会感觉到明显的闪烁和抖 动。 ?场频 场频又称为“垂直扫描频率”或“刷新率”。指单位时间（以秒计）之内电子枪对 整个屏幕进行扫描的次数，通常以赫兹(Hz)表示。以85Hz刷新率为例，它表示显 示器的内容每秒钟刷新85次。垂直扫描频率越高，闪烁情况越不明显，眼睛也就 越不容易疲劳。从理论上来讲，只要刷新率达到85Hz，也就是每秒刷新85次，人 眼就感觉不到屏幕的闪烁了，但实际使用中往往有人能看出85Hz刷新率和100Hz 刷新率之间的区别，所以从保护眼睛的角度出发，刷新率仍然是越高越好。多媒体技术基础与应用CRT显示器基本指标?行频 行频又称为“水平扫描频率”，指电子枪每秒在荧光屏上扫过的水平线的数量，其 值等于“场频×垂直分辨率×1.04”，单位为KHz（千赫兹）。行频是一个综合分 辨率和场频的参数，该值越大，显示器可以提供的分辨率越高，稳定性越好。以 800×600的分辨率、85Hz的场频为例，显示器的行频至少应为 “600×85=51KHz”。 和扫描频率密切相关的参数是显示器的带宽。场频和行频越高，带宽就越大，扫描 频率和带宽是显示器的一个综合指标，一定程度上反映了显示器的定位。 带宽 B = r(x)×r(y)×V?r(x)表示每条水平扫描线上的图素个数 ?r(y)表示每桢画面的水平扫描线数 ?V 表示每秒画面刷新率（即场频） ?B 表示带宽多媒体技术基础与应用2.2.2液晶显示器液晶显示器，或称LCD（Liquid Crystal Display），为平面超薄的显示设备，它由 一定数量的彩色或黑白像素组成，放置于光源或者反射面前方。液晶显示器功耗很 低，因此倍受青睐。它的主要原理是以电流刺激液晶分子产生点、线、面配合背部 灯管构成画面。多媒体技术基础与应用1． 液晶人们一般都认为物质像水一样都有三态，分别是固态、液态跟气态。其实物质的三 态是针对水而言，对于不同的物质，可能有其它不同的状态存在。以我们要谈到的 液晶态而言，它是介于固体跟液体之间的一种状态，其实这种状态仅是材料的一种 相变化的过程，只要材料具有上述的过程，即在固态及液态间有此一状态存在，物 理学家便称之为液态晶体。液晶具有异方性结晶所特有的双折射率(birefringence) 之光学性质，即光学异相性。 （1）液晶的分类 液态晶体的首次发现，距今已经度过一百多个年头了。如果是依分子排列的有序性 来分，则可以分成以下四类。?层状液晶(Sematic) 其结构是由液晶棒状分子聚集一起，形成一层一层的结构。其每一层的分子的长轴 方向相互平行，且此长轴的方向对于每一层平面是垂直或有一倾斜角。由于其结构 非常近似于晶体，所以又称做近晶相。在层状型液晶层与层间的键结会因为温度而 断裂，所以层与层间较易滑动。但是每一层内的分子键结较强，所以不易被打断。多媒体技术基础与应用液晶线状液晶(Nematic) Nematic这个字是希腊字，代表的意思与英文的thread是一样的。主要是因为用肉 眼观察这种液晶时，看起来会有像丝线一般的图样。这种液晶分子在空间上具有一 维的规则性排列，所有棒状液晶分子长轴会选择某一特定方向（也就是指向矢）作 为主轴并相互平行排列。而且不像层状液晶一样具有分层结构，与层列型液晶比较 其排列比较无秩序。另外其黏度较小，所以较易流动(它的流动性主要来自对于分 子长轴方向较易自由运动)。线状液晶就是现在的TFT液晶显示器常用的 TN(Twisted nematic)型液晶。 ?胆固醇液晶(cholesteric) 这个名字的来源，是因为它们大部份是由胆固醇的衍生物所生成的。但有些没有胆 固醇结构的液晶也会具有此液晶相。这种液晶如果把它的一层一层分开来看，会很 像线状液晶。但是在Z轴方向来看，会发现它的指向矢会随着一层一层的不同而像 螺旋状一样分布，而当其指向矢旋转360度所需的分子层厚度就称为pitch。正因为 它每一层跟线状液晶很像，所以也叫做Chiral nematic phase。 ?碟状液晶(disk) 也称为柱状液晶，以一个个的液晶来说，它长的像碟状(disk)，但是其排列就 像是柱状(discoid)。多媒体技术基础与应用液晶如果我们是依分子量的高低来分的话则可以分成高分子液晶(polymer liquid crystal， 聚合许多液晶分子而成)与低分子液晶两种。就此种分类来说，TFT液晶显示器是 属于低分子液晶的应用。 倘若就液晶态的形成原因，则可以分成因为温度形成液晶态的热致型液晶 (thermotropic)与因为浓度而形成液晶态的溶致型液晶(lyotropic)。以之前所提过的 分类来说，层状液晶与线状液晶一般多为热致型的液晶，是随着温度变化而形成液 晶态。而对于溶致型的液晶，需要考虑分子溶于溶剂中的情形。当浓度很低时，分 子便杂乱的分布于溶剂中而形成等方性的溶液，不过当浓度升高大于某一临界浓度 时，由于分子已没有足够的空间来形成杂乱的分布，部份分子开始聚集形成较规则 的排列，以减少空间的阻碍。因此形成异方性(anisotropic)之溶液。所以溶致型液 晶的产生就是液晶分子在适当溶剂中达到某一临界浓度时便会形成的液晶态。多媒体技术基础与应用液晶（2）液晶的特性 由于液晶分子的结构为异方性 (anisotropic)，所以其引起的光电效应就会因为方向 不同而有所差异，简单的说也就是液晶分子在介电系数及折射系数等光电特性都具 有异方性，因而我们可以利用这些性质来改变入射光的强度，以便形成灰阶，来应 用于显示器组件上。?介电系数 我们将介电系数分开成两个方向的分量，分别是ε// (与指向矢平行的分量)与ε⊥(与 指向矢垂直的分量)。当ε// &ε⊥ 便称之为介电系数异方性为正型的液晶，可以用在 平行配位。而ε// &ε⊥ 则称之为介电系数异方性为负型的液晶，只可用在垂直配位 才能产生所需要的光电效应。当有外加电场时，液晶分子会因介电系数异方性为正 或是负值，来决定液晶分子的转向是平行或是垂直于电场，来决定光的穿透与否。 现在TFT LCD上常用的TN型液晶大多是属于介电系数正型的液晶。当介电系数异 方性Δε（=ε//－ε⊥）越大的时候，则液晶的临界电压(threshold voltage)就会越小， 这样一来液晶便可以在较低的电压操作。多媒体技术基础与应用液晶?折射系数 由于液晶分子大多由棒状或是碟状分子所形成，因此跟分子长轴平行或垂直方向上 的物理特性会有一些差异，所以液晶分子也被称做是异方性晶体。与介电系数一样， 折射系数也依照跟指向矢垂直与平行的方向，分成两个方向的向量，分别为n // 与 n⊥。液晶的介电系数是液晶受电场的影响决定液晶分子转向的特性，而折射系数则是光 线穿透液晶时影响光线行进路线的重要参数。而液晶显示器就是利用液晶本身的这 些特性，适当的利用电压，来控制液晶分子的转动，进而影响光线的行进方向，来 形成不同的灰阶，作为显示影像的工具。多媒体技术基础与应用2． 液晶显示器关键部件（1）偏光板 光也是一种波动，而光波的行进方向，是与电场及磁场互相垂直的。同时光波本身 的电场与磁场分量，彼此也是互相垂直的。也就是说行进方向与电场及磁场分量， 彼此是两两互相垂直的。而偏光板的作用就像是栅栏一般，会阻隔掉与栅栏垂直的 分量，只准许与栅栏平行的分量通过。 所以如果我们拿起一片偏光板对着光源看， 会感觉像是戴了太阳眼镜一般，光线变得 较暗。但是如果把两片偏光板迭在一起， 当您旋转两片的偏光板的相对角度，会发 现随着相对角度的不同，光线的亮度会越 来越暗。当两片偏光板的栅栏角度互相垂 直时，光线就完全无法通过了。而液晶显 示器就是利用这个特性来完成的，利用上 下两片栅栏互相垂直的偏光板之间，充满 液晶，再利用电场控制液晶转动，来改变 光的行进方向，如此一来，不同的电场大 小，就会形成不同灰阶亮度了。多媒体技术基础与应用液晶显示器关键部件（2）背光板 在一般的CRT屏幕，是利用高速的电子枪发射出电子，打击在银光幕上的荧光粉， 藉以产生亮光，来显示出画面。然而液晶显示器本身，仅能控制光线通过的亮度， 本身并无发光的功能。因此，液晶显示器就必须加上一个背光板，来提供一个高亮 度，而且亮度分布均匀的光源。组成背光板的主要零件有灯管(冷阴极管)，反射板， 导光板，增亮膜，扩散板等等。灯管是主要的发光零件，经由导光板，将光线分布 到各处。而反射板则将光线限制住都只往TFT LCD的方向前进。最后经由增亮膜 及扩散板的帮忙，将光线均匀的分布到各个区域去，提供给TFT LCD一个明亮的 光源。而TFT LCD则经由电压控制液晶的转动，控制通过光线的亮度，从而形成 不同的灰阶。多媒体技术基础与应用液晶显示器关键部件多媒体技术基础与应用液晶显示器关键部件（3）框胶及垫片 在图中另外还有框胶与垫片（spacer）两种结构成分。其中框胶的用途，就是要让 液晶面板中的上下两层玻璃，能够紧密黏住，并且提供面板中的液晶分子与外界的 阻隔，所以框胶正如其名，是围绕于面板四周，将液晶分子框限于面板之内。而垫 片主要是提供上下两层玻璃的支撑，它必须均匀的分布在玻璃基板上，否则一但分 布不均造成部分垫片聚集在一起，反而会阻碍光线通过，也无法维持上下两片玻璃 的适当间隙（gap），会产生电场分布不均的现象，进而影响液晶的灰阶表现。 ?开口率 液晶显示器中有一个很重要的规格就是亮度，而决定亮度最重要的因素就是开口率。 开口率是什么呢? 简单的来说就是光线能透过的有效区域比例。当光线经由背光板 发射出来时，并不是所有的光线都能穿过面板，那些给LCD source驱动芯片及 gate驱动芯片用的信号走线，以及TFT本身，还有储存电压用的储存电容等等。这 些地方除了不完全透光外，也由于经过这些地方的光线 并不受到电压的控制，而 无法显示正确的灰阶，所以都需利用黑色基质（black matrix）加以遮蔽，以免干 扰到其它透光区域的正确亮度。所以有效的透光区域，就只剩下其中的一部分区域 而已。这一块有效的透光区域，与全部面积的比例就称之为开口率。多媒体技术基础与应用液晶显示器关键部件Normally white及normally black 所谓的NW(Normally white)，是指当我们对液晶面板不施加电压时，我们所看到的 面板是透光的画面，也就是亮的画面，所以才叫做normally white。而反过来，当 我们对液晶面板不施加电压时，如果面板无法透光，看起来是黑色的话，就称之为 NB(Normally black)。而NB与NW的差别就只在于偏光板的相对位置不同而已。在 TN型LCD中，对NB来说，其上下偏光板的极性是互相平行的。所以当NB不施加 电压时，光线会因为液晶将之旋转90度的极性而无法透光。为什么会有NW与NB 这两种不同的偏光板配置呢? 主要是为了不同的应用环境。一般应用于桌上型计算 机或是笔记型计算机，大多为NW的配置。那是因为，如果你注意到一般计算机软 件的使用环境，你会发现整个屏幕大多是亮点，也就是说计算机软件多为白底黑字 的应用。既然亮着的点占大多数，使用NW当然比较方便。也因为NW的亮点不需 要加电压，平均起来也会比较省电。反过来说 NB的应用环境就大多是属于显示屏 为黑底的应用了。多媒体技术基础与应用3． 液晶显示器分类根据液晶分子的排布方式，常见的液晶显示器分为：窄视角的TN-LCD、STN-LCD、 DSTN-LCD；宽视角的IPS、VA、FFS等。其中TN-LCD、STN-LCD和DSTN-LCD 三种显示原理相同，只是液晶分子的扭曲角度不同而已。 TN： 扭曲向列型（Twisted Nematic）液晶分子扭曲角度为90度。 STN：超扭曲向列型（Super TN）其S即为Super之意，也就是液晶分子的扭转角 度加大，呈180度或270度，如此而达到更优越的显示效果(因对比度加大)。 DSTN：双层超扭曲向列型（Double layer STN）。其D为double layer双层之意， 因此又比STN更优异些。由于DSTN的显示面板结构已较TN与STN复杂，显示画 质较之更为细腻。 根据液晶面板的驱动方式来分，目前最常见的是TFT（Thin Film Transistor）型驱 动。它通过有源开关的方式来实现对各个像素的独立精确控制，因此相比之前的无 源驱动（俗称伪彩）可以实现更精细的显示效果。因此，目前大多数的液晶显示器、 液晶电视及部分手机均采用TFT驱动。液晶显示器多用窄视角的TN模式，液晶电 视多用宽视角的IPS等模式。它们通称为TFT-LCD。多媒体技术基础与应用4． 液晶显示器的技术参数（1）可视面积 液晶显示器所标示的尺寸就是实际可以使用的屏幕范围一致。例如，一个15.1英寸 的液晶显示器约等于17英寸CRT屏幕的可视范围。 （2）点距 举例来说一般14英寸LCD的可视面积为285.7mm×214.3mm，它的最大分辨率为 ，那么点距就等于：可视宽度/水平像素(或者可视高度/垂直像素)，即 285.7mm/mm(或者是214.3mm/768=0.279mm)。 （3）色彩度 LCD重要的当然是的色彩表现度。LCD面板上是由个像素点组成显像的， 每个独立的像素色彩是由红、绿、蓝(R、G、B)三种基本色来控制。大部分厂商生 产出来的液晶显示器，每个基本色(R、G、B)达到6位，即64种表现度，那么每个 独立的像素就有64×64×64=262144种色彩。也有不少厂商使用了FRC(Frame Rate Control)技术以仿真的方式来表现出全彩的画面，也就是每个基本色(R、G、 B)能达到8位，即256种表现度，那么每个独立的像素就有高达 256×256×256=种色彩了。多媒体技术基础与应用液晶显示器的技术参数（4）对比度（对比值） 对比值是定义最大亮度值(全白)除以最小亮度值(全黑)的比值。LCD制造时选用的 控制IC、滤光片和定向膜等配件，与面板的对比度有关，对一般用户而言，对比度 能够达到350:1就足够了，但在专业领域这样的对比度平还不能满足用户的需求。 相对CRT显示器轻易达到500：1甚至更高的对比度而言。只有高档液晶显示器才 能达到这样如此程度，由于对比度很难通过仪器准确测量，所以挑的时候还是要自 己亲自去看才行。 （5）亮度 液晶显示器的最大亮度，通常由冷阴极射线管(背光源)来决定，亮度值一般都在 200～250 cd/m2间。技术上可以达到高亮度，但是这并不代表亮度值越高越好， 因为太高亮度的显示器有可能使观看者眼睛受伤。LCD是一种介于固态与液态之间 的物质，本身是不能发光的，需借助要额外的光源才行。因此，灯管数目关系着液 晶显示器亮度。最早的液晶显示器只有上下两个灯管，发展到现在，普及型的最低 也是四灯，高端的是六灯。四灯管设计分为三种摆放形式：一种是四个边各有一个 灯管，但缺点是中间会出现黑影，解决的方法就是由上到下四个灯管平排列的方式， 最后一种是“U”型的摆放形式，其实是两灯变相产生的两根灯管。六灯管设计实 际使用的是三根灯管，厂商将三根灯管都弯成“U”型，然后平行放置，以达到六 根灯管的效果。多媒体技术基础与应用液晶显示器的技术参数（6）信号响应时间 响应时间指的是液晶显示器对于输入信号的反应速度，也就是液晶由暗转亮或由亮 转暗的反应时间，通常是以毫秒（ms）为单位。此值当然是越小越好。如果响应 时间太长了，就有可能使液晶显示器在显示动态图像时，有尾影拖曳的感觉。一般 的液晶显示器的响应时间在2ms~5ms之间。人眼存在“视觉残留”的现象，高速 运动的画面在人脑中会形成短暂的印象。动画片、电影等一直到现在最新的游戏正 是应用了视觉残留的原理，让一系列渐变的图像在人眼前快速连续显示，便形成动 态的影像。人能够接受的画面显示速度一般为每秒24张，这也是电影每秒24帧播 放速度的由来，如果显示速度低于这一标准，人就会明显感到画面的停顿和不适。 按照这一指标计算，每张画面显示的时间需要小于40ms。这样，对于液晶显示器 来说，响应时间40ms就成了一道坎，低于40ms的显示器便会出现明显的画面闪烁 现象，让人感觉眼花。 (7)可视角度 液晶显示器的可视角度左右对称，而上下则不一定对称。当背光源的入射光通过偏 光板、液晶及取向膜后，输出光便具备了特定的方向特性，也就是说，大多数从屏 幕射出的光具备了垂直方向。假如从一个非常斜的角度观看一个全白的画面，我们 可能会看到黑色或是色彩失真。一般来说，上下角度要小于或等于左右角度。多媒体技术基础与应用2.2.3等离子显示器等离子显示器（Plasma Display Panel，简称等离子或PDP）又称为等离子显示屏， 是一种平面显示屏幕，光线由两块玻璃之间的离子，射向磷质而发出。放出的气体 并无水银成份，而是使用惰性气体氖及氙混合而成，这种气体是无害气体。等离子 显示器甚为光亮，可显示更多种颜色，也可制造出较大面积的显示屏，最大对角可 达381厘米 (150)。等离子显示屏的对比度亦高，可制造出全黑效果，对观看电 影尤其适合。显示屏厚度只有6厘米，连同其他电路板，厚度亦只有10厘米。等离子的发光原理是在真空玻璃管中注入惰性气体或水银蒸气，加电压之后，使气 体产生等离子效应，放出紫外线，激发荧光粉而产生可见光，利用激发时间的长短 来产生不同的亮度。等离子显示器中，每一个像素都是三个不同颜色（三原色）的 等离子发光体所产生的。由于它是每个独立的发光体在同一时间一次点亮的，所以 特别清晰鲜明。等离子显示器的使用寿命约5~6万个小时，会随着使用的时间，其 亮度会衰退。多媒体技术基础与应用1． 等离子显示器的工作原理等离子显示器是一种利用气体放电的显示 装置，这种屏幕采用了等离子管作为发光 元件。大量的等离子管排列在一起构成屏 幕。 液晶面板需要有背光模组，但是PDP却不 需要，因为它是属于自体发光。多媒体技术基础与应用2． 等离子显示器的特点（1）亮度、高对比度 等离子显示器具有高亮度和高对比度，对比度达到500;1，完成能满足眼睛需求； 亮度也很高，所以其色彩还原性非常好。 （2）纯平面图像无扭曲 等离子显示器的RGB发光栅格在平面中呈均匀分布，这样就使得图像即使在边缘 也没有扭曲的现象发生。而在纯平CRT显示器中，由于在边缘的扫描速度不均匀， 很难控制到不失真的水平。 （3）超薄设计、超宽视角 由于等离子技术显示原理的关系，使其整机厚度大大低于传统的CRT显示器，与 LCD相比也相差不大，而且能够多位置安放。用户可根据个人喜好，将等离子显示 器挂在墙上或摆在桌上，大大节省了房间，及整洁、美观又时尚。 （4）具有齐全的输入接口 为配合接驳各种信号源，等离子显示器具备了DVD分量接口、标准VGA/SVGA接 口、S端子、HDTV分量接口（Y、Pr、Pb）等，可接收电源、VCD、DVD、 HDTV和电脑等各种信号的输出。多媒体技术基础与应用等离子显示器的特点（5）环保无辐射 等离子显示器一般在结构设计上采用了良好的电磁屏蔽措施，其屏幕前置环境也能 起到电磁屏蔽和防止红外辐射的作用，对眼睛几乎没有伤害，具有良好的环境特性。 （6）与CRT和LCD的对比 等离子显示器比传统的CRT显示器具有更高的技术优势，主要表现在以下几个方面： ? 等离子显示器的体积小、重量轻、无辐射。 ? 由于等离子各个发射单元的结构完全相同，因此不会出现显像管常见的图 像的集合变形。 ? 等离子屏幕亮度非常均匀，没有亮区和暗区；而传统显像管的屏幕中心总 是比四周亮度要高一些。 ? 等离子不会受磁场的影响，具有更好的环境适应能力。 ? 等离子屏幕不存在聚集的问题。因此，显像管某些区域因聚焦不良或年月 日已久开始散焦的问题得以解决，不会产生显像管的色彩漂移现象。 ? 表面平直使大屏幕边角处的失真和颜色纯度变化得到彻底改善，高亮度、 大视角、全彩色和高对比度，是等离子图像更加清晰，色彩更加鲜艳，效 果更加理想，令传统CRT显示器叹为观止。多媒体技术基础与应用等离子显示器的特点等离子显示器比传统的LCD显示器具有更高的技术优势，主要表现在以外下几个方 面： ? 等离子显示亮度高，因此可在明亮的环境之下欣赏大幅画面的影像。 ? 色彩还原性好，灰度丰富，能够提供格外亮丽、均匀平滑的画面。 ? 对迅速变化的画面响应速度快。多媒体技术基础与应用2.2.4LED显示器LED是light-emitting diode(发光二极管)的缩写，由于其具有低功耗和长寿命的特点， 近年来被广泛的应用到各个领域，如照明、显示器等。随着环保意识的增强，低碳 的的生活中必然将更多的应用到LED设备。 1． LED 在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的 能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数 载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二 极管，通称LED。 2． LED显示屏 近年来LED电子显示屏市场得到了迅猛的发展，已经广泛应用到银行、邮电、税务、 机场、车站、证券市场及其它交易市场、医院、电力、海关、体育场等多种需要进 行公告、宣传的场合。LED显示屏是由发光二极管排列组成的一显示器件。它采用 低电压扫描驱动，具有耗电省、使用寿命长、成本低、亮度高、视角大、 可视 距离远、规格品种多等优点。多媒体技术基础与应用LED显示屏（1）LED显示屏分类 按显示颜色分为：单红色、单绿色、红绿双基色、 红绿蓝三色。 按使用功能分为：图文显示屏、多媒体视频显示屏、行情显示屏、条形显示屏。 按使用环境分为：室内显示屏、室外显示屏、半户外显示屏。 按发光点直径分为：φ3.0,φ3.7,φ4.8,φ5.0,φ8.0,φ10,φ16,φ20等。 ?基本发光点 非行情类LED电子显示屏中 室内LED显示屏：Φ3mm、Φ3.75mm、Φ5mm、Φ8mm、和Φ10mm 室外LED显示屏：Φ16mm、Φ19mm、Φ22mm和Φ26mm 行情类LED显示屏中 2.0cm(0.8inch)、2.5cm(1.0inch)、3.0cm(1.2inch)、4.6cmm(1.8inch)、 5.8cm(2.3inch)、7.6cm(3inch)等 ?显示颜色 单基色LED显示屏（含伪彩色LED显示屏），双基色LED显示屏和全彩色（三基色） LED显示屏。按灰度级又可分为16、32、64、128、256级灰度LED显示屏等。 ?显示性能 分为文本LED显示屏、图文LED显示屏，计算机视频LED显示屏，电视视频LED显 示屏和行情LED显示屏等。多媒体技术基础与应用LED显示屏（2）LED显示屏技术特点 ?效果卓越 采用动态扫描技术，画面稳定，无杂点，图像效果清晰，动画效果生 动，多样，视频效果流畅。 ?内容丰富 可显示文字、图表、图像、动画、视频信息。 ?方式灵活 可由用户任意编排显示模式。 ?质量保证 采用进口发光材料、高品质IC芯片、无噪声大功率电源。?信息量大 显示的信息不受限制。?维修方便 模块化设计，安装，维护方便。多媒体技术基础与应用3． LED背光显示器笔记本由于特殊的结构，注定其屏幕不能很大，所以我们见到的笔记本大多是采用 了TFT LCD材质。液晶面板本身只负责图象的生成，而亮度则是依靠背光灯管投 射在液晶屏幕上。可以说LCD显示屏是笔记本最核心、成本最高，同时也是功耗最 大的部件之一。前边已经介绍过，虽然目前被广泛应用的TFT LCD屏技术已经相 当成熟，但它存在一些先天不足，例如色域狭窄、能源利用率低、功耗较高及寿命 短等。其实这些都与它采用CCFL（冷阴极荧光灯）背光技术有很大的关系。而为 了解决这些问题，人们一直在寻找着其替代技术及产品，在这个过程中，LED背光 技术便被纳入了我们的视线。目前已经出现了多款采用这一技术的笔记本电脑产品。 与CCFL比较，LED背光灯可以更好的为笔记本提供稳定持续的工作，包括更小的 灯管体积、更少的电力消耗、而且里面绝对不含有毒物质（比如水银），为了达到 和CCFL等亮的要求，一块12寸笔记本屏幕至少要分布45个LED灯管，即使这样其 能耗也比CCFL低了不少。多媒体技术基础与应用LED背光显示器作为LCD显示设备下一代背光源的LED具有亮度高、色域广、反应快、可独立开关 并且不含有害物质汞等诸多优势。不过综合起来说，采用LED作为背光源的LCD液 晶面板与使用CCFL（冷阴极荧光灯）为光源的LCD相比，最大的优势主要体现在 以下三点： （1）采用LED背光的LCD厚度将进一步缩小，笔记本更加轻薄。 （2）更长的寿命，更低的耗电量，还更环保 （3）LED背光屏的色彩表现力远胜于CCFL多媒体技术基础与应用2.2.5OLED显示器有机发光二极管显示面板(Organic Light-Emitting Diode；OLED)，又称为有机电 致发光显示器(Organic Electroluminesence；OEL)是一门相当年轻的显示技术。 它利用有机半导体材料和发光材料在电流的驱动下产生发光来实现显示。OLED与 LCD相比有很多优点：超轻、超薄、高亮度、大视角、像素自身发光、低功耗、快 响应、高清晰度、低发热量、优异的抗震性能、制造成本低、可弯曲等。已被业界 普遍认为是最具有发展前途的新一代显示技术。多媒体技术基础与应用1．OLED的工作原理OLED的基本结构是由一薄而透明 具半导体特性之铟锡氧化物(ITO)， 与电力之正极相连，再加上另一 个金属阴极，包成如三明治的结 构。整个结构层中包括了：空穴 传输层(HTL)、发光层(EL)与电子 传输层(ETL)。当电力供应至适当 电压时，正极空穴与阴极电荷就 会在发光层中结合，产生光亮， 依其配方不同产生红、绿和蓝 RGB三原色，构成基本色彩。 OLED的特性是自己发光，不像 TFT LCD需要背光，因此可视度 和亮度均高，其次是电压需求低 且省电效率高，加上反应快、重 量轻、厚度薄，构造简单，成本 低等，被视为 21世纪最具前途的 产品之一。多媒体技术基础与应用2．OLED的分类OLED按照工艺不同，大致可以分为：被动矩阵OLED、主动矩阵OLED、透明 OLED、顶部发光OLED、可折叠OLED和白光OLED等。多媒体技术基础与应用3．OLED的特点OLED为自发光材料，不需用到背光板，同时视角广、画质均匀、反应速度快、较 易彩色化、用简单驱动电路即可达到发光、制程简单、可制作成挠曲式面板，符合 轻薄短小的原则。 ?显示方面：主动发光、视角范围大；响应速度快，图像稳定；亮度高、色彩丰富、 分辨率高。 ?工作条件：驱动电压低、能耗低，可与太阳能电池、集成电路等相匹配。 ?适应性广：采用玻璃衬底可实现大面积平板显示；如用柔性材料做衬底，能制成 可折叠的显示器。由于OLED是全固态、非真空器件，具有抗震荡、耐低温（-40℃） 等特性，在军事方面也有十分重要的应用，如用作坦克、飞机等现代化武器的显示 终端。多媒体技术基础与应用3．OLED的特点OLED与LCD的性能比较比较类别 视角宽度 响应时间 发光方式 OLED 不受限制 10-6秒 主动发光 LCD 受限制 10-3秒 被动发光 OLED技术优势 视角宽，侧视画面色彩不失真 更适合播放动态图像，无拖尾现象 无需背光源，器件更薄，对比度更高，色 彩更鲜艳温度范围-40oC－80oC-20oC－60oC高低温性能优越，适应严寒等特殊环境制作成本更低，性价比更高工艺过程简单复杂多媒体技术基础与应用2.2.6 打印机 1． 针式打印机在众多种类的打印机中，点阵针式打印机由于结构简单、价格适中、技术成熟、具 有中等程度的分辨率和打印速度、形式多样、适用面广而得到大多数用户，特别是 国内用户的重视；尤其是点阵针式打印机在打印汉字方面更有着其它字模类型的打 印机不可比拟的优点，很适合我国的国情。因此，在目前各种类型的打印机激烈竞 争的情况下，点阵针式打印机在我国打印机市场上仍占有重要的比例。多媒体技术基础与应用针式打印机（1）针式打印机的组成 针式打印机又称点阵打印机，是利用直径0.2mm～0.3mm的打印针通过打印头中 的电磁铁吸合或释放来驱动打印针向前击打色带，将墨点印在打印纸上而完成打印 动作的，通过对色点排列形式的组合控制，实现对规定字符、汉字和图形的打印。 所以，点阵针式打印机实际上是一个机电一体化系统。它由两