多媒体计算机2

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,多媒体计算机技术,1,第二章,多媒体计算机系统的组成,概述,常用的,I/O,设备,输入设备,输出设备,通信设备,存储设备,USB设备,数字摄像设备,思考题,2,多媒体计算机系统硬件环境,3,4,输入设备,鼠标器,手写板,磁卡设备,IC卡设备,条码设备,图像扫描仪,数字化仪,触摸屏,视频捕获卡,5,鼠标器,鼠标(mouse)是随图形用户接口(GUI)普及而流行起来的一种点输入设备。,鼠标是一种串行点设备。根据制造原理和解码方式，可分为机械鼠标和光学鼠标等。鼠标的主要性能指标如下：,分辨率,与计算机的接口,6,手写板,使用键盘输入汉字是电脑在我国广泛普及的障碍之一，而中文手写输入设备的出现使得克服这一障碍有了希望。例如汉王笔，主要由一块手写板和一支笔组成。使用时可直接连到串口上。汉王笔可识别1300多个简繁体字、识别率达98。另外，现在还涌现了许多其它品牌的产品。,7,磁卡设备,磁卡是一种识别卡。通常是在一块方形材料上粘贴上一条磁条或者涂上一定面积的磁性材料，用来记录作为标识的数据信息，经过磁卡读出器可以方便地读出来，并输入到计算机进行处理。,磁卡作为一种信息记录手段，具有如下优点：所记录的内容可以修改，可靠性强、误码率低、信息识别速度快、保密性好、读出设备便宜。,8,IC卡设备,IC卡(Integrated Circuit Card)，即集成电路卡，按功能可以分为三类：存储卡、智能卡和超级智能卡。,IC卡是硬件与软件技术的高度结合，它的制造技术比磁卡要复杂得多，其主要技术包含三个方面：硬件技术、软件技术 和业务知识。,9,条码设备,指用来读取条形码信息的设备。条形码由一组宽度不同的、反射率不同的、平行相邻的条和空，按照规定的编码规则组合起来，用来表示某种数据的符号，这些数据可以是数字、字母或某些符号。,从外观上看，条形码(Bar Code)是一组黑白相间的条形图案，其中黑条代表1，白条代表0。它们可以通过光来识别。当一束光扫过条形码时，只有白条会将光反射回来，反射的光用光探测器来接收，当探测器探测到反射光时就产生电脉冲，这样就把黑白条形码转换成为以二进制表示的电脉冲。,10,图像扫描仪,扫描仪是一种图像输入设备，它可以将图像输入到计算机里。,扫描仪的主要性能指标如下：,分辨率,灰度,色彩度,速度,幅面,11,数字化仪,数字化仪是专门用来读取图形信息的计算机输入设备。它可以将各种图形信息转换成相应的计算机可识别的数字信息，通过计算机加工处理变成数字图形。它是计算机辅助设计(CAD)的重要设备之一。,数字化仪一般由两部分组成：感应板部分(Drawing Board)和点设备(Point Device,又称为游标或者传感器)。,12,触摸屏,触摸屏(Touch Screen)是一种定位设备，当用户用手指或其它设备触摸安装在计算机显示器前面的触摸屏时，所摸到的位置(以坐标形式)被触摸屏控制器检测到，并通过串行口或其它接口(如键盘)送到CPU，从而确定用户所输入的信息。,触摸屏系统一般由两部分组成：触摸屏控制卡和触摸检测装置。,触摸屏根据所用的介质以及工作原理，可分为电阻式、电容式、红外线式和声表面波式多种,。,13,视频捕获卡,这种卡是将模拟视频信号转换后(捕获下来)，进行实时处理或者以文件形式存储在计算机中，在Windows平台下，大多数转换卡将生成AVI文件。它有以下几个特征:,视频捕获卡是否有Overlay(叠加)功能,支持的输入视频标准、视频源和图形文件格式,与VGA卡的兼容性,视频卡是否采用了硬件压缩,14,四路视频采集卡,15,输出设备,CRT显示器,液晶显示器,(LCD),等离子体显示器,(PDP),背投,显示卡,绘图仪,打印机,16,CRT显示器,CRT(Cathode Ray Tube)是由德国人布劳恩发明，因而一般也称为布劳恩管。一般称为CRT显示器的，是一种在计算机输出显示或图像信息系统中使用的电视监视器。,CRT显示器的种类是根据所使用的CRT的种类分类的, 有存储型、随机扫描型(XY型)，以及光栅扫描型(家庭用电视机就是这种方式)等,17,阴极射线显示器CRT的结构下图所示，荧光屏的背面涂有点状或线状的R、G、B荧光体,18,液晶显示器,LCD是一种低电压、低功耗器件，可直接由MOS-IC驱动，因此器件和驱动系统之间的配合较好。其优点是平面型，结构简单，其显示面也可任意加工制作。使用寿命比较长，目前已知道具有五万小时以上的寿命。,液晶显示器是在一定电压下（仅为数伏），使液晶的分子改变排列方式，由于分子的再排列，使液晶及其玻璃构成的显示屏的光学性质发生变化，显示出不同颜色，也就是说液晶显示器是一种液晶利用光调制的受光型显示器件。,19,液晶显示器分类,常见的液晶显示器分为TNLCD (Twisted NematicLCD，扭曲向列LCD)、STNLCD(SuperTNLCD，超扭曲向列LCD)、DSTNLCD(Double layer STNLCD，双层超扭曲向列LCD)和TFTLCD(Thin FilmTransistorLCD，薄膜晶体管LCD)四种。,其中TNLCD、STNLCD和DSYNLCD三种基本的显示原理都相同，只是液晶分子的扭曲角度不同而已。STNLCD的液晶分子扭曲角度为180度甚至270度。而TFTLCD则采用与TN系列LCD截然不同的显示方式。,20,液晶显示器参数,分辨率,点距,亮度,色彩,对比度,视角范围,响应时间,21,分辨率,液晶显示器的分辨率一般是不能随便调整的，它由制造商所设置和规定的，只有工作在标称的分辨率模式下，液晶显示器才能达到最下的显示效果。,15英寸的液晶显示器，它的标准分辨率一般为1024*768，只有在这一分辨率下工作，才能达到最佳的显示效果，如果改为1280*1024的话，虽然图象和文字不会发生变化，但是屏幕有效显示区就会变小，显示效果当然也就不尽如人意了,22,点距,液晶显示器的点距是指组成液晶显示屏的每个像素点的大小，目前的标准点距一般在0.31mm和0.27mm之间，它们对应的分辨率一般为800*600和1024*768,15英寸的液晶显示器，其点距一般为0.279*0.279，对应的分辨率为1024*768,同样大小的屏幕，点距越小分辨率就越高，但对于液晶显示器而言，点距并不是很重要的参数，因为液晶显示器像素的亮灭状态只有在画面内容改变时才会有变化，而一幅画面的形成也几乎是同时完成的，因此无论点距多小，都不会出现画面的闪烁问题,23,亮 度,亮度是反映显示器屏幕发光程度的重要指标，亮度越高，显示器对周围环境的抗干扰能力就越强,晶显示器在亮度以及对比度等方面与CRT显示器相比一直有很大的差距，只能达到140流明每平方米,EMC推出了一款15英寸的液晶显示器产品，其亮度达到了200流明每平方米，一举打破了这种状况，足以应付各种强光环境,24,色 彩,绝大多数LCD的真正色彩只有26万色左右（262,144色），包括一些数万元的极品LCD也同样如此。厂家所标记的32位色（16.7M色或16,777,216色）都是通过插值或抖动算法得到的，与真正的32位色相比有相当大的差距，所以在色彩的表现力和过渡方面仍然远远不及传统CRT，这是LCD不适合游戏玩家的另一个重要原因,25,对比度,对比度是指在规定的照明条件和观察条件下，显示器亮区与暗区的亮度之比。,对比度越大，图像也就越清晰，它与每个液晶像素单元后面的TFT晶体管的控制能力有关,液晶显示器的标称为250：1或者300：1，足以应付用户的各种显示要求,对比度必须与亮度配合才能产生最好的显示效果。,26,视角范围,视角也是评估液晶显示器的重要项目之一，它分为水平视角和垂直视角，水平视角一般大于垂直视角,目前来看，只要在水平视角上达到120度就可以满足大多数用户的应用需求了，从任何角度均可以看到完整的画面。,目前有很多显示器厂商还增加了一些旋转面板的设计，在某种程度上讲进一步增大了视角范围。,27,响应时间,响应时间是指液晶由明转暗或者由暗转明所需的时间，基本上响应时间越小越好。响应时间越小，用户在看移动的画面时就不会出现类似残影或者拖沓的痕迹，按照人眼的反应时间，响应时间如果超过40毫秒，就会出现运动图像的迟滞现象。,目前液晶显示器的标准响应时间大部分介于50100毫秒之间,中高档LCD的反应时间大多在2530毫秒左右,28,液晶显示设备的应用,从1971年的第一代TN液晶显示设备诞生到现在第三代的TFT显示器，液晶显示技术也在高速发展。TN由于无法显示细腻的字符，通常应用在电子表、计算器上。,STN由于扭转角度较大，字符显示比TN细腻，同时也支持基本的彩色显示，多用于液晶电视、摄像机的液晶显示器、掌上游戏机等。,DSTN液晶显示屏用于早期的笔记本电脑（如386，486等），由于发色数有限，所以习惯称为伪彩显,TFT则既应用在笔记本电脑上（现在大多数笔记本电脑都使用TFT显示屏），又用于主流台式显示器市场,29,液晶显示器的优缺点,结构和产品体积,幅射和电磁波干扰,平面直角和分辨率,显示品质,价格,30,31,等离子体显示器,等离子体显示器又称电浆显示器，是继,CRT,、,LCD,后的最新一代显示器，其特点是厚度极薄，分辨率佳。,等离子体显示技术（,Plasma Display,）的基本原理是这样的：显示屏上排列有上千个密封的小低压气体室（一般都是氙气和氖气的混合物），电流激发气体，使其发出肉眼看不见的紫外光，这种紫外光碰击后面玻璃上的红、绿、蓝三色荧光体，它们再发出我们在显示器上所看到的可见光。,32,33,背投电视,背投是观察者和投影机位于背投屏幕的两侧，将投影机安装在机身内的底部，从投影机投射出来的光照射到半透明的背投屏幕时会有部分光透过，观察者看到的是透射出来的光。图像的放大是由光源和屏幕之间的反光镜使光线弯折来实现。,图2.2背投电视的结构,34,显示卡,显示卡的主要作用是对图形函数进行加速。,当用户使用,Windows,操作系统后，,CPU,已经无法对众多的图形函数进行处理，而最根本的解决方法就是图形加速卡。图形加速卡拥有自己的图形函数加速器和显存，这些都是专门用来执行图形加速任务，因此就可以大大减少,CPU,所必须处理的图形函数,作为显示卡的重要组成部分，显存也一直随着加速芯片的发展而逐步改变着。,35,The Elsa Gladiac显示卡,RAMDAC:,350 MHz,显存:,32MB 或 64MB DDR,RAM - 333MHz. DDR,总线系统:,AGP 2x/4x,可选视频模式:,1x Video-In,& 1x Video-Out,BIOS:,VESA BIOS 3.0 support,支持的API:,DirectX 6, DirectX 7, OpenGL,内核速率/显存速率:,200MHz/166MHz,配套的驱动软件完美支持Windows 95 & 98, Windows 2000, Windows NT 4.0,36,绘图仪,绘图仪是一种用于图形硬拷贝的输出设备。分为台式和滚筒式两种。台式绘图仪幅面受平台尺寸限制，但对图纸没有特别要求，其绘图精度高，所以使用较广泛。滚筒式绘图仪幅面可以较大，只受滚筒长度限制。,37,mp5300-a3 幅面,绘图仪,HP DesignJet 450C 彩色绘图仪,38,打印机,打印机是一种最传统的标准计算机输出设备。目前市场上的打印机主要分为击打式和非击打式两大类。其中，击打式以点阵针击式打印机(Dot Matrix Printer)为主，非击打式以激光打印机(Laser Jets Printer)和喷墨式打印机(Ink Jets Printer)为主。,39,通信设备,调制解调器,网卡,传真/通信卡,40,调制解调器,调制解调器的英文是,Modem(Module,与,Demodule,的缩写,),，其作用是利用模拟信号传输线路传输数字信号。,在,Windows,环境下，,Modem,的配置对上网速度有很大的影响,41,网卡,网卡是局域网中最基本的部件之一，又称为网络卡或网络接口卡，英文简称,NIC(Network Interface Card),。它的主要工作原理为整理计算机上发往网线上的数据并将数据分解为适当大小的数据包之后向网络上发送出去。当然它还负责网线上传过来的数据。,网卡按其传输速度来分可分为10M网卡、10/100M自适应网卡以及千兆(1000M)网卡。,按主板上的总线类型来分，又可分为,ISA,、,VESA,、,EISA,、,PCI,等接口类型。,42,便携机用网卡,普通计算机用网卡,43,传真/通信卡,传真/通信卡是插在计算机扩展槽中的一块插卡，它集传真功能、通信技术和计算机技术于一体，它适应于各种PC机和PC兼容机。,传真/通信卡是借助软件来完成传真功能的，这些功能包括传真文件的发送、接收、管理、非传真格式与传真格式之间的互相转换等。,44,抗干扰多层印刷电路设计，采用大规模专用集成电路设计并以数字信号处理器（DSP）为CPU，真正的CPU处理的智能模拟语音卡,大大减轻了主机的处理负担,45,存储设备,对多媒体终端来说，存储设备的发展趋势是更大容量和更高速,作为多媒体计算机的一个重要标志的光盘已经成为目前不可缺少的存储媒质。,NAS,，英文全称为,Network Attached Storage,，可译之为网络附加存储。,SAN(Storage Area Network,，存储局域网,),46,NAS存储拓扑结构,47,SAN存储拓扑结构,数据库服务器,应用服务器,交换机A,交换机B,磁盘阵列子系统,磁盘阵列子系统,磁盘阵列子系统,UNIX客户端,UNIX客户端,UNIX客户端,光纤通道,48,DAS存储技术,DAS存储拓扑结构。DAS是指直接将存储设备连接到服务器上，连接方式有两种，即,SCSI线缆,和,光纤通道,。如下图所示：,49,存储设备,IP,存储:使用IP把服务器与存储设备连接起来的技术。,主流的IP存储技术的标准很多，使用最多的是iSCSI，它是由IETF制定的标准，这种技术继承了传统的技术，如沿用SCSI技术以TCP/IP协议，在IP栈的一个层面上传送本机SCSI。,50,存储设备,虚拟存储,:,把物理上相互独立的存储模块用软硬件集中起来管理，形成逻辑上的虚拟存储单元从而使主机访问。,虚拟存储分为对称式和非对称式两种。前者是指虚拟存储设备与存储管理软件系统及交换设备集成为一个整体，而后者是虚拟存储设备独立于数据传输路径之外。,虚拟存储最直接的好处是，提高存储利用率，降低成本，简化存储管理,51,2001年11月29日 戴尔公司推出两款新的PowerVault(tm) 网络附加存储（NAS）服务器，其设计旨在协助客户直接在网络上迅速、方便地添加、合并及管理存储设备，并且不必考虑操作系统的不同。,52,存储局域网,拓扑结构,53,USB,设备,概述,USB的硬件结构,USB的软件结构,USB的数据流传输,USB的应用,USB规范和产品,54,概述,USB,（,Universal Serial Bus,）即通用串行总线，是由,Compaq,、,DEC,、,IBM,、,Intel,、,Microsoft,、,NEC,和,Northern Telecom,等公司为简化,PC,与外设之间的互连而共同研究开发的一种标准化连接器，它支持各种,PC,与外设之间的连接，还可实现数字多媒体集成。,USB,接口的主要特点是：即插即用、可热插拔并具有自动配置能力，用户只要简单地将外设连接到,USB,总线中，,PC,就能自动识别和配置,USB,设备，而且带宽更大，增加外设时无需在,PC,内添加接口卡，多个,USB,集线器可相互传送数据，使,PC,可以用全新的方式控制外设,。,55,USB连接线,PC机背板USB接口,USB鼠标,56,鼠标器,Route(PC),集线器(打印机),集线器(键盘),集线器(外设),游戏操纵杆,扬声器,外设,外设,扫描仪,调制解调器,电话机,图,USB总线连接外设结构示意图,57,USB的硬件结构,USB,采用四线电缆，其中两根是用来传送数据的串行通道，另两根为下游（,Downstream,）设备提供电源，对于高速且需要高带宽的外设，,USB,以全速,12Mbps,的传输数据；对于低速外设，,USB,则以,1.5Mbps,的传输速率来传输数据。,USB,总线会根据外设情况在两种传输模式中自动地动态转换。,USB,系统采用级联星型拓扑，该拓扑由三个基本部分组成：主机（,Host,）、集线器（,Hub,）和功能设备。,58,USB的软件结构,USB,总线接口,USB,系统,主控制器驱动程序（,HCD,）,USB设备类驱动程序(USBD),USB设备驱动程序,USB,系统促进客户和功能间的数据传输，并作为,USB,设备的规范接口的一个控制点。,USB,系统提供缓冲区管理能力并允许数据传输同步于客户和功能的需求。,USB,客户软件,59,USB的数据流传输,主控制器负责主机和,USB,设备间数据流的传输。,USB,支持四种基本的数据传输模式：控制传输、等时传输、中断传输及数据块传输。,60,USB的应用,让计算机支持,USB,让,Windows,系统支持,USB,让计算机连接更多的,USB,设备,61,USB规范和产品,按数据传输速度，USB可分为12MB/s和1.5MB/s两种规范。这两种规范除紧接外设和所用电缆不同外，其它均相同,USB的典型产品有Intel 930 USB控制器。它是一种12MB/s低功率低噪声的芯片控制器，并配有ROM和RAM内存，这种混合内存允许该控制器执行驻流在其内部的固件程序，从而可满足快速数据存取和最小化插板空间的需求。,针对Pentium Pro的Intel 430HX PCI芯片组、调试用驱动器栈、相应软件设施以及Intel的技术支持,62,数字摄像设备,CCD和CMOS,数字摄像头,数码相机,数字摄像机,63,CCD和CMOS,CMOS,（,Complementary Metal-Oxide Semiconductor,，金属氧化物半导体元件）和,CCD,（,Charge Coupled Device,，电荷耦合元件）都基于硅产品制造厂，使用的设备也非常相似，但由于工序和设计结构不同，使得这两种传感器在功能和性能上存在着很大的不同。,64,CCD和CMOS,CMOS和CCD传感器比较,串行时钟,并行时钟,输出放大器,光电二极管,输出线,行信号线,像素,列解码与读出,光电二极管,输出缓冲,行解码,65,数字摄像头,摄像头分为数字摄像头和模拟摄像头两大类。,模拟摄像头可以将视频采集设备产生的模拟视频信号转换成数字信号，进而将其储存在计算机里。模拟摄像头捕捉到的视频信号必须经过特定的视频捕捉卡将模拟信号转换成数字模式，并加以压缩后才可以转换到计算机上运用。,数字摄像头可以直接捕捉影像，然后通过串、并口或者,USB,接口传到计算机里。,数字摄像头,66,数字摄像头,数字摄像头主要包括以下几个参数：,最大分辨率,传感器像素数,接口类型,色彩位数,感光器件,最大帧数,67,数字摄像机,数字摄像机是指能够拍摄连续动态视频图像的数字影像设备，它能提供,500,线的水平解析度，色彩也较传统模拟摄像机高,6,倍之多，色彩及影像更清晰明锐，配备有数字立体声模式，音质可媲美专业级,CD,音质。,通过数码端子,i.LINK,(IEEE1394),输入输出接口能以数字对数字的形式连接，随意进行数字复制或编辑，有效的保证了画质的清晰。,68,数码相机,能够进行拍摄，并且能通过自身内部进行处理，把拍摄到的景物转换为数字格式进行存放的照相机。,与数字摄像头类似，数码相机根据所采用的影像感应器也分为,CCD,和,COMS,两种基本方案。除此之外，它还具备一些不同于数字摄像头的特征:,数码相机像素,相机镜头,快门,69,思考题,1.触摸屏分为几类？简述常见的触摸屏的工作原理。,2.,什么是视频捕获卡，它的主要作用是什么？,3.,比较,CRT,显示器、液晶显示器和等离子显示器各自的特点，并根据你对显示器市场的了解，对显示器的发展趋势做一简单的分析。,4.,简述,USB,设备的软硬件结构。,5.,有上网条件的读者，请上网或通过其它途径查阅有关,CPU,方面的资料，写出一个有关,CPU,发展的综述。,70,