《计算机动画》PPT课件

第11章多媒体辅助设备信息技术发展到今天，信息的种类也丰富多彩，再也不只是单调枯燥的数字文本，更多的是图形、图像、声音、音频视频等多媒体形式。多媒体计算机的辅助设备就是将以上形式的信息传给计算机，或将计算机处理的信息通过辅助输出设备进行输出。本章将介绍多媒体系统常用的辅助设备及其工作原理。11.1图像扫描仪图像扫描仪(Scanner)是一种计算机输入设备，它可将各种图片、图纸等资料扫描输入到电脑，转换成数字化图像数据进行保存和使用。配备专门的图像处理软件，计算机系统就可以进行图文档案管理、图文排版、电脑广告创意、光学符号识别(OCR)、工程图纸扫描录入、电脑传真和复印等等。扫描仪内部实际结构扫描头从右至左逐行进行扫描，最后得到全部图像图11-1扫描头逐行对源图像进行扫描，最后得到全部图像11.1.1图像扫描仪的工作原理图像扫描仪是光机电一体化的产品，主要由光学成像部分、机械传动部分和转换电路部分组成。扫描仪的核心是完成光电转换的电荷耦合器件(CCD)。图像扫描仪自身携带的光源将光线照在欲输入的图稿上产生反射光(反射稿)或透射光(透射稿)，光学系统收集这些光线将其聚焦到CCD上，由CCD将光信号转换为电信号，然后再进行模/数(A/D)转换生成数字图像信号送给计算机。图像扫描仪采用线阵CCD，一次成像只生成一行图像数据，当线阵CCD经过相对运动将图稿全部扫描一遍后，一幅完整的数字图像就送入到计算机中去了。11.1.2图像扫描仪的分类图像扫描仪一般分为平板式、手持式和滚筒式三种。平板式扫描仪平板扫描仪是应用最广泛的扫描仪。平板式扫描仪在扫描时，图稿平铺在台面上，由步进电机带动CCD(扫描头)作直线运动进行扫描。平板式扫描仪的工作性能比较可靠、使用寿命长；产品安装、使用方便，价格也较便宜，它使手持扫描仪用户越来越侧重平板扫描仪。平板扫描仪更多的是应用于办公室自动化领域，如图文档案管理、图文排版、汉字扫描录入、电脑传真复印等，因此各厂商纷纷研制更加适用于办公室的图像扫描仪。手持式扫描仪手持式扫描仪本身不带传动机构，由手动方式拖动扫描仪扫描图稿；手持式扫描仪只能扫描小幅图稿如照片。不同型号的手持式扫描仪的扫描速度目前大致相当，实际的扫描速度和所使用的主机速度和软件有关，手持扫描仪用手拖动时不能过快，否则就要丢失图像数据。大幅面工程图纸扫描仪近年来，大幅面工程图纸扫描仪发展很快，产品种类和用户都在迅速增加。目前国内的CAD应用正在迅速发展，各生产、 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 、研究部门都有大量的图纸要输入计算机进行处理，对工程图纸扫描仪的需求十分迫切。大幅面工程图纸扫描仪一般采用A0幅面，256级灰度，扫描一张A0幅面的工程图纸只需要1分钟左右。图11-2平板式扫描仪图11-3可随身携带的手持式扫描仪11.1.3图像扫描仪的性能指标图像扫描仪的性能指标主要有分辨率、色彩位数和扫描速度等。分辨率分辨率表示了图像扫描仪的扫描精度，通常用每英寸上对图像的采样点来表示，标记为DPI(Dot-Per-Inch)或PPI(Pixel-Per-Inch)。从物理上讲，分辨率就是图像扫描仪CCD的排列密度，如1000DPI就表示该扫描仪的CCD排列密度为每英寸有1000个CCD器件。现在图像扫描仪还采用内插算法来进一步提高其分辨率，为了便于区别，人们把CCD的密度称为光学分辨率或物理分辨率。色彩位数色彩位数表示了图像扫描仪对色彩的分辨能力。从物理上讲，色彩位数就是扫描仪A/D转换的位数。色彩位数越高，图像扫描仪的色彩分辨能力就越强。一般而言，24位（即所谓真彩色）已能满足大多数应用的要求。扫描速度扫描速度对黑白图像来讲完全取决于扫描仪的整体性能，对彩色图像来讲还要看扫描仪是一次扫描还是3次扫描，一次扫描的彩色扫描仪使用3行CCD，一次扫描一行图像的3原色，速度快；而三次扫描的彩色扫描仪需对图稿扫描3遍，通过滤色片使一行CCD扫描3次采集到图像的3原色，因此速度是一次扫描产品的1/3。除以上指标外，用户还要考虑接口形式、幅面大小、操作环境、随机软件是否丰富以及安装的方便性等因素。11.1.4图像扫描软件软件在今天扫描仪的技术中所占的比重越来越大了，尽管几乎所有的扫描仪都提供了扫描仪应用程序，但是用户可以使用很多种其他的标准图像处理软件来控制扫描仪扫描图片。这样做的意义在于，用户可以使用自己熟悉的图像工具来操作，而不必另外安装多余的软件。OCR软件扮演了一个重要的角色。有些扫描软件中直接集成了OCR功能，同时配合以双分辨率功能，使扫描仪的易用性大大提高。使用户不必再在遇到文字时单独启动OCR软件进行文字部分的扫描，扫描仪会自动对文字部分采用合适的分辨率进行扫描，比如对文字进行300dpi扫描，而同时对图像部分进行1200dpi扫描。此外，一些产品将多字体识别和字体颜色识别技术与OCR技术结合在一起工作，使扫描产品的文档在计算机中保持硬拷贝文档的原貌。11.1.5光学符号识别（OCR）OCR技术实际上是计算机认字，也是一种文字输入法，它通过扫描和摄像等光学输入方式获取纸张上的文字图像信息，利用各种模式识别算法分析文字形态特征，判断出文字的标准码，并按通用格式存储在文本文件中。所以OCR是一种非常快捷、省力的文字输入方式，也是在文字数据量大的今天被人们广泛采用的输入方法。汉字识别OCR就是使用扫描仪对输入计算机的文本图像作识别，自动产生汉字文本文件，采用OCR与人工键入的汉字效果是一样的，但速度比手工快几十倍甚至上百倍。OCR技术主要是研究计算机自动识别文字的技术。OCR系统涉及图像处理、模式识别、人工智能、认知心理学等许多领域。一个OCR系统可分为3个部分：预处理部分首先把待识别的文本通过扫描设备输入系统，由硬件、软件完成数字图像处理，把待识别文本中的照片、图形与文字分离开来，并将分离出的文字分割成单个符号图形供识别部分使用。识别部分把分割出的文字图形规格化，提取文字的几何特征和统计特性，并把特征送入识别器，得到待识文字的内码作为结果。后处理部分将识别结果以及预处理部分的某些因素进行综合考虑，生成具有一定格式的识别结果，对整个识别结果进行语言学方面的检查，纠正误识成分，从而产生OCR系统对该识别文本的最终结果。11.2数字投影机多媒体数字投影机（仪）可以与录像机、摄像机、影碟机和多媒体计算机系统等多种信号输入设备相连，可将信号放大投影到大面积的投影屏幕上，获得巨大、逼真的画面，可方便地供多人观看，是计算机教学、演示汇报等的必备设备。作为一种新兴的数字显示设备，正在逐渐发展成为一种独立于一般显示设备的标准外设种类。随着我国信息化，特别是网络和多媒体以及计算机向各行各业渗透的不断深入，投影机和我们的接触越来越多，从传统的辅助设计、辅助教学向各行各业以及娱乐、传播领域不断扩展。越来越多的组织和机构希望采用投影仪这种便捷的工具来展示自己的工作内容和产品，以提高工作效率、展示公司与企业形象、增强竞争能力。到目前为止，投影机主要通过三种显示技术实现，即CRT投影技术、LCD投影技术以及近些年发展起来的DLP投影技术。11.2.1CRT投影机CRT(阴极射线管)作为成像器件，它是实现最早、应用最为广泛的一种显示技术。这种投影机可把输入信号源分解成R（红）、G（绿）B（蓝）三个CRT管的荧光屏上，荧光粉在高压作用下发光经系统放大、会聚、在大屏幕上显示出彩色图像。光学系统与RT管组成投影管，通常所说的三枪投影机就是由三个投影管组成的投影机，由于使用内光源，也叫主动式投影方式。CRT技术成熟，显示的图像色彩丰富，还原性好，具有丰富的几何失真调整能力。11.2.2液晶（LCD）投影机LCD投影机本身不发光，它使用光源来照明LCD上的影像，再使用投影镜头将影像投影出去。利用液晶的光电效应，即液晶分子的排列在电场作用下发生变化，影响其液晶单元的透光率或反射率，从而影响它的光学性质，产生具有不同灰度层次及颜色的图像。LCD投影机分为液晶板和液晶光阀两种。液晶板投影机按照液晶板的片数，LCD投影机可分为单片式投影机（使用单片彩色LCD）和三片式投影机（使用三片单色LCD）。单片式投影机组装简单，但因为使用单片彩色的LCD，所以红色的点仅穿透红光而吸收绿光及蓝光，绿点和蓝点同样也仅通过三分之一的光，所以透光效率不佳。因为一个全彩色的点需由红、绿、蓝3个基本色点所组成，所以降低了画面的解析度，色彩较为呆板且缺少层次。三片LCD板投影机原理是光学系统把强光通过分光镜形成RGB三束光，分别透射过RGB三色液晶板；信号源经过AD转换，调制加到液晶板上，通过控制液晶单元的开启、闭合，从而控制光路的通断，RGB光最后在棱镜中汇聚，由投影镜头投射在屏幕上形成彩色图像。三片式的LCD投影机的色彩饱和度高、层次感好、色彩自然，是液晶板投影机的主要机种。三片LCD投影机原理图液晶光阀投影机它是CRT投影机与液晶光阀相结合的产物。为了解决图像分辨率与亮度间的矛盾，它采用外光源，也叫被动式投影。一般的光阀主要由三部分组成：光电转换器、镜子、光调制器。光阀是一种可控开关，通过CRT输出的光信号照射到光电转换器上，将光信号转换为持续变化的电信号；外光源产生一束强光，投射到光阀上，由内部的镜子反射，能过光调制器，改变其光学特性，紧随光阀的偏振滤光片，将滤去其他方向的光，而只允许与其光学缝隙方向一致的光通过，这个光与CRT信号相复合，投射到屏幕上。液晶光阀投影机是目前亮度、分辨率最高的投影机。适用于环境光较强、观众较多的场合。11.2.3数码（DLP）投影机DLP是英文DigitalLightPorsessor的缩写，译作数字光处理器。这一新的投影技术的诞生，使我们在拥有捕捉、接收、存储数字信息的能力后，终于实现了数字信息显示。DLP技术是显示领域划时代的革命，正如CD在音频领域产生的巨大影响一样，DLP将为视频投影显示翻开新的一页。DLP投影机以DMD(DigitalMicormirrorDevice)数字微反射器作为光阀成像器件，单片DMD由很多微镜组成，每个微镜对应一个像素点，DLP投影机的物理分辨率就是由微镜的数目决定的。根据所用DMD的片数，DLP投影机可分为：单片机（主要应用在便携式投影产品）、两片机（应用大型拼接显示墙）、三片机（应用于超高亮度投影机）。DLP投影机清晰度高、画面均匀、色彩鲜艳。三片机亮度可达2000流明以上，它抛弃了传统意义上的会聚，可随意变焦，分辨率高，不经压缩分辨率可达1280×1024。图11-7DLP投影机工作原理图11-6DLP投影机11.3数字视频展示台视频展示台是一种新型的、数字化的电教设备，视频展台与投影机的组合又称实物投影机，它的出现，逐渐取代了传统幻灯机的作用，其应用范围也大大超出传统意义上的幻灯机。数字视频展示台不但能将胶片上的内容投影到屏幕上，更主要的是可以直接将各种实物，甚至可活动的图像投影到屏幕上。11.3.1视频展示台的工作原理视频展示台实际上是一个图像采集设备，它的作用是将摄像头拍下来的景物，通过与外部输入、输出设备的配套使用，比如多媒体投影机、大屏幕背投电视、普通电视机、液晶监视器等设备演示出来。当外设为计算机时，可通过配置或内置的图像采集卡和标准并行通讯接口，利用相关程序软件，将视频展台输出的视频信号输入计算机，进行各种处理，实现扫描仪和数码相机的部分功能。另外，有的视频展台还安装了小液晶显示器，让用户便于检查被投物图像，在展示过程中不用另外准备监视器，而也不用一直看着屏幕来摆放被投物。视频展示台的关键部件是一台CCD（电荷耦合设备）视频摄像机。一般CCD分辨率相当于450线的电视清晰度。有一些视频展台采用3CCD技术（采用3片CCD分别感应R、G、B三原色，提高分辨率和色彩表现）以达到更高的清晰度，达到700多线，但这种数字视频展示台价格也颇为昂贵。视频展台的镜头变焦倍数是6倍到16倍之间，变焦的作用是将图片实物不同大小调整到合适的图像。有的视频展台还有更多功能，例如摄像头可以360度旋转，可以看到平台以外的景物。11.3.2视频展示台的应用数字视频展示台具有广泛的应用范围：图11-9视频展示台图11-10视频展示台与投影仪在教学中得到广泛应用展示实物：视频展台不但能将胶片上的内容投影到屏幕上，更主要的是可以直接将各种实物，甚至可活动的图像投影到屏幕上。例如可用于展示一张照片、一篇文章、一本 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 书等等。它的优点就在于非常适合于对细节部位的展示和讲解，并且也可用于立体实物或运动画面的展示，根据实物摆放位置及使用方法（如普通纸、透明胶片、照片底片等）的不同，通过调整侧面、底面光源可达到良好的视觉效果。电视会议：视频实物展台可有效应用于电视会议内容的准备工作。并且可在本机或外接的遥控监视器屏幕上展示会议 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 、数据、图片和手中的事物，充分发挥这些不同角度投影的静止图片或生动图像的功能。这种声、形、情兼备，视、听、说相融的电视会议，可消除传统会议的沉默乏味，使会议变得更加生动灵活。教育教学视频展台是配备多媒体教室不可缺少的设备。视频展台有RGB和VIDEO两种输出方式，可通过连接投影机、电视、计算机等输出设备，实现多路视频切换，大大增强教学演示效果。利用镜头旋转功能进行特殊场合的调节，可将资料、讲义、实物、幻灯片等等都显示出来，使用极为方便。它可以优化教学过程、增大课堂容量、提高课堂教学效率，而且不受时间、空间的限制，令传统教学望尘莫及。有些视频展台可接驳显微镜，通过接口镜头，可接驳包括生物、解剖等在内的绝大多数通用显微镜，使显微镜投影功能在展台上实现，将微观世界尽现眼前。11.4触摸屏触摸是人类最重要的感知方式，所以也是人与各类机器设备进行交互的最自然的方式。触摸屏（TouchScreen）作为一种多媒体输入设备，可使人们用手指直接在屏幕上指点或触及屏幕上的菜单、光标、图符等光按钮，具有直观、方便的特点，就是从没有接触过计算机的人也能立即使用，有效地提高了人机对话效率。极富人性化、符合人与外界进行沟通的自然方式，这是触摸屏最显著的特点之一。触摸屏是一种人人都会使用的计算机输入设备，或者说是人人都会使用的与计算机沟通的设备。这一点无论是键盘还是鼠标，都无法与其相比。人人都会使用，也就标志着计算机应用普及时代的真正到来。图11-11数字摄像机上的LCD触摸屏11.4.1触摸屏的基本特征从技术原理来讲，触摸屏有三个基本特征：透明。它直接影响到触摸屏的视觉效果。很多触摸屏是多层的复合薄膜，仅用透明一点来概括它的视觉效果是不够的，它至少应该包括四个特性：透明度、色彩失真度、反光性和清晰度。绝对坐标系统。触摸屏是绝对坐标系统，要选哪就直接点哪，与鼠标这类相对定位系统的本质区别是一次到位的直观性。绝对坐标系统的特点是每一次定位坐标与上一次定位坐标没有关系，触摸屏在物理上是一套独立的坐标定位系统，每次触摸的数据通过校准转为屏幕上的坐标，这样，就要求触摸屏这套坐标不管在什么情况下，同一点的输出数据是稳定的。检测触摸并定位。各种触摸屏技术都是依靠各自的传感器来工作的，甚至有的触摸屏本身就是一套传感器。各自的定位原理和各自所用的传感器决定了触摸屏的反应速度、可靠性、稳定性和寿命。触摸屏的传感器方式还决定了该触摸屏如何识别多点触摸的问题，也就是超过一点的同时触摸怎么如何处理。.这是触摸屏使用过程中经常出现的问题，但目前没有很理想的解决办法。11.4.2触摸屏的类型与工作原理触摸屏是一种定位设备，系统主要由三个主要部分组成：传感器、控制部件、驱动程序。当用户用手指或者其他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，并通过串行口或者其他接口送到CPU，从而确定用户所输入的信息。一般地说，触摸屏可分为5个基本种类：红外线扫描式触摸屏、电容式触摸屏、电阻式触摸屏、表面声波式触摸屏、矢量压力传感式触摸屏。每一类触摸屏都有各自的优缺点，下面我们介绍每一类触摸屏技术的工作原理和特点。红外式触摸屏红外式触摸屏通过遮挡的“接触”或“离开”动作而激活触摸屏。这种触摸屏利用光学技术，用户的手指或其他物体隔断了红外(infrared)交叉光束，从而检测出触摸位置。屏幕的一边有红外器件发射红外线，而在另一边设置光电晶体管接收装置，检测光线的遮挡情况，这样可以构成水平和垂直两个方向的交叉网络。这种方式获得的数据多，分辨率高。红外线发光二极管（LED）必须距离CRT玻璃表面一定距离，以免CRT的弯曲表面遮断光束。手指可能遮挡住一个或多个红外光敏传感器，控制器依次使每个LED发出光脉冲，并搜寻被遮挡的光束，从而确定触摸的位置。红外式触摸屏结构电容式触摸屏电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜体层，再在导体层外装上一块保护玻璃，双玻璃设计能彻底保护导体层及感应器。此外，在附加的触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导电体内形成一个低电压交流电场。用户触摸屏幕时，由于人体电场，手指与导体层间会形成一个耦合电容，四边电极发出的电流会流向触点，而电流的强弱与手指及电极的距离成正比，位于触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置。电容触摸屏的双玻璃不但能保护导体及感应器，更有效地防止外在环境因素以触摸屏造成影响，即使屏幕沾有污秽、尘埃或油渍，电容式触摸屏依然能准确算出触摸位置。电容式触摸屏结构图11-12红外式触摸屏工作原理图11-13电容式触摸屏工作原理电阻式触摸屏电阻触摸屏的屏体部分是一块与显示器表面非常配合的多层复合薄膜，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，上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防刮的塑料层，它的内表面也涂有一层透明导电层，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绝缘。当手指触摸屏幕时，平常相互绝缘的两层导电层就在触摸点位置有了一个接触，其中一面导电层接通Y轴方向的5V均匀电压场，使得探测层的电压由零变为非零，控制器侦测到这个接通后，进行A/D转换，并将得到的电压值与5V相比即可得触摸点的Y轴坐标，同理得出X轴的坐标，这就是所有电阻技术触摸屏共同的最基本原理。电阻类触摸屏的关键在于材料科技。电阻屏根据引出线数多少，分为四线、五线、六线等多线电阻触摸屏。五线式电阻触摸屏声表面波触摸屏表面声波（SAW，SurfaceAcousticWave）是一种沿介质(例如玻璃)表面传播的机械波。触摸屏可以是一块平面、球面或柱面的玻璃平板，安装在显示器玻壳的前面。这块玻璃平板是一块纯粹的强化玻璃，与其他类触摸屏技术的区别是没有任何贴膜和覆盖层。声表面波是应变能仅集中在物体表面传播的弹性波。SAW触摸屏在一片玻璃的每个角上装有两个发射器和两个接收器。一系列的声波反射器被嵌进玻璃中，沿着两面从顶至底穿过玻璃，发射器朝一个方向发射短脉冲。当脉冲离开一角后，就会不断地被每个反射器反射回来一部分声波。由于反射器离发射器远近不一，发射器送出的是一个短脉冲，而收到的是脉冲击中不同的反射器而经不同路径返回到接收器所形成的长脉冲。当用户触摸玻璃的某点就阻碍了脉冲能量通过那点反射到达接收机，于是从接收的脉冲信号中就见到一段缺口。脉冲起点至下跌点间的时间长度就确定了触摸点坐标。因声波在玻璃中传播速度为常数，乘以时间就得到距离。控制器通过互换两对发射器和接收器，就可测出触摸点在x和y两个方向的坐标。应力计触摸屏这是一种技术最简单的触摸屏。在CRT外面盖一块四角装有应力计的平板玻璃。当玻璃受到压力时，应力计就会出现电压或电阻等电气特性的变化。压力越重，变化值就越大。每个角记录这些变化。控制器读取每个角的记录值，并计算触摸点更精确的位置。图11-15声表面波触摸屏工作原理图11.5彩色打印技术11.5.1由计算机屏幕显示到打印输出电视、电影是通过自身发光来合成颜色的，其合成法则被称为“加法原理”，三基色为红、绿、兰，辅助色为“白”。在印刷或打印过程中，涂料则是通过吸收某些光线而形成颜色，因此其法则被称为“减法原理”，三基色为青、品、黄，辅助色为“黑”。在计算机里，图像上每一个点的色彩都需要用若干二进制位表示的RGB（红／绿／蓝）信息存储起来。屏幕上的RGB颜色并不能直接打印出来，这是因为发光设备（例如计算机显示器）是通过一个使用红、绿、蓝三原色的附加过程产生色彩的，而色彩显示过程则是把各种波长的色彩以不同的比例迭加起来，进而产生各种不同的颜色。例如，没有光就产生黑屏，所有波长迭加在一起就产生白色。与此相反，反射设备（例如一张纸）通过负过程产生色彩，一张没有打印过的纸包括了所有波长组成的光，从而呈现出白色，彩色打印过程使用了青色／品红／黄色模式（CMY），吸收波长产生不同的色彩。青色涂料吸收红色波长，使打印出来的图像呈蓝绿色；类似地，品红颜料吸收绿色波长，使打印出来的图象呈蓝红色。11.5.2黑白激光打印机的工作原理了解黑白激光打印机的原理是理解彩色打印的基础，以下说明其实现过程。当计算机通过电缆向打印机发送数据时，打印机首先将接收到的数据暂存在缓存中，当接收到一段完整的数据后，再发送给打印机的处理器，处理器将这些数据组织成可以驱动打印引擎动作的类似数据表的信号组，对于激光打印机而言，这个信号组就是驱动激光头工作的一组脉冲信号。激光打印机的核心技术就是所谓的电子成像技术，这种技术融合了影像学与电子学的原理和技术以生成图像，核心部件是一个可以感光的硒鼓。激光发射器所发射的激光照射在一个棱柱形反射镜上，随着反射镜的转动，光线从硒鼓的一端到另一端依次扫过（中途有各种聚焦透镜，使扫描到硒鼓表面的光点非常小），硒鼓以1/300英寸或1/600英寸的步幅转动，扫描又在接下来的一行进行。硒鼓是一只表面涂覆了有机材料的圆筒，预先带有电荷，当有光线照射时，受到照射的部位会发生电阻的变化。计算机所发送来的数据信号控制着激光的发射，扫描在硒鼓表面的光线不断变化，有的地方受到照射，电阻变小，电荷消失，也有的地方没有光线射到，仍保留有电荷，最终，硒鼓表面就形成了由电荷组成的潜影。墨粉是一种带电荷的细微塑料颗粒，其电荷与硒鼓表面的电荷极性相反，当带有电荷的硒鼓表面经过涂墨辊时，有电荷的部位就吸附了墨粉颗粒，潜影就变成了真正的影像。硒鼓转动的同时，另一组传动系统将打印纸送进来，经过一组电极，打印纸带上了与硒鼓表面极性相同但强得多的电荷，随后纸张经过带有墨粉的硒鼓，硒鼓表面的墨粉被吸引到打印纸上，图像就在纸张表面形成了。此时，墨粉和打印机仅仅是靠电荷的引力结合在一起，在打印纸被送出打印机之前，经过高温加热，塑料质的墨粉被熔化，在冷却过程中固着在纸张表面。将墨粉传给打印纸之后，硒鼓表面继续旋转，经过一个清洁器，将剩余的墨粉去掉，以便进入下一个打印循环。激光打印机工作原理图11.5.3彩色激光打印机的工作原理彩色激光打印机原理与黑白激光打印机原理相关。黑白激光打印机使用黑色墨粉来印刷，简单地理解，彩色激光打印机是用青、品、黄、黑四种墨粉各自来印刷一次，依靠颜色混色就形成了丰富的色彩。由于彩色激光打印机使用四色碳粉，因此以上电荷“负像”和墨粉“正像”的生成步骤要重复四次，每次吸附上不同颜色的墨粉，最后转印鼓上将形成青、品、黄、黑四色影像。正是因为彩色激光打印机有一个重复四次的步骤，所以彩色打印的速度明显慢于黑白打印的速度。激光打印机的重要技术之一是作为国际出版领域标准的页面描述语言PostScript，是一种具有完善的描述能力和由简单到复杂表示内容的理想语言。同时PostScript不仅是一种先进的页面描述语言，还是一种程序设计语言，它借助于条件、判断、变量和过程等程序设计语言的特征和丰富的页面描述指令，可以描述各种复杂页面，其能力极大地丰富了打印机的性能。图11-17彩色激光打印机的工作原理11.5.4彩色喷墨打印彩色喷墨打印机的作用是将计算机产生的彩色图像或来自扫描仪的彩色图像高质量地打印出来。计算机用RGB模式显示的页面必须用CMY模式打印，这就需要把色彩从RGB模式转换到CMY模式。喷墨打印机上的每一个喷嘴都是二进位的，这也就是说，它只能够被打开或关闭。所以，除了从RGB模式到CMY模式的图像转换以外，图像信息还必须进一步转换成送到打印头的一系列开／关命令，其中包括青色开／关命令、品红色开／关命令和黄色开／关命令。对于双喷墨头（一个黑色打印墨盒+一个彩色打印墨盒）的打印机来说，还必须把一系列的黑色开／关的命令传送给打印机。当在CMY模式中增加了黑色时，这种模式就叫作CMYK模式，其中“K”就是指黑色。彩色喷墨打印机因其工作原理和特殊性，为了提高彩色输出质量，先后出现过许多先进技术。图形优化技术是一种在打印低分辩率图像时，能自动根据图片情况，把低分辩率图像进行优化处理，把图片粗糙的边缘进行锐化修饰，然后再以打印机所能提供的最大分辨率在打印机上输出的技术。普通图纸优化打印技术是一种采用“墨水优化液”的辅助液体技术，打印时先将这种优化液喷到纸上，然后打印机喷嘴再喷出墨水，墨水与优化液结合后发生反应，使墨水牢牢地黏结在纸张的表面而不会渗透进纸张深处，用化学方法改善纸张的表面，使纸张更适合打印运行环境，从而提高打印质量，做到在普通纸张上打印出更细致、更精美的图像。滴调整技术是一种可以在一条打印线上喷出大小不同的墨点，使打印机在打印时能够减少组成图案的墨水重叠，从而在一定的分辩率条件下提高清晰度的技术。该技术是针对喷墨打印机为了组成准确、精美图案文字的需要，墨头能够在小面积纸张上喷出上万个墨点时，难免其中因多余墨点重叠而影响色调细节这种情况而产生的。四重色技术是指在原来四色墨水的基础上，再创三种崭新的Photoink（照片墨水），即Photo黄、Photo品红、Photo青，从而实现七重颜色打印，进一步丰富了打印图片或图像的颜色层次。还有25重色调打印技术，利用7种颜色墨水，可打印组合出多达25重层次的色调，可以更加清晰地表现颜色中的细微变化，完美再现图像的中间色调，从而打印出照片品质更高的图像。双墨盒（喷头）技术使用了独一无二的双墨盒设计，可以更方便地输出更高质量的图片，可大大加快打印速度，增加打印机的使用灵活性。精细图像半色调调整技术能够生动逼真地将屏幕上由三原色（RGB）组成的光点转换成精确彩色图像打印所需要的CMYK四色（这四种彩色正好是打印机的四种墨水颜色）输出，然后根据合适的算法进行误差扩散半色调的控制，使其产生极其平滑的色调变化和更加细微的纹理与质地的表现能力，从而提高打印机图像真实性输出的能力。“富丽图”（photoretⅡ）技术使用了一种独一无二的墨滴排列方法，与特制的墨水相配合，可以在每一个打印点上组合出十几个墨滴和30个层次的颜色，使打印色彩更丰富（最多可达167万种），过渡更平滑。准分子激光切割打印头技术可以把喷墨孔与墨汁到喷嘴的加压舱合二为一，突破了把喷嘴与加压舱拼接的传统技术，实现了喷嘴的直径只有1微米的精密处理工艺，其精细程度仅相当于一根头发的七十分之一。精密的喷嘴能够有效缩小所喷出的墨水滴，使得打印效果更加清晰细腻。图11-18彩色喷墨打印机与墨盒图11-19由CMYK四种纯色油墨打印出来的彩色照片图11-20彩色喷墨打印机打印过程11.5.5热转换打印热转换（ThermalTransfer）打印机以其极好的色彩还原特性，可使用户获得真正亮丽的真彩色“照片”效果，其输出品质不仅彩色喷墨打印机望尘莫及，就是彩色激光打印机也略逊一筹。在所有彩色输出设备中，热转换彩色打印机彩色输出性能是最优越的，但其昂贵的价格和运转费用也的确使家庭用户或一般小型办公室望而却步，而较慢的输出速度也只能使其定位标准主要是专业彩色输出领域，因而与喷墨和激光打印机相比，普及程度不高，一般用户了解较少。热转换彩色打印机的分类没有统一标准，大致可分为热蜡打印机、固体喷蜡打印机、热（染料）升华打印机和MDP干式打印机等几类，这些打印机除了工作原理不同外，其输出质量也有较大区别，但性能指标主要还是分辩率、输出速度、色彩饱和度和输出幅面大小等。由于彩色热转换打印机采用了逼真彩色还原、CMY三色合成彩色输出、透明上光覆膜等先进的打印技术和独特的蜡状颜料或干性油墨，因而具有照片一样的精美彩色输出和独一无二的金属颜色打印等其他打印机无可相比的特点。热转换打印机热蜡打印机的专用色带（缎带）所谓热蜡打印机是利用打印头上的发热器件（半导体加热元件）将蜡状彩色物质加热熔化至打印介质上，取代了彩色喷墨打印机的四色水性墨水及彩色激光打印机的干性彩色墨粉，由红黄蓝三种基色蜡状物质附着在缎带（专用色带）上，在打印时将三种颜色的蜡状物质熔化至打印介质上，通过三次操作最终完成打印输出。固体喷蜡打印机技术是Tektronix（泰克）于1991年开发的专利技术，它是将打印颜料固体蜡ColorStix作了两次相变，ColorStix原本是附着在鼓上，打印时作第一次相变熔化成液体喷到打印纸上，而后立即又被固化再实现第二次相变，在纸张上形成图像后通过两个滚筒的挤压使介质表面变得非常光滑。色彩极为鲜亮是它的突出特点，应用该技术打印机对打印纸张类型和色彩的控制要求不很严格。热升华打印机也叫染料升华（ThermalDyeSublimation）打印机，它是将四色（靛青、品红、黄色和黑色）颜料设置在一个转鼓上，这个转鼓上设有数以万计的半导体加热元件，由这些加热元件构成打印头，只要达到一定温度就可以把转鼓上的颜料直接升化成气态（固态不经过液化直接到气态），然后喷射到打印纸上。打印头上的每一个发热元件都可调整出256种高低不同的温度，温度越高，产生气体颜料就越多。为固体喷蜡打印机的鼓上蜡打印颜料固体蜡ColorStix11.6数码相机数码相机是一种能够进行拍摄，并通过内部处理把拍摄到的景物转换成以数字格式存放的图像的特殊照相机。与普通相机不同，数码相机并不使用胶片，而是使用固定的或者是可拆卸的半导体存储器来保存获取的图像。数码相机可以直接连接到计算机、电视机或者打印机上。在一定条件下，数码相机还可以直接接到移动式电话机或者手持PC机上。11.6.1数码相机的工作原理数码相机是由镜头、CCD、A/D（模/数转换器）、MPU（微处理器）、内置存储器、LCD（液晶显示器）、PC卡（可移动存储器）和接口（计算机接口、电视机接口）等部分组成，数码相机中只有镜头的作用与普通相机相同，其余部分则完全不同。CCD表面由成千上万个光敏元件组成，每个元件用于形成图像的一个像素数码相机结构原理框图数码相机在工作时，外部景物通过镜头将光线会聚到感光器件CCD（电荷耦合器件）上,CCD由数千个独立的光敏元件组成，这些光敏元件通常排列成与取景器相对应的矩阵。外界景像所反射的光透过镜头照射在CCD上，并被转换成电荷，每个元件上的电荷量取决于其所受到的光照强度。由于CCD上每一个电荷感应元件最终表现为所拍摄图像的一个像素，因此CCD内部所包含的电荷感应元件集成度越高，像素就越多，最终图象的分辨率自然就会越高。CCD使我们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。使用者可通过LCD查看拍摄到的照片。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。11.6.2数码相机与传统相机的区别与优势与传统的相机相比，数码相机在拍摄质量上还是有一定的差距的。但是，它也有传统相机无法比拟的优势。数码相机跟传统相机两者的区别主要在成像及记录方面,传统相机是利用底片记录影像,而数码相机主要靠CCD感光芯片及记忆卡。数码相机具有许多传统相机所没有的优点：即拍即见所有的数码相机都有液晶显示器(LCD)作为取景器和显示器，它可以立即显示刚拍下的影像,如果发现不理想,可以把影像删除,再重新拍摄,直至满意为止。影像品质永远不变用底片或照片记录影像,时间久了,都会褪色及变坏,无法保持原有的质量。相反由数码相机拍下的影像只记录"0"和"1"的资料,可以被正确的储存在计算机硬盘及其他储存媒体中,所以数码影像不论被复制多少次,都可以保持品质一致。图11-24数码照片可直接用计算机处理、显示或存储可以直接进行编辑使用用数码相机拍下的影像可直接下载到计算机内,进行编辑处理。然后可通过E-mail的方式把影像立即传送出去,另外也可以将数码影像应用在网页设计中。11.6.2CCD结构剖析CCD是数码相机用来感光成像的部件，相当于光学传统相机中的胶卷。CCD上感光组件的表面具有储存电荷的能力，并以矩阵的方式排列。当其表面感受到光线时，会将电荷反应在组件上，整个CCD上的所有感光组件所产生的信号，就构成了一个完整的画面。如果分解CCD，就会发现CCD的结构为三层，第一层是“微型透镜”，第二层是“分色滤色片”以及第三层“感光层”，如图11-26所示。图11-26CCD的三层结构11.7数字摄像机将图像信号数字化后存储，这在专业级、广播级的摄录像系统上已应用了相当长时间，但是，它需要付出高昂的代价，因为相应设备的价格很高，一般单位和家庭无法承受。随着数字视频(DigitalVideo，DV)的标准被国际上55个大电子制造公司统一，数字视频正以不太高的价格进入消费领域，数字摄像机也应运而生。11.7.1数字摄像机的类型家用级数字摄像机有MD摄像机、数字8mm摄像机、MiniDV摄像机之分。MD摄像机是将信号记录于MD光盘上，这种MD盘与MD随身听所用MD盘原理相同、尺寸相同，但能连续拍摄的时间较短。数字8mm摄像机是使用Hi8录像带记录信息的数字摄像机，数字8mm摄像机和MiniDV摄像机不仅是同为使用录像带的摄像机，而且处于同一质量档次，最高拍摄清晰度都达到500线水平清晰度以上，外观也非常相似。MiniDV数字摄像机生产厂家更多，品种型号更多，有更多的选择余地，性能价格比相对较高，体积更小，重量更轻（最轻的MiniDV摄像机的重量不足400克），而数字8mm摄像机所用的录像带价格更低。11.7.2数字摄像机的特点DV摄像机是将通过CCD转换光信号得到的图像电信号和通过话筒得到的音频电信号，进行模/数转换并压缩处理后送给磁头转换记录，即以信号数字处理为最大特征。就是这一数字化，使它与目前许多家庭广为采用的模拟摄像机相比具有许多特点。记录画面质量高视频图像清晰程度的最基本、最直观的量度是水平清晰度。水平清晰度的线数越多，意味着图像清晰程度越高。由数字摄像机所摄并播放在电视机屏幕上的图像，比人们现在普遍采用的模拟、非广播级摄像机所摄的图像，清晰度要高得多。实际上它可与广播级模拟摄像机所摄图像质量媲美。目前数字摄像机记录画面的水平清晰度高达500线以上（最高520线），与早几年广播级的摄像机清晰度水平相当，而家用模拟摄像机记录画面的水平清晰度最高只为430线，还有许多只有250线。记录声音达CD水准DV摄像机采用两种脉冲调制(PCM)记录方式。一种是取样频率为48KHz、16bit量化的双声道立体声方式，提供相当于CD质量的伴音;另一种是取样频率为32KHz、12bit量化的四声道(两个立体声声道)方式。能与计算机进行信息交换这使数字摄像机成为多媒体的最佳活动采集源、输入源，而且这种转换无需进行转换与压缩，因此图像几乎没有质量损失和信号丢失，从而便于人们构建数字化的视频编辑系统。信噪比高播放录像时在电视画面上出现的雪花斑点是视频噪音。DV所记录播放的视频信噪比达54db，而目前激光视盘的信噪比下限为42db。用模拟带放像时出现的图像上下颤抖的现象，在以数字方式拍摄记录的录像带上不会出现。可拍摄数字照片数字摄像机也可像数码相机那样进行数字照相，MiniDV摄像机上有照片拍摄(PhotoShot)模式，一旦启用它就能够“冻结”、“凝固”一幅幅画面。尽管模拟摄像机有的也能这样做，但用MiniDV摄像机所摄“照片”影像特别清晰，它们不仅可通过电视屏幕显示观看，而且可直接输入计算机进行艺术处理。在保证图像分辨率方面，索尼公司生产出具有100万像素级别的家用DV摄像机“DCR-TRV950”。使得用户可用于动态图像拍摄和高清晰静止图像的拍摄。静止图像能够以1152×864点阵拍摄。CCD的有效像素数方面，拍摄动态图像时红、绿、蓝各色分别为69万像素，拍摄静止图像时分别为100万像素。与PC机交换信息方便DV摄像机以数字形式记录的图像信号，如能通过接口卡与PC机相连接，将信号输入计算机硬盘，就可方便地进行摄像后编辑和多种特技处理。图11-29全球首台采用CMOS影像传感器（300万像素）的数码摄像机-索尼的CMOSHDV—HC1E11.8数字摄像头数字摄像头又称为网络摄像机(Web-camera)、计算机摄像机(PC-camera)或网页摄像机。它是一种新型的多媒体计算机外部设备和网络设备，人们形象地称之为计算机和网络的“眼睛”。按照工作原理划分，数字摄像头属于数码影像设备。其小巧的外形和较好的图像效果等特点，已经逐渐受到广大用户的欢迎。最初面世的模拟摄像头必须与视频捕捉卡一起使用，才能达到捕捉流畅的动态画面的效果。随着数码影像技术的发展和USB接口的普及，今天的多数数字摄像头都可以通过内部电路直接把图像转换成数字信号传送到计算机上。只要CPU处理能力足够快，CCD捕捉到的图像信号基本上可以达到实时的动态效果。随着计算机CPU运算速度的提高，数字摄像头作为廉价的数码影像产品可以实现一些高档数字设备(如数码相机、数码摄像机)的部分功能，使它具有广阔的市场前景。图11-30数字摄像头(Web-camera)网络改变了人们沟通的方式，用简单的文字交流已不能满足需求，于是数字摄像头便成为人们在网上进行面对面交流的工具。在局域网甚至Internet上，双方不仅可以通话，而且可以直接看到对方的图像，使网络上的交流更贴近人们的生活习惯，更符合今天技术发展的潮流。人们更倾向于把数字摄像头看成是一种网络设备，称之为“网络眼”(Webeye)。数字摄像头是一种依靠软件和硬件配合的多媒体计算机附属设备。其成像使用CCD或CMOS图像传感器、A/D器件进行，模拟图像到数字图像的转换等部分与数码摄像机是一样的，只是其光电转换器件分辨率差一些。对数字图像的数据压缩、存储等处理工作，则交给计算机系统去做(可以是硬件卡，但大多数是软件方法)。所以数字摄像头比数码相机、数字摄像机两种数码影像设备都廉价的多。由于数字摄像头主要是应用在动态图像捕捉领域，实时捕捉和压缩占用了大量的CPU处理时间和内存空间，对计算机的硬件处理速度有一定的要求。数字摄像头是否捆绑功能强大的软件，也直接关系到数字摄像头的实际使用效果。大多数数字摄像头都有一个专用的控制程序，以实现最基本的功能，如拍照、摄像、管理影像文件、设置等。11.9手写输入设备“读书破万卷，下笔如有神”。洋洋洒洒千万言，挥毫泼墨抒胸臆，大概是每个写作者的愿望。但自计算机作为办公和学习工具后，输入问题就一直困扰着中国人，字根记忆的艰难，拼音选择的烦恼伴随而来。而手写输入技术的出现为汉字输入带来了美好的前景。手写输入笔是一种直接向电脑输入汉字，并通过汉字识别软件将其转变成为文本文件的一种电脑外设产品。，它使电脑适应中国人的书写习惯，省却了适应键盘输入与中文字之间的矛盾，而必须背记各种形码、音码等的烦琐过程，无论男女老幼，只要能写中国字，就能轻松地完成文字录入。除此之外有些手写输入笔还能绘画、网上交流、即时翻译。目前手写输入技术在识别速度、识别率、书写手感、人机界面等方面已经可以满足人们的基本要求。对于特定的用户群中文手写输入是必需的也是适用的。11.9.1手写输入设备的组成电脑手写输入的硬件设备一般由两部分组成：一部分是与电脑相连的，用于向电脑输入信号的手写板（手写区域）；另一部分是用来在手写板上写字的手写笔。手写板又分为电阻式和感应式两种，电阻式的手写板成本低、制做简单，但必须充分接触才能写出字，这在某种程度上限制了手写笔代替鼠标的功能；感应式手写板又分有压感和无压感两种，其中有压感的输入板能感应笔划的粗细，着色的浓谈，分256级和512级两种压感级别，是目前最先进的技术。手写笔也有两种，一种是用线与手写板连接的有线笔；另一种是无线笔。前者不易丢失，但维修困难，写字的舒展余度不大。无线笔写字比较灵活，携带方便，与普通的笔比较接近，是手写输入笔的一种发展趋势。图11-31手写输入设备：手写板和手写笔11.9.2手写识别的过程手写识别是指将在手写设备上书写时产生的有序轨迹信息转化为汉字内码的过程，实际上是手写轨迹的坐标序列到汉字内码的一个映射过程。目前的手写识别技术一般要经过数据采集、预处理、归一化、特征抽取、特征匹配及输出文字代码几个主要的阶段。其中，数据采集一般通过手写板或触摸屏等输入设备实现。用户在这些设备上书写的笔画以类似于矢量图的形式存储下来。由于采集到的信息一般含有较高的噪声，因此在提取它的特征信息前先要进行预处理，将干扰信息尽量剔除。此外，为了便于后面的计算，这个经过处理的矢量图需映射到一个特定的坐标区间，这就是归一化的工作，有点像把一幅要处理的画固定到一块底板上一样。做完了这些前期的铺垫工作，就可以进入关键的特征抽取阶段了。就像我们识别一个人时需要估计他的身高、胖瘦、脸型等特征一样，手写留下的轨迹图中一些关键的信息将被提取出来作为识别的依据。这种特征信息包括笔画的长短、角度及各笔画的交叉点、组成结构等。这些抽取出来的特征信息与系统内建的一个识别字典相对照，便得到了识别的结果。即便是同一个人写同一个汉字，其形态也会有所差异，因此最后抽取出来的信息通常不能与识别字典里的特征信息完全吻合。根据吻合程度不同，识别结果会有多个备选字。手写输入系统通常将它们按照匹配程度的顺序列出，供用户选择。11.9.3手写识别软件手写输入笔的软件是手写输入的核心部分，它决定了汉字输入的识别率及汉字输入的易用性和可操作性，大体上可从以下几个方面来考察识别软件。连笔识别。每人写字都希望既快又准确，而汉字笔划的连笔较多，一些软件能有效地识别一些行书和草书，以便提高输入的效率。自学习功能。使手写识别更能适应非特定人的非特定书写，使用者可将自己的一些独特运笔而生成的文字，通过此功能让电脑识别记忆下来，下次再遇到相同的字，电脑也能轻松识别了。联想字识别、同音字识别、同形字识别等技术。这些功能能够有效解决如提笔忘字、写错别字等问题，以便提高效率，增加输入速度。11.9.4手写识别与OCR的异同从技术上讲，手写识别与OCR具有一定的相似之处，但两者仍存在较大的区别。首先，OCR的信息源是一个点阵图形，各个点之间没有明确的联系，也没有时间的先后。而手写输入采集到的是矢量图，构成图形的各个点之间有着较明确的联系，也有时间的先后顺序。由于OCR面对的是一幅点与点之间没有关联性的点阵图，因此，它比手写识别的技术难度更高。其次，手写字通常是一种不 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 的字体，而OCR面对的大多是较规范的印刷字体。手写识别目前的一个研究重点是连笔识别，它通常比逐笔写的汉字字体形变更大，而且连笔手写每个人的书写差异也更大，会产生很多的变化。