动态影像和动态图形处理.pdf

《动态影像和动态图形处理.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《动态影像和动态图形处理.pdf（14页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、第四讲动态图像技术基础 4.1 什么是动态图像？ 1. 动态图像 动态图像是由一组在时间轴上不断变化的若干帧的静态图像组成的序列。动态图像 可分为两类： 视频和动画。 若每一帧画面是实时获取的自然景物的真实图像则称为视频； 而每一帧画面是由计算机或人工制作的具有真实感的图形则称为动画。 2. 视觉原理 动态图像的实现是建立在视觉暂留的基础之上的。 视觉暂留是指人在观察物体之后物体的映像在人眼的视网膜上保留一个短暂时间 （0.1 秒）的一种生物现象。当以足够快的速度连续地、每次略微改变物体的位置和形 状，人眼的视觉暂留效应则感觉到物体在连续运动。 若按一定顺序排列的一系列静态画面以一定速度连续播

2、放时，人眼则将感受到连续 的动态效果。例如，电影是以24 帧/ 秒的速率放映，且采用遮挡板遮挡24 次 / 秒来实现 克服视觉暂留，从而使人看到连续流畅且无闪烁的画面。 3. 动态图像的特点： (1) 连续性：在时间轴上以帧为运动单位，属于离散型媒体类。动态图像比静态图 像表示的范围广、表现力强。 (2) 时延性：动态图像数据量大，必须被压缩后才能在计算机中应用。计算机的容 量和速度直接影响图像质量。 (3) 相关性：帧之间的关联是动态图像连续动作形成的基础。也是进行压缩和其他 处理的条件，动态图像对错误的敏感性较低。 4. 动态图像信息处理 动态图像信息处理包括：图形动画、 数字图像处理以及

3、视频、动画压缩等相关技术。 常用的有代表性的动态图像软件有Premiere 、 GIF Animator 、 Flash 和 3DS等。 4.2 什么是视频信号？ 1. 视频信号 视频信号是指连续地随时间变化的一组25 帧/s 或 30 帧/s 的图像序列，也称电视 信号。伴随着视频图像还有一个或多个音频轨迹以提供电视伴音。视频是多媒体的一种 重要媒体，常见的视频信号有：电影、电视、VCD以及 DVD等。 目前传播的电视信号是模拟信号，模拟视频与数字视频的不同之处仅在于不具备交 互性。视频信号的数字化，并对数字视频进行采集、处理、传播和存储是多媒体的一种 重要技术。 2. 电视制式 根据帧频（

4、场频） 、分解率、信号宽度以及彩色空间转换关系的不同，现行电视制 式有三种： (1)NTSC 制式：采用正交平衡调幅制。适用于美国、加拿大、日本、韩国、菲律宾 及台湾等。 (2)PAL 制式：逐行倒相正交平衡调幅制，其克服了NTSC制相位敏感造成的色彩失 真的缺点。适用于德国、英国等西欧、 新加坡、香港、新西兰及中国等。根据参数不同， PAL又分为 G、I 、D等制式，中国大陆为PAL-D制。 (3)SECAM 制式：顺序传送与存储恢复彩色信号制，也克服了色彩失真的缺点。采 用了时间分隔法来传送两个色差信号。适用于法国、东欧及中东等。 3. 黑白电视信号（ P64） 电视摄像机把一幅图像信号转

5、变成最后的输出信号，其包括图像视频信号、复合消 隐信号和复合同步信号，这些信号加在一起称为全电视信号。 以 PAL制为例： 25 帧/s ；每帧为625 行，一帧分两场扫描。帧频为25Hz（周期为 40ms） ，场频为50Hz（周期为20ms） ；行频率为15626Hz（周期为64s） 。每行周期中 图像占 52.2 s，行逆程消隐占11.8 s。 电视信号的标称带宽为6MHz ，伴音载频为 6.5MHz。 （P65） 4. 彩色电视信号 黑白电视只传送一个反映景物的亮度信号即可，而彩色电视则除了传送亮度信号外 还要传送色度信号。在彩色电视系统中，通常采用YUV和 YIQ 彩色空间。其中，Y为

6、亮 度信号，必须与黑白电视信号兼容；色差信号U 、V 用副载波频率 sc调制到亮度 Y 上 形成彩色全电视信号。 （P6566） 5. 电视机接收基本原理 电视机从有线或无线接收到微弱的射频电视信号（RF In ）后，通过调谐器进行解 调，经放大、混频和检波，滤掉高频载波分量，得到PAL 、 NTSC 或 SECAM 制式的复合全 电视信号。从全电视信号中分离出音频和视频信号。音频信号经音频电路处理后送扬声 器输出；视频信号（Video In ）经视频放大，并将亮度和色度信号分离，得到YC分量 信号（ S-Video ） 。最后，将 YC信号经转换电路转换成YUV ，进而转换成RGB分量信号送

7、 显像管显示。 6. 视频文件格式 (1)AVI ：Microsoft公司推出的一种以.AVI 为后缀的数字视频文件格式。该文件将 视频和音频以交叉方式存储，压缩比较高，读取音像信息流畅，易于再编辑和处理，且 独立于硬件设备。AVI 文件包含 3 部分：文件头（文件的通用信息、定义数据格式及所 用的压缩算法等） ；数据块（文件容量的主要部分）；索引块（数据列表及其在文件中的 位置等）。可根据要求将该格式的图像分辨率从全屏的640*480 调到 1/2 （320*240 ）或 1/4 （160*120 ） 。该文件的容量等于该文件的数据率乘以视频播放的时间。各种多媒体 制作软件，如Authorw

8、are 等都支持该格式。该格式是目前开发多媒体演示节目的主流， 主要用于保存电影、电视等各种影像信息，多用于多媒体光盘。 (2)MPEG ：基于 MPEG(Moving Pictures Expert Group)组织所制定的以.MPEG,.MPG 为后缀的动态影像存储标准文件格式。该文件格式压缩比高，可以全画面、全动态、 音质的模式混合存储视频、音频、文本以及图形数据等。实际上，VCD 就是用 CD-ROM 来记录MPEG-1的数字视频记录的特殊光盘，其最大压缩比可达到1：200，并具有VHS 的显示质量和CD-DA高保真立体伴音效果。而DVD则采用的MPEG-2的标准，也是高清 晰电视和数

9、字广播电视的基本标准。 (3)MOV：Apple （苹果）公司创建的一种以.MOV为后缀的数字视频文件格式。原先 只用于 MAC 机，后来推出了Quick Time for Windows版本，因此支持Quick Time所支 持的文件格式。Quick Time能够通过Internet提供实时的数字化信息流、工作流以及 文件回放功能。 (4)ASF：Microsoft公司推出的一种以.ASF 为后缀的高级流媒体视频文件格式。是 目前在Internet上实时传播多媒体应用标准。该文件格式的主要优点是：本地或网络 回放、可扩充的媒体类型、部件下载以及扩展性等。该格式采用MPEG-4标准，压缩比 高

10、，质量好。主要应用在NetShow服务器和NetShow 播放器上，由独立的编码器将媒体 信息编译成ASF流，然后发送到NetShow服务器，再由NetShow服务器将ASF流发送到 网络上所有的NetShow 播放器上，从而实现单路或多路广播。 (5)WMV ： Microsoft公司推出的一种以.WMV为后缀的独立于编码方式的在Internet 上实时传播多媒体应用标准的高级流媒体视频文件格式，其目的是取代WAV 、AVI 文件 格式以及Quick Time之类的技术标准。该文件格式的主要优点是：本地或网络回放、 可扩充的媒体类型、部件下载、可伸缩的媒体类型、流的优先级化、多语言支持、环境

11、 独立性、丰富的流间关系以及扩展性等，压缩比高，质量好。 (6)RM (Real Video)： Real Netwrks公司推出的一种以.RM 为后缀的采用压缩技 术和流式播放技术而形成的流式视频文件，也是目前 Internet上最流行的跨平台的C/S 结构多媒体应用标准。其压缩比高，适用于网络电影电视的应用等。自从Real Encoder5.0问世后，视频RM与音频 RA统称为 RM 文件。 4.3 视频信号的彩色空间？ 1. 显示器 RGB彩色空间 RGB 彩色空间适合彩色显示器和彩色显象管。在多媒体系统中不论采用何种形式 的彩色空间，最后要通过显示器或显现管输出，因此都应转换成相应的R

12、GB 彩色空间 表示。根据三色原理，人们可对色彩进行计算和量度。实际应用中要进行光电转换，用 基色光单位来表示光的量度。 在 RGB 彩色空间任意彩色光F 的配色方程为：F=rR+gG+bB其中， r ，g，b 为 三基色系数， rR ，gG ，bB 为 F色光的三基色的分量。任意一种色光的色度，均可 由相对色系数中的任意两个唯一确定。若用r ，g，b 作为坐标，则得到下面的RGB 色度 图。 （P62） 2. 视频信号彩色空间（P6364） 在彩色电视系统中，通常采用三管彩色摄像机或彩色CCD摄像机， 将拍摄到的彩色 图像信号进行分色，并分别放大校正后得到RGB ，再经矩阵变换电路得到亮度信

13、号Y和 两个色差信号R-Y、 B-Y，最后由发送端将亮度和色差3 个信号分别进行编码，用同一 个信道发送出去。这就产生了YUV彩色空间（ PAL制）和 YIQ 彩色空间（ NTSC制） 。 采用色彩空间的重要性在于亮度信号Y和色差信号U（R-Y） 、V（B-Y）的分离。若 只有 Y 分量而没有U、V分量，则表示的图像为黑白灰度图，从而解决彩色电视与黑白 电视兼容问题。此外，用亮度信号Y传送细节，而色差信号进行大面积着色，可降低彩 色图像的存储容量。I 、Q与 V、U的关系为：（ P6263） I=Vcos33 0 - Usin33 0 Q=Vsin33 0 + Ucos33 0 3. 彩色空间

14、的转换 (1) 亮度方程：人眼对相同程度的单色光的主观亮度感觉不同：若把三基色混合后 所得色光亮度定为100% ，则人的主观感觉的绿光仅次于白光，是三基色中最亮的；其 次为红光，亮度约为绿光的一半；蓝光最弱，其亮度仅占红光的三分之一。因此，根据 NTSC制式标准，当白光的亮度用Y 表示时，它和红、绿、蓝三色光的关系由亮度公式 表示： Y=0.3R+0.59G+0.11B 该式表明：由各基色组成的亮度Y的比例是恒定的，即比例系数之和为1。 (2)YUV 彩色空间与RGB 彩色空间的转换关系（PAL制）为： (P63) B G R V U Y 0960520610 440290150 110590

15、30 (3)YIQ 彩色空间与RGB 彩色空间的转换关系（NTSC制）为： B G R Q I Y 310520210 32028060 11059030 在多媒体计算机系统中涉及到多种彩色空间。彩色空间的表示及其转换，是多媒体 计算机彩色图形、彩色图像以及动态图像处理的算法基础。 4.5 如何将视频信号数字化？ 1. 视频数字化方法 (1) 复合数字化 用高速 A/D转换器对全彩色电视信号进行数字化，然后在数字域中分离亮度和色度， 以获得 YUV分量或 YIQ(PAL、SECAM 制) 或 YIQ（NTSC制）分量，最后转换成RGB分量。 (2) 分量数字化 先将复合视频信号中的亮度和色度分

16、离，得到YUV或 YIQ 分量，然后在再3 个 A/D 转换器分别对三个分量分别进行数字化，最后转换成RGB 分量。 模拟视频信号 Y，U，V 数字视频信号 2. 数字视频的采样格式 数字化时，采用附色采样法，即对色差信号分量的采样率低于亮度分量的采样率。 若用 Y:U:V 分别表示YUV三个分量的采样比例，则数字视频采样格式有下列三种： (1)Y:U:V=4:1:1 ：在每 4 个连续采样点上取4 个亮度 Y的值，而色差则分别取第 1 个点的样本值，共6 个样本。显然这种方式的采样比例与全电视信号中的亮度、色度 的带宽比例相同，数据量较小。 (2)Y:U:V=4:2:2 ：在每 4 个连续采

17、样点上取4 个亮度 Y的值，而色差则分别取第 1 个点和第3 个的样本值，共8 个样本。这种方式能给信号的转换留有一定的余量，效 果更好，这是通常采样的方式。 (3)Y:U:V=4:4:4 ：在每 4 个连续采样点上，亮度Y、色差 U、V各取 1 个样本值， 共 12 个样本。显然这种方式具有较高质量的信号源，可保证色彩质量，但信息量大。 3.DV 数字视频格式 DV是一种数字视频格式。其视频采用4：2：0 采样格式、 8bit量化，采样DCT帧 内压缩算法后的图像质量较Motion-JPEG 要高。固定的压缩比为5：1。音频采用32kHz 采样频率。 16bit量化位数、 2 声道或 12b

18、it 、 4 声道。 DV总的数据率为3.6Mbit/S。 目前广为流传的数字摄像机即采用该格式。DV格式的磁轨宽度为10 m ，其改进格 式 DVCPRODV的磁轨宽度为18 m ，DVCPRODV 的磁轨宽度为15m 。设备的摄录像机及 卡座都带有IEEE1394 卡，可通过连线和计算机的IEEE1394 卡将 DV信号无损地传输到 计算机中。 4. 数字视频质量等级 (1)高清晰度电视质量等级：高清晰度是指高分辨率和高帧速率，长宽比一般采用 16： 9，有 1920*1080/60帧/ 秒、 1920*1080/30帧/ 秒或 24 帧/ 秒、 1280*720/30帧/ 秒 或 24

19、帧/ 秒等不同规格。 (2) 演播质量数字电视等级：该等级采用ITU（国际电信同盟）标准进行数字编码。 (3) 广播质量等级：该等级是基于模拟传输的载体的调制。传输前必须将数字电视 摄象机捕捉的视频信号转换为模拟信号进行载波调制。 (4)VCR 质量等级： 该等级是视频具有VHS质量的录象机放映广播质量节目是具有的 标准。其分辨率是PAL制式广播电视的1/2 。 (5) 视频会议质量等级：该等级也称低速电视会议质量，其分辨率是电视广播质量 的/4 ，510 帧/ 秒，数据传输率为128kbps。 5. 数字视频技术标准 (1) 采样频率 预处理采样量化PCM 编码 fS=13.5MHz。对于

20、4:2:2采样格式，亮度用频率，色差分别用fS/2=6.75MHz。可推 出，色差最小采样频率为 3.375MHz (2) 分辨率 NTSC 制为 640*480 （帧频 30） ； PAL 、SECAM 制为 768*576 （帧频 25） (3) 数据量 实际亮度信号为220 级，色度信号为225 级，其余位用于同步和控制。若按fS的 采样频率， 则数字视频的数据量为：13.5(MHz)*8(bit)+2*6.75(MHz)*8(bit)=27(MB/s) 6. 数字视频压缩标准 (1)MPEG-1 标准（ 1993） ：传输速率为1.5Mb，适用于数字存储媒体运动图像和伴音 的编码。 (

21、2)MPEG-2 标准（ 1994） ：传输速率为10Mb ，适用于高清晰度电视（HDTV ）运动图 像和伴音的编码。 (3)MPEG-4 标准（ 1999） ：传输速率为 64kb（低速）、6 384kb（中速）和384 kb4Mkb（高速），图像分辨率为720*484 ，适用于交互式的视频游戏、Internet上的多 媒体应用及个人通信等。 4.6 什么是动画？ 1. 动画 动画是一种通过将一系列差别很小的单个相邻的画面，以一定速率连续放映而产生 的动态视觉的技术。 动画信息是存储在记录媒体上，如胶片、磁带、磁盘、光盘等；其放映是通过灯光 投影、电视屏幕、显示器以及投影仪等放映工具进行的。

22、 2. 动画基本原理 动画效果的产生基于人眼的视觉暂留特性。当以足够快的速度连续地、每次略微改 变物体的位置和形状，人眼的视觉暂留效应则感觉到物体在连续运动。若按一定顺序排 列的一系列静态画面以一定速度连续播放时，则人眼将会感受到连续的动画效果。由于 视觉暂留的时间是短暂的，因此画面必须更新，即每秒不得少于一定的数值。例如，电 影更新的速率是24 格 /秒，电视更新的速率是25 帧 / 秒（ PAL制） ，而二维动画的更新 的速率一般是8-12 帧/ 秒。由于有效地利用了人眼的视觉暂留，从而使看到的画面连续 流畅且无闪烁。 3. 动画分类 可根据其发展历史，可分为传统动画和计算机动画。也可根据

23、视觉空间的不同，分 为二维动画和三维动画。还可根据运动控制方式不同，分为实时动画和逐帧动画。 (1) 传统动画 动画的发明早于电影产生于19 世纪。第一个动画装置是由一个英国人在1820 年发 明的。 它是利用一根绳子系在一个两侧都有画面的圆盘两端，当圆盘绕绳子中心轴旋转 时，可看到两个画面融合在一起的动态效果。真正产生动画的装置是由一条狭缝和一个 转盘组成。在转盘上有一个个小画面，每个画面就是一帧。当圆盘以较快速度转动时， 从狭缝中可看到完整动作的效果。而电影动画诞生于1902 年。在这一阶段的动画称之 为传统动画。 (2) 计算机动画 计算机动画是指利用计算机图像处理技术产生的动画。计算机

24、动画主要分为两大 类：二维动画和三维动画。 a. 二维动画 二维动画是基于二维平面的动画，也称为计算机辅助动画。其基本过程是：将手工 绘制的画面逐帧输入到计算机，由计算机完成描线上色，然后由计算机控制完成动画的 记录工作。二维动画的优点是：给出关键帧及帧间插值规律，可借助计算机进行中间画 的计算；上色容易、便于修改。但不足之处是计算机只能起辅助作用，而替代不了富于 创造性的初始画面的生成。 b. 三维动画 三维动画是基于三维空间的动画，也称计算机生成动画。其基本过程是：首先创建 动画的角色和景物的三维数据，生成事物造型，再将这些造型赋予材质和贴图，并通过 插值计算使角色在三维空间产生运动。然后

25、在场景中设置虚拟灯光和摄像机并进行渲 染，最后通过合成序列生成一个完整的动画。 (3) 二维动画和三维动画的比较 主要表现在两个方面：一是生成处理方式不同。二维动画是逐帧输入、逐帧处理关 键帧而生成的动画；而三维动画是根据型（角色、实物和景物）的三维数据在计算机内 部生成的动画； 二是空间视觉效果不同。二维动画通过任何视角观看画面时其内容不变； 而三维动画通过调整三维空间的视点可看到画面的不同内容。 4. 动画基本术语 (1) 关键帧 关键帧是指对象在舞台上产生变化的每一帧，它用来定义动画中的变化，包括对象 的运动和特点( 如大小和颜色 ) 、在场景中添加或删除对象以及添加帧动作等。当动画发

26、生变化时或希望发生动作时，必须使用关键帧。 (2) 逐帧动画 逐帧动画也称关键帧动画，它是通过一帧一帧显示动画的图像序列而实现运动的效 果。逐帧动画是从传统动画基础上引申而来的。卡通片就属于逐帧动画。 (3) 实时动画 实时动画也称算法动画，它是采用各种算法实现物体的运动。算法包括运动学算法、 动力学算法、随即运动算法等。实时动画一般不需要记录在存储体中，运行时计算机对 输入的数据进行快速处理，在人眼觉察不到的时间内将结果随时计算显示出来。电子游 戏机中的动画一般都是实时动画。 (4) 对象移动 在实时动画中屏幕上一个局部图像或对象在二维平面上沿某一固定轨迹作步进运 动。运动的对象和物体本身的

27、大小、形状及色彩等效果不变。用此方式可实现背景上前 景的运动。该前景可以是一个物体，也可以是一段或几个文字。其优点是无须生成动画 文件。 (5) 运动控制 也称模拟运动。是指计算机先确定每个物体的位置和相互关系，建立其运动轨迹和 速度，选择平移、旋转、扭曲等运动形式，再确定物体形体的变态方式和变异速度。 (6) 动画数据与动画文件 由一帧帧静止图像的有序排列组成，并采用连续播放静止图像的方法产生景物运动 的效果。其特点是数据量大、帧与帧之间只有局部内容不同。将动画数据进行压缩，并 记录在一定格式的文件中，该文件为动画文件。 (7) 流控制技术 流控制技术是指边下载边播放的技术。其数据存放在一系

28、列连续的帧里面，只要一 个帧的所有数据收到后，就可在后续帧的数据到达前播放。流播放是否流畅取决于两个 因素：一是每个帧的数据必须尽量小；二是一系列帧下载时间必须小于其播放时间。 5. 动画文件格式 (1)MOV文件： Apple 公司推出的基于Quick Time for Windows的以 .MOV为后缀的 视频文件格式。该文件可采用压缩和不压缩的方式，应用和效果与AVI 格式类似。其压 缩比大，质量较高，在Windows 系统中可用Quick Time进行播放。适合采集和压缩模 拟视频，并可从硬件平台上高质量的回放。 (2)GIF 文件： CompuServe公司开发的以.GIF 为后缀的

29、视频文件格式。它支持256 种彩色，在一个文件中可记录多幅图像。其采用 LZW算法的无失真压缩技术和变长代码， 占用空间小，控制各个图像的显示位置、显示时间及透明度等参数灵活，并具有交错显 示功能（即下载最初以低分辨率显示，以后逐渐达到高分辨率）和简单的帧动画效果 （同 一文件中几副画面连续显示），适合网络传输及应用。 4.7 如何进行动画设计？ 1. 二维动画设计过程 (1) 总体规划：构思和设计剧本，画出草图。 (2) 关键帧画面设计：利用动画软件完成关键帧画面的创作、编辑和上色。 (3) 过度画面设计：利用动画软件按照给定的条件自动生成关键帧画面间的过度画 面。 (4) 画面音效合成：组

30、合画面、衬好背景，再进行音效合成。 2. 三维动画设计过程 设计制作一个三维动画作品，在具体制作之前必须进行大量的前期准备工作，如策 划、构思、脚本、分镜头等。三维动画的具体制作步骤： (1) 建模：创建场景中各种物体的三维模型。 (2) 贴图：给三维模型赋予材质和贴图。 (3) 灯光：给场景安排灯光照明效果。 (4) 摄像机：给场景安排适当的观察视角。 (5) 动画：使三维模型按指定的路径运动。 (6) 渲染：以各种不同细节层次查看构成场景的对象。 (7) 后期制作：添加效果、后期视频合成及输出。 3. 常用动画设计软件 (1) 真三维动画设计软件，如3sd max。 (2) 可音像合成的二

31、维动画，如Flash 。 (3) 可特技剪辑但不能音像合成的二维软件，如Animator 。 4.8 视频卡的工作原理是什么？ 1. 视频信号获取方法（P67） (1) 利用计算机生成的动画，如把FLC或 GIF 动画转换成AVI 等视频格式。 (2) 将静态图像或图形文件序列组合成视频文件序列。 (3) 通过视频采集卡将模拟视频转换成数字视频，并按数字视频文件格式保存。 2. 视频信号获取的硬件平台 (1) 提供模拟视频的输出设备，如录像机、电视机及电视卡等。 (2) 对模拟视频进行采集、量化和编码的设备，如视频采集卡。 (3) 接收和记录编码后的数字视频数据的MPC 机。 3. 视频采集卡

32、的接口 (1) 视频与 PC机的接口： 通常采用32 位 PCI 总线接口， 以实现采集卡与PC机的数 据传输。 (2) 视频与模拟视频设备的接口：通常具有一个复合视频接口和一个S-Video 接口。 4. 视频卡的接口和功能（P68） 5. 视频卡的工作原理（P7177） 4.9 触摸屏的基本原理是什么？ 触摸屏 (Touch screen) 是一种多媒体定位输入设备。其基本原理是：当用户用手指触 摸安装在计算机显示器的触摸屏时，所触摸到的位置(x 、y 坐标 ) 被触摸屏控制器检测到 并通过接口送到CPU ，从而确定用户所输入的信息。触摸屏可附在几乎任何监视器上，并 可做成平面、球面和柱面

33、等任何形状。 触摸屏的应用改善了人机交互方式，有效地提高了人机对话的效率。现已被广泛应用 于工业、医疗、通信领域的控制、信息查询等，如邮局查询邮政业务、银行查询账务、宾 馆查询服务信息、歌舞厅点歌及饭店点菜等方面。 1. 触摸屏的分类 根据结构特性和介质不同可分为：电阻式、电容式、红外线式和声表面波式。除此 之外，还有压力触摸屏和电磁感应触摸屏等。 2. 触摸屏基本组成 (1) 触摸检测装置：直接安装在监视器前端，主要用来检测用户的触摸位置，并将 该信息传递给触模屏控制卡。触摸屏的感应器一般安装在CRT 的前面并用特殊物质封 装。 (2) 触摸屏控制卡：本身具有CPU和固化的监控程序，其作用是

34、将从触点检测装置 上接收触摸信息转化为触点坐标并送给主机，同时还接收主机发来的命令并加以执行。 3. 触摸屏工作原理 (1) 电阻式触摸屏 该触摸屏使用一个两层导电高透明度的物质制作的薄膜涂层涂在玻璃或塑料表面， 再安装到屏幕上或直接涂到屏幕上。这两个透明涂层之间约有2.5 m 距离，当手指触 到屏幕时，在接触点产生一个电接触，使该处的电阻发生变化。在屏幕的x、y 坐标轴 方向上分别测得电阻的改变量就能确定触摸的位置。 (2) 电容式触摸屏 该触摸屏是用一个接近透明的金属涂层覆盖在一个玻璃表面上，当手指接触到这个 涂层时，由于电容的改变，使得连接在一角的振荡器频率发生变化，测量出频率改变的 大

35、小即可确定触摸的位置。 (3) 红外线式触摸屏 该触摸屏在屏幕四边放置红外线发射和接收管，微处理器控制驱动电路依次接通红 外发射管并检查相应的接收管，形成横竖交叉的红外线阵列。触摸时，当手指挡住接触 点的横竖两条红外线，微处理器在15ms 的时间内检测到这个点的位置并发给计算机相 应的x、y 坐标值。只要是不透光的触摸头都可以充当红外线触摸屏的触针。该触摸屏 的分辨率由电路上的红外线数目决定，市场上的产品有16 16、3232、403、63 63 和 7963 等几种分辨率。红外触摸屏又分内置式和外挂式两种。 (4) 声表面波式触摸屏 该触摸屏由传感器、反射器、触摸屏器件组成。它们可固定在一块

36、平的或弯曲的玻 璃表面上，也可直接固定在一台显示器的玻璃表面上。传感器和反射器一起工作，当发 射的声波穿过玻璃表面时，一只手指触到SAW 触摸屏，则触及到的地方使声波发生衰减， 这一信号的衰减被接收并转换成x、y 坐标传给计算机。 4. 触摸屏技术指标与性能 性能电阻、电容触摸屏红外触摸屏声表面波触摸屏 清晰度有些模糊很好很好 触觉的反应好不太好好 屏幕灰尘的影响能引起错误用软件校正用软件校正 光干扰无不能超出范围无 磁场干扰有无无 色彩失真有无无 触摸定位飘移有无无 区分多个触模情况通常不能容易区分通常不能 触摸尺寸确定情况通常不明确容易确定容易确定 视差错误微不足道能被注意到能被注意到 带

37、手套的手指触摸有时失效无关无关 最大分辨率 1024*1024 79*63 4096*4096 透光率 55%85% 100% 90% 反映速度 1020ms 50300ms 10ms 寿命 1002000万次不定 5000万次 价格昂贵很便宜便宜 4.10 光存储系统的基本原理是什么？ 常用的光存储器包括：只读、一次写和可重写光存储器等。光存储器具有存储容量大、 工作稳定、密度高、寿命长、介质可换、便于携带以及价格低廉等优点，从而成为多媒体 系统普遍使用的存储设备。 1. 光存储系统基本组成 光存储系统由光盘驱动器和光盘组成。其基本特点是用激光引导测距系统的精密光学 结构取代硬盘驱动器的精密

38、机械结构。光盘驱动器的读写头是用半导体激光其和光路组成 的光学头， 记录介质采用磁光材料。驱动器采用一系列透镜和反射镜将微细的激光束引导 至一个旋转光盘上的微小区域。 2.CD-ROM光存储器 CD-ROM 驱动器和相伴的光盘是一种数字存储器，也是常用的多媒体输入输出设备。 CD-ROM 盘片由直径为120mm ，厚度为 1.2mm的聚碳酸酯盘组成。聚碳酸酯层衬底的凸区 和凹区分别记录二进制信息1 和 0。聚碳酸酯层表面覆盖反射铝、铝合金或金以增强记 录面的反射性。反射面的表面再由防氧化的漆膜层保护。 (1) 光头：是CD-ROM 的关键部件。其功能是把存储CD-ROM 盘上的信息转换成电信

39、号。 (2) 聚焦伺服系统：根据光头产生的聚焦误差调整光头与光盘之间的距离，以保证 聚焦点落在光盘的信息面上并正确读出光盘信息。 (3) 道跟踪伺服系统： 根据光头产生的偏离光道误差调整聚焦光束落在有凹坑的光道 中央。 (4)CLV 伺服系统：保持恒定线速（1.2m/s ） (5)EFM 解调：从通道位中检测出同步位，把14 位通道位变为8 位数据，最后还原 为原始的帧格式。 (6) 检错和校正处理：采用两极错误教正：一级是CIRC，二级是ECC 。 (7) 接口：包括AT-BUS型接口（无统一标准，由日本Panasonic 、 Sony 和 Mitsumi 三种专用接口成为事实标准）；IDE

40、 型接口（无须专用接口卡，可直接连接到硬盘线上， 占用系统资源少） ；SCSI 型接口（具有很强的可扩展性，一个接口可连接7 个设备，并 可跨平台使用） 。 2.WORM 光盘 （Write once read many times） WORM是一种只允许写一次的存储光盘。记录在盘上的信息不能抹掉，也不能覆盖的 光盘。信息一旦记录在盘上，可以反复读出，并可长期保存。WORM 光盘主要用于大信息 量的永久保存。 3.CD-R 光盘 （ CD-record able） CD-R 是一种一次、写多次读的存储光盘。主要用于多媒体出版系统。该光盘的尺 寸和数据记录方式与普通CD 光盘相同，也是利用激光的

41、反射与否解读数据。写入时， 刻录机发出的高功率的激光打在CD-R光盘的有机染料记录层因此融化而使其变成光痕。 读取信息时，这些光痕会改变激光的反射率，光盘机根据反射回来的光线强弱来分辨0 和 1。 4.CD-RW光盘 （CD-ReWritable ） CD-RW是一种可改写的存储光盘。CD-RW采用相变记录方式，即利用物质的状态变 化进行数据的读写和擦除。相变记录层由一种银合金材料组成，其加热温度不同则可形 成晶体或非晶体。写入时强激光束照射便为非晶体状态，数据被写入；读出时用弱激光 照射，并根据反射率分辨0 和 1。与 CD-R不同，其最大的优点是可改写性。但其反射率 仅为 15%20% ，

42、故老 CD-ROM 无法读出。由CD-RW 取代 CD-R是必然趋势。 5.DVD光盘 DVD是一种数字多用途光盘，其集合计算机技术、光学记录技术和影视技术为一体， 在音频、视频、出版、广播、WWW等行业得到广泛应用。DVD尺寸与 CD相同，可分为单 面单层、 单面双层、 双面单层和双面双层等4 种物理结构。 其中单面单层容量为4.7GB， 而双面双层为17GB 。DVD包括 5 种规格： DVD-ROM（计算机软件只读光盘）； DVD-Video （影视光盘） ；DVD-Audio （音乐光盘） ；DVD-R （一次写光盘） ；DVD-RAM（多次读写光盘） 。 6. 光存储系统技术指标 (

43、1) 尺寸：光道为螺旋形。CD激光唱盘和CD-ROM 为 4.72 英寸 (120mm) ，WORM 一 次写光盘为14.12 和 5.25 英寸，可檫写光盘为5.25 和 3.5 英寸。 (2) 容量：分为格式化容量和用户容量。格式化容量是指按某种光盘标准进行格式化 后的容量；用户容量是指允许对盘片执行读写操作的容量。用户容量小于格式化容量。 如 CD-ROM 容量为 680MB ，而标称容量则为550MB 。 (3) 平均存取时间： 平均存取时间是指从计算机向驱动器发出命令开始到驱动器在光 盘上找到需读写信息位置并接受读写命令为止的时间。平均寻道时间是指光头沿半径移 动全程 1/3 长度所

44、需时间；平均等待时间是指盘片旋转半周的时间。将平均寻道时间、 平均等待时间再加读写光头稳定时间即为平均存取时间。 (4) 传输率：单位时间内光盘驱动器送出的数据比特数。如CD-ROM 已达到 6MB/s。 (5) 误码率： 采用复杂的纠错编码可降低误码率。存储数字或程序对误码率要求高， 而存储图像或声音数据对误码率要求较低。CD-ROM 要求的误码率为 10 -12 10 -16. 7. 光存储系统格式标准 (1) 红皮书（ CD-DA ）标准： 1981 年制定的用于记录音频的激光唱盘标准，其中音 乐CD 即采用该标准的记录格式。采用频率为44.1kHz ，采用位数位16bit 。标记为 “

45、 DIGITAL AUDIO” (2) 黄皮书（ CD-ROM ）标准： 1985 年开始制定的用于CD-ROM 记录数据方式的High Sierra标准。 1988 年 ISO 9960 标准进一步规定了CD盘上文件的结构和组织方式。标 记为“ DATA STORAGE” (3) 绿皮书（ CD-I ）标准： 1987 年制定的交互式光盘CD-I 标准，用于面向教育和家 庭娱乐应用的专用格式。将高质量的声音、文字、动画、图像及静态图像以数字形式存 放在 CD-ROM 盘同一轨迹上， 并实现交互式操作。1992 年又推出第二代CD-I 标准， 可播 放交互式视频图像。标记为“Interacti

46、on” (4) 白皮书（ CD-V）标准： 1992 年在绿皮书基础上制定的用于存储视频图像和电影 标准。该标准使用MPEG 压缩技术，可在CD-ROM 盘上存储74 分钟的全动态视频CD音质 同步。标记为“DIGITAL VIDEO” (5) 橙皮书（ Photo CD）标准： 1989 年在黄皮书基础上添加了可写CD的格式标准， 用于将传统照片以数字方式转存到光盘的技术标准。该标准可在计算机屏幕或电视上欣 赏和修改高解析度的照片，并描述了刻录CD-R盘的条件。 应用于专业摄影和出版领域。 (6) 蓝皮书（ CD-WORM）标准： 1985 年制定 CD-WORM 标准，弥补了光盘不能写入用

47、户 信息的缺陷。 4.11 数码摄像机的基本原理是什么？ 数码摄像机是一种高新技术捕捉视频信息的一种输入、输出设备。如今，数码摄像机 日益普及，已快速地进入我们的工作、学习和生活中。数码摄像机将收集到的数字影像通 过计算机软件的编辑处理，结合三维技术和网络技术，制作出丰富多彩的多媒体作品，在 电视节目编辑、多媒体制作、VCD制作、商业广告制作、动态网页制作以及计算机游戏开 发等领域有着越来越广泛的应用。 1. 摄像机发展 世界上第一台实用性摄像机是美国Amper公司于上个世纪60 年代推出的。当时的 是采用摄像管为摄像元件。寿命低、稳定性差以及成本高。70 年代末，由JVC公司推出 了第一台家

48、用型摄像机，其特点是操作简单、价格低，使摄像机从专业应用领域进入 家庭。随着科学技术的发展，家用摄像机的摄录信号质量及格式有了较大的提高。1998 年，由松下和索尼公司联合全球五十多家联合开发了第一台DV(Digital Video)数码摄 像机。该摄像机视频以数码记录方式，通过磁鼓螺旋扫描记录在6.35mmd的金属视频录 像带上，提高了图像清晰度，使水平线轻易达到500 线以上。该机与以往普通摄像机比 较， 其特点是体积小超便携性、画面质量高、 操作灵活、可无限次翻录， 并可通过IEEE1394 接口将视频方便地传输到计算机，实现了直接传输数字化。 2. 摄像机格式 摄像机格式是指用来记录拍

49、摄的图像和声音的磁带系统。其决定了摄像机的大小、 重量和记录时间的长短。 (1)VHS 格式：由JVC公司首创视频系统盒带录像机格式。采用1/2 英寸宽磁带， 清晰度 250 线，记录时间可达240分钟。 (2)VHS-C 格式：由JVC、松下等公司开发的与VHC格式兼容的小型化的VHC格式。 带盒只有VHC的 1/4 ，与普通录音磁带差不多，比VHC体积更小，重量更轻，具有低速 摄录和重放功能。 (3)8mm 格式：由日本视频产品制造厂家联合开发的高质量视频格式，与VHC不兼 容。采用8mm 金属磁带，大小与录音磁带差不多，记录时间达240 分钟， (4)S-VHS 格式：超VHS 、VHS-C格式。带盒尺寸同VHS ，清晰度达400 线。 (5)DV 格式：由索尼、松下、胜利、夏普等公司于1995 年推向市场的家用录像机 视频格式。采用数字分量（Y、C ）记录， 8mm 磁带，清晰度达500 线，与 DVD相当。可 连接计算机或网络，还可作数码相机使用。是目前家用录像机主流。 3. 摄像机的基本原理 由摄像机镜头将光信号通过CCD 转换为电信号， 再经过 A/D 转换， 以数字格式将信 号存储在数码摄像带、