多媒体计算机硬件.ppt

范铁生 岳承君 王 军 王丹华 编著电子工业出版社,高等院校计算机规划教材,多媒体技术基础与应用,第二章 多媒体计算机系统的组成,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,学习要点,本章知识体系结构,多媒体计算机及外设,1839年8月19 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”,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,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。,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QV10 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。,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。,2.4 数码相机,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。,数码相机的结构 1.镜头(变焦与广角),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。,2.CCD(Charge Couple Device,光电荷耦合器件),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。,3.A/D转换器4.MPU(微处理器),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。,5.存储设备,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。,6.LCD(液晶屏幕),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。,7.电池,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。,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。,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。,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。,数码相机的简单的工作原理,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。,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）。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4555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。,数码相机的组成,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。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。,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。,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。,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。,(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。,数码相机的组成,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。,4数码相机关键部件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，161.88.89mm，这就是该CCD感光核心部分对角线的实际长度了。,CCD,CCD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。,CCD,CCD,CCD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,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。,（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”。,CCD,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。,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。,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。,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。,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。,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。,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。,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500540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。,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。,2.数码摄像机的工作原理,（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。,3.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。,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DVD-RW，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。,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。,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。,数码摄像机的分类,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。,2.1.3 扫描仪,（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。,1.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100DPI600DPI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300DPI2400DPI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。,扫描仪的分类,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。,2.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。,扫描仪的组成结构,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。,（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AD变换器、BIOS芯片、IO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，IO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。,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。,扫描仪的组成结构,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