《多媒体技术》电子教案：-多媒体辅助设备.doc

资源描述

教师授课教案 / 学年第学期课程多媒体技术章节课题第5章多媒体辅助设备（一）授课方法讲授所需教具授课时间月日节月日节授课班级目的要求：了解：触摸屏的原理，掌握扫描仪的使用旧知复习：视频卡的功能重点难点：掌握扫描仪的使用教学过程：（包括主要教学环节、时间分配）一、复习提问（5分）二、讲授新课 1. 图像扫描仪（20分） 2. 数字投影机（10分） 3. 数字视频展示台（10分） 4. 触摸屏（10分） 5. 彩色打印技术（10分） 6. 调制解调器（10分） 7. 数码相机（10分）三、总结（3分）四、布置作业（2分）课后作业：教学后记：任课教师：教研室主任新课导入：学习多媒体外设的使用第5章常用多媒体设备本章学习目标扫描仪的工作原理、分类、性能指标及图像扫描软件 CRT、LCD（液晶）投影机的工作原理及性能指标数字视频展示台工作原理及应用彩色打印技术、数码相机、数字摄像机、数字摄像头、语音输入系统等多媒体输入、输出设备的工作原理及应用。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及文本，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输出。 5.1 图像扫描仪图像于扫描仪（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。 5.1.1 扫描仪的工作原理扫描仪内部基本组成部件是光源、光学透镜、感光元件，还有一个或多个的模拟-数字转换电路。从最基本的原理讲，扫描仪是把模拟数据转化为数字数据。感光元件一般是电荷耦合器（CCD）排列成横行，电荷偶合器里的每一个单元对应着一行里的一个像素。在扫描一副图像的时候，光源照射到图像反射回来，根据稿件不同地方亮暗程度的不同，形成强弱不等的反射光线，反射光线穿过透镜聚焦在镜头另一端的感光元件CCD上，CCD将光学信号转换为相应的电信号，这些信号最终通过A/D转换器转化为计算机所能识别的数字信号，然后经不同的接口，EPP、USB或SCSI输送到微型机（如图5-1所示）。整个扫描过程涉及到光学、机械、电子等不同方面，任何一个部件的设计都会影响到最终的数字化结果。不同级别的扫描仪的构造基本一样，但所使用的部件及技术却大不相同。图像扫描仪采用线阵CCD，即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（如图5-2所示），一幅完整的数字图像就送入到计算机中去了。图5-1 平板扫描仪工作原理图图5-2 扫描头从右至左逐行进行扫描，最后得到全部图像 5.1.2 扫描仪的分类图像扫描仪一般分为平板式、胶片式、手持式和滚筒式四种。 1．平板式扫描仪平板式扫描仪是（如图5-3所示）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青睐平板扫描仪。平板扫描仪更多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。 2．胶片扫描仪：由于诸如幻灯片之类的物件在扫描时，需要光源经过物件而不是物件将光源进行反射，并且由于物件一般尺寸较小，需要高的分辨率进行扫描，从而导致了专业胶片扫描仪的诞生（如图5-4）。图5-3 使用广泛的平板式扫描仪图5-4 胶片扫描仪 3．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、名片等。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及软件有关，手持扫描仪用手拖动时不能过快，否则就会丢失图像数据。手持扫描仪是最低档的扫描仪，其外观很像一只大的鼠标（如图5-5所示），一般只能扫描4英寸宽。手持式扫描仪多采用反射式扫描，它的扫描头较窄，只可以扫描较小的稿件或照片。其分辨率也较低，一般在600dpi以内。图5-5 手持式扫描仪 4．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、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幅画，256级灰度，扫描一张 A0幅面的工程图纸只需要1分钟左右（如图5-6所示）。图5-6 大幅面工程图纸扫描仪 5.1.3 图像扫描仪的性能指标图像于扫描仪的性能指标主要有分辨率、色彩位数和扫描速度等。 1．分辨率分辨率表示了图像扫描仪的扫描精度，通常用每英寸上图像的采样点多少来表示，标记为dpi（dot-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—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。 2．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（即真彩色）已能满足大多数要求。 3．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3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扫描三次采集到图像的三原色，因此扫描速度是—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。 5.1.4 图像扫描软件软件在当今扫描仪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。在这里OCR软件扮演了—个重要的角色，有些扫描软件中直接集成了OCR功能，同时配合双分辨率功能，使扫描仪的易用性大大提高。因为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，—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。 5.1.5 光学符号识别(OCR) OCR技术实际上是计算机认字，也是—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文字方式图像信息，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是一种非常快捷而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进行识别，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。—个OCR系统可分为3个部分： 1．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，以便识别。 2．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（如图5-7所示）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。图5-7 OCR系统提取文字的几何特征 3．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，然后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。 5.2 数字投影机多媒体投影机（仪）（如图5-8所示）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，从而方便地供多人观看，成为计算机教学、演示汇报等的必备设备。作为一种新兴的显示设备，多媒体投影机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，投影机和人们的接触越来越多，从传统的辅助设计、辅助教学不断向各行各业以及娱乐、传播领域扩展。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。图5-8 LCD投影机到目前为止，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。 5.2.1 CRT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）3个CRT管投射到荧光屏上，荧光粉在高压作用下发光，经系统放大和会聚，最终在大屏幕上显示出彩色图像。光学系统与CRT管组成投影管，通常所说的三枪投影机就是3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。 1．会聚性能会聚是指红、绿、蓝三种颜色在屏幕上重合。对CRT投影机来说，会聚控制性显得格外重要，因为它有R、G、B三种CRT管，平行安装在支架上，要想做到图像完全会聚，必须对图像各种失真均能校正。机器位置的变化，会聚也要重新调整，因此对会聚的要求，一是全功能，二是方便快捷。 2．CRT管的聚焦性能我们知道，图形的最小单元是像素。像素越小，图形分辨率越高。在CRT管中，最小像素是由聚焦性能决定的，所谓可寻址分辨率，即是指最小像素的数目。CRT管的聚焦机制有静电聚焦、磁聚焦和电磁复合聚焦三种，其中以电磁复合聚焦较为先进，其优点是聚焦性能好，尤其是在高亮度条件下散焦，且聚焦精度高，可以进行分区域聚焦、边缘聚焦、四角聚焦，从而可以做到画面上每一点都很清晰。 5.2.2 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，即液晶分子在电场作用下排列发生变化，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。 1．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1/3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，所以画面的清晰度有所降低，色彩较为呆板且缺少层次。三片LCD板投影机（如图5-9所示）原理是光学系统把强光通过分光镜形成R、G、B三束光，分别透射过R、G、B三色液晶板；信号源经过A／D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，R、G、B三束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。图5-9 三片LCD投影机原理图 2．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3个部分组成：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，通过光调制器，改变具光学特性，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—致的光通过，这个光与CRT信号相复合，投射到屏幕上。液晶光阀投影机是日前亮度和分辨率最高的投影机。适用于环境光较强且观众较多的场合。 3．数码（DLP）投影机 DLP是英文Digital Light Processor的缩写，译作数字光处理器。这一新的投影技术的诞生，使人们在拥有捕捉、接收、存储数字信息的能力后，终于实现了数字信息的显示。 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（Digital Micromirror Device）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（应用于便携式投影产品）、两片机（应用于大型拼接显示墙）、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。 5.3 数字视频展示台视频展示台（如图5-10所示）是一种新型数字化电教设备。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，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，甚至能将可活动的图像投影到屏幕上。图5-10 JVC AV-P850 5.3.1 视频展示台的工作原理视频展示台实际上是—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，如通过多媒体投影机、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信接口，利用相关程序软件，将视频展示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，有的视频展示台还安装了小液晶显示器，便于用户检查被投物图像，从而展示过程中不用另外准备监视器，也不用一直看着屏幕来摆放被投影物。视频展示台的关键部件是一台CCD（Charge Coupled Device,，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。有一些视频展示台采用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，能达到700多线，但这种数字视频展示台价格也颇为昂贵。视频展示台的镜头变焦倍数是6~16倍，变焦的作用是将图片实物大小调整成合适的图像。有的视频展示台还有更多功能，例如摄像头可以3600旋转，看到平台以外的景物。还有的可以直接将135型的照相底片负片显示出来。 5.3.2 视频展示台的应用数字视频展示台具有广泛的应用范围： 1．展示实物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。例如展示一张照片、一篇文章、一本计划书等。它的优点就在于非常适合于对细节部位展示，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。 2．电视会议视频实物展示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、数据、图片和手中的实物，充分发挥投影不同角度的静止图片或投影生动图像的功能。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。 3．教育教学视频展示台是配备多媒体教室不可缺少的设备。视频展示台有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，而且不受时间和空间的限制，令传统教学望尘莫及。有些视频展示台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示台上实现，将微观世界尽现眼前。 5.4 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（Touch Screen）（如图5-11所示）作为一种多媒体输入设备，人们可用手指直接触及屏幕上的菜单、光标、图符等光按钮，既直观又方便，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5-11 触摸屏 5.4.1 触摸屏的基本特征从技术原理来讲，触摸屏有3个基本特征： 1．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，它至少包括4个特性：透明度、色彩失真度、反光性和清晰度。 2．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，同一点的输出的数据是稳定的。 3．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如何处理。这是触摸屏使用过程中经常出现的问题，目前没有很理想的解决办法。 5.4.2 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3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，并通过串行接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，下面介绍各类触摸屏技术的工作原理和特点。 1．红外式触摸屏红外式触摸屏（如图5-12所示）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，另一边设置了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。图5-12 红外式触摸屏结构红外线发光二极管（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。 2．电容式触摸屏电容式触摸屏（如图5-13所示）的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，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到电极的距离成正比，位于触摸屏幕后的控制器便会计算不同位置电极的电流强弱，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对触摸屏造成的影响，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。图5-13 电容式触摸屏结构 3．电阻式触摸屏电阻触摸屏（如图5-14所示）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，上面再盖有一个双面层，它的外表面是硬化处理、光滑防刮的塑料层，它的内表面是一层透明导电层，在两层导电层之间有许多细小（小于千分之一英寸）的透明隔离点起绝缘作用。图5-14 五线式电阻触摸屏当手指触摸屏幕时，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。 4．声表面波触摸屏表面声波（Surface Acoustic Wave，SAW）是一种沿介质（例如玻璃）表面传播的机械波。触摸屏可以是—块平面、球面或柱面的玻璃平板，安装在显示器玻璃壳的前面。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（如图5-15所示）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，沿着两边从顶至底穿过玻璃。反射器朝一个方向发射短脉冲。当脉冲离开—角后，就会不断地被每个反射器反射回来的一部分声波。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经不同路径返回到接收器所形成的长脉冲。图5-15 SAW触摸屏当用户触摸玻璃的某点就阻碍了脉冲能量通过那点指向反射到达接收机，于是从接收的脉冲信号中就见到—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。 5．应力计触摸屏这是—种技术最简单的触摸屏。在CRT外面盖一块4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，并计算触摸点精确的位置。 5.5 彩色打印技术打印机是计算机系统的重要输出设备。近年来，随着彩色打印技术的发展，彩色打印的输出质量越来越好，其单张打印成本和维护成本也越来越低。彩色打印机不再是专业设计和出版领域的宠儿，而逐渐成为一般用户多媒体数据输出的日常设备。 5.5.1 屏幕显示与打印输出色区别电视、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、蓝，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、品红、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叠加起来，进而产生各种不同的颜色。如，没有光就产生黑屏，所有波长叠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CMY（青／品红／黄）模式，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。 5.5.2 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，当其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，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（如图5-16所示）。图5-16 激光打印机工作原理图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，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，在冷却后固着在纸张表面。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。 5.5.3 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（如图5-17所示）是用青、品红、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4次，每次吸附上不同颜色的墨粉，最后转印鼓上将形成青、品红、黄、黑四色影像。正是因为彩色激光打印机有一个重复4次的步骤，所以彩色打印的速度明显慢于黑白打印。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表示简单内容到复杂内容的理想语言。 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，描述各种复杂页面，极大地丰富了打印机的性能。图5-17 彩色激光打印机提示：PostScript与图像压缩 PostScript是作为电子印刷业的标准页面描述语言被设计出来的。在电子出版印刷领域中广泛使用。 PostScript技术与图像压缩领域相关。PostScript的主要思路是存储和传输预先定义的命令来“画”出图像，而不是存储和传输图像的每一个像素，这特别适用于激光打印机输出。采用类似“从（10，10）到（100，100）画一条红色直线”或是“在（50，50）以40为半径画一个蓝色的圆”之类的命令存储图像显然比直接存储每个像素节省了不少地方。所以，从压缩技术的角度来看，PostScript也可以算是压缩方法的一种。根据类似的原理，Windows中的WMF格式、HP的HPGL语言及Auto CAD中使用的DXF格式等等，都可以对某种特定的图像进行有效的压缩。 5.5.4 彩色喷墨打印彩色喷墨打印机（如图5-18所示）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控制开/关的一系列命令，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（一个黑色打印墨盒和一个彩色打印墨盒）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。图5-18 彩色喷墨打印机与打印墨盒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辨率图像时，能自动根据图片情况，把低分辨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、更精美的图像图效果。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，从而在一定的分辨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，但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。 4重色技术是指在原来四色墨水的基础上，再创三种崭新的Photo Ink（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，利用七种颜色墨水，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模式（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”（Photo RetⅡ）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 μm的精密处理工艺，其直径精细程度仅相当于一根头发的1/70。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。 5.5.5 热转换打印热转换（Thermal Transfer）打印机以其极好的色彩还原特性，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，热转换彩色打印机的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在专业彩色输出领域，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辨率、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无法比拟的特点。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3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Color Wax做了两次相变，Color Wax原本是附着在鼓上，打印时做第一次相变熔化成液体喷到打印纸上，而后立即又被固化实现第二次相变，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是很严格。热升华打印机也叫染料升华（Thermal Dye Sublimation）打印机,它是将4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，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，产生的气体颜料就越多。教师授课教案 / 学年第学期课程多媒体技术章节课题第5章多媒体辅助设备（二）授课方法讲授所需教具授课时间月日节月日节授课班级目的要求：掌握数字摄像设备的使用旧知复习：如何使用扫描仪重点难点：掌握数字摄像设备的使用教学过程：（包括主要教学环节、时间分配）五、复习提问（11分）六、讲授新课 1. 数字摄象机（30分） 2. 数字摄像头（30） 3. 手写输入设备（20分）七、总结（3分）八、布置作业（2分）课后作业：教学后记：任课教师：教研室主任新课导入：学习了知识后，重点学习应用，学习硬件方面的内容 5.6 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（如图

展开阅读全文