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第五章第五章 其他图像输入输出设备其他图像输入输出设备 5.1扫描仪扫描仪w图像输入设备图像输入设备w只能对静态图像进行扫描只能对静态图像进行扫描w价格低廉价格低廉w分辨率高，且可调分辨率高，且可调w幅面大幅面大一一.扫描仪的种类扫描仪的种类手持式扫描仪手持式扫描仪w诞生于诞生于1987年年 w采用采用CIS技术，光学分辨率技术，光学分辨率200dpi w结构简单、体积小、重量轻、携带方便、价格结构简单、体积小、重量轻、携带方便、价格廉价廉价 CIS技术技术wCIS：Contact Image Sensor 触点式图像感光元件触点式图像感光元件w光源：光源：RGB三色三色LED产生白光产生白光w感光材料：硫化镉感光材料：硫化镉，线性排列，线性排列w均匀度差，色彩分辨率差均匀度差，色彩分辨率差馈纸式扫描仪馈纸式扫描仪 w采用采用CIS技术，技术，w光学分辨率光学分辨率300dpi w满足满足A4幅面扫描幅面扫描 w多用于办公一体机中多用于办公一体机中 鼓式扫描仪鼓式扫描仪 w用于专业印刷领域用于专业印刷领域w感光器件：光电倍增管感光器件：光电倍增管w光学分辨率：光学分辨率：1000-8000线线w性能远高于性能远高于CCD类产品类产品笔式扫描仪笔式扫描仪底片扫描仪底片扫描仪 w专门用于扫描照相底片专门用于扫描照相底片 w扫描精度高、速度快扫描精度高、速度快w分辨率：分辨率：2700dpiNikon Cool Scan 800 ED 底扫，光学分辨率底扫，光学分辨率4000dpi，22800平板扫描仪平板扫描仪 w诞生于诞生于1984年年 w当今的主流产品当今的主流产品w光学分辨率在光学分辨率在300dpi-8000dpi 大幅面扫描仪大幅面扫描仪 w扫描幅面扫描幅面A0以上以上w工程图纸扫描工程图纸扫描w多数为灰度扫描仪多数为灰度扫描仪 w分辨率：分辨率：200dpi或或400dpi 条码扫描仪条码扫描仪 光源光源条形码条形码光电转换器件光电转换器件方波信号方波信号实物扫描仪实物扫描仪 wHitachi BS20U w0.8秒内实现秒内实现120万象素万象素 3D扫描仪扫描仪 w生成三维坐标数据生成三维坐标数据w机械式：机械臂触摸物体外表机械式：机械臂触摸物体外表w激光式激光式：激光代替机器臂：激光代替机器臂w扫描时间长扫描时间长二二.扫描仪的性能扫描仪的性能传感器性能比较传感器性能比较接口接口wUSB接口：常见接口：常见wSCSI接口：高档次扫描仪接口：高档次扫描仪wIEEE1394接口：较少接口：较少分辨率分辨率 w由硬件水平所决定由硬件水平所决定w水平分辨率由水平分辨率由CCD分辨率及硬件电路决定分辨率及硬件电路决定w垂直分辨率由传动机构精密度决定垂直分辨率由传动机构精密度决定w平板扫描仪分辨率：平板扫描仪分辨率：600dpi、1200dpi、2400dpi 色彩深度色彩深度 w有有30位和位和36位等规格位等规格 w实际输出实际输出时会有所降低时会有所降低幅面大小幅面大小 w最多的是最多的是A4幅面幅面 w专业照片扫描仪幅面略大于专业照片扫描仪幅面略大于5寸照片寸照片w大幅面扫描仪：大幅面扫描仪：0号或号或1号图纸号图纸 w价格以几何级数上涨价格以几何级数上涨软件软件w接口软件：接口软件：TWIN标准标准w识别软件：识别软件：OCR去网纹去网纹 w网纹产生原因：印刷品图像由有规则的微网纹产生原因：印刷品图像由有规则的微小斑点组成，产生莫尔条纹。小斑点组成，产生莫尔条纹。w去除方法：软件或硬件去除方法：软件或硬件5.2 摄像机摄像机 w先于数码相机产生先于数码相机产生w早期使用真空摄像管，目前早期使用真空摄像管，目前是是CCD w记录介质：录像带，存储卡记录介质：录像带，存储卡,硬盘硬盘w分辨率：家用分辨率：家用150万像素万像素数码影像的输出设备数码影像的输出设备 w显示设备，如显示设备，如CRT屏幕显示、液晶显示等屏幕显示、液晶显示等 w投影设备，如液晶投影等投影设备，如液晶投影等 w打印或印相设备，如打印机、数字彩扩系打印或印相设备，如打印机、数字彩扩系统等统等 5.4显示设备显示设备 w阴极射线管阴极射线管CRTCathode Ray Tube w液晶显示液晶显示LCDLiquid Crystal Display w等离子体显示等离子体显示Gas-Plasma w场致发光场致发光EL显示显示Electro Luminescent一一.阴极射线管显示器阴极射线管显示器CRT w80多年的历史多年的历史w高可靠性，高性能价格比高可靠性，高性能价格比w目前最主要的显示设备目前最主要的显示设备w品种很多、性能各异品种很多、性能各异性能性能屏幕尺寸屏幕尺寸 w以显像管的对角线长度来衡量以显像管的对角线长度来衡量 w单位：英寸单位：英寸w边框占据一局部空间边框占据一局部空间 15英寸：可视范围英寸：可视范围13.8英寸英寸 17英寸：可视范围在英寸：可视范围在15.816英寸之间英寸之间 19英寸：可视范围英寸：可视范围18英寸左右英寸左右 性能性能分辨率分辨率 w点距点距：同一像素中两个颜色相近的荧光点同一像素中两个颜色相近的荧光点间的距离间的距离 w.25 .28 .31等等w最大应用分辨率最大应用分辨率=屏幕大小屏幕大小/点距点距性能性能屏幕形状屏幕形状w早期早期CRT是球面屏幕是球面屏幕 w平面直角平面直角 w柱面显像管柱面显像管：特丽珑特丽珑Trinitron ，钻，钻石珑石珑Diamondtron 性能性能刷新频率刷新频率 w电力工频电力工频50Hzw刷新频率超过工频刷新频率超过工频10Hz 性能性能-扫描方式扫描方式 w逐行扫描逐行扫描 性能性能带宽带宽 w电子装置能处理的频率范围电子装置能处理的频率范围，衡量传输数衡量传输数据的能力据的能力 w可接受带宽总像素可接受带宽总像素刷新频率刷新频率1.5 w带宽窄的显示器不能单方面提高刷新频率带宽窄的显示器不能单方面提高刷新频率 性能性能调节方式调节方式 w模拟调节模拟调节数字调节数字调节 性能性能辐射辐射w能源之星标准：待机状态下功率不超过能源之星标准：待机状态下功率不超过30W，在屏幕长时间没有新的显示时，显在屏幕长时间没有新的显示时，显示器会自动断电等。示器会自动断电等。性能性能防眩光防眩光w镀膜镀膜:屏幕防止外界强光照明时产生反光。屏幕防止外界强光照明时产生反光。性能性能抗静电抗静电w防止屏幕外表产生静电防止屏幕外表产生静电w静电吸引浮尘，损害皮肤静电吸引浮尘，损害皮肤二二.液晶显示器液晶显示器w液晶：介于完全规则状态与不规则状态之间的中液晶：介于完全规则状态与不规则状态之间的中间态物质间态物质。w液晶的电光效应液晶的电光效应：液晶分子的形状、介电常数、液晶分子的形状、介电常数、折射率及电导率具有各向异性的特征，施加电场折射率及电导率具有各向异性的特征，施加电场后，随着液晶分子轴的变化和液晶分子的流动就后，随着液晶分子轴的变化和液晶分子的流动就会发生不稳定现象，其透光特性就会发生变化。会发生不稳定现象，其透光特性就会发生变化。二二.液晶显示器液晶显示器性能性能w分辨率：分辨率：1024 768 wLCD无闪烁现象无闪烁现象w可视面积与标称尺可视面积与标称尺寸相符合寸相符合w视角小于视角小于CRTw亮度与比照度较亮度与比照度较CRT差差w色彩比色彩比CRT差差w反响速度反响速度25msw无辐射无辐射三三.场致发射显示器场致发射显示器 w电子从阴极逸出并加速撞到电子从阴极逸出并加速撞到像素单元前面的荧光层发光像素单元前面的荧光层发光w电子束窄而具有较高的亮度电子束窄而具有较高的亮度w液晶的厚度、液晶的厚度、CRT的速度、的速度、高亮度，宽视角高亮度，宽视角福州大学研制福州大学研制FEDw34英寸，世界领先英寸，世界领先w厚度厚度10CM，显示屏显示屏1CMw工艺简单、成本低、投资少、工艺简单、成本低、投资少、X射线低射线低w应用：广告牌、汽车电子设备、应用：广告牌、汽车电子设备、工器材、医疗工器材、医疗仪器设备等仪器设备等四四.等离子显示器等离子显示器 w原理：利用惰性气体放电时所产生的紫外线激发原理：利用惰性气体放电时所产生的紫外线激发彩色荧光粉发光，再转换成人眼可见的光。彩色荧光粉发光，再转换成人眼可见的光。w超薄：超薄：40英寸英寸/100mmw体积小、重量轻、无辐射体积小、重量轻、无辐射w无畸变、亮度均匀无畸变、亮度均匀w高亮度、大视角、全彩色、高比照度高亮度、大视角、全彩色、高比照度等离子显示器缺点等离子显示器缺点w受压能力差受压能力差w耗电量大耗电量大 300Ww价格高价格高五五.大屏幕大屏幕LED显示屏显示屏 w原理：将原理：将LED排列成二排列成二维列阵，用各点发光的维列阵，用各点发光的亮暗来显示图案和文字亮暗来显示图案和文字 w特点：特点：容易组合容易组合 w缺点：颜色失真缺点：颜色失真六六.有机电致发光有机电致发光EL w又称有机发光二极管又称有机发光二极管OLED w原理：在一金属阴极和一透明阳极之间夹一层原理：在一金属阴极和一透明阳极之间夹一层或多层有机薄膜。在电极间施加一定的电压后，或多层有机薄膜。在电极间施加一定的电压后，发光薄膜层发光。发光薄膜层发光。有机电致发光有机电致发光ELw核心层厚度很薄，厚度可以小于核心层厚度很薄，厚度可以小于1毫米，厚度为液晶的毫米，厚度为液晶的1/3；w全固态机构，无真空、液体物质，抗震性好全固态机构，无真空、液体物质，抗震性好w没有视角问题没有视角问题 w单个像素的响应速度是液晶元件的单个像素的响应速度是液晶元件的1000倍倍w低温特性好，在零下低温特性好，在零下40度能正常显示度能正常显示w对材料和工艺的要求低，成本低；对材料和工艺的要求低，成本低；w发光转化效率高，能耗低；发光转化效率高，能耗低；w单个像素尺寸小，适合应用在微显示设备中；单个像素尺寸小，适合应用在微显示设备中；w能够在不同材质上制造，可做成能弯曲的柔软显示器。能够在不同材质上制造，可做成能弯曲的柔软显示器。55投影装置投影装置 wCRT投影技术投影技术wLCD投影技术投影技术wDLP投影技术投影技术 一一.CRT投影投影 w原理：原理：将将CRT显示的显示的图像经光学系统放大图像经光学系统放大并成像到屏幕上并成像到屏幕上 w特点：亮度低、调整特点：亮度低、调整复杂、体积大复杂、体积大二二.LCD投影投影 w必须有外加光源，是被动式的投影必须有外加光源，是被动式的投影w原理：通过光学系统将经光源照明的原理：通过光学系统将经光源照明的LCD图像放大并成像到屏幕之上图像放大并成像到屏幕之上 w三种解决方案：液晶光阀、三种解决方案：液晶光阀、TFT液晶板、液晶板、LCOS 液晶光阀液晶光阀w利用利用CRT进行光写入进行光写入w在光阀上进行光电转换，从而产生图像在光阀上进行光电转换，从而产生图像w特点：亮度高、分辨率高、价格高、体积大特点：亮度高、分辨率高、价格高、体积大TFT液晶板液晶板wThin Film Transistor 薄膜场效应晶体管薄膜场效应晶体管w特点：每个像素配置一个开关晶体管，晶特点：每个像素配置一个开关晶体管，晶体管导通、截止状态接近理想开关。各像体管导通、截止状态接近理想开关。各像素间独立寻址，消除了液晶像素间的交叉素间独立寻址，消除了液晶像素间的交叉串扰，改善了液晶显示的比照度和清晰度。串扰，改善了液晶显示的比照度和清晰度。LCOSwLiquid Crystal On Silicon：硅片上液晶硅片上液晶 w工艺：将工艺：将CMOS基板与含有透明电极之上基板与含有透明电极之上玻璃基板贴合，再抽入液晶玻璃基板贴合，再抽入液晶w使用集成电路工艺，价格低、质量好使用集成电路工艺，价格低、质量好 w利用该技术的投影仪体积更小、亮度更高利用该技术的投影仪体积更小、亮度更高 三片式彩色投影三片式彩色投影w用三个液晶片分别显示用三个液晶片分别显示R、G、B三种颜色三种颜色的图像的图像w使用分光棱镜将照明光分成使用分光棱镜将照明光分成R、G、B三色三色光并分别照明三个液晶片光并分别照明三个液晶片w经和色棱镜合光经和色棱镜合光w由投影光学镜头放大投影到大屏幕上由投影光学镜头放大投影到大屏幕上 三三.DLP投影投影wDigital Light Processor：数字光处理器数字光处理器 w特点：特点：清晰度高、画面均匀、色彩锐利、清晰度高、画面均匀、色彩锐利、亮度高、调整便利、分辨率高，不经压缩亮度高、调整便利、分辨率高，不经压缩分辨率可达分辨率可达1024768 w价格高价格高 四四.投影机的性能投影机的性能w输出光通量输出光通量：输出的光能量，单位：输出的光能量，单位lm w分辨率分辨率：800600、1024768 单位像素单位像素w行频：行频是指扫描一行速度和时间行频：行频是指扫描一行速度和时间w帧频：刷新频率帧频：刷新频率 w带宽带宽：在视频信号振幅下降至：在视频信号振幅下降至0.707倍时，倍时，对应的信号上限频率对应的信号上限频率 5.6打印设备打印设备 一一.针式打印机针式打印机w常用常用9针或针或24针针w利用色带实现彩色利用色带实现彩色w分辨率低，无法控制灰度分辨率低，无法控制灰度二二.喷墨打印机喷墨打印机 w价格低廉，打印质量好价格低廉，打印质量好w热喷墨：加热使墨汁气化热喷墨：加热使墨汁气化w压电喷墨：压电陶瓷形变控制墨滴压电喷墨：压电陶瓷形变控制墨滴w性能指标：分辨率、墨盒数、幅面、打印性能指标：分辨率、墨盒数、幅面、打印速度、打印纸张速度、打印纸张 大幅面打印机大幅面打印机三三.彩色热升华打印机彩色热升华打印机 w色彩表现能力最好色彩表现能力最好w通过打印头上直径小于通过打印头上直径小于40m的单晶硅发热点阵，把色带的单晶硅发热点阵，把色带上的三色上的三色CMY或四色或四色CMYK油墨分别升华到相油墨分别升华到相纸纸 w打印成本高、幅面小打印成本高、幅面小 四四.激光打印机激光打印机打印原理：打印原理：感光鼓感光鼓:负电负电碳粉碳粉:负电负电纸纸:正电正电彩色激光打印机彩色激光打印机 w彩色激光打印：纸张依次彩色激光打印：纸张依次经过青、品红、黄、黑四经过青、品红、黄、黑四个硒鼓个硒鼓 w特点：色彩艳丽、连续、特点：色彩艳丽、连续、细腻细腻，单页打印成本低，单页打印成本低，文本输出效果好文本输出效果好 五五.光固着型热敏打印光固着型热敏打印 wTAThermo-Autochrome：热彩色成热彩色成像像w原理：通过对专用的原理：通过对专用的TA纸进行加热以及紫纸进行加热以及紫外线定影，实现全彩打印外线定影，实现全彩打印w特点：输出效果好，成本低，技术垄断特点：输出效果好，成本低，技术垄断 六六.数码彩扩数码彩扩 w原理：在相纸上直接曝光原理：在相纸上直接曝光w曝光技术：曝光技术：LED曝光法、激曝光法、激光曝光法、微光阀曝光法光曝光法、微光阀曝光法w特点：质量高、速度快、成特点：质量高、速度快、成本低、设备昂贵本低、设备昂贵七七.多功能一体机多功能一体机w集扫描仪、打印机、集扫描仪、打印机、机、机、复印机于一体复印机于一体w馈纸式扫描仪馈纸式扫描仪+彩色喷墨彩色喷墨打印机打印机w占用空间小，使用方便占用空间小，使用方便爱普泰克爱普泰克DV8000w图像感光器元件：图像感光器元件：CMOSw分辨率：分辨率：300万万w光学变焦倍数：无光学变焦倍数：无w数字变焦倍数：数字变焦倍数：4w镜头性能：固定焦距镜头镜头性能：固定焦距镜头w取景器：无取景器：无w液晶显示屏：液晶显示屏：1.8TFT液晶显屏液晶显屏爱普泰克样张爱普泰克样张爱普泰克样张爱普泰克样张思考题：思考题：比较扫描仪和数码相机的成像特点比较扫描仪和数码相机的成像特点和应用范围。和应用范围。