第 5 章 常用输入设备输入设备是向计算机输入信息的设备，是人与计算机对话的重要工具，通过输入设备，人们可以向计算机传递信息和发布命令。目
前，常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、数码相机、数字化仪等。 第 5 章 常用输入设备 5.1 键盘 5.2 鼠标 5.
3 扫描仪 5.4 数码相机 5.5 数字化仪简介 5.6 电眼简介 习题5.1 键盘键盘是用户向计算机发布命令和
输入数据的必备工具之一，是计算机系统重要的输入设备，如图5.1所示。在DOS时代，键盘几乎可以完成所有的操作。在Windows环境
下，鼠标应用越来越广泛。但在文字输入领域，键盘仍有着不可动摇的地位。因此，如果没有键盘或键盘系统，将无法使用微机。作为重要的输入工
具，并为了顺应潮流，键盘向着多媒体、多功能和人体工程学方向不断发展，凭借其新奇、实用、舒适的特点，不断巩固输入设备巨人的地位。5.
1 键盘5.1 键盘5.1.1 键盘的结构总的来说，键盘可分为外壳、按键和电路板三部分。 1. 外壳目前，台式计算机的键盘都
采用活动式键盘，键盘作为一个独立的输入部件，具有自己的外壳。键盘面板根据档次采用不同的塑料压制而成，部分优质键盘的底部采用较厚的钢
板以增加键盘的质感和刚性，多数廉价键盘直接采用塑料底座的设计。由于有的键盘采用塑料暗钩的技术固定键盘面板和底座两部分，实现无金属螺
丝化的设计，所以，拆卸时要小心以免损坏。5.1 键盘2. 按键印有符号标记的按键安装在电路板上。有的直接焊在电路板上，有的用特制
的装置固定在电路板上，有的则用螺丝固定在电路板上。键盘上的所有按键都是结构相同的按键开关。不管键盘的形式如何变化，基本的按键排列仍
保持不变，可以分为主键区、数字键区、功能键区和控制键区，对于多功能键盘还增添了快捷键区。 常规键盘具有3个指示灯：CapsLock
、NumLock和ScrollLock，标志键盘的当前状态。这些指示灯一般位于键盘的右上角，不过，有一些键盘（如ACER的Ergo
nomic KB和HP原装键盘）采用键帽内置指示灯，这种设计更易于判断键盘当前状态，但由于工艺相对复杂，所以，大部分普通键盘均未采
用此项设计。5.1 键盘3. 电路板键盘电路板是整个键盘的控制核心，如图5.3所示，主要由逻辑电路和控制电路组成。逻辑电路排列成
矩阵形状，每一个按键都安装在矩阵的一个交叉点上。电路板上的控制电路由按键识别扫描电路、编码电路、接口电路组成。主要担任按键扫描识别
、编码和传输接口的工作。如图5.4所示，键帽的反面是键柱塞，直接关系到键盘的寿命，其摩擦系数直接关系到按键的手感。 5.1 键盘
图5.3 键盘电路板 图5.4 键盘键帽 5.1 键盘5.1
.2 键盘的分类1. 按功能不同，PC机键盘大致可分为三种① 标准商用键盘：这是市场上最常见的键盘，各家厂商的标准商用键盘无论从
尺寸、布局，还是从外形上看几乎大同小异。标准商用键盘应用面广，价格也便宜。② 人体工程学键盘：和标准商用键盘相比，人体工程学键盘的
造型比较特殊，价格也比较贵，如图5.5所示。人体工程学键盘是在标准键盘上将指法规定的左手键区和右手键区这两大左右板块分开，并形成一
定角度，使操作者不必有意识地夹紧双臂，保持一种比较自然的状态。采用这种设计的键盘被微软公司命名为自然键盘。 5.1 键盘5.1
键盘③ 多功能键盘：多功能键盘又分为多种。其中比较简单的多功能键盘就是在普通的104键键盘上多加了一些功能键，这些功能键主要用来
完成一些快捷操作，包括最常用的播放CD/VCD的播放控制键，省去了调用机内软件的烦琐手续。有些多功能键盘还可以通过功能键直接启动浏
览器或发送电子邮件，甚至可以通过键盘来开、关计算机。这些多功能键均匀地分布在小键盘上方或键盘上部，对于初学者比较实用，不过这种多功
能键盘需要专用的驱动程序以及设置，安装比普通键盘麻烦一些。5.1 键盘还有一种多功能键盘加入了鼠标的功能，它在键盘的一端装有一个
轨迹球，可以取代鼠标的功能，不过由于使用不太方便，所以带轨迹球的键盘已经较少见到。带有写字板的键盘是最近才出现的，写字板是一种笔输
入设备，它可以完全取代鼠标以及键盘的功能，而且可以进行汉字手写输入，不需要去背字根或者学习拼音。把写字板与键盘集成到一起，是未来键
盘发展的一个趋势，目前，这种键盘的价格很高。? 5.1 键盘2. 按接口不同，键盘可分为四类键盘从接口上分为AT接口、PS/2接
口、USB接口和无线键盘等。① AT接口键盘：俗称“大口”键盘，一般比较老式的AT主板都使用这种键盘，但随着ATX结构主板的日益普
及，这种键盘已不多见。图5.6 鼠标的接口类型② PS/2接口键盘：俗称“小口”键盘，是目前使用最普遍的一种键盘，它和AT接口键
盘的区别只是在于接口不同，而在功能上是完全一样的。如图5.6所示。AT键盘插头和PS/2键盘插头可以通过一个转换接头转换。5.1
键盘图5.6 鼠标的接口类型5.1 键盘③ USB接口键盘：随着USB技术的发展，也出现了USB接口的键盘，但键盘采用USB
接口并不能充分发挥USB接口热插拔的优势，并非发展方向。 ④ 无线键盘：这种键盘可以完全脱离主机，没有任何牵挂，可以带着键盘在屋子
里走来走去，也不必担心键盘的信号线和其他电缆缠在一起。一般无线键盘都集成有轨迹球，有效范围在3m之内，但这种键盘比较费电池，价格比
较昂贵。无线键盘的工作原理是通过红外线或无线电波将输入信息传送给特制的接收器，工作时由接收器接收信息，而不需要将键盘接线到电脑。
5.1 键盘无线键盘需要使用干电池供电，对于红外线型的无线键盘具有较严格的方向性，尤其是水平位置的关系更为敏感，而采用无线电的键
盘要灵活得多。考虑到无线电是辐射状传播的，为了避免在近距离内有同类型键盘互相干扰，一般都备有4个以上的频道，如遇干扰可以手动转频。
无线键盘为了配合移动的需要，一般体积较小并集成有鼠标的功能，键位与笔记本计算机的相似，为减小体积而省略了数字小键盘，将常用的功能键
融合在键盘的边缘位置。5.1 键盘3. 按键盘接触方式分类根据键盘开关接触方式的不同，有机械式键盘、电容式键盘、塑料薄膜式键盘、
导电橡胶式键盘等四种。4．以按键的个数分类按按键的个数不同，常见的有84键键盘 、101键键盘 、102键键盘和104键键盘、10
7键键盘以及多媒体键盘等几种。 5.1 键盘5.1.3 键盘的工作原理键盘的功能就是及时发现被按下的键，并将该键的信息送入电脑
。如果键盘中有某一位置键被按下，扫描电路产生被按下键代码的编码电路并将产生的代码送入电脑的接口电路，这些电路被称为键盘控制电路。依
据键盘工作原理，可以把键盘分为编码键盘和非编码键盘。1. 编码键盘编码键盘是指键盘控制电路的功能完全依靠硬件自动完成，它能自动将按
下键的编码信息送入电脑。编码键盘响应快，但硬件结构复杂。5.1 键盘2. 非编码键盘非编码键盘的键盘控制电路要依靠硬件和软件共同
完成。这种键盘响应速度不如编码键盘快，但可以通过软件为键盘的某些按键重新定义，为扩充键盘功能提供了极大的方便，得到广泛应用。在键盘
的内部有一个智能控制部件（一个称为键盘控制器的微型芯片），它负责解释所按下的键，并把其转换为CPU能够识别的信号的格式。键盘的按键
排列在能检测按键压力的压力感应网上。为了检测按键的压力，键盘控制器不断地检测感应网上每一点的压力状态，而每个感应点对应键盘上的一个
按键，检查是通过从网格的各个部分的交互信号来完成的。当控制器检测到键盘接触时，便给CPU发送一个信号，告诉系统键盘已经按下，通过每
秒钟检测几千次的键盘按键，控制器就可以保证检测到每个按键动作。 5.1 键盘5.1.4 键盘的选购在选购键盘的时候，消费者如果
要挑选一款适合自己的好键盘，除了要注意传统的按键手感、工艺质量等方面外，还需要更多地考虑键盘的人性化设计以及键盘和自己整套电脑在外
观上的搭配效果等。选购键盘时应考虑以下要点。 1．按键手感一款键盘的手感可以说是键盘的灵魂之所在，毕竟键盘首先是拿来用的，如果手感
不好，也就失去了其大部分使用价值。感受一款键盘的按键是否手感舒适，只要使用适当的力度敲击键盘，感觉其弹性、键程和声音即可。我们说手
感好的键盘通常弹性适中、回弹速度快而无阻碍、声音低、键位晃动幅度小。5.1 键盘2. 工艺质量键盘工艺质量的好坏决定了键盘能否长
时间稳定的工作，工艺质量较佳的键盘表面和边缘平整、无毛刺，同时键盘表面不是普通的光滑面，而是经过一定的研磨，有类似触磨沙玻璃的质感
。同时还需要注意按键字母是否是使用激光刻写上去的，它可以保证按键字母字迹清晰锐利且耐磨。市面上微软、明基的键盘产品都能较好满足这两
个方面的要求。在这样一个前提下，对键盘的关注就应该更加侧重键盘的各类人性化设计和对自己主要用途的分析。 另外，还要根据自己的主要用
途来挑选符合相应设计的键盘，根据日常的主要用途，可以将键盘的主要用途分为以下几个方面。5.1 键盘(1) 文字处理类用户键盘和这
类用户的亲密接触程度是非常高的，因此这类用户对键盘的舒适程度和人体工程学方面都有较高的要求。这里推荐微软的Office系列键盘。微
软是键盘人体工程学设计的先行者之一，其键盘产品的人体工程学设计都已经比较成熟，适合大多数人的手感。而目前文字处理类用户所用到的软件
也基本都是微软出品的Office系列，微软的键盘Office系列键盘，设计了一系列的专门针对Office软件进行优化的快捷键，在使
用的时候可以更加方便顺手，提高您的工作效率。但是微软的键盘价格一般都比较昂贵。5.1 键盘(2) 普通家庭用户这类用户对键盘的使
用比较宽泛，上网、文字处理、游戏都有涉及，不过要求都不会特别高，并且这些用户对键盘的外观也有一定要求，因为他们希望电脑在给他们带来
生活便捷的同时，也能成为家中一款不错的摆设。因此一款使用顺手、功能相对全面且造型时尚的键盘正是他们所需要的。明基推出的基于“X架构
”的海湾键盘就是一款比较不错的选择。采用了“X”架构技术的海湾键盘，键帽可以做到10mm的厚度，而目前传统结构的键帽厚度一般为二十
多毫米。同时海湾键盘扁平式的按键采用了激光刻蚀，并且部分按键采用了组合式结构，包括办公中常用的“新建”、“打开”等几个操作，都可以
用快捷键来完成。“粘贴”、“复制”等操作在键帽上也都做了相应的标注，很适合新手使用。5.1 键盘(3) 游戏爱好者游戏对键盘的多
功能没有什么高的要求，对键盘的要求就是使用舒适以及游戏中按键反映灵敏。在进行游戏操作时需要同时敲击的键比较多，而且还常常要快速切换
按键，这些在CS游戏、各类格斗游戏和7键音乐游戏中都是经常遇到的事。有些键盘在这种情况下经常出现键盘“冲突”，就是当按特定几个键后
，其中会有一两个键没有即时响应，表现在游戏里就是错操作或漏操作而导致游戏失败，这往往让玩家失去游戏乐趣。由于目前国内市场上鲜有专门
针对游戏推出的各类快捷键的键盘，所以在键盘选购时最好不要功能键比较多的键盘，最好的还是标准Windows 104键盘，这样的键盘在
玩游戏时一般表现不错。同时还要注意键的弹性，如果太软的话可能在游戏的时候容易误触旁边的键位，当然太硬也不好，影响游戏操作。5.1
键盘最后，键盘的选购还要注意厂商能不能提供周全的售后服务。售后服务其实最容易看出厂商的实力，及其对产品质量的信心。总体来说，市场
上消费类键盘的保修期限都不长，基本上都是1年为主，有些甚至只有3个月或者半年的质保。而国际性大品牌相对好些，像微软灵巧键盘就宣称可
以经得起长时间和大工作量的考验，因此提供了长达3年的质保。而明基对其基于“Ｘ架构”的键盘实施了2年保换的售后服务。好的售后服务也让
大家能够更加放心地购买。5.2 鼠标5.2.1 鼠标的分类鼠标的分类方法很多，通常按照键数、接口形式、内部构造进行分类。1.
按键数分类鼠标可以分为传统双键鼠标、三键鼠标和多键鼠标。① 双键鼠标：又叫MS Mouse，是微软公司设计和推出的鼠标，只有左右两
个按键。这种鼠标可以说是默认的鼠标标准，双键鼠标结构简单，应用广泛，一般无须另外安装驱动程序就可以在Windows 9x下正常运作
。 5.2 鼠标② 三键鼠标：又叫PC Mouse，是IBM公司设计提倡的鼠标，在原有的左右两个键当中增加了第三键“中键”。③
多键鼠标：又称滚轮鼠标，是微软设计的“智能鼠标（IntelliMouse）”，把三键鼠标的中键改为一个滚轮，可以上下自由滚动并且也
可以像原来的鼠标中键一样单击。滚轮常用于快速控制Windows窗口的滚动条，网页浏览时上下翻页等。④ 轨迹球：轨迹球又称跟踪球，实
际上是一个倒过来的机械鼠标，工作原理和机械鼠标类似，其球座固定不动，直接用手拨动轨迹球向电脑发号施令，控制鼠标的箭头在屏幕上移动。
5.2 鼠标传统的轨迹球一般以机械结构为主，目前以罗技公司为主推出的第二代光学轨迹球，采用微软的Intellieye（智能眼）
光学传感技术，不仅手感舒适，操控简易，而且实现了免维护，使轨迹球的寿命大大地提高。在笔记本电脑中则广泛采用压力感应板和操纵杆替代传
统的小球体，使抗污垢的能力有大幅的增强。 5.2 鼠标2. 按接口形式分类按鼠标的接口类型分类，有PS/2鼠标、COM鼠标和US
B鼠标，如图5.8所示。 图5.8 鼠标的接口类型5.2 鼠标① COM鼠标：又称串
口鼠标，一般使用老式AT结构的微机主板都只能通过串行接口接鼠标，它通过串行口与计算机相连，有9针和25针之分。② PS/2鼠标：在
内部电路上有所改变，通过一个6针微型DIN接口与计算机PS/2口相连，从而节省了串口。另外，PS/2鼠标在灵敏度和分辨率上也有所提
高，但不可以带电插拔，被众多名牌机所选用。③ USB鼠标：随着USB技术的发展，各厂家纷纷推出了各自的USB鼠标。④ 无线鼠标：无
线鼠标可以分为两种：红外无线型鼠标和电波无线型鼠标。红外无线型鼠标一定要对准红外线发射器后才可以自由活动，否则就没有反应；相反，电
波无线型鼠标可以“随时随地传递信息”。 5.2 鼠标3. 按内部构造分类从定位方式上看鼠标可以分为四大类：机械式、光机式、光电式
和光学式（后来又出现的网络鼠标实际上是在原有两键鼠标的基础上增加了一个滚轮键，因此不单独分类）。机械式和光电式鼠标现在基本上已经看
不到了。判断鼠标类型最简单的方法就是观察鼠标底部，光机鼠标底部有一个橡皮球，而光学鼠标底部则是半透明工程塑料做成的平面，通电后中间
的一个小凹槽透出光线。5.2 鼠标（1）机械式鼠标最老式的鼠标就是机械式鼠标，其工作原理是：在机械式鼠标底部有一个可以自由滚动的
胶质小球，在球的前方及右方装置两个支成90°角的内部编码器滚轴，移动鼠标时小球随之滚动，便会带动旁边的编码器滚轴，前边的滚轴代表前
后滑动，右方的滚轴代表左右滑动，两轴一起移动则代表非垂直及水平的滑动。编码器由此识别鼠标移动的方向和方位，产生相应的电信号传给主机
，以确定光标在屏幕上的正确位置。若按下鼠标按键，则会将按下的次数及按下时光标的位置传给主机。计算机及软件接收到此信号后，则可依次进
行工作。目前，机械式鼠标已基本淘汰被同样价廉的光机鼠标取而代之。5.2 鼠标（2）光机式鼠标 光机式鼠标是一种光电和机
械相结合的鼠标。光机式鼠标的内部结构是由机械传动装置、位移传感器、按键、编码电路和连接线等组成的，拆开鼠标后，可以看到光机式鼠标的
内部结构，如图5.9所示。图5.9 光机式鼠标的内部结构5.2 鼠标（3）光电式鼠标光电式鼠标的工作原理是利用一块特制的光栅板
作为位移检测元件，光栅板上方格之间的距离为0.5mm。鼠标内部有一个发光元件和两个聚焦透镜，发射光经过聚焦透镜后从底部的小孔向下射
出，照在鼠标器下面的光栅板上，再反射回鼠标器内。当在光栅板上移动鼠标器时，由于光栅板上有明暗相间的条纹使反射光有强弱变化，鼠标器内
部将强弱变化的反射光变成电脉冲，对电脉冲进行计数即可测量出鼠标器移动的距离。光电式鼠标必须在专配的光栅板上使用，移动的范围受到限制
，但其定位精度较高，防尘性能好，有利于工程绘图。 5.2 鼠标（4）光学式鼠标光学式鼠标的内部使用了一个很精密的光学传感器（Op
tical Sensor），也就是俗称的光眼。目前，高档的光学鼠标通常都采用安捷伦公司的光学感应器。光学传感器包含有光学组件、CM
OS成像元件和专用图像分析处理芯片（DSP，即数字信号微处理器）。光学组件由棱镜和透镜组成，如图5.10所示。 图5.10 光学
式鼠标的内部结构 5.2 鼠标4. 笔记本电脑鼠标笔记本电脑的鼠标分为内置式和外置式。内置式鼠标又可分为三种。① 指点杆：移动速
度快，但控制精度差；② 触摸屏：触摸屏没有机械磨损，控制精度一般，但不易清洁；③ 轨迹球：控制精度高，但易磨损不易清洁。外置式鼠标
是PS/2鼠标，当然用户也可以在笔记本电脑惟一的一个串口上插上串口鼠标使用。 5.2 鼠标可以看到，要实现滚轮带按键功能，只需在
滚轮中轴任一端的下方增加一个微动开关即可。有的滚轮还带有发光功能，实质上也就是在滚轮旁边增加一个LED。光机式鼠标主要以分辨率（d
pi）为指标，而光学式鼠标有两个基本指标：分辨率（简称cpi）和扫描频率（也称采样频率）。（1）dpi（dot per inch）
每英寸的点数如果一个鼠标是800dpi，则表示鼠标每移动一英寸就传回800次坐标。或者再通俗一点，如果在桌面上画一条1英寸的线，那
么一个800dpi的鼠标就可以在这条线上取800点，每个点都是其定位点。所以这个指标包含了精确度和最小需要移动距离两个方面的概念。
光机式鼠标的dpi值与转轴精度和光栅盘的栅格精度有关。 5.2 鼠标（2）光学式鼠标指标中的分辨率cpi（count per i
nch）每英寸的测量次数由于光学式鼠标和光机式鼠标工作方式的差异，用物理滚动所形成的点数作为光学式鼠标移动的计数方式不够严谨，于是
就出现了cpi这个说法。当鼠标在桌面移动1英寸的时候，屏幕上的表现为400cpi的鼠标会比800cpi的鼠标少移动一倍的像素数，也
就是说鼠标指针要移动得更缓慢一些。5.2 鼠标（3）光学式鼠标指标中的扫描频率扫描频率指每秒钟鼠标光学传感器中的CMOS将接收到
的光反射信号转换为电信号的次数，转换次数决定了鼠标在高速移动的时候屏幕指针是否会由于无法判别光反射信号而乱飘。注意，采样率和扫描频
率不是同一个概念。鼠标采样速率可以视为Windows操作系统确认鼠标位置的速率。一般情况下，采用USB接口的鼠标固定为120次/s
，而PS/2接口的鼠标默认接口采样率比较低，只有60次/s。由于光学鼠标是全封闭设计，有效避免了光机鼠标存在的如内部易进尘，移动精
度易降低等毛病，而且由于机械部分比例大大减小，鼠标寿命得以延长。5.2 鼠标5.2.3 鼠标的选购鼠标是目前计算机必需的输入设
备，选择价廉物美的鼠标对以后的计算机操作也非常重要。平时选购鼠标主要根据鼠标的实际手感和标称参数做参考依据。总的来讲应从以下几方面
考虑。① 鼠标的手感：如果长时间地使用鼠标，就应该注意鼠标的手感，长期使用手感不好的鼠标，会引起上肢的一些综合病症。因此，鼠标的手
感也很重要。好的鼠标应该具有人体工程学原理设计外形，手握舒适，按键轻松而有弹性，屏幕指标定位精确。 5.2 鼠标② 鼠标的标称参
数：光机鼠标主要以分辨率（dpi）为指标，而光学鼠标有两个基本指标：分辨率（简称cpi）和扫描频率（也称采样频率）。③ 鼠标的接口
形式：由于计算机的外设越来越丰富，端口资源日趋紧张，应该避免过多的资源浪费，所以，如果主板支持PS/2接口，应该尽可能选购PS/2
接口的鼠标。当然，购置时尚的USB鼠标也是一种好的选择。5.2 鼠标④ 鼠标的功能：如果读者是一位普通计算机初级使用者，选购标准
的两键或三键鼠标就完全能应付常规操作；如果读者是搞设计的专业用户，则有必要选购一款高精度的鼠标，甚至专业的轨迹球，以便实现精密制图
场合的精确定位，对多键鼠标，可以自定义部分按键的宏命令而使工作效率成倍提高；如果读者是一位网友或经常使用Office软件的用户，应
选择带有滚轮或类似装置的鼠标，以便在Office软件和IE浏览器中使用，使用鼠标软件可以对鼠标的标准功能进行拓展，某些鼠标通过特制
的驱动程序可以定义多种功能对参数进行微调，更适合个性化的需求。很多商家都宣传轨迹球的分辨率和性能要远高于鼠标，轨迹球在某些领域中确
实有它的优势。一般用户可能感觉不出分辨率300dpi、400dpi、520dpi之间的差别。但是，如果价格相当，最好选择分辨率高的
鼠标。5.2 鼠标⑤ 鼠标的外部造型和价格：造型主要以个人的喜好为选择标准。造型漂亮、美观的鼠标一定能给人带来愉悦的心情，部分卡
通造型的鼠标还能让小朋友爱不释手，提高学习计算机的兴趣。⑥ 灵敏度：鼠标的灵敏度是影响鼠标性能的非常重要的一个因素，用户选择时要特
别注意鼠标的移动是否灵活自如、行程小、用力均匀，并且在各个方向都应呈匀速运动，按键是否灵敏且回弹快。如果满足了这些条件，这就是一个
灵敏度非常好的鼠标。5.2 鼠标⑦ 抗震性：鼠标在日常使用中难免会磕磕碰碰，一摔就坏的鼠标自然是不受欢迎的。鼠标的抗震性主要取决
于鼠标外壳的材料和内部元件的质量。要选择外壳材料比较厚实、内部元件质量好的鼠标。⑧ 符合人体工程学：人们在使用鼠标时，通常是以手腕
作为支撑点，如果长期操作，就容易使腕部的肌肉疲劳。因此在购买鼠标时要选择迎合手掌弧度，使人在单击鼠标时既不费力也不容易出现误按情况
的鼠标，这对于长期使用是非常有好处的。5.3 扫描仪扫描仪是一种光机电一体化的高科技产品，如图5.11所示。在个人计算机中，最常
见的输入设备是键盘和鼠标，但在排版时，有时希望版面中能加入一些照片或图片，这只靠基本的输入工具是很难办到的，而实现这一功能的最好工
具就是扫描仪。扫描仪在计算机领域中的应用很广泛。除桌面排版外，制作照片档案和文字原稿的档案、图文传真，甚至包括在Internet上
浏览到的大量图片都要使用扫描仪。扫描仪最大的优点是，可以像彩色打印机一样，最大程度地保留原稿的风貌，这是键盘和鼠标无法完成的。5.
3 扫描仪5.3 扫描仪5.3.1 扫描仪的分类目前，扫描仪的种类很多，依照不同的标准，有不同的分类。① 按扫描工作原理，可
将扫描仪分为以CCD为基础的平板式扫描仪、手持式扫描仪和以光电倍增管为核心部件的滚筒式扫描仪。目前，平板式扫描仪的用途最广，种类最
多，同时也是销售量最大的产品。② 按可扫描幅面的大小，可以分为小幅面的手持式扫描仪、中等幅面的台式扫描仪和大幅面的工程图扫描仪。
5.3 扫描仪③ 按扫描图稿的介质，可分为反射式扫描仪和透射式扫描仪以及既可反射又可透射的多用途扫描仪。④ 按用途，可分为通用型
扫描仪和专用于图像输入的专用型扫描仪（如条形码读入器和卡片阅读机等）。⑤ 按色彩方式，可以将扫描仪分为单色扫描仪和彩色扫描仪，单色
扫描仪又可分为黑白扫描仪和灰度扫描仪，一般的灰度扫描仪均可以兼容黑白扫描仪工作方式。 5.3.2 扫描仪工作原理扫描仪是图像信号
的输入设备，它对原稿进行光学扫描，然后，将光学图像转送到光电转换器中变为模拟信号，又将模拟信号转换为数字信号，最后，通过计算机接口
送到计算机中。 5.3 扫描仪扫描仪的工作原理与传真机的工作原理十分相似，它主要由光电传感器、机电同步机构、数据传输电路三部分组
成。光电传感器由光源、光电接收器、放大器和A/D转换器等电路组成。光源照射到被扫描的图片上后，光电接收器把图片上某点或某一排点的亮
度及色彩信号转变为电信号，这时的电信号属于模拟信号，要把它变成计算机能够识别的数据，还需进行模拟信号到数字信号之间的转换，即A/D
转换。由于光电接收器接收到的信号一般比较弱，所以，在A/D转换之前，要先用放大器放大。 5.3 扫描仪由于扫描仪对图片的扫描一般
是逐行进行的，所以，光电传感器在每一行上的位置都十分重要。要使每一行的数据都能准确定位，就要有一套使机械运动和电信号准确同步的机构
。目前，同步机构多采用精密步进电机和光栅盘脉冲计数电路。数据传输电路主要担负扫描仪与主机之间的通信任务，它一方面要把扫描得到的图像
数据信息送给主机，另一方面也接收主机送给扫描仪的各种控制信息，如对扫描方式、扫描范围和光源强度等进行控制。5.3 扫描仪早期的彩
色扫描仪使用变换光色的方法，使用原单色扫描仪的传感器，对一幅彩色图像经过2次不同光色的扫描，合成一幅彩色图像。这种方法虽然成本低，
但工作速度较慢，并存在3次扫描的图像复合准确度问题。现在的彩色扫描仪使用彩色CCD（Charge Couple Device）传感
器，可以一次完成彩色图像扫描，其工作速度较快，而且，更适合对胶片等介质的透射式扫描。目前，常见扫描仪的工作原理如图5.12所示。①
首先，将预扫描的原稿正面朝下铺在扫描仪的玻璃板上，原稿可以是文字稿件或者图纸照片。5.3 扫描仪图 5.12 扫描仪成像原理
图5.3 扫描仪② 启动扫描仪驱动程序后，安装在扫描仪内部的可移动光源开始扫描原稿。为了均匀照亮原稿，扫描仪光源为长条形，并沿垂
直方向扫过整个原稿。③ 照射到原稿上的光线经过反射后穿过一个很窄的缝隙，形成沿水平方向的光带，又经过一组反光镜，由光学透镜聚集进入
分光镜，经过棱镜和红绿蓝滤色镜得到的RGB三条色彩光带分别照到各自的CCD上，CCD将RGB光带转变为模拟信号，此信号又被A/D转
换器转换并放大为数字信号，至此，反映原稿的图像或文字信号便被转换为计算机可以接收的数字信号，最后，通过串行或并行口送到计算机内部，
保存为计算机中的图像格式，这样就完成了扫描过程。5.3 扫描仪5.3.3 扫描仪的主要元件在扫描仪获取图像的过程中，有两个元件
起到关键作用。一个是CCD，它将光信号转换成为电信号；另一个是A/D变换器，它将模拟电信号变为数字电信号。这两个元件的性能直接影响
扫描仪的整体性能指标，同时也关系到我们选购和使用扫描仪时如何正确理解和处理某些参数及设置。5.3 扫描仪1. CCDCCD（Ch
arge Couple Device）称为电荷耦合器件，它是利用微电子技术制成的表面光电器件，可以实现光电转换功能。CCD在摄像机
、数码相机和扫描仪中应用广泛，只不过摄像机中使用的是点阵CCD，即包括x、y两个方向用于摄取平面图像，而扫描仪中使用的是线性CCD
，它只有x一个方向，y方向扫描由扫描仪的机械装置来完成。CCD芯片上有许多光敏单元，它们可以将不同的光线转换成不同的电荷，从而形成
对应原稿光图像的电荷图像。如果我们想增加图像的分辨率，就必须增加CCD上的光敏单元数量。实际上，CCD的性能决定了扫描仪的x方向的
光学分辨率。5.3 扫描仪2. A/D变换器A/D变换器是将模拟量（Analog）转变为数字量（Digital）的半导体元件。从
CCD获取的电信号是对应于图像明暗的模拟信号，就是说图像由暗到亮的变化可以用从低到高的不同电平来表示，它们是连续变化的，即所谓模拟
量。A/D变换器的工作是将模拟量数字化，如果扫描仪说明书上标明的灰度等级是10bit，则说明这个扫描仪能够将图像分成1024个灰度
等级，如果标明色彩深度为30bit，则说明红、绿、蓝各个通道都有1024个等级。显然，该等级数越高，表现的彩色越丰富。5.3 扫
描仪5.3.4 扫描仪的主要技术参数扫描仪主要有以下几个技术参数。① 光学分辨率：指扫描仪的光学系统可以采集的实际信息量，也就是
扫描仪的感光元件CCD的分辨率。常见的光学分辨率有300×600、600×600、600×1200、1200×2400（单位为dp
i）。② 最大分辨率：又称为插值分辨率，是在相邻像素之间求出颜色或灰度的平均值以增加像素的办法。由于内插算法增加了像素数，但不能增
添真正的图像细节，因此，不能代表实际的分辨率。 5.3 扫描仪③ 色彩分辨率：又称为色彩深度、色彩模式、色彩位或色阶，即表示色彩
所用的二进制位数，是表示扫描仪分辨彩色或灰度细腻程度的指标，单位为bit（位）。理论上，色彩位越高，所能表示的色彩数就越多，色彩也
就越清晰。一般扫描仪的色彩分辨率都可以达到24位真彩色或更高。④ TWAIN：扫描仪厂商共同遵守的规格，只要是支持这种规格的驱动程
序，都可以启动这种规格的扫描仪。⑤ OCR：OCR（Optical Character Recognition）是字符识别软件的简
称。它的功能是通过扫描仪等光学输入设备读取印刷品上的文字图像信息，通过模式识别的算法，分析文字的形态特征从而判别不同的汉字。⑥ 色
彩校正：它确保图像的色彩能够被精确地重建。 5.3 扫描仪5.3.5 扫描仪的选购扫描仪被用来进行图像处理、图文数据库管理、中
英文文字识别、文档管理、网页制作等工作，甚至还可以完成发传真、复印和发E-mail等工作。扫描仪在自动化办公领域、广告设计、装饰设
计、婚纱摄影、形象设计、发式设计和服装设计等艺术设计行业已得到广泛的应用，并正逐步进入家庭。使用扫描仪应根据自己的需求进行选择，如
办公室用户选购时应考虑易用性和速度，以提高办公效率；艺术和技术领域的用户应考虑性能指标是否能满足设计和输出设备的要求；家庭用户应在
够用的基础上考虑性价比。总之，应从以下角度考虑选购合适的扫描仪。 5.3 扫描仪① 扫描幅面：扫描幅面通常有A4、A4加长、A3
等。建议家庭用户选用A4幅面的扫描仪，若原稿幅面较大，可以通过分块扫描后再拼接的方法实现大幅面扫描。② 分辨率：分辨率反映扫描图像
的清晰程度。分辨率越高，扫描出来的图像越清晰。扫描仪的分辨率包括水平分辨率、垂直分辨率以及插值分辨率。水平分辨率由扫描仪光学系统的
真实分辨率决定，垂直分辨率由扫描仪传动机构的精密程度决定，插值分辨率是利用软件插入额外像点获得的高分辨率，插值分辨率对一般家庭用户
来说意义不大。 5.3 扫描仪③ 色彩位数：色彩位数反映扫描图像色彩与实物色彩的接近程度，色彩位数越高，扫描出来的图像色彩越丰富
。对于一般用户来说，30位色彩的扫描仪就够用了，但如果读者是图像工作者或需要进行幻灯片的制作，就应选择36位色彩的扫描仪，以便输出
到幻灯片上的图像能达到令人满意的效果。④ 灰度级：灰度级反映扫描图像由暗（纯黑）到亮（纯白）的层次，灰度级位数越多，扫描出的图像的
层次越分明。目前，市场上销售的家用扫描仪的灰度级多为10位。5.3 扫描仪⑤ 接口类型：扫描仪与计算机的连接方式，常见的有SCS
I接口、EPP接口和USB接口。目前，USB接口扫描仪的低档产品较少；SCSI接口扫描仪通过SCSI接口卡与计算机相连，数据传输速
度快，缺点是安装较为复杂，需要占用一个插槽和有限的计算机资源（中断号和地址）；EPP接口扫描仪用电缆可连接计算机和打印机，安装简便
，价格也相对便宜，兼容性好，对无法增加SCSI接口卡的笔记本计算机尤为方便，但其数据传输速度略慢于SCSI接口扫描仪。安装EPP接
口扫描仪时，应注意在BIOS中将并行端口设置为EPP模式，否则可能出现端口错误、扫描头不能移动的故障。 5.3 扫描仪5.3.6
扫描仪的维护一般用户可采用下述方法对扫描仪的感光元件质量、传动机构、分辨率、灰度级、色彩等性能进行检测，查出扫描仪的故障。①
检测感光元件：扫描一组水平细线（如发丝或金属丝），然后，在ACDSee中浏览，将比例设置为100%观察，如纵向有断线现象，说明感光
元件排列不均匀或有坏块。② 检测传动机构：扫描一张标称幅面（如A4）图片，然后，在ACDSee中浏览，将比例设置为100%观察，如
横向有撕裂现象或能观察出水平线，说明传动机构有机械故障。 5.3 扫描仪③ 检测分辨率：用标称分辨率（如300dpi）扫描彩色照
片，然后，在ACDSee中浏览，将比例设置为100%观察，不应观察到混杂色块，否则，分辨率不足。一般检查可用标称分辨率扫描一张人物
面部特写（照片质量要好），注意观察面部皱纹的分支的连续性，分辨率较高的扫描仪的效果较好。也可用标称分辨率同时扫描一张一元钱和一张1
00元钱，在ACDSee中设置为100%的比例浏览时，应能很清楚地分辨出肉眼无法观察出的细节，如底纹和色彩。5.3 扫描仪④ 检
测灰度级：选择标称灰度级扫描一张带有灯光的夜景照片，注意观察亮处和暗处之间的层次，灰度级高的扫描仪对图像细节（特别是暗区）的扫描效
果较好。⑤ 检测色彩位数：选择标称色彩位数扫描一张色彩丰富的彩照，将显示器的显示模式设置为真彩色，与原稿比较一下，观察色彩是否饱满
，有无偏色现象。⑥ OCR文字识别输入检测：扫描一张印刷稿，采用黑白两值、标称分辨率进行扫描，300dpi的扫描仪能正确识别报纸上
的5号字，600dpi的扫描仪能认清名片上的7号字。 5.4 数码相机5.4.1 数码相机的概念 1．什么是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图像的特殊照相机。与普通相机相比，数码相机不用胶片来保存图像，而
是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。由于图像是内部处理的，所以，使用者可以马上检查图像是否正确，而且，可以立刻将图像打印出来或
是通过电子邮件传送出去。5.4 数码相机数码相机具有图像即时处理功能。用户通过数码相机的彩色显示屏可以立刻看到所拍摄的图像，以便
当场查看拍到的图像的质量。另外，数码相机还可以连接到许多其他设备上，对拍下的图像进行即时处理。数码相机具有演示功能。有些格式的图像
可以装载到数码相机中，可用于幻灯演示等。数码相机拍摄到的图像一般是以PC文件格式存储的，可以把这些图像文件插到文档、图像演示或We
b页面中。5.4 数码相机2．数码相机的特点基于胶片的传统相机的分辨率是无穷的，而数码相机的分辨率则是有限的；传统相机的使用成本
较高，需要购买胶卷、冲洗，而数码相机不需要这些，它们采用了完全不同的图像生成技术，而且，也可面向不同的用户，也就是说，数码相机主要
用于生成计算机能够处理的图像。如果想拍几张高质量的照片，然后挂在办公室里，那么，最好使用传统相机。如果想把照片插入到Web页中，就
选用数码相机。 由于数码相机很少用于专门拍摄运动物体，几乎全是用来拍摄静止的物体，所以，近摄就非常重要，同时，近摄时有无取景误差及
怎样校正也对拍摄的成功率有很大影响。 5.4 数码相机3．数码相机和计算机的接口数码相机可以直接连接到计算机上，主要连接方式如下
。① 串口：通常，数码相机与计算机相连都使用串口。串口的通用性好，速度也不太慢。② USB端口：USB非常难用，另外，还必须从主板
厂商处获得软件。③ 红外线端口：手提计算机才有红外线端口。④ PCMCIA卡：数码相机的内存卡一般都可以通过专用适配器转成PCMC
IA卡，可以在手提计算机中使用。也有一种PCMCIA驱动器，可以装在台式计算机上，读PCMCIA卡就像读软盘。⑤ IEEE 139
4：这是一种最新标准的高速串行口，已开始出现在数码相机上了，这种接口的速度极快，可以传送视频图像。 5.4 数码相机4．数码相机
的内部结构数码相机主要由镜头、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，通常它们都安装在数码相机的内部。5．数码相机的常用术语 ① ISO/ASA：用于
描述图像的感光程度和干净程度，数值越小，表明相机生成的图像越逼真。 5.4 数码相机② Bit（位）：这是计算机图像中的术语，用
来描述生成的图像所包含的颜色数。现在的数码相机的每种颜色的深度都是8位。由于每个像素的颜色都是由红、绿和蓝3种颜色混合而成的，所以
，图像包含的颜色可达256×256×256=1677万种，也就是24位色。 ③ TWAIN：指一种特殊的软件，借助它，其他与TWA
IN兼容的软件就可以共享图像资源了。例如，Paint Shop Pro是一个很好的图像处理方面的共享软件，它可以与TWAIN设备协
同工作，可以在Paint Shop Pro中直接使用数码相机的图像。TWAIN设备包括扫描仪、传真机、数码相机。 ④ Mega P
ixel：指能够生成特高分辨率图像的数码相机（分辨率大于1000×1000）。 5.4 数码相机⑤ CCD是数码相机中捕捉影像的
芯片，世界上有两大主要的CCD供应商IBM和Sony。早期的CCD是隔行扫描的，同一时刻，每两行，只有一行被测量，这样可以提高快门
速度，但图像精度大为降低。新的CCD一般都是逐行扫描的。CCD本身不分辨颜色，在实际应用时需要使用色彩滤镜，就是在CCD器件的滤镜
层涂上不同的颜色。滤镜上不同的色块按G-R-G-B（绿-红-绿-蓝）的顺序像马赛克一样排列，使每一片“马赛克”下的像素感应不同的颜
色。最后在记录图像时，每个像素的真实色彩就是它与周围像素相混合的平均值。5.4 数码相机Canon生产的CCD使用了一种滤镜，它
的颜色是直接涂在CCD表面的，其色彩是按C-Y-G-M（青-黄-绿-洋红）的顺序排列的，每个像素的最终颜色也是取其与周围像素的平均
值。Canon开发了一种节省存储空间的图像无损记录方式，那就是它记录的CCD各像素的值是某一单色的10位的光度值，而不是计算后的2
4位的真彩色值，所以节省了大量的存储空间。 5.4 数码相机⑥ APS（高级成像系统）： APS的设计思想是把胶片看做磁盘，胶卷
用来保存图像和其他诸如拍摄时间、拍摄日期、注释、照相机的设置参数等信息。拍摄好的图像可有几种保存格式：3.6英寸×6英寸、3.5英
寸×5英寸和4英寸×6英寸，拍摄到的全景照片的存储格式为3.5英寸×8.5英寸和4英寸×11.5英寸。支持APS的相机能够在同一胶
卷上快速切换，以拍摄不同格式的照片，即使正处在一卷胶卷的中间，也可以更换胶片，另外，胶片可重复使用，在不需要暴露胶卷的情况下，装在
胶卷盒中的胶卷就可以向前或向后卷动。 由于APS需要冲洗胶片，故数码相机还是生成数字图像的最主要的工具。不过，APS正在减小基于胶
卷的摄影技术与无须胶卷的数码照相机技术之间的差别。 5.4 数码相机6．数码相机的种类数码相机的种类众多，大致可分成三种：普通数
码相机、高档数码相机和专业数码相机。（1）普通数码相机普通数码相机的特点是价格低廉，这类相机适合于拍摄家人、朋友、宠物或度假的相片
。可以在电视上看到你拍摄的相片，然后，将它们录在录像带上或输入到计算机内，通过打印机把照片打印出来。还可以在Internet网站上
使用这些相片。 5.4 数码相机（2）高档数码相机生产高档数码相机的厂家相对少一些，比较著名的品牌有Canon、 Nikon等。
通常，Canon公司的数码相机是以 Canon EOS的机身为基础的，Nikon公司所生产的数码相机是以Nikon F4机身为基础
的。它们可以更换镜头，使用连闪闪光灯。（3）专业数码相机专业数码相机的售价高，并且，需要受过良好训练的专业人员以及一台SGI或非常
高档的Mac图形工作站，许多专业数码照相机缺乏在内部存储图片的能力，必须通过电缆线与计算机相连接，这看起来似乎有些笨拙，但它的优点
是，可以在计算机屏幕上很直观地看到照片，并立刻决定是保留还是删除。5.4 数码相机5.4.2 数码相机的工作原理1．数码相机的
工作原理 数码相机用快门来激活包含光敏栅格的电荷耦合器件。栅格由许多单元（也称为像素）组成，它们把光信号转换成电信号，然后，把电信
号转换成数字信号并进行处理，最后，把得到的数字图像保存在存储器中。 5.4 数码相机数码相机的工作原理与普通相机的工作原理是不同
的。事实上，它更像是一台扫描仪、复印机或是传真机。大多数的数码相机都使用一块特殊的光敏芯片，称为电荷耦合器件（CCD），CCD能对
光照做出反应并把反应的强度转换成相应的数值，当光从红、绿、蓝滤镜中穿过时，就可以得到每种色光的反应值，然后，再使用软件对得到的数据
进行处理，就可确定每一个像素点的颜色，数码相机得到的图像其实就是一个数值的集合，所以，可以直接下载到计算机中进行处理。不过光线要足
够强，对于普通的数码相机（特别是那些比较便宜的相机），当光线弱到一定程度时，就无能为力了，一般来说，光线越强越好。 5.4 数码
相机CCD生成的数字图像被传送到数码相机的另一块内部芯片上。该芯片负责把图像转换成相机内部存储格式（一般是压缩图格式，如JPEG格
式），最后，把生成的图像保存在内部存储器中，数码相机一般使用SRAM作为内部存储器，与其他RAM不同的是，即使关掉电源，保存在SR
AM中的数据也不会丢失。对大多数相机来说，拍摄的整个处理过程大概需要几秒钟，它不是实时的，所以，不能照完一张后紧接着就照另一张。目
前，大多数相机需要的处理时间大概是4～5s，将来，随着技术的进步（技术进步也意味着价格的下降），处理时间将会缩短到1s以内，即使光
线较弱，物体比较模糊，也能够进行拍摄。 5.4 数码相机2．数码相机的取景方式数码相机的取景方式主要有三种。（1）普通光学取景这
是最常见的取景方式，其缺点就是取景误差大。数码相机的光学取景器在近距离拍摄时，上下左右位置误差与实际拍摄影像的误差很大（远距离不是
特别明显），一般说来，光学取景器看到的影像约占实际拍摄影像的85%。 5.4 数码相机（2）LCD取景器这是目前大多数数码相机必
备的取景器。LCD取景的优点是，改正了普通光学取景的缺点，然而它正像Windows 98一样，修正了Windows 95的BUG，
同时产生了更多的BUG。LCD取景器的缺点是，首先，LCD是耗电大户，占用整部相机1/3以上的电量；其次，LCD取景的姿势必须是双
手前伸，与眼睛保持一定距离，此时，相机无法获得稳定的三角支撑，用低速快门很难拍出稳定清晰的相片，最后，LCD显示的画面色彩、对比度
与实际在计算机中看到的实际影像误差较大，而且，百万像素的LCD的画面也很粗糙，无法观察拍摄细节，幸好现在的数码相机几乎同时配有普通
光学取景和LCD取景器。 5.4 数码相机（3）TTL（Through The Lens）单反取景器这是专业相机上必备的取景方式
，也是真正没有误差的光学取景方式。这种取景器的取景范围可达实拍画面的95%，缺点是，如果镜头过小，取景器会很暗，影响手动对焦，幸好
现在都具备自动对焦。为了不至于过暗，厂家会用上大口径高级镜头，一般是半专业相机才配备此种镜头。5.4 数码相机5.4.3 数码
相机的存储方案 照片拍好后，数码相机必须将照片保存到存储器中。数码相机所使用的存储介质有软盘、CF（Compact Flash）卡
、SM（Smart Media）卡、PC卡、硬盘卡、艾美加的Click盘和Sony独有的记忆棒（Memory Stick）。（1）
闪存卡在数码相机中最常见的是CF卡和SM卡，如图5.13所示，它们都属于闪存卡。 5.4 数码相机5.4 数码相机闪存卡最大的
特点是体积小，闪存芯片是非易失性存储器，它存储数据无须电压维持，这正符合数码相机携带方便和耗电量小的要求，它所消耗的能源主要是用来
读写数据，而且，其读写速度也较快，虽然不能与那些高速缓存（Cache）相比，但速度比硬盘卡和软盘的快多了。因为闪存芯片具有非易失性
，而且，不能像磁性记录材料那样直接覆盖原始记录，在写入数据前需要先擦除原始记录，这就使其写入速度大大低于读出速度。闪存卡的突发读出
速率为10 Mb/s，而经过优化后的写入速率为750 kb/s。闪存卡的另一项明显优势就是可靠性很高，由于它是一种名副其实的“固态
存储介质”，所以不怕磕碰和震动，在进行读写操作时也可以抵抗高达2000 g的冲击，从而使数码相机适应各种复杂的拍摄环境。 5.4
数码相机CF卡的体积为43 mm×36 mm×3.3 mm，它遵循袖珍闪存协会（Compact Flash Associatio
n）制定的标准，保证了很好的兼容性，包括柯达、佳能、卡西欧在内的大量数码相机生产厂家都采用CF卡作为存储介质，而且，CF卡还广泛应
用在手持计算机、电视机顶盒、多媒体手机中，是一种前途无量的袖珍存储介质。CF卡上内置了ATA/IDE控制器，具备即插即用功能，可以
兼容绝大部分操作系统。它使用50针接口交换数据，通过PC卡适配器，CF卡可以在任何PC卡驱动器中进行读写操作，与笔记本计算机配合使
用非常方便。5.4 数码相机实际上，一些数码相机厂家干脆使用CF卡加适配器组成PC卡作为存储介质。同样，使用闪存技术的SM卡又被
称为固态软盘卡（Solid State Floppy Disk Cards，SSFDC），它的平面尺寸与CF卡相当，但厚度还不到1
mm，它与CF卡的不同之处是，没有内置控制器，需要数码相机具有相应的功能，所以，成本比CF卡的要低。另外，Smart Media卡
采用单个芯片作存储，从而限制了它的最大容量，目前最大容量为64MB。由于Smart Media卡作为数码相机用的存储介质，所以，很
少与别的设备进行交换，通常，只是单一地从相机下载图像到计算机中。5.4 数码相机（2）记忆记忆棒（Memory Stick）是S
ony公司开发的新型存储介质，它使用闪存作为存储介质。记忆棒的体积只有半块口香糖大小，但目前的容量最大为64MB。与CF卡、SM卡
不同的是，记忆棒现在只被Sony公司采用，用于该公司的笔记本计算机、数码摄像机、数码相机和消费类电子产品中，而很少被其他公司采用。
5.4 数码相机（3）软盘软盘是最常见的存储介质了，它的优点很明显，兼容性好、成本低，是其他数码相机的存储介质不可比拟的。但它的
缺点也是致命的：容量小、速度慢、体积大。在同样分辨率下，CF卡可存储的容量是软盘的十几倍。而且，由于软盘的读写速度慢，所以，导致相
机拍摄一幅照片后要处理很长时间，连拍间隔长，很不方便。虽然Sony公司开发出了2倍速的软盘驱动器，在一定程度上缓解了软盘的速度问题
，但软盘的这些“先天不足”也阻碍了数码相机的发展。使用1.44MB软盘作为存储介质的数码相机只有Sony一家，它的Mavica系列
一直坚持使用1.44MB软盘。 但对于一些特别看重兼容性和存储材料成本的用户来说，可选择1.44MB软盘。5.4 数码相机（4）
硬盘卡硬盘卡实际上就是一块小型硬盘，接口符合ATA/IDE标准，大小与普通PC卡一样，但却厚得多，闪存卡以体积小著称，而硬盘卡的“
大”却不是指体积，而是指它的容量大。实际上，它很少用在数码相机中，多用在专业相机领域和三洋的民用产品上，这些相机共同的特点是，生成
的文件较大，专业相机所拍摄出来的影像很大，一般都在6MB以上，因此，需求空间也大。由于三洋的产品用于记录活动影像，需要的空间更大，
因此，三洋的产品都带有一块硬盘卡。与普通硬盘一样，硬盘卡的读写速度也是很快的，正好满足了专业数码相机的文件尺寸大和高速连拍的要求。
虽然硬盘卡的成本比普通PC机的硬盘高，但单位成本远远低于闪存卡的。不过，硬盘卡读写时非常怕震，容易造成坏道甚至硬盘卡完全损坏，从而
限制了硬盘卡在数码相机上的普及。5.4 数码相机5.4.4 数码相机的性能指标与选购1．性能指标数码相机的性能指标相当多，选购
数码相机时不可能面面俱到地考虑所有指标，也不可能选到所有性能指标都令人非常满意的数码相机，因为数码相机毕竟只有十多年的历史，考虑性
能指标时只能从大处着眼，重点考察至关重要的性能指标，通常除了考虑以上各部分涉及到的性能指标（如镜头的分辨率、焦距、CCD芯片分辨率
、CCD芯片尺寸等）之外，还应重点考察以下指标。 5.4 数码相机（1）相当感光度数码相机上的相当感光度的含义与胶卷感光度的含义
不完全相同，但标度完全相同（采用ISO制），数值大小与所需曝光量之间的关系也完全相同。不同型号的数码相机，相当感光度的值可能不同，
甚至差别非常大。因为 ① 不同数码相机所用CCD芯片中的像素尺寸不同；② 不同CCD芯片表面上不一定都安装有与每个CCD像素相对应
的微透镜；③ CCD芯片表面所加滤光片上涂颜色种类及分布不同；④ 采用电路的增益不同。选用多少感光度的数码相机主要取决于应用。经常
要用数码相机进行动体拍摄，经常要在室内以及其他暗弱光线下拍摄，就应选择相当感光度较高的数码相机，除此之外，选购数码相机时不必过多考
虑相当感光度。5.4 数码相机胶卷的拍摄性能与感光度之间存在一定的关系，即感光度高低与胶卷的颗粒性、反差性之间有一定关系，而数码
相机的相当感光度高低对成像性能并无影响，但是，对那些所标相当感光度有一定范围的数码相机，将它置于高感光度与低感光度拍摄，影像效果是
不同的。这是因为数码相机上的感光度的范围，是通过调整CCD电荷输出时的增益实现的。感光度高时采用高增益，感光度低时采用低增益。用高
增益拍摄画面时噪声高。因此在用感光度有一定范围的数码相机拍摄时，一般将其处于低感光度数值下，只是在禁止闪光拍摄的弱光条件下，或要用
非常高的快门速度捕捉高速运动物体时，才置于高感光度下拍摄。5.4 数码相机（2）快门速度及光圈系数范围在数码相机上，快门速度、光
圈系数的标度也与传统照相机上的标度完全相同。选购数码相机时，应力求选择快门速度调节范围广、光圈挡位多的，对于这两个性能指标还应注意
以下事项：选购轻便数码相机时，应该优先考虑采用机械快门的。轻便数码相机的快门有电子的和机械的。机械的快门与传统照相机所采用的有形的
快门类同，而电子快门则是无形的，是利用电子电路控制成像芯片上CCD光敏单元对光电信号的积分时间的长短控制曝光时间，是非常简单的曝光
时间控制方式，而且，电子快门的快门速度可以非常高，达到1/4000s、1/8000s、1/10 000s，但从实际拍摄效果看，电子
快门不及机械快门。 5.4 数码相机（3）曝光补偿范围数码相机中的CCD成像芯片存在着固有的限幅、暗生电流等半导体本征特性，从而
使用数码相机的拍摄曝光比用传统摄影的拍摄曝光有更高要求。目前，绝大多数轻便数码相机只有自动曝光一种曝光确定形式，并且无法进行测光锁
定。因此，在选购数码相机时，一定要对曝光补偿范围给以足够的注意，曝光补偿范围至少达到±2%。 5.4 数码相机（4）聚焦方式及精
度轻便数码相机的自动聚焦有三种形式：主动红外式、被动式和混合式。选购时，应优先选择具有混合式自动聚焦方式的，其次是选择被动式自动聚
焦的。同是自动聚焦，聚焦精度也不同（通常在几十段至上千段不等）。在选购时，如果不同聚焦精度的自动聚焦数码相机的价格适当，应优先选择
具有高精度的。另外，所选的数码相机最好有自动聚焦锁定功能，以便拍摄时能有的放矢地将拍摄主体置于聚焦点上。市场上也有手动聚焦功能的轻
便自动聚焦数码相机。手动聚焦作为自动聚焦的补充，供在自动聚焦无法有效聚焦拍摄主体上时使用。现在还没有仅有手动聚焦一种聚焦形式的轻便
数码相机。 5.4 数码相机（5）拍摄间隔和连拍速度拍摄间隔和连拍速度都与数码相机的拍摄效率有关。拍摄间隔是指按下快门钮拍摄到快
门钮能再次被按下拍摄之间的最短时间间隔。拍摄间隔是数码相机的共性问题，因为数码相机在开启快门曝光后，要对拍摄到的信号进行一系列处理
；要将每个像元得到的单色信号与相邻其他像元得到的其他颜色信息综合为多色像素；要增强图像边界的锐度；要对影像进行压缩；要将数字影像文
件存储到存储卡上等。而在这一系列过程未完成前，数码相机是无法再拍摄的。选购数码相机时应注意选择拍摄间隔短的（注意在同样的像素水平、
同样的压缩比下比较），否则，会经常痛失拍摄良机。5.4 数码相机2．数码相机的选购（1）成像器件数码相机的“胶卷”就是其成像器件
，而且，是与相机成一体的，成为其心脏。目前，市场上常见数码相机的成像器件是CCD（电荷耦合器件）。CCD的分辨率——像素数常被作为
划分数码相机的主要依据。CCD的分辨率在一定意义上决定了数码相机成像的质量，但正像颗粒度不能完全概括胶卷的质量一样，分辨率也不是评
价CCD质量的惟一标准，其色彩深度、芯片本身的制造水平等，对最终成像质量带来的影响都不容低估。若单从CCD芯片制造工艺看，其芯片面
积越小，集成度越高越好，但若从摄影的角度看，在镜头光学分辨率有限、CCD像素一定时，芯片面积越大，成像质量越好。 5.4 数码相
机（2）镜头镜头是相机的灵魂，数码相机当然也不例外。虽然由于数码相机的CCD分辨率有限，对镜头的光学分辨率也要求较低，但是，由于数
码相机的成像面积较小（相对于传统35mm相机而言），故还需要镜头保证一定的成像质量。举例来说，对某一确定的被摄体，水平方向需要10
0个像素，才能完美再现其细节，如果成像宽度为10mm，则光学分辨率为10线/mm的镜头就能胜任，如果成像宽度为1mm，则要求镜头的
光学分辨率必须在100线/mm以上。5.4 数码相机另一方面，传统胶卷对紫外线比较敏感，外拍时常需要加装UV镜，而CCD对红外线
比较敏感，镜头增加特殊的镀层或外加滤镜也可大大提高成像质量。还必须考虑镜头的物理口径，不管其相对口径如何，其物理口径越大，光通量就
越大，成像质量也就越好。数码变焦实际上就是局部图像的放大，是软件插值运算，与镜头无关，而且，没有太多实用价值，因为在图像处理软件中
对图像进行切裁、缩放，只是弹指之劳，更为方便、精确。具备大口径、多片多组、包含非球面透镜的高质量镜头、可加装滤镜的数码相机是对图像
质量敏感的用户的明智之选。5.4 数码相机（3）对焦数码相机一般都有自动对焦功能，方便实用，但手动对焦毕竟自由度更大，在近摄时尤
为重要，但是，除了价格高不可攀的专业数码相机外，普通数码相机中提供手动对焦的机型比较少。与传统相机的自动对焦类似，数码相机的自动对
焦也有主动与被动之分。主动式就是相机主动地发射红外线，根据目标的反射对焦；被动式就是相机不发射任何射线，根据目标的成像对焦。一般来
说，主动式对焦较容易实现，但拍摄者不能观察对焦的情况，且较易产生误对焦，而被动式对焦则允许拍摄者观察对焦的全过程，不过速度较慢。5
.4 数码相机（4）取景与传统相机相比，除光学平视旁轴取景和单镜头反光式TTL取景之外，数码相机的一大特点是，均带有一块可供取景
的液晶显示屏，使用非常方便，从原理上讲，这其实也可算是一种TTL（Throgh The Lence，通过镜头）取景式。液晶屏的显示
精度有限，不能观察被摄体的细节，因此，单镜头反光式取景也是摄影发烧友所必需的。有些数码相机（如Olympus的C-1000L，C-
1400L系列数码相机）采用了结构独特的棱镜，不需要反光镜，也实现了单镜头反光式取景。 5.4 数码相机（5）感光度与胶卷有感光
度相同，数码相机也有不同的光线灵敏度，一般相当于ISO 50～200不等，个别机型甚至在ISO 100～1600间可调，极大拓宽了
拍摄范围。手动曝光也是摄影发烧友甚为关心的，可惜有此功能的数码相机不多（不过曝光补偿功能也可以在一定程度上满足他们对曝光调整的需求
）。在传统摄影中，尤其在彩色摄影中，色温控制一直是一件令人十分头痛的事，而数码相机却有自动色温控制，即“自平衡”，而且，在图像处理
软件中调整色调易如反掌。 5.4 数码相机（6）拍摄延迟“拍摄延迟”就是拍摄完第一张后，要隔一段时间才能拍摄第二张，这在传统相机
中是不存在的，但数码相机几乎都有这种间隔。有些机型甚至在按下快门到相机真正动作之间也有延迟。虽然许多数码相机提供了连拍功能，但在普
通数码相机中，大多只能连拍低分辨率的照片，因为高分辨率照片的数据量很大，必须有一定的时间去处理。不同型号的数码相机的拍摄延迟时间不
等，从几分之一秒到几秒，甚至十几秒。当然，为了不错过拍摄时机，这种延迟越短，响应越快越好。5.4 数码相机（7）品牌数照相机已经
成了一个热点，目前，国际上有几十家公司在生产数码相机。事实上，一些最先进入市场和新近进入市场的公司都被认为是典型的从事计算机行业的
公司，如Apple公司、Epson公司、Agfa公司、Leaf公司、PhaseOne公司、Sony公司、Sega公司等。当然，有些
主要的数码相机厂家就是传统相机厂家，例如，柯达、富士、宝利来、理光、奥林巴斯和美能达公司都推出了数码相机产品，显然，数字照相行业已经成为一个快速发展的行业。5.4 数码相机（8）其他变焦范围、快门速度、闪光灯等与传统相机的相同，可根据个人的需要与喜好进行选购。若能使用外接的闪光灯，将大大方便在室内进行摄影创作。与传统相机不同的是，数码相机都是耗电大户，电源配置不可忽视，外出拍摄时电源耗尽，与使用传统相机无胶卷没什么区别。相机卡的存储量、相机与计算机的传输速度、相机购买时的附带物品（如电池、相机包、充电器、存储卡、软件、驱动程序）等要素也是购买者应考虑的。图像的存储格式一般都是“JPEG”或“Flash Pix”格式，便于与计算机进行通信。 5.5 数字化仪简介 1．数字化仪的工作原理数字化仪的基本工作原理是采用电磁感应技术，在一块布满金属栅格的绝缘平面板上放置一个可移动的定标设备，当有电流流过该定标设备上的电感线圈时，便会产生相应的磁场，从而使正下方的金属栅格产生相应的感生电流，根据已产生电流的金属栅格的位置，就可以判断出定标设备当前所处的几何位置，将这种位置信息以坐标的形式传送给计算机，便实现了数字化的功能。2．数字化仪的组成标准的数字化仪有两个主要的部分：一个图板，在它上面进行数字化；另一个是传送器，即定标设备（如光笔），由它提供位置信息。5.5 数字化仪简介 3．数字化仪的分类数字化仪按其大小分为大型数字化仪和小型数字化仪，按操作方式可分为自动式数字化仪和非自动式数字化仪。4．数字化仪的性能指标 数字化仪的主要性能指标包括有效工作幅面（在280 mm×280 mm～1070 mm×1520 mm之间）、精度（在0.15～0.55 mm之间）、分辨率（在0.01～0.1 mm之间）等。 5.6 电眼简介电眼就是摄像头，如图5.15所示，又被称为计算机眼。有些电眼内置在显示器上缘或下缘的塑模中。 5.6 电眼简介1．电眼的应用目前，电眼可与多种Windows通信软件配合使用，以实现网络实时视频通信。如微软IE套件中的Net Meeting、Vocal Tec Communication Ltd的Internet Phone、Net Speak公司的Web Phone等。只要有一个Internet账号，亲朋好友便可以与你面对面地对话了。通过Internet与国外的朋友互相“见面”交谈时，所花费的只是本地电话费。除了上述功能，电眼还可作为数码相机使用。例如，利用电眼可以定期为家人拍照。5.6 电眼简介过去，用普通相机拍照时，若一次失败则会损失多张胶片，或在一卷胶卷中只能挑出几张令人满意的。但利用电眼可以实现多次采集，随时采集，只将其中最佳的保存下来。用电眼可以随时取像，定时取像，易于存储，并可通过E-mail传送给他人。电眼还可作为数字录像机使用。利用电眼采集存储动画的功能可实现慢拍快放，以达到特技影像效果。例如，以每分钟1幅的速度拍下花开的过程，再以每秒3幅的速度播放，即可欣赏到鲜花开放的全过程。 5.6 电眼简介2．电眼的特点电眼不仅功能神奇，而且，使用也很方便。首先，硬件的安装简便。电眼通过并行口与计算机连接，无须图像卡，安装时不用打开机箱，其功耗小，不需外接电源。摄像头焦距可调（手动），远近图像均可清晰拍摄。其次，软件使用方便，易学、易掌握。另外，电眼提供的32位图像采集应用软件可实现Windows 98和Windows 95下的静态图像采集、AVI动画的采集、存储及播放等功能。Net meeting、See mail、Web phone等具有视频功能的通用通信软件都能自动与电眼挂接，从而实现互联网或局域网上的远程视频通信。 习 题1．了解键盘的结构。2．按照键盘的接触方式键盘分几类？3．按照键盘的按键个数键盘分几类？4．简述键盘的工作原理。5．如何选购键盘？6．简单介绍光机鼠标的工作原理。7．简单介绍光学鼠标的工作原理。8．光学鼠标有几个基本指标？9．选购鼠标时应注意哪些问题？10．扫描仪的作用有哪些？11．数码相机有哪些性能指标？12．选购数码相机要考虑哪些因素？13．简述数字化仪的工作原理。 |
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