《輸入輸出及其控制》PPT課件.ppt

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第3章輸入/輸出及其控制,3.1外部設(shè)備3.2輸入/輸出中的傳送控制3.3接口3.4I/O設(shè)備管理習(xí)題,,3.1外部設(shè)備,3.1.1外部設(shè)備分類及其發(fā)展3.1.2字符設(shè)備3.1.3圖形/圖像設(shè)備3.1.4語音處理設(shè)備3.1.5虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)3.1.6調(diào)制解調(diào)器3.1.7流通領(lǐng)域用外部設(shè)備,輸入輸出系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)主機(jī)與外界交換信息時需要的硬、軟件設(shè)備的總稱，簡稱I/O系統(tǒng)。一般說來，I/O系統(tǒng)的硬件由以下幾個方面組成：(1)外部設(shè)備：圍繞主機(jī)而設(shè)置的各種信息媒體轉(zhuǎn)換和傳遞的設(shè)備。(2)設(shè)備控制器與接口：控制主機(jī)與外部設(shè)備之間的信息格式轉(zhuǎn)換、交換過程以及外部設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的硬、軟件，也稱設(shè)備適配器，它與外部設(shè)備的特性有關(guān)。(3)I/O總線：主機(jī)與外部設(shè)備之間的信息傳送通路。本章主要介紹輸入/輸出設(shè)備及其控制技術(shù)。I/O總線在第4章介紹。,3.1.1外部設(shè)備分類及其發(fā)展,1.外部設(shè)備及其分類“外部設(shè)備”也稱為外圍設(shè)備。它們是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，除主機(jī)以外，直接或間接與計(jì)算機(jī)交換信息、改變信息媒體或載體形式的裝置。從使用的角度，把外部設(shè)備大致分為如下3類：(1)人-機(jī)交互設(shè)備人-機(jī)交互設(shè)備，就是人和計(jì)算機(jī)間交流信息的設(shè)備，其功能是把人的五感可以識別的信息媒體，轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以識別的信息；或者把計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果信息，轉(zhuǎn)換為人的五感可以識別的信息媒體。(2)機(jī)-機(jī)通信設(shè)備機(jī)-機(jī)通信設(shè)備就是一臺計(jì)算機(jī)與其他計(jì)算機(jī)或別的系統(tǒng)之間通信的設(shè)備。(3)計(jì)算機(jī)信息的駐在設(shè)備計(jì)算機(jī)信息的駐在設(shè)備，即計(jì)算機(jī)的外存儲設(shè)備。,2.人-機(jī)界面技術(shù)的進(jìn)步計(jì)算機(jī)作為擴(kuò)展與延伸人的大腦的智力工具，主要還是由人直接使用?，F(xiàn)在，人們越來越意識到，人-機(jī)界面是除硬件和軟件之外組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的第三大要素。迄今為止，計(jì)算機(jī)人-機(jī)界面技術(shù)已經(jīng)形成符號界面技術(shù)—圖形界面技術(shù)—多媒體界面技術(shù)—虛擬現(xiàn)實(shí)界面技術(shù)等多層次的系列技術(shù)。(1)符號界面技術(shù)(2)圖形界面技術(shù)(3)多媒體界面技術(shù)(4)虛擬現(xiàn)實(shí)（virtualreality）技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概括為三個基本特征，即三“I”：Interaction(交互性)；Imagination(幻覺性)；Immersion(沉浸感)。,3.綠色計(jì)算機(jī)目前，計(jì)算機(jī)世界正醞釀著另一場革命，是綠色計(jì)算機(jī)浪潮。綠色是人類生存和健康的象征，綠色計(jì)算機(jī)是科技與環(huán)保相結(jié)合的經(jīng)典之作。對它的具體要求大致有如下幾個方面：(1)節(jié)能(2)低污染(3)易回收(4)符合人體工程學(xué),3.1.2字符設(shè)備,1.鍵盤字符輸入設(shè)備的實(shí)質(zhì)是將要輸入的字符轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的0，1碼。目前，鍵盤是最重要的字符輸入設(shè)備。鍵盤的基本組成元件是按鍵開關(guān)。它的種類很多，一般可分為觸點(diǎn)式和無觸點(diǎn)式兩大類。觸點(diǎn)式借助金屬把兩個觸點(diǎn)接通或斷開以輸入信號，無觸點(diǎn)式借助霍爾效應(yīng)開關(guān)(利用磁場變化)和電容開關(guān)(利用電流或電壓變化)產(chǎn)生輸入信號。從編碼的功能上，鍵盤又可以分為全編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種。全編碼鍵盤通過識別鍵是否按下，以及所按下鍵的位置，由全編碼電路產(chǎn)生唯一對應(yīng)的編碼信息（如ASCII碼）。非編碼鍵盤是利用簡單的硬件和一套專用鍵盤編碼程序來識別按鍵的位置，然后由CPU將位置碼通過查表程序轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的編碼信息。非編碼鍵盤的速度較低，但結(jié)構(gòu)簡單，并且通過軟件能為某些鍵的重定義提供極大的方便。目前應(yīng)用比較廣泛。,由于鍵盤中的按鍵排成行、列矩陣格式，因而可以用硬件或軟件對行、列分別掃描，以確定被按下的鍵的位置。在對鍵盤位置進(jìn)行掃描的過程中所產(chǎn)生的用以確定按鍵位置的碼，稱為鍵盤的掃描碼。確定了掃描碼之后，進(jìn)一步可以用查表的方法找到相應(yīng)的內(nèi)碼——ASCII碼等。因按鍵時會使鍵產(chǎn)生機(jī)械抖動，為防止因此造成的錯誤判斷，在鍵盤控制電路中都含有硬或軟的消除抖動影響的機(jī)制。2.字符發(fā)生器字符發(fā)生器的作用是將字符的字形數(shù)字化。字形數(shù)字化的基本方法是將字符字形分割成點(diǎn)陣圖像。圖3.2為字母“E”的三種不同（77，229，2215）的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。顯然，組成字符的點(diǎn)陣數(shù)越多，輸出的字形越細(xì)膩、美觀。一個字符由一個mn的點(diǎn)陣形成，描述其點(diǎn)陣的碼稱為該字符的點(diǎn)陣碼。所有字符的點(diǎn)陣碼組成字庫，又稱字符發(fā)生器。不同的字體組成不同的字庫。字符發(fā)生器一般存在ROM中（也有軟字庫）。,輸出時先將內(nèi)碼變換為字符發(fā)生器的地址碼，取出相應(yīng)的點(diǎn)陣碼，控制輸出設(shè)備按點(diǎn)陣方式輸出相應(yīng)字體的字符圖形。由于漢字字形復(fù)雜，為減少存儲容量，可以采用漢字形壓縮方法。點(diǎn)陣漢字字庫的字形缺乏美觀性，為此出現(xiàn)了采用一組有序的筆畫信息構(gòu)成漢字字形信息的向量漢字字庫。還有一種是曲線字庫。這樣對漢字進(jìn)行放大、旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)換時，可以達(dá)到美觀的漢字。3.打印設(shè)備打印設(shè)備是一種硬拷貝設(shè)備，作用是將輸出信息打印在紙上，產(chǎn)生永久性記錄。打印設(shè)備種類繁多，有多種分類方法。(1)按印字原理分類擊打式：打印頭要撞擊紙?？煞譃榛钭质胶忘c(diǎn)陣式打印。非擊打式：采用電、磁、光、噴墨等物理、化學(xué)方法印刷字符，打印過程紙不被撞擊。(2)按工作方式分類：串行打印機(jī)和行式打印機(jī),圖3.3為點(diǎn)陣式打印機(jī)的工作原理框圖。當(dāng)打印機(jī)啟動后，接收計(jì)算機(jī)傳送來的信息，并將接到的信息(內(nèi)碼形式)送到RAM暫存起來，同時發(fā)出信號啟動各電機(jī)的驅(qū)動電路，使機(jī)械系統(tǒng)處于工作狀態(tài)。字符發(fā)生器將內(nèi)碼轉(zhuǎn)換成打印機(jī)的點(diǎn)陣狀態(tài)，通過驅(qū)動器送至打印頭。字符識別器用來識別是打印信息，還是控制命令。若是前者則送到緩存中暫存后打??；若是后者則應(yīng)立即執(zhí)行操作。4.字符顯示設(shè)備顯示設(shè)備是將各種電信號變?yōu)橐曈X信號的一過性設(shè)備，是目前計(jì)算機(jī)給人傳送信息的有效設(shè)備之一。(1)顯示方法顯示字符的方法有：點(diǎn)陣法、向量法和特殊法。圖3.4為顯示器的工作原理框圖雷同。,(2)顯示設(shè)備計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的顯示設(shè)備，按顯示器件可分為陰極射線管（CRT）、等離子顯示板（PDP）、發(fā)光二極管（LED）、場致發(fā)光板和液晶顯示（LCD）等。目前計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中使用最廣泛的是CRT和LCD。(3)顯示器的分辨率顯示器一般采用光柵掃描方式，即電子束從左向右、自上向下作水平掃描和垂直掃描，電子束撞擊顯示屏上的眾多的熒光粉點(diǎn)而使其發(fā)光，每個發(fā)光點(diǎn)就是一個象素。顯示屏幕上相鄰兩個象素中心點(diǎn)之間的距離稱為顯示器的點(diǎn)距(dotpitch)。點(diǎn)距越小圖像的清晰度越高。顯示屏幕的象素點(diǎn)數(shù)目稱為該顯示器的空間分辨率。它是與點(diǎn)距和屏幕大小都有關(guān)的一項(xiàng)指標(biāo)，表示了顯示器的相對清晰度。同樣的屏幕，點(diǎn)距越小，分辨率越高：同樣的點(diǎn)距，屏幕越大，分辨率越高。,一個顯示屏的分辨率可以用軟的或硬的方法在一定范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)置。在最高分辨率下，一個發(fā)光點(diǎn)對應(yīng)一個象素。如果設(shè)置低于最高分辨率則一個象素可能覆蓋多個發(fā)光點(diǎn)距越小，分辨率越高：同樣的點(diǎn)距，屏幕越大，分辨率越高。每個象素可以有不同的灰度和顏色。灰度和顏色也稱顯示器的顏色分辨率，要用二進(jìn)制碼控制。如，用1位二進(jìn)制碼控制，只能控制該象素為黑或白用4位二進(jìn)制碼控制，則能控制該象素為16種不同的灰度或顏色；用8位二進(jìn)制碼控制，就能控制該象素為256種不同的灰度或顏色；用2個字節(jié)(16位)的二進(jìn)制碼控制，則能控制該象素64K種不同的灰度或顏色；用3個字節(jié)(24位)的二進(jìn)制碼控制，則能控制該象素為16M種不同的灰度或顏色，這時的色彩已基本上表達(dá)了大自然的所有人眼所能辨的顏色，看上去與高清晰照片相差無幾，故稱為真彩色。為了表達(dá)顯示器的空間分辨率和顏色分辨率，就要求有一定的顯示存儲量。如理論上對1024768的空間分辨率，用3位二進(jìn)制碼表示的顏色等級，需要的顯示存儲器為10247683=230.4KB。,3.1.3圖形/圖像設(shè)備,圖像與圖形是兩個具有聯(lián)系又不相同的概念。圖形是用計(jì)算機(jī)表示和生成的圖(如直線、矩形、橢圓、曲線、平面、曲面、立體及相應(yīng)的陰影等)，稱為主觀圖像是基于繪圖命令和坐標(biāo)點(diǎn)的存儲與處理；圖像處理的對象多半來自客觀世界，是基于象素點(diǎn)的存儲與處理，如由攝像機(jī)攝取的存入計(jì)算機(jī)的數(shù)字圖，這種圖像稱為客觀圖像。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及圖形和圖像技術(shù)的成熟，圖形、圖像的內(nèi)涵日益接近并相互融合。1.繪圖儀繪圖儀與圖形顯示器相似而又不同，不同處在于它是輸出永久性圖形的設(shè)備，而圖形顯示器是輸出一過程圖形的設(shè)備，并且它們的結(jié)構(gòu)元件不同；相似之處在于，它們形成圖形的原理相似，即按形成圖形的元素，繪圖儀也可以分為向量繪圖儀和點(diǎn)陣?yán)L圖儀兩類。,(1)向量繪圖儀向量繪圖儀又稱筆繪圖儀，構(gòu)成向量圖形的基本元素是直線段。目前的向量繪圖儀的組成大體都是圖3.5所示的結(jié)構(gòu)。圖中，控制器用以與主機(jī)交換數(shù)據(jù)并為操作人員提供一個控制臺。驅(qū)動電機(jī)用以驅(qū)動繪圖筆進(jìn)行X，Y兩個方面的運(yùn)動，在圖紙上畫出一段段的組成圖形的小直線段。由于受傳動系統(tǒng)的限制，只能使筆在ΔX，ΔY兩個方面進(jìn)行單向或同時移動。曲線和斜線，只能用階梯形的折線代替。所謂插補(bǔ)計(jì)算，是根據(jù)所繪圖形的基本數(shù)據(jù)，經(jīng)過大量加減運(yùn)算，計(jì)算出圖形逼近折線中一段段小直線端點(diǎn)的位置，一邊計(jì)算，一邊根據(jù)計(jì)算結(jié)果輸出各個走向的脈沖信息。插補(bǔ)計(jì)算的方法很多，最常用的有逐點(diǎn)比較法和數(shù)字積分法。(2)點(diǎn)陣?yán)L圖儀點(diǎn)陣?yán)L圖儀又稱無筆繪圖儀，組成點(diǎn)陣圖形的基本元素是點(diǎn)，或稱象素。屬于點(diǎn)陣?yán)L圖機(jī)的有靜電繪圖儀、噴墨繪圖儀、熱敏繪圖儀和激光繪圖儀等。,2.攝像機(jī)和掃描儀(1)攝像機(jī)攝像機(jī)是最直接的圖像輸入設(shè)備，它能把所攝圖像經(jīng)數(shù)字量化后變成數(shù)字圖像存入磁帶、磁盤或光盤，以備放映。(2)掃描儀掃描儀是能夠全面而快速輸入數(shù)據(jù)、文字和圖形以及圖像的輸入設(shè)備。根據(jù)工作方式的不同，掃描儀大體上可分為手動掃描儀和自動掃描儀兩類。手動掃描儀的最大掃描寬度為100mm左右，分辨率為400dpi，結(jié)構(gòu)小巧、成本低、使用靈活、方便，多用于文字、符號和微小幅面的圖形輸入。自動掃描儀的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，多用于A4幅面以上的大型圖形的自動掃描輸入。,自動掃描儀從結(jié)構(gòu)原理上可分為兩大類，一類是CCD(charge-coupleddevice,電荷耦合器件)作為光敏元件，另一類是以光導(dǎo)纖維作為光的傳導(dǎo)元件。由光導(dǎo)纖維作為光傳導(dǎo)元件的掃描儀結(jié)構(gòu)如圖3.7所示。光導(dǎo)纖維的一端以線陣列排列，而另一端以面陣列排列。其面陣列的排列方法是把光導(dǎo)纖維的線陣列分成幾等份，第一等份作為面陣列的第一行，依次類推，第幾等份就是面陣列的第幾行。由線陣列敏感圖像信息，并將此信息傳送到面陣列端，經(jīng)彩色攝像機(jī)攝入，經(jīng)分色后輸出到圖像處理器，在該處理器中又將面陣列信息還原為線陣列信息；不同之處只是分為三元色。每色的灰度為256級，故每個象素必須用3個字節(jié)表示。掃描儀的分辨率高，掃描的幅面大，對A0幅面，大約需要800多兆B。如此龐大的數(shù)據(jù)量對存儲器的要求過高，所以，掃描輸出前，要壓縮數(shù)據(jù)。,3.圖形及圖像顯示器(1)圖形顯示器圖形顯示是指用計(jì)算機(jī)通過一定的算法產(chǎn)生點(diǎn)、線、面、陰影、色彩等。也就是說，顯示的圖形是由圖形程序產(chǎn)生的。圖3.8是光柵掃描圖形顯示器組成框圖。程序緩沖存儲器用以存放由主機(jī)送來的顯示文件和交互式圖形操作命令。交互式圖形操作命令用以接收由輸入設(shè)備指定的對圖形的操作性質(zhì)和操作位置，如圖形的局部放大、平移、旋轉(zhuǎn)、比例變換及圖形檢索等。刷新存儲器用以存放一幅圖形的形狀信息，用以不斷刷新屏幕，使輸出連續(xù)。DDA部件用以進(jìn)行數(shù)據(jù)插補(bǔ)，其作用是把顯示文件換為象素信息。插補(bǔ)后的數(shù)據(jù)（象素信息）存入刷新存儲器用于刷新顯示。(2)圖像顯示器圖像顯示器除了能存儲從計(jì)算機(jī)輸入圖像并在屏幕上顯示外，還具有灰度變換、窗口技術(shù)、真彩色和偽彩色顯示等圖像增強(qiáng)技術(shù)功能以及圖像放大、分割和滾動等幾何處理功能。,圖3.9是一種簡單的圖像顯示器，它僅顯示由主機(jī)送來的數(shù)字圖像，圖像處理操作在主機(jī)中完成，顯示器不做任何處理。其中的I/O接口、圖像存儲器（刷新存儲器）、A/D與D/A變換等組成單獨(dú)的一個部分，稱作圖像輸入控制板或視頻數(shù)字化儀。圖像輸入控制板的功能是實(shí)現(xiàn)連續(xù)的視頻信號與離散的數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換。圖像輸入控制將接收攝像機(jī)模擬視頻輸入信號，經(jīng)A/D變換為數(shù)字量存入刷新存儲器用于顯示，并可傳送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理操作。處理后的結(jié)果送回刷存，經(jīng)D/A變換成模擬視頻輸出，由監(jiān)視器進(jìn)行顯示輸出(監(jiān)視器只包括掃描、視頻放大等與顯示有關(guān)的電路及顯像管)，也可以接入電視機(jī)的視頻輸入端來代替監(jiān)視器。顯然，通用計(jì)算機(jī)配置一塊圖像板/卡和監(jiān)視器就能組成一個圖像處理系統(tǒng)。(3)IBMPC系列微型機(jī)的顯示系統(tǒng)MDA標(biāo)準(zhǔn)、CGA標(biāo)準(zhǔn)、EGA標(biāo)準(zhǔn)和VGA標(biāo)準(zhǔn)。習(xí)慣上，將MDA，CGA稱作PC機(jī)的第一代顯示標(biāo)準(zhǔn)，EGA是第二代，VGA是第三代。,4.定位及拾取設(shè)備定位/拾取設(shè)備通過指點(diǎn)來讀?。ㄎ挥谄聊换驁D表、圖形上的）坐標(biāo)，以畫出或修改圖形。按所拾取的坐標(biāo)可分為兩類：拾取絕對坐標(biāo)，如光筆和數(shù)字化儀；拾取相對坐標(biāo)，如鼠標(biāo)器、跟蹤球、操縱桿等。(1)光筆光筆是一種輸入設(shè)備，用來檢測信號，因?yàn)橥庑蜗裰ЧP，所以叫光筆。其前端裝有光敏器件，后端用導(dǎo)線接到計(jì)算機(jī)上。當(dāng)光敏端的筆尖接觸屏幕時，產(chǎn)生的光電信號向計(jì)算機(jī)發(fā)出中斷脈沖信號，此瞬間顯示存儲器的地址就是光筆所指位置，計(jì)算機(jī)按操作人員的命令作出響應(yīng)或畫圖、編輯和修改。(2)觸摸屏觸模屏是一種能對物體的接觸或靠近產(chǎn)生反應(yīng)的定位設(shè)備。根據(jù)采用技術(shù)之不同，觸摸屏分為5類：電阻式、電容式、表面超聲波式、掃描紅外線式和壓感式。,總之，任何一種觸摸屏，都是通過一種物理現(xiàn)象測試人手指觸及的屏幕上點(diǎn)的位置，進(jìn)而通知CPU對此作出反應(yīng)。由于物理原理不同，而體現(xiàn)出不同的應(yīng)用特點(diǎn)和適用環(huán)境。(3)數(shù)字化儀數(shù)字化儀是計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的輸入設(shè)備。當(dāng)畫筆接觸到其圖形板上的某一位置時，會將畫筆位置的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制的數(shù)字量，輸入計(jì)算機(jī)，隨著畫筆的運(yùn)動，可以把一個圖形輸入計(jì)算機(jī)中。它是把圖紙變?yōu)殡娮訄D形的有效手段之一，已成為各種圖形工作站和CAD系統(tǒng)中的主要設(shè)備之一。數(shù)字化儀的種類較多，按測量坐標(biāo)的原理，大體上可分為機(jī)電式、超聲波式、磁致伸縮式和電磁感應(yīng)式4種。(4)鼠標(biāo)器、跟蹤球和操縱桿鼠標(biāo)器、跟蹤球（也稱軌跡球）和操縱桿，是與屏幕相配合拾取光標(biāo)的相位坐標(biāo)的輸入設(shè)備。鼠標(biāo)器按拾取的物理方式可分為機(jī)械式與光電式兩種。圖3.11為機(jī)械式鼠標(biāo)器的基本結(jié)構(gòu)。,3.1.4語音處理設(shè)備,音頻技術(shù)是多媒體技術(shù)中的一項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)，它包括語音識別、語音合成及語音翻譯多種技術(shù)。1.語音的輸入與識別(1)語音識別的困難毋容置疑，實(shí)現(xiàn)語音輸入將會把計(jì)算機(jī)的輸入變得極為輕松、自然、簡單。但是，這項(xiàng)技術(shù)的本身卻是極其復(fù)雜的。語音輸入的實(shí)質(zhì)是語音識別，就是讓計(jì)算機(jī)能正確識別、準(zhǔn)確理解自然語言，它涉及如下一些問題：①認(rèn)人與不認(rèn)人的識別人類的語言種類繁多，不同的人有不同的聲調(diào)。要讓機(jī)器識別非特定人的聲音比識別特定人的聲音要困難得多。②單呼與連呼的識別連呼時，相鄰語音會相互影響，給音節(jié)判斷帶來困難。③字表(單詞量)大小,(2)語音識別系統(tǒng)的組成一般語音識別系統(tǒng)組成如圖3.12所示。傳聲器將聲音換成電信號（音頻信號）。隨著語音的進(jìn)程，各頻率成份也隨著時間不斷地發(fā)生變化；頻譜分析用來分析音頻信號中某一短時間內(nèi)的各頻率成份，模數(shù)轉(zhuǎn)換是把模擬音頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，以便計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)處理指的是語音起始點(diǎn)和終點(diǎn)的判定、原始語音參數(shù)的進(jìn)一步加工（如時域、幅度的規(guī)整，進(jìn)一步提取參數(shù)等），最后得到一個語音參數(shù)矩陣。人員訓(xùn)練時，數(shù)據(jù)處理結(jié)果送往參考樣本；識別時，數(shù)據(jù)處理結(jié)果送給待識別語言框內(nèi)。比較運(yùn)算的功能是將待識別語音跟參考樣本作比較處理，求出相應(yīng)樣本的一套差距和相似性；在判定部分進(jìn)行識別判定，除輸出識別結(jié)果外，反饋到參考樣本內(nèi)進(jìn)行文法控制，即根據(jù)已有的識別結(jié)果限定后繼語音的可能范圍，減少可能的參考樣本，從而控制識別搜索范圍。,2.語音的合成與輸出實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)語音輸出有兩種途徑：一種是預(yù)先錄好成百上千的單詞和短語，用計(jì)算機(jī)代碼的形式存儲起來，然后用程序按需要對它們進(jìn)行檢索輸出。另一種辦法是人工合成語音——語音合成。語音合成技術(shù)是計(jì)算機(jī)音頻技術(shù)的重要部分，進(jìn)行語音合成的音頻器件稱為碼聲器。,3.1.5虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),一個計(jì)算機(jī)VR系統(tǒng)，可以分解為三個獨(dú)立的、但又相互聯(lián)系的感覺引導(dǎo)子系統(tǒng)：視覺子系統(tǒng)、聽覺子系統(tǒng)和觸覺動覺子系統(tǒng)。這三個子系統(tǒng)由虛擬環(huán)境產(chǎn)生器進(jìn)行控制、協(xié)調(diào)，如圖3.13所示。1.虛擬環(huán)境產(chǎn)生器虛擬環(huán)境產(chǎn)生器實(shí)質(zhì)上是一個包括虛擬世界數(shù)據(jù)庫的高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)庫包含了虛擬環(huán)境中對象的描述以及對象的運(yùn)動、行為及碰撞作用等性質(zhì)的描述。虛擬環(huán)境產(chǎn)生器的另一作用是生成圖像。這些圖像的生成必須在最短的時間延遲內(nèi)考慮參與者頭部的位置和方向。虛擬環(huán)境產(chǎn)生器內(nèi)的任何通信延遲都必將表現(xiàn)為視覺的滯后。如果這種滯后可以感知，在某種條件下就會使參與者產(chǎn)生暈弦的感覺。,2.觸覺/動覺子系統(tǒng)為了增強(qiáng)虛擬環(huán)境中身臨其境的感覺，必須給參與者提供一些諸如觸覺等方面的生理反饋。觸覺反饋是指VR系統(tǒng)必須提供所能接觸到的物體的觸覺刺激，如物體表面紋理甚至包括觸摸的感覺等。參與者感覺到物體的表面紋理等時，同時也感覺到運(yùn)動阻力。當(dāng)然，毫無疑問VR系統(tǒng)中的觸覺/動覺反饋是很難實(shí)現(xiàn)的。一旦實(shí)現(xiàn)，將極大地增強(qiáng)虛擬存在的感受。目前觸覺/動覺系統(tǒng)中一個重要的部分是手跟蹤和手勢跟蹤。3.視覺子系統(tǒng)人類的視覺，是一個具有雙眼坐標(biāo)定位功能自然序列：人的兩只眼睛同時看到周圍世界的同一個窗口，但由于兩眼位置上的差別，在視網(wǎng)膜上各自生成略有差別的圖像，這兩個圖像通過大腦，被綜合成一個含有景物深度的立體圖像。VR體視顯示技術(shù)用以下兩種方案解決這一問題：一種是用兩套主機(jī)分別計(jì)算并驅(qū)動對應(yīng)左右眼的兩個顯示器；另一種是用一套主機(jī)分時地為左右兩眼產(chǎn)生相應(yīng)的圖像。,4.聽覺子系統(tǒng)聽覺子系統(tǒng)主要由聲音合成、3D聲音定域和語音識別組成，以給虛擬環(huán)境中的用戶一個真實(shí)的聲音環(huán)境。(1)聲音合成盡管聽覺系統(tǒng)以比視覺系統(tǒng)低得多的頻帶寬度工作，但人的聽覺系統(tǒng)很善于在眾多的聲音中挑取特定的聲音，作為對視覺攝取信息的補(bǔ)充。因此，在VR系統(tǒng)中加入聲音合成裝置是十分必要的。當(dāng)視覺系統(tǒng)處理某一事件時，聽覺系統(tǒng)同時在后臺工作。(2)3D聲音定域?yàn)樵斐杀普娴穆曇舡h(huán)境，就要使參與者能通過兩耳因位置不同，所接受的聲波的時差等，分辨出聲源與自己的相對位置；即使參與者在頭部運(yùn)動時，也能感覺這種聲音保持在原處不變。為了達(dá)到這種效果，虛擬環(huán)境產(chǎn)生器要為聲音定域裝置提供頭部的位置和方向信號。(3)語音識別,3.1.6調(diào)制解調(diào)器,1.概述目前使用的計(jì)算機(jī)一般都是數(shù)字計(jì)算機(jī)，即在計(jì)算機(jī)中處理的是數(shù)字信號，而普通電話線上傳輸?shù)氖且纛l信號。用普通電話線傳輸數(shù)字信號的效率是很低的。為了能用普通電話線進(jìn)行計(jì)算機(jī)通信，應(yīng)當(dāng)把要發(fā)送的數(shù)字信號先調(diào)制(modula)成音頻信號，送到目的地后再解調(diào)(demodula)成數(shù)字信號。完成這一功能的設(shè)備稱為調(diào)制解調(diào)器MODEM(modulator/demodulator)。由于一臺計(jì)算機(jī)既要接收信號，又要發(fā)送信號，所以調(diào)制解調(diào)器既有調(diào)制功能，又有解調(diào)功能。調(diào)制解調(diào)器是目前利用電話線路進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接的重要設(shè)備。圖3.16為采用調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行計(jì)算機(jī)通信的示意圖。采用MODEM的另一好處是可以實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用，即把多路信號調(diào)制在一起，同時在一條線路上傳送，到目的地后，通過解調(diào)將所需的信號分離出。,2.調(diào)制解調(diào)器的技術(shù)性能與通信標(biāo)準(zhǔn)(1)傳輸速率傳輸速率是衡量調(diào)制解調(diào)器性能好壞的最重要的指標(biāo)。所謂傳輸速率，是指調(diào)制解調(diào)器發(fā)送或接收數(shù)據(jù)的速度，通常稱為波特率(baudlrate)，其單位是。(2)調(diào)制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制解調(diào)器的標(biāo)準(zhǔn)一般可分為3種：調(diào)制技術(shù)、差錯控制和數(shù)據(jù)壓縮。其中調(diào)制技術(shù)是最重要的。在通信過程中，通信雙方使用的調(diào)制技術(shù)必須具有相同的標(biāo)準(zhǔn)。在眾多的調(diào)制解調(diào)器標(biāo)準(zhǔn)中，占主流的是美國標(biāo)準(zhǔn)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)。(3)差錯控制標(biāo)準(zhǔn)差錯控制是通信雙方通過協(xié)議檢測傳送的信息，發(fā)現(xiàn)錯誤進(jìn)行重發(fā)并保證不會多次接收同一個信息。通信雙方的調(diào)制解調(diào)器，必須支持相同的差錯控制標(biāo)準(zhǔn)。(4)數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn),3.1.7流通領(lǐng)域用外部設(shè)備,1.條碼閱讀器(1)條形碼條形碼是一種計(jì)算機(jī)輸入技術(shù)，它由一組黑白相間、寬窄不同的平行線條按照一定規(guī)則排列組成，用以表示一組數(shù)據(jù)的符號。這組數(shù)據(jù)可以是數(shù)字、字母或特殊符號。(2)條碼閱讀器條碼閱讀器是利用光學(xué)和光電轉(zhuǎn)換原理識別條碼數(shù)據(jù)的裝置。2.字符閱讀器字符閱讀器通過掃描和機(jī)器識讀，提供數(shù)字、字符等符號的快速輸入。按原理，字符識別有兩種方法：樣板匹配法和特性提取法。樣板匹配法是將掃描到的字符與庫中的樣板進(jìn)行比較，以所匹配的庫樣板的編碼作為其編碼。特性提取法是根據(jù)構(gòu)成字的元素及其結(jié)構(gòu)來識別一個字。實(shí)際采用的方法是兩者之一或兩者的結(jié)合并向ICR（智能字符識別）方向發(fā)展。,3.磁卡和IC卡磁卡的使用主要通過磁卡讀寫機(jī)和其他讀卡設(shè)備（如ATM）等。只要將磁卡在讀卡設(shè)備上輕輕擦過，磁條上的標(biāo)識數(shù)據(jù)就能快速、準(zhǔn)確地輸入。4.自動現(xiàn)金取款機(jī)自動現(xiàn)金取款機(jī)CD（cashdispenser）是一種機(jī)械電子設(shè)備，是銀行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的終端設(shè)備。CD的主要工作過程如下：檢查磁卡的合法性—檢查密碼（磁卡使用者的合法性）—取款檢查（取款數(shù)，當(dāng)日取款次數(shù)等)—放款并輸出提款傳票。5.自動柜員機(jī)——ATM系統(tǒng)ATM(automatictellermachine)是在CD的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它不僅能完成現(xiàn)金自動取款，還能辦理存款、支票、轉(zhuǎn)賬、掛失查詢等業(yè)務(wù)。6.收款機(jī)收款機(jī)是用于商業(yè)零售業(yè)、餐廳等部門處理零售業(yè)務(wù)的一種多功能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。,返回,返回,返回,返回,返回,返回,返回,返回,返回,虛擬環(huán)境產(chǎn)生器,聽覺子系統(tǒng),視覺子系統(tǒng),觸覺/動覺子系統(tǒng),,,,,,,命令,數(shù)據(jù),頭及眼跟蹤,圖形圖像,手跟蹤,數(shù)據(jù),圖3.13VR系統(tǒng)一般組成,返回,返回,