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單元十三

單元十三. 視頻輔助電路. 單元十三 視頻輔助電路. 13-1 影像壓縮卡 13-2 影像捕捉卡 13-3 數位相機. 13-1 影像壓縮卡. 多媒體電腦時代 在音樂與音效方面可透過音效卡加以處理 在影像方面 提升顯示介面卡的功能外 藉助影像壓縮卡 壓縮影像資料以節省儲存空間， 播放時則扮演解壓縮的功能，將影像資料還原後再播放 早期因為 CPU 的執行速度及記憶體容量的限制，必須藉著影像壓縮 / 解壓縮卡協助處理。 現在 CPU 執行速度大幅提升。記憶體容量也大增，導致只需利用軟體處理就可以達到壓縮 / 解壓縮功能，壓縮卡需求量也大幅降低。

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單元十三

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  1. 單元十三 視頻輔助電路

  2. 單元十三視頻輔助電路 • 13-1 影像壓縮卡 • 13-2 影像捕捉卡 • 13-3 數位相機

  3. 13-1 影像壓縮卡 • 多媒體電腦時代 • 在音樂與音效方面可透過音效卡加以處理 • 在影像方面 • 提升顯示介面卡的功能外 • 藉助影像壓縮卡 • 壓縮影像資料以節省儲存空間， • 播放時則扮演解壓縮的功能，將影像資料還原後再播放 • 早期因為CPU的執行速度及記憶體容量的限制，必須藉著影像壓縮/解壓縮卡協助處理。 • 現在CPU執行速度大幅提升。記憶體容量也大增，導致只需利用軟體處理就可以達到壓縮/解壓縮功能，壓縮卡需求量也大幅降低。 • 影像捕捉卡 • 擷取攝錄影像機的影像資料，因為顯示卡通常不具輸入功能 • 利用光碟來儲存這些家庭記錄，解決磁帶保存年限、存取速度、發霉問題

  4. 13-1 影像壓縮卡 • 多媒體的世界中，除了文字及靜態圖形之外，加入了大量的聲音與動畫 • 電影其實也可以看成是一種快速的動畫 • 標準的VGA模式，一個畫面為640x480點，每一點以24bit(全彩)儲存 • 一個畫面所佔容量為:24x640×480÷8bit= 921600Byte = 900KB • 一片電影，90分鐘，所需容量為900KBx60x90 = 4860000KB = 4746MB • 一張光碟65OMB大約只能播放沒有壓縮的畫面12分鐘，一部電影需要7片光碟，不包括聲音資料。 • 通常錄音一分鐘的聲音檔案，不壓縮的話大約要5~lOMB左右，也是很佔記憶體，因此壓縮的技術在多媒體中有極重要的地位。

  5. 13-1 影像壓縮卡 • 在靜態影像中可利用JPEG壓縮圖形資料 • JPEG (Joint Photograph Experts Group) • 壓縮比在1:10到1:30之間。 • 動態影像壓縮使用MPEG標準來針對動態影像進行壓縮 • MPEG (Motion Picture Experts Group) • 目前有MPEG-l和MPEG-2兩種格式被提出 • 壓縮的原理與JPEG大不相同 • MPEG壓縮原理 • 在電視中，每秒鐘有30個圖框，在電影中每秒播放24張圖片 • 電腦處理時必須將資料以掃描方式轉換為串列的訊號，再加上垂直及水平同步信號，即能送到顯示器顯示 • 前後畫面中大部分是相同的，只有些許差異，MPEG就是先記錄完整的畫面，然後就只記錄變動的部份。

  6. 13-1 影像壓縮卡 • 壓縮的比率非常高，容量大幅降低，一張光碟能容納74分鐘的影像 • 在MPEG中採用Video RISC的視訊用精簡指令集處理器處理 • 不佔用PC的CPU的處理資源 • 只要有倍速光碟機及MPEG解碼器(一般稱為MPEG卡)，就可以輕易播放VCD，PC的CPU等級不必太高。 • MPEG-l: • 1991年提出，ISO 將其認定為ISO 11172， • 應用於Video CD、卡拉OK-CD、Video Game、CD Title、CD-I及電子書等

  7. 13-1 影像壓縮卡 • 主要規格如下: • 畫質介於VHS和S-VHS之間 • 在NTSC系統下，每秒播放30格畫面，解析度為320x240 • 在歐洲的PAL系統則為每秒25格畫面，解析度320x288， • 壓縮效率約為1:4 • 每片光碟最多可儲存74分鐘。 • 資料傳輸率為437.5kBytes/sec或3.5Mbils/秒，只需倍速光碟機即可播放。 • 聲音方面提供8bit單音及MIDI in/out • MPEG-2: • 1993年提出 • 主要應用於高畫質的Video CD、HDTV，互動式電視、NIlI(俗稱資訊高速公路)等 • 壓縮效率在1:6~1:8之間。

  8. 13-1 影像壓縮卡 • 主要規格 • 畫質介於S-VHS與D2(專業視訊)之間， • 在NTSC系統每秒播放30格畫面，解析度為720x480，目前DVD即採用此規格。 • 在PAL則為720x576，每秒25格。 • 每片DVD光碟可儲存約135分鐘。 • 資料傳輸率約1.25MBytes/sec或 l0Mbits/sec，只需單倍速的DVD光碟機即可正常播放。 • (DVD是以1．35MBytes/sec為一倍速) • 聲音方面提供16bits立體聲，MIDI in/out。

  9. 13-2 影像捕捉卡 • MPEG卡使家庭步入了多媒體的世界 • 讓早期配備速度較慢的CPU的PC可以流暢的觀看VCD， • 搭配一些卡拉OK的VCD，就可以在家中引亢高歌了。 • 製作自家的VCD • V8攝影機或Hi-8、DV及D8攝影機，可拍攝居家生活、旅遊記錄 • 影像捕捉卡(或擷取卡)輸入電腦作剪接處理 • 一個大容量的硬碟 • 一台燒錄器

  10. 13-2 影像捕捉卡 • 影像捕捉卡主要功能 • 含MPEG壓縮、解壓縮功能及影像擷取功能。 • 符合Video CD、CD-I、CD-K之標準。 • 最大動態解析度可達1024x768(16bit，65536色)。 • 支援BMP、TGA為影像檔格式、AVI格式。 • BMP、TGA為影像檔格式 • AVI為影像格式(即電影)且與MCI相容。 • AVI格式可達每秒30個畫面，內建加速晶片，播放頗為流暢。 • 透過RCA端子或S端子可將電視或攝影機的影像訊號輸入電腦。 • 附有影像擷取軟體，可擷取靜態/動態畫面。 • 擷取後可以存成數種不同格式的影像檔或圖形檔，配合燒錄軟體製成一般VCD或影像光碟。

  11. 13-2 影像捕捉卡 • 捕捉卡的信號來源 • 電視的Video輸出 • 錄放影機的輸出。 • VCD或LD的輸出 • 攝影機的輸出(V8、Hi8、D8等) • 電腦的畫面(靜態/動態均可) • V端子或S-Video端子輸入影像信號而將

  12. 13-3 數位相機 • 數位相機的發展 • 數位攝影機發展至今已有數十年，早期主要應用在保全系統及攝錄影機上，價格昂貴及體積龐大，近幾年掃描器被開發出來，但體積依然龐大而且必須先洗成照片才能掃描，實在不方便，數位相機(digital camera)便應運而生 • 由於市場需求日增。許多廠商(如SONY、Nikon、Epson、Fuji 、Kodark、HP等)投入大量人力、物力研發，使數位相機價格大幅滑落，功能則與日俱增。 • 數位相機的感光元件 數位相機的感光元件分為電荷耦合裝置CCD與CMOS影像感測元件 • 電荷耦合裝置(Charge Coupled Division，簡稱CCD) • CCD影像感測元件會隨著紅、綠、藍三種光線的強弱不同而有不同的充電量。

  13. 13-3 數位相機 • 在掃描器或傳真機上所用的是條狀CCD。有人稱之為線性CCD (Linear CCD) • 在數位相機上使用的是矩陣式平面結構。 • 總像素由35萬到800萬像素都有 • 尺寸則有1／2.7吋、1／1.8吋、2／3吋等與解析度成正比。 • CMOS影像感測元件 • CMOS影像感測元件分主動式與被動式 • 主動式元件的影像品質較高，但比不上CCD，不過價格較便宜。 • 數位相機的解析度 • 數位相機解析度和感測元件的總像素有極大關係 • 通常以水平點數×垂直點數表示 • 524萬像素的最高解析度為2560xl920，

  14. 13-3 數位相機 • 二百萬像素的解析度最高約為1600xl200， • 若彩色印表機以2OODPI解析度列印時。可印出6吋x8吋照片。四百萬像素可印lOxl2吋照片。 • 一般數位相機解析度都有多種選擇。供拍攝不同張數的照片。 • http://w1.loxa.edu.tw/leejekun/html/course2.html • 數位相機的鏡頭 • 數位相機的鏡頭有固定式和可伸縮式兩種。 • 其標示數值與傳統相機不同 • 如Casio的QV-290OUX。鏡頭為6-48mm變焦鏡頭，相當於35mnm相機的40~320mm，為8倍的光學變焦(48÷6=8倍) • 有些機種具有數位變焦功能，利用計算方式，改變成像的大小達到變焦的功能。 • 在對焦方面有自動對焦與手動對焦兩種方式， • 通常在4Ocm到無限遠之間，某些則提供2cm的近拍功能。

  15. 13-3 數位相機 • 在快門速度方面一般在2秒到1/2000秒之間，有些則提供B快門(按下拍攝鈕時開啟。放開時關閉，供長時間曝光用)。 • 數位相機的儲存元件 • 數位相機拍照後必須將影像儲存，常見的儲存元件有: • Compact Flash(簡稱CF)是目前使用最多者 • 容量由4MB到256MB • 操作電壓有3.3V/5V之分 • 有TYPEI及TYPEⅡ二種格式。 • 傳輸速率可達16.6MB/sec。 • SMART Media (SM)/Solid State Floppy Disc Card (SSFDC) • 為目前最輕薄的記憶卡，容量由2MB一256MB， • 操作電壓有3.3V/5V之分。 • 傳輸速率略高於CF卡。

  16. 13-3 數位相機 • Memory Stick: • 為SONY l999年推出之產品 • 容量在4MB一128MB。 • 電壓為2.7一3.6V。 • IBM Micro Driver: • IBM製造之微型硬碟 • 容量在340MB到 1GB，採用PCMCIA TYPE II規格。 • CDR/MD:SONY所採用，使用8cm的小片CDR，每片容量約2l0MB • http://www.sunfar.com.tw/prodtype.aspx?type_no=311&lb_no=1&item=4&mc=05&Da_Item=0

  17. 13-4 數位攝影機 • 數位攝影機 • 攝影機是透過攝影的鏡頭及CCD，將連續的影像一個畫面接一個畫面儲存在儲存媒體上。 • 由於使用技術及解析度不同，大略可分為: • V8 • Hi-8 • D8 • DV • V8是最早的攝影機 • Hi8則是改良的產品，在聲音及影像品質上都有很大的改良。 • 它是使用類比的方式來記錄影像及聲音的訊號。

  18. 13-4 數位攝影機 • D8攝影機是採用Hi-8的錄影帶 • 以數位的方式來記錄影像及聲音 • 其解析度在500條以上。 • DV攝影機採用改良的D6錄影帶，體積更小。 • 影像的品質在520條線以上，因此有人稱之為D6 • 除了可以錄製動作的影像信號之外，亦可像數位相機一般，拍攝數位相片，並儲存於記憶卡中，畫面解析度在68萬像素到155萬像素之間。

  19. 13-4 數位攝影機 • 攝影機與電腦連接的介面 • RS-232C • USB介面 • 1394介面 • 配合製作VCD或DVD方面的影像編輯軟體，如會聲會影及威力導演等即可自己製作VCD或DVD。

  20. CCD:107萬像素，動態有效像素為69萬像素 • 鏡頭口徑:30mm • 電子快門:1/4秒~1/4000秒 • 照片解析度：1152x864或640x480 • 變焦能力:光學10倍/數位120倍 • 液晶螢幕:2.5吋，12.3萬像素 • 最低照度:7Lux

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