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單元十三
視頻輔助電路
單元十三 視頻輔助電路
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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
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多媒體電腦時代
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在音樂與音效方面可透過音效卡加以處理
在影像方面
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提升顯示介面卡的功能外
藉助影像壓縮卡
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影像捕捉卡
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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。
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
13-1 影像壓縮卡
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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
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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
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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
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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。
13-1 影像壓縮卡
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在靜態影像中可利用JPEG壓縮圖形資料
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動態影像壓縮使用MPEG標準來針對動態影像進行壓縮
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JPEG (Joint Photograph Experts Group)
壓縮比在1:10到1:30之間。
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
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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。
13-1 影像壓縮卡
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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
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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:
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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
13-1 影像壓縮卡
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主要規格如下:
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畫質介於VHS和S-VHS之間
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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:
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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。
13-1 影像壓縮卡
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主要規格
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畫質介於S-VHS與D2(專業視訊)之間，
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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。
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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。
(DVD是以1．35MBytes/sec為一倍速)
聲音方面提供16bits立體聲，MIDI in/out。
13-2 影像捕捉卡
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MPEG卡使家庭步入了多媒體的世界
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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
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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
13-2 影像捕捉卡
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影像捕捉卡主要功能
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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。
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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。
13-2 影像捕捉卡
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捕捉卡的信號來源
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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
13-3 數位相機
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數位相機的發展
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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)
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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。
13-3 數位相機
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CMOS影像感測元件
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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
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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
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524萬像素的最高解析度為2560xl920，
13-3 數位相機
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二百萬像素的解析度最高約為1600xl200，
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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
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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
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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，
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通常在4Ocm到無限遠之間，某些則提供2cm的近拍功能。
13-3 數位相機
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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
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數位相機拍照後必須將影像儲存，常見的儲存元件有:
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Compact Flash(簡稱CF)是目前使用最多者
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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)
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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。
13-3 數位相機
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Memory Stick:
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IBM Micro Driver:
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為SONY l999年推出之產品
容量在4MB一128MB。
電壓為2.7一3.6V。
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
13-4 數位攝影機
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數位攝影機
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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:
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V8
Hi-8
D8
DV
V8是最早的攝影機
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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。
13-4 數位攝影機
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D8攝影機是採用Hi-8的錄影帶
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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。
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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。
13-4 數位攝影機
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攝影機與電腦連接的介面
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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。
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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