[拼音]：moshi xinxi shuru shuchu

[外文]：pattern input and output

将图像、语音等模式信息转换为计算机内部代码并把计算机处理的结果以模式信息的形式提供给使用者。模式信息是相对于数值信息而言的，它是各种事物、事件、过程等所具有的原始信息，一般是连续的，可以通过抽样和数字化变为数值信息。它可以代表随时间、空间变化的物理量，如声波的振动，平面上光强的分布，三维空间中温度的分布等；也可以代表各种状态、形势、特征等，如经济发展的状况，比赛中的形势，个人风格等。由计算机自动进行模式信息与数值信息间的转换，就是模式信息的输入和输出。

初期的计算机应用于科学和工程计算，当时只需要数字的输入和输出。计算机的应用逐渐扩大到其他领域，需要处理的对象随之增加。例如过程控制中的温度、压力等物理量，图像处理中的二维图像和三维景物，语音识别中的声音信号等。它们都是需要输入和输出的模式信息。为了提高计算机的实际使用效率，人与计算机之间较好能采用人与人之间的通信手段，语言、文字、图像等模式信息是相互交换的最主要的信息，新一代的计算机必须解决模式信息的输入输出问题。

从计算机的应用看，需要输入的模式信息主要是各种测量仪表产生的模拟电信号和语音信号、二维图像、三维景物等。

模拟电信号一般经过模－数转换设备变为数值信息。语音信号由话筒转换成电信号后，先经过滤波器分离，再分别由模-数转换设备进行转换。

图像信息一般都是由图像上每一点光的强弱和频谱(颜色)来表示的。在图像信息转换为数值信息时， 须将图像分解为很多小区域，每个小区域被看作为一个点，称为像素。每个像素都可以用一个数值来代表它的灰度，对于彩色图像要用几个数来分别代表不同的基色。顺序地抽取每一个像素的信息，就可以用一个离散的阵列来代表一幅连续的图像。将图像分解得越细，每个像素用越高的精度来表示，所得到的数值图像的质量就越高。

为了顺序地抽取图像上每一个像素的信息，可以用一个细小的光点顺序扫描图像。在每一瞬间反射光的频谱和光强就反映光点这时所照到的区域（像素）的颜色和灰度。然后用滤色片分离颜色，用光电倍增管或其他光敏元件将光信号转变为电信号。常用的光电扫描设备有以下几种。

（1）光电扫描鼓:将图像附着在一个旋转的鼓上，产生光点的扫描头沿轴向慢速移动，鼓旋转一周扫描一行。

（2）激光扫描器：激光束被棱镜反射到图像上的一点，随着棱镜的旋转，光束在图像上扫描一行。图像沿着与光束运动方向垂直的方向移动，使光束顺序地扫描图像上的各行。

（3）飞点扫描器：电子束在阴极射线管的屏面上产生一个细小的光点，控制电子束的偏转，可使光点在屏面上按需要的格式移动。用光学系统将屏面投射到图像上，就可使光点在图像上扫描。采用余辉极短的荧光粉，可使每一瞬间投射到图像上的只有一个光点，反射光代表图像上该点的信息。

图像全部被照明，用光学系统将图像投影到摄像器件的表面，使整幅图像或图像中的一部分先变换为电信号的形式，再顺序地提取（扫描）这些信息。常用的摄像器件有光导摄像管、光敏二极管阵列、电荷耦合器件等。

为了获取三维景物的信息，除了要得到每一点的颜色、灰度信息外，还需要求出图像中每一点和观察点之间的距离。这可以用两台摄像设备按照双眼立体观测原理来确定，左右摄像机分别取得图像并数字化，找出两个图像上对应于对象上某一点的像素，按照它们的坐标可以计算出距离。为了便于寻找对应点，可以用光点或狭缝光来照射景物（见图）；也可以用光点投射装置代替一台摄像机，当光点照到景物时，检测它的反射光，按照三角测量原理计算出距离。

操作者采用数字化图板、移动式定标器、键盘等工具与计算机进行对话。可以直接输入图形、字符等信息；也可以指定坐标和其他参数，由计算机产生图形；还可以从计算机提供的各种子图形或已有的图形中进行选择。对各种图形信息可以进一步进行各种变换、指定颜色、剪裁、拼接、复制等处理。

计算机处理后的数值信息通过数-模转换设备转变为模拟电信号，通过各种图像显示设备显示出来，或通过各种语音合成和图像输出设备输出。

顺序地将数值化图像中的各个像素转换为输出介质上相应的一些点所代表的模式信息，就可以构成一幅图像。它虽然不是连续的，但只要抽样的精度足够高，也可以满足使用要求。各像素的灰度值可以用来控制显示器的亮度或感光胶片的曝光量。在印刷输出的情况下，由于不易控制每点的浓淡程度，一般采用点的疏密程度来代表灰度，也就是用若干个点代表数值化图像中的一个点。彩色图形的输出是依靠三种基色的点紧密组合而成的，由于人的视觉不能把它们分辨清楚，看到的颜色就是各种混合的颜色。

常用的图像显示设备有阴极射线管显示器、液晶显示器件、等离子体平板型显示设备等。常用的图像输出设备有点阵式打印机、喷墨式绘图机、热转写式印字机、静电印刷机、激光印刷机、显微胶片输出设备等。X－Y绘图仪不用点阵的方式构成图形，它用笔画出由线条组成的图形，可以是几种不同颜色的线组合的图形。

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