模式信息輸入輸出
正文
將圖像、語音等模式信息轉換為計算機內部代碼並把計算機處理的結果以模式信息的形式提供給使用者。模式信息是相對於數值信息而言的，它是各種事物、事件、過程等所具有的原始信息,一般是連續的,可以通過抽樣和數位化變為數值信息。它可以代表隨時間、空間變化的物理量,如聲波的振動，平面上光強的分布,三維空間中溫度的分布等；也可以代表各種狀態、形勢、特徵等，如經濟發展的狀況，比賽中的形勢，個人風格等。由計算機自動進行模式信息與數值信息間的轉換，就是模式信息的輸入和輸出。初期的計算機套用於科學和工程計算，當時只需要數字的輸入和輸出。計算機的套用逐漸擴大到其他領域，需要處理的對象隨之增加。例如過程控制中的溫度、壓力等物理量，圖像處理中的二維圖像和三維景物，語音識別中的聲音信號等。它們都是需要輸入和輸出的模式信息。為了提高計算機的實際使用效率，人與計算機之間最好能採用人與人之間的通信手段，語言、文字、圖像等模式信息是相互交換的最主要的信息，新一代的計算機必須解決模式信息的輸入輸出問題。
模式信息的輸入 從計算機的套用看，需要輸入的模式信息主要是各種測量儀表產生的模擬電信號和語音信號、二維圖像、三維景物等。
模擬電信號一般經過模－數轉換設備變為數值信息。語音信號由話筒轉換成電信號後,先經過濾波器分離,再分別由模-數轉換設備進行轉換。
圖像信息一般都是由圖像上每一點光的強弱和頻譜(顏色)來表示的。在圖像信息轉換為數值信息時, 須將圖像分解為很多小區域，每個小區域被看作為一個點，稱為像素。每個像素都可以用一個數值來代表它的灰度，對於彩色圖像要用幾個數來分別代表不同的基色。順序地抽取每一個像素的信息，就可以用一個離散的陣列來代表一幅連續的圖像。將圖像分解得越細，每個像素用越高的精度來表示，所得到的數值圖像的質量就越高。
光電掃描設備 為了順序地抽取圖像上每一個像素的信息，可以用一個細小的光點順序掃描圖像。在每一瞬間反射光的頻譜和光強就反映光點這時所照到的區域（像素）的顏色和灰度。然後用濾色片分離顏色，用光電倍增管或其他光敏元件將光信號轉變為電信號。常用的光電掃描設備有以下幾種。
① 光電掃描鼓:將圖像附著在一個鏇轉的鼓上,產生光點的掃描頭沿軸向慢速移動，鼓鏇轉一周掃描一行。
② 雷射掃描器：雷射束被稜鏡反射到圖像上的一點，隨著稜鏡的鏇轉，光束在圖像上掃描一行。圖像沿著與光束運動方向垂直的方向移動，使光束順序地掃描圖像上的各行。
③ 飛點掃描器：電子束在陰極射線管的屏面上產生一個細小的光點，控制電子束的偏轉，可使光點在屏面上按需要的格式移動。用光學系統將屏面投射到圖像上，就可使光點在圖像上掃描。採用餘輝極短的螢光粉，可使每一瞬間投射到圖像上的只有一個光點，反射光代表圖像上該點的信息。
攝像設備 圖像全部被照明，用光學系統將圖像投影到攝像器件的表面，使整幅圖像或圖像中的一部分先變換為電信號的形式，再順序地提取（掃描）這些信息。常用的攝像器件有光導攝像管、光敏二極體陣列、電荷耦合器件等。
三維景物信息的輸入 為了獲取三維景物的信息，除了要得到每一點的顏色、灰度信息外，還需要求出圖像中每一點和觀察點之間的距離。這可以用兩台攝像設備按照雙眼立體觀測原理來確定，左右攝像機分別取得圖像並數位化，找出兩個圖像上對應於對象上某一點的像素，按照它們的坐標可以計算出距離。為了便於尋找對應點，可以用光點或狹縫光來照射景物（見圖）；也可以用光點投射裝置代替一台攝像機，當光點照到景物時，檢測它的反射光，按照三角測量原理計算出距離。
模式信息輸入輸出模式信息的輸出 計算機處理後的數值信息通過數-模轉換設備轉變為模擬電信號,通過各種圖像顯示設備顯示出來，或通過各種語音合成和圖像輸出設備輸出。
順序地將數值化圖像中的各個像素轉換為輸出介質上相應的一些點所代表的模式信息，就可以構成一幅圖像。它雖然不是連續的,但只要抽樣的精度足夠高,也可以滿足使用要求。各像素的灰度值可以用來控制顯示器的亮度或感光膠片的曝光量。在印刷輸出的情況下，由於不易控制每點的濃淡程度，一般採用點的疏密程度來代表灰度，也就是用若干個點代表數值化圖像中的一個點。彩色圖形的輸出是依靠三種基色的點緊密組合而成的，由於人的視覺不能把它們分辨清楚，看到的顏色就是各種混合的顏色。
常用的圖像顯示設備有陰極射線管顯示器、液晶顯示器件、電漿平板型顯示設備等。常用的圖像輸出設備有點陣式印表機、噴墨式繪圖機、熱轉寫式印字機、靜電印刷機、雷射印刷機、顯微膠片輸出設備等。X－Y繪圖儀不用點陣的方式構成圖形，它用筆畫出由線條組成的圖形，可以是幾種不同顏色的線組合的圖形。
