1、第二章 多媒體的硬件和 軟件環(huán)境的建立,返回,學(xué)習(xí)目標(biāo),掌握多媒體系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)及多媒體個(gè)人 計(jì)算機(jī)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和配置。 了解Windows98的多媒體環(huán)境。 掌握數(shù)字音頻基本概念、各種音頻信號(hào)的 特點(diǎn)、聲卡的安裝與使用。 掌握視頻的色彩空間表示及轉(zhuǎn)換，數(shù)字視 頻標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)字視頻的特點(diǎn)、視頻采集卡 的安裝與使用。 了解多媒體光存儲(chǔ)技術(shù)及CD-ROM光盤的結(jié) 構(gòu)與讀寫(xiě)原理。 了解掃描儀的工作原理使用。,目錄,2.1 多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu),2.2 Windows的多媒體環(huán)境,2.3 多媒體音頻,2.4 多媒體視頻,2.5 多媒體光存儲(chǔ)器,2.6 多媒體輸入輸出設(shè)備,返回,2.1 多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

2、的組成結(jié)構(gòu),多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng) 組成。其中硬件系統(tǒng)主要包括計(jì)算機(jī)主要配置 和各種外部設(shè)備以及與各種外部設(shè)備的控制接 口卡(其中包括多媒體實(shí)時(shí)壓縮和解壓縮電路) 軟件系統(tǒng)包括多媒體驅(qū)動(dòng)軟件、多媒體操作系 統(tǒng)、多媒體數(shù)據(jù)處理軟件、多媒體創(chuàng)作工具軟 件和多媒體應(yīng)用軟件。,多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如下圖所示。,2.1.1 多媒體硬件系統(tǒng),2.1.2 多媒體驅(qū)動(dòng)軟件,2.1.3 多媒體操作系統(tǒng),2.1.4 多媒體數(shù)據(jù)處理軟件,2.1.5 多媒體創(chuàng)作軟件,2.1.6 多媒體應(yīng)用系統(tǒng),返回,2.1.1 多媒體硬件系統(tǒng),1多媒體硬件系統(tǒng)的組成,2多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī),1多媒體硬件系統(tǒng)的組成,多媒

3、體硬件系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)傳統(tǒng)硬件設(shè)備 光盤存儲(chǔ)器(CD-ROM)、音頻輸入/輸出和處理設(shè) 備、視頻輸入/輸出和處理設(shè)備等選擇性組合而 成，其基本框圖如下圖所示。,聲卡是處理和播放多媒體聲音的關(guān)鍵部 件，它通過(guò)插入主板擴(kuò)展槽中與主機(jī)相連?？?上的輸入/輸出接口可以與相應(yīng)的輸入/輸出設(shè) 備相連。常見(jiàn)的輸入設(shè)備包括麥克風(fēng)、收錄機(jī) 和電子樂(lè)器等，常見(jiàn)的輸出設(shè)備包括揚(yáng)聲器和 音響設(shè)備等。聲卡由聲源獲取聲音，并進(jìn)行模 擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換或壓縮，而后存入計(jì)算機(jī)中進(jìn)行 處理。聲卡還可以把經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理的數(shù)字化 聲音通過(guò)解壓縮、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換后，送到輸 出設(shè)備進(jìn)行播放或錄制。,視頻卡是通過(guò)插入主板擴(kuò)展槽中與主機(jī) 相連。卡

4、上的輸入/輸出接口可以與攝像機(jī)、影 碟機(jī)、錄像機(jī)和電視機(jī)等設(shè)備相連。視頻卡采 集來(lái)自輸入設(shè)備的視頻信號(hào)，并完成由模擬量 到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換、壓縮，以數(shù)字化形式存入計(jì) 算機(jī)中，數(shù)字視頻可在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行播放。 光盤存儲(chǔ)器由CD-ROM驅(qū)動(dòng)器和光盤片組 成。光盤片是一種大容量的存儲(chǔ)設(shè)備，可存儲(chǔ) 任何多媒體信息。CD-ROM驅(qū)動(dòng)器用來(lái)讀取光盤 上的信息。,2多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī),多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī)(Multimedia Personal Computer，簡(jiǎn)稱MPC)，是指具有多媒體功能的個(gè) 人計(jì)算機(jī)。它是在PC基礎(chǔ)上增加一些硬件板卡及 相應(yīng)軟件，使其具有綜合處理文字、聲音、圖像 視頻等多種媒體信息的功能。,(

5、1). MPC基本硬件構(gòu)成,(2). MPC技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),(3). MPC配置,(1). MPC基本硬件構(gòu)成,MPC主要特征可以用一個(gè)簡(jiǎn)單的公式表示： 多媒體PC機(jī) = PC機(jī) + CD-ROM驅(qū)動(dòng)器 + 聲卡,(2). MPC技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),MPC3.0標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定系統(tǒng)硬件最低配置如下： PC機(jī)：至少為8MB內(nèi)存， 640MB硬盤容量， 主頻75MHz Pentium CPU，分辨率為640480， 顏色數(shù)為65536色的顯示器。 CD-ROM驅(qū)動(dòng)器：傳輸速率為600KBs，最 大尋址時(shí)間200ms，CD-ROM XA。 聲卡：采樣頻率44.1kHz，16bit量化精度， Wavetable（波表）MID

6、I合成器。,(3). MPC配置,在配置MPC時(shí)應(yīng)該具備大容量的硬盤；具 有快速數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸能力的CPU和PCI總 線；建立更大的高速緩存區(qū)以提高微機(jī)的運(yùn)行 速度，內(nèi)存一般在32M以上。 高分辨率的圖形、圖像顯示。圖形顯示 卡要有高的分辨率和存儲(chǔ)容量，如1024768 的分辨率，2M內(nèi)存容量。 高速的CD-ROM驅(qū)動(dòng)器和光盤。 高質(zhì)量的聲卡和音響設(shè)備。為了聲音的 采集和回放具有較好的音質(zhì)，應(yīng)該采用具有 44.1KHz采樣頻率和16Bit采樣位數(shù)的聲卡。,2.1.2 多媒體驅(qū)動(dòng)軟件,多媒體驅(qū)動(dòng)軟件是多媒體計(jì)算機(jī)軟件中 直接和硬件打交道的軟件。它完成設(shè)備的初始 化，完成各種設(shè)備操作以及設(shè)備的

7、關(guān)閉等。驅(qū) 動(dòng)軟件一般常駐內(nèi)存，每種多媒體硬件需要一 個(gè)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)軟件。,2.1.3 多媒體操作系統(tǒng),操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)的核心，負(fù)責(zé)控制和 管理計(jì)算機(jī)的所有軟硬件資源，對(duì)各種資源進(jìn) 行合理地調(diào)度和分配，改善資源的共享和利用 情況，最大限度地發(fā)揮計(jì)算機(jī)的效能，它還控 制計(jì)算機(jī)的硬件和軟件之間的協(xié)調(diào)運(yùn)行，改善 工作環(huán)境向用戶提供友好的人機(jī)界面。 多媒體操作系統(tǒng)簡(jiǎn)言之就是具有多媒體 功能的操作系統(tǒng)。多媒體操作系統(tǒng)必須具備對(duì) 多媒體數(shù)據(jù)和多媒體設(shè)備的管理和控制功能， 具有綜合使用各種媒體的能力，能靈活地調(diào)度 多種媒體數(shù)據(jù)并能進(jìn)行相應(yīng)的傳輸和處理，且 使各種媒體硬件和諧地工作。,多媒體操作系統(tǒng)大致可分為兩

8、類： 一類是為特定的交互式多媒體系統(tǒng)使用的 多媒體操作系統(tǒng)。如Commodore公司為其推出的 多媒體計(jì)算機(jī)Amiga系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的多媒體操作系統(tǒng) Amiga DOS，Philips和SONY 公司為他們聯(lián)合推 出的CD-I 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的多媒體操作系統(tǒng)CD-RTOS (Real Time Operation System)等。 另一類是通用的多媒體操作系統(tǒng)。隨著多 媒體技術(shù)的發(fā)展，通用操作系統(tǒng)逐步增加了管 理多媒體設(shè)備和數(shù)據(jù)的內(nèi)容，為多媒體技術(shù)提 供支持，成為多媒體操作系統(tǒng)。目前流行的 Windows 9x、Windows NT主要適用于多媒體個(gè) 人計(jì)算機(jī)；Macintosh是廣泛用于蘋果機(jī)的多媒

9、體操作系統(tǒng)。,2.1.4 多媒體數(shù)據(jù)處理軟件,多媒體數(shù)據(jù)處理軟件是專業(yè)人員在多媒體 操作系統(tǒng)之上開(kāi)發(fā)的。在多媒體應(yīng)用軟件制作 過(guò)程中，對(duì)多媒體信息進(jìn)行編輯和處理是十分 重要的，多媒體素材制作的好壞，直接影響到 整個(gè)多媒體應(yīng)用系統(tǒng)的質(zhì)量。 常見(jiàn)的音頻編輯軟件有Sound Edit、 Cool Edit 等，圖形圖像編輯軟件有 Illustrator、CorelDraw、Photoshop等， 非線性視頻編輯軟件有Premiere，動(dòng)畫(huà)編輯軟 件有Animator Studio和3D Studio MAX等。,2.1.5 多媒體創(chuàng)作軟件,多媒體創(chuàng)作軟件是幫助開(kāi)發(fā)者制作多媒體 應(yīng)用軟件的工具，如Au

10、thorware、Director等。 能夠?qū)ξ谋?、聲音、圖像、視頻等多種媒體信息 進(jìn)行控制和管理，并按要求連接成完整的多媒體 應(yīng)用軟件。,2.1.6 多媒體應(yīng)用系統(tǒng),多媒體應(yīng)用系統(tǒng)又稱多媒體應(yīng)用軟件。它 是由各種應(yīng)用領(lǐng)域的專家或開(kāi)發(fā)人員利用多媒體 開(kāi)發(fā)工具軟件或計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，組織編排大量的多 媒體數(shù)據(jù)而成為最終多媒體產(chǎn)品，是直接面向用 戶的。多媒體應(yīng)用系統(tǒng)所涉及的應(yīng)用領(lǐng)域主要有 文化教育教學(xué)軟件、信息系統(tǒng)、電子出版、音像 影視特技、動(dòng)畫(huà)等。,2.2 Windows的多媒體環(huán)境,2.2.1 Windows的多媒體擴(kuò)展,2.2.2 Windows 98的多媒體應(yīng)用程序,返回,2.2.1 Windo

11、ws的多媒體擴(kuò)展,1多媒體擴(kuò)展的三個(gè)軟件模塊,2為實(shí)現(xiàn)“可擴(kuò)展性和設(shè)備無(wú)關(guān)性”所采取的措施,3Windows 98提供的多媒體功能,1多媒體擴(kuò)展的三個(gè)軟件模塊,為支持多媒體功能，微軟公司在1990年推 出了Windows 3.0之后，開(kāi)發(fā)了多媒體擴(kuò)展軟件 包WME（Windows with Multimedia Extension） 之后又將多媒體功能直接集成到Windows 3.x及 以后各版本之中并有所發(fā)展，提供了對(duì)多媒體 的支持。 Windows 3.1有一個(gè)包括多媒體功能的控制 面板(其中含有幾個(gè)與多媒體有關(guān)的設(shè)置程序)和 媒體播放程序。此外，微軟公司附加的Video for Wind

12、ows軟件包還提供了視頻播放功能。,Windows 3.x的多媒體擴(kuò)展主要由以下三 個(gè)軟件模塊組成： (1). MMSystem系統(tǒng)模塊。提供統(tǒng)一的多媒體控 制接口(MCI-Multimedia Control Interface) 服務(wù)的低層多媒體支持函數(shù)。 (2). 多媒體設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。實(shí)現(xiàn)低層MMSystem 函數(shù)和多媒體設(shè)備(如波形音頻，MIDI設(shè)備等) 之間的通信。 (3). MCI驅(qū)動(dòng)程序。提供對(duì)媒體的高級(jí)控制。 Windows多媒體擴(kuò)展在應(yīng)用層和硬件之間 含有多層系統(tǒng)代碼，應(yīng)用程序首先同MMSystem 對(duì)話，再由后者喚醒低層多媒體設(shè)備或某個(gè) MCI驅(qū)動(dòng)程序。,2為實(shí)現(xiàn)“可擴(kuò)展性

13、和設(shè)備無(wú)關(guān)性”所采取的措施,可擴(kuò)展性和設(shè)備無(wú)關(guān)性是多媒體擴(kuò)展系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的兩個(gè)原則，為了實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展性和設(shè) 備無(wú)關(guān)性，在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)上采取了以下三項(xiàng) 措施： (1). 通過(guò)中間轉(zhuǎn)換層(MMSystem)把應(yīng)用程序與 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序相隔離，以便開(kāi)發(fā)人員可集中編 寫(xiě)與設(shè)備無(wú)關(guān)的代碼。 (2). 運(yùn)行時(shí)連接，將MMSystem中轉(zhuǎn)層與所需的 驅(qū)動(dòng)程序相連接。 (3). 定義良好的、一致的驅(qū)動(dòng)程序接口，使特 殊代碼最少，簡(jiǎn)化了安裝和升級(jí)過(guò)程。,3Windows 98提供的多媒體功能,1998年6月Microsoft正式推出的Windows 98 在多媒體方面的性能有了很大的提高，速度更快， 圖像更美觀、

14、更真實(shí)。目前Windows 98是MPC機(jī)上 使用最普遍的多媒體操作環(huán)境。 Windows 98提供的多媒體功能如下：,(1). 支持即插即用技術(shù),(2). 32位的設(shè)備驅(qū)動(dòng),(3). 娛樂(lè)性更強(qiáng),(1). 支持即插即用技術(shù),即插即用(Plug and Play，簡(jiǎn)稱PnP)技術(shù) 就是要方便用戶對(duì)多媒體硬件設(shè)備的安裝和設(shè) 置。 在安裝支持即插即用的多媒體設(shè)備時(shí)， Windows系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)探測(cè)到設(shè)備的存在，并一步 一步地指導(dǎo)安裝過(guò)程，此外它還可根據(jù)計(jì)算機(jī)的 硬件資源進(jìn)行分析，選擇最合適的配置并自動(dòng)為 其分配地址、中斷和設(shè)備號(hào)等系統(tǒng)資源，避免設(shè) 備之間的設(shè)置沖突。,(2). 32位的設(shè)備驅(qū)動(dòng),Wi

15、ndows 98采用了32位保護(hù)模式驅(qū)動(dòng)程序， 這樣做有許多好處是：32位保護(hù)模式的設(shè)備驅(qū)動(dòng) 程序可以動(dòng)態(tài)地裝載或去除，不占用常規(guī)內(nèi)存； 可以通過(guò)減小系統(tǒng)運(yùn)行的模式開(kāi)關(guān)數(shù)來(lái)提高系統(tǒng) 的運(yùn)行性能；同時(shí)，因?yàn)橹С旨床寮从枚瓜到y(tǒng) 配置變得容易。,(3). 娛樂(lè)性更強(qiáng),Windows 98增加了許多新功能，使CD-ROM 驅(qū)動(dòng)器成為更實(shí)用的MPC設(shè)備：,1). CD-ROM的自動(dòng)播放 在CD-ROM驅(qū)動(dòng)器中裝上光盤，Windows 98 會(huì)自動(dòng)識(shí)別出光盤的內(nèi)容。 2). 支持后臺(tái)播放 3). 改進(jìn)了的視頻功能 Windows 98操作系統(tǒng)內(nèi)置的各種軟件視頻 壓縮編碼、解碼程序支持最主要的幾種視頻文件

16、 格式。,2.2.2 Windows 98的多媒體應(yīng)用程序,Windows 98不僅為運(yùn)行多媒體應(yīng)用程序提供 了支持，而且本身還附帶了畫(huà)圖、錄音機(jī)、CD播 放器及媒體播放機(jī)等多媒體程序。,1畫(huà)圖,2CD播放器,3媒體播放機(jī),4錄音機(jī),Windows 98自帶一個(gè)畫(huà) 圖程序在附件中。畫(huà)圖軟件 啟動(dòng)后的界面如右圖所示。當(dāng) 光標(biāo)移動(dòng)到畫(huà)圖區(qū)的控制點(diǎn)時(shí) 光標(biāo)變成雙箭頭，此時(shí)可以拖 拽改變畫(huà)圖區(qū)大小。 工具箱中有16個(gè)畫(huà)圖用 的工具。用戶可以利用工具進(jìn) 行畫(huà)圖、填充、噴涂、清除、 輸入文字和重新排列畫(huà)圖區(qū)內(nèi) 容等工作。,1畫(huà)圖,CD播放器是一個(gè)用CD-ROM驅(qū)動(dòng)器播放CD唱 盤的程序。CD播放器操作面板

17、如下圖所示。 在曲目下拉框中可以選擇要播放的曲目， 然后單擊“播放”按鈕即可開(kāi)始播放CD樂(lè)曲。,2CD播放器,(1). 編輯播放曲目 一張CD唱盤上可能只有幾首自己喜歡的樂(lè) 曲，如果想自己排定播放順序，可執(zhí)行 【唱片】|【編輯播放曲目】命令，彈出如下圖 所示窗口，在此可進(jìn)行播放曲目的設(shè)置。,(2). 調(diào)整播放音量 在CD播放器中，執(zhí)行【查看】|【音量控制】 命令或在桌面上雙擊任務(wù)欄上的喇叭，打開(kāi)如下 圖所示音量控制對(duì)話框。在對(duì)話框中可調(diào)整播放 音量和左右音箱均衡。,利用MPC的基本配置硬件，在Windows 98中 使用“媒體播放機(jī)”應(yīng)用程序，就可以播放多媒體 文件，例如播放波形聲音文件、MI

18、DI音樂(lè)、視頻 文件、VCD光盤等。 “媒體播放機(jī)” 的操作界面如下圖所示。,3媒體播放機(jī),啟動(dòng)媒體播放機(jī)后，要播放某個(gè)內(nèi)容，首 先需要從設(shè)備菜單中選擇一種播放的設(shè)備，這 些設(shè)備是： ActiveMovie播放VCD視盤 Windows視頻播放擴(kuò)展名是“AVI”的視頻文件 聲音播放擴(kuò)展名是“WAV”的文件 MIDI音序器播放擴(kuò)展名是“MID”的文件 CD音頻播放CD唱盤的音樂(lè) 提示：使用ActiveMovie播放VCD視盤時(shí)， MPEG文件都放置在光盤MPEGAV文件夾下，文件 擴(kuò)展名為“DAT”。,利用Windows 98提供的“錄音機(jī)”程序可以 錄制、播放、編輯數(shù)字波形聲音文件。 (1).

19、 錄音機(jī)操作界面 錄音機(jī)的操作界面如下圖所示：,4錄音機(jī),(2). 錄制聲音 利用Windows 98提供的“錄音機(jī)”程序可分 別錄制來(lái)自麥克風(fēng)、外接音頻信號(hào)等的聲音。根 據(jù)需要把聲卡的MIC IN插孔與話筒相連，或者把 LINE IN與其它聲音輸入設(shè)備(例如錄放機(jī)、CD唱 機(jī)等)的線性輸出端相連。 錄制一個(gè)聲音文件的操作步驟如下： 步驟1 執(zhí)行【文件】|【新建】命令。 步驟2 單擊“錄音”按鈕。 步驟3 打開(kāi)麥克風(fēng)開(kāi)關(guān)并對(duì)著麥克風(fēng)說(shuō)話或者 打開(kāi)其它的信號(hào)輸入開(kāi)關(guān)。 步驟4 結(jié)束錄音時(shí)，單擊“停止”按鈕。 步驟5 執(zhí)行【文件】|【保存】。,2.3 多媒體音頻,音頻是多媒體技術(shù)的重要特征之一，是

20、攜 帶信息的重要媒體。在計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)中，音 頻的種類主要有波形音頻、MIDI音頻和CD唱盤音 頻。,2.3.1 波形音頻,2.3.2 MIDI音頻,2.3.3 CD-DA唱盤,2.3.4 聲卡,返回,2.3.1 波形音頻,1聲音的基本特征,2數(shù)字音頻,1聲音的基本特征,聲音是由空氣中分子的振動(dòng)而產(chǎn)生的。自 然界的聲音是一個(gè)隨時(shí)間而變化的連續(xù)信號(hào)，可 近似地看成是一種周期性的函數(shù)。通常用模擬的 連續(xù)波形描述聲波的形狀，單一頻率的聲波可用 一條正弦波表示，如下圖所示。,振幅,周期,基線,基線是測(cè)量模擬信號(hào)的基準(zhǔn)點(diǎn)。聲波的振 幅表示聲音信號(hào)的強(qiáng)弱程度。聲波的頻率反映出 聲音的音調(diào)，聲音細(xì)尖表示頻

21、率高，聲音粗低表 示頻率低。 振幅和頻率不變的聲音信號(hào)，稱為單音。 單音一般只能由專用電子設(shè)備產(chǎn)生。在日常生活 中，我們聽(tīng)到的自然界的聲音一般都屬于復(fù)音， 其聲音信號(hào)由不同的振幅與頻率合成而得到。復(fù) 音中的最低頻率稱為復(fù)音的基頻（基音），是決 定聲調(diào)的基本要素，它通常是個(gè)常數(shù)。復(fù)音中還 存在一些其它頻率，是復(fù)音中的次要成分，通常 稱為諧音。基頻和諧音合成復(fù)音，決定了特定的 聲音音質(zhì)和音色。,2數(shù)字音頻,聲波是隨時(shí)間而連續(xù)變化的物理量，通過(guò) 能量轉(zhuǎn)換裝置，可用隨聲波變化而改變的電壓 或電流信號(hào)來(lái)模擬。以模擬電壓的幅度來(lái)表示 聲音的強(qiáng)弱。 為使計(jì)算機(jī)能處理音頻，必須對(duì)聲音信號(hào) 數(shù)字化。,(1).

22、采樣和量化,(2). 影響數(shù)字音頻質(zhì)量的技術(shù)參數(shù),(3). 數(shù)字音頻文件的存儲(chǔ)量,(4). 數(shù)字音頻信號(hào)的編碼,(1). 采樣和量化,(c) 采樣信號(hào)的量化,(a) 模擬音頻信號(hào),(b) 音頻信號(hào)的采樣,數(shù)字化音頻的過(guò)程如下圖所示。,模擬聲音在時(shí)間上是連續(xù)的，或稱連續(xù)時(shí) 間函數(shù)x(t)。用計(jì)算機(jī)處理這些信號(hào)時(shí)，必須 先對(duì)連續(xù)信號(hào)采樣，即按一定的時(shí)間間隔(T)在 模擬聲波上截取一個(gè)振幅值(通常為反映某一瞬 間聲波幅度的電壓值)，得到離散信號(hào)x(nT) (n為整數(shù))。T稱采樣周期，1/T稱為采樣頻率。 為了把采樣得到的離散序列信號(hào)x(nT)存 入計(jì)算機(jī)，必須將采樣值量化成有限個(gè)幅度值 的集合x(chóng)(n

23、T)，采樣值用二進(jìn)制數(shù)字表示的過(guò)程 稱為量化編碼。,(2). 影響數(shù)字音頻質(zhì)量的技術(shù)參數(shù),對(duì)模擬音頻信號(hào)進(jìn)行采樣量化編碼后，得 到數(shù)字音頻。數(shù)字音頻的質(zhì)量取決于采樣頻率、 量化位數(shù)和聲道數(shù)三個(gè)因素。,1). 采樣頻率 采樣頻率是指一秒鐘時(shí)間內(nèi)采樣的次數(shù)。 在計(jì)算機(jī)多媒體音頻處理中，采樣頻率通常采 用三種：11.025KHz(語(yǔ)音效果)、22.05KHz(音 樂(lè)效果)、44.1KHz(高保真效果)。常見(jiàn)的CD唱 盤的采樣頻率即為44.1KHz。,2). 量化位數(shù) 量化位數(shù)也稱“量化精度”，是描述每個(gè)采樣 點(diǎn)樣值的二進(jìn)制位數(shù)。例如，8位量化位數(shù)表示每 個(gè)采樣值可以用28即256個(gè)不同的量化值之一來(lái)

24、表 示，而16位量化位數(shù)表示每個(gè)采樣值可以用216即 65536個(gè)不同的量化值之一來(lái)表示。常用的量化位 數(shù)為8位、12位、16位。,3). 聲道數(shù) 聲音通道的個(gè)數(shù)稱為聲道數(shù)，是指一次采 樣所記錄產(chǎn)生的聲音波形個(gè)數(shù)。記錄聲音時(shí)，如 果每次生成一個(gè)聲波數(shù)據(jù)，稱為單聲道；每次生 成兩個(gè)聲波數(shù)據(jù)，稱為雙聲道（立體聲）。隨著 聲道數(shù)的增加，所占用的存儲(chǔ)容量也成倍增加。,(3). 數(shù)字音頻文件的存儲(chǔ)量,以字節(jié)為單位，模擬波形聲音被數(shù)字化后 音頻文件的存儲(chǔ)量(假定未經(jīng)壓縮)為： 存儲(chǔ)量=采樣頻率量化位數(shù)/8聲道數(shù)時(shí)間 例如，用44.1KHz的采樣頻率進(jìn)行采樣，量 化位數(shù)選用16位，則錄制1秒的立體聲節(jié)目，其

25、 波形文件所需的存儲(chǔ)量為： 4410016821=176400(字節(jié)),(4). 數(shù)字音頻信號(hào)的編碼,一般情況下，聲音的制作是使用麥克風(fēng)或 錄音機(jī)來(lái)產(chǎn)生，再由聲卡上的WAVE合成器的 (模/數(shù)轉(zhuǎn)換器)對(duì)模擬音頻采樣后，量化編碼為 一定字長(zhǎng)的二進(jìn)制序列，并在計(jì)算機(jī)內(nèi)傳輸和 存儲(chǔ)。在數(shù)字音頻回放時(shí)，再由數(shù)字到模擬的 轉(zhuǎn)化器(數(shù)/模轉(zhuǎn)換器)解碼可將二進(jìn)制編碼恢復(fù) 成原始的聲音信號(hào)，通過(guò)音響設(shè)備輸出。如下 圖所示。,模擬音頻信號(hào)輸入,采樣/量化編碼,傳輸/存儲(chǔ),解碼,播放,數(shù)字波形文件數(shù)據(jù)量大，數(shù)字音頻的編碼 必須采用高效的數(shù)據(jù)壓縮編碼技術(shù)。音頻信號(hào) 能夠被壓縮編碼的依據(jù)有兩個(gè)，一是聲音信號(hào) 存在著數(shù)

26、據(jù)冗余；二是利用人的聽(tīng)覺(jué)特性來(lái)降 低編碼率，人的聽(tīng)覺(jué)具有一個(gè)強(qiáng)音能抑制一個(gè) 同時(shí)存在的弱音現(xiàn)象，這樣就可以抑制與信號(hào) 同時(shí)存在的量化噪聲；另外人耳對(duì)低頻端比較 敏感，而對(duì)高頻端不太敏感，由此引出了“子帶 編碼技術(shù)”。 音頻信號(hào)的壓縮編碼方式可分為波形編碼 參數(shù)編碼和混合編碼三種。,1). 波形編碼 波形編碼的算法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，可獲得 高質(zhì)量的語(yǔ)音。常見(jiàn)的三種波形編碼方法為： 脈沖編碼調(diào)制(PCM)，實(shí)際為直接對(duì)聲音信號(hào)作 AD轉(zhuǎn)換。只要采樣頻率足夠高，量化位數(shù)足 夠多，就能使解碼后恢復(fù)的聲音信號(hào)有很高的 質(zhì)量。 差分脈沖編碼調(diào)制(DPCM)，即只傳輸聲音預(yù)測(cè) 值和樣本值的差值以此降低音頻數(shù)據(jù)

27、的編碼率。 自適應(yīng)差分編碼調(diào)制(ADPCM)，是DPCM方法的進(jìn) 一步改進(jìn)，通過(guò)調(diào)整量化步長(zhǎng)，對(duì)不同頻段設(shè) 置不同的量化字長(zhǎng)，使數(shù)據(jù)得到進(jìn)一步的壓縮。,2). 參數(shù)編碼 參數(shù)編碼方法通過(guò)建立起聲音信號(hào)的產(chǎn)生 模型，將聲音信號(hào)用模型參數(shù)來(lái)表示，再對(duì)參 數(shù)進(jìn)行編碼，在聲音播放時(shí)根據(jù)參數(shù)重建聲音 信號(hào)。參數(shù)編碼法算法復(fù)雜，計(jì)算量大，壓縮 率高，但還原聲音的質(zhì)量不高。 3). 混合編碼 混合編碼是把波形編碼的高質(zhì)量和參數(shù)編 碼的低數(shù)據(jù)率結(jié)合在一起，取得了較好效果。,音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)和算法,2.3.2 MIDI音頻,MIDI音頻是將電子樂(lè)器鍵盤上的彈奏信息 記錄下來(lái)，包括鍵名、力度、時(shí)值長(zhǎng)短等，是樂(lè) 譜的一

28、種數(shù)字式描述。當(dāng)需要播放時(shí)，只需從相 應(yīng)的MIDI文件中讀出MIDI消息，生成所需要的聲 音波形，經(jīng)放大后由揚(yáng)聲器輸出。如下圖所示。,1. 什么是MIDI,2. MIDI設(shè)備配置,3. MIDI文件的特點(diǎn),MIDI是Musical Instrument Digital Interface(樂(lè)器數(shù)字接口)的縮寫(xiě)。MIDI是一種 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，是計(jì)算機(jī)和MIDI設(shè)備之間進(jìn)行信息交 換的一整套規(guī)則，包括各種電子樂(lè)器之間傳送數(shù) 據(jù)的通信協(xié)議。,1. 什么是MIDI,MIDI設(shè)備就是處理MIDI信息所需的硬件設(shè) 備，其基本組成包括：,2. MIDI設(shè)備配置,(1). MIDI端口,(2). MIDI鍵盤,(

29、3). 音序器(Sequencer),(4). 合成器,(1). MIDI端口,一臺(tái)MID設(shè)備可以有一至三個(gè)MIDI端口，分 別稱為MIDI In、MIDI Out、MIDI Thru。它們的 作用是： MIDI In：接收來(lái)自其它MIDI設(shè)備的MIDI信 息。 MIDI Out：發(fā)送本設(shè)備生成的MIDI信息到 其它設(shè)備。 MIDI Thru：將從MIDI In端口傳來(lái)的信息 轉(zhuǎn)發(fā)到相連的另一臺(tái)MIDI設(shè)備上。,(2). MIDI鍵盤,MIDI鍵盤是用于MIDI樂(lè)曲演奏的，MIDI鍵 盤本身并不發(fā)出聲音，當(dāng)作曲人員觸動(dòng)鍵盤上的 按鍵時(shí)，就發(fā)出按鍵信息，所產(chǎn)生的僅僅是MIDI 音樂(lè)消息，從而由音

30、序器錄制生成MIDI文件。,(3). 音序器(Sequencer),用于記錄、編輯、播放MIDI的聲音文件， 音序器有以硬件形式提供的，目前大多為軟件音 序器。音序器可捕捉MIDI消息，將其存入MIDI文 件，MIDI文件擴(kuò)展名為 .MID。音序器還可編輯 MIDI文件。,(4). 合成器,MIDI文件的播放是通過(guò)MIDI合成器，合 成器解釋MIDI文件中的指令符號(hào)，生成所需要 的聲音波形，經(jīng)放大后由揚(yáng)聲器輸出，聲音的 效果比較豐富。,1). MIDI合成方式 MIDI合成方式主要有調(diào)頻合成(FM)和波 形表合成(Wave Table)兩種方式。調(diào)頻合成方 式，其原理是根據(jù)傅立葉級(jí)數(shù)而來(lái)。波形

31、表合 成的原理是ROM中已存儲(chǔ)著各種實(shí)際樂(lè)器的聲 音采樣，合成時(shí)以查表方式調(diào)用這些樣本將其 還原回放。,2). 硬波形表合成與軟波形表合成 硬波表合成方式的數(shù)字聲音樣本被保存 在ROM內(nèi)或RAM(可動(dòng)態(tài)更換)內(nèi)。而軟波表的數(shù) 字化樣本保存于系統(tǒng)主存中，合成運(yùn)算靠CPU 完成，最終的音頻合成靠聲卡上的WAVE合成器 來(lái)完成。 軟波表實(shí)際上是針對(duì)合成MIDI音樂(lè)而開(kāi) 發(fā)的一套軟件，其主要作用是控制高速CPU來(lái) 完成波表MIDI合成器的部分功能。,3. MIDI文件的特點(diǎn),(1). 由于MIDI文件只是一系列指令的集合，因 此它比數(shù)字波形文件小得多，大大節(jié)省了 存儲(chǔ)空間。 (2). 使用MIDI文件

32、，其聲音卡上必需含有硬件 音序器或者配置有軟件音序器。 (3). MIDI聲音適于重現(xiàn)打擊樂(lè)或一些電子樂(lè)器 的聲音，利用MIDI聲音方式可用計(jì)算機(jī)來(lái) 進(jìn)行作曲。 (4). 對(duì)MIDI的編輯很靈活，在音序器的幫助下， 用戶可自由地改變音調(diào)、音色以及樂(lè)曲速 度等，以達(dá)到需要的效果。,2.3.3 CD-DA唱盤,CD-DA(Compact Disk-Digital Audio)即 數(shù)字音頻光盤。是光盤的一種存儲(chǔ)格式，專門 用來(lái)記錄和存儲(chǔ)音樂(lè)。CD唱盤也是利用數(shù)字技 術(shù)(采樣技術(shù))制作的，只是CD唱盤上不存在數(shù) 字聲波文件的概念，而是利用激光將0、1數(shù)字 位轉(zhuǎn)換成微小的信息凹凸坑制作在光盤上，通 過(guò)C

33、D-ROM驅(qū)動(dòng)器特殊芯片讀出其內(nèi)容，再經(jīng)過(guò) DA轉(zhuǎn)換，把它變成模擬信號(hào)輸出播放。,2.3.4 聲卡,聲卡是多媒體計(jì)算機(jī)必備的部件之一，用來(lái) 處理各種類型數(shù)字化聲音信息。,1. 聲卡的結(jié)構(gòu)與功能,2. 聲卡的安裝,3. 安裝測(cè)試,1. 聲卡的結(jié)構(gòu)與功能,聲卡一般由Wave合成器、MIDI合成器、混 合器、MIDI電路接口、CD-ROM接口、DSP數(shù)字信 號(hào)處理器等組成。,(1). Wave合成器 Wave合成器的模/數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)/模轉(zhuǎn)換是聲 卡上數(shù)據(jù)處理器件。,(2). MIDI合成器 標(biāo)準(zhǔn)的多媒體計(jì)算機(jī)通過(guò)MIDI合成器播放 MIDI文件。,(3). 混音器 聲卡上的混音器芯片可以對(duì)以下音源進(jìn)行

34、 混合：數(shù)字化聲音(DAC)，調(diào)頻FM合成音樂(lè)(FM) CD音頻(CD-ROM)，線路輸入(AUX)，話筒輸入 (MIC)及PC聲音輸出(SPK)。,(4). MIDI接口 聲卡能夠接收、錄制及輸出MIDI信號(hào)， MIDI接口完成電子音樂(lè)設(shè)備與聲卡之間的信號(hào) 傳輸通道，通過(guò)軟件控制可以將MIDI音樂(lè)設(shè)備 演奏，反之，也可以將電子音樂(lè)設(shè)備上演奏的 音樂(lè)錄制成MIDI數(shù)據(jù)文件，在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行模 擬演奏或修改。,(5). CD-ROM接口 CD-ROM接口提供了從CD-ROM的CD-DA的輸 出信號(hào)到聲卡音源輸入的通路，CD-ROM播放CD 唱盤的音頻時(shí)，將音頻信號(hào)直接通過(guò)聲卡的功 放送到揚(yáng)聲器，通

35、過(guò)調(diào)節(jié)聲卡的音量控制，即 可控制CD唱盤的音量。,(6). DSP數(shù)字信號(hào)處理器 用作對(duì)數(shù)字音頻信號(hào)的實(shí)時(shí)壓縮和解壓 縮，以及用于語(yǔ)音朗讀、語(yǔ)音識(shí)別等特殊音頻 信號(hào)的處理。,了解了聲卡的組成及工作原理后，可總結(jié) 出聲卡有以下主要功能： (1). 錄制與播放波形音頻文件。 (2). 編輯與合成波形音頻文件。 (3). MIDI音樂(lè)錄制和合成。 (4). 文語(yǔ)轉(zhuǎn)換和語(yǔ)音識(shí)別。,2. 聲卡的安裝,(1). 硬件安裝 步驟1 關(guān)閉計(jì)算機(jī)電源，拔下供電電源和所有 外接線插頭。 步驟2 打開(kāi)機(jī)箱外殼，選擇一個(gè)空閑的16位擴(kuò) 展槽并將聲卡插入擴(kuò)展槽。 步驟3 連接來(lái)自CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的音頻輸出線到 聲卡的

36、CD IN針形輸入線上； 步驟4 蓋上機(jī)箱外殼，并將電源插頭插回。 步驟5 聲卡與其它外設(shè)的連接，按下頁(yè)圖進(jìn)行。,LINE IN,LINE OUT,SPK OUT,MIDI,錄音機(jī)、CD唱機(jī)等 線性輸出,話筒,揚(yáng)聲器,線性輸入 立體聲放大器,MIC IN,(2). 軟件安裝 對(duì)不同的聲卡，軟件的安裝方法不完全相 同，需要按照說(shuō)明書(shū)安裝。 1). 安裝驅(qū)動(dòng)程序 聲卡的驅(qū)動(dòng)程序是控制聲卡工作的必要程 序，不同的聲卡驅(qū)動(dòng)程序是不同的。 2). 安裝應(yīng)用程序 安裝聲卡的應(yīng)用程序，例如混音器、錄音 師和MIDI編輯軟件等。,3. 安裝測(cè)試,聲卡安裝完成后，即可對(duì)聲卡進(jìn)行測(cè)試， 以檢查聲卡能否正常工作，可

37、以使用 Windows 98的“媒體播放機(jī)”進(jìn)行測(cè)試。如果測(cè)試 時(shí)，沒(méi)有聲音播出，可能有兩種情況：一是插孔 接觸不良，請(qǐng)檢測(cè)揚(yáng)聲器插孔、音量開(kāi)關(guān)等；二 是配置產(chǎn)生沖突，進(jìn)入控制面板的“系統(tǒng)”設(shè)置查 看是否有沖突。,2.4 多媒體視頻,凡是通過(guò)視覺(jué)傳遞信息的媒體，都屬于視 覺(jué)媒體。視頻是多媒體的重要組成部分，是人們 容易接受的信息媒體。包括靜態(tài)視頻(靜態(tài)圖像) 和動(dòng)態(tài)視頻(電影、動(dòng)畫(huà))。通常，我們將靜態(tài)視 頻稱“圖像”，而用“視頻”專指動(dòng)態(tài)視頻。,2.4.1 視頻的彩色空間的表示及轉(zhuǎn)換,2.4.2 模擬視頻標(biāo)準(zhǔn),2.4.3 數(shù)字視頻,2.4.4 視頻采集卡,返回,2.4.1 視頻的彩色空間的表示

38、及轉(zhuǎn)換,在多媒體計(jì)算機(jī)中，常常涉及到幾種不同 的色彩空間表示顏色。如計(jì)算機(jī)顯示時(shí)采用RGB 彩色空間；彩色印刷時(shí)采用CMYK彩色空間；彩色 全電視信號(hào)數(shù)字化時(shí)采用YUV彩色空間；為了便 于色彩處理和識(shí)別，視覺(jué)系統(tǒng)又經(jīng)常采用HSI彩 色空間。,1. 色彩的基本概念,2. 色彩空間的表示,3. 色彩空間的轉(zhuǎn)換,1. 色彩的基本概念,顏色與光的波長(zhǎng)有關(guān)，不同波長(zhǎng)的光呈現(xiàn) 不同顏色。顏色具有三個(gè)特征：色調(diào)、亮度、 飽和度。 色調(diào)：表示顏色的種類，如紅、黃、藍(lán)等。色彩 取決于光的波長(zhǎng)，是決定顏色的基本特征。 飽和度：是表示顏色的純凈程度，即色彩含有某 中單色光的純凈程度。它是按單色光中混入其它 色的比例

39、來(lái)表示的。 亮度：是指色彩所引起的人眼對(duì)明暗程度的感覺(jué) 同一種色調(diào)的亮度會(huì)因光源的強(qiáng)弱產(chǎn)生不同的變 化，同一色調(diào)如加上不同比例的黑或白色混合后 亮度也會(huì)發(fā)生變化。,2. 色彩空間的表示,(1). 計(jì)算機(jī)顯視器RGB彩色空間,(2). 彩色印刷CMYK彩色空間,(3). 彩色電視YUV和YIQ彩色空間,(4). HSI彩色空間,(1). 計(jì)算機(jī)顯視器RGB彩色空間,RGB 彩色空間又稱加色法系統(tǒng)。RGB 彩色 空間采用三種基本顏色，即 RGB(紅，綠，藍(lán))。 彩色顯視器的輸入需要RGB三個(gè)彩色分量，通過(guò) 三個(gè)分量的不同比例配合，在顯示屏幕上合成 所需要的任意顏色，三種顏色均無(wú)時(shí)顯示黑色。 在RG

40、B彩色空間，任意彩色光F，其配色方 程可寫(xiě)成： F=rR+gG+bB 其中，r、g、b為三色系數(shù)，rR、gG、 bB為F色光的三色分量。任意一種色光，其色 度可由相對(duì)色系數(shù)中的任意兩個(gè)唯一的確定。,(2). 彩色印刷CMYK彩色空間,CMYK彩色空間又稱減色法系統(tǒng)。彩色印刷 采用靛藍(lán)、品紅、黃色和黑色四種油墨印刷各 種顏色，通常把這四種顏色簡(jiǎn)稱CMYK。靛藍(lán)、 品紅、黃色三種顏色混合在一起時(shí)應(yīng)呈黑色。 在現(xiàn)實(shí)中，把等量的靛藍(lán)、品紅、黃色油墨混 合在一起產(chǎn)生不是黑色而是深棕色。因此又加 入一些黑墨以打印真正的黑色。,(3). 彩色電視YUV和YIQ彩色空間,現(xiàn)代彩色電視系統(tǒng)中，通常采用三管彩色

41、攝像機(jī)或彩色電荷耦合器件攝像機(jī)，把攝得的 彩色圖像信號(hào)，經(jīng)分色棱鏡分成R0G0B0三個(gè)分量 的信號(hào)，分別經(jīng)放大和校正得到RGB信號(hào)，再經(jīng) 過(guò)矩陣變換電路得到亮度信號(hào)Y、色差信號(hào)R-Y 和B-Y，最后發(fā)送端將Y、R-Y及B-Y三個(gè)信號(hào)進(jìn) 行編碼，用同一信道發(fā)送出去。這就是常用的 YUV彩色空間。 多媒體計(jì)算機(jī)中采用了YUV彩色空間，數(shù) 字化后通常為YUV = 844或者是 YUV = 822。,美國(guó)、日本等國(guó)采用的NTSC制，選用了 YIQ彩色空間，Y仍為亮度信號(hào)，I、Q仍為色差 信號(hào)，但它們與U、V是不同的，其區(qū)別是色度 矢量圖中的位置不同。 I、Q與V、U之間的關(guān)系可以表示成： I=Vcos

42、33oUsin33o Q=Vsin33o+Ucos33o,選擇YIQ彩色空間的好處是，人眼的彩色 視覺(jué)特性表明，人眼分辨紅、黃之間顏色變化 的能力最強(qiáng)，而分辨藍(lán)與紫之間顏色變化的能 力最弱。在色度矢量圖中，人眼對(duì)于處在紅、 黃之間，相角為123o的橙色及其相反方向相角 為303o的青色，具有最大的彩色分辨力。,(4). HSI彩色空間,在HSI彩色空間中，人們常用H、S、I參數(shù) 描述顏色特性，其中H表示色調(diào)，S表示顏色的飽 和度，I表示光的強(qiáng)度。HSI彩色空間能夠減少彩 色圖像處理的復(fù)雜性，而且更接近人對(duì)色彩的認(rèn) 識(shí)和解釋。,3. 色彩空間的轉(zhuǎn)換,(1). RGB與YUV和YIQ之間的轉(zhuǎn)換 彩

43、色攝像機(jī)最初得到的是經(jīng)過(guò)y校正的RGB 信號(hào)，為了和黑白電視機(jī)兼容及壓縮編碼，在傳 送過(guò)程中包含亮度信號(hào)和色差信號(hào)，亮度方程簡(jiǎn) 化如下： Y=0.3R+0.59G+0.11B 三個(gè)色差信號(hào)B-Y，R-Y，G-Y中有兩個(gè)是獨(dú) 立的，另一個(gè)可用亮度方程和兩個(gè)色差信號(hào)通過(guò) 運(yùn)算得到。,YIQ彩色空間和RGB彩色空間的轉(zhuǎn)換方法是： 將V=0.877(R-Y)，U=0.493(B-Y)，代入下式： I=Vcos33oUsin33o Q=Vsin33o+Ucos33o,(2). HIS與RGB之間的轉(zhuǎn)換,2.4.2 模擬視頻標(biāo)準(zhǔn),目前國(guó)際上流行的視頻制式標(biāo)準(zhǔn)分別為 NTSC制式、PAL制式和SECAM制式

44、。 美國(guó)、日本、中國(guó)臺(tái)灣等地區(qū)使用NTSC制 式。 中國(guó)及歐洲大多數(shù)地區(qū)使用PAL制式，PAL 制式規(guī)定：每秒25幀，每幀水平掃描線為625條 水平分辨率為240-400個(gè)像素點(diǎn)，采用隔行掃描 方式，場(chǎng)頻(垂直掃描頻率)為50Hz，行頻(水平 掃描頻率)為15625Hz。 法國(guó)、俄羅斯、非洲地區(qū)采用SECAM制式。,2.4.3 數(shù)字視頻,視頻數(shù)字化是指以一定的速度對(duì)模擬視頻 信號(hào)進(jìn)行捕獲、處理生成數(shù)字信息的過(guò)程。,1數(shù)字視頻標(biāo)準(zhǔn),2數(shù)字視頻的壓縮,3數(shù)字視頻的特點(diǎn),1數(shù)字視頻標(biāo)準(zhǔn),模擬視頻的數(shù)字化主要包括色彩空間的 轉(zhuǎn)換、光柵掃描的轉(zhuǎn)換以及分辨率的統(tǒng)一。模 擬視頻一般采用分量數(shù)字化方式，先把復(fù)

45、合視 頻信號(hào)中的亮度和色度分離，得到Y(jié)UV或YIQ分 量，然后用三個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)三個(gè)分量分別 進(jìn)行數(shù)字化，最后再轉(zhuǎn)換成RGB空間。 為了在PAL、NTSC和SECAM電視制式之間 確定共同的數(shù)字化參數(shù)，國(guó)家無(wú)線電咨詢委員 會(huì)(CCIR)制定了廣播級(jí)質(zhì)量的數(shù)字電視編碼標(biāo) 準(zhǔn)，稱為CCIR 601標(biāo)準(zhǔn)。,(1). 采樣頻率為f s =13.5MHz。這個(gè)采樣頻率正 好是PAL、SECAM制行頻的864倍，NTSC制行頻的 858倍，可以保證采樣時(shí)采樣時(shí)鐘與行同步信號(hào) 同步。,(2). 分辨率與幀率見(jiàn)下表,(3). 按照采樣率為13.5MHz、采樣格式422 采樣，8位量化，計(jì)算出數(shù)字視頻的數(shù)據(jù)量為

46、： 13.5(MHz)8(bit)26.75(MHz)8(bit)= 27 Mbyte / s,2數(shù)字視頻的壓縮,視頻信息的原始數(shù)據(jù)存在幀內(nèi)“空間相關(guān)” 和相鄰幀間“時(shí)間相關(guān)”，使原始數(shù)據(jù)存在大量 的數(shù)據(jù)冗余。另外，人類視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)器官具有 某些不敏感性，如對(duì)色彩亮度敏感而對(duì)色調(diào)分 辨力弱等因素，以至于可對(duì)某些原非冗余的數(shù) 據(jù)進(jìn)行壓縮，從而可大幅度地提高壓縮比。 目前視頻壓縮編碼方法有多種，其中最有 代表性的是MPEG數(shù)字視頻格式和AVI數(shù)字視頻格 式。各種壓縮編碼算法可用軟件、硬件或軟硬 件結(jié)合的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。,3數(shù)字視頻的特點(diǎn),數(shù)字視頻可以無(wú)失真地進(jìn)行無(wú)限次拷貝，而 模擬視頻信號(hào)每轉(zhuǎn)錄一次，就

47、會(huì)有一次誤 差積累，產(chǎn)生信號(hào)失真。 模擬視頻長(zhǎng)時(shí)間存放后視頻質(zhì)量會(huì)降低，而 數(shù)字視頻便于長(zhǎng)時(shí)間的存放。 可以對(duì)數(shù)字視頻進(jìn)行非線性編輯，并可增加 特技效果等。 數(shù)字視頻數(shù)據(jù)量大，在存儲(chǔ)與傳輸?shù)倪^(guò)程中 必須進(jìn)行壓縮編碼。,2.4.4 視頻采集卡,視頻采集卡又稱視頻捕獲卡，是對(duì)模擬視 頻圖像進(jìn)行捕捉并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)的工具。,1. 視頻采集卡的功能,2. 視頻采集卡的工作原理,3. 視頻采集卡的安裝,1. 視頻采集卡的功能,視頻采集卡的主要功能是從動(dòng)態(tài)視頻中實(shí) 時(shí)或非實(shí)時(shí)捕獲圖像并存儲(chǔ)。它可以將攝像機(jī)、 錄像機(jī)和其它視頻信號(hào)源的模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)錄到 計(jì)算機(jī)內(nèi)部，也可以用攝像機(jī)將現(xiàn)場(chǎng)的圖像實(shí)時(shí) 輸入計(jì)算機(jī)

48、。視頻采集卡能在捕捉視頻信息的同 時(shí)獲得伴音，使音頻部分和視頻部分在數(shù)字化時(shí) 同步保存、同步播放。 視頻采集卡不但能把視頻圖像以不同的視 頻窗口大小顯示在計(jì)算機(jī)的顯示器上，而且還能 提供許多特殊效果，如凍結(jié)、淡出、旋轉(zhuǎn)、鏡像 等。,2. 視頻采集卡的工作原理,視頻采集卡的結(jié)構(gòu)如下圖所示。,3. 視頻采集卡的安裝,(1). 硬件安裝 步驟1 關(guān)閉計(jì)算機(jī)及所有外圍設(shè)備的電源，并 拔去電源插頭。 步驟2 觸摸計(jì)算機(jī)金屬外殼并使自己接地，從 而放掉身上的靜電。 步驟3 打開(kāi)主機(jī)箱。 步驟4 將視頻采集卡插入到主板上16位插槽內(nèi) 再用螺釘把視頻采集卡緊固在機(jī)箱上。 步驟5 將機(jī)箱重新安裝好。 步驟6 視

49、頻采集卡與視頻信號(hào)源的連接如下頁(yè) 圖所示。,(2). 軟件安裝 視頻卡在硬件安裝完成之后，開(kāi)機(jī) Windows 98就會(huì)自動(dòng)地顯示找到一個(gè)新設(shè)備，支 持即插即用的采集卡可使用安裝向?qū)О惭b驅(qū)動(dòng)程 序。驅(qū)動(dòng)程序安裝完畢后再安裝視頻捕捉應(yīng)用軟 件。,數(shù)字化的多媒體信息量非常大，要占用巨 大的存儲(chǔ)空間，光存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展為存儲(chǔ)多媒體 信息提供了保證。光盤存儲(chǔ)器具有存儲(chǔ)容量大、 工作穩(wěn)定、密度高、壽命長(zhǎng)、介質(zhì)可換、便于攜 帶、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，已成為多媒體信息存儲(chǔ)普 遍使用的載體。,2.5 多媒體光存儲(chǔ)器,2.5.1 光存儲(chǔ)技術(shù)概述,2.5.2 CD-ROM光盤系統(tǒng),返回,2.5.1 光存儲(chǔ)技術(shù)概述,光存儲(chǔ)

50、技術(shù)是通過(guò)激光在記錄介質(zhì)上進(jìn)行 讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)技術(shù)。其基本原理是：改變一個(gè) 存儲(chǔ)單元的某種性質(zhì)(如反射率、反射光極化方 向等)，使其性質(zhì)的變化反映被存儲(chǔ)的二進(jìn)制數(shù) 0、1。在讀取數(shù)據(jù)時(shí)，光電檢測(cè)器檢測(cè)出光強(qiáng)和 光極性的變化，從而讀出存儲(chǔ)在介質(zhì)上的數(shù)據(jù)。,1系統(tǒng)的組成,2系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo),3光盤系統(tǒng)的分類,1系統(tǒng)的組成,光盤系統(tǒng)由光盤驅(qū)動(dòng)器和光盤盤片組成。 光學(xué)存儲(chǔ)的基本特點(diǎn)是用激光引導(dǎo)測(cè)距 系統(tǒng)的精密光學(xué)結(jié)構(gòu)取代硬盤驅(qū)動(dòng)器的精密機(jī) 械結(jié)構(gòu)。光盤驅(qū)動(dòng)器的讀寫(xiě)頭是用半導(dǎo)體激光 器和光路系統(tǒng)組成的光學(xué)頭，光盤盤片采用磁 光材料。驅(qū)動(dòng)器采用一系列透鏡和反射鏡，將 微細(xì)的激光束引導(dǎo)至一個(gè)旋轉(zhuǎn)光盤上的微小區(qū)

51、 域。,2系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo),衡量一個(gè)光盤系統(tǒng)特性的主要技術(shù)指標(biāo) 包括存儲(chǔ)容量、平均存取時(shí)間、數(shù)據(jù)傳輸率、 接口標(biāo)準(zhǔn)等。,(1). 存儲(chǔ)容量 存儲(chǔ)容量是指能存儲(chǔ)在光盤中的信息容 量。目前光盤常用的容量為650MB。,(2). 數(shù)據(jù)傳輸率 數(shù)據(jù)傳輸率一般是指單位時(shí)間內(nèi)光盤驅(qū) 動(dòng)器讀取出的數(shù)據(jù)量。該數(shù)值與光盤轉(zhuǎn)速和存 儲(chǔ)密度有關(guān)。對(duì)于CD-ROM，其數(shù)據(jù)傳輸率已從 初期的150KBs提高到3600Bs。,(3). 平均存取時(shí)間 平均存取時(shí)間是指從計(jì)算機(jī)向光盤驅(qū)動(dòng) 器發(fā)出命令開(kāi)始，到光盤驅(qū)動(dòng)器在光盤上找到 需讀寫(xiě)的信息的位置并接受讀寫(xiě)命令為止 的一段時(shí)間。光學(xué)頭沿半徑移動(dòng)全程13長(zhǎng)度 所需的時(shí)間為平均尋

52、道時(shí)間。盤片旋轉(zhuǎn)半周的 時(shí)間為平均等待時(shí)間。把平均尋道時(shí)間、平均 等待時(shí)間和讀寫(xiě)光學(xué)頭穩(wěn)定時(shí)間相加，就得 到平均存取時(shí)間。,(4). 接口標(biāo)準(zhǔn) 目前常用的光盤驅(qū)動(dòng)器接口標(biāo)準(zhǔn)有SCSI 和IDE兩種。SCSI接口型數(shù)據(jù)傳輸快，需配備 相應(yīng)的SCSI控制卡；IDE接口的光驅(qū)使用方便 價(jià)格便宜。,3光盤系統(tǒng)的分類,按照光盤系統(tǒng)的讀寫(xiě)能力，常用的光存儲(chǔ)器 件可分為三類：只讀型、一次寫(xiě)入型、可重寫(xiě)型。 (1). 只讀型(CD-ROM) CD-ROM光盤的內(nèi)容是在制作光盤時(shí)寫(xiě)入的， 用戶可任意多次從CD-ROM讀取信息，而不能往盤 上寫(xiě)信息。 (2). 一次寫(xiě)光盤系統(tǒng)(CD-WORM) 一次寫(xiě)多次讀光盤系

53、統(tǒng)中的光盤，用戶可對(duì) 其做一次寫(xiě)入內(nèi)容，以后成為只讀光盤。 (3). 可重寫(xiě)型(Rewriteable或Erasable) 可重寫(xiě)型光盤像磁盤一樣具有可擦寫(xiě)性。它 又分磁光型(MO)和相變型(PC)兩種形式。,2.5.2 CD-ROM光盤系統(tǒng),CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory) 系統(tǒng)包括CD-ROM驅(qū)動(dòng)器和CD-ROM盤片兩部分。其 中CD-ROM盤片是多媒體信息的載體；CD-ROM驅(qū)動(dòng) 器通過(guò)連線與計(jì)算機(jī)相連，主要任務(wù)是完成對(duì) CD-ROM盤片上的數(shù)據(jù)讀取。,1CD-ROM盤的結(jié)構(gòu)和讀寫(xiě)原理,2CD-ROM盤的規(guī)格,3CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的安裝與使用,4

54、光盤的保養(yǎng),1CD-ROM盤的結(jié)構(gòu)和讀寫(xiě)原理,CD-ROM盤片是用塑料壓制成的圓盤，盤片 的直徑為120mm，中心定位孔為15mm，厚度為 1.2mm。CD-ROM盤片用單面存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，另一面用 來(lái)印刷商標(biāo)。 CD-ROM盤片的最上層是涂了漆的保護(hù)層， 該層上印有商標(biāo)。第二層是鋁反射層，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器 讀光盤時(shí)用來(lái)反射激光光束。第三層是用聚碳酸 脂壓制的透明襯底，同時(shí)壓制出的預(yù)刻槽用來(lái)對(duì) 光道徑向定位，信息通常存儲(chǔ)在光道上。,CD-ROM光盤的信息是沿著盤面由內(nèi)向外螺 旋形信息軌道(光道)的一系列凹坑的形式存儲(chǔ) 的。光道上不論內(nèi)圈還是外圈，各處的存儲(chǔ)密度 是一樣的。光道的間距為1.6m，光道寬度為 0

55、.6m，光道上凹坑深約為0.12m。 在CD-ROM盤片上記錄信息時(shí)，使用功率較 強(qiáng)的激光光源，將其聚集成1m的光，照射到介 質(zhì)表面上，并用輸入數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)制光的強(qiáng)弱。激光 束會(huì)使介質(zhì)表面的微小區(qū)域溫度升高，從而產(chǎn)生 微小的凹坑，于是改變了表面的反射性質(zhì)，該過(guò) 程叫做燒蝕。,在讀光盤時(shí)，CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的激光器發(fā)出 的激光束經(jīng)透鏡整形和聚焦后照在螺旋磁道上， 對(duì)光道進(jìn)行掃描。由于從凹坑和非凹坑反射回來(lái) 的激光強(qiáng)度不同，在邊沿發(fā)生突變，通過(guò)CD-ROM 的光電檢測(cè)器檢測(cè)出來(lái)，從而讀出“0”、“1”信號(hào)， 再現(xiàn)原來(lái)燒蝕在光道上的信息。注意：凹坑和非 凹坑本身并不代表“0”或“1”，而是凹坑端部的前

56、沿和后沿代表“1”，其它代表“0”。,2CD-ROM盤的規(guī)格,根據(jù)光盤的信息存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，CD-ROM盤的規(guī) 格和用途如下。 (1). CD-DA CD-DA(CD-Digital Audio)，是數(shù)字激光 唱盤，用來(lái)存儲(chǔ)音樂(lè)歌曲等。它的信息存放標(biāo) 準(zhǔn)是根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(1SO)紅皮書(shū)(Red Book)定義的。 (2). CD-ROM CD-ROM信息存放標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)1988年 IS09660黃皮書(shū)(Yellow Book)定義的。主要用 于作為計(jì)算機(jī)的輔助存儲(chǔ)器。,(3). CD-I CD-I(CD-Interactive)在CD-ROM規(guī)格的基 礎(chǔ)上補(bǔ)充了音頻、視頻和計(jì)算機(jī)程序方面的規(guī) 定。

57、CD-I光盤可在CD-I交互式光盤系統(tǒng)中播放。 (4). CD-ROM/XA(Extended Architecture) CD-ROM/XA擴(kuò)充了對(duì)數(shù)字音頻信號(hào)的編碼。 它是CD-ROM和CD-I之間的“橋梁”型產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了 將聲音、視像和文字等資料同時(shí)存放在光盤片的 同一軌上。 (5). CD-V CD-V(CD-Video)，常稱為VCD，用來(lái)記錄數(shù) 字視頻數(shù)據(jù)。VCD采用CD-ROM/XA格式和MPEG-1標(biāo) 準(zhǔn)保存視頻和音頻信息。,3CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的安裝與使用,CD-ROM驅(qū)動(dòng)器根據(jù)安裝方式分，有內(nèi)置式 和外置式兩種；按與計(jì)算機(jī)的接口方式分，主要 有IDE接口和SCSI接口；按數(shù)

58、據(jù)傳輸率分，分為 單速、倍速、4速、8速、24速、48速度等。,1). CD-ROM驅(qū)動(dòng)器前面板的功能介紹 CD-ROM驅(qū)動(dòng)器前面板如下頁(yè)圖所示。,(1). CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的分類,(2). CD-ROM驅(qū)動(dòng)器面板的功能介紹,打開(kāi)/關(guān)閉/停止按鈕用來(lái)打開(kāi)/關(guān)閉CD-ROM 驅(qū)動(dòng)器的托盤，托盤是為放光盤設(shè)計(jì)的。 讀盤忙標(biāo)志指示燈亮?xí)r，表示驅(qū)動(dòng)器正在讀盤。 通過(guò)耳機(jī)插口插入耳機(jī)可以直接收聽(tīng)CD唱盤的 音頻信息。耳機(jī)音量旋鈕可以調(diào)節(jié)耳機(jī)的音量 大小。播放選擇按鈕用來(lái)對(duì)CD唱盤的播放和節(jié) 目選擇進(jìn)行控制。,2). CD-ROM驅(qū)動(dòng)器后面板的功能介紹 以IDE接口的內(nèi)置CD-ROM驅(qū)動(dòng)器為例： 電源連

59、接插口用于連接電源，可將機(jī)箱輸 出的直流電源引出的4芯標(biāo)準(zhǔn)插頭插入該插口中 CD-ROM提供電力。 數(shù)據(jù)線連接插口用40針插頭插入該口，通 過(guò)扁平電纜與硬盤IDE接口電纜并接。 設(shè)備主/從跳線用于設(shè)置光驅(qū)的工作方式。 在這個(gè)跳線槽中有三組并列的針，可設(shè)置為 “主方式”或“從方式”。 音頻信號(hào)輸出插口可通過(guò)音頻線直接與聲 卡上的CD IN插座相連。當(dāng)播放CD唱盤VCD盤時(shí)， 可以將音頻信號(hào)接入聲卡，經(jīng)聲卡放大后輸出。,(3). CD-ROM驅(qū)動(dòng)器安裝步驟 步驟1 關(guān)閉計(jì)算機(jī)及所有外設(shè)的電源并放掉身 上的靜電后打開(kāi)主機(jī)箱。 步驟2 卸下一個(gè)空閑的用于安裝5.25英寸驅(qū)動(dòng) 器的擋板，將CD-ROM驅(qū)動(dòng)器固定在機(jī)箱 的支架上。 步驟3 連接電源。 步驟4 設(shè)置跳線方式為主方式。 步驟5 連接數(shù)據(jù)線，將光驅(qū)的數(shù)據(jù)線接入第二 個(gè)IDE插座。 步驟6 連接數(shù)字音頻線。 步驟7 安裝完畢后重新蓋好機(jī)箱蓋。 步驟8 安裝隨機(jī)附帶的驅(qū)動(dòng)程序。,4光盤的保養(yǎng),CD光盤的保養(yǎng)方法： (1). 保護(hù)光盤不受強(qiáng)光照射，避免將光盤存放在 過(guò)熱、過(guò)冷或潮濕的地方。 (2). 光盤必須放在專用的容器內(nèi)保存而不能把它 們堆放或疊放在一起。 (3). 當(dāng)需要把光盤放入計(jì)算機(jī)光盤驅(qū)動(dòng)器中進(jìn)行 閱讀時(shí)，要用手指托住光盤的里、外邊緣以 避免指印，并且使標(biāo)記面朝上，然后放入到 光盤驅(qū)動(dòng)器的