1、多媒體系統(tǒng)軟硬件環(huán)境,多媒體計算機(jī)系統(tǒng),多媒體計算機(jī)系統(tǒng)不是單一的技術(shù)，而是多種信息技術(shù)的集成，是把多種技術(shù)綜合應(yīng)用到一個計算機(jī)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)信息輸入、信息處理、信息輸出等多種功能。 一個完整的多媒體計算機(jī)系統(tǒng)由多媒體計算機(jī)硬件和多媒體計算機(jī)軟件兩部分組成。,多媒體硬件環(huán)境,1.光存儲設(shè)備,1.1 光存儲的類型,只讀型光存儲系統(tǒng) 只讀型光盤包括LV和CD-ROM等。 CD-ROM（Compact Disc-Read Only Memory）只讀式壓縮光盤，其技術(shù)來源于激光唱盤，形狀也類似于激光唱盤，能夠存儲650MB左右的數(shù)據(jù)。 用戶只能從CD-ROM讀取信息，而不能往盤上寫信息。,只讀型光驅(qū),

2、只讀型光盤,1.1 光存儲的類型,一次寫型光存儲系統(tǒng) 一次寫（WORM）光存儲系統(tǒng)可一次寫入，任意多次讀出。 與CD-ROM相比，它具有由用戶自己確定記錄內(nèi)容的優(yōu)點(diǎn)。,一次寫型光驅(qū),一次寫型光盤,1.1 光存儲的類型,可重寫型光存儲系統(tǒng) 可重寫光盤（E-R/W，Rewritable或Erasable）像硬盤一樣可任意讀寫數(shù)據(jù)。 分為兩種 磁光型（Magnetic Optical，簡稱MO） 相變型（Phase Change，簡稱PC）兩種形式。,磁光型可重寫光驅(qū),相變型可重寫光驅(qū)與光盤,1.2 光存儲格式標(biāo)準(zhǔn)和類型,CD-DA（CD-Digital Audio） 是為激光數(shù)字音頻唱盤制定的規(guī)格

3、。它是CD標(biāo)準(zhǔn)的第一個文本，屬于紅皮書（Red Book）規(guī)格。 CD-ROM CD-ROM邏輯格式，1988年正式作為國際標(biāo)準(zhǔn)IS09660，黃皮書（Yellow Book）。 CD-G（CD-Graphics） 是1985年出現(xiàn)的遵循紅皮書規(guī)格的光盤，主要用于存儲靜止畫面。 CD-WORM（CD-Write Once Read Many） 屬于藍(lán)皮書（Blue Book）規(guī)格，實(shí)現(xiàn)了光盤的一次寫多次讀的功能。 CD-I（CD-Interactive） CD-I（CD-Interactive）屬于綠皮書（Green Book）規(guī)格。它在CD-ROM規(guī)格的基礎(chǔ)上補(bǔ)充了音頻、視頻和計算機(jī)程序方面

4、的規(guī)定。1988年出現(xiàn)了CD-I交互式光盤系統(tǒng)，1992年底出現(xiàn)了第二代CD-I，可播放互動式電影。,1.2 光存儲格式標(biāo)準(zhǔn)和類型,CD-V（CD-Video） CD-V（CD-Video）與CD-G一樣，是紅皮書標(biāo)準(zhǔn)的延伸，用于影碟機(jī)，其視頻信號可以輸出到電視機(jī)上。 CD-ROM XA（Extended Architecture） 它是Philips、SONY和Microsoft制定的CD-ROM擴(kuò)展結(jié)構(gòu)。 CD-ROM XA擴(kuò)充了對數(shù)字音頻信號的編碼，目的是為了彌補(bǔ)推出CDI規(guī)格帶來的問題。 該規(guī)格也稱為黃皮書的第二組標(biāo)準(zhǔn)。 CD-R（CD-Recordable） 屬于橙皮書（Orange

5、 Book）規(guī)格。它在黃皮書的基礎(chǔ)上增加了可寫入的多種CD格式標(biāo)準(zhǔn)。 是一種可刻錄光盤，可以多次在CD空余部分寫入數(shù)據(jù)。 什么是Photo CD Photo CD是一種像片光盤，允許多段追入記錄，屬于白皮書（White Book）標(biāo)準(zhǔn)。 該規(guī)格也稱為黃皮書的第二組標(biāo)準(zhǔn)。,1.2 光存儲格式標(biāo)準(zhǔn)和類型,1.3 光存儲系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo),尺寸 LV的直徑為12英寸（300mm） CD激光唱盤和CD-ROM為4.72英寸（120mm） WORM一次寫光盤為14.12英寸和5.25英寸 可擦寫光盤向小尺寸方向發(fā)展，主要尺寸為5.25英寸和3.5英寸。 容量 格式化容量 格式化容量是指按某種光盤標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行格式

6、化后的容量。 對于SONY的SMO-D501光盤，若格式化使每個扇區(qū)為1024B，格式化容量是325MB，而采用每扇區(qū)為512B，格式化容量只有297MB。 用戶容量 用戶容量是指盤片格式化后允許對盤片執(zhí)行讀寫操作的容量。 CD-ROM的容量為550MB和680MB。由于光盤外圈5mm區(qū)容易出錯，所以有些CD-ROM 的容量標(biāo)為550MB。,1.3 光存儲系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo),平均存取時間 平均存取時間是指從計算機(jī)向光盤驅(qū)動器發(fā)出命令開始，到光盤驅(qū)動器在光盤上找到需讀/寫的信息的位置并接受讀/寫命令為止的一段時間。 平均尋道時間 光學(xué)頭沿半徑移動全程1/3長度所需的時間為平均尋道時間。 平均等待時間

7、 盤片旋轉(zhuǎn)半周的時間為平均等待時間。 把平均尋道時間、平均等待時間和讀/寫光學(xué)頭穩(wěn)定時間相加，就得到平均存取時間。 誤碼率 采用復(fù)雜的糾錯編碼可以降低誤碼率。存儲數(shù)字或程序?qū)φ`碼率的要求高，存儲圖像或聲音數(shù)據(jù)對誤碼率的要求較低。CD-ROM要求的誤碼率為10-1210-16。 平均無故障時間 (MTBP) 要求達(dá)到25000小時。,1.3 光存儲系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo),數(shù)據(jù)傳輸率 數(shù)據(jù)傳輸率 數(shù)據(jù)傳輸率一般是指單位時間內(nèi)光盤驅(qū)動器送出的數(shù)據(jù)比特數(shù)。該數(shù)值與光盤轉(zhuǎn)速和存儲密度有關(guān)。CD-ROM，其數(shù)據(jù)傳輸率已從初期的150KB/s提高到6MB/s。 同步傳輸率、異步傳輸率和DMA傳輸率 數(shù)據(jù)傳輸率也指控

8、制器與主機(jī)之間的傳輸速率。它與接口規(guī)范和控制器內(nèi)的緩沖器大小有關(guān)。SCSI接口的同步傳輸率為4MB/s，異步傳輸率為1.5MB/s。AT總線規(guī)定的DMA方式的傳輸率為1MB/s。 突發(fā)傳輸率 光盤驅(qū)動器或控制器中都包含有一個64K、256K或512K的緩沖存儲器。為了提高數(shù)據(jù)傳輸率，讀數(shù)據(jù)過程中先把數(shù)據(jù)存入緩沖器，再進(jìn)行集中傳送；如果下次讀取同一內(nèi)容，就不必從光盤上去讀取，直接把緩沖器中的數(shù)據(jù)傳送給主機(jī)就可以了，這種傳輸率稱為突發(fā)傳輸率。 持續(xù)傳輸率 當(dāng)傳送的數(shù)據(jù)量很大時，緩沖器就起不到提高傳輸率的作用了，這時的傳輸率稱為持續(xù)傳輸率。,多媒體硬件環(huán)境,2. 音頻接口,2.1 音頻卡的工作原理,

9、音頻卡 處理音頻信號的PC插卡是音頻卡（Audio Card），又稱聲音卡，聲音卡處理的音頻媒體有數(shù)字化聲音（Wave）、合成音樂（MIDI）、CD音頻。,音頻卡的功能 音頻的錄制與播放 編輯與合成 MIDI接口 文語轉(zhuǎn)換 CD-ROM接口 游戲接口 支持全雙工功能,2.1 音頻卡的工作原理,聲音的工作原理,2.1 音頻卡的工作原理,音頻卡的體系結(jié)構(gòu) 音頻卡由下列部件組成： MIDI輸入/輸出電路； MIDI合成器芯片； 用來把CD音頻輸入與線輸入相混合電路； 帶有脈沖編碼調(diào)制電路的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號以生成波形文件； 用來壓縮和解壓音頻文件的壓縮芯片； 用來合成語音輸出的

10、語音合成器； 用來識別語音輸入的語音識別電路； 輸出立體聲的音頻輸出或線輸出的輸出電路等。,2.1 音頻卡的工作原理,合成器 波形表（Wave Table）合成 頻率調(diào)制FM合成,2.2 音頻合成和MIDI接口規(guī)范,MIDI MIDI（Musical Instrument Digital Interface）是指樂器數(shù)字接口，是數(shù)字音樂的國際標(biāo)準(zhǔn)。 MIDI的音樂符號化過程實(shí)際上就是產(chǎn)生MIDI協(xié)議信息的過程。 音樂合成器是電腦音樂系統(tǒng)中最重要的設(shè)備之一 。 MIDI術(shù)語 MIDI文件 通道 Channels 音序器Sequencer 合成器Synthesizer 樂器Instrument 通

11、道映象Channel Mapping 復(fù)音Polyphony 音色Timbre 音軌Track 合成音色映射程序Patch Mapper,2.2 音頻合成和MIDI接口規(guī)范,MIDI接口 MIDI In（輸入口） 接收從其他MIDI裝置傳來的消息。 MIDI Out（輸出口） 發(fā)送某裝置生成的原始MIDI消息。向其他設(shè)備發(fā)送MIDI消息。 MIDI Thru（轉(zhuǎn)發(fā)口） 傳送從輸人口接收的消息到其他MIDI裝置。向其他設(shè)備發(fā)送MIDI消息。,多媒體硬件環(huán)境,3. 視頻接口,3.1 視頻圖像顯示,概述 為了顯示原始圖像（這里使用的“圖像”是泛指，包括全運(yùn)動視頻）的可接受的復(fù)制圖，需要使用各種顯示系

12、統(tǒng)技術(shù)來解碼信號和壓縮數(shù)據(jù)。 顯示系統(tǒng)技術(shù) VGA混合 可伸縮的VGA混合 雙緩沖VGA混合/伸縮 視頻顯示技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 第一代標(biāo)準(zhǔn)：MDA和CGA 第二代標(biāo)準(zhǔn)：EGA 第三代標(biāo)準(zhǔn)：VGA 采用256K種顏色的調(diào)色板及用模擬量輸出，使顯示的顏色更加逼真 第四代標(biāo)準(zhǔn)：XGA l990年IBM公司宣布了XGA高性能的視頻子系統(tǒng),3.2 視頻卡的分類和功能簡介,視頻采集卡 將視頻信號連續(xù)轉(zhuǎn)換成計算機(jī)存儲的數(shù)字視頻信號（離散）保存在計算機(jī)中或在VGA顯示器上顯示，完成這種功能的視頻卡稱之為視頻采集卡，或稱為視頻轉(zhuǎn)換卡。如果能夠?qū)崟r完成壓縮，則稱實(shí)時壓縮卡。通?？蓪⑼獠恳曨l輸入信號疊加在顯示器上，并將視頻輸

13、入信號變換成計算機(jī)可存儲的信息保存在硬盤中。只能單幀捕獲的，稱為圖像卡。 視頻播放卡 將壓縮保存在計算機(jī)中的視頻信號數(shù)據(jù)在計算機(jī)的顯示器上播放出來的這種卡稱之為視頻播放卡，或稱解壓縮卡，也稱之為電影卡。 電視轉(zhuǎn)換卡 電視轉(zhuǎn)換卡分為兩類：電視卡和TV編碼器。 電視卡：是將標(biāo)準(zhǔn)的NTSC、PAL、SECAM電視信號轉(zhuǎn)換成VGA信號在計算機(jī)屏幕上顯示 TV編碼器：它將計算機(jī)的VGA信號轉(zhuǎn)換為NTSC、PAL、SECAM等標(biāo)準(zhǔn)的信號在電視上播放或進(jìn)行錄像，,3.2 視頻卡的分類和功能簡介,視頻卡的主要功能 全活動數(shù)字圖像的顯示、抓取、錄制、支持Microsoft Video for Windows；

14、可以從錄像機(jī)（VCR）、攝像機(jī)、ID、IV等視頻源中抓取定格，存儲輸出圖像； 近似真彩色YUV格式圖像緩沖區(qū)，并可將緩沖區(qū)映射到高端內(nèi)存； 可按比例縮放、剪切、移動、掃描視頻圖像； 色度、飽和度、亮度、對比度及R、G、B三色比例可調(diào)； 可用軟件選端口地址和IRQ； 具有若干個可用軟件相互切換的視頻輸入源，以其中一個做活動顯示。,多媒體硬件環(huán)境,4. 多媒體I/O設(shè)備,4.1 筆輸入,手寫板和手寫筆 電阻式壓力板、電磁式感應(yīng)板和近期發(fā)展的電容式觸控板。,4.2 觸摸屏,概述 觸摸屏（Touch Screen）是一種定位設(shè)備 當(dāng)用戶用手指或者其他設(shè)備觸摸安裝在計算機(jī)顯示器前面的觸摸屏?xí)r，所摸到的位

15、置（以坐標(biāo)形式）被觸摸屏控制器檢測到，并通過串行口或者其他接口（如鍵盤）送到CPU，從而確定用戶所輸入的信息。 改善人與計算機(jī)的交互方式， 觸摸屏的分類 按安裝方式分類 外掛式 內(nèi)置式 整體式 投影儀式 從結(jié)構(gòu)特性與技術(shù)分類 紅外：使用紅外線傳感器，這是一種需要特殊框的觸摸屏形式； 電阻膜：使用電阻性傳感器，其主要結(jié)構(gòu)是電阻膜； 電容：使用電容性傳感器，利用人體所帶電荷的電容感應(yīng)作用工作 ； 表面聲波：使用聲波傳感器，由聲波傳感器和反射器組成； 壓力矢量：使用壓力矢量傳感器，利用顯示器下的墊感受壓力,4.3 掃描儀,概述 掃描儀（Scanner）是一種圖像輸入設(shè)備，利用光電轉(zhuǎn)換原理，通過掃描儀

16、光電的移動或原稿的移動，把黑白或彩色的原稿信息數(shù)字化后輸入到計算機(jī)中。 掃描儀的種類,手動式掃描儀,平面式掃描儀,滾筒式掃描儀,膠片掃描儀,便挾掃描儀,4.4 數(shù)碼相機(jī),原理 數(shù)字照相機(jī)不用膠片，而使用CCD陣列，把來自CCD陣列的電壓信號送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器后，變換成圖像的像素值。,4.5 虛擬現(xiàn)實(shí)的三維交互工具,蹤探測設(shè)備 跟蹤器 跟蹤球 手?jǐn)?shù)字化設(shè)備 立體顯示設(shè)備 頭盔顯示器 立體眼鏡,4.6 輸入輸出接口,SCSI接口 SCSI（Small Computer System Interface）即“小型計算機(jī)系統(tǒng)接口”是當(dāng)今世界上最流行的用于小型機(jī)、工作站和微機(jī)的輸入輸出設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)接口。 USB

17、接口 USB是英文Universal Serial Bus的縮寫，中文含義是“通用串行總線”。 它不是一種新的總線標(biāo)準(zhǔn)，而是應(yīng)用在PC領(lǐng)域的新型接口技術(shù)。USB目標(biāo)想把各種不同的接口統(tǒng)一起來，使用一個4針插頭作為標(biāo)準(zhǔn)插頭。通過這個標(biāo)準(zhǔn)插頭，采用菊花鏈形式可以把所有的外設(shè)連接起來，并且不會損失帶寬。也就是說，USB 將取代當(dāng)前PC上的串口和并口 USB分為五個部分： 控制器 控制器驅(qū)動程序 USB芯片驅(qū)動程序 USB 設(shè)備 針對不同USB設(shè)備的客戶驅(qū)動程序,多媒體軟件基礎(chǔ),多媒體軟件基礎(chǔ),多媒體驅(qū)動軟件 多媒體軟件中直接和硬件打交道的軟件稱為驅(qū)動程序，它完成設(shè)備的初始化、各種設(shè)各操作以及設(shè)備的打

18、開、關(guān)閉、基于硬件的壓縮解壓、圖像快速變換等基本徑件功能調(diào)用等等。這種軟件一般隨著硬件提供。,多媒體軟件基礎(chǔ),支持多媒體的操作系統(tǒng)或操作環(huán)境 多媒體操作系統(tǒng)，又稱多媒體核心系統(tǒng)(Multimedia Kernel System)。它應(yīng)具有實(shí)時任務(wù)調(diào)度、多媒體數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和同步控制機(jī)制，對多媒體設(shè)備的驅(qū)動和控制，以及具有圖形和聲像功能的用戶接口等。一船是在已有操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上擴(kuò)充和改造，或者重新設(shè)計。 例如： Intel/IBM在DVI(數(shù)字視頻交互)系統(tǒng)開發(fā)中推出的Avss(音頻視頻子系統(tǒng))和AVK(音頻視頻核心系統(tǒng))。 Apple公司在Macintosh上推出System 7.0中提供Quick Time多媒體操縱平臺。 Microsoft公司在PC機(jī)上推出的Windows with Multimedia Extension 1.0或Multimedia Kit。 Windows 95，Windows 98， Windows 2000，Windows NT,多媒體軟件基礎(chǔ),多媒體數(shù)據(jù)準(zhǔn)備軟件： 多媒體數(shù)據(jù)準(zhǔn)備軟件是用于采集多種媒體數(shù)據(jù)的軟件，如聲音錄制、編輯軟件；圖像掃描及預(yù)處理軟件，全動態(tài)視頻采集軟件；動畫生成編輯軟件等。從層次角度來看，多媒體數(shù)據(jù)準(zhǔn)備軟件不能單獨(dú)算