計(jì)算機(jī)音視頻硬件-new

1、| 2006 LenovoLenovo Confidential計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ) 音視頻硬件篇| 2006 LenovoLenovo Confidential主要內(nèi)容 8.1 視頻硬件概述 8.2 顯示器 8.3 視頻適配器 8.4 音頻硬件概述 8.5 音頻適配器 8.6 數(shù)字化音頻文件 | 2006 LenovoLenovo Confidential8.1 視頻硬件概述 視頻顯示已成為任何計(jì)算機(jī)“用戶界面”至為重要的一部分 在CRT顯示器普遍使用之前，電傳打字機(jī)是計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)接口 最初的CRT顯示只能顯示單色的文本 PC視頻子系統(tǒng)由兩大部分組成： 顯示器 視頻適配器| 2006 Lenovo

2、Lenovo Confidential8.2.1 CRT顯示器 陰極射線管（Cathode-Ray Tube，CRT）技術(shù)的原理： CRT包含了一個封裝在玻璃體內(nèi)的真空管，管的一端有一個電子槍，可以發(fā)出我們在屏幕上所見到的紅、綠、藍(lán)三色電子束，從而組合成任意顏色，另一端是涂磷的熒光屏。當(dāng)電子槍被加熱之后，就會發(fā)射高速的電子流，轟擊管的另一端。在傳輸路徑上，聚焦控制和偏轉(zhuǎn)線圈控制電子束打到熒光屏的特殊點(diǎn)上。磷光物質(zhì)受到撞擊后會發(fā)光，這些光就是在人們看電視或計(jì)算機(jī)屏幕時所顯示的。通常使用三層磷光物質(zhì)：紅色的、綠色的和藍(lán)色的。不同的電子束通過一個稱為蔭罩板（Shadow Mask）的金屬盤對齊方向，

3、另外還有一些槽洞，能將紅、綠、藍(lán)色磷光電子分為三組（每種顏色為一組）。不同的蔭罩板會產(chǎn)生不同的圖像效果，三種電子間的距離則會影響圖像的亮暗| 2006 LenovoLenovo Confidential8.2.1 CRT顯示器 余輝表示光在屏幕上的停留時間 電子束從左向右、從上到下采用光柵模式掃描屏幕 電子束必須持續(xù)地掃描屏幕以保持圖像 按照顯示器屏幕形狀大致可以分為 球面 平面直角 柱面 純平面| 2006 LenovoLenovo Confidential8.2.2 LCD顯示器 LCD（Liquid Crystal Display，液晶顯示器）的技術(shù)原理： 通過液晶對光波的偏轉(zhuǎn)作用來顯示

4、圖像 液晶是像液體一樣可以流動的棒狀分子，可以使光線直接穿過；但是電位可以改變晶體的方向及通過它的光的方向。對于單色LCD，它的每個像素均有多個液晶單元來控制其灰度。而對于彩色LCD，每個像素均有自己的一組液晶單元（紅、綠和藍(lán)） LCD顯示器通常允許存在一定數(shù)量的亮點(diǎn)或暗點(diǎn) 2種基本的LCD面板： 無源矩陣，最普遍的無源矩陣面板使用Supertwist numatic技術(shù)，并且具有彩色顯示功能，所以這些面板通常被稱為CSTN 有源矩陣，通常使用薄膜晶體管設(shè)計(jì)，因此被稱為TFT。有源矩陣面板的顯示圖象的效果與無源矩陣的相比更清晰、更分明、視角更大 CSTN與TFT之間的技術(shù)差距逐步縮小| 200

5、6 LenovoLenovo Confidential8.2.3 顯示器的技術(shù)參數(shù) 尺寸 是指屏幕對角線的長度 同尺寸的LCD與CRT顯示器實(shí)際顯示面積不同 分辯率 是指顯示器所能提供的細(xì)節(jié)程度 CRT顯示器可以處理一定范圍內(nèi)的分辨率，LCD顯示器只有一個固定的分辨率 CRT顯示器在特定分辨率時建議的顯示器最小尺寸 同尺寸的LCD顯示器可以提供更高的分辯率分辨率 建議的最小尺寸640480 14英寸 800600 15英寸 1024768 17英寸 12801024或更高 21英寸 | 2006 LenovoLenovo Confidential8.2.3 顯示器的技術(shù)參數(shù) 點(diǎn)距 是CRT顯示

6、器的重要參數(shù)，指三元組之間的距離 點(diǎn)距大于0.28mm的CRT顯示器很難清晰地顯示文本和圖形 柵格顯像管的顯示器使用條紋間距代替點(diǎn)距 LCD顯示器的像素間距的意義類似于CRT的點(diǎn)距 ，但重要性不高| 2006 LenovoLenovo Confidential8.2.3 顯示器的技術(shù)參數(shù) 刷新率 是指屏幕顯示被刷新的速率，也就是垂直掃描頻率、場頻 超過72Hz就不會發(fā)生閃爍；VESA標(biāo)準(zhǔn)的無閃爍刷新頻率為85Hz以上 顯示器刷新率必須與顯卡提供的刷新率匹配 如果設(shè)置的刷新率超過了顯示器所能接受的頻率，有可能將顯示器燒毀 DDC可以將顯示器支持的刷新頻率及其他信息傳送給操作系統(tǒng) LCD顯示器沒有

7、刷新率指標(biāo) 水平掃描頻率 是指顯示器每秒鐘的掃描線數(shù) ，也就是行頻 水平掃描頻率=行數(shù)刷新率 帶寬 可接受帶寬水平像素垂直像素刷新頻率額外開銷（一般為1.5） 是衡量CRT顯示器性能的重要的指標(biāo)之一 ，帶寬越高越好 LCD顯示器不特別強(qiáng)調(diào)帶寬| 2006 LenovoLenovo Confidential8.2.3 顯示器的技術(shù)參數(shù) 隔行掃描與逐行掃描 隔行模式下，掃描全部屏幕需分兩段完成首先掃描奇數(shù)行，然后掃描偶數(shù)行 LCD顯示器都是逐行掃描圖像的 亮度與對比度 是LCD顯示器的重要指標(biāo) 亮度單位為坎德拉平方米（cd/ m），也就是流明 最大亮度越大，所能適應(yīng)的環(huán)境范圍越大 對比度的定義是屏

8、幕顯示圖象中最亮像素和最暗像素亮度的比值 對比度越大，表示輸出白色與黑色時越分明，也可以讓影像看起來有更生動的立體感| 2006 LenovoLenovo Confidential8.2.3 顯示器的技術(shù)參數(shù) 響應(yīng)時間 是指個別像素由亮轉(zhuǎn)暗并由暗轉(zhuǎn)亮所需的時間 是LCD顯示器的重要指標(biāo) 灰階響應(yīng)時間比黑白響應(yīng)時間慢，但更有實(shí)際意義 LCD顯示器無法在全動視頻領(lǐng)域與CRT相提并論 顏色數(shù) LCD顯示器不及CRT顯示器 可視角度 指站在始于屏幕法線的某個角度時仍可清晰看見屏幕圖像所構(gòu)成的最大角度 LCD顯示器不及CRT顯示器| 2006 LenovoLenovo Confidential8.2.3

9、 顯示器的技術(shù)參數(shù) 顯示接口類型 VGA DFP DVI-D DVI-I| 2006 LenovoLenovo Confidential8.2.3 顯示器的技術(shù)參數(shù) 電源管理 耗電量30瓦以下可以獲得了能源之星稱號 最早的顯示器節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)是顯示器電源管理信號（DPMS）標(biāo)準(zhǔn) 后續(xù)采用APM和ACPI電源管理方法 電磁輻射 主要是超低頻輻射（VLF）和極低頻輻射（ELF） MPRII 、TCO是有關(guān)顯示器的標(biāo)準(zhǔn) 控制 數(shù)控對顯示器提供了更高級的控制能力 狀態(tài)水平垂直視頻節(jié)能喚醒時間打開脈沖脈沖活動無無待機(jī)無脈沖脈沖停止最小短掛起脈沖無脈沖停止極大較長關(guān)閉無脈沖無脈沖停止最大與系統(tǒng)有關(guān)| 2006

10、LenovoLenovo Confidential8.2.4 LCD與CRT的比較 LCD顯示器的優(yōu)勢 顯示直接尋址，始終完美的校準(zhǔn)提供了高精度的圖像 低能耗，產(chǎn)熱少，使得LCD顯示器更節(jié)省費(fèi)用 幾乎不存在電磁VLF或ELF輻射 整個的LCD面積均為可視區(qū)域 重量輕 節(jié)省空間 旋轉(zhuǎn)特性，設(shè)備可以旋轉(zhuǎn)90度 LCD顯示器需要注意的幾點(diǎn)： 只有固定分辯率 “像素抖動（pixel jitter）”或“像素漂移（pixel swim）”現(xiàn)象 數(shù)字接口的LCD顯示器使用范圍受到限制 通常不能顯示和CRT一樣的亮度范圍 響應(yīng)速度沒有CRT快 | 2006 LenovoLenovo Confidential

11、8.2.5 顯示器的維護(hù) 使用屏幕保護(hù)程序 使用電源管理特性對顯示器進(jìn)行電源管理 確保顯示器兩邊、上方和后面通風(fēng)良好 應(yīng)當(dāng)保持顯示器和機(jī)殼的清潔 定期消磁| 2006 LenovoLenovo Confidential8.3 視頻適配器 提供了計(jì)算機(jī)和顯示器之間的接口 負(fù)責(zé)傳輸在顯示器上表現(xiàn)為圖像的信號 PC視頻技術(shù)的發(fā)展史： MDA（單色顯示適配器） HGC（彩色圖形接口板） CGA（彩色圖形適配器） EGA（增強(qiáng)型圖形適配器） VGA（視頻圖形陣列） SVGA（超級VGA） XGA（擴(kuò)展圖形陣列） UVGA（Ultra VGA） 除了VGA，上述大多作廢或術(shù)語不再使用| 2006 Leno

12、voLenovo Confidential8.3.1 VGA適配器和顯示器 數(shù)字信號和模擬信號 VGA之前的顯示器采用數(shù)字信號，顏色數(shù)少 VGA VGA BIOS 使程序就變得與硬件無關(guān) 最多可在屏幕上顯示256種顏色 640480圖形模式或720400文本模式下，則一次可顯示16種顏色 VGA模式已成為PC圖形顯示配置的基準(zhǔn) | 2006 LenovoLenovo Confidential8.3.2 視頻適配器的組成 包含以下基本組件： BIOS 結(jié)構(gòu)上與主系統(tǒng)BIOS相似，使用EEPROM或Flash ROM芯片 圖形處理器 使用同一圖形處理器的視頻適配器常常有很多相同的功能并且性能相當(dāng)

13、工作頻率通常被稱為核心頻率 像素填充率是一個重要指標(biāo) 集成視頻常見于低成本的計(jì)算機(jī) 顯存 可以使用部分系統(tǒng)內(nèi)存來彌補(bǔ)顯存過低的問題 許多不同類型的存儲器被用于視頻適配器 顯存大小決定了分辨率和色彩飽和度，3D顯卡對顯存的需求高 顯存位寬是連接圖形處理器和顯存的總線寬度 顯存頻率是指顯存實(shí)際工作時的頻率 數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC） 總線連接器 驅(qū)動程序| 2006 LenovoLenovo Confidential8.4 音頻硬件概述 早期使用蜂鳴器 目前的聲音硬件一般采用以下形式： 集成在主板上的聲音芯片 安裝在計(jì)算機(jī)總線槽中的PCI或ISA擴(kuò)展卡上的音頻適配器 芯片組中集成 最早標(biāo)準(zhǔn)是Creati

14、ve Labs的Sound Blaster，Windows環(huán)境下的音頻環(huán)境是DirectX| 2006 LenovoLenovo Confidential8.5.1 相關(guān)概念 聲音的本質(zhì) 通過壓縮空氣或其他物質(zhì)的振動產(chǎn)生的 兩個基本屬性是音調(diào)和強(qiáng)度 很少人可以聽到低于16Hz和高于20KHz的頻率 采樣 是指將原始的模擬聲波轉(zhuǎn)換成數(shù)字（二進(jìn)制）信號 采樣速度（采樣頻率）越高，數(shù)字化聲音就越精確，保存數(shù)據(jù)的所需磁盤空間就越大 8位音頻與16位音頻 是指適配器使用8bit或16bit的數(shù)據(jù)來表示每個采樣值 ，也就是采樣位數(shù) 8位音頻適合于錄制聲音，16位音頻則非常適合于播放音樂 | 2006 Le

15、novoLenovo Confidential8.5.2 音頻適配器的組成 基本連接器 立體聲線，或音頻輸出連接器（橙綠色） 立體聲線，或音頻輸入連接器（淺藍(lán)色） 后端輸出或揚(yáng)聲器/耳機(jī)連接器（無標(biāo)準(zhǔn)顏色） 麥克風(fēng)，或單通道輸入連接器（粉紅色） 游戲桿連接器（金色） MIDI連接器（金色） 內(nèi)部CD音頻連接器 用于高級功能的連接器 多用途的數(shù)字信號處理器 CD-ROM連接器 驅(qū)動程序| 2006 LenovoLenovo Confidential8.5.2 音頻適配器的組成 | 2006 LenovoLenovo Confidential8.5.3 音頻適配器的多聲道 音頻適配器可以分為雙聲道

16、、四聲道、5.1聲道、6.1聲道和7.1聲道 5.1聲道聲卡其實(shí)有六個聲道輸出，.1代表是超低音聲道 4.1音箱和2.1音箱中的.1超低音聲道是從各個聲道中提取 多聲道聲卡連接多聲道音箱的方法： 使用多聲道模擬信號接口連接多聲道揚(yáng)聲器 采用SPDIF數(shù)字信號傳輸經(jīng)過編碼的多聲道信號| 2006 LenovoLenovo Confidential8.5.4 音頻適配器質(zhì)量的評價 音頻適配器的質(zhì)量一般通過三個標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行衡量： 頻率響應(yīng)（或范圍） 音頻系統(tǒng)可以記錄或播放的連續(xù)的和聽得到的頻率范圍 范圍越廣，音頻適配器的質(zhì)量越好 總諧波畸變 衡量的是音頻適配器的線性度和頻率響應(yīng)曲線的線性 畸變率越低，質(zhì)

17、量越好 信噪比 聲音信號強(qiáng)度與背景噪聲的比值 數(shù)字越高（用分貝度量），聲音質(zhì)量越好| 2006 LenovoLenovo Confidential8.6.1 聲音文件 聲音文件中包含波形數(shù)據(jù)，將模擬的聲音數(shù)字化 三種常見的聲音文件分辯率 部分聲卡支持48KHz（48000Hz，16位立體聲，188KB/s）標(biāo)準(zhǔn)甚至更高 不同分辨率的聲音文件大小不同分辯率采樣頻率采樣位數(shù)聲道文件大小電話音質(zhì)11025Hz 8單聲道11KB/s廣播音質(zhì)22050Hz 8單聲道22KB/sCD音質(zhì)44100Hz 16雙聲道172KB/s| 2006 LenovoLenovo Confidential8.6.2 Web和音樂的音頻壓縮 音頻壓縮具有兩種用途： W