多媒體技術(shù)教材電子課件

1、新編電氣與電子信息類本科規(guī)劃教材多媒體技術(shù)與應(yīng)用陳啟祥 李寧 編著周錫令 主審電子工業(yè)出版社Publishing House of Electronics Industry北京BEIJING第1章 緒 論內(nèi)容提要 本章將介紹多媒體技術(shù)的定義、各類媒體的特點(diǎn)、多媒體的應(yīng)用和發(fā)展及多媒體的關(guān)鍵技術(shù)等基礎(chǔ)知識。知識要點(diǎn) 多媒體的含義；多媒體技術(shù)的主要特性；多媒體的產(chǎn)生和發(fā)展；多媒體技術(shù)研究的主要內(nèi)容；多媒體技術(shù)的應(yīng)用及前景。教學(xué)建議 建議學(xué)時為2學(xué)時。1.1 多媒體技術(shù)的概念 在多媒體技術(shù)中，媒體（Medium）是一個重要的概念。那么，什么是媒體呢？媒體是信息用來表示和信息傳輸?shù)妮d體。 國際電報電話

2、咨詢委員會（CCITT，目前已被ITU取代）曾對媒體做如下分類： A、感覺媒體（Perception Medium） B、表示媒體(Representation Medium) C、表現(xiàn)媒體(Presentation Medium) D、存儲媒體(Storage Medium) E、傳輸媒體(Transmission Medium) 在多媒體技術(shù)中，我們所說的媒體一般指的是感覺媒體。注意1.1.2 多媒體技術(shù)及其特點(diǎn) 所謂多媒體技術(shù)就是計(jì)算機(jī)交互式綜合處理多種媒體信息，如文本、圖形、圖像和聲音，使多種信息建立邏輯連接，集成為一個系統(tǒng)并具有交互性。簡言之，多媒體技術(shù)就是以集成性、多樣性和交互性為

3、特征的綜合處理聲音、文字、圖形、圖像等信息的計(jì)算機(jī)技術(shù)。多樣化、 集成性、 交互性多媒體技術(shù)的特性主要包括信息載體的三個方面，這是多媒體的主要特征，此外還有非循序性、非紙張輸出形式等。1.2 多媒體技術(shù)的發(fā)展歷程1.2.1 啟蒙發(fā)展階段 1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)化階段 多媒體數(shù)據(jù)的壓縮編碼和解碼算法是多媒體計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前多媒體編碼和壓縮廣為采用的是ISO和ITU聯(lián)合制定的數(shù)字化圖像壓縮國際標(biāo)準(zhǔn)。具體來說，有三個主要標(biāo)準(zhǔn):A、 JPEG標(biāo)準(zhǔn)。它是聯(lián)合圖像專家組JPEG(Joint Photographic Experts Group) 建立的適用彩色和單色、多灰度連續(xù)色調(diào)、靜態(tài)圖像壓縮國際標(biāo)

4、準(zhǔn)。 B、 MPEG系列標(biāo)準(zhǔn)。為了制定有關(guān)運(yùn)動圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，ISO建立一個運(yùn)動圖像專家組MPEG(Moving Picture Experts Group) C、 H.26X標(biāo)準(zhǔn)。ITU推薦的H.261標(biāo)準(zhǔn)即P64kbps方案，其標(biāo)題是“64kbps視聲服務(wù)用視像編碼方式”，它是由ITU SG XV視頻編碼專家組負(fù)責(zé)制定的。 1.3 多媒體技術(shù)研究的主要內(nèi)容1.3.1 視頻音頻數(shù)據(jù)壓縮/解壓縮技術(shù) 1.3.2 多媒體專用芯片技術(shù)1.3.3 大容量信息存儲技術(shù)1.3.4 多媒體輸入與輸出技術(shù)1、多媒體操作系統(tǒng)2、多媒體素材采集與制作技術(shù) 3、多媒體編輯與創(chuàng)作工具4、多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù) 5、超文本/

5、超媒體技術(shù) 6、多媒體應(yīng)用開發(fā)技術(shù)1.3.6 多媒體通信技術(shù)1.3.7 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)1.3.5 多媒體軟件技術(shù)1.4 多媒體技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展前景 1.4.1 多媒體技術(shù)的應(yīng)用多媒體技術(shù)的典型應(yīng)用 教育和培訓(xùn) 咨詢和演示 娛樂和游戲 管理信息系統(tǒng) 視頻會議系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)支持協(xié)同工作 視頻服務(wù)系統(tǒng) 1.4.2 多媒體技術(shù)的發(fā)展前景 A、家庭教育和個人娛樂是目前國際多媒體市場的主流 B、內(nèi)容演示和管理信息系統(tǒng)(MIS)是多媒體技術(shù)應(yīng)用的重要方面 C、多媒體通信和分布式多媒體系統(tǒng)是多媒體技術(shù)今后的發(fā)展方向 第2章 媒體及媒體的數(shù)字化內(nèi)容提要 媒體是信息的載體，也可以是信息的表現(xiàn)形式。人類利用視覺、聽覺、觸

6、覺、嗅覺和味覺來感受各種信息，因此，媒體也可分為：視覺類媒體、聽覺類媒體、觸覺類媒體、嗅覺類媒體和味覺類媒體,其中嗅覺類和味覺類媒體目前在計(jì)算機(jī)中尚不能方便地實(shí)現(xiàn)。本章介紹文字、聲音、圖形、圖像、動畫、視頻等媒體的特性，以及這些媒體在計(jì)算機(jī)中的表示即數(shù)字化問題。 知識要點(diǎn)： 簡單媒體的基本概念、各類媒體的特點(diǎn)；計(jì)算機(jī)獲取、存儲和表現(xiàn)媒體的原理和方法。教學(xué)建議： 建議上課學(xué)時46學(xué)時。2.1 文字 2.1.1 英文 在計(jì)算機(jī)中，英文采用ASCII碼。ASCII（American Standard Code for Information Interchange）是美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼的英文縮寫，

7、它是一個由7個二進(jìn)制位組成的數(shù)字編碼系統(tǒng)，該編碼系統(tǒng)包括大小寫字母、標(biāo)點(diǎn)符號、阿拉伯?dāng)?shù)字、數(shù)學(xué)符號、控制字符等，共128個字符。目前，ASCII碼已在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中得到了最廣泛的應(yīng)用。 2.1.2 漢字 1. 漢字的輸入編碼 A、數(shù)字編碼 B、拼音碼 C、字型編碼 2. 漢字內(nèi)碼 漢字內(nèi)碼是用于漢字信息的存儲、交換、檢索等操作的機(jī)內(nèi)代碼，一般采用兩個字節(jié)表示。漢字機(jī)內(nèi)代碼中兩個字節(jié)的最高位均規(guī)定為“1”。目前又出現(xiàn)了Unicode字符編碼集，其實(shí)就是一個大字符集. 3. 漢字字模碼 字模碼是用點(diǎn)陣表示的漢字字形代碼，它是漢字的輸出形式。 根據(jù)漢字輸出的要求不同，點(diǎn)陣的多少也不同。簡易漢字為161

8、6點(diǎn)陣，提高型漢字為2424點(diǎn)陣，3232點(diǎn)陣，甚至更高。 漢字的輸入編碼、漢字內(nèi)碼、字模碼是計(jì)算機(jī)中用于輸入、內(nèi)部處理、輸出三種不同用途的編碼，不要混為一類。 2.2 音頻 音頻（Audio），常常被作為“音頻信號”或“聲音”的同義語，是屬于聽覺類媒體，其頻率范圍大約在20Hz22kHz之間。 聲音具有音調(diào)、音強(qiáng)、音色三要素。音調(diào)與頻率有關(guān)，常見頻帶有：電話音頻是2003400Hz、調(diào)幅廣播是507000Hz、調(diào)頻廣播是2015000Hz 、CD激光唱盤是2022000Hz。音強(qiáng)與幅度有關(guān)，振幅范圍20195dB。音色是由混入基音的泛音所決定的。2.2.1 數(shù)字音頻 數(shù)字音頻是指用一系列的數(shù)

9、字來表示音頻符號，即把模擬音頻信號轉(zhuǎn)換成有限個數(shù)字表示的離散序列，從而實(shí)現(xiàn)音頻數(shù)字化 音頻信號數(shù)字化過程如下：（1）選擇采樣頻率，進(jìn)行采樣；（2）選擇分辨率，進(jìn)行量化；（3）形成聲音文件。 1. 采樣（Sampling） 采樣就是把時間上連續(xù)的信號，通過抽取樣本，變成在時間上不連續(xù)的信號序列，即A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換，其功能是將模擬信號變換成數(shù)字信號 在多媒體中，對于音頻，最常用的有三種采樣頻率：44.1kHz；22.05kHz；11.025kHz。其中22kHz和44kHz采樣頻率是最常采用的頻率。2分辨率量化位數(shù) 另一個指標(biāo)是“分辨率”，它是指把采樣所得的值（通常為反映某一瞬間聲波幅度的電壓值）數(shù)

10、字化，即用二進(jìn)制來表示模擬量 . 3. 聲音文件 聲音通道的個數(shù)表明聲音記錄是只產(chǎn)生一個波形（單聲道）還是產(chǎn)生兩個波形（立體聲雙聲道）。雙聲道的立體聲，需要兩倍的存儲空間（針對wav格式的聲音文件）。 對于單聲道，錄音文件大小的公式為（ 僅限于wav格式）：S=RD（r/8）1其中，S表示文件大小，單位為字節(jié)；R表示采樣速度，單位為Hz，也可叫采樣頻率；D表示錄音的時間，單位為秒；r表示分辨率，單位為二進(jìn)制位（bit），如8位、16位等；式中的數(shù)字1表示對應(yīng)的單聲道。公式中的“除以8”是為了將二進(jìn)制位換算成以字節(jié)作為單位，一個字節(jié)等于八位二進(jìn)制位。對立體聲，決定數(shù)字錄音文件大小的公式與單聲道的

11、情況類似（仍以字節(jié)為單位），如下式所示：S=RD（r/8）2其中各符號的含義與上式相同，唯一不同的是乘以數(shù)字2，表示對應(yīng)立體聲，也就是說，立體聲的文件大小為單聲道兩倍。 在多媒體技術(shù)中，存儲聲音信息的常用文件格式主要有：WAV文件、VOC文件、MIDI文件、AIF文件、SNO文件、RMI文件 、MP3文件,WMA文件，PCM文件等。2.2.2 樂器數(shù)字接口 聲音有兩類：一類是直接獲取的聲音，一類是合成聲音。合成聲音可以是音樂或語言，現(xiàn)在已形成標(biāo)準(zhǔn)。 MIDI是樂器數(shù)字接口（Musical Instrument Digital Interface）的英文縮寫。 MIDI信息由數(shù)字化的樂譜、音符序

12、列、定時及合成音樂的樂器定義組成。當(dāng)一組MIDI信息經(jīng)音樂合成的解釋便能演奏出音樂。2.2.3 數(shù)字化聲音和MIDI的比較 與MIDI數(shù)據(jù)相比，數(shù)字化的聲音是聲音的實(shí)際表示。它代表了聲音的瞬間幅度。因?yàn)樗c設(shè)備無關(guān)，每次播放時都發(fā)出相同的聲音。 MIDI數(shù)據(jù)是與設(shè)備有關(guān)的，即MIDI音樂文件所產(chǎn)生的聲音與用來播放的特定的MIDI設(shè)備有關(guān)。MIDI數(shù)據(jù)優(yōu)點(diǎn)（1）文件緊湊，所占空間小，MIDI文件的大小與回放質(zhì)量完全無關(guān)。 （2）在不需要改變音調(diào)降低音質(zhì)的情況下，可以通過改變其速度來改變MIDI文件的長度。 2. MIDI數(shù)據(jù)缺點(diǎn) （1）MID文件的聲音質(zhì)量一般不如WAV文件的聲音聲音。 （2）因

13、MIDI數(shù)據(jù)并不是聲音，僅當(dāng)MIDI回放設(shè)備與產(chǎn)生時所指定設(shè)備相同時，回放的結(jié)果才是精確的。 （3）MIDI不能用來回放語音對話。 2.3 圖形與圖像2.3.1 位圖圖像 位圖圖像是指在空間和亮度上已經(jīng)離散化的圖像.位圖的概念位圖的基本參數(shù)包括：圖像分辨率：組成一幅圖像的縱向和橫向的象素的個數(shù)圖像深度：表示每個象素信息的位數(shù)圖像顏色數(shù)：如圖像深度為24，則顏色數(shù)為224圖像的數(shù)據(jù)量：如一幅分辨率800600的24位真彩圖像，所占存儲空間為：800600248=1440000 byte1.4M byte2. 位圖的產(chǎn)生方法（1）用畫圖程序獲得；（2）用熒光屏抓取程序從熒光屏上直接抓取，然后把它加

14、到畫圖程序或應(yīng)用程序中；（3）用掃描儀或數(shù)字化的視頻圖像抓取設(shè)備從照片、藝術(shù)作品或電視圖像抓??；（4）購買現(xiàn)成的圖像庫。3. 圖像的數(shù)字化 媒體計(jì)算機(jī)處理圖像和視頻，首先必須把連續(xù)的圖像函數(shù)f(x,y)進(jìn)行空間和幅值的離散化處理，空間連續(xù)坐標(biāo)（x,y）的離散化，叫做采樣；f(x,y)顏色的離散化，稱之為量化。兩種離散化結(jié)合在一起，叫做數(shù)字化，離散化的結(jié)果稱為數(shù)字圖像。 采樣 量化 采樣是對圖像函數(shù)f(x,y)的空間坐標(biāo)（x,y）進(jìn)行離散化處理，而量化是對每個離散點(diǎn)像素的灰度或顏色樣本進(jìn)行數(shù)字化處理。 4. 位圖處理（1）圖像的抓取 （2）圖像的編輯5. 圖像優(yōu)化6. 圖像壓縮2.3.2 矢量圖

15、形 矢量是用其兩個端點(diǎn)位置來描述的一條直線。 矢量圖形是用一個指令集合來描述的。矢量圖形是用一個指令集合來描述的。 2.3.3 矢量圖與位圖的比較1. 空間 2. 性能2.3.4 圖像文件的格式 Windows使用設(shè)備無關(guān)位圖DIB（Device Independent Bitmaps）作為其通用的圖像文件格式。 圖像文件格式2.3.5 數(shù)字水印1、概念： 數(shù)字水印是嵌在數(shù)字產(chǎn)品中的數(shù)字信號，可以是圖像、文字、符號、數(shù)字等一切可以作為標(biāo)記、標(biāo)識的信息。 2、特點(diǎn)： 3、用途： 防止非法復(fù)制：數(shù)字水印技術(shù)并不能直接阻止復(fù)制行為，而是通過驗(yàn)證產(chǎn)品的所有權(quán)來揭露非法復(fù)制、傳播行為，從而鑒別資料的真?zhèn)?/p>

16、。4、原理： 數(shù)字水印的制作過程可看是作將產(chǎn)權(quán)等信息作為附加噪聲融合在原數(shù)字產(chǎn)品當(dāng)中（大多將水印大小控制在100個比特之內(nèi)），但不致影響人的感官對數(shù)字作品的感覺欣賞，即利用了人在感覺上的冗余。2.4 動畫 動畫（Animation）是指運(yùn)動的畫面，動畫在多媒體中是一種非常有用的信息交換工具。2.4.1 視覺暫留 動畫之所以成為可能，是因?yàn)槿祟惖难劬哂幸环N所謂“視覺暫留”的生物現(xiàn)象。在觀察過物體之后，物體的映像將在人眼的視網(wǎng)膜上保留一短暫的時間。 2.4.2 造型動畫和幀動畫 用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)動畫有兩種：一種為幀動畫，另一種為造型動畫。幀動畫是由一幅幅連續(xù)的畫面組成的圖像或圖形序列;造型動畫是對每

17、一個活動的對像分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，并構(gòu)造每一對象的特征，然后用這些對象組成完整的畫面。 2.4.3 技術(shù)參數(shù)1.幀速度 2.數(shù)據(jù)量 3. 圖像質(zhì)量2.5 視頻2.5.1 數(shù)字視頻基礎(chǔ)2.5.2 視頻的獲取與編輯1.對硬件的要求 2. 輸入捕獲視頻文件 3. 視頻的采集2.5.3 常用視頻文件的格式1.AVI 2.MOV文件 3.MPEG 4.FLIC文件 5.其他格式2.6 色彩空間2.6.1視覺系統(tǒng)對顏色的感知人的視覺系統(tǒng)對顏色的感知可歸納出如下幾個特性： （1）眼睛本質(zhì)上是一個照相機(jī)。 (2) 紅、綠和藍(lán)三種錐體細(xì)胞對不同頻率的光的感知程度不同，對不同亮度的感知適度也不同，這就意味著，人們可以使

18、用數(shù)字圖像處理技術(shù)來降低表示圖像的數(shù)據(jù)量而不使人感到圖像質(zhì)量明顯下降。（3）自然界的任何一種顏色都可以由R、G、B這3種顏色值之和來確定，它們構(gòu)成一個三維的RGB矢量空間。 2.6.2 圖像的顏色模型1、顯示彩色圖像用RGB相加混色模型 紅、綠、藍(lán)三種光產(chǎn)生顏色示意圖從理論上講，任何一種顏色都可用三種基本顏色按不同的比例混合得到。 某一種顏色和這三種顏色之間的關(guān)系可用下面的式子來描述：顏色=R（紅色的百分比）+G（綠色的百分比）+B（藍(lán)色的百分比）三種基本顏色相加的結(jié)果 代碼RGBHSL顏色000016000黑(Black)10012816024060藍(lán)(Blue)2012808024060綠

19、(Green)3012812812024060青(Cyan)412800024060紅(Red)5128012820024060品紅(Magenta)612812804024060褐色(Dark yellow)71921921921600180白(Light gray)81281281281600120深灰(Dark gray)900255160240120淡藍(lán)(Light blue)100255080240120淡綠(Light green)110255255120240120淡青(Light cyan)12255000240120淡紅(Light red)13255025520024012

20、0淡品紅(Light magenta)14255255040240120黃(Yellow)152552552551600240高亮白(Bright white)16色VGA調(diào)色板的值 2、 打印彩色圖像用CMY相減混色模型青色品紅黃色相減色000白001黃010品紅011紅100青101綠110藍(lán)111黑三種基本顏色相減的結(jié)果相加混色相減混色生成的顏色RGBCMY000111黑001110藍(lán)010101綠011100青100011紅101010品紅110001黃相減色相加色與相減色的關(guān)系 一個不發(fā)光的物體為無源物體，它的顏色由該物體吸收或者反射哪些光波決定，用彩色墨水或顏料進(jìn)行混合，繪制的圖畫

21、就是一種無源物體，用這種方法生成的顏色稱為相減色。在理論上說，任何一種顏色都可以用三種基本顏料按一定比例混合得到。這三種顏色是青色（Cyan）、品紅(Magenta)和黃色（Yellow），通常寫成CMY，稱為CMY模型。 3YUV和YIQ彩色空間 在現(xiàn)代彩色電視系統(tǒng)中，通常采用三管彩色攝像機(jī)或彩色GGD攝像機(jī)，把攝得的彩色圖像信號，經(jīng)分色鏡分成R0G0B0三個分量的信號，分別進(jìn)行放大和校正得到RGB，再經(jīng)過矩陣變換電路得到亮度信號Y、色差信號R-Y和B-Y，最后發(fā)送端將Y、R-Y及B-Y三個信號進(jìn)行編碼，用同一信道發(fā)送出去。這就是我們常用的YUV彩色空間。 4HIS彩色空間5其它彩色空間表示

22、2.6.3 彩色空間的轉(zhuǎn)換 YUV空間和RGB空間的轉(zhuǎn)換方程如下： 其中 HIS空間和RGB空間的轉(zhuǎn)換方程 第4章 多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成內(nèi)容提要： 多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)需要對聲音、文字、視頻圖像、靜態(tài)圖像、圖形等多種媒體進(jìn)行數(shù)字化處理。數(shù)字化方式處理多媒體信息的一般過程是：首先把音頻和視頻等媒體信號數(shù)字化，以數(shù)據(jù)的形式存入到計(jì)算機(jī)存儲器中，然后計(jì)算機(jī)對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的處理，最后以用戶要求的形式表現(xiàn)出來。數(shù)字化處理的優(yōu)點(diǎn)是能充分利用計(jì)算機(jī)的功能進(jìn)行信息處理，但隨之帶來的一個顯著問題是數(shù)字化的音頻、視頻數(shù)據(jù)量很大，需要大容量的存儲器。另一方面，音頻、視頻信號的輸入和輸出都需要實(shí)時效果，這就要求計(jì)算機(jī)

23、提供高速處理能力，來滿足多媒體處理的實(shí)時性要求。同時，多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)信息獲取和表現(xiàn)也需要有專門的外設(shè)來提供支持。知識要點(diǎn)： 多媒體功能卡，多媒體信息獲取與顯示設(shè)備，多媒體存儲技術(shù)，典型多媒體平臺，多媒體個人計(jì)算機(jī)。教學(xué)建議： 教學(xué)學(xué)時610學(xué)時。4.1 多媒體功能卡4.1.1數(shù)字音頻卡1.音頻卡的功能 音頻卡的主要功能是音頻的錄制與播放，編輯與合成，MIDI接口，文-語轉(zhuǎn)換，CD-ROM接口及游戲接口等。2音頻卡的體系結(jié)構(gòu)音頻卡的結(jié)構(gòu)體系 音頻卡有下列部件組成：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

24、為數(shù)字信號以生成波形文件，用來壓縮和解壓縮音頻文件的壓縮芯片，用來合成語音輸出的語音合成器，用來識別語音輸入的語音識別電路，及輸出立體聲的音頻輸出或線輸出的輸出電路等 1）數(shù)字化聲音處理 聲音卡用數(shù)字信號處理器DSP芯片管理所有聲音輸入/輸出和MIDI操作。 DSP芯片帶有自己的RAM和EPROM，存放聲音處理(I/O)、ADPCM編碼/譯碼程序和中間運(yùn)算結(jié)果。聲卡的數(shù)字化聲音接口有如下兩種傳送方式: 直接傳送方式 DMA傳送方式數(shù)字音頻信息獲取與處理技術(shù)工作原理 2）混音器 音頻卡上的混音器(Mixer)芯片可對以下音頻源進(jìn)行混合：數(shù)字化聲音(DAC)，調(diào)頻FM合成音樂(FM)，CD-Aud

25、io音頻(CD-ROM)，線路輸入(AUX)，話筒輸入(MIC)，PC揚(yáng)聲輸出(SPK)， 混音器還提供以下I/O功能：可選擇聲音I/O模式，即單聲道或立體聲模式；從話筒、CD或線路輸入中選擇輸入源；可選I/O濾波器，即低、高通濾波器或關(guān)閉濾波功能，用濾波器對聲音作過濾處理。音頻卡混音器原理 3）合成器標(biāo)準(zhǔn)的PC多媒體平臺通過內(nèi)部合成器(Synthesizer)或通過外界到計(jì)算機(jī)MIDI端口的外部合成器播放MIDI文件。合成器的類型有兩種：頻率調(diào)制FM合成；波形表(Wave Table)合成。頻率調(diào)制FM合成器 3.音樂合成與MIDI接口MIDI音樂合成 MIDI是指樂器數(shù)字接口，任何電子樂器

26、，只要有處理MIDI消息的微處理器，且有合適的硬件接口，都可成為一個MIDI設(shè)備。MIDI消息，實(shí)際上就是樂譜的數(shù)字描述。 目前聲卡的音樂合成主要有兩種方法：一種是常用的調(diào)頻合成法，另一種就是波表合成法。衡量聲卡的音樂合成器的性能好壞的參數(shù)主要有以下三個:音色數(shù)目 發(fā)音數(shù) 音樂的兼容性2)MIDI接口 MIDI規(guī)范允許MIDI裝置已預(yù)先說明的方式通信。為了提供單電纜連接和通信端口準(zhǔn)，關(guān)鍵之一是物理連接的標(biāo)準(zhǔn)化。 MIDI標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定MPC包括一個內(nèi)部合成器和標(biāo)準(zhǔn)MIDI端口。MIDI In（輸入口）：接收從其它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。

27、向其它設(shè)備發(fā)送消息。MIDI Thru（轉(zhuǎn)發(fā)口）：傳送從輸入口接收的消息到其它MIDI裝置。 4.1.2 數(shù)字視頻卡1.視頻圖像顯示1）顯示系統(tǒng)技術(shù) 為了顯示原始圖像可接受的復(fù)制圖，需要使用各種顯示系統(tǒng)技術(shù)來解碼信號和壓縮數(shù)據(jù)。在視窗中顯示圖像和全運(yùn)動視頻的一個重要方面是動態(tài)的重新設(shè)定視窗尺寸，滿足用戶的喜好。重新設(shè)定視窗尺寸會引起顯示像素的數(shù)目變化。組合圖形、圖像和全運(yùn)動視頻的應(yīng)用要求有動態(tài)伸縮的功能，是由單監(jiān)視器體系結(jié)構(gòu)中的混合與伸縮技術(shù)解決得的。在實(shí)踐中，系統(tǒng)的性能可有相當(dāng)大的變化層次。對于屏幕，這些技術(shù)包括下列三個方面:VGA混合可伸縮的VGA混合雙緩沖VGA混合/伸縮2）視頻顯示技術(shù)

28、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第四代標(biāo)準(zhǔn)：XGA3）CRT顯示系統(tǒng)屏幕尺寸 CRT顯示系統(tǒng)有三種常用的尺寸概念：顯像管尺寸(Tube size)、可視尺寸(Viewable size)和光柵尺寸(Raster size)。 蔭罩和點(diǎn)間距 監(jiān)視器的屏幕由掃描線組成，掃描線由像素陣列組成，屏幕分辨率是由每條掃描線的像素?cái)?shù)乘以掃描線數(shù)定義的。蔭罩(Shadow Mask)是安裝在熒光屏內(nèi)側(cè)的上面刻蝕有數(shù)萬個小圓孔（蔭罩孔）的薄鋼板。大多數(shù)彩色顯示器使用3個電子槍，蔭罩孔的作用在于保證3個電子束共同穿過同一個蔭罩孔，準(zhǔn)確的激發(fā)紅、綠、藍(lán)色熒光粉。 點(diǎn)間距使用毫米測量

29、的一個組中心到下一個組中心的距離。假設(shè)分辨率是1024768，那么按下列計(jì)算就會得出點(diǎn)間距：dp（水平）=（用英寸表示的寬度/像素?cái)?shù)）25.4mm=（9.875/1024）25.4=0.24mm dp（垂直）=（用英寸表示的高度/線數(shù)）25.4mm=（7.125/768）25.4=0.24mm這意味著為了很清晰地顯示1024768的分辨率，需要0.24mm點(diǎn)間距的監(jiān)視器。 熒光粉類型 熒光粉是一種涂在顯像管內(nèi)表面的化學(xué)物質(zhì)。紅、綠、藍(lán)熒光粉組成三元組的形式。當(dāng)電子流擊中熒光粉，它就發(fā)光，產(chǎn)生可見的彩色。 刷新（或掃描）頻率與閃爍 水平刷新頻率或水平掃描頻率是對掃描線顯像速度的衡量，用kHz來衡

30、量。標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)視器具有的水平刷新頻率是31.51kHz。消除閃爍的三種辦法：提高刷新頻率，延長熒光粉的余輝時間，減少亮度。 隔行和非隔行掃描 隔行(Interlaced)掃描是指顯示器在每遍掃描使隔一行更新一行數(shù)據(jù)，更新整個屏幕的數(shù)據(jù)需要兩遍掃描（奇數(shù)行、偶數(shù)行掃描）。對于非隔行(Noninterlaced)掃描（又稱逐行掃描）方式，掃描時逐行進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，以便掃描完成全部數(shù)據(jù)更新。 顯示緩沖區(qū)與顏色定義 對于PC顯示系統(tǒng)來說，它有兩種顯示模式：字母數(shù)字模式和圖形模式(Graphics Mode)。在顯示適配器上，有一塊存儲器，用于存放顯示器顯示是對應(yīng)的格式數(shù)據(jù)，稱為視頻存儲器(VRAM)或顯示緩

31、沖器。 模擬信號接口和數(shù)字信號接口 顯示器與顯示板之間連接線的信號形式有兩種：數(shù)字信號和模擬信號。 視頻BIOS 視頻基本輸入/輸出系統(tǒng)(BIOS)可以放在ROM中，用戶程序調(diào)用它來完成某些與顯示有關(guān)的控制和操作，如光標(biāo)顯示，字符顯示，基本圖形點(diǎn)線的顯示，獲取視頻信息與設(shè)置顏色等。 4）平板顯示系統(tǒng) 平板顯示系統(tǒng)能夠使用被動矩陣單色，主動矩陣單色，被動矩陣彩色與主動矩陣彩色四種基本技術(shù)。 被動LCD矩陣顯示 主動LCD矩陣顯示2.視頻采集卡的工作原理 視頻信號的采集就是將視頻信號經(jīng)硬件數(shù)字化后，再將數(shù)字化數(shù)據(jù)存儲。 1)視頻卡的分類與功能簡介 視頻采集卡視頻播放卡電視轉(zhuǎn)換卡 視頻卡是一種對實(shí)時

32、視頻圖像進(jìn)行數(shù)字化、凍結(jié)、存儲和輸出處理的工具。視頻卡的功能還包括圖像的放大修整、按比例繪制、像素顯示調(diào)整、捕捉特定鏡頭、若干視頻源圖像疊合等，還可以在VGA上開窗口且與VGA信號疊加顯示和壓縮處理。視頻卡一般提供以下七個功能: 全活動數(shù)字圖像的顯示、抓取、錄制，支持Microsoft Video for Windows。 可從錄像機(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)，可將緩沖區(qū)映射到高端內(nèi)存?？砂幢壤s放、剪切、移動于掃描視頻圖像。色度、飽和度、亮度、對比度及R,G,B三色比例可調(diào)?？捎密浖x端口地址和IRQ。具有若干可用軟件相互切

33、換的視頻輸入源，以其中一個做活動顯示。2）視頻采集卡的工作原理視頻信號獲取器總體框圖 視頻信號源、攝像機(jī)、錄像機(jī)或激光視盤的信號首先經(jīng)過A/D變換，送到多制式數(shù)字解碼器進(jìn)行解碼，得到Y(jié)UV數(shù)據(jù)；由視頻窗口控制器對其進(jìn)行剪裁，改變比例后存入幀存儲器。幀存儲器的內(nèi)容在窗口控制器的控制下，與VGA同步信號或視頻編碼器的同步信號同步，再送到D/A變換器變成模擬的RGB信號，同時送到數(shù)字是視頻編輯器進(jìn)行視頻編碼，最后輸出到VGA監(jiān)視器及電視機(jī)或錄像機(jī)。 1)A/D變換和數(shù)字解碼 首先TDA8708或TDA8709對彩色全電視信號進(jìn)行A/D變換，其工作原理如圖所示。它由三個視頻輸入端，通過編程控制視頻選擇

34、位0和選擇位1，選擇三個輸入端的任一個作為輸入。然后送到具有前衛(wèi)電路和自動增益功能的運(yùn)算放大器，最后經(jīng)過A/D變換器將彩色全電視信號轉(zhuǎn)換成8位數(shù)字信號，送給彩色多制式數(shù)字解碼器。視頻模擬輸入接口TDA8708工作原理方框圖 2)窗口控制器 窗口控制器82C900IA PC-Video是Chips公司產(chǎn)生的適用于ISA總線PC的視頻獲取、顯示用的專用控制芯片。其窗口控制器總體邏輯框圖如圖所示，可分成四部分:PC總線接口部分主要包括I/O寄存器地址映射，幀存儲地址映射，及幀存儲器讀/寫等功能。視頻輸入剪裁、變比例部分的主要功能是把視頻數(shù)據(jù)按照使用者的定義處理后送到VRAM讀/寫模塊中。VRAM讀/

35、寫、刷新控制部分主要完成對外接VRAM的訪問和選體等控制。輸出窗口VGA同步、色鍵控制部分組要用來驅(qū)動主存儲器的數(shù)據(jù)與VGA的視頻信號同步，送到D/A轉(zhuǎn)換器變成模擬的RGB信號，然后通過一個模擬開關(guān)與VGA視頻信號疊加輸出到VGA監(jiān)視器上。 PC Video窗口控制器總體邏輯框圖 3) 幀存儲器系統(tǒng) 4）數(shù)模轉(zhuǎn)換和矩陣變換 這部分由D/A轉(zhuǎn)換器SAA9065和視頻信號處理器TDA4680兩個器件組成。5）視頻信號和VGA信號的疊加6）數(shù)字式多制式視頻信號編碼部分4.2 多媒體信息獲取設(shè)備4.2.1觸摸屏 觸摸屏(Touch Screen)是一種定位設(shè)備。當(dāng)用戶用手指或其它設(shè)備觸摸安裝在計(jì)算機(jī)顯

36、示器前面的觸摸屏?xí)r，所摸到的位置（以坐標(biāo)形式）被觸摸屏控制器測到，通過串行口或者其它接口（如鍵盤）送到CPU，從而確定用戶所輸入的信息。 1.觸摸屏的作用和應(yīng)用 觸摸屏技術(shù)構(gòu)造的應(yīng)用系統(tǒng)非常適合以下領(lǐng)域： (1)自動控制及監(jiān)測 (2) 展示 (3)信息檢索和查詢 (4)培訓(xùn)和教育： 2.觸摸屏的分類1按安裝方式分類:外掛式 置 式 整體式 投影儀式 2.從結(jié)構(gòu)特性與技術(shù)分類:紅外 電阻膜 電容 表面聲波 壓力矢量 3觸摸屏的技術(shù)指標(biāo)性能/指標(biāo)紅外電容四線電阻五線電阻表面聲波清晰度很好有些模糊有些模糊較好很好反光性很少較大較小有很少透光率100%85%55%75%92%（極限）最大分辨率7963

37、10241024102410244096409640964096壓力軸響應(yīng)無無無無有漂移無有無無無反應(yīng)速度50ms-300 ms15 ms -24 ms10 ms -20 ms10 ms10 ms光干擾不能超范圍沒有此問題沒有此問題沒有此問題沒有此問題電磁場干擾沒有此問題有沒有此問題沒有此問題沒有此問題防刮擦好怕硬物敲擊怕銳器怕銳器較好色彩失真無有有無無壽命不定，傳感器多2000萬次100萬次3000萬次5000萬次4觸摸屏技術(shù)特點(diǎn)對比1紅外觸摸屏 紅外觸摸屏的主要優(yōu)點(diǎn)是：價格低廉、安裝非常方便、使用鍵盤接口不需要卡或其他任何控制器、可以使用在各檔計(jì)算機(jī)上。 2電容式觸摸屏 電容式觸摸屏是眾多

38、觸摸技術(shù)中較為可靠精確的一種。觸摸屏的玻璃設(shè)計(jì)不但能保護(hù)導(dǎo)體層及感應(yīng)器，更有效地防止外在環(huán)境因素對觸摸屏造成影響 .3電阻式觸摸屏電阻式觸摸屏與外界完全隔離，并且可以用任何很尖細(xì)的物體作觸針，可以用來寫字畫畫。 4表面聲波觸摸屏表面聲波技術(shù)靠測量時間來計(jì)算位置，不受溫度、濕度等環(huán)境因素影響，所以非常穩(wěn)定，精度也非常高 5壓力傳感觸摸屏 壓力傳感觸摸屏和紅外觸摸屏一樣，顯示器前不加貼薄膜，所以圖像清晰，也不怕刮擦和油污。 6五類觸摸屏的特色對比 綜合來說，五類技術(shù)中比較有特色的是：表面聲波技術(shù)、第二代五線電阻技術(shù)、抗光干擾紅外線技術(shù)。表面聲波技術(shù)的純粹玻璃屏不怕刮擦和用力、壽命長、精度高、清晰透

39、亮，還有壓力軸響應(yīng)。第二代五線電阻技術(shù)提高了電阻技術(shù)的壽命，雖然清晰度、透光率不如聲波技術(shù)高，但精度最高，可用尖細(xì)的觸摸物，不怕任何干擾和污染，最適合工控領(lǐng)域。抗光干擾紅外線技術(shù)的最大優(yōu)勢是價格非常低廉，安裝方便，屏幕前不加任何東西，因而不存在透光和清晰的問題，也不怕刮擦和用力；缺點(diǎn)是精度低，只能用手指來點(diǎn)，不夠美觀豪華。4.2.2 掃描儀 掃描儀（Scanner）是一種圖像輸入設(shè)備，利用光電轉(zhuǎn)換原理，通過掃描儀光電的移動或原稿的移動，把黑色或彩色的原稿信息數(shù)字化后輸入計(jì)算機(jī)中，他還用于文字識別、圖像識別等新的領(lǐng)域。1掃描儀的結(jié)構(gòu)原理(1)結(jié)構(gòu) CCD和CIS是掃描儀的兩種核心技術(shù)，CCD稱為

40、光電耦合傳感技術(shù)(CCD,Charge Coupled Device)，CIS稱為接觸式光電傳感技術(shù)（CIS，Contact Image Sensor） (2)信息數(shù)字化原理 以平面式掃描儀為例，把原件面朝下放在掃描儀的玻璃臺上，掃描儀內(nèi)發(fā)出光照射原件，反射光線經(jīng)一組平面鏡和透鏡導(dǎo)向后，照射到CCD的光敏器件上。來自CCD的電量送到模數(shù)裝換器中，將電壓轉(zhuǎn)換成代表每個象素色調(diào)或顏色的數(shù)字值。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動掃描頭延平臺作微量運(yùn)動，每移動一步，即獲得一行像素值。2掃描儀的分類1)按掃描方式分類手動式掃描儀平面式掃描儀滾筒式掃描儀膠片掃描儀2)按掃描幅面分類最常見的為A4和A3幅面的臺式掃描儀 3)按掃

41、描分辨率分類分辨率有600dpi、1200dpi、4800dpi 4)按灰度與彩色分類灰度掃描儀 彩色掃描儀 5)按反射式或透射式分類反射式掃描儀 透射式掃描儀 3掃儀的技術(shù)指標(biāo)1）原稿種類2）掃描精度3）掃描分辨率分辨率的單位分辨率與精度 光學(xué)分辨率和間插分辨率 光電轉(zhuǎn)換精度4）色彩精度5）掃描速度6）階調(diào)7）灰 階8）鮮銳度9）色彩再現(xiàn)能力 10）接口標(biāo)準(zhǔn)4.2.3 數(shù)碼相機(jī) 數(shù)碼相機(jī)由鏡頭、CCD、A/D（模/數(shù)轉(zhuǎn)換器）、MPU（微處理器）、內(nèi)置存儲器、LCD（液晶顯示器）、PC卡（可移動存儲器）和接口（計(jì)算機(jī)接口、電視機(jī)接口）等部分組成 1.數(shù)碼相機(jī)的結(jié)構(gòu)原理1）CCD矩形網(wǎng)格陣列2）

42、存儲介質(zhì)3）接口2.數(shù)碼相機(jī)的工作過程1）成像2）模數(shù)轉(zhuǎn)換4.2.4 輸入/輸出接口1.SCSI接口2.USB接口1）USB規(guī)范的組成控制器(Host Controller) 控制器驅(qū)動程序(Host Controller Driver) USB芯片驅(qū)動程序(USB Driver)USB設(shè)備(USB Device)設(shè)備驅(qū)動程序(Client Driver Software)2）USB中數(shù)據(jù)傳輸方式等時傳輸方式(Isochronous)中斷傳輸方式(Interrupt)控制傳輸方式(Control)批(Bulk)傳輸方式3.各種類型接口對比接口類型典型應(yīng)用突發(fā)速率預(yù)測ISAEISAPCIAGP聲

43、卡、Modem網(wǎng)卡、SCSI圖形卡、SCSI、聲卡圖形卡2MB/s 8.33MB/s33MB/s133MB/s-266MB/s528MB/s1999被PCI取代ATA/IDESCSIUSBIEEE-1394硬盤、CD-ROM、DVD-ROM硬盤、移動設(shè)備、掃描儀端點(diǎn)設(shè)備、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)數(shù)碼攝影機(jī)、高速存儲設(shè)備3.3MB/s33.3MB/s5MB/s 80MB/s12MB/s - 480MB/s400MB/s最終取代串口、并口1999實(shí)際應(yīng)用4.3 多媒體存儲技術(shù) 光存儲系統(tǒng)由光盤驅(qū)動器和光盤盤片組成。光存儲的基本特點(diǎn)是用激光引導(dǎo)測距系統(tǒng)的精密光學(xué)機(jī)構(gòu)取代硬盤驅(qū)動器的精密機(jī)械結(jié)構(gòu)。 4.3.1

44、 光存儲技術(shù)原理 存儲技術(shù)是通過光學(xué)的方法讀寫數(shù)據(jù)的一種存儲技術(shù)，其工作原理是改變一個存儲單元的性質(zhì)，使其性質(zhì)的變化反映出被存儲的數(shù)據(jù)，識別這種性質(zhì)的變化，就可以讀出存儲數(shù)據(jù)。 1.光存儲的類型1)只讀型光存儲系統(tǒng)2)一次寫型光存儲系統(tǒng)3)可重寫型光存儲系統(tǒng)2光存儲系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)1）格式化容量2）用戶容量3平均存取時間、平均尋道時間和平均等待時間 平均存取時間是指從計(jì)算機(jī)向光盤驅(qū)動器發(fā)出命令開始，到光盤驅(qū)動器在光盤上找到讀/寫的信息的位置并接收讀/寫命令為止的一段時間 1尺寸2容量4數(shù)據(jù)傳輸速率1）數(shù)據(jù)傳輸速率2）同步傳輸速率、異步傳輸速率和傳輸速率3）突發(fā)傳輸速率4）持續(xù)傳輸速率5誤碼率6.

45、平均無故障時間3.光存儲格式標(biāo)準(zhǔn)和類型標(biāo)準(zhǔn)名稱盤的名稱應(yīng)用目的播放時間顯示的圖像紅皮書（Red Book）CD-DA存儲音樂節(jié)目74分鐘黃皮書（Yellow Book）CD-ROM存儲文圖聲像等多媒體節(jié)目存儲650MB的數(shù)據(jù)動畫、靜態(tài)圖像、動圖像綠皮書（Green Book）CD-I存儲文圖聲像等多媒體節(jié)目存儲多達(dá)760MB的數(shù)據(jù)動畫、靜態(tài)圖像橙皮書（Orange Book）CD-MOCD-WO(CD-R)讀/寫入文圖聲像等多媒體節(jié)目白皮書（Write Book）Video-CD存儲影視節(jié)目70分鐘（MPEG-1）數(shù)字影視（MPEG-1）質(zhì)量紅皮書+（Red Book+）CD- Video存儲

46、模擬電視數(shù)字聲音5-6分鐘（電視）20分鐘（聲音）模擬電視圖像數(shù)字聲音CD-BridgePhoto CD存儲照片靜態(tài)圖像藍(lán)皮書（Blue Book）LD（LaserDisc）存儲影視節(jié)目200分鐘模擬電視圖像4.3.2 CD-ROM光存儲系統(tǒng)1CD-ROM盤片的物理層次 CD-ROM有標(biāo)準(zhǔn)的物理規(guī)格，它由直徑為120mm，厚度為1.2mm的聚碳酸酯盤組成，中心有一個15mm的主軸孔。聚碳酸酯襯底含有凸區(qū)和凹坑區(qū)。每個凹坑區(qū)都深100nm，寬500nm。兩個相鄰凹坑區(qū)之間的地方稱為凸區(qū)。 CD的盤片結(jié)構(gòu) 2CD-ROM驅(qū)動器的構(gòu)造CD-ROM驅(qū)動器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 1)激光頭2)聚焦伺服3)道跟蹤伺

47、服 4)CLV控制5)EFM解調(diào)器 6)錯誤檢測和校正 3. 可刻錄光盤系統(tǒng)1）CD-R2）CD-RW4.3.3 DVD光存儲系統(tǒng) DVD的英文全名是Digital Video Disk，即數(shù)字視頻光盤或數(shù)字影盤，它利用MPEG2的壓縮技術(shù)存儲影像。也有人稱DVD是Digital Versatile Disk，是數(shù)字多用途的光盤。五種規(guī)格 如下: DVD-ROM: 計(jì)算機(jī)軟件只讀光盤，用途類似CD-ROM。DVD-Video: 家用的影音光盤，用途類似LD或Video CD。 DVD-Audio: 音樂盤片，用途類似音樂CD DVD-R(或稱DVD-Write-Once): 限寫一次的DVD，

48、用途類似CD-R DVD-RAM(或稱DVD-Rewritable): 可多次讀/寫的光盤，用途類似MO 1DVD盤片的物理結(jié)構(gòu)2DVD光盤驅(qū)動器1）DVD-ROM2）DVD-R與DVD-RW3）DVD-RAM4）DVD-Audio5）DVD-Video4.4 典型多媒體平臺4.4.1 CD-I交互式多媒體系統(tǒng)1CD-I系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(1)音頻處理子系統(tǒng)(2)視頻處理子系統(tǒng)(3)多任務(wù)的操作系統(tǒng)(4)CD播放機(jī)(5)微處理器、存儲器、鍵盤、定位裝置和CSD字體模塊 CD-I基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2CD-I音頻子系統(tǒng) CD-I基本系統(tǒng)有4種標(biāo)準(zhǔn)音質(zhì)的運(yùn)行方式和一種非實(shí)時的語音音質(zhì)運(yùn)行方式。4種實(shí)時的CD-I音頻

49、特性見下表: 級 別采樣率(kHz)位數(shù)樣本頻率響應(yīng)(kHz)數(shù)據(jù)率(字節(jié)/秒)通道數(shù)數(shù)據(jù)流百分?jǐn)?shù)播放時間(小時)CDDA PCM超級HiFi44.116201711001立體聲1001A37.8817851002立體聲502(LV)425004單通道254CDI ADPCMB37.8417425004立體聲254(FM)213008單通道12.58C18.948.5213008立體聲12.58(AM)1060016單通道6.2516 聲音數(shù)據(jù)的解碼和控制是由CD-I音頻處理器來完成的，它的組成見圖 :音頻處理子系統(tǒng)圖(1)解碼器ADPCM (2)音頻處理單元 (3)特技處理器及聲音輸出 (4

50、)CD-I接口單元 (5)音頻信號存儲器(6)控制器 3CD-I視頻子系統(tǒng) CD-I視頻處理子系統(tǒng)的功能是把CD-I光盤上的數(shù)字化視頻信號通過存儲和控制進(jìn)行實(shí)時解碼、顏色切換、重疊控制，經(jīng)過混合處理而產(chǎn)生RGB信號輸出，其結(jié)構(gòu)如圖所示。CD-I視頻處理子系統(tǒng) (1)視頻壓縮與解碼原理一維的DYUV編碼DYUV圖像數(shù)據(jù)格式 RGB 5：5：5編碼RGB 5：5：5編碼CLUT編碼一維行程編碼CLUT編碼 RL圖像編碼 (2)圖像平面的重疊與顏色切換CD-I圖像平面 (3)圖像混合與輸出4.4.2 DVI多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng) DVI系統(tǒng)作為較早商品化的多媒體系統(tǒng)，具有以下特點(diǎn)： (1)提供一種全數(shù)字化

51、的方法 (2)先進(jìn)的視頻壓縮技術(shù) (3)聲音壓縮技術(shù) (4)合成圖形 1DVI系統(tǒng)結(jié)構(gòu)DVI型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖2DVI視頻子系統(tǒng)3DVI音頻子系統(tǒng)4DVI總線和接口以DVI為代表的DVI多媒體硬件系統(tǒng)具有下述特點(diǎn)： 采用了高速專用視頻處理器i750B，具有實(shí)時處理視頻功能 DVI總線保證了高速傳輸 外圍邏輯集成到3個門陣列，ActionMedia體積縮小 外圍接口設(shè)計(jì)方便了用戶 4.5 多媒體個人計(jì)算機(jī)4.5.1 MPC硬件系統(tǒng) MPC硬件系統(tǒng) 設(shè)計(jì)原則 :1)采用國際標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)原則 (2)將多媒體和通信功能的單獨(dú)解決變成集中解決 (3)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和算法相結(jié)合 (4)把多媒體和通信技術(shù)做到CP

52、U芯片中 4.5.2 MPC規(guī)范 MPC聯(lián)盟規(guī)定多媒體計(jì)算機(jī)包括五個基本的部件:個人計(jì)算機(jī)（PC)，只讀光盤驅(qū)動器(CD-ROM)，聲卡，Windows操作系統(tǒng)和一組音箱或耳機(jī) 項(xiàng)目MPC-1MPC-2MPC-3CPU16MHz 386SX25MHz 486SX或兼容芯片75MHz Pentium或兼容芯片RAM2MB4MB8MB硬盤容量30MB160MB540MBCD-ROM150KB/s最大尋址時間1s300KB/s最大尋址時間400msCD-ROM XA600KB/s最大尋址時間200msCD-ROM XA聲卡8b數(shù)字聲音、8個合成音，MIDI16b數(shù)字聲音、8個合成音，MIDI16b數(shù)

53、字聲音、WaveTable（波表），MIDI顯示器640480 16色640480 256色640480 65536色視頻播放352240 30f/s(352288 25f/s)15b/pixelI/O端口MIDI I/O，搖桿端口，串并聯(lián)端口MIDI I/O，搖桿端口，串并聯(lián)端口MIDI I/O，搖桿端口，串并聯(lián)端口操作系統(tǒng)DOS版本3.1以上、Windows3.0帶多媒體擴(kuò)展DOS版本3.1以上Windows3.1Windows3.1三種MPC最低功能要求標(biāo)準(zhǔn) 4.5.3 MPC性能1)圖像處理能力2)聲音的處理能力3)MIDI樂器數(shù)字接口4)動畫處理能力 5)多媒體數(shù)據(jù)的存儲 6)MPC

54、之間的信息傳遞 MPC計(jì)算機(jī)之間的多媒體信息傳遞方法有以下四種 (1)可移動式硬盤 包括便攜式硬盤片、打印口外接硬盤、抽拉式硬盤盒 (2)可移動光盤 CD-ROM，WORM，可擦寫光盤 (3)網(wǎng)絡(luò)：電子郵件，局域網(wǎng)，遠(yuǎn)程網(wǎng) (4)串口通信 第7章 多媒體數(shù)據(jù)管理內(nèi)容提要 在這一章將主要學(xué)習(xí)多媒體數(shù)據(jù)管理的特點(diǎn)、要求和途徑，多媒體數(shù)據(jù)庫特點(diǎn)和體系結(jié)構(gòu)、多媒體數(shù)據(jù)模型和基于內(nèi)容的檢索和查詢，及對MPEG-7的簡單介紹。知識要點(diǎn)： 多媒體數(shù)據(jù)管理的特點(diǎn)和途徑；多媒體數(shù)據(jù)庫的特點(diǎn)和體系結(jié)構(gòu)；多媒體數(shù)據(jù)模型；基于內(nèi)容的檢索和查詢；MPEG-7介紹。教學(xué)建議： 建議學(xué)時數(shù)為6學(xué)時 7.1 概 述傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫

55、與多媒體數(shù)據(jù)庫不同的體系結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)庫的比較 多媒體對數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的影響主要表現(xiàn)在以下八個方面: （1）數(shù)據(jù)庫的組織和存儲 （2）媒體種類的增多增加了數(shù)據(jù)處理的困難 （3）數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容查詢、多解查詢 （4）用戶接口的支持 （5）多媒體信息的分布對多媒體數(shù)據(jù)庫體系帶來巨大的影響 （6）長事務(wù)（transaction）多 （7）多媒體數(shù)據(jù)庫對服務(wù)質(zhì)量的要求 （8）多媒體數(shù)據(jù)管理還要考慮版本控制的問題 1. 多媒體數(shù)據(jù)管理的途徑（1）文件管理系統(tǒng)和特定的邏輯目錄 （2）傳統(tǒng)的字符、數(shù)值數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的擴(kuò)充 （3）多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（MDBMS） （4）超文本和超媒體非線性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（節(jié)點(diǎn)、鏈、網(wǎng)絡(luò)）的數(shù)

56、據(jù)模型 2. 多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（MDBMS）的功能（l）多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)必須能表示和處理各種媒體的數(shù)據(jù)，除了傳統(tǒng)的規(guī)則數(shù)據(jù)外，重點(diǎn)是如圖形、圖像、聲音等等這樣的不規(guī)則數(shù)據(jù) （2）多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)必須能反映和管理各種媒體數(shù)據(jù)的特性，和表示各種媒體數(shù)據(jù)之間的空間或時間的關(guān)聯(lián) （3）多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應(yīng)具有物理數(shù)據(jù)獨(dú)立性、邏輯數(shù)據(jù)獨(dú)立性和媒體數(shù)據(jù)獨(dú)立性 （4）多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)操作功能 （5）多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功能 （6）多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應(yīng)具有開放功能，提供多媒體數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用程序接口API，并提供獨(dú)立于外設(shè)和格式的接口，以便基于多媒體的數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用程序方便可靠的訪問

57、數(shù)據(jù)庫。（7）多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)還應(yīng)提供事務(wù)和版本管理功能 7.2 多媒體數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)7.2.1 多媒體數(shù)據(jù)庫的一般形式1、集中統(tǒng)一型多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)集中統(tǒng)一型數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu) 集中統(tǒng)一型多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是指由單獨(dú)一個多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來管理和建立一個集中的數(shù)據(jù)庫，統(tǒng)一管理各種多媒體資源，并由這個多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來管理對象空間及目的數(shù)據(jù)的集成. 2、聯(lián)邦性多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)聯(lián)邦性多媒體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 聯(lián)邦性多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是將不同類型的多媒體資源分別建立不同的數(shù)據(jù)庫，每個數(shù)據(jù)庫都有自己的管理系統(tǒng)，它們各自管理自己的數(shù)據(jù)庫。 3、客戶/服務(wù)型多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的

58、體系結(jié)構(gòu)客戶/服務(wù)型多媒體數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu) 客戶/服務(wù)型多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和聯(lián)邦性結(jié)構(gòu)有一定相似性，但它支持網(wǎng)絡(luò)功能。它也是由多個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來組成，每個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)管理不同類型多媒體資源。這種結(jié)構(gòu)支持客戶/服務(wù)模式，這就要在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和用戶之間加入一個多媒體數(shù)據(jù)庫服務(wù)器及中間件，用戶程序通過相應(yīng)的接口與服務(wù)器相連 7.2.2 多媒體數(shù)據(jù)庫的層次劃分 從多媒體數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)可以看出多媒體數(shù)據(jù)庫可以劃分為四個層次：媒體支持層、存取與存儲數(shù)據(jù)模型層、概念數(shù)據(jù)模式層、多媒體用戶接口層，如圖所示 :多媒體數(shù)據(jù)庫的層次結(jié)構(gòu) 7.3 多媒體數(shù)據(jù)模型7.3.1 數(shù)據(jù)模型概述 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)一般按層次劃

59、分為三種模式：物理模式、概念模式和外部模式，如圖所示: DBMS的三層模式 物理模式又稱為內(nèi)部模式，其主要功能是定義數(shù)據(jù)存儲組織方法，如數(shù)據(jù)庫文件的格式、索引文件組織方法、數(shù)據(jù)庫在網(wǎng)絡(luò)上的分布方法等，有時，該模式還稱作存儲模式，它對用戶是透明的。 概念模式是實(shí)現(xiàn)一個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的核心，而數(shù)據(jù)模型是實(shí)現(xiàn)概念模式的基礎(chǔ)。 數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中用于提供信息數(shù)據(jù)表示和操作手段的形式構(gòu)架，數(shù)據(jù)模型通常由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和完整性約束三部分組成，也稱數(shù)據(jù)模型三要素 .數(shù)據(jù)庫主要有兩大類操作；檢索和更新（包括插入、刪除、替換、修改） 所謂完整性規(guī)則是指給定的數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)及它們之間的關(guān)聯(lián)所具有的制約

60、和依存規(guī)則，用以限定符合數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫狀態(tài)及狀態(tài)的變化，以保證數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的正確、有效、相容和一致 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)靜態(tài)特性的描述，是所研究的對象類型的集合。 7.3.2 擴(kuò)充的關(guān)系數(shù)據(jù)模型 模型擴(kuò)充的主要技術(shù)策略有三種： （1） 使關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)和操作系統(tǒng)中文件系統(tǒng)功能相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對多媒體非格式化數(shù)據(jù)的管理。 （2）將關(guān)系元組中格式化數(shù)據(jù)和非格式化數(shù)據(jù)直接裝在一起形成一個完整的元組，存放在數(shù)據(jù)頁面或數(shù)據(jù)頁面組中。 （3）將元組中非格式化數(shù)據(jù)分成兩部分，一部分是格式化數(shù)據(jù)本身，另一部分是對非格式化數(shù)據(jù)的引用。 三種策略的關(guān)鍵是要擴(kuò)充數(shù)據(jù)類型，解決非格式化數(shù)據(jù)的語義解釋。 7.3.3