(多媒體應(yīng)用技術(shù)理論課件)第二章多媒體環(huán)境的建立

第二章多媒體環(huán)境的建立第二章多媒體環(huán)境的建立1第二章多媒體環(huán)境的建立理論上：多媒體環(huán)境的建立硬件環(huán)境的建立軟件環(huán)境的建立聲卡、CD-ROM、顯卡等的安裝聲卡、視頻卡等驅(qū)動程序的安裝多媒體應(yīng)用軟件的安裝第二章多媒體環(huán)境的建立理論上：多媒體環(huán)硬件環(huán)境的建立軟件2多媒體環(huán)境的建立多媒體音頻的建立多媒體視頻的建立支持多媒體的操作系統(tǒng)其它的多媒體外圍設(shè)備應(yīng)用角度：多媒體環(huán)多媒體音頻的建立多媒體視頻的建立支持多媒體的操作系統(tǒng)3MPC的基本結(jié)構(gòu)鍵盤顯示器內(nèi)存儲器中央處理器顯示卡聲卡CD-ROM外存儲器音響設(shè)備鼠標(biāo)教學(xué)進程MPC的基本結(jié)構(gòu)鍵盤顯示器內(nèi)存儲器中央處理器顯示卡聲卡CD-4MPC的主要特征具有激光驅(qū)動器CD-ROMCD-ROM是多媒體技術(shù)的基礎(chǔ)，它是最經(jīng)濟、最實用的數(shù)據(jù)載體1輸入手段豐富除常用的鍵盤和鼠標(biāo)外，還有掃描輸入、手寫輸入和文字識別輸入等2輸出種類多、質(zhì)量高以音頻、投影、視頻以及幀頻等多種形式輸出多媒體信息3顯示質(zhì)量高高性能顯示卡和優(yōu)質(zhì)顯示器為圖像、視頻等的處理提供不失真的參照基準(zhǔn)4具有豐富的軟件資源設(shè)備驅(qū)動程序，操作系統(tǒng)，對象制作軟件，平臺軟件，工具軟件，應(yīng)用軟件5MPC的主要特征具有激光驅(qū)動器CD-ROMCD-ROM是多媒5

2.1多媒體音頻

音頻是多媒體技術(shù)的重要特征之一，是攜帶信息的重要媒體。在計算機多媒體技術(shù)中，音頻的種類主要有波形音頻、MIDI音頻和CD唱盤音頻。2.1多媒體音頻音頻是多媒體技術(shù)的重要特征之一6

聲音的基本特征

聲音是由空氣中分子的振動而產(chǎn)生的。自然界的聲音是一個隨時間而變化的連續(xù)信號，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。幅度(s)基線(t)周期振幅聲音的基本特征聲音是由空氣中分子的振動而產(chǎn)生的。7為使計算機能處理音頻，必須對聲音信號數(shù)字化。(1).聲音信號數(shù)字化

(2).影響數(shù)字音頻質(zhì)量的技術(shù)參數(shù)(3).數(shù)字音頻文件的存儲量

(4).數(shù)字音頻信號的編碼

為使計算機能處理音頻，必須對聲音信號數(shù)字化。(1).聲音信8數(shù)字化音頻的過程如下圖所示:(c)采樣信號的量化(a)模擬音頻信號(b)音頻信號的采樣(1).聲音信號數(shù)字化----采樣，量化數(shù)字化音頻的過程如下圖所示:(c)采樣信號的量化(a)9

對模擬音頻信號進行采樣量化編碼后，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)三個因素。(2).影響數(shù)字音頻質(zhì)量的技術(shù)參數(shù)1).采樣頻率

將模擬聲音波形轉(zhuǎn)換為數(shù)字時，每秒鐘所抽取聲波幅度樣本的次數(shù)，單位是Hz（赫茲）。

通常采用三種：11.025KHz(語音效果)、22.05KHz(音樂效果)、44.1KHz(高保真效果)。常見的CD唱盤為44.1KHz。采樣頻率越高，振幅值越多，聲音模擬越精確.對模擬音頻信號進行采樣量化編碼后，得到數(shù)字音頻。數(shù)字10

量化數(shù)據(jù)位數(shù)（量化位數(shù)也稱“量化精度”)，是描述每個采樣點樣值的二進制位數(shù)。經(jīng)常采用的有8位、16位和32位。

例如，8位量化級表示每個采樣點可以表示256個不同量化值，而16位量化級則可以表示65536個不同的量化值量化數(shù)據(jù)位數(shù)（量化位數(shù)也稱“量化精度”)，113).聲道數(shù)

聲音通道的個數(shù)稱為聲道數(shù)，是指一次采樣所記錄產(chǎn)生的聲音波形個數(shù)。記錄聲音時，如果每次生成一個聲波數(shù)據(jù)，稱為單聲道；每次生成兩個聲波數(shù)據(jù)，稱為雙聲道（立體聲）。隨著聲道數(shù)的增加，所占用的存儲容量也成倍增加。

記錄聲音時，如果每次生成一個聲道數(shù)據(jù)，稱為單聲道；每次生成兩個聲波數(shù)據(jù)，稱為立體聲（雙聲道）。3).聲道數(shù) 記錄聲音時，如果每次生成一個聲道數(shù)據(jù)，12

可用以下公式估算聲音數(shù)字化后每秒所需的存儲量（未經(jīng)壓縮的）存儲量=采樣頻率×量化位數(shù)÷8×聲道數(shù)×?xí)r間

例如，數(shù)字激光唱盤（CD-DA）的標(biāo)準(zhǔn)采樣頻率為44.1kHz，量化位數(shù)為16位，立體聲。一分鐘CD-DA音樂所需的存儲量為44.1K×16×2×60÷8=10584KB圖像數(shù)據(jù)量大小=像素總數(shù)×圖像深度÷8(3).數(shù)字音頻文件的存儲量

可用以下公式估算聲音數(shù)字化后每秒所需存儲量=采樣頻率×13(4).數(shù)字音頻信號的編碼

一般情況下，聲音的制作是使用麥克風(fēng)或錄音機來產(chǎn)生，再由聲卡上的WAVE合成器的(模/數(shù)轉(zhuǎn)換器)對模擬音頻采樣后，量化編碼為一定字長的二進制序列，并在計算機內(nèi)傳輸和存儲。在數(shù)字音頻回放時，再由數(shù)字到模擬的轉(zhuǎn)化器(數(shù)/模轉(zhuǎn)換器)解碼可將二進制編碼恢復(fù)成原始的聲音信號，通過音響設(shè)備輸出。如下圖所示:

模擬音頻信號輸入采樣/量化編碼傳輸/存儲解碼播放(4).數(shù)字音頻信號的編碼一般情況下14●.cda●

CDA(CDAudio)激光音頻文件

記錄聲波，數(shù)據(jù)量大，經(jīng)采樣生成WAV和MP3音頻文件.mp3●

MP3(MPEG音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn))壓縮音頻文件

必須經(jīng)過解壓縮，數(shù)據(jù)量小文件格式.wav●

WAVE(WaveformAudio)波形音頻文件

多媒體系統(tǒng)、音樂光盤制作，記錄物理波形，數(shù)據(jù)量大●RealAudio(.ram)音頻文件

Real公司開發(fā)的主要適用于網(wǎng)絡(luò)上實時數(shù)字音頻流技術(shù)的文件格式。.rm教學(xué)進程●.cda●CDA(CDAudio)激光音頻文件

記錄15●數(shù)字音頻的不同格式文件數(shù)據(jù)量的比較教學(xué)進程●

CD格式音頻

3:1933MB●

MP3格式音頻

3:358.2MB●

WAVE格式音頻

3:1232.39MB●

RM格式音頻

3:30546KB●數(shù)字音頻的不同格式文件數(shù)據(jù)量的比較教學(xué)進程●CD格式音頻16MIDI音頻是將電子樂器鍵盤上的彈奏信息記錄下來，包括鍵名、力度、時值長短等，是樂譜的一種數(shù)字式描述。當(dāng)需要播放時，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)放大后由揚聲器輸出。如下圖所示。

2.2MIDI音頻合成器揚聲器MIDI鍵盤MIDI接口音序器1.什么是MIDI2.MIDI設(shè)備配置3.MIDI文件的特點MIDI音頻是將電子樂器鍵盤上的彈奏信息記錄下來，包括鍵名、17MIDI接口(InstrumentDigitalInterface)是音樂與計算機結(jié)合的產(chǎn)物，目的是解決各種電子樂器間存在的兼容性問題。用于合成、游戲，記錄音符時值、頻率、音色特征，數(shù)據(jù)量小。1.什么是MIDIMIDI文件（文件后綴.MID)存放MIDI信息的標(biāo)準(zhǔn)文件格式，記錄樂曲演奏的音符和樂器，而不是樂曲本身，所以MIDI音頻的存儲量較小，1小時的交響曲其MIDI文件數(shù)據(jù)為1MB。MIDI接口(InstrumentDigitalInt18MIDI音頻的實例MIDI音頻的實例19

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(3).音序器(Sequencer)(4).合成器 MIDI設(shè)備就是處理MIDI信息所需的硬件設(shè)2.MI20

(1).MIDI端口

一臺MIDI設(shè)備可以有一至三個MIDI端口，分別稱為MIDIIn、MIDIOut、MIDIThru。它們的作用是：

MIDIIn：接收來自其它MIDI設(shè)備的MIDI信息。

MIDIOut：發(fā)送本設(shè)備生成的MIDI信息到其它設(shè)備。MIDIThru：將從MIDIIn端口傳來的信息轉(zhuǎn)發(fā)到相連的另一臺MIDI設(shè)備上。 (1).MIDI端口一臺MID21

(2).MIDI鍵盤(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文件擴展名為.MID。音序器還可編輯MIDI文件。

MIDI鍵盤是用于MIDI樂曲演奏的，MIDI鍵盤本身并不發(fā)出聲音，當(dāng)作曲人員觸動鍵盤上的按鍵時，就發(fā)出按鍵信息，所產(chǎn)生的僅僅是MIDI音樂消息，從而由音序器錄制生成MIDI文件。 (2).MIDI鍵盤(3).音序器22

(4).合成器

MIDI文件的播放是通過MIDI合成器，合成器解釋MIDI文件中的指令符號，生成所需要的聲音波形，經(jīng)放大后由揚聲器輸出，聲音的效果比較豐富。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(WaveTable)兩種方式。調(diào)頻合成方式，其原理是根據(jù)傅立葉級數(shù)而來。波形表合成的原理是ROM中已存儲著各種實際樂器的聲音采樣，合成時以查表方式調(diào)用這些樣本將其還原回放。存儲自然界中采集到的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字音頻，作為合成器合成聲音的樣本 (4).合成器MIDI文件23

3.MIDI文件的特點(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 存儲空間。(2).

使用MIDI文件，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)打擊樂或一些電子樂器 的聲音，利用MIDI聲音方式可用計算機來 進行作曲。(4).對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)、音色以及樂曲速 度等，以達到需要的效果。 3.MIDI文件的特點(1).由于MIDI文件只是24

2.3聲卡

聲卡是多媒體計算機必備的部件之一，用來處理各種類型數(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.安裝測試 2.3聲卡聲卡是多媒體計算機必備的部件之一251.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)的多媒體計算機通過MIDI合成器播放MIDI文件。1.聲卡的結(jié)構(gòu)與功能聲卡一般由Wave合成器、26(3).混音器混合來自不同音軌的音頻，使數(shù)字音頻具有多種樂器合奏的效果。音源：數(shù)字化聲音(DAC)，調(diào)頻FM合成音樂(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.MIDI接口完成電子音樂設(shè)備與聲卡之間的信號傳輸通道，通過軟件控制可以將MIDI音樂設(shè)備演奏，反之，也可以將電子音樂設(shè)備上演奏的音樂錄制成MIDI數(shù)據(jù)文件，在計算機中進行模擬演奏或修改。(3).混音器(4).MIDI接口27(5).CD-ROM接口

CD-ROM接口提供了從CD-ROM的CD-DA的輸出信號到聲卡音源輸入的通路，CD-ROM播放CD唱盤的音頻時，將音頻信號直接通過聲卡的功放送到揚聲器，通過調(diào)節(jié)聲卡的音量控制，即可控制CD唱盤的音量。(6).DSP數(shù)字信號處理器

用作對數(shù)字音頻信號的實時壓縮和解壓縮，以及用于語音朗讀、語音識別等特殊音頻信號的處理。(5).CD-ROM接口(6).DSP數(shù)字信號處理器28

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音樂錄制和合成。(4).文語轉(zhuǎn)換和語音識別。了解了聲卡的組成及工作原理后，可總結(jié)292.聲卡的安裝(1).硬件安裝步驟1關(guān)閉計算機電源，拔下供電電源和所有 外接線插頭。步驟2打開機箱外殼，選擇一個空閑的16位擴 展槽并將聲卡插入擴展槽。步驟3連接來自CD-ROM驅(qū)動器的音頻輸出線到 聲卡的CDIN針形輸入線上；步驟4蓋上機箱外殼，并將電源插頭插回。步驟5聲卡與其它外設(shè)的連接，按下頁圖進行。2.聲卡的安裝(1).硬件安裝30話筒揚聲器LINEINLINEOUTSPKOUTMIDI錄音機、CD唱機等線性輸出線性輸入立體聲放大器MIDI設(shè)備MICIN話筒揚聲器LINEINLINEOUTSPKOUTMID312.4多媒體視頻

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

視頻是隨時間變化其內(nèi)容的一個圖像序列(24\25\30幀/秒)又叫運動圖像或活動圖像.視頻文件的存儲格式有AVI、MPG、MOV等。2.4多媒體視頻 2.4.1視頻的彩色空間的表322.4.1視頻的色彩空間的表示及轉(zhuǎn)換

在多媒體計算機中，常常涉及到幾種不同的色彩空間表示顏色。如計算機顯示時采用RGB色彩空間；彩色印刷時采用CMYK色彩空間；彩色全電視信號數(shù)字化時采用YUV色彩空間；為了便于色彩處理和識別，視覺系統(tǒng)又經(jīng)常采用HSI色彩空間。1.色彩的基本概念2.色彩空間的表示2.4.1視頻的色彩空間的表示及轉(zhuǎn)換 在多媒體計算機331.色彩的基本概念

顏色與光的波長有關(guān)，不同波長的光呈現(xiàn)不同顏色。顏色具有三個特征：色調(diào)、亮度、飽和度。1.色彩的基本概念顏色與光的波長有關(guān)，不同波長34色調(diào)(Hue)色調(diào)的自然次序:紅、橙、黃、綠、青、藍、靛、紫●

色彩的三要素色環(huán)太陽光帶中的六個標(biāo)準(zhǔn)色與六個中間色，即紅橙，黃橙，黃綠，藍綠（青），藍紫，紅紫（品紅），合稱十二色相或色調(diào)。把不同的色調(diào)按紅橙黃綠藍紫的順序銜接起來，就形成了一個色調(diào)連續(xù)變化過渡的圓環(huán)，稱作為色環(huán)。

色調(diào)(Hue)●色彩的三要素色環(huán)太陽光帶中的六個標(biāo)準(zhǔn)35亮度(Luminance)亮度是光作用于人眼時引起的明亮程度的感覺。一般來說，彩色光能量大則顯得亮，反之則暗。當(dāng)彩色光的強度降到使人看不到了，在亮度標(biāo)尺上應(yīng)與黑色對應(yīng)；同樣，對于其照射強度變的很大時，在亮度標(biāo)尺上應(yīng)與白色對應(yīng)?！?/p>

色彩的三要素亮度(Luminance)●色彩的三要素36飽和度(Saturation)指彩色光所呈現(xiàn)顏色的深淺或純潔程度。對于同一色調(diào)的彩色光，其飽和度越高，顏色就越純；而飽和度越小，顏色就越淺，或純度越低。●

色彩的三要素飽和度(Saturation)●色彩的三要素37飽和度(Saturation)飽和度還和亮度有關(guān)，同一色調(diào)越亮或越暗越不純。

100%飽和度的色光就代表完全沒有混入白光的純色光?！?/p>

色彩的三要素飽和度(Saturation)●色彩的三要素382.色彩空間的表示(1).計算機顯示器RGB色彩空間(2).彩色印刷CMYK色彩空間2.色彩空間的表示(1).計算機顯示器RGB色彩空間39(1).計算機顯示器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)。彩色顯視器的輸入需要RGB三個彩色分量，通過三個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0時顯示黑色。

RGB色彩模型F=r[R]+g[G]+b[B](1).計算機顯示器RGB彩色空間 RGB彩色空間又稱40●

RGB色彩模型●RGB色彩模型41●

RGB色彩模型●RGB—紅、綠、藍

R

GBR

G

B

R

GB●RGB色彩模型●RGB—紅、綠、藍42(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、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稱CMYK。靛藍、品紅、黃色三種顏色混合在一起時應(yīng)呈黑色。在現(xiàn)實中，把等量的靛藍、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。(2).彩色印刷CMYK彩色空間 CMYK彩色空間43●

CMYK色彩模型●

CMYK青、品紅、黃、黑C

M

YKC

KMY●CMYK色彩模型●CMYK青、品紅、黃、黑C44RGB相加混色與CMY相減混色的關(guān)系相加混色相減混色生成的顏色RGBCMY000111黑001110藍010101綠011100青100011紅101010品紅110001黃111000白RGB相加混色與CMY相減混色的關(guān)系相加混色相減混色生成的顏452.4.2模擬視頻標(biāo)準(zhǔn)

常見的視頻有電影、電視、動畫等.目前國際上流行的彩色電視制式標(biāo)準(zhǔn)分別為NTSC制式、PAL制式和SECAM制式。--NTSC(正交平衡調(diào)幅制)美國、日本、中國臺灣日本韓國等地區(qū)使用。

--SECAM(順序傳送彩色與存儲制)法國、俄羅斯、非洲東歐地區(qū)采用。2.4.2模擬視頻標(biāo)準(zhǔn)常見的視頻有電影、電視46中國及歐洲大多數(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個像素點，采用隔行掃描方式，場頻(垂直掃描頻率)為50Hz，行頻(水平掃描頻率)為15625Hz。視頻的技術(shù)參數(shù)有： 幀速 數(shù)據(jù)量 圖像質(zhì)量逐行倒相正交平衡調(diào)幅制中國及歐洲大多數(shù)地區(qū)使用PAL制式，PAL制式視頻的技術(shù)參數(shù)47視頻信號的時間特性動作連貫性的要求:幀頻>=15f/s無閃爍感覺的要求:畫面刷新頻率必須>50次/秒PAL:幀頻=25f/sNTSC:幀頻=30f/s視頻信號的時間特性動作連貫性的要求:幀頻>=15f/s482.4.3數(shù)字視頻

視頻數(shù)字化是指以一定的速度對模擬視頻信號進行捕獲、處理生成數(shù)字信息的過程。2．?dāng)?shù)字視頻的壓縮1．?dāng)?shù)字視頻的特點2.4.3數(shù)字視頻視頻數(shù)字化是指以一定的速度491．?dāng)?shù)字視頻的特點

數(shù)字視頻可以無失真地進行無限次拷貝，而模擬視頻信號每轉(zhuǎn)錄一次，就會有一次誤差積累，產(chǎn)生信號失真?？梢杂迷S多新方法對數(shù)字視頻進行創(chuàng)造性的編輯，增加特技效果等。可以用較少的時間和費用創(chuàng)作用于培訓(xùn)教育的交互節(jié)目，可以真正實現(xiàn)將視頻融進計算機系統(tǒng)中以及可以實現(xiàn)用計算機播放電影節(jié)目等。

數(shù)字視頻數(shù)據(jù)量大，在存儲與傳輸?shù)倪^程中必須進行壓縮編碼。1．?dāng)?shù)字視頻的特點數(shù)字視頻可以無失真地進行無限次拷502．?dāng)?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、聽覺器官具有某些不敏感性，如對色彩亮度敏感而對色調(diào)分辨力弱等因素，以至于可對某些非冗余的數(shù)據(jù)進行壓縮。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)合的方法來實現(xiàn)。2．?dāng)?shù)字視頻的壓縮視頻信息的原始數(shù)據(jù)存在幀內(nèi)“空51空間相關(guān):規(guī)則物體表面具有相關(guān)性,數(shù)字化后表現(xiàn)為數(shù)字冗余,例:背景畫.(多媒體應(yīng)用技術(shù)理論課件)第二章多媒體環(huán)境的建立52時間相關(guān):視頻信號和動畫等有序排例的圖像,例:同一畫面中,動與不動.時間相關(guān):視頻信號和動畫等有序排例的圖像,532.4.4視頻采集卡

視頻采集卡又稱視頻捕獲卡，是對模擬視頻圖像進行捕捉并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號的工具。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2.4.4視頻采集卡視頻采集卡又稱視頻捕獲卡541.視頻采集卡的功能

視頻采集卡的主要功能是將模擬視頻信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字視頻并存入硬盤。采集的視頻數(shù)據(jù)可以是壓縮的或非壓縮的.視頻采集卡能在捕捉視頻信息的同時獲得伴音，使音頻部分和視頻部分在數(shù)字化時同步保存、同步播放。

1.視頻采集卡的功能 視頻采集卡的主要功能是將模擬視頻552.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。多通道視頻輸入A/D轉(zhuǎn)換視頻信號幀存儲器D/A轉(zhuǎn)換顯示輸出視頻采集控制器計算機主機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。56

數(shù)字化的多媒體信息量非常大，要占用巨大的存儲空間，光存儲技術(shù)的發(fā)展為存儲多媒體信息提供了保證。光盤存儲器具有存儲容量大、工作穩(wěn)定、密度高、壽命長、介質(zhì)可換、便于攜帶、價格低廉等優(yōu)點，已成為多媒體信息存儲普遍使用的載體。2.5多媒體光存儲器2.5.1光存儲技術(shù)概述2.5.2CD-ROM光盤系統(tǒng)數(shù)字化的多媒體信息量非常大，要占用巨2.5多媒572.5.1光存儲技術(shù)概述

光存儲技術(shù)是通過激光在記錄介質(zhì)上進行讀寫數(shù)據(jù)的存儲技術(shù)。其基本原理是：改變一個存儲單元的某種性質(zhì)(如反射率、反射光極化方向等)，使其性質(zhì)的變化反映被存儲的二進制數(shù)0、1。在讀取數(shù)據(jù)時，光電檢測器檢測出光強和光極性的變化，從而讀出存儲在介質(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2.5.1光存儲技術(shù)概述光存儲技術(shù)是通過激光581．系統(tǒng)的組成

光盤系統(tǒng)由光盤驅(qū)動器和光盤盤片組成。

(1)光盤驅(qū)動器(2)光盤盤片光盤驅(qū)動器的組成：主體支架、光盤托架、激光頭組件和電路控制板1．系統(tǒng)的組成光盤系統(tǒng)由光盤驅(qū)動器和光盤盤片組成592．系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)

衡量一個光盤系統(tǒng)特性的主要技術(shù)指標(biāo)包括存儲容量、平均存取時間、數(shù)據(jù)傳輸率、接口標(biāo)準(zhǔn)等。(1).存儲容量存儲容量是指能存儲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間內(nèi)光盤驅(qū)動器讀取出的數(shù)據(jù)量，用千字節(jié)/秒(kbps)表示。該數(shù)值與光盤轉(zhuǎn)速和存儲密度有關(guān)。雙速，四速，八速光驅(qū)的數(shù)據(jù)傳輸率分別為300kbps，600kbps和1.2Mbps。2．系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)衡量一個光盤系統(tǒng)特性的主要技術(shù)60(3).平均存取時間指從計算機向光盤驅(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。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。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。(4).接口標(biāo)準(zhǔn)目前常用的光盤驅(qū)動器接口標(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)使用方便價格便宜。(3).平均存取時間(4).接口標(biāo)準(zhǔn)613．光盤系統(tǒng)的分類(1).只讀型(CD-ROM)(2).一次寫光盤系統(tǒng)(CD-WORM) 一次寫多次讀光盤系統(tǒng)中的光盤，用戶可對其做一次寫入內(nèi)容，以后成為只讀光盤。(3).可重寫型(Rewriteable或Erasable) 可重寫型光盤像磁盤一樣具有可擦寫性。它又分磁光型(MO)和相變型(PC)兩種形式。按照光盤系統(tǒng)的讀寫能力，常用的光存儲器件可分為三類：只讀型、一次寫入型、可重寫型。3．光盤系統(tǒng)的分類(1).只讀型(CD-ROM)622.5.2CD-ROM光盤系統(tǒng)

CD-ROM(CompactDisc-ReadOnlyMemory)系統(tǒng)包括CD-ROM驅(qū)動器和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)動器通過連線與計算機相連，主要任務(wù)是完成對CD-ROM盤片上的數(shù)據(jù)讀取。1．CD-ROM盤的結(jié)構(gòu)和讀寫原理2．CD-ROM驅(qū)動器的安裝與使用3．光盤的保養(yǎng)2.5.2CD-ROM光盤系統(tǒng)CD-ROM(631．CD-ROM盤的結(jié)構(gòu)和讀寫原理

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盤片用單面存儲數(shù)據(jù)，另一面用來印刷商標(biāo)。 CD-ROM盤片的最上層是涂了漆的保護層，該層上印有商標(biāo)。第二層是鋁反射層，當(dāng)驅(qū)動器讀光盤時用來反射激光光束。第三層是用聚碳酸脂壓制的透明襯底，同時壓制出的預(yù)刻槽用來對光道徑向定位，信息通常存儲在光道上。結(jié)構(gòu)1．CD-ROM盤的結(jié)構(gòu)和讀寫原理 CD-ROM盤片是用64 在CD-ROM盤片上記錄信息時，使用功率較強的激光光源，將其聚集成1μm的光，照射到介質(zhì)表面上，并用輸入數(shù)據(jù)來調(diào)制光的強弱。激光束會使介質(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)，該過程叫做燒蝕。

CD-ROM光盤的光道上不論內(nèi)圈還是外圈，各處的存儲密度是一樣的。光道的間距為1.6μm，光道寬度為0.6μm，光道上凹坑深約為0.12μm。原理 在CD-ROM盤片上記錄信息時，使用功率較65

在讀光盤時，CD-ROM驅(qū)動器的激光器發(fā)出的激光束經(jīng)透鏡整形和聚焦后照在螺旋磁道上，對光道進行掃描。由于從凹坑和非凹坑反射回來的激光強度不同，在邊沿發(fā)生突變，通過CD-ROM的光電檢測器檢測出來，從而讀出“0”“1”信號，再現(xiàn)原來燒蝕在光道上的信息。10010010000010光盤底板激光束注：如果光盤在刻錄工藝，盤片材料和反射膜工藝上不過關(guān)，會經(jīng)常讀不出盤上刻錄的數(shù)據(jù)。在讀光盤時，CD-ROM驅(qū)動器的激光器發(fā)出10066●CD-ROM工作原理激光頭聚碳酸酯片基鋁反射層標(biāo)簽表面聚焦透鏡激光源數(shù)字信號電信號光電轉(zhuǎn)換譯碼數(shù)據(jù)凹坑激光盤教學(xué)進程●CD-ROM工作原理激光頭聚碳酸酯片基鋁反射層標(biāo)簽表面聚焦67

68●激光存儲器標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)進程●

CD-DA標(biāo)準(zhǔn)(CompactDisc-DigitalAudio)PHILIPS&SONY共同提出容量——74min(44.1kHz/16bit/Stereo)傳輸——176400Byte/s(172.3KB/s)●

DVD標(biāo)準(zhǔn)(DigitalVersatileDisk)

——

采用MPEG-2壓縮技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，可存放488分鐘

影片、4.7GB～17GB的數(shù)據(jù)●激光存儲器標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)進程●CD-DA標(biāo)準(zhǔn)(Compac69教學(xué)進程●CD-ROM標(biāo)準(zhǔn)(CompactDisc-ReadOnlyMemory)PHILIPS&SONY共同制定,1988年正式公布,命名為

ISO9660標(biāo)準(zhǔn)容量——650MB／74min基本傳輸速率——150KB/s激光驅(qū)動器——CD-ROM2x…2倍基本傳輸速率CD-ROM4x…4倍基本傳輸速率CD-ROM52x…52倍基本傳輸速率此外還有 CD-I標(biāo)準(zhǔn)，CD-ROMXA標(biāo)準(zhǔn)，VideoCD標(biāo)準(zhǔn)，PhotoCD標(biāo)準(zhǔn)等教學(xué)進程●CD-ROM標(biāo)準(zhǔn)(CompactDisc702．CD-ROM驅(qū)動器的安裝與使用

CD-ROM驅(qū)動器根據(jù)安裝方式分，有內(nèi)置式和外置式兩種；按與計算機的接口方式分，主要有IDE接口和SCSI接口；按數(shù)據(jù)傳輸率分，分為單速、倍速、4速、8速、24速、48速等。1).CD-ROM驅(qū)動器前面板的功能介紹 CD-ROM驅(qū)動器前面板如下頁圖所示。(1).CD-ROM驅(qū)動器的分類(2).CD-ROM驅(qū)動器面板的功能介紹2．CD-ROM驅(qū)動器的安裝與使用CD-ROM驅(qū)71(多媒體應(yīng)用技術(shù)理論課件)第二章多媒體環(huán)境的建立722．CD-ROM驅(qū)動器的安裝與使用評價好壞主要有兩方面：糾錯性能和穩(wěn)定性，從技術(shù)上由循跡和聚焦兩項指標(biāo)決定。循跡：存儲方式?jīng)Q定，為了保證激光頭準(zhǔn)確尋址而產(chǎn)生。但激光頭與光盤軌跡常會出項偏差，這時光驅(qū)需進行調(diào)整，若循跡范圍不夠大的話，可能導(dǎo)致讀不出數(shù)據(jù)。即糾錯性不好。聚焦：激光束能精確射在光盤軌道上并得到最強信號。(3).CD-ROM驅(qū)動器的評價標(biāo)準(zhǔn)2．CD-ROM驅(qū)動器的安裝與使用(3).CD-ROM733．光盤的保養(yǎng)CD光盤的保養(yǎng)方法：(1).保護光盤不受強光照射，避免將光盤存放在 過熱、過冷或潮濕的地方。(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)需要把光盤放入計算機光盤驅(qū)動器中進行 閱讀時，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)動器的托盤中。(4).若光盤變臟，可用一塊微濕的柔軟棉布從中 心向邊緣輕輕擦拭，不能沿圓形軌邊擦拭。3．光盤的保養(yǎng)CD光盤的保養(yǎng)方法：742.6其它一、DVD驅(qū)動器95年，索尼，東芝制定了DVD標(biāo)準(zhǔn)。采用雙面存放數(shù)據(jù),單面讀取的技術(shù).并采用了MPEG2標(biāo)準(zhǔn)，能提供高清晰度的數(shù)字影像及高品質(zhì)的音響效果。2.6其它一、DVD驅(qū)動器95年，索尼，東芝制定了DVD標(biāo)75存儲信息量：4.7GB，8.59.417GB……如何達到這么高的存儲容量？現(xiàn)在的CD光盤(CD，VCD，CD－ROM)厚1.2mm,單層的DVD0.6mm這樣從盤片表面到存放信息的物理坑點的距離減小，激光速可在更小的區(qū)域聚焦。所以,坑點小—排布緊—提高存儲容量.一、DVD驅(qū)動器--------處理數(shù)字影像。為什么現(xiàn)在的CD－ROM讀不了DVD？存儲信息量：4.7GB，8.59.417GB……如何76

DVD盤和CD盤之間的差別DVD盤和CD盤之間的差別77讀DVD盤片的激光波長要短一些，所以現(xiàn)在的CD－ROM驅(qū)動器不能讀DVD盤片。另外，DVD的糾錯方式也比較特殊,比以往的CD要強10倍，既使盤片差，也可毫不費力讀出。如何實現(xiàn)DVD同CD－ROM的兼容？讀DVD盤片的激光波長要短一些，所以現(xiàn)在的如何實現(xiàn)DVD同C78Panasonic采用的激光則使用雙焦點的編程透鏡,通過自動識別CD和DVD,選擇對應(yīng)的激光頭焦距,從而正確地讀取碟片上的信號。SONY公司將兩個波長不同激光發(fā)射管,物鏡焦距不同的激光頭連為一體，可解決兩種碟片的兼容，并是最快捷的但同一光頭用兩套光學(xué)系統(tǒng)，成本上不合算。Panasonic采用的激光則使用雙焦點的編程透鏡,SONY79擴展設(shè)備數(shù)碼照相機彩色掃描儀語音識別設(shè)備光盤存儲介質(zhì)半導(dǎo)體存儲介質(zhì)數(shù)碼攝像機彩色投影機彩色打印機教學(xué)進程擴展設(shè)備數(shù)碼照相機彩色掃描儀語音識別設(shè)備光盤存儲介質(zhì)半導(dǎo)體存80●掃描樣張光電轉(zhuǎn)換器導(dǎo)軌光源數(shù)字信號輸出掃描基本工作原理●

反射式掃描原理識別反射光線平板式掃描儀教學(xué)進程若掃描儀掃描面的每一英寸上有300個CCD的話，則在一英寸里最大光學(xué)分辨率有300像素，或300dpi.二、掃描儀：光源、光學(xué)透鏡、CCD和A/D組成●掃描樣張光電轉(zhuǎn)換器導(dǎo)軌光源數(shù)字信號輸出掃描基本工作原理●81●

透射式掃描原理掃描樣張光電轉(zhuǎn)換器光源底片掃描儀數(shù)字信號輸出識別穿透光線●掃描基本工作原理●透射式掃描原理掃描樣張光電轉(zhuǎn)換器光源底片掃描儀數(shù)字信號輸82●

掃描儀種類臺式掃描儀平板式掃描儀底片掃描儀(透射式)手持掃描儀滾筒掃描儀掃描、打印兩用機●

按結(jié)構(gòu)分：●

按原理分：反射式手持式平板式滾筒式透射式多用機教學(xué)進程條碼掃描儀●掃描儀種類臺式掃描儀平板式掃描儀底片掃描儀(透射式)手83●掃描儀的技術(shù)指標(biāo)●

光學(xué)掃描分辨率

——掃描儀的固有分辨率，由光學(xué)系統(tǒng)決定

1200dpi●

差值掃描分辨率

——通過軟件計算，以補充像點的形式提高分辨率

7200dpi●

彩色還原數(shù)量

——用二進制數(shù)表示顏色，8bit/16bit/24bit/36bit/48bit●

掃描次數(shù)

——分色系統(tǒng)的分色模式，有多次掃描和一次掃描之分●

接口形式

——掃描儀與計算機的連接形式，IDE/USB/SCSI教學(xué)進程●掃描儀的技術(shù)指標(biāo)●光學(xué)掃描分辨率

——掃描儀的84三、中檔數(shù)碼照相機數(shù)碼照相機與攝像機●發(fā)展及種類高級數(shù)碼照相機影樓專用家用數(shù)碼攝像機●

數(shù)字成像設(shè)備專業(yè)數(shù)碼攝像機家用數(shù)碼攝像機教學(xué)進程三、中檔數(shù)碼照相機數(shù)碼照相機與攝像機●發(fā)展及種類高級數(shù)碼照85●

數(shù)碼照相機的鏡頭影像數(shù)字信號工作原理譯碼器存儲介質(zhì)數(shù)據(jù)接口A/ddsp●

微型硬盤●壓縮閃存卡(存儲卡)●CD-RW激光盤●譯碼器(A/D)將電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息●CCD

(Charged

Coupled

Device)

(光電偶合器件)基本光敏單元——像素作用—將可見光轉(zhuǎn)換成電信號教學(xué)進程●數(shù)碼照相機的鏡頭影像數(shù)字信號工作原理譯碼器存儲介86●技術(shù)指標(biāo)●

LCD顯示屏

(彩色/單色/像素數(shù)量)數(shù)字信號譯碼器存儲介質(zhì)數(shù)據(jù)接口●

像素數(shù)量(200萬~1200萬)●

光敏元件排列方式直排列交錯排列●

數(shù)據(jù)接口

USB/Video輸出接口IEEE1394高速接口●

光學(xué)鏡頭與快門教學(xué)進程●技術(shù)指標(biāo)●LCD顯示屏數(shù)字信號譯碼器存儲介質(zhì)87數(shù)字信號譯碼器存儲介質(zhì)數(shù)據(jù)接口●

CF卡(CompactFlash)

內(nèi)置ATA/IDE控制,最大容量1GB●SM卡(SmartMedia)最大容量128MB●MS卡(MemoryStick)SONY專用、高速最大容量1GB●

XD卡(XD-Picture)最大容量8GBSM:96三星買斷生產(chǎn)和銷售目前沒有用此的產(chǎn)品了數(shù)字照相機的成象記錄介質(zhì)數(shù)字信號譯碼器存儲介質(zhì)88實例實例89四、●各種類型的打印機噴墨打印機噴墨打印、

掃描兩用機彩色激光打印機打印機噴墨打印機(噴繪)噴墨打印機照片打印機教學(xué)進程四、●各種類型的打印機噴墨打印機噴墨打印、

掃描兩用機彩色90●打印機重要參數(shù)●

打印分辨率：720~2880dpi●打印速度：ppm(頁/分鐘)●打印介質(zhì)：普通紙、專用紙、照片紙、膠片等●耗材成本：墨盒、顏料等教學(xué)進程●打印機重要參數(shù)●打印分辨率：720~2880dpi91投影機●

數(shù)字化設(shè)備，主要用于計算機信息的顯示，是計算機設(shè)備的延伸。五、CRT陰極射線管投影機LCD液晶投影機DLP數(shù)字光處理投影機LCOS硅液晶投影機教學(xué)進程投影機●數(shù)字化設(shè)備，主要用于計算機信息的顯示，是計算機設(shè)備92多媒體音頻

●數(shù)字化音頻

●

MIDI音頻

●聲卡多媒體視頻

●彩色空間

●模擬視頻●數(shù)字視頻●視頻采集卡多媒體光存儲器

●

CD-ROM光盤系統(tǒng)其他外圍設(shè)備●

DVD驅(qū)動器●掃描儀

●數(shù)碼相機

……

●●

重要知識點教學(xué)進程小結(jié)第2章多媒體環(huán)境的建立多媒體音頻

●數(shù)字化音頻多媒體光存儲器●●重要知93練習(xí)：1.請描述聲音信息數(shù)字化的過程。2.簡述掃描儀的工作原理。3.請簡述視頻采集卡的工作原理。練習(xí)：94第二章多媒體環(huán)境的建立第二章多媒體環(huán)境的建立95第二章多媒體環(huán)境的建立理論上：多媒體環(huán)境的建立硬件環(huán)境的建立軟件環(huán)境的建立聲卡、CD-ROM、顯卡等的安裝聲卡、視頻卡等驅(qū)動程序的安裝多媒體應(yīng)用軟件的安裝第二章多媒體環(huán)境的建立理論上：多媒體環(huán)硬件環(huán)境的建立軟件96多媒體環(huán)境的建立多媒體音頻的建立多媒體視頻的建立支持多媒體的操作系統(tǒng)其它的多媒體外圍設(shè)備應(yīng)用角度：多媒體環(huán)多媒體音頻的建立多媒體視頻的建立支持多媒體的操作系統(tǒng)97MPC的基本結(jié)構(gòu)鍵盤顯示器內(nèi)存儲器中央處理器顯示卡聲卡CD-ROM外存儲器音響設(shè)備鼠標(biāo)教學(xué)進程MPC的基本結(jié)構(gòu)鍵盤顯示器內(nèi)存儲器中央處理器顯示卡聲卡CD-98MPC的主要特征具有激光驅(qū)動器CD-ROMCD-ROM是多媒體技術(shù)的基礎(chǔ)，它是最經(jīng)濟、最實用的數(shù)據(jù)載體1輸入手段豐富除常用的鍵盤和鼠標(biāo)外，還有掃描輸入、手寫輸入和文字識別輸入等2輸出種類多、質(zhì)量高以音頻、投影、視頻以及幀頻等多種形式輸出多媒體信息3顯示質(zhì)量高高性能顯示卡和優(yōu)質(zhì)顯示器為圖像、視頻等的處理提供不失真的參照基準(zhǔn)4具有豐富的軟件資源設(shè)備驅(qū)動程序，操作系統(tǒng)，對象制作軟件，平臺軟件，工具軟件，應(yīng)用軟件5MPC的主要特征具有激光驅(qū)動器CD-ROMCD-ROM是多媒99

2.1多媒體音頻

音頻是多媒體技術(shù)的重要特征之一，是攜帶信息的重要媒體。在計算機多媒體技術(shù)中，音頻的種類主要有波形音頻、MIDI音頻和CD唱盤音頻。2.1多媒體音頻音頻是多媒體技術(shù)的重要特征之一100

聲音的基本特征

聲音是由空氣中分子的振動而產(chǎn)生的。自然界的聲音是一個隨時間而變化的連續(xù)信號，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。幅度(s)基線(t)周期振幅聲音的基本特征聲音是由空氣中分子的振動而產(chǎn)生的。101為使計算機能處理音頻，必須對聲音信號數(shù)字化。(1).聲音信號數(shù)字化

(2).影響數(shù)字音頻質(zhì)量的技術(shù)參數(shù)(3).數(shù)字音頻文件的存儲量

(4).數(shù)字音頻信號的編碼

為使計算機能處理音頻，必須對聲音信號數(shù)字化。(1).聲音信102數(shù)字化音頻的過程如下圖所示:(c)采樣信號的量化(a)模擬音頻信號(b)音頻信號的采樣(1).聲音信號數(shù)字化----采樣，量化數(shù)字化音頻的過程如下圖所示:(c)采樣信號的量化(a)103

對模擬音頻信號進行采樣量化編碼后，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)三個因素。(2).影響數(shù)字音頻質(zhì)量的技術(shù)參數(shù)1).采樣頻率

將模擬聲音波形轉(zhuǎn)換為數(shù)字時，每秒鐘所抽取聲波幅度樣本的次數(shù)，單位是Hz（赫茲）。

通常采用三種：11.025KHz(語音效果)、22.05KHz(音樂效果)、44.1KHz(高保真效果)。常見的CD唱盤為44.1KHz。采樣頻率越高，振幅值越多，聲音模擬越精確.對模擬音頻信號進行采樣量化編碼后，得到數(shù)字音頻。數(shù)字104

量化數(shù)據(jù)位數(shù)（量化位數(shù)也稱“量化精度”)，是描述每個采樣點樣值的二進制位數(shù)。經(jīng)常采用的有8位、16位和32位。

例如，8位量化級表示每個采樣點可以表示256個不同量化值，而16位量化級則可以表示65536個不同的量化值量化數(shù)據(jù)位數(shù)（量化位數(shù)也稱“量化精度”)，1053).聲道數(shù)

聲音通道的個數(shù)稱為聲道數(shù)，是指一次采樣所記錄產(chǎn)生的聲音波形個數(shù)。記錄聲音時，如果每次生成一個聲波數(shù)據(jù)，稱為單聲道；每次生成兩個聲波數(shù)據(jù)，稱為雙聲道（立體聲）。隨著聲道數(shù)的增加，所占用的存儲容量也成倍增加。

記錄聲音時，如果每次生成一個聲道數(shù)據(jù)，稱為單聲道；每次生成兩個聲波數(shù)據(jù)，稱為立體聲（雙聲道）。3).聲道數(shù) 記錄聲音時，如果每次生成一個聲道數(shù)據(jù)，106

可用以下公式估算聲音數(shù)字化后每秒所需的存儲量（未經(jīng)壓縮的）存儲量=采樣頻率×量化位數(shù)÷8×聲道數(shù)×?xí)r間

例如，數(shù)字激光唱盤（CD-DA）的標(biāo)準(zhǔn)采樣頻率為44.1kHz，量化位數(shù)為16位，立體聲。一分鐘CD-DA音樂所需的存儲量為44.1K×16×2×60÷8=10584KB圖像數(shù)據(jù)量大小=像素總數(shù)×圖像深度÷8(3).數(shù)字音頻文件的存儲量

可用以下公式估算聲音數(shù)字化后每秒所需存儲量=采樣頻率×107(4).數(shù)字音頻信號的編碼

一般情況下，聲音的制作是使用麥克風(fēng)或錄音機來產(chǎn)生，再由聲卡上的WAVE合成器的(模/數(shù)轉(zhuǎn)換器)對模擬音頻采樣后，量化編碼為一定字長的二進制序列，并在計算機內(nèi)傳輸和存儲。在數(shù)字音頻回放時，再由數(shù)字到模擬的轉(zhuǎn)化器(數(shù)/模轉(zhuǎn)換器)解碼可將二進制編碼恢復(fù)成原始的聲音信號，通過音響設(shè)備輸出。如下圖所示:

模擬音頻信號輸入采樣/量化編碼傳輸/存儲解碼播放(4).數(shù)字音頻信號的編碼一般情況下108●.cda●

CDA(CDAudio)激光音頻文件

記錄聲波，數(shù)據(jù)量大，經(jīng)采樣生成WAV和MP3音頻文件.mp3●

MP3(MPEG音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn))壓縮音頻文件

必須經(jīng)過解壓縮，數(shù)據(jù)量小文件格式.wav●

WAVE(WaveformAudio)波形音頻文件

多媒體系統(tǒng)、音樂光盤制作，記錄物理波形，數(shù)據(jù)量大●RealAudio(.ram)音頻文件

Real公司開發(fā)的主要適用于網(wǎng)絡(luò)上實時數(shù)字音頻流技術(shù)的文件格式。.rm教學(xué)進程●.cda●CDA(CDAudio)激光音頻文件

記錄109●數(shù)字音頻的不同格式文件數(shù)據(jù)量的比較教學(xué)進程●

CD格式音頻

3:1933MB●

MP3格式音頻

3:358.2MB●

WAVE格式音頻

3:1232.39MB●

RM格式音頻

3:30546KB●數(shù)字音頻的不同格式文件數(shù)據(jù)量的比較教學(xué)進程●CD格式音頻110MIDI音頻是將電子樂器鍵盤上的彈奏信息記錄下來，包括鍵名、力度、時值長短等，是樂譜的一種數(shù)字式描述。當(dāng)需要播放時，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)放大后由揚聲器輸出。如下圖所示。

2.2MIDI音頻合成器揚聲器MIDI鍵盤MIDI接口音序器1.什么是MIDI2.MIDI設(shè)備配置3.MIDI文件的特點MIDI音頻是將電子樂器鍵盤上的彈奏信息記錄下來，包括鍵名、111MIDI接口(InstrumentDigitalInterface)是音樂與計算機結(jié)合的產(chǎn)物，目的是解決各種電子樂器間存在的兼容性問題。用于合成、游戲，記錄音符時值、頻率、音色特征，數(shù)據(jù)量小。1.什么是MIDIMIDI文件（文件后綴.MID)存放MIDI信息的標(biāo)準(zhǔn)文件格式，記錄樂曲演奏的音符和樂器，而不是樂曲本身，所以MIDI音頻的存儲量較小，1小時的交響曲其MIDI文件數(shù)據(jù)為1MB。MIDI接口(InstrumentDigitalInt112MIDI音頻的實例MIDI音頻的實例113

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(3).音序器(Sequencer)(4).合成器 MIDI設(shè)備就是處理MIDI信息所需的硬件設(shè)2.MI114

(1).MIDI端口

一臺MIDI設(shè)備可以有一至三個MIDI端口，分別稱為MIDIIn、MIDIOut、MIDIThru。它們的作用是：

MIDIIn：接收來自其它MIDI設(shè)備的MIDI信息。

MIDIOut：發(fā)送本設(shè)備生成的MIDI信息到其它設(shè)備。MIDIThru：將從MIDIIn端口傳來的信息轉(zhuǎn)發(fā)到相連的另一臺MIDI設(shè)備上。 (1).MIDI端口一臺MID115

(2).MIDI鍵盤(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文件擴展名為.MID。音序器還可編輯MIDI文件。

MIDI鍵盤是用于MIDI樂曲演奏的，MIDI鍵盤本身并不發(fā)出聲音，當(dāng)作曲人員觸動鍵盤上的按鍵時，就發(fā)出按鍵信息，所產(chǎn)生的僅僅是MIDI音樂消息，從而由音序器錄制生成MIDI文件。 (2).MIDI鍵盤(3).音序器116

(4).合成器

MIDI文件的播放是通過MIDI合成器，合成器解釋MIDI文件中的指令符號，生成所需要的聲音波形，經(jīng)放大后由揚聲器輸出，聲音的效果比較豐富。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(WaveTable)兩種方式。調(diào)頻合成方式，其原理是根據(jù)傅立葉級數(shù)而來。波形表合成的原理是ROM中已存儲著各種實際樂器的聲音采樣，合成時以查表方式調(diào)用這些樣本將其還原回放。存儲自然界中采集到的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字音頻，作為合成器合成聲音的樣本 (4).合成器MIDI文件117

3.MIDI文件的特點(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 存儲空間。(2).

使用MIDI文件，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)打擊樂或一些電子樂器 的聲音，利用MIDI聲音方式可用計算機來 進行作曲。(4).對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)、音色以及樂曲速 度等，以達到需要的效果。 3.MIDI文件的特點(1).由于MIDI文件只是118

2.3聲卡

聲卡是多媒體計算機必備的部件之一，用來處理各種類型數(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.安裝測試 2.3聲卡聲卡是多媒體計算機必備的部件之一1191.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)的多媒體計算機通過MIDI合成器播放MIDI文件。1.聲卡的結(jié)構(gòu)與功能聲卡一般由Wave合成器、120(3).混音器混合來自不同音軌的音頻，使數(shù)字音頻具有多種樂器合奏的效果。音源：數(shù)字化聲音(DAC)，調(diào)頻FM合成音樂(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.MIDI接口完成電子音樂設(shè)備與聲卡之間的信號傳輸通道，通過軟件控制可以將MIDI音樂設(shè)備演奏，反之，也可以將電子音樂設(shè)備上演奏的音樂錄制成MIDI數(shù)據(jù)文件，在計算機中進行模擬演奏或修改。(3).混音器(4).MIDI接口121(5).CD-ROM接口

CD-ROM接口提供了從CD-ROM的CD-DA的輸出信號到聲卡音源輸入的通路，CD-ROM播放CD唱盤的音頻時，將音頻信號直接通過聲卡的功放送到揚聲器，通過調(diào)節(jié)聲卡的音量控制，即可控制CD唱盤的音量。(6).DSP數(shù)字信號處理器

用作對數(shù)字音頻信號的實時壓縮和解壓縮，以及用于語音朗讀、語音識別等特殊音頻信號的處理。(5).CD-ROM接口(6).DSP數(shù)字信號處理器122

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音樂錄制和合成。(4).文語轉(zhuǎn)換和語音識別。了解了聲卡的組成及工作原理后，可總結(jié)1232.聲卡的安裝(1).硬件安裝步驟1關(guān)閉計算機電源，拔下供電電源和所有 外接線插頭。步驟2打開機箱外殼，選擇一個空閑的16位擴 展槽并將聲卡插入擴展槽。步驟3連接來自CD-ROM驅(qū)動器的音頻輸出線到 聲卡的CDIN針形輸入線上；步驟4蓋上機箱外殼，并將電源插頭插回。步驟5聲卡與其它外設(shè)的連接，按下頁圖進行。2.聲卡的安裝(1).硬件安裝124話筒揚聲器LINEINLINEOUTSPKOUTMIDI錄音機、CD唱機等線性輸出線性輸入立體聲放大器MIDI設(shè)備MICIN話筒揚聲器LINEINLINEOUTSPKOUTMID1252.4多媒體視頻

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

視頻是隨時間變化其內(nèi)容的一個圖像序列(24\25\30幀/秒)又叫運動圖像或活動圖像.視頻文件的存儲格式有AVI、MPG、MOV等。2.4多媒體視頻 2.4.1視頻的彩色空間的表1262.4.1視頻的色彩空間的表示及轉(zhuǎn)換

在多媒體計算機中，常常涉及到幾種不同的色彩空間表示顏色。如計算機顯示時采用RGB色彩空間；彩色印刷時采用CMYK色彩空間；彩色全電視信號數(shù)字化時采用YUV色彩空間；為了便于色彩處理和識別，視覺系統(tǒng)又經(jīng)常采用HSI色彩空間。1.色彩的基本概念2.色彩空間的表示2.4.1視頻的色彩空間的表示及轉(zhuǎn)換 在多媒體計算機1271.色彩的基本概念

顏色與光的波長有關(guān)，不同波長的光呈現(xiàn)不同顏色。顏色具有三個特征：色調(diào)、亮度、飽和度。1.色彩的基本概念顏色與光的波長有關(guān)，不同波長128色調(diào)(Hue)色調(diào)的自然次序:紅、橙、黃、綠、青、藍、靛、紫●

色彩的三要素色環(huán)太陽光帶中的六個標(biāo)準(zhǔn)色與六個中間色，即紅橙，黃橙，黃綠，藍綠（青），藍紫，紅紫（品紅），合稱十二色相或色調(diào)。把不同的色調(diào)按紅橙黃綠藍紫的順序銜接起來，就形成了一個色調(diào)連續(xù)變化過渡的圓環(huán)，稱作為色環(huán)。

色調(diào)(Hue)●色彩的三要素色環(huán)太陽光帶中的六個標(biāo)準(zhǔn)129亮度(Luminance)亮度是光作用于人眼時引起的明亮程度的感覺。一般來說，彩色光能量大則顯得亮，反之則暗。當(dāng)彩色光的強度降到使人看不到了，在亮度標(biāo)尺上應(yīng)與黑色對應(yīng)；同樣，對于其照射強度變的很大時，在亮度標(biāo)尺上應(yīng)與白色對應(yīng)?！?/p>

色彩的三要素亮度(Luminance)●色彩的三要素130飽和度(Saturation)指彩色光所呈現(xiàn)顏色的深淺或純潔程度。對于同一色調(diào)的彩色光，其飽和度越高，顏色就越純；而飽和度越小，顏色就越淺，或純度越低。●

色彩的三要素飽和度(Saturation)●色彩的三要素131飽和度(Saturation)飽和度還和亮度有關(guān)，同一色調(diào)越亮或越暗越不純。

100%飽和度的色光就代表完全沒有混入白光的純色光。●

色彩的三要素飽和度(Saturation)●色彩的三要素1322.色彩空間的表示(1).計算機顯示器RGB色彩空間(2).彩色印刷CMYK色彩空間2.色彩空間的表示(1).計算機顯示器RGB色彩空間133(1).計算機顯示器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)。彩色顯視器的輸入需要RGB三個彩色分量，通過三個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0時顯示黑色。

RGB色彩模型F=r[R]+g[G]+b[B](1).計算機顯示器RGB彩色空間 RGB彩色空間又稱134●

RGB色彩模型●RGB色彩模型135●

RGB色彩模型●RGB—紅、綠、藍

R

GBR

G

B

R

GB●RGB色彩模型●RGB—紅、綠、藍136(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、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稱CMYK。靛藍、品紅、黃色三種顏色混合在一起時應(yīng)呈黑色。在現(xiàn)實中，把等量的靛藍、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。(2).彩色印刷CMYK彩色空間 CMYK彩色空間137●

CMYK色彩模型●

CMYK青、品紅、黃、黑C

M

YKC

KMY●CMYK色彩模型●CMYK青、品紅、黃、黑C138RGB相加混色與CMY相減混色的關(guān)系相加混色相減混色生成的顏色RGBCMY000111黑001110藍010101綠011100青100011紅101010品紅110001黃111000白RGB相加混色與CMY相減混色的關(guān)系相加混色相減混色生成的顏1392.4.2模擬視頻標(biāo)準(zhǔn)

常見的視頻有電影、電視、動畫等.目前國際上流行的彩色電視制式標(biāo)準(zhǔn)分別為NTSC制式、PAL制式和SECAM制式。--NTSC(正交平衡調(diào)幅制)美國、日本、中國臺灣日本韓國等地區(qū)使用。

--SECAM(順序傳送彩色與存儲制)法國、俄羅斯、非洲東歐地區(qū)采用。2.4.2模擬視頻標(biāo)準(zhǔn)常見的視頻有電影、電視140中國及歐洲大多數(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個像素點，采用隔行掃描方式，場頻(垂直掃描頻率)為50Hz，行頻(水平掃描頻率)為15625Hz。視頻的技術(shù)參數(shù)有： 幀速 數(shù)據(jù)量 圖像質(zhì)量逐行倒相正交平衡調(diào)幅制中國及歐洲大多數(shù)地區(qū)使用PAL制式，PAL制式視頻的技術(shù)參數(shù)141視頻信號的時間特性動作連貫性的要求:幀頻>=15f/s無閃爍感覺的要求:畫面刷新頻率必須>50次/秒PAL:幀頻=25f/sNTSC:幀頻=30f/s視頻信號的時間特性動作連貫性的要求:幀頻>=15f/s1422.4.3數(shù)字視頻

視頻數(shù)字化是指以一定的速度對模擬視頻信號進行捕獲、處理生成數(shù)字信息的過程。2．?dāng)?shù)字視頻的壓縮1．?dāng)?shù)字視頻的特點2.4.3數(shù)字視頻視頻數(shù)字化是指以一定的速度1431．?dāng)?shù)字視頻的特點

數(shù)字視頻可以無失真地進行無限次拷貝，而模擬視頻信號每轉(zhuǎn)錄一次，就會有一次誤差積累，產(chǎn)生信號失真?？梢杂迷S多新方法對數(shù)字視頻進行創(chuàng)造性的編輯，增加特技效果等?？梢杂幂^少的時間和費用創(chuàng)作用于培訓(xùn)教育的交互節(jié)目，可以真正實現(xiàn)將視頻融進計算機系統(tǒng)中以及可以實現(xiàn)用計算機播放電影節(jié)目等。

數(shù)字視頻數(shù)據(jù)量大，在存儲與傳輸?shù)倪^程中必須進行壓縮編碼。1．?dāng)?shù)字視頻的特點數(shù)字視頻可以無失真地進行無限次拷1442．?dāng)?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、聽覺器官具有某些不敏感性，如對色彩亮度敏感而對色調(diào)分辨力弱等因素，以至于可對某些非冗余的數(shù)據(jù)進行壓縮。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)合的方法來實現(xiàn)。2．?dāng)?shù)字視頻的壓縮視頻信息的原始數(shù)據(jù)存在幀內(nèi)“空145空間相關(guān):規(guī)則物體表面具有相關(guān)性,數(shù)字化后表現(xiàn)為數(shù)字冗余,例:背景畫.(多媒體應(yīng)用技術(shù)理論課件)第二章多媒體環(huán)境的建立146時間相關(guān):視頻信號和動畫等有序排例的圖像,例:同一畫面中,動與不動.時間相關(guān):視頻信號和動畫等有序排例的圖像,1472.4.4視頻采集卡

視頻采集卡又稱視頻捕獲卡，是對模擬視頻圖像進行捕捉并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號的工具。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2.4.4視頻采集卡視頻采集卡又稱視頻捕獲卡1481.視頻采集卡的功能

視頻采集卡的主要功能是將模擬視頻信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字視頻并存入硬盤。采集的視頻數(shù)據(jù)可以是壓縮的或非壓縮的.視頻采集卡能在捕捉視頻信息的同時獲得伴音，使音頻部分和視頻部分在數(shù)字化時同步保存、同步播放。

1.視頻采集卡的功能 視頻采集卡的主要功能是將模擬視頻1492.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。多通道視頻輸入A/D轉(zhuǎn)換視頻信號幀存儲器D/A轉(zhuǎn)換顯示輸出視頻采集控制器計算機主機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。150

數(shù)字化的多媒體信息量非常大，要占用巨大的存儲空間，光存儲技術(shù)的發(fā)展為存儲多媒體信息提供了保證。光盤存儲器具有存儲容量大、工作穩(wěn)定