《多媒體技術》講稿第6章-

第六章MPC系統(tǒng)配置

（硬件、軟件平臺）

本章主要討論的問題：

1.光存儲設備

補充

★2.輸入輸出設備

★3.音頻卡

4.視頻卡

5.MPC多媒體軟件平臺6.Windows多媒體功能

本章作業(yè)

《返回目錄》第六章要點

1.光存儲設備<1>光存儲技術概述<2>典型的光盤信息系統(tǒng)<3>與光盤系統(tǒng)有關的技術指標<4>光盤讀寫擦原理<5>CD-ROM驅動器<6>記錄格式與規(guī)范<7>DVD的新發(fā)展

返回第六章要點

1.光存儲設備

<1>光存儲技術概述:

光存儲技術是一種通過光學的方法讀寫數(shù)據(jù)的一門存儲技術。光盤系統(tǒng)的特點：

①與硬盤相比，具有可拆卸性；容量相當；驅動器昂貴，但盤片便宜；讀寫速度慢。

②與磁帶相比，具有隨機存取性。

③激光頭與介質無接觸，不受環(huán)境影響而退磁，信息保存時間長（30年之久）。返回第六章要點

1.光存儲設備

<2>典型的光盤信息系統(tǒng)，如下圖所示。

返回第六章要點

1.光存儲設備<3>與光盤系統(tǒng)有關的技術指標有:

①存儲容量

②平均存取時間

③數(shù)據(jù)傳輸率

《下一頁》《返回》存儲容量

A.光盤驅動器的容量，是指它所能讀寫的光盤盤片的容量，又分為格式化容量和用戶容量。

B.格式化容量是指按某種光盤標準格式化的容量。

C.用戶容量是指用戶實際所用信息容量。

《返回》

平均存取時間

平均存取時間：是指在光盤上找到需要讀寫的信息的位置所需要的時間。指從計算機向光盤驅動器發(fā)出命令，到光盤驅動器可以接受讀寫命令為止的時間。即

平均尋道時間+平均等待時間+穩(wěn)定時間=平均存取時間

《返回》數(shù)據(jù)傳輸率

有多種定義。一種是指從光盤驅動器送出的數(shù)據(jù)率，可以定義為單位時間內(nèi)從光盤的光道上傳送的數(shù)據(jù)比特數(shù)。這與光盤轉速、存儲密度有關。另一種定義是指控制器與主機間的傳輸率。它與接口規(guī)范、控制器內(nèi)的緩沖器大小有關。

《返回》第六章要點

1.光存儲設備<4>光盤讀寫擦原理

①只讀光盤原理

②可擦寫光盤的擦寫原理

③光盤驅動器工作原理

《下一頁》《上一頁》《返回》只讀光盤原理

光盤上的信息是沿著盤面螺旋形狀的信息軌道以一系列凹坑點線的形式存儲的。(如下圖所示）

返回第六章要點

1.光存儲設備可擦寫光盤的擦寫原理

光盤寫過程與光盤擦過程是一個逆過程，寫即改變光介質的性質，擦即恢復光介質原來的性質。讀光束的能量可以較小，只需1-2mw功率，但是擦寫光束的功率一般需要8～20mw。對于1m直徑的激光束，如果具有15mw的寫功率，那末其平均能量密度達到2×10w／m。如此高密度的能量可以很快改變或破壞盤面介質的性質，激光束在光盤介質上形成燒孔、起泡、相變、色變或偏振態(tài)變化的信息點，這個過程為寫過程。其中燒孔、起泡是一次寫光盤的工作原理。相變、色變和派偏振態(tài)變化用于可擦寫光盤驅動器。

《返回》可擦寫型光盤驅動器結構返回第六章要點

1.光存儲設備

<5>CD-ROM驅動器

CD-ROM驅動器的一般特性：

①容量最高達680M字節(jié)。

②數(shù)據(jù)傳送速率如50倍(1倍為150KB/秒)③存儲緩沖器如256KB。

《下一頁》《上一頁》《返回》第六章要點

1.光存儲設備

④存取時間

200～400ms

⑤誤碼率

10-12～10-16。采用復雜的糾錯編碼技術降低誤碼率。

⑥體積

5.25英寸半高驅動器大小。

⑦接口

SCSI接口、AT或PCI總線接口。

⑧MTBF（meamtimebetweenfailures）平均無故障時間2500小時左右。

⑨兼容性

支持PhotoCD和CD-ROMXA。

《下一頁》《上一頁》《返回》第六章要點

1.光存儲設備CD-ROM多媒體項目制作過程多媒體應用軟件

多媒體數(shù)據(jù)預處理主盤、母盤制作

翻制

《下一頁》《上一頁》《返回》第六章要點

1.光存儲設備

<6>記錄格式與規(guī)范

記錄格式：

CD-ROM扇區(qū)的定義格式有兩種，黃皮書格式和綠皮書格式。如圖5.5所示。對于CD-ROM的物理格式來說，1秒鐘仍然分成75個數(shù)據(jù)塊，稱為扇區(qū)。常線速CLV伺服方式，每個扇區(qū)同等長度。因此在光盤上，扇區(qū)的邊界不象磁盤一樣，不是沿半徑扇開的直線。

CD發(fā)展簡史。

《上一頁》《返回》CD-ROMXA扇區(qū)的物理格式

《下一頁》《返回》CD-ROM黃皮書

mode1mode2Sync12Header4Userdata2048Edc4Blank8Ecc24Sync12Header4Userdata2336CD-ROMXA扇區(qū)的物理格式

《上一頁》《返回》CD-ROMXA綠皮書

form1form2Sync12Header4Userdata2048Edc4Ecc276Sync12Header4Userdata2324Snbhend8Edc4Snbhender8第六章要點

2.輸入輸出設備主要介紹多媒體系統(tǒng)中常用的設備：1.靜態(tài)圖像輸入設備：圖像掃描儀、照相機等。有時也可從視頻設備輸出的視頻信號中抓取。2.顯示設備：顯示器（要求分辨率高、彩色豐富、顯示速度快、適合圖形界面）3.觸摸屏（既顯示輸出，也可通過觸摸方式輸入）4.SCSI接口（SmallComputerSystemInterface）其他通用的輸入輸出設備，如鼠標、鍵盤等。第六章要點

2.輸入輸出設備常用的幾種輸入輸出設備：

<1>圖形輸入設備

<2>顯示設備

<3>觸摸屏

<4>SCSI接口

《返回》第六章要點

2.輸入輸出設備圖像只有經(jīng)過數(shù)字化后才能成為計算機能夠處理的的位圖。我們通常所看到的圖像如照片、視頻等都是連續(xù)的，即：從空間上看，一幅平面的圖像在二維空間方向上都是連續(xù)分布的；從空間某一點位置的亮度來看，亮度電平的取值也是連續(xù)的。這時，圖像中一個像素的亮度電平是該像素空間位置的函數(shù)。一幅單色帶灰度圖像的亮度可表示為g(x,y)，x,y表示二維空間位置，g(x,y)表示亮度，它們都是連續(xù)值。圖像數(shù)字化時，在空間位置上和在亮度電平上都要離散化，即：空間位置的離散化和數(shù)字化；亮度電平的離散化和數(shù)字化。圖形輸入設備圖像數(shù)字化主要包括下面部分:①空間采樣★②量化

③模數(shù)變換，實現(xiàn)量化的過程稱A/D④采樣產(chǎn)生的失真和噪聲

★⑤光電變換特性

★

圖像掃描儀、電視攝象機等均為多媒體系統(tǒng)的最常用設備。掃描儀分辨率概念：DPI(dotsperinch)《返回》

空間采樣

一幅空間上連續(xù)的圖像，在二維方向上分成M×N個網(wǎng)格，每個網(wǎng)格用一個亮度值來表示，一幅圖像用M×N個亮度值來表示。這個過程稱為圖像的采樣，每個亮度值稱為采樣值。MN……空間采樣空間采樣方法有兩種：

A.一維采樣用掃描方式（如模擬電視信號、傳真、掃描儀等）把二維圖像轉化為一維隨時間變化的信號。

一維采樣電路方框圖，如圖5.7所示。

《下一頁》《返回》

一維采樣電路方框圖一維掃描信號

輸出到量化器

采樣

保持返回圖5.7一維采樣電路方框圖空間采樣

B.二維采樣二維圖像g(x，y)，經(jīng)傅立葉變換后，其頻譜函數(shù)示意圖如5.8圖所示。

《上一頁》《返回》二維采樣

頻譜的最大頻率為fm，掃描一行的時間為t，畫面寬度為l，um和vm

分別為水平和垂直方向的的最大空間頻率。則：

fm=um*l/t;采樣點距離為X，則掃描X距離所需時間為:T=X*t/l;返回采樣產(chǎn)生的失真和噪聲

采樣產(chǎn)生的失真和噪聲，有以下幾種類型：

A.疊加噪聲(當fs<2fm,產(chǎn)生疊加)B.孔徑效應

C.插入噪聲

《返回》光電變換特性曲線返回

顯示設備

①PC顯示系統(tǒng)的組成:A.顯示器（Monitor,監(jiān)視器）

B.顯示適配器（Adaptor）

②PC顯示系統(tǒng)的基本概念：

A.屏幕尺寸（顯像管尺寸、可視尺寸、光柵尺寸）

B.蔭罩和點距

《下一頁》《返回》顯示器

顯示器主要由CRT（陰極射線管）和控制電路組成。目前用于筆記本和便攜式計算機上的顯示器全部是平板型（LCD，有源或無源矩陣等），也可連接到CRT上顯示。顯示器常用的有平面直角顯示器和多同步顯示器?！斗祷亍凤@示適配器顯示適配器可以是一塊插入PC總線的擴展卡（顯示卡、顯示板）或集成在主板上，它由寄存器、視頻存儲器（顯示RAM和ROMBIOS）、控制電路三大部分組成。顯示器與適配器必須配套使用。一般來說，不同的顯示適配器支持不同的顯示器。顯示適配器決定著圖像或文字的顯示速度。目前，均適合于Windows多媒體軟件平臺，支持圖形用戶界面（GUI），帶有GUI硬件加速。提供了很高的顯示性能（分辨率、穩(wěn)定性等）?！斗祷亍?/p>

顯示設備

C.熒光粉類型及閃爍

D.掃描頻率

E.隔行和非隔行掃描

F.顯示緩沖區(qū)與顏色定義

G.模擬信號接口和數(shù)字信號接口

H.視頻BIOS

《上一頁》《返回》觸摸屏

①觸摸屏系統(tǒng)組成：

A.傳感器

B.控制部件

C.驅動程序

《下一頁》《返回》觸摸屏

②觸摸屏技術分類：

A.紅外式觸摸屏

B.電容式觸摸屏

C.電阻式觸摸屏

D.聲表面波觸摸屏

E.應力計觸摸屏

《下一頁》《上一頁》《返回》觸摸屏

③觸摸屏支持軟件

A.DOS設備驅動程序

B.仿真程序

C.軟件輔助開發(fā)工具

驅動軟件的層次關系。

《上一頁》《返回》SCSI接口

小型計算機系統(tǒng)接口SCSI（SmallComputerSystemInterface）是當今世界上最流行的用于小型機、工作站和微機的輸入輸出設備標準接口。

《返回》

第六章要點

3.音頻卡<1>音頻卡有以下幾方面的音頻處理能力：

①立體聲合成；

②模擬混音；

③立體聲方式的數(shù)字-模擬轉換和模擬-數(shù)字轉換；

④數(shù)字信號處理DSP；

⑤MIDI接口和CD-ROM接口；

⑥輸出功率放大。

《下一頁》《返回》

第六章要點

3.音頻卡

<2>利用音頻卡，音頻媒體有三種形式：數(shù)字化聲音、合成音樂、CD音頻。

①數(shù)字化聲音處理

②混音器

③合成器

④MIDI接口

《上一頁》《返回》數(shù)字化聲音處理返回混音器

以下音頻源可以混合：①FM合成音樂

②話筒輸入

③數(shù)字化聲音

④揚聲器輸出

⑤線路輸入

⑥CD-Audio返回合成器返回MIDI接口返回具有圖像壓縮與解壓功能的視頻卡，即JPEG視頻卡，如下圖所示。第六章4.視頻卡返回下一頁第六章要點

4.視頻卡視頻卡功能概述

:<1>硬件結構

<2>軟件結構

《下一頁》《上一頁》《返回》

硬件結構返回軟件結構返回第六章要點

4.視頻卡

JPEG視頻壓縮技術

<1>圖像質量與壓縮

★<2>圖像格式折衷

★<3>選擇最佳操作狀態(tài)

<4>保持最佳穩(wěn)態(tài)狀態(tài)

《下一頁》《上一頁》《返回》圖像質量與壓縮如圖5.25所示曲線表示圖像質量、數(shù)據(jù)率（帶寬）、圖像內(nèi)容之間的關系。

返回圖像格式折衷

折衷考慮圖像格式。圖像格式定義每幀像的空間分辯率或像素數(shù)目。

返回第六章要點

4.視頻卡視頻處理子系統(tǒng)

<1>視頻數(shù)字化子系統(tǒng)

<2>視頻窗口控制器PCVIDEO

<3>幀緩沖器

<4>JPEG壓縮處理CL550

<5>視頻DAC子系統(tǒng)

《下一頁》《上一頁》《返回》視頻數(shù)字化子系統(tǒng)返回PCVIDEO芯片

返回幀緩沖器返回CL550接口返回第六章要點

4.視頻卡音頻處理子系統(tǒng)包括一個內(nèi)部DAC和ADC，以及8位的ISA總線接口。如圖5.32所示。

音頻視頻同步

(略)

《上一頁》《返回》音頻處理子系統(tǒng)返回MPC多媒體軟件平臺

所謂MPC軟件平臺，指的是MPC應用與開發(fā)的軟件支撐環(huán)境，是MPC的軟件系統(tǒng)的重要構成部分。按功能劃分，MPC軟件系統(tǒng)可分成三個層次，即多媒體核心軟件、多媒體工具軟件和多媒體應用軟件。常用的多媒體環(huán)境有三類：DOS環(huán)境、QuickTime環(huán)境、Windows環(huán)境。其中，各類環(huán)境中的多媒體操作系統(tǒng)是主體，構成了多媒體應用的基礎環(huán)境。

《返回》Windows多媒體功能

Windows提供的多媒體擴展功能：（1）用于控制各種媒體設備的媒體控制接口MCI(MediaControlInterface)。（2）對于與多媒體相關服務的低層應用程序編程接口API支持。（3）提供多媒體文件I/O服務。它支持帶緩沖的或不帶緩沖的文件I/O，支持標準的RIFF（資源交換文件格式）文件。（4）為多媒體應用程序設計的設備驅動程序。如對VGA卡的驅動程序的擴展。

《下一頁》

《返回》Windows多媒體功能（5）通過控制臺可以由用戶設置不同的顯示模式、色彩深度；設置屏幕保護程序；安裝新的多媒體設備驅動程序；為系統(tǒng)的某些事件指定聲音效果；配置MIDI映射器。（6）MIDI映射器支持標準的MIDI合成音色服務。它允許由不同用戶使用其MIDI合成器，共同建立一個MIDI文件。

Windows95的提供的多媒體功能。

Windows98的提供的多媒體功能。

Windows2000的提供的多媒體功能。

《返回》Windows95的提供的多媒體功能(1)即插即用（PlugandPlay，PnP）的多媒體設備(2)32位的設備驅動(3)只讀型光盤驅動器CD—ROM(4)數(shù)字音頻的壓縮(5)MIDI(MusicalInstrumentDigitalInterface)(6)數(shù)字視頻(7)計算機游戲

《返回》Windows98的提供的多媒體功能

Windows98操作系統(tǒng)在Windows95基礎上，進一步擴展了多媒體功能，使用更方便、可靠性更高、速度更快、娛樂性更強，并實現(xiàn)真正的Web集成。

(1)Windows98支持IntelMMX技術并引入最新多媒體技術和編程（標準和有線電視、廣播和電視廣播）；

(2)在Windows98下可以使用數(shù)字相機和其他數(shù)字圖像設備；

(3)視頻、音頻和動畫媒體可比以前更快地播放而且播放質量更好；支持DVD和數(shù)字音頻，在計算機上播放高品質的數(shù)字電影和音頻；

(4)實現(xiàn)Web集成，借助MicrosoftNetShow，可以在Internet上現(xiàn)場播放“流”多媒體，等等。

《返回》Windows2000的提供的多媒體功能Windows2000，在Windows98基礎上，作了較大的改進，特別是加進了原屬于WindowsNT服務器的功能，增強了網(wǎng)絡環(huán)境下的多媒體功能。

《返回》結束本章作業(yè)：

1．MPC硬件設備有哪些種類？

2．概述CD-ROM光盤的規(guī)范。

3．空間采樣的方法是什么？

4．Windows在哪些方面擴展了多媒體功能？

《返回》

紅外觸摸屏的連接返回電容式觸摸屏的兩種結構返回SAW發(fā)射脈沖與接收脈沖示意圖返回驅動軟件的層次關系返回第六章要點

1.光存儲設備CD發(fā)展簡史：

1976年，PHILIPS發(fā)表光存儲介質；1978年，SONY發(fā)表影碟機（VideoDiskPlayer)；1979年，PHILIPS發(fā)表激光唱機（CompactDiskplayer)。

1981年制定紅皮書（RedBook），即CD-DA（DigitalAudio），激光數(shù)字音頻光盤規(guī)范。

1985年制定黃皮書（YellowBook），即CD-ROM，后經(jīng)過修改，1988年正式作為國際標準ISO9660，1991年又推出了ISO9660Ⅱ。第六章要點

1.光存儲設備

1985年遵循紅皮書，出現(xiàn)CD-G（Graphics），可以存儲靜止畫面。利用一個與主音軌平行的子碼（Subcode）軌道，存儲一些簡單的圖形、文字（如歌詞）等數(shù)據(jù)，可以用于卡拉OK。與CD-G一樣是從紅皮書發(fā)展而來的CD--V（Viedo），放在影碟機上使用，視頻信號可以輸出到電視機上。

1985年制定藍皮書規(guī)范，即CD-WORD（WriteOnceReadMany），由于兼容性不好，很少使用。第六章要點

1.光存儲設備

1987年制定的綠皮書（GreenBook）規(guī)范，即CD-I（Interactive），用于交互式多媒體CD-I系統(tǒng)中。1992年年底推出第二代CD-I，可播發(fā)交互式視頻圖像。

1988年，PHILIPS、SONY及Microsoft制定CD-ROM擴展結構，即CD-ROMXA（ExtendedArchitectecture），1991年又制定CD-ROMXAⅡ規(guī)范，它對應于ISO9660-Ⅱ。

1989年又制定的橘黃皮書（OrangeBook）規(guī)范，即CD-R，或者稱CDRecordable，它對應于ISO9660-Ⅱ。第六章要點

1.光存儲設備

1991年PHIILIPS與KODAK對外發(fā)布Photo-CD概念，即Photo-CD，相片光盤，1992年制定了白皮書（WhiteBook）。

1992年PHILIPS和SONY、JVC公司遵循黃皮書而制定CD-DV（DigitalVision)，具有全動態(tài)數(shù)字畫面，以后將推出單機，用于家庭。它可以播發(fā)Photo-CD，但無CD-I復雜的外設，具有直接輸出到電視的能力，采用MPEG壓縮算法壓縮動態(tài)圖像。第六章要點

1.光存儲設備

目前，通常采用兩類MPEG標準壓縮動態(tài)圖像，一類是采用MPGE-1標準，這時制作的CD盤片稱為VCD，一塊MPEG-1解壓縮卡（或解壓縮軟件）加上一臺支持VCD的CD-ROM驅動器，就可以在計算機上播放電影節(jié)目；另一類是采用MPGE-2標準，這時制作的CD盤片稱為DVD，要想在計算機上播放DVD電影節(jié)目，需要配置DVD驅動器和相應的MPEG-2解壓縮卡（或解壓縮軟件）。

《返回》

顯示設備

隔行和非隔行掃描

隔行(Interlaced)掃描和非隔行(Noninterlaced)掃描(又稱逐行掃描)是指熒光粉被刷新的方式；在隔行方式下，顯示器在每遍掃描時隔一行更新一行數(shù)據(jù)，更新整個屏幕需要兩遍掃描(奇數(shù)行、偶數(shù)行)。對于非隔行方式，掃描時逐行進行數(shù)據(jù)更新，一遍掃描完成全部數(shù)據(jù)更新。隔行方式實現(xiàn)比較便宜，但由于采取兩遍掃描更新一屏，屏幕顯示不夠穩(wěn)定（閃耀）。目前，大多數(shù)顯示適配器都采用逐行方式。逐行方式的顯示緩沖器組織與位圖結構相同，便于程序開發(fā)。

《返回》多媒體軟件程序設計基礎1.媒體控制接口（MCI，即MediaControlInterface）是控制如音像、視頻等外圍設備的一個于設備無關的應用程序。由于MCI的設備無關性，用戶可以很方便地使用MCI的控制標準使用多媒體設備。2.Windows的圖形設備接口（GDI，即GraphicsDeviceInterface）也是與設備無關的圖形應用程序。Windows中的圖形基本上由GDI.EXE中的函數(shù)處理，該模塊調(diào)用各種驅動程序文件（.DRV）中的例程來驅動各種圖形設備。媒體控制接口（MCI）1.MCI結構

MCI包含在MMSYSTEM轉換模塊中，它用來協(xié)調(diào)事件以及與MCI設備驅動程序間的通訊。一些MCI設備驅動程序可以直接控制目標設備；而另一些MCI設備驅動程序則通過MSYSTEM模塊間接控制目標設備。還有一些MCI設備驅動程序則提供了與其他WindowsDLL的高層接口。如圖所示，為MCI結構及交互作用過程。MCI結構及交互作用過程多媒體應用MMSYSTEMMMSYSTEM（MCI）多媒體設備驅動程序MCI設備驅動程序多媒體設備多媒體設備（如視盤等）WindowsDLL（如AAP等）媒體控制接口（MCI）2.MCI設備及驅動