多媒體硬件基礎(chǔ)概要

SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體硬件基礎(chǔ)多媒體存儲技術(shù)

多媒體存儲技術(shù)主要是指光存儲技術(shù)

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。光盤系統(tǒng)由光盤驅(qū)動器和光盤盤片組成SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)光盤系統(tǒng)特點記錄密度高(107bit---108bit/cm2)存儲容量大信息存儲可靠（采用非接觸方式）信息保存時間長不同平臺可以互換存儲多種媒體價格低廉SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)存儲的基本原理光存儲技術(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，用激光去照射旋轉(zhuǎn)著的光盤，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。SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)光盤系統(tǒng)的分類 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。(1).只讀型(CD-ROM) CD-ROM光盤的內(nèi)容是在制作光盤時寫入的，用戶可任意多次從CD-ROM讀取信息，而不能往盤上寫信息：CD-ROM、V-CD.DVD(2).一次寫光盤系統(tǒng)(CD-R) 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SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)(3).可重寫型(CD-ReWriteable) 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。光存儲格式標準和類型CD-DACD-ROMCD-ICD-RVCD黃皮書標準綠皮書標準橙皮書標準紅皮書標準新一代數(shù)字通用光盤SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)部分CD產(chǎn)品標準標準名稱盤的名稱應(yīng)用目的播放時間顯示的圖像RedBook(紅皮書)CD-DA存儲音樂節(jié)目74分鐘

YellowBook(黃皮書)CD-ROM存儲文圖聲象等多媒體節(jié)目存儲650MB的數(shù)據(jù)動畫、靜態(tài)圖像、動圖像GreenBook(綠皮書)CD-I存儲文圖聲象等多媒體節(jié)目存儲多達760MB的數(shù)據(jù)動畫、靜態(tài)圖像OrangeBook(橙皮書)CD-R讀/寫入文圖聲象等多媒體節(jié)目

WhiteBook(白皮書)VideoCD存儲影視節(jié)目70分鐘(MPEG-1)數(shù)字影視(MPEG-1)質(zhì)量SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)CD標準系列

SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)CD-DA標準1982年Sony和Philips公司合作開發(fā).該標準出版時采用紅色封面-----稱為紅色標準CD唱盤是CD家族的第一個成員應(yīng)用領(lǐng)域:高保真立體聲音樂SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)CD-ROM標準1985年Sony和Philips公司聯(lián)合推出稱為黃皮書標準可以存放文本、圖形、聲音、視頻及動畫CD-ROM中存放的是計算機數(shù)據(jù),對誤碼率有要求；1988年ISO對CD-ROM制定ISO9660標準,對文件格式作了規(guī)范。按照該標準規(guī)范,CD-ROM上的文件可以在任何機器上讀出。SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)CD-R標準一種可刻錄多次的光盤，出廠是空白盤；稱為橙皮書標準；按某種文件格式，通過刻寫程序和設(shè)備，將程序和數(shù)據(jù)寫入CD-R盤后，即成為黃皮書格式；特點:不適于大批量制作；一次不必寫滿，可以多次寫入；可在一般的CD-ROM驅(qū)動器上使用；使用壽命長，數(shù)據(jù)穩(wěn)定性好；SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)Video-CD(VCD)標準由JVC.Philips等公司聯(lián)合制定；稱為白皮書標準；可以存放MPEG-1標準編碼的全動態(tài)圖像及相應(yīng)聲音的光盤；可以在一張普通CD盤上錄制全屏幕、全動態(tài)的視頻與音頻數(shù)據(jù)及相應(yīng)處理程序；體積小、價格便宜、質(zhì)量好、兼容性好。SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)DVD（DigitalVideoDisc)標準新一代數(shù)字視頻光盤采用新的激光技術(shù)、調(diào)制方式、糾錯方法、更高的道和位密度；支持雙面結(jié)構(gòu)；可提供CD8-25倍存儲容量和9倍以上存取速度；采用的是MPEG-2標準,效果更好。SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)CD-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CD盤片的結(jié)構(gòu)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。SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)CD-ROM盤片的最上層是涂了漆的保護層,該層上印有商標。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。SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)CD盤光道的結(jié)構(gòu)與磁盤磁道的結(jié)構(gòu)不同,它的光道不是同心環(huán)光道,而是螺旋型光道CD盤轉(zhuǎn)動的角速度在光盤的內(nèi)外區(qū)是不同的,而它的線速度是恒定的,就是光盤的光學(xué)讀出頭相對于盤片運動的線速度是恒定的SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)CD-ROM驅(qū)動器構(gòu)造光頭:是CD-ROM驅(qū)動器的主要部件，功能是利用非凹坑上反射的激光強度弱得多這一特性，通過光電轉(zhuǎn)換器，將光盤上的信息轉(zhuǎn)換為電信號聚焦伺服:自動聚焦伺服系統(tǒng)產(chǎn)生聚焦誤差信號，調(diào)整光頭和光盤之間的距離，保證聚焦點落在光盤的信息面上道跟蹤伺服:采用道跟蹤技術(shù)，克服光盤的偏心，使聚焦光束落在有凹坑的光道中央SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù) 光頭是CD系統(tǒng)的核心部件之一,它由光電檢測器、透鏡、激光束分離器、激光器等元件組成,激光器發(fā)出的激光經(jīng)過幾個透鏡聚焦后到達光盤,從光盤上反射回來的激光束沿原來的光路返回,到達激光束分離器后反射到光電檢測器,由光電檢測器把光信號變成電信號,再經(jīng)過電子線路處理后還原成原來的二進制數(shù)據(jù)。SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)CD-ROM光盤的信息是沿著盤面由內(nèi)向外螺旋形信息軌道(光道)的一系列凹坑的形式存儲的。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。 SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)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。SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)讀盤原理在讀光盤時，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。注意:凹坑和非凹坑本身并不代表“0”或“1”，而是凹坑端部的前沿和后沿代表“1”，其它代表“0”。SchoolofManagementTianjinUniversity注意:凹坑和非凹坑本身并不代表“0”或“1”，而是凹坑端部的前沿和后沿代表“1”，其它代表“0”。SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)光盤系統(tǒng)的技術(shù)指標(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。該數(shù)值與光盤轉(zhuǎn)速和存儲密度有關(guān)。對于CD-ROM,其數(shù)據(jù)傳輸率已從初期的150KB／s提高到3600B／s。SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)(3).平均存取時間 平均存取時間是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SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)(4).誤碼率采用復(fù)雜的糾錯編碼技術(shù),降低了誤碼率。存儲數(shù)字或程序?qū)φ`碼率的要求較高,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10－12——10－16SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)CD-R光存儲系統(tǒng)CD-R的工作原理是利用大功率激光束的熱效應(yīng)使激光焦點照射的有機染料微區(qū)產(chǎn)生不可逆的物理化學(xué)變化,形成具有與CD-ROM光盤凹坑相同光學(xué)反射特性的信息凹坑保護層反射金層有機染料記錄層聚碳酸酯基層SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)根據(jù)使用有機染料的不同,感光層的顏色可以分為金、綠、藍三種,而在金盤中又可以分為白金、黃金兩種SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)磁光（MO）存儲系統(tǒng)磁光盤利用激光和磁場進行讀、寫和擦除的存儲系統(tǒng)記錄數(shù)據(jù)時,使用激光和磁場讀取數(shù)據(jù)時,僅使用激光激光和磁場分別位于盤片的兩面SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)讀寫原理寫入中高功率激光的照射,表面溫度升至300oC（居里點）外部磁場會改變原來的磁化方向冷卻后,形成了不受外界磁場影響的牢固記錄層讀取利用低功率激光照射盤片表面分析反射回來的偏振光的方向是順時針還是逆時針,確定是0或1SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)相變（PD）光存儲系統(tǒng) 相變光存儲是通過調(diào)節(jié)激光的強弱使記錄材料的晶體狀態(tài)和非晶體狀態(tài)互相轉(zhuǎn)換,從而進行舊數(shù)據(jù)的消除和新數(shù)據(jù)的寫入。 晶體狀態(tài)中原則排列整齊,光反射率高； 在非晶體狀態(tài)下原則排列不整齊,光的反射率低。 寫入時用強激光束照射使記錄材料變?yōu)榉蔷w狀態(tài),此時停止照射,記錄膜溫度急劇下降,照射區(qū)域便穩(wěn)定在非結(jié)晶狀態(tài),數(shù)據(jù)被寫入。

SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)DVD光存儲系統(tǒng)DVD原名是DigitalVideoDisc的縮寫,意思是“數(shù)字電視光盤(系統(tǒng))”,實際上DVD的應(yīng)用不僅僅是用來存放電視節(jié)目,它同樣可以用來存儲其他類型的數(shù)據(jù),因此又被稱為DigitalVersatileDisc,是數(shù)字多用途光盤。 DVD的特點是存儲容量比現(xiàn)在的CD盤大得多,最高可達到17GB。一片DVD盤的容量相當(dāng)于現(xiàn)在的25片CD-ROM(650MB),而DVD盤的尺寸與CD相同。SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)DVD用途廣泛，設(shè)定了五種規(guī)格:DVD(DigitalVersatileDisc)CD(CompactDisc)BookA:DVD-ROMCD-ROMBookB:DVD-VideoVideoCDBookC:DVD-AudioCD-AudioBookD:DVD-RecordableCD-RBookE:DVD-RAMCD-MOSchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)DVD盤的類型存儲容量(GB)MPEG-2Video的播放時間(分鐘)單面單層(只讀)4.7133單面雙層(只讀)8.5240單層雙面(只讀)9.4266雙層,雙面(只讀)17單層雙面(DVD-R)6.6215單層雙面(DVD-RAM)5.2147DVD的存儲容量SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)DVD的存儲容量是怎樣提高的DVD盤光道之間的間距由原來的1.6m縮小到0.74m,而記錄信息的最小凹凸坑長度由原來的0.83m縮小到0.4m,這是DVD盤的存儲容量可提高到4.7GB的主要原因,它的容量是CD的7倍SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)常規(guī)的CD盤只使用一個面,并且只制作一個記錄層來記錄信息,為了提高存儲容量,出現(xiàn)了另一種規(guī)格的DVD盤,稱為單面雙層光盤,單面雙層盤的表層稱為第0層,最里層稱為第1層。第0層采用了一種新的半透明(semi-transmissive)薄膜涂層,可讓激光束透過表層到達第1層。SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)開始工作時,激光束首先在第0層上聚焦和光道定位。當(dāng)從第0層上讀出信息過渡到從第1層上讀出信息時,激光讀出頭的激光束立即重新聚焦,電子線路中的緩沖存儲器可確保從第0層到第1層的平穩(wěn)過渡,而不會使信息中斷。單面雙層DVD盤的容量可達到8.5GB采用修改的數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制算法都可以減少DVD盤上的冗余位,從而為用戶提供更多的存儲空間,另外,采用RSPC糾錯碼之后,糾錯碼的數(shù)據(jù)傳輸率也將從25%減小到13%SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)光盤庫系統(tǒng)光盤庫是一種帶有自動換盤機構(gòu)（機械手機構(gòu)）的光盤網(wǎng)絡(luò)共享設(shè)備光盤庫一般由放置光盤的光盤架、自動換盤機構(gòu)（機械手）和驅(qū)動器三部分組成光盤庫一般配置有1~12臺驅(qū)動器,可容納50~200片光盤光盤庫通過高速SCSI端口與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器相聯(lián),機械手設(shè)備也作為一種SCSI設(shè)備,可由程序直接控制SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體存儲技術(shù)SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體計算機MPC標準多媒體計算機多媒體處理器解決方案一類以多媒體和通信功能為主，融合CPU芯片原有的計算功能；設(shè)計目標是用在多媒體專用設(shè)備，家電及寬帶通信設(shè)備 幾種典型的多媒體處理器: MicroUnity公司的MediaProcessor Philips公司的Trimedia ChromaticResearch公司的MpactMediaEngineSchoolofManagementTianjinUniversity多媒體計算機MPC標準另一類是以通用計算功能為主,融合多媒體和通信功能； 設(shè)計目標是與現(xiàn)有的計算機系列兼容,主要用于多媒體計算機中Intel公司的MMX技術(shù) 為了改善CPU體系結(jié)構(gòu)的多媒體和通信功能,Intel公司采用MMX技術(shù)進行擴充,研制出新一代適應(yīng)多媒體應(yīng)用的Pentium芯片MMXCPU。MMX是MultiMediaeXtension的縮寫,譯為“多能”SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體計算機MPC標準多媒體總線解決方案PCI總線 Intel公司1993年發(fā)布的。目前該總線分為PCI1.0和PCI2.0。PCI2.0為64位總線,時鐘頻率為66MHz,最大傳輸速率為264MB/sAGP總線－加速圖形端口（AGP,AcceleratedGraphicsPort）是Intel公司在97年為了提高圖形和視頻性能而設(shè)計的高帶寬總線規(guī)范,決定性地改變了PC平臺對3D圖像地支持。SchoolofManagementTianjinUniversity多媒體計算機MPC標準多媒體個人計算機標準