多媒體硬件平臺ppt課件

1、教學目標：,1. 掌握光盤存儲原理及技術(shù),2. 了解各種光盤數(shù)據(jù)的存儲格式,3. 掌握聲卡、視頻卡、圖像獲取設(shè)備等多媒體硬件的功能、性能及實現(xiàn)技術(shù),4. 了解多媒體計算機系統(tǒng)及工作原理,教學重點：,1. 了解光盤驅(qū)動器及光盤的工作原理,2. 掌握聲卡、視頻卡、圖像獲取設(shè)備等多媒體硬件的功能及性能指標,教學環(huán)境：,多媒體授課系統(tǒng)及多媒體計算機,第三章 多媒體硬件平臺,3.1 多媒體存儲技術(shù),文本：字符和數(shù)據(jù),圖形：向量圖，圖元組成的圖,位圖：由像素點組成的圖,數(shù)字化聲音,數(shù)字化視頻,多媒體信息的存在和表現(xiàn)形式多樣，主要有：,一、光盤存儲原理,組成：,光驅(qū)：半導體激光器讀寫頭和光路系統(tǒng)組成。,光盤

2、：磁光材料或稀土合金。,特點：, 與軟盤比：容量大,光頭與盤片不接觸，不受環(huán)境影響而退磁， 信息保存時間長。, 與硬盤比：可拆卸，光驅(qū)貴，速度慢。,格式化容量、用戶容量,找到需要讀寫的信息的位置所需要的時間。,數(shù)據(jù)傳輸率：,光盤驅(qū)動器送出數(shù)據(jù)率：與光盤轉(zhuǎn)速、存儲密度、控制器與主機間的傳輸率、接口規(guī)范控制器內(nèi)的緩沖器大小有關(guān)。,存儲容量：,平均存取時間：,二、光盤分類,（1）CD-ROM 只讀光盤 d=12cm, m=650MB，價低。,（2）WORM（write one read many)，一次寫多讀光盤。,（3）Rewritable 可重寫光盤。,三、光盤工作原理,1、只讀光盤工作原理,存

3、儲按螺旋形狀軌道存儲。,模擬信號的存儲：,數(shù)字信號的存儲：,間隔0.3m 1 m微米=10-6 m,每一個字節(jié)采用14位的光軌道位，以確保兩個1間有2個0，但最多10個連續(xù)0，這樣可提高數(shù)據(jù)的可讀性，減少誤碼率。,存儲原理：,思考題:,字節(jié)： 00000000、00000001、 11111111、11111110 的光軌道如何。,只讀光盤制作流程,2、可重寫光盤的寫原理,通過改變光盤存儲介質(zhì)的某種特性實現(xiàn)對信息的存儲。,(1) 磁光式擦寫原理,采用玻璃盤基上再加4層稀土-金屬膜結(jié)構(gòu)組成。,記錄過程：用激光照謝光盤垂直膜面磁化方向 上的磁化物質(zhì)，并對其磁化。當需存“1”時，利 用激光加熱到熱磁

4、效應(yīng)的居里點，而失去磁性， 在盤的另一面的電磁線卷上施加一個外磁場，使 被照單元反向磁化。,擦過程：恢復原磁方向。,讀過程：利用物理學中的電磁感應(yīng)讀出信息。,(2) 相變式擦寫原理,利用介質(zhì)的兩個穩(wěn)態(tài)間的互逆結(jié)構(gòu)的變化實現(xiàn)存儲和擦寫。,兩個穩(wěn)態(tài)：反謝率高的晶態(tài),反謝率低的非晶態(tài)（玻璃）,寫過程：將介質(zhì)從晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)。,擦過程：將介質(zhì)從非晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)。,四、光盤的性能指標,（1）容量：650MB,（2） 數(shù)據(jù)傳輸率：單倍速：150KB/S 50倍速=50*150KB/S,（3）存儲緩沖器：256KB,（4）存取時間 ： 200-400ms,（5） 體積：,五、光盤的規(guī)范及格式,1. CD-

5、DA規(guī)范及格式,* CD-DA即激光唱盤：直徑12cm,內(nèi)徑1.5cm,厚0.12cm,* 光道上采用等長分段，每段為一個扇區(qū)。,* 地址為“分”、“秒”、“扇區(qū)”，總長為74分。 1分=60秒 1秒=75扇區(qū)。,* 存儲格式：見下頁,* 每扇區(qū)有：6（音頻/通道）2（字節(jié)/音頻數(shù)據(jù)） 2通道 98=23526,2. CD-ROM 規(guī)范及格式, 地址:分 秒 扇區(qū), CD-ROM 扇區(qū)中的格式與CD-DA不同, CD-ROM 扇區(qū)中有兩個格式,(1) Mode1與Mode2格式,(2) Mode1與Mode2的區(qū)別, 用戶數(shù)據(jù)量不同, 存儲數(shù)據(jù)的類別不同,Mode1用于程序，誤碼率小于1/10

6、12,Mode2用于聲、圖，誤碼率小于1/109,3. CD-ROM XA格式,CD-ROM XA格式有兩種：FORM1、 FORM2,格式中的SUBHEADER進一步說明用戶數(shù)據(jù)：,如:數(shù)據(jù)類別（音、視頻、數(shù)據(jù)）、數(shù)據(jù)格式(form1,form2) 觸發(fā)位(記錄開始、文件結(jié)束、實時性等) 數(shù)據(jù)編碼信息,4. DVD光盤,DVD從外觀上與CD-ROM無區(qū)別,DVD光道間距由原來的1.6m縮小到0.74m,凹凸長度由原來的0.83m縮小到0.4m,這是DVD容量提高到4.7GB的主要原因.,DVG采用波長更短(635-650nm)的激光源來提高聚光束的精度.,其規(guī)格見P74表3.1,表3.2,3

7、、2 聲音卡,一、音頻信息,* 聲音的兩個參數(shù)：頻率和幅度。,* 可聽音：20Hz-20KHz,* 亞聲波：20Hz,* 超聲波：20KHz,* 人的聲波：300Hz-3.4KHz,* 聲音質(zhì)量等級, 數(shù)字激光唱盤：10-20kHz 簡稱CD-DA, 調(diào)頻無線電廣播：20Hz-15kHz 簡稱FM, 調(diào)幅無線電廣播：50Hz-7kHz 簡稱AM, 電話質(zhì)量：200Hz-3.4kHz,從以上可看出：的質(zhì)量最好， 的質(zhì)量最差。,二、音頻的處理技術(shù)：, 音頻采集, 聲音編碼/解碼, 語音識別：電腦辨別和理解人說的話, 文語轉(zhuǎn)換：把文本轉(zhuǎn)換成聲音。, 音樂合成：利用音樂合成芯片，把樂譜轉(zhuǎn) 換成樂曲,

8、音頻數(shù)據(jù)傳輸, 音頻-視頻同步, 音頻效果與編輯,三、聲音卡的功能,1、錄制、編輯和回放數(shù)字聲音文件。,2、控制、混合各聲源的音量,除話筒之外均為雙通道立體聲調(diào)節(jié),3、在記錄和回放數(shù)字信號時進行壓縮/解壓縮,壓縮算法一般固化在聲卡上,實現(xiàn)技術(shù)有：,字典技術(shù)：根據(jù)單詞查找發(fā)音代碼,語法規(guī)則：根據(jù)語法規(guī)則將文本轉(zhuǎn)換成聲音,5、具有MIDI接口：,MIDI：Musical Instrument Digital Interface,音樂數(shù)字接口：,6、具有初步的語音識別功能。,4、采用語音合成技術(shù)讓電腦朗讀文本,英語，漢語語音朗讀已實現(xiàn)（如金山詞霸）,四、聲音卡的組成,1、插孔和D形連接器, 線路輸出

9、插孔：音箱,麥克風輸入插孔。, 線路輸入孔：錄音機、CD唱機等的輸出站。, D形連接器：游戲操縱桿，游戲機入口， MIDI合成器。,2、音量調(diào)節(jié)按鈕,3、跳接器：,如：CD-ROM型號，CDROM的I/O地址 聲卡的I/O地址，聲卡的游戲口選擇（開、關(guān)） 聲卡的IRQ及DMA通道。,用來連接成對的插針；其功能是用來 選擇聲卡的硬件設(shè)置。,五、聲卡的選擇：,聲卡的三個指標：采樣頻率、量化位、聲道數(shù)。,1、模/數(shù)轉(zhuǎn)換,2、數(shù)/模轉(zhuǎn)換,3、內(nèi)部聲音混合器,*頻率調(diào)制：以多個頻率波形合成聲音，實際聲音可分成無窮多個正弦波，而計算機的FM采用兩種、三種、四種合成，效果較差。,*波形合成：將各種樂器聲音錄

10、制成數(shù)字，存儲在ROM中，播放MIDI時，根據(jù)所指示的樂器到波表中查詢該樂器的聲音，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換為聲音信號。,采用波表合成技術(shù)效果好，音質(zhì)豐富。,4、合成器：功能是還原MIDI聲音。,方法有：頻率調(diào)制（FM） 和波表查詢（Wave table),6、DSP芯片：,DSP（Data Signal Processor)數(shù)字信號處理器，其作用是減輕CPU負擔，加快音頻處理速度，它可處理聲音合成、特殊效果和音頻文件的壓縮和解壓縮、聲音連接、編輯修改、加回音效果。,7、信噪比：,8、I/O設(shè)置的支持：,5、MIDI接口,信號與噪聲強度之比，單位是分貝（dB) 分貝值越高，干擾越低。,是否有CD-ROM

11、接口以及與CD-ROM的兼容性,9、產(chǎn)品的兼容性：,以新加坡 creative lab3 公司產(chǎn)生的Sound Blaster 標準或加拿大的Adlib標準為好，它們已是事實上 的工業(yè)標準。,10、三維音效：多聲道、目前為兩聲道,3D聲卡：具有環(huán)繞立體聲的聲卡，感覺聲音來自 四面八方。,11、ASP的功能。,高級數(shù)字信號處理（ASP）代替DSP，它能通過硬件 實現(xiàn)壓縮/解壓縮和對聲音的編輯。,12、隨卡軟件,3.3 視頻卡,一、概述：,視頻卡的作用：實現(xiàn)圖像與聲音的D/A，A/D轉(zhuǎn)換和編碼/解碼。,二、視頻卡的種類和功能,視頻卡的種類繁多：,按功能分類：視頻轉(zhuǎn)換卡、圖形加速卡、播放卡，捕捉卡。

12、,1、視頻轉(zhuǎn)換卡：基本有,（1）PC-TV卡： 將VGA信號轉(zhuǎn)換成電視機或錄像機播放的信號,（2）TV-PC卡（ 或TV-VGA卡，電視卡）,TV-PC卡的工作順序：,將TV模擬信號 A/D 數(shù)字化信號 解碼 y,u,v信號 RGB信號 顯卡D/A 在顯示器上顯示。,2、視頻捕捉卡（視頻采集卡）：,它能將視頻圖像數(shù)字化，編輯及處理等工作。 將視頻模擬信號實時（攝影機）或非實時（放像機）捕捉，再存于硬盤中，有的還有視頻處理專用芯片，可進行實時壓縮。,3、視窗動態(tài)視頻卡：,4、動態(tài)視頻捕捉/播放卡：,實現(xiàn)動態(tài)視頻、聲音的同時抓起，并加以壓縮存儲，播放。是一種功能強的視頻卡，有creative FS

13、200，creative RT300，WTV200等。,提供視窗顯示功能，數(shù)字化靜止畫面，此外還有疊加，淡入、淡出等功能。,5、視頻壓縮卡,將靜止或動態(tài)圖像按照JPEG/MPEG標準壓縮和還原。,6、模擬視頻疊加卡：,7、MPEG解壓卡：,8、圖像加速卡：,將計算機輸出的文字、圖像、疊加到來自光盤、攝像機等的模擬信號上。,也稱電影回放卡，影碟卡、播放卡。,加快圖像的處理速度，適用于速度不夠的計算機。,三、視頻卡的性能指標,1、Overly（覆蓋）功能：,Overly功能是將視頻信號不經(jīng)過主機直接送往VGA上播放。,2、與VGA的兼容性,3、是否采用硬件壓縮,4、錄像質(zhì)量：顏色數(shù)和丟幀數(shù),5、輸

14、入輸出規(guī)格：,NTSC（美國）/SAL（中國）/SECAM（俄羅斯）， I/O地址的缺省設(shè)置。,6、分辨率：,7、色彩：,8、是否支持全回放功能。,全回放：在不帶視頻卡的計算機中播放不丟幀。,電視機的分辯較低，所以顯示器不用更高分辯率。,3.5 調(diào)制解調(diào)器,實現(xiàn)電話線與計算機之間的D/A，A/D轉(zhuǎn)換。,調(diào)制：將計算機數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。,解調(diào)：將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,一. 功能,二. 種類, 外接式調(diào)制解調(diào)器, 內(nèi)置式調(diào)制解調(diào)器, 袖珍式調(diào)制解調(diào)器, 傳真式調(diào)制解調(diào)器,除Modem作用外，還可以 收發(fā)傳真。,三、接口, 通信接口, 電話線接口, 電話機接口, 電源輸入口, 電源開關(guān),3.

15、6 圖像獲取設(shè)備,一、空間采樣,將圖像獲取設(shè)備由MN個光敏元件構(gòu)成，每個光敏元件對應(yīng)一個采樣點，再用時鐘脈沖，逐個從光敏元件中取出采樣的模擬信號。,二、量化,將連續(xù)的模擬信號分成若干區(qū)間，每個區(qū)間對應(yīng)一個值。,三、圖像掃描儀,基本原理：將反映圖像特征的光信號轉(zhuǎn)換成計算機可接收的電信號,工作過程：由光源將光線照在圖稿上，產(chǎn)生圖像特征的透射或反射光，由光電轉(zhuǎn)換部件將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后對這些電信號進行A/D轉(zhuǎn)換及處理，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字信號送往計算機。,掃描方式：一維采樣,分類：,分辨率600-2400dpi （dots per inch) 量化位：24位,（2）手持式：,分辨率：400dpi,精

16、度不高，價格便宜 掃描寬：105mm,(3) 滾動式：,分辨率：300-800dpi 滾動走紙，掃描頭固定適用大幅面A0， A1,（1）平板式,“像素數(shù)”、 “CCD尺寸” “變焦倍率” “鏡頭口徑”,數(shù)碼相機最關(guān)鍵的性能參數(shù)是：,四、數(shù)碼相機，數(shù)碼攝像機,規(guī)格有：“總像素數(shù)”和“有效像素數(shù)” 。 總像素數(shù)是：指數(shù)碼相機所具有的像素總數(shù)。 有效像素數(shù)：除去不被使用的像素以外的可用于照片的 像素數(shù)， “有效像素數(shù)”越大，成像效果越好。,1、“像素數(shù)”和“CCD尺寸”,所謂像素，可以理解為照片的顆粒，,像素數(shù)越大顆粒就越細， 對象的細節(jié)部分就表現(xiàn)的越好,如果像素數(shù)相同，攝影元件越大，每個像素的尺寸就越大。像素尺寸越大，所能處理的數(shù)據(jù)量就會增加，也就是說能生成層次感豐富的照片。中擋數(shù)碼相機一般使用1/2.7英寸1/1.5英寸之間的CCD，但是高級相機有的會超過英寸。所以像素數(shù)和CCD尺寸都是越大越好。,攝影元件（CCD)尺寸,2、“變焦倍率”和“鏡頭口徑”,變焦倍率 ：對于數(shù)碼相機來說，變焦倍率越大，遠景拍攝也就越方便。但鏡頭倍率越大，價格也就越高，而光學質(zhì)量卻不一定好。,變焦倍率分為：“光學變焦倍率”和“數(shù)碼變焦倍率”兩個概念。 光學變焦：體現(xiàn)鏡頭性能的。 數(shù)碼變焦：是指將部分圖象裁剪出來進行放大的功能。 主要是光學變焦