第讲多媒体计算机系统

第二讲多媒体计算机系统本讲知识点了解多媒体计算机的体系结构；掌握声卡、视频卡、CD-ROM光盘驱动器的功能、技术指标和基本工作原理；了解触摸屏的功能、技术指标；了解常见数码设备的技术指标；掌握多媒体软件系统的分类及其应用领域；了解多媒体产品的制作过程。多媒体计算机系统多媒体计算机系统(MultimediaComputerSystem，以下简称MCS)，是指以通用或专用计算机为核心，以多媒体信息处理为主要任务的计算机系统。根据应用不同，多媒体计算机系统的软件和硬件配置也不同，因此可以划分为多媒体个人计算机(MPC，MultimediaPersonalComputer)

、多媒体工作站和多媒体服务器等。本课程主要讨论多媒体个人计算机(MPC)。MPC的功能与应用MPC是面向个人和家庭用户的，因此MPC要普及必须最求高性价比和低的价格。⑴MPC的功能对音频信号的处理对图形的处理对图像的处理对视频的处理⑵MPC的应用教育培训信息咨询商业服务——商品展示、产品电子操作手册、销售演示、家庭教育和娱乐等等MPC的含义所谓多媒体个人计算机并不是一种新的计算机，它仍然是基于冯·诺依曼计算机体系结构的一种计算机。它只是在现有PC计算机的基础上加上一些硬件、板卡及相应软件，使其具有综合处理多媒体信息的功能。亦即，可以认为：MPC=PC机的基本配置+多媒体部件PC机的基本配置：CPU、内存RAM、硬盘HD、软盘、显卡、键盘、鼠标、显示器、机箱及电源。多媒体部件：如光驱、声卡、音箱、视频卡、话筒、摄像头等。MPC的升级问题PC机可以升级为MPC，但是多媒体是一项综合性技术，它涉及到计算机、通信、声像及电子产品等各个领域和行业。为了使用户即便采用不同厂家的产品也能方便地组成MPC系统，这就要解决产品标准化和兼容性的问题。亦即，PC升级成MPC需解决以下两个关键问题：一是如何能使应用软件和工具软件在各种操作系统和硬件支撑平台上运行；二是数据交换兼容性问题，这个问题在使用不同编码方法和硬件设备时尤为突出。其中，需要解决的关键技术主要包括：视频/音频信号获取技术多媒体数据压缩编码和解码技术视频/音频数据的实时处理特技及视频/音频数据的输出技术MPC标准MPC也可以理解为是符合MPC标准的具有多媒体功能的个人计算机。其中MPC标准的基本内容主要包括：(1)对个人计算机增加多媒体功能所需的软硬件进行最低标准的规范(2)规定多媒体个人计算机硬件设备和操作系统等的量化标准(3)制定高于MPC基本标准的升级规范(4)制定MPC三项基本标准(MPC-1/2/3)MPC标准

MPC-1MPC-1标准设备 标准配置 推荐配置CPU 386SX 386DXor486SX时钟

16MHz内存 2MB 4MB硬盘 30MB 80MB接口 串行、并行、游戏棒接口MIDI MIDI合成、混音接口显示 VGA模式，分辨率640×480，16色 256色激光驱动器 单速CD-ROM，数据传输速率150KByte/s声音输入/重放 mV级灵敏度输入，耳机、扬声器输出声卡 8bit/11.025kHz采样，11.025和22.05kHz输出操作系统 DOS3.1版本或以上，Windows3.0带多媒体扩展模块1991年公布MPC标准

MPC-2MPC-2标准设备 标准配置 推荐配置CPU 486SXor兼容CPU 486DXorDX2时钟

25MHz内存 4MB 8MB硬盘 160MB 400MB接口 串行、并行、游戏棒接口MIDI MIDI合成、混音接口显示 VGA模式，分辨率640×480，256色

65536色激光驱动器 倍速CD-ROM，数据传输速率300KByte/s声音输入/重放 mV级灵敏度输入，耳机、扬声器输出声卡 16bit采样，11.025、22.05kHz和

44.1kHz输出操作系统 DOS3.1版本或以上，Windows3.1带多媒体扩展模块1993年5月公布MPC标准

MPC-3MPC-3标准设备 标准配置

CPU PentiumCPU或兼容CPU

时钟

75MHz内存 8MB

硬盘 540MB

接口 串行、并行、游戏棒接口MIDI MIDI合成、混音接口显示 VGA模式，分辨率640×480，64K色激光驱动器 4倍速CD-ROM，数据传输速率600KByte/s视频播放 NTSC制:30帧/秒，分辨率352×240

PAL制:24帧/秒，分辨率352×288

数据格式:MPEG-1压缩格式1995年6月公布MPC的层次结构MPC结构同样是基于冯·诺依曼式的计算机结构，只是因为MPC要处理多媒体数据，在通常PC机结构上，专门增加了一些特殊功能，从处理的逻辑层次看，MPC的功能层次结构如下图所示的层次结构。计算机硬件层。负责多媒体实时压缩和解压，负责视频和音频信号快速实时的压缩和解压。因此，压缩比、压缩与解压速度和压缩质量是这个层次的主要技术指标。输入/输出控制及接口层。与一般计算机系统BIOS类似，该层负责与多媒体的不同硬件设备进行信息交换和驱动、控制这些硬件设备，并提供I/O接口，方便更高层次的调用。多媒体核心系统层。主要负责控制、分配、调度多媒体系统的资源，实质就是多媒体操作系统。创作系统层。该层为多媒体应用系统开发提供集成环境，包括多媒体开发工具、多媒体数据库和多媒体系统开发支持库，目的是快速有效地支持多媒体信息系统的工业化生产。应用系统层。主要任务是为应用系统提供良好的开发、运行和使用环境。如AdobePremiere、Authorware、VisualBasic等。模拟设备。主要任务是采集和传输多媒体信息，包括多媒体计算机系统外围硬件设备，如解压卡、声卡、音箱等。MPC的组成MPC的硬件构成(2.2~2.6节展开介绍)MPC的组成MPC的软件构成(2.7~2.8节展开介绍)最低层,负责管理多媒体系统软件、硬件资源中间层,满足对多媒体应用系统的特殊应用需求最高层,直接面向用户的层次MPC的硬件构成--声卡声卡(也称声音适配器、音频卡)：完成声音数据的采集，模/数转换或者数／模转换，音频过滤以及音频播放等功能。声卡的出现是为了使计算机能够接受声音、处理声音、发出声音。通常，声卡应有三个基本功能：模拟声音信号的输入和输出功能；合成器和数字声音效果处理器功能；音乐合成和发声功能。

声卡的分类按照数据采样位数，可划分为8位声卡、16位声卡、32/64位声卡。位数越多，音质越好；按照总线方式，可划分为ISA声卡、PCI声卡；按照与计算机的连接方式，可划分为独立声卡和集成声卡。顾名思义，集成声卡就是集成在计算机主板上的声卡，通常其抗干扰能力、声效和功能种类等方面，都逊色于独立声卡。声卡声卡的基本构成声卡的典型构成包括合成器芯片、处理器芯片、放大器及各种输入输出接口等，如下图所示。其中，处理器芯片管理所有声音的输入/输出和MIDI操作等。声卡声卡辉的基浓本工馆作原轿理A/踢DPC总线切、声再卡接袖口输入过程：模拟

信号放大器混合信号处理器处理器芯片数字声音模拟信号合成器芯片处理器芯片数字声音输出过程：D/A输入放大滤波压缩输出解压声卡声卡萝的连优接示准意图声卡映实物济图和杨接口方示意哭图声音圣适配饿器主机教箱主板音箱音频信号数字信号音箱声卡声音失还原沙设备●

单元音箱●2单元音箱高音中低音100Hz3000Hz12000Hz高音中音低音●3单元音箱20Hz3000Hz12000Hz20000Hz●

普通音箱／耳机分频器Speak输出端●

有源音箱(内含放大器)

●输入灵敏度

●输出功率音频放大器电源line输出端声卡声道拌与音碑箱●双声袋道立胀体声幅音箱左声道右声道右环绕中置低音炮左环绕●声道锁环绕然立体掩声音摔箱声卡声卡此的主浩要技押术指甲标适用座类型检。如In打te蒜l芯片夹组的养台式疗机。安装羞方式译。如净内置烟。总线持类型滤。如PC烫I。采样妈位数达。如32位。芯片撞种类挺。如Cr悟ys飞ta辈l然CS盏42阿97庆A-留KQ。适用蛾操作阅系统劈燕。如Wi贫nd萄ow机s叫XP。信号挤传输结类别宫。如矩数字琴式。声道震数。举如两宣声道内立体卡声。支持投音效搏。如Di司re帝ct刃So凡un范d。接口狸方式辟。如2路模宜拟输岛入接碎口、2路模瞒拟输鼻出接河口、符带有爬电容孟话筒纺供电挑功能序的话胀筒输吉入接指口，SP骗DI炒F格式栋的数鞭字输稼出接弦口，SP爪DI台F格式利数字脑输出竭接口参，以戴及PC游戏能棒接趣口。CD脸-R章OM接口偿。CD殿-R湾OM接口灵是声般卡重弹要的蝴接口律，其圈接口菌方式凑多，盘如专催用CD他-R霉OM接口健、SC勺SI待-1标准教的CD萄-R顽OM接口富等。MP饰C的硬州件构童成--视频拨卡多媒充体计攀算机忌中处理客活动赞图像尚的适笑配器称为咳视频盒卡，默它的计功能鸟主要泻包括君：基本颜功能是负握责将CP寺U传送波过来采的数骄字化警视频类数据里，转煎化成锤显示语器可堤以接考受的闭模拟沈数据亿，再当送到饭显示贩屏上固形成究视频晒。扩展尚功能是将变模拟按视频羞信号短转换凳为数蜜字化鞋视频描数据伤，并事以压瘦缩格决式保茫存为积数字凡化视玩频文熊件。扩展欺功能琴并非辰所有球视频败卡都矿具备形。注意炼：视频坑卡是辞多种刊卡的钢一种秘统称否。显卡只是倘其中跃具有妹最基鼠本功帆能的迟一种脱视频废卡。视频猾卡视频劝卡的领基本仗构成视频城卡的权主要崇部件垒有显怕示芯畅片、RA属MD乎AC、显秩示内婚存、BI逗OS、插款座、日特性拔连接窑器及尊各种替接口户等，昌如下森图所故示。视频手卡视频匙卡的冷基本誉工作淋原理数字帮信号竿向模窑拟信堡号的祸转换零并显淘示D/荐A视频钟卡的究工作CPU运算总线传输图形卡的处理与输出三个过程：CPU显示器视频笨卡视频信卡的亩基本烛工作川原理模拟耽信号吵向数花字信败号的链转换处并显很示四个麦过程仙：采集量化保存编码视频滑卡的秒工作采集自卡视频遗卡:通过慰视频造输入近端口歪接收荐模拟粮视频瞒信号,经过涂对该逆信号互进行采集,量化痒成数充字信洞号,然后提编码刚成数泻字视弱频序眯列.实时甜采集视频观卡视频忍卡的握主要须技术个指标最大受分辩录率：当央一个尝图像拥被显差示在规屏幕隶上时亚，它趴是由腥无数弯小点即组成炒的，绩这些深点就授被称皆为像旋素(P竹ix遍el咳)。最掉大分印辩率映就是临指显郑示卡骨能在屠显示斤器上岛描绘况点的职最大钻数量忘，一巾般以售“横痰向点务数×纵向残点数两”方羽式表铅示。色度：由妇于每朗个像黑素可无被设僻置为近不同中颜色楼和亮等度，典而像雅素的够每种口状态延可以壤由红侦、蓝痒、绿剧三种闲基色秒描述荐。刷新遍频率：刷听新频见率是很指图哲像在肌显示涛器上画更新么的速岂度，肌也就扩是图栏像每振秒在芝屏幕敬上出奴现的晕帧数匙，单添位为Hz。刷示新频仿率越越高，贵屏幕惠上图权像的卵闪烁屑感就汉越小宽，图拥像越钳稳定吗，视向觉效食果也演越好弯。显存：显围存也礼称缓纷存，壮是用用来存病储需琴要处毕理图笨形的响数据转信息担。接口：随泥着多岭媒体巡寿技术颠的发爱展，稻在显道卡和CP器U以及许内存江中交赠换的停数据吧量越悠来越好大，凑显卡沿的接县口方融式、甲接口染性能浓对提待高数顺据传筑输虚坦度犹恰为重宗要。介性能圣好的跑显卡京通常叉能提锁供AP恶I(即应摩用程荐序接卡口)接口佣，而断能支齿持AP裙I也是年显卡前功能值强大购的一妨个指秘标。略在视膜频采经集卡线中，萍通常缓还提够供US域B接口毒和IE删EE德13怒94接口柏，它翻们交妖换数极据的女速度哈更快译。激光头保护层铝反射层聚碳酸酯片基聚焦透镜激光源数字信号电信号光电转换译码数据凹坑MP惑C的硬洪件构胸成--脂C绸D-珍RO现M光盘女驱动点器CD版-RO捐M(捉Co君mp槽ac赌tDi械sc浊-R句ea栗d石On甲ly清M菊em盗or还y)就是工只读凳光盘玩存储践器，荣是MP善C重要扬的多徐媒体匪部件羡之一颤。CD相-R邪OM盘片班由三氧层组疼成：第一脂层是妄涂了辜漆的保护咽层，层鲜上印蚊有标摘识，举标识矛该盘参可以控在哪现个系断统读窄出；第二社层是铝反粗射层，反抱射读债出时象的激漏光束凯；第三清层是挖用聚碳急酸酯恶压制困出来茎的透绿明衬废底，同赢时压透制出潮的预延刻槽键用来驾对光继道径号向定呜位。（b）CD间-R筋OM光盘桃驱动顶器CD核-R躁OM光盘穷片记判录信茂息的底基本役方式CD穷-R宰OM盘上毁的光挠道是牺用来初存储辈信息爸的，友光道妻是一番个完旬整的霞螺旋厘型，蔑而磁盘盘上俱的磁骆道是密同心掩圆，硬如图(a献)所示贪，在友光道赵上不驶论里师圈还咏是外惨圈，步各处秧的存趟储密窗度是女一样跑的。CD眠-R肯OM光盘搂的道茶密度君为16及00累0T捕PI，相厕当于感间距蚁为1.处6μ押m。光道叛上分骄为三突个区绵：导隙入区议、信驶息区弱和导若出区饶，用平户信央息存神放在血信息协区，尺如图(b杯)所示梢。从工图中慎也可坛以看补出，卷标准库的CD赞-R拿OM盘片敬直径捏为12隐0毫米该，中换心装恼卡孔懂为15毫米惕，厚特度为1.彼2毫米胖。(a)CD该-R剩OM光盘跟驱动映器CD攻-R点OM光盘景写入华数据兆的基倾本原胀理CD哭-R削OM盘上怨的信葵息是复按照洽螺旋呼形状更的信通息轨槽道的感一系环列凹狂坑的仙形式诉存储雅的，煤凹坑琴表示驴“1”、否科则表诉示“0”。如编下图悼所示以。记录梦信息卡时，辉使用摇功率谨较强者的激肥光光阿源，便将其神聚焦独成小搭于lμ赖m的光思，照断射到觉介质鸣表面砌上，挥并用耗输入泪数据螺来调怀制光殃线的巷强弱候。激电光束驻会使骆介质散表面意的微户小区敌域温冤度升晕高，塌从而有产生纱微小主的凹既坑，胳于是跨改变籍了表滥面的脑反射潜性质揪，该镰过程疼叫做泄烧蚀启。激傍光使育信息疫以凹蠢凸坑约的形银式记鸡录在绞介质祥表面弱，这绍样就训制成廊了原懂版光叙盘。CD天-R章OM光盘币驱动伐器CD怠-R集OM盘读宝出数精据的类基本虽原理读出摸信息北时，君利用鲜激光杠聚焦凉成亚拢微米猪级激产光束蜜，对铲信息话道上驶烧蚀销成的蚁凹坑松进行午扫描添，而阻凹凸用坑的娘边沿涌突变科，则菊可明撕显地逗反映祝出反储射光球束强墨度的厅突变才，这替样使档激光阻束的尝反射枕率发轧生变州化，识从而抚形成情光点调反差替特征欺，通茧过光茎学系纹统中抹的探冻测器络产生欠光点悬检测交信号习，读异出“0”和“1”信号蜂，该缓信号桶是原喜先烧姑蚀在异光盘共信息景坑的钞真实眠再现证，如眨图所溜示。读出慌过程悲是写笑入过绍程的喇逆过帝程，艺即把南凹坑策和凸煮区的稍信息适还原叫为原坊来的条数字幕信息鸦。CD镇-R昏OM光盘掘驱动惜器CD纪-R乱OM光盘责驱动亭器的鸣主要上技术充指标安装在方式：内谁置式申、外葬置式辫。接口爪类型：ID扇E接口宪、SC捕SI接口责、AT总线哀接口堤、US眼B接口向、专招用接孙口、US疮B接口咏、IE旨EE罚1铅39巨4等等逗。读盘阿速度：它码由寻道阵时间、平均列数据勒传输异速率、存取愤时间来衡愿量。华按速双度可岸划分沃为1X堡=1肌50蒜Kb甜/s、2X骡=3迎00就Kb辈/s、20伟X=箱60杀00灵Kb荐/s等等钢。缓冲指区：由蹈于CP阿U、总丧线以筑及CD旁-R亦OM的数间据传局输率探存在抗差异年，因厚此应别利用月缓冲葛区(M龟em山or框y粥Bu以ff既er穷)以提嚷高CD领-R政OM的速批度。载显然笔，缓论冲区俭越大钟越好炼。兼容没性：通穷常要伪看CD狱-R永OM符合脊什么丧标准沸而确资定。捕例如茄，符述合MP甩C-申2标准端的CD秃-R曾OM必须创符合FC祥C(美联末邦通停信委状员会)安全誓标准举，及福支持SD哥-D陡A、IS场O9徒66疾0、Ph药ot胞o废CD症M贱ul复ti状S址es谅si圈on等标黄准。MP铲C的硬辉件构徒成--触摸乎屏触摸档屏是恒一种笼坐标育定位筹设备衔，是己计算障机的清一种集输俯入功络能和颠输出墓功能流为一炕体的忍设备。利佛用触嫂摸屏怖技术炊，将头极大错改善断计算医机系铲统的乖人机耍交互童性能丙。触摸陆屏有违多种伐分类雷方式按照欧安装枕方式小，可装分为翠外挂午式、主内置席式、旷整体舅式和轨投影走仪式狼触摸堡屏；按照纸技术咐原理危，可孔分为李红外痕线技支术、匹电容径技术犬、电天阻技讯术、亩表面区声波爹技术睁、矢谁量压匙力传歪感技腰术触谁摸屏缴；按照雷工作亲原理披和传宾输信谊息介届质，撇可分尺为电冶阻式废、电拔容式乳、红须外线划式和翅表面社声波滨式触辫摸屏仓。触摸抓屏的某三个旷基本秩性能程指标透明元性能绝对甚坐标版系统检测小与定紧位MP五C的硬世件构圈成--扫描衬仪扫描遇仪是简一种剩把平面伪图形杯转换悟成数糖字化咱信号的设沟备，晴它是捧获取岔图像禽素材缺的重是要途笛径，群是一讲种输辩入设贴备，党主要废由电长源、贴光学裙镜头睁、CC倚D光敏搅元件迎、移烫动装列置构罚成。扫描捞仪有派多种床分类按照依基本辉构造疼，可缝以划做分为客手持隔式、侮立式惹、平按板式设、台株式、命滚筒供式和潜多功尖能扫料描仪船；按照纺扫描巴原理正，可仇以划匹分为侧反射门式、捡投射丙式和什混合蛾式；按照躁扫描逆性能社，可鼻以划螺分为终扫描厌尺寸血、扫配描颜萝色和栽扫描唤次数典。扫描逗仪的躺主要着技术授指标接口揪方式扫描爹分辨矿率扫描要色彩易精度扫描赶速度内置门的图虹像处色理能抖力MP福C的硬掉件构介成--数码职相机数码纱相机梢是一膜种以数河字化畜信号澡记录丑影像的照性相设搅备，嗽是获抽取图政像素数材的衡重要今途径粪。数徒码相能机主砌要由释光学搂镜头扰、CC容D光敏逝元件王、译努码器较、存瘦储器折、电滨源、蔑取景恶装置靠等构禁成。按照错数码辰相机卷的特母点和粪用途咐，数彩码相谨机可狠以分据为：经济母型中档狂型高档锈型专业电型数码益相机脚主要辆技术渡指标接口赤方式疮：数诸码相削机有可串行以、US洗B、支物持某内些电嫌视制絮式的Vi齐de恐o输出奴、IE登EE介1脂39饶4等四贫种接坟口方串式。害一般奴数码澡相机影会采往用其非中某赞几种趴接口帆。CC脏D像素疯数量秘：即皇每英去寸的丢光敏贩元件充个数研。CC学D像素尿数量牙越大紫，相联机性忙能就蹲越好括。存储膊容量盖：数亩码相侮机中宁有存惕储卡冒，用鲁以保抚存照匆片，恋因此仿，其号存储存容量叙大小炒也是州数码捏相机他的主灵要性荒能指嘉标。MP飘C的软虾件构钞成—多媒磨体操算作系剃统操作裤系统膏是一卵个重宋要的抛系统合软件焰，它最负责绵管理恰计算冶机系杰统的麦硬件汤、软功件资吼源，蚂是计书算机唉系统餐软硬圈资源卸的控聋制中勉心。常用绸操作舞系统康比较逃多，景如UN公IX、Li别nu窃x、Ma摔c挡OS、Wi立nd扒ow域s等，著但这杏些操壶作系钻统现越在还院不能咽完全睛满足闻多媒酸体技护术需陷要，蹈主要伙表现暑在：缺少输实时等性支而持缺乏塘基于钉服务苗质量声的资羽源管伞理缺乏幼对输拉入、届输出星有效义的管粱理和螺控制缺乏正对连番续媒咱体操扇作的其支持实际患地，掠严格趋意义砍的多颜媒体箩操作尺系统锯现在驼还没业有研我制出抢来。最低层,负责管理多媒体系统软件、硬件资源中间层,满足对多媒体应用系统的特殊应用需求最高层,直接面向用户的层次MP仪C的软狂件构词成—多媒葛体工国具软剃件针对正操作办媒体穷或功刃能的信不同服，将购多媒恰体工帮具软帽件划林分为此：⑴文吧本工丸具：No甩te碑bo系ok、Wo垒rd、OC倾R(光学隆字符畏识别)等⑵图爬形工磨具：Ph追ot兼os陷ho扒p、Au化to骂CA斗D等⑶图功像工饱具：AC圾DS类ee、Ph返ot悄os袖ho拆p、Pa经ge哲Ma居ke武r、Fr改ee封Ha端nd、3D寇Ma肚x、Ph戒ot迹oI雹mp酷ac罚t等，两通常唐它们监有五星个功诵能：伸显示橡图像宋、图偷像编筐辑、冤图像应压缩叮、图奥像捕秒捉和夏图像老素材游库。⑷动奖画工煮具：Ul删ea炮dGi晚fAn纤ma码to书r、CO促OL纠3正D、Ma竟cr柱om凤ed昨ia娱F机la卖sh等⑸音叹频工奴具：Ul偷ea漫dAu定di候o深Ed货it鲜or、Go轮ld秩Wa机ve、CO黄OL患E妄di葵t、等⑹视胞频工迈具：Wi摊nd颈ow练s址Mo栏vi堵e凑Ma劳ke扎r、Ul射ea伐dVi涌de闯o亚Ed筑it授or、Me贪di裁aS每tu疼di慌oVi爪de炎o荒Ed迷it姜or、Pr矮em锹ie钥re等⑺播饲放工魂具：Me财di誓a氏Pl醉ay辞er、Re薪al线Pl祝ay武er、Fl困as评hP包la袄ye莫r等⑻创犬作工昆具：Di望re唐ct趟or、To埋ol虹Bo眯ok、Au零th带or杠wa孔re、Vi抄su贫al殿B探as遥ic等MP唇C的软天件构掘成—多媒率体应榴用软预件多媒扛体应码用软肤件是园具体淡实用恩的应好用程愁序及睁演示矿软件尤，它道是直宴接面荒向用婚户进怀行信角息发揭送和贪接收编的软考件。多媒指体应雅用软邮件直馆接与乔用户亏接口哲，只着要根停据应楚用软演件所漆给出孙的操咳作命及令，淡通过瞒最简市单的机操作孕便可井使用动这些症软件纹。多媒瘦体应旁用软伙件大笛体分竞为两艘类：面向崭多媒颤体系赤统终唱端用击户要辈求而切开发决的应匀用软栏件，产如：语音/F趣ax口/数据辨传输崇调制万管理烟应用输系统框；CD横