多媒体技术好资源第讲多媒体硬件系统

2.1基本硬件■什么是CD-ROM■CD-ROM工作原理■激光存放器标准■显示适配器和显示器■声音适配器与声音还原2.2多媒体基本设备第2章多媒体硬件第1页2.1基本硬件20世纪70年代早期，荷兰飞利浦(Philips)企业研究人员开始研究利用激光来统计和重放信息，并于1972年9月向全世界展示了长时间播放电视节目标光盘系统，这就是1978年正式投放市场并命名为LV(LaserVision)光盘播放机。从此，利用激光来统计信息革命便拉开了序幕。它诞生对人类文明进步影响，不亚于纸张创造对人类贡献。第2页当前市场上CD产品第3页2.1基本硬件2.1.1CD-ROM(CompactDisc-ReadOnlyMemory)——只读激光存放器(1)激光驱动器(2)激光盘片●CD-ROM组成什么是CD-ROM教学进程●CD-ROM性质●

只读属性(不能写入，只能读出)●光学存放原理(激光烧结)●CD-RW(Rewritable)性质●

可读写属性(CD-R盘片：追加写/读CD-RW盘片：可读/擦写)●光学存放原理(激光烧结)第4页2.1.2CD-ROM工作原理激光头聚碳酸酯片基铝反射层标签表面聚焦透镜激光源数字信号电信号光电转换译码数据凹坑激光盘教学进程第5页CD盘片结构第6页CD盘上铝反射层，看起来是银白色，称为“银盘”。反射层是金，称为“金盘”、CD-R(CD-Recordable)盘。CD盘外径为120mm，重量为14克～18克。激光唱盘分3个区：导入区、导出区和数据统计区，第7页CD盘结构第8页恒定角速度(CAV)和恒定线速度(CLV)。存放数据磁道是同心环，转动角速度是恒定，通惯用CAV(constantangularvelocity)表示，但在这一条磁道和另一条磁道上，磁头相对于磁道速度(称为线速度)是不一样。采取同心环磁道好处之一是控制简单，便于随机存取,但因为内外磁道统计密度(比特/每英寸)不相同，外磁道统计密度低，内磁道统计密度高，外磁道存放空间就没有得到充分利用，因而存放器没有到达应有存放容量。

第9页CD盘光道不是同心环光道，而是螺旋型光道，CD唱盘光道长度大约为5公里。CD盘转动角速度在光盘内外区不一样，线速度恒定，通惯用CLV(constantlinearvelocity)表示。因为采取了恒定线速度，所以内外光道统计密度(比特数/每英寸)能够做到一样，这么盘片就得到充分利用，能够到达它应有数据存放容量，但随机存放特征变得较差，控制也比较复杂。第10页CD盘光道是螺旋型光道第11页光学读出头基本结构第12页光盘上压制了许多凹坑，激光束在凹坑部分反射光强度，要比从非凹坑部分反射光强度来得弱，光盘就是利用这个极其简单原理来区分“1”和“0”。凹坑边缘代表“1”，凹坑和非凹坑平坦部分代表“0”，凹坑长度和非凹坑长度都代表有多少个“0”。第13页CD盘读出原理第14页CD存放器在工作时光学读出头与盘之间是不接触，所以您无须担心头和盘之间磨损问题。第15页凹坑和非凹坑本身不代表１和０，而是凹坑端部前沿和后沿代表１，凹坑和非凹长度代表０个数。利用这种方法比直接用凹坑和非凹坑代表原始二进制制数据“０”和“１”更有效。如４个凹坑和非凹坑代表了３１个通道位，这就更充分地利用了光盘表面积，存放容量提升。也轻易提取同时脉冲信号。第16页2.1.3●CD-DA标准(CompactDisc-DigitalAudio)-红皮书PHILIPS&SONY共同提出容量——74min(44.1kHz/16bit/Stereo)传输——176400Byte/s(172.3KB/s)●CD-ROM标准(CompactDisc-ReadOnlyMemory)-黄皮书PHILIPS&SONY共同制订,1988年正式公布,命名为ISO9660标准容量——650MB／74min基本传输速率——150KB/s(75扇区×2048字节=153600Byte/s)激光驱动器——CD-ROM2x……2倍于基本传输速率CD-ROM4x……4倍于基本传输速率CD-ROM52x……52倍于基本传输速率激光存放器标准教学进程第17页●

CD-R标准(CompactDiskRecordableom)-橙皮书——激光烧熔●

VideoCD标准-白皮书——图像数据压缩标准，简称VCD，采取MPEG-1压缩技术●

PhotoCD标准——Kodak企业制订数字化照片存放标准，简称PCD标准●

DVD标准(DigitalVersatileDisk)——采取MPEG-2压缩技术标准，可存放488分钟影片、4.7GB～17GB数据教学进程教学进程教学进程激光存放器标准第18页2.1.4CD与DVD通道编码EFM（8-14调制）教学进程第19页数据通道编码声音转换成用“1”和“0”表示数字信号之后，并不是直接把它们统计到盘上。物理盘上统计数据和真正数据之间需要做变换处理，这种处理统称为通道编码。比如，有连续多个字节全”0”信号或者全“1”信号要统计到盘上，极难区分有多少个“0”或者多少个“1”信号。而对于没有规律数字信号，读出时信号幅度和频率改变范围都很大，极难把“0”和“1”区分开，读出信息不可靠。第20页EFM调制激光唱盘使用通道编码叫做8到14比特调制编码(eighttofourteenmodulation，EFM)。这种编码含义就是把一个8个比特(即1个字节)数据用14比特来表示。这里有两个问题要回答，一是为何要做通道编码，二是为何把8比特转换成14比特第21页把8位数转换成14位数理论分析和试验证实，把“0”游程长度最短限制在2个，而最长限制在10，光盘上信号就能够被可靠读出。即2个“1”之间最少要有2个“0”，最多不超出10个“0”。8位数据有256种代码，14位通道位有16384种代码。经过计算机计算，在这16384种代码中有267种代码能够满足“0”游程长度要求。在这267种代码中，其中有10种代码在合并通道代码时限制游程长度仍有困难，再去掉一个代码，这么就得到了与8位数据相对应256种通道码。第22页当通道码合并时，为了满足游程长度要求，在通道码之间再增加了3位来确保读出信号可靠性，8位数据就转换成了17位通道代码。在DVD光盘技术中，把3位合并位改成2位，并把它们直接插入到重新设计码表中，这么一个字节数据就转换成16位通道位，提升了DVD存放容量。第23页激光唱盘上声音数据编码过程第24页DVD（DigitalVideoDisc），意思是“数字电视光盘(系统)”，一样能够用来存放其它类型数据。把DigitalVideoDisc更改为DigitalVersatileDisc，Versatile（多才多艺）。第25页DVD和CD系列DVD(DigitalVersatileDisc)CD(CompactDisc)BookA:DVD-ROMCD-ROMBookB:DVD-VideoVideoCDBookC:DVD-AudioCD-AudioBookD:DVD-RecordableCD-RBookE:DVD-RAMCD-MO第26页DVD存放容量DVD盘类型存放容量(GB)播放时间(分钟)单面单层(只读)4.7133单面双层(只读)8.5240单层双面(只读)9.4266双层,双面(只读)17

单层双面(DVD-R)6.6215单层双面(DVD-RAM)5.2147第27页DVD存放容量提升方法

DVDCD容量增益盘片直径120mm120mm

盘片厚度0.6mm/面1.2mm/面

减小激光波长635/650nm780nm4.486=加大N.A.(数值孔径)0.60.45(1.6*0.83)/减小光道间距0.74μm1.6μm(0.74*0.40)减小最小凹凸坑长度0.4μm0.83μm

减小纠错码长度RSPCCIRC

修改信号调制方式8-168-14加31.0625=17/16加大盘片表面利用率86.6平方厘米86平方厘米1.019=86.6/86减小每个扇区字节数2048/2060字节/扇区2048/2352字节/扇区1.142=2352/2060第28页DVD盘光道之间间距由原来1.6μm缩小到0.74μm，而统计信息最小凹凸坑长度由原来0.83μm缩小到0.4μm，这是DVD盘存放容量可提升到4.7GB主要原因，它容量是CD7倍第29页DVD盘和CD盘之间差异第30页使用波长为635/650nm激光源来代替在CD驱动器中使用780nm红外光激光源。光学读出头数值孔NA(NumericalAperture)也比较大，这么能够产生直径比较小聚焦激光束。第31页提升光学读出头分辨率。在DVD中把NA将由现在0.45加大到0.6。使用短波长激光源和数值孔径比较大光学元件之后，最小凹凸长度能够从0.83μm减小到0.4μm，而光道间距从1.6μm减小到0.74μm，总容量能够提升到4.486倍。加大盘数据统计区域。DVD盘统计区域从CD盘86cm2提升到86.6cm2，如图14-12所表示，这么统计容量也就提升了1.9%。双面多层统计数据。第32页增加盘数据统计面积第33页单面单层光盘结构第34页单面双层光盘结构第35页单面双层盘表层称为第0层，最里层称为第1层。第0层采取了一个新半透明(semi-transmissive)薄膜涂层，可让激光束透过表层抵达第1层。开始工作时，激光束首先在第1层上聚焦和光道定位。当从第0层上读出信息过渡到从第1层上读出信息时，激光读出头激光束马上重新聚焦，电子线路中缓冲存放器可确保从第0层到第1层平稳过渡，而不会使信息中止。单面双层DVD盘容量可抵达8.5GB，而双面双层DVD盘容量可抵达17GB。

第36页DVD信号调制方式和错误校正方法采取新方法。CD存放器采取8-14(EFM)加3位合并位调制方式，而DVD则采取效率比较高8-16＋(EFMPLUS)方式，这是为了能够和现在CD盘兼容，也为了和未来可重写光盘兼容而采取方式；CD存放器采取错误校正系统是里德-索洛蒙码(Cross-InterleavedRead-SolomonCode，CIRC)，而DVD采取里德-索洛蒙乘积码(ReedSolomonProduct－likeCode，RSPC)系统，它比CIRC更可靠。降低DVD盘上冗余位，从而为用户提供更多存放空间。CD用17比特来表示一个8比特数据，DVD用16比特来表示一个8比特数据。第37页2.1.5显示适配器显示器主机箱主板显示电缆显示适配器●

显示缓冲存放器容量与芯片64MB~128MBDDRSGRAM/DDRSDRAM●

显示存放器频率620MHz●

显示芯片型号Radeon9700Pro●图形加速功效三维效果增速●￥650～3600元AG-411技嘉GV-R9700PRO显示信号输出显示处理器教学进程第38页●

CRT——阴极射线管(显像管)2.1.6CRT显示器●最大分辨率1600×1200点距0.24mm0.14mm●

像素点距0.22~0.25mm●行频(刷新频率、带宽)200MHz●视角靠近180°●屏幕尺寸17、19、22in(可视面积＜屏幕尺寸)●￥?元球面柱面物理纯平(内平面)视觉纯平(内曲面)凸起略凸起内凹平面●结构与视觉效果t教学进程第39页2.1.7LCD与等离子显示器●TN技术(液晶硅)TFT技术(非晶硅)●屏幕尺寸15in~20in(PHILIPS200P3)●对比度300:1~550:1●亮度(CD/M2)220~350●可视角度水平：120°~160°垂直：95°~120°●￥?元SJ-107PHILIPS150MT●

LCD彩色液晶显示器●彩色互动式等离子显示器●?元教学进程ThinFilmTransistor(薄膜场效应晶体管)第40页2.1.8显示器健康新概念●电源管理、辐射强度●

EnergyStar标准●

TCO’92标准●电源管理、辐射强度●功耗、防火、电源隔离、交流电场感应●

TCO’95标准●电源管理、辐射强度●功耗、防火、电源隔离、交流电场感应●材料再生利用、符合人体工程学设计●

TCO’99标准●电源管理、辐射强度●功耗、防火、电源隔离、交流电场感应●材料再生利用、符合人体工程学设计●

舒适度、健康、环境符合TCO标准教学进程TheSwedishConfederationofProfessionalEmployees”，汉字即“瑞典专业职员联盟”，简称瑞典劳工联盟第41页2.1.9声音适配器主机箱主板音箱音频信号数字信号声音适配器与声音还原音箱●声音适配器(声卡)●作用:数字信号与模拟信号之间双向转换●单板(输出功率大，抗干扰，音质好)●主板集成(易受干扰，性能指标比单板略差)●

采样模式16bit~24bit●

音频输出模式：2STEREO5.1STEREO●￥元教学进程第42页●声音还原设备●普通音箱／耳机●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输出端分频器Speak输出端●

单元音箱

●

2单元音箱高音中低音100Hz3000Hz1Hz高音中音低音●

3单元音箱20Hz3000Hz1Hz0Hz教学进程第43页●声道与音箱●

双声道立体声音箱6低音炮音频放大器12345左声道右声道右围绕中置低音炮左围绕低音炮●

2.1声道围绕立体声音箱●

5.1声道围绕立体声音箱●

围绕立体声产品(1)声卡(2)音箱系统教学进程第44页 5.1声道已广泛利用于各类传统影院和家庭影院中，一些比较著名声音录制压缩格式，譬如杜比AC-3（DolbyDigital）、DTS(DigitalTheatreSystem)等都是以5.1声音系统为技术蓝本，其中“.1”声道，则是一个专门设计超低音声道，这一声道能够产生频响范围20～120Hz超低音。其实5.1声音系统起源于4.1围绕，不一样之处于于它增加了一个中置单元。这个中置单元负责传送低于80Hz声音信号，在观赏影片时有利于加强人声，把对话集中在整个声场中部，以增加整体效果。第45页多媒体基本设备2.2多媒体计算机●个人计算机内声卡●声卡配置Mic麦克输入Linein线路输入Aux辅助输入Lineout线路输出Speak低阻输出CD-ROM●激光驱动器CD-ROMCD-RW声音重放设备●模拟声音设备有源音箱、耳机音响设备教学进程第46页第2章多媒体硬件设备2.3多媒体扩展设备及其特征■常见扩展设备■触摸屏■图像扫描仪■数码摄影机与摄像机■输出设备第47页2.3多媒体扩展设备及其特征数码摄影机彩色扫描仪语音识别设备光盘存放介质半导体存放介质教学进程数码摄像机彩色投影机彩色打印机常见扩展设备2.3.1第48页2.3.2●触摸屏—输入设备，坐标定位装置触摸屏●触摸屏组成显示器触摸检测装置触摸屏控制卡驱动程序●作用—将坐标信息送入计算机●触摸检测装置特点：高透明度，可触摸作用：取得触摸坐标信息●触摸屏控制卡作用：分析触摸坐标信息坐标信息数字化经电缆传送至主机电缆●驱动程序作用：提供数据分析方法规范信号传送格式控制硬件动作教学进程第49页●电阻触摸屏●+5V+5V+5V0V0VX方向Y方向第1层ITO第2层ITO第1层ITO第2层ITOR触摸屏种类及其技术特点——将检测到电阻值转换成坐标数字信息教学进程第50页●表面声波触摸屏●发射X方向Y方向第1层第2层发射接收接收第1层ITO第2层ITO●矢量压力触摸屏——将触摸压力点位置和压力转换成坐标信息——将阻挡声波位置转换成坐标数字信息触摸屏种类及其技术特点教学进程第51页2.3.3●扫描仪种类台式扫描仪平板式扫描仪底片扫描仪(透射式)图像扫描仪手持扫描仪滚筒扫描仪扫描、打印两用机●

按结构分：●

按原理分：反射式手持式、平板式、滚筒式、台式、透射式、多用机教学进程第52页●

透射式扫描原理扫描样张光电转换器光源底片扫描仪●扫描样张光电转换器导轨光源数字信号输出扫描基本工作原理●

反射式扫描原理数字信号输出识别反射光线识别穿透光线平板式扫描仪教学进程第53页●扫描仪技术指标●

光学扫描分辨率——扫描仪固有分辨率，由光学系统决定1200dpi●差值扫描分辨率——经过软件计算，以补充像点形式提升分辨率7200dpi●彩色还原数量——用二进制数表示颜色，8bit/16bit/24bit/36bit/48bit●

扫描次数——分色系统分色模式，有屡次扫描和一次扫描之分●接口形式——扫描仪与计算机连接形式，IDE/USB/SCSI教学进程第54页2.3.4中等数码摄影机数码摄影机与摄像机●发展及种类高级数码摄影机影楼专用数码摄影机家用数码摄像机●

数字成像设备教学进程专业数码摄像机家用数码摄像机第55页●

数码摄影机镜头影像数字信号工作原理译码器存放介质数据接口●软盘●微型硬盘●压缩闪存卡(存放卡)●CD-RW激光盘●译码器作用——将电信号转换成数字信息●CCD(ChargeCo