第2章 多媒体硬件环境

1、学习目标熟悉多媒体计算机系统的组成掌握声卡和显卡的功能和基本原理掌握几种光存储器的存储原理、技术指标和数据格式熟悉几种常用外部设备的工作原理、功能和特点,第2章多媒体硬件环境,2.1多媒体个人计算机(MultimediaPersonalComputer，MPC)系统的组成结构,2.1.1,MPC硬件系统,多媒体计算机,1.个人计算机外设,2MPC技术标准,1）MPC-11990年MPC-l标准诞生；得到了许多硬件商的支持；发展了多媒体系统的标准操作平台；软件开发商也克服了以往无硬件标准而造成的软件的困境2）MPC-21993年5月MPC联盟又制定了第二代多媒体计算机标准MPC-2；主要是提高了

2、基本部件的性能指标。3）MPC-31995年6月制定；在进一步提高对基本部件的要求的基础上，MPC-3增加了全屏幕、全动态(30帧秒，fps)视频及增强版的CD音质的视频和音频硬件标准。,随着计算机硬件技术和多媒体技术的飞速发展，MPC的标准规范还会继续升级。所以，我们不必去拘泥于它的具体条件，而只要去理解、把握MPC的基本特征。这些基本特征有：带有采用光学原理的数字光盘存储设备(如CD-ROM驱动器等)；高质量的数字音响(处理数字音频、视频的声音卡)；高分辨率的图形、图像显示(TV接收卡、视频捕捉卡、视频压缩与解压卡)；带有管理多媒体的软件；,3.MPC的特征,CD-ROM驱动器是多媒体计算

3、机（MPC）的重要标志,如果仅演示而不对视频进行实时处理，可不配置视频卡,MPC基本硬件构成：计算机传统硬件、CD-ROM驱动器、声卡,2.1.2MPC软件系统,1驱动软件,2多媒体操作系统,3多媒体数据处理软件,4多媒体创作软件,5多媒体应用系统,常驻内存，完成设备初始化以及各种操作、设备关闭等,负责控制和管理软硬件资源实现合理调度和分配,对多媒体信息进行编辑处理,帮助制作多媒体应用系统的工具，对多媒体信息进行控制和管理,直接面向用户，通过多媒体开发软件或者计算机语言，组织多媒体数据成为最终的多媒体产品,2.2.1音频卡的功能,音频卡处理音频信号的PC插卡是音频卡（AudioCard），又称

4、声音卡，声音卡处理的音频媒体有数字化声音（Wave）、合成音乐（MIDI）、CD音频。音频卡的功能音频的录制与播放编辑与合成MIDI接口文语转换CD-ROM接口游戏接口支持全双工功能,2.2音频接口,2.2.2音频卡的工作原理,1.声音输入到计算机的过程,2.声音的处理过程,数字信号处理芯片,直接内存访问,音频卡由下列部件组成：MIDI输入/输出电路；MIDI合成器芯片；用来把CD音频输入与线输入相混合电路；带有脉冲编码调制电路的模数转换器，用于把模拟信号转换为数字信号以生成波形文件；用来压缩和解压音频文件的压缩芯片；用来合成语音输出的语音合成器；用来识别语音输入的语音识别电路；输出立体声的音

5、频输出或线输出的输出电路等。,3.音频卡的体系结构,4.MIDI接口规范,（1）MIDI1）MIDI（MusicalInstrumentDigitalInterface）是指乐器数字接口，是数字音乐的国际标准。2）MIDI的音乐符号化过程实际上就是产生MIDI协议信息的过程。3）音乐合成器是电脑音乐系统中最重要的设备之一。,（2）MIDI接口1）MIDIIn（输入口）：接收从其他MIDI装置传来的消息。2）MIDIOut（输出口）：输出本设备生成的原始MIDI消息。3）MIDIThru（转送口）：转送从输人口接收的消息到其他MIDI装置。,5.声卡的声道数（1）单声道（没有位置定位）与立体声（

6、2个声道）（2）四声道环绕：前左、前右、后左、后右（3）5.1声道：在4.1基础上增加1个中置，例如杜比AC-3,2.2.3声卡的选择及应用声卡的技术指标（1）采样位数（数字信号量化等级）：8、12、16、32位（2）MIDI合成方式：2种FM（FrequencyModulation，调频）和WAVETABLE（波表）（3）DSP（DigitalSignalProcessing，数字信号处理器）（4）音频压缩：是否支持多种音频编码,2.声卡与外部设备的连接,2.3视频接口,2.3.1显示卡（显示适配器）1显示卡的种类（1）一般显示卡。完成显示的基本功能，其性能优劣与缓存容量、工艺质量等有关。（

7、2）图形加速卡。目前以AGP显示卡为主，带有图形加速器，显示复杂图像时速度较快。（3）3D图形卡。专为带有3D图形的高档游戏开发的显示卡，三维坐标变换速度快、图形动态显示反映灵敏、清晰。（4）显示/视频输出集成卡。在显卡上集成视频输出电路，在把信号送至显示器正常显示信号的同时，可将信号转换成视频信号，送到视频输出端子，共电视机或录像机接收。（5）显示/TV集成卡。在显示卡上集成TV高频头和视频处理电路，使用该卡既可显示多媒体信息，还可收看电视节目。,显示适配器,显示器,主机箱,主板,显示电缆,显卡（显示适配器）,SGRAM是SynchronousGraphicsDRAM的缩写，意思是同步图形R

8、AM,2显示卡的结构,显示缓存分类：显卡速度DRAM(DynamicRandomAccessMemory，动态随机存储器)SDRAM(SynchronousDRAM,同步动态随机存储器)：高档DDRDRAM(DoubleDataRateDRAM,双倍速率同步动态随机存储器)：高档显卡,RandomAccessMemoryDigital-to-AnalogConverter随机数模转换记忆体,VGA接口是显卡上应用最为广泛的接口类型，15针,采用五根线传输视频信号。3路分别传输R、G、B信号，另外两路传输辅助信号。,2.3.2视频采集卡,1.视频采集卡（视频捕获卡）将视频信号连续转换成计算机存储

9、的数字视频信号（离散）保存在计算机中或在VGA显示器上显示，完成这种功能的视频卡称之为视频采集卡，或称为视频转换卡。如果能够实时完成压缩，则称实时压缩卡。只能单帧捕获的，称为图像卡。,2.视频采集卡的连接,3.视频卡的主要功能全活动数字图像的显示、抓取、录制、支持MicrosoftVideoforWindows；可以从录像机（VCR）、摄像机等视频源中抓取定格，存储输出图像；近似真彩色YUV格式图像缓冲区，并可将缓冲区映射到高端内存；可按比例缩放、剪切、移动、扫描视频图像；色度、饱和度、亮度、对比度及R、G、B三色比例可调；可用软件选端口地址和IRQ；具有若干个可用软件相互切换的视频输入源，以

10、其中一个做活动显示。,参见书25页图2-5。视频信号源、摄像机、录像机或激光视盘的信号首先经过A/D（模拟/数字）变换由视频采集控制器对其进行剪裁，改变比例后存入帧存储器。帧存储器的内容经过D/A（数字/模拟）变换变成模拟的RGB信号输出到VGA监视器及电视机或录像机。,4.视频采集卡的工作原理,2.4.1-2.4.2什么是CD-ROM及其分类,2.4光存储设备,CompactDiscRead-OnlyMemory(只读型压缩光盘存储器),多媒体的信息的发行多以CD-ROM光盘形式实现配备CD-ROM驱动器是MPC的重要标志。,激光烧结是一项分层加工制造技术。自从二十世纪九十年代早期，激光烧结

11、就成为产品开发的一项成功的工具。,2.4.3激光存储器标准,红皮书标准，例如CD光盘,黄皮书标准，用于计算机使用的数据,CD-I标准(CD-Interactive)：CD交互式标准,CD-ROMXA标准(CD-ROMExtendedArchitecture)CD-ROM扩展结构标准，把声音、图像、文字等不同信息记录在一条轨道上，用于计算机，,VedioCD标准：图像数据压缩标准，简称VCD采用MPEG-1压缩技术，把视频和音频同时刻录到一条轨道上，可存放74分钟影片，650-700M的数据,PhotoCD标准Kodak公司制定的数字化照片存放标准，简称PCD标准,DVD标准(DigitalVe

12、rsatileDisk)：数字视频信息规格采用MPEG-2压缩技术的标准，可存放488分钟影片、4.7GB17GB的数据,CD-ROM标准,绿皮书标准，用于家用音响设备,2.4.4CD-ROM工作原理,激光盘,(光电二级管),(光强弱不同),驱动器：只读,盘片结构：3层,CD-ROM光盘制作：母盘基础上压模复制,2.4.5CD-R工作原理,这是一种记录式光盘基于橙皮书标准：空白，没有任何信息CD-R驱动器（光盘刻录机）：按照某种格式（红皮书、绿皮书、黄皮书等）写入数据，写入后工作原理与CD-ROM类似，注意写入数据不能擦除，但允许多次在CD-R盘的空白部分写入数据,盘片结构：4层,激光盘,驱动

13、器：读写,CD-R光盘制作：激光束照射感光层的有机染料，烧熔形成光痕,2.4.6CD-RW工作原理,具有反复擦写功能CD-RW驱动器（可擦写光盘刻录机）：写、擦、读功能CD-RW盘片结构：盘基、电介质层、相变记录层、冷却层、保护层等。CD-RW盘片的纪录介质采用了相变材料：晶态/非晶态转换,2.4.7DVD工作原理,与CD一样，也分三种：DVD-ROM、DVD-R、DVD-RW,与CD不同，盘片由两片衬底粘合而成，分4种：,与CD不同，激光器波长缩短、盘片的间距和凹凸坑长度减小-存储量高的原因。,简要说明,D5：单面单层，标称容量4.7GB，大多DVD是这种。D9：单面双层，标称容量8.5GB

14、D10：双面单层，标称容量9.4GBD18：双面双层，标称容量17.1GB,2.5多媒体I/O设备,常见I/O设备,2.5.1,扫描仪种类,台式扫描仪,平板式扫描仪,底片扫描仪(透射式),2.5.1图像扫描仪,手持扫描仪,滚筒扫描仪,按扫描方式分：,按原理分：反射式（扫描纸张）,手持式,、平板式,、滚筒式,、台式,、透射式（扫描透明胶片）,、多用机（扫反射稿和透射搞）,扫描仪是一种图像输入设备,扫描基本工作原理,反射式扫描原理,平板式扫描仪,扫描仪的技术指标,中档数码照相机,2.5.2数码照相机与摄像机,1.发展及种类,高级数码照相机,影楼专用数码照相机,家用数码摄像机,(数字成像设备),专业

15、数码摄像机,家用数码摄像机,2.数码照相机的工作原理,镜头,影像,数字信号,译码器存储介质数据接口,技术指标,LCD显示屏(彩色/单色/像素数量),数据接口USB/Video输出接口IEEE1394高速接口,2.5.3触摸屏,触摸屏输入设备，坐标定位装置,触摸检测装置,触摸屏控制卡,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：获得触摸坐标信息,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,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,电阻触摸屏,触摸屏种类及其技术特点,将检测到的电阻值转换成坐标数字信息,表面声波触摸屏,矢量压力触摸屏将触

16、摸压力点的位置和压力转换成坐标信息,将阻挡声波的位置转换成坐标数字信息,触摸屏种类及其技术特点,1.各种类型的打印机,喷墨打印机,彩色激光打印机,2.5.5彩色打印机,喷墨打印机,照片打印机,2.5.4数字笔输入,手写输入：手写板、手写笔等,2.,打印机重要参数,打印分辨率7202880dpi打印速度ppm(页/分钟)打印介质普通纸、专用纸、照片纸、胶片、转印纸等耗材成本墨盒、颜料等,3.激光打印原理,激光彩色打印机使用4个鼓，处理过程极其复杂。,第2章小结,本章主要了多媒体个人计算机硬件系统的组成和硬件系统的各种外部设备以及与外部设备连接的控制接口卡。音频卡和视频卡是多媒体计算机的重要部件，

17、本章介绍了其基本结构和工作原理。光存储器是多媒体计算机的关键部件，本章对各类光存储器作了详细的介绍。扫描仪、数码相机、触摸屏、激光彩色打印机等是人们使用和开发多媒体产品时经常用到的外部设备，被叫做“扩展设备”，本章对其原理和特性也作了介绍。,课内习题,一、选择题2-1下列配置中哪些是MPC必不可少的?_。(A)CD-ROM驱动器(B)高质量声卡(C)高分辨率图形图像显示(D)高质量视频采集2-2MIDI音乐的合成方式有哪些？_。(A)FM(B)波表(C)复音(D)音轨,参考答案:2-1.ABC2-2.AB,2-3.光存储的类型包括?_。（A）只读型光存储系统(B)一次写型光存储系统(C)CD-ROM光存储系统（D）可重写型光存储系统2-4视频采集卡支持多种视频源的输入，下列哪些是视频采集卡支持的视频源？_。(A)放像机(B)摄像机(C)影碟机(D)CD-ROM,参考答案:2-3.ABD2-4.BC,2-5扫描仪可以在下列哪些应用中使用?_。(A)拍摄数字照(B)图像输入(C)光学字符识别（D）图像处理2-6关于数码相机的叙述哪些是正确的?_。(A)数码相机的关键部件是CCD(B)数码相机有内部存储介质(C)数码相机拍照的图像可传送到