多媒体课程讲学之多媒体硬件环境(8).ppt

1、第七章 多媒体硬件系统,学习目标： 1.了解光盘存储系统的组成 2.理解有关CD、DVD的基本知识和工作原理 3.理解视频卡的工作原理 4.了解一些常用的多媒体I/O设备的工作原理和使用方法 5.了解多媒体计算机的基本特点,7.1 光盘存储系统,光存储技术原理：一种通过光学的方法读写数据的存储技术，即 改变一个光存储单元的性质，使其性质的变化反映出被存储的数据； 识别这种性质的变化，就可以读出存储数据。 光存储单元的性质：例如反射率、反射光极化方向等均可以改变，它们对应着存储二进制数据0(不变)、1(改变)，光电检测器能够通过检测出光强和光极性的变化来识别信息。 高能量激光束可以聚焦成约1微米

2、的光斑，因此光存储技术比其他存储技术有更高的容量。,光盘存储系统组成,光盘驱动器：读写头（光头）+物理驱动电路 光盘盘片：表面具有磁光性质的玻璃或塑料等圆形盘片,(1) 激光驱动器 (2) 激光盘片,CD光盘系列产品及标准,CD-DA CD-ROM CD-R Video CD Photo-CD CD-I CD-ROM XA, CD-DA标准 (Compact Disc - Digital Audio),PHILIPS & SONY共同提出 1981年制定红皮书，即CD-DA (Digital Audio)激光数字音频光盘的规范。这个标准是CD的最基本标准，用于存放数字化的高保真立体音乐节目。

3、容量 74 min (44.1kHz / 16bit / Stereo) 传输 176400 Byte /s, CD-ROM标准 (Compact Disc - Read Only Memory),PHILIPS & SONY共同制定, 1985年制定黄皮书，经修订,1988年正式公布, 命名为ISO9660标准（通用信息交换的文件规范）,1991年又推出了ISO 9660。 容量 650MB74 min 基本传输速率 150KB/s (75扇区2048字节=153600 Byte/s) 激 光 驱 动 器 CD-ROM 2x 2倍于基本传输速率 CD-ROM 4x 4倍于基本传输速率 CD-

4、ROM 52x 52倍于基本传输速率, Video CD 标准 白皮书标准， 简称VCD，采用 MPEG-1压缩技术。它能使Video CD节目能够在CD-I、CD-ROM/XA和Video CD播放机上播放, Photo CD 标准 像片光盘，1991年Philips和KODAK对外发布Photo-CD，1992年制定规范。用于存放数字化的静态照片。, CD-R 标准 橙皮书标准，可记录光盘，但这种盘一旦用户写入数据就不能抹掉。, CD-I 标准 (CD-Interactive) CD交互式标准，1987年制定绿皮书规范用于交互式多媒体CD-I系统中。 1992年推出第二代CD-I，可播放交

5、互式视频图像。, CD-ROM XA 标准 (CD-ROM Extended Architecture) CD-ROM扩展结构标准，1988年，Philips、SONY及 Microsoft制定CD-ROM扩展结构，1991年又制定CD-ROM XA规范，对应于ISO9660。 用于计算机，把声音、图像、文字等 不同信息记录在一条轨道上,CD-ROM的性能指标,(1) 容量 约为650MB。 (2) 数据传送速率 最初推出为150KB/S，称为单速，后又推出倍速(300KB/S)，四速(600 KB/S)，48X等光驱。 (3) 存储缓冲器 早期为64KB，目前常用的为128 KB或256KB

6、。 (4) 存取时间 200400ms (5) 误码率 1/10121/1016，采用复杂的纠错编码技术降低了误码率。,(6) 体积光盘驱动器的大小一般为41mm(H) 146mm(W)206mm(D) (7) 接口 采用SCSI接口、IDE接口和AT总线接口。接口可以集成在音频板、视频板或主机板上，也可以是一块单独的板。 (8) MTBF(mean time between failures) 平均无故障时间约为25000小时左右。 (9) 兼容性 支持Photo-CD和CD-ROM XA。,CD光盘读写能力分类,1. 只读光盘存储器CD-ROM, 只读属性 (用户不能写入，只能读出) 光学

7、存储原理 (金属压制), 可读写属性 (CD-RW盘片：可读/擦写) 光学存储原理 磁光型MO:通过激光束的热力作用改变铁磁性介质的方向性 相变型PC：通过激光束改变记录介质的结晶状态,3. CD-RW (ReWritable) 的性质,2. 多次可写光盘存储器CD-R（CD Recordable）, 可读写属性 (CD-R盘片：追加写/读） 光学存储原理 (激光烧结),激光盘,CD-ROM结构,CD工作原理,激光盘,DVD光盘,MPEG-2的视频质量是广播级质量，为解决其MPEG-2数据存储问题，研制了DVD并于1995年完成标准化方案。 DVD盘片尺寸与CD相同，容量最高的双层双面盘可达1

8、7GB。单面单层DVD盘能够存储4.7GB的数据，存储133分钟的MPEG-2视频，其分辨率与现在电视相同，并配备Dolby AC-3/MPEG-2音频质量的声音和不同语言的字幕。 Dolby AC-3技术：由美国杜比实验室主要针对环绕声开发的一种音频压缩技术。在5.1声道的条件下，可将码率压缩至384kbps，压缩比约为10：1。Dolby AC-3最初是针对影院系统开发的，但目前已成为应用最为广泛的环绕声压缩技术之一。,从外观和尺寸上看，DVD盘和CD-ROM盘没什么差别，直径均为120mm，厚度为1.2mm； 新的DVD播放机能够播放已有的CD激光唱片和VCD。 不同点： DVD光道之间

9、的间距由原来的1.6m缩小到0.74m，而记录信息的最小凹坑凸区长度由原来的0.83m缩小到0.4m，这是DVD盘存储容量提高到4.7GB的主要原因。 DVD信号的调制方式和错误校正方法也做了相应的修正以适合高密度的需要，它采用效率较高的8比特到16比特+(EFM PLUS)调制方式，DVD校验系统采用更可靠的RS-PC(Reed Solomon Product Code)。 DVD播放机也采用波长更短(由780nm减小至635/650nm)的激光源来提高聚焦激光束的精度。 DVD-ROM 1X：1358 KB/s,DVD光盘存储原理,DVD系列标准与CD系列标准,DVD-Video的规格,现

10、在最引人瞩目的，是蓝光DVD和HD-DVD这两种竞争的光盘技术。蓝色激光使得存储的容量进一步增长，目前看起来，好像蓝光DVD更流行一些。不过如 果我们目光放更长远一些，也许一种被称为“Holographic Versatile Disc”的光盘，可以提供比蓝光DVD大160倍的容量高达3.9TB，相当于保存4600到11900小时的MPEG4格式的电影。,蓝光(Blu-ray Disc)BD-DVD、HD-DVD,蓝光光盘的直径为12cm，和普通光盘（CD）及数码光盘（DVD）的尺寸一样。 这种光盘利用405n蓝色激光在单面单层光盘上可以录制、播放长达27GB的视频数据，比现有的DVD的容量大

11、5倍以上（DVD的容量一般为47GB），可录制13小时普通电视节目或2小时高清晰度电视节目。,蓝光DVD,Nero：德国Ahead Software公司出品的光盘刻录软件，支持几乎目前所有型号的光盘刻录机，支持中文长文件名刻录，可以刻录CD，VCD，SVCD及DVD等多种类型的光盘。,CD刻录软件,声音适配器,音频信号,音箱,音箱,主板,主机箱,7.2音频接口与设备, 声音适配器 (声卡),声卡, 模拟声音设备 有源音箱、耳机 音响设备,声音重放设备,声卡接口, 声卡配置 Mic 麦克输入 Line in 线路输入（模拟音源） Aux 辅助输入 Line out 线路输出（有源模拟音箱） Sp

12、eak Out 低阻输出（无源模拟音箱） SPDIF(In/Out） 数码输入/输出, 普通音箱耳机,声音还原设备, 双声道立体声音箱,声道与音箱,视频采集卡：将视频模拟信号转换成计算机存储的数字视频信号，保存在计算机中或在VGA显示器上显示。 视频压缩卡：在视频采集的同时，具有实时完成视频压缩编码，变换成计算机可以存储的信息保存在硬盘中。 视频播放卡（解压卡）：将压缩保存在计算机中的视频信号数据在计算机的显示器播放或通过其他接口输出。 电视转换卡： 电视卡：将标准的NTSC、PAL等电视信号转换成VGA信号，在计算机屏幕上显示 TV编码器：将计算机的VGA信号转换为NTSC、PAL制等标准电

13、视信号，在电视上播放。,1. 视频采集与播放设备卡视频卡,7.3 视频接口与设备,音视频采集/压缩卡,Osprey音视频采集/压缩卡,接口类型: PCI/PCI-X 编码方式: MPEG-1、MPEG-2 视频输入格式: SDI、复合视频(BNC)、S端子、SDI音频、AES/EBU(XLR) 音频采样： 数字音频和模拟音频 功能特效： 提供一个数字和模拟输入用于直播或者点播流媒体。,音视频采集卡原理,神龙DVD五代解压卡,神龙DVD五代解压卡,支持MPEG-1、MPEG-2解压支持杜比AC-3和DTS数字信号输出支持PAL/NTSC电视输出支持Win9x、WinNT、Win2000、Linu

14、x支持Windows/Linux下一机多卡,音视频解压缩卡,天敏 电视大师4,天敏 电视大师4,接口类型： PCI，S端子，AV接口 编码方式： MPEG-1/MPEG-2/MPEG-4 视频输入格式： NTSC/AV/S-Video 视频输出格式： MPEG-1/MPEG-2/MPEG-4 音频采样： 16位音频采样 功能特效： EPG电子节目指南、时光平移功能、独创软压录像暂停功能，轻松跳过广告,电视卡,显示适配器,显示器,主机箱,显示器,显示电缆,主板,2. 显示适配器, 最大分辨率 16001200, 行频 (刷新频率、带宽) 200MHz 视角 接近180 屏幕尺寸 17、19、22

15、in (可视面积屏幕尺寸), CRT阴极射线管 (显像管),3. CRT显示器, LCD彩色液晶显示器, 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 ￥2488 7280元,4. LCD与等离子显示器,超薄 传统液晶电视的厚度通常为10cm左右，LED这种背光方式在笔记本电脑上较为常见，应用在电视上，使机身厚度有了薄的飞跃 环保节能 LED背光源绝不含汞，符合绿色环保的时尚。LED背光源还非常节电。LED内部驱

16、动电压远低于CCFL，功耗和安全性均好于CCFL 色域宽广 RGB-LED背光源通过可以发出高纯度红色、绿色、蓝色光的LED器件，实现传统CCFL光源不能达到的宽广色域范围。,5. LED电视,7.4 多媒体I/O设备,手写板与手写笔,感应方式：电磁压感式 压感级数：512极 有效尺寸：150.8208.8mm 分辨率：80线/毫米 接口类型：USB 读取速度：100点/秒 手写笔规格：压感笔规格:型号EP-140E, 书写板规格：活动区域:150.8208.8mm,笔输入,触摸检测装置,触摸屏控制卡, 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, 触摸屏控制卡 作用：分

17、析触摸坐标信息 坐标信息数字化 经电缆传送至主机, 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, 作 用 将坐标信息送入计算机, 触摸屏 输入设备，坐标定位装置, 将检测到的电阻值转换成坐标数字信息,电阻触摸屏,触摸屏种类及其技术特点,电容式触摸屏是一块四层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂一层OTI ，四个角引出四个电极 当用户触摸电容屏时，由于人体电场，用户手指和工作面形成一个耦合电容 因为工作面上接有高频信号，于是手指会吸收一个很小的电流，这个电流分别从屏的四个角上的电极中流出 理论上流经四个电极的电流与手指头到四角的距离成比例，控制器通过对四个电流比例的精密

18、计算，得出位置,电容式触摸屏,多点触摸,滚筒扫描仪,台式扫描仪,扫描、打印两用机,底片扫描仪 (透射式),平板式扫描仪,手持扫描仪,、台式,、滚筒式,手持式,、平板式,、透射式,、多用机, 按原理分：反射式, 按结构分：, 扫描仪种类,图像扫描仪,平板式扫描仪,扫描基本工作原理, 反射式扫描原理, 数字成像设备,专业数码摄像机,家用数码摄像机,家用数码摄像机,影楼专用数码照相机,高级数码照相机,中档数码照相机,数码照相机与摄像机, 发展及种类,教学进程, 各种类型的数码照相机, 各种类型的数码照相机, 各种类型的数码照相机,数字信号,译码器 存储介质 数据接口,镜头,影像, 数码照相机的,工作

19、原理, LCD显示屏 (彩色/单色/像素数量), 数据接口 USB / Video 输出接口 IEEE 1394 高速接口,技术指标,跟踪探测设备 数字手套 立体视觉设备,虚拟现实三维交互工具,喷墨打印机(喷绘),照片打印机,喷墨打印、扫描两用机,喷墨打印机,喷墨打印机,彩色激光打印机, 各种类型的打印机,输出设备, 打印分辨率 720 2880dpi 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 法律问题,打印机重要参数,SCSI接口(Small Computer System Interface)：广泛应用于小型机上的高速数据传输

20、技术。SCSI接口具有应用范围广、多任务、带宽大、CPU占用率低，以及热插拔等优点，但较高的价格使得它很难如IDE硬盘般普及，因此SCSI硬盘主要应用于中、高端服务器和高档工作站中。 Ultra SCSI:其同步数据传输速率为20MB/s。若使用16位传输的Wide模式时，数据传输率更可以提高至40MB/s Ultra2 SCSI（Fast40）:最高传输速率可达80MB/S Ultra160 SCSI:传输速率为Ultra2 SCSI的2倍，达到160MB/s Ultra320 SCSI:传输速率可以达到320MB/s,输入输出接口,SATA： Serial-ATA（串行）： 初步的传输速率

21、已经达到了150MB/s，比IDE最高的UDMA/133还高不少。 由于改用线路相互之间干扰较小的串行线路进行信号传输，因此相比原来的并行总线，SATA的工作频率得以大大提升。 虽然总线位宽较小，但SATA 1.0标准仍可达到150MB/s，SATA 2.0/3.0更可提升到300以至600MB/s。 SATA接口与IDE硬盘接口不兼容，供电接口方式也不相同,SATA接口,USB接口,USB接口：即统一串行总线,是一种计算机外设连接规范，由PC业的一系列龙头老大联合制订，包括康柏、惠普、英特尔、Lucent、微软、NEC和Philips。 USB 1.1规范：速度（12Mbps）比标准串口约快

22、100倍，支持多个设备的同时连接，而且具有真正的“即插即用”特性。 USB2.0规范：除了USB1.1中规定的1.5Mbit/s和12Mbit/s两个模式以外，还增加了480Mbit/s（60MB/s）这一“高速”模式。 USB 2.0第二版：达到800 Mbps的速度（最高理想值1600 Mbps） USB 3.0：实际传输速率大约是3.2Gbps（即400MB/S)。理论上的最高速率是4.8Gbps（即600MB/S）。,IEEE1394接口,IEEE1394接口：苹果公司开发的串行标准，中文译名为火线接口（firewire）。 设计初衷是成为电子设备(包括便携式摄像机、个人电脑、数字电视机、音/视频接收器、DVD播放机、打印机等)之间的一个通用连接接口。1394电缆可以传输不同类型的数字信号，包括视频、音频、数码音响、设备控制命令和计算机数据。 支持外设热插拔，可为外设提供电源，省去了外设自带的电源，能连接多个不同设备，支持同步数据传输 IEEE 1394a标准定义了三种传输速率：100 Mbps，200 Mbps，400 Mbps，称之为S100，S200，S400, 可以用来传输未经压缩的动态画面信号 IEEE 1394b标准正在研讨支持800 Mbp