多媒體系統(tǒng)軟硬件環(huán)境=創(chuàng)新教育基礎(chǔ)與實(shí)踐=大連理

多媒體系統(tǒng)軟硬件環(huán)境大連理工大學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)學(xué)院1多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不是單一的技術(shù)，而是多種信息技術(shù)的集成，是把多種技術(shù)綜合應(yīng)用到一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)信息輸入、信息處理、信息輸出等多種功能。一個(gè)完整的多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由多媒體計(jì)算機(jī)硬件和多媒體計(jì)算機(jī)軟件兩部分組成。多媒體硬件環(huán)境1.光存儲(chǔ)設(shè)備1.1光存儲(chǔ)的類型只讀型光存儲(chǔ)系統(tǒng)只讀型光盤包括LV和CD-ROM等。CD-ROM（CompactDisc-ReadOnlyMemory）只讀式壓縮光盤，其技術(shù)來(lái)源于激光唱盤，形狀也類似于激光唱盤，能夠存儲(chǔ)650MB左右的數(shù)據(jù)。用戶只能從CD-ROM讀取信息，而不能往盤上寫信息。只讀型光驅(qū)只讀型光盤1.1光存儲(chǔ)的類型一次寫型光存儲(chǔ)系統(tǒng)一次寫（WORM）光存儲(chǔ)系統(tǒng)可一次寫入，任意多次讀出。與CD-ROM相比，它具有由用戶自己確定記錄內(nèi)容的優(yōu)點(diǎn)。一次寫型光驅(qū)一次寫型光盤1.1光存儲(chǔ)的類型可重寫型光存儲(chǔ)系統(tǒng)可重寫光盤（E-R/W，Rewritable或Erasable）像硬盤一樣可任意讀寫數(shù)據(jù)。分為兩種磁光型（MagneticOptical，簡(jiǎn)稱MO）相變型（PhaseChange，簡(jiǎn)稱PC）兩種形式。磁光型可重寫光驅(qū)相變型可重寫光驅(qū)與光盤1.2光存儲(chǔ)格式標(biāo)準(zhǔn)和類型CD-DA（CD-DigitalAudio）是為激光數(shù)字音頻唱盤制定的規(guī)格。它是CD標(biāo)準(zhǔn)的第一個(gè)文本，屬于紅皮書（RedBook）規(guī)格。CD-ROMCD-ROM邏輯格式，1988年正式作為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IS09660，黃皮書（YellowBook）。CD-G（CD-Graphics）

是1985年出現(xiàn)的遵循紅皮書規(guī)格的光盤，主要用于存儲(chǔ)靜止畫面。CD-WORM（CD-WriteOnceReadMany）屬于藍(lán)皮書（BlueBook）規(guī)格，實(shí)現(xiàn)了光盤的一次寫多次讀的功能。CD-I（CD-Interactive）

CD-I（CD-Interactive）屬于綠皮書（GreenBook）規(guī)格。它在CD-ROM規(guī)格的基礎(chǔ)上補(bǔ)充了音頻、視頻和計(jì)算機(jī)程序方面的規(guī)定。1988年出現(xiàn)了CD-I交互式光盤系統(tǒng)，1992年底出現(xiàn)了第二代CD-I，可播放互動(dòng)式電影。1.2光存儲(chǔ)格式標(biāo)準(zhǔn)和類型CD-V（CD-Video）

CD-V（CD-Video）與CD-G一樣，是紅皮書標(biāo)準(zhǔn)的延伸，用于影碟機(jī)，其視頻信號(hào)可以輸出到電視機(jī)上。CD-ROMXA（ExtendedArchitecture）它是Philips、SONY和Microsoft制定的CD-ROM擴(kuò)展結(jié)構(gòu)。CD-ROMXA擴(kuò)充了對(duì)數(shù)字音頻信號(hào)的編碼，目的是為了彌補(bǔ)推出CD—I規(guī)格帶來(lái)的問(wèn)題。該規(guī)格也稱為黃皮書的第二組標(biāo)準(zhǔn)。CD-R（CD-Recordable）屬于橙皮書（OrangeBook）規(guī)格。它在黃皮書的基礎(chǔ)上增加了可寫入的多種CD格式標(biāo)準(zhǔn)。是一種可刻錄光盤，可以多次在CD空余部分寫入數(shù)據(jù)。什么是PhotoCDPhotoCD是一種像片光盤，允許多段追入記錄，屬于白皮書（WhiteBook）標(biāo)準(zhǔn)。該規(guī)格也稱為黃皮書的第二組標(biāo)準(zhǔn)。1.2光存儲(chǔ)格式標(biāo)準(zhǔn)和類型光盤CD系列LVCD-ROMCD-GCD-DACD-VWORMPhoto-CDCD-RDVDVCDCD-ROMXADVICD-ICD-MO磁光（MOD）磁光（PCD）只寫一次可重寫只讀數(shù)字模擬數(shù)字聲音卡拉OK數(shù)字+模擬1.3光存儲(chǔ)系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)尺寸LV的直徑為12英寸（300mm）CD激光唱盤和CD-ROM為4.72英寸（120mm）WORM一次寫光盤為14.12英寸和5.25英寸可擦寫光盤向小尺寸方向發(fā)展，主要尺寸為5.25英寸和3.5英寸。容量格式化容量格式化容量是指按某種光盤標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行格式化后的容量。對(duì)于SONY的SMO-D501光盤，若格式化使每個(gè)扇區(qū)為1024B，格式化容量是325MB，而采用每扇區(qū)為512B，格式化容量只有297MB。

用戶容量用戶容量是指盤片格式化后允許對(duì)盤片執(zhí)行讀寫操作的容量。CD-ROM的容量為550MB和680MB。由于光盤外圈5mm區(qū)容易出錯(cuò)，所以有些CD-ROM的容量標(biāo)為550MB。

1.3光存存儲(chǔ)儲(chǔ)系系統(tǒng)統(tǒng)的的技技術(shù)術(shù)指指標(biāo)標(biāo)平均均存存取取時(shí)時(shí)間間平均均存存取取時(shí)時(shí)間間是是指指從從計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)向向光光盤盤驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)器器發(fā)發(fā)出出命命令令開(kāi)開(kāi)始始，，到到光光盤盤驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)器器在在光光盤盤上上找找到到需需讀讀/寫寫的的信信息息的的位位置置并并接接受受讀讀/寫寫命命令令為為止止的的一一段段時(shí)時(shí)間間。。平均尋道道時(shí)間光學(xué)頭沿沿半徑移移動(dòng)全程程1/3長(zhǎng)度所所需的時(shí)時(shí)間為平平均尋道道時(shí)間。。平均等待待時(shí)間盤片旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)半周的的時(shí)間為為平均等等待時(shí)間間。把平均尋尋道時(shí)間間、平均均等待時(shí)時(shí)間和讀讀/寫光光學(xué)頭穩(wěn)穩(wěn)定時(shí)間間相加，，就得到到平均存存取時(shí)間間。誤碼率率采用復(fù)復(fù)雜的的糾錯(cuò)錯(cuò)編碼碼可以以降低低誤碼碼率。。存儲(chǔ)儲(chǔ)數(shù)字字或程程序?qū)?duì)誤碼碼率的的要求求高，，存儲(chǔ)儲(chǔ)圖像像或聲聲音數(shù)數(shù)據(jù)對(duì)對(duì)誤碼碼率的的要求求較低低。CD-ROM要求的的誤碼碼率為為10-12—10-16。平均無(wú)無(wú)故障障時(shí)間間(MTBP)要求達(dá)達(dá)到25000小時(shí)時(shí)。1.3光存儲(chǔ)儲(chǔ)系統(tǒng)統(tǒng)的技技術(shù)指指標(biāo)數(shù)據(jù)傳傳輸率率數(shù)據(jù)傳傳輸率率數(shù)據(jù)傳傳輸率率一般般是指指單位位時(shí)間間內(nèi)光光盤驅(qū)驅(qū)動(dòng)器器送出出的數(shù)數(shù)據(jù)比比特?cái)?shù)數(shù)。該該數(shù)值值與光光盤轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速和和存儲(chǔ)儲(chǔ)密度度有關(guān)關(guān)。CD-ROM，，其數(shù)據(jù)據(jù)傳輸輸率已已從初初期的的150KB/s提高到到6MB/s。。同步傳傳輸率率、異異步傳傳輸率率和DMA傳輸率率數(shù)據(jù)傳傳輸率率也指指控制制器與與主機(jī)機(jī)之間間的傳傳輸速速率。。它與與接口口規(guī)范范和控控制器器內(nèi)的的緩沖沖器大大小有有關(guān)。。SCSI接口的的同步步傳輸輸率為為4MB/s，，異步傳傳輸率率為1.5MB/s。。AT總線規(guī)規(guī)定的的DMA方式的的傳輸輸率為為1MB/s。。突發(fā)傳傳輸率率光盤驅(qū)驅(qū)動(dòng)器器或控控制器器中都都包含含有一一個(gè)64K、256K或512K的緩沖沖存儲(chǔ)儲(chǔ)器。。為了了提高高數(shù)據(jù)據(jù)傳輸輸率，，讀數(shù)數(shù)據(jù)過(guò)過(guò)程中中先把把數(shù)據(jù)據(jù)存入入緩沖沖器，，再進(jìn)進(jìn)行集集中傳傳送；；如果果下次次讀取取同一一內(nèi)容容，就就不必必從光光盤上上去讀讀取，，直接接把緩緩沖器器中的的數(shù)據(jù)據(jù)傳送送給主主機(jī)就就可以以了，，這種種傳輸輸率稱稱為突突發(fā)傳傳輸率率。持續(xù)傳傳輸率率當(dāng)傳送送的數(shù)數(shù)據(jù)量量很大大時(shí)，，緩沖沖器就就起不不到提提高傳傳輸率率的作作用了了，這這時(shí)的的傳輸輸率稱稱為持持續(xù)傳傳輸率率。多媒體體硬件件環(huán)境境2.音頻接接口2.1音頻卡卡的工工作原原理音頻卡卡處理音音頻信信號(hào)的的PC插卡是是音頻頻卡（AudioCard）），又稱聲聲音卡卡，聲聲音卡卡處理理的音音頻媒媒體有有數(shù)字字化聲聲音（Wave））、合成音音樂(lè)（MIDI））、CD音頻。。音頻卡卡的功功能音頻的的錄制制與播播放編輯與與合成成MIDI接口文–語(yǔ)語(yǔ)轉(zhuǎn)換換CD-ROM接口游戲接接口支持全全雙工工功能能2.1音頻卡卡的工工作原原理聲音的的工作作原理理從模擬到數(shù)字聲源聲波傳聲器模擬電信號(hào)數(shù)字聲音2.1音頻卡卡的工工作原原理音頻卡卡的體體系結(jié)結(jié)構(gòu)音頻卡卡由下下列部部件組組成：：MIDI輸入/輸出出電路路；MIDI合成器器芯片片；用來(lái)把把CD音頻輸輸入與與線輸輸入相相混合合電路路；帶有脈脈沖編編碼調(diào)調(diào)制電電路的的模數(shù)數(shù)轉(zhuǎn)換換器，，用于于把模模擬信信號(hào)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為為數(shù)字字信號(hào)號(hào)以生生成波波形文文件；；用來(lái)壓壓縮和和解壓壓音頻頻文件件的壓壓縮芯芯片；；用來(lái)合合成語(yǔ)語(yǔ)音輸輸出的的語(yǔ)音音合成成器；；用來(lái)識(shí)識(shí)別語(yǔ)語(yǔ)音輸輸入的的語(yǔ)音音識(shí)別別電路路；輸出立立體聲聲的音音頻輸輸出或或線輸輸出的的輸出出電路路等。。2.1音頻卡卡的工工作原原理合成器器波形表表（WaveTable）合成成頻率調(diào)調(diào)制FM合成2.2音頻合合成和和MIDI接口規(guī)規(guī)范MIDIMIDI（MusicalInstrumentDigitalInterface）是指指樂(lè)器器數(shù)字字接口口，是是數(shù)字字音樂(lè)樂(lè)的國(guó)國(guó)際標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。。MIDI的音樂(lè)樂(lè)符號(hào)號(hào)化過(guò)過(guò)程實(shí)實(shí)際上上就是是產(chǎn)生生MIDI協(xié)議信信息的的過(guò)程程。音樂(lè)合合成器器是電電腦音音樂(lè)系系統(tǒng)中中最重重要的的設(shè)備備之一一。。MIDI術(shù)語(yǔ)MIDI文件通道Channels音序器器Sequencer合成器器Synthesizer樂(lè)器Instrument通道映映象ChannelMapping復(fù)音Polyphony音色Timbre音軌Track合成音音色映映射程程序PatchMapper2.2音頻合合成和和MIDI接口規(guī)規(guī)范MIDI接口MIDIIn（輸入入口））接收從從其他他MIDI裝置傳傳來(lái)的的消息息。MIDIOut（輸出出口））發(fā)送某某裝置置生成成的原原始MIDI消息。。向其其他設(shè)設(shè)備發(fā)發(fā)送MIDI消息。。MIDIThru（轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)口））傳送從從輸人人口接接收的的消息息到其其他MIDI裝置。。向其其他設(shè)設(shè)備發(fā)發(fā)送MIDI消息。。多媒體體硬件件環(huán)境境3.視頻接接口3.1視頻圖圖像顯顯示概述為了顯顯示原原始圖圖像（（這里里使用用的““圖像像”是是泛指指，包包括全全運(yùn)動(dòng)動(dòng)視頻頻）的的可接接受的的復(fù)制制圖，，需要要使用用各種種顯示示系統(tǒng)統(tǒng)技術(shù)術(shù)來(lái)解解碼信信號(hào)和和壓縮縮數(shù)據(jù)據(jù)。顯示系系統(tǒng)技技術(shù)VGA混合可伸縮縮的VGA混合雙緩沖沖VGA混合/伸縮視頻顯顯示技技術(shù)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)第一代代標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)：MDA和CGA第二代代標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)：EGA第三代代標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)：VGA采用256K種顏色色的調(diào)調(diào)色板板及用用模擬擬量輸輸出，，使顯顯示的的顏色色更加加逼真真第四四代代標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)：：XGAl990年IBM公司司宣宣布布了了XGA高性性能能的的視視頻頻子子系系統(tǒng)統(tǒng)3.2視頻頻卡卡的的分分類類和和功功能能簡(jiǎn)簡(jiǎn)介介視頻頻采采集集卡卡將視視頻頻信信號(hào)號(hào)連連續(xù)續(xù)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換成成計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)存存儲(chǔ)儲(chǔ)的的數(shù)數(shù)字字視視頻頻信信號(hào)號(hào)（（離離散散））保保存存在在計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)中中或或在在VGA顯示示器器上上顯顯示示，，完完成成這這種種功功能能的的視視頻頻卡卡稱稱之之為為視視頻頻采采集集卡卡，，或或稱稱為為視視頻頻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換卡卡。。如如果果能能夠夠?qū)崒?shí)時(shí)時(shí)完完成成壓壓縮縮，，則則稱稱實(shí)實(shí)時(shí)時(shí)壓壓縮縮卡卡。。通通常?？煽蓪⑼馔獠坎恳曇曨l頻輸輸入入信信號(hào)號(hào)疊疊加加在在顯顯示示器器上上，，并并將將視視頻頻輸輸入入信信號(hào)號(hào)變變換換成成計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)可可存存儲(chǔ)儲(chǔ)的的信信息息保保存存在在硬硬盤盤中中。。只只能能單單幀幀捕捕獲獲的的，，稱稱為為圖圖像像卡卡。。視頻播放卡將壓縮保存在在計(jì)算機(jī)中的的視頻信號(hào)數(shù)數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)機(jī)的顯示器上上播放出來(lái)的的這種卡稱之之為視頻播放放卡，或稱解解壓縮卡，也也稱之為電影影卡。電視轉(zhuǎn)換卡電視轉(zhuǎn)換卡分分為兩類：電電視卡和TV編碼器。電視卡：是將將標(biāo)準(zhǔn)的NTSC、PAL、SECAM電視信號(hào)轉(zhuǎn)換換成VGA信號(hào)在計(jì)算機(jī)機(jī)屏幕上顯示示TV編碼器：它將將計(jì)算機(jī)的VGA信號(hào)轉(zhuǎn)換為NTSC、PAL、SECAM等標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)號(hào)在電視上播播放或進(jìn)行錄錄像，3.2視頻卡的分類類和功能簡(jiǎn)介介視頻卡的主要要功能全活動(dòng)數(shù)字圖圖像的顯示、、抓取、錄制制、支持MicrosoftVideoforWindows；可以從錄像機(jī)機(jī)（VCR）、攝像機(jī)、、ID、IV等視頻源中抓抓取定格，存存儲(chǔ)輸出圖像像；近似真彩色YUV格式圖像緩沖沖區(qū)，并可將將緩沖區(qū)映射射到高端內(nèi)存存；可按比例縮放放、剪切、移移動(dòng)、掃描視視頻圖像；色度、飽和度度、亮度、對(duì)對(duì)比度及R、G、B三色比例可調(diào)調(diào)；可用軟件選端端口地址和IRQ；具有若干個(gè)可可用軟件相互互切換的視頻頻輸入源，以以其中一個(gè)做做活動(dòng)顯示。。多媒體硬件環(huán)環(huán)境4.多媒體I/O設(shè)備4.1筆輸入手寫板和手寫寫筆電阻式壓力板板、電磁式感感應(yīng)板和近期期發(fā)展的電容容式觸控板。。4.2觸摸屏概述觸摸屏（TouchScreen）是一種定位位設(shè)備當(dāng)用戶用手指指或者其他設(shè)設(shè)備觸摸安裝裝在計(jì)算機(jī)顯顯示器前面的的觸摸屏?xí)r，，所摸到的位位置（以坐標(biāo)標(biāo)形式）被觸觸摸屏控制器器檢測(cè)到，并并通過(guò)串行口口或者其他接接口（如鍵盤盤）送到CPU，從而確定用用戶所輸入的的信息。改善人與計(jì)算算機(jī)的交互方方式，觸摸屏的分類類按安裝方式分分類外掛式內(nèi)置式整體式投影儀式從結(jié)構(gòu)特性與與技術(shù)分類紅外：使用紅紅外線傳感器器，這是一種種需要特殊框框的觸摸屏形形式；電阻膜：使用用電阻性傳感感器，其主要要結(jié)構(gòu)是電阻阻膜；電容：使用電電容性傳感器器，利用人體體所帶電荷的的電容感應(yīng)作作用工作；；表面聲波：使使用聲波傳感感器，由聲波波傳感器和反反射器組成；；壓力矢量：使使用壓力矢量量傳感器，利利用顯示器下下的墊感受壓壓力4.3掃描儀概述掃描儀（Scanner）是一種圖像像輸入設(shè)備，，利用光電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換原理，通通過(guò)掃描儀光光電的移動(dòng)或或原稿的移動(dòng)動(dòng)，把黑白或或彩色的原稿稿信息數(shù)字化化后輸入到計(jì)計(jì)算機(jī)中。掃描儀的種類類手動(dòng)式掃描儀平面式掃描儀滾筒式掃描儀儀膠片掃描儀便挾掃描儀4.4數(shù)碼相機(jī)原理數(shù)字照相機(jī)不不用膠片，而而使用CCD陣列，把來(lái)自自CCD陣列的電壓信信號(hào)送到模數(shù)數(shù)轉(zhuǎn)換器后，，變換成圖像像的像素值。。4.5虛擬現(xiàn)實(shí)的三三維交互工具具蹤探測(cè)設(shè)備跟蹤器跟蹤球手?jǐn)?shù)字化設(shè)備備立體顯示設(shè)備備頭盔顯示器立體眼鏡4.6輸入輸出接口口SCSI接口SCSI（SmallComputerSystemInterface）即“小型計(jì)算算機(jī)系統(tǒng)接口口”是當(dāng)今世世界上最流行行的用于小型型機(jī)、工作站站和微機(jī)的輸輸入輸出設(shè)備備標(biāo)準(zhǔn)接口。。USB接口USB是英文文UniversalSerialBus的縮寫寫，中中文含含義是是“通通用串串行總總線””。它它不不是一一種新新的總總線標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，，而是是應(yīng)用用在PC領(lǐng)域的新型型接口技術(shù)術(shù)。USB目標(biāo)想把各各種不同的的接口統(tǒng)一一起來(lái)，使使用一個(gè)4針插頭作為為標(biāo)準(zhǔn)插頭頭。通過(guò)這這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)插插頭，采用用菊花鏈形形式可以把把所有的外外設(shè)連接起起來(lái)，并且且不會(huì)損失失帶寬。也也就是說(shuō)，，USB將取代當(dāng)前前PC上的串口和和并口USB分為五個(gè)部部分：控制器控制器驅(qū)動(dòng)動(dòng)程序USB芯片驅(qū)動(dòng)程程序USB設(shè)備針對(duì)不同USB設(shè)備的客戶戶驅(qū)動(dòng)程序序多媒體軟件件基礎(chǔ)多媒體硬件多媒體應(yīng)用多媒體驅(qū)動(dòng)程序多媒體操作系統(tǒng)多媒體工具軟件（準(zhǔn)備、創(chuàng)作、使用、維護(hù)……）多媒體應(yīng)用軟件（數(shù)據(jù)庫(kù)、超媒體……）多媒體應(yīng)用系統(tǒng)（會(huì)議系統(tǒng)、VOD……）用戶用戶用戶多媒體軟件系統(tǒng)層次多媒體軟件件基礎(chǔ)多媒體驅(qū)動(dòng)動(dòng)軟件多媒體軟件件中直接和和硬件打交交道的軟件件稱為驅(qū)動(dòng)動(dòng)程序，它它完成設(shè)備備的初始化化、各種設(shè)設(shè)各操作以以及設(shè)備的的打開(kāi)、關(guān)關(guān)閉、基于于硬件的壓壓縮解壓、、圖像快速速變換等基基本徑件功功能調(diào)用等等等。這種種軟件一般般隨著硬件件提供。多媒體軟件件基礎(chǔ)支持多媒體體的操作系系統(tǒng)或操作作環(huán)境多媒體操作作系統(tǒng)，又又稱多媒體體核心系統(tǒng)統(tǒng)(MultimediaKernelSystem)。它應(yīng)具有實(shí)實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)調(diào)度、多媒媒體數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換和同步步控制機(jī)制制，對(duì)多媒媒體設(shè)備的的驅(qū)動(dòng)和控控制，以及及具有圖形形和聲像功功能的用戶戶接口等。。一船是