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

多媒體系統(tǒng)軟硬件環(huán)境大連理工大學創(chuàng)新實驗學院1多媒體計算機系統(tǒng)多媒體計算機系統(tǒng)不是單一的技術，而是多種信息技術的集成，是把多種技術綜合應用到一個計算機系統(tǒng)中，實現(xiàn)信息輸入、信息處理、信息輸出等多種功能。一個完整的多媒體計算機系統(tǒng)由多媒體計算機硬件和多媒體計算機軟件兩部分組成。多媒體硬件環(huán)境1.光存儲設備1.1光存儲的類型只讀型光存儲系統(tǒng)只讀型光盤包括LV和CD-ROM等。CD-ROM（CompactDisc-ReadOnlyMemory）只讀式壓縮光盤，其技術來源于激光唱盤，形狀也類似于激光唱盤，能夠存儲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。只讀型光驅只讀型光盤1.1光存儲的類型一次寫型光存儲系統(tǒng)一次寫（WORM）光存儲系統(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容的優(yōu)點。一次寫型光驅一次寫型光盤1.1光存儲的類型可重寫型光存儲系統(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，簡稱MO）相變型（PhaseChange，簡稱PC）兩種形式。磁光型可重寫光驅相變型可重寫光驅與光盤1.2光存儲格式標準和類型CD-DA（CD-DigitalAudio）是為激光數(shù)字音頻唱盤制定的規(guī)格。它是CD標準的第一個文本，屬于紅皮書（RedBook）規(guī)格。CD-ROMCD-ROM邏輯格式，1988年正式作為國際標準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，主要用于存儲靜止畫面。CD-WORM（CD-WriteOnceReadMany）屬于藍皮書（BlueBook）規(guī)格，實現(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)格的基礎上補充了音頻、視頻和計算機程序方面的規(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，可播放互動式電影。1.2光存儲格式標準和類型CD-V（CD-Video）

CD-V（CD-Video）與CD-G一樣，是紅皮書標準的延伸，用于影碟機，其視頻信號可以輸出到電視機上。CD-ROMXA（ExtendedArchitecture）它是Philips、SONY和Microsoft制定的CD-ROM擴展結構。CD-ROMXA擴充了對數(shù)字音頻信號的編碼，目的是為了彌補推出CD—I規(guī)格帶來的問題。該規(guī)格也稱為黃皮書的第二組標準。CD-R（CD-Recordable）屬于橙皮書（OrangeBook）規(guī)格。它在黃皮書的基礎上增加了可寫入的多種CD格式標準。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）標準。該規(guī)格也稱為黃皮書的第二組標準。1.2光存儲格式標準和類型光盤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光存儲系統(tǒng)的技術指標尺寸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準進行格式化后的容量。對于SONY的SMO-D501光盤，若格式化使每個扇區(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，所以有些CD-ROM的容量標為550MB。

1.3光存存儲儲系系統(tǒng)統(tǒng)的的技技術術指指標標平均均存存取取時時間間平均均存存取取時時間間是是指指從從計計算算機機向向光光盤盤驅驅動動器器發(fā)發(fā)出出命命令令開開始始，，到到光光盤盤驅驅動動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時間間。。平均尋道道時間光學頭沿沿半徑移移動全程程1/3長度所所需的時時間為平平均尋道道時間。。平均等待待時間盤片旋轉轉半周的的時間為為平均等等待時間間。把平均尋尋道時間間、平均均等待時時間和讀讀/寫光光學頭穩(wěn)穩(wěn)定時間間相加，，就得到到平均存存取時間間。誤碼率率采用復復雜的的糾錯錯編碼碼可以以降低低誤碼碼率。。存儲儲數(shù)字字或程程序對對誤碼碼率的的要求求高，，存儲儲圖像像或聲聲音數(shù)數(shù)據(jù)對對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。平均無無故障障時間間(MTBP)要求達達到25000小時時。1.3光存儲儲系統(tǒng)統(tǒng)的技技術指指標數(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間間內光光盤驅驅動器器送出出的數(shù)數(shù)據(jù)比比特數(shù)數(shù)。該該數(shù)值值與光光盤轉轉速和和存儲儲密度度有關關。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機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的的緩沖沖器大大小有有關。。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)傳傳輸率率光盤驅驅動器器或控控制器器中都都包含含有一一個64K、256K或512K的緩沖沖存儲儲器。。為了了提高高數(shù)據(jù)據(jù)傳輸輸率，，讀數(shù)數(shù)據(jù)過過程中中先把把數(shù)據(jù)據(jù)存入入緩沖沖器，，再進進行集集中傳傳送；；如果果下次次讀取取同一一內容容，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)傳傳輸率率當傳送送的數(shù)數(shù)據(jù)量量很大大時，，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（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–語語轉換換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結構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調制電電路的的模數(shù)數(shù)轉換換器，，用于于把模模擬信信號轉轉換為為數(shù)字字信號號以生生成波波形文文件；；用來壓壓縮和和解壓壓音頻頻文件件的壓壓縮芯芯片；；用來合合成語語音輸輸出的的語音音合成成器；；用來識識別語語音輸輸入的的語音音識別別電路路；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）合成成頻率調調制FM合成2.2音頻合合成和和MIDI接口規(guī)規(guī)范MIDIMIDI（MusicalInstrumentDigitalInterface）是指指樂器器數(shù)字字接口口，是是數(shù)字字音樂樂的國國際標標準。。MIDI的音樂樂符號號化過過程實實際上上就是是產(chǎn)生生MIDI協(xié)議信信息的的過程程。音樂合合成器器是電電腦音音樂系系統(tǒng)中中最重重要的的設備備之一一。。MIDI術語MIDI文件通道Channels音序器器Sequencer合成器器Synthesizer樂器Instrument通道映映象ChannelMapping復音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。。向其其他設設備發(fā)發(fā)送MIDI消息。。MIDIThru（轉發(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。。向其其他設設備發(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，包包括全全運動動視頻頻）的的可接接受的的復制制圖，，需要要使用用各種種顯示示系統(tǒng)統(tǒng)技術術來解解碼信信號和和壓縮縮數(shù)據(jù)據(jù)。顯示系系統(tǒng)技技術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標標準第一代代標準準：MDA和CGA第二代代標準準：EGA第三代代標準準：VGA采用256K種顏色色的調調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標準準：：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簡介介視頻頻采采集集卡卡將視視頻頻信信號號連連續(xù)續(xù)轉轉換換成成計計算算機機存存儲儲的的數(shù)數(shù)字字視視頻頻信信號號（（離離散散））保保存存在在計計算算機機中中或或在在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轉換換卡卡。。如如果果能能夠夠實實時時完完成成壓壓縮縮，，則則稱稱實實時時壓壓縮縮卡卡。。通通常?？煽蓪⑼馔獠坎恳曇曨l頻輸輸入入信信號號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號變變換換成成計計算算機機可可存存儲儲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算機中的的視頻信號數(shù)數(shù)據(jù)在計算機機的顯示器上上播放出來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。電視轉換卡電視轉換卡分分為兩類：電電視卡和TV編碼器。電視卡：是將將標準的NTSC、PAL、SECAM電視信號轉換換成VGA信號在計算機機屏幕上顯示示TV編碼器：它將將計算機的VGA信號轉換為NTSC、PAL、SECAM等標準的信號號在電視上播播放或進行錄錄像，3.2視頻卡的分類類和功能簡介介視頻卡的主要要功能全活動數(shù)字圖圖像的顯示、、抓取、錄制制、支持MicrosoftVideoforWindows；可以從錄像機機（VCR）、攝像機、、ID、IV等視頻源中抓抓取定格，存存儲輸出圖像像；近似真彩色YUV格式圖像緩沖沖區(qū)，并可將將緩沖區(qū)映射射到高端內存存；可按比例縮放放、剪切、移移動、掃描視視頻圖像；色度、飽和度度、亮度、對對比度及R、G、B三色比例可調調；可用軟件選端端口地址和IRQ；具有若干個可可用軟件相互互切換的視頻頻輸入源，以以其中一個做做活動顯示。。多媒體硬件環(huán)環(huán)境4.多媒體I/O設備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）是一種定位位設備當用戶用手指指或者其他設設備觸摸安裝裝在計算機顯顯示器前面的的觸摸屏時，，所摸到的位位置（以坐標標形式）被觸觸摸屏控制器器檢測到，并并通過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。改善人與計算算機的交互方方式，觸摸屏的分類類按安裝方式分分類外掛式內置式整體式投影儀式從結構特性與與技術分類紅外：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，其主要要結構是電阻阻膜；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備，，利用光電轉轉換原理，通通過掃描儀光光電的移動或或原稿的移動動，把黑白或或彩色的原稿稿信息數(shù)字化化后輸入到計計算機中。掃描儀的種類類手動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)碼相機原理數(shù)字照相機不不用膠片，而而使用CCD陣列，把來自自CCD陣列的電壓信信號送到模數(shù)數(shù)轉換器后，，變換成圖像像的像素值。。4.5虛擬現(xiàn)實的三三維交互工具具蹤探測設備跟蹤器跟蹤球手數(shù)字化設備備立體顯示設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“小型計算算機系統(tǒng)接口口”是當今世世界上最流行行的用于小型型機、工作站站和微機的輸輸入輸出設備備標準接口。。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標準，，而是是應用用在PC領域的新型型接口技術術。USB目標想把各各種不同的的接口統(tǒng)一一起來，使使用一個4針插頭作為為標準插頭頭。通過這這個標準插插頭，采用用菊花鏈形形式可以把把所有的外外設連接起起來，并且且不會損失失帶寬。也也就是說，，USB將取代當前前PC上的串口和和并口USB分為五個部部分：控制器控制器驅動動程序USB芯片驅動程程序USB設備針對不同USB設備的客戶戶驅動程序序多媒體軟件件基礎多媒體硬件多媒體應用多媒體驅動程序多媒體操作系統(tǒng)多媒體工具軟件（準備、創(chuàng)作、使用、維護……）多媒體應用軟件（數(shù)據(jù)庫、超媒體……）多媒體應用系統(tǒng)（會議系統(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多媒體驅動動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動動程序，它它完成設備備的初始化化、各種設設各操作以以及設備的的打開、關關閉、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)。它應具有實實時任務調調度、多媒媒體數(shù)據(jù)轉轉換和同步步控制機制制，對多媒媒體設備的的驅動和控控制，以及及具有圖形形和聲像功功能的用戶戶接口等。。一船是