多媒體計算機硬件系統(tǒng)

關于多媒體計算機硬件系統(tǒng)第1頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三2.1多媒體個人計算機

2.1.1MPC的基本配置基本配置：功能強大、速度快的CPU，管理、控制各種接口與設備的軟件，一定容量的存儲空間，高分辨率顯示接口與設備，可處理音響的接口與設備，可處理圖像的接口設備，可存放大量數(shù)據(jù)的配置等。擴充配置：光盤驅(qū)動器、音頻卡、圖形加速卡、視頻卡、掃描卡、打印機接口、交互控制接口、網(wǎng)絡接口。第2頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三2.1.2MPC的技術標準MPC1.0：1990年制定，同時規(guī)定，凡是使用MPC這個標志，必須符合這個標準MPC2.0：1993年5月制定，能夠運行更大、更復雜化的多媒體程序，而且速度很快。MPC3.0：1995年6月制定第3頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三設備 標準配置 CPU 16MHz80386SX 內(nèi)存 2MB 硬盤 30MB 用戶接口 101鍵IBM兼容鍵盤、鼠標I/OMIDI、控制桿串口、并口視頻播放沒要求激光驅(qū)動器 數(shù)據(jù)傳輸速率150KB/s，符合CD-DA規(guī)范圖形性能 VGA，640×480，16色或320×200，256色音頻 8bit聲卡，8個音符合成器，MIDI再現(xiàn)系統(tǒng)軟件 Windows3.0多媒體擴展版，或Windows3.1，或MS-DOSCD-ROM擴充版，或二進制兼容系統(tǒng)MPC1.0第4頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三設備 標準配置 CPU 25MHz80486SX 內(nèi)存 4MB 硬盤 160MB 用戶接口 101鍵IBM兼容鍵盤、鼠標I/OMIDI、控制桿串口、并口視頻播放沒要求激光驅(qū)動器 數(shù)據(jù)傳輸速率300KB/s，平均存取時間400ms，符合CD-DA規(guī)范圖形性能 SuperVGA640×480，65535色，再占40%CPU時間顯示速度為1.2像素/秒音頻 16bit聲卡，8個音符合成器，MIDI再現(xiàn)系統(tǒng)軟件 Windows3.0多媒體擴展版，或Windows3.1，或MS-DOSCD-ROM擴充版，或二進制兼容系統(tǒng)MPC2.0第5頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三設備 標準配置 CPU 75MHzPentium 內(nèi)存 8MB 硬盤 540MB 用戶接口 101鍵IBM兼容鍵盤、鼠標I/OMIDI、控制桿串口、并口視頻播放MPEG-1播放，15位/像素，352×240，30幀/秒(352×288，25幀/

秒)動態(tài)畫面，支持同步聲頻/視頻流，不丟幀激光驅(qū)動器 數(shù)據(jù)傳輸速率600KB/s，平均存取時間250ms，符合CD-DA規(guī)范圖形性能 可進行顏色空間轉(zhuǎn)換和縮放、直接幀存訪問，352×240，30幀/秒

(352×288，25幀/秒)動態(tài)畫面，不要求縮放和剪裁音頻 16bit聲卡，波表合成技術，MIDI再現(xiàn)系統(tǒng)軟件 Windows3.11，或二進制兼容系統(tǒng)MPC3.0第6頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三2.2視頻信息采集與顯示2.2.1視頻采集卡主機箱中的視頻卡攝像機顯示器第7頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三2.2.1視頻采集卡基本功能是將視頻源的模擬信息通過處理轉(zhuǎn)變成數(shù)字信息，并將數(shù)字信息存儲在計算機硬盤上的過程。第8頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三2.2.1視頻采集卡按用途分類：廣播級視頻采集卡專業(yè)級視頻采集卡民用級視頻采集卡第9頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三2.2.2攝像頭(1)分類：模擬攝像頭數(shù)字攝像頭按感光器件分：CCDCMOS第10頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三2.2.2攝像頭特點：便攜性，體積越小功能配置：絕大多數(shù)數(shù)碼攝像機都帶有USB或IEEE1394接口，可將圖像不損失地傳輸?shù)诫娔X上進行后期編輯第11頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三2.2.2攝像頭技術指標：攝像器件、像素分辨率、壓縮算法和視頻捕獲能力應用：動態(tài)圖像的捕獲和傳送：可視電話、聯(lián)網(wǎng)會議、視頻電子郵件、工業(yè)監(jiān)控、遠程監(jiān)控、旅游服務、觀察動物生活、交通監(jiān)測、觀測天氣、網(wǎng)上購物、網(wǎng)上學校、產(chǎn)品展示、電子商務等。第12頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三2.2.3多媒體投影儀1.典型的顯示技術陰極射線管CRT液晶顯示LCD數(shù)字光路處理器DLP反射式液晶LCOS第13頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三2.2.3多媒體投影儀2.重要技術參數(shù)分辨率：分為物理分辨率和壓縮分辨率亮度：以光通量來表示，單位為流明燈泡壽命：一般為3年以上顏色：投射圖像所能表現(xiàn)的顏色數(shù)量均勻度：投出畫面的中間亮度與周圍亮度的比值對比度：投射圖像中黑與白的比值，即從黑到白的漸變層次第14頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三2.2.3多媒體投影儀2.重要技術參數(shù)畫面尺寸：投出的畫面對角線的尺寸吊頂功能：背投功能：水平掃描頻率：行頻垂直掃描頻率：幀頻或顯示圖像的刷新率第15頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三2.3圖形圖像信息輸入設備2.3.1掃描儀1.工作原理：當它掃描圖像時一次只能掃描一行，光線從物體上反射回來，通過透鏡射進到感光元件。感光元件將光線轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號，并且標出每個象素的灰度級，再由模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，每種顏色使用8、10或12位來表示，每掃描一行就得到原稿X方向一行的信息，隨著Y方向的移動，通過掃描圖像專用格式Twain格式保存在電腦里。第16頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三兩個關鍵部件及作用：一個是模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(D/A轉(zhuǎn)換器)，將模擬信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息；另一個為感光元件，主要作用是將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，目前掃描儀所使用的感光器件有三種：光電倍增管，電荷耦合器（CCD），接觸式感光器件（CIS）。第17頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三2.掃描儀接口的分類⑴SCSI：SCSI接口傳輸速度最快，達到40Mbps，但只限于專業(yè)用戶使用。⑵EPP：EPP接口掃描儀避免了拆機、裝機的煩惱及諸如硬件地址沖突等問題，而且價格相對便宜，一插即用，較適合普通消費者，但弱點就是比SCSI接口傳輸速度稍慢。第18頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三⑶USB：速度更快USB接口最高傳輸速率2Mbps/S，支持熱插撥使使用更方便，缺點是沒有在DOS環(huán)境的驅(qū)動程序。⑷1394：傳輸速率相當于USB接口的33倍。已成為高檔Mac機的標準配置，是一種串行數(shù)據(jù)總線，能夠在計算機與外圍設備之間以100、200和400Mb/s的速率移動大量數(shù)據(jù)，支持熱插拔。第19頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三3.掃描儀分類按掃描版面大小可分為A3和A4幅面掃描儀。按掃描速度可分為高速、中速和低速。從掃描儀的歷史上來說，掃描儀可以分為：手持式掃描儀、饋紙式掃描儀、平板式掃描儀、大幅面掃描儀、底片掃描儀、筆式掃描儀、條碼掃描儀、實物掃描儀和3D掃描儀。手持掃描儀DocuPen700第20頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三清華紫光F18A饋紙式掃描儀第21頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三富士通一款A4幅面滾筒式掃描儀fi-5110EOX2第22頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三平板式掃描儀第23頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三清華紫光大幅面掃描儀第24頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三尼康底片掃描儀BenQ底片掃描儀第25頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三Symbol-LS1902條碼掃描儀邦尼AS-2090條碼掃描儀第26頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三4.掃描儀的主要技術參數(shù)⑴分辨率：表示掃描儀對圖像細節(jié)表現(xiàn)的能力，常用dpi來表示。⑵灰度級：表示灰度圖像的亮度層次范圍的指標，反映了掃描時由暗到亮層次范圍的多少。第27頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三⑶色彩位數(shù)：掃描儀對采樣來的每一個像素點提供的不同通道的數(shù)字化位數(shù)的疊加值，體現(xiàn)了彩色掃描儀所能產(chǎn)生的顏色范圍，能夠反映出掃描圖像的色彩逼真度。⑷掃描速度：即掃描一定的圖像所需要的時間。⑸掃描幅面：即掃描對象的最大尺寸，主要為A3和A4兩種。第28頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三從內(nèi)部結構看，數(shù)碼相機包括圖像傳感器件(CCD或CMOS)、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器件(ADC)、數(shù)字信號處理器件(DSP)、輸出接口、液晶顯示器（LCD）和電子存儲卡等器件。數(shù)碼相機的工作原理：2.3.2數(shù)字相機第29頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三選購數(shù)字相機時要考慮以下性能指標：⑴像素數(shù)⑵分辨率⑶顏色深度⑷反應速度與連拍速度⑸存儲媒體種類及存儲能力⑹信號的輸出形式⑺變焦倍率和光圈值第30頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三2.4多媒體存儲設備2.4.1磁存儲系統(tǒng)1.硬盤的性能指標：⑴轉(zhuǎn)速：以每分鐘多少轉(zhuǎn)來衡量硬盤的轉(zhuǎn)速，單位是RPM。⑵容量：表明一個盤片上能存儲的信息量。⑶平均尋道時間：磁頭到達目標數(shù)據(jù)所在磁道的平均時間，直接影響硬盤的隨機數(shù)據(jù)傳輸速度。第31頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三⑷緩存：指在硬盤內(nèi)部的高速存儲器。⑸傳輸速度：分為內(nèi)傳輸速度與外傳輸速度，內(nèi)傳輸速度是從硬盤到緩存的傳輸速度，外傳輸速度是從緩存到通信接口的傳輸速度，內(nèi)傳輸速度更能反應硬盤的實際表現(xiàn)，通常以每秒多少MB為單位。⑹硬盤接口：可以分成IDE硬盤和SCSI硬盤。第32頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三2.硬盤分類按其不同的連接方式分為兩大類：⑴機架內(nèi)置式活動硬盤⑵外置式活動硬盤內(nèi)置式活動硬盤外置式活動硬盤第33頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三2.4.2光存儲系統(tǒng)1.光盤驅(qū)動器結構：主體支架、光盤托架、激光頭組件、電路控制板。好壞主要取決于兩個方面：糾錯性能和穩(wěn)定性。光盤的數(shù)據(jù)存儲方式：以連續(xù)的螺旋形軌道來存放數(shù)據(jù)。第34頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三2.光盤盤片結構主要由印刷層、保護層、反射層、染料層和塑料基底組成。第35頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三光盤數(shù)據(jù)記錄格式及其容量計算：光盤是以連續(xù)的螺旋形軌道來存放數(shù)據(jù)的，螺旋軌道由里向外被劃分為許多長度相等的塊，每個塊的容量大小相同，存放有糾錯編碼的數(shù)據(jù)時容量為2048B，不帶糾錯編碼的數(shù)據(jù)時容量為2352B。第36頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三典型格式每塊容量（B）CD-DA（CD-DigitalAudio）2352CD-ROM（模式為1）2048CD-ROMXA（Mode2）2336幾種光盤的塊容量比較第37頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三光盤數(shù)據(jù)存儲量=光盤扇區(qū)數(shù)*每扇區(qū)數(shù)據(jù)存儲量光盤扇區(qū)數(shù)=光盤存儲音樂的時間*單位時間內(nèi)播放的扇區(qū)數(shù)單位時間內(nèi)播放的扇區(qū)數(shù)=75塊/秒第38頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三3.CD-ROM——標準CD－ROM標準標準名稱盤的名稱應用目的播放時間顯示的圖像紅皮書CD—DA存儲音樂節(jié)目74分鐘黃皮書CD－ROM存儲文圖聲像等多媒體節(jié)目存儲650MB的數(shù)據(jù)動畫、靜態(tài)圖像綠皮書CD-I存儲文圖聲像等多媒體節(jié)目存儲多達760MB的數(shù)據(jù)動畫、靜態(tài)圖像第39頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三標準名稱盤的名稱應用目的播放時間顯示的圖像橙皮書CD-MO讀/寫入文圖聲像等多媒體白皮書Video-CD存儲影視節(jié)目70分鐘(MPEG-1)數(shù)字影視(MPEG-1)質(zhì)量紅皮書+CD-Video存儲模擬電視數(shù)字聲音5-6分鐘(電視)20分鐘(聲音)模擬電視圖像數(shù)字聲音CD-BridgePhotoCD存儲照片靜態(tài)圖像藍皮書LD存儲影視節(jié)目200分鐘模擬電視圖像3.CD-ROM——標準CD－ROM標準第40頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三CD－ROM光盤主要參數(shù)如下：激光束的波長為：780～790nm，激光束相對于光道的掃描速度為1.2-1.4m/s，逆時針方向。光道間距1.6μm，最小凹坑長度0.834μm，深度約0.3μm。節(jié)目起始位置直徑50mm。數(shù)據(jù)塊速率75塊每秒。數(shù)據(jù)傳輸速率：凈速率153.6Kb/s，約為1倍速。CD-ROM讀取信息使用的方式為恒定線速度。CD-ROM的存儲容量為650MB。第41頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三4.CD-R/CD-RWCD－R：可寫光盤，特點是只寫一次，但可以在CD－ROM驅(qū)動器和CD－R刻錄機上被多次讀取。盤片根據(jù)染色層分金碟、綠碟和藍碟三種。CR-RW提供次數(shù)有限的讀寫功能。光盤刻錄機的接口一般有三種：SCSI接口、IDE接口和并口。光盤刻錄機從外形上可分為外置式和內(nèi)置式兩種。第42頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三CD-R/CD-RW今后的發(fā)展：速度：主要是指寫入速度的提高，從目前的四倍速寫入，發(fā)展到六速及八速寫入。緩存器容量：緩沖容量越大，刻錄成功率就越高。市場上的光盤刻錄機的緩存容量一般在512KB～2MB之間。支持數(shù)據(jù)格式：最新CD-R刻錄機將支持CD-UDF格式?？啼浄绞剑撼P刻寫、軌道刻寫和多段刻寫三種刻錄方式外，還將支持增量包刻寫刻錄方式。第43頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三5.DVD簡介DVD-ROM，BOOKA標準，只讀光盤，用途類似于CD-ROM，數(shù)據(jù)傳輸率達1.38MB/s。DVD-Video，BOOKB標準，用途類似于VideoCD，存儲聲音和影像節(jié)目。DVD-Audio，BOOKC標準，用途類似于音樂CD，存儲音樂節(jié)目。DVD-R，BOOKD標準，用途類似于CD-R，允許用戶一次寫，多次讀的光盤。DVD-RAM，BOOKE標準，用途類似于CD-RW，允許用戶多次讀寫的光盤。第44頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三4種DVD結構盤片的容量比較盤片直徑cm盤片種類單層單面雙層單面單層雙面雙層雙面12厘米4.7GB8.5GB9.4GB17GB8厘米1.4GB2.6GB2.9GB5.3GB不同結構的盤片容量比較第45頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三DVD盤片的容量與CD盤片的容量相差很大，主要原因如下：⑴具有較高的道密度和位密度，DVD的光道間距0.74μm，最小凹坑長度為0.4μm，而CD分別為1.6μm和0.834μm。⑵支持雙層雙面，如上表中所示。⑶采用更短波長的激光束，波長為635～650nm，相對于CD為780～790nm。第46頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三6.COMBO全能光驅(qū)2001年初，隨著技術的積累與成熟，三星電子推出了第二代全能光驅(qū)產(chǎn)品COMBOSM-308，將DVD-ROM和CD-R提高到8X，CD-RW擦寫提高到6X，CD-ROM讀取速度提高到32X。可以說與第一代COMBO相比，這款產(chǎn)品是一款相對穩(wěn)定成熟的產(chǎn)品。第47頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三2.4.3磁光盤MO1.基本結構磁光記錄的信息載體是磁光薄膜，這種薄膜與輔助材料及盤基一起組成磁光盤，即可實際記錄信息。典型的磁光盤由四層膜組成。磁光記錄薄膜的材料一般為稀土與過渡金屬形成的合金，通常為稀土與過渡金屬合金，它們具有很強的垂直于膜面的磁各向異性，可以使得記錄疇尺寸非常小，從而滿足高密度記錄的要求。第48頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三2.原理磁光盤是利用磁性功能材料的熱磁效應來進行擦寫信息的，即利用激光加熱磁性材料并改變外磁場的方向來改變磁性材料的磁化方向，以實現(xiàn)信息的“擦寫”。磁光盤的讀寫原理第49頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三克爾效應讀出第50頁，講稿共58頁，2023年5月2日，星期三2.4.4閃存FlashRAM半導體存儲芯片，具有體積小、功耗低、不易受物理破壞的優(yōu)點，是移動數(shù)碼產(chǎn)品的理想存儲介質(zhì)。閃存盤采用閃存存儲介質(zhì)和通用串行總線(USB)接口，具有輕巧精致、使用方