第6章多媒体系统结构

1、第第6章章 多媒体系统结构多媒体系统结构 n6.1 多媒体计算机系统结构多媒体计算机系统结构n6.2 多媒体计算机硬件简介多媒体计算机硬件简介n6.3 多媒体多媒体I/O设备简介设备简介n6.4 多媒体存储系统多媒体存储系统n6.5 多媒体操作系统多媒体操作系统n6.6 多媒体应用软件多媒体应用软件6.1 多媒体计算机系统结构多媒体计算机系统结构n多媒体计算机系统是对基本计算机系统的软、硬件功能的多媒体计算机系统是对基本计算机系统的软、硬件功能的扩展，作为一个完整的多媒体计算机系统，它应该包括扩展，作为一个完整的多媒体计算机系统，它应该包括5个层次的结构。个层次的结构。 多媒体应用系统多媒体应

2、用系统 第五层第五层多媒体著作工具及软件多媒体著作工具及软件第四层第四层多媒体应用程序接口多媒体应用程序接口(API)第三层第三层多媒体操作系统多媒体操作系统第二层第二层多媒体通信软件多媒体通信软件 多媒体输入多媒体输入/输出控制卡及接口输出控制卡及接口第一层第一层多媒体计算机硬件多媒体计算机硬件多媒体外围设备多媒体外围设备图图6.1 多媒体计算机系统的层次结构多媒体计算机系统的层次结构 6.1 多媒体计算机系统结构多媒体计算机系统结构n最底层为多媒体计算机硬件系统。其主要任务是能够实时最底层为多媒体计算机硬件系统。其主要任务是能够实时地综合处理文、图、声、像信息，实现全动态视像和立体地综合处

3、理文、图、声、像信息，实现全动态视像和立体声的处理。同时还需对多媒体信息进行实时的压缩与解压声的处理。同时还需对多媒体信息进行实时的压缩与解压缩。缩。n第二层是多媒体的软件系统。它主要包括多媒体操作系统、第二层是多媒体的软件系统。它主要包括多媒体操作系统、多媒体通信软件等部分。操作系统具有实时任务调度、多多媒体通信软件等部分。操作系统具有实时任务调度、多媒体数据转换和同步控制、多媒体设备的驱动和控制以及媒体数据转换和同步控制、多媒体设备的驱动和控制以及图形用户界面管理等功能。图形用户界面管理等功能。 n第三层为多媒体应用程序接口第三层为多媒体应用程序接口(API)。这一层是为上一层。这一层是为

4、上一层提供软件接口，以便程序员在高层通过软件调用系统功能，提供软件接口，以便程序员在高层通过软件调用系统功能，并能在应用程序中控制多媒体硬件设备。并能在应用程序中控制多媒体硬件设备。 6.1 多媒体计算机系统结构多媒体计算机系统结构n第四层为多媒体著作工具及软件。它是在多媒体操作系统第四层为多媒体著作工具及软件。它是在多媒体操作系统的支持下，利用图形和图像编辑软件、视频处理软件、音的支持下，利用图形和图像编辑软件、视频处理软件、音频处理软件等来编辑与制作多媒体节目素材，并在多媒体频处理软件等来编辑与制作多媒体节目素材，并在多媒体著作工具软件中集成。著作工具软件中集成。 n第五层是多媒体应用系统

5、，这一层直接面向用户，是为满第五层是多媒体应用系统，这一层直接面向用户，是为满足用户的各种需求服务的。足用户的各种需求服务的。 6.2 6.2 多媒体计算机硬件简介多媒体计算机硬件简介n多媒体硬件系统包括多媒体计算机的主机系统、音频与视多媒体硬件系统包括多媒体计算机的主机系统、音频与视频获取系统、磁盘存储系统和显示系统等。如图频获取系统、磁盘存储系统和显示系统等。如图6.2所示。所示。 n为了使计算机能够实时地处理多媒体信息，对多媒体数据为了使计算机能够实时地处理多媒体信息，对多媒体数据进行压缩编码和解码，早期的解决办法是设计制造专用的进行压缩编码和解码，早期的解决办法是设计制造专用的接口卡。

6、目前的发展趋势是将上述功能集成到处理器芯片接口卡。目前的发展趋势是将上述功能集成到处理器芯片中，这种芯片可分为三类：中，这种芯片可分为三类：n第一类是采用第一类是采用VLSI(超大规模集成电路超大规模集成电路)实现的通用和专用实现的通用和专用的数字信号芯片，可用于数字信息的处理；的数字信号芯片，可用于数字信息的处理；n第二类是在现有的第二类是在现有的CPU芯片中增加多媒体与通信的功能，芯片中增加多媒体与通信的功能，如如Intel的的MMX微处理器；微处理器；n第三类称为媒体处理器第三类称为媒体处理器(Media Processors)，它以多媒体，它以多媒体和通信功能为主，同时融合和通信功能为

7、主，同时融合CPU芯片的原有计算机功能。芯片的原有计算机功能。 6.2 6.2 多媒体计算机硬件简介多媒体计算机硬件简介静态图像输入静态图像输入扫描仪扫描仪数字相机数字相机存储设备存储设备大容量硬盘大容量硬盘数据磁带数据磁带光存储设备光存储设备模拟视频模拟视频摄像机摄像机录象机录象机电视机电视机视盘机视盘机图像采集卡图像采集卡话筒话筒计算机主机计算机主机数字信号数字信号显示器显示器打印机打印机网络通信接口网络通信接口显示器显示器网卡网卡模拟信号模拟信号投影电视投影电视电视电视司步部司步部件件MIDI声音回放声音回放音频采集卡音频采集卡图图6.2多媒体硬件系统组成框图多媒体硬件系统组成框图6.2

8、 6.2 多媒体计算机硬件简介多媒体计算机硬件简介n数字信号处理器数字信号处理器 DSP (Digital Signal Processor，数字信号处理器，数字信号处理器)是一种是一种用用VLSI实现的通用和专用的数字信号芯片，以数字计算的方实现的通用和专用的数字信号芯片，以数字计算的方法对信号进行处理，具有处理速度快、灵活、精确、抗干扰法对信号进行处理，具有处理速度快、灵活、精确、抗干扰能力强、体积小等优点。能力强、体积小等优点。n具有多媒体功能的微处理器具有多媒体功能的微处理器 计算机微处理器芯片是多媒体计算机的核心，它的性能好坏计算机微处理器芯片是多媒体计算机的核心，它的性能好坏直接影

9、响到多媒体计算机的整体功能。为加速对多媒体信息直接影响到多媒体计算机的整体功能。为加速对多媒体信息的处理速度，的处理速度，Intel公司推出了基于公司推出了基于MMX技术的微处理芯片。技术的微处理芯片。MMX技术将面向多媒体数据处理的指令集成到技术将面向多媒体数据处理的指令集成到CPU芯片内，芯片内，这给多媒体系统的体系结构带来了革命性的变化。这给多媒体系统的体系结构带来了革命性的变化。6.2 6.2 多媒体计算机硬件简介多媒体计算机硬件简介n 媒体处理器媒体处理器 媒体处理器可定义为一种专门用于同时加速处理多个多媒媒体处理器可定义为一种专门用于同时加速处理多个多媒体数据的可编程处理器，在媒体

10、处理器中执行特定多媒体体数据的可编程处理器，在媒体处理器中执行特定多媒体功能的软件称为媒体件。由媒体处理器和媒体件共同处理功能的软件称为媒体件。由媒体处理器和媒体件共同处理包括图形、视频、音频及通信在内的各种多媒体数据。包括图形、视频、音频及通信在内的各种多媒体数据。 n6.3.1 扫描仪扫描仪n6.3.2 多媒体投影仪多媒体投影仪n6.3.3 数字视频展示台数字视频展示台n6.3.4 触摸屏触摸屏n6.3.5 数码相机数码相机n6.3.6 数字摄像机数字摄像机n6.3.7 数字摄像头数字摄像头n6.3.8 手写输入设备手写输入设备n6.3.9 显示系统及其工作原理显示系统及其工作原理n6.3

11、.10 彩色打印技术彩色打印技术6.3 多媒体多媒体I/O设备简介设备简介6.3.1 扫描仪扫描仪n扫描仪是一种计算机输入设备，它可将各种图片、图纸扫描仪是一种计算机输入设备，它可将各种图片、图纸等资料扫描输入到电脑，转换成数字化图像数据保存和等资料扫描输入到电脑，转换成数字化图像数据保存和使用。使用。 n扫描仪的工作原理扫描仪的工作原理 扫描仪是光机电一体化的产品，主要由光学成像部分、扫描仪是光机电一体化的产品，主要由光学成像部分、机械传动部分和转换电路部分组成。机械传动部分和转换电路部分组成。 扫描仪的核心是完成光电转换的电荷耦合器件扫描仪的核心是完成光电转换的电荷耦合器件(CCD)。6.

12、3.1 扫描仪扫描仪n扫描仪自身携带的光源将光线照在欲输入的图稿上产生反扫描仪自身携带的光源将光线照在欲输入的图稿上产生反射光射光(反射稿反射稿)或透射光或透射光(透射稿透射稿)，光学系统收集这些光线，光学系统收集这些光线将其聚焦到将其聚焦到CCD上，由上，由CCD将光信号转换为电信号，然后将光信号转换为电信号，然后再进行模数再进行模数(A/D)转换，生成数字图像信号送给计算机。转换，生成数字图像信号送给计算机。扫描仪采用线阵扫描仪采用线阵CCD，即一次成像只生成一行图像数据，即一次成像只生成一行图像数据，当线阵当线阵CCD经过相对运动将图稿全部扫描一遍后，一幅完经过相对运动将图稿全部扫描一遍

13、后，一幅完整的数字图像就送入到计算机中去了。整的数字图像就送入到计算机中去了。6.3.1 扫描仪扫描仪n图像扫描仪的分类图像扫描仪的分类 图像扫描仪一般分为平板式、手持式和滚筒式三种。图像扫描仪一般分为平板式、手持式和滚筒式三种。n扫描仪的性能指标扫描仪的性能指标 扫描仪的性能指标主要有分辨率、色彩位数和扫描速度等。扫描仪的性能指标主要有分辨率、色彩位数和扫描速度等。此外，用户还要考虑接口形式、幅面大小、操作环境、随此外，用户还要考虑接口形式、幅面大小、操作环境、随机软件是否丰富以及安装的方便性等因素。机软件是否丰富以及安装的方便性等因素。n光学符号识别光学符号识别(OCR) OCR技术实际上

14、是计算机认字，也是一种文字输入法，它技术实际上是计算机认字，也是一种文字输入法，它通过扫描和摄像等光学输入方式获取纸张上文字方式图像通过扫描和摄像等光学输入方式获取纸张上文字方式图像信息，利用各种模式识别算法，分析文字形态特征，判断信息，利用各种模式识别算法，分析文字形态特征，判断出文字的标准码，并按通用格式存储在文本文件中。出文字的标准码，并按通用格式存储在文本文件中。 n多媒体投影仪可以与录像机、摄像机、影碟机和多媒体计多媒体投影仪可以与录像机、摄像机、影碟机和多媒体计算机系统等多种信号输入设备相连，可将信号放大投影到算机系统等多种信号输入设备相连，可将信号放大投影到大面积的投影屏幕上，获

15、得巨大、逼真的画面，从而方便大面积的投影屏幕上，获得巨大、逼真的画面，从而方便地供多人观看，成为计算机教学、演示汇报等的必备设备，地供多人观看，成为计算机教学、演示汇报等的必备设备，正在逐渐发展成为一种独立于一般显示设备的标准外设种正在逐渐发展成为一种独立于一般显示设备的标准外设种类。类。n到目前为止，投影机主要通过三种显示技术实现，即到目前为止，投影机主要通过三种显示技术实现，即CRT投影技术、投影技术、LCD投影技术和投影技术和DLP投影技术。投影技术。6.3.2 多媒体投影仪多媒体投影仪n视频展示台是一种新型数字化电教设备。数字视频展示台视频展示台是一种新型数字化电教设备。数字视频展示台

16、不但能将胶片上的内容投影到屏幕上，更主要的是可以直不但能将胶片上的内容投影到屏幕上，更主要的是可以直接将各种实物，甚至能将可活动的图像投影到屏幕上。接将各种实物，甚至能将可活动的图像投影到屏幕上。n视频展示台实际上是一个图像采集设备，它的作用是将摄视频展示台实际上是一个图像采集设备，它的作用是将摄像头拍下来的景物，通过与外部输入、输出设备的配套使像头拍下来的景物，通过与外部输入、输出设备的配套使用，如通过多媒体投影机、大屏幕背投电视、普通电视机、用，如通过多媒体投影机、大屏幕背投电视、普通电视机、液晶监视器等设备演示出来。当外设为计算机时，可通过液晶监视器等设备演示出来。当外设为计算机时，可通

17、过配置或内置的图像采集卡和标准并行通信接口，利用相关配置或内置的图像采集卡和标准并行通信接口，利用相关程序软件，将视频展示台输出的视频信号输入计算机，进程序软件，将视频展示台输出的视频信号输入计算机，进行各种处理，实现扫描仪和数码相机的部分功能。行各种处理，实现扫描仪和数码相机的部分功能。6.3.3 数字视频展示台数字视频展示台n触摸屏是一种定位设备，系统主要由触摸屏是一种定位设备，系统主要由3个主要部分组成：个主要部分组成：传感器、控制部件、驱动程序。当用户用手指或者其他设传感器、控制部件、驱动程序。当用户用手指或者其他设备触摸安装在计算机显示器前面的触摸屏时，所摸到的位备触摸安装在计算机显

18、示器前面的触摸屏时，所摸到的位置以坐标形式被触摸屏控制器检测到并送到置以坐标形式被触摸屏控制器检测到并送到CPU，从而确，从而确定用户所输入的信息。定用户所输入的信息。n一般地说，触摸屏可分为一般地说，触摸屏可分为5个基本种类：红外线扫描式触个基本种类：红外线扫描式触摸屏、电容式触摸屏、电阻式触摸屏、表面声波式触摸屏、摸屏、电容式触摸屏、电阻式触摸屏、表面声波式触摸屏、矢量压力传感式触摸屏。矢量压力传感式触摸屏。6.3.4 触摸屏触摸屏6.3.5 数码相机数码相机n数码相机是一种能够进行拍摄并通过内部处理把拍摄到的数码相机是一种能够进行拍摄并通过内部处理把拍摄到的景物转换成以数字格式存放的特殊

19、照相机。景物转换成以数字格式存放的特殊照相机。 n数码相机是由镜头、数码相机是由镜头、CCD、A/D(模数转换器模数转换器)、MPU(微微处理器处理器)、内置存储器、内置存储器、LCD(液晶显示器液晶显示器)、PC卡卡(可移动可移动存储器存储器)和接口和接口(包括计算机接口、电视机接口包括计算机接口、电视机接口)等部分组成，等部分组成，数码相机中只有镜头的作用与普通相机相同，其余部分则数码相机中只有镜头的作用与普通相机相同，其余部分则完全不同。完全不同。n数码相机在工作时，外部景物通过镜头将光线会聚到感光数码相机在工作时，外部景物通过镜头将光线会聚到感光器件器件CCD上，并被转换成电荷上，并被

20、转换成电荷 ，然后通过，然后通过A/D器件进行从器件进行从模拟信号到数字信号的转换，接下来模拟信号到数字信号的转换，接下来MPU对数字信号进行对数字信号进行压缩并转化为特定的图像格式，如压缩并转化为特定的图像格式，如JPEG格式。最后，图格式。最后，图像文件被存储在内置存储器中。像文件被存储在内置存储器中。 6.3.5 数码相机数码相机n数字相机是一种采用电荷耦合器件数字相机是一种采用电荷耦合器件CCD或互补金属氧化物或互补金属氧化物半导体半导体CMOS作为感光器件，将客观景物以数字方式记录作为感光器件，将客观景物以数字方式记录在存储器中的照相机。数字相机的特点是图象数字化，易在存储器中的照相

21、机。数字相机的特点是图象数字化，易于进入计算机存储和加工，而且数字相机的存储器可以重于进入计算机存储和加工，而且数字相机的存储器可以重复使用。复使用。n CCD与与CMOS传感器是当前普遍采用的两种图像传感器，传感器是当前普遍采用的两种图像传感器，两者都利用感光二极管两者都利用感光二极管(photodiode)进行光电转换，将进行光电转换，将图像转换为数字数据，而其主要差异是数字数据传送的方图像转换为数字数据，而其主要差异是数字数据传送的方式不同。式不同。 这种转换的原理与这种转换的原理与 “太阳能电池太阳能电池”效应相近，效应相近，光线越强、电力越强；反之光线越弱、电力也越弱的道理，光线越强

22、、电力越强；反之光线越弱、电力也越弱的道理，将光影像转换为电子数字信号。将光影像转换为电子数字信号。 6.3.5 数码相机数码相机n 比较比较 CCD 和和 CMOS 的结构，的结构，ADC(Analog to Digital Converter）的位置和数量是最大的不同。的位置和数量是最大的不同。CCD每曝光一次，在快门关闭后进行像素转移处理，将每每曝光一次，在快门关闭后进行像素转移处理，将每一行中每一个像素（一行中每一个像素（pixel）的电荷信号依序传入）的电荷信号依序传入“缓冲缓冲器器”中，由底端的线路引导输出至中，由底端的线路引导输出至 CCD 旁的放大器进行旁的放大器进行放大，再串

23、联放大，再串联 ADC 输出；相对地，输出；相对地，CMOS 的设计中每个的设计中每个像素旁就直接连着像素旁就直接连着 ADC（放大兼类比数字信号转换器），（放大兼类比数字信号转换器），讯号直接放大并转换成数字信号。讯号直接放大并转换成数字信号。 nCCD 与与 CMOS 两种设计反应在成像效果上，包括两种设计反应在成像效果上，包括ISO感感光度、制造成本、解析度、噪点与耗电量等不同类型的差光度、制造成本、解析度、噪点与耗电量等不同类型的差异。异。6.3.6 数字摄像机数字摄像机n随着数字视频随着数字视频(Digital Video，DV)的标准被国际上的标准被国际上55个个大电子制造公司统一

24、，数字视频正以不太高的价格进入消大电子制造公司统一，数字视频正以不太高的价格进入消费领域，数字摄像机也应运而生。费领域，数字摄像机也应运而生。n家用级数字摄像机有家用级数字摄像机有MD摄像机、数字摄像机、数字8mm摄像机、摄像机、Mini DV摄像机摄像机 。6.3.7 数字摄像头数字摄像头n数字摄像头是一种新型的多媒体计算机外部设备和网络设数字摄像头是一种新型的多媒体计算机外部设备和网络设备，人们形象地称之为计算机和网络的备，人们形象地称之为计算机和网络的“眼睛眼睛”。n数字摄像头是一种依靠软件和硬件配合的多媒体计算机附数字摄像头是一种依靠软件和硬件配合的多媒体计算机附属设备，其成像使用属设

25、备，其成像使用CCD或或CMOS图像传感器、图像传感器、A/D器件器件进行，模拟图像到数字图像的转换等部分与数码摄像机是进行，模拟图像到数字图像的转换等部分与数码摄像机是一样的，只是其光电转换器件分辨率差一些。对数字图像一样的，只是其光电转换器件分辨率差一些。对数字图像的数据压缩和存储等处理工作，则交给计算机系统去做。的数据压缩和存储等处理工作，则交给计算机系统去做。所以数字摄像头比数码相机和数字摄像机两种数码影像设所以数字摄像头比数码相机和数字摄像机两种数码影像设备都廉价得多。备都廉价得多。 6.3.8 手写输入设备手写输入设备n手写输入笔是一种直接向电脑输入汉字，并通过汉字识别手写输入笔是

26、一种直接向电脑输入汉字，并通过汉字识别软件将其转变成为文本文件的一种电脑外设产品。软件将其转变成为文本文件的一种电脑外设产品。 n电脑手写输入的硬件设备一般由两部分组成：一部分是与电脑手写输入的硬件设备一般由两部分组成：一部分是与电脑相连的，用于向电脑输入信号的手写板电脑相连的，用于向电脑输入信号的手写板(手写区域手写区域)；另一部分是用来在手写板上写字的手写笔。另一部分是用来在手写板上写字的手写笔。 n手写识别是指将在手写设备上书写时产生的有序轨迹信息手写识别是指将在手写设备上书写时产生的有序轨迹信息转化为汉字内码的过程，实际上是手写轨迹的坐标序列到转化为汉字内码的过程，实际上是手写轨迹的坐

27、标序列到汉字内码的一个映射过程。手写输入笔的软件是手写输入汉字内码的一个映射过程。手写输入笔的软件是手写输入的核心部分，它决定了汉字输入的识别率及汉字输入的易的核心部分，它决定了汉字输入的识别率及汉字输入的易用性和可操作性。用性和可操作性。6.3.9 显示系统及其工作原理显示系统及其工作原理n显示系统是微机操作中实现人显示系统是微机操作中实现人-机交互的一个重要设备，机交互的一个重要设备，其性能的优劣直接影响工作效率及质量。显示系统包含显其性能的优劣直接影响工作效率及质量。显示系统包含显示器和图形显示适配器示器和图形显示适配器(显示卡显示卡)两部分。只有将两者有机两部分。只有将两者有机地结合起

28、来，才能获得良好的显示效果。地结合起来，才能获得良好的显示效果。 6.3.9 显示系统及其工作原理显示系统及其工作原理n显示器分类显示器分类n根据工作原理，可分为基于阴极射线管（根据工作原理，可分为基于阴极射线管（CRT）的显示器，液晶显）的显示器，液晶显示器（示器（LCD），发光型的等离子体显示器（），发光型的等离子体显示器（PDP）、场致显示器）、场致显示器（FED）、发光二极管显示器（）、发光二极管显示器（LED）等等。）等等。n按照显示颜色可分为单色按照显示颜色可分为单色(mono，或称黑白，或称黑白)和彩色两种。和彩色两种。n按照分辨率，可分为低分辨率、中分辨率、高分辨率显示器等。按

29、照分辨率，可分为低分辨率、中分辨率、高分辨率显示器等。n根据扫描方式分类：按扫描方式可以分为隔行扫描显示器和逐行扫根据扫描方式分类：按扫描方式可以分为隔行扫描显示器和逐行扫描显示器两种。描显示器两种。n根据配接的显示卡分类：根据配接的显示卡分类：MDA单色显示器、单色显示器、CGA彩色显示器、彩色显示器、EGA彩色显示器、彩色显示器、VGA（包括（包括SVGA）彩色显示器和）彩色显示器和MTS多频显示器等。多频显示器等。 6.3.9 显示系统及其工作原理显示系统及其工作原理nCRT显示器原理nCRT显示器是一种光栅图像显示器（图显示器是一种光栅图像显示器（图6.3）。）。 加热灯丝加热灯丝电子

30、枪电子枪聚焦系统聚焦系统加速系统加速系统磁偏转系统磁偏转系统金属阴极金属阴极 电平控制器电平控制器水平偏转板水平偏转板垂直偏转板垂直偏转板电子束电子束荧光屏荧光屏图6.3 阴极射线管的基本结构6.3.9 显示系统及其工作原理显示系统及其工作原理nCRT的工作原理可以简单理解为：高速的电子束由电子枪的工作原理可以简单理解为：高速的电子束由电子枪发出，经过聚焦系统、加速系统和磁偏转系统就会到达荧发出，经过聚焦系统、加速系统和磁偏转系统就会到达荧光屏的特定位置。荧光物质在高速电子的轰击下会发生电光屏的特定位置。荧光物质在高速电子的轰击下会发生电子跃迁，即电子吸收到能量从低能态变为高能态。由于高子跃迁

31、，即电子吸收到能量从低能态变为高能态。由于高能态很不稳定，在很短的时间内荧光物质的电子会从高能能态很不稳定，在很短的时间内荧光物质的电子会从高能态重新回到低能态，这时将发出荧光，屏幕上的那一点就态重新回到低能态，这时将发出荧光，屏幕上的那一点就会亮了。会亮了。 6.3.9 显示系统及其工作原理显示系统及其工作原理nCRT显示器的技术参数主要有：显示器的技术参数主要有：n点距：指点距：指CRT上两个颜色相同的磷光点之间的距离。点距越小上两个颜色相同的磷光点之间的距离。点距越小显示器画面就越清晰、自然。显示器画面就越清晰、自然。n像素：每一个像素包含一个红色、绿色、蓝色的磷光体。像素：每一个像素包

32、含一个红色、绿色、蓝色的磷光体。n分辨率：显示器画面解析度，由每帧画面像素数决定。以水平分辨率：显示器画面解析度，由每帧画面像素数决定。以水平显示的像素个数显示的像素个数水平扫描线数表示，如水平扫描线数表示，如800600是指每帧是指每帧图像由水平图像由水平800个像素和垂直个像素和垂直600条扫描线组成。条扫描线组成。n行频（行频（kHz）：又称水平刷新频率，是电子枪每秒在屏幕上扫）：又称水平刷新频率，是电子枪每秒在屏幕上扫描过的水平线条数。描过的水平线条数。n场频（场频（Hz）：又称垂直刷新频率，是每秒钟屏幕重复绘制显示）：又称垂直刷新频率，是每秒钟屏幕重复绘制显示画面的次数，即重绘率。画

33、面的次数，即重绘率。 此外，还有带宽（此外，还有带宽（MHz）、动态聚焦等。）、动态聚焦等。6.3.9 显示系统及其工作原理显示系统及其工作原理nLCD显示器原理显示器原理n液晶是一种介于液体和固体之间的特殊物质，它具有液体的液晶是一种介于液体和固体之间的特殊物质，它具有液体的流态性质和固体的光学性质。当液晶受到电压的影响时，就流态性质和固体的光学性质。当液晶受到电压的影响时，就会改变它的物理性质而发生形变，此时通过它的光的折射角会改变它的物理性质而发生形变，此时通过它的光的折射角度就会发生变化，而产生色彩。液晶屏幕后面有一个背光，度就会发生变化，而产生色彩。液晶屏幕后面有一个背光，这个光源先

34、穿过第一层偏光板，再来到液晶体上，而当光线这个光源先穿过第一层偏光板，再来到液晶体上，而当光线透过液晶体时，就会产生光线的色泽改变，从液晶体射出来透过液晶体时，就会产生光线的色泽改变，从液晶体射出来的光线，还得必须经过一块彩色滤光片以及第二块偏光板。的光线，还得必须经过一块彩色滤光片以及第二块偏光板。由于两块偏光板的偏振方向成由于两块偏光板的偏振方向成90度，再加上电压的变化和一度，再加上电压的变化和一些其他的装置，液晶显示器就能显示想要的颜色了。些其他的装置，液晶显示器就能显示想要的颜色了。6.3.9 显示系统及其工作原理显示系统及其工作原理nLCD显示器的技术参数主要有：显示器的技术参数主

35、要有： 1. 视角度视角度 2. 点距和分辨率点距和分辨率 3. 亮度与对比度亮度与对比度 4. 反应速度反应速度 5. 色阶色阶6.3.9 显示系统及其工作原理显示系统及其工作原理n图形处理器图形处理器 一个光栅显示系统离不开图形处理器（俗称显卡），图形一个光栅显示系统离不开图形处理器（俗称显卡），图形处理器是图形系统结构的重要元件，是连接计算机和显示处理器是图形系统结构的重要元件，是连接计算机和显示终端的纽带。终端的纽带。 显卡的主要配件有显示主芯片、显示缓存（简称显存）、显卡的主要配件有显示主芯片、显示缓存（简称显存）、数字模拟转换器（数字模拟转换器（RAMDAC）。）。 显示主芯片是显

36、卡的核心，俗称显示主芯片是显卡的核心，俗称GPU，它的主要任务是对，它的主要任务是对系统输入的视频信息进行构建和渲染，各图形函数基本上系统输入的视频信息进行构建和渲染，各图形函数基本上都集成在这里面。都集成在这里面。 6.3.9 显示系统及其工作原理显示系统及其工作原理n显存是用来存储将要显示的图形信息以及保存图形运算的显存是用来存储将要显示的图形信息以及保存图形运算的中间数据的，它与显示主芯片的关系，就像计算机的内存中间数据的，它与显示主芯片的关系，就像计算机的内存之于之于CPU一样密不可分。显存的大小和速度直接影响着主一样密不可分。显存的大小和速度直接影响着主芯片性能的发挥，简单地说当然是

37、越大越好、越快越好。芯片性能的发挥，简单地说当然是越大越好、越快越好。 nRAMDAC(RAM Digital to Analog Converter)实际上实际上是一个数模转换器，它负责将显存中的数字信号转换成显是一个数模转换器，它负责将显存中的数字信号转换成显示器能够接收的模拟信号。示器能够接收的模拟信号。RAMDAC的转换速度以的转换速度以“MHz”来表示，其转换速度越快，影像在显示器上的刷来表示，其转换速度越快，影像在显示器上的刷新频率也就越高，从而图像也越稳定。新频率也就越高，从而图像也越稳定。 6.3.9 显示系统及其工作原理显示系统及其工作原理n显示卡在计算机中是如何工作的呢显示

38、卡在计算机中是如何工作的呢?简单地说，显示卡就简单地说，显示卡就是将是将CPU送来的图像信息经处理再输送到显示器上，其中送来的图像信息经处理再输送到显示器上，其中包括包括4个步骤：个步骤： 1. CPU将数据通过总线传送到显示芯片；将数据通过总线传送到显示芯片； 2. 显示芯片对数据进行处理，并将处理结果存放到显示内显示芯片对数据进行处理，并将处理结果存放到显示内存中；存中； 3. 显示内存将数据传送到显示内存将数据传送到RAM DAC(数模转换器数模转换器)并进行并进行数字信号到模拟信号的转换；数字信号到模拟信号的转换； 4. RAM DAC将模拟信号通过将模拟信号通过VGA接口输送到显示器

39、。接口输送到显示器。6.3.10 彩色打印技术彩色打印技术n打印机是计算机系统的重要输出设备。近年来，随着彩色打印机是计算机系统的重要输出设备。近年来，随着彩色打印技术的发展，彩色打印的输出质量越来越好，其单张打印技术的发展，彩色打印的输出质量越来越好，其单张打印成本和维护成本也越来越低。打印成本和维护成本也越来越低。n在计算机里，图像上每一个点的色彩都需要用若干二进制在计算机里，图像上每一个点的色彩都需要用若干二进制位表示的位表示的RGB(红红/绿绿/蓝蓝)信息存储起来。屏幕上的信息存储起来。屏幕上的RGB颜颜色并不能直接打印出来，这是因为发光设备色并不能直接打印出来，这是因为发光设备(例如

40、计算机例如计算机显示器显示器)是通过一个使用红、绿、蓝三原色的附加过程产是通过一个使用红、绿、蓝三原色的附加过程产生色彩的，而色彩显示过程则是把各种波长的色彩以不同生色彩的，而色彩显示过程则是把各种波长的色彩以不同的比例叠加起来，进而产生各种不同的颜色。的比例叠加起来，进而产生各种不同的颜色。 6.3.10 彩色打印技术彩色打印技术n黑白激光打印机黑白激光打印机 当计算机通过电缆向打印机发送数据时，打印机首先将接当计算机通过电缆向打印机发送数据时，打印机首先将接收到的数据暂存在缓存中，当其接收到一段完整的数据后，收到的数据暂存在缓存中，当其接收到一段完整的数据后，再发送给打印机的处理器，处理器

41、将这些数据组织成可以再发送给打印机的处理器，处理器将这些数据组织成可以驱动打印引擎动作类似数据表的信号组，对于激光打印机驱动打印引擎动作类似数据表的信号组，对于激光打印机而言，这个信号组就是驱动激光头工作的一组脉冲信号。而言，这个信号组就是驱动激光头工作的一组脉冲信号。n激光打印机的核心技术就是所谓的电子成像技术激光打印机的核心技术就是所谓的电子成像技术 6.3.10 彩色打印技术彩色打印技术n彩色激光打印机彩色激光打印机 彩色激光打印机原理与黑白激光打印机原理相关。彩色激光打印机原理与黑白激光打印机原理相关。黑白激光打印机使用黑色墨粉来印刷，彩色激光黑白激光打印机使用黑色墨粉来印刷，彩色激光

42、打印机则是用青、品红、黄、黑四种墨粉各自来打印机则是用青、品红、黄、黑四种墨粉各自来印刷一次，依靠颜色混色就形成了丰富的色彩。印刷一次，依靠颜色混色就形成了丰富的色彩。n彩色喷墨打印彩色喷墨打印 彩色喷墨打印机的作用是将计算机产生的彩色图彩色喷墨打印机的作用是将计算机产生的彩色图像或来自扫描仪的彩色图像高质量地打印出来。像或来自扫描仪的彩色图像高质量地打印出来。 n6.4.1 磁存储系统及其工作原理磁存储系统及其工作原理n6.4.2 光盘存储技术光盘存储技术 6.4 多媒体存储系统多媒体存储系统 6.4.1磁存储系统及其工作原理磁存储系统及其工作原理n磁盘磁盘(存储器存储器)是一个精密的机电结

43、合体，它的主要功能是是一个精密的机电结合体，它的主要功能是将主机送来的电脉冲信号转换成磁记录信号保留在涂有磁将主机送来的电脉冲信号转换成磁记录信号保留在涂有磁介质的盘片上，或者从盘片上将被保留的磁记录信号再转介质的盘片上，或者从盘片上将被保留的磁记录信号再转换成电脉冲信号送往主机。换成电脉冲信号送往主机。n磁记录介质稳定性好，记录的信息可以脱机长期保存，故磁记录介质稳定性好，记录的信息可以脱机长期保存，故便于交换，同时，由于其存储每一位信息所占面积很小，便于交换，同时，由于其存储每一位信息所占面积很小，即记录密度高，故存储容量大，此外，还易于将其信息擦即记录密度高，故存储容量大，此外，还易于将

44、其信息擦除，再写入新数据，具有重复使用性能。同其他存储方式除，再写入新数据，具有重复使用性能。同其他存储方式相比，其价格也较低。相比，其价格也较低。6.4.1磁存储系统及其工作原理磁存储系统及其工作原理n软盘软盘(Floppy Disk)是使用软塑料作为片基，表面涂有磁是使用软塑料作为片基，表面涂有磁性材料，封装在方型的保护套中，故而称为软盘。软盘具性材料，封装在方型的保护套中，故而称为软盘。软盘具有携带方便的特点，缺点是存取速度慢，存储容量小，且有携带方便的特点，缺点是存取速度慢，存储容量小，且容易损坏，不适合存储数据量较大或数据可靠性要求较高容易损坏，不适合存储数据量较大或数据可靠性要求较

45、高的信息。的信息。n硬盘硬盘仍是仍是MPC系统最重要的数据存储设备。硬盘的用途主系统最重要的数据存储设备。硬盘的用途主要是存储数据或程序以及数据的交换与暂存。要是存储数据或程序以及数据的交换与暂存。n冗余磁盘阵列冗余磁盘阵列，即，即RAID(Redundant Array of Inexpensive Disks)技术，它是用多台小型的磁盘存储技术，它是用多台小型的磁盘存储器按一定的组合条件组成的一个大容量的、快速响应的、器按一定的组合条件组成的一个大容量的、快速响应的、高可靠的存储子系统。高可靠的存储子系统。6.4.2 光盘存储技术光盘存储技术n从磁介质到光学介质是信息记录的飞跃，目前应用最

46、广泛从磁介质到光学介质是信息记录的飞跃，目前应用最广泛的光存储设备是的光存储设备是CD-ROM与与DVD-ROM。nHD-DVD光盘光盘n全息光盘全息光盘 n光盘库光盘库 n闪存盘闪存盘 n光驱和光盘光驱和光盘nDVDDVDnCD-R,CD-RW CD-R,CD-RW 和光盘刻和光盘刻录机录机(Compact Discs ROM) n光盘驱动器光盘驱动器(光驱光驱)是多媒体计算机的重要存储设备是多媒体计算机的重要存储设备,它是一它是一个结合光学、机械及电子技术的产品。光学和电子结合，个结合光学、机械及电子技术的产品。光学和电子结合，激光光源来自于一个激光二极管，它可以产生波长约激光光源来自于一

47、个激光二极管，它可以产生波长约0.54-0.68微米的光束，经过处理后光束更集中且能精确控微米的光束，经过处理后光束更集中且能精确控制，光束首先打在光盘上，再由光盘反射回来，经过光制，光束首先打在光盘上，再由光盘反射回来，经过光检测器捕获信号。检测器捕获信号。n光盘上有两种状态，即凹点和空白，它们的反射信号相光盘上有两种状态，即凹点和空白，它们的反射信号相反，很容易经过光检测器识别。检测器所得到的信息只反，很容易经过光检测器识别。检测器所得到的信息只是光盘上凹凸点的排列方式，驱动器中有专门的部件把是光盘上凹凸点的排列方式，驱动器中有专门的部件把它转换并进行校验，然后我们才能得到实际数据。光盘它

48、转换并进行校验，然后我们才能得到实际数据。光盘在光驱中高速的转动，激光头在伺服电机的控制下前后在光驱中高速的转动，激光头在伺服电机的控制下前后移动读取数据。移动读取数据。光驱的传输速度光驱的传输速度 n在光驱上，平常说的在光驱上，平常说的32速、速、24速等就是指光驱的读取速度。速等就是指光驱的读取速度。在制定在制定CD-ROM标准时，把标准时，把150K字节字节/秒的传输率定为标秒的传输率定为标准，后来驱动器的传输速率越来越快，出现了倍速、四倍准，后来驱动器的传输速率越来越快，出现了倍速、四倍速直至现在的速直至现在的24倍速、倍速、48倍速或者更高，倍速或者更高，32倍速驱动器理倍速驱动器理

49、论上的传输率应该是：论上的传输率应该是：15032= 4,800K字节字节/秒，当然在秒，当然在实际的情况下一般达不到这么高。实际的情况下一般达不到这么高。n除了传输率外，平均查找时间是衡量光驱的另一指标，倍除了传输率外，平均查找时间是衡量光驱的另一指标，倍速光驱的平均查找时间约为速光驱的平均查找时间约为400毫秒，现在最快的光驱平毫秒，现在最快的光驱平均查找时间约为均查找时间约为120毫秒。从光盘上读出的数据先存在缓毫秒。从光盘上读出的数据先存在缓冲区或高速缓存里，然后再以很高的速度传输到计算机上。冲区或高速缓存里，然后再以很高的速度传输到计算机上。多媒体计算机要求光驱至少有多媒体计算机要求

50、光驱至少有64K的高速缓存，现在的光的高速缓存，现在的光驱一般有驱一般有256K。 光光 盘盘 nCD-ROM是只能读出而不能写入的光盘，是当前最普遍的一种。是只能读出而不能写入的光盘，是当前最普遍的一种。由于声音、视频和图形文件的使用，由于声音、视频和图形文件的使用，CD-ROM的应用极为广泛。的应用极为广泛。它的制作成本低、信息存储量大、保存时间长。它的制作成本低、信息存储量大、保存时间长。CD-ROM只有一只有一面有数据，面有数据，CDROM的印刷面不含数据，数据刻录在光滑的一的印刷面不含数据，数据刻录在光滑的一面。数据的读取靠激光来实现，表面的灰尘和划痕都会影响到读面。数据的读取靠激光

51、来实现，表面的灰尘和划痕都会影响到读盘质量。盘质量。nCD-ROM的容量不是固定的，对一片的容量不是固定的，对一片CD来说，它有一个最大容来说，它有一个最大容量。量。CD-ROM有两种尺寸，即有两种尺寸，即12厘米和厘米和8厘米，最常见的是厘米，最常见的是12厘厘米的一种，在米的一种，在12厘米光盘上，厘米光盘上，CD-R74可存储可存储650M字节的数据或字节的数据或74分钟的音乐，分钟的音乐，CD-R63可存储可存储550M字节的数据或字节的数据或63分钟的音乐。分钟的音乐。 nCD-ROM容量计算容量计算: 一张一张CD-R74有有333,000个扇区，每个扇区有个扇区，每个扇区有204

52、8个字节，则它可录制个字节，则它可录制333,0002,048=681,984,000字节，即字节，即650M。 光盘的制作光盘的制作 n常见的常见的CD-ROM的制作象用模子压制塑料制品一样。的制作象用模子压制塑料制品一样。从原始主光盘上压制出来的光盘是主光盘的一个镜像，从原始主光盘上压制出来的光盘是主光盘的一个镜像，它的凹凸正好与主光盘的相反，为了做出与主光盘一它的凹凸正好与主光盘的相反，为了做出与主光盘一样的光盘，必须把拷贝做两次，这样凹凸的位置就相样的光盘，必须把拷贝做两次，这样凹凸的位置就相同了。同了。n主光盘的第一个拷贝叫母盘，母盘一般是一个金属盘，主光盘的第一个拷贝叫母盘，母盘一

53、般是一个金属盘，以母盘为模，在上面注上聚碳酸酯塑料，然后压制成以母盘为模，在上面注上聚碳酸酯塑料，然后压制成型，此时塑料盘片的表面就和原来的主光盘一样了，型，此时塑料盘片的表面就和原来的主光盘一样了，再在塑料盘片表面涂上一层一微米厚的纯铝，然后在再在塑料盘片表面涂上一层一微米厚的纯铝，然后在铝层外面涂上一层薄薄的聚碳酸酯以防止氧化和污染，铝层外面涂上一层薄薄的聚碳酸酯以防止氧化和污染，这样，光盘便被制好。这样，光盘便被制好。光盘存储数据的特点光盘存储数据的特点n光盘上的数据存储和硬盘是不同的，它光盘上的数据存储和硬盘是不同的，它没有簇的概念，而是按轨道的方式存储没有簇的概念，而是按轨道的方式存

54、储的。硬盘轨道是一组同心圆，而光盘轨的。硬盘轨道是一组同心圆，而光盘轨道则是一条从中心开始的螺旋渐开线，道则是一条从中心开始的螺旋渐开线，如果把这条线展开的话，它是一根完整如果把这条线展开的话，它是一根完整的线，这条线就被称做轨。的线，这条线就被称做轨。DVDnDVD（Digital Versatile Disk，数字多功能光碟，也称，数字多功能光碟，也称 Digital Video Disk，数字影像光碟）是代替，数字影像光碟）是代替CD的下一代的下一代存储媒体。存储媒体。 它以电影级的声像，强大的交互功能，正在它以电影级的声像，强大的交互功能，正在给电影界带来革命；一张和普通给电影界带来革

55、命；一张和普通CD-ROM大小一样的大小一样的DVD光盘上，可以存储数倍于光盘上，可以存储数倍于CD-ROM的数据，这也给的数据，这也给计算机信息界带来了巨大的进步。计算机信息界带来了巨大的进步。nDVD影碟还有独特的导航功能，不同于影碟还有独特的导航功能，不同于VCD2.0片头一两片头一两个呆板的画面，个呆板的画面，DVD影碟的导航是由各种样式的交互式影碟的导航是由各种样式的交互式画面组成。具备导航功能的画面组成。具备导航功能的DVD将不再是简单的连续播将不再是简单的连续播放电影，而可以随意了解影片的各个部分。放电影，而可以随意了解影片的各个部分。 DVD 影碟可影碟可以录制以录制 32 语

56、言的屏幕文字和语言的屏幕文字和 8 种语言的配音。种语言的配音。DVD的防盗版功能的防盗版功能n为了防止盗版，为了防止盗版，DVD播放器（播放器（DVD Player，DVD驱动器）驱动器）都包含有地区码，都包含有地区码，DVD光盘可包含有地区码，只有播放光盘可包含有地区码，只有播放器和盘片的地区码相同时才可以播放，如果盘片没有包器和盘片的地区码相同时才可以播放，如果盘片没有包含地区码，则任何一个播放器都可以播放。含地区码，则任何一个播放器都可以播放。 目前世界分目前世界分为六个区，分别是：为六个区，分别是：n1美国和加拿大地区；美国和加拿大地区；n2欧洲和日本地区；欧洲和日本地区； n3远东

57、地区（除日本和中国外）远东地区（除日本和中国外） ；n4南美地区南美地区; n5非洲和中东地区；非洲和中东地区；n 6中国地区中国地区DVD驱动器驱动器 nDVD驱动器的读盘速度比原来驱动器的读盘速度比原来CD-ROM驱动器提高了近驱动器提高了近4倍以倍以上。目前上。目前DVD驱动器采用的是波长为驱动器采用的是波长为635mm650mm的红激的红激光。光。 nDVD的技术核心是的技术核心是 MPEG2 标准，标准，MPEG2标准的图像格式共标准的图像格式共有有11种组合，种组合，DVD采用的是其中采用的是其中“主要等级主要等级”的图像格式，其的图像格式，其图像质量达到广播级水平。图像质量达到广

58、播级水平。 DVD驱动器也完全兼容现在流行驱动器也完全兼容现在流行的的VCD，CD-ROM，CD-R，CD-AUDIO。但普通的光驱不能。但普通的光驱不能读读DVD光盘。光盘。 因为因为DVD光盘采用了光盘采用了 MPEG2 标准进行录制，标准进行录制，故播放故播放DVD光盘上的视频数据需使用支持光盘上的视频数据需使用支持MPEG2解码技术的解码技术的解码器。解码器。n在刚出现在刚出现DVD驱动器的时候，要播放驱动器的时候，要播放DVD的影碟需要安装一的影碟需要安装一块块DVD解压卡，而现在的解压卡，而现在的3D显示卡都提供了显示卡都提供了MPEG2的解压功的解压功能，不需安装专门的解压卡就可

59、以欣赏能，不需安装专门的解压卡就可以欣赏DVD电影。电影。 DVD光盘容量光盘容量n现在的现在的CD光盘光盘(包括包括CD,VCD,CD-ROM等等)厚度是厚度是1.2 mm。而单。而单层的层的DVD盘片是盘片是0.6mm,这样使得从盘片表面到存放信息的物理坑这样使得从盘片表面到存放信息的物理坑点的距离大大减少点的距离大大减少,读取信息的激光束不用再穿越像现在的读取信息的激光束不用再穿越像现在的CD-ROM那么厚的塑料体那么厚的塑料体,而是在更小的区域聚焦而是在更小的区域聚焦,所以存放信息的物所以存放信息的物理坑点能做得更小理坑点能做得更小,排布得更加紧密排布得更加紧密,从而提高了存储量从而提

60、高了存储量.DVD 利用利用波长要短一些的红光镭射波长要短一些的红光镭射,提高了每单位面积能识别的坑点。提高了每单位面积能识别的坑点。n单面单密度的单面单密度的DVD容量可达容量可达4.7G B. 由于由于DVD盘片的比较薄盘片的比较薄,所以所以它可以由两层它可以由两层0 . 6 m m的盘片粘合在一起，从而将其容量扩大一的盘片粘合在一起，从而将其容量扩大一倍而达到倍而达到9 . 4 GB,这就是这就是单层双面单层双面的的DVD盘片。盘片。n此外此外,每一层介质还可以分为两层每一层介质还可以分为两层,激光束能读取两个层上的物理坑激光束能读取两个层上的物理坑点点.这样这样双层单面双层单面的容量就