多媒体技术基础第2章-多媒体硬件环境建立课件

第2章多媒体硬件环境建立2.1多媒体计算机2.2多媒体信息的存储环境——光存储设备2.3音频接口2.4视频接口2.5多媒体I/O设备2.6小结2022/12/171第2章多媒体硬件环境建立2.1多媒体计算机2022/122.1多媒体计算机2022/12/1722.1多媒体计算机2022/12/172

2.1多媒体计算机2.1.1多媒体计算机硬件组成2.1.2多媒体处理器（CPU）

2.1.3多媒体计算机总线技术

2.1.4多媒体个人计算机（MPC）

2022/12/173

2.1多媒体计算机2022/12/1732.1.1多媒体计算机硬件组成硬件是构成计算机系统的各种实体的总称，是组成计算机系统的电子和机械装置，它是计算机系统的物质基础。硬件的组成部分

（1）运算器（算术、逻辑运算单元）在计算机中，执行算术和逻辑的部件叫做运算器。（2）控制器（控制单元）

控制器是多媒体计算机的指挥中心，负责对控制指令进行分析，然后发出操作控制信号，控制并协调多媒体计算机各部分的工作。

2022/12/1742.1.1多媒体计算机硬件组成硬件是构成计算机系统的各种实2.1.1多媒体计算机硬件组成（3）

存储器

在多媒体计算机中，起着记忆作用的部件叫存储器。必须将操作系统、应用程序和需要处理的数据等装入内存才能被CPU调用和处理。（4）外存储器外存储器是指硬盘、软盘、磁带、光盘、移动存储器等外部存储设备。（5）各种功能卡各种功能卡是计算机中用来处理特定多媒体的板卡。（6）输入设备输入设备是指把数据输入计算机的设备。2022/12/1752.1.1多媒体计算机硬件组成（3）存储器2022/12.1.1多媒体计算机硬件组成（7）输出设备输出设备是指从计算机中输出数据的设备。（8）总线（Bus）在多媒体计算机中CPU、内存储器、外存储器、输入、输出设备等都是连接在一条称为总线的公共通道上的，总线实际上是一束导线，它是计算机各部件之间传送信息的公共通道，允许各部件共同使用它传送数据、指令、地址及控制信号等信息。2022/12/1762.1.1多媒体计算机硬件组成2022/12/1762.1.1多媒体计算机硬件组成多媒体硬件的主要性能指标

（1）时钟频率

通常用时钟周期的倒数——时钟频率（MHz/s）来表示多媒体各处理部分的运行速度。

（2）数据带宽

数据带宽是指每秒最大数据传输量。

（3）分辨率

分辨率是衡量设备处理信息的精细程度的指标。

2022/12/1772.1.1多媒体计算机硬件组成多媒体硬件的主要性能指标22.1.2多媒体处理器（CPU）

在原有的计算机体系结构中，增加多媒体和通信功能的设计原则是：

采用国际标准的设计原则；

把多媒体和通信功能的单独解决变成集中解决；

体系结构设计和算法相结合；

把多媒体和通信技术做到CPU芯片中。

2022/12/1782.1.2多媒体处理器（CPU）在原有的计算机体系结构中2.1.2多媒体处理器（CPU）

几种典型的多媒体处理器

目前，在多媒体处理器领域比较领先的厂商包括MicroUnity、Philips、Chromaticresearch和Nvidi4家公司，它们的多媒体微处理器产品依次是Mediaprocessor、Trimedia、MapactMediaEngine和NVI。

2022/12/1792.1.2多媒体处理器（CPU）几种典型的多媒体处理器2.1.2多媒体处理器（CPU）多媒体处理器的主要性能、技术指标

（1）主频、外频、倍频主频是CPU工作的时钟频率，也就是CPU在单位时间（1秒钟）内的时钟周期数，主频越高，CPU的运行速度越快。外频是CPU的外部频率，由于CPU是通过外部总线与其他部件进行信息传递，所以外频越高，CPU与其他部件之间的信息传递速度越快。倍频是指CPU外频与主频相差的倍数，CPU的主频等于外频乘以倍频系数，即：主频＝外频×倍频系数

2022/12/17102.1.2多媒体处理器（CPU）多媒体处理器的主要性能、技

2.1.2多媒体处理器（CPU）（2）高速缓存L1和L2Cache的容量和频率

L1Cache是集成在CPU芯片内，称为片内Cache或一级Cache（L1）,L1的容量相对较小，一般为16kB和32kB,工作频率与CPU主频相同。

L2Cache在CPU外部，称为片外Cache或二级Cache(L2)。运行频率与CPU外频相同的L2称之为“全速L2高速缓存”。2022/12/1711

2.1.2多媒体处理器（CPU）2022/12/1711

2.1.2多媒体处理器（CPU）（3）支持的多媒体扩展指令集

扩展指令是为提高CPU处理多媒体数据的能力而设计的。

用扩展指令集，一条指令可对2个以上的数据流进行处理计算。这样就成倍的提高了多媒体信息的处理能力。

2022/12/1712

2.1.2多媒体处理器（CPU）2022/12/17122.1.2多媒体处理器（CPU）（4）CPU内部工作电压

CPU内核工作电压指的是CPU正常工作所需的电压。CPU的制造工艺水平越高，内核工作电压就越低。

（5）制造工艺水平

CPU的制造工艺主要指平常所说的0.25微米、0.18微米技术等。微米值越小，表明CPU的制造工艺越先进。

（6）字长

通常所说的16位机、32位机，就是指CPU可以同时处理16位、32位的二进制数据。

2022/12/17132.1.2多媒体处理器（CPU）（4）CPU内部工作电压2.1.3多媒体计算机总线技术

为了简化硬件电路设计、简化系统结构，常用一组线路，配置以适当的接口电路，与各部件和外围设备连接，这组共用的连接线路被称为总线。

多媒体微机中总线一般有内部总线、系统总线和外部总线。内部总线是微机内部各外围芯片与处理器之间的总线，用于芯片一级的互连；系统总线是微机中各插件板与系统板之间的总线，用于插件板一级的互连；外部总线则是微机和外部设备之间的总线，微机作为一种设备，通过该总线和其他设备进行信息与数据交换，它用于设备一级的互连。

2022/12/17142.1.3多媒体计算机总线技术2022/12/17142.1.3多媒体计算机总线技术目前比较流行的总线技术：ISA总线

（industrialstandardarchitecture）

PCI总线

（PeripheralComponentInterconnect）

AGP总线

（AcceleratedGraphicsPort）USB总线

（universalserialbus）

2022/12/17152.1.3多媒体计算机总线技术目前比较流行的总线技术：22.1.4多媒体个人计算机（MPC）

所谓多媒体个人机就是具有多媒体功能的个人计算机。从硬件设备来看，在PC机上增加声音卡和光盘驱动器，这就是人们一般所指的早期的多媒体个人计算机。对广大用户而言，就是把具有上述功能的PC机或把现有增加多媒体升级套件的PC机叫MPC。

2022/12/17162.1.4多媒体个人计算机（MPC）所谓多媒体个人机就是2.1.4多媒体个人计算机（MPC）3个MPC标准：MPCLevel1(MPC1)、MPCLevel2(MPC2)和MPCLevel3(MPC3)

1．MPC规范

MPC联盟规定多媒体计算机包括5个基本的部件：个人计算机（PC）、只读光盘驱动器（CD-ROM）、声卡、Windows操作系统和一组音箱或耳机。2022/12/17172.1.4多媒体个人计算机（MPC）3个MPC标准：MPC2.1.4多媒体个人计算机（MPC）2022/12/17182.1.4多媒体个人计算机（MPC）2022/12/1712.1.4多媒体个人计算机（MPC）2．MPC的性能

（1）图像处理能力

多媒体计算机对图像的处理包括图像获取、编辑和变换。计算机中的图形是数字化的，分为矢量图（VectorGraphics）和点阵图（Bitmap）。2022/12/17192.1.4多媒体个人计算机（MPC）2．MPC的性能20MPC最低功能要求标准

硬件MPC-1MPC-2MPC-3CPU16MHz386SX（推荐386DX或486SX）

25MHz486SX或兼容芯片

（486DX推荐或X2）

75MHzPentium或兼容芯片（推荐100MHz以上奔腾）

RAM（推荐4MB）

2MB（推荐4MB）

4MB（推荐8MB）

8MB（推荐16MB）

硬盘容量

30MB（推荐80MB）

160MB（推荐400MB）

540MB（推荐800MB）

2022/12/1720MPC最低功能要求标准硬件MPC-1MPC-2MPC-3MPC最低功能要求标准（续）CD-ROM150KB/s最大寻址时间1s300KB/s最大寻址时间400ms600KB/s最大寻址时间200msCD-ROMXA声音卡

8bit数字声音、8个合成音MIDI16bit数字声音、8个合成音MIDI16bit数字声音、

WaveTable（波表）

MIDI显示器

640*48016色

（推荐256色）640*48065536色

（推荐65536色）

60*48065536色

（推荐图形加速卡）

2022/12/1721MPC最低功能要求标准（续）CD-ROM150KB/s最大MPC最低功能要求标准（续）视频播放

325*24030f/s（325*28825f/s）

15bit/pixelI/O端口

MIDII/O，摇杆端口，串并联端口

MIDII/O，摇杆端口，串并联端口

MIDII/O，摇杆端口，串并联端口操作系统

DOS版本3.1以上

Windows3.0带多媒体扩展

DOS版本3.1以上

Windows3.1Windows982022/12/1722MPC最低功能要求标准（续）视频播放325*24030f2.1.4多媒体个人计算机（MPC）（2）声音的处理能力

声音的数字化方法是采样。采样频率越高，保真度就越高。声音的处理还分单声道和立体声道两种。

（3）MIDI乐器数字接口

MIDI规定了电子乐器之间电缆的硬件接口标准和设备之间的通信协议。MIDI信息的标准文件格式包括音乐的各种主要信息，合成器可以根据MIDI文件奏出相应的音乐。2022/12/17232.1.4多媒体个人计算机（MPC）（2）声音的处理能力2.1.4多媒体个人计算机（MPC）（4）动画处理能力

计算机动画有两种，一种叫造型动画（CastBasedAnimation），另一种叫帧动画（FrameAnimation）。后者由一帧帧位图组成连续的画面；前者是对每一个活动的物体分别进行设计，赋予每个物体一些特征（如形状、大小、颜色等），然后用这些物体组成完整的画面。

2022/12/17242.1.4多媒体个人计算机（MPC）（4）动画处理能力22.1.4多媒体个人计算机（MPC）有3种方法可以播放动画

使用多媒体应用程序接口MMPDLL（MultimediaMoviePlayerDynamicLinkLibrary），这时必须自己写一个放映动画的程序；

使用Windows的MediaPlayer软件，该软件是可直接放映动画的应用软件；

使用任何含MCI（MediaControlInterface）接口并支持动画设备的应用软件。

2022/12/17252.1.4多媒体个人计算机（MPC）有3种方法可以播放动画2.1.4多媒体个人计算机（MPC）（5）多媒体数据的存储对多媒体的数据存储问题考虑的基本点是：存储介质的容量、速度和价格。有3类大容量存储器可以考虑。硬盘工作介质，其平均存取时间为10~28ms，传送速度为40KB/s~28KB/s，且越快越好。光盘介质，光盘可分CD-ROM、CD-R等类型。磁带备用介质，优点是便宜、容量大；缺点是速度慢、顺序存储。2022/12/17262.1.4多媒体个人计算机（MPC）（5）多媒体数据的存储2.1.4多媒体个人计算机（MPC）（6）MPC之间的信息传递。传递方法有以下几种：可移动式硬盘：包括便携式硬盘片、打印口外接硬盘、抽拉式硬盘盒；可移动光盘：CD-ROM、WORM、可擦写光盘；网络：电子邮件、局域网、远程网；串口通信。2022/12/17272.1.4多媒体个人计算机（MPC）（6）MPC之间的信息2.2多媒体信息的存储环境

——光存储设备2.2.1光存储的类型

2.2.2光存储设备的技术指标

2.2.3光存储格式标准和类型

2.2.4光盘塔

2022/12/17282.2多媒体信息的存储环境

——光存储设备2.2.1光存

2.2.1光存储的类型

只读型光存储系统(CD-ROW)只读型光盘包括LV和CD-ROM（CompactDisc-ReadOnlyMemory）等。用户只能从CD-ROM读取信息，而不能往盘上写信息。

CD-ROM中的内容在光盘生成时就已经决定，而且不可改变。

2022/12/1729

2.2.1光存储的类型2022/12/17292.2.1光存储的类型一次写型光存储系统(CD-R)一次写（WriteOnceReadMany,WORM）光存储系统可一次写入多媒体信息，任意多次读出，与CD-ROM相比，它具有由用户自己确定记录内容的优点。

可重写型光存储系统(CD-RW)可重写型光存储系统（Rewritable或Erasable,E-R/W）像磁盘一样可任意读写数据。它又分磁光型（MagneticOptical,MO）和相变形（PhaseChange,PC）两种形式。

2022/12/17302.2.1光存储的类型一次写型光存储系统(CD-R)202.2.2光存储设备的技术指标

（1）尺寸光盘的尺寸多种多样。LV的直径为12英寸（300mm），CD激光唱盘和CD-ROM为4.72英寸（120mm），WORM一次写光盘为14.12英寸和5.25英寸，可擦写光盘向小尺寸方向发展，主要尺寸为5.25英寸和3.5英寸。2022/12/17312.2.2光存储设备的技术指标（1）尺寸2022/12/2.2.2光存储设备的技术指标（2）容量

格式化容量

格式化容量是指按某种光盘标准进行格式化后的容量。采用不同的光盘标准就有不同的存储格式，容量也不同。

用户容量

用户容量是指盘片格式化后允许对盘片执行读写操作的容量。由于格式、校正、检索等比特需要占用一定的容量空间，因此用户容量小于格式化容量。

2022/12/17322.2.2光存储设备的技术指标（2）容量2022/122.2.2光存储设备的技术指标（3）平均存取时间、平均寻道时间和平均等待时间

平均存取时间是指从计算机向光盘驱动器发出命令开始，到光盘驱动器在光盘上找到需读/写的信息的位置并接受读/写命令为止的一段时间。光学头沿半径移动全程1/3长度所需的时间为平均寻道时间。盘片旋转半周的时间为平均等待时间。把平均寻道时间、平均等待时间和读/写光学头稳定时间相加，就得到平均存取时间。

2022/12/17332.2.2光存储设备的技术指标（3）平均存取时间、平均寻道2.2.2光存储设备的技术指标（4）数据传输率

数据传输率一般是指单位时间内光盘驱动器送出的数据比特数。通常用光驱在1s时间内所能读取的数据量来表示，用千字节/秒（KB/s）表示。

同步传输率、异步传输率和DMA传输率数据传输率也指控制器与主机之间的传输速率。它与接口规范和控制器内的缓冲器大小有关。SCSI接口的同步传输率为4MB/S，异步传输率为1.5MB/S。AT总线规定的DMA方式的传输率为1MB/S。2022/12/17342.2.2光存储设备的技术指标（4）数据传输率2022/2.2.2光存储设备的技术指标突发传输率

为了提高数据传输率，读数据过程中先把数据存入缓冲器，再进行集中传送；如果下次读取同一内容，就不必从光盘上去读取，直接把缓冲区中的数据传送给主机就可以了，这种传输率称为突发传输率。

持续传输率当传送的数据量很大时，缓冲器就起不到提高传输率的作用了，这时的传输率称为持续传输率。2022/12/17352.2.2光存储设备的技术指标突发传输率2022/12/2.2.2光存储设备的技术指标（5）容错能力

由于光盘是移动存储设备，并且盘片的表面没有任何保护，因此难免会出现划伤或沾染上杂物的情况，这些小毛病都会影响数据的读取。为了提高光驱的读盘能力，人们提出了各种纠错技术。

一些光驱为了提高容错能力，还相应地加大了激光头的功率。当光头功率增大后，读盘能力确实有了一定提高，但长时间“超频”使用会导致光头老化，严重缩短光驱的寿命。

2022/12/17362.2.2光存储设备的技术指标（5）容错能力2022/12.2.2光存储设备的技术指标（6）缓存

缓存主要用于临时存放从光盘中读取的数据，然后再发送给计算机系统进行处理。这样就可以确保计算机系统能够一直接收到稳定的数据流量。

使用缓存缓冲数据可以允许驱动器提前进行读取操作，满足计算机的处理需要，缓解控制器的压力。2022/12/17372.2.2光存储设备的技术指标（6）缓存2022/12/2.2.2光存储设备的技术指标（7）系统接口

所谓系统接口就是指驱动器用来与计算机系统进行通讯的连接方式

。目前可以用来连接CD-ROM和计算机的接口主要有以下几种：

SCSI接口（

SmallComputerSystemInterface）即小型计算机系统接口，是一种可以在一条线缆上同时连接多台设备的特殊总线。

2022/12/17382.2.2光存储设备的技术指标（7）系统接口2022/12.2.2光存储设备的技术指标IDE接口我们可以把IDE看作是SCSI的衍生技术，两者主要的区别在于IDE不需要中央控制器。IDE设备本身就包含了总线的控制电路。

并行端口USB和PCMCIAUSB是一种完全兼容即插即用技术的总线协议，理论上可以连接上千个外部设备。当用户接入新设备时，一旦操作系统获得该设备的信息，就不再需要用户进行任何干预。

2022/12/17392.2.2光存储设备的技术指标IDE接口2022/122.2.3光存储格式标准和类型国际标准化组织（ISO）对光存储的数据格式作了详细规定。

ISO标准包括数据格式、编码方法、物理尺寸以及CD技术等方面的说明。记载各种光盘数据格式的规范文本的封面用不同颜色加以区别，人们也就习惯了把光盘的标准以其文本的封面颜色来划分。2022/12/17402.2.3光存储格式标准和类型国际标准化组织（ISO）对光光盘标准

光盘类型

标准的基本内容

红皮书RedBookCD-DACD-GCD标准的第一个文本，是一种用于CD音乐的规范。采样频率为44.1kHz，每个样本为16bit。还定义了CD的尺寸、物理特性、编码和错误校正方法等。遵循该标准的光盘能在任意激光唱机中播放。黄皮书YellowBookCD-ROM即ISO9660标准，规定了CD-ROM的基本数据格式，是红皮书标准的扩充。又可细分为MODE1和MODE2两组标准。MODE1包括ISO9660和HFS，MODE2为CD-ROMXA（扩展结构）。CD-ROMXA提供了声音压缩和声音质量水平的选择。2022/12/1741光盘标准光盘类型标准的基本内容红皮书RedBook绿皮书GreenBookCD-I用于家庭娱乐的交互式CD的专用格式。它把高质量的声音、文字、动画、图形及静止的图像都以数字形式存放于CD-ROM盘上，并实现了交互式操作。1992年推出第二代CD-I，可播放交互式视频图像。橙皮书（OrangeBookPhotoCD在黄皮书的基础上增加了可写入CD的格式标准，包括可写光盘、盒式光磁系统和柯达光电CD（PhotoCD）的标准。橙皮书允许多段写入并在第二部分中描述了刻录CD-R盘的条件。

2022/12/1742绿皮书CD-I用于家庭娱乐的交互式CD的专用格式。它把高质量蓝皮书BlueBookCD-WORMCD-WORM可一次写入，多次读出，弥补了光盘不能写入用户信息的缺陷。白皮书WhiteBookCD-V采用了CD-ROMXA格式，主要应用于全动态MPEG音、视频信息的存储。目前，VCD（VCD1.1、VCD1.2）节目均采用这种格式。CD-ROMXA规范

CD-ROMXA1998年制定，允许数据和音频信号交替地在盘上放置。这种格式便于开发人员制作丰富多彩的多媒体节目。1991年又制定了

CD-ROMXAII规范它对应于ISO9660II。2022/12/1743蓝皮书CD-WORMCD-WORM可一次写入，多次读出，弥补2.2.3光存储格式标准和类型CD-ROM光存储系统

1．CD-ROM盘片的物理层次

CD-ROM有标准的物理规格，它由直径为120mm,厚度为1.2mm的聚碳酸酯盘组成，中心有一个15mm的主轴孔。聚碳酸酯的表面覆盖着反射铝合金或金以增加记录面的反射性。反射面由防止氧化的漆膜层保护。

2022/12/17442.2.3光存储格式标准和类型CD-ROM光存储系统202.2.3光存储格式标准和类型CD-ROM的物理层次

聚碳酸酯衬底含有凸区和凹坑区。每个凹坑区都深100nm，宽500nm。两个相邻凹坑区之间的地方称为凸区。凸区表示二进制的零，从凸区到凹坑区和从凹坑区到凸区的过渡由二进制的1表示。2022/12/17452.2.3光存储格式标准和类型CD-ROM的物理层次202.2.3光存储格式标准和类型2.CD-ROM驱动器的构造，内部主要部件包括如下6个部分：（1）激光头：激光头（OpticalPickup）是CD-ROM驱动器的关键部件。它的功能是把存储在CD-ROM盘上的信息转换成点信号。

（2）聚焦伺服：为使激光束的聚焦点落在光盘的信息面上，CD-ROM驱动器采用自动聚焦伺服系统来实现。自动聚焦伺服系统通过产生聚焦误差信号，调整光头和光盘之间的距离，以保证聚焦点落在光盘的信息面上。

2022/12/17462.2.3光存储格式标准和类型2.CD-ROM驱动器的构造2.2.3光存储格式标准和类型（3）道跟踪伺服：为了确保聚焦光束能沿着道间距为16um、凹坑宽为0.5um左右的螺旋形光道正确读出信息，CD-ROM采用径向光道跟踪技术，以克服光盘可能多达30um的偏心，使道跟踪精确度达到0.1um。

（4）CLV伺服：由于CD-ROM盘要以恒定线速度（CLV）旋转，这就意味着驱动光盘旋转的驱动马达的速度要随光头所处的位置而变化。在CD-ROM标准中，线速度为1.2m/s，为保持这个恒定的速度，光头从导入区移到导出区，光盘驱动马达的速度从500r/min降到200r/min。2022/12/17472.2.3光存储格式标准和类型（3）道跟踪伺服：为了确保聚2.2.3光存储格式标准和类型（5）EFM解调：从聚焦伺服系统输出的数据信号是经过EFM调制后的信号，EFM解调过程是EFM调制过程的逆过程。这个过程要从通道位中检测出同步位、去掉合并位、把14位通道位变成8位数据，最后还原成原始的帧格式。

（6）错误检测和校正处理：CD-ROM采用二级错误校正；一级是CIRC，另一级是ECC。对那些由CIRC检测出来但不能纠正的错误，将由内插和噪声抑制功能部件处理，这对于以CD-ROM扇区方式2记录的像声音、图像一类的数据做内插处理就可以了。但对于像程序一类的数字数据就还要做ECC校正。

2022/12/17482.2.3光存储格式标准和类型（5）EFM解调：从聚焦伺2.2.3光存储格式标准和类型3．CD-ROM驱动器的工作原理

CD-ROM其实是从CD演变而来的，CD是将模拟数据通过光刻机，在光盘上刻出一个个小坑，这些坑很小，用肉眼是看不到的，然后，在另一面涂上反光材料，就制成了CD（数据CD或音乐CD）,而音乐CD和数据CD区别就是，音乐CD要把数字信号转变成模拟信号输出，而电脑用的数据CD仍是输出数字信号。从CD-ROM光头射出来的激光照到盘片平的地方和小坑的地方反射率不同，这时在激光头旁边的光敏元件，感应到强弱不同的反射光，就产生高低电平，输出到光驱的数字电路，而高低电平在计算机中分别用0，1表示，这就是CD-ROM把数据光盘转换成数据输出的原理和过程。2022/12/17492.2.3光存储格式标准和类型3．CD-ROM驱动器的工作

2.2.3光存储格式标准和类型4.CD-ROM驱动器的安装

（1）硬件连接：将接双硬盘的40芯信号电缆分别连至IDE接口（注意接口两端的方向要一致），并将40芯音频信号线的两端分别插入光驱和声卡上的音频信号插座中，光驱后面的跳线设置放在“Slave”处，把光驱设置为从盘，最后连接光驱电源。

2022/12/1750

2.2.3光存储格式标准和类型2022/12/17502.2.3光存储格式标准和类型（2）DOS环境下驱动程序安装

步骤1：将光驱附带的安装盘插入软驱中；

步骤2：在提示符下运行安装程序，键入INSTALL,按回车键；

步骤3：根据屏幕的提示完成软件的安装；

步骤4：重新启动计算机，更新系统设置，以便系统识别光驱。（3）WINDOWS环境下驱动程序的安装

应先在DOS中安装好光驱，然后从光盘安装Windows98,安装成功后，Windows98中的光驱驱动程序将替代DOS的驱动程序，光盘符自动保留；不过现在光驱全是自启动的将光驱硬件连接好后，系统可以自动识别出光驱，并自动安装光驱的驱动程序。2022/12/17512.2.3光存储格式标准和类型（2）DOS环境下驱动程序安2.2.3光存储格式标准和类型CD-R光存储系统

1．CD-R盘片的物理层次

CD-R光盘与普通CD光盘有相同的外观尺寸。

CD-R光盘上除了含有合成塑胶层与保护漆层外，将反射用的铝层改为24K黄金层（也可能是纯银材料），另外再加上有机染料层和预置的轨道凹槽。2022/12/17522.2.3光存储格式标准和类型CD-R光存储系统20222.2.3光存储格式标准和类型2．CD-R的刻录和读取原理

CD-R刻录是将刻录光驱的写激光聚焦后，通过CD-R空白盘的聚碳酸酯（polycarbonate）层照射到有机燃料（通常是箐蓝或酞箐蓝燃料）的表面上，激光照射使产生的热量将有机染料烧熔，并使其变成光痕（mark）。

当CD-ROM驱动器读取CD-R盘上的信息时，激光将通过聚碳酸酯和有机染料层照射镀金层的表面，并反射到CD-ROM的光电二极管检测器上。光痕会改变激光的反射率，CD-ROM驱动器根据反射回来的光线的强弱来分辨数据0和1。

2022/12/17532.2.3光存储格式标准和类型2．CD-R的刻录和读取原理2.2.3光存储格式标准和类型磁光（MO）存储系统

1.磁光盘的物理层次磁光盘片用树脂做基盘，其上集积了保护层（氮化硅）、记录层（铽、铁钴合金）和反射层（铝合金）而构成。数据记录在记录层上。形成记录的磁粒子（小磁铁）相对于记录而形成垂直排列（垂直磁记录方式）。由于磁粒子非常细长，垂直排列可以获得较高的记录密度。2022/12/17542.2.3光存储格式标准和类型磁光（MO）存储系统2022.2.3光存储格式标准和类型2.磁光存储系统读写原理

当数据要写入磁光盘时，利用凸透镜进行聚焦，将高功率激光以极小的光点照射在磁光盘记录层上，当其表面温度上升到约300ºC的距离点时，用外部磁场的作用而改变其远磁化方向。然后终止激光光束让记录冷却，形成不受外磁场影响的牢固记录层。当要进行数据重写时，需经过“擦”和“写”两步，先利用中功率激光照射介质段区中的所有数据，使段区中的数据点都沿着和介质表面垂直的方向均匀磁化，即通过写入“0”来抹去原有数据，然后再根据要求用高功率激光在“0”位置写入数据“1”，这样就完成了数据的重写。

数据的读取是利用低功率激光探测盘片表面，通过分析反射回来的偏振光的偏振面方向是顺时针或是逆时针，来决定读取的数据是“1”还是“0”。

2022/12/17552.2.3光存储格式标准和类型2.磁光存储系统读写原理22.2.3光存储格式标准和类型相变（PD）光存储系统

1.物理层次在基盘上沉积电介质层、相变记录层、冷却层和保护层等形成多层结构。

PD光存储系统读、写和擦除原理

利用物质的状态变化即所谓的相变进行数据的读、写和擦除。相变记录层由一种银合金材料组成，视其加热温度的不同，它可以形成晶体，也可以形成非晶体。

适当调整加热温度可以自由地控制记录层的结晶状态。在晶体状态中原子整齐排列，光反射率高；相反，在非晶体状态原子排列不整齐，光的反射率低。2022/12/17562.2.3光存储格式标准和类型相变（PD）光存储系统202.2.3光存储格式标准和类型DVD光存储设备

1.DVD盘片的物理结构

按单/双面与单/双层结构的各种组合，DVD可以分为单面单层、单面双层、双面单层和双面双层4种物理结构。2．DVD光盘驱动器的种类

（1）DVD-ROM

（2）DVD-R与DVD-RW

（3）DVD-RAM（4）DVD-Audio（5）DVD-Video2022/12/17572.2.3光存储格式标准和类型DVD光存储设备2022/2.2.4光盘塔光盘塔系统的组织是大容量存储的重要一步，多媒体信息量非常大，需要研究海量信息存储技术，光盘塔系统就是其中的一个解决方案。

光盘塔系统包含一个或多个光驱动器，由精确伺服控制的机电机械手自动升降器机构来在盘片堆栈上的槽和驱动器之间来回移动光盘。在盘播放完毕后（通常是驱动器请求另一张盘片时）机械手机构从驱动器上将盘卸下并放回堆栈上它的槽内。在程序控制下，机械手设备可操作和管理多个驱动器。

2022/12/17582.2.4光盘塔光盘塔系统的组织是大容量存储的重要一步，多2.2.4光盘塔光盘塔系统也许含有各种不同类的驱动器，包括CD-ROM、WORM、可重写式或多功能驱动器。光盘塔系统可含有一个或多个驱动器（通常最多为四个）。驱动器在SCSI总线上与它们自己的SCSIID菊花式链接。机械手设备也作为一种SCSI设备并有它自己的SCSIID，这样就可用程序来控制设备。光盘塔系统的大小可从较小尺寸的小型桌面型变化到较大的尺寸的全19英寸立柜型（至少需要两个立柜）。随着盘密度的增大，光盘塔系统的尺寸已逐步趋向5.25英寸。光盘塔堆栈可能存放50~200张光盘。由于单张盘的存储容量已高达10GB（取决于盘尺寸），光盘塔系统可存储几个TB的数据。

2022/12/17592.2.4光盘塔光盘塔系统也许含有各种不同类的驱动器，包括

2.3

音频接口2.3.1音频卡的工作原理

2.3.2音频卡芯片的分类2.3.3音乐合成和MIDI2.3.4声卡的性能指标与选购2.3.5语音合成

2.3.6语音识别2022/12/1760

2.3音频接口2022/12/17602.3.1音频卡的工作原理处理音频信号的PCI插卡是音频卡（AudioCard），又称声卡，声音卡处理的音频煤体有数字化声音（Wave）、合成音乐（MIDI）、CD音频。

1．音频卡的功能和分类

功能：（1）录制、编辑和回放数字声音文件（2）编辑和合成（3）MIDI接口和音乐合成（4）文-语转换和语音识别（5）游戏接口（6）具备CD-ROM驱动器接口（7）支持全双工功能2022/12/17612.3.1音频卡的工作原理处理音频信号的PCI插卡是音频卡2.3.1音频卡的工作原理2．音频卡的体系结构

音频卡组成：MIDI输入/输出电路，MIDI合成器芯片——用来把CD音频输入与线性输入相混合电路带有脉冲编码调制电路的模数转换器——用于把模拟信号转换为数字信号以生成波形文件压缩芯片——用来压缩和解压音频文件语音合成器——用来合成语音输出语音识别电路——用来识别语音输入音频输出或线输出的输出电路——输出立体声2022/12/17622.3.1音频卡的工作原理2．音频卡的体系结构2022/2.3.1音频卡的工作原理PCI声卡

2022/12/17632.3.1音频卡的工作原理PCI声卡2022/12/172.3.1音频卡的工作原理数字化声音处理、合成器和混音器的工作原理

（1）数字化声音处理

声音卡用数字信号处理器DSP芯片管理所有声音输入、输出和MIDI操作

声音卡的数字化声音接口有两种传输方式：

直接传输方式，即声音数据由应用程序直接通过DSP输入输出

，数据是8位或16位脉冲编码调制PCM数据

DMA传送方式，采用DMA方式把声音数据输出到DSP或从DSP中输入声音数据，除8位或16位PCM数据外，声音输入、输出时也支持压缩数据格ADPCM。模拟声音——前置放大器——程序可控制的放大器——抗混滤波器——模拟/数字化（A/D）和采样保持（S/H）电路——DSP处理器——计算机磁盘

2022/12/17642.3.1音频卡的工作原理数字化声音处理、合成器和混音器的2.3.1音频卡的工作原理（2）混音器音频卡上的混音器（Mixer）芯片可以对以下音频源进行混合：数字化声音（DAC）；调频FM合成音乐（FM）；CD-Audio音频（CD-ROM）；线路输入（AUX）；话筒输入（MIC）；PC扬声输出（SPK）；混音器还提供以下I/O功能

可选择声音I/O模式，即单声道或立体声模式；从话筒、CD或线路输入中选择输入源；可选I/O滤波器，即低、高通滤波器或关闭滤波器功能，用滤波器对声音做过滤处理。2022/12/17652.3.1音频卡的工作原理（2）混音器2022/12/172.3.1音频卡的工作原理（3）合成器

标准的多媒体PC机平台通过内部合成器（Synthesizer）或通过外接到计算机MIDI端口的外部合成器播放MIDI文件。MIDI合成器的类型目前有两种：

频率调制FM合成（中级仅要求掌握该种合成器原理）；

波形表（WaveTable）合成。

2022/12/17662.3.1音频卡的工作原理（3）合成器2022/12/12.3.2音频卡芯片的分类音频卡数字信号编解码器（CODEC）芯片一般分为8位声道、8位立体声、通常的16位立体声多通道16位立体声，将来还会有多通道24位立体声（DVD音频标准）。位数越高、采样频率越高，精度就越好。

图2.3.2声卡芯片2022/12/17672.3.2音频卡芯片的分类音频卡数字信号编解码器（CODE

2.3.2音频卡芯片的分类音效芯片的技术指标包括：声道数，即单声道、双声道和多声道等；

采用的总线方式，包括ISA、PCI总线等；

MIDI合成方式；

3D音效。2022/12/1768

2.3.2音频卡芯片的分类2022/12/17682.3.3音乐合成和MIDI接口1．音乐合成与MIDIMIDI（MusicalInstrumentDigitalInterface）是指乐器数字接口，是数字音乐的国际标准。

电子乐器是靠电子电路产生波动的电流，送到扬声器发生。声音的发源地就是合成器。目前声卡的音乐合成主要有两种方法：一种是常用的调频（FM）合成法，另一种就是波表（WaveTable）合成法。

2022/12/17692.3.3音乐合成和MIDI接口1．音乐合成与MIDI22.3.3音乐合成和MIDI接口衡量声卡的音乐合成器的性能好坏的参数主要有以下几种：音色数目：音色越多，音乐的表现力就越强。

发音数：发音数决定了声卡同时最多能发出多少个音符，发音数越多播放交响乐的能力越强。音乐的兼容性：是指音色在排列顺序上的兼容性。2022/12/17702.3.3音乐合成和MIDI接口衡量声卡的音乐合成器的性能2.3.3音乐合成和MIDI接口2.MIDI术语

术

语

解

释

MIDI文件

记录MIDI信息的标准文件格式。MIDI文件中包含音符、定时和多达16个通道的乐器定义。文件中含有每个音符的信息，包括键、通道号、持续时间、音量和力度（击键时键达到它最低位置的快慢程度）

通道ChannelsMIDI规范可为16个通道提供数据，每个通道都对应于一个逻辑合成器，Microsoft用通道1~10作为扩充合成器，通道13~16作为基本合成器

音序器Sequencer是为MIDI作曲而设计的计算机程序或电子设备，可用来记录、播放和编辑MIDI文件。多数音序器可输入、输出MIDI文件2022/12/17712.3.3音乐合成和MIDI接口2.MIDI术语术2.3.3音乐合成和MIDI接口合成器Synthesizer是一种使用数字信号处理器（DSP）或其他生成音乐和声音的芯片的电子设备。DSP可生成并修改波形，然后通过一个声音生成器和扬声器输出。合成器发生的质量和声音范围取决于下列因素：合成器芯片可同时演奏独立波形（乐器）的个数；合成器电路中的存储空间

乐器Instrument合成器可产生的一种特定的声音。不同的合成器，乐器的音色号和声音质量也不同。例如，多数合成器可演奏钢琴的声音。但与实际钢琴声音是有差异的，况且，不同的合成器使用的音色号也不同

通道映像ChannelMapping通道映像将MIDI通道号从发送设备转变成接收设备相应的通道。例如，编排在15号设备上的鼓可映射到鼓机的6号通道上，鼓机只用6号接收消息

2022/12/17722.3.3音乐合成和MIDI接口合成器是一种使用数字信号处复音Polphony复音是指一个合成器每次可支持的最多音符个数。例如，具有6音符复音的4种乐器合成器，可同时演奏分布于4个不同声音的6个音符，这4种不同的声音可能产生4个钢琴和弦音符，一个长笛和一个小提琴音符。音色Tinbre音色就是音质，是由形成该音质频率的组合决定的。在非正式的用法中，它是指与某特定的乐器相关联的特有的声音。低音提琴，钢琴或小提琴的声音均有其各自的音色。音轨Track一种把MIDI数据分成单独组与并行组的文件概念，通常用通道来分离，0号格式MIDI文件将这些音轨混合成一个音轨。1号格式的MIDI文件保留不同的音轨。合成音色映射程序PatchMapper是一种软件，它将与某合成器相关连的乐器合成音色重新分配给相应的标准合成音色号。这里，标准音色号是在Microsoft标准MIDI分配表中指定的。多媒体Windows的PatchMapper软件可将乐器合成音色映射到任意MIDI设备上。2022/12/1773复音复音是指一个合成器每次可支持的最多音符个数。例如，具有62.3.3音乐合成和MIDI接口3.MIDI接口MIDI标准中规定MPC包括一个内部合成器和标准MIDI端口。MIDI装置应有一个或多个下列端口：MIDIIn，MIDIOut和MIDIThru。MIDIIn（输入口）：接收从其他MIDI装置传来的消息。MIDIOut（输出口）：发送某装置生成的原始MIDI消息。向其他设备发送MIDI消息。MIDIThru（转发口）：传送从输入口接收的消息到其他MIDI装置。向其他设备发送MIDI消息。2022/12/17742.3.3音乐合成和MIDI接口3.MIDI接口20222.3.3音乐合成和MIDI接口4.MIDI技术规范MIDI规定合成器、音序器、微机和鼓乐等能通过一个标准的接口连接。每个符合MIDI规定的乐器通常包含一个接受器或一个发送器，或皆有之。接受器接收MIDI格式的消息，并执行MIDI命令。它由光耦合器、通用异步接收发送器（UART）及其他必须的硬件组成。发送器以MIDI格式生成MIDI消息，并按照UART和总线驱动器格式传送MIDI消息。2022/12/17752.3.3音乐合成和MIDI接口4.MIDI技术规范2.3.4声卡的性能指标与选购1.先进的接口方式

采用PCI接口的声卡产品，其最大数据传输率为133MB/s，借助PCI接口，声卡可以实现更多的技术特性，它可以将波表样本存放在系统硬盘中，借助PCI的较高带宽实现即用即取，这就使得波表声卡的成本大大减低。在即插即用方面，不会受到诸如中断分配等问题的困扰。

2022/12/17762.3.4声卡的性能指标与选购1.先进的接口方式2022.3.4声卡的性能指标与选购2.优秀的音色和较高的信噪比

PCI声卡一般拥有较高的信噪比（大多数可以轻易达到90dB）。较高的信噪比保证了声音输出时的音色更纯，可以将杂音减少到最低限度。而音色的好坏则取决于产品所选用的音效芯片和卡的加工工艺（良好的布线和接口材料可以有效避免外界信号的干扰）。如果可能的话，购买声卡前最好先进行试听，耳朵对音色的判断永远是最准确的。

2022/12/17772.3.4声卡的性能指标与选购2.优秀的音色和较高的信噪2.3.4声卡的性能指标与选购3.MIDI合成效果

PCI声卡的优势之一是可使用先进的DLS（DownLoadedSound）技术，将波表音色储存于硬盘中，通过声卡芯片处理，在播放MIDI时调入内存。这样不但提供了良好的MIDI合成效果又可免去ISA波表声卡上必须配备的音色库内存，减少了制作成本。除了大容量的波表，好的MIDI合成效果还取决于声卡上波表合成芯片支持的最大复音数。2022/12/17782.3.4声卡的性能指标与选购3.MIDI合成效果202.3.4声卡的性能指标与选购

4.3D音效的支持在ISA时代就有不少标榜“3D音效”的声卡，但由于ISA接口声卡的带宽较小，其处理和回放三维音效的能力十分有限。目前PCI声卡产品的3D音效支持分为两大派，A3D（AurealSemiconductor开发的一种突破性的互动3D定位音效技术）和EAX（EnvironmentalAudioExtensions环境音效扩展集，主要职责是为游戏加入3D混响效果）。A3D技术声称只要两个音箱即可营造出不凡的三维效果（4音箱当然更好），而EAX则必须有4音箱方能有良好的表现。除此之外，还有使用CRL公司的Sensaura技术处理三维音效，但效果不是十分理想。2022/12/17792.3.4声卡的性能指标与选购4.3D音效的支持2022.3.4声卡的性能指标与选购5.其他注意事项虽然PCI声卡性能表现非常不错，但同时也存在不少问题，如用户使用MVP3和ALI5芯片组主板，有些声卡可能和主板不兼容。另外主板集成的声音芯片，很多属于低档产品，对音质有较高要求的用户建议不要购买这类主板，以免今后更换声卡造成资源的浪费。对于中高档的声卡，绝不要选配廉价音箱，否则音质卡再好也无法表现出来。

2022/12/17802.3.4声卡的性能指标与选购5.其他注意事项2022/2.3.5语音合成

一般来讲，实现计算机语音输出有两种方法：一是录音/重放，二是文-语转换。第二种方法是基于声音合成技术的一种声音产生技术。它可用于语音合成和音乐合成。

计算机话语输出按实现的功能可以分为两个档次。（1）有限词汇的计算机语音输出它可以采用录音/重放技术，或针对有限词汇采用某种合成技术，对语言理解没有要求。可用于语音报时、汽车报站等。

（2）基于语音合成技术的文字-语音转换（TTS）进行由书面语言到语音的转换，它并不只是由正文到语音信号的简单映射，它还包括了对书面语言的理解，以及对语音的韵律处理。2022/12/17812.3.5语音合成

一般来讲，实现计算机语音输出有两种方

2.3.5语音合成1.合成方法

从合成采用的技术讲可分为；(1)发声器官参数语音合成；(2)声道模型参数语音合成；(3)波形编辑语音合成技术；从合成策略上讲可分为频谱逼近和波形逼近。

2022/12/1782

2.3.5语音合成2022/12/17822.3.5语音合成2.语音基元数据库的构建

任何一个计算机言语输出系统都有语音数据库，用于存储语音基元。构建语音基元数据库重点要考虑两个问题：基元的选择和语音数据的存储形式

(1)基元的选择

基元的选择有多种方案，目前常用的有次音素、音素、音节、词汇、双音素、三音素等。基元选得大，容易获得较好的音质；基元选得小，数据量小，拼接灵活，但韵律修饰复杂。

2022/12/17832.3.5语音合成2.语音基元数据库的构建2022/12.3.5语音合成(2)语音数据的存储形式

语音数据的存储形式可分为两大类：波形存储和参数存储，这取决于合成算法。为减少数据量，一般要对语音数据进行压缩。波形存储方式存储；参数存储方式存储。

3.韵律模拟

（1）自然语言中的韵律特征；

（2）韵律合成及方法；（3）韵律模拟的问题。2022/12/17842.3.5语音合成(2)语音数据的存储形式2022/12.3.6语音识别语音识别是将人发出的声音、字或短语转换成文字、符号、或给出响应，如执行控制、作出回答。语音识别将可能取代键盘和鼠标成为计算机的主要输入手段，使用户界面产生一次质的飞跃。

1.语音识别系统的分类

（1）按可识别的词汇量多少划分

小词表语音识别：能识别词汇量小于100。

中词表语音识别：能识别词汇量大于100。大词表语音识别：能识别词汇量大于1000

2022/12/17852.3.6语音识别语音识别是将人发出的声音、字或短语转换成2.3.6语音识别(2)按照语音的输入方式划分

孤立词语语音识别：只识别词表中的每个条目，无论是单音节还是短语，条目间有明显的停顿，条目内的音节要求连续，这就是孤立词语音识别。

连接词语音识别：对连呼词表中的几个条目，识别时能切分，给出连呼词的识别结果，这种识别需要用到词与词之间的连接信息，所以称为连接词语语音识别。

连续语音识别：能识别自然语言中的连续自然的语音。

2022/12/17862.3.6语音识别(2)按照语音的输入方式划分2022/2.3.6语音识别(3)按发音人划分

非特定人语音识别：不必经使用者训练就可以识别不同发音者的语音。特定人语音识别：使用前需由特定人对系统进行训练，系统建立相应的特征库后，特定人即可口呼待识词由系统识别，这样的系统只能识别训练者的声音。限定人语音识别：需要限定的几个人使用同一系统的语音识别系统。(4)说话人识别对说话人的声文进行识别，称之为说话人识别。这是研究如何根据语音来辨认说话者并确认说话者。2022/12/17872.3.6语音识别(3)按发音人划分2022/12/172.3.6语音识别2．语音识别系统的最终目标

不存在对说话人的限制，即非特定人的。不存在对词汇量的限制，即基于大词汇表的。不存在对发音方式的限制，即可识别连续自然发音的。系统的整体识别率应该相当高，接近于人类对自然语音的识别能力。这也正是听写机系统最终要达到的目标。2022/12/17882.3.6语音识别2．语音识别系统的最终目标2022/12.3.6语音识别3．语音识别研究的难点

由于使用者之间在年龄、性别、口音、发音速度、语音强度、发音习惯与方式等方面存在着较大的差异，要实现对语音的稳定识别是不可能的，而要做到能够排除这些因素的干扰，保留它们的共性，也是很困难的。系统随着能够识别的词汇量增大，所需要的空间和时间的花销就越多，最终将导致系统识别性能急剧下降而丧失可用性。尽管连续发音是人们最为自然的发音方式，但是识别系统很难也不可能把连续语音作为一个整体来进行识别。实用的识别系统要求提高语音特征参数的鲁棒性、对不同非高斯噪声的非敏感性，以及对不同用户的适应能力等，这些复杂性需求的实现是非常困难的。2022/12/17892.3.6语音识别3．语音识别研究的难点2022/12/2.3.6语音识别4．语音识别技术的应用

语音识别技术应用于需要以语音作为人机交互手段的场合，主要是实现听写和命令控制功能。如在办公自动化领域，对于不能做键入动作的残疾人以及医学、法律、危险的工作环境等领域的工作人员，不能用手将信息输入计算机，这些场合使用语音操作计算机就越发显得重要。电话商业服务是语音识别技术应用的又一个主要领域，基于电话线输入的语言信号识别系统将得到的应用，如语音拨号电话机，具有语音识别能力的电话定票服务和自动话务转换系统等。

2022/12/17902.3.6语音识别4．语音识别技术的应用2022/12/2.4

视频接口2.4.1视频图像显示2.4.2视频卡的工作原理2.4.3显卡2022/12/17912.4视频接口2.4.1视频图像显示2022/12/172.4

视频接口影像视频，简称视频（Video），大多数用于电视、图像处理有关技术的词汇中。与动画一样，视频由连续的画面组成，只是画面图像是自然景物的图像。这些画面以一定的速率（帧速率，即每秒钟显示的帧数目）连续地投影在屏幕上，使观察者具有图像连续运动的感觉。典型的帧率范围是24~30FPS，这样的视频图像看起来是光顺和连续的。通常，伴随着视频图像还有一个或多个音频轨，以提供声音。

2022/12/17922.4视频接口影像视频，简称视频（Video），大多数用于2.4.1视频图像显示1．显示系统技术

为了显示原始图像（这里使用的“图像”是泛指，包括全运动视频）的可接受的复制图，需要使用各种显示系统技术来解码信号和压缩数据。在视窗中显示图像和全运动视频的一个重要方面是能动态地重新设定视窗尺寸来满足用户的喜好。重新设定视窗尺寸会引起显示像素的数目变化。

2022/12/17932.4.1视频图像显示1．显示系统技术2022/12/12.4.1视频图像显示组合了图形、图像和全运动视频的应用要求有动态伸缩的功能，这是由单监视器体系结构中的混合与伸缩技术解决的。在实践中，系统的性能可以有相当大的变化层次。对于VGA屏幕，这些技术包括下列方面。

（1）VGA混合

在VGA混合中，来自多个信息源的图像在图像采集存储器中混合。图像采集存储器也作为显示源存储器。图像一旦被获取就固定在存储器中，它在屏幕上的位置和尺寸也就固定了。

2022/12/17942.4.1视频图像显示组合了图形、图像和全运动视频的应用要2.4.1视频图像显示（2）可伸缩的VGA混合

IC伸缩器的使用允许了在预定义的视窗中设定图像尺寸和位置。伸缩和重设会引起存储器中原始图像数据的丢失，因为伸缩和重设尺寸的结果也使用同一缓冲器。这对于多数多媒体应用来说是可以的，但是重设视窗尺寸会引起再次检索图像。如果重定尺寸过程看起来不是一个平滑的操作的话，对于某些应用来说，这将是十分麻烦的。

（3）双缓冲VGA混合/伸缩

可以通过提供双缓冲器来避免原始图像的丢失。原始图像保留在独立的缓冲器中，这样就可以动态地获得再一次的伸缩和重设尺寸。双缓冲器方案在解压缩缓冲器中保留原始图像，在显示缓冲器中存放重定尺寸的图像。

2022/12/17952.4.1视频图像显示（2）可伸缩的VGA混合2022/2.4.1视频图像显示2.视频显示技术标准

在显示技术标准的发展中决定性的因素是要求越来越高的性能和分辨率，以及能达到这些条件的可用技术的情况。下面介绍引入个人计算机以来开发的显示标准。（1）第一代标准：MDA和CGA（2）第二代标准：EGA（3）第三代标准：VGA（4）第四代标准：XGA

2022/12/17962.4.1视频图像显示2.视频显示技术标准2022/12.4.1视频图像显示3．CRT显示系统

显示系统是多媒体系统中最重要的子系统部件之一。显示系统产生了文本、图形和视频的视觉输出。它是终端用户看到的视觉输出。

（1）屏幕尺寸，CRT显示系统有3种常用的尺寸概念：

显像管尺寸（Tubesize）是指CRT表面的物理尺寸，即对角线的长度。可视尺寸（Viewablesize）是指显示器显示信号的区域大小。

光栅尺寸（Rastersize）用高和宽两个参数来定义屏幕上实际可以显示的最大尺寸，常用可看到的最大屏幕背景的大小来表示。2022/12/17972.4.1视频图像显示3．CRT显示系统2022/12/2.4.1视频图像显示（2）荫罩和点间距

监视器的屏幕由扫描线组成，扫描线由像素阵列组成，屏幕分辨率是由每条扫描线的像素数乘以扫描线数定义的。

荫罩（ShadowMask）是安装在荧光屏内侧的上面刻蚀有数万个小圆孔（荫罩孔）的薄钢板。大多数彩色显示器使用3个电子枪，荫罩孔的作用在于保证3个电子束共同穿过同一个荫罩孔，准确地激发红、绿、蓝色荧光粉。每个荫罩孔对应一个荧光粉点组。粉点组之间的距离（即荫罩孔之间的距离）定义为点间距。显示屏上的点间距限制了屏幕显示的最高分辨率。一般情况下，一个像素往往覆盖多个荧光粉点组，一个像素对应于一个荧光粉点组时，显示达到最高分辨率。

点间距是用毫米测量的一个组中心到下一个组中心的距离。点间距越小，像素的尺寸就越精细，在较高分辨率下像素重叠的机会就越少。很明显的一个问题是如何从给定的分辨率中计算出点间距的大小。

2022/12/17982.4.1视频图像显示（2）荫罩和点间距2022/12/2.4.1视频图像显示（3）荧光粉类型荧光粉是一种涂在显象管内表面的化学物质。红、绿、蓝荧光粉组成三元组的形式。当电子流击中荧光粉，它就发光，并产生可见的彩色。荧光粉具有余辉特性——当电子流击中它时，磷光现象消失还需要一段时间。有长余辉荧光粉和短余辉荧光粉两种。2022/12/17992.4.1视频图像显示2022/12/17992.4.1视频图像显示（4）刷新（或扫描）频率与闪烁水平刷新频率或水平扫描频率是对扫描线显像速度的衡量，用kHZ（千赫兹）来衡量。标准VGA监视器具有的水平刷新频率是31.51kHZ。垂直刷新频率或垂直扫描频频率与水平刷新率密切相关；所有的扫描线进行显像都是先从扫描线的起始点（左端）开始，直到扫描线的右端结束，然后扫描又回到屏幕的起始，开始下一次水平扫描线的扫描（如下一条扫描线）。人眼对较低的垂直刷新频率很敏感，如果刷新不及时，当亮度消退后再刷新，人眼就会感觉到“闪烁”。闪烁会使人眼感觉疲劳。消除闪烁有三种办法：提高刷新频率，延长荧光粉的余辉时间，减少亮度。2022/12/171002.4.1视频图像显示（4）刷新（或扫描）频率与闪烁202.4.1视频图像显示（5）隔行和非隔行扫描隔行（Interlaced）扫描和非隔行（Noninterlaced）扫描（又称逐行扫描）是指荧光粉被刷新的方式在隔行方式下，显示器在每遍扫描时隔一行更新一行数据，更新整个屏幕的数据需要两遍扫描（奇数行、偶数行扫描）。2022/12/171012.4.1视频图像显示（5）隔行和非隔行扫描2022/12.4.1视频图像显示（6）显示缓冲区与颜色定义对于PC显示系统来说，它有两种显示模式：字母数字模式（AlphaNumberMode）和图形模式（GraphicsMode）。在显示适配器上，有一块存储器，用于存放显示器时对应的格式数据，称为视频存储器（VARM）或显示缓冲器。在字母数字模式（A/N）下，显示缓冲器存放显示字符的代码（英文ASCII码，汉字双字节内码）和属性。在图形模式（AllPointsAddressableMode,APA）下，显示缓冲器存放的是显示器屏幕上的像素点的颜色或灰度值矩阵。在图形模式下，屏幕上一个像素点所能够显示出的彩色数由显示缓冲器中相应的比特数决定。2022/12/171022.4.1视频图像显示（6）显示缓冲区与颜色定义20222.4.1视频图像显示（7）模拟信号接口和数字信号接口显示器与显示板之间的连接线的信号形式有两种：数字信号和模拟信号。当使用数字信号时，信号用来表示“1”（电平值为2.4~3.5V）或“0”（0.6V以下），两条信号线可以表示4种颜色。由此看来，使用数字信号接口一方面使接口线不规范，而且随着颜色数的增加信号线太多。CGA和EGA显示系统采用的均是TTL方式的9针数字接口，但随着VGA的推出，目前大部分显示系统采用15针的模拟信号接口。在模拟信号接口中只需有三条RGB信号线传输颜色信号，每个信号的电压变化值为0~5V，不同的电压强度代表一种颜色深度值。由于电压是模拟量，因此，RGB信号的组合可获得无限的颜色值。模拟接口满足了显示系统未来发展的需要。2022/12/171032.4.1视频图像显示（7）模拟信号接口和数字信号接口22.4.1视频图像显示（8）视频BIOS视频基本输入输出系统（BIOS）可以放在ROM中，用户程序调用它来完成某些与显示有关的控制和操作。早期PC的BIOS中包含视频BIOS，但随着各种兼容显示卡的推广和广泛应用，厂家提供自己的视频BIOS，它固化在显示卡上，系统启动时，通过修改入口的方法，使视频BIOS指向新的程序。对于一般的应用，可以通过INT10H中断调用实现图形和字符的显示，但是对于高级的应用，必须直接对显示板的寄存器和显示缓冲区进行操作，才能达到高速高效率的显示。2022/12/171042.4.1视频图像显示（8）视频BIOS2022/12/2.4.1视频图像显示4．液晶显示系统液晶显示系统已经广泛地用于便携式计算机。显示器经常与安装在显示板上的笔式输入装置共同使用。多数液晶显示器的实现都是使用了后背照明用的荧光管来给显示器提供足够的亮度水平。液晶显示系统必须使用4种基本技术：被动矩阵单色、主动矩阵单色、被动矩阵彩色、主动矩阵彩色。2022/12/171052.4.1视频图像显示4．液晶显示系统2022/12/12.4.1视频图像显示（1）被动LCD矩阵显示被动LCD矩阵显示将VGA被动LCD屏幕组织成由640列和480行像素（800*600用于SVGA）的矩阵。每个像