多媒体技术教程

第四章多媒体硬件环境目前一页\总数六十八页\编于十三点4.1光存储设备目前二页\总数六十八页\编于十三点概述文本动画图形影像声音目前三页\总数六十八页\编于十三点4.1.1光存储的类型只读型光存储系统只读型光盘包括LV和CD-ROM等。CD-ROM（CompactDisc-ReadOnlyMemory）只读式压缩光盘，其技术来源于激光唱盘，形状也类似于激光唱盘，能够存储650MB左右的数据。用户只能从CD-ROM读取信息，而不能往盘上写信息。目前四页\总数六十八页\编于十三点4.1.1光存储的类型只读型光存储系统只读型光驱只读型光盘目前五页\总数六十八页\编于十三点4.1.1光存储的类型一次写型光存储系统一次写（WORM）光存储系统可一次写入，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。一次写型光驱一次写型光盘目前六页\总数六十八页\编于十三点4.1.1光存储的类型可重写型光存储系统可重写光盘(E-R/W，Rewritable或Erasable)像硬盘一样可任意读写数据。分为两种磁光型(MagneticOptical，简称MO)相变型(PhaseChange，简称PC)两种形式。目前七页\总数六十八页\编于十三点4.1.1光存储的类型可重写型光存储系统磁光型可重写光驱相变型可重写光驱与光盘目前八页\总数六十八页\编于十三点4.1.2CD-ROM光存储系统光存贮原理光反射目前九页\总数六十八页\编于十三点4.1.2CD-ROM光存储系统CD-ROM驱动器的系统方框图光头旋转马达聚焦、道跟踪和定位司服EFM解调器去交插和内插CLV控制CIRC错误校正RAM同步检测器反变频器RAM控制器RAM错误校正和系统管理系统控制接口主机CD-ROM盘数字信号处理反变频及驱动控制目前十页\总数六十八页\编于十三点4.1.2CD-ROM光存储系统光头光头（opticalpickup）是CD-ROM驱动器的关键部件。聚焦司服为使激光束的聚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。EFM解调从聚焦司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。目前十一页\总数六十八页\编于十三点4.1.2CD-ROM光存储系统.道跟踪司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300um的偏心，使道跟踪精度达到0.1um。聚焦司服：CLV司服由于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。目前十二页\总数六十八页\编于十三点4.1.3CD-R光存储系统CD-R盘片的物理层次CD-R光盘将反射用的铝层改用24K黄金层（也可以是纯银材料），另外再加上有机染料层和预置的轨道凹槽。目前十三页\总数六十八页\编于十三点4.1.3CD-R光存储系统.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空白盘的聚碳酸脂（polycarbonate）层照射到有机染料（通常是箐蓝或酞箐蓝染料）的表面上，激光照射时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，激光将透过聚碳酸脂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。

目前十四页\总数六十八页\编于十三点4.1.4DVD光存储系统DVD(DigitalVideoDisk)数字视频光盘或数字影盘它利用MPEG-2的压缩技术来储存影像DVD-ROM：电脑软件只读光盘DVD-Video：家用的影音光盘DVD-Audio：音乐盘片DVD-R（或称DVD-Write-Once）：限写一次的DVDDVD-RAM（或称DVD-Rewritable）：可多次读写的光盘目前十五页\总数六十八页\编于十三点4.1.4DVD光存储系统.DVD盘片的物理结构分类：单面单层、单面双层、双面单层、双面双层；容量：4.7GB—

17GB；最小凹坑长度仅为0.4μm，道间距为0.74μm，采用波长为635～650nm的红外激光器读取数据；DVD盘的厚度为1.2mm。对于单面盘而言，只有下层基底包含数据，上层基底没有数据；而双面盘的上下两层基底上均有数据。

目前十六页\总数六十八页\编于十三点4.1.5闪存与存储卡闪存

FlashMemory，闪存卡/盘使一种移动存储产品，可用于存储任何格式数据文件，便于随身携带，是个人的“数据移动中心”闪存卡/盘采用闪存存储介质(FlashMemory)和通用串行总线(USB)接口是非易失随机访问存储器(NVRAM)的俗称，特点是断电后数据不消失。内存也有不同类型，主要分为NOR型和NAND型目前十七页\总数六十八页\编于十三点4.1.5闪存与存储卡.闪存卡闪存卡(FlashCard)是利用闪存技术达到存储电子信息的存储器，一般应用在数码相机，掌上电脑，MP3等小型数码产品中作为存储介质，样子小巧，有如一张卡片，所以称之为闪存卡。有SmartMedia(SM卡)、CompactFlash(CF卡)、MultiMediaCard(MMC卡)、SecureDigital(SD卡)、MemoryStick(记忆棒)、XD-PictureCard(XD卡)

和微硬盘（MICRODRIVE）目前十八页\总数六十八页\编于十三点4.2音频接口目前十九页\总数六十八页\编于十三点4.2.1音频卡的工作原理音频卡处理音频信号的PC插卡是音频卡（AudioCard），又称声音卡，声音卡处理的音频媒体有数字化声音（Wave）、合成音乐（MIDI）、CD音频。

目前二十页\总数六十八页\编于十三点4.2.1音频卡的工作原理声音是怎样工作的？从模拟到数字声源声波传声器模拟电信号数字声音目前二十一页\总数六十八页\编于十三点4.2.1音频卡的工作原理音频卡的功能播放数字音乐录音语音通信实时的效果器接口卡音频解码合成器目前二十二页\总数六十八页\编于十三点音箱2、Microphone（麦克风输入）3、Speaker（扬声器输出）4、MIDI/GamePort（MIDI/操纵杆端口）7、CD-ROM音频信号接口6、CD-ROM的接口8、跳接器音频输出IDE接口CD-ROM外部音频设备麦克风操纵杆MIDI声音装置1、Linein（线性输入）5、VolumeControl（音量调节旋钮）电源跳接线音频卡的连接方式目前二十三页\总数六十八页\编于十三点4.2.1音频卡的工作原理音频卡的体系结构音频卡由下列部件组成：MIDI输入/输出电路；MIDI合成器芯片；用来把CD音频输入与线输入相混合电路；带有脉冲编码调制电路的模数转换器；用来压缩和解压音频文件的压缩芯片；用来合成语音输出的语音合成器；用来识别语音输入的语音识别电路；输出立体声的音频输出或线输出的输出电路等。目前二十四页\总数六十八页\编于十三点MIDI接口MIDI合成器语音合成器D/A转换多通道音频合成器A/D转换CD-ROM接口压缩/解压缩MIDIIN输入CDLAUDIORLINEINLMICROPHONERCD驱动器PC的ISA总线PC的ISA总线MIDIOUT输出MIDITHRULINEOUT线输入波形和MIDI文件的输入是来自通过ISA总线的磁盘输入波形和MIDI文件目前二十五页\总数六十八页\编于十三点4.2.2音频合成和MIDI接口规范MIDIMIDI（MusicalInstrumentDigitalInterface）是指乐器数字接口，是数字音乐的国际标准。

MIDI的音乐符号化过程实际上就是产生MIDI协议信息的过程。音乐合成器是电脑音乐系统中最重要的设备之一。

目前二十六页\总数六十八页\编于十三点4.2.2音频合成和MIDI接口规范MIDI术语通道Channels音序器Sequencer合成器Synthesizer

乐器Instrument

通道映象ChannelMapping复音Polyphony音色Timbre音轨Track合成音色映射程序PatchMapper目前二十七页\总数六十八页\编于十三点4.2.2音频合成和MIDI接口规范MIDI接口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）传送从输人口接收的消息到其他MIDI装置。向其他设备发送MIDI消息。

目前二十八页\总数六十八页\编于十三点4.2.2音频合成和MIDI接口规范.MIDI接口目前二十九页\总数六十八页\编于十三点4.2.3语音合成概述实现计算机语音输出有两种方法录音/重放文–语转换计算机话语输出按其实现的功能来分，可以分为以下两个档次有限词汇的计算机语音输出基于语音合成技术的文字-语音转换（TTS）目前三十页\总数六十八页\编于十三点4.2.3语音合成.合成方法发音器官参数语音合成对人的发音过程进行直接模拟声道模型参数语音合成基于声道截面积函数或声道谐振特性合成语音波形编辑语音合成技术波形编辑语音合成技术是直接把语音波形数据库中的波形相互拼接在一起，输出连续语流。PSOLA（PitchSynchronousOverlapAdd）方法目前三十一页\总数六十八页\编于十三点4.2.4语音识别概述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。语音识别系统的分类

按可识别的词汇量多少划分按照语音的输入方式划分按发音人划分说话人识别目前三十二页\总数六十八页\编于十三点4.2.4语音识别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。目前三十三页\总数六十八页\编于十三点4.2.4语音识别.语音识别研究的难点很难适应各种年龄、性别、口音、发音速度、语音强度、发音习惯与方式等的差异。随着能够识别的词汇量增大，所需要的时空开销就越多，将导致系识别性能急剧下降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。目前三十四页\总数六十八页\编于十三点4.2.5MP3播放器.MP3播放器顾名思义也就是可播放MP3格式的音乐播放工具。MP3是MPEGAudioLayer3的简称，MPEG压缩格式是由运动图像专家组

制定的关于影像和声音的一组标准，其中MP3就是为了压缩声音信号而设计的是一种新的音频信号压缩格式标准。CD唱片采样率频率为44.1MHz,16Bits,数据量为1.4Mbps，而相应的MP3数据量仅为112kbps是原始数据量的1/12。也就是说传统的一张CD现在可以存放10倍甚至更多容量的音乐，但是在人耳听起来,感受到的音乐效果却没有什么不同。目前三十五页\总数六十八页\编于十三点4.3视频接口目前三十六页\总数六十八页\编于十三点4.3.1视频图像显示概述影像视频，简称视频(Video)。与动画一样，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(帧率，帧/秒，f/s)，即每秒钟显示的帧数目）连续地投射在屏幕上，使观察者具有图像连续运动的感觉。通常，伴随着视频图像还有一个或多个音频轨，以提供声音。在多媒体应用系统中，视频是通过视频采集、视频播放卡、播放软件和显示设备来实现的。目前三十七页\总数六十八页\编于十三点4.3.1视频图像显示显卡显示系统是多媒体系统的重要部件之一，而显卡是显示系统的核心工作原理：在显卡开始工作（图形渲染建模）前，通常是把所需要的材质和纹理数据传送到显存里面；开始工作时候（进行建模渲染），这些数据通过显卡总线进行传输，显示芯片将通过显卡总线提取存储在显存里面的数据，进行建模渲染；此外还有大量的顶点数据和工作指令流需要进行交换，这些数据通过RAMDAC(随机存取内存数模转换器)转换为模拟信号输出到显示端，最终看见图像。目前三十八页\总数六十八页\编于十三点4.3.1视频图像显示显卡分类：

专业显卡：强调强大的性能、稳定性、绘图的精确等方面

普通显卡：普通台式机内所采用的产品。普通显卡更多注重于民用级应用，更强调的是在用户能接受的价位下提供更强大的娱乐、办公、游戏、多媒体等方面的性能。目前三十九页\总数六十八页\编于十三点4.3.1视频图像显示显卡主流普通显卡的性能和技术参数

总线接口类型：总线接口类型是指显卡与主板连接所采用的接口种类。显卡的接口决定着瞬间所能传输的最大数据量。显卡发展至今主要出现过PCI、AGP、PCIExpress等几种接口。

显示芯片性能指标：显示芯片决定了显卡的性能，其主要技术参数包括：核心频率、公版频率、核心代号、显示芯片位宽、渲染管线、顶点着色单元等目前四十页\总数六十八页\编于十三点4.3.1视频图像显示显卡显存类型与性能指标作用：显存是显卡上的关键核心部件之一，它的优劣和容量大小会直接关系到显卡的最终性能表现。显存，也被叫做帧缓存，它的作用是用来存储显卡芯片处理过或者即将提取的渲染数据。性能指标：显存位宽、显存时钟周期、显存容量、显存带宽、显示接口

目前四十一页\总数六十八页\编于十三点4.3.1视频图像显示CRT显示系统主要技术参数屏幕尺寸荫罩和点间距荧光粉类型刷新（或扫描）频率与闪烁隔行扫描和逐行扫描显示缓冲区与颜色定义模拟信号接口和数字信号接口视频BIOS

目前四十二页\总数六十八页\编于十三点4.3.1视频图像显示.

LCD液晶显示系统工作原理优缺点主要性能参数：可视角度分辨率点距垂直扫描频率显示器接口目前四十三页\总数六十八页\编于十三点4.3.2视频卡的工作原理视频卡的分类视频卡的分类视频采集卡视音频信号线视音频信号线视音频信号线电视录象机摄象机VGA输入VGA输出S视频端子视频捕获卡VGA显示卡显示器VGA回路线VGA数据线目前四十四页\总数六十八页\编于十三点4.3.2视频卡的工作原理DV卡（1394卡）电视卡/盒非线性编辑卡视频监控卡视频信号转换器

压缩卡/压缩盒字幕卡目前四十五页\总数六十八页\编于十三点4.3.2视频卡的工作原理视频卡的功能简介视频卡的主要功能全活动数字图像的显示、抓取、录制；可以从视频源中抓取定格，存储输出图像；可按比例缩放、剪切、移动、扫描视频图像；色度、饱和度、亮度、对比度及RGB三色比例可调；可用软件选端口地址和IRQ；具有若干个可用软件相互切换的视频输入源，以其中一个做活动显示。目前四十六页\总数六十八页\编于十三点4.4多媒体I/O设备

目前四十七页\总数六十八页\编于十三点4.4.1笔输入手写板和手写笔电阻式压力板、电磁式感应板和近期发展的电容式触控板。目前四十八页\总数六十八页\编于十三点4.4.1笔输入电阻压力板手写板组成由一层可变形的电阻薄膜和一层固定的电阻薄膜构成，中间由空气相隔离。工作原理用笔或手指对上层电阻加压使之变形，当与下层接触时，下层电阻薄膜就感应出笔或手指的位置。特点原理简单，工艺不复杂，成本较低，价格也比较便宜。材料容易疲劳，使用寿命较短。目前四十九页\总数六十八页\编于十三点4.4.1笔输入电磁式手写板工作原理通过在手写板下的布线电路通电后，在一定时间范围内形成电磁场，来感应带有线圈的笔尖的位置进行工作。分类“有压感”和“无压感”两种特点对供电有一定的要求易受外界环境的电磁干扰使用寿命短目前五十页\总数六十八页\编于十三点4.4.1笔输入.

电容式写字板工作原理通过人体的电容来感知手指的位置。即当您手指接触到触控板的瞬间，就在板的表面产生了一个电容。特点用手指和笔都能操作，使用方便手指和笔与触控板的接触几乎没有磨损，性能稳定机械测试使用寿命长达30年元件少，产品一致性好，成品率高，成本较低目前五十一页\总数六十八页\编于十三点4.4.2触摸屏概述触摸屏（TouchScreen）是一种定位设备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，所摸到的位置（以坐标形式）被触摸屏控制器检测到，并通过串行口或者其他接口（如键盘）送到CPU，从而确定用户所输入的信息。改善人与计算机的交互方式目前五十二页\总数六十八页\编于十三点4.4.2触摸屏触摸屏的分类按安装方式分类外挂式内置式整体式投影仪式

目前五十三页\总数六十八页\编于十三点4.4.2触摸屏从结构特性与技术分类红外：使用红外线传感器；电阻膜：使用电阻性传感器；电容：使用电容性传感器；表面声波：使用声波传感器；压力矢量：使用压力矢量传感器

目前五十四页\总数六十八页\编于十三点4.4.2触摸屏红外技术触摸屏特点价格低廉，安装非常方便，使用键盘接口不需要卡或其他任何控制器。对光照环境因素比较敏感防干扰能力较弱

红外发射管红外接收管

红外接收管红外发射管目前五十五页\总数六十八页\编于十三点4.4.2触摸屏电容技术触摸屏特点可靠精确环境电场发生改变，会引起测量漂移，造成不准确安装不便

目前五十六页\总数六十八页\编于十三点4.4.2触摸屏.电阻技术触摸屏特点可以用任何很尖细的物体作触针，但怕锐器刮伤；抗强干扰或灰尘、水汽污染的环境。

目前五十七页\总数六十八页\编于十三点4.4.3扫描仪概述扫描仪（Scanner）是一种图像输入设备，利用光电转换原理，通过扫描仪光电的移动或原稿的移动，把黑白或彩色的原稿信息数字化后输入到计算机中。目前五十八页\总数六十八页\编于十三点4.4.3扫描仪扫描仪的种类手动式扫描仪平面式扫描仪滚筒式扫描仪胶片扫描仪便挟扫描