多媒体技术与应用课件

多媒体光盘存储系统2.1光盘存储系统

光盘存储系统由光盘和光盘驱动器组成。2.1.1光盘及其特点

CD（CompactDisc）意为高密盘，称为光盘。因为它是通过光学方式来记录和读取二进制信息的。光盘是一种数字式记录存储器，具有一切存储介质的优点，如大容量、耐用、易保存、标准化等。光盘在存储多媒体信息方面具有以下主要的特点。记录密度高存储容量大采用非接触方式读/写信息信息保存时间长不同平台可以互换多种媒体融合价格低廉2.1.2光盘的类型

按照数据存放格式和类型，光盘可分为许多不同的类型，通常指下列光盘的总称：包括CD-DA、CD-ROM、CD-R、CD-R/W、Photo-CD、V-CD、DVD等。

按光盘的读/写性能来讲，可以分为3种类型：只读型光盘存储器

数据是用压模方法压制而成的，用户只能读取上面的数据。多次可写光盘存储器

这种光盘允许用户一次或多次写入数据，并可随时往盘上追加数据，直到盘满为止。可擦写光盘存储器

这种光盘具有磁盘一样的可擦写性，可多次写入或修改光盘上的数据，更适合作为计算机的新型标准外存设备，目前有磁光和相变和两种类型。2.1.3光盘驱动器

必须使用专门的设备，才能从光盘中读取数据，这种设备就是光盘驱动器，简称光驱或光盘机。

就普遍使用的CD-ROM光驱而言，高倍速的驱动器已经普及，并出现了32倍速或更高倍速的光驱。这里所说的倍数是指光盘的数据传输率，单倍速的CD-ROM的数据传送速度是150KB/s，双倍速的CD-ROM的数据传送速度是2×150KB/s，依此类推，n倍速为n×150KB/s。

CD-ROM光盘驱动器既能读CD-ROM盘，也能读其他如CD-DA、CD-R和VCD等光盘，但它不能读DVD等特殊形式的光盘。这些光盘都各有自己的标准，需要相应的光驱才能访问。因此在谈到读光盘驱动器时，要注意说明它对哪些光盘是适用的。

可擦写光盘机根据其记录原理的不同，有磁光驱动器MO和相变驱动器PD。但是记录在MO或PD盘片上的数据无法在广泛使用的CD-ROM驱动器上读取，因此难以实现数据交换和数据分发。2.1.4光驱读取光盘的两种方式

CD-ROM光盘信息组织和其地址编码与软盘、硬盘不一样，由于它的光道是螺旋形的光道，光盘在光驱中将以恒定线速度旋转，为有效提高对光盘的读取速度，光驱在工作时有CLV和CAV两种方式。在CLV（ConstantLineVelocity，恒定线速度）方式下，单位距离的光道上所储存的信息容量是相等的，因而可以充分利用盘片的空间，增加了存储容量。但这样一来，激光头每旋转一圈所读取的数据量，内圈数据少，外圈数据多。因此在CLV方式下，当激光头移动到不同的轨道时，电机也必须以不同的转速旋转，内圈转得慢些，外圈转得快些，以维持单位距离信息读取时间一致。对于高速光驱来讲，CLV方式容易造成光驱耐用性的降低。

目前的高倍速光驱大多采用了CAV（ConstantAngularVelocity，恒定角速度）技术。在CAV方式下，不管是内圈还是外圈，激光头始终以恒定的角速度旋转CD-ROM盘片，这和硬盘驱动器的操作方式十分相似。恒定的转速对于电机来说比较容易实现，由于不需要在随机寻道时经常地改变电机的转速，因此，随机读取性能会得到很大的改善。不过，在CAV方式下，光盘内外圈转动的线速度是不相等的，因此内外光道的数据记录密度也是不同的，光盘的存储空间没有充分利用。正是由于CLV与CAV技术各有优劣，于是一些光驱采用CLV+CAV技术，在内圈采用CLV方式以保证其具有足够的传输速率，在外圈则采用CAV的方式，以提高可靠性。2.2光盘的标准2.2.1CD-DA标准

CD-R（CompactDiskRecordable:可记录光盘）是一种可刻录多次的光盘。基于橙皮书的CD-R空白光盘实际上没有记录任何信息，一旦按照某种文件格式并通过刻写程序和设备，可以将需要长期保存的数据写入空白的CD-R盘片上，这时的CD-R空白盘就可以变成CD-DA、CD-R或VCD光盘的形式。

CD-R盘与CD-ROM盘相比有许多共同之处，它们的主要差别在于CD-R盘上增加了一层有机染料作为记录层。当写入激光束聚焦到记录层上时，染料被加热后烧溶，形成一系列代表信息的凹坑。这些凹坑与CD-ROM盘上的凹坑类似，但CD-ROM盘上的凹坑是用金属压模压出的。

由于光盘成本上的差别，CD-R不适于大量制作的产品，但在对于少量制作时它呈现许多优越性。例如，CD-R的制作成本低，制作一张光盘的费用基本上就是材料费，省去了传统工艺中母盘制作的大量开销，是数据永久备份的廉价手段；CD-R可以多次写入数据，不必一次将盘写满；CD-R还可以作为提供给生产厂家用来大批量生产CD盘片的样品母盘。CD-R的另外一个重要特性是它可以像其他CD光盘一样在普通的CD-ROM驱动器上使用。2.2.2CD-ROM标准

该标准从CD-DA发展而来，又称黄皮书标准，该标准使得光盘以统一的格式存储只读的信息。CD-ROM是在CD-DA之后产生的，尽管两者之间有许多相似之处，但是它们有一个根本区别：音频CD只能存放音乐，而CD-ROM可以存放文本、图形、声音、视频及动画。CD-ROM中存放的是计算机数据，对误码率有一定的要求，所以在CD-DA的基础上又增加了一层错误检测和错误校正。

黄皮书只定义了计算机数据在光盘上的物理存储的格式，但计算机数据在外存储器上都是以文件形式存储的，而黄皮书并未定义CD-ROM的逻辑结构，即文件结构。为解决这个问题，国际标准化组织(ISO)于1988年制定ISO9660标准，这是一个为CD-ROM盘上的文件系统而定义的标准，它定义了CD-ROM光盘上通用的信息交换的文件规范，该规范由于其通用性和相对的独立性，ISO9660很快成为CD-ROM光盘上最为重要的文件格式。

2.2.3CD-R标准

CD-R(CompactDiskRecordable:可记录光盘)是一种可刻录多次的光盘。基于橙皮书的CD-R空白光盘实际上没有记录任何信息，一旦按照某种文件格式并通过刻写程序和设备，可以将需要长期保存的数据写入空白的CD-R盘片上，这时的CD-R空白盘就可以变成CD-DA、CD-R或VCD光盘的形式。

CD-R盘与CD-ROM盘相比有许多共同之处，它们的主要差别在于CD-R盘上增加了一层有机染料作为记录层。当写入激光束聚焦到记录层上时，染料被加热后烧溶，形成一系列代表信息的凹坑。这些凹坑与CD-ROM盘上的凹坑类似，但CD-ROM盘上的凹坑是用金属压模压出的。

由于光盘成本上的差别，CD-R一般不适于大量制作的产品，但对于少量制作时它呈现许多优越性。例如，CD-R的制作成本低，制作一张光盘的费用基本上就是材料费，省去了传统工艺中母盘制作的大量开销，是数据永久备份的廉价手段；CD-R也可以多次写入数据，不必一次将盘写满；CD-R还可以作为提供给生产厂家用来大批量生产CD盘片的样品母盘。CD-R的另外一个重要特性是它可以像其他CD光盘一样在普通的CD-ROM驱动器上使用。2.2.4Photo-CD标准

Photo-CD意为照片光盘，该标准由柯达公司和Philips公司采用CD-ROMXA标准开发的另一种系统，PhotoCD是一种可记录光盘(CD-R)，它作为存储彩色图片的新载体而成为CD-ROM在摄影领域的成功应用，此技术将传统的像片冲洗技术与数字图像处理，数字显示相结合，利用CD光盘的巨大存储能力，为使用者提供了一种长期保存大量珍贵资料的途径，是摄影领域里的一次革命。它带来的其他好处还有：可以在计算机上剪辑这些相片，或与计算机提供的其它图像资料相互融合，增加照片的生动性。可以通过多媒体的环境将这些相片转存或输出到其他设备上，如电视机、录像机、计算机屏幕、投影仪和打印机等。由于光盘相对于照像底片而言，不易霉变，也不会褪色。所以永久保存也能保证相片的彩色质量。

PhotoCD作为一种特殊的光盘格式，它存储图片的过程大致可分为：将拍摄的胶片冲洗成负片后，在工作站上使用彩色扫描仪输入计算机，采用专门的图像压缩技术，把每一幅图片以不同的分辨率压缩，然后使用CD-R刻盘机将彩色照片存贮到PhotoCD盘片上。PhotoCD的图片存取方便且不会褪色变质，还可以配以文字说明、音乐及语言解说。PhotoCD可以使用专用的播放机，在彩色电视机上进行显示。

通过专用的打印设备可输出PhotoCD照片

2.2.5Video-CD

VideoCD（简称VCD）是由JVC、Philips等公司于1993年联合制定的数字电视视盘技术规格，称之为白皮书(WhiteBook)。它用来描述光盘上存放采用MPEG-1（活动图像专家组）标准编码的全动态图像及其相应声音数据的光盘格式，是继CD-DA、CD-ROM、CD-ROMXA和CD-I之后又一个有很强应用前景的光盘产品。它可以在一张普通的CD光盘上录制70分钟的全屏幕、全动态的视频与音频数据及相关的处理程序。同激光视盘(LD)相比，它体积小、价格便宜、且有很好的音、视频质量和很好的兼容性。

VCD的出现与MPEG-1标准有着密切的关系。MPEG-1是一个专用于处理活动影像的标准，也是一个与特定应用对象无关的通用标准，从CD-ROM上的交互系统到电信网络上的和视频网络上的视频信号发送都可以使用VCD按照MPEG-1标准对音、视频数据进行压缩以后，提高了存储空间的有效利用率，使一张盘片能存放74分钟的活动图像与伴音。目前，MPEG-1成为面向VCD计算机上的电影节目、视频游戏的应用。2.2.6DVD

新一代光盘存储介质

DVD（DigitalVideoDisc，数字视频光盘）是继上述光盘产品之后的新一代光盘存储介质。与以往的光盘存储介质相比，DVD采用波长更短的红色激光、更有效的调制方式和更强的纠错方法，具有更高的道密度和位密度，并支持双层双面结构。在与CD大小相同的盘片上，DVD可以提供相当于普通CD8～25倍的存储量、以及9倍以上的读取速度。DVD与新一代音频、视频处理技术相结合，可提供近乎完美的声音和影像。它与计算机结合，可提供新的海量存储介质。

在视频与音频处理上，DVD都达到了当今的最高水准。对视频信号的处理，DVD采用的都是MPEG-2压缩编码标准。目前的DVD能满足现行电视标准，单面单层的DVD视盘能够存储１３３分钟的电影，其水平清晰度可以达480线，因此DVD的画面质量是相当高的。DVD采用MPEG2作为视频压缩技术，对视频图像进行冗余量处理，以实现无明显失真的视频图像压缩。

DVD（右图）比CD（左图）有更高的道密度和位密度在音频方面，DVD可以采用的标准较多，既可是MPEG-1立体声、MPEG-2环绕立体声，也可是杜比（Dolby）AC-3。立体声一般是指具有二个声音通道的，而具有三个以上的通道的就称为环绕声。杜比AC-3是一种高效、高性能的声音编码系统，该声音系统在放音时，前面有左、中、右三个通道，后侧面有二个独立的环绕声通道，前方中间还有200Hz以下的低音专用通道，因频带窄而称为0.1通道。所以AC-3又称为5.1通道。

2.3光盘的结构与记录信息的原理2.3.1只读光盘结构与记录信息的原理只读光盘的结构

以CD-ROM为例，其物理结构如图3-6所示。光盘的最上面一层是标签层，上面印有光盘的名称以及制造商的商标；第二层是保护层；第三层是反射层，目的是提高盘片的反射率；第四层是记录层，在其上压制出凹痕光道用来记录数据；最下一层是用聚碳酸脂压制出来的透明衬底。

只读光盘是利用在盘上压制凹坑的机械办法，利用凹坑的边缘来记录“1”，而凹坑和非凹坑的平坦部分记录“0”，并使用激光来读出。由于只读光盘的物理特性，用户只能读取只读光盘上的数据，而不能自己把数据写到CD盘上。

CD-ROM的剖面结构

标签封面保护层反射层记录层透明基底光盘信息读取原理

在读出光盘信息时，就要把光盘上用凹坑和非凹坑代表的信息还原为原来的数据信息。光盘的读取过程是基于物理学的“光的反射”原理。光盘放入光驱后，是将带有凹、凸那一面向下对着激光头。激光发射器发出的激光光束先通过衍射光栅后，一束普通光束将被衍射成为多条细光束，然后再依次通过分光片、校准波片和聚光物镜达到盘片的表面，呈汇聚状的各条细光线分别会透过盘片表面透明基片，然后聚焦在反射层的凹凸不平的光道上。凸面（Land）将激光按原路程反射回去，同时不会减弱光的强度；凹坑面（Pit）则将光线向四面发射出去，光强度会减弱。光驱就是靠光的“反射和发散”来识别数据。从光盘反射层反射回来的各条光束又依次通过聚光物镜和校准波片，然后被分光片反射后被接收，最后就是由多光束探测器来分辨这些数据信号了。

CD

校准波片

分光片

衍射波片

激光光束

聚光物镜

多光束探测器多光束探测器实际上是一个数据解码器，用来将反射的光信号解码成“0”和“

1”的电信号。并不能简单地认为“凹”（Land）和“凸”（Pit）就代表“1”和“0”

。在解码时，如果信号是“从凹到凸或从凸到凹的变化过程”,即光强度由高到低或由低到高的变化，则用“

1”

表示。如果信号是持续一段时间连续不变的光强度，则表示“0”

，所以“0”表示两个变化过程之间的长度。2.3.2CD-R光盘结构与记录信息的原理CD－R的结构

CD－R盘片直径为12cm，可以存储650MB的数据或74分钟CD质量的音乐或VHS质量的视频。CD－R盘片共由5层组成。其中记录层的主要成分是涂有特殊性质的有机染料，这些染料在激光的作用下会产生变化，从而达到记录数据的目的。

标签面

保护层

反射层

记录层(染料层）

透明基底

激光束

凹坑

CD－R的写入过程

CD－R盘片在开始时是没有任何内容的，当有一束较强的激光照射时，记录层的感光染料将转变成具有不同反光特性的点阵。在标准的CD－ROM驱动器中用较弱功率的激光照射时，变色的点阵对激光进行不同的反射，从而使得驱动器可以读出存储在其中的数据。

在激光照射下，记录层的染料改变颜色的过程是不可逆转的，因此向CD－R盘片中只能一次性写入数据。早期的CD－R在写入数据时，必须一次完成全盘数据的写入(discatonce)，这是因为盘片中只能有一对导入区(lead－inarea)和导出区(lead－outarea)。现在的技术则允许用户在CD－R盘片上写入多对导入区和导出区，因此可以实现多次写入数据，但必须是在盘片上以前没有写入数据的区域中。

从CD-R介质上阅读数据，其工作原理与阅读CD-ROM是相似的。光盘上涂有能够反射激光束的涂层，从而使探测器能够读出盘上的数据。所不同的是，CD-ROM上的数据是用物理方法压入盘中的，而CD-R上的数据则是“烧灼”到盘的记录层中的。2.3.3磁光盘记录信息的原理磁光型光盘（MOD）主要是由各种易于在垂直于表面方向磁化的介质制成。铁磁性介质在外磁场的作用下可具有一定的方向性，这种方向性在激光束的热力作用下可发生翻转，方向性的正负分别代表二进制代码“0”或“1”，“0”或“1”的翻转构成其可擦除性，擦写次数可达百万次以上。由于磁光型光盘在进行数据擦除和写入时需要激光和外磁场共同作用，因此也简称磁光盘。MO盘片虽然比硬盘和软盘便宜和耐用，但是与CD-R盘片相比就显得比较昂贵了。MO的致命缺点是不能用普通CD-ROM驱动器读出，因而不能满足信息社会对计算机数据进行交换和数据分发的要求，在网络技术和网络建设不发达的国内，这一问题日驱突出和严重。

2.3.4相变光盘记录信息的原理

相变光盘的记录和读出原理只是用光技术来记录和读出信息。相变光盘利用激光使记录介质在结晶态和非结晶态之间的可逆相变结构来实现信息的记录和擦除。在写操作时，聚焦激光束加热记录介质的目的是要改变相变记录介质晶体状态，用结晶状态和非结晶状态来区分0和1；读操作时，利用结晶状态和非结晶状态具有不同反射率这个特性来检测0和1信号。早在1968年，美国的ECD（EnergyConversionDevice）公司就开始研究晶态和非晶态之间的转换。1971年ECD和IBM公司合作研制成功了世界上第一片只读相变光盘存储器，随后相继开发成功了利用相变原理制造的一次写WO盘。1983年，日本松下公司推出了世界上第一台可擦写相变型光盘驱动器。1994年，松下公司又将相变型可擦写光盘驱动器与四倍速CD-ROM相结合，推出了PD光盘驱动器，在一台光盘驱动器上同时具有相变型可擦写与四倍速CD-ROM功能。

与MO技术相比，由于相变光盘仅用光学技术来读/写，所以读/写光学头可以做的相对比较简单，存取时间也就可以提高；由于相变光盘的读出方法与CD-ROM、CD-R光盘大致相同，因此兼容CD-ROM和CD-R的多功能相变光盘驱动器就变的容易实现，PD、CD-RW和可擦写DVD-RAM等新一代可擦写光盘存储器均采用了相变技术。2.3.5DVD光盘结构与类型DVD的结构

常规的CD盘只使用一个面并且只用一个记录层来记录信息。为了提高存储容量，DVD盘可分为单面单层、单面双层、双面单层以及双面双层4种结构。

单面单层(4.7GB)单面双层(8.5GB)

双面单层(8.5GB)

双面双层(17GB)

单面双层盘的最里层被称为第一层，表层称为第二层，该层采用了一种新的半透明薄膜涂层，可让激光束透过表层到达第一层。开始工作时，激光束首先在第一层上聚焦和光道定位。当从第一层上读出信息过渡到从第二层上读出信息时，激光读出头的激光束立即重新聚焦，电子线路中的缓冲存储器可确保从第一层到第二层的平稳过渡，而不会使信息中断。通过采用这些技术，单面双层DVD盘的容量可达到8.5GB，双面双层DVD盘的容量可达到17GB。

单面单层DVD结构(4.7GB)单面双层DVD结构(8.5GB)

模压的基底保护层模压的基底

透明聚碳酸的基底DVD的格式

DVD盘片按照用途细分为五大类：DVD-ROM（只读DVD）：DVD-ROM是存储电脑资料的只读光碟，用途类似CD-ROMDVDVideo（视频DVD）：DVD-Video是存储影音信息的DVD光碟，用途类似LD或VideoCD。DVDAudio（音频DVD）：DVD-Audio是新出现的一种声频格式DVDRecordable（可写DVD）：DVD-R（或称DVD-Write-Once）是限录一次的DVD

DVD-RAM(DVD随机存储器，也被称为DVD-RW，即DVD-Rewritable）：DVD-RAM是可多次读/写的光碟2.3.6只读光盘的制作过程预处理

首先要制作母盘（原版盘）。在制作母盘前，要对信息进行预处理。预处理就是按照光盘的标准及存储格式，将信息经转换后记录到光盘上。由于CD-R系统的出现，这一过程实际上可以简化为将CD-R刻制成各种光盘的格式，例如要存储程序或数据，就刻录成CD-ROM光盘格式；对于激光唱盘，就是把制作好的音乐节目转换成标准的CD-DA格式；而对于V-CD盘，把影视节目转换成V-CD标准记录格式。光刻

光刻实际上是将CD-R盘上的数据，记录在玻璃盘上的过程。这种方法是将感光性树脂用于一个经特殊处理的玻璃基片上，以制出一个玻璃主片。

光刻过程是把一片涂有光敏电阻的玻璃盘放在旋转平台上进行的。激光源发出的激光束通过激光调制器时受到串行数据的控制。激光编码器犹如一个开关，例如，对于数据“

0”就不让激光束通过，光敏电阻就不曝光；数据“1”就让激光束通过，光敏电阻就曝光，这样在玻璃盘上就形成长短不同的曝光区和非曝光区。这样就生成了光盘的具体内容。

玻璃盘的光刻过程

化学处理

玻璃盘经光刻后，需对光刻的玻璃盘进行化学处理。在这个过程中，盘上感光性树脂上曝光的部分被腐蚀掉的区域形成微小的凹坑，没有曝光的区域就被保留下来，“0”和“1”信号就以凹坑和非凹坑的形式记录在螺旋形光道上。经过化学处理后，要在感光性树脂表面蒸敷上一层金属膜（通常是银），以便其后玻璃主片电铸时有一个导电的表面。制作父盘和母盘

对经过化学处理的玻璃盘进行化学电镀生成金属原版盘，称为父盘（FatherDisc）。之所以称其为“

父盘”，是因为它将被用于生成另外两个金属片，分别被称为“母盘”（MotherDisc）和“模片”（Stamper）。母片是由父片而来的，而模片又是由母片而来的，每一片是另外一片的相反成像。模片是金属原版主盘的完全复制品，也是这一生产阶段的最终产品。压模

压模是光盘最关键的过程。压模就把模片上面的数据（凹凸痕迹）压制到塑料基片上。CD的盘基是用聚碳酸脂塑料（俗称PC料）做的，聚碳酸脂加热之后注入模具空腔中，模具的一面是模片。熔化的PC料经过挤压，在模具中成形，模片上的凹坑中将会填充进PC料，当PC料经过强制冷却时，模片上的凹凸部分就会对应地反映到光盘盘基上。换句话说，压好的光盘盘基同模片是阴阳相对的。

光盘金属溅镀工序

大规模光盘生产线

2.4CD-ROM的信息组织结构2.4.1CD-ROM的数据结构

CD-ROM的数据结构按黄皮书标准光盘设有３个区：自内向外分为导入区、用户数据区和导出区。这3个区中都含有360°的连续的螺旋线形光道。含有信息的光道称为信息光道，不含有信息的光道，作为控制用。用户的数据就记录在那些信息光道上，而所有的信息光道都是由帧和扇区构成的，可见帧和扇区是光盘物理数据结构中最重要的两个概念。帧的数据结构

光盘中最基本的数据存储单元是帧。黄皮书规定的帧格式如表3-１所示。

同步（SYNC）占３个字节（24位），用于标记帧的开始，起同步作用；子码（SUBCODE）３字节为控制字节，主要用于提供地址信息；每帧的数据（DATA）共有２４字节，由于参照CD-DA的帧格式，分别用于存储左声道与右声道的立体声数据，但是数据并不连续存放，中间被校正码Ｑ隔开；Ｐ、Ｑ码都各占４个字节，用于错误校正和数据校验。

同步子码数据校正数据校验33124124扇区的数据结构

在光盘信息区中，采用相同的帧结构。由帧组成最小的可寻址单元，称为扇区。黄皮书规定：由９８个帧构成１个扇区。１帧只能存放２４个字节的真正数据信息，所以１个扇区只有2352字节（98×24）。黄皮书规定：扇区主要由３部分组成：SYNC（同步头），HEADER（首标），用户数据＋EDC／ECC码等。扇区的格式见表3-2。同步头首标数据检测空校验OOFFOOMNSCFRMDDATAEDCOOECC11011111204848276

其中，同步头（SYNC）占１２个字节，由１个００字节＋１０个ＦＦ字节＋１个００字节构成。

首标（HEADER）由４个字节组成，是每个扇区的标志，说明如何解释信息区。由于光盘是以恒速转动的，是以时间作地址，即分、秒、分数秒来计算的。按黄皮书的规定，首标中前３个字节为地址：MN（Minute）0～74ｍｉｎ；SC（Second）0～59ｓ；FR（Farc）０～74分数秒，单位是１／75ｓ。第４个字节表示扇区方式，定义了Mode0、Mode1、Mode2三种方式。Mode0不向用户开放；Mode1用于记录文字和数字信息，具有检错纠错能力。Mode2用于经过压缩的音频和图像视频数据。因此CD-ROM光盘除了记录音乐资料外，还可存储各种不同的数据、图形、动画等资料。

用户数据（DATA）共占2048字节。

CD-ROM具有检错纠错功能，分EDC和ECC两种校验形式。EDC（ErrorDetectionCode）表示错误检测码，采用循环冗余码CRC对存放光盘内的数据进行校验，若检测出错误，则用ECC码进行纠正。ECC分为P校验和Q校验，两种校验方式有很大不同。ECC能计算出发生错误的具体位置，并在对应的位置上生成正确的数据，达到纠错之目的。2.4.2CD-ROM的文件结构逻辑扇区和逻辑块

ISO9660规定，光盘物理扇区用户数据中的2048字节作为１个逻辑扇区。每个逻辑扇区都有１个唯一的逻辑扇区号LSN。光盘中第１个逻辑扇区从物理地址00：02：00开始算起，逻辑扇区号为LSN0。为了存放文件，每个逻辑扇区又分为逻辑块，逻辑块的大小一般为512字节，每个逻辑块都有１个唯一的逻辑块号LBN与之对应。文件都是按LBN来寻址的，是最小的逻辑可寻址单元。第１个逻辑块号（LBN0）是第１个逻辑扇区的第１块，后面依次为LBN1、2、3等。

卷结构

光盘把存放信息的区域称为卷空间。卷就是用一套规则和数据结构，描述盘上信息的错综复杂的关系。在盘上固定位置记录了卷描述符，其中的内容用来说明整个CD－ROM盘的逻辑组织。

卷空间分为2个区，从LSN0～LSN15称为系统区（系统区不放数据）；从LSN16开始到最后1个逻辑扇区为数据区。数据区用来存放卷描述符、文件目录、路径表和文件数据等内容。卷描述符固定地位于LSN16处。LSN16提供了许多重要的信息，如盘上的逻辑组织、根目录地址、路径表的地址和大小及逻辑块的大小等。目录结构

光盘采用了隐式分层目录结构，也把目录作为文件来看待，但是光盘中所谓的目录文件有具体的规定。它是由目录记录构成的，目录记录中主要存放着文件标志符，以字节计算的文件长度，光盘中可存放任何类型的文件。一个大的文件必须分为几个文件域存放。文件域是指由顺序编号的逻辑块组成的连续区域。一个小的文件可存放在单个文件域里。文件域中有第１个逻辑块号，以及打开和使用这个文件所需要的其他信息。光盘的文件结构和软、硬盘有很大的差别。１张光盘放进光驱被驱动后，系统先初始化，在ＬＳＮ１６处找到卷描述符，根据卷描述符中提供的路径表地址，找到路径表，由目录记录中记录着的文件域地址找到正确的文件信息。当１个文件放在多个文件域中时，又要设置多个目录记录，每个目录记录都给出相应的文件域地址，并由文件标志符指明该文件域是不是最后１个。显然，这种文件结构大大加快了光盘寻找文件的速度。路径表

路径表是指盘上的所有目录名，是获取子目录的最快途径。其特点是用索引值来访问所有的目录。路径表由许多路径表记录组成，它对应于根和子目录，其中的根目录和每１个子目录，都有它们所在的起始地址，即逻辑块号ＬＢＮ，在光盘上寻找子目录可以依据地址索引来遍历路径表。这样就可以通过路径表来访问任何１个子目录。2.4.3操作系统对CD-ROM文件系统的支持DOS系统

CD-ROM上的文件系统和DOS操作系统和文件系统差别很大，DOS无法用通常的方式直接读取CD-ROM上的文件，必须在原有文件系统的基础上进行CD-ROM文件系统的扩充。

在DOS中，有一个名为MSCDEX.EXE的CD-ROM扩展程序。它是DOS的一个外部命令，运行后相应代码将驻留在内存。MSCDEX是一个与设备无关的程序，它调用一个CD-ROM驱动程序来完成数据的读出与控制，CD-ROM驱动器的设备名由Config.sys中加载的设备驱动程序设定。MSCDEX可以使用户象存取磁盘文件那样读取CD-ROM光盘文件，并服务于DOS或应用系统的文件请求。MSCDEX的命令行语法为：

MSCDEX[/E/K/S/V][/L:(Letter)][/M:(buffer)]/D:(device-name)

/E：MSCDEX可用扩展内存(ExpandedMemory)作为CD-ROM的读/写缓冲区.这个开关需EMM规范LIM3.2以上，缺省时不用EMM。

/K：支持Kanji编码文件格式，缺省时为不支持Kanji格式的光盘.

/S：允许基于MS-NET网络服务共享。

/V：显示MSCDEX使用内存的情况。

/L：MSCDEX加载时用户建议的起始盘符.在给CD-ROM分配盘符时，从所建议的盘符开始，找到可用的盘符分配给CD-ROM.若有多个光盘，则分配多个盘。若盘符不够，则修改Config.sys中Lastdrive的参数。

/M：MSCDEX要申请的盘缓冲区个数，每个缓冲区为2K字节.使用的缓冲区越快.缺省值为4。

/D：指明所用设备的设备名，该开关是必须的。

在CD-ROM光盘和普通磁盘在使用上有以下区别:CD-ROM光盘是只读的，所有写操作都不能成。CD-ROM光盘没有类似FAT表的结构，所有对磁盘物理结构进行操作的命令均不能使用FORMAT命令CD-ROM是作为网络盘来处理的，因此只能在本机上使用的命令（如CHKDSK）不能用于CD-ROM光盘。CD-ROM没有磁道、簇等概念，它只是一个顺序存放的信息流，因此在BIOS级和磁盘是不兼容的。Windows对CD-ROM的支持

Windows使用了一种专门用于CD-ROM的文件系统，即CDFS，这是一个32位保护模式的文件系统，它具有以下特点。用一个新的设备驱动程序替换了旧的MSCDEX早先的MSCDEX使用常规内存，而新的驱动程序使用高端内存。通过32位保护模式的高速缓存，改善了应用程序的运行性能，使它们运行得更平不需要配置，CDFS是一种动态高速缓存。2.5光盘库与光盘塔2.5.1光盘库

光盘库是一种能自动把机柜中存放的许多片光盘选出并装入光盘机进行读/写的设备。它利用光盘可换的特点，可形成一个巨大的联机资料库。最常见的是采用CD-ROM盘和CD-DA盘的光盘自动换盘机。

光盘库是利用精确伺服控制的机械手来装卸光盘，用户通过集成在库上的串口(一般是RS232)或SCSI接口从计算机(或计算机网络)上输入指令，指挥机械手准确地存取CD盘片，让驱动器读出数据，并通过SCSI接口传出数据。在程序的控制下，机械手设备可操作和管理多个驱动器，机械手自动升降器机构在盘片栈和驱动器之间快速地移动光盘，在光盘播放完毕后，机械手机构从驱动器上将盘卸下并放回堆栈的光盘槽中

光盘库，可放置的光盘片数量一般从几十片到上百片。这种联机容量巨大的设备对于图书馆之类的机构是很有用的，大量不常用的数据一旦需要就能尽快找到。能容纳600张CD-ROM的光盘库光盘库利用机械手来装卸光盘

2.5.2光盘塔

光盘塔是由许多光盘机用电缆连接在一起的光盘只读阵列，加上相应的控制器和网络连接设备，构成与网络直接连接的存储设备，用来存放光盘出版物，可以用软件控制读/写其中某一台，进行光盘信息的管理。光盘塔采用SCSI接口与光盘机相连，一根电缆可以连接多台光盘机。由于受到SCSI地址数的限制，一般以7的倍数出现，常见的有7张CD和14张CD容量的产品，多的可达56张CD。光盘塔结构比光盘库结构简单，造价也低，读取光盘速度也快，但容量较小。

光盘塔可以直接连在网络上，供广大网络用户所共享。CD-ROM光盘塔在网络上连接非常的方便、简单，就像用户在使用自己的服务器一样。在广域网中光盘塔被看成是一个独立的Web服务器。光盘塔上网后，一个光盘塔对应一个盘符；光盘塔的光盘驱动器分别对应这一盘符下的子目录。在网络中光盘塔可以同时被多个用户访问，也允许多用户同时访问光盘塔中的某一片光盘。

CD

校准波片

分光片

衍射波片

激光光束

聚光物镜

多光束探测器CD-ROM光盘驱动器的结构：1：光学头（用来产生和读取激光）2：驱动装置3：控制器4：一组信号操作系统衡量CO-ROM光盘驱动器的主要技术指标：1:存储容量2：数据传输率3：平均存取时间4：接口标准5：高速缓存（Cache）CD-ROM使用的注意事项：1：保持水平，机架要稳2：先拔电源线3：不用盗版CD盘4：避免直接将托盘顶进去CD-R技术的概念和术语1：ISO9660规范2：单段刻录3：单道刻录4：整盘刻录5：多段刻录6：缓存器欠载7：硬盘的热校正功能8：增量包刻写9：直接刻写10：预刻录软件11：虚拟映像文件CD-R的功能和特点1：与CD-ROM兼容2：使用寿命长3：适用于随机存储，发行量小，要求成本低的场合CD-R刻录机的选择1：数据格式2：刻录方式3：读写速度4：缓存器容量5：平均无故障时间6：数据可靠性用CD-ROM可以观看DVD电影首先我们把CD-ROM分为两种：一、24x以上40x以下二、40x及更高倍速

24x以下cd-rom由于年代久远，技术落后，已经没有改制可能。1、24x以上40x以下：

激光头部分：由于cd-rom光盘的轨距为1.6微米，而dvd光盘的轨距仅仅为0.8微米，cd-rom光盘的最短信息坑长0.843微米，dvd光盘最短信息坑长0.293微米。所以dvd可以在相同面积的情况下，存储更加大量的文件。针对这个情况，我们需要对激光头进行调整，以适应更加小的轨距及坑距。拆开cd-rom的外壳，会看到在导轨上，有一个透镜，那就是激光头。在它的侧面，有一个小小的螺丝，可以转动。它就是调整的关键。这个螺丝可以调节激光束落到盘面上面积的大小。通过开头的数据，我们可以知道，调整后的光束应该小于0.293微米，以适应dvd的需要。具体对应到螺丝的调节上，一般为2-3转。这个位置需要您自己多试验才能得出。提醒：在调节前，请用笔做上记号，省得您自己都不知道转了多少。传动部分：

dvd-rom在4x以上，就可以流畅观看dvd电影。那如果是32x的cd-rom改装过来，转速明显过高，也增大了发热量，无形中加剧了损耗。对此，要采用减速的办法：电脑内可以提供5v(红色导线)、12v(黄色导线)两种输出。我们把供cd-rom使用的四针电源插头找出来，把黄色的那根剪断或是用胶布封起来，这样送到cd-rom里的只有5v电压，cd-rom的速度就变为32*5/17＝9.41，满足了我们的需求。2、40x及更高倍速在40xcd-rom上市的时候，市场上已经有了大量的dvd-rom供应。厂家出于降低成本的考虑，它们本来就是从同一条生产线上下来的产品，只是厂家人为的屏蔽了dvd功能，制造价格差异。我们要做的就是找出被屏蔽的dvd功能。打开cd-rom外壳，在电路板背后，能够找到一个空置的跳线，或是有一个元件位置上是空缺的，边上会有dvdjump的字样。现在去找一个跳线帽将它接通。或是用一小截铜丝将两端连起来。打开被屏蔽的dvd功能。当然，降速还是要做的，这个可以按照1当中介绍的进行操作。6.1计算机图形学概论

计算机中的图可分为两种类型：即图形与图像。计算机图形学是利用计算机研究图形的表示、生成、处理、显示的学科。6.1.1计算机图形处理的基本概念

计算机图形处理是指利用由概念或数学描述所表示物体的几何数据或几何模型，用计算机进行显示并存储，并可以进行修改、完善以及有关操作的过程。图形处理包括的主要内容有:几何变换，如平移、旋转、缩放和投影等曲线和曲面拟合建模或造型隐线隐面消除阴暗处理纹理产生着色6.1.2计算机图形系统的组成与功能计算机图形系统的组成

计算机图形系统应由硬件设备和相应的图形软件系统两部分组成。

高质量的计算机图形离不开高性能的计算机图形硬件设备。例如，国际上广泛使用的SunSPARC系列工作站、HP系列工作站，便是性能优异的专用图形系统。

图形系统硬件通常由图形处理器，图形输出设备和输入设备构成。图形处理器是图形系统结构的重要部件，是连接计算机和显示终端的纽带。图形处理器具有存储和处理图形的功能，而且能完成大部分图形函数计算，这样就大大减轻了CPU的负担，提高了系统显示能力和显示速度。

最常用的图形输入设备就是基本的计算机输入设备键盘和鼠标。人们一般通过一些图形软件由键盘和鼠标直接在屏幕上定位和输入图形，如人们常用的CAD系统就是用鼠标和键盘命令生产各种工程图的。此外还有跟踪球、空间球、数据手套、光笔、触摸屏等输入设备。跟踪球和空间球都是根据球在不同方向受到的推或拉的压力来实现定位和选择。数据手套则是通过传感器和天线来获得和发送手指的位置和方向的信息。这几种输入设备在虚拟现实场景的构造和漫游中特别有用。光笔是一种检测光的装置，它直接在屏幕上操作，拾取位置。

随着计算机系统、图形输入/输出设备的发展，计算机图形软件也不断更新和完善，目前发展了许多支持计算机图形技术的软件系统。作为一个图形系统，至少应具有计算、存储、输入、输出、对话等五个方面的基本功能。

计算功能

能实现设计过程中所需的计算、变换、分析等功能，如：图元生成、坐标变换等；

存储功能

能存放（形体的）几何数据、形体间的关系，并可对数据实时检索、维护；

输入功能

可输入形体的几何参数及各种命令。

输出功能

可显示过程中当前状态，修改后的结果，并可硬拷贝及输出。

对话功能

可通过图形显示器及其他人——机交互设备直接进行人——机通信。用户通过显示器观察设计结果和图形，用选择拾取设备，对不满意部分作出修改。系统还可追溯以前的工作步骤，对用户操作执行的错误给予必要的提示和跟踪。

以上五种功能是一个图形系统所具备的最基本功能，至于每种功能中有哪些能力，则因不同系统而异。

6.1.3计算机图形学的应用领域

随着计算机图形学不断发展，它的应用范围也日趋广泛。目前计算机图形学应用领域主要有：计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）地形地貌和自然资源图图形化的用户接口科学计算可视化6.1.4图形与图像的区别与联系

应当指出，从历史上来看图形和图像有着较大不同，不能混为一谈。直到目前为止，计算机图形学和数字图像处理还是作为两门课程分别讲授的。

计算机图形学是指将点、线、面、曲面等实体生成物体的模型存放在计算机里，并可进行修改、处理、操作和显示的一门学科。图形含有几何属性，或者说更强调场景的几何表示，是由场景的几何模型和景物的物理属性共同组成的。

数字图像处理技术是对计算机外部辅助设备（如扫描仪、数码相机或视频采集装置等）输入的图像像素数据进行数字化处理、变换、压缩和传输的一门计算机技术。就存储方式而言，图像纯指计算机内以位图(Bitmap)形式存在的灰度或彩色信息图形的几何属性。图形与图像的主要区别有：数据来源不同

图像数据来自客观世界；图形数据来自主观世界。

处理方法不同

图像处理方法包括几何修正、图像变换、图像增强、图像分割、图像理解、图像识别等；图形处理方法包括几何变换、开窗和裁剪、隐藏线和隐藏面消除、曲线和曲面拟合、明暗处理、纹理产生等。

理论基础不同

图像处理理论主要用到数字信号处理、概率与统计、模糊数学等；计算机图形学理论主要用到仿射与透视变换、样条几何、计算几何、分形理论等。

图形与图像的对比与区别

图形(Graphics)图像(Image)数据量很少

数据量很大有结构，便于编辑修改无结构，不便于编辑修改能准确表示3D景物，易于生成所需的不同视图3D景物的信息巳部分丢失，很难生成不同的视图生成视图需要复杂的计算生成视图不需要复杂的计算自然景物的表示很困难自然景物的表示不困难国际标准：GKS，PHIGS，OpenGL，WMF，VRML;CGM，STEP，国际标准：JBIG，JPEG，TIFF

编辑软件(绘图软件):AutoCAD，CorelDRAW编辑软件(图像处理软件)：Photoshop，Photostyler随着图形图像技术的发展，两者之间相互交叉、相互渗透，其界线也越来越模糊，计算机图形与图像处理之间的联系与转换如下图所示：

6.1.5PHOTOSHOP（图像处理软件）关于Photoshop的几个概念：1.图像的类型(1).点阵图 点阵图又称位图，是对视觉信号在空间和亮度上做数字化处理后获得的数字图像。点阵图由若干个像素组成，把描述图像中各个像素点的亮度和颜色的数位值对应一个矩阵进行存储，这些矩阵值映射成图像。点阵图可以装入内存直接显示。(2).矢量图 矢量图不用大量的单个点来建立图像，而是用一个指令集合来描述图像。2.Photoshop主要具有以下功能：

(1).绘图功能，它提供了许多绘图及色彩编辑工具。

(2).图像编辑功能，包括对已有图像或扫描图像进行编辑，例如放大和裁剪等。

(3).创意功能，许多原来要使用特殊镜头或滤光镜才能得到的特技效果用Photoshop软件就能完成，也可产生美学艺术绘画效果。

(4).扫描功能，使用Photoshop可以与扫描仪相连，从而得到高品质的图像。3.Photoshop的图像模式 Photoshop的图像模式由Mode菜单设定，其中最常用的有四种模式：黑白二值图、灰度图，RGB彩色图、CMYK彩色图。 黑白二值图中只能有黑、白两色，常用于线图。 灰度图中有黑到白的各种灰度层次，常用8位的灰度。 RGB彩图用RGB(红、绿、蓝)三种颜色的不同比例配合合成所需要的任意颜色，适于显示器屏幕显示的彩图。 CMYK彩图模式用于彩图印刷。RGB模式的彩图在印刷时某些颜色可能出现与设计色偏差4.Photoshop支持多种图像文件格式

Photoshop支持多种图像文件格式，其中常用的有PSD、BMP、EPS、TIFF、JPEG、GIF格式。5.

层 层是Photoshop的“核心人物”。一个Photoshop创作的图像可以想象成是由若干张包含有图像各个不同部分的不同透明度的纸叠加而成的。每张“纸”称之为一个“图层”。由于每个层以及层内容都是独立的，用户在不同的层中进行设计或修改等操作不影响其它层。利用层控制面板可以方便地控制层的增加、删除、显示和顺序关系。6.

通道

Photoshop用通道来存储色彩信息和选择区域。颜色通道数由图像模式来定，例如对RGB模式的图像文件，有R、G、B三个颜色通道，对CMYK模式的图像文件，则有C、M、Y、K四色通道.灰度图由一个黑色通道组成。用户在不同的通道间作图像处理时，可利用通道控制面板板来增加.删除或合并通道。 Photoshop5.5图像文件中最多可有24个通道，通道之间可以进行多种运算操作。7.

路径 路径工具可以创建任意形状的路径，利用路径绘图或者形成选区进行选取图像。路径可以是闭合的，也可以是断开的。 在路径控制面板中可对勾画的路径进行填充路径、给路径加边、建立删除路径等操作，还可方面地将路径变换为选区。6.2多媒体电子出版物，教学软件和多媒体数据库

6.2.1多媒体电子出版物

1.多媒体电子图书2.电子地图与旅游3.家庭应用4.商业应用

6.2.2多媒体教学软件多媒体技术的发展已经打破传统的黑板，粉笔的讲课方式，最典型的例子就是课件的利用。

1.多媒体教学的几种方式：（1）作为个别学习的多媒体教材（2）作为课堂的多媒体资料演示（3）作为游戏进行探索式学习

2.多媒体教学软件设计的一般原则一般来说如果一门课有如下一些特点即适合采用多媒体教学作为教学手段

（1）交互性强，即经常需要学生就课程内容回答问题。（2）需要根据学生的要求或测试成绩动态的调整课程的难度或内容。（3）课文中需配有图形，以帮助学生理解。（4）需要对学生的学习过程进行追踪并对测试成绩进行记录和统计。（5）在教学过程中需要使用动态模拟系统。6.2.3多媒体数据库多媒体信息的特点：

1.数据量大；2.非结构化信息，信息长度不固定；3.声音，视频等媒体具有时间敏感性等。带来的问题：1.数据量巨大且媒体间量的差异也很大；2.媒体种类的增多增加了数据处理难度；3.多媒体不仅改变了数据库的接口也改变了数据库的操作形式；4.不得不采用长事务；5.考虑版本控制的问题。

6.3制作多媒体光盘

1.前期准备工作2.选择硬件设备3.选择软件工具4.制定计划表5.打包，刻录

7.1数据通信系统7.1.1通信系统模型

不同的通信系统有相同的模型，不同的是采取的具体技术如编码技术、传输技术的不同，从而导致传输距离、速度及传输的可靠性各不相同。

7.1.2与数据通信有关的基本概念与术语数据传输率与带宽

数据传输速率是衡量系统传输数据能力的主要指标，数据传输率是指单位时间内传送的信息量，即每秒钟传送的二进制位（bit，比特）数，单位为每秒位，记作b/s。

带宽(Bandwidth)这个术语也被用于衡量媒体传输数据的能力。从技术角度上说，带宽和比特速率是两个不同的概念。但是它们之间有重要的联系。通信媒体能够容纳一定频率范围的信号。所谓带宽就是媒体能够传输的信号最高频率和最低频率的差值。

为什么传输系统有带宽的限制呢？因为没有一种电子设备能在瞬间将一个电压转换为另一个电压，电压的升或降都需要一小段时间。同样，也没有一种导线能完美地传导电流，当电流在导线上传输时信号能量会减弱。因此，每个传输系统都有其自身的极限带宽，也就是硬件改变信号的最大速率。当发送器企图以比带宽更高的速率改变信号，硬件将无法保持信号传输的正确性，因为在发送器企图送出下一个信号前没有足够的时间完成一次信号改变，导致接收方接收到的信号不完整，即通信错误。

基带传输与宽带传输

在通信系统中，我们经常使用“信道”。信道和电路并不等同，通常将信道看作是以信号传输媒体为基础的信号通路，一般用来表示某一个方向传送信息的媒体。例如一条通信线路可以包含一条发送信道和一条接收信道。按照信号在信道中的传输形式，我们可以将其分为基带传输和宽带传输。

基带是原始数字信号所占用的基本频带，在基带传输方式中，在任何时刻仅有一路信号在介质中传送。基带系统中的每个设备都共享相同的信道。当基带系统上的一个节点在传输数据，网络中所有的其他节点在发送数据前必须等待前面的传输结束。基带系统传输支持双向信号流，即基带系统可在同一条线路上实现数据的发送和接收。

在宽带信号方式中，传输介质的带宽按频率分割成两个或多个子信道，每个子信道上都可以独立地传输一路信号。宽带传输要求信息在传送时通过载波信号调制，信号被调制到不同频率范围,这就要用到特殊类型的调制解调器。使用多个频率可以使一个宽带系统能接入几个信道，从而能够比基带系统传输更多的数据。在宽带系统中，信号仅仅只能进行单向传输。因此，宽带系统必须为数据的发送和接收提供独立的线路。

7.1.3多媒体通信特征多媒体通信技术既具有多媒体数字化，集成性和交互性三大特征又具有计算机通信技术上分布性，及时性和共享性。

1.多媒体通信载体较为复杂2.多媒体通信处理数据信息量大3.多媒体通信处理数据具有实时性4.多媒体通信的交互性5.多媒体通信的分布性7.2计算机网络

计算机网络的定义与组成

计算机网络是将地理位置不同的具有独立功能的计算机（系统）或由计算机控制的外部设备，通过通信设备和传输介质连接起来，在网络操作系统的控制下，按照约定的通信协议进行信息交换，实现资源共享的系统。

计算机网络是网络结点和物理信道的集合，一般由资源子网和通信子网两部分组成。资源子网

资源子网由主机、终端、I/O设备、各种软件资源和数据库等组成。资源子网负责全网数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源和网络服务。

通信子网

通信子网包含传输介质和通信设备。它承担全网的数据传输、转接、加工和变换等通信处理工作。传输介质可以是专用的双绞线、同轴电缆及光纤，也可以是公用通信线路，如电话线、微波等。通信设备是指通信处理机、交换设备和调制解调设备，以及用于卫星通信的地面站、微波站、集中器等。

7.3多媒体网络的技术

多媒体网络技术中的多媒体是指把“感觉媒体”数字化后的数字化“表示媒体”。而“显示媒体”、“存储媒体”是多媒体网络上各结点显示、获取、存储、处理多媒体数据的重要设备，传输媒体是传输多媒体数据的通道。

7.3.1支持多媒体通信的网络部件支持端到端多媒体应用的网络部分可分为7个逻辑类型：1.传输部件---------电缆，光纤，中继器2.交换部件---------路由器，交换器3.存储转发中继-----报文传送代理4.多点播放部件-----多点播送路由器5.应用层翻译器-----邮件协议翻译器6.镜像高速缓存-----WWW文档高速缓存7.网络服务组件-----域名服务系统7.3.2支持多媒体应用的网络性能

支持多媒体应用的网络要求具有：实时传递连续媒体及多点和广播发送能力，除此之外，还应具有：1.吞吐量或传输率2.传输延迟（端到端，往返）3.延迟变化4.差错率5.服务质量

7.3.3音频和运动视频的连网要求

1.音频质量与定量要求2.运动视频质量与定量要求

7.4超文本与超媒体技术

超文本是一种典型的数据库技术，是由节点和表达节点之间关系的链组成的网。除了文本、数字之外，图形、图像、视频、音频等多媒体信息已在信息处理领域占有越来越大的比重，所以超文本/超媒体技术成为Internet网上信息检索的核心技术。7.4.1超文本与超媒体的基本概念

人类记忆联想结构不同于文本结构，文本最显著的特点是它在组织上是线性和顺序的。但人类记忆具有的网状结构就可能有多种路径，不同的联想检索必然导致不同的路径。网状信息结构用文本是无法管理的，必须采用一种比文本更高一次层的信息管理技术，即超级文本。

超文本可以简单地定义为收集、存储和浏览离散信息，以及建立和表示信息之间关系的技术。超文本是针对传统的线性文本而言的。计算机中传统的信息管理是一种线性和顺序的组织结构，在存储和检索信息时，表现出来的是一种固定的顺序结构，对大型的信息系统而言，检索信息的效率十分低下，信息定位困难。超文本追求的正是克服了线性文本缺点的信息管理模式。

超文本具有非线性的网状结构，这种结构可以按人脑的联想思维方式把相关信息联系在一起，通过信息块中的“热字”、“热区”等定义的链来打开另一些相关的媒体信息，供用户浏览。超文本文档允许用户在阅读时随时对有关图形、图像或事物的内容进行阅读。超文本提供的灵活直观的人机交互方法。

由于超文本的节点与链接的形式很容易推广到多媒体的形式，所以它自然成了支持多媒体信息管理的技术。超文本如果能支持基于时间变化的信息，如图形、图像、视频、音频等多媒体信息，则称为超媒体。超文本和超媒体只是研究对象不同，所以一般并不区别它们。7.4.2超文本／超媒体组成要素

超文本／超媒体是由相对独立的节点信息和表达它们之间关系的链所组成的信息网络，所以节点、链和网络是超文本的三要素。节点

节点是超文本／超媒体表达信息的基本单位，它是描述某个特殊主题的数据集合。节点中可以定义链与其他节点相连接。实际上，超文本／超媒体网络是由具有复杂的链接结构的节点所组成的。节点内容可以是文本、图形、图像、视频、音频、计算机程序等，也可以是它们的组合形式。

文本本身可以是一个文献或被定义成一个由节点表现的对象，一般链源是文本节点中的字词，称为热字。图形或图像也可以组成的节点，在图像上建链，链源是图像上的某一敏感区，称之为热区；视频节点的一个特性是时间连续性，节点的链源与时间有关，即视频的某几帧，称为热点。链

链用来连接相关的节点，也是组成超文本／超媒体的基本单位，是超文本／超媒体的灵魂。链形式上是从一个节点指向另一个节点的指针，本质上表示不同节点间存在着信息联系。在超文本／超媒体系统中，定义的各节点可用链连接起来，链的功能强弱，直接影响节点信息的表现力，也影响网络的结构。

链的一般结构分为：链源、链宿及链的属性。链源可以是热字、热区、热点、媒体对象或节点本身；链宿是链的目的，一般是节点；链的属性决定链的类型。

网络

超文本／超媒体中由节点和链构成网络信息获取的路径，通过交互式的浏览、查询来获取信息。由此可见，超文本／超媒体的信息网络在建立信息联系的同时，也表现出作者的思维轨迹。它不仅提供了知识、信息，而且还蕴涵着对它们的分析、推理等，其内涵极为丰富。超文本／超媒体具有多方面、多层次的表现力，为人们提供了一种全新的写作方法，它不局限于单一媒体的线形表达，而是多媒体的网络式表达。

7.4.3超文本、超媒体的实现机制——HTML语言

超文本、超媒体的思想需要一种网络的实现机制，这就是HTML语言。1989年3月，在欧洲粒子物理实验室，富于想像力的物理学家TimBerners-Lee提出了一项计划，目的是使科学家们能很容易地翻阅同行们的文章。为了支持此计划，Tim创建了一种新的语言来传输和呈现超文本文档。这种语言就是超文本标记语言HTML（HyperTextMarkupLanguage）。

HTML文档在链接时的传输过程

一个基本的HTML文件有两部分。文件“头”指定了一个标题，当网页被显示的时候它就会在浏览器的标题栏上出现。文件“体”包含了文本、图像和链接等的信息。

3.1音频信号及其概念3.1.1声音处理技术历史回顾

1.乐器、传声装置设计

2.19世纪爱迪生发明了留声机3.电唱机、磁带录音机4.声卡和音箱5.可视电话、电视会议3.1.2音频信号的形式

在日常生活中，音频(Audio)信号可分为两类：语音信号非语音信号。

在物理上，声音可用一条连续的曲线来表示。这条连续的曲线无论多复杂，都可分解成一系列正弦波的线性叠加。规则音频是一种连续变化的模拟信号,可用一条连续的曲线来表示，称为声波。因声波是在时间和幅度上都连续变化的量，我们称之为模拟量。

用声音录制软件记录的英文单词“Hello”的语音实际波形

3.1.3模拟音频信号的物理特征

模拟音频信号有两个重要参数：

频率幅度与频率相关的另一个参数是信号的周期。它是指信号在两个峰点或谷底之间的相对时间。周期和频率之间的关系是互为倒数。

信号的幅度是从信号的基线到当前波峰的距离。幅度决定了信号音量的强弱程度。幅度越大，声音越强。对音频信号，声音的强度用分贝(dB)表示，分贝的幅度就是音量。

幅度限周期基线3.1.4声音的A/D与D/A转换

A/D转换的一个关键步骤:声音的采样和量化，得到数字音频信号，它在时间上是不连续的离散信号。

音频的数字化其实就是三步：采样，量化，编码。采样是把时间上连续的模拟信号转化成时间上断续的数字信号，即时间上将连续的模拟信号离散化。借助于A/D或D/A转换器，模拟信号和数字信号可以互相转换3.1.5与声音有关的几个术语

1.音高（音调）

2.音色

语音是特殊的复合音。语音由元音和辅音所构成。元音是一种能连续发出的乐音，辅音主要是不能连续发出的短促的噪音，元音与辅音合成汉语音节。

3.响度(音强)3.1.6声音质量的评价

目前来看，声音质量的度量有两种基本方法:一种是客观质量度量另一种是主观质量的度量。声音客观质量的度量方法

声波的测量与分析传统的方法是先用机电换能器把声波转换为相应的电信号，然后用电子仪表放大到一定的电压级进行测量与分析。由于计算技术的发展，使许多计算和测量工作都使用了计算机或程序实现。这些带计算机处理系统的高级声学测量仪器，能完成下列一些测量工作：

评价值的测量

响度和响度级，噪音级，清晰度指数，噪音评价数。声源的测量频谱的时间变化，声功率，指向性，效率，频谱特征，幅值分布等。音质的测量混响时间，隔音量，吸音量。声测量的基本仪器是声级计。声级计是一种能对声音作出类似人耳的反应的仪器，同时，它能进行客观而可重复的声压和声级测量。声压测量的好处很多：它能帮助音乐厅提高音响效果；能对烦扰声音进行精密的、科学的分析。声级测量还能明确地告诉我们什么声音会引起听力损害，并提醒人们采用适当的听力保护措施。因此，声测量是不可少的。

度量声音客观质量的一个主要指标是信噪比SNR（SignaltoNoiseRation），信噪比是有用信号与噪声之比的简称。其单位是分贝(dB)。声音主观质量的度量

采用客观标准方法很难真正评定某种编码器的质量，在实际评价中，主观的质量度量比客观质量的度量更为恰当和合理。通常是对某编码器的输出的声音质量进行评价，例如播放一段音乐，记录一段话，然后重放给实验者听，再由实验者进行综合评定。可以说，人的感觉机理最具有决定意义。当然，可靠的主观度量值是较难获得的。

平均判分（MeanOpnionScose-MOS）过程是召集一批实验者，请每个实验者对某个编解码器的输出进行质量判分，采用类似于考试的五级分制，不同的MOS分对应的质量级别和失真级别见表3-１。

MOS质量级别失真级别5优(Excellent)不察觉4良(Good)刚察觉但不可厌3中(Fair)察觉及稍微可厌2差(Poor)可厌(但不令人反感)1劣(Unacceptable)极可厌(令人反感)

声音质量分级与带宽

声音的质量与它所占用的频带宽度有关，频带越宽，信号强度的相对变化范围就越大大，音响效果也就越好。按照带宽可将声音质量分为4级：

数字激光唱盘质量，通常又CD-DA质量，这种质量也就是我们常说的超高保真，即SuperHiFi(HighFidelity)。

调频无线电广播，简称FM(FrequencyModulation)质量。

调