多媒體的硬件和

1、 第二章 多媒體的硬件和 軟件環(huán)境的建立 學(xué)習(xí)目標(biāo) 掌握多媒體系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)及多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和配置。 了解Windows98的多媒體環(huán)境。 掌握數(shù)字音頻基本概念、各種音頻信號(hào)的特點(diǎn)、聲卡的安裝與使用。 掌握視頻的色彩空間表示及轉(zhuǎn)換，數(shù)字視頻標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)字視頻的特點(diǎn)、視頻采集卡的安裝與使用。 了解多媒體光存儲(chǔ)技術(shù)及CD-ROM光盤的結(jié)構(gòu)與讀寫原理。 了解掃描儀的工作原理使用。 目錄 2.1 多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu) 2.2 Windows的多媒體環(huán)境 2.3 多媒體音頻 2.4 多媒體視頻 2.5 多媒體光存儲(chǔ)器 2.6 多媒體輸入輸出設(shè)備 2.1 多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu) 多媒體計(jì)

2、算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。其中硬件系統(tǒng)主要包括計(jì)算機(jī)主要配置和各種外部設(shè)備以及與各種外部設(shè)備的控制接口卡(其中包括多媒體實(shí)時(shí)壓縮和解壓縮電路)軟件系統(tǒng)包括多媒體驅(qū)動(dòng)軟件、多媒體操作系統(tǒng)、多媒體數(shù)據(jù)處理軟件、多媒體創(chuàng)作工具軟件和多媒體應(yīng)用軟件。多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如下圖所示。多媒體應(yīng)用軟件第八層軟件系統(tǒng)多媒體創(chuàng)作軟件第七層多媒體數(shù)據(jù)處理軟件第六層多媒體操作系統(tǒng)第五層多媒體驅(qū)動(dòng)軟件第四層多媒體輸入/輸出控制卡及接口第三層硬件系統(tǒng)多媒體計(jì)算機(jī)硬件第二層多媒體外圍設(shè)備第一層 2.1.1 多媒體硬件系統(tǒng) 2.1.2 多媒體驅(qū)動(dòng)軟件 2.1.3 多媒體操作系統(tǒng) 2.1.4 多媒體數(shù)據(jù)處理軟件

3、2.1.5 多媒體創(chuàng)作軟件 2.1.6 多媒體應(yīng)用系統(tǒng) 2.1.1 多媒體硬件系統(tǒng) 1多媒體硬件系統(tǒng)的組成 2多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī) 1多媒體硬件系統(tǒng)的組成 多媒體硬件系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)傳統(tǒng)硬件設(shè)備光盤存儲(chǔ)器(CD-ROM)、音頻輸入/輸出和處理設(shè)備、視頻輸入/輸出和處理設(shè)備等選擇性組合而成，其基本框圖如下圖所示。主機(jī)顯示器視頻卡聲卡CD-ROM攝像機(jī)影碟機(jī)錄像機(jī)麥克風(fēng)揚(yáng)聲器收錄機(jī)MIDI合成器聲卡是處理和播放多媒體聲音的關(guān)鍵部件，它通過插入主板擴(kuò)展槽中與主機(jī)相連。卡上的輸入/輸出接口可以與相應(yīng)的輸入/輸出設(shè)備相連。常見的輸入設(shè)備包括麥克風(fēng)、收錄機(jī)和電子樂器等，常見的輸出設(shè)備包括揚(yáng)聲器和音響設(shè)備等。聲卡

4、由聲源獲取聲音，并進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換或壓縮，而后存入計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理。聲卡還可以把經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理的數(shù)字化聲音通過解壓縮、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換后，送到輸出設(shè)備進(jìn)行播放或錄制。視頻卡是通過插入主板擴(kuò)展槽中與主機(jī)相連?？ㄉ系妮斎?輸出接口可以與攝像機(jī)、影碟機(jī)、錄像機(jī)和電視機(jī)等設(shè)備相連。視頻卡采集來自輸入設(shè)備的視頻信號(hào)，并完成由模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換、壓縮，以數(shù)字化形式存入計(jì)算機(jī)中，數(shù)字視頻可在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行播放。光盤存儲(chǔ)器由CD-ROM驅(qū)動(dòng)器和光盤片組成。光盤片是一種大容量的存儲(chǔ)設(shè)備，可存儲(chǔ)任何多媒體信息。CD-ROM驅(qū)動(dòng)器用來讀取光盤上的信息。 2多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī) 多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī)(Multimedia P

5、ersonal Computer，簡稱MPC)，是指具有多媒體功能的個(gè)人計(jì)算機(jī)。它是在PC基礎(chǔ)上增加一些硬件板卡及相應(yīng)軟件，使其具有綜合處理文字、聲音、圖像視頻等多種媒體信息的功能。(1). MPC基本硬件構(gòu)成(2). MPC技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) (3). MPC配置 (1). MPC基本硬件構(gòu)成MPC主要特征可以用一個(gè)簡單的公式表示：多媒體PC機(jī) = PC機(jī) + CD-ROM驅(qū)動(dòng)器 + 聲卡(2). MPC技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)MPC3.0標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定系統(tǒng)硬件最低配置如下：v PC機(jī)：至少為8MB內(nèi)存， 640MB硬盤容量，主頻75MHz Pentium CPU，分辨率為640480，顏色數(shù)為65536色的顯示器。 CD

6、-ROM驅(qū)動(dòng)器：傳輸速率為600KBs，最大尋址時(shí)間200ms，CD-ROM XA。 聲卡：采樣頻率44.1kHz，16bit量化精度，Wavetable（波表）MIDI合成器。(3). MPC配置 在配置MPC時(shí)應(yīng)該具備大容量的硬盤；具有快速數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸能力的CPU和PCI總線；建立更大的高速緩存區(qū)以提高微機(jī)的運(yùn)行速度，內(nèi)存一般在32M以上。高分辨率的圖形、圖像顯示。圖形顯示卡要有高的分辨率和存儲(chǔ)容量，如1024768的分辨率，2M內(nèi)存容量。高速的CD-ROM驅(qū)動(dòng)器和光盤。高質(zhì)量的聲卡和音響設(shè)備。為了聲音的采集和回放具有較好的音質(zhì)，應(yīng)該采用具有44.1KHz采樣頻率和16Bit采樣位數(shù)

7、的聲卡。 2.1.2 多媒體驅(qū)動(dòng)軟件 多媒體驅(qū)動(dòng)軟件是多媒體計(jì)算機(jī)軟件中直接和硬件打交道的軟件。它完成設(shè)備的初始化，完成各種設(shè)備操作以及設(shè)備的關(guān)閉等。驅(qū)動(dòng)軟件一般常駐內(nèi)存，每種多媒體硬件需要一個(gè)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)軟件。 2.1.3 多媒體操作系統(tǒng) 操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)的核心，負(fù)責(zé)控制和管理計(jì)算機(jī)的所有軟硬件資源，對(duì)各種資源進(jìn)行合理地調(diào)度和分配，改善資源的共享和利用情況，最大限度地發(fā)揮計(jì)算機(jī)的效能，它還控制計(jì)算機(jī)的硬件和軟件之間的協(xié)調(diào)運(yùn)行，改善工作環(huán)境向用戶提供友好的人機(jī)界面。多媒體操作系統(tǒng)簡言之就是具有多媒體功能的操作系統(tǒng)。多媒體操作系統(tǒng)必須具備對(duì)多媒體數(shù)據(jù)和多媒體設(shè)備的管理和控制功能，具有綜合使用各種媒

8、體的能力，能靈活地調(diào)度多種媒體數(shù)據(jù)并能進(jìn)行相應(yīng)的傳輸和處理，且使各種媒體硬件和諧地工作。多媒體操作系統(tǒng)大致可分為兩類： 一類是為特定的交互式多媒體系統(tǒng)使用的多媒體操作系統(tǒng)。如Commodore公司為其推出的多媒體計(jì)算機(jī)Amiga系統(tǒng)開發(fā)的多媒體操作系統(tǒng)Amiga DOS，Philips和SONY 公司為他們聯(lián)合推出的CD-I 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的多媒體操作系統(tǒng)CD-RTOS(Real Time Operation System)等。 另一類是通用的多媒體操作系統(tǒng)。隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，通用操作系統(tǒng)逐步增加了管理多媒體設(shè)備和數(shù)據(jù)的內(nèi)容，為多媒體技術(shù)提供支持，成為多媒體操作系統(tǒng)。目前流行的Windows 9

9、x、Windows NT主要適用于多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī)；Macintosh是廣泛用于蘋果機(jī)的多媒體操作系統(tǒng)。 2.1.4 多媒體數(shù)據(jù)處理軟件 多媒體數(shù)據(jù)處理軟件是專業(yè)人員在多媒體操作系統(tǒng)之上開發(fā)的。在多媒體應(yīng)用軟件制作過程中，對(duì)多媒體信息進(jìn)行編輯和處理是十分重要的，多媒體素材制作的好壞，直接影響到整個(gè)多媒體應(yīng)用系統(tǒng)的質(zhì)量。常見的音頻編輯軟件有Sound Edit、Cool Edit 等，圖形圖像編輯軟件有Illustrator、CorelDraw、Photoshop等，非線性視頻編輯軟件有Premiere，動(dòng)畫編輯軟件有Animator Studio和3D Studio MAX等。 2.1.5 多

10、媒體創(chuàng)作軟件 多媒體創(chuàng)作軟件是幫助開發(fā)者制作多媒體應(yīng)用軟件的工具，如Authorware、Director等。能夠?qū)ξ谋尽⒙曇?、圖像、視頻等多種媒體信息進(jìn)行控制和管理，并按要求連接成完整的多媒體應(yīng)用軟件。 2.1.6 多媒體應(yīng)用系統(tǒng) 多媒體應(yīng)用系統(tǒng)又稱多媒體應(yīng)用軟件。它是由各種應(yīng)用領(lǐng)域的專家或開發(fā)人員利用多媒體開發(fā)工具軟件或計(jì)算機(jī)語言，組織編排大量的多媒體數(shù)據(jù)而成為最終多媒體產(chǎn)品，是直接面向用戶的。多媒體應(yīng)用系統(tǒng)所涉及的應(yīng)用領(lǐng)域主要有文化教育教學(xué)軟件、信息系統(tǒng)、電子出版、音像影視特技、動(dòng)畫等。 2.2 Windows的多媒體環(huán)境 2.2.1 Windows的多媒體擴(kuò)展 2.2.2 Window

11、s 98的多媒體應(yīng)用程序 2.2.1 Windows的多媒體擴(kuò)展 1多媒體擴(kuò)展的三個(gè)軟件模塊 2為實(shí)現(xiàn)“可擴(kuò)展性和設(shè)備無關(guān)性”所采取的措施 3Windows 98提供的多媒體功能 1多媒體擴(kuò)展的三個(gè)軟件模塊 為支持多媒體功能，微軟公司在1990年推出了Windows 3.0之后，開發(fā)了多媒體擴(kuò)展軟件包WME（Windows with Multimedia Extension）之后又將多媒體功能直接集成到Windows 3.x及以后各版本之中并有所發(fā)展，提供了對(duì)多媒體的支持。Windows 3.1有一個(gè)包括多媒體功能的控制面板(其中含有幾個(gè)與多媒體有關(guān)的設(shè)置程序)和媒體播放程序。此外，微軟公司附

12、加的Video for Windows軟件包還提供了視頻播放功能。Windows 3.x的多媒體擴(kuò)展主要由以下三個(gè)軟件模塊組成：(1). MMSystem系統(tǒng)模塊。提供統(tǒng)一的多媒體控制接口(MCI-Multimedia Control Interface)服務(wù)的低層多媒體支持函數(shù)。(2). 多媒體設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。實(shí)現(xiàn)低層MMSystem函數(shù)和多媒體設(shè)備(如波形音頻，MIDI設(shè)備等)之間的通信。(3). MCI驅(qū)動(dòng)程序。提供對(duì)媒體的高級(jí)控制。Windows多媒體擴(kuò)展在應(yīng)用層和硬件之間含有多層系統(tǒng)代碼，應(yīng)用程序首先同MMSystem對(duì)話，再由后者喚醒低層多媒體設(shè)備或某個(gè)MCI驅(qū)動(dòng)程序。 2為實(shí)現(xiàn)“可

13、擴(kuò)展性和設(shè)備無關(guān)性”所采取的措施 可擴(kuò)展性和設(shè)備無關(guān)性是多媒體擴(kuò)展系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的兩個(gè)原則，為了實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展性和設(shè)備無關(guān)性，在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)上采取了以下三項(xiàng)措施：(1). 通過中間轉(zhuǎn)換層(MMSystem)把應(yīng)用程序與設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序相隔離，以便開發(fā)人員可集中編寫與設(shè)備無關(guān)的代碼。(2). 運(yùn)行時(shí)連接，將MMSystem中轉(zhuǎn)層與所需的驅(qū)動(dòng)程序相連接。(3). 定義良好的、一致的驅(qū)動(dòng)程序接口，使特殊代碼最少，簡化了安裝和升級(jí)過程。 3Windows 98提供的多媒體功能 1998年6月Microsoft正式推出的Windows 98在多媒體方面的性能有了很大的提高，速度更快，圖像更美觀、更真實(shí)。目前Win

14、dows 98是MPC機(jī)上使用最普遍的多媒體操作環(huán)境。Windows 98提供的多媒體功能如下：(1). 支持即插即用技術(shù)(2). 32位的設(shè)備驅(qū)動(dòng) (3). 娛樂性更強(qiáng) (1). 支持即插即用技術(shù)即插即用(Plug and Play，簡稱PnP)技術(shù)就是要方便用戶對(duì)多媒體硬件設(shè)備的安裝和設(shè)置。在安裝支持即插即用的多媒體設(shè)備時(shí)，Windows系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)探測到設(shè)備的存在，并一步一步地指導(dǎo)安裝過程，此外它還可根據(jù)計(jì)算機(jī)的硬件資源進(jìn)行分析，選擇最合適的配置并自動(dòng)為其分配地址、中斷和設(shè)備號(hào)等系統(tǒng)資源，避免設(shè)備之間的設(shè)置沖突。(2). 32位的設(shè)備驅(qū)動(dòng) Windows 98采用了32位保護(hù)模式驅(qū)動(dòng)程序，

15、這樣做有許多好處是：32位保護(hù)模式的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序可以動(dòng)態(tài)地裝載或去除，不占用常規(guī)內(nèi)存；可以通過減小系統(tǒng)運(yùn)行的模式開關(guān)數(shù)來提高系統(tǒng)的運(yùn)行性能；同時(shí)，因?yàn)橹С旨床寮从枚瓜到y(tǒng)配置變得容易。(3). 娛樂性更強(qiáng) Windows 98增加了許多新功能，使CD-ROM驅(qū)動(dòng)器成為更實(shí)用的MPC設(shè)備：1). CD-ROM的自動(dòng)播放在CD-ROM驅(qū)動(dòng)器中裝上光盤，Windows 98會(huì)自動(dòng)識(shí)別出光盤的內(nèi)容。2). 支持后臺(tái)播放3). 改進(jìn)了的視頻功能Windows 98操作系統(tǒng)內(nèi)置的各種軟件視頻壓縮編碼、解碼程序支持最主要的幾種視頻文件格式。 2.2.2 Windows 98的多媒體應(yīng)用程序 Windows

16、98不僅為運(yùn)行多媒體應(yīng)用程序提供了支持，而且本身還附帶了畫圖、錄音機(jī)、CD播放器及媒體播放機(jī)等多媒體程序。 1畫圖 2CD播放器 3媒體播放機(jī) 4錄音機(jī) Windows 98自帶一個(gè)畫圖程序在附件中。畫圖軟件啟動(dòng)后的界面如右圖所示。當(dāng)光標(biāo)移動(dòng)到畫圖區(qū)的控制點(diǎn)時(shí)光標(biāo)變成雙箭頭，此時(shí)可以拖拽改變畫圖區(qū)大小。工具箱中有16個(gè)畫圖用的工具。用戶可以利用工具進(jìn)行畫圖、填充、噴涂、清除、輸入文字和重新排列畫圖區(qū)內(nèi)容等工作。 1畫圖 CD播放器是一個(gè)用CD-ROM驅(qū)動(dòng)器播放CD唱盤的程序。CD播放器操作面板如下圖所示。在曲目下拉框中可以選擇要播放的曲目，然后單擊“播放”按鈕即可開始播放CD樂曲。 2CD播放

17、器 (1). 編輯播放曲目一張CD唱盤上可能只有幾首自己喜歡的樂曲，如果想自己排定播放順序，可執(zhí)行【唱片】|【編輯播放曲目】命令，彈出如下圖所示窗口，在此可進(jìn)行播放曲目的設(shè)置。(2). 調(diào)整播放音量在CD播放器中，執(zhí)行【查看】|【音量控制】命令或在桌面上雙擊任務(wù)欄上的喇叭，打開如下圖所示音量控制對(duì)話框。在對(duì)話框中可調(diào)整播放音量和左右音箱均衡。利用MPC的基本配置硬件，在Windows 98中使用“媒體播放機(jī)”應(yīng)用程序，就可以播放多媒體文件，例如播放波形聲音文件、MIDI音樂、視頻文件、VCD光盤等?！懊襟w播放機(jī)” 的操作界面如下圖所示。 3媒體播放機(jī) 啟動(dòng)媒體播放機(jī)后，要播放某個(gè)內(nèi)容，首先需要

18、從設(shè)備菜單中選擇一種播放的設(shè)備，這些設(shè)備是： ActiveMovie播放VCD視盤 Windows視頻播放擴(kuò)展名是“AVI”的視頻文件 聲音播放擴(kuò)展名是“WAV”的文件 MIDI音序器播放擴(kuò)展名是“MID”的文件 CD音頻播放CD唱盤的音樂提示：使用ActiveMovie播放VCD視盤時(shí)，MPEG文件都放置在光盤MPEGAV文件夾下，文件擴(kuò)展名為“DAT”。利用Windows 98提供的“錄音機(jī)”程序可以錄制、播放、編輯數(shù)字波形聲音文件。(1). 錄音機(jī)操作界面錄音機(jī)的操作界面如下圖所示： 4錄音機(jī) (2). 錄制聲音利用Windows 98提供的“錄音機(jī)”程序可分別錄制來自麥克風(fēng)、外接音頻信

19、號(hào)等的聲音。根據(jù)需要把聲卡的MIC IN插孔與話筒相連，或者把LINE IN與其它聲音輸入設(shè)備(例如錄放機(jī)、CD唱機(jī)等)的線性輸出端相連。錄制一個(gè)聲音文件的操作步驟如下：步驟1 執(zhí)行【文件】|【新建】命令。步驟2 單擊“錄音”按鈕。步驟3 打開麥克風(fēng)開關(guān)并對(duì)著麥克風(fēng)說話或者 打開其它的信號(hào)輸入開關(guān)。步驟4 結(jié)束錄音時(shí)，單擊“停止”按鈕。步驟5 執(zhí)行【文件】|【保存】。 2.3 多媒體音頻 音頻是多媒體技術(shù)的重要特征之一，是攜帶信息的重要媒體。在計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)中，音頻的種類主要有波形音頻、MIDI音頻和CD唱盤音頻。 2.3.1 波形音頻 2.3.2 MIDI音頻 2.3.3 CD-DA唱盤

20、2.3.4 聲卡 2.3.1 波形音頻 1聲音的基本特征 2數(shù)字音頻 1聲音的基本特征 聲音是由空氣中分子的振動(dòng)而產(chǎn)生的。自然界的聲音是一個(gè)隨時(shí)間而變化的連續(xù)信號(hào)，可近似地看成是一種周期性的函數(shù)。通常用模擬的連續(xù)波形描述聲波的形狀，單一頻率的聲波可用一條正弦波表示，如下圖所示。振幅周期基線基線是測量模擬信號(hào)的基準(zhǔn)點(diǎn)。聲波的振幅表示聲音信號(hào)的強(qiáng)弱程度。聲波的頻率反映出聲音的音調(diào)，聲音細(xì)尖表示頻率高，聲音粗低表示頻率低。振幅和頻率不變的聲音信號(hào)，稱為單音。單音一般只能由專用電子設(shè)備產(chǎn)生。在日常生活中，我們聽到的自然界的聲音一般都屬于復(fù)音，其聲音信號(hào)由不同的振幅與頻率合成而得到。復(fù)音中的最低頻率稱為

21、復(fù)音的基頻（基音），是決定聲調(diào)的基本要素，它通常是個(gè)常數(shù)。復(fù)音中還存在一些其它頻率，是復(fù)音中的次要成分，通常稱為諧音?；l和諧音合成復(fù)音，決定了特定的聲音音質(zhì)和音色。 2數(shù)字音頻 聲波是隨時(shí)間而連續(xù)變化的物理量，通過能量轉(zhuǎn)換裝置，可用隨聲波變化而改變的電壓或電流信號(hào)來模擬。以模擬電壓的幅度來表示聲音的強(qiáng)弱。為使計(jì)算機(jī)能處理音頻，必須對(duì)聲音信號(hào)數(shù)字化。(1). 采樣和量化 (2). 影響數(shù)字音頻質(zhì)量的技術(shù)參數(shù)(3). 數(shù)字音頻文件的存儲(chǔ)量 (4). 數(shù)字音頻信號(hào)的編碼 (1). 采樣和量化 (c) 采樣信號(hào)的量化(a) 模擬音頻信號(hào)(b) 音頻信號(hào)的采樣數(shù)字化音頻的過程如下圖所示。模擬聲音在時(shí)間

22、上是連續(xù)的，或稱連續(xù)時(shí)間函數(shù)x(t)。用計(jì)算機(jī)處理這些信號(hào)時(shí)，必須先對(duì)連續(xù)信號(hào)采樣，即按一定的時(shí)間間隔(T)在模擬聲波上截取一個(gè)振幅值(通常為反映某一瞬間聲波幅度的電壓值)，得到離散信號(hào)x(nT)(n為整數(shù))。T稱采樣周期，1/T稱為采樣頻率。為了把采樣得到的離散序列信號(hào)x(nT)存入計(jì)算機(jī)，必須將采樣值量化成有限個(gè)幅度值的集合x(nT)，采樣值用二進(jìn)制數(shù)字表示的過程稱為量化編碼。(2). 影響數(shù)字音頻質(zhì)量的技術(shù)參數(shù)對(duì)模擬音頻信號(hào)進(jìn)行采樣量化編碼后，得到數(shù)字音頻。數(shù)字音頻的質(zhì)量取決于采樣頻率、量化位數(shù)和聲道數(shù)三個(gè)因素。1). 采樣頻率采樣頻率是指一秒鐘時(shí)間內(nèi)采樣的次數(shù)。在計(jì)算機(jī)多媒體音頻處理中

23、，采樣頻率通常采用三種：11.025KHz(語音效果)、22.05KHz(音樂效果)、44.1KHz(高保真效果)。常見的CD唱盤的采樣頻率即為44.1KHz。2). 量化位數(shù)量化位數(shù)也稱“量化精度”，是描述每個(gè)采樣點(diǎn)樣值的二進(jìn)制位數(shù)。例如，8位量化位數(shù)表示每個(gè)采樣值可以用28即256個(gè)不同的量化值之一來表示，而16位量化位數(shù)表示每個(gè)采樣值可以用216即65536個(gè)不同的量化值之一來表示。常用的量化位數(shù)為8位、12位、16位。3). 聲道數(shù)聲音通道的個(gè)數(shù)稱為聲道數(shù)，是指一次采樣所記錄產(chǎn)生的聲音波形個(gè)數(shù)。記錄聲音時(shí)，如果每次生成一個(gè)聲波數(shù)據(jù)，稱為單聲道；每次生成兩個(gè)聲波數(shù)據(jù)，稱為雙聲道（立體聲）

24、。隨著聲道數(shù)的增加，所占用的存儲(chǔ)容量也成倍增加。(3). 數(shù)字音頻文件的存儲(chǔ)量 以字節(jié)為單位，模擬波形聲音被數(shù)字化后音頻文件的存儲(chǔ)量(假定未經(jīng)壓縮)為：存儲(chǔ)量=采樣頻率量化位數(shù)/8聲道數(shù)時(shí)間例如，用44.1KHz的采樣頻率進(jìn)行采樣，量化位數(shù)選用16位，則錄制1秒的立體聲節(jié)目，其波形文件所需的存儲(chǔ)量為：4410016821=176400(字節(jié))(4). 數(shù)字音頻信號(hào)的編碼 一般情況下，聲音的制作是使用麥克風(fēng)或錄音機(jī)來產(chǎn)生，再由聲卡上的WAVE合成器的(模/數(shù)轉(zhuǎn)換器)對(duì)模擬音頻采樣后，量化編碼為一定字長的二進(jìn)制序列，并在計(jì)算機(jī)內(nèi)傳輸和存儲(chǔ)。在數(shù)字音頻回放時(shí)，再由數(shù)字到模擬的轉(zhuǎn)化器(數(shù)/模轉(zhuǎn)換器)解

25、碼可將二進(jìn)制編碼恢復(fù)成原始的聲音信號(hào)，通過音響設(shè)備輸出。如下圖所示。模擬音頻信號(hào)輸入采樣/量化編碼傳輸/存儲(chǔ)解碼播放數(shù)字波形文件數(shù)據(jù)量大，數(shù)字音頻的編碼必須采用高效的數(shù)據(jù)壓縮編碼技術(shù)。音頻信號(hào)能夠被壓縮編碼的依據(jù)有兩個(gè)，一是聲音信號(hào)存在著數(shù)據(jù)冗余；二是利用人的聽覺特性來降低編碼率，人的聽覺具有一個(gè)強(qiáng)音能抑制一個(gè)同時(shí)存在的弱音現(xiàn)象，這樣就可以抑制與信號(hào)同時(shí)存在的量化噪聲；另外人耳對(duì)低頻端比較敏感，而對(duì)高頻端不太敏感，由此引出了“子帶編碼技術(shù)”。音頻信號(hào)的壓縮編碼方式可分為波形編碼參數(shù)編碼和混合編碼三種。1). 波形編碼波形編碼的算法簡單，易于實(shí)現(xiàn)，可獲得高質(zhì)量的語音。常見的三種波形編碼方法為：脈

26、沖編碼調(diào)制(PCM)，實(shí)際為直接對(duì)聲音信號(hào)作AD轉(zhuǎn)換。只要采樣頻率足夠高，量化位數(shù)足夠多，就能使解碼后恢復(fù)的聲音信號(hào)有很高的質(zhì)量。差分脈沖編碼調(diào)制(DPCM)，即只傳輸聲音預(yù)測值和樣本值的差值以此降低音頻數(shù)據(jù)的編碼率。自適應(yīng)差分編碼調(diào)制(ADPCM)，是DPCM方法的進(jìn)一步改進(jìn)，通過調(diào)整量化步長，對(duì)不同頻段設(shè)置不同的量化字長，使數(shù)據(jù)得到進(jìn)一步的壓縮。2). 參數(shù)編碼參數(shù)編碼方法通過建立起聲音信號(hào)的產(chǎn)生模型，將聲音信號(hào)用模型參數(shù)來表示，再對(duì)參數(shù)進(jìn)行編碼，在聲音播放時(shí)根據(jù)參數(shù)重建聲音信號(hào)。參數(shù)編碼法算法復(fù)雜，計(jì)算量大，壓縮率高，但還原聲音的質(zhì)量不高。3). 混合編碼混合編碼是把波形編碼的高質(zhì)量和參

27、數(shù)編碼的低數(shù)據(jù)率結(jié)合在一起，取得了較好效果。音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)和算法編碼類型算法名稱數(shù)據(jù)率標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用質(zhì)量波形編碼PCM均勻量化公共網(wǎng)ISDN配音4.0-4.5(A) (A)64kbit/s G.711APCM自適應(yīng)量化DPCM差值量化ADPCM自適應(yīng)差值量化32kbit/s G.721SB-ADPCM子帶一自適應(yīng)差值量化64kbit/s G.722參數(shù) 編碼LPC線性預(yù)測編碼2.4kbit/s 保密電話2.5-3.5混合 編碼CELPC碼激勵(lì)LPC4.8kbit/s 移動(dòng)通信3.7-4.0VSELP矢量和激勵(lì)LPC8kbit/s 語音郵件 RPE-CELP長時(shí)預(yù)測規(guī)則碼激勵(lì)13.2kbit/s ISD

28、N LD-CELP低延時(shí)碼激勵(lì)LPC16kbit/ G.728MPEG多子帶感知編碼128kbit/sCD 5.0 2.3.2 MIDI音頻 MIDI音頻是將電子樂器鍵盤上的彈奏信息記錄下來，包括鍵名、力度、時(shí)值長短等，是樂譜的一種數(shù)字式描述。當(dāng)需要播放時(shí)，只需從相應(yīng)的MIDI文件中讀出MIDI消息，生成所需要的聲音波形，經(jīng)放大后由揚(yáng)聲器輸出。如下圖所示。合成器揚(yáng)聲器MIDI鍵盤MIDI接口音序器 1. 什么是MIDI 2. MIDI設(shè)備配置 3. MIDI文件的特點(diǎn) MIDI是Musical Instrument Digital Interface(樂器數(shù)字接口)的縮寫。MIDI是一種國際標(biāo)

29、準(zhǔn)，是計(jì)算機(jī)和MIDI設(shè)備之間進(jìn)行信息交換的一整套規(guī)則，包括各種電子樂器之間傳送數(shù)據(jù)的通信協(xié)議。 1. 什么是MIDI MIDI設(shè)備就是處理MIDI信息所需的硬件設(shè)備，其基本組成包括： 2. MIDI設(shè)備配置 (1). MIDI端口 (2). MIDI鍵盤 (3). 音序器(Sequencer)(4). 合成器 (1). MIDI端口 一臺(tái)MID設(shè)備可以有一至三個(gè)MIDI端口，分別稱為MIDI In、MIDI Out、MIDI Thru。它們的作用是：MIDI In：接收來自其它MIDI設(shè)備的MIDI信息。MIDI Out：發(fā)送本設(shè)備生成的MIDI信息到其它設(shè)備。MIDI Thru：將從MID

30、I In端口傳來的信息轉(zhuǎn)發(fā)到相連的另一臺(tái)MIDI設(shè)備上。(2). MIDI鍵盤 MIDI鍵盤是用于MIDI樂曲演奏的，MIDI鍵盤本身并不發(fā)出聲音，當(dāng)作曲人員觸動(dòng)鍵盤上的按鍵時(shí)，就發(fā)出按鍵信息，所產(chǎn)生的僅僅是MIDI音樂消息，從而由音序器錄制生成MIDI文件。(3). 音序器(Sequencer)用于記錄、編輯、播放MIDI的聲音文件，音序器有以硬件形式提供的，目前大多為軟件音序器。音序器可捕捉MIDI消息，將其存入MIDI文件，MIDI文件擴(kuò)展名為 .MID。音序器還可編輯MIDI文件。(4). 合成器 MIDI文件的播放是通過MIDI合成器，合成器解釋MIDI文件中的指令符號(hào)，生成所需要的

31、聲音波形，經(jīng)放大后由揚(yáng)聲器輸出，聲音的效果比較豐富。1). MIDI合成方式MIDI合成方式主要有調(diào)頻合成(FM)和波形表合成(Wave Table)兩種方式。調(diào)頻合成方式，其原理是根據(jù)傅立葉級(jí)數(shù)而來。波形表合成的原理是ROM中已存儲(chǔ)著各種實(shí)際樂器的聲音采樣，合成時(shí)以查表方式調(diào)用這些樣本將其還原回放。2). 硬波形表合成與軟波形表合成硬波表合成方式的數(shù)字聲音樣本被保存在ROM內(nèi)或RAM(可動(dòng)態(tài)更換)內(nèi)。而軟波表的數(shù)字化樣本保存于系統(tǒng)主存中，合成運(yùn)算靠CPU完成，最終的音頻合成靠聲卡上的WAVE合成器來完成。軟波表實(shí)際上是針對(duì)合成MIDI音樂而開發(fā)的一套軟件，其主要作用是控制高速CPU來完成波表

32、MIDI合成器的部分功能。 3. MIDI文件的特點(diǎn) (1). 由于MIDI文件只是一系列指令的集合，因此它比數(shù)字波形文件小得多，大大節(jié)省了存儲(chǔ)空間。(2). 使用MIDI文件，其聲音卡上必需含有硬件音序器或者配置有軟件音序器。(3). MIDI聲音適于重現(xiàn)打擊樂或一些電子樂器的聲音，利用MIDI聲音方式可用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行作曲。(4). 對(duì)MIDI的編輯很靈活，在音序器的幫助下，用戶可自由地改變音調(diào)、音色以及樂曲速度等，以達(dá)到需要的效果。 2.3.3 CD-DA唱盤 CD-DA(Compact Disk-Digital Audio)即數(shù)字音頻光盤。是光盤的一種存儲(chǔ)格式，專門用來記錄和存儲(chǔ)音樂。C

33、D唱盤也是利用數(shù)字技術(shù)(采樣技術(shù))制作的，只是CD唱盤上不存在數(shù)字聲波文件的概念，而是利用激光將0、1數(shù)字位轉(zhuǎn)換成微小的信息凹凸坑制作在光盤上，通過CD-ROM驅(qū)動(dòng)器特殊芯片讀出其內(nèi)容，再經(jīng)過DA轉(zhuǎn)換，把它變成模擬信號(hào)輸出播放。 2.3.4 聲卡 聲卡是多媒體計(jì)算機(jī)必備的部件之一，用來處理各種類型數(shù)字化聲音信息。 1. 聲卡的結(jié)構(gòu)與功能 2. 聲卡的安裝 3. 安裝測試 1. 聲卡的結(jié)構(gòu)與功能 聲卡一般由Wave合成器、MIDI合成器、混合器、MIDI電路接口、CD-ROM接口、DSP數(shù)字信號(hào)處理器等組成。(1). Wave合成器Wave合成器的模/數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)/模轉(zhuǎn)換是聲卡上數(shù)據(jù)處理器件。(2

34、). MIDI合成器標(biāo)準(zhǔn)的多媒體計(jì)算機(jī)通過MIDI合成器播放MIDI文件。(3). 混音器聲卡上的混音器芯片可以對(duì)以下音源進(jìn)行混合：數(shù)字化聲音(DAC)，調(diào)頻FM合成音樂(FM)CD音頻(CD-ROM)，線路輸入(AUX)，話筒輸入(MIC)及PC聲音輸出(SPK)。(4). MIDI接口聲卡能夠接收、錄制及輸出MIDI信號(hào)，MIDI接口完成電子音樂設(shè)備與聲卡之間的信號(hào)傳輸通道，通過軟件控制可以將MIDI音樂設(shè)備演奏，反之，也可以將電子音樂設(shè)備上演奏的音樂錄制成MIDI數(shù)據(jù)文件，在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行模擬演奏或修改。(5). CD-ROM接口CD-ROM接口提供了從CD-ROM的CD-DA的輸出信號(hào)到

35、聲卡音源輸入的通路，CD-ROM播放CD唱盤的音頻時(shí)，將音頻信號(hào)直接通過聲卡的功放送到揚(yáng)聲器，通過調(diào)節(jié)聲卡的音量控制，即可控制CD唱盤的音量。(6). DSP數(shù)字信號(hào)處理器用作對(duì)數(shù)字音頻信號(hào)的實(shí)時(shí)壓縮和解壓縮，以及用于語音朗讀、語音識(shí)別等特殊音頻信號(hào)的處理。了解了聲卡的組成及工作原理后，可總結(jié)出聲卡有以下主要功能：(1). 錄制與播放波形音頻文件。(2). 編輯與合成波形音頻文件。(3). MIDI音樂錄制和合成。(4). 文語轉(zhuǎn)換和語音識(shí)別。 2. 聲卡的安裝 (1). 硬件安裝步驟1 關(guān)閉計(jì)算機(jī)電源，拔下供電電源和所有 外接線插頭。步驟2 打開機(jī)箱外殼，選擇一個(gè)空閑的16位擴(kuò) 展槽并將聲卡

36、插入擴(kuò)展槽。 步驟3 連接來自CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的音頻輸出線到 聲卡的CD IN針形輸入線上；步驟4 蓋上機(jī)箱外殼，并將電源插頭插回。步驟5 聲卡與其它外設(shè)的連接，按下頁圖進(jìn)行。LINE INLINE OUTSPK OUTMIDI錄音機(jī)、CD唱機(jī)等線性輸出話筒揚(yáng)聲器線性輸入立體聲放大器MIDI設(shè)備MIC IN(2). 軟件安裝對(duì)不同的聲卡，軟件的安裝方法不完全相同，需要按照說明書安裝。1). 安裝驅(qū)動(dòng)程序聲卡的驅(qū)動(dòng)程序是控制聲卡工作的必要程序，不同的聲卡驅(qū)動(dòng)程序是不同的。2). 安裝應(yīng)用程序安裝聲卡的應(yīng)用程序，例如混音器、錄音師和MIDI編輯軟件等。 3. 安裝測試 聲卡安裝完成后，即可對(duì)聲卡

37、進(jìn)行測試，以檢查聲卡能否正常工作，可以使用Windows 98的“媒體播放機(jī)”進(jìn)行測試。如果測試時(shí)，沒有聲音播出，可能有兩種情況：一是插孔接觸不良，請檢測揚(yáng)聲器插孔、音量開關(guān)等；二是配置產(chǎn)生沖突，進(jìn)入控制面板的“系統(tǒng)”設(shè)置查看是否有沖突。 2.4 多媒體視頻 凡是通過視覺傳遞信息的媒體，都屬于視覺媒體。視頻是多媒體的重要組成部分，是人們?nèi)菀捉邮艿男畔⒚襟w。包括靜態(tài)視頻(靜態(tài)圖像)和動(dòng)態(tài)視頻(電影、動(dòng)畫)。通常，我們將靜態(tài)視頻稱“圖像”，而用“視頻”專指動(dòng)態(tài)視頻。 2.4.1 視頻的彩色空間的表示及轉(zhuǎn)換 2.4.2 模擬視頻標(biāo)準(zhǔn) 2.4.3 數(shù)字視頻 2.4.4 視頻采集卡 2.4.1 視頻的彩

38、色空間的表示及轉(zhuǎn)換 在多媒體計(jì)算機(jī)中，常常涉及到幾種不同的色彩空間表示顏色。如計(jì)算機(jī)顯示時(shí)采用RGB彩色空間；彩色印刷時(shí)采用CMYK彩色空間；彩色全電視信號(hào)數(shù)字化時(shí)采用YUV彩色空間；為了便于色彩處理和識(shí)別，視覺系統(tǒng)又經(jīng)常采用HSI彩色空間。 1. 色彩的基本概念 2. 色彩空間的表示 3. 色彩空間的轉(zhuǎn)換 1. 色彩的基本概念 顏色與光的波長有關(guān)，不同波長的光呈現(xiàn)不同顏色。顏色具有三個(gè)特征：色調(diào)、亮度、飽和度。色調(diào)：表示顏色的種類，如紅、黃、藍(lán)等。色彩取決于光的波長，是決定顏色的基本特征。飽和度：是表示顏色的純凈程度，即色彩含有某中單色光的純凈程度。它是按單色光中混入其它色的比例來表示的。亮

39、度：是指色彩所引起的人眼對(duì)明暗程度的感覺同一種色調(diào)的亮度會(huì)因光源的強(qiáng)弱產(chǎn)生不同的變化，同一色調(diào)如加上不同比例的黑或白色混合后亮度也會(huì)發(fā)生變化。 2. 色彩空間的表示 (1). 計(jì)算機(jī)顯視器RGB彩色空間 (2). 彩色印刷CMYK彩色空間 (3). 彩色電視YUV和YIQ彩色空間(4). HSI彩色空間 (1). 計(jì)算機(jī)顯視器RGB彩色空間 RGB 彩色空間又稱加色法系統(tǒng)。RGB 彩色空間采用三種基本顏色，即 RGB(紅，綠，藍(lán))。彩色顯視器的輸入需要RGB三個(gè)彩色分量，通過三個(gè)分量的不同比例配合，在顯示屏幕上合成所需要的任意顏色，三種顏色均無時(shí)顯示黑色。在RGB彩色空間，任意彩色光F，其配色

40、方程可寫成： F=rR+gG+bB其中，r、g、b為三色系數(shù)，rR、gG、bB為F色光的三色分量。任意一種色光，其色度可由相對(duì)色系數(shù)中的任意兩個(gè)唯一的確定。(2). 彩色印刷CMYK彩色空間 CMYK彩色空間又稱減色法系統(tǒng)。彩色印刷采用靛藍(lán)、品紅、黃色和黑色四種油墨印刷各種顏色，通常把這四種顏色簡稱CMYK。靛藍(lán)、品紅、黃色三種顏色混合在一起時(shí)應(yīng)呈黑色。在現(xiàn)實(shí)中，把等量的靛藍(lán)、品紅、黃色油墨混合在一起產(chǎn)生不是黑色而是深棕色。因此又加入一些黑墨以打印真正的黑色。(3). 彩色電視YUV和YIQ彩色空間現(xiàn)代彩色電視系統(tǒng)中，通常采用三管彩色攝像機(jī)或彩色電荷耦合器件攝像機(jī)，把攝得的彩色圖像信號(hào)，經(jīng)分色

41、棱鏡分成R0G0B0三個(gè)分量的信號(hào)，分別經(jīng)放大和校正得到RGB信號(hào)，再經(jīng)過矩陣變換電路得到亮度信號(hào)Y、色差信號(hào)R-Y和B-Y，最后發(fā)送端將Y、R-Y及B-Y三個(gè)信號(hào)進(jìn)行編碼，用同一信道發(fā)送出去。這就是常用的YUV彩色空間。多媒體計(jì)算機(jī)中采用了YUV彩色空間，數(shù)字化后通常為YUV = 844或者是YUV = 822。美國、日本等國采用的NTSC制，選用了YIQ彩色空間，Y仍為亮度信號(hào)，I、Q仍為色差信號(hào)，但它們與U、V是不同的，其區(qū)別是色度矢量圖中的位置不同。I、Q與V、U之間的關(guān)系可以表示成：I=Vcos33oUsin33oQ=Vsin33o+Ucos33o選擇YIQ彩色空間的好處是，人眼的彩

42、色視覺特性表明，人眼分辨紅、黃之間顏色變化的能力最強(qiáng)，而分辨藍(lán)與紫之間顏色變化的能力最弱。在色度矢量圖中，人眼對(duì)于處在紅、黃之間，相角為123o的橙色及其相反方向相角為303o的青色，具有最大的彩色分辨力。(4). HSI彩色空間 在HSI彩色空間中，人們常用H、S、I參數(shù)描述顏色特性，其中H表示色調(diào)，S表示顏色的飽和度，I表示光的強(qiáng)度。HSI彩色空間能夠減少彩色圖像處理的復(fù)雜性，而且更接近人對(duì)色彩的認(rèn)識(shí)和解釋。 3. 色彩空間的轉(zhuǎn)換 (1). RGB與YUV和YIQ之間的轉(zhuǎn)換彩色攝像機(jī)最初得到的是經(jīng)過y校正的RGB信號(hào)，為了和黑白電視機(jī)兼容及壓縮編碼，在傳送過程中包含亮度信號(hào)和色差信號(hào)，亮度

43、方程簡化如下： Y=0.3R+0.59G+0.11B三個(gè)色差信號(hào)B-Y，R-Y，G-Y中有兩個(gè)是獨(dú)立的，另一個(gè)可用亮度方程和兩個(gè)色差信號(hào)通過運(yùn)算得到。YIQ彩色空間和RGB彩色空間的轉(zhuǎn)換方法是：將V=0.877(R-Y)，U=0.493(B-Y)，代入下式： I=Vcos33oUsin33o Q=Vsin33o+Ucos33o(2). HIS與RGB之間的轉(zhuǎn)換IBGRSBGBGfArcHGBRI,min1,180;, 03tan90.36013 2.4.2 模擬視頻標(biāo)準(zhǔn) 目前國際上流行的視頻制式標(biāo)準(zhǔn)分別為NTSC制式、PAL制式和SECAM制式。美國、日本、中國臺(tái)灣等地區(qū)使用NTSC制式。中國

44、及歐洲大多數(shù)地區(qū)使用PAL制式，PAL制式規(guī)定：每秒25幀，每幀水平掃描線為625條水平分辨率為240-400個(gè)像素點(diǎn)，采用隔行掃描方式，場頻(垂直掃描頻率)為50Hz，行頻(水平掃描頻率)為15625Hz。法國、俄羅斯、非洲地區(qū)采用SECAM制式。 2.4.3 數(shù)字視頻 視頻數(shù)字化是指以一定的速度對(duì)模擬視頻信號(hào)進(jìn)行捕獲、處理生成數(shù)字信息的過程。 1數(shù)字視頻標(biāo)準(zhǔn) 2數(shù)字視頻的壓縮 3數(shù)字視頻的特點(diǎn) 1數(shù)字視頻標(biāo)準(zhǔn) 模擬視頻的數(shù)字化主要包括色彩空間的轉(zhuǎn)換、光柵掃描的轉(zhuǎn)換以及分辨率的統(tǒng)一。模擬視頻一般采用分量數(shù)字化方式，先把復(fù)合視頻信號(hào)中的亮度和色度分離，得到Y(jié)UV或YIQ分量，然后用三個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換

45、器對(duì)三個(gè)分量分別進(jìn)行數(shù)字化，最后再轉(zhuǎn)換成RGB空間。為了在PAL、NTSC和SECAM電視制式之間確定共同的數(shù)字化參數(shù)，國家無線電咨詢委員會(huì)(CCIR)制定了廣播級(jí)質(zhì)量的數(shù)字電視編碼標(biāo)準(zhǔn)，稱為CCIR 601標(biāo)準(zhǔn)。(1). 采樣頻率為f s =13.5MHz。這個(gè)采樣頻率正好是PAL、SECAM制行頻的864倍，NTSC制行頻的858倍，可以保證采樣時(shí)采樣時(shí)鐘與行同步信號(hào)同步。(2). 分辨率與幀率見下表電視制式分辨率幀率NTSC64048030PAL、SECAM76857625(3). 按照采樣率為13.5MHz、采樣格式422采樣，8位量化，計(jì)算出數(shù)字視頻的數(shù)據(jù)量為：13.5(MHz)8(

46、bit)26.75(MHz)8(bit)=27 Mbyte / s 2數(shù)字視頻的壓縮 視頻信息的原始數(shù)據(jù)存在幀內(nèi)“空間相關(guān)”和相鄰幀間“時(shí)間相關(guān)”，使原始數(shù)據(jù)存在大量的數(shù)據(jù)冗余。另外，人類視覺、聽覺器官具有某些不敏感性，如對(duì)色彩亮度敏感而對(duì)色調(diào)分辨力弱等因素，以至于可對(duì)某些原非冗余的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，從而可大幅度地提高壓縮比。目前視頻壓縮編碼方法有多種，其中最有代表性的是MPEG數(shù)字視頻格式和AVI數(shù)字視頻格式。各種壓縮編碼算法可用軟件、硬件或軟硬件結(jié)合的方法來實(shí)現(xiàn)。 3數(shù)字視頻的特點(diǎn) 數(shù)字視頻可以無失真地進(jìn)行無限次拷貝，而模擬視頻信號(hào)每轉(zhuǎn)錄一次，就會(huì)有一次誤差積累，產(chǎn)生信號(hào)失真。 模擬視頻長時(shí)間

47、存放后視頻質(zhì)量會(huì)降低，而數(shù)字視頻便于長時(shí)間的存放。 可以對(duì)數(shù)字視頻進(jìn)行非線性編輯，并可增加特技效果等。 數(shù)字視頻數(shù)據(jù)量大，在存儲(chǔ)與傳輸?shù)倪^程中必須進(jìn)行壓縮編碼。 2.4.4 視頻采集卡 視頻采集卡又稱視頻捕獲卡，是對(duì)模擬視頻圖像進(jìn)行捕捉并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)的工具。 1. 視頻采集卡的功能 2. 視頻采集卡的工作原理 3. 視頻采集卡的安裝 1. 視頻采集卡的功能 視頻采集卡的主要功能是從動(dòng)態(tài)視頻中實(shí)時(shí)或非實(shí)時(shí)捕獲圖像并存儲(chǔ)。它可以將攝像機(jī)、錄像機(jī)和其它視頻信號(hào)源的模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)錄到計(jì)算機(jī)內(nèi)部，也可以用攝像機(jī)將現(xiàn)場的圖像實(shí)時(shí)輸入計(jì)算機(jī)。視頻采集卡能在捕捉視頻信息的同時(shí)獲得伴音，使音頻部分和視頻部分在

48、數(shù)字化時(shí)同步保存、同步播放。視頻采集卡不但能把視頻圖像以不同的視頻窗口大小顯示在計(jì)算機(jī)的顯示器上，而且還能提供許多特殊效果，如凍結(jié)、淡出、旋轉(zhuǎn)、鏡像等。 2. 視頻采集卡的工作原理 視頻采集卡的結(jié)構(gòu)如下圖所示。多通道視頻輸入A/D轉(zhuǎn)換視頻信號(hào)幀存儲(chǔ)器D/A轉(zhuǎn)換顯示輸出 視頻采集控制器 計(jì)算機(jī)主機(jī) 3. 視頻采集卡的安裝 (1). 硬件安裝步驟1 關(guān)閉計(jì)算機(jī)及所有外圍設(shè)備的電源，并 拔去電源插頭。步驟2 觸摸計(jì)算機(jī)金屬外殼并使自己接地，從 而放掉身上的靜電。步驟3 打開主機(jī)箱。步驟4 將視頻采集卡插入到主板上16位插槽內(nèi) 再用螺釘把視頻采集卡緊固在機(jī)箱上。步驟5 將機(jī)箱重新安裝好。步驟6 視頻采

49、集卡與視頻信號(hào)源的連接如下頁 圖所示。S-Video輸入Video 1錄像機(jī)攝像機(jī)影碟機(jī)Video 2(2). 軟件安裝視頻卡在硬件安裝完成之后，開機(jī)Windows 98就會(huì)自動(dòng)地顯示找到一個(gè)新設(shè)備，支持即插即用的采集卡可使用安裝向?qū)О惭b驅(qū)動(dòng)程序。驅(qū)動(dòng)程序安裝完畢后再安裝視頻捕捉應(yīng)用軟件。數(shù)字化的多媒體信息量非常大，要占用巨大的存儲(chǔ)空間，光存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展為存儲(chǔ)多媒體信息提供了保證。光盤存儲(chǔ)器具有存儲(chǔ)容量大、工作穩(wěn)定、密度高、壽命長、介質(zhì)可換、便于攜帶、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，已成為多媒體信息存儲(chǔ)普遍使用的載體。 2.5 多媒體光存儲(chǔ)器 2.5.1 光存儲(chǔ)技術(shù)概述 2.5.2 CD-ROM光盤系統(tǒng) 2.

50、5.1 光存儲(chǔ)技術(shù)概述 光存儲(chǔ)技術(shù)是通過激光在記錄介質(zhì)上進(jìn)行讀寫數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)技術(shù)。其基本原理是：改變一個(gè)存儲(chǔ)單元的某種性質(zhì)(如反射率、反射光極化方向等)，使其性質(zhì)的變化反映被存儲(chǔ)的二進(jìn)制數(shù)0、1。在讀取數(shù)據(jù)時(shí)，光電檢測器檢測出光強(qiáng)和光極性的變化，從而讀出存儲(chǔ)在介質(zhì)上的數(shù)據(jù)。 1系統(tǒng)的組成 2系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo) 3光盤系統(tǒng)的分類 1系統(tǒng)的組成 光盤系統(tǒng)由光盤驅(qū)動(dòng)器和光盤盤片組成。光學(xué)存儲(chǔ)的基本特點(diǎn)是用激光引導(dǎo)測距系統(tǒng)的精密光學(xué)結(jié)構(gòu)取代硬盤驅(qū)動(dòng)器的精密機(jī)械結(jié)構(gòu)。光盤驅(qū)動(dòng)器的讀寫頭是用半導(dǎo)體激光器和光路系統(tǒng)組成的光學(xué)頭，光盤盤片采用磁光材料。驅(qū)動(dòng)器采用一系列透鏡和反射鏡，將微細(xì)的激光束引導(dǎo)至一個(gè)旋轉(zhuǎn)光盤上

51、的微小區(qū)域。 2系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo) 衡量一個(gè)光盤系統(tǒng)特性的主要技術(shù)指標(biāo)包括存儲(chǔ)容量、平均存取時(shí)間、數(shù)據(jù)傳輸率、接口標(biāo)準(zhǔn)等。(1). 存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量是指能存儲(chǔ)在光盤中的信息容量。目前光盤常用的容量為650MB。(2). 數(shù)據(jù)傳輸率數(shù)據(jù)傳輸率一般是指單位時(shí)間內(nèi)光盤驅(qū)動(dòng)器讀取出的數(shù)據(jù)量。該數(shù)值與光盤轉(zhuǎn)速和存儲(chǔ)密度有關(guān)。對(duì)于CD-ROM，其數(shù)據(jù)傳輸率已從初期的150KBs提高到3600Bs。(3). 平均存取時(shí)間平均存取時(shí)間是指從計(jì)算機(jī)向光盤驅(qū)動(dòng)器發(fā)出命令開始，到光盤驅(qū)動(dòng)器在光盤上找到需讀寫的信息的位置并接受讀寫命令為止的一段時(shí)間。光學(xué)頭沿半徑移動(dòng)全程13長度所需的時(shí)間為平均尋道時(shí)間。盤片旋轉(zhuǎn)半周的時(shí)間

52、為平均等待時(shí)間。把平均尋道時(shí)間、平均等待時(shí)間和讀寫光學(xué)頭穩(wěn)定時(shí)間相加，就得到平均存取時(shí)間。(4). 接口標(biāo)準(zhǔn)目前常用的光盤驅(qū)動(dòng)器接口標(biāo)準(zhǔn)有SCSI和IDE兩種。SCSI接口型數(shù)據(jù)傳輸快，需配備相應(yīng)的SCSI控制卡；IDE接口的光驅(qū)使用方便價(jià)格便宜。 3光盤系統(tǒng)的分類 按照光盤系統(tǒng)的讀寫能力，常用的光存儲(chǔ)器件可分為三類：只讀型、一次寫入型、可重寫型。(1). 只讀型(CD-ROM)CD-ROM光盤的內(nèi)容是在制作光盤時(shí)寫入的，用戶可任意多次從CD-ROM讀取信息，而不能往盤上寫信息。(2). 一次寫光盤系統(tǒng)(CD-WORM)一次寫多次讀光盤系統(tǒng)中的光盤，用戶可對(duì)其做一次寫入內(nèi)容，以后成為只讀光盤。

53、(3). 可重寫型(Rewriteable或Erasable)可重寫型光盤像磁盤一樣具有可擦寫性。它又分磁光型(MO)和相變型(PC)兩種形式。 2.5.2 CD-ROM光盤系統(tǒng) CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)系統(tǒng)包括CD-ROM驅(qū)動(dòng)器和CD-ROM盤片兩部分。其中CD-ROM盤片是多媒體信息的載體；CD-ROM驅(qū)動(dòng)器通過連線與計(jì)算機(jī)相連，主要任務(wù)是完成對(duì)CD-ROM盤片上的數(shù)據(jù)讀取。 1CD-ROM盤的結(jié)構(gòu)和讀寫原理 2CD-ROM盤的規(guī)格 3CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的安裝與使用 4光盤的保養(yǎng) 1CD-ROM盤的結(jié)構(gòu)和讀寫原理 CD-ROM盤片是用塑料壓

54、制成的圓盤，盤片的直徑為120mm，中心定位孔為15mm，厚度為1.2mm。CD-ROM盤片用單面存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，另一面用來印刷商標(biāo)。CD-ROM盤片的最上層是涂了漆的保護(hù)層，該層上印有商標(biāo)。第二層是鋁反射層，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器讀光盤時(shí)用來反射激光光束。第三層是用聚碳酸脂壓制的透明襯底，同時(shí)壓制出的預(yù)刻槽用來對(duì)光道徑向定位，信息通常存儲(chǔ)在光道上。CD-ROM光盤的信息是沿著盤面由內(nèi)向外螺旋形信息軌道(光道)的一系列凹坑的形式存儲(chǔ)的。光道上不論內(nèi)圈還是外圈，各處的存儲(chǔ)密度是一樣的。光道的間距為1.6m，光道寬度為0.6m，光道上凹坑深約為0.12m。在CD-ROM盤片上記錄信息時(shí)，使用功率較強(qiáng)的激光光源，將其聚

55、集成1m的光，照射到介質(zhì)表面上，并用輸入數(shù)據(jù)來調(diào)制光的強(qiáng)弱。激光束會(huì)使介質(zhì)表面的微小區(qū)域溫度升高，從而產(chǎn)生微小的凹坑，于是改變了表面的反射性質(zhì)，該過程叫做燒蝕。在讀光盤時(shí)，CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的激光器發(fā)出的激光束經(jīng)透鏡整形和聚焦后照在螺旋磁道上，對(duì)光道進(jìn)行掃描。由于從凹坑和非凹坑反射回來的激光強(qiáng)度不同，在邊沿發(fā)生突變，通過CD-ROM的光電檢測器檢測出來，從而讀出“0”、“1”信號(hào)，再現(xiàn)原來燒蝕在光道上的信息。注意：凹坑和非凹坑本身并不代表“0”或“1”，而是凹坑端部的前沿和后沿代表“1”，其它代表“0”。1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0光盤底板激光束 2CD-ROM盤的規(guī)

56、格 根據(jù)光盤的信息存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，CD-ROM盤的規(guī)格和用途如下。(1). CD-DACD-DA(CD-Digital Audio)，是數(shù)字激光唱盤，用來存儲(chǔ)音樂歌曲等。它的信息存放標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(1SO)紅皮書(RedBook)定義的。(2). CD-ROMCD-ROM信息存放標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)1988年IS09660黃皮書(Yellow Book)定義的。主要用于作為計(jì)算機(jī)的輔助存儲(chǔ)器。(3). CD-ICD-I(CD-Interactive)在CD-ROM規(guī)格的基礎(chǔ)上補(bǔ)充了音頻、視頻和計(jì)算機(jī)程序方面的規(guī)定。CD-I光盤可在CD-I交互式光盤系統(tǒng)中播放。(4). CD-ROM/XA(Exten

57、ded Architecture)CD-ROM/XA擴(kuò)充了對(duì)數(shù)字音頻信號(hào)的編碼。它是CD-ROM和CD-I之間的“橋梁”型產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了將聲音、視像和文字等資料同時(shí)存放在光盤片的同一軌上。(5). CD-VCD-V(CD-Video)，常稱為VCD，用來記錄數(shù)字視頻數(shù)據(jù)。VCD采用CD-ROM/XA格式和MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)保存視頻和音頻信息。 3CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的安裝與使用 CD-ROM驅(qū)動(dòng)器根據(jù)安裝方式分，有內(nèi)置式和外置式兩種；按與計(jì)算機(jī)的接口方式分，主要有IDE接口和SCSI接口；按數(shù)據(jù)傳輸率分，分為單速、倍速、4速、8速、24速、48速度等。1). CD-ROM驅(qū)動(dòng)器前面板的功能介紹CD-

58、ROM驅(qū)動(dòng)器前面板如下頁圖所示。(1). CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的分類(2). CD-ROM驅(qū)動(dòng)器面板的功能介紹打開/關(guān)閉/停止按鈕用來打開/關(guān)閉CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的托盤，托盤是為放光盤設(shè)計(jì)的。讀盤忙標(biāo)志指示燈亮?xí)r，表示驅(qū)動(dòng)器正在讀盤。通過耳機(jī)插口插入耳機(jī)可以直接收聽CD唱盤的音頻信息。耳機(jī)音量旋鈕可以調(diào)節(jié)耳機(jī)的音量大小。播放選擇按鈕用來對(duì)CD唱盤的播放和節(jié)目選擇進(jìn)行控制。2). CD-ROM驅(qū)動(dòng)器后面板的功能介紹以IDE接口的內(nèi)置CD-ROM驅(qū)動(dòng)器為例：電源連接插口用于連接電源，可將機(jī)箱輸出的直流電源引出的4芯標(biāo)準(zhǔn)插頭插入該插口中CD-ROM提供電力。數(shù)據(jù)線連接插口用40針插頭插入該口，通過扁平

59、電纜與硬盤IDE接口電纜并接。設(shè)備主/從跳線用于設(shè)置光驅(qū)的工作方式。在這個(gè)跳線槽中有三組并列的針，可設(shè)置為“主方式”或“從方式”。音頻信號(hào)輸出插口可通過音頻線直接與聲卡上的CD IN插座相連。當(dāng)播放CD唱盤VCD盤時(shí)，可以將音頻信號(hào)接入聲卡，經(jīng)聲卡放大后輸出。(3). CD-ROM驅(qū)動(dòng)器安裝步驟步驟1 關(guān)閉計(jì)算機(jī)及所有外設(shè)的電源并放掉身 上的靜電后打開主機(jī)箱。步驟2 卸下一個(gè)空閑的用于安裝5.25英寸驅(qū)動(dòng) 器的擋板，將CD-ROM驅(qū)動(dòng)器固定在機(jī)箱 的支架上。步驟3 連接電源。步驟4 設(shè)置跳線方式為主方式。步驟5 連接數(shù)據(jù)線，將光驅(qū)的數(shù)據(jù)線接入第二 個(gè)IDE插座。步驟6 連接數(shù)字音頻線。步驟7

60、安裝完畢后重新蓋好機(jī)箱蓋。步驟8 安裝隨機(jī)附帶的驅(qū)動(dòng)程序。 4光盤的保養(yǎng) CD光盤的保養(yǎng)方法：(1). 保護(hù)光盤不受強(qiáng)光照射，避免將光盤存放在過熱、過冷或潮濕的地方。(2). 光盤必須放在專用的容器內(nèi)保存而不能把它們堆放或疊放在一起。(3). 當(dāng)需要把光盤放入計(jì)算機(jī)光盤驅(qū)動(dòng)器中進(jìn)行閱讀時(shí)，要用手指托住光盤的里、外邊緣以避免指印，并且使標(biāo)記面朝上，然后放入到光盤驅(qū)動(dòng)器的托盤中。(4). 若光盤變臟，可用一塊微濕的柔軟棉布從中心向邊緣輕輕擦拭，不能沿圓形軌邊擦拭。 2.6 多媒體輸入輸出設(shè)備 多媒體信息輸入計(jì)算機(jī)以及從計(jì)算機(jī)輸出到外部需要一些專門的設(shè)備，如照片可使用掃描儀數(shù)字化并輸入到計(jì)算機(jī)，攝像