多媒體技術(shù)基礎(chǔ)第2章多媒體硬件環(huán)境建立課件

1、第2章 多媒體硬件環(huán)境建立2.1 多媒體計(jì)算機(jī)2.2 多媒體信息的存儲(chǔ)環(huán)境光存儲(chǔ)設(shè)備2.3 音頻接口2.4 視頻接口2.5 多媒體I/O設(shè)備 2.6 小結(jié)2022/7/2712.1 多媒體計(jì)算機(jī)2022/7/2722.1 多媒體計(jì)算機(jī)2.1.1 多媒體計(jì)算機(jī)硬件組成2.1.2 多媒體處理器（CPU） 2.1.3 多媒體計(jì)算機(jī)總線技術(shù) 2.1.4 多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī)（MPC） 2022/7/2732.1.1 多媒體計(jì)算機(jī)硬件組成硬件是構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各種實(shí)體的總稱(chēng)，是組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的電子和機(jī)械裝置，它是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。硬件的組成部分 （1）運(yùn)算器（算術(shù)、邏輯運(yùn)算單元 ）在計(jì)算機(jī)中，執(zhí)行算術(shù)和

2、邏輯的部件叫做運(yùn)算器。（2）控制器（控制單元） 控制器是多媒體計(jì)算機(jī)的指揮中心，負(fù)責(zé)對(duì)控制指令進(jìn)行分析，然后發(fā)出操作控制信號(hào)，控制并協(xié)調(diào)多媒體計(jì)算機(jī)各部分的工作。 2022/7/2742.1.1 多媒體計(jì)算機(jī)硬件組成（3） 存儲(chǔ)器 在多媒體計(jì)算機(jī)中，起著記憶作用的部件叫存儲(chǔ)器。必須將操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和需要處理的數(shù)據(jù)等裝入內(nèi)存才能被CPU調(diào)用和處理。（4）外存儲(chǔ)器 外存儲(chǔ)器是指硬盤(pán)、軟盤(pán)、磁帶、光盤(pán)、移動(dòng)存儲(chǔ)器等外部存儲(chǔ)設(shè)備。 （5）各種功能卡 各種功能卡是計(jì)算機(jī)中用來(lái)處理特定多媒體的板卡。 （6）輸入設(shè)備 輸入設(shè)備是指把數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)的設(shè)備。 2022/7/2752.1.1 多媒體計(jì)算機(jī)硬件

3、組成（7）輸出設(shè)備 輸出設(shè)備是指從計(jì)算機(jī)中輸出數(shù)據(jù)的設(shè)備。（8）總線（Bus）在多媒體計(jì)算機(jī)中CPU、內(nèi)存儲(chǔ)器、外存儲(chǔ)器、輸入、輸出設(shè)備等都是連接在一條稱(chēng)為總線的公共通道上的，總線實(shí)際上是一束導(dǎo)線，它是計(jì)算機(jī)各部件之間傳送信息的公共通道，允許各部件共同使用它傳送數(shù)據(jù)、指令、地址及控制信號(hào)等信息。 2022/7/2762.1.1 多媒體計(jì)算機(jī)硬件組成多媒體硬件的主要性能指標(biāo) （1）時(shí)鐘頻率 通常用時(shí)鐘周期的倒數(shù)時(shí)鐘頻率（MHz/s）來(lái)表示多媒體各處理部分的運(yùn)行速度。 （2）數(shù)據(jù)帶寬 數(shù)據(jù)帶寬是指每秒最大數(shù)據(jù)傳輸量。 （3）分辨率 分辨率是衡量設(shè)備處理信息的精細(xì)程度的指標(biāo)。 2022/7/2772

4、.1.2 多媒體處理器（CPU） 在原有的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中，增加多媒體和通信功能的設(shè)計(jì)原則是： 采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)原則； 把多媒體和通信功能的單獨(dú)解決變成集中解決； 體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和算法相結(jié)合； 把多媒體和通信技術(shù)做到CPU芯片中。 2022/7/2782.1.2 多媒體處理器（CPU） 幾種典型的多媒體處理器 目前，在多媒體處理器領(lǐng)域比較領(lǐng)先的廠商包括MicroUnity、Philips、Chromatic research 和Nvidi 4家公司，它們的多媒體微處理器產(chǎn)品依次是Mediaprocessor、Trimedia、Mapact MediaEngine和NVI。 2022/7/279

5、2.1.2 多媒體處理器（CPU）多媒體處理器的主要性能、技術(shù)指標(biāo) （1）主頻、外頻、倍頻主頻是CPU工作的時(shí)鐘頻率，也就是CPU在單位時(shí)間（1秒鐘）內(nèi)的時(shí)鐘周期數(shù)，主頻越高，CPU的運(yùn)行速度越快。外頻是CPU的外部頻率，由于CPU是通過(guò)外部總線與其他部件進(jìn)行信息傳遞，所以外頻越高，CPU與其他部件之間的信息傳遞速度越快。倍頻是指CPU外頻與主頻相差的倍數(shù)，CPU的主頻等于外頻乘以倍頻系數(shù)，即：主頻外頻倍頻系數(shù) 2022/7/27102.1.2 多媒體處理器（CPU）（2）高速緩存L1和L2Cache的容量和頻率 L1 Cache是集成在CPU芯片內(nèi)，稱(chēng)為片內(nèi)Cache或一級(jí)Cache（L1）

6、,L1的容量相對(duì)較小，一般為16kB和32kB,工作頻率與CPU主頻相同。 L2 Cache在CPU外部，稱(chēng)為片外Cache或二級(jí)Cache(L2)。運(yùn)行頻率與CPU外頻相同的L2稱(chēng)之為“全速L2高速緩存”。2022/7/27112.1.2 多媒體處理器（CPU）（3）支持的多媒體擴(kuò)展指令集 擴(kuò)展指令是為提高CPU處理多媒體數(shù)據(jù)的能力而設(shè)計(jì)的。 用擴(kuò)展指令集，一條指令可對(duì)2個(gè)以上的數(shù)據(jù)流進(jìn)行處理計(jì)算。這樣就成倍的提高了多媒體信息的處理能力。 2022/7/27122.1.2 多媒體處理器（CPU）（4）CPU內(nèi)部工作電壓 CPU內(nèi)核工作電壓指的是CPU正常工作所需的電壓。CPU的制造工藝水平越

7、高，內(nèi)核工作電壓就越低。 （5）制造工藝水平 CPU的制造工藝主要指平常所說(shuō)的0.25微米、0.18微米技術(shù)等。微米值越小，表明CPU的制造工藝越先進(jìn)。 （6）字長(zhǎng) 通常所說(shuō)的16位機(jī)、32位機(jī)，就是指CPU可以同時(shí)處理16位、32位的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。 2022/7/27132.1.3 多媒體計(jì)算機(jī)總線技術(shù) 為了簡(jiǎn)化硬件電路設(shè)計(jì)、簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，常用一組線路，配置以適當(dāng)?shù)慕涌陔娐?，與各部件和外圍設(shè)備連接，這組共用的連接線路被稱(chēng)為總線。 多媒體微機(jī)中總線一般有內(nèi)部總線、系統(tǒng)總線和外部總線。內(nèi)部總線是微機(jī)內(nèi)部各外圍芯片與處理器之間的總線，用于芯片一級(jí)的互連；系統(tǒng)總線是微機(jī)中各插件板與系統(tǒng)板之間的總線，用

8、于插件板一級(jí)的互連；外部總線則是微機(jī)和外部設(shè)備之間的總線，微機(jī)作為一種設(shè)備，通過(guò)該總線和其他設(shè)備進(jìn)行信息與數(shù)據(jù)交換，它用于設(shè)備一級(jí)的互連。 2022/7/27142.1.3 多媒體計(jì)算機(jī)總線技術(shù)目前比較流行的總線技術(shù) ：ISA總線 （industrial standard architecture） PCI總線 （Peripheral Component Interconnect） AGP總線 （Accelerated Graphics Port ）USB總線 （universal serial bus） 2022/7/27152.1.4 多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī)（MPC） 所謂多媒體個(gè)人機(jī)就是具有多

9、媒體功能的個(gè)人計(jì)算機(jī)。從硬件設(shè)備來(lái)看，在PC機(jī)上增加聲音卡和光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，這就是人們一般所指的早期的多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī)。對(duì)廣大用戶(hù)而言，就是把具有上述功能的PC機(jī)或把現(xiàn)有增加多媒體升級(jí)套件的PC機(jī)叫MPC。 2022/7/27162.1.4 多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī)（MPC）3個(gè)MPC標(biāo)準(zhǔn)：MPC Level 1 (MPC1) 、MPC Level 2(MPC2)和MPC Level3(MPC3) 1MPC規(guī)范 MPC聯(lián)盟規(guī)定多媒體計(jì)算機(jī)包括5個(gè)基本的部件：個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）、只讀光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器（CD-ROM）、聲卡、Windows操作系統(tǒng)和一組音箱或耳機(jī) 。2022/7/27172.1.4 多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī)

10、（MPC）2022/7/27182.1.4 多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī)（MPC）2MPC的性能 （1）圖像處理能力 多媒體計(jì)算機(jī)對(duì)圖像的處理包括圖像獲取、編輯和變換。計(jì)算機(jī)中的圖形是數(shù)字化的，分為矢量圖（Vector Graphics）和點(diǎn)陣圖（Bitmap）。2022/7/2719MPC最低功能要求標(biāo)準(zhǔn) 硬件MPC-1 MPC-2MPC-3 CPU 16MHz 386SX （推薦386DX或486SX） 25MHz 486SX或兼容芯片 （486DX推薦或X2） 75MHz Pentium或兼容芯片（推薦100MHz以上奔騰） RAM（推薦4MB） 2MB（推薦4MB） 4MB（推薦8MB） 8MB（

11、推薦16MB） 硬盤(pán)容量 30MB（推薦80MB） 160MB（推薦400MB） 540MB（推薦800MB） 2022/7/2720MPC最低功能要求標(biāo)準(zhǔn)（續(xù)）CD-ROM 150KB/s最大尋址時(shí)間1s 300KB/s最大尋址時(shí)間400ms 600KB/s最大尋址時(shí)間200ms CD-ROM XA 聲音卡 8bit數(shù)字聲音、8個(gè)合成音MIDI 16bit數(shù)字聲音、 8個(gè)合成音MIDI 16bit數(shù)字聲音、 WaveTable（波表） MIDI 顯示器 640*480 16色 （推薦256色 ）640*480 65536色 （推薦65536色） 60*480 65536色 （推薦圖形加速卡）

12、 2022/7/2721MPC最低功能要求標(biāo)準(zhǔn)（續(xù)）視頻播放 325*240 30f/s （325*288 25f/s） 15bit/pixel I/O端口 MIDI I/O，搖桿端口 ，串并聯(lián)端口 MIDI I/O，搖桿端口，串并聯(lián)端口 MIDI I/O，搖桿端口，串并聯(lián)端口操作系統(tǒng) DOS版本3.1以上 Windows 3.0帶多媒體擴(kuò)展 DOS版本3.1以上 Windows 3.1 Windows98 2022/7/27222.1.4 多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī)（MPC）（2）聲音的處理能力 聲音的數(shù)字化方法是采樣。采樣頻率越高，保真度就越高。聲音的處理還分單聲道和立體聲道兩種。 （3）MIDI樂(lè)

13、器數(shù)字接口 MIDI規(guī)定了電子樂(lè)器之間電纜的硬件接口標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備之間的通信協(xié)議。MIDI信息的標(biāo)準(zhǔn)文件格式包括音樂(lè)的各種主要信息，合成器可以根據(jù)MIDI文件奏出相應(yīng)的音樂(lè)。2022/7/27232.1.4 多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī)（MPC）（4）動(dòng)畫(huà)處理能力 計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)有兩種，一種叫造型動(dòng)畫(huà)（Cast Based Animation），另一種叫幀動(dòng)畫(huà)（Frame Animation）。后者由一幀幀位圖組成連續(xù)的畫(huà)面；前者是對(duì)每一個(gè)活動(dòng)的物體分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，賦予每個(gè)物體一些特征（如形狀、大小、顏色等），然后用這些物體組成完整的畫(huà)面。 2022/7/27242.1.4 多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī)（MPC）有3種方法可以

14、播放動(dòng)畫(huà) 使用多媒體應(yīng)用程序接口MMP DLL（Multimedia Movie Player Dynamic Link Library），這時(shí)必須自己寫(xiě)一個(gè)放映動(dòng)畫(huà)的程序； 使用Windows的Media Player軟件，該軟件是可直接放映動(dòng)畫(huà)的應(yīng)用軟件； 使用任何含MCI（Media Control Interface）接口并支持動(dòng)畫(huà)設(shè)備的應(yīng)用軟件。 2022/7/27252.1.4 多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī)（MPC）（5）多媒體數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)對(duì)多媒體的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)問(wèn)題考慮的基本點(diǎn)是：存儲(chǔ)介質(zhì)的容量、速度和價(jià)格。有3類(lèi)大容量存儲(chǔ)器可以考慮。 硬盤(pán)工作介質(zhì)，其平均存取時(shí)間為1028ms，傳送速度為40KB

15、/s28KB/s，且越快越好。 光盤(pán)介質(zhì)，光盤(pán)可分CD-ROM、CD-R等類(lèi)型。 磁帶備用介質(zhì)，優(yōu)點(diǎn)是便宜、容量大；缺點(diǎn)是速度慢、順序存儲(chǔ)。 2022/7/27262.1.4 多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī)（MPC）（6）MPC之間的信息傳遞。傳遞方法有以下幾種：可移動(dòng)式硬盤(pán)：包括便攜式硬盤(pán)片、打印口外接硬盤(pán)、抽拉式硬盤(pán)盒； 可移動(dòng)光盤(pán)：CD-ROM、WORM、可擦寫(xiě)光盤(pán)； 網(wǎng)絡(luò)：電子郵件、局域網(wǎng)、遠(yuǎn)程網(wǎng)； 串口通信。 2022/7/27272.2 多媒體信息的存儲(chǔ)環(huán)境光存儲(chǔ)設(shè)備2.2.1 光存儲(chǔ)的類(lèi)型 2.2.2 光存儲(chǔ)設(shè)備的技術(shù)指標(biāo) 2.2.3 光存儲(chǔ)格式標(biāo)準(zhǔn)和類(lèi)型 2.2.4 光盤(pán)塔 2022/7/2

16、7282.2.1 光存儲(chǔ)的類(lèi)型 只讀型光存儲(chǔ)系統(tǒng)(CD-ROW)只讀型光盤(pán)包括LV和CD-ROM（Compact Disc-Read Only Memory）等。用戶(hù)只能從CD-ROM讀取信息，而不能往盤(pán)上寫(xiě)信息。 CD-ROM中的內(nèi)容在光盤(pán)生成時(shí)就已經(jīng)決定，而且不可改變。 2022/7/27292.2.1 光存儲(chǔ)的類(lèi)型一次寫(xiě)型光存儲(chǔ)系統(tǒng)(CD-R) 一次寫(xiě)（Write Once Read Many,WORM）光存儲(chǔ)系統(tǒng)可一次寫(xiě)入多媒體信息，任意多次讀出，與CD-ROM相比，它具有由用戶(hù)自己確定記錄內(nèi)容的優(yōu)點(diǎn)。 可重寫(xiě)型光存儲(chǔ)系統(tǒng)(CD-RW)可重寫(xiě)型光存儲(chǔ)系統(tǒng)（Rewritable 或Era

17、sable,E-R/W）像磁盤(pán)一樣可任意讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。它又分磁光型（Magnetic Optical,MO）和相變形（Phase Change,PC）兩種形式。 2022/7/27302.2.2 光存儲(chǔ)設(shè)備的技術(shù)指標(biāo) （1）尺寸光盤(pán)的尺寸多種多樣。LV的直徑為12英寸（300mm），CD激光唱盤(pán)和CD-ROM為4.72英寸（120mm）， WORM一次寫(xiě)光盤(pán)為14.12英寸和5.25英寸，可擦寫(xiě)光盤(pán)向小尺寸方向發(fā)展，主要尺寸為5.25英寸和3.5英寸。2022/7/27312.2.2 光存儲(chǔ)設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)（2） 容量 格式化容量 格式化容量是指按某種光盤(pán)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行格式化后的容量。采用不同的光盤(pán)標(biāo)準(zhǔn)就

18、有不同的存儲(chǔ)格式，容量也不同。 用戶(hù)容量 用戶(hù)容量是指盤(pán)片格式化后允許對(duì)盤(pán)片執(zhí)行讀寫(xiě)操作的容量。由于格式、校正、檢索等比特需要占用一定的容量空間，因此用戶(hù)容量小于格式化容量。 2022/7/27322.2.2 光存儲(chǔ)設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)（3）平均存取時(shí)間、平均尋道時(shí)間和平均等待時(shí)間 平均存取時(shí)間是指從計(jì)算機(jī)向光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器發(fā)出命令開(kāi)始，到光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器在光盤(pán)上找到需讀/寫(xiě)的信息的位置并接受讀/寫(xiě)命令為止的一段時(shí)間。光學(xué)頭沿半徑移動(dòng)全程1/3長(zhǎng)度所需的時(shí)間為平均尋道時(shí)間。盤(pán)片旋轉(zhuǎn)半周的時(shí)間為平均等待時(shí)間。把平均尋道時(shí)間、平均等待時(shí)間和讀/寫(xiě)光學(xué)頭穩(wěn)定時(shí)間相加，就得到平均存取時(shí)間。 2022/7/27332.2

19、.2 光存儲(chǔ)設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)（4）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(pán)驅(qū)動(dòng)器送出的數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)。通常用光驅(qū)在1s時(shí)間內(nèi)所能讀取的數(shù)據(jù)量來(lái)表示，用千字節(jié)/秒（KB/s）表示。 同步傳輸率、異步傳輸率和DMA傳輸率數(shù)據(jù)傳輸率也指控制器與主機(jī)之間的傳輸速率。它與接口規(guī)范和控制器內(nèi)的緩沖器大小有關(guān)。SCSI接口的同步傳輸率為4MB/S，異步傳輸率為1.5MB/S。AT總線規(guī)定的DMA方式的傳輸率為1MB/S。 2022/7/27342.2.2 光存儲(chǔ)設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)突發(fā)傳輸率 為了提高數(shù)據(jù)傳輸率，讀數(shù)據(jù)過(guò)程中先把數(shù)據(jù)存入緩沖器，再進(jìn)行集中傳送；如果下次讀取同一內(nèi)容，就不必從光盤(pán)上去讀取，直接把緩沖區(qū)

20、中的數(shù)據(jù)傳送給主機(jī)就可以了，這種傳輸率稱(chēng)為突發(fā)傳輸率。 持續(xù)傳輸率 當(dāng)傳送的數(shù)據(jù)量很大時(shí)，緩沖器就起不到提高傳輸率的作用了，這時(shí)的傳輸率稱(chēng)為持續(xù)傳輸率。 2022/7/27352.2.2 光存儲(chǔ)設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)（5）容錯(cuò)能力 由于光盤(pán)是移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備，并且盤(pán)片的表面沒(méi)有任何保護(hù)，因此難免會(huì)出現(xiàn)劃傷或沾染上雜物的情況，這些小毛病都會(huì)影響數(shù)據(jù)的讀取。為了提高光驅(qū)的讀盤(pán)能力，人們提出了各種糾錯(cuò)技術(shù)。 一些光驅(qū)為了提高容錯(cuò)能力，還相應(yīng)地加大了激光頭的功率。當(dāng)光頭功率增大后，讀盤(pán)能力確實(shí)有了一定提高，但長(zhǎng)時(shí)間“超頻”使用會(huì)導(dǎo)致光頭老化，嚴(yán)重縮短光驅(qū)的壽命。 2022/7/27362.2.2 光存儲(chǔ)設(shè)備的技術(shù)

21、指標(biāo)（6）緩存 緩存主要用于臨時(shí)存放從光盤(pán)中讀取的數(shù)據(jù)，然后再發(fā)送給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理。這樣就可以確保計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠一直接收到穩(wěn)定的數(shù)據(jù)流量。 使用緩存緩沖數(shù)據(jù)可以允許驅(qū)動(dòng)器提前進(jìn)行讀取操作，滿(mǎn)足計(jì)算機(jī)的處理需要，緩解控制器的壓力。 2022/7/27372.2.2 光存儲(chǔ)設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)（7）系統(tǒng)接口 所謂系統(tǒng)接口就是指驅(qū)動(dòng)器用來(lái)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通訊的連接方式 。目前可以用來(lái)連接CD-ROM和計(jì)算機(jī)的接口主要有以下幾種： SCSI 接口（ Small Computer System Interface ） 即小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口，是一種可以在一條線纜上同時(shí)連接多臺(tái)設(shè)備的特殊總線。 2022/7/

22、27382.2.2 光存儲(chǔ)設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)IDE 接口 我們可以把IDE看作是SCSI的衍生技術(shù)，兩者主要的區(qū)別在于IDE不需要中央控制器。IDE設(shè)備本身就包含了總線的控制電路。 并行端口USB和PCMCIA USB是一種完全兼容即插即用技術(shù)的總線協(xié)議，理論上可以連接上千個(gè)外部設(shè)備。當(dāng)用戶(hù)接入新設(shè)備時(shí)，一旦操作系統(tǒng)獲得該設(shè)備的信息，就不再需要用戶(hù)進(jìn)行任何干預(yù)。 2022/7/27392.2.3 光存儲(chǔ)格式標(biāo)準(zhǔn)和類(lèi)型國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）對(duì)光存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)格式作了詳細(xì)規(guī)定。 ISO標(biāo)準(zhǔn)包括數(shù)據(jù)格式、編碼方法、物理尺寸以及CD技術(shù)等方面的說(shuō)明。記載各種光盤(pán)數(shù)據(jù)格式的規(guī)范文本的封面用不同顏色加以區(qū)別，人

23、們也就習(xí)慣了把光盤(pán)的標(biāo)準(zhǔn)以其文本的封面顏色來(lái)劃分 。2022/7/2740光盤(pán)標(biāo)準(zhǔn) 光盤(pán)類(lèi)型 標(biāo)準(zhǔn)的基本內(nèi)容 紅皮書(shū)Red Book CD-DACD-G CD標(biāo)準(zhǔn)的第一個(gè)文本，是一種用于CD音樂(lè)的規(guī)范。采樣頻率為44.1kHz，每個(gè)樣本為16bit。還定義了CD的尺寸、物理特性、編碼和錯(cuò)誤校正方法等。遵循該標(biāo)準(zhǔn)的光盤(pán)能在任意激光唱機(jī)中播放 。黃皮書(shū)Yellow Book CD-ROM 即ISO9660標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了CD-ROM的基本數(shù)據(jù)格式，是紅皮書(shū)標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)充。又可細(xì)分為MODE1和MODE2兩組標(biāo)準(zhǔn)。MODE1包括ISO9660和HFS，MODE2為CD-ROM XA（擴(kuò)展結(jié)構(gòu)）。CD-ROM

24、XA提供了聲音壓縮和聲音質(zhì)量水平的選擇。2022/7/2741綠皮書(shū)Green BookCD-I用于家庭娛樂(lè)的交互式CD的專(zhuān)用格式。它把高質(zhì)量的聲音、文字、動(dòng)畫(huà)、圖形及靜止的圖像都以數(shù)字形式存放于CD-ROM盤(pán)上，并實(shí)現(xiàn)了交互式操作。1992年推出第二代CD-I，可播放交互式視頻圖像 。橙皮書(shū)（Orange Book Photo CD 在黃皮書(shū)的基礎(chǔ)上增加了可寫(xiě)入CD的格式標(biāo)準(zhǔn)，包括可寫(xiě)光盤(pán)、盒式光磁系統(tǒng)和柯達(dá)光電CD（Photo CD）的標(biāo)準(zhǔn)。橙皮書(shū)允許多段寫(xiě)入并在第二部分中描述了刻錄CD-R盤(pán)的條件。 2022/7/2742藍(lán)皮書(shū)B(niǎo)lue BookCD-WORMCD-WORM可一次寫(xiě)入，多

25、次讀出，彌補(bǔ)了光盤(pán)不能寫(xiě)入用戶(hù)信息的缺陷。白皮書(shū)White BookCD-V 采用了CD-ROM XA格式，主要應(yīng)用于全動(dòng)態(tài)MPEG音、視頻信息的存儲(chǔ)。目前，VCD（VCD1.1、VCD1.2）節(jié)目均采用這種格式 。CD-ROM XA規(guī)范 CD-ROM XA 1998年制定，允許數(shù)據(jù)和音頻信號(hào)交替地在盤(pán)上放置。這種格式便于開(kāi)發(fā)人員制作豐富多彩的多媒體節(jié)目。1991年又制定了 CD-ROM XA II規(guī)范它對(duì)應(yīng)于ISO 9660 II 。2022/7/27432.2.3 光存儲(chǔ)格式標(biāo)準(zhǔn)和類(lèi)型CD-ROM光存儲(chǔ)系統(tǒng) 1CD-ROM盤(pán)片的物理層次 CD-ROM有標(biāo)準(zhǔn)的物理規(guī)格，它由直徑為120mm,

26、厚度為1.2mm的聚碳酸酯盤(pán)組成，中心有一個(gè)15mm的主軸孔。聚碳酸酯的表面覆蓋著反射鋁合金或金以增加記錄面的反射性。反射面由防止氧化的漆膜層保護(hù)。 2022/7/27442.2.3 光存儲(chǔ)格式標(biāo)準(zhǔn)和類(lèi)型CD-ROM的物理層次 聚碳酸酯襯底含有凸區(qū)和凹坑區(qū)。每個(gè)凹坑區(qū)都深100nm，寬500nm。兩個(gè)相鄰凹坑區(qū)之間的地方稱(chēng)為凸區(qū)。凸區(qū)表示二進(jìn)制的零，從凸區(qū)到凹坑區(qū)和從凹坑區(qū)到凸區(qū)的過(guò)渡由二進(jìn)制的1表示。2022/7/27452.2.3 光存儲(chǔ)格式標(biāo)準(zhǔn)和類(lèi)型2.CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的構(gòu)造 ，內(nèi)部主要部件包括如下6個(gè)部分：（1）激光頭 ：激光頭（Optical Pickup）是CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的關(guān)

27、鍵部件。它的功能是把存儲(chǔ)在CD-ROM盤(pán)上的信息轉(zhuǎn)換成點(diǎn)信號(hào)。 （2）聚焦伺服 ：為使激光束的聚焦點(diǎn)落在光盤(pán)的信息面上，CD-ROM驅(qū)動(dòng)器采用自動(dòng)聚焦伺服系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)聚焦伺服系統(tǒng)通過(guò)產(chǎn)生聚焦誤差信號(hào)，調(diào)整光頭和光盤(pán)之間的距離，以保證聚焦點(diǎn)落在光盤(pán)的信息面上。 2022/7/27462.2.3 光存儲(chǔ)格式標(biāo)準(zhǔn)和類(lèi)型（3）道跟蹤伺服：為了確保聚焦光束能沿著道間距為16um、凹坑寬為0.5um左右的螺旋形光道正確讀出信息，CD-ROM采用徑向光道跟蹤技術(shù)，以克服光盤(pán)可能多達(dá)30um的偏心，使道跟蹤精確度達(dá)到0.1um。 （4）CLV伺服 ：由于CD-ROM盤(pán)要以恒定線速度（CLV）旋轉(zhuǎn)，這就意味

28、著驅(qū)動(dòng)光盤(pán)旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的速度要隨光頭所處的位置而變化。在CD-ROM標(biāo)準(zhǔn)中，線速度為1.2m/s，為保持這個(gè)恒定的速度，光頭從導(dǎo)入?yún)^(qū)移到導(dǎo)出區(qū)，光盤(pán)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的速度從500r/min降到200r/min。2022/7/27472.2.3 光存儲(chǔ)格式標(biāo)準(zhǔn)和類(lèi)型（5）EFM解調(diào) ：從聚焦伺服系統(tǒng)輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)是經(jīng)過(guò)EFM調(diào)制后的信號(hào)，EFM解調(diào)過(guò)程是EFM調(diào)制過(guò)程的逆過(guò)程。這個(gè)過(guò)程要從通道位中檢測(cè)出同步位、去掉合并位、把14位通道位變成8位數(shù)據(jù)，最后還原成原始的幀格式。 （6）錯(cuò)誤檢測(cè)和校正處理 ：CD-ROM采用二級(jí)錯(cuò)誤校正；一級(jí)是CIRC，另一級(jí)是ECC。對(duì)那些由CIRC檢測(cè)出來(lái)但不能糾正的錯(cuò)

29、誤，將由內(nèi)插和噪聲抑制功能部件處理，這對(duì)于以CD-ROM扇區(qū)方式2記錄的像聲音、圖像一類(lèi)的數(shù)據(jù)做內(nèi)插處理就可以了。但對(duì)于像程序一類(lèi)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)就還要做ECC校正。 2022/7/27482.2.3 光存儲(chǔ)格式標(biāo)準(zhǔn)和類(lèi)型3CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的工作原理 CD-ROM其實(shí)是從CD演變而來(lái)的，CD是將模擬數(shù)據(jù)通過(guò)光刻機(jī)，在光盤(pán)上刻出一個(gè)個(gè)小坑，這些坑很小，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（數(shù)據(jù)CD或音樂(lè)CD）,而音樂(lè)CD和數(shù)據(jù)CD區(qū)別就是，音樂(lè)CD要把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變成模擬信號(hào)輸出，而電腦用的數(shù)據(jù)CD仍是輸出數(shù)字信號(hào)。從CD-ROM光頭射出來(lái)的激光照到盤(pán)片平的地方和小坑的地方反射率

30、不同，這時(shí)在激光頭旁邊的光敏元件，感應(yīng)到強(qiáng)弱不同的反射光，就產(chǎn)生高低電平，輸出到光驅(qū)的數(shù)字電路，而高低電平在計(jì)算機(jī)中分別用0，1表示，這就是CD-ROM把數(shù)據(jù)光盤(pán)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)輸出的原理和過(guò)程。2022/7/27492.2.3 光存儲(chǔ)格式標(biāo)準(zhǔn)和類(lèi)型4. CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的安裝 （1）硬件連接 ：將接雙硬盤(pán)的40芯信號(hào)電纜分別連至IDE接口（注意接口兩端的方向要一致），并將40芯音頻信號(hào)線的兩端分別插入光驅(qū)和聲卡上的音頻信號(hào)插座中，光驅(qū)后面的跳線設(shè)置放在“Slave”處，把光驅(qū)設(shè)置為從盤(pán)，最后連接光驅(qū)電源。 2022/7/27502.2.3 光存儲(chǔ)格式標(biāo)準(zhǔn)和類(lèi)型（2）DOS環(huán)境下驅(qū)動(dòng)程序安裝 步驟

31、1：將光驅(qū)附帶的安裝盤(pán)插入軟驅(qū)中； 步驟2：在提示符下運(yùn)行安裝程序，鍵入INSTALL, 按回車(chē)鍵； 步驟3：根據(jù)屏幕的提示完成軟件的安裝； 步驟4：重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，更新系統(tǒng)設(shè)置， 以便系統(tǒng)識(shí)別光驅(qū)。（3）WINDOWS環(huán)境下驅(qū)動(dòng)程序的安裝 應(yīng)先在DOS中安裝好光驅(qū)，然后從光盤(pán)安裝Windows 98,安裝成功后，Windows 98中的光驅(qū)驅(qū)動(dòng)程序?qū)⑻娲鶧OS的驅(qū)動(dòng)程序，光盤(pán)符自動(dòng)保留；不過(guò)現(xiàn)在光驅(qū)全是自啟動(dòng)的將光驅(qū)硬件連接好后，系統(tǒng)可以自動(dòng)識(shí)別出光驅(qū)，并自動(dòng)安裝光驅(qū)的驅(qū)動(dòng)程序。2022/7/27512.2.3 光存儲(chǔ)格式標(biāo)準(zhǔn)和類(lèi)型CD-R光存儲(chǔ)系統(tǒng) 1CD-R盤(pán)片的物理層次 CD-R光盤(pán)與

32、普通CD光盤(pán)有相同的外觀尺寸。 CD-R光盤(pán)上除了含有合成塑膠層與保護(hù)漆層外，將反射用的鋁層改為24K黃金層（也可能是純銀材料），另外再加上有機(jī)染料層和預(yù)置的軌道凹槽 。2022/7/27522.2.3 光存儲(chǔ)格式標(biāo)準(zhǔn)和類(lèi)型2CD-R的刻錄和讀取原理 CD-R刻錄是將刻錄光驅(qū)的寫(xiě)激光聚焦后，通過(guò)CD-R空白盤(pán)的聚碳酸酯（polycarbonate）層照射到有機(jī)燃料（通常是箐藍(lán)或酞箐藍(lán)燃料）的表面上，激光照射使產(chǎn)生的熱量將有機(jī)染料燒熔，并使其變成光痕（mark）。 當(dāng)CD-ROM驅(qū)動(dòng)器讀取CD-R盤(pán)上的信息時(shí)，激光將通過(guò)聚碳酸酯和有機(jī)染料層照射鍍金層的表面，并反射到CD-ROM的光電二極管檢測(cè)器

33、上。光痕會(huì)改變激光的反射率，CD-ROM驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反射回來(lái)的光線的強(qiáng)弱來(lái)分辨數(shù)據(jù)0和1。 2022/7/27532.2.3 光存儲(chǔ)格式標(biāo)準(zhǔn)和類(lèi)型磁光（MO）存儲(chǔ)系統(tǒng) 1.磁光盤(pán)的物理層次磁光盤(pán)片用樹(shù)脂做基盤(pán)，其上集積了保護(hù)層（氮化硅）、記錄層（鋱、鐵鈷合金）和反射層（鋁合金）而構(gòu)成。數(shù)據(jù)記錄在記錄層上。形成記錄的磁粒子（小磁鐵）相對(duì)于記錄而形成垂直排列（垂直磁記錄方式）。由于磁粒子非常細(xì)長(zhǎng)，垂直排列可以獲得較高的記錄密度。 2022/7/27542.2.3 光存儲(chǔ)格式標(biāo)準(zhǔn)和類(lèi)型2.磁光存儲(chǔ)系統(tǒng)讀寫(xiě)原理 當(dāng)數(shù)據(jù)要寫(xiě)入磁光盤(pán)時(shí)，利用凸透鏡進(jìn)行聚焦，將高功率激光以極小的光點(diǎn)照射在磁光盤(pán)記錄層上，當(dāng)其

34、表面溫度上升到約300C的距離點(diǎn)時(shí)，用外部磁場(chǎng)的作用而改變其遠(yuǎn)磁化方向。然后終止激光光束讓記錄冷卻，形成不受外磁場(chǎng)影響的牢固記錄層。當(dāng)要進(jìn)行數(shù)據(jù)重寫(xiě)時(shí)，需經(jīng)過(guò)“擦”和“寫(xiě)”兩步，先利用中功率激光照射介質(zhì)段區(qū)中的所有數(shù)據(jù)，使段區(qū)中的數(shù)據(jù)點(diǎn)都沿著和介質(zhì)表面垂直的方向均勻磁化，即通過(guò)寫(xiě)入“0”來(lái)抹去原有數(shù)據(jù)，然后再根據(jù)要求用高功率激光在“0”位置寫(xiě)入數(shù)據(jù)“1”，這樣就完成了數(shù)據(jù)的重寫(xiě)。 數(shù)據(jù)的讀取是利用低功率激光探測(cè)盤(pán)片表面，通過(guò)分析反射回來(lái)的偏振光的偏振面方向是順時(shí)針或是逆時(shí)針，來(lái)決定讀取的數(shù)據(jù)是“1”還是“0”。 2022/7/27552.2.3 光存儲(chǔ)格式標(biāo)準(zhǔn)和類(lèi)型相變（PD）光存儲(chǔ)系統(tǒng) 1.

35、物理層次在基盤(pán)上沉積電介質(zhì)層、相變記錄層、冷卻層和保護(hù)層等形成多層結(jié)構(gòu)。 PD光存儲(chǔ)系統(tǒng)讀、寫(xiě)和擦除原理 利用物質(zhì)的狀態(tài)變化即所謂的相變進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀、寫(xiě)和擦除 。相變記錄層由一種銀合金材料組成，視其加熱溫度的不同，它可以形成晶體，也可以形成非晶體。 適當(dāng)調(diào)整加熱溫度可以自由地控制記錄層的結(jié)晶狀態(tài)。在晶體狀態(tài)中原子整齊排列，光反射率高；相反，在非晶體狀態(tài)原子排列不整齊，光的反射率低 。2022/7/27562.2.3 光存儲(chǔ)格式標(biāo)準(zhǔn)和類(lèi)型DVD光存儲(chǔ)設(shè)備 1. DVD盤(pán)片的物理結(jié)構(gòu) 按單/雙面與單/雙層結(jié)構(gòu)的各種組合，DVD可以分為單面單層、單面雙層、雙面單層和雙面雙層4種物理結(jié)構(gòu)。2DVD光盤(pán)

36、驅(qū)動(dòng)器的種類(lèi) （1）DVD-ROM （2）DVD-R與DVD-RW （3）DVD-RAM （4）DVD-Audio （5）DVD-Video 2022/7/27572.2.4 光盤(pán)塔光盤(pán)塔系統(tǒng)的組織是大容量存儲(chǔ)的重要一步，多媒體信息量非常大，需要研究海量信息存儲(chǔ)技術(shù)，光盤(pán)塔系統(tǒng)就是其中的一個(gè)解決方案。 光盤(pán)塔系統(tǒng)包含一個(gè)或多個(gè)光驅(qū)動(dòng)器，由精確伺服控制的機(jī)電機(jī)械手自動(dòng)升降器機(jī)構(gòu)來(lái)在盤(pán)片堆棧上的槽和驅(qū)動(dòng)器之間來(lái)回移動(dòng)光盤(pán)。在盤(pán)播放完畢后（通常是驅(qū)動(dòng)器請(qǐng)求另一張盤(pán)片時(shí)）機(jī)械手機(jī)構(gòu)從驅(qū)動(dòng)器上將盤(pán)卸下并放回堆棧上它的槽內(nèi)。在程序控制下，機(jī)械手設(shè)備可操作和管理多個(gè)驅(qū)動(dòng)器。 2022/7/27582.2.4

37、 光盤(pán)塔光盤(pán)塔系統(tǒng)也許含有各種不同類(lèi)的驅(qū)動(dòng)器，包括CD-ROM、WORM、可重寫(xiě)式或多功能驅(qū)動(dòng)器。光盤(pán)塔系統(tǒng)可含有一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)器（通常最多為四個(gè)）。驅(qū)動(dòng)器在SCSI總線上與它們自己的SCSIID菊花式鏈接。機(jī)械手設(shè)備也作為一種SCSI設(shè)備并有它自己的SCSIID，這樣就可用程序來(lái)控制設(shè)備。光盤(pán)塔系統(tǒng)的大小可從較小尺寸的小型桌面型變化到較大的尺寸的全19英寸立柜型（至少需要兩個(gè)立柜）。隨著盤(pán)密度的增大，光盤(pán)塔系統(tǒng)的尺寸已逐步趨向5.25英寸。光盤(pán)塔堆棧可能存放50200張光盤(pán)。由于單張盤(pán)的存儲(chǔ)容量已高達(dá)10GB（取決于盤(pán)尺寸），光盤(pán)塔系統(tǒng)可存儲(chǔ)幾個(gè)TB的數(shù)據(jù)。 2022/7/27592.3 音

38、頻接口2.3.1 音頻卡的工作原理 2.3.2 音頻卡芯片的分類(lèi)2.3.3 音樂(lè)合成和MIDI2.3.4 聲卡的性能指標(biāo)與選購(gòu)2.3.5 語(yǔ)音合成 2.3.6 語(yǔ)音識(shí)別2022/7/27602.3.1 音頻卡的工作原理處理音頻信號(hào)的PCI插卡是音頻卡（Audio Card），又稱(chēng)聲卡，聲音卡處理的音頻煤體有數(shù)字化聲音（Wave）、合成音樂(lè)（MIDI）、CD音頻。 1音頻卡的功能和分類(lèi) 功能：（1）錄制、編輯和回放數(shù)字聲音文件 （2）編輯和合成 （3）MIDI接口和音樂(lè)合成 （4）文-語(yǔ)轉(zhuǎn)換和語(yǔ)音識(shí)別 （5）游戲接口 （6）具備CD-ROM驅(qū)動(dòng)器接口 （7）支持全雙工功能 2022/7/2761

39、2.3.1 音頻卡的工作原理2音頻卡的體系結(jié)構(gòu) 音頻卡組成：MIDI輸入/輸出電路，MIDI合成器芯片用來(lái)把CD音頻輸入與線性輸入相混合電路帶有脈沖編碼調(diào)制電路的模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)以生成波形文件壓縮芯片用來(lái)壓縮和解壓音頻文件語(yǔ)音合成器用來(lái)合成語(yǔ)音輸出語(yǔ)音識(shí)別電路用來(lái)識(shí)別語(yǔ)音輸入音頻輸出或線輸出的輸出電路輸出立體聲2022/7/27622.3.1 音頻卡的工作原理PCI聲卡 2022/7/27632.3.1 音頻卡的工作原理數(shù)字化聲音處理、合成器和混音器的工作原理 （1）數(shù)字化聲音處理 聲音卡用數(shù)字信號(hào)處理器DSP芯片管理所有聲音輸入、輸出和MIDI操作 聲音卡的數(shù)字化聲音接

40、口有兩種傳輸方式： 直接傳輸方式，即聲音數(shù)據(jù)由應(yīng)用程序直接通過(guò)DSP輸入輸出 ，數(shù)據(jù)是8位或16位脈沖編碼調(diào)制PCM數(shù)據(jù) DMA傳送方式 ，采用DMA方式把聲音數(shù)據(jù)輸出到DSP或從DSP中輸入聲音數(shù)據(jù)，除8位或16位PCM數(shù)據(jù)外，聲音輸入、輸出時(shí)也支持壓縮數(shù)據(jù)格ADPCM。 模擬聲音 前置放大器 程序可控制的放大器 抗混濾波器 模擬/數(shù)字化（A/D）和采樣保持（S/H）電路 DSP處理器 計(jì)算機(jī)磁盤(pán) 2022/7/27642.3.1 音頻卡的工作原理（2）混音器音頻卡上的混音器（Mixer）芯片可以對(duì)以下音頻源進(jìn)行混合：數(shù)字化聲音（DAC）；調(diào)頻FM合成音樂(lè)（FM）；CD-Audio音頻（CD

41、-ROM）；線路輸入（AUX）；話筒輸入（MIC）；PC揚(yáng)聲輸出（SPK）；混音器還提供以下I/O功能 可選擇聲音I/O模式，即單聲道或立體聲模式； 從話筒、CD或線路輸入中選擇輸入源；可選I/O濾波器，即低、高通濾波器或關(guān)閉濾波器功能，用濾波器對(duì)聲音做過(guò)濾處理。 2022/7/27652.3.1 音頻卡的工作原理（3）合成器 標(biāo)準(zhǔn)的多媒體PC機(jī)平臺(tái)通過(guò)內(nèi)部合成器（Synthesizer）或通過(guò)外接到計(jì)算機(jī)MIDI端口的外部合成器播放MIDI文件。MIDI合成器的類(lèi)型目前有兩種： 頻率調(diào)制FM合成（中級(jí)僅要求掌握該種合成器原理）； 波形表（Wave Table）合成。 2022/7/27662

42、.3.2 音頻卡芯片的分類(lèi)音頻卡數(shù)字信號(hào)編解碼器（CODEC）芯片一般分為8位聲道、8位立體聲、通常的16位立體聲多通道16位立體聲，將來(lái)還會(huì)有多通道24位立體聲（DVD音頻標(biāo)準(zhǔn)）。位數(shù)越高、采樣頻率越高，精度就越好。 圖2.3.2聲卡芯片2022/7/27672.3.2 音頻卡芯片的分類(lèi)音效芯片的技術(shù)指標(biāo)包括：聲道數(shù)，即單聲道、雙聲道和多聲道等； 采用的總線方式，包括ISA、PCI總線等； MIDI合成方式； 3D音效 。 2022/7/27682.3.3 音樂(lè)合成和MIDI接口1音樂(lè)合成與MIDI MIDI（Musical Instrument Digital Interface）是指樂(lè)器

43、數(shù)字接口，是數(shù)字音樂(lè)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 電子樂(lè)器是靠電子電路產(chǎn)生波動(dòng)的電流，送到揚(yáng)聲器發(fā)生。聲音的發(fā)源地就是合成器。目前聲卡的音樂(lè)合成主要有兩種方法：一種是常用的調(diào)頻（FM）合成法，另一種就是波表（Wave Table）合成法。 2022/7/27692.3.3 音樂(lè)合成和MIDI接口衡量聲卡的音樂(lè)合成器的性能好壞的參數(shù)主要有以下幾種：音色數(shù)目：音色越多，音樂(lè)的表現(xiàn)力就越強(qiáng)。 發(fā)音數(shù)：發(fā)音數(shù)決定了聲卡同時(shí)最多能發(fā)出多少個(gè)音符，發(fā)音數(shù)越多播放交響樂(lè)的能力越強(qiáng)。 音樂(lè)的兼容性 ：是指音色在排列順序上的兼容性 。2022/7/27702.3.3 音樂(lè)合成和MIDI接口2. MIDI術(shù)語(yǔ) 術(shù) 語(yǔ) 解 釋 M

44、IDI文件 記錄MIDI信息的標(biāo)準(zhǔn)文件格式。MIDI文件中包含音符、定時(shí)和多達(dá)16個(gè)通道的樂(lè)器定義。文件中含有每個(gè)音符的信息，包括鍵、通道號(hào)、持續(xù)時(shí)間、音量和力度（擊鍵時(shí)鍵達(dá)到它最低位置的快慢程度） 通道Channels MIDI規(guī)范可為16個(gè)通道提供數(shù)據(jù)，每個(gè)通道都對(duì)應(yīng)于一個(gè)邏輯合成器，Microsoft用通道110作為擴(kuò)充合成器，通道1316作為基本合成器 音序器Sequencer 是為MIDI 作曲而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)程序或電子設(shè)備，可用來(lái)記錄、播放和編輯MIDI文件。多數(shù)音序器可輸入、輸出MIDI文件2022/7/27712.3.3 音樂(lè)合成和MIDI接口合成器Synthesizer 是一種

45、使用數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）或其他生成音樂(lè)和聲音的芯片的電子設(shè)備。DSP可生成并修改波形，然后通過(guò)一個(gè)聲音生成器和揚(yáng)聲器輸出。合成器發(fā)生的質(zhì)量和聲音范圍取決于下列因素：合成器芯片可同時(shí)演奏獨(dú)立波形（樂(lè)器）的個(gè)數(shù)；合成器電路中的存儲(chǔ)空間 樂(lè)器Instrument 合成器可產(chǎn)生的一種特定的聲音。不同的合成器，樂(lè)器的音色號(hào)和聲音質(zhì)量也不同。例如，多數(shù)合成器可演奏鋼琴的聲音。但與實(shí)際鋼琴聲音是有差異的，況且，不同的合成器使用的音色號(hào)也不同 通道映像Channel Mapping 通道映像將MIDI通道號(hào)從發(fā)送設(shè)備轉(zhuǎn)變成接收設(shè)備相應(yīng)的通道。例如，編排在15號(hào)設(shè)備上的鼓可映射到鼓機(jī)的6號(hào)通道上，鼓機(jī)只用6

46、號(hào)接收消息 2022/7/2772復(fù)音Polphony 復(fù)音是指一個(gè)合成器每次可支持的最多音符個(gè)數(shù)。例如，具有6音符復(fù)音的4種樂(lè)器合成器，可同時(shí)演奏分布于4個(gè)不同聲音的6個(gè)音符，這4種不同的聲音可能產(chǎn)生4個(gè)鋼琴和弦音符，一個(gè)長(zhǎng)笛和一個(gè)小提琴音符 。音色Tinbre 音色就是音質(zhì)，是由形成該音質(zhì)頻率的組合決定的。在非正式的用法中，它是指與某特定的樂(lè)器相關(guān)聯(lián)的特有的聲音。低音提琴，鋼琴或小提琴的聲音均有其各自的音色 。音軌Track 一種把MIDI數(shù)據(jù)分成單獨(dú)組與并行組的文件概念，通常用通道來(lái)分離，0號(hào)格式MIDI文件將這些音軌混合成一個(gè)音軌。1號(hào)格式的MIDI文件保留不同的音軌 。合成音色映射程

47、序Patch Mapper 是一種軟件，它將與某合成器相關(guān)連的樂(lè)器合成音色重新分配給相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)合成音色號(hào)。這里，標(biāo)準(zhǔn)音色號(hào)是在Microsoft標(biāo)準(zhǔn)MIDI分配表中指定的。多媒體Windows的Patch Mapper軟件可將樂(lè)器合成音色映射到任意MIDI設(shè)備上。2022/7/27732.3.3 音樂(lè)合成和MIDI接口3. MIDI接口MIDI標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定MPC包括一個(gè)內(nèi)部合成器和標(biāo)準(zhǔn)MIDI端口。MIDI裝置應(yīng)有一個(gè)或多個(gè)下列端口：MIDI In，MIDI Out和MIDI Thru。MIDI In（輸入口）：接收從其他MIDI裝置傳來(lái)的消息。 MIDI Out（輸出口）：發(fā)送某裝置生成的原始

48、MIDI消息。向其他設(shè)備發(fā)送MIDI消息。MIDI Thru（轉(zhuǎn)發(fā)口）：傳送從輸入口接收的消息到其他MIDI裝置。向其他設(shè)備發(fā)送MIDI消息 。2022/7/27742.3.3 音樂(lè)合成和MIDI接口4. MIDI技術(shù)規(guī)范 MIDI規(guī)定合成器 、音序器、微機(jī)和鼓樂(lè)等能通過(guò)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的接口連接。每個(gè)符合MIDI規(guī)定的樂(lè)器通常包含一個(gè)接受器或一個(gè)發(fā)送器，或皆有之。接受器接收MIDI格式的消息，并執(zhí)行MIDI命令。它由光耦合器、通用異步接收發(fā)送器（UART）及其他必須的硬件組成。發(fā)送器以MIDI格式生成MIDI消息，并按照UART和總線驅(qū)動(dòng)器格式傳送MIDI消息。 2022/7/27752.3.4 聲

49、卡的性能指標(biāo)與選購(gòu)1. 先進(jìn)的接口方式 采用PCI接口的聲卡產(chǎn)品，其最大數(shù)據(jù)傳輸率為133MB/s，借助PCI接口，聲卡可以實(shí)現(xiàn)更多的技術(shù)特性，它可以將波表樣本存放在系統(tǒng)硬盤(pán)中，借助PCI的較高帶寬實(shí)現(xiàn)即用即取，這就使得波表聲卡的成本大大減低。在即插即用方面，不會(huì)受到諸如中斷分配等問(wèn)題的困擾。 2022/7/27762.3.4 聲卡的性能指標(biāo)與選購(gòu)2. 優(yōu)秀的音色和較高的信噪比 PCI聲卡一般擁有較高的信噪比（大多數(shù)可以輕易達(dá)到90dB）。較高的信噪比保證了聲音輸出時(shí)的音色更純，可以將雜音減少到最低限度。而音色的好壞則取決于產(chǎn)品所選用的音效芯片和卡的加工工藝（良好的布線和接口材料可以有效避免外

50、界信號(hào)的干擾）。如果可能的話，購(gòu)買(mǎi)聲卡前最好先進(jìn)行試聽(tīng)，耳朵對(duì)音色的判斷永遠(yuǎn)是最準(zhǔn)確的。 2022/7/27772.3.4 聲卡的性能指標(biāo)與選購(gòu)3. MIDI合成效果 PCI聲卡的優(yōu)勢(shì)之一是可使用先進(jìn)的DLS（Down Loaded Sound）技術(shù)，將波表音色儲(chǔ)存于硬盤(pán)中，通過(guò)聲卡芯片處理，在播放MIDI時(shí)調(diào)入內(nèi)存。這樣不但提供了良好的MIDI合成效果又可免去ISA波表聲卡上必須配備的音色庫(kù)內(nèi)存，減少了制作成本。除了大容量的波表，好的MIDI合成效果還取決于聲卡上波表合成芯片支持的最大復(fù)音數(shù) 。2022/7/27782.3.4 聲卡的性能指標(biāo)與選購(gòu) 4. 3D音效的支持在ISA時(shí)代就有不少標(biāo)

51、榜“3D音效”的聲卡，但由于ISA接口聲卡的帶寬較小，其處理和回放三維音效的能力十分有限。目前PCI聲卡產(chǎn)品的3D音效支持分為兩大派，A3D（Aureal Semiconductor開(kāi)發(fā)的一種突破性的互動(dòng)3D定位音效技術(shù)）和EAX（Environmental Audio Extensions環(huán)境音效擴(kuò)展集，主要職責(zé)是為游戲加入3D混響效果）。A3D技術(shù)聲稱(chēng)只要兩個(gè)音箱即可營(yíng)造出不凡的三維效果（4音箱當(dāng)然更好），而EAX則必須有4音箱方能有良好的表現(xiàn)。除此之外，還有使用CRL公司的Sensaura技術(shù)處理三維音效，但效果不是十分理想。 2022/7/27792.3.4 聲卡的性能指標(biāo)與選購(gòu)5.

52、其他注意事項(xiàng)雖然PCI聲卡性能表現(xiàn)非常不錯(cuò)，但同時(shí)也存在不少問(wèn)題，如用戶(hù)使用MVP3和ALI5芯片組主板，有些聲卡可能和主板不兼容。另外主板集成的聲音芯片，很多屬于低檔產(chǎn)品，對(duì)音質(zhì)有較高要求的用戶(hù)建議不要購(gòu)買(mǎi)這類(lèi)主板，以免今后更換聲卡造成資源的浪費(fèi)。對(duì)于中高檔的聲卡，絕不要選配廉價(jià)音箱，否則音質(zhì)卡再好也無(wú)法表現(xiàn)出來(lái)。 2022/7/27802.3.5 語(yǔ)音合成 一般來(lái)講，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)語(yǔ)音輸出有兩種方法：一是錄音/重放，二是文-語(yǔ)轉(zhuǎn)換。第二種方法是基于聲音合成技術(shù)的一種聲音產(chǎn)生技術(shù)。它可用于語(yǔ)音合成和音樂(lè)合成。 計(jì)算機(jī)話語(yǔ)輸出按實(shí)現(xiàn)的功能可以分為兩個(gè)檔次。（1）有限詞匯的計(jì)算機(jī)語(yǔ)音輸出它可以采用錄

53、音/重放技術(shù)，或針對(duì)有限詞匯采用某種合成技術(shù)，對(duì)語(yǔ)言理解沒(méi)有要求?？捎糜谡Z(yǔ)音報(bào)時(shí)、汽車(chē)報(bào)站等。 （2）基于語(yǔ)音合成技術(shù)的文字-語(yǔ)音轉(zhuǎn)換（TTS）進(jìn)行由書(shū)面語(yǔ)言到語(yǔ)音的轉(zhuǎn)換，它并不只是由正文到語(yǔ)音信號(hào)的簡(jiǎn)單映射，它還包括了對(duì)書(shū)面語(yǔ)言的理解，以及對(duì)語(yǔ)音的韻律處理。2022/7/27812.3.5 語(yǔ)音合成1. 合成方法 從合成采用的技術(shù)講可分為；(1) 發(fā)聲器官參數(shù)語(yǔ)音合成 ；(2) 聲道模型參數(shù)語(yǔ)音合成；(3) 波形編輯語(yǔ)音合成技術(shù)；從合成策略上講可分為頻譜逼近和波形逼近。 2022/7/27822.3.5 語(yǔ)音合成2. 語(yǔ)音基元數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建 任何一個(gè)計(jì)算機(jī)言語(yǔ)輸出系統(tǒng)都有語(yǔ)音數(shù)據(jù)庫(kù)，用于存儲(chǔ)語(yǔ)

54、音基元。構(gòu)建語(yǔ)音基元數(shù)據(jù)庫(kù)重點(diǎn)要考慮兩個(gè)問(wèn)題：基元的選擇和語(yǔ)音數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)形式 (1) 基元的選擇 基元的選擇有多種方案，目前常用的有次音素、音素、音節(jié)、詞匯、雙音素、三音素等。基元選得大，容易獲得較好的音質(zhì)；基元選得小，數(shù)據(jù)量小，拼接靈活，但韻律修飾復(fù)雜。 2022/7/27832.3.5 語(yǔ)音合成(2) 語(yǔ)音數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)形式 語(yǔ)音數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)形式可分為兩大類(lèi)：波形存儲(chǔ)和參數(shù)存儲(chǔ)，這取決于合成算法。為減少數(shù)據(jù)量，一般要對(duì)語(yǔ)音數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。波形存儲(chǔ)方式存儲(chǔ)；參數(shù)存儲(chǔ)方式存儲(chǔ)。 3. 韻律模擬 （1）自然語(yǔ)言中的韻律特征； （2）韻律合成及方法 ；（3）韻律模擬的問(wèn)題 。2022/7/27842.3.

55、6 語(yǔ)音識(shí)別語(yǔ)音識(shí)別是將人發(fā)出的聲音、字或短語(yǔ)轉(zhuǎn)換成文字、符號(hào)、或給出響應(yīng)，如執(zhí)行控制、作出回答。語(yǔ)音識(shí)別將可能取代鍵盤(pán)和鼠標(biāo)成為計(jì)算機(jī)的主要輸入手段，使用戶(hù)界面產(chǎn)生一次質(zhì)的飛躍。 1. 語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的分類(lèi) （1）按可識(shí)別的詞匯量多少劃分 小詞表語(yǔ)音識(shí)別：能識(shí)別詞匯量小于100。 中詞表語(yǔ)音識(shí)別：能識(shí)別詞匯量大于100。大詞表語(yǔ)音識(shí)別：能識(shí)別詞匯量大于1000 2022/7/27852.3.6 語(yǔ)音識(shí)別(2)按照語(yǔ)音的輸入方式劃分 孤立詞語(yǔ)語(yǔ)音識(shí)別：只識(shí)別詞表中的每個(gè)條目，無(wú)論是單音節(jié)還是短語(yǔ)，條目間有明顯的停頓，條目?jī)?nèi)的音節(jié)要求連續(xù)，這就是孤立詞語(yǔ)音識(shí)別。連接詞語(yǔ)音識(shí)別：對(duì)連呼詞表中的幾個(gè)條

56、目，識(shí)別時(shí)能切分，給出連呼詞的識(shí)別結(jié)果，這種識(shí)別需要用到詞與詞之間的連接信息，所以稱(chēng)為連接詞語(yǔ)語(yǔ)音識(shí)別。連續(xù)語(yǔ)音識(shí)別：能識(shí)別自然語(yǔ)言中的連續(xù)自然的語(yǔ)音。 2022/7/27862.3.6 語(yǔ)音識(shí)別(3)按發(fā)音人劃分 非特定人語(yǔ)音識(shí)別：不必經(jīng)使用者訓(xùn)練就可以識(shí)別不同發(fā)音者的語(yǔ)音。特定人語(yǔ)音識(shí)別：使用前需由特定人對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行訓(xùn)練，系統(tǒng)建立相應(yīng)的特征庫(kù)后，特定人即可口呼待識(shí)詞由系統(tǒng)識(shí)別，這樣的系統(tǒng)只能識(shí)別訓(xùn)練者的聲音。限定人語(yǔ)音識(shí)別：需要限定的幾個(gè)人使用同一系統(tǒng)的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)。(4)說(shuō)話人識(shí)別 對(duì)說(shuō)話人的聲文進(jìn)行識(shí)別，稱(chēng)之為說(shuō)話人識(shí)別。這是研究如何根據(jù)語(yǔ)音來(lái)辨認(rèn)說(shuō)話者并確認(rèn)說(shuō)話者。 2022/7/27

57、872.3.6 語(yǔ)音識(shí)別2語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的最終目標(biāo) 不存在對(duì)說(shuō)話人的限制，即非特定人的。不存在對(duì)詞匯量的限制，即基于大詞匯表的。不存在對(duì)發(fā)音方式的限制，即可識(shí)別連續(xù)自然發(fā)音的。系統(tǒng)的整體識(shí)別率應(yīng)該相當(dāng)高，接近于人類(lèi)對(duì)自然語(yǔ)音的識(shí)別能力。這也正是聽(tīng)寫(xiě)機(jī)系統(tǒng)最終要達(dá)到的目標(biāo)。2022/7/27882.3.6 語(yǔ)音識(shí)別3語(yǔ)音識(shí)別研究的難點(diǎn) 由于使用者之間在年齡、性別、口音、發(fā)音速度、語(yǔ)音強(qiáng)度、發(fā)音習(xí)慣與方式等方面存在著較大的差異，要實(shí)現(xiàn)對(duì)語(yǔ)音的穩(wěn)定識(shí)別是不可能的，而要做到能夠排除這些因素的干擾，保留它們的共性，也是很困難的。系統(tǒng)隨著能夠識(shí)別的詞匯量增大，所需要的空間和時(shí)間的花銷(xiāo)就越多，最終將導(dǎo)致系統(tǒng)識(shí)

58、別性能急劇下降而喪失可用性。盡管連續(xù)發(fā)音是人們最為自然的發(fā)音方式，但是識(shí)別系統(tǒng)很難也不可能把連續(xù)語(yǔ)音作為一個(gè)整體來(lái)進(jìn)行識(shí)別。實(shí)用的識(shí)別系統(tǒng)要求提高語(yǔ)音特征參數(shù)的魯棒性、對(duì)不同非高斯噪聲的非敏感性，以及對(duì)不同用戶(hù)的適應(yīng)能力等，這些復(fù)雜性需求的實(shí)現(xiàn)是非常困難的。2022/7/27892.3.6 語(yǔ)音識(shí)別4語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用 語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于需要以語(yǔ)音作為人機(jī)交互手段的場(chǎng)合，主要是實(shí)現(xiàn)聽(tīng)寫(xiě)和命令控制功能。如在辦公自動(dòng)化領(lǐng)域，對(duì)于不能做鍵入動(dòng)作的殘疾人以及醫(yī)學(xué)、法律、危險(xiǎn)的工作環(huán)境等領(lǐng)域的工作人員，不能用手將信息輸入計(jì)算機(jī)，這些場(chǎng)合使用語(yǔ)音操作計(jì)算機(jī)就越發(fā)顯得重要。電話商業(yè)服務(wù)是語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)應(yīng)用的又

59、一個(gè)主要領(lǐng)域，基于電話線輸入的語(yǔ)言信號(hào)識(shí)別系統(tǒng)將得到的應(yīng)用，如語(yǔ)音撥號(hào)電話機(jī)，具有語(yǔ)音識(shí)別能力的電話定票服務(wù)和自動(dòng)話務(wù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)等。 2022/7/27902.4 視頻接口2.4.1 視頻圖像顯示2.4.2 視頻卡的工作原理2.4.3 顯卡2022/7/27912.4 視頻接口影像視頻，簡(jiǎn)稱(chēng)視頻（Video），大多數(shù)用于電視、圖像處理有關(guān)技術(shù)的詞匯中。與動(dòng)畫(huà)一樣，視頻由連續(xù)的畫(huà)面組成，只是畫(huà)面圖像是自然景物的圖像。這些畫(huà)面以一定的速率（幀速率，即每秒鐘顯示的幀數(shù)目）連續(xù)地投影在屏幕上，使觀察者具有圖像連續(xù)運(yùn)動(dòng)的感覺(jué)。典型的幀率范圍是2430FPS，這樣的視頻圖像看起來(lái)是光順和連續(xù)的。通常，伴隨著

60、視頻圖像還有一個(gè)或多個(gè)音頻軌，以提供聲音。 2022/7/27922.4.1 視頻圖像顯示1顯示系統(tǒng)技術(shù) 為了顯示原始圖像（這里使用的“圖像”是泛指，包括全運(yùn)動(dòng)視頻）的可接受的復(fù)制圖，需要使用各種顯示系統(tǒng)技術(shù)來(lái)解碼信號(hào)和壓縮數(shù)據(jù)。在視窗中顯示圖像和全運(yùn)動(dòng)視頻的一個(gè)重要方面是能動(dòng)態(tài)地重新設(shè)定視窗尺寸來(lái)滿(mǎn)足用戶(hù)的喜好。重新設(shè)定視窗尺寸會(huì)引起顯示像素的數(shù)目變化。 2022/7/27932.4.1 視頻圖像顯示組合了圖形、圖像和全運(yùn)動(dòng)視頻的應(yīng)用要求有動(dòng)態(tài)伸縮的功能，這是由單監(jiān)視器體系結(jié)構(gòu)中的混合與伸縮技術(shù)解決的。在實(shí)踐中，系統(tǒng)的性能可以有相當(dāng)大的變化層次。對(duì)于VGA屏幕，這些技術(shù)包括下列方面。 （1）