多媒体系统组成结构 多媒体原文

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1、第四章 多媒体系统组成结构 第一节 一多媒体计算机基本组成构成 多媒体系统是指能对数据、文本、图形、图像、动画、声音、视频等多媒体信息载体进行 逻辑互联、获取、编辑、存储和播放的一个计算机系统。它要求计算机交互式地综合处理 以上各种媒体信息，尤其是对于图像和声音数据，如果要实现多媒体应用要求的实时处理， 多媒体系统必须速度高、功能强。 为了较好地完成多媒体系统所需求的交互处理声音、文字、图像等数据的任务，通常有以 下三种途径： 一是选用专用芯片来设计专用接口板卡。例如可以用声霸卡解决声音的输入、输出以及实 现编码和解码的问题；采用视频采集卡可以 视频的采集和压缩功能。 二是选用直接设计和实现的

2、专用多媒体系统，如 philips 公司和 sony 公司的 CD-I 系统、 Commodore 公司的 Amiga 系统、Apple 公司的 Hypercard 以及 Intel 公司的 DVI 系统等。 三是在已有的计算机基础上通过增加多媒体升级套件而成为多媒体系统，如增加声卡、视 频采集卡、扫描仪、数码相机、数码摄像机等 现在一个很明显的趋势是把各种多媒体功能集成到计算机中去。例如，现在很多计算机主 板都集成了声卡、视频采集卡和网卡，有些多媒体数据计算已经融合到 CPU 中。从总体而 言，一台多媒体计算机是由多媒体硬件系统和多媒体软件系统肉构成的，其中多媒体软件 系统又包括多媒体操作系

3、统、多媒体创作工具和多媒体应用系统等几部分（我们将在本书 后面部分进行介绍） 。下面我们讨论多媒体计算机硬件系统。 一个功能较齐全的多媒体计算机系统从处理的流程来看，包括输入设备、计算机主机、输 出设备、存储设备等几个部分；而从处理过程中的功能作用来看，则可分为以下几个部分：1.音频部分。负责采集、加工、处理波表、MIDI 等多种形式的音频素材，需要的硬件有 录音设备、MIDI 合成器、高性能的声卡、音箱、话筒、耳机等。 2.图像部分。负责采集、加工、处理各种格式的图像素材，需要的硬件有静态图像采集 卡、数字化仪、数码相机、扫描仪等。 3.视频部分。负责采集、编辑计算机动画和视频素材，对机器速

4、度及存储要求较高，需 要的硬件设备有动态图像采集卡、数字录像机，以及海量存储器等。 4.输出部分。可以用打印机打印输出或在显示器上进行显示。 5.存储部分。可以用刻录机刻录成光盘保存。 在多媒体硬件系统中，计算机主机是基本型部件，也是关键部件，如果没有它，其他 多媒体功能就无所谈起。计算机主机一方面控制输入输出以及数据存储设备，另一个重要 的方面是对输入的各种音频、视频等数据进行处理和变换，得到最终我们想要的结果。衡 量一台计算机的性能的主要因素是 CPU（中央处理器） 、内存、主板等的性能，其中处理 器的好坏直接影响到多媒体系统的性能。 自 1971 年 Intel 公司推出世界上第一个微处

5、理芯片 4004 以来，至今微处理器的发展 经历了五个阶段，从 Intel 4004 到 80x86 再到 Pentium（奔腾） ，如今已经发展到 Pentium4，时钟频率已达 2.4GHZ。 除了时钟频率以外，位长也从最初的 4 位发展到如今的 64 位，整数和浮点运算能力都 大为加强。同时，为了更好地扩展功能以满足用户的需求，大多数微处理器都集成了一些 特殊功能模块，如图形部件、数字信号处理部件、图像处理部件、向量矩阵处理部件等。 因此，目前的通用处理器有足够的就算能力支持用软件方式完成某些标准所要求的功 能。例如，在高档微型计算机（如 Pentium 4）或工作站上可以对 MPEG

6、4 序列进行实时解码。对于 H.261 视频协议而言，仅使用软件就可以对 QCIF 图像近似实时软件编码或解 码。但是要让目前的多媒体计算机完成多媒体的所有功能还不太现实，这有待于数据压缩 等相关学科的技术进步。 输入设备是多媒体系统的先导硬件，完成数据导入的功能。输入设备分为数字输入和 模拟输入，数字输入一般是通过扫描仪、数码相机或数码摄像机获得的；模拟图像信号 （如普通；录像机、电视机等视频信号或通过电话线等模拟网络传过来的模拟数据）要通 过图像采集卡经数字化后才能输入给计算机，话筒、录音机等的模拟音频数据是通过音频 采集卡来完成相似的数字化过程的。 经过计算机处理以后的数据可以由相应的设

7、备输出，也可以存储起来。由于多媒体的 数据量通常是很大的，所以像软盘这样的存储设备已不适用，我们要把数据通过编码后存 储在大容量的存储设备中，如硬盘（IDE 硬盘、SCSI 硬盘等） 。现在 100GB 以上容量的硬 盘已经出现，硬盘的转速也提高很快，目前已经达到 10000r/min。另外，用得较多的存储 设备还有数据磁带和光存储设备。数据磁带的主要优点是存储数据量大，但是有可能断裂 和霉变；光盘存储器由光盘驱动器和盘片组成。一张 CD-ROM 光盘可以容纳大约 650MB 的信息内容，它适于存储如文本、图形、图像、动画、视频或音频等多媒体信息。目前， 计算机播放的多媒体信息内容和安装的应用

8、程序大多来自于 CD-ROM 光盘。 对不同的媒体信息输出和不同的应用目的则有不同的输出设备，比如显示器可以用来 实现显示图像、文本等，但是不能长期保存数据，更不能播放声音。声音需要放大器、扬 声器、音响或 MIDI 合成器等设备才能回放。显示器关机后信息就会丢失，称为软输出设 备，投影仪、电视机等都属于此类；而打印机、胶片记录仪、图像定位仪等则是硬输出设 备，它们的输出可以长期保存。 二、多媒体个人计算机（MPC）标准 多媒体个人计算机（Multimedia Personal Computer，简称 MPC）是指具有特定多媒体 功能的个人计算机。实际上，MPC 并不是全新的个人计算机，它是在

9、现有个人计算机基础 上加上一些硬件卡及软件，使其具有综合处理声音、文字、图形、图像等信息的功能。 为了推广多媒体计算机，1990 年 11 月，以 Microsoft 公司为主的主要多媒体开发厂商 联合成立了“多媒体个人计算机市场协会（Multimedia PC Marketing Council） ” ，该协会后 来改组为“多媒体个人计算机工作组（Multimedia PC Working Group） ” ，涉及到全世界数 千家重要的计算机生产厂家，负责制定和推广各种 MPC 标准。 MPC 要完成的一个很重要的工作就是解决不同厂家生产的计算机产品之间的标准化和 兼容性问题，以及它们能够方

10、便地组成多媒体个人计算机。为此，必须解决以下两个关键 问题：一是如何能使应用软件和工具软件在各种操作系统和硬件平台上都能够运行，既在 各种软、硬件平台运行时的兼容性问题；二是数据交换兼容性问题，尤其是使用不同编码 方法的硬件设备之间这个问题更加突出，需要完成数据格式之间的转换。 MPC 标准不仅仅是对硬件系统的要求，它规定了一个以 Intel 处理器芯片为基本的计 算机，转变成为多媒体计算机的最低软、硬件规范。MPC 标准中明确规定了多媒体计算机 必须配备的主机设备、多媒体扩展设备和操作系统等量化的数据。到目前，实际上已经有 三个相互延续的 MPC 标准问世，既 MPCLevel 1,MPGL

11、eve3，分别用 MPC 1,MPC 2 和 MPC 3 来标记。（一） MPC1 MPC 1 于 1991 年发布，它规定的最小工作平台如下：80386SX 处理器、至少 2MB 内 存、30MB 硬盘、16 色 BGA 显示器、单速 CD-ROM 驱动器、8 位声卡以及带有多媒体扩 展的 Windows 操作系统，具体数据如表 4-1 所示 MPC 1 的功能较差，不足以用来开发或播放较好的多媒体软件，现在早已过时，但是作为多媒体计算机的第一个系统规范仍具有十分重要的地位。 （二）MPC 2 在制定 MPC 1 标准时由于对多媒体的发展估定不足，致使新标准刚刚实施，有的指标 就已经落后了。

12、对开发有较高要求的多媒体应用，8 位声音采样和 256 色图形显然是远远 不够的，而且当时市场上的多媒体产品已经超过了 MPC1 标准规定的指标。于是，多媒体 个人计算机市场协会在 1993 年 5 月公布了 MPCLevel 2 标准，符合这个标准的个人计算机 将带有 MPC 2 的标志。除了对 CPU 主频、内存和硬盘等主要部分做了改进外，MPC 2 更 增强了对声音、图像、视频动画播放和 photo CD 的支持。MPC 2 的具体配置情况见表 4-2（二） MPC 3 1995 年 6 月，由更名为多媒体个人计算机工作组（Multimedia PC Working Group）的 多媒

13、体计算机市场协会公布了最新的 MPC 3 标准，它反映了 Pentium CPU,MPEG 视频压缩 技术和 Windows95 的出现给多媒体带来的巨大冲突。MPC 3 标准要达到的一个重要目标是 使多媒体计算机在 CD 级音响伴奏下播放全屏幕 MPEG 视频（不使用“硬压缩”方法） 。 MPC 3 技术规范的详细配置见表 4-3 由上面的分析可以看出，MPC 平台标准的特点是兼容性、个人化和家庭化，其任务是 让每个个人计算机推广到家庭，使个人计算机连接到每个家庭的电视、电话和立体声音响 设备，个人计算机组成为家庭管理和娱乐的中心，这样就会使个人计算机产业应用有一个 突破性的发展。在 MPC

14、 标准公布以前，多媒体软、硬件的开发没有共同遵循的规格，软、 硬件厂商各自为政，无法制作出可适合于不同计算机使用的多媒体产品。在 MPC 推出以 后，MPC 平台标准与开发者、用户和销售商都有关系密切：对计算机应用开发者来说， MPC 是开发先进的多媒体应用系统的标准，正是由于这个标准所确定的统一的多媒体运行 和开发环境，促成了各种多媒体产品和软件如雨后春笋般地涌现出来，极大地带动了多媒 体 CD 出版物的流行；其次，对用户来说，MPC 是建立能支持多媒体应用的个人计算机系 统或者已有的个人计算机升级为多媒体系统的指南；最后，对销售商而言，MPC 是一个组 织的标志，这个组织的总之是尽可能的使

15、个人计算机用户拥有多媒体功能，因此他们乐于 销售。 得到 MPC 的办法有两种，要么购买成套的 MPC，要么在原有计算机基础上购买其他 部件进行升级。实际上，由于 MPC 是一个标准而不是计算机，所有我们可以从任何地方 购买零部件来装配自己的 MPC，只要符合该标准就可以了。 值得一提的是，MPC 标准只限定可组成多媒体计算机的最低配置，它留下了足够的空 间，使零售商可以增加系统和外部设备的功能，用户可以随时升级到更高的配置。 比较 MPC 与普通个人计算机的组成可以发现，MPC 的 CPU、内存、外存、输入输出 以及各种接口等两者都有，但是 MPC 的指标常常要高一些，我们通常需要扩展的是

16、CD- ROM 驱动器、音频卡和其他标准需要的配件。MPC 具有以下几个特点： 1.CD-ROM 光盘驱动器必不可少。CD-ROM 是多媒体时代最重要的外部存储设备之一， 不仅音乐、动画和电影节目可以预先录制在光盘上，而且工业、农业、文教卫生等众多领 域的文献资料均可预先录制到光盘上。例如 Microsoft 公司的百科全书光盘中，包括了 21000 篇文章和图画，并伴有动画和诗人的朗读，其声音有几种语言效果，现在出版的著 作很多都附带同步光盘，极大地提高了读者阅读和学习的效率。另外有些杂志，常在年终 的时候把本年度的所有期刊制作成多媒体盘片，这使得查阅检索信息非常方便。CD-ROM 的特点是数据存储容量大、具备移动存储能力、数据交换方便、盘片数据保存时间上。也 正是由于 CD-ROM 的出现才极大地推动力计算机多媒体技术的发展，因此被称为多媒体时 代的“发动机” 。随着技术的发展，CD-ROM 已经成为个人计算机的标准配置，并且有的 用户已经开始配置 DVD-ROM 或具有 CD-ROM 功能的刻录机。2.高质量的声卡和数字音响。MPC 都具有语音变成数字信号和数字信号变成语音的