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1、多媒体技术教程多媒体技术教程-第四第四章章在现有计算机系统中，要解决的首要问题是对各种媒体的在现有计算机系统中，要解决的首要问题是对各种媒体的数字化。图像、音频、视频信号只有以数字数据形式进入数字化。图像、音频、视频信号只有以数字数据形式进入到计算机的存储器设备中，计算机软件才能够对它们进行到计算机的存储器设备中，计算机软件才能够对它们进行有效处理。有效处理。完成这些工作的首先是各种硬件环境和设备，如：光存储、完成这些工作的首先是各种硬件环境和设备，如：光存储、音频接口、视频接口、多媒体音频接口、视频接口、多媒体I/O设备和多媒体计算机等。设备和多媒体计算机等。4.1 4.1 4.1 4.1
2、光存储设备光存储设备光存储设备光存储设备概述概述4.1.1 4.1.1 光存储的类型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（Compact Disc-Read Only Memory）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。其内容在光盘生成时就已经决定，而且不可改变。4.1.1 光存储的类型光存储的类型只读型光存储系统只读型光驱只读型光驱只读型光盘只读型光盘4.1.1 光存储的类型光存储的类型一次写型光存储系统一次写型光存储系统一次写（一次写（WORM：W
3、rite Once Read Many）光存储系统可一次写入，任意多次读出。光存储系统可一次写入，任意多次读出。与与CD-ROM相比，它具有由用户自己确定记录相比，它具有由用户自己确定记录内容的优点。内容的优点。一次写型光驱一次写型光驱一次写型光盘一次写型光盘4.1.1 光存储的类型光存储的类型可重写型光存储系统可重写型光存储系统可重写光盘可重写光盘（E-R/W，Rewritable或或Erasable）像硬盘一样可任意读写数据。像硬盘一样可任意读写数据。分为两种分为两种磁光型磁光型（Magnetic Optical，简称简称MO）相变型相变型（Phase Change，简称简称PC）4.1.
4、1 光存储的类型光存储的类型可重写型光存储系统可重写型光存储系统磁光型可重写光驱磁光型可重写光驱相变型可重写光驱与光盘相变型可重写光驱与光盘4.1.2 光存储系统的技术指标光存储系统的技术指标尺寸尺寸LV的直径为的直径为12英寸（英寸（300mm）CD激光唱盘和激光唱盘和CD-ROM为为4.72英寸英寸（120mm）WORM一次写光盘为一次写光盘为14.12英寸和英寸和5.25英英寸寸可擦写光盘向小尺寸方向发展，主要尺可擦写光盘向小尺寸方向发展，主要尺寸为寸为5.25英寸和英寸和3.5英寸英寸 4.1.2 光存储系统的技术指标光存储系统的技术指标 容量容量容量容量 格式化容量格式化容量格式化容
5、量格式化容量 格式化容量是指按某种光盘标准进行格式化容量是指按某种光盘标准进行格式化容量是指按某种光盘标准进行格式化容量是指按某种光盘标准进行格式化后的容量。格式化后的容量。格式化后的容量。格式化后的容量。 对于对于对于对于SONYSONY的的的的SMO-D501SMO-D501光盘，若格式光盘，若格式光盘，若格式光盘，若格式化使每个扇区为化使每个扇区为化使每个扇区为化使每个扇区为10241024B B，格式化容量是格式化容量是格式化容量是格式化容量是325325MBMB，而采用每扇区为而采用每扇区为而采用每扇区为而采用每扇区为512512B B，格式格式格式格式化容量只有化容量只有化容量只有
6、化容量只有297297MBMB。 4.1.2 光存储系统的技术指标光存储系统的技术指标 容量容量容量容量 用户容量用户容量用户容量用户容量 用户容量是指盘片格式化后允许对盘用户容量是指盘片格式化后允许对盘用户容量是指盘片格式化后允许对盘用户容量是指盘片格式化后允许对盘片执行读写操作的容量。片执行读写操作的容量。片执行读写操作的容量。片执行读写操作的容量。 CD-ROMCD-ROM的容量为的容量为的容量为的容量为550550MBMB和和和和680680MBMB。由于光盘外圈由于光盘外圈由于光盘外圈由于光盘外圈5 5mmmm区容易出错，所以区容易出错，所以区容易出错，所以区容易出错，所以有些有些有
7、些有些CD-ROM CD-ROM 的容量标为的容量标为的容量标为的容量标为550550MBMB。 4.1.2 光存储系统的技术指标光存储系统的技术指标 平均存取时间平均存取时间平均存取时间平均存取时间 平均存取时间是指从计算机向光盘驱动器发出平均存取时间是指从计算机向光盘驱动器发出平均存取时间是指从计算机向光盘驱动器发出平均存取时间是指从计算机向光盘驱动器发出命令开始，到光盘驱动器在光盘上找到需读命令开始，到光盘驱动器在光盘上找到需读命令开始，到光盘驱动器在光盘上找到需读命令开始，到光盘驱动器在光盘上找到需读/ /写写写写的信息的位置并接受读的信息的位置并接受读的信息的位置并接受读的信息的位置
8、并接受读/ /写命令为止的一段时间。写命令为止的一段时间。写命令为止的一段时间。写命令为止的一段时间。把平均寻道时间、平均等待时间和读把平均寻道时间、平均等待时间和读把平均寻道时间、平均等待时间和读把平均寻道时间、平均等待时间和读/ / / /写写写写光学头稳定时间相加，就得到平均存取光学头稳定时间相加，就得到平均存取光学头稳定时间相加，就得到平均存取光学头稳定时间相加，就得到平均存取时间。时间。时间。时间。 平均寻道时间是指光学头沿半径移动全平均寻道时间是指光学头沿半径移动全平均寻道时间是指光学头沿半径移动全平均寻道时间是指光学头沿半径移动全程程程程1/31/3长度所需的时间为平均寻道时间。
9、长度所需的时间为平均寻道时间。长度所需的时间为平均寻道时间。长度所需的时间为平均寻道时间。4.1.2 光存储系统的技术指标光存储系统的技术指标平均存取时间平均存取时间平均等待时间平均等待时间 盘片旋转半周的时间为平均等待时间。盘片旋转半周的时间为平均等待时间。4.1.2 光存储系统的技术指标光存储系统的技术指标数据传输率数据传输率 数据传输率数据传输率数据传输率一般是指单位时间内光盘驱动器送出的数据传输率一般是指单位时间内光盘驱动器送出的数据比特数。该数值与光盘转速和存储密度有关。数据比特数。该数值与光盘转速和存储密度有关。CD-ROM，其数据传输率已从初期的其数据传输率已从初期的150KB/
10、s提高提高到到6MB/s。数据传输率也指控制器与主机之间的传输速率。它数据传输率也指控制器与主机之间的传输速率。它与接口规范和控制器内的缓冲器大小有关。与接口规范和控制器内的缓冲器大小有关。同步传输率、异步传输率和同步传输率、异步传输率和DMA传输率传输率 SCSI接口的同步传输率为接口的同步传输率为4MB/s，异步传输率为异步传输率为1.5MB/s。AT总线规定的总线规定的DMA方式的传输率为方式的传输率为1MB/s。4.1.2 光存储系统的技术指标光存储系统的技术指标数据传输率数据传输率 突发传输率突发传输率 光盘驱动器或控制器中都包含有一个光盘驱动器或控制器中都包含有一个64K、256K
11、或或512K的缓冲存储器。为了提高数据的缓冲存储器。为了提高数据传输率，读数据过程中先把数据存入缓冲器，传输率，读数据过程中先把数据存入缓冲器，再进行集中传送；如果下次读取同一内容，再进行集中传送；如果下次读取同一内容，就不必从光盘上去读取，直接把缓冲器中的就不必从光盘上去读取，直接把缓冲器中的数据传送给主机就可以了，这种传输率称为数据传送给主机就可以了，这种传输率称为突发传输率。突发传输率。 4.1.2 光存储系统的技术指标光存储系统的技术指标数据传输率数据传输率 持续传输率持续传输率 当传送的数据量很大时，缓冲器就起不到提当传送的数据量很大时，缓冲器就起不到提高传输率的作用了，这时的传输率
12、称为持续高传输率的作用了，这时的传输率称为持续传输率。传输率。4.1.2 光存储系统的技术指标光存储系统的技术指标误码率误码率 采用复杂的纠错编码可以降低误码率。误采用复杂的纠错编码可以降低误码率。误码率对不同的多媒体要求不同，如存储数码率对不同的多媒体要求不同，如存储数字或程序对误码率的要求高，存储图像或字或程序对误码率的要求高，存储图像或声音数据对误码率的要求较低。声音数据对误码率的要求较低。CD-ROM要求的误码率为要求的误码率为10-1210-16。平均无故障时间平均无故障时间 (MTBP) 要求达到要求达到25000小时。小时。 4.1.3 光存储格式标准和类型光存储格式标准和类型什
13、么是什么是CD-DACD-DA（CD-Digital Audio）是为激光数字音是为激光数字音频唱盘制定的规格。它是频唱盘制定的规格。它是CD标准的第一个文本，标准的第一个文本，属于红皮书（属于红皮书（Red Book）规格。规格。什么是什么是CD-ROMCD-ROM逻辑格式，逻辑格式，1988年正式作为国际标准年正式作为国际标准IS09660，黄皮书（黄皮书（Yellow Book）。）。什么是什么是CD-GCD-G（CD-Graphics）是是1985年出现的遵循红年出现的遵循红皮书规格的光盘，主要用于存储静止画面。皮书规格的光盘，主要用于存储静止画面。4.1.3 光存储格式标准和类型光存
14、储格式标准和类型什么是什么是CD-WORMCD-WORM（CD-Write Once Read Many）属属于蓝皮书（于蓝皮书（Blue Book）规格，实现了光盘的规格，实现了光盘的一次写多次读的功能。一次写多次读的功能。什么是什么是CD-ICD-I（CD-Interactive）属于绿皮书（属于绿皮书（Green Book）规格。它在规格。它在CD-ROM规格的基础上补充规格的基础上补充了音频、视频和计算机程序方面的规定。了音频、视频和计算机程序方面的规定。1988年出现了年出现了CD-I交互式光盘系统，交互式光盘系统，1992年底出现年底出现了第二代了第二代CD-I，可播放互动式电影。
15、可播放互动式电影。4.1.3 光存储格式标准和类型光存储格式标准和类型什么是什么是CD-VCD-V（CD-Video）与与CD-G一样，是红皮书标一样，是红皮书标准的延伸，用于影碟机，其视频信号可以输出准的延伸，用于影碟机，其视频信号可以输出到电视机上。到电视机上。什么是什么是CD-ROM XA（Extended Architecture）它是它是Philips、SONY和和Microsoft制定的制定的CD-ROM扩展结构。扩展结构。CD-ROM XA扩充了对数字音频信号的编码，扩充了对数字音频信号的编码，目的是为了弥补推出目的是为了弥补推出CDI规格带来的问题。规格带来的问题。该规格也称为
16、黄皮书的第二组标准。该规格也称为黄皮书的第二组标准。4.1.3 光存储格式标准和类型光存储格式标准和类型什么是什么是CD-RCD-R（CD-Recordable）属于橙皮书属于橙皮书（Orange Book）规格。它在黄皮书的基础上规格。它在黄皮书的基础上增加了可写入的多种增加了可写入的多种CD格式标准。格式标准。是一种可刻录光盘，可以多次在是一种可刻录光盘，可以多次在CD空余部分写空余部分写入数据。入数据。什么是什么是Photo CDPhoto CD是是一一种种像像片片光光盘盘，允允许许多多段段追追入入记记录录，属于白皮书（属于白皮书（White Book）标准。标准。该规格也称为黄皮书的第
17、二组标准。该规格也称为黄皮书的第二组标准。4.1.3 光存储格式标准和类型光存储格式标准和类型光盘光盘CD系列系列LVCD-ROMCD-GCD-DACD-VWORMPhoto-CDCD-RDVDVCDCD-ROM XADVICD-ICD-MO磁光磁光（MOD）磁光磁光（PCD）只写一次只写一次可重写可重写只读只读数字数字模拟模拟数字数字声音声音卡拉卡拉OK数字数字+模拟模拟4.1.4 CD-ROM光存储系统光存储系统光光存存贮贮原原理理光光反反射射4.1.4 CD-ROM光存储系统光存储系统CD-ROM盘片的物理结构与数据存储盘片的物理结构与数据存储商标面商标面铝反射层铝反射层漆保护层漆保护层
18、聚碳酸衬底聚碳酸衬底磁盘同心圆磁道磁盘同心圆磁道CD-ROM螺旋型光道螺旋型光道4.1.4 CD-ROM光存储系统光存储系统CD 盘的结构盘的结构15mm46mm50mm116mm117mm120mm数据记录区数据记录区导出区导出区导入区导入区CD-ROM数据存储与读出原理数据存储与读出原理00100001000100100000100100000100001001000100001000100100001000100 100 00010010000010 000 10010001000010 00100100001000100 00010010000010 10010001000010101
19、11010 11011010 11100010字节数据字节数据字节数据字节数据字节数据字节数据EFM调制调制EFM调制调制EFM调制调制添加合并位添加合并位添加合并位添加合并位添加合并位添加合并位光轨道压模光轨道压模4.1.4 CD-ROM光存储系统光存储系统光学读出头的基本结构与读出原理光学读出头的基本结构与读出原理4.1.4 CD-ROM光存储系统光存储系统通道编码：通道编码：“1”：由由凹凹凸凸或或由由凸凸凹凹，光光线线由由强强到到弱弱或或由由弱弱到到强的变化（散射）。强的变化（散射）。“0”：持续一定时间的光强无论是凹槽还是凸起：持续一定时间的光强无论是凹槽还是凸起问题：连续出现问题：
20、连续出现“1”如何表示，例如，如何表示，例如，11110000EFM（Eight-Fourteen Modulation：使使 用用 改改 进进 的的 调调 频频 制制 （ MFM： Modified Frequency Modulation）将将8位位数数据据变变成成14位位的的通通道道编编码码，8-14即即EFM，即即两两个个1之之间间必必须须间间隔隔两两个个“0”，建建立立对对照照表表。即即28214共共有有16384种种，从从中中选选出出两两个个连连续续“1”之之间间有有两两个个“0”的的共共有有267种种然然后后再再选选256种种与与8位位的的256种种建建立立一一一一对对应应的的关
21、关系系，建建立立一一张张表表。目目前前国国际际上上用用17位位，而而DVD用用16位。以上操作叫光盘为处理。位。以上操作叫光盘为处理。4.1.4 CD-ROM光存储系统光存储系统光盘结构：光盘结构：光道结构：（注：磁盘：同心圆柱、磁道、扇区）。光道结构：（注：磁盘：同心圆柱、磁道、扇区）。整整个个光光盘盘由由一一根根连连续续的的载载有有凹凹槽槽和和凸凸起起的的螺螺旋旋线线式式的的光道，长达光道，长达3英里（英里（5km）将连续的物理光道划分成若干逻辑光道（将连续的物理光道划分成若干逻辑光道（99）扇扇区区：按按螺螺旋旋线线等等间间距距弧弧长长划划分分，每每个个扇扇区区的的大大小小一一样。样。在
22、在光光盘盘中中要要保保证证光光头头读读取取每每个个扇扇区区的的速速度度一一样样，则则要要保证每个扇区的线速度一样，但角速度要变。保证每个扇区的线速度一样，但角速度要变。寻址方式：寻址方式：光光盘盘用用时时间间来来寻寻址址：1分分=60秒秒，1秒秒=75扇扇区区，扇扇区区是是最小单位最小单位4.1.4 CD-ROM光存储系统光存储系统扇区扇区 光道从内向外等长分段，一段为一个扇区光道从内向外等长分段，一段为一个扇区采用分、秒、扇区号表示采用分、秒、扇区号表示 1分分60秒，秒， 1秒秒75个扇区个扇区 例：例：2分分13秒秒25区光道上第区光道上第10000个扇区个扇区 采用采用ISO 9660
23、标准标准 扇区格式扇区格式 Mode1：对误码率要求高的数据对误码率要求高的数据 Mode2：误码率要求不高的数据误码率要求不高的数据 CD-ROM XA：可读取可读取CD-I格式数据格式数据4.1.4 CD-ROM光存储系统光存储系统CD-ROM驱动器的系统方框图驱动器的系统方框图光头光头旋转马达旋转马达聚焦、道跟踪聚焦、道跟踪和定位司服和定位司服EFM解调器解调器去交插去交插和内插和内插CLV控制控制CIRC错误校正错误校正RAM同步检测器同步检测器反变频器反变频器RAM控制器控制器RAM错误校正和系统管理错误校正和系统管理系统控制系统控制接接 口口主主 机机CD-ROM盘盘数字信号处理数
24、字信号处理反变频及驱动控制反变频及驱动控制4.1.4 CD-ROM光存储系统光存储系统光头：光头：光光头头（optical pickup）是是CD-ROM驱驱动动器器的的关键部件。关键部件。聚焦伺服：聚焦伺服：为为使使激激光光束束的的聚聚点点落落在在光光盘盘的的信信息息面面上上，CD-ROM驱动器采用自动聚焦伺服系统来实现。驱动器采用自动聚焦伺服系统来实现。EFM解调：解调：从聚焦伺服系统输出的数据信号是经过从聚焦伺服系统输出的数据信号是经过EFM调调制后的信号，制后的信号，EFM解调过程是解调过程是EFM调制过程的调制过程的逆过程。逆过程。4.1.4 CD-ROM光存储系统光存储系统道跟踪伺
25、服：道跟踪伺服：为为了了确确保保聚聚焦焦光光束束能能沿沿着着道道间间距距为为16um、凹凹坑坑宽宽为为0.5um左左右右的的螺螺旋旋形形光光道道正正确确读读出出信信息息，CD-ROM采采用用径径向向光光道道跟跟踪踪技技术术，以以克克服服光光盘盘可可能能多多达达300um的的偏偏心心，使使道道跟跟踪踪精精度度达达到到0.1um。聚焦伺服：聚焦伺服：CLV伺服：伺服：由由于于CD-ROM盘盘要要以以恒恒定定线线速速度度（CLV）旋旋转转，这这就就意意味味着着，驱驱动动光光盘盘旋旋转转的的驱驱动动马马达达的的速速度度要随光头所处的位置而变化。要随光头所处的位置而变化。4.1.5 CD-R光存储系统光
26、存储系统CD-R盘片的物理层次盘片的物理层次 CD-R光盘将反射用的铝层改用光盘将反射用的铝层改用24K黄金层（也黄金层（也可以是纯银材料），另外再加上有机染料层和可以是纯银材料），另外再加上有机染料层和预置的轨道凹槽。预置的轨道凹槽。 商标面商标面漆保护层漆保护层聚碳酸衬底聚碳酸衬底金反射层金反射层预刻槽预刻槽有机染料层有机染料层4.1.5 CD-R光存储系统光存储系统CD-R的刻录和读取原理的刻录和读取原理 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（空白盘的聚碳酸脂（polycarbonate）层层照射到有机染料（通常是箐蓝或
27、酞箐蓝染料）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（烧熔，并使其变成光痕（mark）。）。当当CD-ROM驱动器读取驱动器读取CD-R盘上的信息时，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，并反射到的表面，并反射到CD-ROM的光电二极管检测的光电二极管检测器上。光痕会改变激光的反射率，器上。光痕会改变激光的反射率，CD-ROM驱驱动器根据反射回来的光线的强弱来分辨数据动器根据反射回来的光线的强弱来分辨数据0和和1。 4.1.6 磁光
28、磁光MO存储系统存储系统磁光盘是利用（激）光和磁进行数据读、磁光盘是利用（激）光和磁进行数据读、写和擦除的一种光存储系统。写和擦除的一种光存储系统。数据记录时使用激光和磁场；数据记录时使用激光和磁场；读取时仅用激光；读取时仅用激光；激光和磁场分别位于盘片的两面。激光和磁场分别位于盘片的两面。磁光盘的物理层次磁光盘的物理层次磁光盘片用树脂做基盘，其上集积了保护层磁光盘片用树脂做基盘，其上集积了保护层（氮化硅）、记录层（铽、铁钴合金）和反射（氮化硅）、记录层（铽、铁钴合金）和反射层（铝合金）而构成。层（铝合金）而构成。 4.1.6 磁光磁光MO存储系统存储系统磁光存储系统擦写原理磁光存储系统擦写原
29、理写写入入数数据据：利利用用凸凸透透镜镜进进行行聚聚焦焦，将将高高功功率率激激光光以以极极小小的的光光点点照照射射在在磁磁光光盘盘记记录录层层上上，在在其其表表面面温温度度上上升升到到约约300的的居居里里点点时时，用用外外部部磁磁场场改改变变其其原原磁磁化化方方向向。然然后后中中止止激激光光光光束束让让记记录层冷却，形成不受外磁场影响的牢固记录层。录层冷却，形成不受外磁场影响的牢固记录层。数数据据重重写写：需需经经过过“擦擦”和和“写写”两两步步，先先利利用用中中功功率率激激光光照照射射介介质质段段区区中中的的所所有有数数据据，使使段段区区中中的的数数据据点点都都沿沿著著与与介介质质表表面面
30、垂垂直直的的方方向向均均匀匀磁磁化化，即即通通过过写写入入“0”来来抹抹去去原原有有数数据据。然然后后再再根根据据要要求求用用高高功功率率激激光光在在“0”位位置置写写入入数据数据“1”，这样就完成了数据的重写。，这样就完成了数据的重写。4.1.6 磁光磁光MO存储系统存储系统磁光存储系统读原理磁光存储系统读原理数数据据的的读读取取是是利利用用低低功功率率激激光光探探测测盘盘片片表表面面，通通过过分分析析反反射射回回来来的的偏偏振振光光的的偏偏振振面面方方向向是是顺顺时时针针或或是是逆逆时时针针，来来决决定定读读取取的的数数据据是是“1”还是还是“0”。 4.1.7 相变相变(PD)光存储系统
31、光存储系统 CD-RW相变记录方式利用物质的状态变化即所谓的相相变记录方式利用物质的状态变化即所谓的相变进行数据的读、写和擦除，相变型光盘用在变进行数据的读、写和擦除，相变型光盘用在基盘上沉积电介质层、相变记录层、冷却层和基盘上沉积电介质层、相变记录层、冷却层和保护层等形成多层结构。保护层等形成多层结构。 4.1.8 DVD光存储系统光存储系统VCD与与DVD光盘技术光盘技术VCD光盘光盘VCD,SVCD,CVD DVD光盘光盘与与CD盘外观相同盘外观相同 四种结构（按单四种结构（按单/双面与单双面与单/双层结构的双层结构的组合）组合）最低最低4.7GB(约为约为CD-ROM的的7倍）倍）误码
32、率误码率10-204.1.8 DVD光存储系统光存储系统DVD(Digital Video Disk)的用途及分类的用途及分类数字视频光盘或数字影盘数字视频光盘或数字影盘它利用它利用MPEG 2的压缩技术来储存影像的压缩技术来储存影像DVD-ROM：电脑软件只读光盘电脑软件只读光盘DVD-Video：家用的影音光盘家用的影音光盘DVD-Audio：音乐盘片音乐盘片DVD-R（或称或称DVD-Write-Once）：）：限写一次限写一次的的DVDDVD-RAM（或称或称DVD-Rewritable）：）：可多次可多次读写的光盘读写的光盘4.1.8 DVD光存储系统光存储系统DVD盘片的物理结构盘
33、片的物理结构分类：单面单层、单面双层、双面单层、双面分类：单面单层、单面双层、双面单层、双面双层；双层； 容量：容量：4.7GB17GB；最小凹坑长度仅为最小凹坑长度仅为0.4m，道间距为道间距为0.74m，采用波长为采用波长为635nm650 nm的红外激光器读取的红外激光器读取数据；数据；DVD盘由两片基底组成，每片基底的厚度为盘由两片基底组成，每片基底的厚度为0.6mm，因此，因此DVD的厚度为的厚度为1.2mm。对于单面对于单面盘而言，只有下层基底包含数据，上层基底没盘而言，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。有数据；而双面盘的上下两层基底上均有数
34、据。 单面单层单面单层单面双层单面双层4.1.8 DVD光存储系统光存储系统DVD光盘存储新技术光盘存储新技术“蓝光盘蓝光盘”技术技术9家公司于家公司于2002年年2月月19日推出日推出使用蓝激光刻录和读取使用蓝激光刻录和读取单面密度盘单面密度盘27GB，将来达到将来达到100GB全息记录技术全息记录技术InPhase公司，公司，2000年年12月由贝尔实验室分离成立月由贝尔实验室分离成立2002年年4月月8日，展出日，展出100GB的光盘的光盘使用全息记录技术使用全息记录技术用照射角度不同的两种激光：信号光和参照光，两光用照射角度不同的两种激光：信号光和参照光，两光交叉，产生干涉图案交叉，产
35、生干涉图案同一位置，激光入射角不同，数据不同同一位置，激光入射角不同，数据不同4.1.9 光盘库系统光盘库系统 4.2 4.2 音频接口音频接口音频接口音频接口4.2.1 音频卡的工作原理音频卡的工作原理音频卡音频卡处理音频信号的处理音频信号的PC插卡是音频卡（插卡是音频卡（Audio Card），），又称声音卡，声音卡处理的音频媒体又称声音卡，声音卡处理的音频媒体有数字化声音（有数字化声音（Wave）、）、合成音乐（合成音乐（MIDI）、）、CD音频。音频。 4.2.1 音频卡的工作原理音频卡的工作原理声音是怎样工作的？声音是怎样工作的？从模拟到数字从模拟到数字声源声源声波声波传声器传声器模
36、拟电信号模拟电信号数字声音数字声音4.2.1 音频卡的工作原理音频卡的工作原理音频卡的功能音频卡的功能 音频的录制与播放音频的录制与播放编辑与合成：对声音文件进行多种特殊处理；编辑与合成：对声音文件进行多种特殊处理；MIDI接口和音乐合成接口和音乐合成文文语转换和语音识别语转换和语音识别CD-ROM接口接口游戏接口游戏接口支持全双工功能：能同时录音和放音；支持全双工功能：能同时录音和放音； 音箱音箱2、Microphone（麦克风输入）麦克风输入）3、Speaker（扬声器输出）扬声器输出）4、MIDI/Game Port（MIDI/操纵杆端口）操纵杆端口）7、CD-ROM音频信号接口音频信号
37、接口6、CD-ROM的接口的接口8 跳接器跳接器音频输出音频输出IDE接口接口CDROM外部音频设备外部音频设备麦克风麦克风操纵杆操纵杆MIDI声音装置声音装置1、Line in（线性输入）线性输入）5、Volume Control（音量调节旋钮）音量调节旋钮）电源电源跳接线跳接线音音音音频频频频卡卡卡卡的的的的连连连连接接接接方方方方式式式式4.2.1 音频卡的工作原理音频卡的工作原理音频卡的体系结构音频卡的体系结构音频卡由下列部件组成：音频卡由下列部件组成：MIDI输入输入/输出电路；输出电路；MIDI合成器芯片；合成器芯片；用来把用来把CD音频输入与线输入相混合电路；音频输入与线输入相混
38、合电路；带有脉冲编码调制电路的模数转换器，用于把模拟带有脉冲编码调制电路的模数转换器，用于把模拟信号转换为数字信号以生成波形文件；信号转换为数字信号以生成波形文件；用来压缩和解压音频文件的压缩芯片；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；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。输出立体声的音频输出或线输出的输出电路等。 4.2.1 音频卡的工作原理音频卡的工作原理数字化声音处理数字化声音处理 4.2.1 音频卡的工作原理音频卡的工作原理混音器混音器 可以对多种音频源进行混合；
39、可以对多种音频源进行混合；可以选择声音可以选择声音I/O模式，即单声道或立模式，即单声道或立体声模式；体声模式；从话筒、从话筒、CD或线路输入中选择输入源；或线路输入中选择输入源；可选可选I/O滤波器，实现对声音的过滤处滤波器，实现对声音的过滤处理。理。4.2.1 音频卡的工作原理音频卡的工作原理合成器合成器 用来播放用来播放MIDI文件。文件。波形表（波形表（Wave Table）合成）合成 频率调制频率调制FM合成合成 频率调制频率调制FM合成合成利用频率调制产生各种乐器的音色，利用频率调制产生各种乐器的音色，FM合合成器对声音的音色提供简捷而有效的控制。成器对声音的音色提供简捷而有效的控
40、制。音色在很大程度依赖于其谐波的频率和振音色在很大程度依赖于其谐波的频率和振幅。幅。FM合成器包含合成器包含18个操作单元。调频合成需个操作单元。调频合成需要两个操作单元：调制单元和载波单元。要两个操作单元：调制单元和载波单元。每个单元有三个基本功能：脉冲产生器、每个单元有三个基本功能：脉冲产生器、包络产生器和正弦表。包络产生器和正弦表。4.2.2 音频合成和音频合成和MIDI接口规范接口规范MIDIMIDI（Musical Instrument Digital Interface）是指乐器数字接口，是数字音乐的国际标准。是指乐器数字接口，是数字音乐的国际标准。MIDI消息实际上就是乐谱的数字
41、描述。消息实际上就是乐谱的数字描述。MIDI的音乐符号化过程实际上就是产生的音乐符号化过程实际上就是产生MIDI协协议信息的过程。协议信息将由状态信息和数据议信息的过程。协议信息将由状态信息和数据信息组成。信息组成。音乐合成器是电脑音乐系统中最重要的设备之音乐合成器是电脑音乐系统中最重要的设备之一一 。 4.2.2 音频合成和音频合成和MIDI接口规范接口规范衡量声卡的音乐合成器的性能好坏的参数衡量声卡的音乐合成器的性能好坏的参数主要有：主要有： 音色数目音色数目 音色越多，音乐的表现力就越强。音色越多，音乐的表现力就越强。 发音数发音数 决定了声卡同时最多能发出多少个音决定了声卡同时最多能发
42、出多少个音符。符。 音乐的兼容性音乐的兼容性 音色在排列顺序上的兼容性。音色在排列顺序上的兼容性。4.2.2 音频合成和音频合成和MIDI接口规范接口规范MIDI接口接口MIDI In（输入口）（输入口）接收从其他接收从其他MIDI装置传来的消息。装置传来的消息。MIDI Out（输出口）（输出口）发送某装置生成的原始发送某装置生成的原始MIDI消息。向其他消息。向其他设备发送设备发送MIDI消息。消息。MIDI Thru（转发口）（转发口）传送从输人口接收的消息到其他传送从输人口接收的消息到其他MIDI装置。装置。向其他设备发送向其他设备发送MIDI消息。消息。 4.2.2 音频合成和音频合
43、成和MIDI接口规范接口规范MIDI接口接口4.2.3 语音合成语音合成概述概述实现计算机语音输出有两种方法：实现计算机语音输出有两种方法：录音录音/重放重放文文语转换语转换计算机话语输出按其实现的功能来分，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：可以分为以下两个档次： 有限词汇的计算机语音输出有限词汇的计算机语音输出 基于语音合成技术的文字基于语音合成技术的文字-语音转换（语音转换（TTS） 4.2.3 语音合成语音合成合成方法合成方法 发音器官参数语音合成发音器官参数语音合成对人的发音过程进行直接模拟对人的发音过程进行直接模拟 声道模型参数语音合成声道模型参数语音合成基于声
44、道截面积函数或声道谐振特性合成语音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波形编辑语音合成技术是直接把语音波形数据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。库中的波形相互拼接在一起，输出连续语流。PSOLA（Pitch Synchronous Overlap Add）方）方法法 4.2.3 语音合成语音合成语音基元数据库的构建语音基元数据库的构建 基元的选择基元的选择 选择音节选择音节 选择双音素和三音素选择双音素和三音素 语音数据的存储形式语音数据的存储形式 波形存储方式存储波形存储方式存储数字化的语音波形数据数
45、字化的语音波形数据 参数存储方式存储参数存储方式存储从语音信号中提取的参数，常用的有从语音信号中提取的参数，常用的有LPC参数、参数、LSP（LSF）、共振峰参数等）、共振峰参数等 4.2.3 语音合成语音合成韵律模拟韵律模拟 自然语言中的韵律特征自然语言中的韵律特征语调、节奏和重音等能表达说话者的语义和感情，语调、节奏和重音等能表达说话者的语义和感情，是自然语流的重要组成部分是自然语流的重要组成部分 韵律合成及方法韵律合成及方法超音段特征（音高、音长、音强及频率分布的变化）超音段特征（音高、音长、音强及频率分布的变化）的修改构成了韵律合成的基础的修改构成了韵律合成的基础方法：修改基频模式、共
46、振峰模式、方法：修改基频模式、共振峰模式、PSOLA算法等算法等 韵律模拟的问题韵律模拟的问题需解决韵律规则、韵律描述、计算模型和修改算法需解决韵律规则、韵律描述、计算模型和修改算法等问题等问题 4.2.4 语音识别语音识别概述概述语音识别是将人发出的声音、字或短语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，如执转换成文字、符号，或给出响应，如执行控制、作出回答行控制、作出回答 。语音识别系统的分类语音识别系统的分类 按可识别的词汇量多少划分按可识别的词汇量多少划分 按照语音的输入方式划分按照语音的输入方式划分按发音人划分按发音人划分说话人识别说话人识别 4.2.4 语音识
47、别语音识别语音识别系统的最终目标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，即基于大词汇不存在对词汇量的限制，即基于大词汇表的。表的。不存在对发音方式的限制，即可识别连不存在对发音方式的限制，即可识别连续自然发音的。续自然发音的。系统的整体识别率应该相当高，接近于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。听写机系统最终要达到的目标。4.2.4 语音识别语音识别语音识别研究的难点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
48、、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。语音强度、发音习惯与方式等的差异。系统随着能够识别的词汇量增大，所需要的空系统随着能够识别的词汇量增大，所需要的空间和时间的花销就越多，最终将导致系统的识间和时间的花销就越多，最终将导致系统的识别性能急剧下降而丧失可用性。别性能急剧下降而丧失可用性。尽管连续发音是人们最为自然的发音方式，但尽管连续发音是人们最为自然的发音方式，但是识别系统很难也不可能把连续语音作为一个是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。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实用的识别系统要求提高语音特征参数的鲁棒性
49、、对不同非高斯噪声的非敏感性，以及对不性、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，这些复杂性的需求的实同用户的适应能力等，这些复杂性的需求的实现是非常困难的。现是非常困难的。 4. 4.3 3 视频接口视频接口视频接口视频接口4.3.1 视频图像显示视频图像显示 概述概述为了显示原始图像（这里使用的为了显示原始图像（这里使用的“图像图像”是泛指，包括全运动视频）的可接受是泛指，包括全运动视频）的可接受的复制图，需要使用各种显示系统技术的复制图，需要使用各种显示系统技术来解码信号和压缩数据。来解码信号和压缩数据。 4.3.1 视频图像显示视频图像显示 视频显示技术标准视频显示技术
50、标准 第一代标准：第一代标准：MDA和和CGA第二代标准：第二代标准：EGA 第三代标准：第三代标准：VGA 采用采用256K种颜色的调色板及用模拟量输出，种颜色的调色板及用模拟量输出，使显示的颜色更加逼真使显示的颜色更加逼真第四代标准：第四代标准：XGA l990年年IBM公司宣布了公司宣布了XGA高性能的视频子高性能的视频子系统系统 4.3.1 视频图像显示视频图像显示 CRT显示系统显示系统 屏幕尺寸屏幕尺寸 点间距点间距 荧光粉类型荧光粉类型 ：余辉特性：余辉特性刷新（或扫描）频率与闪烁刷新（或扫描）频率与闪烁 隔行和非隔行扫描隔行和非隔行扫描 显示缓冲区与颜色定义显示缓冲区与颜色定义
51、 模拟信号接口和数字信号接口模拟信号接口和数字信号接口 视频视频BIOS 4.3.1 视频图像显示视频图像显示 主要技术指标主要技术指标点距点距分辨率：水平、垂直分辨率：水平、垂直场频：垂直扫描频率，单位时间刷新屏幕次数场频：垂直扫描频率，单位时间刷新屏幕次数行频：水平扫描频率行频：水平扫描频率单位时间内电子束刷新屏幕的行数。单位时间内电子束刷新屏幕的行数。行频垂直分辨率行频垂直分辨率X场频场频XS(约约1.06)扫描方式扫描方式隔行扫描：先扫描奇数行，在扫描偶数行隔行扫描：先扫描奇数行，在扫描偶数行逐行扫描逐行扫描4.3.1 视频图像显示视频图像显示 带宽：显示器频率响应范围带宽：显示器频率
52、响应范围带宽带宽(分辨率分辨率X场频场频)/过扫描系数过扫描系数(约约0.7)质量认证质量认证TCO：瑞典制订，高品质瑞典制订，高品质 TCO92,95,99CE：欧共体安全认证欧共体安全认证CCEE：中国电工产品中国电工产品 安全认证安全认证先扫描奇数行，在扫描偶数行先扫描奇数行，在扫描偶数行逐行扫描逐行扫描4.3.1 视频图像显示视频图像显示 影响分辨率因素影响分辨率因素点距点距阴罩板上的孔越多组成画面的点越多，画面越清晰阴罩板上的孔越多组成画面的点越多，画面越清晰行频行频场频场频85HZ时时 1024X768，行频行频768X85X1.0669KHZ 1280X1024，行频行频1024
53、X85X1.0692KHZ行频高，显示器负担大，加快其老化行频高，显示器负担大，加快其老化场频场频60HZ时闪烁，高于时闪烁，高于85HZ时无闪烁时无闪烁最大分辨率一般指场频最大分辨率一般指场频60HZ下的分辨率下的分辨率640X48085HZ没问题，但没问题，但1600X120085HZ难难场频越高，图像稳定性越好场频越高，图像稳定性越好4.3.1 视频图像显示视频图像显示 与显示器尺寸有关与显示器尺寸有关显示器最大最佳像素点有效尺寸显示器最大最佳像素点有效尺寸/(点距点距X0.87)17英寸显示器，点距英寸显示器，点距0.28mm水平有效尺寸水平有效尺寸320mm/(0.28X0.87)=
54、1314点点垂直有效尺寸垂直有效尺寸240mm/(0.28X0.87)=985点点最佳分辨率最佳分辨率1280X1024，太高并不好太高并不好分辨率增大，图像、文字变小，增加眼睛负担分辨率增大，图像、文字变小，增加眼睛负担800800X600X60016001600X1200X120012801280X1024X1024阴阴阴阴罩罩罩罩板板板板孔孔孔孔屏屏屏屏幕幕幕幕像像像像素素素素点点点点4.3.1 视频图像显示视频图像显示 平板显示系统平板显示系统 被动矩阵单色被动矩阵单色主动矩阵单色主动矩阵单色被动矩阵彩色被动矩阵彩色主动矩阵彩色主动矩阵彩色 4.3.2 视频卡的工作原理视频卡的工作原理
55、 视频卡的分类与功能简介视频卡的分类与功能简介视频卡的分类视频卡的分类 视频采集卡视频采集卡将视频信号连续转换成计算机存储的数字视频信将视频信号连续转换成计算机存储的数字视频信号（离散）保存在计算机中或在号（离散）保存在计算机中或在VGA显示器上显示器上显示，完成这种功能的视频卡称之为视频采集卡，显示，完成这种功能的视频卡称之为视频采集卡，或称为视频转换卡。如果能够实时完成压缩，则或称为视频转换卡。如果能够实时完成压缩，则称实时压缩卡。通常可将外部视频输入信号叠加称实时压缩卡。通常可将外部视频输入信号叠加在显示器上，并将视频输入信号变换成计算机可在显示器上，并将视频输入信号变换成计算机可存储的
56、信息保存在硬盘中。只能单帧捕获的，称存储的信息保存在硬盘中。只能单帧捕获的，称为图像卡。为图像卡。 4.3.2 视频卡的工作原理视频卡的工作原理视频卡的分类与功能简介视频卡的分类与功能简介视频卡的分类视频卡的分类 视频采集卡视频采集卡4.3.2 视频卡的工作原理视频卡的工作原理视频卡的分类与功能简介视频卡的分类与功能简介视频卡的分类视频卡的分类 视频采集卡的连接视频采集卡的连接视音频信号线视音频信号线视视音音频频信信号号线线视视音音频频信信号号线线电视电视录象机录象机摄象机摄象机V VG GA A输输入入V VG GA A输输出出S S视频端子视频端子视频捕获视频捕获卡卡VGAVGA显示卡显示
57、卡显示器显示器VGAVGA回路线回路线VGAVGA数据线数据线4.3.2 视频卡的工作原理视频卡的工作原理视频播放卡视频播放卡 将压缩保存在计算机中的视频信号数据在计算机将压缩保存在计算机中的视频信号数据在计算机的显示器上播放出来的这种卡称之为视频播放卡，的显示器上播放出来的这种卡称之为视频播放卡，或称解压缩卡，也称之为电影卡。或称解压缩卡，也称之为电影卡。 电视转换卡电视转换卡 电视转换卡分为两类：电视卡和电视转换卡分为两类：电视卡和TV编码器。编码器。 电视卡：是将标准的电视卡：是将标准的NTSC、PAL、SECAM电电视信号转换成视信号转换成VGA信号在计算机屏幕上显示信号在计算机屏幕上
58、显示 TV编码器：它将计算机的编码器：它将计算机的VGA信号转换为信号转换为NTSC、PAL、SECAM等标准的信号在电视上等标准的信号在电视上播放或进行录像，播放或进行录像， 4.3.2 视频卡的工作原理视频卡的工作原理 视频卡的分类与功能简介视频卡的分类与功能简介视频卡的主要功能视频卡的主要功能全活动数字图像的显示、抓取、录制、支持全活动数字图像的显示、抓取、录制、支持Microsoft Video for Windows；可以从录像机（可以从录像机（VCR）、摄像机、）、摄像机、ID、IV等视频源等视频源中抓取定格，存储输出图像；中抓取定格，存储输出图像；近似真彩色近似真彩色YUV格式图
59、像缓冲区，并可将缓冲区映格式图像缓冲区，并可将缓冲区映射到高端内存；射到高端内存；可按比例缩放、剪切、移动、扫描视频图像；可按比例缩放、剪切、移动、扫描视频图像；色度、饱和度、亮度、对比度及色度、饱和度、亮度、对比度及R、G、B三色比例三色比例可调；可调；可用软件选端口地址和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。中一个做活动显示。4.3.2 视频卡的工作原理视频卡的工作原理 视频卡的分类与功能简介视频卡的分类与功能简介各种功能的视频卡各种功能的视频卡 电视卡（电视卡（TV Turner）：将标准的）
60、：将标准的NTSC、PAL、SECAM电视电视信号转换成信号转换成VGA信号在计算机屏幕上显示，是一块能接收全信号在计算机屏幕上显示，是一块能接收全频道、全制式彩色电视节目的视频信号的转换卡，它的输出与频道、全制式彩色电视节目的视频信号的转换卡，它的输出与电脑的电脑的CRT制式匹配。制式匹配。TV编码器（编码器（TV Coder）：把）：把VGA信号转为信号转为PAL、NTSC、SECAM制式的视频信号，供电视播放或录像制作使用，多用制式的视频信号，供电视播放或录像制作使用，多用于广告电视片的后期处理。于广告电视片的后期处理。视频捕获卡：捕捉和编辑静态视频图像，完成视频数字化、编视频捕获卡：捕
61、捉和编辑静态视频图像，完成视频数字化、编辑以及处理等工作。辑以及处理等工作。动态视频捕获和播放卡：用于实时动态视频和声音的同时获取动态视频捕获和播放卡：用于实时动态视频和声音的同时获取及压缩处理，该卡还具有储存和播放功能。常用于视觉传达系及压缩处理，该卡还具有储存和播放功能。常用于视觉传达系统中的现场监控、办公自动化和多媒体节目创作等场合。统中的现场监控、办公自动化和多媒体节目创作等场合。4.3.2 视频卡的工作原理视频卡的工作原理 视频采集卡的工作原理视频采集卡的工作原理视频信号源、摄像机、录像机或激光视盘的信视频信号源、摄像机、录像机或激光视盘的信号首先经过号首先经过A/D变换，送到多制式
62、数字解码器变换，送到多制式数字解码器进行解码得到进行解码得到YUV数据，然后由视频窗口控制数据，然后由视频窗口控制器对其进行剪裁，改变比例后存入帧存储器。器对其进行剪裁，改变比例后存入帧存储器。帧存储器的内容在窗口控制器的控制下，与帧存储器的内容在窗口控制器的控制下，与VGA同步信号或视频编码器的同步信号同步，同步信号或视频编码器的同步信号同步，再送到再送到D/A变换器变成模拟的变换器变成模拟的RGB信号，同时信号，同时送到数字式视频编辑器进行视频编码，最后输送到数字式视频编辑器进行视频编码，最后输出到出到VGA监视器及电视机或录像机。监视器及电视机或录像机。 4.3.2 视频卡的工作原理视频
63、卡的工作原理 视频采集卡的工作原理视频采集卡的工作原理帧存储器系统帧存储器系统 数模转换和矩阵变换数模转换和矩阵变换 视频信号和视频信号和VGA信号的叠加信号的叠加 数字式多制式视频信号编码部分数字式多制式视频信号编码部分 4. 4.4 4 多媒体多媒体I/OI/O设备设备 4.4.1 笔输入笔输入 手写板和手写笔手写板和手写笔电阻式压力板、电磁式感应板和近期发电阻式压力板、电磁式感应板和近期发展的电容式触控板。展的电容式触控板。 4.4.1 笔输入笔输入 电阻压力板手写板电阻压力板手写板组成组成由一层可变形的电阻薄膜和一层固定的电阻薄膜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
64、气相隔离。构成，中间由空气相隔离。工作原理工作原理用笔或手指对上层电阻加压使之变形，当与下层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。接触时，下层电阻薄膜就感应出笔或手指的位置。特点特点原理简单，工艺不复杂，成本较低，价格也比较原理简单，工艺不复杂，成本较低，价格也比较便宜。便宜。材料容易疲劳，使用寿命较短材料容易疲劳，使用寿命较短 。 4.4.1 笔输入笔输入 电磁式手写板电磁式手写板 工作原理：工作原理：通过在手写板下的布线电路通电后，在一定时间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范围内形成电磁场，
65、来感应带有线圈的笔尖的位置进行工作。置进行工作。分类：分类：“有压感有压感”和和“无压感无压感”两种两种特点：特点：对供电有一定的要求对供电有一定的要求易受外界环境的电磁干扰易受外界环境的电磁干扰 使用寿命短使用寿命短 4.4.1 笔输入笔输入 电容式写字板电容式写字板 工作原理：工作原理：通过人体的电容来感知手指的位置。即当您手指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接触到触控板的瞬间，就在板的表面产生了一个电容。电容。在触控板表面附着有一种传感矩阵，这种传感矩在触控板表面附着有一种传感矩阵，这种传感矩阵与一块特殊芯片一起，持续不断地跟踪着您手阵
66、与一块特殊芯片一起，持续不断地跟踪着您手指电容的指电容的“轨迹轨迹”，经过内部一系列的处理从而，经过内部一系列的处理从而每时每刻精确定位手指的位置（每时每刻精确定位手指的位置（X、Y坐标），坐标），同时测量由于手指与板间距离（压力大小）形成同时测量由于手指与板间距离（压力大小）形成的电容值的变化，确定的电容值的变化，确定Z坐标。坐标。 4.4.1 笔输入笔输入 电容式写字板电容式写字板 特点：特点：用手指和笔都能操作，使用方便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，性能稳手指和笔与触控板的接触几乎没有磨损，性能稳定定 机械测试使用寿命长达机械测试使用寿命长达30年年
67、元件少，产品一致性好，成品率高，成本较低元件少，产品一致性好，成品率高，成本较低手写笔手写笔 有线笔有线笔 无线笔无线笔 4.4.2 触摸屏触摸屏概述概述触摸屏（触摸屏（Touch Screen）是一种定位设）是一种定位设备备当用户用手指或者其他设备触摸安装在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检测到，并通过串行口或者其他接口（如键盘）送到（如键盘）送到CPU，从而确定用户所，从而确定用户所输入的信息。输入的信息。改善人与计算机的
68、交互方式，改善人与计算机的交互方式， 4.4.2 触摸屏触摸屏触摸屏的分类触摸屏的分类 按安装方式分类按安装方式分类 外挂式外挂式 内置式内置式 整体式整体式 投影仪式投影仪式 4.4.2 触摸屏触摸屏从结构特性与技术分类从结构特性与技术分类 红外：使用红外线传感器，这是一种需要特红外：使用红外线传感器，这是一种需要特殊框的触摸屏形式；殊框的触摸屏形式； 电阻膜：使用电阻性传感器，其主要结构是电阻膜：使用电阻性传感器，其主要结构是电阻膜；电阻膜；电容：使用电容性传感器，利用人体所带电电容：使用电容性传感器，利用人体所带电荷的电容感应作用工作荷的电容感应作用工作 ；表面声波：使用声波传感器，由声
69、波传感器表面声波：使用声波传感器，由声波传感器和反射器组成；和反射器组成；压力矢量：使用压力矢量传感器，利用显示压力矢量：使用压力矢量传感器，利用显示器下的垫感受压力器下的垫感受压力 4.4.2 触摸屏触摸屏红外技术触摸屏红外技术触摸屏原理原理在普通显示器的前面安装一个外框，通过外在普通显示器的前面安装一个外框，通过外框中的电路板在屏幕四边排布红外发射管和框中的电路板在屏幕四边排布红外发射管和红外接收管，对应形成横竖交叉的红外线矩红外接收管，对应形成横竖交叉的红外线矩阵。当用户触模屏幕时，手指就会挡住经过阵。当用户触模屏幕时，手指就会挡住经过该位置的横竖两条红外线，从而利用该位置的横竖两条红外
70、线，从而利用X、Y方向上密布的红外线矩阵来检测并定位用户方向上密布的红外线矩阵来检测并定位用户的触摸位置，执行该位置的图标或热点、热的触摸位置，执行该位置的图标或热点、热键。键。 4.4.2 触摸屏触摸屏红外技术触摸屏红外技术触摸屏特点特点价格低廉，安装非常方便，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对光照环境因素比较敏感防干扰能力较弱防干扰能力较弱 手挡住红外线手挡住红外线 红红外外发发射射管管红红外外接接收收管管 红外接收管红外接收管红红外外发发射射管管4.4.2 触摸屏触摸屏电容技术触摸屏电容技术触摸屏
71、原理原理在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜层，再往导在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜层，再往导体层外加上一块保护玻璃、双玻璃设计能彻体层外加上一块保护玻璃、双玻璃设计能彻底保护导体层及感应器。此外，在附加的触底保护导体层及感应器。此外，在附加的触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导电体内形摸屏四边均镀上狭长的电极，在导电体内形成一个低电压交流电场。用户触摸屏幕时，成一个低电压交流电场。用户触摸屏幕时，由于人体电场，手指与导体层间会形成一个由于人体电场，手指与导体层间会形成一个锅台电容，四边电极发出的电流会流向触点，锅台电容，四边电极发出的电流会流向触点，而电流的强弱与手指及电极间的距离成正比，而电流的强弱与手
72、指及电极间的距离成正比，位于触模屏幕后的控制器便会计算电流的比位于触模屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触模点的位置。例及强弱，准确算出触模点的位置。 4.4.2 触摸屏触摸屏电容技术触摸屏电容技术触摸屏 特点特点可靠精确可靠精确 环境电场发生改变，会引起测量漂移，造成环境电场发生改变，会引起测量漂移，造成不准确不准确 安装不便安装不便 4.4.2 触摸屏触摸屏电阻技术触摸屏电阻技术触摸屏 原理原理它是一块与显示器表面配合紧密的电阻薄膜屏。这它是一块与显示器表面配合紧密的电阻薄膜屏。这是一种多层的复合薄膜，由一层玻璃或有机玻璃作是一种多层的复合薄膜，由一层玻璃或有机玻璃作为基层，
73、表面涂有一层叫为基层，表面涂有一层叫ITO的透明导电层，上面的透明导电层，上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防刮的塑料层，再盖有一层外表面硬化处理、光滑防刮的塑料层，它的内表面也涂有一层导电材料（它的内表面也涂有一层导电材料（ITO或镍金），在或镍金），在两层导电层之间有许多细小（小于两层导电层之间有许多细小（小于10-3英寸）的透明英寸）的透明隔离点把它们隔开并绝缘。当手指触摸屏幕时，两隔离点把它们隔开并绝缘。当手指触摸屏幕时，两层导电层在触摸点位置就有了一个接触，控制器侦层导电层在触摸点位置就有了一个接触，控制器侦测到这个接通并计算出测到这个接通并计算出X、Y轴的坐标。轴的坐标。 4.4.
74、2 触摸屏触摸屏电阻技术触摸屏电阻技术触摸屏 特点特点可以用任何很尖细的物体作触针，但怕锐器可以用任何很尖细的物体作触针，但怕锐器刮伤；刮伤； 抗强干扰或灰尘、水汽污染的环境抗强干扰或灰尘、水汽污染的环境 。 4.4.3 扫描仪扫描仪概述概述扫描仪（扫描仪（Scanner）是一种图像输入设备，）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。稿信息数字化后输入到计算机中。 4.4.3 扫描仪扫描仪扫描仪的种类扫描仪的种类手动式扫描仪手动式扫描仪平面式扫描仪平
75、面式扫描仪滚滚筒筒式式扫扫描描仪仪胶片扫描仪胶片扫描仪便挟扫描仪便挟扫描仪4.4.3 扫描仪扫描仪扫描仪技术参数扫描仪技术参数幅面，如幅面，如A3、A4光学分辨率，如光学分辨率，如 600dpi*1200dpi扫描分辨率，如扫描分辨率，如1200dpi*2400dpi灰度与色彩，如灰度与色彩，如256级灰度，级灰度，24位真彩色位真彩色扫描速度扫描速度与计算机接口，如与计算机接口，如SCSI、USB、打印口、打印口配件：投射板、送纸器配件：投射板、送纸器4.4.3 扫描仪扫描仪扫描仪技术参数扫描仪技术参数配件：投射板、送纸器配件：投射板、送纸器4.4.4 数码相机数码相机原理原理数字照相机不用
76、胶片，而使用数字照相机不用胶片，而使用CCD阵列，阵列，把来自把来自CCD阵列的电压信号送到模数转阵列的电压信号送到模数转换器后，变换成图像的像素值。换器后，变换成图像的像素值。4.4.5 输入输出接口输入输出接口 SCSI接口接口SCSI（Small Computer System Interface）即）即“小型计算机系统接口小型计算机系统接口”是是当今世界上最流行的用于小型机、工作当今世界上最流行的用于小型机、工作站和微机的输入输出设备标准接口。站和微机的输入输出设备标准接口。 4.4.5 输入输出接口输入输出接口USB接口接口USB是英文是英文Universal Serial Bus的
77、缩写，的缩写，中文含义是中文含义是“通用串行总线通用串行总线”。 它不是它不是一种新的总线标准，而是应用在一种新的总线标准，而是应用在PC领域领域的新型接口技术。的新型接口技术。USB目标想把各种不同目标想把各种不同的接口统一起来，使用一个的接口统一起来，使用一个4针插头作为针插头作为标准插头。通过这个标准插头，采用菊标准插头。通过这个标准插头，采用菊花链形式可以把所有的外设连接起来，花链形式可以把所有的外设连接起来，并且不会损失带宽。也就是说，并且不会损失带宽。也就是说，USB 将将取代当前取代当前PC上的串口和并口上的串口和并口 4.4.6 输入输出接口输入输出接口USB接口接口USB分为
78、五个部分：分为五个部分：控制器控制器控制器驱动程序控制器驱动程序USB芯片驱动程序芯片驱动程序USB 设备设备针对不同针对不同USB设备的客户驱动程序设备的客户驱动程序 4. 4.5 5 多媒体计算机多媒体计算机 4.5.1 多媒体处理器多媒体处理器几种典型的多媒体处理器几种典型的多媒体处理器 MicroUnity公司的公司的Media Processor Philips公司的公司的TrimediaChromatic Research公司的公司的Mpact Media EngineIntel公司的公司的MMX技术技术MMX是是Multi Media eXtension（多媒体扩展）（多媒体扩展
79、）的缩写，的缩写，MMX CPU的中文名为的中文名为“多能多能”。MMX技术提供了面向多媒体和通信应用的新技术提供了面向多媒体和通信应用的新特性，同时保持了对全部现有特性，同时保持了对全部现有Intel体系结构微体系结构微处理器、处理器、IA应用程序和操作系统向下全部兼容应用程序和操作系统向下全部兼容 4.5.2 多媒体总线多媒体总线 PCI总线总线局部总线技术（局部总线技术（Local BUS） PCI（Peripheral Component Interconnect）总）总线是线是Intel公司公司1993年发布的。年发布的。PCI的特点的特点协调数据传输并提供总线接口协调数据传输并提供
80、总线接口 能支持能支持10种外设，并保持最高的传输速率种外设，并保持最高的传输速率 硬件成本大为降低硬件成本大为降低 支持支持PCI总线扩展板和部件总线扩展板和部件支持线性突发的数据传送模式支持线性突发的数据传送模式 4.5.2 多媒体总线多媒体总线 AGP总线总线 加速图形端口（加速图形端口（Accelerated Graphics Port，AGP）是）是Intel公司在公司在1997年秋为年秋为应付应付PC处理处理3D图形中潜在的数据流瓶颈图形中潜在的数据流瓶颈而提出的一种解决方案而提出的一种解决方案 。AGP总线是一条总线是一条32位的多路地址和数据位的多路地址和数据总线，它还拥有一条
81、总线，它还拥有一条8位的侧面寻址总线位的侧面寻址总线（Sideband Addressing）。）。它的加入决定性地改变了它的加入决定性地改变了PC平台对平台对3D图图像的支持。像的支持。 4.5.3 多媒体个人计算机多媒体个人计算机(MPC) 概述概述什么是什么是MPCMPC-multimedia Personal Computer具有多媒体功能的个人计算机具有多媒体功能的个人计算机早期在早期在PCPC机上增加声音卡和光盘驱动器机上增加声音卡和光盘驱动器多媒体技术的发展，不断赋予多媒体技术的发展，不断赋予MPC新的内容新的内容对广大用户而言，就是把具有多媒体功能的对广大用户而言，就是把具有多
82、媒体功能的PC机或把现有增加多媒体升级套件的机或把现有增加多媒体升级套件的PCPC机叫机叫MPC。4.5.3 多媒体个人计算机多媒体个人计算机(MPC) MPC起源起源MPC源于源于1990年年Microsoft公司联合一些主公司联合一些主要的要的PCPC厂商和多媒体产品开发商组成的厂商和多媒体产品开发商组成的MPC联盟联盟( (Multimedia PC Marketing Council)目的目的建建立立计计算算机机系系统统硬硬件件的的最最低低功功能能标标准准，利利用用Microsoft的的windows为为操操作作系系统统，以以PC现现有有的的广大市场，作为推动多媒体的基础广大市场，作为
83、推动多媒体的基础MPC特特指指符符合合MPC联联盟盟标标准准的的多多媒媒体体个个人人计算机计算机4.5.3 多媒体个人计算机多媒体个人计算机(MPC) MPC要解决的关键技术要解决的关键技术视频音频信号获取技术；视频音频信号获取技术；多媒体数据压缩编码和解码技术；多媒体数据压缩编码和解码技术；视频音频数据的实时处理和特技；视频音频数据的实时处理和特技；视频音频数据的输出技术。视频音频数据的输出技术。4.5.3 多媒体个人计算机多媒体个人计算机(MPC) MPC的技术标准的技术标准MPC联联盟盟规规定定多多媒媒体体计计算算机机包包括括5 5个个基基本本的部件：的部件：个人计算机个人计算机( (P
84、C) )只读光盘驱动器只读光盘驱动器( (CD-ROM) )声卡声卡Windows操作系统操作系统一组音箱或耳机一组音箱或耳机4.5.3 多媒体个人计算机多媒体个人计算机(MPC) 4.5.3 多媒体个人计算机多媒体个人计算机(MPC) MPC-11990年年MPC-l标准诞生标准诞生得到了许多硬件商的支持得到了许多硬件商的支持发展了多媒体系统的标准操作平台发展了多媒体系统的标准操作平台软软件件开开发发商商也也克克服服了了以以往往无无硬硬件件标标准准而而造造成成的软件的困境的软件的困境MPC-21993年年5月月MPC联盟又制定了第二代多媒体联盟又制定了第二代多媒体计算机标准计算机标准MPC-
85、2主要是提高了基本部件的性能指标。主要是提高了基本部件的性能指标。4.5.3 多媒体个人计算机多媒体个人计算机(MPC) MPC-3MPC第三代的标准是第三代的标准是1995年年6月制定的月制定的在进一步提高对基本部件的要求的基础上，在进一步提高对基本部件的要求的基础上，MPC-3增加了全屏幕、全动态增加了全屏幕、全动态(30帧秒，帧秒，fps)视频及增强版的视频及增强版的CD音质的视频和音频硬音质的视频和音频硬件标准。件标准。4.5.3 多媒体个人计算机多媒体个人计算机(MPC) MPC-1RAM2MB中央处理器中央处理器16MHz 386SX硬盘容量硬盘容量 30MBCD-ROM 150K
86、B/s，最大寻址时间，最大寻址时间 1s声音卡声音卡 8bit数字声音，数字声音，8个合成音，个合成音，MIDI显示器显示器 640480，16色，视频播放色，视频播放输入输出端口输入输出端口MIDI I/O，摇杆端口，串并联，摇杆端口，串并联端口端口4.5.3 多媒体个人计算机多媒体个人计算机(MPC) MPC-2RAM 4MB中央处理器中央处理器25MHz 486SX硬盘容量硬盘容量 160MBCD-ROM 300KB/s，最大寻址时间，最大寻址时间400ms，CD-ROM XA声音卡声音卡 16bit数字声音，数字声音，8个合成音，个合成音，MIDI显示器显示器 640480，65536
87、色，视频播放色，视频播放输入输出端口输入输出端口MIDI I/O，摇杆端口，串并联，摇杆端口，串并联端口端口4.5.3 多媒体个人计算机多媒体个人计算机(MPC) MPC-3RAM8MB中央处理器中央处理器 75MHz Pentium，同等级，同等级X86硬盘容量硬盘容量 540MBCD-ROM 600KB/s，最大寻址时间，最大寻址时间200ms，CD-ROM XA声音卡声音卡 16bit数字声音，数字声音，Wavetable(波表波表)，MIDI显示器显示器 640480，65536色，视频播放色，视频播放 352240 30f/s(352288 25f/s) 15bit/pixel输入输
88、出端口输入输出端口 MIDI I/O，摇杆端口，串并联，摇杆端口，串并联端口端口4.5.3 多媒体个人计算机多媒体个人计算机(MPC) MPC的升级的升级MPC的特征的特征随随着着计计算算机机硬硬件件技技术术和和多多媒媒体体技技术术的的飞飞速速发发展展，MPC的的标标准准规规范范还还会会继继续续升升级级。所所以以，我我们们不不必必去去拘拘泥泥于于它它的的具具体体条条件件，而而只只要要去去理理解、把握解、把握MPC的基本特征。这些基本特征有：的基本特征。这些基本特征有：带有带有CD-ROM驱动器；驱动器；高质量的数字音响；高质量的数字音响；高分辨率的图形、图像显示；高分辨率的图形、图像显示；带有
89、管理多媒体的软件；带有管理多媒体的软件；4.5.3 多媒体个人计算机多媒体个人计算机(MPC) MPC的升级的升级多媒体设备多媒体设备多媒体计算机之所以具有多媒体功能，是因多媒体计算机之所以具有多媒体功能，是因为其中安装有多媒体配件产品，因此在普通为其中安装有多媒体配件产品，因此在普通PC机中增加多媒体设备就能升级为多媒体计机中增加多媒体设备就能升级为多媒体计算机。算机。多媒体设备包括：处理数字音频、视频的声多媒体设备包括：处理数字音频、视频的声音卡、音卡、TV接收卡、视频捕捉卡、视频压缩与接收卡、视频捕捉卡、视频压缩与解压卡，以及采用光学原理的数字光盘存储设解压卡，以及采用光学原理的数字光盘
90、存储设备等。备等。4.5.3 多媒体个人计算机多媒体个人计算机(MPC) MPC的升级的升级获得获得MPC的途径有两种：的途径有两种：一是直接购买一是直接购买MPC整机；整机；二二是是购购买买多多媒媒体体升升级级套套件件，使使原原有有普普通通的的PC机升级为机升级为MPC。4.5.3 多媒体个人计算机多媒体个人计算机(MPC) MPC的性能的性能MPC的的性性能能主主要要从从它它对对音音频频、图图形形、图图像像和视频等信号处理和管理的能力来评价。和视频等信号处理和管理的能力来评价。对音频信号的处理能力：对音频信号的处理能力：MPC的的升升级级套套件件中中必必须须包包括括一一块块音音频频处处理理
91、卡卡，它提供了丰富的音频信号处理功能。其中包括：它提供了丰富的音频信号处理功能。其中包括：录入、处理和重放声波录入、处理和重放声波(waveform)信号；信号；可以用可以用MIDI技术合成音乐；技术合成音乐；4.5.3 多媒体个人计算机多媒体个人计算机(MPC) MPC的性能的性能图形功能：图形功能：MPC有较强的图形处理功能，在有较强的图形处理功能，在VGA显示硬显示硬件和件和Windows软件配合下，软件配合下，MPC可以产生色可以产生色彩丰富、形象逼真的图形，并且在此基础上实彩丰富、形象逼真的图形，并且在此基础上实现一定程度的现一定程度的2D动画；动画；图像处理功能：图像处理功能：MP
92、C通过通过VGA接口卡和显示器可以逼真、生接口卡和显示器可以逼真、生动地显示静止图像；动地显示静止图像；4.5.3 多媒体个人计算机多媒体个人计算机(MPC) MPC的性能的性能视频处理功能：视频处理功能：MPC对视频图像的处理很有限，一般不能实对视频图像的处理很有限，一般不能实时录入和压缩视频图像，只能播放已压缩好的时录入和压缩视频图像，只能播放已压缩好的视频图像，而且质量也较低。视频图像，而且质量也较低。4.5.3 多媒体个人计算机多媒体个人计算机(MPC) MPC的应用的应用教育和培训；教育和培训；新闻与电子出版物；新闻与电子出版物；宣传、节目制作、商品展示和广告；宣传、节目制作、商品展
93、示和广告；多媒体信息管理；多媒体信息管理；电子查询、咨询与导览系统；电子查询、咨询与导览系统；新型办公自动化；新型办公自动化；视频点播；视频点播；游戏娱乐；游戏娱乐；多媒体家用系统；多媒体家用系统；4. 4.6 6 小结小结小结小结 本章重点本章重点由计算机传统硬件设备、光盘存储器（由计算机传统硬件设备、光盘存储器（CD-ROM）、）、音频输入音频输入/输出和处理设备、视频输出和处理设备、视频输入输入/输出和处理设备、多媒体通信传输设输出和处理设备、多媒体通信传输设备等选择性组合，可以构成一个多媒体硬备等选择性组合，可以构成一个多媒体硬件系统。件系统。芯片类：芯片类：音频音频/视频芯片组，视频
94、压缩视频芯片组，视频压缩/还原芯片组，数还原芯片组，数字字/模拟转换芯片，数字信号处理芯片模拟转换芯片，数字信号处理芯片（DSP），），网络接口芯片，图形图像控制芯片。网络接口芯片，图形图像控制芯片。 本章重点本章重点板卡类：板卡类：音频处理卡，文音频处理卡，文语转换卡，视频处理卡，视频采集语转换卡，视频处理卡，视频采集/播放卡，图形显示卡，图形加速卡，播放卡，图形显示卡，图形加速卡，VGA/TV转换卡，转换卡，视频压缩视频压缩/解码卡（解码卡（MPEG卡，卡，JPEG卡）、光盘接口卡）、光盘接口卡，小型电脑系统接口（卡，小型电脑系统接口（SCSI），），光纤连接接口光纤连接接口（FDDI）。）。外设类：外设类：摄像机摄像机/录放像机，数码相机录放像机，数码相机/头盔显示器，扫描仪，头盔显示器，扫描仪，激光打印机，液晶显示器激光打印机，液晶显示器/显示终端机，光盘驱动器显示终端机，光盘驱动器/光盘盘片制作机，光笔光盘盘片制作机，光笔/鼠标鼠标/传感器传感器/触摸屏，麦克风触摸屏，麦克风/喇叭，传真机（喇叭，传真机（FAX），），可视电话机。可视电话机。MPC规范所指定的配置模式规范所指定的配置模式
