数字视频技术

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1、 第四章 数字视频技术返回学习目标 了解视频的色彩空间表示及转换，数字视频标准和数字视频的特点。 了解视频压缩原理和视频文件格式。 掌握视频采集卡的安装与使用。 熟悉Adobe Premiere 的操作和使用。 了解多媒体光存储技术及CD-ROM光盘的刻录。目录4.1 数字视频基础 4.2 数字视频压缩技术 4.3 数字视频的获取4.4 Adobe Premiere概述 4.1 数字视频基础 凡是通过视觉传递信息的媒体，都属于视觉媒体。视频是多媒体的重要组成部分，是人们容易接受的信息媒体。包括静态视频(静态图像)和动态视频(电影、动画)。通常，我们将静态视频称“图像”，而用“视频”专指动态视频

2、。 4.1.1 视频的彩色空间的表示及转换 4.1.2 模拟视频标准 4.1.3 数字视频 返回 4.1.1 视频的彩色空间的表示及转换 在多媒体计算机中，常常涉及到几种不同的色彩空间表示颜色。如计算机显示时采用RGB彩色空间；彩色印刷时采用CMYK彩色空间；彩色全电视信号数字化时采用YUV彩色空间；为了便于色彩处理和识别，视觉系统又经常采用HSI彩色空间。 1. 色彩的基本概念 2. 色彩空间的表示 3. 色彩空间的转换 1. 色彩的基本概念 颜色与光的波长有关，不同波长的光呈现不同颜色。颜色具有三个特征：色调、亮度、饱和度。色调：表示颜色的种类，如红、黄、蓝等。色彩取决于光的波长，是决定颜

3、色的基本特征。饱和度：是表示颜色的纯净程度，即色彩含有某中单色光的纯净程度。它是按单色光中混入其它色的比例来表示的。亮度：是指色彩所引起的人眼对明暗程度的感觉同一种色调的亮度会因光源的强弱产生不同的变化，同一色调如加上不同比例的黑或白色混合后亮度也会发生变化。 2. 色彩空间的表示 (1). 计算机显视器RGB彩色空间 (2). 彩色印刷CMYK彩色空间 (3). 彩色电视YUV和YIQ彩色空间(4). HSI彩色空间 (1). 计算机显视器RGB彩色空间 RGB 彩色空间又称加色法系统。RGB 彩色空间采用三种基本颜色，即 RGB(红，绿，蓝)。彩色显视器的输入需要RGB三个彩色分量，通过三

4、个分量的不同比例配合，在显示屏幕上合成所需要的任意颜色，三种颜色均无时显示黑色。在RGB彩色空间，任意彩色光F，其配色方程可写成： F=rR+gG+bB其中，r、g、b为三色系数，rR、gG、bB为F色光的三色分量。任意一种色光，其色度可由相对色系数中的任意两个唯一的确定。(2). 彩色印刷CMYK彩色空间 CMYK彩色空间又称减色法系统。彩色印刷采用靛蓝、品红、黄色和黑色四种油墨印刷各种颜色，通常把这四种颜色简称CMYK。靛蓝、品红、黄色三种颜色混合在一起时应呈黑色。在现实中，把等量的靛蓝、品红、黄色油墨混合在一起产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). 彩色电视

5、YUV和YIQ彩色空间现代彩色电视系统中，通常采用三管彩色摄像机或彩色电荷耦合器件摄像机，把摄得的彩色图像信号，经分色棱镜分成R0G0B0三个分量的信号，分别经放大和校正得到RGB信号，再经过矩阵变换电路得到亮度信号Y、色差信号R-Y和B-Y，最后发送端将Y、R-Y及B-Y三个信号进行编码，用同一信道发送出去。这就是常用的YUV彩色空间。多媒体计算机中采用了YUV彩色空间，数字化后通常为YUV = 844或者是YUV = 822。美国、日本等国采用的NTSC制，选用了YIQ彩色空间，Y仍为亮度信号，I、Q仍为色差信号，但它们与U、V是不同的，其区别是色度矢量图中的位置不同。I、Q与V、U之间的

6、关系可以表示成：I=Vcos33oUsin33oQ=Vsin33o+Ucos33o选择YIQ彩色空间的好处是，人眼的彩色视觉特性表明，人眼分辨红、黄之间颜色变化的能力最强，而分辨蓝与紫之间颜色变化的能力最弱。在色度矢量图中，人眼对于处在红、黄之间，相角为123o的橙色及其相反方向相角为303o的青色，具有最大的彩色分辨力。(4). HSI彩色空间 在HSI彩色空间中，人们常用H、S、I参数描述颜色特性，其中H表示色调，S表示颜色的饱和度，I表示光的强度。HSI彩色空间能够减少彩色图像处理的复杂性，而且更接近人对色彩的认识和解释。 3. 色彩空间的转换 (1). RGB与YUV和YIQ之间的转换

7、彩色摄像机最初得到的是经过y校正的RGB信号，为了和黑白电视机兼容及压缩编码，在传送过程中包含亮度信号和色差信号，亮度方程简化如下： Y=0.3R+0.59G+0.11B三个色差信号B-Y，R-Y，G-Y中有两个是独立的，另一个可用亮度方程和两个色差信号通过运算得到。YIQ彩色空间和RGB彩色空间的转换方法是：将V=0.877(R-Y)，U=0.493(B-Y)，代入下式： I=Vcos33oUsin33o Q=Vsin33o+Ucos33o(2). HIS与RGB之间的转换 4.1.2 模拟视频标准 目前国际上流行的视频制式标准分别为NTSC制式、PAL制式和SECAM制式。美国、日本、中国

8、台湾等地区使用NTSC制式。中国及欧洲大多数地区使用PAL制式，PAL制式规定：每秒25帧，每帧水平扫描线为625条水平分辨率为240-400个像素点，采用隔行扫描方式，场频(垂直扫描频率)为50Hz，行频(水平扫描频率)为15625Hz。法国、俄罗斯、非洲地区采用SECAM制式。 4.1.3 数字视频 视频数字化是指以一定的速度对模拟视频信号进行捕获、处理生成数字信息的过程。 1数字视频标准 2数字视频的压缩 3数字视频的特点 1数字视频标准 模拟视频的数字化主要包括色彩空间的转换、光栅扫描的转换以及分辨率的统一。模拟视频一般采用分量数字化方式，先把复合视频信号中的亮度和色度分离，得到YUV

9、或YIQ分量，然后用三个模数转换器对三个分量分别进行数字化，最后再转换成RGB空间。为了在PAL、NTSC和SECAM电视制式之间确定共同的数字化参数，国家无线电咨询委员会(CCIR)制定了广播级质量的数字电视编码标准，称为CCIR 601标准。(1). 采样频率为f s =13.5MHz。这个采样频率正好是PAL、SECAM制行频的864倍，NTSC制行频的858倍，可以保证采样时采样时钟与行同步信号同步。(2). 分辨率与帧率见下表电视制式分辨率帧率NTSC64048030PAL、SECAM76857625(3). 按照采样率为13.5MHz、采样格式422采样，8位量化，计算出数字视频的

10、数据量为：13.5(MHz)8(bit)26.75(MHz)8(bit)=27 Mbyte / s 2数字视频的压缩 视频信息的原始数据存在帧内“空间相关”和相邻帧间“时间相关”，使原始数据存在大量的数据冗余。另外，人类视觉、听觉器官具有某些不敏感性，如对色彩亮度敏感而对色调分辨力弱等因素，以至于可对某些原非冗余的数据进行压缩，从而可大幅度地提高压缩比。目前视频压缩编码方法有多种，其中最有代表性的是MPEG数字视频格式和AVI数字视频格式。各种压缩编码算法可用软件、硬件或软硬件结合的方法来实现。 3数字视频的特点 数字视频可以无失真地进行无限次拷贝，而模拟视频信号每转录一次，就会有一次误差积累

11、，产生信号失真。 模拟视频长时间存放后视频质量会降低，而数字视频便于长时间的存放。 可以对数字视频进行非线性编辑，并可增加特技效果等。 数字视频数据量大，在存储与传输的过程中必须进行压缩编码。4.2 数字视频压缩技术数字视频之所以被广泛使用，一方面是由于非线性编辑具有神话般的魔力，它让人们相信自己在电视上看到的和听到的都是真实的。 另一个重要的方面就是数字视频压缩技术的突破。 常用的压缩编码技术是国际标准化组织推荐的JPEG和MPEG压缩:JPEG压缩：JPEG 是 Joint Photographic Experts Group(联合图像专家组)的缩写， 是用于静态图像压缩的标准。JPEG可

12、按大约20:1的比率压缩图像，而不会导致引人注意的质量损失，用它重建后的图像能够较好地、较简洁地表现原始图像，对人眼来说它们几乎没有多大区别，是目前首推的静态图像压缩方法。JPEG还有一个优点是，压缩和解压是对称的。这意味着压缩和解压可以使用相同的硬件或软件，而且压缩和解压缩同时大致相同。而其它大多数视频压缩方案做不到这一点，因为它们是不对称的。MPEG1压缩： MPEG 是 Motion Picture Experts Group (运动图像专家组)的缩写，是专门用来处理运动图像的标准。目前，MPEG在计算机和民用电视领域获得广泛使用。MPEG 压缩算法的核心是处理帧间冗科，以大幅度地压缩数

13、据，它依赖于两项基本技术：一是基于1616块的运动补偿技术；二是前面讲过的JPEG帧内压缩技术。MPEG2压缩：MPEG2是使图像能恢复到广播级质量的编码方法，它的典型产品是高清晰视频光盘DVD、高清晰数字电视HDTV等，目前发展十分迅速，成为这一领域的主流趋势。4.3 数字视频的获取1. 对硬件的要求 如果有视频采集卡和视频源(如录像机或摄像机等)，就具备在计算机上录制视频信号的硬件设备。2. 输入捕获视频文件要建立预分配捕获视频文件，可在工具栏中选择Movie Capture/Capture File菜单命令。 3. 视频的采集通过监视电影捕获窗口，可以实时采集视频到硬盘上并记录所需要的片

14、断。常用视频文件的格式1. AVIAVI格式的支持将视频和音频信号混合交错地存储在一起。2. MOVMOV文件原是QuickTime for Windows的专用文件格式，也使用有损压缩方法。 3. MPEGMPG文件是使用MPEG方法进行压缩的全运动视频图像 4. FLIC文件视频采集卡 视频采集卡又称视频捕获卡，是对模拟视频图像进行捕捉并转化为数字信号的工具。 1. 视频采集卡的功能 2. 视频采集卡的工作原理 3. 视频采集卡的安装 1. 视频采集卡的功能 视频采集卡的主要功能是从动态视频中实时或非实时捕获图像并存储。它可以将摄像机、录像机和其它视频信号源的模拟视频信号转录到计算机内部，

15、也可以用摄像机将现场的图像实时输入计算机。视频采集卡能在捕捉视频信息的同时获得伴音，使音频部分和视频部分在数字化时同步保存、同步播放。视频采集卡不但能把视频图像以不同的视频窗口大小显示在计算机的显示器上，而且还能提供许多特殊效果，如冻结、淡出、旋转、镜像等。 2. 视频采集卡的工作原理 视频采集卡的结构如下图所示。多通道视频输入A/D转换视频信号帧存储器D/A转换显示输出 视频采集控制器 计算机主机 3. 视频采集卡的安装 (1). 硬件安装步骤1 关闭计算机及所有外围设备的电源，并 拔去电源插头。步骤2 触摸计算机金属外壳并使自己接地，从 而放掉身上的静电。步骤3 打开主机箱。步骤4 将视频

16、采集卡插入到主板上16位插槽内 再用螺钉把视频采集卡紧固在机箱上。步骤5 将机箱重新安装好。步骤6 视频采集卡与视频信号源的连接如下页 图所示。S-Video输入Video 1录像机摄像机影碟机Video 2(2). 软件安装视频卡在硬件安装完成之后，开机Windows 就会自动地显示找到一个新设备，支持即插即用的采集卡可使用安装向导安装驱动程序。驱动程序安装完毕后再安装视频捕捉应用软件。4.4 Adobe Premiere概述1. 功能特点 2. 使用Premiere过程 1. 功能特点在Premiere 5.1 中把要制作的影视节目称为一个 Project(项目)，由它来集中管理所用到的原

17、始片段、各片段的有序组合、各片段间的叠加与转换效果等，并可生成最终的影视节目。因此在缺省配置下启动 Premiere 5.1时，系统会首先要求进行必要的设置，以决定采用何种方式来制作一个新节目。启动Premiere 5.1，在欢迎界面之后，弹出一个New Project Settings(新节目设置)对话框，如下图：首先对应的设置是General Settings(一般设置)，它有如下选项： Editing Mode(编辑格式)Timebase(时基)Time Display(时间显示)Advanced Settings按钮 单击Next按钮，对话框由General Settings变为Vid

18、eo Settings(视频设置).Video Settings对话框中有如下设置：Compressor(编码/解码器)Depth(颜色深度)Frame Size(帧尺寸)Frame Rate(帧速率)Quality(品质)Data Rate(数据率)单击Next按钮，对话框由Video Settings变为Audio Settings(音频设置)。在Audio Settings设置对话框中有如下设置： Rate(采样速率)Format(格式)Type(类型)Enhanced Rate Conversion(增强的速率转换)Logarithmic Audio Fades(对数音量调节)单击Ne

19、xt按钮，对话框由Audio Settings变为Keyframe and Rendering Options(关键帧与生成选项)在Keyframe and Rendering Options对话框中有如下设置：Ignore Audio Filters(忽略音频滤镜)Ignore video Filters(忽略音频滤镜)Ignore Audio Rubber Bands(忽略音频橡皮圈)Optimize Stills(优化静止图像)Field settings(场设置)Preview to RAM(预演到内存)Keyframe Every.Frames(关键帧间隔)Frames Only a

20、t Markers(采用标记处帧)Add Keyframes(增加关键帧)每个节目都必须进行上述设置，但可以采用缺省的设置方案。单击Load按钮，打开Load Project Settings(加载节目设置)对话框，如图所示：单击Save按钮，打开Save Project Settings(保存节目设置对话框)，如下图所示。 2. 使用Premiere过程 通过前面的介绍，我们对Premiere 5.1 已经有了一点了解。下面通过一个实例来介绍使用Premiere 5.1制作影视节目的基本过程，从而初步展现Premiere 5.1强大的功能和优良的性能。(1). 准备原始片段和设计脚本(2).

21、 创建一个新节目建立节目时，必须进行节目设置。在缺省配置下，Premiere 5.1在每次启动时会自动创建一个新节目。打开New Project Settings对话框。在运行过程中，选择File/New/Project菜单命令也可以实现同一功能。 (3). 输入原始片段新建立的节目是没有内容的，因此需要向Project窗口中输入原始片段，如同盖房子需要准备水泥、钢筋等建筑材料一样。具体步骤如下. 1). 选择File/Import/File菜单命令打开Import对话框，如下图所示：2). 进入Premiere 5.1安装目标下的Tour文件夹。选择其中的Boys.avi文件，单击打开按钮，

22、该文件即被输入到Project窗口，而且它的名称、媒体类型、持续时间、画面大小等信息都显示在Project窗口中，如图所示；3)重复上述步骤，分别将文件Music.aif、Cyclers.avi、Fastslow.avi、Finale.avi、Devoman.eps依次输入到Project窗口中。4)根据脚本，文件Fastslow.avi在节目中使用两次。为简明起见，我们将它再输入一次。(4). 命名片段1). 在Project窗口单击一个Fastslow.avi片段，该片段被选中，并以蓝底显示。2). 选择Clip/Alias命令，打开Set Clip Name Alias(设置片段别名)对

23、话框，如下图所示：3). 在文体框中输入Fast.avi。单击OK按钮，完成修改。Project窗口中相应的Fastslow.avi被改为Fast.avi，如下图所示:(5). 检查片段内容方法一 在Project窗口中，双击片段名前面的小图标，这时有两种情况：一是打开Monitor窗口，Monitor窗口左边的Source View视窗显示了Boys.avi的首帧画面.单击Source View视窗下方的Play按钮，播放Boys.avi的内容，；还有一种情况是Boys.avi的Clip窗口被打开，单击Play按钮，播放Boys.avi的内容，至于打开片段文件时使用哪个窗口，是Clip还是M

24、onitor？这取决于系统参数设置。 方法二 将鼠标光标移入Project窗口，指向Boys.avi的图标，此时鼠标光标变成小手形状，按下鼠标左键拖动Boys.avi的图标至Monitor窗口的Source View视窗中，Source View视窗中的显示内容被Boys.avi的首帧画面取代，单击Play按钮，播放Boys.avi。(6). 剪辑片段如果只需要将片段的某部分用于节目，就需要截取部分画面。在实际工作中，这是常常遇到的问题。这个过程称为原始片段的剪辑，它通过设置的入点和出点来实现。(7). 基本编辑操作在Timeline窗口中，按照时间线顺序组织起来的多个片段，就是节目。(8).

25、 使用转换如果节目的各片段间均是简单的首尾相接.则一定很单调。在很多娱乐节目和科教节目中，都大量使用了转换，产生了较好的效果。(9). 改变片段的播放速度从Timeline窗口左上侧的工具板中选择工具，用鼠标单击片段选择它；选择Clip/Speed命令，或在片段上单击鼠标右键，在弹出菜单中选择Speed命令，打开 Clip Speed(片段速度)对话框，如下图所示。在 New Rate(新速率)对应的文本框中键入30，单击 OK按钮，确认退出。此时，片段持续时间自动增加，以适应新的播放速度。(10). 使用滤镜在Premiere 5.1中，可使用滤镜对片段进行处理，这和PhotoShop非常类

26、似。在Timeline窗口中，选择Finale.avi，选择Clip/Filters菜单命令，打开Filters(滤镜)对话框，如下图所示。(11). 使用运动Premiere 5.1允许为视频片段定义一个运动的轨迹，使其沿设定的路径运动，而且能够以1/256像素点的级别定位片段，从而产生绝对平滑的运动旋转。(12). 同步配音在Project窗口，选择片段Music.aif，用鼠示将其拖放至Timeline窗口中的Audio1视轨，移动它，使其与视轨的左边界对齐。然后，利用前面(9)所述的方法，调整它的持续时间与已编好的影像节目同宽。至此，一个节目的编排就算完成了，下面将其保存或生成所需的影

27、视文件。 (13). 保存节目选择File/Save AS命令，打开Save File(保存文件)对话框，选择保存节目文件的驱动器及文件夹，并键入文件名，单击OK按钮，节目被保存，同时，在Project窗口的标题中显示了节目的名称。保存节目时，并未保存节目中所使用到的原始片段，所以片段文件一经使用，在没有生成最终影片之前切勿将其删除。(14). 预演节目在生成所需的影视文件之前，应先预演一下节目的内容，看看有没有需要再做修改的地方.预演节目指在Timeline窗口中播放节目的部分或全部，而不是将节目生成为最终影片后的快速播放方式，具体步骤如下：在Timeline窗口中，调整工作区，使其覆盖想预

28、演的部发；选择Project/Preview命令，或者直接按回车键，如果预演文件不存在，则Premiere5.1打开Building Preview(生成预演文件)对话框，否则直接播放节目预演。(15). 生成影片这是影视节目制作过程的最后一步，它将前面编辑好的节目生成一个可单独使用的影片文件，或者录制到录像带上。Premiere5.1可生成的影片文件格式有很多种，通常使用较多的是.AVI文件，这种类型的文件不仅可以在Premiere 5.1中播放，而且在许多多媒体应用程序中都能使用。具体步骤如下：激活Timeline窗口，选择命令File/Export/Movie ，打开Export/Mov

29、ie(输入影片)对话框，在下方的文本框中，键入生成文件名，单击Settings按钮，打开Export Movie Settings(输出影片设置)对话框，如下图所示：在General Settings设置中，File Type选择Microsoft AVI、Range(范围)选择Work Area(工作区域)、勾选Export Video(输出视频)、Export Audio(输出音频)和Open When Finished(完成后打开)；单击OK按钮，确认退出；单击保存按钮，系统开始生成影片，并弹出Export窗口；生成影片后，系统自动在Clip窗口中演示新生成的影片，如下图所示；单击Cli

30、p窗口下方的Play按钮，即可播放新影片。 数字化视频文件的信息量非常大，要占用巨大的存储空间，光存储技术的发展为存储多媒体信息提供了保证。光盘存储器具有存储容量大、工作稳定、密度高、寿命长、介质可换、便于携带、价格低廉等优点，已成为多媒体信息存储普遍使用的载体。 4.5 多媒体光存储器 4.5.1 光存储技术概述 4.5.2 CD-ROM光盘系统 返回 4.5.1 光存储技术概述 光存储技术是通过激光在记录介质上进行读写数据的存储技术。其基本原理是：改变一个存储单元的某种性质(如反射率、反射光极化方向等)，使其性质的变化反映被存储的二进制数0、1。在读取数据时，光电检测器检测出光强和光极性的

31、变化，从而读出存储在介质上的数据。 1系统的组成 2系统的技术指标 3光盘系统的分类 1系统的组成 光盘系统由光盘驱动器和光盘盘片组成。光学存储的基本特点是用激光引导测距系统的精密光学结构取代硬盘驱动器的精密机械结构。光盘驱动器的读写头是用半导体激光器和光路系统组成的光学头，光盘盘片采用磁光材料。驱动器采用一系列透镜和反射镜，将微细的激光束引导至一个旋转光盘上的微小区域。 2系统的技术指标 衡量一个光盘系统特性的主要技术指标包括存储容量、平均存取时间、数据传输率、接口标准等。(1). 存储容量存储容量是指能存储在光盘中的信息容量。目前光盘常用的容量为650MB。(2). 数据传输率数据传输率一

32、般是指单位时间内光盘驱动器读取出的数据量。该数值与光盘转速和存储密度有关。对于CD-ROM，其数据传输率已从初期的150KBs提高到3600Bs。(3). 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命令开始，到光盘驱动器在光盘上找到需读写的信息的位置并接受读写命令为止的一段时间。光学头沿半径移动全程13长度所需的时间为平均寻道时间。盘片旋转半周的时间为平均等待时间。把平均寻道时间、平均等待时间和读写光学头稳定时间相加，就得到平均存取时间。(4). 接口标准目前常用的光盘驱动器接口标准有SCSI和IDE两种。SCSI接口型数据传输快，需配备相应的SCSI控制卡；IDE接口的光驱使用方便

33、价格便宜。 3光盘系统的分类 按照光盘系统的读写能力，常用的光存储器件可分为三类：只读型、一次写入型、可重写型。(1). 只读型(CD-ROM)CD-ROM光盘的内容是在制作光盘时写入的，用户可任意多次从CD-ROM读取信息，而不能往盘上写信息。(2). 一次写光盘系统(CD-WORM)一次写多次读光盘系统中的光盘，用户可对其做一次写入内容，以后成为只读光盘。(3). 可重写型(Rewriteable或Erasable)可重写型光盘像磁盘一样具有可擦写性。它又分磁光型(MO)和相变型(PC)两种形式。 4.5.2 CD-ROM光盘系统 CD-ROM(Compact Disc-Read Only

34、 Memory)系统包括CD-ROM驱动器和CD-ROM盘片两部分。其中CD-ROM盘片是多媒体信息的载体；CD-ROM驱动器通过连线与计算机相连，主要任务是完成对CD-ROM盘片上的数据读取。 1CD-ROM盘的结构和读写原理 2CD-ROM盘的规格 3CD-ROM驱动器的安装与使用 4光盘的保养 1CD-ROM盘的结构和读写原理 CD-ROM盘片是用塑料压制成的圆盘，盘片的直径为120mm，中心定位孔为15mm，厚度为1.2mm。CD-ROM盘片用单面存储数据，另一面用来印刷商标。CD-ROM盘片的最上层是涂了漆的保护层，该层上印有商标。第二层是铝反射层，当驱动器读光盘时用来反射激光光束。

35、第三层是用聚碳酸脂压制的透明衬底，同时压制出的预刻槽用来对光道径向定位，信息通常存储在光道上。CD-ROM光盘的信息是沿着盘面由内向外螺旋形信息轨道(光道)的一系列凹坑的形式存储的。光道上不论内圈还是外圈，各处的存储密度是一样的。光道的间距为1.6m，光道宽度为0.6m，光道上凹坑深约为0.12m。在CD-ROM盘片上记录信息时，使用功率较强的激光光源，将其聚集成1m的光，照射到介质表面上，并用输入数据来调制光的强弱。激光束会使介质表面的微小区域温度升高，从而产生微小的凹坑，于是改变了表面的反射性质，该过程叫做烧蚀。在读光盘时，CD-ROM驱动器的激光器发出的激光束经透镜整形和聚焦后照在螺旋磁

36、道上，对光道进行扫描。由于从凹坑和非凹坑反射回来的激光强度不同，在边沿发生突变，通过CD-ROM的光电检测器检测出来，从而读出“0”、“1”信号，再现原来烧蚀在光道上的信息。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光盘底板激光束 2CD-ROM盘的规格 根据光盘的信息存储标准，CD-ROM盘的规格和用途如下。(1). CD-DACD-DA(CD-Digital Audio)，是数字激光唱盘，用来存储音乐歌曲等。它的信息存放标准是根据国际标准化组织(1SO)红皮书(RedBook)定义

37、的。(2). CD-ROMCD-ROM信息存放标准是根据1988年IS09660黄皮书(Yellow Book)定义的。主要用于作为计算机的辅助存储器。(3). CD-ICD-I(CD-Interactive)在CD-ROM规格的基础上补充了音频、视频和计算机程序方面的规定。CD-I光盘可在CD-I交互式光盘系统中播放。(4). CD-ROM/XA(Extended Architecture)CD-ROM/XA扩充了对数字音频信号的编码。它是CD-ROM和CD-I之间的“桥梁”型产品，实现了将声音、视像和文字等资料同时存放在光盘片的同一轨上。(5). CD-VCD-V(CD-Video)，常称

38、为VCD，用来记录数字视频数据。VCD采用CD-ROM/XA格式和MPEG-1标准保存视频和音频信息。 3CD-ROM驱动器的安装与使用 CD-ROM驱动器根据安装方式分，有内置式和外置式两种；按与计算机的接口方式分，主要有IDE接口和SCSI接口；按数据传输率分，分为单速、倍速、4速、8速、24速、48速度等。1). CD-ROM驱动器前面板的功能介绍CD-ROM驱动器前面板如下页图所示。(1). CD-ROM驱动器的分类(2). CD-ROM驱动器面板的功能介绍打开/关闭/停止按钮用来打开/关闭CD-ROM驱动器的托盘，托盘是为放光盘设计的。读盘忙标志指示灯亮时，表示驱动器正在读盘。通过耳

39、机插口插入耳机可以直接收听CD唱盘的音频信息。耳机音量旋钮可以调节耳机的音量大小。播放选择按钮用来对CD唱盘的播放和节目选择进行控制。2). CD-ROM驱动器后面板的功能介绍以IDE接口的内置CD-ROM驱动器为例：电源连接插口用于连接电源，可将机箱输出的直流电源引出的4芯标准插头插入该插口中CD-ROM提供电力。数据线连接插口用40针插头插入该口，通过扁平电缆与硬盘IDE接口电缆并接。设备主/从跳线用于设置光驱的工作方式。在这个跳线槽中有三组并列的针，可设置为“主方式”或“从方式”。音频信号输出插口可通过音频线直接与声卡上的CD IN插座相连。当播放CD唱盘VCD盘时，可以将音频信号接入声

40、卡，经声卡放大后输出。(3). CD-ROM驱动器安装步骤步骤1 关闭计算机及所有外设的电源并放掉身 上的静电后打开主机箱。步骤2 卸下一个空闲的用于安装5.25英寸驱动 器的挡板，将CD-ROM驱动器固定在机箱 的支架上。步骤3 连接电源。步骤4 设置跳线方式为主方式。步骤5 连接数据线，将光驱的数据线接入第二 个IDE插座。步骤6 连接数字音频线。步骤7 安装完毕后重新盖好机箱盖。步骤8 安装随机附带的驱动程序。 4光盘的保养 CD光盘的保养方法：(1). 保护光盘不受强光照射，避免将光盘存放在过热、过冷或潮湿的地方。(2). 光盘必须放在专用的容器内保存而不能把它们堆放或叠放在一起。(3

41、). 当需要把光盘放入计算机光盘驱动器中进行阅读时，要用手指托住光盘的里、外边缘以避免指印，并且使标记面朝上，然后放入到光盘驱动器的托盘中。(4). 若光盘变脏，可用一块微湿的柔软棉布从中心向边缘轻轻擦拭，不能沿圆形轨边擦拭。 4.5.4 CD-R和CD-R刻录机 通过光盘刻录机可将大量的多媒体信息写到CD-R可记录式光盘上。 1. CD-R盘片的特点 2. CD-R的刻录和读取原理 3. CD-R盘片的凹坑标记 4. CD-R刻录机的选择 5. CD-R盘片的刻录 6. CD-R刻录机的安装与使用 1. CD-R盘片的特点 (1). CD-R盘片的尺寸与CD-ROM盘相同。(2). CD-R

42、与CD-ROM兼容，写入CD-R盘上信息可在CD-ROM驱动器上读出。(3). 用户在CD-R盘上写入信息后不得再擦除。根据ISO9660橙皮书标准，虽不能把以前写入的数据擦除，但允许在CD-R盘的空白部分多次写入数据。 2. CD-R的刻录和读取原理 CD-R与CD-ROM记录数据的方法相同，也是将数据由内向外刻录在螺旋轨道上。使用CD-R刻录机刻录CD-R盘的原理如下：将刻录机的写激光聚焦后，通过CD-R空白盘的聚碳酸脂层照射到有机染料层的表面上，激光束照射时产生的热量将有机染料烧熔，在光道上形成光痕。必须注意在CD-R刻录数据过程中工作不能中断。如果CD-R在螺旋轨道上顺序刻写数据时，中

43、途由于某种原因使得刻录中断，则再次刻录时CD-R无法找到中断时的位置，这张CD-R盘就报废了。 3. CD-R盘片的凹坑标记 CD-R录制机采用光学而不是物理方式模拟凹坑和非凹坑。它是一种带有金层(取代铝反射层)和染料层的盘片(染料层为半透明，以便金层反射激光)。染料层经烧熔后形成微斑，反射率降低，起凹坑作用。压制CD-R盘的印模具有很长的螺旋形脊背，使压制的CD-R盘形成预刻槽。预刻槽是摆动的，用于跟踪记录期间的轨迹。 4. CD-R刻录机的选择 衡量CD-R刻录机性能的技术指标主要包括它所支持的CD数据格式种类、刻录方式、读速度、缓存器大小、平均无故障时间和数据错误率等。(1). 数据格式

44、。在选购前，首先应弄清要刻录什么格式的盘，再选择刻录机的类型及配套刻录软件。CD-R刻录机及其配套软件包应支持红皮书、黄皮书、橙皮书、绿皮书、白皮书及CD-ROMXA标准。现有的CD-R刻录机一般均支持CD-DA、CD-ROM、CD-ROM/XA、VCD和CD-I五种光盘数据格式。(2). 刻录方式。CD-R刻录机的刻录方式有整盘刻录、轨道刻录和多段刻录三种。整盘刻录必须将不超过光盘容量的所有数据一次性写入CD-R光盘。轨道刻录和多段刻录则允许用户分多次将数据按轨道记录到CD-R盘上，但是多次写入数据会有盘片空间浪费。(3). 刻录机的写入速度。刻录机的写入速度可分为1X(单倍速)、2X(双倍

45、速)和4X(四倍速)等。(4). 缓存区(Buffer)的容量。(5). 平均无故障时间(MTBF)。(6). 数据可靠性。 5. CD-R盘片的刻录 CD-R盘的制作一般可分为数据准备、文件集中和组织、预主录(卷特性、文件表)、模拟、ISO9660映像等步骤。最终录制之前的整个过程统称预主录。预主录包括选择光盘卷结构、选择目录和文件、规定文件属性。规定这些信息后，预主录软件将对源目录扫描并报告任何不一致性。然后阅读数据文件并写出映像文件(该映像文件基本上已是一个具有完整CD卷的拷贝)。在这个阶段，有些软件包把该映像文件作为检验的模拟CD使用。在整个录制过程中，记录系统的数据速率必须保持恒定。

46、 6. CD-R刻录机的安装与使用 以IDE接口的清华同方CDD 8432刻录机为例进行说明。(1). 刻录机的安装步骤1 关闭计算机及所有外设的电源并放掉身 上的静电后打开主机箱。步骤2 卸下一个空闲的用于安装5.25英寸驱动 器的挡板，将CD-R刻录机固定在机箱的 支架上。步骤3 连接电源。步骤4 连接IDE数据线，步骤5 安装完毕后重新盖好机箱盖。步骤6 安装随机附带的驱动程序及刻录软件。(2). 刻录机的使用步骤1 将一张空白CD-R盘放入刻录机托盘内。步骤2 单击计算机“程序”菜单的“Easy CD Creator”，刻录机操作界面如下图所示。步骤3 在操作界面中选择刻录的数据格式。

47、若 想制作一张数据光盘，则在操作界面中 单击“数据CD”按钮，弹出数据CD窗口。步骤4 在数据CD窗口中从资源管理器选择所需 刻录的数据文件或文件夹，然后单击工 具栏上的“添加”工具图标，将所选文件 添加到数据CD版面中，如下图所示。步骤5 重复步骤4，直到数据CD版面包含想刻录 的所有文件和文件夹。步骤6 单击工具栏上的“制作CD”工具图标，弹出 下图所示对话框。步骤7 在CD制作设置对话框中目标设备区设置 写入速度、复制数量，制作选项区选择 制作CD盘时是否进行数据测试，写入方 式区设置刻录机的刻录方式。步骤8 CD制作进程窗口如下图所示。系统首先 生成系统文件，接着写出映像文件，然 后刻录到CD-R盘片轨道上。 在Windows操作系统下的MPC上，使用操作系统自带“媒体播放机”软件即可实现对数字视频文件的播放功能。然而，若将电视或录像机中播放的模拟视频信号转化为计算机能识别的数字视频信号，则需要使用视频采集卡捕捉来自视频源的图像并经模/数转换、压缩存储到计算机中，用Premiere可对数字视频进行编辑和处理。 由于数字视频的信息量非常大，要占用巨大的存储空间，可用CD-R刻录机把信息记录到CD-R盘片上。本章小结