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1、第第 五五 章章多媒体计算机多媒体计算机硬件及软件系统结构硬件及软件系统结构1多媒体技术基础及应用本章要点本章要点n多媒体计算机的技术标准、产品升级多媒体计算机的技术标准、产品升级方法、主要功能和应用领域；方法、主要功能和应用领域；n了解具有代表性的多媒体系统结构；了解具有代表性的多媒体系统结构；n将多媒体功能集成到将多媒体功能集成到CPUCPU中带来的新中带来的新功能；功能；n多媒体和通信集成到多媒体和通信集成到CPUCPU中的设计原中的设计原则。则。2多媒体技术基础及应用第一节第一节多媒体个人计算机多媒体个人计算机 5.1 多媒体个人计算机3多媒体技术基础及应用多媒体个人计算机多媒体个人计
2、算机多媒体个人计算机（多媒体个人计算机（MPC)是在现是在现有有PC机的基础上加上一些硬件板机的基础上加上一些硬件板卡及相应软件，使其具有综合处卡及相应软件，使其具有综合处理声、文、图信息的功能。理声、文、图信息的功能。 5.1 多媒体个人计算机4多媒体技术基础及应用兼容性问题兼容性问题n多媒体是一项综合技术，涉及到计算多媒体是一项综合技术，涉及到计算机、通信、声像及电子产品等各个领机、通信、声像及电子产品等各个领域和行业。域和行业。n为了使不同厂家的产品能够方便地组为了使不同厂家的产品能够方便地组成成MPC系统及要解决标准化和兼容系统及要解决标准化和兼容性问题。性问题。n为此成立了交互式多媒
3、体协会为此成立了交互式多媒体协会(IMA) 5.1 多媒体个人计算机5多媒体技术基础及应用IMA的主要目标的主要目标其主要工作目标有两个：其主要工作目标有两个：1.如何使应用软件和工具软件在各如何使应用软件和工具软件在各个操作系统和硬件平台操作运行个操作系统和硬件平台操作运行2.数据交换的兼容性问题，尤其是数据交换的兼容性问题，尤其是在使用不同编码方法和硬件设备在使用不同编码方法和硬件设备的情况下。的情况下。 5.1 多媒体个人计算机6多媒体技术基础及应用MPC的技术标准的技术标准MPC联盟规定多媒体计算机包括五联盟规定多媒体计算机包括五个部分：个部分：个人计算机个人计算机(PC)；只读光盘驱
4、动器只读光盘驱动器(CD-ROM)；声卡；声卡；Windows操操作系统；音箱或耳机。作系统；音箱或耳机。目前已有三个目前已有三个MPCMPC标准：标准：MPC1MPC1、MPC2MPC2、MPC3MPC3。 5.1 多媒体个人计算机7多媒体技术基础及应用MPC的技术标准的技术标准MPC1“多媒体个人计算机市场协会多媒体个人计算机市场协会”于于1991年公布，其最小工作平台的要年公布，其最小工作平台的要求为：求为：80386S处理器；至少处理器；至少2MB内存；内存；30MB硬盘；硬盘；16色色VGA显示器；单显示器；单速速CD-ROM；8位声卡；以及带有位声卡；以及带有多媒体扩展功能的多媒体
5、扩展功能的Windows操作操作系统；音箱或耳机。系统；音箱或耳机。 5.1 多媒体个人计算机8多媒体技术基础及应用MPC的技术标准的技术标准MPC2“多媒体个人计算机市场协会多媒体个人计算机市场协会”于于1993年公布，与年公布，与MPC1相比主要调相比主要调整为：整为：486SX处理器；至少处理器；至少4MB内存；内存；160MB硬盘；硬盘；65536色色640*480；倍速；倍速CD-ROM（带带CD-DA)；16位声卡；位声卡； 5.1 多媒体个人计算机9多媒体技术基础及应用MPC的技术标准的技术标准MPC3由由“多媒体个人计算机工作组多媒体个人计算机工作组”于于1995年制定。它反映
6、了年制定。它反映了Pentium CPU,视频压缩技术和视频压缩技术和Windows95等给多媒体技术带来的巨大冲击。等给多媒体技术带来的巨大冲击。其重要目标之一是使多媒体计算机其重要目标之一是使多媒体计算机能在能在CD级音响伴奏下播放全屏幕级音响伴奏下播放全屏幕MPEG视频视频(非硬件解压之下非硬件解压之下)。 5.1 多媒体个人计算机10多媒体技术基础及应用如何获得如何获得MPC ?有两种办法：有两种办法：n购买成套的购买成套的MPC；n购买多媒体升级套件。购买多媒体升级套件。升级套件中典型的需升级套件中典型的需要是要是CD-ROMCD-ROM、声卡和声卡和图形显示适配器图形显示适配器 5
7、.1 多媒体个人计算机11多媒体技术基础及应用如何升级如何升级MPC ?计算机技术日新月易，对于计算机技术日新月易，对于MPC标标准重要的是理解、把握其基本特准重要的是理解、把握其基本特征：征：n必不可少的必不可少的CD-ROM。n具有高质量的声卡。具有高质量的声卡。n图文并茂的显示。图文并茂的显示。 5.1 多媒体个人计算机12多媒体技术基础及应用必不可少的必不可少的CD-ROMCD-ROM方便的资料库。一张光盘提供了方便的资料库。一张光盘提供了600MB的存储空间，可以存放各的存储空间，可以存放各类信息，如计算机程序、文字、类信息，如计算机程序、文字、音乐和视频信息等。一张光盘就音乐和视频
8、信息等。一张光盘就是一个小型的资料库。是一个小型的资料库。 5.1 多媒体个人计算机13多媒体技术基础及应用高质量的声卡高质量的声卡MPC应提供优质的数字音响。应提供优质的数字音响。声卡将声音变成数字信号或将数字声卡将声音变成数字信号或将数字音频信号转换成声音；可以将声音频信号转换成声音；可以将声音记录到硬盘或从硬盘回放；还音记录到硬盘或从硬盘回放；还有音乐合成器和有音乐合成器和MIDI接口。接口。MPC不仅能重放声音也能编辑音频不仅能重放声音也能编辑音频数据。数据。 5.1 多媒体个人计算机14多媒体技术基础及应用图文并茂的显示图文并茂的显示MPC的图形显示适配器允许在同一的图形显示适配器允
9、许在同一画面显示清晰的图形、图像和文画面显示清晰的图形、图像和文字。字。因此，因此，MPC能够显示动画、影视图能够显示动画、影视图像、文字，并能使画面、字幕和像、文字，并能使画面、字幕和声音同步。声音同步。 5.1 多媒体个人计算机15多媒体技术基础及应用MPCMPC产品产品包括：包括：MPC系统、升级套件、软件系统、升级套件、软件开发工具和应用软件。开发工具和应用软件。最早的最早的MPC是由是由Tandy公司推出的公司推出的33Mhz386计算机加上声卡、计算机加上声卡、SuperVGA卡和卡和CD-ROM等组成。等组成。 5.1 多媒体个人计算机16多媒体技术基础及应用MPCMPC升级策略
10、升级策略（请同学们自行浏览教材内容。）（请同学们自行浏览教材内容。） 5.1 多媒体个人计算机17多媒体技术基础及应用MPCMPC的功能和应用的功能和应用nMPC的功能：主要从它的的功能：主要从它的n音频处理和管理能力音频处理和管理能力n图形处理和管理能力图形处理和管理能力n图像处理和管理能力图像处理和管理能力n视频处理和管理能力视频处理和管理能力等方面进行评价。等方面进行评价。 5.1 多媒体个人计算机18多媒体技术基础及应用对音频的处理能力对音频的处理能力n录入、处理和重放声波信号录入、处理和重放声波信号n拾音拾音采样采样量化量化存储存储n采样频率采样频率444.1(KHz);8/16位位
11、n可用可用MIDI技术合成音乐技术合成音乐nMIDI文件可通过声卡中的合成器或文件可通过声卡中的合成器或外部外部MIDI合成器产生高质量音效。合成器产生高质量音效。 5.1 多媒体个人计算机19多媒体技术基础及应用图形功能图形功能nMPC有较强的图形处理功能。有较强的图形处理功能。n在在VGA显示硬件和显示硬件和Windows软软件的配合下，可以产生色彩丰富、件的配合下，可以产生色彩丰富、形象逼真的图形，并且在此基础形象逼真的图形，并且在此基础上实现一定程度的上实现一定程度的2D动画。动画。 5.1 多媒体个人计算机20多媒体技术基础及应用图像处理功能图像处理功能n通过通过VGA卡高质量地显示
12、静止图像。卡高质量地显示静止图像。n256色的色的VGA卡要显示真彩图，可卡要显示真彩图，可利用调色板技术及彩色选择算法从利用调色板技术及彩色选择算法从图像中选出最频繁的图像中选出最频繁的256种色。种色。n可用扫描仪、图像采集卡输入图像。可用扫描仪、图像采集卡输入图像。n彩色图像应压缩存储；压缩会占用彩色图像应压缩存储；压缩会占用一定的一定的CPU时间时间(与运算速度有关与运算速度有关)。 5.1 多媒体个人计算机21多媒体技术基础及应用视频处理功能视频处理功能n受速度所限，对视频图像的处受速度所限，对视频图像的处理很有限理很有限, ,一般不能实时录入和压缩视一般不能实时录入和压缩视频图像，
13、只能播放已压缩好的视频。频图像，只能播放已压缩好的视频。 n非实时逐帧压缩视频图像序列的软件非实时逐帧压缩视频图像序列的软件包包( (按按MPEGMPEG算法算法) )把每帧图像都作一个把每帧图像都作一个文件存储。压缩处理时对每个图像文文件存储。压缩处理时对每个图像文件顺序逐个处理，并完成整个图像序件顺序逐个处理，并完成整个图像序列的压缩。列的压缩。 5.1 多媒体个人计算机22多媒体技术基础及应用MPC功能小结功能小结nMPCMPC的主要功能是回放存储在的主要功能是回放存储在CD-ROMCD-ROM上上的电子出版物、电子游戏、计算机辅的电子出版物、电子游戏、计算机辅助教学课件等。助教学课件等
14、。n在在MPCMPC上装上软件开发工具或再配上视上装上软件开发工具或再配上视频采集卡，就可利用频采集卡，就可利用MPCMPC对动画、音频对动画、音频和图像的处理能力制作出生动的多媒和图像的处理能力制作出生动的多媒体演示，用于广告，产品介绍，旅游体演示，用于广告，产品介绍，旅游服务，信息咨询，职业培训等。服务，信息咨询，职业培训等。 5.1 多媒体个人计算机23多媒体技术基础及应用MPC的多媒体演示功能的多媒体演示功能n配置软件开发工具可以：配置软件开发工具可以：n输入或产生声、文、图等媒体信息；输入或产生声、文、图等媒体信息；n提供了丰富的典型样本；提供了丰富的典型样本；n功能齐全的编辑功能；
15、功能齐全的编辑功能；n灵活、直观地在时间和空间上控制媒灵活、直观地在时间和空间上控制媒体的相互关系、运动或变化规律。体的相互关系、运动或变化规律。 5.1 多媒体个人计算机24多媒体技术基础及应用多媒体电子出版物播放功能多媒体电子出版物播放功能MPCMPC最适宜的角色是播放或回放系统。最适宜的角色是播放或回放系统。它可以交互式地播放它可以交互式地播放CD-ROMCD-ROM盘上的盘上的声、文、图信息，这些信息以电子声、文、图信息，这些信息以电子出版物的形式组织在一起，不但声、出版物的形式组织在一起，不但声、文、图并茂，而且可提供各种交互文、图并茂，而且可提供各种交互手段。广泛用于教育、培训、信
16、息手段。广泛用于教育、培训、信息咨询和娱乐等。咨询和娱乐等。 5.1 多媒体个人计算机25多媒体技术基础及应用MPC的应用的应用n教育培训：教育培训：可提高效率可提高效率 可自行掌握学习进度可自行掌握学习进度n信息咨询信息咨询n商业服务商业服务商品展示商品展示 产品操作手册产品操作手册 n家庭教育和娱乐家庭教育和娱乐 5.1 多媒体个人计算机26多媒体技术基础及应用第五章第五章 第第2节节数字视频交互式数字视频交互式多媒体计算机系统多媒体计算机系统 5.2 DVI多媒体计算机系统27多媒体技术基础及应用DVI系统概述系统概述nDVIDVI意为数字视频交互；意为数字视频交互；nDVIDVI是由是
17、由IntelIntel和和IBMIBM推出的支持多媒推出的支持多媒体信息处理及表现的一个集成环境体信息处理及表现的一个集成环境. .产品：产品：n第一代产品第一代产品(I(I型型DVI)DVI)推出于推出于19891989年年n第二代产品第二代产品(II(II型型DVI)DVI)推出于推出于19911991年年 5.2 DVI多媒体计算机系统28多媒体技术基础及应用DVI系统取得的技术突破系统取得的技术突破n全数字化全数字化n视频压缩视频压缩n声音压缩声音压缩n合成图形合成图形 5.2 DVI多媒体计算机系统29多媒体技术基础及应用DVI系统取得的技术突破：系统取得的技术突破：全数字化全数字化
18、n其关键目标是将所有媒体信号都作为其关键目标是将所有媒体信号都作为数字化的数据来存储和处理，从而避数字化的数据来存储和处理，从而避免了部分数字免了部分数字/ /部分模拟的系统造成的部分模拟的系统造成的昂贵、复杂、难于同步等缺陷。昂贵、复杂、难于同步等缺陷。n用单一的存储设备和芯片来产生活动用单一的存储设备和芯片来产生活动视频、声音、合成的视像，并直接用视频、声音、合成的视像，并直接用一台计算机控制，形成了一个交互性、一台计算机控制，形成了一个交互性、实用性都很好的系统。实用性都很好的系统。 5.2 DVI多媒体计算机系统30多媒体技术基础及应用DVI系统取得的技术突破：系统取得的技术突破：视频
19、压缩视频压缩nDVIDVI实现了对视频的实时压缩和解压实现了对视频的实时压缩和解压缩。缩。n方法是：只记录相继帧之间的差别方法是：只记录相继帧之间的差别部分。部分。nDVIDVI芯片内部有特殊的配件。芯片内部有特殊的配件。视频压缩是视频压缩是DVIDVI最具特色的部分。最具特色的部分。 5.2 DVI多媒体计算机系统31多媒体技术基础及应用DVI系统取得的技术突破：系统取得的技术突破：声音压缩声音压缩nDVIDVI采用采用ADPCMADPCM算法；算法；n采用了特殊的缓冲技术防止声音的采用了特殊的缓冲技术防止声音的间断。间断。 5.2 DVI多媒体计算机系统32多媒体技术基础及应用DVI系统取
20、得的技术突破：系统取得的技术突破：图形合成图形合成nDVIDVI不仅能再现被压缩的视频序列，不仅能再现被压缩的视频序列，也能生成计算机图形；也能生成计算机图形；n硬件直接支持位图图像和硬件直接支持位图图像和“结构化结构化”的图形；的图形；n也提供位图形式的文本；也提供位图形式的文本；n硬件执行的图形算法速度高，支持硬件执行的图形算法速度高，支持在视频图形上叠加动画。在视频图形上叠加动画。 5.2 DVI多媒体计算机系统33多媒体技术基础及应用II型型DVI系统的改进系统的改进 主要体现在三个方面：主要体现在三个方面： 1.1.性能指标高性能指标高n采用采用I750BI750B系列微处理器，运算
21、速度系列微处理器，运算速度较较I I型快一倍；型快一倍；n且在微码和指令方面有明显改进。且在微码和指令方面有明显改进。 5.2 DVI多媒体计算机系统34多媒体技术基础及应用II型型DVI系统的改进系统的改进(续一续一) 2.2.使用三个专用门阵列电路使用三个专用门阵列电路: :n82750LH82750LH主机接口门阵列主机接口门阵列n82750LV VRAM/SCSI/Capture82750LV VRAM/SCSI/Capture接口门接口门阵阵n82750LV82750LV音频子系统接口阵列音频子系统接口阵列 5.2 DVI多媒体计算机系统35多媒体技术基础及应用II型型DVI系统的改
22、进系统的改进(续二续二) 3.3.将多块处理板集成为一块板将多块处理板集成为一块板（包括音频、视频获取）只占（包括音频、视频获取）只占IBM PCIBM PC的一个标准插槽。的一个标准插槽。n最早的最早的DVIDVI有有5 5块板组成。块板组成。n后来的后来的I I型型DVIDVI由由3 3块板构成。块板构成。 5.2 DVI多媒体计算机系统36多媒体技术基础及应用II型型DVI概述概述视频算法和显示引擎视频算法和显示引擎n视频算法和显示引擎是视频算法和显示引擎是IIII型型DVIDVI系系统的核心。统的核心。n组成：组成：82750PB82750PB像素处理器，像素处理器，82750DB82
23、750DB显示处理器以及静止图像显示处理器以及静止图像压缩编码和解压算法。压缩编码和解压算法。n还要完成把最后得到的位映射转还要完成把最后得到的位映射转换成监视器能够显示的换成监视器能够显示的RGBRGB信号。信号。 5.2 DVI多媒体计算机系统37多媒体技术基础及应用II型型DVI概述概述音频信号处理的硬件音频信号处理的硬件n音频信号子系统的组成：音频信音频信号子系统的组成：音频信号处理器、号处理器、D/AD/A转换器及模拟滤转换器及模拟滤波器。波器。n它执行音频信号的压缩编码和解它执行音频信号的压缩编码和解压缩、数字语音信号的转变等任压缩、数字语音信号的转变等任务，最后在外部放大器和音响
24、设务，最后在外部放大器和音响设备播放。备播放。 5.2 DVI多媒体计算机系统38多媒体技术基础及应用II型型DVI概述概述数据通信通道数据通信通道n它是具有多路开关的数据和地址总它是具有多路开关的数据和地址总线，也称线，也称“DVIDVI总线总线”n主机能使用该总线余每个子系统主机能使用该总线余每个子系统（视频、音频、（视频、音频、CD-ROMCD-ROM等）等）通信；通信；n每个子系统之间也能利用每个子系统之间也能利用DVIDVI总线总线通信。通信。 5.2 DVI多媒体计算机系统39多媒体技术基础及应用II型型DVI概述概述门阵列门阵列n82750LH82750LH：主机接口门阵，把主机
25、接口门阵，把DVIDVI总总线连接到主计算机总线。线连接到主计算机总线。n82750LV82750LV：为数据从获取子系统和为数据从获取子系统和CD-ROMCD-ROM驱动器流向驱动器流向VRAMVRAM提供直接通提供直接通道；还执行道；还执行VRAMVRAM控制功能。控制功能。n82750LA82750LA：DVIDVI总线到音频子系统的总线到音频子系统的逻辑接口；执行彩色键接和锁相功逻辑接口；执行彩色键接和锁相功能，把视频彩色键连向其它图形源。能，把视频彩色键连向其它图形源。 5.2 DVI多媒体计算机系统40多媒体技术基础及应用 I型型DVI软件系统软件系统 DVIDVI运行软件结构图运
26、行软件结构图 ( (祥见主教材祥见主教材P.194P.194图图5.3)5.3) 5.2 DVI多媒体计算机系统41多媒体技术基础及应用 I型型DVI软件系统之软件系统之驱动器驱动器n直接同硬件相连的软件叫直接同硬件相连的软件叫“驱动驱动器器”，它是一个软件模块；，它是一个软件模块；n初始化时由引导程序装入系统初始化时由引导程序装入系统RAMRAM，常驻内存；常驻内存；n每个硬件需要一个驱动器；每个硬件需要一个驱动器；n有视频驱动器、音频驱动器及有视频驱动器、音频驱动器及多功能驱动器。多功能驱动器。 5.2 DVI多媒体计算机系统42多媒体技术基础及应用 I型型DVI软件系统之软件系统之驱动接
27、口模板驱动接口模板n它建立为高层应用软件所使用的它建立为高层应用软件所使用的虚拟设备；虚拟设备；n由应用程序最低层的存取功能调由应用程序最低层的存取功能调用；用；虚拟设备是软件的实体，它规定实际虚拟设备是软件的实体，它规定实际设备的接口特性。以比实际设备更详设备的接口特性。以比实际设备更详尽的方式描述诸如中断、通道接口以尽的方式描述诸如中断、通道接口以及更复杂的软件操作。及更复杂的软件操作。 5.2 DVI多媒体计算机系统43多媒体技术基础及应用 I型型DVI软件系统之软件系统之驱动器接口模板驱动器接口模板( (续续) )DVIDVI系统共有系统共有4 4个驱动器接口模板：个驱动器接口模板：n
28、微码接口模板；微码接口模板；n视频接口模板；视频接口模板；n多功能接口模板；多功能接口模板；n音响接口模板。音响接口模板。另有另有PC DOSPC DOS的两个扩展模块：的两个扩展模块：实时执行模块实时执行模块 CD-ROMCD-ROM扩展模块扩展模块 5.2 DVI多媒体计算机系统44多媒体技术基础及应用 I型型DVI软件系统之软件系统之DVIDVI中的高层软件包中的高层软件包DVIDVI系统还有两个高层软件包系统还有两个高层软件包n图形软件包图形软件包 GrGr ：n提供图像处理、图形绘图基元及视提供图像处理、图形绘图基元及视频管理功能。图形子程序可用结构频管理功能。图形子程序可用结构图形
29、、图像和文本三种形式操作。图形、图像和文本三种形式操作。n视频音频支撑软件视频音频支撑软件AVSSAVSS：n可管理可管理AVSSAVSS格式的视频、音频文件。格式的视频、音频文件。 5.2 DVI多媒体计算机系统45多媒体技术基础及应用 I型型DVI软件系统之软件系统之应用层应用层n提供大量的应用程序，如教育提供大量的应用程序，如教育培训、导游、销售及文档管理培训、导游、销售及文档管理系统等。系统等。在应用层下还有两个高层接口：在应用层下还有两个高层接口：1.1.VDIVDI系统生产工具系统生产工具2.2.多媒体编程工具著作语言多媒体编程工具著作语言 5.2 DVI多媒体计算机系统46多媒体
30、技术基础及应用 I型型DVI软件系统之软件系统之VDIVDI系统生产工具系统生产工具1. VDI1. VDI系统生产工具系统生产工具n能获取、压缩和显示静态图像，能获取、压缩和显示静态图像，完成静态图像格式转换；完成静态图像格式转换；n实施获取、压缩运动图像的视频、实施获取、压缩运动图像的视频、音频数据音频数据, ,建立、拷贝、编辑及播建立、拷贝、编辑及播放放AVSSAVSS音视频文件，记录、编辑音视频文件，记录、编辑和播放音响文件。和播放音响文件。n能在能在DOSDOS下解释执行各工具命令。下解释执行各工具命令。 5.2 DVI多媒体计算机系统47多媒体技术基础及应用 I型型DVI软件系统之
31、软件系统之多媒体编程著作语言多媒体编程著作语言2. 2. 多媒体编程著作语言多媒体编程著作语言n能把应用程序购造成流程图或故能把应用程序购造成流程图或故事板的形式；事板的形式；n能用简单的语言描述不同的屏幕能用简单的语言描述不同的屏幕和序列，在由著作软件建立应用和序列，在由著作软件建立应用码，不需了解码，不需了解C C语言及语言及DVIDVI细节；细节；n允许开发者根据经验交互地改善允许开发者根据经验交互地改善和修改应用程序运行结果。和修改应用程序运行结果。 5.2 DVI多媒体计算机系统48多媒体技术基础及应用 II型型DVI软件系统软件系统nIIII型型DVIDVI的软件系统产品是的软件系
32、统产品是AVK(Audio/Video Kernel)AVK(Audio/Video Kernel)；n运行在运行在Windows3.0Windows3.0和和OS2.20OS2.20下；下；n其多媒体通用处理器是其多媒体通用处理器是DVI-2DVI-2提供提供的底层编程接口，用于设计集成的底层编程接口，用于设计集成多媒体界面程序；多媒体界面程序；n能在不同操作系统的支持下工作，能在不同操作系统的支持下工作，并能最少地依赖主机并能最少地依赖主机CPUCPU。 5.2 DVI多媒体计算机系统49多媒体技术基础及应用 AVK的概念模型的概念模型n模拟一个现代的电视演播室。模拟一个现代的电视演播室。
33、n模型包括：模拟设备接口、显示模型包括：模拟设备接口、显示管理器、信号采样器、数据流管管理器、信号采样器、数据流管理器、效果处理器和音频理器、效果处理器和音频/ /视频混视频混合器；合器；n可完成演播、录制、监视等多种可完成演播、录制、监视等多种功能。功能。 5.2 DVI多媒体计算机系统50多媒体技术基础及应用 AVK的概念模型示意图的概念模型示意图n（P.207 Fig. 5.9)P.207 Fig. 5.9) 5.2 DVI多媒体计算机系统51多媒体技术基础及应用 AVK的概念模型之的概念模型之模拟接口模拟接口n模拟界面提供各种模拟模拟界面提供各种模拟I/OI/O设备的设备的连接，每通道
34、传送一个单信息流；连接，每通道传送一个单信息流；n所有模拟输入信号在系统界面均所有模拟输入信号在系统界面均被数字化；被数字化；n流向输出的数据都经过流向输出的数据都经过D/AD/A转换；转换；n在系统内部所有数据都以数字化在系统内部所有数据都以数字化形式进行处理。形式进行处理。 5.2 DVI多媒体计算机系统52多媒体技术基础及应用 AVK的概念模型之的概念模型之显示管理器显示管理器显示管理器允许混合的数据类型，显示管理器允许混合的数据类型，如全动态视频图像和静止图像同如全动态视频图像和静止图像同时显示在屏幕上。时显示在屏幕上。 5.2 DVI多媒体计算机系统53多媒体技术基础及应用 AVK的
35、概念模型之的概念模型之信号采样器信号采样器它将采集到的模拟音频信号转换为它将采集到的模拟音频信号转换为数字信号，经过处理以获得各种数字信号，经过处理以获得各种效果。效果。 5.2 DVI多媒体计算机系统54多媒体技术基础及应用 AVK的概念模型之的概念模型之数据流管理器数据流管理器n控制数字化数据流向或流出某些控制数字化数据流向或流出某些存储设备，如硬盘、存储设备，如硬盘、CD-ROMCD-ROM。n数字化数据通过数据流管理器控数字化数据通过数据流管理器控制的逻辑通道流动。制的逻辑通道流动。n视频、音频信息各占一个通道；视频、音频信息各占一个通道；n逻辑通道是双向的，可供逻辑通道是双向的，可供
36、I/OI/O使使用。用。 5.2 DVI多媒体计算机系统55多媒体技术基础及应用 AVK的概念模型之的概念模型之效果处理器效果处理器n它能处理图像和音频数据，并将它能处理图像和音频数据，并将计算机产生的图形增加到图像上。计算机产生的图形增加到图像上。n能将图像从一种位映像格式转换能将图像从一种位映像格式转换为另一种格式。为另一种格式。 5.2 DVI多媒体计算机系统56多媒体技术基础及应用 AVK的概念模型之的概念模型之音频音频/视频混合器视频混合器n它将输入流分配到输出通道以便它将输入流分配到输出通道以便为数字化节目制作机提供高水平为数字化节目制作机提供高水平的控制；的控制；n允许混合多个输
37、入流产生新的合允许混合多个输入流产生新的合成输出流；成输出流；n控制对某些视频数据的处理，如控制对某些视频数据的处理，如剪辑、排列、以及对色调、亮度、剪辑、排列、以及对色调、亮度、对比度、饱和度进行调整。对比度、饱和度进行调整。 5.2 DVI多媒体计算机系统57多媒体技术基础及应用AVK系统结构系统结构nAVKAVK系统是一种层次形结构：系统是一种层次形结构：n第一层（最底层）：微码引擎；第一层（最底层）：微码引擎；n第二层：音频视频驱动器；第二层：音频视频驱动器；n第三层：音频视频程序库。第三层：音频视频程序库。 5.2 DVI多媒体计算机系统58多媒体技术基础及应用AVK系统结构示意图系
38、统结构示意图 5.2 DVI多媒体计算机系统59多媒体技术基础及应用AVK系统结构之系统结构之微码引擎微码引擎n微码，包括一组微码，包括一组82750PB82750PB微码子微码子程序。程序。n其功能之一是管理解压缩的任务其功能之一是管理解压缩的任务以及缓冲区；以及缓冲区；n另一功能是实时地按任选比例尺另一功能是实时地按任选比例尺将一副视频图像拷贝到显示缓冲将一副视频图像拷贝到显示缓冲区。区。 5.2 DVI多媒体计算机系统60多媒体技术基础及应用AVK系统结构之系统结构之音频视频驱动器音频视频驱动器n它和它和DVIDVI系统的硬件密切相关；系统的硬件密切相关；n其接口提供的功能有：其接口提供
39、的功能有：n存取设备上的局部视频存储存取设备上的局部视频存储(VRAM)(VRAM)n为显示处理器设置显示格式为显示处理器设置显示格式n从从VRAMVRAM加在微码到加在微码到82750PB82750PB的指令的指令存储器中存储器中n还提供一个声音和音响获取子系还提供一个声音和音响获取子系统的接口。统的接口。 5.2 DVI多媒体计算机系统61多媒体技术基础及应用AVK系统结构之系统结构之音频视频库音频视频库(AVL)(AVL)n提供数字视频制作演播模型所描提供数字视频制作演播模型所描述的大多数功能。述的大多数功能。n支持音视频数据的规格化，控制支持音视频数据的规格化，控制数据流的组合及同步。
40、数据流的组合及同步。n控制图像的捕获和显示缓冲区的控制图像的捕获和显示缓冲区的数据读写。数据读写。n调节音频数据流的音量和视频数调节音频数据流的音量和视频数据流的色调。据流的色调。 5.2 DVI多媒体计算机系统62多媒体技术基础及应用AVK系统结构之系统结构之特定环境层特定环境层APIAPI主要功能：主要功能：n读写数据到主文件系统；读写数据到主文件系统；n将将AVKAVK集成到环境的窗口系统中。集成到环境的窗口系统中。这些功能可用特定环境的方法实现，这些功能可用特定环境的方法实现，将其放在将其放在AVKAVK结构的外部，目的是结构的外部，目的是为了更方便地移植到其它支撑环为了更方便地移植到
41、其它支撑环境中。（如境中。（如WindowsWindows的的MCIMCI就是一就是一例，能够在例，能够在AVKAVK的上层执行）的上层执行） 5.2 DVI多媒体计算机系统63多媒体技术基础及应用5.3 5.3 将多媒体和通信功能将多媒体和通信功能集成到集成到CPUCPU芯片中芯片中为了使现有的计算机较好的满足多媒为了使现有的计算机较好的满足多媒体应用的需要，希望计算机在原体应用的需要，希望计算机在原有的硬件和软件支撑平台上增加有的硬件和软件支撑平台上增加如下功能：如下功能：n多媒体数据的获取多媒体数据的获取n多媒体数据的压缩和解压缩多媒体数据的压缩和解压缩n多媒体数据的实时处理和特技多媒体
42、数据的实时处理和特技n多媒体数据的输出和多媒体通信多媒体数据的输出和多媒体通信 5.3 将多媒体及通信功能集成到芯片中64多媒体技术基础及应用集成的设计原则集成的设计原则1.1.采用国际标准采用国际标准n标准化是产业活动成功的前提。标准化是产业活动成功的前提。2.2.将多媒体和通信功能集中解决将多媒体和通信功能集中解决n摒弃设计专用接口分散解决的办法。摒弃设计专用接口分散解决的办法。3.3.体系结构设计和算法相结合体系结构设计和算法相结合n综合处理图文声和通信的最佳办法。综合处理图文声和通信的最佳办法。4.4.把多媒体和通信技术集成到把多媒体和通信技术集成到CPUCPU中中n专用芯片接口卡专用
43、芯片接口卡集成到母板集成到母板 CPUCPU 5.3 将多媒体及通信功能集成到芯片中65多媒体技术基础及应用融合方案及其设计目标融合方案及其设计目标1.1.以多媒体和通信功能为主，融合以多媒体和通信功能为主，融合CPUCPU原有的计算功能。原有的计算功能。n设计目标：用在多媒体专用设备、设计目标：用在多媒体专用设备、家电及宽带通信设备上。家电及宽带通信设备上。2.2.以通用以通用CPUCPU计算功能为主，融合多计算功能为主，融合多媒体和通信功能。媒体和通信功能。n设计目标：与现有计算机系列兼容，设计目标：与现有计算机系列兼容，融合多媒体和通信功能，主用于多融合多媒体和通信功能，主用于多媒体计算
44、机种，如媒体计算机种，如MMXMMX技术。技术。 5.3 将多媒体及通信功能集成到芯片中66多媒体技术基础及应用MMXMMX技术的特点技术的特点1.1.打包的数据类型。把较小数据元打包的数据类型。把较小数据元素的类型合并到一个寄存器中。素的类型合并到一个寄存器中。2.2.增强的指令系统。可用增强的指令系统。可用SIMDSIMD形式形式将寄存器中所有的数据元素并行将寄存器中所有的数据元素并行操作。操作。3.3.6464位位MMXMMX寄存器组。可以映射到寄存器组。可以映射到IAIA结构的浮点寄存器中。结构的浮点寄存器中。4.4.与与IAIA结构的全兼容性。结构的全兼容性。Intel Intel
45、ArchitectureArchitecture单指令多单指令多数据流数据流 5.3 将多媒体及通信功能集成到芯片中67多媒体技术基础及应用MMX CPUMMX CPU的三个显著特点的三个显著特点1.1.拥有用于矢量计算和矩阵计算的拥有用于矢量计算和矩阵计算的集合运算功能；集合运算功能；2.2.拥有面向像素语数据处理的饱和拥有面向像素语数据处理的饱和运算功能；运算功能；3.3.采用采用SIMDSIMD型指令，型指令，8 8个个8 8位数据或位数据或4 4个个1616位数据或位数据或2 2个个3232位数据可用以位数据可用以条指令处理。条指令处理。 5.3 将多媒体及通信功能集成到芯片中68多媒体技术基础及应用The End同学们，同学们，再见！再见！ 5.1 多媒体个人计算机69多媒体技术基础及应用
