2.1多媒体计算机系统硬件

4）立体声（3D）音效：起初是把音频信号加加减减以达 到立体声加强和展宽的目的，但效果差，而且会让两个 声道的声音串来串去，含糊不清。后来出现SRS和 Stabilizer等模拟方式处理的立体声增强电路，可以输 出比较宽大、清晰的音场。而真正的第一代3D音效出现 时，才利用了多声道（双声道效果差些）系统进行360o 的全方向、有距离的音源定位。


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（3）MIDI和音乐合成 通过MIDI接口可获得MIDI消息。多采用FM频率合成的方 法实现MIDI乐声的合成以及文本--语音转换（Text To Speech）合成。


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（4）多路音源的混合和处理 借助混音器可以混合和处理不同音源发出的声音信 号，混合数字音频和来自MIDI设备、CD音频、线性输入、 话筒及扬声器等的各种声音。录音时可选择输入来源或 各种音源的混合，控制音源的音量、音调。


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图2.15音频卡即声卡

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①线路输入（ Line In ）：可与盒式录音机、唱 机等相连进行录音。 ②话筒输入（Mic In）：可与话筒相连，进行语 音录入。 ③线路输出（Line Out）：可跳过音频卡的内置 放大器，而连接一个有源扬声器或外接放大器进 行音频的输出。 ④扬声器输出（ Speaker out ）：从音频卡内置 功率放大器连接扬声器进行输出，该插口的输出 功率一般为2一4W。 ⑤游戏棒／ MIDI 接口（ Joystick/MIDI ）：可连 接游戏捧或MIDI设备如MIDI键盘。
16 位声卡、波表合成技 术、MIDI播放 600 × 800像素，16M色
图形性能
640 × 480 像素， 16色 没有要求
640 ×480 像 素 ， 64K色 没有要求
MPEG－1
操作系统
Windows 3.x
Windows 3.x
具 有 MPEG-1 播 放 （ 硬 件 或软件）、可进行直接 帧存取，以 16 位／像素， 352×240 像 素 ， 30 帧 ／ 秒 （ 或 352×288 像 素 ， 25 帧／秒）播放视频， 14 播放机频时支持同步音 频／视频流，不丢帧 Windows 3.x/95

2.3.3扫描仪

扫描仪是一种图形输入设备，由光源、光学镜头、光 敏元件、机械移动部件和电子逻辑部件组成。该设备主 要用于输入黑白或彩色图片资料、图形方式的文字资料 等平面素材。配合适当的应用软件后，扫描仪还可以进 行中英文文字的智能识别。

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数码相机的工作原理： 当按下快门时，镜头将光线汇聚到感光器件CCD上。 CCD是半导体器件，它代替了普通相机中胶卷的位置， 它的功能是把光信号转变为电信号。这样，我们就得 到了对应于拍摄景物的电子图像，但是它还不能马上 被送至计算机处理，还需要按照计算机的要求进行从 模拟信号到数字信号的转换，A/D（模数转换器）器 件用来执行这项工作。接下来MPU（微处理器）对数 字信号进行压缩并转化为特定的图像格式，例如 JPEG格式。最后，图像文件被存储在内置存储器中。 至此，数码相机的主要工作已经完成，剩下要做的是 通过LCD查看拍摄到的照片。有些数码相机为扩大存 储容量而使用可移动存储器，如 PC卡或者SD卡。此 35 外，还提供了连接到计算机和电视机的接口。

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图2.22高级数码相机

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数码相机是由镜头、 CCD 、 A/D （模／数转换器）、 MPU（微处理器）、内置存储器、 LCD（液晶显示器）、 PC卡（可移动存储器）和接口（计算机接口、电视机接 口）等部分组成，通常它们都安装在数码相机的内部， 当然也有一些数码相机的液晶显示器与相机机身分离。


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（2）录制生成 WAVE文件 音频卡配有话筒输入、线性输入接口。数字音频的音源 可以是话筒、录音机和 CD唱盘等，可选择数字音频参 数，如不同的采样率、量化位和压缩编码算法等。在音 频处理软件的控制下，通过音频卡对音源信号进行采样。 量化、编码生成WAVE格式的数字音频文件，通过软件还 可对WAVE文件进行进一步编辑。
2.1.4多媒体计算机性能的发展
从整个硬件技术的发展过程来看， 第一步总是先有板级产品，通过系统总线与主
机交换数据； 第二步是设计专用芯片，移植到主板上； 第三步是将CPU芯片外的功能集成到CPU芯片 内，这个发展过程被描述为系统级(On System)、主板级(On Board)和芯片级(On Chip)的集成，这三种级别的系统集成度越来越 高，速度也越来越快。因此，将多媒体功能集 成到芯片中、设计到主板上是新一代多计算机 系统的发展趋势。 15


表2-1

MPC-4标准PC的基本配置

硬件 16 MB
硬件配置

软件
内存 CPU 硬盘

Intel Pentium/133 MHz Intel Pentium/200 MHz 1.6 GB


光盘驱动器
音效卡
10～16倍速

图形加速显示 卡

16 位 数 字 音 频 采 样 44.1 kHz/48 kHz带波表 1204×1024～1600×1900 24位/32位真彩色

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图2.1 多媒体计算机系统层次结构

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第一层为多媒体计算机硬件系统。其主要任务是能够实 时地综合处理文、图、声、像信息，实现全动态视像和 立体声的处理，同时还需对多媒体信息进行实时的压缩 与解压缩。

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第二层是多媒体的软件系统。它主要包括多媒体操作系 统、多媒体通信软件等部分。操作系统具有实时任务调 度、多媒体数据转换和同步控制、多媒体设备的驱动和 控制以及图形用户界面管理等功能。为支持计算机对文 字、音频、视频等多媒体信息的处理，解决多媒体信息 的时间同步问题，提供了多任务的环境。目前在微机上， 操作系统主要是Windows视窗系统和用于苹果机（Apple） 的MAC OS。多媒体通信软件主要支持网络环境下的多媒 体信息的传输、交互与控制。

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要求 CPU RAM 硬盘
MPC1标准 80386SX或更高 2MB或更多 30MB
MPC2标准 80486SX/5或更高 4一8MB或更多 160MB
MPC3标准 Pentium 75或更高 8一12MB或更多 540MB
CD－ROM
音频
15OKB／s
8位声卡
300KB／s
16位声卡
600KB／s

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2.1.2 多媒体计算机硬件体系
主要分为下述几类。
1 ）芯片类：音频／视频芯片组、视频压缩／还原 芯片组、数模转化芯片、网络接口芯片。数字信号处理 芯片（DSP）、图形图像控制芯片等。 2 ）板卡类：音频处理卡、文一语转换卡、视频采 集／播放卡、图形显示卡、图形加速卡。光盘接口卡、 VGA/TV转换卡、小型计算机系统接口（SCSI）、光纤连 接接口（FDDI）等。 3 ）外设类：扫描仪、数码相机、激光打印机、液 晶显示器、光盘驱动器、触摸屏、鼠标／传感器、话筒 ／喇叭、传真机等、头盔显示器、显示终端机、光盘盘 11 片制作机、传感器、可视电话机。
2.1多媒体计算机系统硬件

1

多媒体计算机(Multimedia PC，MPC)就是具有多媒 体处理功能的个人计算机。它的硬件结构与一般个人计 算机无太大差别，只不过多了一些软硬件配置而已。国 际上，美国微软公司、商用机器公司、新加坡创通公司、 日本NEC公司和荷兰飞利浦等大型计算机公司共同制 定了统一的MPC标准：MPC-1、MPC-2、MPC-3、 MPC-4，其中MPC-4标准PC的基本配置如表2-1所示。

2.1.5多媒体计算机主要部件介绍

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图2.6 25芯的计算机并行传输接口常用来连接打印 机或扫描仪

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图2.7 USB接口用来连接U盘等外设

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1.显示适配器 显示适配器简称“显示卡”，其外观如图 2.12 所示。显示卡插在主机板的扩展插槽上，其输出通 过电缆与显示器相连。不过，目前也有把显示卡集 成在主机板上的“二合一”产品，目的是为了进一 步降低成本。 与集成在主机板上的显示卡相比，独立的显示卡 性能优越、工作稳定，尽管价格相对贵一些，但大 部分人还是选用独立的显示卡。

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第三层为多媒体应用程序接口（API）。这一层是 为上一层提供软件接口，以便程序员在高层通过软件调 用系统功能，并能在应用程序中控制多媒体硬件设备。 为了能够让程序员方便地开发多媒体应用系统， Microsoft公司推出了DirectX设计程序，提供了让程序 员直接使用操作系统的多媒体程序库的界面，使 Windows变为一个集声音、视频、图形和游戏于一体的 增强平台。
数字声音

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2.2.1音频卡
1.音频卡的功能 音频卡即声卡(如图2.15所示)，计算机通过它处理音频 信号。音频卡的关键技术包括数字音频、音乐合成和 MIDI。其主要功能有4种。 (1）数字音频的播放 音频卡的主要技术指标之一是数字化量化位和立体 声声道的多少。音频卡是8位、16位，单声道、立体声 声道。可以播放CD-DA唱盘及回放WAVE文件。

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第四层为多媒体著作工具及软件。它是在多媒体操 作系统的支持下，利用图形和图像编辑软件、视频处理 软件、音频处理软件等来编辑与制作多媒体节目素材， 并在多媒体著作工具软件中集成。多媒体著作工具的设 计目标是缩短多媒体应用软件的制作开发周期，降低对 制作人员技术方面的要求。
wk.baidu.com
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第五层是多媒体应用系统。这一层直接面向用户， 是为满足用户的各种需求服务的。应用系统要求有较 强的多媒体交互功能，良好的人--机界面。

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2.3.2数码相机
数码相机，是一种能够进行拍摄，并通过内部
处理把拍摄到的景物转换成以数字格式存放的 图像的特殊照相机，与普通相机不同，数码相 机并不使用胶片，而是使用固定的或者是可拆 卸的半导体存储器来保存获取的图像、数码相 机可以直接连接到计算机、电视机或者打印机 上。在一定条件下，数码相机还可以直接接到 移动式电话机或者手持PC机上。 由于图像是内部处理的，所以使用者可以马上 检查图像是否正确，而且可以立刻打印出来或 是通过电子邮件传送出去。

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图 2.12显示适配器（通称显卡）

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2.2 音频设备及接口

音频卡又被称为“声卡”、“声音适配器”，主要用于 处理声音，是多媒体计算机的基本配置。现在，很多机 器在主板上集成了音效片，取代了声卡的功能，有效地 提高了整机的性价比。

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1.声音输入到计算机的过程
声源
声波
传声器
从模拟到数字 模拟电信号

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图2.16音频卡上的插口和接口

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声卡芯片的技术分类 音频CODEC一般分为8位单声道、8位立体声、通常的16 位立体声及多通道 16 位立体声，将来还会有多通道 24 位立 体声（DVD音频标准）。 位数越高、采样频率越高，精度就越好。同样是 16 位CODEC，则由信噪比、动态范围及比较专业的时基抖动等 数据来区分其档次。音效芯片能够处理的数据位数自然也 得与之相配合。 音效芯片的技术指标如下。 1）声道数：即单声道、双声道和多声道等。 2）采用的总线形式：包括ISA、PCI总线等。 3）MIDI合成方式：包括简单地用几个单音（正弦波） 30 来模拟乐器声音的 FM 合成方式、软件波表合成方式及由具 有复杂频谱的接近真实乐器声音的硬件波表合成方式。


图2.2多媒体计算机硬件体系

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2.1.3多媒体计算机技术规范

MPC工业标准始于 1990年 11月，是由美国 Microsoft 公司和一些计算机技术公司组成的“多媒体个人计算机 市场协会（Multimedia PC Marketing Council）” 对个人计算机的多媒体技术进行规范化管理而制定的相 应标准。该协会后来与全球数千家计算机厂商共同组建 “多媒体个人计算机工作组（Multimedia PC Working Group）”，继续从事制定各种MPC标准的 工作。

Windows 3.2 Windows NT Windows 95 单 用 户 / 多用户

视频卡
Modem卡、视频采集卡等

显示器

38 cm～43 cm
2.1 多媒体计算机系统

多媒体计算机系统是对基本计算机系统的软、硬件功能 的扩展，作为一个完整的多媒体计算机系统，它应该包 括5个层次的结构