第1章 多媒体技术概论(2)
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Video capture board : [is ] a high speed digital sampling {circuit } which [stores ] {a TV picture } in memory so that it can then be 2015 年3月21日星期六 by a computer . processed
(1) 激光驱动器
2015年3月21日星期六
(2) 激光盘片
15
CD-ROM的性质
● 只读属性 (用户不能写入，只能读出) ● 光学存储原理 (激光烧结)
CD盘片结构
保护层、反射激光的铝 反射层、刻槽和聚碳 酸酯衬垫组成。 CD盘的外径:120mm， 重量:14~18g。 激光唱盘分为3个区： 导入区、 导出区和 声音数据记录区。
2015年3月21日星期六
19
用二进制数“0”和“1”记录有无凹坑 状态，如凹坑的边缘用“1”表示，而 凹坑与非凹坑的平坦部分用“0”表示， 从而把数据记录在光盘上。
数字信息
001001000010010010001000001000100
CD顶面 凹坑
CD底面
激光束
CD盘的读出原理示意图
2015年3月21日星期六 20
PHILIPS & SONY共同制定, 1988年正式公布, 命名为ISO9660
标准
容量 —— 650MB／74 min
基本传输速率 —— 150KB/s (75扇区×2048字节=153600 Byte/s)
激光驱动器
——
CD-ROM
CD-ROM CD-ROM
2x
4x
…… 2倍于基本传输速率
…… 4倍于基本传输速率
52x …… 52倍于基本传输速率
23
2015年3月21日星期六
CD－R 和 CD－RW 激光存储器
●CD－R（Compact Disc--Recordable）激光存储 器，也叫“光盘刻录机”。 速度指标：刻录速度、读取速度 特点：有限次写，多次读。 ●CD－RW （Compact Disc Rewritable ）激光存
2015年3月21日星期六
5
MPC的技术标准内容
项目
制定时间 RAM CPU 硬盘容量 CD-ROM 声卡 显示 视频播放
MPC-1
1990年 2MB 16MHz386SX 30M 150kB/s 1s 8bit 640×480 16 /
MPC-2
1993年5月 4MB 25MHz486SX 160M 300kB/s 400ms 16bit 640×480 65536 /
MPC-3
1995年6月 8MB 75MHzPentium 540M 600kB/s 200ms 16bit 640×48065536 352 ×240 ×30
输入输出
2015年3月21日星期六
MIDI
MIDI
MIDI
6wenku.baidu.com
2. 多媒体系统的组成
多媒体系统由多媒体硬件系统和多媒体软件系 统组成。 硬件系统：计算机+音频设备+图像设备+视频 设备+存储设备 软件系统：多媒体操作系统+多媒体开发工具+ 多媒体应用软件
表 DVD系列标准与CD标准
DVD (digital versatile disc) Book A: DVD-ROM Book B: DVD-Video Book C: DVD-Audio Book D: DVD-Recordable CD(compact disc) CD-ROM Video-CD CD-Audio CD-R
2015年3月21日星期六
数据凹坑
CD-ROM光盘结构图
16
120mm 117mm
116mm 导出区 50mm 46mm
导入区
声音数据记录区
15mm
CD盘结构
CD-ROM工作原理图
激光盘
标签表面 铝反射层
激光头
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 聚碳酸酯片 处的存储密度是一样的。光道 a 磁盘的同心环磁道 b 光盘的螺旋线光道 数据凹坑 的间距为1.6μm，光道宽度为0.6μm，光道 上凹坑深约为0.12μm。 激光源 聚焦透镜 光电转换 译码 电信号 数字信号
2015年3月21日星期六 30
常见扩展设备
绘图仪
半导体存储介质
数码照相机
彩色投影机 彩色扫描仪
语音识别设备
2015年3月21日星期六
数码摄像机
彩色打印机
31
常见扩展设备——MPC输入设备
游戏操作杆
跟踪球
数字摄像机 数字摄像头
数码相机
光笔
图像扫描仪
2015年3月21日星期六
麦克风
触摸屏
32
常见扩展设备——MPC输出设备
第一章 多媒体技术概述
主要内容
多媒体技术的基本概念 多媒体技术的研究内容 多媒体技术的应用 多媒体系统的组成
§1.4 多媒体系统的组成
我们使用最多的多媒体系统——多媒体个人计 算机（Multimedia personal computer，简称 MPC）。
MPC指具有特定多媒体功能的PC机。
2015年3月21日星期六
2015年3月21日星期六 10
声卡的作用
主板 主机箱
声卡
音频信号 数字信号 音箱 音箱
作用: 数字信号与模拟信号
之间的双向转换。
A/D (Analog to Digital Conversion) D/A (Digital to Analog Conversion)
2015年3月21日星期六
11
14
MPC基本设备之——CD-ROM/ DVD
CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory) 系统包括CD-ROM驱动器和CD-ROM盘片两部 CD-ROM驱动器通过连线 分。 CD-ROM盘片
与计算机相连，读取CDROM盘片上的数据。 是多媒体信息 的载体
CD-ROM的构成
显示信号输出
显示处理器
13
视频采集卡（ video capture card ）
视频采集卡 ：可以把电视、录像带等模拟信号 图像存储在存储器中的高速数字采样电路； 模拟信号的视频档案要通过视频采集卡和计 算机软件转换为数字视频文件后存储。
analog video archives such as video tapes are transformed to digital video files to store by video capture card and computer .
2015年3月21日星期六 18
CD-ROM光盘结构原理图表明了数据是如何记录到光盘上的。 下图就是通过显微镜看到的，激光束照到铝反射层上时产生 的“烧蚀现象”。 即光盘表面上烧出的微小凹陷区。 每个微小凹陷区的直径约1微米，即在针头大小的面积上可 以紧密排列1500个这样微小凹陷区。
烧蚀在介质表面微 小的凸凹模式
3
1. MPC的技术标准
MPC联盟规定多媒体计算机包括5个基本的部 件： • 个人计算机 ( PC ) • 只读光盘驱动器（CD-ROM） • 声卡 (Sound card; Sound board ) • Windows 操作系统(Windows OS ) • 一组音箱或耳机(Speaker or Earphones)
Book E: DVD-RAM
CD-MO
表 DVD和CD的物理特性
直径 厚度
DVD 120mm
0.6mm
CD 120mm
1.2mm
轨道间距
最小凹坑长度 波长 目标镜头NA
0.74m
0.4 m 650nm 0.6
1.6m
0.834 m 780nm 0.45
容量
4.7GB
0.65GB
DVD的存储容量是怎样提高的
2015年3月21日星期六 4
三个标准( Three Standards)
MPC1标准公布于1991年，由“多媒体个人计 算机市场协会”提出。内容大概如后。 1993年5月，MPC2标准由“多媒体个人计算 机市场协会”公布。内容大致如后。 1995年6月，MPC3标准由“多媒体个人计算 机工作组(Multimedia PC Working Group)”公 布。
MPC基本设备之——视频卡（Video Card ）
• 视频显示卡（ Video Graphic Adapter ,VGA卡） • 视频采集卡 （video capture card） • 视频转换卡（如TVCoder） • 动态视频压缩卡 ( Dynamic video compression card )
减小激光波长 加大数值孔径 减小光道间距 减小最小凹坑长度 减小纠错码的长度 加大盘片表面的利用率 减小每个扇区字节数
图 CD（左）与DVD（右）盘片上的凹坑和岸台
2015年3月21日星期六
29
MPC扩展设备(The expansion device)
开发一个多媒体产品，从素材的收集和整理， 媒体数字化处理，到产品的保存、打印输出 和演示，除了具备一台基本配置的多媒体计 算机外，还需要一些专门完成特定工作的设 备。 由于这些设备不属于多媒体计算机的基本配置， 因此被叫做“扩展设备”，常用的扩展设备 有以下几种。
2015年3月21日星期六
7
视频、素材服务器
Internet
多媒体信息综合处理
交换机
音频处理 视频处理 视频采集 编辑卡 压缩卡
音乐CD 图像处理
DVD 电视信号 PC视频
扫描仪 数码相机 数位绘图板
打印机
刻录机 录像机
IP电话 视频会议
多媒体系统硬件设备结构
2015年3月21日星期六 8
MPC基本硬件设备
储器，也叫“可擦写式光盘刻录机”。
2015年3月21日星期六
24
DVD光盘 ( Digital Video disc
Digital Versatile Disc ) DVD也是一种光学存储媒体，但DVD在存储 容量和带宽方面都有很大的提高。
DVD不仅仅是用来存放电视节目，它同样可 以用来存储其他类型的数据。
声卡Sound Card
多媒体计算机 MPC
视频卡 Video card CD-ROM 激光驱动器 CD-ROM CD-RW 模拟声音设备 有源音箱、耳机、 音响设备
9
声音重放设备
2015年3月21日星期六
MPC基本设备之——声卡
声卡/音频卡(Sound card; Sound board ) 完成声音数据的采集，模/数(A/D)转换或者数/ 模(D/A)转换，音频过滤以及音频播放等功 能。分为8位和16位卡两种。 a computer circuit board that allows a personal computer to receive sound in digital form and reproduce it through speakers
PHILIPS & SONY共同提出
容量 —— 74 min (44.1kHz / 16bit / Stereo) 传输 —— 176400 Byte /s (172.3KB /s)
2015年3月21日星期六
22
激光存储器标准
● CD-ROM标准(Compact Disc - Read Only Memory)
• 视频解压缩卡(Video decompression card)
它们完成的功能主要包括图形图像的采集、压 缩、显示、叠加、淡入/淡出、转换和输出等。
2015年3月21日星期六 12
显卡与显示器（ video Card and monitor）
主板
显示卡
显示电缆 主机箱 显示器
2015年3月21日星期六
彩色投影仪
音箱
打印输出设备
绘图输出
显示输出
2015年3月21日星期六
影像输出
33
常见扩展设备——触摸屏Touch screen
一种无键盘交互操作的工具/输入设备/坐标定 位装置。
将触摸屏的检测装置放在显示器的前端，由于 检测装置的透明度很高，因此在观看计算机 显示信息的同时，可以用手触模检测装置， 从而控制计算机的动作。
2015年3月21日星期六
34
● 触摸检测装置
● 触摸屏 — 输入设备，坐标定位装置 ●作
特点：高透明度，可触摸 作用：获得触摸坐标信息 ● 触摸屏控制卡 作用：分析触摸坐标信息 坐标信息数字化
只读光盘的存储原理
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”。
光盘底板 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 激光束
2015年3月21日星期六 21
激光存储器标准
● CD-DA标准 (Compact Disc - Digital Audio) ——又称为数字激光唱盘， 也叫 “红皮书” 标准。
(1) 激光驱动器
2015年3月21日星期六
(2) 激光盘片
15
CD-ROM的性质
● 只读属性 (用户不能写入，只能读出) ● 光学存储原理 (激光烧结)
CD盘片结构
保护层、反射激光的铝 反射层、刻槽和聚碳 酸酯衬垫组成。 CD盘的外径:120mm， 重量:14~18g。 激光唱盘分为3个区： 导入区、 导出区和 声音数据记录区。
2015年3月21日星期六
19
用二进制数“0”和“1”记录有无凹坑 状态，如凹坑的边缘用“1”表示，而 凹坑与非凹坑的平坦部分用“0”表示， 从而把数据记录在光盘上。
数字信息
001001000010010010001000001000100
CD顶面 凹坑
CD底面
激光束
CD盘的读出原理示意图
2015年3月21日星期六 20
PHILIPS & SONY共同制定, 1988年正式公布, 命名为ISO9660
标准
容量 —— 650MB／74 min
基本传输速率 —— 150KB/s (75扇区×2048字节=153600 Byte/s)
激光驱动器
——
CD-ROM
CD-ROM CD-ROM
2x
4x
…… 2倍于基本传输速率
…… 4倍于基本传输速率
52x …… 52倍于基本传输速率
23
2015年3月21日星期六
CD－R 和 CD－RW 激光存储器
●CD－R（Compact Disc--Recordable）激光存储 器，也叫“光盘刻录机”。 速度指标：刻录速度、读取速度 特点：有限次写，多次读。 ●CD－RW （Compact Disc Rewritable ）激光存
2015年3月21日星期六
5
MPC的技术标准内容
项目
制定时间 RAM CPU 硬盘容量 CD-ROM 声卡 显示 视频播放
MPC-1
1990年 2MB 16MHz386SX 30M 150kB/s 1s 8bit 640×480 16 /
MPC-2
1993年5月 4MB 25MHz486SX 160M 300kB/s 400ms 16bit 640×480 65536 /
MPC-3
1995年6月 8MB 75MHzPentium 540M 600kB/s 200ms 16bit 640×48065536 352 ×240 ×30
输入输出
2015年3月21日星期六
MIDI
MIDI
MIDI
6wenku.baidu.com
2. 多媒体系统的组成
多媒体系统由多媒体硬件系统和多媒体软件系 统组成。 硬件系统：计算机+音频设备+图像设备+视频 设备+存储设备 软件系统：多媒体操作系统+多媒体开发工具+ 多媒体应用软件
表 DVD系列标准与CD标准
DVD (digital versatile disc) Book A: DVD-ROM Book B: DVD-Video Book C: DVD-Audio Book D: DVD-Recordable CD(compact disc) CD-ROM Video-CD CD-Audio CD-R
2015年3月21日星期六
数据凹坑
CD-ROM光盘结构图
16
120mm 117mm
116mm 导出区 50mm 46mm
导入区
声音数据记录区
15mm
CD盘结构
CD-ROM工作原理图
激光盘
标签表面 铝反射层
激光头
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 聚碳酸酯片 处的存储密度是一样的。光道 a 磁盘的同心环磁道 b 光盘的螺旋线光道 数据凹坑 的间距为1.6μm，光道宽度为0.6μm，光道 上凹坑深约为0.12μm。 激光源 聚焦透镜 光电转换 译码 电信号 数字信号
2015年3月21日星期六 30
常见扩展设备
绘图仪
半导体存储介质
数码照相机
彩色投影机 彩色扫描仪
语音识别设备
2015年3月21日星期六
数码摄像机
彩色打印机
31
常见扩展设备——MPC输入设备
游戏操作杆
跟踪球
数字摄像机 数字摄像头
数码相机
光笔
图像扫描仪
2015年3月21日星期六
麦克风
触摸屏
32
常见扩展设备——MPC输出设备
第一章 多媒体技术概述
主要内容
多媒体技术的基本概念 多媒体技术的研究内容 多媒体技术的应用 多媒体系统的组成
§1.4 多媒体系统的组成
我们使用最多的多媒体系统——多媒体个人计 算机（Multimedia personal computer，简称 MPC）。
MPC指具有特定多媒体功能的PC机。
2015年3月21日星期六
2015年3月21日星期六 10
声卡的作用
主板 主机箱
声卡
音频信号 数字信号 音箱 音箱
作用: 数字信号与模拟信号
之间的双向转换。
A/D (Analog to Digital Conversion) D/A (Digital to Analog Conversion)
2015年3月21日星期六
11
14
MPC基本设备之——CD-ROM/ DVD
CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory) 系统包括CD-ROM驱动器和CD-ROM盘片两部 CD-ROM驱动器通过连线 分。 CD-ROM盘片
与计算机相连，读取CDROM盘片上的数据。 是多媒体信息 的载体
CD-ROM的构成
显示信号输出
显示处理器
13
视频采集卡（ video capture card ）
视频采集卡 ：可以把电视、录像带等模拟信号 图像存储在存储器中的高速数字采样电路； 模拟信号的视频档案要通过视频采集卡和计 算机软件转换为数字视频文件后存储。
analog video archives such as video tapes are transformed to digital video files to store by video capture card and computer .
2015年3月21日星期六 18
CD-ROM光盘结构原理图表明了数据是如何记录到光盘上的。 下图就是通过显微镜看到的，激光束照到铝反射层上时产生 的“烧蚀现象”。 即光盘表面上烧出的微小凹陷区。 每个微小凹陷区的直径约1微米，即在针头大小的面积上可 以紧密排列1500个这样微小凹陷区。
烧蚀在介质表面微 小的凸凹模式
3
1. MPC的技术标准
MPC联盟规定多媒体计算机包括5个基本的部 件： • 个人计算机 ( PC ) • 只读光盘驱动器（CD-ROM） • 声卡 (Sound card; Sound board ) • Windows 操作系统(Windows OS ) • 一组音箱或耳机(Speaker or Earphones)
Book E: DVD-RAM
CD-MO
表 DVD和CD的物理特性
直径 厚度
DVD 120mm
0.6mm
CD 120mm
1.2mm
轨道间距
最小凹坑长度 波长 目标镜头NA
0.74m
0.4 m 650nm 0.6
1.6m
0.834 m 780nm 0.45
容量
4.7GB
0.65GB
DVD的存储容量是怎样提高的
2015年3月21日星期六 4
三个标准( Three Standards)
MPC1标准公布于1991年，由“多媒体个人计 算机市场协会”提出。内容大概如后。 1993年5月，MPC2标准由“多媒体个人计算 机市场协会”公布。内容大致如后。 1995年6月，MPC3标准由“多媒体个人计算 机工作组(Multimedia PC Working Group)”公 布。
MPC基本设备之——视频卡（Video Card ）
• 视频显示卡（ Video Graphic Adapter ,VGA卡） • 视频采集卡 （video capture card） • 视频转换卡（如TVCoder） • 动态视频压缩卡 ( Dynamic video compression card )
减小激光波长 加大数值孔径 减小光道间距 减小最小凹坑长度 减小纠错码的长度 加大盘片表面的利用率 减小每个扇区字节数
图 CD（左）与DVD（右）盘片上的凹坑和岸台
2015年3月21日星期六
29
MPC扩展设备(The expansion device)
开发一个多媒体产品，从素材的收集和整理， 媒体数字化处理，到产品的保存、打印输出 和演示，除了具备一台基本配置的多媒体计 算机外，还需要一些专门完成特定工作的设 备。 由于这些设备不属于多媒体计算机的基本配置， 因此被叫做“扩展设备”，常用的扩展设备 有以下几种。
2015年3月21日星期六
7
视频、素材服务器
Internet
多媒体信息综合处理
交换机
音频处理 视频处理 视频采集 编辑卡 压缩卡
音乐CD 图像处理
DVD 电视信号 PC视频
扫描仪 数码相机 数位绘图板
打印机
刻录机 录像机
IP电话 视频会议
多媒体系统硬件设备结构
2015年3月21日星期六 8
MPC基本硬件设备
储器，也叫“可擦写式光盘刻录机”。
2015年3月21日星期六
24
DVD光盘 ( Digital Video disc
Digital Versatile Disc ) DVD也是一种光学存储媒体，但DVD在存储 容量和带宽方面都有很大的提高。
DVD不仅仅是用来存放电视节目，它同样可 以用来存储其他类型的数据。
声卡Sound Card
多媒体计算机 MPC
视频卡 Video card CD-ROM 激光驱动器 CD-ROM CD-RW 模拟声音设备 有源音箱、耳机、 音响设备
9
声音重放设备
2015年3月21日星期六
MPC基本设备之——声卡
声卡/音频卡(Sound card; Sound board ) 完成声音数据的采集，模/数(A/D)转换或者数/ 模(D/A)转换，音频过滤以及音频播放等功 能。分为8位和16位卡两种。 a computer circuit board that allows a personal computer to receive sound in digital form and reproduce it through speakers
PHILIPS & SONY共同提出
容量 —— 74 min (44.1kHz / 16bit / Stereo) 传输 —— 176400 Byte /s (172.3KB /s)
2015年3月21日星期六
22
激光存储器标准
● CD-ROM标准(Compact Disc - Read Only Memory)
• 视频解压缩卡(Video decompression card)
它们完成的功能主要包括图形图像的采集、压 缩、显示、叠加、淡入/淡出、转换和输出等。
2015年3月21日星期六 12
显卡与显示器（ video Card and monitor）
主板
显示卡
显示电缆 主机箱 显示器
2015年3月21日星期六
彩色投影仪
音箱
打印输出设备
绘图输出
显示输出
2015年3月21日星期六
影像输出
33
常见扩展设备——触摸屏Touch screen
一种无键盘交互操作的工具/输入设备/坐标定 位装置。
将触摸屏的检测装置放在显示器的前端，由于 检测装置的透明度很高，因此在观看计算机 显示信息的同时，可以用手触模检测装置， 从而控制计算机的动作。
2015年3月21日星期六
34
● 触摸检测装置
● 触摸屏 — 输入设备，坐标定位装置 ●作
特点：高透明度，可触摸 作用：获得触摸坐标信息 ● 触摸屏控制卡 作用：分析触摸坐标信息 坐标信息数字化
只读光盘的存储原理
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”。
光盘底板 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 激光束
2015年3月21日星期六 21
激光存储器标准
● CD-DA标准 (Compact Disc - Digital Audio) ——又称为数字激光唱盘， 也叫 “红皮书” 标准。