9多媒体计算机硬件系统

《多媒体技术》《多媒体技术》昆明理工大学昆明理工大学多媒体计算机的硬件系统多媒体计算机的硬件系统昆明理工大学信息工程与自动化学院余正涛张志坤昆明理工大学信息工程与自动化学院余正涛张志坤多媒体计算机系统多媒体计算机系统多媒体计算机的硬件系统多媒体计算机的硬件系统一台计算机必须具备以下的设备才能成为一台多媒体计算机：z大容量的存储设备；z多媒体功能卡z多媒体信息获取与多媒体信息输出设备z交互设备z通信设备《多媒体技术》《多媒体技术》昆明理工大学昆明理工大学多媒体存储技术多媒体存储技术多媒体计算机系统多媒体计算机系统多媒体存储技术多媒体存储技术多媒体信息存储的特点♦多媒体信息存在和表现有多种形式（正文；向量图形；位图图像；数字化声音和高保真音响；数字化视频）♦多媒体数据量大。（进行了压缩，大容量的硬盘、光）多媒体计算机系统多媒体计算机系统一、多媒体存储技术一、多媒体存储技术¾NAS技术：一种特殊的专用数据存储服务器，内嵌系统软件，提供跨平台的文件共享功能。¾SAN技术：以数据存储为中心，采用可伸缩的网络拓扑结构，通过具有高速传输速率的光通道的直接连接方式，提供内部任意点之间的多路可选择的数据交换，并且将数据存储管理集中在相对独立的存储区域网内。¾DAS技术：外部存储设备采用SCSI技术和FC技术。直接挂接在内部总线上的方式，数据存储是整个服务器结构的一部分。多媒体计算机系统多媒体计算机系统一、多媒体存储技术一、多媒体存储技术¾IP存储技术：使用IP将服务器和存储设备连接起来的技术。¾虚拟存储技术：把物理上相互独立的存储模块用软、硬件集中起来管理，形成逻辑上的存储单元，从而使主机的以访问。¾光存储技术：光盘是多媒体计算机的一个不可或缺的存储设备。多媒体计算机系统多媒体计算机系统1、光盘存储原理1、光盘存储原理光存储技术光存储技术是通过光学方法读写数据的一种存储技术，其工作原理是改变一个存储单元的光学性质（例如：光的反射率、反射光的极性等的变化对应于二进制数的“0”和“1”），通过光电检测器识别这种变化，就可以读出存储的数据。多媒体计算机系统多媒体计算机系统1、光盘存储原理1、光盘存储原理光存储技术的特点¾与硬盘相比，具有可拆卸性；存储容量相当；驱动器较贵，但盘片便宜；读写速度慢。¾与软磁盘相比，具有容量大，读写速度快；与磁带相比，有随机存取性能强，读写速度慢。¾激光头与介质无接触，不受环境影响而退磁，信息保存时间长，可达30年以上。多媒体计算机系统多媒体计算机系统1、光盘存储原理1、光盘存储原理光盘系统有关的技术指标存储容量光盘容量包括格式化容量和用户容量。采用不同的格式和不同驱动器，光盘的容量不同。一般用户容量比格式化容量要小，因为光盘需要存放有关的控制、校验等信息。多媒体计算机系统多媒体计算机系统1、光盘存储原理1、光盘存储原理光盘系统有关的技术指标平均存取时间在光盘上找到需要读写的信息的位置所需要的时间，一般由两部分时间组成:z平均寻道时间，光头沿半径移动全程的1／3长度所需的时间；z平均等待时间，盘片旋转一周的一半的时间。多媒体计算机系统多媒体计算机系统1、光盘存储原理1、光盘存储原理光盘系统有关的技术指标数据率（两种定义）z一种指从光盘驱动器读取数据的速率，定义为单位时间内从光盘的光道上读取数据的比特数，与光盘的转速、存储密度有关；z指令控制器和主机间的传输速率，它与接口规范、控制器内的缓冲大小有关多媒体计算机系统多媒体计算机系统1、光盘存储原理1、光盘存储原理按光盘的读写功能可以分为三类♦CD-ROM只读光盘♦WORM一次写多次读光盘♦Rewritable可重写光盘多媒体计算机系统多媒体计算机系统1、光盘存储原理1、光盘存储原理光盘的工作原理只读光盘读盘原理（模拟信号）先对信号进行频率调制（即将需记录的模拟信号与频率信号叠加），所得信号经过双向限幅，再转换成光盘上长度不等的凹坑和凸区，边沿之间的长度反映模拟信号的频率和幅度。多媒体计算机系统多媒体计算机系统1、光盘存储原理1、光盘存储原理光盘的工作原理只读光盘读盘原理（数字信号）光道上的凹坑和凸区的长度是最小长度的整数倍。凹凸交界的跳变沿均表示数字“1”，两个边沿之间代表数字“0”。通过光学探测器产生的光电检测信号从而读出“0”、“1”属据。00010000000010000000000010000100000010010000000100000000100000001001000000100000000100000多媒体计算机系统多媒体计算机系统1、光盘存储原理1、光盘存储原理光盘的工作原理可重写光盘的擦写原理光盘的写入过程是改变光盘介质的某种属性，以变和不变两种状态分别表示“1”和“0”，从而实现信息的存储。要实现光盘信息的重写，必须先擦去原有的信息，然后重写记录的信息，擦过程一般是写过程的逆过程。实现方式现在主要有两种：¾磁光式¾相变式相变型可重写光驱与光盘磁光型可重写光驱多媒体计算机系统多媒体计算机系统1、光盘存储原理1、光盘存储原理光盘的工作原理可重写光盘的擦写原理（磁光式）利用凸透镜进行聚焦，将高功率激光以极小的光点照射在磁光盘记录层上，在其表面温度上升到约300℃的居里点时，用外部磁场改变其原磁化方向。然后中止激光光束让记录层冷却，形成不受外磁场影响的牢固记录层。信息擦除过程与写过程刚好相反。读取时采用电磁感应效应。多媒体计算机系统多媒体计算机系统1、光盘存储原理1、光盘存储原理光盘的工作原理可重写光盘的擦写原理（相变式）记录介质具有两个稳态（晶态，反射率高；非晶态，反射率低）之间的互逆结构，介质的晶态和非晶态之间相互转换。写过程是将介质的信息点从晶态转换成非晶态。擦过程，把信息点从非晶态转换成晶态。读取时采用的是光电感应。多媒体计算机系统多媒体计算机系统1、光盘存储原理1、光盘存储原理光盘的结构光盘的外观结构多媒体计算机系统多媒体计算机系统1、光盘存储原理1、光盘存储原理光盘的结构光盘的光道磁盘的磁道是一组同心圆，在单位角度内的数据量是一样的，因此数据的密度是内密外苏，存储效率不高。光盘的光道是螺旋结构的，内外数据的密度一致，存储效率高，磁盘的磁道光盘的光道多媒体计算机系统多媒体计算机系统1、光盘存储原理1、光盘存储原理光盘的结构光盘的组成保护层铝反射层刻槽聚碳脂衬垫多媒体计算机系统多媒体计算机系统2、只读光盘的制作过程2、只读光盘的制作过程数据准备（1）一个多媒体软件开发成功后，首先要整理这个软件所有的信息数据，包括程序、数字数据，文本，图形、图像等，并进行必要的模数转换，这些数据经过多媒体编著工具进行编辑和处理，存入存储器中。（2）将准备好的数据按预先规定好的光盘格式转换成光盘存储用的数据，经编码器调制成光盘的编码模式，产生串行数据送到激光刻录机。多媒体计算机系统多媒体计算机系统2、只读光盘的制作过程2、只读光盘的制作过程数据准备EFM编码为了提高数据的可靠性，减少误码率光盘中存储数据采用EFM（eighttofourteenmodulation）编码，即将一个字节的8位编码为14位的光轨道位，并在每14位之间插入3位“合并位”以确保“1”码之间至少有2个“0”码，但最多有10个“0”码。多媒体计算机系统多媒体计算机系统2、只读光盘的制作过程2、只读光盘的制作过程主盘制作主盘制作就是把串行数据转换到玻璃主盘上，玻璃主盘是由玻璃盘和一层感光材料制成的光刻胶组成，编码后的数据经调制成绩光束，用调制得到激光束照射光盘上的光刻胶，使之曝光，经化学冲洗后得到主盘多媒体计算机系统多媒体计算机系统2、只读光盘的制作过程2、只读光盘的制作过程父盘和母盘的制作在主盘上镀银或镍生成金属原版盘，成为父盘，再通过父盘制作母盘多媒体计算机系统多媒体计算机系统2、只读光盘的制作过程2、只读光盘的制作过程复制光盘光盘的盘基是用聚碳酸酯塑料做得，将加热后的聚碳酸酯通过塑料注成机注入盘模，压模就将上面的数据压制到正在冷却的塑料盘上，，然后溅射一层铝，用于读盘时反射即光束，最后涂上一层保护层和印制标牌。多媒体计算机系统多媒体计算机系统3、光盘的发展历史及光盘标准3、光盘的发展历史及光盘标准光盘CD系列LVCD-ROMCD-GCD-DACD-VWORMPhoto-CDCD-RDVDVCDCD-ROMXADVICD-ICD-MO磁光（MOD）磁光（PCD）只写一次可重写只读数字模拟数字声音卡拉OK数字+模拟多媒体计算机系统多媒体计算机系统3、光盘的发展历史及光盘标准3、光盘的发展历史及光盘标准1、Philips公司，1972年9月5日，公布了播发电视节目的光盘系统。2、Sony公司，1978年，影碟机正式投放市场。3、Philips公司，1979年，公布了激光唱片机（CDPlay）。4、Philips公司和Sony公司，1981年制定了红皮书（RedBook），即CD-DA（digitalaudio）激光数字音频光盘的规范。多媒体计算机系统多媒体计算机系统3、光盘的发展历史及光盘标准3、光盘的发展历史及光盘标准5、Philips公司和Sony公司，1985年制定了黄皮书（YellowBook），即CD-ROM光盘的规范。6、1986年公布了蓝皮书（BlueBook），即CD-V（Video）光盘的规范。用于存储模拟的视频信号和数字的音频信号多媒体计算机系统多媒体计算机系统3、光盘的发展历史及光盘标准3、光盘的发展历史及光盘标准7、Philips公司和Sony公司，1987年制定了绿皮书（GreenBook），即CD-I光盘的规范，增加了音频、视频、文字、数据格式。可以通过电视、音响、计算机监视器交互地播放CD-I光盘上的多媒体节目。1992年又推出了第二代CD-I标准，可播放交互式视频图像。8、为了使不同系统的计算机可以相互交换光盘数据，Philips公司、Sony公司和Microsoft公司，制定了CD-ROM／XA标准，音频、视频、文字、数据格式。可以通过电视、音响、计算机监视器交互地播放CD-I光盘上的多媒体节目。1991年又制定了CD-ROM／XAⅡ规范。多媒体计算机系统多媒体计算机系统3、光盘的发展历史及光盘标准3、光盘的发展历史及光盘标准9、1991年公布了橙皮书（OrangeBook），即CD-R光盘的规范，适用于CD-MO（磁光盘），可以重复擦写。1994年又公布了OrangeBook2标准，主要适用于CD-WO（一次写多次读0光盘）。10、1991年Philips公司和Kodak公司对外发布了Photo-CD，1992年制定了规范，用于存储数字化的静态照片。11、1993年由JVC、Philips、Sony、Martsushita公司制定并于1994年公布了白皮书（WhiteBook），即VideoCD，用于存储全动态的视频和音频信息，采用MPEG-1压缩标准。多媒体计算机系统多媒体计算机系统4、CD-CA光盘4、CD-CA光盘CD-DAPhilips公司和Sony公司于1981年制定了红皮书（RedBook），即激光数字音频光盘的规范，主要用于存储歌曲和音乐制品，该标准规定了CD-DA的尺寸、特性、编码、错误校验等，符合该标准的光盘均有DigitalAudio的字样，标准中规定的内容已经成为CD的基本标准。多媒体计算机系统多媒体计算机系统4、CD-CA光盘4、CD-CA光盘CD-DA规格¾光盘的物理规格：直径120mm，内径15mm，厚度12mm，重14g。¾采用常线速度（CLV）伺服方式。逆时针旋转。¾将螺旋线等长分段，每一段成为一个扇区。每个扇区以一个特定的地址标记，其单位为“分”，“秒”，“扇区”。1分=60秒，1秒=75扇区¾光道总长度为74分，可以存放74分钟的高质量非压缩的音频信号多媒体计算机系统多媒体计算机系统4、CD-CA光盘4、CD-CA光盘CD-DA规格………………多媒体计算机系统多媒体计算机系统4、CD-CA光盘4、CD-CA光盘CD-DA规格1扇区有98帧，1帧有33个字节，一帧中每个通道有6个音频数据，有左右2个通道，每个通道的样