第4章多媒体硬件基础

第4章多媒体硬件基础普通高等教育“十一五”国家级规划教材4.1数字音频处理接口34.1.1声音卡的功能与工作原理声卡是一种安装在计算机中的最基本的声音合成设备，是实现声波／数字信号相互转换的硬件可把来自话筒、磁带、光盘的原始声音信号加以转换，输出到耳机、扬声器、扩音机、录音机等声响设备，完成对声音信息进行录制与回放。44.1.1声音卡的功能与工作原理声卡的功能播放数字音乐录音语音通讯实时的效果器接口卡音频解码合成器54.1.1声音卡的功能与工作原理声音卡的基本原理模数转换电路负责将麦克风等声音输入设备采到的模拟声音信号转换为电脑能处理的数字信号；而数模转换电路负责将电脑使用的数字声音信号转换为喇叭等设备能使用的模拟信号64.1.1声音卡的功能与工作原理声音卡的类型（1）板卡式（2）集成式（3）外置式声音卡74.1.2音乐合成和MIDI接口规范音乐合成与MIDIMIDI（MusicalInstrumentDigitalInterface）是指乐器数字接口，是数字音乐的国际标准MIDI文件是一种描述性的“音乐语言”，非常小巧，它将所要演奏的乐曲信息用字节描述，例如“在某一时刻，使用什么乐器，以什么音符开始，以什么音调结束，加以什么伴奏”等等。声卡的音乐合成主要有两种方法：调频（FM）合成法和波表（WaveTable）合成法。84.1.2音乐合成和MIDI接口规范音乐合成与MIDI衡量声卡的音乐合成器的性能好坏的参数：音色数目。音色越多，音乐的表现力就越强。发音数。发音数决定了声音卡同时最多能发出多少个音符，发音数越多播放交响乐的能力越强。音乐的兼容性。是指音色在排列顺序上的兼容性。94.1.2音乐合成和MIDI接口规范MIDI接口MIDIIn（输入口）：接收从其他MIDI装置传来的消息。MIDIOut（输出口）：发送某装置生成的原始MIDI消息。向其他设备发送MIDI消息。MIDIThru（转发口）：传送从输人口接收的消息到其他MIDI装置。向其他设备发送MIDI消息。104.1.2音乐合成和MIDI接口规范MIDI技术规范MIDI规范始建于1983年，是由MIDI协会制定的首先公布的是MIDI-1.0版本，后又补充公布了“MIDI-1.0详解”、“MIDI-1.0规定的补充说明”、“通用MIDI规定”（1991年）。MIDI规定合成器、音序器、微机和鼓乐等能通过一个标准的接口连接114.1.3语音合成计算机语音输出有两种方法：一是录音/重放，二是文–语转换语音合成：把计算机内的文体转换成连续自然的语音流。按其实现的功能来分，可以分为以下两个档次。有限词汇的计算机语音输出采用录音／重放技术，或针对有限词汇采用某种合成技术，对语言理解没有要求。例如114查询、火车报站等。基于语音合成技术的文字-语音转换（TTS）进行由书面语言到语音的转换，它并不只是由正文到语音信号的简单映射，它还包括了对书面语言的理解，以及对语音的韵律处理。例如金山词霸中的英文朗读功能124.1.4MP3播放器MP3播放器：可播放MP3格式的音乐播放工具MP3是MPEGAudioLayer3的简称134.1.4MP3播放器MP3播放器的内部结构和工作原理144.1.4MP3播放器MP3播放器的内部结构和工作原理①将MP3歌曲文件从内存中取出，并读取存储器上的信号到解码芯片；②解码芯片对信号进行解码；③通过数模转换器将解出来的数字信号转换成模拟信号；④把转换后的模拟音频放大；⑤低通滤波后到耳机输出口，输出后就是我们所听到的音乐了154.1.4MP3播放器MP3播放器的主要功能及性能参数（1）播放功能（2）录制功能（3）存贮容量与类型（4）音乐格式（5）输入输出接口4.2数字视频处理接口174.2.1视频图像显示显卡：CPU和显示器之间的桥梁主流的产品都是采用NVIDIA、ATI的显示芯片主流显卡的总线接口类型PCI接口：PeripheralComponentInterconnect，外设部件互连标准，1991年推出AGP接口：AccelerateGraphicalPort，加速图形接口，1996PCI-E接口：支持热拔插，支持双向数据传输和数据分路传输模式184.2.1视频图像显示显示芯片性能指标显卡的核心频率公版频率核心代号显示芯片位宽顶点着色单元渲染管线像素填充率194.2.1视频图像显示显存类型SDRAMDDRSDRAMDDRSGRAM显存性能指标①显存位宽②显存时钟周期③显存容量④显存频率⑤显存带宽204.2.1视频图像显示显示接口显示接口是指显卡与显示器、电视机等图像输出设备连接的接口。显卡上常见的显示接口有DVI接口、HDMI接口、VGA接口、S端子和其他电视接口。214.2.1视频图像显示①DVI：DigitalVisualInterface，1999年推出的接口标准。DVI-D接口，只能接收数字信号，DVI-I接口，可同时兼容模拟和数字信号224.2.1视频图像显示②HDMI接口HighDefinitionMultimedia，高清晰度多媒体接口提供高达5Gbps的数据传输带宽，可以同时传送无压缩的音频信号及高分辨率视频信号。无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换即插即用234.2.1视频图像显示③VGA接口VideoGraphicsArray，也叫D-Sub接口CRT显示器因为设计制造上的原因，只能接受模拟信号输入，这就需要显卡能输入模拟信号。VGA接口就是显卡上输出模拟信号的接口DVI－VGA转接头244.2.1视频图像显示④TV-Out接口显卡具备输出信号到电视的相关接口复合视频接口RCA接口S端子254.2.1视频图像显示CRT显示系统264.2.1视频图像显示CRT显示系统（1）屏幕尺寸（2）荫罩和点间距（3）荧光粉类型（4）刷新（或扫描）频率与闪烁（5）隔行和非隔行扫描（6）显示缓冲区与颜色定义（7）模拟信号接口和数字信号接口（8）视频BIOS274.2.1视频图像显示液晶显示系统工作原理在充电条件下，液晶能改变分子排列，继而造成光线的扭曲或折射液晶显示器工作原理是通过能阻塞或传递光的液晶材料，传递来自周围的或内部光源的偏振光。284.2.1视频图像显示液晶显示系统工作原理在充电条件下，液晶能改变分子排列，继而造成光线的扭曲或折射液晶显示器工作原理是通过能阻塞或传递光的液晶材料，传递来自周围的或内部光源的偏振光。宽屏16:915:9和16:10294.2.1视频图像显示液晶显示系统可视角度用户可以从不同的方向清晰地观察屏幕上所有内容的角度。大多数产品的可视角度在120度以上，部分产品达到了170度以上分辨率点距垂直扫描频率显示器接口304.2.1视频图像显示投影显示系统LCD（LiquidCrystalDisplay）液晶投影机利用液晶的光电效应采用目前最为成熟的透射式投影技术。投影画面色彩还原真实鲜艳，色彩饱和度高，光利用效率很高314.2.1视频图像显示投影显示系统DLP（DigitalLightingProcess）数字光处理器投影机数字微镜装置DMD芯片作为成像器件，通过调节反射光实现投射图像的一种投影技术反射式投影技术对比度和均匀性都非常出色，图像清晰度高、画面均匀、色彩锐利，并且图像噪声消失，画面质量稳定，精确的数字图像可不断再现，而且历久弥新324.2.1视频图像显示投影显示系统LCOS投影技术型的反射式microLCD投影技术，它采用涂有液晶硅的CMOS集成电路芯片作为反射式LCD的基片光利用效率高，容易达到高解析度334.2.1视频图像显示投影显示系统ANSI流明与投影机的亮度：投影机表示光通量的国际标准单位投影机的亮度越高，投射到屏幕上的相同尺寸的图像越明亮，图像也就越清晰。物理分辨率：投出的图像原始分辨率最大分辨率：可显示的输入信号的最高分辨率输入/输出端子：344.2.2视频卡/盒视频采集卡将模拟视频转换成数字视频DV卡（1394卡）采用IEEE1394标准的接口卡电视卡/盒：是将标准的NTSC、PAL、SECAM电视信号转换成VGA信号在计算机屏幕上显示把计算机变成电视机非线性编辑卡：影视后期制作354.2.2视频卡/盒视频监控卡对摄像头或者摄像机等信号进行捕捉，并以MPEG格式存储在硬盘上的PCI插槽的卡视频信号转换器复合端口、Y/C端口、YUV、DV、SDI、S-Video端子、VGA的信号进行互转，主要是模拟与数字信号的互转，DV与YUV分量信号的互转，VGA电脑信号与视频信号的互转等等364.2.2视频卡/盒压缩卡/盒按一定算法通过解码\编码把模拟信号或是数字信号采集到硬盘里或是直接刻录成光盘压缩盒是外置的压缩卡，一般是USB2.0接口与电脑连接，字幕卡在视频编辑或者视频信号上加字幕374.2.2视频卡/盒视频卡/盒的主要性能参数编码方式接口类型视频输入/输出格式4.3多媒体输入/输出设备394.3.1扫描仪概述扫描仪（Scanner）是一种图像输入设备，利用光电转换原理，通过扫描仪光电的移动或原稿的移动，把黑白或彩色的原稿信息数字化后输入到计算机中。404.3.1扫描仪扫描仪的种类手动式扫描仪平面式扫描仪滚筒式扫描仪胶片扫描仪便挟扫描仪414.3.1扫描仪扫描仪技术参数幅面，如A3、A4光学分辨率，如600dpi*1200dpi扫描分辨率，如1200dpi*2400dpi灰度与色彩，如256级灰度，24位真彩色扫描速度与计算机接口，如SCSI、USB、打印口配件：投射板、送纸器424.3.1扫描仪扫描仪技术参数配件：投射板、送纸器434.3.2数码相机原理数字照相机不用胶片，而使用CCD阵列，把来自CCD阵列的电压信号送到模数转换器后，变换成图像的像素值。444.3.2数码相机数码相机数字照相机不用胶片，而使用CCD阵列，把来自CCD阵列的电压信号送到模数转换器后，变换成图像的像素值。454.3.2数码相机数码相机464.3.2数码相机数码相机技术指标CCD/CMOS尺寸：感光器件的面积大小。感光器件的面积越大，也即CCD/CMOS面积越大，捕获的光子越多，感光性能越好，信噪比越低光学变焦与数字变焦数码变焦（DigitalZoom）是通过数码相机内的处理器，把图片内的每个象素面积增大，从而达到放大目的数码变焦后图像质量下降474.3.2数码相机数码相机技术指标最大像素和有效像素最大像素（MaximumPixels）是指经过插值运算后获得的图像像素数有效像素数（EffectivePixels）与最大像素不同，是指真正参与感光成像的像素值。存储介质：CF卡、SD卡、MM卡SM卡、记忆棒xD卡、MICRODRIVE等接口类型USB，IEEE1394484.3.3数码摄像机MiniDVDigital8DV494.3.3数码摄像机MiniDV硬盘摄像机504.3.3数码摄像机DVD数码摄像机514.3.4输入输出接口SCSI接口SmallComputerSystemInterface，小型计算机系统接口当今世界上最流行的用于小型机、工作站和微机的输入输出设备标准接口采用并行的通讯方式，传输率最高为80MBUSB接口UniversalSerialBus，通用串行总线USB1.1：传输速度为12Mb/s＝8.5MB/sUSB2.0：传输速度为480Mb/s=60MB/s524.3.4输入输出接口IEEE1394接口苹果公司开发的串行标准，中文译名为火线接口（firewire）。也支持外设热插拔，可为外设提供电源，能连接多个不同设备，支持同步数据传输最高传输率可达400Mbps。4.4多媒体存贮技术544.4.1光存储的类型554.4.1光存储的类型只读型光存储系统只读型光盘包括LV和CD-ROM等。CD-ROM（CompactDisc-ReadOnlyMemory）只读式压缩光盘，其技术来源于激光唱盘，形状也类似于激光唱盘，能够存储650MB左右的数据。用户只能从CD-ROM读取信息，而不能往盘上写信息。564.4.1光存储的类型只读型光存储系统只读型光驱只读型光盘574.4.1光存储的类型一次写