第二章 多媒体计算机系统

1第二章多媒体计算机系统通过本章学习，了解多媒体系统的硬件、软件以及多媒体计算机系统的层次结构。重点是学会CD-ROM光盘信息的读取、扫描仪和数码相机的使用，了解多媒体系统软件的种类和多媒体计算机的性能。对多媒体计算机体系结构有一个初步的认识。2.1多媒体系统硬件多媒体设备包括所有可以处理多媒体数据的设备。例如，多媒体数据的输入、编辑、输出、存储等设备。多媒体计算机系统是指能对文本、图形、图像、音频、动画和视频等多媒体信息，进行逻辑互连、获取、编辑、存储和播放等功能的一个计算机系统。通常多媒体系统由多媒体硬件系统、多媒体操作系统、多媒体创作工具和多媒体应用系统等四部分组成。一、多媒体系统硬件由计算机传统硬件设备（CPU、存储器等）、光盘存储器、音频输入／输出和处理设备、视频输入／输出和处理设备、多媒体通信传输设备等选择性地组合起来，构成多媒体硬件系统。二、光盘驱动器光盘存储器是由光盘驱动器和盘片组成的，它可以存储声、文、图等多媒体信息。光盘驱动器是读取CD-ROM盘片中信息的设备。1．CD-ROM的特点⑴标准化⑵存储容量大⑶只读属性⑷播放CD音乐⑸交叉平台兼容性⑹快速的检索方法⑺多种媒体融合⑻价格低廉2．光盘驱动器与计算机的接口光盘驱动器与计算机常用的接口有SCSI接口、专用接口、IDE接口和AT接口等。⑴SCSI接口⑵专用接口⑶IDE接口⑷AT接口3．数据传输速率数据传输速率是指光盘驱动器随机读取数据到计算机的内存的速度。数据传输速率在很大程度上取决于光盘驱动器中的CD-ROM盘片的转速。24．光盘驱动器光盘驱动器可以分为内置式光盘驱动器和外置式光盘驱动器。光盘驱动器硬件通常包括三个部件：CD-ROM驱动器、电缆和控制卡。三、音频卡音频卡是处理和播放多媒体声音的关键部件，它通过插入主板扩展槽中与主机相连。音频卡从声源获取声音后，进行模拟／数字转换或压缩等处理，然后存入计算机中进行处理。音频卡还可以把经过计算机处理的数字化声音通过解压缩、数字／模拟转换后，送到输出设备进行播放或录制。四、视频卡视频卡通过插入主板扩展槽中与主机相连。通过卡上的输入／输出接口可以与录像机、摄像机、影碟机和电视机等连接，使之能采集来自这些设备的模拟信号，并以数字化的形式存入计算机中进行编辑或处理，也可以在计算机中重新播放。1．V-CD解压卡V-CD解压卡也叫电影卡，是MPEG解压缩卡的俗称，它是用于在PC机上播放V-CD电影节目的硬件接口卡。2．电视转换卡电视编码卡的功能是把计算机显示器的VGA信号转换为标准视频信号，在电视机上观看计算机显示器上的画面，或把它通过录像机录制到录像带上，其输出方式有PAL和NTSC两种制式。五、触摸屏技术通常，计算机输入设备是键盘和鼠标，输入信息时，需要输入一些命令和移动鼠标。使用触摸屏时，用户只要用手点按屏幕上的按钮或菜单，就可以完成所需要的操作。选择触摸屏时，要考虑以下几个方面的因素。⑴连接接口触摸屏与计算机的通信是通过串行口或是增加一块接口卡来实现的。多媒体应用程序大多用鼠标来操作，触摸屏通常提供模拟鼠标驱动程序，应用程序一般不需要修改就可以直接使用在触摸屏环境下。⑵触摸屏的分辨率触摸屏的分辨率与屏幕感测所使用的电压测量器有很大的关系，采用位数较高的模数转换器，可以获得比较灵敏的分辨率。⑶线性度与视差触摸屏的感应点有时与显示点之间有点差距，这通常是由于感应材料的不均匀、非线性和采样数的变化引起的。在选择触摸屏时，必须注意它的线性度和保修期。⑷透光性屏幕上加装触摸屏后，屏幕亮度和清晰度会受到影响，所以在选择触摸屏时，应当注意其透光性是否良好，从不同的角度观看屏幕时，是否有较高的清晰度。六、其他多媒体设备1．扫描仪扫描仪将图形的色调和颜色转换成电子信息形式的数据，即用二进制表示这些数据，3从而对应一个特别的颜色和灰度，然后利用这些数据复制出一幅图形来。2．数码相机数码相机可以把用户拍摄的相片直接输入计算机。数码相机把静止的影像直接转换为数字数据，存储在内存或磁盘上。根据数码相机能否脱离计算机单独拍摄，数码相机又可以分为联机型和脱机型。按照结构的不同，数码相机可以分为数字单镜头反光式相机、数字轻便相机等类型。选购数码相机时，应考虑以下性能指标。⑴分辨率数码相机分辨率的高低决定了所拍摄的影像最终打印出高质量画面的大小，或在计算机显示器上所能显示画面的大小。⑵彩色深度彩色深度又叫色彩位数，用来表示数码相机的色彩分辨能力。⑶连拍速度数码相机拍摄要经过“光信号——模拟电信号——数字电信号——记录于存储介质上”的过程，转换、记录都花费时间，尤其是记录花费时间较多，导致所有数码相机的连拍速度不是很快。⑷存储媒体种类及存储能力数码相机用的存储媒体有内置存储式和可移动存储式媒体。内置式存储媒体与数码相机固化在一起。可移动存储媒体是随时可装入数码相机或取出的存储媒体，存满后可以随时更换，就像更换计算机的软盘一样方便，这样就可以连续拍摄大量相片。⑸可否压缩存储具有压缩存储方式的数码相机，可以使人们在拍摄存储时具有更大的灵活性，但对压缩的期望值不能太高，因为数码相机采用的压缩大多是JPEG方式，效果并不十分理想。⑹信号的输出形式选择数码相机时，在信号的输出形式上首先要考虑的是与计算机的接口，绝大多数数码相机都有与计算机相连的RS-232接口，有的采用SCSI接口与计算机相连，极少部分采用RS-422接口。部分数码相机还有视频输出口。3．多媒体投影仪常用的多媒体投影仪有三种：阴极射线管投影仪、液晶投影仪和数字投影仪。它们都可以方便地与计算机相连，并且分辨率可达到相当高的程度。衡量多媒体投影仪的性能指标有：光通量：以ANSI为单位，也称流明。分辨率：同显示器分辨率的概念。颜色：支持的颜色范围，如1670万种。对比度率：如100：1。投影图像的大小：一般以图像的对角线为单位。支持的显示模式：如VGA、VESA和Macintosh机器等。视频制式：如NTSC、PAL和SECAM。此外，还有音频和视频接口标准，灯泡类型和寿命、功耗和使用环境温度等。42.2多媒体系统软件一、多媒体软件的分类多媒体系统也可以看成一个层次结构体系，多媒体系统的中心是CPU和存储器，从中心向外依次是支持多媒体数据处理的操作系统、视频卡、屏幕、声卡和喇叭。如果加上多媒体材料加工和编辑软件，就可以进行多媒体素材的制作工作，再加上多媒体综合和集成软件，还可以进行多媒体应用系统的创作。如果再有播放系统，多媒体的应用软件就能够进行不同程度的公开表演。根据功能将多媒体软件分成四类：1．支持多媒体信息加工和表演的操作系统MicrosoftWindows具有多任务处理能力、使用图形用户接口，而且还具有动态连接库和动态数据交换等功能。Windows是应用和开发多媒体系统的最好环境。2．多媒体加工软件这是最丰富的多媒体软件，包括以下几种。多媒体材料采集软件：如声音的录制、活动影像的截取、各种图形的扫描输入等。多媒体材料的编辑软件：如声音的加工、活动影像的编辑、图形的艺术加工、文字的特技效果加工等。多媒体材料的生成软件：它用于建立媒体模型、产生媒体数据。许多多媒体软件已经将上述三个部分集成在一起，构成一种功能强大的集成化多媒体材料加工软件。3．多媒体材料集成软件多媒体材料集成软件的功能是把已经加工好的各种各样的多媒体材料集成在一个应用系统中，也就是对文本、图形、图像、动画、视频和音频等多媒体信息进行控制和管理，并把它们按要求连接成完整的多媒体应用系统。多媒体材料集成软件通常分成三类：⑴基于程序语言这类软件是指某种高级语言。这种语言必须支持多媒体数据的表现。目前广受开发者欢迎的是VisualBasic，也可采用C++语言。⑵基于流程图这类工具要求用户表达出多媒体系统要表演的思路，然后由系统自动生成可执行代码。思路的表达是通过流程来实现的。⑶基于时间这类开发工具的思路是按照时间顺序安排多媒体材料的出现。它适合用来开发简报系统。4．多媒体应用软件多媒体应用软件是由各种应用领域的专家或开发人员利用计算机语言或多媒体创作工具制作的最终多媒体产品。它实现某个特定的应用目标，是直接面向用户的。除了上述面向终端用户的应用软件外，另一类是面向某一领域的用户应用软件系统，这是面向大规模用户的系统产品。例如，多媒体会议系统，点播电视服务（VOD）等，医5用、家用、军用、工业应用等已成为多媒体应用的重要组成方面，多领域应用的特点和需求，推动了多媒体系统用户应用软件的研究和发展。二、文字编辑软件在多媒体系统中，文字仍然是主要的信息媒体。文字编辑软件主要用来进行文本的编辑、排版等操作，为多媒体系统提供必要的文字信息。同时，许多文字编辑软件允许在编辑的文本中插入声音、图形、图像等多种媒体，从而为用户提供多姿多彩的精彩版面和悦耳的声音。常用的文字编辑软件有Word、WPS等。三、绘画和作图软件绘画和作图软件可以用来绘制各种图形，作为多媒体计算机系统的基本素材，这些图形是非常有用的。四、图像编辑软件图像编辑软件主要用来对图像进行编辑加工操作。五、动画制作软件动画制作软件是将一系列画面连续显示达到动画效果的软件。动画制作的基本原理是由软件提供各类工具产生关键帧，安排显示的顺序和效果，再组合成动画。根据动画是平面效果还是立体效果，将动画制作软件分成二维和三维动画制作软件。六、视频处理软件对多媒体应用系统的开发者来说，将模拟视频信号进行数字化采样后，应对视频文件进行编辑或加工，然后才能在多媒体应用系统中使用。因此，视频处理是多媒体应用系统创作中不可缺少的环节。七、多媒体集成软件多媒体集成软件主要用来对文本、图形、图像、动画、视频和音频等多媒体信息进行控制和管理，并把它们按要求连接成完整的多媒体应用系统。2.3多媒体计算机体系结构多媒体系统是一种软硬件结合的复杂系统。一、多媒体系统的层次结构多媒体计算机系统采用层次结构，主要包括：应用系统、创作系统、多媒体核心系统、多媒体输入／输出控制接口、多媒体实时压缩和解压缩、计算机硬件等。应用系统是用户与多媒体应用系统的接口。采用交互式界面控制形式将用户命令转换成相应的媒体控制信息。创作系统主要涉及多媒体系统的开发、编辑、命令解释和媒体播放等功能，将用户命令转换成系统控制信息的场所。多媒体核心系统主要支持对运动图像和静止图像的处理和显示，为语音和视频数据提供所需的实时同步任务调度，支持标准化的桌面型计算机运行环境。多媒体输入／输出控制接口是对多媒体输入／输出设备的接口控制。是多媒体硬件和高层软件之间的桥梁，直接作用于硬件对其进行驱动、控制等操作。多媒体实时压缩和解压缩主要是指为计算机附属硬件提供包括视频和音频在内的实时压缩和解压缩、音频信号I／O接口，再配以视频信号接口及对光驱的驱动系统。6计算机硬件是指多媒体计算机中的硬件设备，包括CPU、内存、硬盘、显示卡及显示器等计算机必备的硬件设备。二、多媒体计算机的性能多媒体个人计算机的性能主要从它对音频、图形、图像和视频等信号处理和管理的能力来评价。1．对音频信号的处理能力多媒体计算机的升级套件中必须包括一块音频处理卡，它提供了丰富的音频信号处理功能。⑴录入、处理和重放声波信号⑵用MIDI技术合成音乐2．图形功能多媒体计算机有较强的图形处理功能。在VGA显示硬件和Windows软件配合下，可以产生色彩丰富、形象逼真的图形，并且在此基础上实现一定程度的2D动画。3．图像处理功能多媒体计算机通过VGA接口卡和显示器可以逼真、生动地显示静止图像。4．视频处理功能多媒体计算机对视频图像的处理很有限，一般不能实时录入和压缩视频图像，只能播放已压缩好的视频图像。随着压缩算法的改进和CPU运算速度的提高，播放的视频图像的质量也将不断提高。对视频图像的压缩软件的性能也在改善，现在可采用按MPEG运动图像压缩算法，非实时地逐帧压缩视频图像序列的软件包。这时要求把每帧图像都作一个文件存储。压缩处理时对每个图像文件顺序逐个处理，并完成整个图像序列的压缩。本章小结通过本章学习，我们已经了解了多媒体计算机系统的体系结构，学会了如何从CD-ROM光盘中读取信息。