第02章多媒体信息处理系统环境

第1页/共51页主讲人：杨帆第2章多媒体信息处理系统环境第二章多媒体信息处理系统环境第2页/共51页主讲人：杨帆第2章多媒体信息处理系统环境本章导读多媒体计算机系统是多媒体信息处理、多媒体应用开发和应用多媒体系统的基本环境。本章介绍多媒体计算机系统的基本组成和结构，说明具体产品中两种不同的多媒体计算机系统PowerMac系统环境和MPC系统环境。然后，以MPC系统环境为主，介绍多媒体计算机系统的基本硬件系统（主要包括CPU、显示卡、音频卡、视频卡等）、基本软件系统（包括多媒体操作系统、驱动程序、多媒体开发工具软件等）以及常用的多媒体输入/输出设备等。第3页/共51页主讲人：杨帆第2章多媒体信息处理系统环境本章主要内容：2.1多媒体系统环境简介2.2MPC的基本硬件2.3MPC的软件系统2.4数字图像输入设备2.5其它常用外设第4页/共51页主讲人：杨帆第2章多媒体信息处理系统环境2.1多媒体系统环境简介从用户的角度看，多媒体计算机系统是一个以多媒体计算机为核心的连接各类多媒体I/O设备的应用系统，如下图。2.1.1多媒体系统的组成音频卡视频卡到因特网光驱语音输入设备音频设备音箱MIDI设备彩色打印机扫描仪数码照相机模拟视频源数字摄像头电视机摄像机多媒体计算机各类存储卡接口第5页/共51页主讲人：杨帆第2章多媒体信息处理系统环境逻辑结构（层次结构）多媒体I/O驱动程序多媒体扩展硬件（音、视频卡）计算机硬件多媒体操作系统用户多媒体应用系统多媒体开发工具其它多媒体I/O设备A层B层C层D层E层F层硬件软件由下向上由A-F共六个层次组成，其中A、B两层构成了多媒体系统的硬件部分，C-F层构成了多媒体系统的软件部分。第6页/共51页主讲人：杨帆第2章多媒体信息处理系统环境1、多媒体硬件（1）计算机硬件是指具备多媒体信息处理能力的计算机基本部件，主要包括CPU、内存、外存（磁盘、光盘）、显示系统（显示卡、显示器）以及基本输入输出设备。性能：涉及CPU主频、内存容量、硬盘容量、光盘驱动器性能、图形/图像性能、MPEG支持以及操作系统版本等多项指标。特点：是速度快、容量大、显示色彩丰富。第7页/共51页主讲人：杨帆第2章多媒体信息处理系统环境（2）其他多媒体I/O设备主要包括以下五类：视频、音频、图像输入设备：如摄像机、录像机、数码照相机、话筒、扫描仪等。视频、音频输出设备：如电视机、投影仪、音响等。人机交互设备：例如键盘、鼠标、触摸屏、显示器、彩色打印机、光笔等。存储设备：如软盘、硬盘、磁带、USB移动盘、各种光盘、磁盘阵列等。通信设备：宽带网络等。第8页/共51页主讲人：杨帆第2章多媒体信息处理系统环境（3）多媒体扩展硬件主要指用于连接和控制多媒体I/O设备的接口部件，如声卡、视频卡等。这一层的主要功能是连接、控制多媒体硬件设备，完成音/视频等多媒体信息压缩与解压缩功能。第9页/共51页主讲人：杨帆第2章多媒体信息处理系统环境2、多媒体软件（1）多媒体I/O驱动主要指各种硬件的驱动程序。主要功能是联接、驱动硬件设备，并提供软件编程接口，以便于高层软件调用。（2）多媒体操作系统是多媒体高层软件与硬件之间交换信息的桥梁，是用户使用多媒体设备的操作接口。主要包括三大功能：向用户提供操作使用多媒体设备的操作接口向用户提供多媒体程序设计的程序调用接口提供一般操作系统的管理功能（如各种媒体的大容量文件存储管理）。第10页/共51页主讲人：杨帆第2章多媒体信息处理系统环境（3）多媒体工具集成了用于多媒体信息处理、多媒体应用创作与开发的各种工具软件，它向用户提供各种媒体信息的编辑处理能力、多种媒体信息的集成交互能力和多媒体应用系统的开发能力，从而构成一个高效方便的多媒体集成环境。（4）多媒体应用系统位于多媒体计算机系统的最高层，是利用多媒体创作工具设计开发的面向应用领域的多媒体软件系统。本层的最大特点是直接面向用户，强调人性化的交互界面以及简单高效的人机交互性。第11页/共51页主讲人：杨帆第2章多媒体信息处理系统环境1.PowerMac系统:是由Apple公司的PowerMac系列机和MacOSX系列操作系统组成的多媒体计算机系统。采用Motorola和IBM公司生产的系列处理机芯片作为自己的CPU，整机具有良好的体系架构和整体设计，采用MacOSX系列操作系统，是与PC系列机完全不同的一种多媒体个人计算机系统，比同期的PC系列机具有较高的处理性能。MacOSX操作系统，其系统核心为UNIX，具有高可靠性和安全性，且外观人性化，系统资源占用较少。2.1.2两种不同的多媒体环境第12页/共51页主讲人：杨帆第2章多媒体信息处理系统环境（a）PowerPC970CPU（b）PowerMacG5双CPU结构第13页/共51页主讲人：杨帆第2章多媒体信息处理系统环境2、MPC系统是以PC系列机和Windows系列操作系统组成的多媒体个人计算机系统，符合多媒体个人电脑（MultimediaPersonalComputer，MPC）规范。MPC其实并不是严格意义上的多媒体计算机，而是根据Windows操作系统的需求在基本硬件系统的基础上，扩展相应的声音、视频等多媒体处理硬件后组合而成的。MPC采用x86系列CPU，其基本硬件的所有部件都是以标准扩展配件的形式由任何厂家生产的，所以缺乏整体性能的优化设计，整体性能比不上同期的PowerMac系统。但由于应用软件丰富和价格等原因，MPC得到了广泛应用，特别是家用计算机方面。第14页/共51页主讲人：杨帆第2章多媒体信息处理系统环境3、系统互联与跨平台问题由于PowerMac系统与MPC系统属两种不同的系统，所以开发和应用就会遇到互联问题。目前的局域网络和互联网络均支持异构，实际工作中，可以通过网络连接两种系统平台，构成实用的使用环境。在建立多媒体应用环境或开发多媒体应用系统时，还应注意软件的跨平台问题，比如两种系统中的字体字号差异、文件格式差异等一些非常基础的问题。目前有许多软件同时提供PowerMac版和MPC版，但相互之间的转换仍是值得注意的问题。由于MPC系统在国内得到了广泛的应用，所以下面将以MPC为主，介绍多媒体计算机系统的软硬件内容，部分内容也适应于PowerMac系统。第15页/共51页主讲人：杨帆第2章多媒体信息处理系统环境2.2MPC的基本硬件包括：主板、CPU、显示系统、存储系统、音视频系统、USB/1394接口、网络通信支持等主板组成：各种电子元件、芯片或芯片插座（CPU、内存、I/O芯片组）、I/O插槽以及有关的I/O接口等。2.2.1主板第16页/共51页主讲人：杨帆第2章多媒体信息处理系统环境北桥芯片PCIPCI-E16XPCI-E1X南桥芯片SATA存储器插槽CPU插座IDE插座多媒体计算机主板图示第17页/共51页主讲人：杨帆第2章多媒体信息处理系统环境1、CPU支持主板对CPU的支持首先表现在所用的CPU插座类型上，主板对CPU的支持还表现在对外频和倍频的支持上。2、高性能芯片组芯片组(Chipset)是主板的核心组成部分，按照在主板上的排列位置的不同，通常分为北桥芯片和南桥芯片。北桥芯片提供对CPU的类型和主频、内存储器(简称内存)的类型和最大容量、ISA／PCI／AGP插槽、ECC纠错等支持，通常在主板上靠近CPU插槽的位置。南桥芯片则提供对键盘控制器(KBC)、实时时钟控制器(RTC)、通用串行总线(USB)、UltraDMA／33(66)EIDE数据传输方式和高级能源管理(ACPl)等的支持。北桥芯片起着主导性的作用，也称为主桥(HostBridge)。芯片组的优劣决定了MPC的系统支持能力。第18页/共51页主讲人：杨帆第2章多媒体信息处理系统环境3、内存寻址能力和双通道支持主板所能支持的内存最大容量由CPU寻址能力、芯片组支持能力、主板物理架构等因素决定。4．I/O插槽总线类型PCI-EX16PCI-EX16PCI-EX16PCI-EX1新型I/O总线PCI-E主板对不同类型I/O插槽总线的支持，反映了主板与I/O接口卡的数据交换性能。新型主板除了继续支持PCI总线外，还支持新的PCI-E（PCI-Express）总线。第19页/共51页主讲人：杨帆第2章多媒体信息处理系统环境CPU负责信息的处理和控制，是MPC的核心部件。CPU的一个重要指标是主频，以Hz为单位，它决定MPC的运行速度。主要生产厂家有Intel公司、AMD公司、Cyrix公司、NexGen公司以及我国的神州龙芯公司。2.2.2CPU（a）龙芯1号（b）龙芯2号（c）龙芯2F第20页/共51页主讲人：杨帆第2章多媒体信息处理系统环境（a）IntelPentium4CPU(b)IntelCore2CPUIntel系列CPU产品第21页/共51页主讲人：杨帆第2章多媒体信息处理系统环境Intel与AMD主要CPU性能对比图Corei7975Corei7950Corei7920Core2Q9550Core2Q9400Core2Q8400Core2Q8200Core2E8400Core2E7400PentiumE6300PentiumE5300PentiumE2210CeleronE1500PhenomIIX4955PhenomIIX4945PhenomIIX4810PhenomIIX3720PhenomIIX3710PhenomIIX2550AthlonIIX2250AthlonIIX2240SempronX22300入门级CPU中端CPU高端CPU第22页/共51页主讲人：杨帆第2章多媒体信息处理系统环境1、显示卡显示卡是MPC系统中实现显示功能的主要设备。除了普通的显示功能外，还具有显示256色以上彩色图像及视频、动画等功能，它是决定MPC系统视觉效果的最重要组成部分。从最简单的文字、数据，到图形界面、彩色照片、计算机动画、2.2.3显示系统显示系统由显示适配器（又称显示卡）和显示器组成，提供多媒体信息（文字、图形、图像、视频、动画）的显示功能。显示卡安装在主板对应标准的插槽上，通过显示信号线与显示器相连。第23页/共51页主讲人：杨帆第2章多媒体信息处理系统环境①ROMBIOS②显示存储器③显示主控芯片④信号输出端子一款华硕显卡显示卡一般由4部分组成：视频播放等显示功能，都需要显卡的支持，而且更强调色彩的丰富和更快的刷新速度，即强调显示效果。第24页/共51页主讲人：杨帆第2章多媒体信息处理系统环境显示卡可提供不同的显示模式，以适应不同性能的显示输出设备。下表为显示模式参数表。显卡主控芯片性能对比图高端显卡中端显卡入门显卡GTX295GTX285GTX275GTX260GTS2509800GT9600GT9600GSO9500GT9400GTHD4870X2HD4890HD4870HD485HD4830HD4670HD4650HD4550第25页/共51页主讲人：杨帆第2章多媒体信息处理系统环境模式颜色参数说明4位彩色模式16色早期MPC-1的显示模式，以文字或简单图形显示为主，这个模式只用到最低的系统资源，是Windows95/98下的默认显示模式。由于在16色的模式下每个像素只用到4个数据位的显示存储器，因此这也是速度最快的显示模式。8位彩色模式256色每像素用8个数据位表示，比较节省存储空间。这种显示模式可以满足一般彩色图形的显示要求，但对色彩比较丰富的高质量图像来讲还是差一些，它使用了所谓“调色板”（palette）的概念。16位彩色模式64K色MPC-2和MPC-3都希望用户使用高彩色（hi-color）显示模式，也就是16位数据位、65536色或者15位数据位、32768色的显示模式。这种显示模式的好处是不但能提供更逼真的色彩显示，还能顾及显存的限制。24位彩色模式16M色又称真彩色（truecolor）显示模式，每个像素需要3个字节来表示，所以颜色逼真。32位彩色模式128M色也称真彩色显示模式，每个像素需要4个字节来表示，所以色彩比24位彩色模式更逼真清晰。