第2章-多媒体计算机系统的组成

多媒体通信北京科技大学杨扬第2章多媒体计算机系统的组成概述常用的I/O设备存储设备及存储技术USB设备数字摄像设备1、概述多媒体计算机硬件环境2、常用的I/O设备多媒体I/O设备可粗略的分为三类：输入设备输出设备通信设备2.1输入设备－手写板使用键盘输入汉字是电脑在我国广泛普及的障碍之一，而中文手写输入设备的出现使得克服这一障碍有了希望。例如汉王笔，主要由一块手写板和一支笔组成。使用时可直接连到串口上。汉王笔可识别1300多个简繁体字、识别率达98％。另外，现在还涌现了许多其它品牌的产品。2.1输入设备－图像扫描仪扫描仪是一种图像输入设备，它可以将图像输入到计算机里。扫描仪的主要性能指标如下：–分辨率--扫描仪对图像细节的表现能力用分辨率来衡量，分辨率通常用每英寸扫描图像上所含有的像素点的个数表示，记做dpi(dotperinch)。–灰度–色彩度--色彩数表示彩色扫描仪所能产生的颜色范围，通常用表示每个像素点上颜色的数据位数(bit)表示。–速度–幅面2.1输入设备－触摸屏触摸屏(TouchScreen)是一种定位设备，当用户用手指或其它设备触摸安装在计算机显示器前面的触摸屏时，所摸到的位置(以坐标形式)被触摸屏控制器检测到，并通过串行口或其它接口(如键盘)送到CPU，从而确定用户所输入的信息。触摸屏系统一般由两部分组成：触摸屏控制卡和触摸检测装置。触摸屏根据所用的介质以及工作原理，可分为电阻式、电容式、红外线式和声表面波式多种。2.1输入设备－视频捕捉卡这种卡是将模拟视频信号转换后(捕获下来)，进行实时处理或者以文件形式存储在计算机中，在Windows平台下，大多数转换卡将生成AVI文件。它有以下几个特征:–视频捕获卡是否有Overlay(叠加)功能--将计算机的VGA信号与视频信号叠加，然后把叠加后的信号在显示器上显示。用于对连续图像进行处理产生特技效果–支持的输入视频标准、视频源和图形文件格式–与VGA卡的兼容性–视频卡是否采用了硬件压缩2.2输出设备－CRT显示器CRT(CathodeRayTube)是由德国人布劳恩发明，因而一般也称为布劳恩管。一般称为CRT显示器的是一种在计算机输出显示或图像信息系统中使用的电视监视器。CRT显示器的种类是根据所使用的CRT的种类分类的,有存储型、随机扫描型(XY型)，以及光栅扫描型(家庭用电视机就是这种方式)等2.2输出设备－液晶显示器(LCD)LCD是一种低电压、低功耗器件，可直接由MOS-IC驱动，因此器件和驱动系统之间的配合较好。其优点是平面型，结构简单，其显示面也可任意加工制作。使用寿命比较长，目前已知道具有五万小时以上的寿命。液晶显示器是在一定电压下（仅为数伏）使液晶的分子改变排列方式，由于分子的再排列，使液晶及其玻璃构成的显示屏的光学性质发生变化，显示出不同颜色，也就是说液晶显示器是一种液晶利用光调制的受光型显示器件。2.2输出设备－等离子显示器(PDP)等离子体显示器又称电浆显示器，是继CRT、LCD后的最新一代显示器，其特点是厚度极薄，分辨率佳。等离子体显示技术（PlasmaDisplay）的基本原理是这样的：显示屏上排列有上千个密封的小低压气体室（一般都是氙气和氖气的混合物），电流激发气体，使其发出肉眼看不见的紫外光，这种紫外光碰击后面玻璃上的红、绿、蓝三色荧光体，它们再发出我们在显示器上所看到的可见光。2.2输出设备－背投电视背投(RearProjector)是相对于正投而言的是观察者和投影机位于背投屏幕的两侧，将投影机安装在机身内的底部，从投影机投射出来的光照射到半透明的背投屏幕时会有部分光透过，观察者看到的是透射出来的光。图像的放大是由光源和屏幕之间的反光镜使光线弯折来实现的。2.2输出设备－显卡显卡的主要作用是对图形函数进行加速当用户使用Windows操作系统后，CPU已经无法对众多的图形函数进行处理，而最根本的解决方法就是图形加速卡。图形加速卡拥有自己的图形函数加速器和显存，这些都是专门用来执行图形加速任务，因此就可以大大减少CPU所必须处理的图形函数作为显示卡的重要组成部分，显存也一直随着加速芯片的发展而逐步改变着。2.2输出设备－显卡显存容量与分辨率的关系：所需显存＝图形分辨率×色彩精度/8显存带宽＝运行频率×数据带宽/8显存的速度：一般以ns为单位。常见的显存有7ns、6ns、5.5ns、5ns、4ns和2.5ns2.2输出设备－打印机打印机是一种最传统的标准计算机输出设备。目前市场上的打印机主要分为击打式和非击打式两大类。击打式以点阵针击式打印机(DotMatrixPrinter)为主，非击打式以激光打印机(LaserJetsPrinter)和喷墨式打印机(InkJetsPrinter)为主。高档彩色打印机是可打印彩色图形和文字的喷墨和激光打印机，图像输出质量已达到照片级：热升华打印机热转印打印机固态喷墨打印机2.3通信设备－调制解调器调制解调器的英文是Modem(Module与Demodule的缩写)，其作用是利用模拟信号传输线路传输数字信号。在Windows环境下，Modem的配置对上网速度有很大的影响2.3通信设备－网卡网卡是局域网中最基本的部件之一，又称为网络卡或网络接口卡，英文简称NIC(NetworkInterfaceCard)。它的主要工作原理为整理计算机上发往网线上的数据并将数据分解为适当大小的数据包之后向网络上发送出去。它还负责网线上传过来的数据。网卡按其传输速度来分可分为10M网卡、10/100M自适应网卡以及千兆(1000M)网卡。按主板上的总线类型来分，又可分为ISA、VESA、EISA、PCI等接口类型。3、存储设备及存储技术对多媒体终端来说，存储设备的发展趋势是更大容量和更高速度硬盘生产商通过一种称为反铁磁耦合介质(AFC)的硬盘涂层，使每个硬盘盘片上能够存放更多的数据。这种硬盘涂层中使用了被IBM称之为“仙尘”的钌元素。现在的大多数硬盘的存储密度为每平方英寸20GB，AFC硬盘的存储密度最终将能够达到这一数字的5倍--一块400GB的硬盘与普通80GB的硬盘体积大致相当在硬盘容量不断扩大的同时，半导体存储技术也在不断地推陈出新---相变存储器3、存储设备及存储技术数据存储市场的发展，使得以服务器为中心的数据存储模式逐渐向以数据为中心的数据存储模式转化。目前几种主流的存储技术：NAS(NetworkAttachedStorage,网络附加存储)SAN(StorageAreaNetwork，存储局域网)DAS(Direct-AttachedStorage，直接附加存储）IP存储光存储虚拟存储4、USB设备USB（UniversalSerialBus）即通用串行总线，是由Compaq、DEC、IBM、Intel、Microsoft、NEC和NorthernTelecom等公司为简化PC与外设之间的互连而共同研究开发的一种标准化连接器，它支持各种PC与外设之间的连接，还可实现数字多媒体集成。USB接口的主要特点是：即插即用、可热插拔并具有自动配置能力。用户只要简单地将外设连接到USB总线中，PC就能自动识别和配置USB设备，而且带宽更大，增加外设时无需在PC内添加接口卡，多个USB集线器可相互传送数据，使PC可以用全新的方式控制外设。USB连接线USB鼠标USB主要有以下几个方面的优点：使用方便速度快连接灵活独立供电支持多媒体低成本4.1USB的硬件结构USB采用四线电缆，其中两根是用来传送数据的串行通道，另两根为下游（Downstream）设备提供电源，对于高速且需要高带宽的外设，USB以全速12Mbps的传输数据；对于低速外设，USB则以1.5Mbps的传输速率来传输数据。USB总线会根据外设情况在两种传输模式中自动地动态转换。USB系统采用级联星型拓扑，该拓扑由三个基本部分组成：主机（Host）、集线器（Hub）和功能设备（Funcs）。4.2USB的软件结构USB总线接口：处理电气层与协议层的互连USB系统：用主控制器管理主机与USB设备间数据传输–主控制器驱动程序（HCD）–USB设备类驱动程序(USBD)–USB设备驱动程序USB系统促进客户和功能间的数据传输，并作为USB设备的规范接口的一个控制点。USB系统提供缓冲区管理能力并允许数据传输同步于客户和功能的需求。USB客户软件4.3USB的数据流传输主控制器负责主机和USB设备间数据流的传输。USB支持四种基本的数据传输模式：控制传输、等时传输、中断传输及数据块传输。–控制传输：外设与主机之间各种控制、状态、配置等信息的传输–等时传输：周期性、时延和带宽有限、数传率不变的外设与主机间的数据传输–中断传输：数据量小、无周期性、对响应时间敏感的外设与主机间的数据传输–数据块传输：数据量很大的外设与主机间的数据传输4.4USB的应用计算机支持USB---安装USB连接卡让Windows系统支持USB---安装USB驱动程序让计算机连接更多的USB设备---安装USB集线器4.5USB的产品满足USB要求的外设有调制解调器、键盘、鼠标、光驱、游戏手柄、软驱、扫描仪、音箱等。USB产品中应用最广泛的当属U盘。U盘即USB盘的简称，是闪存的一种，因此也叫闪存盘，是移动存储设备之一。其最大的特点是：小巧便与携带、存储容量大、价格便宜。一般的U盘容量有64M、128M、256M、512M、1G、2G、4G等。5、数字摄像设备CCD和CMOS数字摄像头数码相机数字摄像机思考题1.触摸屏分为几类？简述常见的触摸屏的工作原理。2.什么是视频捕获卡，它的主要作用是什么？3.比较CRT显示器、液晶显示器和等离子显示器各自的特点，并根据你对显示器市场的了解，对显示器的发展趋势做一简单的分析。4.简述USB设备的软硬件结构。5.多媒体芯片的发展趋势是什么？