【第2章】多媒体个人计算机

2.1基本概念2.2基本设备2.3存储设备2.4触摸屏2.5视频卡第2章多媒体个人计算机2.6扫描仪2.7数码照相机2.8彩色打印机2.9彩色投影机基本概念2.1.1多媒体关键技术2.11)数据压缩技术为了快速传输数据、提高处理速度和节省存储空间，一些压缩算法和压缩手段已经标准化和模块化，被写入芯片中。2)集成电路制作技术具有强大数据压缩运算能力的大规模集成电路是解决数据压缩等大量计算问题的硬件保证，为多媒体技术的发展创造了有利的条件。3)存储技术存储技术逐步走向成熟，光盘存储器从单一品种的CD-ROM存储器发展到CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD-RW存储器等。4)操作系统软件技术操作系统的工作模式必须是实时的、多任务的，能购处理声音、动态图像等实时信息，支持多媒体的各项功能。什么是MPC2.1.2MPC——MultimediaPersonalComputer多媒体个人计算机符合MPC标准的具有多媒体功能的个人计算机●激光驱动器CD-ROMCD-RWDVD-RW●音箱●耳机●音响设备●声卡2.1.3MPC的基本结构MPC对环境的考虑2.1.41．对总线结构的考虑个人计算机有VL总线和PCI总线两种。1)VL总线是CPU内部总线的延伸，不支持数据加速传输。2)PCI总线独立于CPU之外，支持几种数据加速传输，可以经多路开关分路传输顺序数据，使数据通过率成倍增加。3)多媒体计算机应优先考虑采用PCI总线形式的主机板和插卡。2．对硬件的考虑1)显示适配器（图形显示卡）应采用数据传输快速的PCI形式。2)内存储器的容量要足够大，并且要求存取速度快、工作可靠。3)硬盘存储器要大容量、高转速、低噪声、价格适中。4)计算机应具备足够的可扩展能力，即主机板的扩展插槽要多。5)USB口要足够多。连接扫描仪、打印机、读卡器、声音合成器、手写识别装置、通信设备等。MPC的主要特征2.1.51)具有激光驱动器2)输入手段丰富3)输出种类多、质量高4)显示质量高5)具有丰富的软件资源MPC的数据处理模式2.1.61．图像处理模式通过扫描仪、数码照相机等方式获取数字化图像。利用软件对图像进行各种编辑和处理。进行图像文件的格式转换、保存与管理。2．动画处理模式分矢量动画和帧动画两种类型，对应矢量动画和帧运算形式。3．声音处理模式获取数字化声音。利用软件识别语音，并转换成文字。利用MIDI技术。使用软件对声音进行多种形式的处理。4．数据存储模式寻求存储容量、速度、经济之间的最佳平衡点。5．数据共享模式数据存储与传递：使用可移动的存储设备。通过网络进行数据传输。把若干台计算机的串行接口连接起来，实现在机器间的互相传递。MPC的硬件标准2.1.7MPC1标准(1991年公布)设备标准配置推荐配置CPU386SX386DXor486SX时钟16MHz内存2MB4MB硬盘30MB80MB接口串行、并行、游戏棒接口MIDIMIDI合成、混音接口显示VGA模式，分辨率640×480，16色256色激光驱动器单速CD-ROM，数据传输速率150KByte/s声音输入/重放mV级灵敏度输入，耳机、扬声器输出声卡8bit/11.025kHz采样，11.025和22.05kHz输出操作系统DOS3.1版本或以上，Windows3.0带多媒体扩展模块克服了以往无硬件标准而造成的软件困境MPC的硬件标准2.1.7设备标准配置推荐配置CPU486SXor兼容CPU486DXorDX2时钟25MHz内存4MB8MB硬盘160MB400MB接口串行、并行、游戏棒接口MIDIMIDI合成、混音接口显示VGA模式，分辨率640×480，256色65536色激光驱动器倍速CD-ROM，数据传输速率300KByte/s声音输入/重放mV级灵敏度输入，耳机、扬声器输出声卡16bit采样，11.025、22.05kHz和44.1kHz输出操作系统DOS3.1版本或以上，Windows3.1带多媒体扩展模块MPC2标准(1993年5月公布)提高了基本部件的性能指标MPC的硬件标准2.1.7设备标准配置CPUPentiumCPU或兼容CPU时钟75MHz内存8MB硬盘540MB接口串行、并行、游戏棒接口MIDIMIDI合成、混音接口显示VGA模式，分辨率640×480，64K色激光驱动器4倍速CD-ROM，数据传输速率600KByte/s视频播放NTSC制:30帧/秒，分辨率352×240PAL制:24帧/秒，分辨率352×288数据格式:MPEG-1压缩格式MPC3标准(1995年6月公布)增加了全屏幕、全动态视频、音频标准2.2.1CD-ROM激光存储器基本设备2.2CD-ROM(CompactDisc-ReadOnlyMemory)——只读激光存储器●CD-ROM的性质●只读(用户不能写入，只能读出)●光学存储(激光烧结)●CD-R(Recordable)的性质●可追加写/读●光学存储(激光烧结)●CD-RW(ReWritable)的性质●可擦写/读●光学存储(激光烧结)激光驱动器●CD-ROM的构成激光盘片CD-ROM工作原理●导轨激光头聚碳酸酯片基铝反射层标签表面聚焦透镜激光源数字信号电信号光电转换译码数据凹坑激光盘CD-ROM光存储系统•光存贮原理–光反射CD-R光存储系统•CD-R盘片的物理层次–CD-R光盘将反射用的铝层改用24K黄金层（也可以是纯银材料），另外再加上有机染料层和预置的轨道凹槽。CD-R光存储系统•CD-R的刻录和读取原理–CD-R刻录是将刻录光驱的写激光聚焦后，通过CD-R空白盘的聚碳酸脂（polycarbonate）层照射到有机染料（通常是箐蓝或酞箐蓝染料）的表面上，激光照射时产生的热量将有机染料烧熔，并使其变成光痕（mark）。–当CD-ROM驱动器读取CD-R盘上的信息时，激光将透过聚碳酸脂和有机染料层照射镀金层的表面，并反射到CD-ROM的光电二极管检测器上。光痕会改变激光的反射率，CD-ROM驱动器根据反射回来的光线的强弱来分辨数据0和1。CD-RW光存储系统•CD-RW的刻录和读取原理–CD-RW其原理相对比较复杂，基本上是由保护层、反射层、上绝缘层、刻录层、下绝缘层、基板等六层组成。–最特别的是它的记录层使用“相变技术(PhaseChange)”——该记录层采用的有机染料，在受到10mA(毫安)激光照射时，便达到“结晶温度”，倘若再受到20mA激光照射，便又会达到“熔解温度”，但冷却后并不会恢复原结晶状态，反而回到最初的非结晶状态。利用此材料的特殊性，可以让记录层产生结晶或非结晶的状态，此时“结晶(Crystalline)”及“非结晶(Amorphous)”就能表现出“平面”与“凹坑”的效果，以便用来记录0与1的资料。DVD光存储系统•DVD(DigitalVideoDisk)–数字视频光盘或数字影盘–它利用MPEG2的压缩技术来储存影像–DVD-ROM：电脑软件只读光盘–DVD-Video：家用的影音光盘–DVD-Audio：音乐盘片–DVD-R（或称DVD-Write-Once）：限写一次的DVD–DVD-RAM（或称DVD-Rewritable）：可多次读写的光盘DVD光存储系统•DVD盘片的物理结构–分类：单面单层、单面双层、双面单层、双面双层；–容量：4.7GB—17GB；–最小凹坑长度仅为0.4μm，道间距为0.74μm，采用波长为635～650nm的红外激光器读取数据；–DVD盘的厚度为1.2mm。对于单面盘而言，只有下层基底包含数据，上层基底没有数据；而双面盘的上下两层基底上均有数据。CD与DVD的结构比较●标签金属反射层(记录信息介质)聚碳酸酯片基片基厚度0.9~1mm记录信息介质易损坏工艺简单，成本低记录信息介质不易损坏工艺复杂，成本高片基厚度0.4~0.5mmCD650MBDVD4.7GB闪存与存储卡•闪存–FlashMemory，闪存卡/盘是一种移动存储产品，可用于存储任何格式数据文件，便于随身携带，是个人的“数据移动中心”–闪存卡/盘采用闪存存储介质(FlashMemory)和通用串行总线(USB)接口–是非易失随机访问存储器(NVRAM)的俗称，特点是断电后数据不消失。–内存也有不同类型，主要分为NOR型和NAND型闪存与存储卡•闪存卡–闪存卡(FlashCard)是利用闪存(FlashMemory)技术达到存储电子信息的存储器，一般应用在数码相机，掌上电脑，MP3等小型数码产品中作为存储介质，所以样子小巧，有如一张卡片，所以称之为闪存卡。–闪存卡大概有SmartMedia(SM卡)、CompactFlash(CF卡)、MultiMediaCard(MMC卡)、SecureDigital(SD卡)、MemoryStick(记忆棒)、XD-PictureCard(XD卡)和微硬盘（MICRODRIVE）这些闪存卡虽然外观、规格不同，但是技术原理都是相同的。显示适配器2.2.2显示适配器显示器主机箱主板显示电缆●显卡，即图形加速卡，它工作在CPU和显示器之间，基本作用就是控制电脑的图形输出。通常显示卡是以附加卡的形式安装在电脑主板的扩展槽中，或集成在主板上（多为品牌机使用）。显示信号输出显示处理器●显示适配器与显示器工作原理要显示的信息首先送显示芯片处理，当显示芯片处理完数据后会将数据输送到显存中，然后由数字模拟转换RAMDAC，从显存中读取数据并将数字信号转换成模拟信号，最后将信号送到显示屏显示。CRT2.2.2●•CRT工作原理电子枪发出的电子束击中光敏材料（荧光屏），刺激荧光粉产生图像显示适配器与显示器(阴极射线管)显示器CRT2.2.2●●按照结构原理划分，彩色显示器中的阴极射线管有两种类型：三枪三束CRT和单枪三束CRT三枪三束电子枪有三个独立的电子枪，分透过阴罩向荧光体发射电子束。阴罩上有很多小孔，每个小孔对应有一个像点，三束电子束穿过小孔照射到荧光体上。荧光体按照电子枪的排列形状，分别涂有红、绿、蓝荧光物质，每个电子束对应一种颜色。当穿过阴罩小孔的三束电子束强度各自发生变化时，小孔后面的三色荧光物质将产生不同强度的光线。由于三色荧光点很小，间距又很密，因此，人们在小孔后面的那个区域中看到的是混合色，这就是显示器最基本的显示单元——像点。显示适配器与显示器(阴极射线管)显示器结构与视觉效果2.2.2●球面柱面物理纯平(内平面)视觉纯平(内曲面)凸起略凸起内凹平面视觉感受早期中期后期现在显示适配器与显示器当电子束传播到一个平坦的表面时，能量会轻微地偏移目标，仅有部分荧光粉被击中，四边的图像都会产生弯曲现象。视觉纯平显示器外表面呈平面，内表面呈弧线，使得电子束到达屏幕各点的距离接近一致，补偿了光线折射效应，达到了所谓的“视觉纯平”效果。2.2.2●CRT显示系统主要技术参数显示适配器与显示器–屏幕尺寸–阴罩和点间距–荧光粉类型–刷新（或扫描）频率与闪烁–隔行和非隔行扫描–显示缓冲区与颜色定义–模拟信号接口和数字信号接口点距0.24mm0.14mmLCD彩色液晶显示器2.2.2液晶从形状和外观看上去都是一种液体，但它的水晶式分子结构又表现出固体的形态。像磁场中的金属一样，当受到外界电场影响时，其分子会产生精确的有序排列；如对分子的排列加以适当的控制，液晶分子将会允许光线穿透；光线穿透液晶的路径可由构成它的分子排列来决定，这又是固体的一种特征。液晶是一种有机复合物，由长棒状的分子构成。在自然状态下，这些棒状分子的长轴大致平行●显示适配器与显示器LCD单色液晶显示器2.2.2工作原理：将液晶灌入两个列有细槽的平面之间才能正常工作。这两个平面上的槽互相垂直（90度相交），也就是说，若一个平面上的分子南北向排列，则另一平面上的分子东西向排列，而位于两个平面之间的分子被强迫进入一种90度扭转的状态。由于光线顺着分子的排列方向传播，所以光线经过液晶时也被扭转90度。但当液晶上加一个电压时，分子便会重新垂直排列，使光线能直射出去，而不发生任何扭转。即通过控制是否透光控制亮和暗。●显示适配器与显示器LCD与C