多媒体的硬件和软件环境的建立

第二章多媒体的硬件和软件环境的建立返回学习目标掌握多媒体系统的组成结构及多媒体个人计算机的技术标准和配置。了解Windows98的多媒体环境。掌握数字音频基本概念、各种音频信号的特点、声卡的安装与使用。掌握视频的色彩空间表示及转换，数字视频标准和数字视频的特点、视频采集卡的安装与使用。了解多媒体光存储技术及CD-ROM光盘的结构与读写原理。了解扫描仪的工作原理使用。目录2.1多媒体计算机系统的组成结构2.2Windows的多媒体环境2.3多媒体音频2.4多媒体视频2.5多媒体光存储器2.6多媒体输入输出设备返回2.1多媒体计算机系统的组成结构多媒体计算机系统由硬件系统和软件系统组成。其中硬件系统主要包括计算机主要配置和各种外部设备以及与各种外部设备的控制接口卡(其中包括多媒体实时压缩和解压缩电路)软件系统包括多媒体驱动软件、多媒体操作系统、多媒体数据处理软件、多媒体创作工具软件和多媒体应用软件。*多媒体计算机系统组成结构如下图所示。多媒体应用软件第八层软件系统多媒体创作软件第七层多媒体数据处理软件第六层多媒体操作系统第五层多媒体驱动软件第四层多媒体输入/输出控制卡及接口第三层硬件系统多媒体计算机硬件第二层多媒体外围设备第一层2.1.1多媒体硬件系统2.1.2多媒体驱动软件2.1.3多媒体操作系统2.1.4多媒体数据处理软件2.1.5多媒体创作软件2.1.6多媒体应用系统返回2.1.1多媒体硬件系统1．多媒体硬件系统的组成2．多媒体个人计算机1．多媒体硬件系统的组成多媒体硬件系统是由计算机传统硬件设备光盘存储器(CD-ROM)、音频输入/输出和处理设备、视频输入/输出和处理设备等选择性组合而成，其基本框图如下图所示。主机显示器视频卡声卡CD-ROM摄像机影碟机录像机麦克风扬声器收录机MIDI合成器声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。卡上的输入/输出接口可以与相应的输入/输出设备相连。常见的输入设备包括麦克风、收录机和电子乐器等，常见的输出设备包括扬声器和音响设备等。声卡由声源获取声音，并进行模拟/数字转换或压缩，而后存入计算机中进行处理。声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。视频卡是通过插入主板扩展槽中与主机相连。卡上的输入/输出接口可以与摄像机、影碟机、录像机和电视机等设备相连。视频卡采集来自输入设备的视频信号，并完成由模拟量到数字量的转换、压缩，以数字化形式存入计算机中，数字视频可在计算机中进行播放。光盘存储器由CD-ROM驱动器和光盘片组成。光盘片是一种大容量的存储设备，可存储任何多媒体信息。CD-ROM驱动器用来读取光盘上的信息。2．多媒体个人计算机多媒体个人计算机(MultimediaPersonalComputer，简称MPC)，是指具有多媒体功能的个人计算机。它是在PC基础上增加一些硬件板卡及相应软件，使其具有综合处理文字、声音、图像视频等多种媒体信息的功能。(1).MPC基本硬件构成(2).MPC技术标准(3).MPC配置(1).MPC基本硬件构成MPC主要特征可以用一个简单的公式表示：多媒体PC机=PC机+CD-ROM驱动器+声卡(2).MPC技术标准MPC3.0标准规定系统硬件最低配置如下：PC机：至少为8MB内存，640MB硬盘容量，主频75MHzPentiumCPU，分辨率为640×480，颜色数为65536色的显示器。CD-ROM驱动器：传输速率为600KB／s，最大寻址时间200ms，CD-ROMXA。声卡：采样频率44.1kHz，16bit量化精度，Wavetable（波表）MIDI合成器。(3).MPC配置在配置MPC时应该具备大容量的硬盘；具有快速数据处理、数据传输能力的CPU和PCI总线；建立更大的高速缓存区以提高微机的运行速度，内存一般在32M以上。高分辨率的图形、图像显示。图形显示卡要有高的分辨率和存储容量，如1024×768的分辨率，2M内存容量。高速的CD-ROM驱动器和光盘。高质量的声卡和音响设备。为了声音的采集和回放具有较好的音质，应该采用具有44.1KHz采样频率和16Bit采样位数的声卡。2.1.2多媒体驱动软件多媒体驱动软件是多媒体计算机软件中直接和硬件打交道的软件。它完成设备的初始化，完成各种设备操作以及设备的关闭等。驱动软件一般常驻内存，每种多媒体硬件需要一个相应的驱动软件。2.1.3多媒体操作系统操作系统是计算机的核心，负责控制和管理计算机的所有软硬件资源，对各种资源进行合理地调度和分配，改善资源的共享和利用情况，最大限度地发挥计算机的效能，它还控制计算机的硬件和软件之间的协调运行，改善工作环境向用户提供友好的人机界面。多媒体操作系统简言之就是具有多媒体功能的操作系统。多媒体操作系统必须具备对多媒体数据和多媒体设备的管理和控制功能，具有综合使用各种媒体的能力，能灵活地调度多种媒体数据并能进行相应的传输和处理，且使各种媒体硬件和谐地工作。多媒体操作系统大致可分为两类：一类是为特定的交互式多媒体系统使用的多媒体操作系统。如Commodore公司为其推出的多媒体计算机Amiga系统开发的多媒体操作系统AmigaDOS，Philips和SONY公司为他们联合推出的CD-I系统设计的多媒体操作系统CD-RTOS(RealTimeOperationSystem)等。另一类是通用的多媒体操作系统。随着多媒体技术的发展，通用操作系统逐步增加了管理多媒体设备和数据的内容，为多媒体技术提供支持，成为多媒体操作系统。目前流行的Windows9x、WindowsNT主要适用于多媒体个人计算机；Macintosh是广泛用于苹果机的多媒体操作系统。2.1.4多媒体数据处理软件多媒体数据处理软件是专业人员在多媒体操作系统之上开发的。在多媒体应用软件制作过程中，对多媒体信息进行编辑和处理是十分重要的，多媒体素材制作的好坏，直接影响到整个多媒体应用系统的质量。常见的音频编辑软件有SoundEdit、CoolEdit等，图形图像编辑软件有Illustrator、CorelDraw、Photoshop等，非线性视频编辑软件有Premiere，动画编辑软件有AnimatorStudio和3DStudioMAX等。2.1.5多媒体创作软件多媒体创作软件是帮助开发者制作多媒体应用软件的工具，如Authorware、Director等。能够对文本、声音、图像、视频等多种媒体信息进行控制和管理，并按要求连接成完整的多媒体应用软件。2.1.6多媒体应用系统多媒体应用系统又称多媒体应用软件。它是由各种应用领域的专家或开发人员利用多媒体开发工具软件或计算机语言，组织编排大量的多媒体数据而成为最终多媒体产品，是直接面向用户的。多媒体应用系统所涉及的应用领域主要有文化教育教学软件、信息系统、电子出版、音像影视特技、动画等。2.3.4声卡声卡是多媒体计算机必备的部件之一，用来处理各种类型数字化声音信息。1.声卡的结构与功能2.声卡的安装3.安装测试1、声音卡的基本知识声音卡作为MPC的主要组件。声音卡性能的高低与它采用的技术和方法有很大关系系。下面介绍声音卡所涉及的有关技术及其概念。（1）模数转换(ADC)将输入的模拟音频信号转换成数值。而数字化后的音频信号是数值，是离散的数据，并非像音频信号一样为连续的波形。。因而数字化时并不能连续采样，而是按一定的采样频率进行，数字化音频信号涉及两个基本的技术指标是：(1)采样频率。(2)采样值的编码位数(大小)。l采样频率：单位时间内的采样次数。一般来说，语音信号的采样频率是语音所必需的频率宽度的2倍以上。人耳可听到的频率为20Hz～22KHz的声音，所以对声音卡来讲，其采样频率为最高频率22KHz的2倍以上，即采样频率应在44KHz以上。较高的采样频率能获得较好的声音还原。目前的声音卡的采样频率一般采用44.1KHz或48KHz。当然48KHz更好一些。l采样值的编码位数：记录每次采样值使用的二进制编码位数。而二进制编码位数直接影响还原声音的质量。当前声音卡有8位、16位和32位三种，主要以16位声音卡为主，8位声音卡趋于淘汰。8位声音卡对语言的解释能满足需要，可达到电台中波广播的音质，但播放音乐的效果不好。16位声音卡可以达到CD音响水平。（2）数模转换(DAC)完成将数字化的声音数据转换成模拟音频信号输出，它是模数转换的逆过程。其主要指标与模数转换相同。（3）MIDI音频多媒体PC机技术指标要求所有声音卡支持MIDI（MusicInstrumentDigitalInterface，即乐器数字化接口）标准。MIDI是由音乐家们建立的电子合成乐器的统一标准，可以用电器件模拟大提琴、小提琴、钢琴等几乎常见的乐器声音卡中一般采用两种不同的方法还原MIDI声音：lFM合成。FM合成由FM合成器完成，FM合成器利用调频(FM)技术以波形模拟实际乐器的声音，乐器的声音由两种、三种或四种不同的频率的波形叠加合成，一般的声音卡就采用这种技术。由于乐器的音效可分解成无穷多种正弦波（通过傅立叶变换），四种波不足以还原逼真的音质，所以一般的声音卡播放的MIDI音乐都不够逼真，效果与电子琴差不多，属于MIDI的中低档产品。l波表（WaveTable）合成。波表合成采用一种称之为“波表查找”技术来产生MIDI音乐，这种技术采用真实乐器的数字录制技术，并将录制的大提琴、小提琴、钢琴、鼓等各种实际乐器的数字化声音响存储在只读存储器(ROM)中，在产生MIDI音乐时再从存储的波表中找出进行合成，这样还原的声音质量非常高，所产生的音响效果自然比FM合1.声卡的结构与功能声卡一般由Wave合成器、MIDI合成器、混合器、MIDI电路接口、CD-ROM接口、DSP数字信号处理器等组成。(1).Wave合成器Wave合成器的模/数转换和数/模转换是声卡上数据处理器件。(2).MIDI合成器标准的多媒体计算机通过MIDI合成器播放MIDI文件。(3).混音器声卡上的混音器芯片可以对以下音源进行混合：数字化声音(DAC)，调频FM合成音乐(FM)CD音频(CD-ROM)，线路输入(AUX)，话筒输入(MIC)及PC声音输出(SPK)。(4).MIDI接口声卡能够接收、录制及输出MIDI信号，MIDI接口完成电子音乐设备与声卡之间的信号传输通道，通过软件控制可以将MIDI音乐设备演奏，反之，也可以将电子音乐设备上演奏的音乐录制成MIDI数据文件，在计算机中进行模拟演奏或修改。(5).CD-ROM接口CD-ROM接口提供了从CD-ROM的CD-DA的输出信号到声卡音源输入的通路，CD-ROM播放CD唱盘的音频时，将音频信号直接通过声卡的功放送到扬声器，通过调节声卡的音量控制，即可控制CD唱盘的音量。(6).DSP数字信号处理器用作对数字音频信号的实时压缩和解压缩，以及用于语音朗读、语音识别等特殊音频信号的处理。(4).数字音频信号的编码一般情况下，声音的制作是使用麦克风或录音机来产生，再由声卡上的WAVE合成器的(模/数转换器)对模拟音频采样后，量化编码为一定字长的二进制序列，并在计算机内传输和存储。在数字音频回放时，再由数字到模拟的转化器(数/模转换器)解码可将二进制编码恢复成原始的声音信号，通过音响设备输出。如下图所示。模拟音频信号输入采样/量化编码传输/存储解码播放*了解了声卡的组成及工作原理后，可总结出声卡有以下主要功能：(1).录制与播放波形音频文件。(2).编辑与合成波形音频文件。(3).MIDI音乐录制和合成。(4).文语转换和语音识别。2.声卡的安装(1).硬件安装步骤1关闭计算机电源，拔下供电电源和所有外接线插头。步骤2打开机箱外壳，选择一个空闲的16位扩展槽并将声卡插入扩展槽。步骤3连接来自CD-ROM驱动器的音频输出线到声卡的CDIN针形输入线上；步骤4盖上机箱外壳，并将电源插头插回。步骤5声卡与其它外设的连接，按下页图进行。LINEINLINEOUTSPKOUTMIDI录音机、CD唱机等