第七章多媒体计算机系统组成

第七章多媒体计算机系统组成7.1多媒体计算机系统7.2多媒体显示器7.3触摸屏7.4光存储设备7.5显示卡7.6多媒体音频卡7.7多媒体视频采集卡1、多媒体计算机系统组成7.1多媒体计算机系统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。2.基本的多媒体硬件系统主存储器数据总线磁盘控制器总线接口CPUDMA外部总线显示器CDROM通信接口话筒音响设备MIDI音频转换视频卡其它设备接口其它数字设备数码相机、数码摄像机模拟摄像机录像机影碟机扫描仪、图像识别设备、语音输入设备网络显卡7.1多媒体计算机系统输入设备：键盘、鼠标、手写板、扫描仪、声音识别系统、数码相机、视频卡等；输出设备：音频设备、显示器、投影仪、绘图仪等；存储设备：光存储设备，磁存储设备，半导体存储设备。通讯设备：Modem、网卡、Hub、交换机、路由器等。多媒体计算机外围设备一般分为以下几类：7.2多媒体显示器7.2.1显示器分类按大小：通常有14寸、15寸、17寸和20寸等。按制造工艺：分为CRT显示器和LCD显示器按显示色彩：单色显示器和彩色显示器按显示器屏幕：球面显示器、柱面显示器、平面显示器、纯平面显示器。7.2多媒体显示器7.2.2CRT显示器显示原理是将液晶置于两片导电玻璃之间，靠两个电极间电场的驱动，引起液晶分子扭曲，以控制光源透射或遮蔽功能，在电源关开之间产生明暗而将影像显示出来。7.2.3LCD显示器7.2多媒体显示器--LCD显示器7.2多媒体显示器--LCD显示器显示原理示意图7.3触摸屏触摸屏工作原理用一种定位设备，通过一定的物理手段，使用户触摸触摸屏时，所摸的位置（以坐标形式）被控制器检测到，送到CPU，从而确定用户所输入的信息。分类•电阻式触摸屏•电容式触摸屏•红外式触摸屏•表面声波式触摸屏7.3触摸屏•工作原理：在有机玻璃基层上，覆盖两层透明导电层，两层导电层之间用微细绝缘颗粒绝缘。当手指触摸时，两导电层接通，检测电路检测到电信号，将不同的接触点电信号转换为坐标值输送给计算机。•优点：抗强光干扰好，抗灰尘和潮湿。•缺点：透明度低，易划伤。电阻式触摸屏7.3触摸屏•工作原理：在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，导体层外套上一块保护玻璃，附加的触摸屏四边均镀上狭长的电极。导电体内形成一个低电压交流电场。用户触摸屏幕时，由于人体电场、手指与导体层间会形成一个耦合电容，四边电极发出的电流会流向触点，其强弱与手指及电极的距离成正比，位于触摸屏幕后的检测电路便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置。•优点：抗强光干扰好，抗灰尘和潮湿。•缺点：透明度低，用戴手套的手或手持不导电的物体触摸时没反映。电容式触摸屏7.3触摸屏•工作原理：以红外线检测技术为基础的传感设备，屏幕周围放置了红外发射管和接收管，形成红外线阵列，红外线管以扫描方式工作，当手指或不透光的物体触摸屏幕时，某些红外线被阻断，接收管检测到后将阻断位置送给计算机。•优点：安装容易，成本低，对硬件设施要求低，分辨率高，屏幕清晰。•缺点：框架污染引起假触摸，光照变化较大会误判红外式触摸屏7.3触摸屏•工作原理：玻璃屏的左上角和右下角各固定竖直和水平方向的超声波发射换能器，右上角则固定了两个相应的超声波接收换能器。发射换能器把控制器通过触摸屏电缆送来的电信号转化为声波能量向左方表面传递，接收换能器将返回的表面声波能量变为电信号。•优点：抗强光干扰好，防火、防爆性好。•缺点：抗多灰尘、潮湿差，不易用于工控领域。表面声波触摸屏7.4光存储设备CD－DA：激光数字音频光盘，1981年制定，又称CD，直径12厘米。CD－ROM：只读光盘。1985年制定，直径12厘米，容量为650MB。CD－G：卡拉OK盘，1985年出现，利用CD唱片上剩余的通道记录一些简单的静止图形文字等。CD－V：带视频的激光唱片，1987年出现，它是CD－DA和LD相结合的产物，在影碟机上使用。7.4.1光存储分类7.4.1光存储分类CD－I：交互式光盘，1987年制定，CD－I只能由CD－I播放机播放。CD－R：可录式光盘，1989年制定，它可多次在空余部分写入数据。Photo－CD：相片光盘，1992年制定，为存储数字化的35mm相片设计，约100张左右相片，可还原成底片，可在CD－I、Photo－CD播放机上播放。V－CD：视频小型光盘，小影碟，1993年制定了1.1标准，1994年制定了VCD2.0标准。大约74分钟的录像节目，图像优于VHS录像质量，伴音质量可达到CD的效果。DVI：数字电视交互技术光盘。DVI把高质量的声音和电视图像以压缩方式交叉存放在CD－ROM上。DVD：高密度数字视盘，1995年制定，以单面光盘为基础，双面光盘结构，每面的容量为4.7GB。LD：激光视盘，影碟，影碟机播放。直径30cm、也有20cm的。CAV单面播放时间为30分钟。CLV为60分钟。CD－WORM：一次性写入光盘，信息写入便不能修改。可擦写式光盘：有两种，磁光盘(MO)、相变光盘(PCR)，在迅速发展，存储容量不断提高。7.4.1光存储分类•组成：光盘由螺旋型光道，光道由保护层、反射激光的铝反射层、刻槽和聚碳脂衬垫组成，如下图：7.4.2CD-ROM工作原理•CD-ROM读出原理光盘上压制了许多凹坑，激光束在凹坑部分反射光的强度比从非凹坑部分反射的光的强度来得弱。光盘就是利用这个原理来区分“1”和“0”。7.4.2CD-ROM工作原理凹坑的边缘代表“1”，凹坑和非凹坑的平坦部分代表“0”，凹坑的长度和非凹坑的长度都代表有多少个“0”。数据容量：约为650MB数据传输率:单倍150KB/S，现在50倍左右存储缓冲区：256KB平均访问时间:200400ms旋转速度（均线CLV:1.2m/s1.4m/s）平均无故障运行时间：25000小时接口：SCSI、IDE、专用接口。•CD-ROM驱动器性能指标7.4.2CD-ROM工作原理DVD：DigitalVideoDisc数字视频光盘，1995年制定标准。工作原理：由2个厚度为0.6mm的基质层粘贴而成的，并采用了多面多层技术，即每一面光盘可以储存双层数据，一张DVD光盘最多可以有四层的储存空间，采用更短的波长（650nm)，聚焦更集中的红色激光技术,提高了每单位面积的储存密度，扩大了储存空间。7.4.3DVD工作原理7.4.3DVD工作原理容量：单层DVD光盘的容量4.7GB，单面双层8.5G，双面单层9.4G，双面双层17G。数据传输率：单倍1.385Mbps，16倍以上。兼容性：向下兼容CD、VCD、CD-ROM/XA等格式的光盘。视频方面：采用的是MPEG－2压缩方案。音频方面：AC-3信道格式，逼真的环绕立体声效果，8个声音通道，32个字幕通道。接口类型：IDE，SCSI。性能指标7.4.3DVD工作原理7.5显示卡显卡主要功能是影像讯号的传递与转换工作(接收，解码，编辑，输出)，将显示结果送给显示装置显示。其主要作用是对图形函数进行加速。7.5.1显卡的主要功能图形处理芯片是专门用来处理图像的CPU，用来完成某些特定的绘图功能。如：纹理、着色、渲染等。图形处理芯片决定了显示卡性能的高低。通常我们在显示卡上能见到的最大的芯片就是图形处理芯片。目前常见的显卡图形处理芯片主要有NVIDIA系列及ATi系列，如GeForce4、ATiRADEON8500等。图形处理芯片（GPU）7.5.2显卡的相关概念显示内存又称显存，用来暂存显示芯片处理的数据。图形处理芯片的性能愈强，需要的显存也就越多。屏幕显示的图像数据都是存放在显存里的，显卡达到的分辨率越高，在屏幕上显示的像素点就越多，要求显存的容量就越大。目前，显存主要是DDR2,DDR3的，容量256M以上。显示内存（VideoRAM）7.5.2显卡的相关概念RAMDAC是RandomAccessMemoryDigital/AnalogConvertor的简称，即随机存取内存数字/模拟转换器。RAMDAC的作用就是将数字信号转换为模拟信号使显示器能够显示影像。RAMDAC的分辨率，颜色数与输出频率也是影响显示卡效能的重要因素。RAMDAC7.5.2显卡的相关概念AGP英文全称是AccelerateGraphicalPort，这是Intel公司开发的一项图形加速端口视频接口技术标准。其主要目的是为了解决低带宽的PCI总线对显卡性能的制约。它将显卡与系统主内存连接起来，这样就在CPU和图形处理器之间直接开辟了更快的通道，大大提高了显卡的工作效率。AGP接口技术经历了AGP1.0、AGP2.0、AGP3.0的发展过程。AGP3.0(AGP8X)接口理论带宽为2.1Gbit/秒。AGP7.5.2显卡的相关概念VGA接口：通过显示卡上的VGA接口输出,将显卡所处理的数据显示在屏幕上。标准的VGA接口为15pin接头。DVI接口：1999年发布，“用于数字平板显示器的数字视频接口”。同时也向下兼容CRT显示器。接头使用三行八列共24个引脚，支持两个完整的通道。每个通道使用3对（红绿蓝各一对）传输色彩信号，一对传输时钟信号，其余是电源、地线和其他用途。VGA接口和DVI接口7.5.2显卡的相关概念指显示器每秒能对整个画面重复更新的次数。一般而言，此数值越高，画面就越柔和、眼睛就越不会觉得屏幕闪烁。在72-75Hz以上，能避免在日光灯下出现闪烁现象，也不会造成眼睛的疲劳与伤害。不过现在一般显示器都能达到75Hz以上的刷屏。刷新率7.5.2显卡的相关概念显示画面的细腻程度，一般以画面的最大“水平点数”乘上“垂直点数”来代表。例如，分辩率为1024X768，表示这整个画面的由水平1024个画点，乘上垂直768个画点所组成的。分辩率7.5.2显卡的相关概念昂达Ti4200-8X7.5.3常见的显卡7.6多媒体音频卡一个数字信号处理器(DSP)，负责大部分的运算;一个数模转换器(DAC)，负责把音频输出计算机;一个模数转换器(ADC)，负责把音频输入计算机;只读存储器(ROM)或者Flash存储器，储存数据;音乐设备数字接口(MIDI)，用于连接外部的音频设备（MIDI/GAME);连接扬声器和麦克风的插口(MIC);CD-ROM接口（卡上四针插座）。音频卡的组成7.6多媒体音频卡7.7多媒体视频采集卡接收来自视频输入端的模拟视频信号，对该信号进行采集、量化成数字信号，然后压缩编码成数字视频序列。大多数视频卡都具备硬件压缩的功能，在采集视频信号时首先在卡上对视频信号进行压缩，然后才通过PCI接口把压缩的视频数据传送到主机上。很多视频采集卡能在捕捉视频信息的同时获得伴音，使音频部分和视频部分在数字化时同步保存、同步播放。功能7.7多媒体视频采集卡视频接口块存储余弦变换/反余弦变换数字化器数字化表压缩/解压缩Huffman编码FIFO128X13主机接口数据地址控制地址/数据控制解码表工作原理C-Cube数据采集卡芯片CL550工作原理复习题1、简述多媒体计算机系统组成。2、简述声卡的工作原理。3、CRT显示器和LCD显示器的工作原理是什么？4、触摸屏分为几类，各自的工作原理是什么？5、简述显卡的工作原理。