(多媒体应用技术理论课件)第二章多媒体环境的建立.ppt

1、第二章第二章 多媒体环境的建立多媒体环境的建立理论上理论上：多媒体环多媒体环境的建立境的建立硬件环境的建立硬件环境的建立软件环境的建立软件环境的建立声卡、声卡、CD-ROM、显卡等的安装、显卡等的安装声卡、视频卡等驱动程序的安装声卡、视频卡等驱动程序的安装多媒体应用软件的安装多媒体应用软件的安装多媒体环多媒体环境的建立境的建立多媒体多媒体音频音频的建立的建立多媒体多媒体视频视频的建立的建立支持多媒体的支持多媒体的操作系统操作系统其它的多媒体其它的多媒体外围设备外围设备应用角度应用角度：2.1 2.1 多媒体音频多媒体音频 音频是多媒体技术的重要特征之一，是携带音频是多媒体技术的重要特征之一，是

2、携带信息的重要媒体。在计算机多媒体技术中，音频信息的重要媒体。在计算机多媒体技术中，音频的种类主要有的种类主要有波形音频波形音频、MIDIMIDI音频和音频和CDCD唱盘唱盘音频。音频。声音的基本特征声音的基本特征 声音是由空气中分子的振动而产生的。自然声音是由空气中分子的振动而产生的。自然界的声音是一个随时间而变化的连续信号，可近界的声音是一个随时间而变化的连续信号，可近似地看成是一种周期性的函数。通常用模拟的连似地看成是一种周期性的函数。通常用模拟的连续波形描述声波的形状，单一频率的声波可用一续波形描述声波的形状，单一频率的声波可用一条正弦波表示，如下图所示。条正弦波表示，如下图所示。幅度

3、(s)基线(t)周期振幅为使计算机能处理音频，必须对声音信号数字化。为使计算机能处理音频，必须对声音信号数字化。(1).声音信号数字化 (2).影响数字音频质量的技术参数(3).数字音频文件的存储量 (4).数字音频信号的编码 数字化音频的过程如下图所示数字化音频的过程如下图所示:(c)采样信号的量化(a)模拟音频信号(b)音频信号的采样(1).声音信号数字化-采样，量化 对模拟音频信号进行采样量化编码后，得对模拟音频信号进行采样量化编码后，得到数字音频。数字音频的质量取决于到数字音频。数字音频的质量取决于采样频率采样频率、量化位数量化位数和和声道数声道数三个因素。三个因素。(2).影响数字音

4、频质量的技术参数1).1).采样频率采样频率 将模拟声音将模拟声音 波形转换为数字时，每秒钟所抽取波形转换为数字时，每秒钟所抽取声波幅度样本的次数，单位是声波幅度样本的次数，单位是HzHz（赫兹）。（赫兹）。通常采用三种：通常采用三种：11.025KHz(11.025KHz(语音效果语音效果)、22.05KHz22.05KHz(音乐效果音乐效果)、44.1KHz(44.1KHz(高保真效果高保真效果)。常见的。常见的CDCD唱唱盘为盘为44.1KHz44.1KHz。采样频率越高，振幅值越多，声音模。采样频率越高，振幅值越多，声音模 拟越精确拟越精确.量化数据位数量化数据位数（量化位数也称量化位

5、数也称“量化精度量化精度”)，是描述每个采样点样值的二进制位数是描述每个采样点样值的二进制位数。经常采用经常采用的有的有8 8 位、位、16 16 位和位和32 32 位。位。例如例如，8 8 位量化级表示每个采样点可以表示位量化级表示每个采样点可以表示256 256 个不同量化值，而个不同量化值，而16 16 位量化级则可以表示位量化级则可以表示65536 65536 个不同的量化值个不同的量化值3).3).声道数声道数声音通道的个数称为声道数，是指一次采样所记声音通道的个数称为声道数，是指一次采样所记录产生的声音波形个数。记录声音时，如果每次录产生的声音波形个数。记录声音时，如果每次生成一

6、个声波数据，称为单声道；每次生成两个生成一个声波数据，称为单声道；每次生成两个声波数据，称为双声道（立体声）。随着声道数声波数据，称为双声道（立体声）。随着声道数的增加，所占用的存储容量也成倍增加。的增加，所占用的存储容量也成倍增加。记录声音时，如果每次生成一个声道数据，记录声音时，如果每次生成一个声道数据，称为称为单声道单声道；每次生成两个声波数据，称为；每次生成两个声波数据，称为立体声立体声（双声道）。（双声道）。可用以下公式估算声音数字化后每秒所可用以下公式估算声音数字化后每秒所需需的存储量（未经压缩的）的存储量（未经压缩的）存储量存储量 =采样频率采样频率量化位数量化位数8 8 声道数

7、声道数时间时间例如例如，数字激光唱盘（数字激光唱盘（CD-DACD-DA）的标准采样）的标准采样频率为频率为44.1 kHz44.1 kHz，量化位数为，量化位数为1616位，立体声。一分位，立体声。一分钟钟 CD-DA CD-DA 音乐所需的存储量为音乐所需的存储量为 44.1 K44.1 K16162 260608=10584 KB8=10584 KB图像数据量大小=像素总数图像深度8(3).数字音频文件的存储量 (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，再由声卡上的来产生，再由声卡上的WAVEWAVE合成器的合

8、成器的(模模/数转换器数转换器)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时，再由数字到模拟的转化器(数数/模转换器模转换器)解码可解码可将二进制编码恢复成原始的声音信号，通过音响设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 3:19 33MB 3:35 8.2MB 3:12 32.39MB 3:30 546KBMIDIMIDI音频是将电子乐器键盘上

9、的弹奏信息记录下来，音频是将电子乐器键盘上的弹奏信息记录下来，包括键名、力度、时值长短等，是乐谱的一种数字包括键名、力度、时值长短等，是乐谱的一种数字式描述。当需要播放时，只需从相应的式描述。当需要播放时，只需从相应的MIDIMIDI文件中文件中读出读出MIDIMIDI消息，生成所需要的声音波形，经放大后消息，生成所需要的声音波形，经放大后由扬声器输出。如下图所示。由扬声器输出。如下图所示。2.2 MIDI音频 合成器扬声器MIDI键盘MIDI接口音序器 1.什么是MIDI 2.MIDI设备配置 3.MIDI文件的特点 MIDI MIDI接口接口(Instrument Digital Inte

10、rface)(Instrument Digital Interface)是音是音乐与计算机结合的产物，目的是解决各种电子乐器乐与计算机结合的产物，目的是解决各种电子乐器间存在的兼容性问题。用于合成、游戏，记录音符间存在的兼容性问题。用于合成、游戏，记录音符时值、频率、音色特征，数据量小。时值、频率、音色特征，数据量小。1.什么是MIDI MIDIMIDI文件文件（文件后缀（文件后缀.MID).MID)存放存放MIDIMIDI信息的标准文件格式，记录乐曲演信息的标准文件格式，记录乐曲演奏的音符和乐器，奏的音符和乐器，而不是乐曲本身而不是乐曲本身，所以，所以MIDIMIDI音音频的存储量较小，频的

11、存储量较小，1 1小时的交响曲其小时的交响曲其MIDIMIDI文件数据文件数据为为1MB1MB。MIDI 音频的实例音频的实例 MIDIMIDI设备就是处理设备就是处理MIDIMIDI信息所需的硬件设信息所需的硬件设备，其基本组成包括：备，其基本组成包括：2.MIDI设备配置(1).MIDI端口 (2).MIDI键盘 (3).音序器(Sequencer)(4).合成器 (1).MIDI端口 一台一台MIDIMIDI设备可以有一至三个设备可以有一至三个MIDIMIDI端口，分端口，分别称为别称为MIDI InMIDI In、MIDI OutMIDI Out、MIDI ThruMIDI Thru。

12、它们的。它们的作用是：作用是：MIDI InMIDI In：接收来自其它：接收来自其它MIDIMIDI设备的设备的MIDIMIDI信息。信息。MIDI OutMIDI Out：发送本设备生成的：发送本设备生成的MIDIMIDI信息到信息到其它设备。其它设备。MIDI ThruMIDI Thru：将从：将从MIDI InMIDI In端口传来的信息端口传来的信息转发到相连的另一台转发到相连的另一台MIDIMIDI设备上。设备上。(2).MIDI键盘 (3).音序器(Sequencer)用于记录、编辑、播放用于记录、编辑、播放MIDIMIDI的声音文件，音的声音文件，音序器有以硬件形式提供的，目前

13、大多为软件音序序器有以硬件形式提供的，目前大多为软件音序器。音序器可捕捉器。音序器可捕捉MIDIMIDI消息，将其存入消息，将其存入MIDIMIDI文件，文件，MIDIMIDI文件扩展名为文件扩展名为 .MID.MID。音序器还可编辑。音序器还可编辑MIDIMIDI文件。文件。MIDIMIDI键盘是用于键盘是用于MIDIMIDI乐曲演奏的，乐曲演奏的，MIDIMIDI键键盘本身并不发出声音，当作曲人员触动键盘上的盘本身并不发出声音，当作曲人员触动键盘上的按键时，就发出按键信息，所产生的仅仅是按键时，就发出按键信息，所产生的仅仅是MIDIMIDI音乐消息，从而由音序器录制生成音乐消息，从而由音序

14、器录制生成MIDIMIDI文件。文件。(4).合成器 MIDIMIDI文件的播放是通过文件的播放是通过MIDIMIDI合成器，合成合成器，合成器解释器解释MIDIMIDI文件中的指令符号，生成所需要的文件中的指令符号，生成所需要的声音波形，经放大后由扬声器输出，声音的效声音波形，经放大后由扬声器输出，声音的效果比较丰富。果比较丰富。MIDI合成方式MIDIMIDI合成方式主要有合成方式主要有调频合成调频合成(FM)(FM)和和波形表波形表合成合成(Wave Table)(Wave Table)两种方式。调频合成方式，其原两种方式。调频合成方式，其原理是根据傅立叶级数而来。波形表合成的原理是理是

15、根据傅立叶级数而来。波形表合成的原理是ROMROM中已存储着各种实际乐器的声音采样，合成时中已存储着各种实际乐器的声音采样，合成时以查表方式调用这些样本将其还原回放。以查表方式调用这些样本将其还原回放。存储自然界中采集到的标准化数字音频，作为合成器合成声音的样本 3.MIDI文件的特点(1).由于由于MIDIMIDI文件只是一系列指令的集合，因文件只是一系列指令的集合，因此它比数字波形文件小得多，大大节省了此它比数字波形文件小得多，大大节省了存储空间。存储空间。(2).(2).使用使用MIDIMIDI文件，其声音卡上必需含有硬件文件，其声音卡上必需含有硬件音序器或者配置有软件音序器。音序器或者

16、配置有软件音序器。(3).(3).MIDI MIDI声音适于重现打击乐或一些电子乐器声音适于重现打击乐或一些电子乐器的声音，利用的声音，利用MIDIMIDI声音方式可用计算机来声音方式可用计算机来进行作曲。进行作曲。(4).(4).对对MIDIMIDI的编辑很灵活，在音序器的帮助下，的编辑很灵活，在音序器的帮助下，用户可自由地改变音调、音色以及乐曲速用户可自由地改变音调、音色以及乐曲速度等，以达到需要的效果。度等，以达到需要的效果。2.3 声卡 声卡是多媒体计算机必备的部件之一，用来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。处理各种类型数字化声音信息。1.声卡的结构与功

17、能 2.声卡的安装 3.安装测试 1.声卡的结构与功能 声卡一般由声卡一般由WaveWave合成器、合成器、MIDIMIDI合成器、混合成器、混合器、合器、MIDIMIDI电路接口、电路接口、CD-ROMCD-ROM接口、接口、DSPDSP数字信数字信号处理器等组成。号处理器等组成。(1).Wave(1).Wave合成器合成器WaveWave合成器的模合成器的模/数转换和数数转换和数/模转换是声模转换是声 卡上数据处理器件。卡上数据处理器件。(2).MIDI(2).MIDI合成器合成器标准的多媒体计算机通过标准的多媒体计算机通过MIDIMIDI合成器播放合成器播放 MIDIMIDI文件。文件。

18、(3).(3).混音器混音器 混合来自不同音轨的音频，使数字音频具混合来自不同音轨的音频，使数字音频具有多种乐器合奏的效果。有多种乐器合奏的效果。音源：数字化声音音源：数字化声音(DAC)(DAC)，调频调频FMFM合成音乐合成音乐(FM)CD(FM)CD音频音频(CD-ROM)(CD-ROM)，线路，线路输入输入(AUX)(AUX)，话筒输入，话筒输入(MIC)(MIC)及及PCPC声音输出声音输出(SPK)(SPK)。(4).MIDI(4).MIDI接口接口 声卡能够接收、录制及输出声卡能够接收、录制及输出MIDIMIDI信号信号.MIDI.MIDI接接口完成口完成电子音乐设备与声卡之间的

19、信号传输通道，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通过软件控制可以将MIDIMIDI音乐设备演奏，反之，也音乐设备演奏，反之，也可以将电子音乐设备上演奏的音乐录制成可以将电子音乐设备上演奏的音乐录制成MIDIMIDI数据数据文件，在计算机中进行模拟演奏或修改。文件，在计算机中进行模拟演奏或修改。(5).CD-ROM(5).CD-ROM接口接口 CD-ROMCD-ROM接口提供了从接口提供了从CD-ROMCD-ROM的的CD-DACD-DA的输出的输出信号到声卡音源输入的通路，信号到声卡音源输入的通路，CD-ROMCD-ROM播放播放CDCD唱盘唱盘的音频时，将音频信号直接通

20、过声卡的功放送到的音频时，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，即可控制扬声器，通过调节声卡的音量控制，即可控制CDCD唱盘的音量。唱盘的音量。(6).DSP(6).DSP数字信号处理器数字信号处理器 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。用于语音朗读、语音识别等特殊音频信号的处理。了解了声卡的组成及工作原理后，可总结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：出声卡有以下主要功能：(1).(1).录制与播放波形音频文件。录制与播放波形音频文件。(2).(2).编辑

21、与合成波形音频文件。编辑与合成波形音频文件。(3).MIDI(3).MIDI音乐录制和合成。音乐录制和合成。(4).(4).文语转换和语音识别。文语转换和语音识别。2.声卡的安装(1).(1).硬件安装硬件安装步骤步骤1 1 关闭计算机电源，拔下供电电源和所有关闭计算机电源，拔下供电电源和所有 外接线插头。外接线插头。步骤步骤2 2 打开机箱外壳，选择一个空闲的打开机箱外壳，选择一个空闲的1616位扩位扩 展槽并将声卡插入扩展槽。展槽并将声卡插入扩展槽。步骤步骤3 3 连接来自连接来自CD-ROMCD-ROM驱动器的音频输出线到驱动器的音频输出线到 声卡的声卡的CD INCD IN针形输入线上

22、；针形输入线上；步骤步骤4 4 盖上机箱外壳，并将电源插头插回。盖上机箱外壳，并将电源插头插回。步骤步骤5 5 声卡与其它外设的连接，按下页图进行。声卡与其它外设的连接，按下页图进行。话筒扬声器LINE INLINE OUTSPK OUTMIDI录音机、CD唱机等线性输出线性输入立体声放大器MIDI设备MIC IN 2.4 多媒体视频 2.4.1 视频的彩色空间的表示及转换 2.4.2 模拟视频标准 2.4.3 数字视频 2.4.4 视频采集卡 视频是随时间变化其内容的一个图像序列视频是随时间变化其内容的一个图像序列(242530(242530 帧帧/秒秒)又叫运动图像或活动图像又叫运动图像或

23、活动图像.视频视频文件的存储格式有文件的存储格式有AVIAVI、MPGMPG、MOVMOV等。等。2.4.1 视频的色彩空间的表示及转换 在多媒体计算机中，常常涉及到几种不同在多媒体计算机中，常常涉及到几种不同的色彩空间表示颜色。如计算机显示时采用的色彩空间表示颜色。如计算机显示时采用RGBRGB色彩空间；彩色印刷时采用色彩空间；彩色印刷时采用CMYKCMYK色彩空间；彩色色彩空间；彩色全电视信号数字化时采用全电视信号数字化时采用YUVYUV色彩空间；为了便色彩空间；为了便于色彩处理和识别，视觉系统又经常采用于色彩处理和识别，视觉系统又经常采用HSIHSI色彩色彩空间。空间。1.色彩的基本概念

24、 2.色彩空间的表示 1.色彩的基本概念 颜色与光的波长有关，不同波长的光呈现颜色与光的波长有关，不同波长的光呈现不同颜色。颜色具有三个特征：色调、亮度、不同颜色。颜色具有三个特征：色调、亮度、饱和度。饱和度。色调色调(Hue)色调的自然次序色调的自然次序:红、橙、黄、绿、青、蓝、靛、紫红、橙、黄、绿、青、蓝、靛、紫色 环l太阳光带中的六个标准色与六个中间太阳光带中的六个标准色与六个中间色，即红橙，黄橙，黄绿，蓝绿色，即红橙，黄橙，黄绿，蓝绿（青），蓝紫，红紫（品红），合称（青），蓝紫，红紫（品红），合称十二色相或色调。把不同的色调按红十二色相或色调。把不同的色调按红橙黄绿蓝紫的顺序衔接起来，

25、就形成橙黄绿蓝紫的顺序衔接起来，就形成了一个色调连续变化过渡的圆环，称了一个色调连续变化过渡的圆环，称作为色环。作为色环。亮度亮度(Luminance)亮度是光作用于人眼时引起的明亮程度的感觉亮度是光作用于人眼时引起的明亮程度的感觉。一般来说，彩色光能量大则显得亮，反之则暗。一般来说，彩色光能量大则显得亮，反之则暗。当彩色光的强度降到使人看不到了，在亮度标当彩色光的强度降到使人看不到了，在亮度标尺上应与黑色对应；同样，对于其照射强度变尺上应与黑色对应；同样，对于其照射强度变的很大时，在亮度标尺上应与白色对应。的很大时，在亮度标尺上应与白色对应。饱和度饱和度(Saturation)指彩色光所呈现

26、颜色的深浅或纯洁程度。指彩色光所呈现颜色的深浅或纯洁程度。对于同一色调的彩色光，其饱和度越高，颜色对于同一色调的彩色光，其饱和度越高，颜色就越纯；而饱和度越小，颜色就越浅，或纯度就越纯；而饱和度越小，颜色就越浅，或纯度越低。越低。饱和度饱和度(Saturation)饱和度还和亮度有关，同一色调越亮或越暗越饱和度还和亮度有关，同一色调越亮或越暗越不纯。不纯。100%100%饱和度的色光就代表完全没有混入饱和度的色光就代表完全没有混入白光的纯色光。白光的纯色光。2.色彩空间的表示(1).计算机显示器RGB色彩空间(2).彩色印刷CMYK色彩空间 (1).计算机显示器RGB彩色空间 RGB RGB

27、彩色空间又称加色法彩色空间又称加色法系统。系统。RGB RGB 彩色空间采用三种彩色空间采用三种基本颜色，即基本颜色，即 RGB(RGB(红，绿，红，绿，蓝蓝)。彩色显视器的输入需要。彩色显视器的输入需要RGBRGB三个彩色分量，通过三个彩色分量，通过三个分量的不同比例配合，在三个分量的不同比例配合，在显示屏幕上合成所需要的任意显示屏幕上合成所需要的任意颜色，三种颜色均颜色，三种颜色均0 0时显示黑色。时显示黑色。RGB色彩模型F=r R +g G +b B(2).彩色印刷CMYK彩色空间 CMYKCMYK彩色空间又称减色法彩色空间又称减色法系统。系统。彩色印刷采用靛蓝、品红、彩色印刷采用靛蓝

28、、品红、黄色和黑色四种油墨印刷各种颜黄色和黑色四种油墨印刷各种颜色，通常把这四种颜色简称色，通常把这四种颜色简称CMYKCMYK。靛蓝、品红、黄色三种颜色混合靛蓝、品红、黄色三种颜色混合在一起时应呈黑色。在现实中，在一起时应呈黑色。在现实中，把等量的靛蓝、品红、黄色油墨把等量的靛蓝、品红、黄色油墨混合在一起产生不是黑色而是深混合在一起产生不是黑色而是深棕色。因此又加入一些黑墨以打棕色。因此又加入一些黑墨以打印真正的黑色。印真正的黑色。RGB相加混色与CMY相减混色的关系相加混色相减混色生成的颜色RGBCMY000111黑001110蓝010101绿011100青100011红101010品红1

29、10001黄111000白 2.4.2 模拟视频标准 常见的视频有电影常见的视频有电影、电视电视、动画等动画等.目前国目前国际上流行的彩色电视制式标准分别为际上流行的彩色电视制式标准分别为NTSCNTSC制式、制式、PALPAL制式和制式和SECAMSECAM制式。制式。-NTSC(正交平衡调幅制正交平衡调幅制)美国、日本、中国台湾美国、日本、中国台湾日本日本 韩国等地区使用。韩国等地区使用。-SECAM(顺序传送彩色与存储制顺序传送彩色与存储制)法国、俄罗斯、法国、俄罗斯、非洲非洲 东欧地区采用。东欧地区采用。中国及欧洲大多数地区中国及欧洲大多数地区使用使用PALPAL制式，制式，PALPA

30、L制式制式规定：每秒规定：每秒2525帧，每帧水平扫描线为帧，每帧水平扫描线为625625条条水平分辨率为水平分辨率为240-400240-400个像素点，采用隔行扫个像素点，采用隔行扫描方式，场频描方式，场频(垂直扫描频率垂直扫描频率)为为50Hz50Hz，行频，行频(水平扫描频率水平扫描频率)为为15625Hz15625Hz。视频的技术参数有：视频的技术参数有：帧速帧速数据量数据量图像质量图像质量逐行倒相正交平衡调逐行倒相正交平衡调幅制幅制视频信号的时间特性动作连贯性的要求动作连贯性的要求:帧频帧频=15f/s=15f/s无闪烁感觉的要求无闪烁感觉的要求:画面刷新频率必须画面刷新频率必须5

31、050次次/秒秒PAL:PAL:帧频帧频=25f/s NTSC:=25f/s NTSC:帧频帧频=30f/s=30f/s 2.4.3 数字视频 视频数字化是指以一定的速度对模拟视频视频数字化是指以一定的速度对模拟视频信号进行捕获、处理生成数字信息的过程。信号进行捕获、处理生成数字信息的过程。2数字视频的压缩 1数字视频的特点 1数字视频的特点 数字视频可以数字视频可以无失真地进行无限次拷贝无失真地进行无限次拷贝，而，而 模拟视频信号每转录一次，就会有一次误差积累，模拟视频信号每转录一次，就会有一次误差积累，产生信号失真。产生信号失真。可以用许多新方法对数字视频可以用许多新方法对数字视频进行创造

32、性的编辑进行创造性的编辑，增加特技效果等。增加特技效果等。可以用可以用较少的时间和费用创作较少的时间和费用创作用于培训教育的交用于培训教育的交 互节目，可以互节目，可以真正实现将视频融进计算机系统真正实现将视频融进计算机系统中中 以及可以实现用计算机播放电影节目等。以及可以实现用计算机播放电影节目等。数字视频数据量大数字视频数据量大，在存储与传输的过程中，在存储与传输的过程中 必须进行压缩编码。必须进行压缩编码。2数字视频的压缩 视频信息的原始数据存在帧内视频信息的原始数据存在帧内“空间相关空间相关”和相邻帧间和相邻帧间“时间相关时间相关”，使原始数据存在大量使原始数据存在大量的数据冗余。另外

33、，人类视觉、听觉器官具有某些的数据冗余。另外，人类视觉、听觉器官具有某些不敏感性，如对色彩亮度敏感而对色调分辨力弱等不敏感性，如对色彩亮度敏感而对色调分辨力弱等因素，以至于可对某些非冗余的数据进行压缩。因素，以至于可对某些非冗余的数据进行压缩。目前视频压缩编码方法有多种，其中最有代表性目前视频压缩编码方法有多种，其中最有代表性的是的是MPEGMPEG数字视频格式和数字视频格式和AVIAVI数字视频格式。各种数字视频格式。各种压缩编码算法可用软件、硬件或软硬件结合的方法压缩编码算法可用软件、硬件或软硬件结合的方法来实现。来实现。空间相关空间相关:规则物体表面具有相关性规则物体表面具有相关性,数字

34、化后数字化后 表现为数字冗余表现为数字冗余,例例:背景画背景画.时间相关时间相关:视频信号和动画等有序排例的图像视频信号和动画等有序排例的图像,例例:同一画面中同一画面中,动与不动动与不动.2.4.4 视频采集卡 视频采集卡又称视频捕获卡，是对模拟视频视频采集卡又称视频捕获卡，是对模拟视频图像进行捕捉并转化为数字信号的工具。图像进行捕捉并转化为数字信号的工具。1.视频采集卡的功能 2.视频采集卡的工作原理 3.视频采集卡的安装 1.视频采集卡的功能 视频采集卡的主要功能是将模拟视频信号视频采集卡的主要功能是将模拟视频信号转化为数字视频并存入硬盘。转化为数字视频并存入硬盘。采集的视频数据可以是压

35、缩的或非压缩的采集的视频数据可以是压缩的或非压缩的.视频采集卡能在捕捉视频信息的同时获得伴音，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、使音频部分和视频部分在数字化时同步保存、同步播放。同步播放。2.视频采集卡的工作原理 视频采集卡的结构如下图所示。视频采集卡的结构如下图所示。多通道视频输入A/D转换视频信号帧存储器D/A转换显示输出 视频采集控制器 计算机主机 数字化的多媒体信息量非常大，要占用巨数字化的多媒体信息量非常大，要占用巨大的存储空间，光存储技术的发展为存储多媒体大的存储空间，光存储技术的发展为存储多媒体信息提供了保证。光盘存储器具有存储容量

36、大、信息提供了保证。光盘存储器具有存储容量大、工作稳定、密度高、寿命长、介质可换、便于携工作稳定、密度高、寿命长、介质可换、便于携带、价格低廉等优点，已成为多媒体信息存储普带、价格低廉等优点，已成为多媒体信息存储普遍使用的载体。遍使用的载体。2.5 多媒体光存储器 2.5.1 光存储技术概述 2.5.2 CD-ROM光盘系统 2.5.1 光存储技术概述 光存储技术是通过激光在记录介质上进行读光存储技术是通过激光在记录介质上进行读写数据的存储技术。其基本原理是：改变一个存写数据的存储技术。其基本原理是：改变一个存储单元的某种性质储单元的某种性质(如反射率、反射光极化方向等如反射率、反射光极化方向

37、等)，使其性质的变化反映被存储的二进制数使其性质的变化反映被存储的二进制数0 0、1 1。在读。在读取数据时，光电检测器检测出光强和光极性的变化，取数据时，光电检测器检测出光强和光极性的变化，从而读出存储在介质上的数据。从而读出存储在介质上的数据。1系统的组成 2系统的技术指标 3光盘系统的分类 1系统的组成 光盘系统由光盘驱动器和光盘盘片组成。光盘系统由光盘驱动器和光盘盘片组成。光盘驱动器的组成：主体支架、光盘托架、激光头组件光盘驱动器的组成：主体支架、光盘托架、激光头组件 和电路控制板和电路控制板 2系统的技术指标 衡量一个光盘系统特性的主要技术指标包括衡量一个光盘系统特性的主要技术指标包

38、括存储容量、平均存取时间、数据传输率、接口标存储容量、平均存取时间、数据传输率、接口标准等。准等。(1).1).存储容量存储容量 存储容量是指能存储在光盘中的信息容量。存储容量是指能存储在光盘中的信息容量。目前光盘常用的容量为目前光盘常用的容量为650MB650MB。(2).(2).数据传输率数据传输率 数据传输率一般是指单位时间内光盘驱动器数据传输率一般是指单位时间内光盘驱动器读取出的数据量，用千字节读取出的数据量，用千字节/秒秒(kbps)(kbps)表示。该数值与表示。该数值与光盘转速和存储密度有关。双速，四速，八速光驱的光盘转速和存储密度有关。双速，四速，八速光驱的数据传输率分别为数据

39、传输率分别为300kbps300kbps，600kbps600kbps和和1.2Mbps1.2Mbps。(3).(3).平均存取时间平均存取时间 指从计算机向光盘驱动器发出命令开始，指从计算机向光盘驱动器发出命令开始，到光盘驱动器在光盘上找到需读写的信息到光盘驱动器在光盘上找到需读写的信息的位置并接受读写命令为止的一段时间。的位置并接受读写命令为止的一段时间。光学头沿半径移动全程光学头沿半径移动全程1 13 3长度所需的时间为长度所需的时间为平均平均寻道时间。寻道时间。盘片旋转半周的时间为盘片旋转半周的时间为平均等待时间。平均等待时间。把平均寻道时间、平均等待时间和读写光学头稳把平均寻道时间、

40、平均等待时间和读写光学头稳定时间相加，就得到平均存取时间。定时间相加，就得到平均存取时间。(4).4).接口标准接口标准 目前常用的光盘驱动器接口标准有目前常用的光盘驱动器接口标准有SCSISCSI和和IDEIDE两两种。种。SCSISCSI接口型数据传输快，需配备相应的接口型数据传输快，需配备相应的SCSISCSI控控制卡；制卡；IDEIDE接口的光驱使用方便价格便宜。接口的光驱使用方便价格便宜。3光盘系统的分类(1).(1).只读型只读型(CD-ROM)(CD-ROM)(2).2).一次写光盘系统一次写光盘系统(CD-WORM)(CD-WORM)一次写多次读光盘系统中的光盘，用户可对一次写

41、多次读光盘系统中的光盘，用户可对其做一次写入内容，以后成为只读光盘。其做一次写入内容，以后成为只读光盘。(3).(3).可重写型可重写型(Rewriteable(Rewriteable或或Erasable)Erasable)可重写型光盘像磁盘一样具有可擦写性。它可重写型光盘像磁盘一样具有可擦写性。它又分磁光型又分磁光型(MO)(MO)和相变型和相变型(PC)(PC)两种形式。两种形式。按照光盘系统的读写能力，常用的光存储器按照光盘系统的读写能力，常用的光存储器件可分为三类：只读型、一次写入型、可重写型。件可分为三类：只读型、一次写入型、可重写型。2.5.2 CD-ROM光盘系统 CD-ROM(

42、CompactCD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)Disc-Read Only Memory)系统包括系统包括CD-ROMCD-ROM驱动器和驱动器和CD-ROMCD-ROM盘片两部分。其盘片两部分。其中中CD-ROMCD-ROM盘片是多媒体信息的载体；盘片是多媒体信息的载体；CD-ROMCD-ROM驱动驱动器通过连线与计算机相连，主要任务是完成对器通过连线与计算机相连，主要任务是完成对CD-ROMCD-ROM盘片上的数据读取。盘片上的数据读取。1CD-ROM盘的结构和读写原理 2CD-ROM驱动器的安装与使用 3光盘的保养 1CD-ROM盘的结构和读写原

43、理 CD-ROMCD-ROM盘片是用塑料压制成的圆盘，盘片盘片是用塑料压制成的圆盘，盘片的直径为的直径为120mm120mm，中心定位孔为，中心定位孔为15mm15mm，厚度为，厚度为1.2mm1.2mm。CD-ROMCD-ROM盘片用单面存储数据，另一面用盘片用单面存储数据，另一面用来印刷商标。来印刷商标。CD-ROMCD-ROM盘片的最上层是涂了漆的保护层，盘片的最上层是涂了漆的保护层，该层上印有商标。第二层是铝反射层，当驱动器该层上印有商标。第二层是铝反射层，当驱动器读光盘时用来反射激光光束。第三层是用聚碳酸读光盘时用来反射激光光束。第三层是用聚碳酸脂压制的透明衬底，同时压制出的预刻槽用

44、来对脂压制的透明衬底，同时压制出的预刻槽用来对光道径向定位，信息通常存储在光道上。光道径向定位，信息通常存储在光道上。在在CD-ROMCD-ROM盘片上记录信息时，使用功率较盘片上记录信息时，使用功率较强的激光光源，将其聚集成强的激光光源，将其聚集成1m1m的光，照射到介的光，照射到介质表面上，并用输入数据来调制光的强弱。激光质表面上，并用输入数据来调制光的强弱。激光束会使介质表面的微小区域温度升高，从而产生束会使介质表面的微小区域温度升高，从而产生微小的凹坑，于是改变了表面的反射性质，该过微小的凹坑，于是改变了表面的反射性质，该过程叫做烧蚀。程叫做烧蚀。CD-ROM光盘的光道上不论内圈还是外

45、圈，光盘的光道上不论内圈还是外圈，各处的存储密度是一样的。光道的间距为各处的存储密度是一样的。光道的间距为1.6m，光道宽度为光道宽度为0.6m，光道上凹坑深约为，光道上凹坑深约为0.12m。在读光盘时，在读光盘时，CD-ROMCD-ROM驱动器的激光器发出驱动器的激光器发出的激光束经透镜整形和聚焦后照在螺旋磁道上，的激光束经透镜整形和聚焦后照在螺旋磁道上，对光道进行扫描。由于从凹坑和非凹坑反射回来对光道进行扫描。由于从凹坑和非凹坑反射回来的激光强度不同，在的激光强度不同，在边沿边沿发生突变，通过发生突变，通过CD-ROMCD-ROM的光电检测器检测出来，从而读出的光电检测器检测出来，从而读出

46、“0”“1”0”“1”信号，信号，再现原来烧蚀在光道上的信息。再现原来烧蚀在光道上的信息。1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 01 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0光盘底板光盘底板激光束激光束注：如果光盘在刻录工艺，盘片材料和反射膜工艺注：如果光盘在刻录工艺，盘片材料和反射膜工艺 上不过关，会经常读不出盘上刻录的数据。上不过关，会经常读不出盘上刻录的数据。，2CD-ROM驱动器的安装与使用 CD-ROMCD-ROM驱动器根据安装方式分，有内置式驱动器根据安装方式分，有内置式和外置式两种；按与计算机的接口方式分，主要和外置式两种；按与计算机的接口方式分，主要有有

47、IDEIDE接口和接口和SCSISCSI接口；按数据传输率分，分为接口；按数据传输率分，分为单速、倍速、单速、倍速、4 4速、速、8 8速、速、2424速、速、4848速等。速等。1).CD-ROM1).CD-ROM驱动器前面板的功能介绍驱动器前面板的功能介绍CD-ROMCD-ROM驱动器前面板如下页图所示。驱动器前面板如下页图所示。(1).CD-ROM驱动器的分类(2).CD-ROM驱动器面板的功能介绍 2CD-ROM驱动器的安装与使用 评价好坏主要有两方面：纠错性能和稳定性，评价好坏主要有两方面：纠错性能和稳定性，从技术上由从技术上由循迹和聚焦循迹和聚焦两项指标决定。两项指标决定。循迹循迹

48、：存储方式决定，为了保证激光头准确寻：存储方式决定，为了保证激光头准确寻址而产生。但激光头与光盘轨迹常会出项偏差，址而产生。但激光头与光盘轨迹常会出项偏差，这时光驱需进行调整，若循迹范围不够大的话，这时光驱需进行调整，若循迹范围不够大的话，可能导致读不出数据。即纠错性不好。可能导致读不出数据。即纠错性不好。聚焦聚焦：激光束能精确射在光盘轨道上并得到最：激光束能精确射在光盘轨道上并得到最强信号。强信号。(3).CD-ROM驱动器的评价标准 3光盘的保养 CDCD光盘的保养方法：光盘的保养方法：(1).(1).保护光盘不受强光照射，避免将光盘存放在保护光盘不受强光照射，避免将光盘存放在过热、过冷或

49、潮湿的地方。过热、过冷或潮湿的地方。(2).(2).光盘必须放在专用的容器内保存而不能把它光盘必须放在专用的容器内保存而不能把它们堆放或叠放在一起。们堆放或叠放在一起。(3).(3).当需要把光盘放入计算机光盘驱动器中进行当需要把光盘放入计算机光盘驱动器中进行阅读时，要用手指托住光盘的里、外边缘以阅读时，要用手指托住光盘的里、外边缘以避免指印，并且使标记面朝上，然后放入到避免指印，并且使标记面朝上，然后放入到光盘驱动器的托盘中。光盘驱动器的托盘中。(4).(4).若光盘变脏，可用一块微湿的柔软棉布从中若光盘变脏，可用一块微湿的柔软棉布从中心向边缘轻轻擦拭，不能沿圆形轨边擦拭。心向边缘轻轻擦拭，

50、不能沿圆形轨边擦拭。2.6 其它其它一、一、DVD驱动器驱动器95年，索尼，东芝制定了年，索尼，东芝制定了DVD标准。采用双面存标准。采用双面存放数据放数据,单面读取的技术单面读取的技术.并采用了并采用了MPEG 2标准，标准，能提供高清晰度的数字影像及高品质的音响效果。能提供高清晰度的数字影像及高品质的音响效果。存储信息量：存储信息量：4.7GB，8.59.417GB 如何达到这么高的存储容量？如何达到这么高的存储容量？现在的现在的CD光盘光盘(CD，VCD，CDROM)厚厚1.2mm,单层的单层的DVD0.6mm这样从盘片表面到存放信息的物这样从盘片表面到存放信息的物理坑点的距离减小，激光