第6章-多媒体系统结构--多媒体-技术-教学课件.ppt

1、第第6章章 多媒体系统结构多媒体系统结构 n6.1 多媒体计算机系统结构n6.2 多媒体计算机硬件简介n6.3 多媒体I/O设备简介n6.4 多媒体存储系统n6.5 多媒体操作系统n6.6 多媒体应用软件16.1 多媒体计算机系统结构多媒体计算机系统结构n多媒体计算机系统是对基本计算机系统的软、硬件功能的扩展，作为一个完整的多媒体计算机系统，它应该包括5个层次的结构:多媒体应用系统多媒体应用系统 第五层多媒体著作工具及软件第四层多媒体应用程序接口(API)第三层多媒体操作系统第二层多媒体通信软件 多媒体输入/输出控制卡及接口第一层多媒体计算机硬件多媒体外围设备图6.1 多媒体计算机系统的层次结

2、构 26.1 多媒体计算机系统结构多媒体计算机系统结构n最底层为多媒体计算机硬件系统。其主要任务是能够实时地综合处理文、图、声、像信息，实现全动态视像和立体声的处理。同时还需对多媒体信息进行实时的压缩与解压缩。n第二层是多媒体的软件系统。它主要包括多媒体操作系统、多媒体通信软件等部分。操作系统具有实时任务调度、多媒体数据转换和同步控制、多媒体设备的驱动和控制以及图形用户界面管理等功能。n第三层为多媒体应用程序接口(API)。这一层是为上一层提供软件接口，以便程序员在高层通过软件调用系统功能，并能在应用程序中控制多媒体硬件设备。36.1 多媒体计算机系统结构多媒体计算机系统结构n第四层为多媒体著

3、作工具及软件。它是在多媒体操作系统的支持下，利用图形和图像编辑软件、视频处理软件、音频处理软件等来编辑与制作多媒体节目素材，并在多媒体著作工具软件中集成。n第五层是多媒体应用系统，这一层直接面向用户，是为满足用户的各种需求服务的。46.2 6.2 多媒体计算机硬件简介多媒体计算机硬件简介n多媒体硬件系统包括多媒体计算机的主机系统、音频与视频获取系统、磁盘存储系统和显示系统等。如下图:静态图像输入扫描仪数字相机存储设备大容量硬盘数据磁带光存储设备模拟视频摄像机录象机电视机视盘机图像采集卡话筒计算机主机数字信号显示器打印机网络通信接口显示器网卡模拟信号投影电视电视司步部件MIDI声音回放音频采集卡

4、56.2 6.2 多媒体计算机硬件简介多媒体计算机硬件简介n为了使计算机能够实时地处理多媒体信息，对多媒体数据进行压缩编码和解码，早期的解决办法是设计制造专用的接口卡。目前的发展趋势是将上述功能集成到处理器芯片中，这种芯片可分为三类：n第一类是采用VLSI(超大规模集成电路)实现的通用和专用的数字信号芯片，可用于数字信息的处理；n第二类是在现有的CPU芯片中增加多媒体与通信的功能，如Intel的MMX微处理器；n第三类称为媒体处理器(Media Processors)，它以多媒体和通信功能为主，同时融合CPU芯片的原有计算机功能。66.2 6.2 多媒体计算机硬件简介多媒体计算机硬件简介n数字

5、信号处理器数字信号处理器 DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)是一种用VLSI实现的通用和专用的数字信号芯片，以数字计算的方法对信号进行处理，具有处理速度快、灵活、精确、抗干扰能力强、体积小等优点。n具有多媒体功能的微处理器具有多媒体功能的微处理器 计算机微处理器芯片是多媒体计算机的核心，它的性能好坏直接影响到多媒体计算机的整体功能。为加速对多媒体信息的处理速度，Intel公司推出了基于MMX技术的微处理芯片。MMX技术将面向多媒体数据处理的指令集成到CPU芯片内。76.2 6.2 多媒体计算机硬件简介多媒体计算机硬件简介n 媒体处理器媒体处理器 n媒体处

6、理器可定义为一种专门用于同时加速处理多个多媒体数据的可编程处理器，在媒体处理器中执行特定多媒体功能的软件称为媒体件。由媒体处理器和媒体件共同处理包括图形、视频、音频及通信在内的各种多媒体数据。n媒体处理器与其他多媒体配件的最大不同之处在于，媒体处理器具有灵活的软件驱动程序，能适应多种应用。8n6.3.1 扫描仪扫描仪n6.3.2 多媒体投影仪多媒体投影仪n6.3.3 数字视频展示台数字视频展示台n6.3.4 触摸屏触摸屏n6.3.5 数码相机数码相机n6.3.6 数字摄像机数字摄像机n6.3.7 数字摄像头数字摄像头n6.3.8 手写输入设备手写输入设备n6.3.9 显示系统及其工作原理显示系

7、统及其工作原理n6.3.10 彩色打印技术彩色打印技术6.3 多媒体多媒体I/O设备简介设备简介96.3.1 扫描仪扫描仪n扫描仪是一种计算机输入设备，它可将各种图片、图纸等资料扫描输入到电脑，转换成数字化图像数据保存和使用。n扫描仪的工作原理 扫描仪是光机电一体化的产品，主要由光学成像部分、机械传动部分和转换电路部分组成。扫描仪的核心是完成光电转换的电荷耦合器件(CCD)。10116.3.1 扫描仪扫描仪n扫描仪自身携带的光源将光线照在欲输入的图稿上产生反射光(反射稿)或透射光(透射稿)，光学系统收集这些光线将其聚焦到CCD上，由CCD将光信号转换为电信号，然后再进行模数(A/D)转换，生成

8、数字图像信号送给计算机。n扫描仪采用线阵CCD，即一次成像只生成一行图像数据，当线阵CCD经过相对运动将图稿全部扫描一遍后，一幅完整的数字图像就送入到计算机中去了。126.3.1 扫描仪扫描仪n图像扫描仪的分类 图像扫描仪一般分为平板式、手持式和滚筒式三种。13n扫描仪的性能指标n分辨率：表示了扫描仪的扫描精度，通常用每英寸上图像的采样点多少来表示，标记为dpi(dot-per-inch)。色彩位数：表示了图像扫描仪对色彩的分辨能力。色彩位数越高，图像扫描仪的色彩分辨能力就越强。扫描速度14光学符号识别(OCR)OCR技术实际上是计算机认字，也是一种文字输入法，它通过扫描和摄像等光学输入方式获

9、取纸张上文字方式图像信息，利用各种模式识别算法，分析文字形态特征，判断出文字的标准码，并按通用格式存储在文本文件中。15n多媒体投影仪可以与录像机、摄像机、影碟机和多媒体计算机系统等多种信号输入设备相连，可将信号放大投影到大面积的投影屏幕上，获得更大、逼真的画面。n投影机主要通过三种显示技术实现CRT投影技术LCD投影技术DLP投影技术。6.3.2 多媒体投影仪多媒体投影仪16n视频展示台是一种新型数字化电教设备，不但能将胶片上的内容投影到屏幕上，更主要的是可以直接将各种实物，甚至能将可活动的图像投影到屏幕上。n视频展示台实际上是一个图像采集设备，它的作用是将摄像头拍下来的景物，通过与外部输入

10、、输出设备的配套使用，如通过多媒体投影机、大屏幕背投电视、普通电视机、液晶监视器等设备演示出来。6.3.3 数字视频展示台数字视频展示台17n触摸屏是一种定位设备，主要由3个主要部分组成：传感器、控制部件、驱动程序。当用户用手指或者其他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送到CPU，从而确定用户所输入的信息。n触摸屏可分为5个基本种类：红外线扫描式触摸屏、电容式触摸屏、电阻式触摸屏、表面声波式触摸屏、矢量压力传感式触摸屏。6.3.4 触摸屏触摸屏18电容触摸屏19电阻触摸屏206.3.5 数码相机数码相机n数码相机是一种能够进行拍摄并通过内部处

11、理把拍摄到的景物转换成以数字格式存放的特殊照相机。n数码相机是由镜头、CCD、A/D(模数转换器)、MPU(微处理器)、内置存储器、LCD(液晶显示器)、PC卡(可移动存储器)和接口(包括计算机接口、电视机接口)等部分组成，数码相机中只有镜头的作用与普通相机相同，其余部分则完全不同。n数码相机在工作时，外部景物通过镜头将光线会聚到感光器件CCD上，并被转换成电荷，然后通过A/D器件进行从模拟信号到数字信号的转换，接下来MPU对数字信号进行压缩并转化为特定的图像格式，如JPEG格式。最后，图像文件被存储在内置存储器中。2122奥林巴斯正式发布全新780 n奥林巴斯 780上“阴影及脸部识别功能”

12、。相机自动根据被摄体的亮度，对图像内的每一个部分进行合适的曝光控制。例如，在逆光时会把人物拍摄的较暗，以前为了提高人物的亮度，就必须打开闪光灯来把整个图像变得很亮，以致背景发白。而利用了“阴影及脸部识别功能”，就能够只对拍摄场景中较暗的部分进行适当的亮度补偿，使得人物和背景都有合适的亮度，从而拍摄到与更加真实的画面。n“阴影及脸部识别功能”开启后，在拍摄人像时，相机可自动捕捉画面中最多十个人物的脸部位置，并进行自动对焦及自动曝光调整，确保脸部信息可准确的还原。23n 780采用了全新的图像处理引擎TruePic III，通过对降噪、图像细节还原以及伽玛校正等多项技术的全面提升，使得780更好的

13、提高了图像的清晰度和影像的细节展现力，逼真地还原能力令照片可真实记录鲜艳的色彩和丰富的层次表现。246.3.6 数字摄像机数字摄像机n家用级数字摄像机有MD摄像机、数字8mm摄像机、Mini DV摄像机。nDV摄像机是将通过CCD转换光信号得到的图像电信号和通过话筒得到的音频电信号，进行模数转换并压缩处理后送给磁头转换记录，即以信号数字处理为最大特征。256.3.7 数字摄像头数字摄像头n数字摄像头是一种依靠软件和硬件配合的多媒体计算机附属设备，其成像使用CCD或CMOS图像传感器、A/D器件进行。n模拟图像到数字图像的转换等部分与数码摄像机一样，只是其光电转换器件分辨率差一些。n对数字图像的

14、数据压缩和存储等处理工作则交给计算机系统去做。所以数字摄像头比数码相机和数字摄像机两种数码影像设备都廉价得多。266.3.8 手写输入设备手写输入设备n手写输入笔是一种直接向电脑输入汉字，并通过汉字识别软件将其转变成为文本文件的一种电脑外设产品。n电脑手写输入的硬件设备一般由两部分组成：一部分是与电脑相连的，用于向电脑输入信号的手写板(手写区域)；另一部分是用来在手写板上写字的手写笔。n手写识别是指将在手写设备上书写时产生的有序轨迹信息转化为汉字内码的过程。手写输入笔的软件是手写输入的核心部分，它决定了汉字输入的识别率及汉字输入的易用性和可操作性。276.3.9 显示系统及其工作原理显示系统及

15、其工作原理n显示系统是微机操作中实现人-机交互的一个重要设备，其性能的优劣直接影响工作效率及质量。n显示系统包含显示器和图形显示适配器(显示卡)两部分。只有将两者有机地结合起来，才能获得良好的显示效果。286.3.9 显示系统及其工作原理显示系统及其工作原理n显示器分类n根据工作原理，可分为基于阴极射线管（CRT）的显示器，液晶显示器（LCD），发光型的等离子体显示器（PDP）、场致显示器（FED）、发光二极管显示器（LED）等等。n按照显示颜色可分为单色(mono，或称黑白)和彩色两种。n按照分辨率，可分为低分辨率、中分辨率、高分辨率显示器等。n根据扫描方式分类：按扫描方式可以分为隔行扫描显

16、示器和逐行扫描显示器两种。n根据配接的显示卡分类：MDA单色显示器、CGA彩色显示器、EGA彩色显示器、VGA（包括SVGA）彩色显示器和MTS多频显示器等。296.3.9 显示系统及其工作原理显示系统及其工作原理nCRT显示器原理显示器原理nCRT显示器是一种光栅图像显示器（图6.3）。加热灯丝电子枪聚焦系统加速系统磁偏转系统金属阴极 电平控制器水平偏转板垂直偏转板电子束荧光屏图6.3 阴极射线管的基本结构306.3.9 显示系统及其工作原理显示系统及其工作原理nCRT的工作原理可以简单理解为：高速的电子束由电子枪发出，经过聚焦系统、加速系统和磁偏转系统到达荧光屏的特定位置。n荧光物质在高速

17、电子的轰击下会发生电子跃迁，即电子吸收到能量从低能态变为高能态。由于高能态很不稳定，在很短的时间内荧光物质的电子会从高能态重新回到低能态，这时将发出荧光，屏幕上的那一点就会亮了。316.3.9 显示系统及其工作原理显示系统及其工作原理nCRT显示器的技术参数主要有：n点距：指CRT上两个颜色相同的磷光点之间的距离。点距越小显示器画面就越清晰、自然。n像素：每一个像素包含一个红色、绿色、蓝色的磷光体。n分辨率：显示器画面解析度，由每帧画面像素数决定。以水平显示的像素个数水平扫描线数表示。n行频（kHz）：又称水平刷新频率，是电子枪每秒在屏幕上扫描过的水平线条数。n场频（Hz）：又称垂直刷新频率，

18、是每秒钟屏幕重复绘制显示画面的次数，即重绘率。此外，还有带宽（MHz）、动态聚焦等。326.3.9 显示系统及其工作原理显示系统及其工作原理nLCD显示器原理显示器原理n液晶是一种介于液体和固体之间的特殊物质，它具有液体的流态性质和固体的光学性质。n当液晶受到电压的影响时，就会改变它的物理性质而发生形变，此时通过它的光的折射角度就会发生变化，而产生色彩。n液晶屏幕后面有一个背光，这个光源先穿过第一层偏光板，再来到液晶体上，而当光线透过液晶体时，就会产生光线的色泽改变，从液晶体射出来的光线，还得必须经过一块彩色滤光片以及第二块偏光板。由于两块偏光板的偏振方向成90度，再加上电压的变化和一些其他的

19、装置，液晶显示器就能显示想要的颜色了。336.3.9 显示系统及其工作原理显示系统及其工作原理nLCD显示器的技术参数主要有：1.视角度 2.点距和分辨率 3.亮度与对比度 4.反应速度 5.色阶346.3.9 显示系统及其工作原理显示系统及其工作原理n图形处理器图形处理器 一个光栅显示系统离不开图形处理器（俗称显卡），图形处理器是图形系统结构的重要元件，是连接计算机和显示终端的纽带。显卡的主要配件有显示主芯片、显示缓存（简称显存）、数字模拟转换器（RAMDAC）。显示主芯片是显卡的核心，俗称GPU，它的主要任务是对系统输入的视频信息进行构建和渲染，各图形函数基本上都集成在这里面。356.3.

20、9 显示系统及其工作原理显示系统及其工作原理n显存是用来存储将要显示的图形信息以及保存图形运算的中间数据的，它与显示主芯片的关系。显存的大小和速度直接影响着主芯片性能的发挥。越大越好、越快越好。nRAMDAC实际上是一个数模转换器，它负责将显存中的数字信号转换成显示器能够接收的模拟信号。RAMDAC的转换速度以“MHz”来表示，其转换速度越快，影像在显示器上的刷新频率也就越高，从而图像也越稳定。366.3.9 显示系统及其工作原理显示系统及其工作原理n显示卡是将CPU送来的图像信息经处理再输送到显示器上，包括4个步骤：1.CPU将数据通过总线传送到显示芯片；2.显示芯片对数据进行处理，并将处理

21、结果存放到显示内存中；3.显示内存将数据传送到RAM DAC(数模转换器)并进行数字信号到模拟信号的转换；4.RAM DAC将模拟信号通过VGA接口输送到显示器。376.3.10 彩色打印技术彩色打印技术n在计算机里，图像上每一个点的色彩都需要用若干二进制位表示的RGB(红/绿/蓝)信息存储起来。n屏幕上的RGB颜色并不能直接打印出来，这是因为发光设备(例如计算机显示器)是通过一个使用红、绿、蓝三原色的附加过程产生色彩的，而色彩显示过程则是把各种波长的色彩以不同的比例叠加起来，进而产生各种不同的颜色。386.3.10 彩色打印技术彩色打印技术n黑白激光打印机黑白激光打印机 当计算机通过电缆向打

22、印机发送数据时，打印机首先将接收到的数据暂存在缓存中，当其接收到一段完整的数据后，再发送给打印机的处理器，处理器将这些数据组织成可以驱动打印引擎动作类似数据表的信号组，对于激光打印机而言，这个信号组就是驱动激光头工作的一组脉冲信号。n激光打印机的核心技术就是所谓的电子成像技术 396.3.10 彩色打印技术彩色打印技术n彩色激光打印机彩色激光打印机 彩色激光打印机原理与黑白激光打印机原理相关。黑白激光打印机使用黑色墨粉来印刷，彩色激光打印机则是用青、品红、黄、黑四种墨粉各自来印刷一次，依靠颜色混色就形成了丰富的色彩。n彩色喷墨打印彩色喷墨打印 彩色喷墨打印机的作用是将计算机产生的彩色图像或来自

23、扫描仪的彩色图像高质量地打印出来。40n6.4.1 磁存储系统及其工作原理n6.4.2 光盘存储技术 6.4 多媒体存储系统多媒体存储系统41 6.4.1磁存储系统及其工作原理磁存储系统及其工作原理n磁盘(存储器)是一个精密的机电结合体，它的主要功能是将主机送来的电脉冲信号转换成磁记录信号保留在涂有磁介质的盘片上，或者从盘片上将被保留的磁记录信号再转换成电脉冲信号送往主机。n磁记录介质稳定性好，记录的信息可以脱机长期保存，故便于交换，同时，由于其存储每一位信息所占面积很小，即记录密度高，故存储容量大，此外，还易于将其信息擦除，再写入新数据，具有重复使用性能。同其他存储方式相比，其价格也较低。4

24、26.4.1磁存储系统及其工作原理磁存储系统及其工作原理n软盘(Floppy Disk)是使用软塑料作为片基，表面涂有磁性材料，封装在方型的保护套中，故而称为软盘。软盘具有携带方便的特点，缺点是存取速度慢，存储容量小，且容易损坏，不适合存储数据量较大或数据可靠性要求较高的信息。n硬盘仍是MPC系统最重要的数据存储设备。硬盘的用途主要是存储数据或程序以及数据的交换与暂存。n冗余磁盘阵列，它是用多台小型的磁盘存储器按一定的组合条件组成的一个大容量的、快速响应的、高可靠的存储子系统。436.4.2 光盘存储技术光盘存储技术n从磁介质到光学介质是信息记录的飞跃，目前应用最广泛的光存储设备是CD-ROM

25、与DVD-ROM。nHD-DVD光盘n全息光盘 n光盘库 n闪存盘 44n多媒体操作系统除了具有CPU管理、存储管理、设备管理、文件管理、线程管理五大基本功能外，还增加了多媒体功能和通信支持功能。多媒体操作系统采用图形界面来实现人机交互功能。n最流行的多媒体操作系统是Windows操作系统。6.5多媒体操作系统多媒体操作系统45 6.6多媒体应用软件多媒体应用软件n6.6.1 文本软件n6.6.2 音频软件n6.6.3 视频软件n6.6.4 图形软件n6.6.5 图像软件n6.6.6 动画软件466.6.1 文本软件文本软件n iMarkup iMarkupiMarkup是一款给网页做标记的工

26、具软件是一款给网页做标记的工具软件 。使用步骤：步骤1：使用便条对网页进行注解 步骤2：加重显示网页中的文字 步骤3：对网页部分内容做圈释 步骤4：添加其他注释 476.6.1 文本软件文本软件nCOOL 3D nlead Cool 3D作为一款优秀的三维立体文作为一款优秀的三维立体文字特效工具，广泛地应用于平面设计和网页制字特效工具，广泛地应用于平面设计和网页制作领域。作领域。nCool 3D 3.0主要用来制作文字的各种静态或动态的特效，如立体、扭曲、变换、色彩、材质、光影、运动等。486.6.2 音频软件音频软件n Audio Grabber Audio Grabber是一个专业的抓音轨

27、的软件，它可以把光盘上的CD音轨转换为WAV或MP3文件，从而使音乐脱离光盘播放。Audio Grabber不仅可以抓取完整的乐曲，它还允许把一首乐曲的片段转换为WAV或MP3文件。nCrazy Talk Crazy Talk Standard Edition是一款经典的聊天动画制作工具，分为家庭版和网络版。496.6.3 视频软件视频软件nVideo Editor Video Editor是一款功能强大、操作简单、是一款功能强大、操作简单、以时间轴为主的视频编辑软件。以时间轴为主的视频编辑软件。它可以将一个视频文件的所有元件（包括音乐、动画、字幕以及视频文件）合在一起，套用其中的特殊效果滤镜

28、，通过一系列高效率移动路径将素材送入3D空间，制作出高品质效果的视频作品。506.6.3 视频软件视频软件nCamtasia Studio Camtasia Studio是一款功能强大的视频处理软件，是一款功能强大的视频处理软件，提供从屏幕录制、视频编辑到视频输出整套工具。输提供从屏幕录制、视频编辑到视频输出整套工具。输出格式包括出格式包括Flash、AVI、MOV、RM、GIF动画等多动画等多种常见格式，是制作视频演示的绝佳工具。种常见格式，是制作视频演示的绝佳工具。516.6.4 图形软件图形软件nCorelDRAW CorelDRAW是是Corel公司出品的最新版本的矢量图形公司出品的最

29、新版本的矢量图形制作工具软件，它既是一个大型的矢量图形制作工具制作工具软件，它既是一个大型的矢量图形制作工具软件，也是一个大型的工具软件包。软件，也是一个大型的工具软件包。CorelDRAW的主要功能都可以通过执行菜单栏中的命令选项来完成，执行菜单命令是最基本的操作方式。nFreeHand FreeHand是由是由MacroMedia公司发布的一个矢量图公司发布的一个矢量图形制作软件，用它绘制的图像栩栩如生。形制作软件，用它绘制的图像栩栩如生。526.6.5 图像软件图像软件nHyperSnapeDX HyperSnapeDX是一个强大的屏幕捕捉程序，可以有是一个强大的屏幕捕捉程序，可以有选择

30、的捕捉整个桌面或者是某个窗口，甚至是指定的选择的捕捉整个桌面或者是某个窗口，甚至是指定的某个区域，可以将捕捉下来的文件插入文档中，制作某个区域，可以将捕捉下来的文件插入文档中，制作出图文并茂的文档。出图文并茂的文档。nPolyView PolyView是一个是一个Windows系统下的图像共享软件，系统下的图像共享软件，它具有强大的图像浏览、转换、编辑及打印功能。它具有强大的图像浏览、转换、编辑及打印功能。536.6.6 动画软件动画软件nMorpher Morpher是一款变形软件。在一些科幻电影中，会经常看到一个好端端的人突然变成了一个面目狰狞的怪兽。这就可以用Morpher来实现。nGIF Movie Gear GIF Movie Gear是一个非常优秀的GIF动画制作软件,它不仅可以制作GIF动画，还可以在AVI、GIF、ANI三种文件之间随意转换.5455