第2章 多媒體硬件環(huán)境

1、第第 2 2 章章 多媒體硬件環(huán)境 多媒體應(yīng)用軟件第八層軟件軟件系統(tǒng)系統(tǒng)多媒體創(chuàng)作軟件第七層多媒體數(shù)據(jù)處理軟件第六層多媒體操作系統(tǒng)第五層多媒體驅(qū)動(dòng)軟件第四層多媒體多媒體I I/ /O O控制卡及接口控制卡及接口第三層第三層硬件硬件系統(tǒng)系統(tǒng)多媒體計(jì)算機(jī)硬件第二層多媒體外圍設(shè)備第一層2MPC技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 1 1）MPC-1MPC-11990年MPC-l標(biāo)準(zhǔn)誕生；得到了許多硬件商的支持；發(fā)展了多媒體系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)操作平臺(tái)；軟件開(kāi)發(fā)商也克服了以往無(wú)硬件標(biāo)準(zhǔn)而造成的軟件的困境2 2）MPC-2MPC-21993年5月MPC聯(lián)盟又制定了第二代多媒體計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)MPC-2；主要是提高了基本部件的性能指標(biāo)。3

2、3）MPC-3MPC-31995年6月制定；在進(jìn)一步提高對(duì)基本部件的要求的基礎(chǔ)上，MPC-3增加了全屏幕、全動(dòng)態(tài)(30幀秒，fps)視頻及增強(qiáng)版的CD音質(zhì)的視頻和音頻硬件標(biāo)準(zhǔn)。 隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)和多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展，MPC的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范還會(huì)繼續(xù)升級(jí)。所以，我們不必去拘泥于它的具體條件，而只要去理解、把握MPC的基本特征。這些基本特征有：帶有采用光學(xué)原理的數(shù)字光盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備(如CD-ROM驅(qū)動(dòng)器等)；高質(zhì)量的數(shù)字音響(處理數(shù)字音頻、視頻的聲音卡)；高分辨率的圖形、圖像顯示(TV接收卡、視頻捕捉卡、視頻壓縮與解壓卡)；帶有管理多媒體的軟件；3.MPC3.MPC的特征的特征2.1.2 MPC軟件系統(tǒng)軟

3、件系統(tǒng) 1驅(qū)動(dòng)軟件 2多媒體操作系統(tǒng) 3多媒體數(shù)據(jù)處理軟件 4多媒體創(chuàng)作軟件 5 多媒體應(yīng)用系統(tǒng) 2.2.1 音頻卡的功能 音頻卡 處理音頻信號(hào)的PC插卡是音頻卡（Audio Card），又稱聲音卡，聲音卡處理的音頻媒體有數(shù)字化聲音（Wave）、合成音樂(lè)（MIDI）、CD音頻。 音頻卡的功能 音頻的錄制與播放 編輯與合成 MIDI接口 文語(yǔ)轉(zhuǎn)換 CD-ROM接口 游戲接口 支持全雙工功能2.2 音頻接口音頻接口 2.2.2 音頻卡的工作原理音頻卡的工作原理1.聲音輸入到計(jì)算機(jī)的過(guò)程從模擬到數(shù)字聲源聲波傳聲器模擬電信號(hào)數(shù)字聲音 聲音輸入 信號(hào)源：麥克風(fēng) PGA 音頻程控放大器 抗混濾波器 A/D

4、 S/H DSP （ASIC） 采樣、保持 4 D/A 重建濾波器 PGA 聲音輸出 4 DMA接口 PC總線 2.2.聲音的處理過(guò)程聲音的處理過(guò)程 音頻卡由下列部件組成： MIDI輸入/輸出電路； MIDI合成器芯片； 用來(lái)把CD音頻輸入與線輸入相混合電路； 帶有脈沖編碼調(diào)制電路的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)以生成波形文件； 用來(lái)壓縮和解壓音頻文件的壓縮芯片； 用來(lái)合成語(yǔ)音輸出的語(yǔ)音合成器； 用來(lái)識(shí)別語(yǔ)音輸入的語(yǔ)音識(shí)別電路； 輸出立體聲的音頻輸出或線輸出的輸出電路等。3.音頻卡的體系結(jié)構(gòu)音頻卡的體系結(jié)構(gòu)4. MIDI接口規(guī)范（1）MIDI1）MIDI（Musical Instru

5、ment Digital Interface）是指樂(lè)器數(shù)字接口，是數(shù)字音樂(lè)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。2） MIDI的音樂(lè)符號(hào)化過(guò)程實(shí)際上就是產(chǎn)生MIDI協(xié)議信息的過(guò)程。3）音樂(lè)合成器是電腦音樂(lè)系統(tǒng)中最重要的設(shè)備之一 。 （2）MIDI接口1）MIDI In（輸入口）：接收從其他MIDI裝置傳來(lái)的消息。2）MIDI Out（輸出口）：發(fā)送某裝置生成的原始MIDI消息。向其他設(shè)備發(fā)送MIDI消息。3）MIDI Thru（轉(zhuǎn)發(fā)口）：傳送從輸人口接收的消息到其他MIDI裝置。向其他設(shè)備發(fā)送MIDI消息。 電子琴 MIDI OUT MIDI IN 聲音卡 MIDI 電纜 5.聲卡的聲道數(shù)聲卡的聲道數(shù) （1）單聲道與立

6、體聲 （2）四聲道環(huán)繞 （3）5.1聲道 2.2.3 聲卡的選擇及應(yīng)用聲卡的選擇及應(yīng)用 聲卡的技術(shù)指標(biāo)聲卡的技術(shù)指標(biāo) （1）采樣頻率和量化位數(shù) （2）MIDI合成方式 （3）DSP數(shù)字信號(hào)處理器1. （4）音頻壓縮 2. 聲卡與外部設(shè)備的連接聲卡與外部設(shè)備的連接 音箱2、Microphone（麥克風(fēng)輸入）3、Speaker（揚(yáng)聲器輸出）4、MIDI/Game Port（MIDI/操縱桿端口）7、CD-ROM音頻信號(hào)接口6、CD-ROM的接口8、跳接器音頻輸出IDE接口CD-ROM外部音頻設(shè)備麥克風(fēng)操縱桿MIDI聲音裝置1、Line in（線性輸入）5、Volume Control（音量調(diào)節(jié)旋鈕

7、）電源跳接線2.3視頻接口視頻接口 2.3.1 顯示卡顯示卡 1顯示卡的種類(lèi) （1）一般顯示卡。完成顯示的基本功能，其性能優(yōu)劣與緩存容量、工藝質(zhì)量等有關(guān)。（2）圖形加速卡。目前以AGP顯示卡為主，帶有圖形加速器，顯示復(fù)雜圖像時(shí)速度較快。（3）3D圖形卡。專(zhuān)為帶有3D圖形的高檔游戲開(kāi)發(fā)的顯示卡，三維坐標(biāo)變換速度快、圖形動(dòng)態(tài)顯示反映靈敏、清晰。（4）顯示/視頻輸出集成卡。在顯卡上集成視頻輸出電路，在把信號(hào)送至顯示器正常顯示信號(hào)的同時(shí)，可將信號(hào)轉(zhuǎn)換成視頻信號(hào)，送到視頻輸出端子，共電視機(jī)或錄像機(jī)接收。（5）顯示/TV集成卡。在顯示卡上集成TV高頻頭和視頻處理電路，使用該卡既可顯示多媒體信息，還可收看電

8、視節(jié)目。 2顯示卡的結(jié)構(gòu)顯示卡的結(jié)構(gòu) 顯示卡I/O端口顯示緩存數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器圖形處理器芯片RGB輸出端口板卡總線視頻加速器視頻輸出端(1)(1)電視卡（電視卡（TV TurnerTV Turner）：將標(biāo)準(zhǔn)的NTSC、PAL、SECAM電視信號(hào)轉(zhuǎn)換成VGA信號(hào)在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示，是一塊能接收全頻道、全制式彩色電視節(jié)目的視頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換卡，它的輸出與電腦的CRT制式匹配。(2)TV(2)TV編碼器（編碼器（TV CoderTV Coder）：把VGA信號(hào)轉(zhuǎn)為PAL、NTSC、SECAM制式的視頻信號(hào)，供電視播放或錄像制作使用，多用于廣告電視片的后期處理。(3)(3)視頻捕獲卡視頻捕獲卡：捕捉和編

9、輯靜態(tài)視頻圖像，完成視頻數(shù)字化、編輯以及處理等工作。(4)(4)動(dòng)態(tài)視頻捕獲和播放卡動(dòng)態(tài)視頻捕獲和播放卡：用于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)視頻和聲音的同時(shí)獲取及壓縮處理，該卡還具有儲(chǔ)存和播放功能。常用于視覺(jué)傳達(dá)系統(tǒng)中的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、辦公自動(dòng)化和多媒體節(jié)目創(chuàng)作等場(chǎng)合。3.3.各種功能的視頻卡各種功能的視頻卡2.3.2視頻采集卡1.視頻采集卡視頻采集卡將視頻信號(hào)連續(xù)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)的數(shù)字視頻信號(hào)（離散）保存在計(jì)算機(jī)中或在VGA顯示器上顯示，完成這種功能的視頻卡稱之為視頻采集卡，或稱為視頻轉(zhuǎn)換卡。如果能夠?qū)崟r(shí)完成壓縮，則稱實(shí)時(shí)壓縮卡。通常可將外部視頻輸入信號(hào)疊加在顯示器上，并將視頻輸入信號(hào)變換成計(jì)算機(jī)可存儲(chǔ)的信息保存在硬盤(pán)

10、中。只能單幀捕獲的，稱為圖像卡。 2. 視頻采集卡視頻采集卡的連接的連接視音頻信號(hào)線視音頻信號(hào)線視音頻信號(hào)線電視錄象機(jī)攝象機(jī)VGA輸入VGA輸出S視頻端子視頻捕獲卡VGA顯示卡顯示器VGA回路線VGA數(shù)據(jù)線3.3.視頻卡的主要功能視頻卡的主要功能全活動(dòng)數(shù)字圖像的顯示、抓取、錄制、支持Microsoft Video for Windows；可以從錄像機(jī)（VCR）、攝像機(jī)、ID、IV等視頻源中抓取定格，存儲(chǔ)輸出圖像；近似真彩色YUV格式圖像緩沖區(qū)，并可將緩沖區(qū)映射到高端內(nèi)存；可按比例縮放、剪切、移動(dòng)、掃描視頻圖像；色度、飽和度、亮度、對(duì)比度及R、G、B三色比例可調(diào)；可用軟件選端口地址和IRQ；具有

11、若干個(gè)可用軟件相互切換的視頻輸入源，以其中一個(gè)做活動(dòng)顯示。 視頻信號(hào)源、攝像機(jī)、錄像機(jī)或激光視盤(pán)的信號(hào)首先經(jīng)過(guò)A/D變換，送到多制式數(shù)字解碼器進(jìn)行解碼得到Y(jié)UV數(shù)據(jù)，然后由視頻窗口控制器對(duì)其進(jìn)行剪裁，改變比例后存入幀存儲(chǔ)器。幀存儲(chǔ)器的內(nèi)容在窗口控制器的控制下，與VGA同步信號(hào)或視頻編碼器的同步信號(hào)同步，再送到D/A變換器變成模擬的RGB信號(hào)，同時(shí)送到數(shù)字式視頻編輯器進(jìn)行視頻編碼，最后輸出到VGA監(jiān)視器及電視機(jī)或錄像機(jī)。 4.4.視頻采集卡的工作原理視頻采集卡的工作原理視頻采集卡的結(jié)構(gòu)原理圖 VGA的 特 性 連 接 多 路 開(kāi)關(guān) SAA7199 VGA輸 入 TDA8708 TDA8709 S

12、AA7191 PC V ideo 82C900IA 數(shù) 據(jù) VRAM 地 址 SAA9065 TDA4680 VGA 輸 出 SAA7197 ISA總 線 VGA同 步 信 號(hào) TV同 步 數(shù) 據(jù) 到TV或VCR 從VGA板 輸 入 YUV 數(shù) 據(jù) YUV 數(shù) 據(jù) YUV 數(shù) 據(jù) 模 擬 開(kāi) 關(guān) 到VGA監(jiān) 視 器 彩 色 鍵 聯(lián) 控 制 V ideo同 步 YUV RGB RGB RGB Sync Add CVBS SVHSY SVHSC 窗口控制器-PC總線接口部分 VGA同 步 和 彩 色 鍵 聯(lián) 窗 口 PC總 線 接 口 和 控 制 寄 存 器 視 頻 獲 取 與 比 例 變 換 V

13、RAM 讀 /寫(xiě) 與 刷 新 控 制 器 彩 色 鍵 聯(lián) 開(kāi) 關(guān) DAC sync VRAM R/W VRAM addr VRAM data Shift cloc I/O 總 線 控 制 系 統(tǒng) 數(shù) 據(jù) 系 統(tǒng) 地 址 V ideo Sync V ideo In VGA data VGA sync 窗口控制器 視頻輸入剪裁、變比例部分 VGA同步和彩色 鍵聯(lián)窗口 PC總線接口和控制寄存器 視頻獲取 與 比例變換 VRAM 讀/寫(xiě)與刷新 控制器 彩色鍵聯(lián)開(kāi)關(guān) DAC sync VRAM R/W VRAM addr VRAM data Shift cloc I/O 總線控制 系統(tǒng)數(shù)據(jù) 系統(tǒng)地址 Video Sync Video In VGA data VGA sync 2.4 光存儲(chǔ)設(shè)備光存儲(chǔ)設(shè)備 激光彩色打印機(jī)使用4個(gè)鼓，處理過(guò)程極其復(fù)雜。主要由著色裝置、有機(jī)光導(dǎo)帶、打印機(jī)控制器、激光器、傳送鼓、傳送滾筒及熔合固化裝置構(gòu)成。工作時(shí)，有機(jī)光導(dǎo)帶內(nèi)的預(yù)充電裝置先在光導(dǎo)帶上充電，產(chǎn)生一層均勻電荷，