《多媒體技術(shù)》輔導(dǎo)資料五

大連理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院第2頁(yè)共11頁(yè)多媒體技術(shù)輔導(dǎo)資料五主題：第三講多媒體設(shè)備（第2節(jié)）學(xué)習(xí)時(shí)間：2018年4月30日--5月6日內(nèi)容：第三講多媒體設(shè)備第二節(jié)多媒體功能卡一、聲卡1）什么是聲卡？聲卡也稱音頻卡(audiocard)，它是處理音頻信號(hào)的計(jì)算機(jī)插卡。2）聲卡的發(fā)展簡(jiǎn)史在聲音卡開發(fā)方面，新加坡Creative公司所生產(chǎn)的聲霸卡（SoundBlaster,SB）在市場(chǎng)上最有影響。自1989年起，Creative公司在美國(guó)Comdex展覽會(huì)上，首次推出所研制的適用于PC機(jī)的聲音卡SoundBlaster，從而引起轟動(dòng)。之后它又推出了一系列深受用戶歡迎的計(jì)算機(jī)聲音系統(tǒng)產(chǎn)品：SoundBlasterpro,SoundBlaster16,SoundBlasterAWE32,等等。SB系列卡有如下功能特點(diǎn)：立體聲或單聲道聲音采樣（ADC）和重放（DAC）；采樣速率從4~44kHz程序可調(diào)；功能強(qiáng)大的FM音樂(lè)合成芯片（128種音色）；MIDI接口和游戲桿端口；CD-ROM驅(qū)動(dòng)器及接口；可選擇多種聲源（麥克風(fēng)CD唱機(jī)、線路輸入）；內(nèi)帶的混聲器芯片可以控制各種數(shù)字與模擬音量；音箱輸出接口帶有功放。另外，隨SB系列卡還配帶有豐富的軟件，主要是：聲音編輯（錄制、播放、修改聲音）；文本到聲音轉(zhuǎn)換（讀文本）；多媒體制作（制作多媒體演示系統(tǒng)）；調(diào)頻電子琴（將計(jì)算機(jī)變成一臺(tái)功能齊全的電子琴）；樂(lè)曲文件播放（MIDI和CMF兩樂(lè)曲文件）；軟件開發(fā)工具（供二次開發(fā)使用）。3）聲卡的分類聲卡大致可分為以下幾類：ISA聲卡PCI聲卡軟聲卡值得一提的是，目前很多PC機(jī)主板上集成的AC’97軟聲卡能提供相當(dāng)不錯(cuò)的音質(zhì)。通過(guò)性能日益強(qiáng)大的CPU的支持，AC’97CODEC只需更新驅(qū)動(dòng)就可以不斷地提升性能，擴(kuò)展功能，可以提供高于95dB的專業(yè)音質(zhì)回放和多達(dá)26種環(huán)境音效。4）音樂(lè)設(shè)備數(shù)字接口MIDI是MusicalInstrumentDigitalInterface的簡(jiǎn)稱，意思是音樂(lè)設(shè)備數(shù)字接口。它是一種電子樂(lè)器之間、電子樂(lè)器與電腦之間的統(tǒng)一交流協(xié)議。在一些游戲和娛樂(lè)軟件中您可以發(fā)現(xiàn)很多MID、RMI擴(kuò)展名的文件，其實(shí)它們就是在電腦上最常用的MIDI格式文件?？赡苣呀?jīng)發(fā)現(xiàn)，一首4分鐘左右長(zhǎng)度的MIDI文件容量只有百余K字節(jié)，而同樣長(zhǎng)度的音樂(lè)文件（*.WAV）則高達(dá)40MB左右。為什么MIDI文件會(huì)如此小巧玲瓏呢？其實(shí)MIDI文件并不像WAV、MP3文件那樣記錄樂(lè)曲每一時(shí)刻的聲音變化，它只是將要演奏的樂(lè)曲信息表述下來(lái)。譬如在某一時(shí)刻，使用何種樂(lè)器，以什么音符開始，以什么音調(diào)結(jié)束，加以什么伴奏等等，它并不包含任何可供回放的聲音信息。在進(jìn)行聲音回放時(shí)，需要通過(guò)聲卡進(jìn)行回放處理。目前主要的合成手段有：FM合成和波表合成。前者多用于以前的ISA聲卡；波表合成是現(xiàn)在最先進(jìn)的聲音合成方法，它的合成原理要比FM合成復(fù)雜得多。5）PCI聲卡的主要性能指標(biāo)①?gòu)?fù)音數(shù)量聲卡中“32”、“64”的含義是指聲卡的復(fù)音數(shù)（音色），而不是聲卡上的DAC（數(shù)模變換）和ADC（數(shù)模變換）的轉(zhuǎn)換位數(shù)（bit）。它代表了聲卡能夠同時(shí)發(fā)出多少種聲音。復(fù)音數(shù)越大，音色就越好，播放MIDI時(shí)可以聽到的聲部越多、越細(xì)膩。如果一首MIDI樂(lè)曲中的復(fù)音數(shù)超過(guò)了聲卡的復(fù)音數(shù)，則將丟失某些聲部，但一般不會(huì)丟失主旋律。②采樣位數(shù)是將聲音從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)的二進(jìn)制位數(shù)，即進(jìn)行A/D、D/A轉(zhuǎn)換的精度。常見的有8位、12位、16位和24位（DVD音頻采樣標(biāo)準(zhǔn)）。位數(shù)越高，采樣精度越高。③采樣頻率即每秒采集聲音樣本的數(shù)量。標(biāo)準(zhǔn)的采樣頻率有三種：11.025KHz（語(yǔ)音）、22.05KHz（音樂(lè)）和44.1KHz（高保真），有些高檔聲卡能提供5KHz—48KHz的連續(xù)采樣頻率。采樣頻率越高，記錄聲音的波形就越準(zhǔn)確，保真度就越高，但采樣產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量也越大，要求的存儲(chǔ)空間也越多。④波表合成方式波表合成技術(shù)是將各種真實(shí)樂(lè)器所能發(fā)出的所有聲音錄制下來(lái)，存儲(chǔ)為一個(gè)波表文件。播放時(shí)，根據(jù)MIDI文件紀(jì)錄的樂(lè)曲信息，從波表中找出對(duì)應(yīng)的聲音信息，進(jìn)行加工合成后播放出來(lái)。中、低檔ISA聲卡主要采用軟件波表。最早出現(xiàn)的波表合成技術(shù)，需要CPU完成聲音合成，占用了相當(dāng)?shù)南到y(tǒng)資源。高檔的ISA聲卡主要采用硬件波表合成方式。在聲卡上集成了音色庫(kù)內(nèi)存，價(jià)格昂貴。PCI聲卡采用DSL（DownLoadableSample，可供下載的采樣音色庫(kù)）波表合成。該方式依靠聲卡自己的音頻處理芯片對(duì)內(nèi)存中的音色庫(kù)進(jìn)行合成，從而大大降低了CPU占用率。同時(shí)，這種音色庫(kù)可以隨時(shí)更新，并利用DLS音色編輯軟件進(jìn)行修改。⑤波表庫(kù)容量波表庫(kù)容量通常是2MB、4MB、8MB，而像SBLive！聲卡甚至可以擴(kuò)展到32MB。⑥三維音效早期聲卡的音頻只是“平面”或“2D”的。而隨著技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)聲音效果的要求越來(lái)越高，要求能真實(shí)地模擬現(xiàn)實(shí)世界中可分辨的空間位置（上/下，左/右、前/后、遠(yuǎn)/近等），于是出現(xiàn)了3D音效聲卡。在新一代的立體音效合成技術(shù)方面,HRTF扮演主要的角色.首先介紹一下什么是HRTF?HRTF(Head_RelatedTransferFunction)是“頭部相關(guān)轉(zhuǎn)換函數(shù)”的英文縮寫，它也是實(shí)現(xiàn)三維音效比較重要的一個(gè)因素。簡(jiǎn)單講，HRTF是一種音效定位算法，它的實(shí)際作用在于用數(shù)字和算法欺騙我們的耳朵，使我們認(rèn)為自己處了在真實(shí)的聲音環(huán)境中。6）3D音效API對(duì)于3D音效聲卡，其聲音處理的算法是非常重要的，它往往決定了產(chǎn)品定位和音頻效果的好壞。目前有不少音頻技術(shù)公司和聲卡廠商開發(fā)出各種各樣的算法和技術(shù)，并提供自己的編程接口，即API。所謂API就是編程接口的意思，其中包含了許多關(guān)于聲音定位與處理的指令與規(guī)范。它的性能將直接影響三維音效的表現(xiàn)力。如今比較流行的API有DirectSound3D、A3D和EAX等。而下面分別給予介紹。①Aureal3D（A3D）A3D是由傲銳公司開發(fā)的一種突破性的新的互動(dòng)3D音效技術(shù)，使用這一技術(shù)的應(yīng)用程序可以根據(jù)用戶的輸入而決定音效的變化，產(chǎn)生圍繞聽者的3D定位音效，帶來(lái)真實(shí)的聽覺(jué)體驗(yàn)。A3D原本是為美國(guó)航天局宇航員培訓(xùn)計(jì)劃開發(fā)的，其關(guān)鍵技術(shù)是基于HRTF的理論和算法，并采用了獨(dú)特的波形尋跡功能。A3D技術(shù)包含“環(huán)繞”和“互動(dòng)”兩部分內(nèi)容，允許只用一對(duì)普通的音箱或耳機(jī)，產(chǎn)生環(huán)繞立體聲。②DirectSound3D（DS3D）由Microsoft開發(fā)，創(chuàng)立了在三維空間定位音頻文件的標(biāo)準(zhǔn)方式。與應(yīng)用于圖形領(lǐng)域的D3D相比，作為3D音頻應(yīng)用的DS3D知名度略遜一些，但它卻擁有D3D沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)——具有擴(kuò)展能力。它提供了可以同時(shí)控制多達(dá)32個(gè)音頻文件的指令工具。由于DS3D與MSDirectX的接口一致性和擴(kuò)展能力非常好，因此習(xí)慣用Windows9x平臺(tái)的程序員和用戶們很容易接受和應(yīng)用它。DS3D僅僅是一個(gè)API，具體的3D算法要硬件廠家自己去實(shí)現(xiàn)，并且還可以在DS3DAPI的基礎(chǔ)上通過(guò)改進(jìn)和擴(kuò)充提供更加豐富的功能。③EAXEAX(EnvironmentalAudioExtensions,環(huán)境音效擴(kuò)展集)是創(chuàng)新公司開發(fā)的一套公開的、基于DS3D的擴(kuò)展API。運(yùn)用其子公司E－mu為好萊塢開發(fā)的專業(yè)音效技術(shù)，通過(guò)調(diào)節(jié)混響、合成、原音的音頻參數(shù)，實(shí)時(shí)地再現(xiàn)多聲道聲音的混響、回聲、變調(diào)及延時(shí)等多種3D音效。其中：EAX1.0標(biāo)準(zhǔn)在DS3D的基礎(chǔ)上提供了混響效果；EAX2.0又加入了聲波穿越障礙物（occlusion）和聲波的衍射現(xiàn)象（obstruction）等高級(jí)環(huán)境音效；EAX3.0則提供了更為強(qiáng)大的開發(fā)工具并公開了環(huán)境的全部參數(shù)，使開發(fā)和創(chuàng)建特別音效更為容易和直觀。作為一個(gè)開放的音頻接口，只要硬件廠家愿意，都可以給自己的PCI聲卡產(chǎn)品開發(fā)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)EAX。④Qsound（Q3D）是由Qsound實(shí)驗(yàn)室推出的一種可升級(jí)的環(huán)繞音頻技術(shù)，兼容眾多的3D音效。最新的Q3D2.0標(biāo)準(zhǔn)支持混響功能，還提供了對(duì)四聲道音效的良好支持。Q3D技術(shù)由于無(wú)需硬件加速而被廣泛應(yīng)用于游戲機(jī)和電子娛樂(lè)市場(chǎng)。⑤SRS即聲音補(bǔ)償系統(tǒng)，是由SRS實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的一種三維空間立體聲擴(kuò)展技術(shù)，可以同DS3D、EAX、A3D等3D音效相結(jié)合共同發(fā)揮效力。SRS音效主要由特殊的硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，但也有純軟件版本，廣泛應(yīng)用于聲卡、汽車音響、多媒體音箱以及家庭影院中，只須一對(duì)音箱就能使人完全置身于廣大而又逼真的三維空間聲場(chǎng)中。二、視頻卡視頻卡通常是指視頻采集（VideoCapture）卡。根據(jù)不同的應(yīng)用、適用環(huán)境和技術(shù)指標(biāo)，目前有多種規(guī)格的視頻采集卡。這里主要介紹以PC機(jī)為硬件環(huán)境的視頻采集卡。a.視頻卡的接口和功能1)接口視頻采集卡的接口包括視頻與PC機(jī)的接口和與模擬視頻設(shè)備的接口。目前PC視頻采集卡通常采用32位的PCI總線接口，它插到PC機(jī)主板的擴(kuò)展槽中，以實(shí)現(xiàn)采集卡與PC機(jī)的通訊與數(shù)據(jù)傳輸。采集卡至少要具有一個(gè)復(fù)合視頻接口（VideoIn）以便與模擬視頻設(shè)備相連。高性能的采集卡一般具有一個(gè)復(fù)合視頻接口和一個(gè)S－Video接口。一般的采集卡都支持PAL和NTSC兩種電視制式。需要注意的是視頻采集卡一般不具備電視天線接口和音頻輸入接口，不能用視頻采集卡直接采集電視射頻信號(hào)，同時(shí)也不能直接采集到模擬視頻中的伴音信號(hào)。要采集伴音，PC機(jī)上必需要裝有聲卡，視頻采集卡通過(guò)PC機(jī)上的聲卡獲取數(shù)字化的伴音并把伴音與采集到的數(shù)字視頻同步到一起。2）功能在PC上通過(guò)視頻采集卡可以接收來(lái)自視頻輸入端的模擬視頻信號(hào)，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行采集、量化成數(shù)字信號(hào)，然后壓縮編碼成數(shù)字視頻序列。大多數(shù)視頻采集卡都具備硬件壓縮的功能，在采集視頻信號(hào)時(shí)首先在卡上對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行壓縮，然后才通過(guò)PCI接口把壓縮的視頻數(shù)據(jù)傳送到主機(jī)上。一般的PC視頻采集卡采用幀內(nèi)壓縮的算法把數(shù)字化的視頻存儲(chǔ)成AVI文件，高檔一些的視頻采集卡能直接把采集到的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)壓縮成MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4格式的文件。由于模擬視頻輸入端可以提供不間斷的信息源，視頻采集卡要采集模擬視頻序列中的每幀圖像，并在采集下一幀圖像之前把這些數(shù)據(jù)傳入PC系統(tǒng)。因此，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集的關(guān)鍵是每一幀所需的處理時(shí)間。如果每幀視頻圖像的處理時(shí)間超過(guò)相鄰兩幀之間的相隔時(shí)間，則要出現(xiàn)數(shù)據(jù)的丟失，也即丟幀現(xiàn)象。采集卡都是把獲取的視頻序列先進(jìn)行壓縮處理，然后再存入硬盤，也就是說(shuō)視頻序列的獲取和壓縮是在一起完成的，免除了再次進(jìn)行壓縮處理的不便。3）驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用程序視頻采集卡一般都配有硬件驅(qū)動(dòng)程序以實(shí)現(xiàn)PC機(jī)對(duì)采集卡的控制和數(shù)據(jù)通訊。根據(jù)不同的采集卡所要求的操作系統(tǒng)環(huán)境，各有不同的驅(qū)動(dòng)程序。只有把采集卡插入了PC機(jī)的主板擴(kuò)展槽并正確安裝了驅(qū)動(dòng)程序以后才能正常工作。采集卡一般都配有采集應(yīng)用程序以控制和操作采集過(guò)程。也有一些通用的采集程序，數(shù)字視頻編輯軟件如AdobePremiere等也帶有采集功能，但這些應(yīng)用軟件都必須與采集卡硬件配合使用。也即只有采集卡硬件正常安裝和驅(qū)動(dòng)以后才能使用。b.C-Cube公司的視頻處理芯片1）JPEG編碼器CL550CL550用了40多萬(wàn)只晶體管集成了JPEG壓縮編碼所需的DCT/逆向DCT單元、量化器、可變長(zhǎng)編碼器（VariableLengthCoder）等單元。壓縮率可以通過(guò)修改量化表和VLC表的內(nèi)容來(lái)改變。當(dāng)執(zhí)行JPEG的有損壓縮算法時(shí)，可按不同的圖像質(zhì)量、存儲(chǔ)器容量、帶寬等應(yīng)用環(huán)境來(lái)設(shè)置不同的壓縮比。壓縮比可以在8：1到100：1之間任意選擇。CL550專用芯片上還提供有數(shù)字視頻接口和直接與系統(tǒng)總線相連的接口，視頻接口支持8位灰度、RGB、CMYK及YUV數(shù)字信號(hào)的輸入和輸出。CL550內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)如圖3.12所示。圖3.12CL550框圖在圖像壓縮編碼工作方式時(shí)，圖像的每個(gè)象素?cái)?shù)據(jù)經(jīng)過(guò)像素總線接口（PBI）輸入到CL550處理器。PBI完成的功能包括：以行掃描為主序的視頻數(shù)據(jù)到以8*8像素點(diǎn)陣為主序的JPEG格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；視頻數(shù)據(jù)的格式化；YUV至RGB彩色空間的轉(zhuǎn)換；圖像有效處理區(qū)域的控制。數(shù)字化的圖像數(shù)值在輸入到CL550器件內(nèi)部的緩沖單元塊存儲(chǔ)（blockstorageunit）后，按照所選擇的彩色空間的格式以獨(dú)立分量的形式存儲(chǔ)。然后，各個(gè)分量單獨(dú)地進(jìn)和到后續(xù)的JPEG流水線處理過(guò)程中，每個(gè)分量的8*8像素點(diǎn)陣數(shù)據(jù)DCT首先由單元處理，之后DCT系數(shù)矩陣根據(jù)用戶編程選擇的量化表，由量化單元進(jìn)行量化處理。在CL550器件內(nèi)部的量化矩陣存儲(chǔ)區(qū)中，可同時(shí)存儲(chǔ)4個(gè)。64字長(zhǎng)的量化系數(shù)矩陣，分別適用于不同的彩色分量。量化后的矩陣被Z形掃描順序掃描處理，其中的交流分量（AC）在輸入到FIFO之前，已經(jīng)補(bǔ)零計(jì)數(shù)單元編碼（行程編碼）。FIFO存儲(chǔ)區(qū)為零計(jì)婁單元和哈夫曼編碼單元之間的緩沖區(qū)。哈夫曼編碼單元將在FIFO存儲(chǔ)區(qū)中的已進(jìn)行行程編碼的數(shù)據(jù)取出，首先對(duì)直流系數(shù)（DC）進(jìn)行DPCM計(jì)算，而后再同時(shí)對(duì)直流系數(shù)DC和交流系數(shù)AC兩部分共同完成哈夫曼編碼查表處理。哈夫曼編碼的結(jié)果最終作為JPEG壓縮后的數(shù)據(jù)傳送到主機(jī)總線接口（HBI），成為最終的處理結(jié)果。圖像解碼過(guò)程與編碼過(guò)程相反，JPEG標(biāo)準(zhǔn)格式的壓縮數(shù)據(jù)輸入到哈夫曼解碼單元解碼，又返回FIFO區(qū)域等待進(jìn)行下一步處理。游程編碼解碼單元從FIFO區(qū)域中讀出解碼后的數(shù)據(jù)，生成交流系數(shù)AC值，并進(jìn)行Z形掃描生成8*8點(diǎn)陣格式。而生成的DC值另做處理，然后進(jìn)行逆量化和逆DCT，處理的結(jié)果輸入到輸出緩沖區(qū)中，而后，像素總線接口取出這里的視頻像素?cái)?shù)據(jù)，按照一定的視頻同步時(shí)序，輸出到像素?cái)?shù)據(jù)總線，供顯示設(shè)備使用。CL550提供了快速的圖像壓縮解壓縮運(yùn)算，它利用其內(nèi)部的320階流水線處理結(jié)構(gòu)，將JPEG算法的每一操作運(yùn)算都分解安排到流水線的每階中。CL550-30處理器可以工作在29.41MHz的時(shí)鐘頻率，這就使得流水線處理可以在每秒內(nèi)完成109次運(yùn)算，當(dāng)以這樣的處理速度應(yīng)用于JPEG算法時(shí)，每秒可壓縮14.7M的圖像像素點(diǎn)。CL550-10每秒也可壓縮5M圖像像素?cái)?shù)據(jù)CL550-35每秒可壓縮17.5M的圖像像素?cái)?shù)據(jù)。C-Cube公司基于CL550推出的靜態(tài)圖像壓縮板系列產(chǎn)品，可運(yùn)行的基本環(huán)境包括80386（33Mhz主頻）CPU，ISA或EISA總線結(jié)構(gòu)，VGA顯示卡（8位、16位或24位），Windows3.10，4MBRAM，50MB以上硬盤。另外，這些產(chǎn)品可支持多種圖像文件格式。許多公司圍繞CL-550設(shè)計(jì)各種圖像板以滿足多媒體系統(tǒng)的應(yīng)用，如多媒體信息系統(tǒng)、圖像處理、掃描儀、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、電視電話、彩色傳真等。2）MPEG解碼器MPEG算法的編碼和解碼過(guò)程是一種非鏡像對(duì)稱算法，其解碼過(guò)程要比編碼過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單一些，因此用硬件實(shí)現(xiàn)MPEG算法首先推出的是MPEG解碼器。C-Cube公司推出CL450（包括CL450，CL450e,CL450i等系列產(chǎn)品）及CL680解碼器就是其中較好的產(chǎn)品。CL450包括RISC處理器、Huffman解碼器、DRAM控制器、視頻顯示控制器等單元，3條總線是主機(jī)總線、DRAM總線、像素總線。CL450完全遵從MPEG標(biāo)準(zhǔn)，能實(shí)現(xiàn)RGB和YUV格式的相互轉(zhuǎn)換，支持NTSC和PAL制式，能完成SIF分辨率（352*240，30Hz或352*288，25Hz）的實(shí)時(shí)解碼，并支持視頻和音頻的同步，可全部或部分顯示解碼后圖像。CL450功能框圖如圖3.13所示。圖3.13CL450解碼器框圖主機(jī)接口直接連接到680*0處理器上，也可很容易地連接80*86處理器。主機(jī)通過(guò)主機(jī)接口提供已壓縮的數(shù)據(jù)，F(xiàn)IFO接收編碼后的數(shù)據(jù)，由DRAM控制器寫到4Mbits的局部DRAM的幀緩沖區(qū)中，視頻顯示單元從幀緩沖區(qū)中讀出解碼后的數(shù)據(jù)，并反它送到彩色空間轉(zhuǎn)換器中（如有必要），然后輸出像素?cái)?shù)據(jù)到視頻總線。CL450通過(guò)執(zhí)行宏碼（microcode），完成高層次功能。宏碼由C-Cube和硬件提供，并且把它作為產(chǎn)品的一部分。在CL450完全操作之前，宏碼必須由軟件裝入CL450中，C-Cube公司提供的源碼供用戶在其目標(biāo)系統(tǒng)中修改和編譯。應(yīng)用程序可用兩種方式操作CL450，它們是寄存器操作方式和宏命令操作方式CL450產(chǎn)品主要面向低成本應(yīng)用，例如CD-I系統(tǒng)、視頻游戲、交互式鑫媒體系統(tǒng)、交互式電視等。c.視霸卡1992年，Creative公司推出的視霸卡（VideoBlaster），是具有良好性能的計(jì)算機(jī)視頻處理功能卡。VideoBlaster允許在標(biāo)準(zhǔn)VGA屏幕上的可移動(dòng)和可改變尺寸窗口中展示全活動(dòng)視頻，通過(guò)Creative的開發(fā)軟件和一系列影像處理及多媒體操作軟件，VideoBlaster可用于多媒體展示、捕捉和編輯數(shù)字化視頻及靜止圖像。VideoBlaster以Chips公司的82C9001A為控制芯片和Philips公司的數(shù)字視頻處理芯片為主要組成，可將模擬的視頻信號(hào)采樣轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理。它采用混疊技術(shù)（overlay）與PC機(jī)圖形、文本混合，集成顯示在VGA顯示器上，用戶可用VideoBlaster創(chuàng)作多媒體演示。該卡的結(jié)構(gòu)如圖3.14所示，對(duì)其中3個(gè)主要功能模塊即視頻信號(hào)輸入及信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，視頻信號(hào)控制處理模塊，視頻信號(hào)顯示模塊，分別介紹如下。圖3.14VideoBlaster結(jié)構(gòu)框圖1）視頻信號(hào)輸入TDA8707將輸入模擬信號(hào)以采樣率13.5MHz轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，該芯片還提供Video的自動(dòng)增益控制、箝位和輸入選擇等電路，SAA9051是視頻信號(hào)解碼器，將離散視頻信號(hào)解碼成亮度信號(hào)（Y）和色差信號(hào)（U，V），并提出行場(chǎng)同步處理以及色調(diào)、亮度信號(hào)頻率響應(yīng)控制。SAA9057是時(shí)鐘發(fā)生器，用于同步鎖存輸入信號(hào)和產(chǎn)生必要的系統(tǒng)時(shí)鐘。2）視頻信號(hào)輸出SAA9060將從VRAM讀出數(shù)字亮度信號(hào)（Y）和色差信號(hào)（U，V），轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)（Y，Y-B，Y-R），TDA4680將其轉(zhuǎn)化為模擬RGB信號(hào)，并提供亮度，飽和度、對(duì)比度、RGB增益等控制。74HCT4053是模擬信號(hào)二路選擇器,Video信號(hào)和VGA信號(hào)在此混疊，用于顯示控制。3）視頻信號(hào)窗口控制圖像顯示系統(tǒng)的核心芯片是82C9001A，通過(guò)對(duì)其控制狀態(tài)寄存器編程，提供一系列功能，如：掃描速率轉(zhuǎn)換和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)圖像窗口顯示控制、窗口位置控制、輸入分辨率控制、輸出放大因子選擇等。82C9001A有48個(gè)寄存器，分別是CPU接口寄存器、通用I/O控制寄存器、視頻獲取寄存器和顯示窗口控制寄存器，對(duì)寄存器采取索引訪問(wèn)方式。從結(jié)構(gòu)圖可以看出，82C9001A提供3方面接口電路；窗口獲取接口，信號(hào)獲取與9051提供的行場(chǎng)信號(hào)同步，信號(hào)處理后送入VRAM；與AT總線接口，接受CPU控制信號(hào)和I/O讀寫，內(nèi)存讀寫信號(hào)；與VGA接口，使顯示與VGA的行場(chǎng)同步信號(hào)同步，并接受VGATTLVideo數(shù)據(jù)用于顯示方式控制。VideoBlaster提供以下功能：采集三路視頻信號(hào)，切換顯示。支持NTSC，PAL，S-VHS和RGB視頻格式標(biāo)準(zhǔn)。支持圖形混疊。支持輸入縮放、輸入剪裁。支持顯示剪輯、顯示搖移。提供色調(diào)、飽和度、亮度和對(duì)比度控制。軟件支持PCX，TIF，BMP，MMP，GIF和TAG文件格式。端口地址，軟件可選。軟件可選IRQ。具有接近真彩色效果的YUV格式視頻緩沖區(qū)。具有系統(tǒng)內(nèi)存之外的內(nèi)存映像緩存器VRAM。音響混頻與伴音演播控制。具有JPEG的壓縮/解壓縮功能。支持Microsoft的數(shù)字化Video軟件。為了使用和掌握視頻卡功能特點(diǎn)，進(jìn)行編程控制，了解視頻卡數(shù)據(jù)流的概念十分重要。從視頻信號(hào)到VGA的數(shù)據(jù)流簡(jiǎn)圖如圖3.15所示。圖中各部分標(biāo)示說(shuō)明如下：3個(gè)視頻信號(hào)通過(guò)源信號(hào)選擇邏輯決定哪一個(gè)補(bǔ)捕俘進(jìn)入視頻緩沖器。對(duì)視頻進(jìn)行裁剪、縮放、凍結(jié)等處理。YUV格式的捕俘地址決定視頻進(jìn)入視頻緩沖器的某一位置。視頻緩沖器的數(shù)據(jù)通過(guò)混頻器，其中視頻輸入和VGA輸入補(bǔ)混合。視頻和VGA的區(qū)域的選擇取決于裁剪窗口和彩色調(diào)配鍵。對(duì)補(bǔ)選擇的顯示區(qū)域進(jìn)行搖移、縮放等顯示控制。對(duì)最終的顯示進(jìn)行飽和度、亮度、對(duì)比度等方面的調(diào)節(jié)。從捕獲靜止圖像到動(dòng)態(tài)畫面，VideoBlaster系列產(chǎn)品的VideoBlaster,VideoBlasterFS200,VideoBlasterSE,VideoBlasterSE100及VideoBlasterRT300的功能日趨成熟，迎合了目前市場(chǎng)上對(duì)視頻卡的不同需求。圖3.15VideoBlaster數(shù)據(jù)流簡(jiǎn)圖先進(jìn)先出隊(duì)列（FIFO）不對(duì)報(bào)文進(jìn)行分類，按報(bào)文到達(dá)接口的先后順序讓報(bào)文進(jìn)入隊(duì)列，在隊(duì)列的出口讓報(bào)文按進(jìn)隊(duì)的順序出隊(duì)，先進(jìn)的報(bào)文將先出隊(duì)，后進(jìn)的報(bào)文將后出隊(duì)。三、3D圖形加速卡3D圖形加速卡用來(lái)真實(shí)再現(xiàn)三維空間的物體，使得整個(gè)畫面效果更接近于現(xiàn)實(shí)生活中的所見到的景象。在屏幕上處理三維圖像的計(jì)算過(guò)程非常復(fù)雜，20世紀(jì)90年代以前3D圖形加速卡用在工作站上，到90年年代末期很多微機(jī)所配置的顯卡基本上都具有圖形加速卡的功能。1）3D圖形加速卡的相關(guān)術(shù)語(yǔ)①畫面刷新率畫面刷新率(FrameRate)即顯示器上圖形畫面的更新速度，單位為FPS（幀每秒）。其值越高，畫面越流暢。②材質(zhì)3D貼圖材質(zhì)3D貼圖（TextureMapping）也稱為材質(zhì)3D映像，其真正含意就是將某種質(zhì)料（紋理）的對(duì)象(其實(shí)是圖形)，對(duì)映在某個(gè)立體對(duì)象上。比如，有1個(gè)懸空的立方體，將蒙娜利莎的圖形，投影在這個(gè)立方體的6個(gè)面，這個(gè)投影的蒙娜利莎圖形其實(shí)就是種材質(zhì)(texture)投影到一個(gè)物體的表面。如果你還是不了解，請(qǐng)想象一下，拿蒙娜利莎的畫像當(dāng)包裝紙，來(lái)包一個(gè)大型魔術(shù)方塊時(shí)，蒙娜利莎被扭曲的模樣吧!③Mip貼圖Mip貼圖(MipMapping)是依據(jù)不同精度的要求，而使用不同版本的材質(zhì)圖樣進(jìn)行貼圖。例如：在3D游戲中離物體近時(shí)會(huì)看到非常細(xì)膩的物體表面，而遠(yuǎn)離物體時(shí)則相應(yīng)顯得粗糙，這樣既和實(shí)際視覺(jué)的效果一致，同時(shí)可以提升圖形處理的整體效率。④凹凸貼圖凹凸貼圖(BumpMapping)是一種在3D場(chǎng)景中模擬粗糙表面的技術(shù)。將深度的變化保存到一張貼圖中，然后再對(duì)3D模型進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的混合貼圖處理，即可得到具有凹凸感的表面效果。⑤視頻材質(zhì)貼圖視頻材質(zhì)貼圖(VideoTextureMapping)是目前最好的材質(zhì)貼圖效果。具有此種功能的圖形加速卡，采用高速的圖像處理方式，將一段連續(xù)的圖像以材質(zhì)的方法處理，然后貼到3D物體的表面上去。⑥平面著色平面著色（FlatShading）是根據(jù)光線照到物體的表面后，每個(gè)點(diǎn)對(duì)光線的反射明暗度顯示圖像。三維模型用小平面表示，不進(jìn)行平滑處理。⑦體著色體著色（GouraudShading）根據(jù)光線照到物體的表面(平面或曲面)后，每個(gè)點(diǎn)對(duì)光線的反射明暗度顯示圖像。三維模型用小平面表示，但進(jìn)行平滑處理。⑧透明透明（AlphaBlending或TeXtureTransparency）就是設(shè)定物體的透明程度。簡(jiǎn)單地說(shuō)，透過(guò)位于觀測(cè)點(diǎn)(屏幕)前面的物體，可以隱約看到被遮擋在后面的物體。⑨霧化Fogging(迷霧效果)一般在大霧中有物體接近時(shí)，一定先看到物體的一部分，然后是整個(gè)輪廓，接著物體的表面與整體外型才逐漸清晰起來(lái)，霧化（Fogging）正是仿真這種效果。⑩反走樣反走樣（Anti-Aliasing）也稱去鋸齒、平滑化。通常連續(xù)光滑的圖形轉(zhuǎn)化為屏幕圖像時(shí)，由于離散化處理，在物體的外緣會(huì)有鋸齒或毛邊現(xiàn)象。反走樣就是用來(lái)去除毛邊，使得物體保持平順光滑的外觀效果。2）顯示存儲(chǔ)器顯示存儲(chǔ)器簡(jiǎn)稱顯存，它的大小與速度直接影響到顯示系統(tǒng)的圖像分辨率、色彩精度和速度。目前市場(chǎng)上大致有五種顯示存儲(chǔ)器，分別為:動(dòng)態(tài)顯示存儲(chǔ)器(DRAM)增強(qiáng)型顯示存儲(chǔ)器(EDORAM)同步顯示