多媒体应用多媒体系统结构.docx
- 文档编号:6511140
- 上传时间:2023-01-07
- 格式:DOCX
- 页数:14
- 大小:25.63KB
多媒体应用多媒体系统结构.docx
《多媒体应用多媒体系统结构.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《多媒体应用多媒体系统结构.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
多媒体应用多媒体系统结构
第6章多媒体系统结构
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
6.1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
多媒体通信软件
第二层
多媒体输入/输出控制卡及接口
多媒体计算机硬件第一层
多媒体外围设备
图6.1多媒体计算机系统的层次结构
6.1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。
6.1多媒体计算机系统结构
n第四层为多媒体著作工具及软件。
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。
6.2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:
存储设备
大容量硬盘
静态图像输入数据磁带
扫描仪光存储设备
数字相机显示器
打印机数字信号
模拟视频
摄像机
录象机
电视机
视盘机
图
像
采
集
卡
计
算
机
主
机
司
步
部
件
投影电视
电视
模拟信号
音频采集卡显示器
话筒MIDI声音回放网卡
网络通信接口
6.2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芯片中集成GPU,例如可以直接通过硬解码流畅的播放高清视频;
n第三类称为专用图形处理器GPU(GraphicsProcessingUnit),提供高速通用计算能力来进行2D或者3D图像和特效处理,实现硬件加速。
6.2多媒体计算机硬件简介
n数字信号处理器
DSP(DigitalSignalProcessor,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,通过使用特殊的内存架构,可以同时获得数据和指令,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
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。
近年,核心显卡技术被逐步集成到中央处理器中。
sandybridge(SNB)、ivybridge(IVB)、haswell、skylake、kabylake平台
6.2多媒体计算机硬件简介
n媒体处理器
Ø媒体处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。
Ø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。
Ø海斯针对H.264/H.265等的芯片
6.3多媒体I/O设备简介
n6.3.1扫描仪
n6.3.2多媒体投影仪
n6.3.3数字视频展示台
n6.3.4触摸屏
n6.3.5数码相机
n6.3.6数字摄像机
n6.3.7数字摄像头
n6.3.8手写输入设备
n6.3.9显示系统及其工作原理
n6.3.10彩色打印技术
6.3.1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)。
6.3.1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。
6.3.1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。
n扫描仪的性能指标
Ø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)。
Ø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。
Ø扫描速度
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。
6.3.2多媒体投影仪
n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,获得巨大、逼真的画面。
n投影机主要通过多种显示技术实现
ØCRT投影技术(RGB-》荧光屏
ØLCD投影技术
Ø利用液晶的光电效应,即液晶分子在电场作用下排列发生变化,影响
其液晶单元的透光率或反射率,从而影响它的光学性质,产生具有不同灰度层次及颜色的图像
ØDLP投影技术(光阀成像)
ØLCoS投影技术(液晶反射式芯片,LCD+CMos)
6.3.3数字视频展示台
n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、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。
6.3.4触摸屏
n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。
投影触控:
XperiaTouch
n无需特殊设备
n任何表面变成可触控的虚拟显示屏
n把触控(红外识别)+手势(摄像头识别)=触摸屏
电极墙
nWall++(CMU),CHI2018人机交互顶会
n21.30美元/㎡
n普通室内墙壁变成可感应人的触碰和姿势
n钻石型网状电极布局,再涂上一层标准乳胶漆
n电容式感应和电磁感应
6.3.5数码相机
n数码相机是一种能够进行拍摄并通过内部处理把拍摄到的
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(CMOS)、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(CMOS)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。
CFA(ColorFilterArray,色彩滤波阵列)
nBayer阵列
n每个像素只感受单一颜色的光线,最终重新组合出彩色的图像(1/3真实,2/3猜测)
nRGBWX-TransFoveonX3
6.3.6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、
MiniDV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。
6.3.7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。
6.3.8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。
6.3.9显示系统及其工作原理
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。
6.3.9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、CGA、EGA、VGA(包括SVGA)、DVI,HDMI和MTS多频显示器等。
6.3.9显示系统及其工作原理
nCRT显示器原理
nCRT显示器是一种光栅图像显示器(图6.3)。
电子枪聚焦系统加速系统磁偏转系统
电子束
加热灯丝
荧光
屏
金属阴极电平控制器水平偏转板垂直偏转板
图6.3阴极射线管的基本结构
6.3.9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。
6.3.9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,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。
6.3.9显示系统及其工作原理
nLCD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装置,液晶显示器就能显示想要的颜色了。
6.3.9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
6.3.9显示系统及其工作原理
n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。
6.3.9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。
6.3.9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,并将处理结果存放到显示内存中;
3.显示内存将数据传送到RAMDAC(数模转换器)并进行数字信号到模拟信号的转换;
4.RAMDAC将模拟信号通过VGA接口输送到显示器。
nPCIExpress(PCIE)
GPU加速
6.3.10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。
6.3.10彩色打印技术
n黑白激光打印机
当计算机通过电缆向打印机发送数据时,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
6.3.10彩色打印技术
n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
彩色喷墨打印机的作用是将计算机产生的彩色图像或来自扫描仪的彩色图像高质量地打印出来。
6.4多媒体存储系统
n6.4.1磁存储系统及其工作原理
n6.4.2光盘存储技术
6.4.1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。
6.4.1磁存储系统及其工作原理
n软盘(FloppyDisk)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。
6.4.2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与DVD-ROM。
nHD-DVD(Blu-Ray)光盘(G级)
n全息光盘
n光盘库
n闪存盘(2G-2T)
6.5多媒体操作系统
n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。
6.6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
6.6.1文本软件
nNotepad++
6.6.1文本软件
nCOOL3D
nUleadCool3D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作领域。
nCool3D3.0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。
6.6.2音频软件
nAudioGrabber
AudioGrabber是一个专业的抓音轨的软件,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。
AudioGrabber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。
nCrazyTalk
CrazyTalkStandardEdition是一款经典的聊天动画制作工具,分为家庭版和网络版。
6.6.3视频软件
nVideoEditor
VideoEditor是一款功能强大、操作简单、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,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。
6.6.3视频软件
nCamtasiaStudio
CamtasiaStudio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。
输出格式包括Flash、AVI、MOV、RM、GIF动画等多种常见格式,是制作视频演示的绝佳工具。
6.6.4图形软件
nCorelDRAW
CorelDRAW是Corel公司出品的最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MacroMedia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。
6.6.5图像软件
nHyperSnapeDX
HyperSnapeDX是一个强大的屏幕捕捉程序,可以有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,制作出图文并茂的文档。
nPolyView
PolyView是一个Windows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。
6.6.6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。
nUnity3D
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 多媒体 应用 系统 结构