多媒体硬件环境

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1、学习目标■熟悉多媒体计算机系统的组成■掌握声卡和显卡的功能和基本原理■掌握几种光存储器的存储原理、技术指标和数据格式■熟悉几种常用外部设备的工作原理、功能和特点02多媒体硬件环境2.1MPC系统的组成结构多媒体应用软件第八层软件系统多媒体创作软件第七层多媒体数据处理软件第六层多媒体操作系统第五层多媒体驱动软件第四层多媒体I/O控制卡及接口第三层硬件系统多媒体计算机硬件第二层多媒体外围设备第一层2.1.1MPC硬件系统多媒体计算机1.个人计算机外设声卡●声卡配置Mic麦克输入Linein线路输入Aux辅助输入Lineout线路输出Speak

2、低阻输出CD-ROM●激光驱动器CD-ROMCD-RW声音重放设备●模拟声音设备有源音箱、耳机音响设备2．MPC技术标准1）MPC-11990年MPC-l标准诞生；得到了许多硬件商的支持；发展了多媒体系统的标准操作平台；软件开发商也克服了以往无硬件标准而造成的软件的困境2）MPC-21993年5月MPC联盟又制定了第二代多媒体计算机标准MPC-2；主要是提高了基本部件的性能指标。3）MPC-31995年6月制定；在进一步提高对基本部件的要求的基础上，MPC-3增加了全屏幕、全动态(30帧／秒，fps)视频及增强版的CD音质的视频和音频硬件

3、标准。随着计算机硬件技术和多媒体技术的飞速发展，MPC的标准规范还会继续升级。所以，我们不必去拘泥于它的具体条件，而只要去理解、把握MPC的基本特征。这些基本特征有：带有采用光学原理的数字光盘存储设备(如CD-ROM驱动器等)；高质量的数字音响(处理数字音频、视频的声音卡)；高分辨率的图形、图像显示(TV接收卡、视频捕捉卡、视频压缩与解压卡)；带有管理多媒体的软件；3.MPC的特征2.1.2MPC软件系统1．驱动软件2．多媒体操作系统3．多媒体数据处理软件4．多媒体创作软件5．多媒体应用系统2.2.1音频卡的功能音频卡处理音频信号的PC插

4、卡是音频卡（AudioCard），又称声音卡，声音卡处理的音频媒体有数字化声音（Wave）、合成音乐（MIDI）、CD音频。音频卡的功能音频的录制与播放编辑与合成MIDI接口文–语转换CD-ROM接口游戏接口支持全双工功能2.2音频接口2.2.2音频卡的工作原理1.声音输入到计算机的过程从模拟到数字声源声波传声器模拟电信号数字声音传统电子技术采用模拟音频电子技术处理声音信号：它以模拟电压的幅度表示声音的强弱，但计算机只认识数字信号在计算机中，所有信息均以数字表示。声音信号也用一系列的数字表示，称为数字音频。从模拟等音频信号采集取样（也称采

5、样）是将时间上连续变化的信号，转换为时间上离散的信号，即将时间上连续变化的模拟量转换为一系列等间隔的脉冲，脉冲的幅度取决于输入模拟量。1.取样和保持音频信号数字化取样过程采样脉冲输入模拟信号采样输出信号模拟信号经采样后，得到一系列样值脉冲。采样脉冲宽度τ一般是很短暂的，在下一个采样脉冲到来之前，应暂时保持所取得的样值脉冲幅度，以便进行转换。因此，在取样电路之后须加保持电路。①在采样脉冲S(t)到来的时间τ内，VT导通，UI(t)向电容C充电，假定充电时间常数远小于τ，则有：UO(t)＝US(t)＝UI(t)。－－采样②采样结束，VT截止，

6、而电容C上电压保持充电电压UI(t)不变，直到下一个采样脉冲到来为止。－－保持场效应管VT为采样门，电容C为保持电容，运算放大器为跟随器，起缓冲隔离作用。取样保持电路及输出波形音频信号数字化输入的模拟电压经过取样保持后，得到的是阶梯波。而该阶梯波仍是一个可以连续取值的模拟量，但n位数字量只能表示2n个数值。因此，用数字量来表示连续变化的模拟量时就有一个类似于四舍五入的近似问题。2.量化和编码将采样后的样值电平归化到与之接近的离散电平上，这个过程称为量化。指定的离散电平称为量化电平Uq。用二进制数码来表示各个量化电平的过程称为编码。两个量化

7、电平之间的差值称为量化单位Δ，位数越多，量化等级越细，Δ就越小。取样保持后未量化的Uo值与量化电平Uq值通常是不相等的，其差值称为量化误差ε，即ε=Uo-Uq。量化的方法一般有两种：只舍不入法和有舍有入法。音频信号数字化1)只舍不入法当Uo的尾数＜Δ时，舍尾取整。这种方法ε总为正值，εmax＝Δ。2)有舍有入法当Uo的尾数＜Δ/2时，舍尾取整；当Uo的尾数≥Δ/2时，舍尾入整。这种方法ε可正可负，但是

8、εmax

9、=Δ/2。可见，它的误差要小。音频信号数字化讨论：采样前后信号频谱的变化什么条件下，可以从采样信号不失真地恢复出原信号-----

10、-奈奎斯特抽样定理的引出求证思路：理想抽样时域描述----理想抽样频域描述-----采样前后信号频谱的变化FT理想抽样冲激函数：理想抽样输出：理想抽样时域描述理想抽样频域描述附采样信号的频谱抽