第二章多媒体计算机系统中国水利水电出版社多媒体技术与应用
2.1.1多媒体计算机系统的组成多媒体计算机系统的层次结构从下到上由 5个部分组成。如图 2-1所示。下层部分是多媒体硬件，往上逐渐过渡到多媒体软件。多媒体操作系统和 多媒体设备驱动程序是软件和硬件之间的接口。
2.1 多媒体计算机结构与组成多媒体硬件系统多媒体设备驱动程序多媒体操作系统多媒体创作工具多媒体应用软件图 2-1多媒体计算机系统的层次结构多媒体技术与应用多媒体硬件系统,包括计算机硬件、声音 /视频处理设备、多种媒体输入 /
输出设备及信号转换装置、通信传输设备及接口装置、多媒体处理芯片、
光盘驱动器等。
多媒体驱动程序,控制和管理多媒体硬件,完成设备的启动,初始化,设备的各种操作和图像的快速变换以及功能调用等 。
多媒体操作系统,对多媒体环境下的各个任务进行调度和管理，保证音频和视频同步控制以及信息处理的实时性。提供各种基本操作和管理。
多媒体创作工具,用于开发多媒体应用的工具软件。通常包括多媒体素材制作工具、多媒体创作工具和多媒体编程工具。
多媒体应用软件,这类软件与用户有直接接口，用户只要使用有关的操作命令，就能方便的进行如 MP3播放,DVD播放等。
多媒体技术与应用
2.1.2 多媒体软件系统多媒体软件系统层是多媒体计算机系统的灵魂。多媒体系统软件要具有综合处理各种媒体的能力。多媒体操作系统是系统软件的核心，作为多媒体计算机的操作系统除了传统的管理功能之外还应该解决以下的关键问题：
(1)对音频、视频信息必须建立具有时间参数的标准文档格式。
(2)解决图像和声音数据实时播放时所需要的同步控制机制，依靠软件硬件结合完成。
(3)对声音、图像数据必须通过软、硬件结合进行压缩和还原处理。
(4)要有标准化的对硬件透明的应用程序接口、图形用户接口。
多媒体技术与应用
2.1.3多媒体硬件系统多媒体计算机的硬件系统层是多媒体计算机系统的物质基础，它包括计算机主机系统和多媒体接口及外部设备。
显示器
CD
-ROM
主机麦克风
CD
唱盘收录机
MIDI
合成器耳机扬声器音频卡 视频卡摄像机影碟机录像机投影机数码相机扫描仪图 2-2 多媒体硬件系统的组成多媒体技术与应用
2.2 多媒体输入设备触摸屏是一种坐标定位装置，属于输入设备。作为一种特殊的计算机外设，
它提供了简单、方便、自然的人机交互方式。通过触摸屏，用户可直接用手向计算机输入坐标信息。触摸屏系统一般包括触摸屏控制卡、触摸检测装置和驱动程序三个部分，如图 2-3所示。
2.2.1触摸屏触摸检测装置触摸屏控制卡驱动程序图 2-3 触摸屏多媒体技术与应用
电阻触摸屏电阻触摸屏的屏体部分是一块与显示器表面相匹配的多层复合薄膜，由一层玻璃或有机玻璃作为基层，在基层两个表面涂上一层透明的导电层，在两层导电层之间有极小的间隙使它们互相绝缘。在最外面再涂覆一层透明、
光滑，且耐磨损的塑料层。如图 2-4所示。
Y方向
+5V
+5V X方向 0V
第 1层 I TO
+5V
0V
第 2层 I TO
图 2-4 电阻式触摸屏工作原理第 1层 I TO
第 2层 I TOR
触摸点多媒体技术与应用
电容式触摸屏电容式触摸屏外表面是一层玻璃,中间夹层的上下两面涂有一层透明的导电薄膜层,再在导体层外上一块保护玻璃 。 上面的导电层是工作层面,四边各有一个狭长的电极,在导电体内形成一个低电压交流电场 。 如图 2-5所示 。
v
图 2-5电容式触摸屏多媒体技术与应用
表面声波触摸屏表面声波触摸屏的触摸屏部分是玻璃平板，安装在显示器屏幕的前面。玻璃屏的左上角和右下角各固定了竖直和水平方向的超声波发射换能器，右上角则固定了两个相应的超声波接收换能器。同时，玻璃屏的四个周边则刻有 45° 角由疏到密间隔非常精密的反射条纹。如图 2-6所示。
图 2-6 表面声波式触摸屏工作原理
Y方向接受发射第 2层发射
X方向第 1层第 1层 I TO
第 2层 I TO
触摸点多媒体技术与应用
红外线触摸屏红外线触摸屏一种利用红外线技术的装置。在显示器前面架上一个边框形状的传感器，边框的四边排列了红外线发射管及接收管，在屏幕表面形成一个红外线网。如图 2-7所示。
红外线发射管红外线接受管红外线接受管红外线发射管触点图 2-7红外线触摸屏工作原理多媒体技术与应用
2.2.2扫描仪扫描仪是一种图像输入设备,利用光电转换原理,通过扫描仪光电管的移动或原稿的移动,把黑白或彩色的原稿信息数字化后输入到计算机中,扫描仪还用于文字识别,图像识别等领域 。
扫描仪的分类：
(1) 按扫描方式分类：分为手持式,台式,胶片式和滚筒式四种 。
(2) 按扫描幅面分类：最常见的为 A4和 A3幅面的台式扫描仪,A0大幅面扫描仪 。
(3)按接口标准分类：扫描仪按接口标准分为三种,SCSI接口,EPP增强型并行接口,USB通用串行总线接口 。
(4)按反射式或透射式分类：反射式扫描仪用于扫描不透明的原稿,它利用光源照在原稿上的反射光来获取图形信息如图 2-8所示；透射式扫描仪用于扫描透明胶片,
如胶卷,X光片等如图 2-9所示 。
(5)按灰度与彩色分类：可分灰度和彩色两种。
多媒体技术与应用图 2-8 反射式扫描仪光源扫描样张数字信号输出导轨平板式扫描仪光电转换器识别反射光线图 2-8 反射式扫描仪光源扫描样张数字信号输出导轨平板式扫描仪光电转换器识别反射光线多媒体技术与应用扫描仪的主要技术指标：
分辨率 描述扫描精度，用 1英寸里像素点 dpi表示。分辨率分为光学分辨率、机械分辨率和插值分辨率。
扫描速度 指每扫描一行所需时间，单位是毫秒／行或毫秒／线，
色彩精度 是指用多少个位来表示扫描得到的一个像素。
灰度级 是表示灰度图像的亮度层次范围的指标，是指扫描仪识别和反映像素明暗程度的能力。
多媒体技术与应用
2.2.3数码照相机数码照相机使用电荷耦合器件作为成像部件。它把进入镜头照射于电荷耦合器件上的光影信号转换为电信号，再经模 /数转换器处理成数字信息，并把数字图像数据存储在相机内的磁介质中。数码照相机的关键部件是光电偶合器件 CCD。
图 2-10 光敏元件排列方式直排列 交错排列多媒体技术与应用数码相机内部结构有镜头、光电转换器件（ COMS/CCD）、模 /数转换器
（ A/D）、微处理器（ MPU）、内置储存器、液晶屏幕（ LCD）、可移动储存器、接口（计算机 /电视机接口）、锂电池等如图 2-11。
数字信号
CCD 转换器 存储介质镜头与快门数据接口图 2-11 数码相机的工作原理多媒体技术与应用
2.2.4数码摄像机摄像机是一种将景物图像的光信号变成视频电信号，以实现记录或重放的电子设备。摄像机由摄像镜头、摄像管、同步信号发生电路、偏转电路、
放大电路、电源等部分组成。来自被摄物体的光通过光学系统在摄像管的靶上形成光学图像，这个光学图像经摄像管转换成电信号，经一系列处理后输出视频信号。
多媒体技术与应用
2.3多媒体输出设备多媒体计算机系统中信息显示的设备主要是 PC机的显示系统 。 包括显示器,显示适配器两部分 。 显示适配器可以用扩展卡的方式插入 PC总线或是集成在主板上 。 显示器与显示适配器必须相匹配 。 显示器是多媒体计算机最基本的输出设备,市场上最常见的显示器有两大类：
阴极射线管 CRT 显示器
液晶 LCD显示器
2.3.1 显示器多媒体技术与应用
2.3.2投影机投影机根据所使用的技术主要分为两种：
阴极射线管 CRT投影机：
液晶显示 LCD投影机：
多媒体技术与应用
2.4 多媒体接口设备音频卡俗称声卡是实现计算机对声音处理的功能的部件，借助它，计算机可以录制、编辑、回放数字音频文件，对音频文件进行压缩和解压缩。控制各个声源的音量并加以混合,对输出信号进行功率放大。采用语音处理技术实现语音合成和语音识别。提供 MIDI音乐设备数字接口等。
MIC
放大器
A/D
转换器
MIDI
设备
DSP
处理器总线接口控制器
D/A
转换器功率放大器音乐合成器输出线路输入话筒输入游戏棒图 2-12音频卡工作原理框图
2.4.1 音频卡多媒体技术与应用
2.4.2 视频卡它可以汇集视频源 (电视信号 )、音频源、录像机、激光视盘机、
摄像机等设备的信息，进行编辑、存储、输出等。视频卡按其功能又细分为图形加速卡、视频叠加卡、视频采集卡、电视卡等。
多媒体技术与应用
2.4.3 USB通用串行总线接口
USB(Universal Serial Bus) 是一种计算机的外接串联接口技术。使用这种通用的连接器来连接各种类型的外接设备，使得日益多样化，规格繁杂的各种外部设备与计算机的连接有了统一的标准。 USB接口的外型为 4针标准插头，可替代主机箱后板上的各种串行 /并行接口，直接实现对各种 I/O设备的插接，并具备热插拔的功能。 USB有 4种基本的传输类型。
控制传输
批传输
中断传输
等时传输多媒体技术与应用
2.4.4 MP3播放器
MP3是 MPEG Layer3的缩写,它是一种超级声音文件的压缩与解压缩的计算方式,MP3压缩比约为 12,1,可以保持相当好的音质 。 MP3播放器实际上是一个带有 MP3解码的 USB接口闪存盘 。 闪存盘的容量从几百兆到几千兆,MP3解码芯片组采用超大规模集成电路和超低功耗省电模式,专为便携式系统而设计 。 MP3的主要性能指标是：
传输速度和闪存容量 。
附加功能 。
耳机质量 。
2.1.1多媒体计算机系统的组成多媒体计算机系统的层次结构从下到上由 5个部分组成。如图 2-1所示。下层部分是多媒体硬件，往上逐渐过渡到多媒体软件。多媒体操作系统和 多媒体设备驱动程序是软件和硬件之间的接口。
2.1 多媒体计算机结构与组成多媒体硬件系统多媒体设备驱动程序多媒体操作系统多媒体创作工具多媒体应用软件图 2-1多媒体计算机系统的层次结构多媒体技术与应用多媒体硬件系统,包括计算机硬件、声音 /视频处理设备、多种媒体输入 /
输出设备及信号转换装置、通信传输设备及接口装置、多媒体处理芯片、
光盘驱动器等。
多媒体驱动程序,控制和管理多媒体硬件,完成设备的启动,初始化,设备的各种操作和图像的快速变换以及功能调用等 。
多媒体操作系统,对多媒体环境下的各个任务进行调度和管理，保证音频和视频同步控制以及信息处理的实时性。提供各种基本操作和管理。
多媒体创作工具,用于开发多媒体应用的工具软件。通常包括多媒体素材制作工具、多媒体创作工具和多媒体编程工具。
多媒体应用软件,这类软件与用户有直接接口，用户只要使用有关的操作命令，就能方便的进行如 MP3播放,DVD播放等。
多媒体技术与应用
2.1.2 多媒体软件系统多媒体软件系统层是多媒体计算机系统的灵魂。多媒体系统软件要具有综合处理各种媒体的能力。多媒体操作系统是系统软件的核心，作为多媒体计算机的操作系统除了传统的管理功能之外还应该解决以下的关键问题：
(1)对音频、视频信息必须建立具有时间参数的标准文档格式。
(2)解决图像和声音数据实时播放时所需要的同步控制机制，依靠软件硬件结合完成。
(3)对声音、图像数据必须通过软、硬件结合进行压缩和还原处理。
(4)要有标准化的对硬件透明的应用程序接口、图形用户接口。
多媒体技术与应用
2.1.3多媒体硬件系统多媒体计算机的硬件系统层是多媒体计算机系统的物质基础，它包括计算机主机系统和多媒体接口及外部设备。
显示器
CD
-ROM
主机麦克风
CD
唱盘收录机
MIDI
合成器耳机扬声器音频卡 视频卡摄像机影碟机录像机投影机数码相机扫描仪图 2-2 多媒体硬件系统的组成多媒体技术与应用
2.2 多媒体输入设备触摸屏是一种坐标定位装置，属于输入设备。作为一种特殊的计算机外设，
它提供了简单、方便、自然的人机交互方式。通过触摸屏，用户可直接用手向计算机输入坐标信息。触摸屏系统一般包括触摸屏控制卡、触摸检测装置和驱动程序三个部分，如图 2-3所示。
2.2.1触摸屏触摸检测装置触摸屏控制卡驱动程序图 2-3 触摸屏多媒体技术与应用
电阻触摸屏电阻触摸屏的屏体部分是一块与显示器表面相匹配的多层复合薄膜，由一层玻璃或有机玻璃作为基层，在基层两个表面涂上一层透明的导电层，在两层导电层之间有极小的间隙使它们互相绝缘。在最外面再涂覆一层透明、
光滑，且耐磨损的塑料层。如图 2-4所示。
Y方向
+5V
+5V X方向 0V
第 1层 I TO
+5V
0V
第 2层 I TO
图 2-4 电阻式触摸屏工作原理第 1层 I TO
第 2层 I TOR
触摸点多媒体技术与应用
电容式触摸屏电容式触摸屏外表面是一层玻璃,中间夹层的上下两面涂有一层透明的导电薄膜层,再在导体层外上一块保护玻璃 。 上面的导电层是工作层面,四边各有一个狭长的电极,在导电体内形成一个低电压交流电场 。 如图 2-5所示 。
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图 2-5电容式触摸屏多媒体技术与应用
表面声波触摸屏表面声波触摸屏的触摸屏部分是玻璃平板，安装在显示器屏幕的前面。玻璃屏的左上角和右下角各固定了竖直和水平方向的超声波发射换能器，右上角则固定了两个相应的超声波接收换能器。同时，玻璃屏的四个周边则刻有 45° 角由疏到密间隔非常精密的反射条纹。如图 2-6所示。
图 2-6 表面声波式触摸屏工作原理
Y方向接受发射第 2层发射
X方向第 1层第 1层 I TO
第 2层 I TO
触摸点多媒体技术与应用
红外线触摸屏红外线触摸屏一种利用红外线技术的装置。在显示器前面架上一个边框形状的传感器，边框的四边排列了红外线发射管及接收管，在屏幕表面形成一个红外线网。如图 2-7所示。
红外线发射管红外线接受管红外线接受管红外线发射管触点图 2-7红外线触摸屏工作原理多媒体技术与应用
2.2.2扫描仪扫描仪是一种图像输入设备,利用光电转换原理,通过扫描仪光电管的移动或原稿的移动,把黑白或彩色的原稿信息数字化后输入到计算机中,扫描仪还用于文字识别,图像识别等领域 。
扫描仪的分类：
(1) 按扫描方式分类：分为手持式,台式,胶片式和滚筒式四种 。
(2) 按扫描幅面分类：最常见的为 A4和 A3幅面的台式扫描仪,A0大幅面扫描仪 。
(3)按接口标准分类：扫描仪按接口标准分为三种,SCSI接口,EPP增强型并行接口,USB通用串行总线接口 。
(4)按反射式或透射式分类：反射式扫描仪用于扫描不透明的原稿,它利用光源照在原稿上的反射光来获取图形信息如图 2-8所示；透射式扫描仪用于扫描透明胶片,
如胶卷,X光片等如图 2-9所示 。
(5)按灰度与彩色分类：可分灰度和彩色两种。
多媒体技术与应用图 2-8 反射式扫描仪光源扫描样张数字信号输出导轨平板式扫描仪光电转换器识别反射光线图 2-8 反射式扫描仪光源扫描样张数字信号输出导轨平板式扫描仪光电转换器识别反射光线多媒体技术与应用扫描仪的主要技术指标：
分辨率 描述扫描精度，用 1英寸里像素点 dpi表示。分辨率分为光学分辨率、机械分辨率和插值分辨率。
扫描速度 指每扫描一行所需时间，单位是毫秒／行或毫秒／线，
色彩精度 是指用多少个位来表示扫描得到的一个像素。
灰度级 是表示灰度图像的亮度层次范围的指标，是指扫描仪识别和反映像素明暗程度的能力。
多媒体技术与应用
2.2.3数码照相机数码照相机使用电荷耦合器件作为成像部件。它把进入镜头照射于电荷耦合器件上的光影信号转换为电信号，再经模 /数转换器处理成数字信息，并把数字图像数据存储在相机内的磁介质中。数码照相机的关键部件是光电偶合器件 CCD。
图 2-10 光敏元件排列方式直排列 交错排列多媒体技术与应用数码相机内部结构有镜头、光电转换器件（ COMS/CCD）、模 /数转换器
（ A/D）、微处理器（ MPU）、内置储存器、液晶屏幕（ LCD）、可移动储存器、接口（计算机 /电视机接口）、锂电池等如图 2-11。
数字信号
CCD 转换器 存储介质镜头与快门数据接口图 2-11 数码相机的工作原理多媒体技术与应用
2.2.4数码摄像机摄像机是一种将景物图像的光信号变成视频电信号，以实现记录或重放的电子设备。摄像机由摄像镜头、摄像管、同步信号发生电路、偏转电路、
放大电路、电源等部分组成。来自被摄物体的光通过光学系统在摄像管的靶上形成光学图像，这个光学图像经摄像管转换成电信号，经一系列处理后输出视频信号。
多媒体技术与应用
2.3多媒体输出设备多媒体计算机系统中信息显示的设备主要是 PC机的显示系统 。 包括显示器,显示适配器两部分 。 显示适配器可以用扩展卡的方式插入 PC总线或是集成在主板上 。 显示器与显示适配器必须相匹配 。 显示器是多媒体计算机最基本的输出设备,市场上最常见的显示器有两大类：
阴极射线管 CRT 显示器
液晶 LCD显示器
2.3.1 显示器多媒体技术与应用
2.3.2投影机投影机根据所使用的技术主要分为两种：
阴极射线管 CRT投影机：
液晶显示 LCD投影机：
多媒体技术与应用
2.4 多媒体接口设备音频卡俗称声卡是实现计算机对声音处理的功能的部件，借助它，计算机可以录制、编辑、回放数字音频文件，对音频文件进行压缩和解压缩。控制各个声源的音量并加以混合,对输出信号进行功率放大。采用语音处理技术实现语音合成和语音识别。提供 MIDI音乐设备数字接口等。
MIC
放大器
A/D
转换器
MIDI
设备
DSP
处理器总线接口控制器
D/A
转换器功率放大器音乐合成器输出线路输入话筒输入游戏棒图 2-12音频卡工作原理框图
2.4.1 音频卡多媒体技术与应用
2.4.2 视频卡它可以汇集视频源 (电视信号 )、音频源、录像机、激光视盘机、
摄像机等设备的信息，进行编辑、存储、输出等。视频卡按其功能又细分为图形加速卡、视频叠加卡、视频采集卡、电视卡等。
多媒体技术与应用
2.4.3 USB通用串行总线接口
USB(Universal Serial Bus) 是一种计算机的外接串联接口技术。使用这种通用的连接器来连接各种类型的外接设备，使得日益多样化，规格繁杂的各种外部设备与计算机的连接有了统一的标准。 USB接口的外型为 4针标准插头，可替代主机箱后板上的各种串行 /并行接口，直接实现对各种 I/O设备的插接，并具备热插拔的功能。 USB有 4种基本的传输类型。
控制传输
批传输
中断传输
等时传输多媒体技术与应用
2.4.4 MP3播放器
MP3是 MPEG Layer3的缩写,它是一种超级声音文件的压缩与解压缩的计算方式,MP3压缩比约为 12,1,可以保持相当好的音质 。 MP3播放器实际上是一个带有 MP3解码的 USB接口闪存盘 。 闪存盘的容量从几百兆到几千兆,MP3解码芯片组采用超大规模集成电路和超低功耗省电模式,专为便携式系统而设计 。 MP3的主要性能指标是：
传输速度和闪存容量 。
附加功能 。
耳机质量 。
