第5章多媒体硬件环境(编辑修改稿)

第5章多媒体硬件环境(编辑修改稿)内容摘要：

装 Windows 98,安装成功后， Windows 98中的光驱驱动程序将替代 DOS的驱动程序，光盘符自动保留；不过现在光驱全是自启动的将光驱硬件连接好后，系统可以自动识别出光驱，并自动安装光驱的驱动程序。 光存储格式标准和类型  CDR光存储系统 1． CDR盘片的物理层次  CDR光盘与普通 CD光盘有相同的外观尺寸。 共分为六层：印刷层、保护层、反射层、 有机染料层 、 轨道凹槽 层、聚碳酸脂透明低层。 CDR光盘上除了含有合成塑胶层与保护漆层外，将反射用的铝层改为 24K黄金层（也可能是纯银材料），另外再加上有机染料层和预置的轨道凹槽。 燃料记录 层 凹层 凸层 反射金层 漆膜保护层 聚碳酸酯基层 光存储格式标准和类型 2． CDR的刻录和读取原理  CDR刻录是将刻录光驱的写激光聚焦后，通过 CDR空白盘的聚碳酸酯 （ polycarbonate） 层照射到有机燃料 （通常是箐蓝或酞箐蓝燃料） 的表面上 ， 激光照射使产生的热量将有机染料烧熔，并使其变成光痕 （ mark）。  当 CDROM驱动器读取 CDR盘上的信息时，激光将通过聚碳酸酯和有机染料层照射镀金层的表面，并反射到 CDROM的光电二极管检测器上。 光痕会改变激光的反射率，CDROM驱动器根据反射回来的光线的强弱来分辨数据 0和 1。 光存储格式标准和类型  磁光（ MO）存储系统  磁光盘片用 树脂做基盘 ， 其上集积了保护层（氮化硅）、记录层 （铽、铁钴合金）和 反射层 （铝合金）而构成。 数据记录在记录层上。 形成记录的磁粒子（小磁铁）相对于记录而形成垂直排列（垂直磁记录方式）。 由于磁粒子非常细长，垂直排列可以获得较高的记录密度。  磁粒子在外磁场的作用下可具有一定的方向性，这种方向性在激光束的热力作用下可发生翻转，方向性的正、负分别代表 0或 1， 0或 1的翻转构成其可擦除性，擦写次数可达百万次。 光存储格式标准和类型  当数据要 写入磁光盘时，利用凸透镜进行聚焦，将高功率激光以极小的光点照射在磁光盘记录层上，当其表面温度上升到约300186。 C的距离点时，用外部磁场的作用而改变其远磁化方向。 然后终止激光光束让记录冷却，形成不受外磁场影响的牢固记录层。  当要进行数据 重写时，需经过 “ 擦 ” 和 “ 写 ” 两步，先利用中功率激光照射介质段区中的所有数据，使段区中的数据点都沿着和介质表面垂直的方向均匀磁化，即通过写入 “ 0”来抹去原有数据，然后再根据要求用高功率激光在 “ 0”位置写入数据“ 1”，这样就完成了数据的重写。  数据的 读取是利用低功率激光探测盘片表面，通过分析反射回来的偏振光的偏振面方向是顺时针或是逆时针，来决定读取的数据是 “ 1”还是 “ 0”。 光存储格式标准和类型  相变（ PD）光存储系统  在基盘上沉积电介质层、相变记录层、冷却层和保护层等形成多层结构。  PD光存储系统读、写和擦除原理  利用物质的状态变化即所谓的相变进行数据的读、写和擦除。  相变记录层由一种银合金材料组成，视其加热温度的不同，它可以形成晶体，也可以形成非晶体。  适当调整加热温度可以自由地控制记录层的结晶状态。 在晶体状态中原子整齐排列，光反射率高；相反，在非晶体状态原子排列不整齐，光的反射率低。 光存储格式标准和类型  DVD光存储设备 1. DVD盘片的物理结构  按单 /双面与单 /双层结构的各种组合， DVD可以分为单面单层、单面双层、双面单层和双面双层 4种物理结构。 2． DVD光盘驱动器的种类 （ 1） DVDROM （ 2） DVDR与 DVDRW （ 3） DVDRAM （ 4） DVDAudio （ 5） DVDVideo 光盘塔  光盘塔系统 的组织是大容量存储的重要一步，多媒体信息量非常大，需要研究海量信息存储技术，光盘塔系统就是其中的一个解决方案。  光盘塔系统 包含一个或多个光驱动器，由精确伺服控制的机电机械手自动升降器机构来在盘片堆栈上的槽和驱动器之间来回移动光盘。 在盘播放完毕后（通常是驱动器请求另一张盘片时） 机械手机构从驱动器上将盘卸下并放回堆栈上它的槽内。 在程序控制下，机械手设备可操作和管理多个驱动器。 光盘塔  光盘塔系统也许含有各种不同类的驱动器 ， 包括 CDROM、WORM、 可重写式或多功能驱动器。 光盘塔系统可含有一个或多个驱动器 （ 通常最多为四个 ）。 驱动器在 SCSI总线上与它们自己的 SCSIID菊花式链接。 机械手设备也作为一种 SCSI设备并有它自己的 SCSIID， 这样就可用程序来控制设备。  光盘塔系统的大小可从较小尺寸的小型桌面型变化到较大的尺寸的全 19英寸立柜型 （ 至少需要两个立柜 ）。 随着盘密度的增大 ， 光盘塔系统的尺寸已逐步趋向。 光盘塔堆栈可能存放 50~200张光盘。 由于单张盘的存储容量已高达10GB（ 取决于盘尺寸 ） ， 光盘塔系统可存储几个 TB的数据。 音频接口 音频卡的工作原理 音频卡芯片的分类 音乐合成和 MIDI 声卡的性能指标与选购 语音合成 语音识别 音频卡的工作原理  处理音频信号的 PCI插卡是音频卡（ Audio Card），又称声卡， 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。 1．音频卡的功能和分类  功能：（ 1） 录制、编辑和回放数字声音文件 （ 2） 编辑和合成 （ 3） MIDI接口和音乐合成 （ 4） 文 语转换和语音识别 （ 5） 游戏接口 （ 6） 具备 CDROM驱动器接口 （ 7） 支持全双工功能 音频卡的工作原理  分类 声卡的分类方式也很多。 按照声卡是否为单独一块扩展卡 ，分为： 扩展卡型声卡 （ ISA声卡、 PCI声卡）与 板载声卡。 板载声卡又分为：硬声卡和软声卡。 按照声卡是安装在机箱内还是放置到机箱外，分为： 内置声卡与外置声卡。 按照声卡与主机的接口 ，分为： ISA声卡、 PCI声卡和 USB声卡（外置）。 按照声卡取样分辨率的位数不同 ，分为： 8位声卡、准 16位声卡、真 16位声卡。 按照声卡功能的不同 ，分为：单声道声卡、准立体声卡、真立体声声卡等。 声卡芯片是声卡最关键的部件，也可以 根据声卡芯片的型号来分类。 还可以按照生产 声卡的品牌来分类。 按照其性能和价格，又分为：低档、中档和高档声卡。 音频卡的工作原理 2．音频卡的体系结构  音频卡组成 ：  MIDI输入 /输出电路， MIDI合成器芯片 —— 用来把CD音频输入与线性输入相混合电路  带有脉冲编码调制电路的 模数转换器 —— 用于把模拟信号转换为数字信号以生成波形文件  压缩芯片 —— 用来压缩和解压音频文件  语音合成器 —— 用来合成语音输出  语音识别电路 —— 用来识别语音输入  音频输出或线输出的输出电路 —— 输出立体声 音频卡的工作原理 PCI声卡 音频卡的工作原理  数字化声音处理、合成器和混音器的工作原理 （ 1） 数字化声音处理  声音卡用 数字信号处理器 DSP芯片管理所有声音输入、输出和 MIDI操作  声音卡的数字化声音接口有两种传输方式：  直接传输方式 ，即声音数据由应用程序直接通过 DSP输入输出 ，数据是 8位或 16位脉冲编码调制 PCM数据  DMA传送方式 ， 采用 DMA方式把声音数据输出到 DSP或从 DSP中输入声音数据，除 8位或 16位 PCM数据外，声音输入、输出时也支持压缩数据格 ADPCM。 模拟声音 —— 前置放大器 —— 程序可控制的放大器 —— 抗混滤波器 —— 模拟 /数字化（ A/D）和采样保持（ S/H）电路 —— DSP处理器 —— 计算机磁盘 音频卡的工作原理 （ 2） 混音器  音频卡上的 混音器（ Mixer）芯片 可以对以下音频源进行混合：  数字化声音（ DAC）；  调频 FM合成音乐（ FM）；  CDAudio音频（ CDROM）；  线路输入（ AUX）；  话筒输入（ MIC）；  PC扬声输出（ SPK）；  混音器还提供以下 I/O功能  可选择声音 I/O模式，即单声道或立体声模式；  从话筒、 CD或线路输入中选择输入源；  可选 I/O滤波器，即低、高通滤波器或关闭滤波器功能，用滤波器对声音做过滤处理。 音频卡的工作原理 （ 3） 合成器  标准的多媒体 PC机平台通过内部合成器（ Synthesizer）或通过外接到计算机 MIDI端口的外部合成器播放 MIDI文件。 MIDI合成器的类型目前有两种：  频率调制 FM合成。  波形表（ Wave Table）合成。 音频卡芯片的分类  音频卡数字信号编解码器（ CODEC）芯片一般分为  8位声道、  8位立体声、  通常的 16位立体声  多通道 16位立体声，  将来还会有多通道 24位立体声（ DVD音频标准）。  位数越高、采样频率越高，精度就越好。 图 音频卡芯片的分类  音效芯片的技术指标包括：  采样位数 采样 是声卡处理声音的精度。 这个数值越大 ,精度就越高 ,录制和回放的声音就越真实。 声卡的位 是指声卡在采集和播放声音文件时所用数字声音信号的二进制位数。 8位 =256,16位 =64K .  采样频率 是指录音设备在一秒内对声音信号的采样次数。 采样频率越高 ,声音的还原就越真实、越自然。 采样频率一般有 ,48KHz . 音频卡芯片的分类  音效芯片的技术指标包括：  信噪比 (S/N) 用来度量声音信号的品质 .它是在音频线路口某一个参考点播放的功率与没有信号时原有噪声功率的比值 ,单位是 dB。 信噪比的数值越高就代表噪声越小，目前一般声卡的信噪比应在 8595dB之间。  声道数 即单声道、双声道和多声道等； 音频卡芯片的分类  MIDI合成方式 MIDI接口 是一种用于计算机与电子乐器之间进行交换的通信标准。  复音数 是指 MIDI在回放一秒内发出的最大声音的数目 .复音数越大 ,播放 MIDI时所能听到声音就越多 ,音乐也就越细腻。  3D音效 为了使声卡播放的声音更丰富，更有真实感。 产生了不同的 3D音效标准。 如： D3D,Q3D,A3D,EAX等等。 音乐合成和 MIDI接口 1．音乐合成与 MIDI  MIDI（ Musical Instrument Digital Interface）是指乐器数字接口 ，是数字音乐的国际标准。  电子乐器是靠电子电路产生波动的电流，送到扬声器发生。 声音的发源地就是合成器。  目前声卡的音乐合成主要有两种方法：一种是常用的调频（ FM）合成法，另一种就是波表（ Wave Table）合成法。 音乐合成和 MIDI接口  衡量声卡的音乐合成器的性能好坏的参数主要有以下几种：  音色数目 ：音色越多，音乐的表现力就越强。  发音数 ：发音数决定了声卡同时最多能发出多少个音符，发音数越多播放交响乐的能力越强。  音乐的兼容性 ： 是指音色在排列顺序上的兼容性。 音乐合成和 MIDI接口 2. MIDI术语 术 语 解 释 MIDI文件 记录 MIDI信息的标准文件格式。 MIDI文件中包含音符、定时和多达 16个通道的乐器定义。 文件中含有每个音符的信息，包括键、通道号、持续时间、音量和力度 （击键时键达到它最低位置的快慢程度） 通道 Channels MIDI规范可为 16个通道提供数据 ，每个通道都对应于一个逻辑合成器， Microsoft用通道 1~10作为扩充合成器，通道13~16作为基本合成器 音序器 Sequencer 是为 MIDI 作曲而设计的计算机程。