多媒体技术与应用教程

1、第2章多媒体硬件环境,2.1 多媒体系统的组成结构 2.2 光存储设备 2.3 多媒体常用外部设备,学习目标,1. 熟悉多媒体计算机系统的组成； 2. 了解几种光存储器的存储原理、技术指标和数据格式； 3. 熟悉几种常用外部设备的工作原理、功能和特点。,2.1.1多媒体硬件系统,2.1.2多媒体软件系统,5. 多媒体应用系统,4多媒体开发软件,3多媒体信息处理软件,2多媒体操作系统,1多媒体设备驱动程序,2.2.1光存储设备,光存储设备的类型,（3）可重写型光存储系统,（2）可写型光存储系统,（1）只读型光存储系统,2.2.2光盘存储格式标准,CD-R,CD-ROM,CD-DA,蓝光DVD和 HD DVD,VCD,Photo CD,DVD-ROM,2.2.3 CD-ROM光存储系统,CD-ROM（Compact Disc-Read Only Memory）光存储系统包括CD-ROM驱动器和CD-ROM盘片两部分组成。 其中CD-ROM只读光盘中的信息是制作光盘时采用专用设备一次性装入；CD-ROM驱动器主要任务是完成对CD-ROM盘片上的数据读取。,2.2.3 CD-ROM盘片的结构,

2、CD-ROM光盘的制作过程,母盘制作,预处理,压模复制光盘,CD-ROM驱动器的工作原理,CD-ROM驱动器的激光头由激光发射器、半反射棱镜、透镜和光电二极管组成。 在读光盘时，激光发射器发出的激光束透过半反射棱镜汇聚在物镜上，经透镜聚焦成极小的光点并透过光盘表面的透明基底照射到凸凹面上。此时光盘的反射层就会将照射的光线反射回去，透过透镜再照射到半反射棱镜上。由于半反射棱镜是半反射结构，因此不会让光线再穿过它返回到激光发射器，而是反射到光电二极管上。由于从凹坑和非凹坑反射回来的光强度不同，在边沿发生突变，光强度突变被表示为“1”，持续一段时间的连续光强被表示为“0”。光电二极管检测到的是用“0”或“1”排列的数据，并将他们解析成保存的数据。,CD-ROM驱动器主要技术指标,缓存大小,接口方式,数据传输速率,平均存取时间,2.2.4 CD-R光存储系统,CD-R光盘是一种记录式的光盘，基于橙皮书的CD-R空白光盘实际上没有记录任何信息，一旦按照某种文件格式并通过刻写程序和设备将需要长期保存的数据写入空白的CD-R盘片上，这时的CD-R光盘就可以变成基于红皮书、绿皮书和黄皮书等格式。写入C

3、D-R盘上数据可在CD-ROM驱动器上读出。,CD-R盘片的结构,CD-R盘片的结构从下到上由4层组成：盘基、感光层、反射层和保护层。其中感光层为有机染料层，反射层用金（或纯银）材料取代铝反射层。 压制CD-R盘的印模具有很长的螺旋形脊背，使压制的CD-R盘形成预刻槽。预刻槽是摆动的，用于跟踪记录期间的轨迹。,CD-R的刻录和读取原理,CD-R刻录原理如下： 用输入数据来调制刻录机写激光光线的强弱，光线通过CD-R空白盘的聚碳酸脂层照射到有机染料层的表面一个特定部位上，强的激光束照射时产生的热量将有机染料烧熔，形成光痕（凹坑）。光痕处与原染料层的反射率就不相同，因而就可以记录“0”、“1”数字信号。,CD-R的刻录和读取原理,CD-R读取原理： 当CD-ROM驱动器读取CD-R盘上的信息时，激光将透过聚碳酸脂和有机染料层照射镀金层的表面，并反射到CD-ROM的光电二极管检测器上。由于光痕会改变激光的反射率，CD-ROM驱动器的光电检测器根据反射回来的光线的强弱来分辨数据0和1 .,CD-R刻录机的选择,（1）支持的数据格式 （2）支持的刻录方式 （3）刻录机的写入速度 （4）缓存区（B

4、uffer）的容量 （5）平均无故障时间（MTBF） （6）数据可靠性,2.2.5 CD-RW光存储系统,CD-RW 是Compact Disc-Rewriteable的缩写。CD-RW驱动器为 “可擦写光盘刻录机”，CD-RW盘片具有反复擦写功能。,CD-RW盘片的结构,CD-RW盘片是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。,CD-RW盘片擦写原理,CD-RW盘片的记录介质层采用了相变材料，这种材料的特点是在固态时存在两种状态：非晶态和晶态。利用记录介质的非晶态和晶态之间的互逆变化来实现数据的记录和擦除。写过程是把记录介质的信息点从晶态转变为非晶态；擦过程是写过程的逆过程，即把激光束照射的信息点从非晶态恢复到晶态。,CD-RW盘片的擦写过程,在写入数据期间，用写入激光束照射在空白CD-RW盘片的某一特定区域上，激光温度高于相变材料融化点温度（500700）。这时被照射区域内的相变材料融化形成液态，然后迅速充分冷却下来，液态时的非晶态就被固定下来。这种状态造成了相变材料体积的收缩，从而在激光照射的地方形成了一个凹坑，以便储存数据。而当擦除激光束照射相变材料时，

5、由于激光束的温度未达到相变材料融化点但又高于结晶温度（200），照射一段充足的时间（至少长于最小结晶时间），则还原到晶态。,2.2.6 DVD光存储系统,同CD光存储系统一样，DVD光存储设备也分只读型DVD-ROM、写读型DVD-R和可重写型DVD-RW。,2DVD存储格式标准,DVD-Video,DVD-Audio,DVD-ROM,2.3 多媒体常用外部设备,多媒体信息输入计算机以及从计算机输出到外部需要一些专门的设备，如照片可使用扫描仪数字化并输入到计算机，摄像机、录像机的视频信号也可数字化存储到计算机中，以及图像信息可通过打印机输出，开发的多媒体应用系统需要使用刻录机将软件制作成光盘进行传播等。,2.3.1 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，它还用于文字识别、图像识别等新的领域。,扫描仪的结构,扫描仪由CCD（Charge Coupled Device，电荷耦合器件阵列）、光源及聚焦透镜组成。CCD排成一行或一个阵列，阵列中的每个器件都能把光信号变为电信号。光敏器件所产生的电量与

6、所接收的光量成正比。,信息数字化原理,以平面式扫描仪为例，把原件面朝下放在扫描仪的玻璃台上，扫描仪内发出光照射原件，反射光线经一组平面镜和透镜导向后，照射到CCD的光敏器件上。来自CCD的电量送到模数转换器中，将电压转换成代表每个像素色调或颜色的数字值。步进电机驱动扫描头沿平台作微增量运动，每移动一步，即获得一行像素值。,扫描彩色图像时分别用红、绿、蓝滤色镜捕捉各自的灰度图像，然后把它们组合成为RGB图像。有些扫描仪为了获得彩色图像，扫描头要分三遍扫描。另一些扫描仪中，通过旋转光源前的各种滤色镜使得扫描头只需扫描一遍。,扫描仪的类型与性能,（1）按扫描方式分类 按扫描方式扫描仪分为四种：手动式、平板式、胶片式和滚筒式。,（2）按扫描幅面分类 幅面表示可扫描原稿的最大尺寸，最常见的为A4和A3幅面的台式扫描仪,（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。,扫描仪的类型与性能,（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；透射式扫描仪用于扫描透明胶片，如胶卷、X光片等

7、。目前已有两用扫描仪，它是在反射式扫描仪的基础上再加装一个透射光源附件，使扫描仪既可扫反射稿，又可扫透射稿。,扫描仪的类型与性能,（5）按灰度与彩色分类 扫描仪可分灰度和彩色两种。用灰度扫描仪扫描只能获得灰度图形。彩色扫描仪可还原彩色图像。彩色扫描仪的扫描方式有三次扫描和单次扫描两种。三次扫描方式又分三色和单色灯管两种。前者采用R、G、B三色卤素灯管做光源，扫描三次形成彩色图像，这类扫描仪色彩还原准确。后者用单色灯管扫描三次，棱镜分色形成彩色图像，也有的通过切换R、G、B滤色片扫描三次，形成彩色图像，采用单次扫描的彩色扫描仪，扫描时灯管在每线上闪烁红、绿、蓝三次，形成彩色图像。,扫描仪的技术指标,（1）扫描精度 （2）灰度级 （3）色彩精度 （4）扫描速度 （5）鲜锐度,扫描仪的选择,首要的考虑因素是扫描仪的精度 其次要考虑扫描仪的色彩位数 再次考虑扫描仪的接口类型 扫描仪工作过程中会产生噪音，选购时也应考虑使用环境是否能容忍它的噪音音量。,2.3.2 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

8、信息，并把数字图像数据存储在相机内的磁介质中。,数码相机的结构,（2）模/数转换器,（1）CCD矩形网格阵列,（3）存储介质,（4）接口,数码照相机的工作过程,用数码照相机拍照时，进入照相机镜头的光线聚焦在CCD上。当照相机判定已经聚集了足够的电荷（即相片已经被合适地曝光）时，就“读出”在CCD单元中的电荷，并传送给模/数转换器，模/数转换器把每一个模拟电平用二进制数量化。从模/数转换器输出的数据传送到数字信号处理器中对数据进行压缩后存储在照相机的存储器中。,数码照相机的主要技术指标,色彩深度,CCD像素数,存储功能,2.3.3 触摸屏,触摸屏是一种坐标定位装置，属于输入设备。做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。,触摸屏原理,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。 触摸检测装置安装在显示器屏幕表面的前端，主要作用是检测用户的触摸位置，并传送给触摸屏控制卡。触摸屏控制卡有一个自己的CPU和固化在芯片中的监控程序，它的作用是从触摸检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给主机，

9、它同时能接收主机发来的命令并加以执行。,触摸屏的的种类,（1）红外线触摸屏 （2）电阻触摸屏 （3）电容式触摸屏 （4）表面声波触摸屏 （5）近场成像触摸屏,2.3.4数字笔输入,早期计算机获取文本数据的方式主要是通过键盘手工地输入，随着计算机硬件设备和多媒体技术的发展，输入方式也扩展了许多。除了键盘输入外，还有手写输入、语音输入、扫描输入等。,手写输入,手写输入是使用一种外观像笔的设备（称为输入笔），在一块特殊的板上书写文字。计算机自动识别后，将其转换成文本数据存储起来。这种输入法接近人的书写习惯，能够轻松地完成文字输入。 手写输入系统由硬件和软件两部分组成。硬件包括手写板和数字手写笔。软件用来识别写入的信息并将其转换成文本数据存储起来。,手写板的分类,电磁式手写板,电阻压力板手写板,电容式写字板,数字手写笔,数字手写笔有两种，一种是用线与手写板连接的有线笔，一种是无线笔。无线笔写字比有线笔更灵活、更接近普通的笔。,数字手写笔软件,数字手写笔软件用来识别写入的信息并将其转换成文本数据存储起来。软件的性能通常从能否有效识别连笔字、倒插笔画字、联想字、同形字，界面可操作性等方面来考察。,2.3.5彩色打印机,打印机作为输出设备，可打印文本、图像信息。如果需要获得接近照片效果的高质量打印，可选择激光彩色打印机。 激光彩色打印机使用4个鼓，处理过程极其复杂。主要由着色装置、有机光导带、打印机控制器、激光器、传送鼓、传送滚筒及熔合固化装置构成,本章小结,本章主要介绍了多媒体的基本硬件环境，包括计算机系统的体系结构、 光存储器和多媒体常用的输入设备等。 多媒体硬件系统主要包括计算机主要配置和各种外部设备以及与各种外部设备连接的控制接口卡。软件系统包括多媒体驱动软件、多媒体操作系统、多媒体数据处理软件、多媒体开发工具软件和多媒体应用软件。,本章小结,光存储器具有容量大、工作稳定、密度高、寿命长、便于携带、价格低廉等优点，成为多媒体信息存储普遍使用的设备。只要计算机系统配备CD-ROM驱动器即可读取光盘上的信息。小批量的多媒体信息光盘可用刻录机把信息记录到

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