多媒体基础知识

多媒体基础知识

　　多媒体信息一般指用文本、图形、图像、动画、音频和视频影像等形式表示的信息。多媒体计算机技术是指利用计算机交互地综合处理相互之间有联系的文本、图形、图像、动画、音频、视频等多种信息。多媒体的主要特性表现在信息载体的多样性、交互性和集成性。
　　能够处理多媒体信息的个人计算机称为“多媒体个人计算机”，英文简写是MPC。为了使计算机能够正确处理多媒体信息，Microsoft公司联合一些其他公司制定了多媒体个人计算机标准，该标准是以Intel处理器为基础构成多媒体计算机的最低硬件规范。计算机多媒体涉及以下技术。

　　一、声卡

　　声卡(也叫音频卡)是MPC的必要部件，它是计算机进行声音处理的适配器。声卡有三个基本功能：一是音乐合成发音功能；二是混音器（Mixer）功能和数字声音效果处理器（DSP）功能；三是模拟声音信号的输入和输出功能。
　　音乐合成有两种方法。一种是调频(FM)合成法，FM合成方式是将多个频率的简单声音合成复合音来模拟各种乐器的声音。FM合成方式是早期使用的方法，用这种方法产生的声音音色少、音质差。另一种是波形表(Wavetable)合成法。这种方法是先把各种真正乐器的声音录下来，再进行数字化处理形成波形数据，然后将各种波形数据存储在只读存储器中。发音时通过查表找到所选乐器的波形数据，再经过调制、滤波、再合成等处理形成立体声送去发音。存储声音样本的ROM容量的大小对波表合成效果影响很大。
　　混音器的作用是将来自音乐合成器、CD－ROM、话筒输入（MIC）等不同来源的声音组合在一起再输出，混音器是每种声音卡都有的。数字声音效果处理器是对数字化的声音信号进行处理以获得所需要的音响效果(混响、延时、合唱等)，数字声音效果处理器是高档声卡具备的功能。
　　模拟声音输入输出功能 主要是A/D、D/A转换。一般声音信号是模拟信号，计算机不能对模拟信号进行处理。声音信号输入后要将模拟信号转换成数字信号再由计算机进行处理。由于扬声器只能接受模拟信号，所以声卡输出前要把数字信号转换成模拟信号。
　　常用于表示声卡性能的两个参数是采样率和模拟量转换成数字量之后的数据位数（简称量化位数）。采样率决定了频率响应范围，对声音进行采样的三种标准以及采样频率分别为：语音效果（11 kHz）、音乐效果（22 kHz）、高保真效果（44.1 kHz），目前声卡的最高采样率为44.1KHz。对声波每次采样后存储、记录声音振幅所用的位数称为采样位数，16位声卡的采样位数就是16。量化位数决定了音乐的动态范围，量化位数有8位和16位两种。8位声卡的声音从最低音到最高音只有256个级别，16位声卡有65536个高低音级别。
　　MIDI是数字乐器接口的国际标准，它定义了电子音乐设备与计算机的通讯接口，规定了使用数字编码来描述音乐乐谱的规范。常见的MIDI设备有电子琴等。计算机中以MID为扩展名的文件称为MIDI文件，其中存放的是对MIDI设备的命令，即每个音符的频率、音量、通道号等指示信息。最后播出的声音是由MIDI设备根据这些信息产生的。MIDI声音可以用于配音。
　　自然声是声波信号，录制自然声时，需要将模拟量转换成数字信息。采样频率越高，声音就越真，但形成的数字信息就越多，占用的存储量也越大。所以一般都需要采用压缩技术。
　　声卡处理的声音信息在计算机中以文件的形式存储。Windows使用的标准数字音频文件称为波形文件，扩展名为WAV；扩展名为VOL的声音文件主要用于DOS程序；扩展名为MID的文件用于存储MIDI类声音信息；它比WAV文件更节省空间。声音文件的存储量等于采样频率×采样位数×声道数。
　　声卡使用的总线有ISA总线和PCI总线。
　　声卡工作应有相应的软件支持，包括驱动程序、混频程序（mixer）和CD播放程序等。

　　二、CD－ROM

　　CD－ROM是MPC的常用外存之一。CD－ROM包括光盘和光盘驱动器（简称光驱）两部分。
　　光盘上用“平地”和“凹坑”来表示二进制信息，通过激光的反射来读出其中存储的信息。光盘上无论是“平地”上还是“凹坑”内都表示数字“0”，而在凹凸变化之处才表示数字“1”。 从光盘上读出的数字还要通过处理才能变换成为实际输入的信息。光盘上的信息沿光道存放。光道是一条螺旋线，从内到外存放信息。光盘的光道上分为三个区：导入区、信息区、导出区。目前常用的光盘都是单面只读光盘。光盘的优点是存储量大，制作成本低，不怕磁和热，寿命长。光盘有三种类型。一种是只读型光盘CD－ROM，这种光盘盘片由生产厂家预先写入信息，用户使用时只能读出不能写入。第二种是只写一次型光盘WORM(Write Once ,Read Many)，这种光盘可以由用户写入信息，但是只能写一次，以后只能读出。第三种是可擦写型光盘，这种光盘类似磁盘，可以重复读写，这种光盘使用的盘片材料与前两种不同。
　　光盘片的直径一般是5.25英寸。目前一般用户使用的光盘是CD－ROM。CD－ROM驱动器的速度通常以数据传输率来衡量。数据传输率以150KB/S为一倍速(与音乐CD相当)，目前已经达到40倍速。
　　光盘上存储信息必须标准化，目前国际上已经有种光盘存储信息标准，主要有用于存储音频信息的CD－DA（CD－Digital Audio）标准，按照该标准每张光盘可以存储60分钟的音乐信息；用于存储计算机文件信息的ISO9660标准，按照该标准每张光盘的容量为650MB；根据MPEG－1压缩技术标准制定的，用于存储视频信息的Video CD标准，按照该标准每张光盘可以存储74分钟的VCD内容；根据MPEG－2压缩标准制定的DVD标准可录制2小时以上的影片，容量可达4.7GB以上。
　　光驱是对光盘上存储的信息进行读写操作的设备。光驱由光盘驱动部件和光盘转速控制电路、读写光头和读写电路、聚焦控制、寻道控制、接口电路等部分组成。
　　光驱的接口有AT总线型、IDE型（包括增强IDE型）、SCSI型等。

　　三、视频卡

　　多媒体计算机中处理活动图像的适配器称为视频卡。视频卡是一种统称，视频卡有视频叠加卡、视频捕获卡、电视编码卡、电视选台卡、压缩/解压卡等。
　　视频叠加卡的作用是将计算机的VGA信号与视频信号叠加，然后把叠加后的信号在显示器上显示。视频叠加卡用于对连续图像进行处理，产生特技效果。
　　视频捕获卡的作用是从视频信号中捕获一幅画面，然后存储起来供以后使用。这种卡用于从电视节目、录相带中提取一幅静止画面存储起来供编辑或演示使用。
　　电视编码卡的作用是将计算机VGA信号转换成视频信号。这种卡一般用于把计算机的屏幕内容送电视机或录相设备。
　　电视选台卡相当于电视机的高频头，起选台的作用。电视选台卡和视频叠加卡配合使用就可以在计算机上观看电视节目。现在又将这两种卡合二为一，称为电视卡。
　　压缩/解压卡用于将连续图像的数据压缩和解压。
　　连续图像的数据量很大，这样的存储容量是目前计算机所没有的。为了解决这个问题，人们对连续图像的数据进行压缩以减少存储量。数据压缩就是把重复的数据去掉，图像压缩后便于存储。图像在重放时要进行解压以便重现图像，解压方法和压缩方法相反。
　　图像压缩和解压方法有多种。比较具有权威的压缩/解压技术是MPEG技术。MPEG技术又分为MPEG－I和MPEG－II两种，这两种技术都是国际标准。目前比较流行的是MPEG－I标准压缩/解压技术。一般VCD盘中的图像都采用MPEG－I标准压缩。

　　四、触摸屏

　　为了操作方便，人们用触摸屏代替鼠标或键盘，根据手指触摸的图标或菜单位置来定位选择信息输入。触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成；触摸检测部件安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，接受后送触摸屏控制器，然后把接受的信息送主机。
　　触摸屏根据所用的介质以及工作原理，可分为电阻式、电容式、红外线式和声表面波式多种。
　　电阻式 触摸屏用两层高透明的导电层组成触摸屏，两层之间距离仅为2.5微米。当手指按在触摸屏上时，该处两层导电层接触，电阻发生变化，在X和Y两个方向上产生信号，然后送触摸屏控制器。
　　电容式 触摸屏把透明的金属层涂在玻璃板上，当手指触摸在金属层上时，电容发生变化，使得与之相连的振荡器频率发生变化，通过测量频率变化可以确定触摸位置获得信息。
　　红外线式 在屏幕周边成对安装红外线发射器和红外线接受器，接受器接受发射器发射的红外线，形成红外线矩阵。当手指按在屏幕上时，手指阻挡了红外线，这样在X、Y两个方向接受信息送给主机。
　　声表面波式 由触摸屏、声波发生器、反射器和声波接受器组成。声波发生器发出声波在触摸屏表面传递，经反射器传递给声波接受器，声波转换成电信号送给主机。声表面波式触摸屏效果比较好，目前应用比较广泛。

　　五、图形图像文件

　　图形是指用计算机绘制工具绘制的画面，包括直线、曲线，圆/圆弧，方框等成分。图形一般按各个成分的参数形式存储，可以对各个成分进行移动、缩放、旋转和扭曲等变换，可以在绘图仪上将各个成分输出。图像是由输入设备捕捉的实际场景或以数字化形式存储的任意画面。图像可以用位图或矢量图形式存储。
　　位图 就是按图像点阵形式存储各像素的颜色编码或灰度级；位图适于表现含有大量细节的画面，并可直接、快速地显示或印出。位图存储量大,一般需要压缩存储。Windows下位图格式扩展名为BMP。
　　矢量图 用一组指令或参数来描述其中的各个成分，易于对各个成分进行移动、缩放、旋转和扭曲等变换。矢量图适于描述由多种比较规则的图形元素构成的图形，但输出图像画面时将转换成位图形式。
　　矢量图形文件格式有：3DS，DXF，WMF等。其中GIF格式主要用于在不同平台上进行图像交换。GIF文件最大64MB，颜色数最多256色。TIF格式文件有压缩和非压缩两大类。这种格式文件是许多图像应用软件所支持的主要文件格式之一。BMP格式是Windows 3.X使用的图形文件格式，图形以位图方式存储。JPG格式的文件压缩比较高，文件比较小。AVI 格式的文件将视频信号和音频信号混合存储。MPG格式是运动图像文件常用文件格式。
　　图形和图像以文件形式存储。图形和图像文件格式分两大类：一类是静态图像文件格式，一类是动态图像文件格式。静态图像文件格式有：GIF，TIF，BMP，PCX，JPG，PCD等；动态图像文件格式有AVI，MPG等。
　　多媒体技术随着半导体制造技术、计算机技术、网络技术、通信技术等各相关产业的发展，多媒体计算机技术必将给人类带来更新颖、更丰富、更方便的学习、工作和生活。