多媒体硬件和软件基本概念.docx

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多媒体硬件和软件基本概念

第1章 多媒体技术基本概念

1.1 多媒体的定义

媒体

●所谓媒体（medius）就是指表示和传播信息的载体

文字、数据、声音、图形、图像等都属于媒体。

媒体分类

●感觉媒体（Perceptionmedium）

感觉媒体指的是能直接作用于人们的感觉器官，从而能使人产生直接感觉的媒体。

如文字、数据、声音、图形、图像等。

在多媒体计算机技术中，我们所说的媒体一般指的是感觉媒体。

●表示媒体（Representationmedium）

表示媒体指的是为了传输感觉媒体而人为研究出来的媒体，借助于此种媒体，能有效地存储感觉媒体或将感觉媒体从一个地方传送到另一个地方。

如语言编码、电报码、条形码等。

●显示媒体（Presentationmedium）

显示媒体指的是用于通信中使电信号和感觉媒体之间产生转换用的媒体。

如输入、输出设备，包括键盘、鼠标器、显示器、打印机等。

●存储媒体（Storagemedium）

存储媒体指的是用于存放表示媒体的媒体。

如纸张、磁带、磁盘、光盘等。

●传输媒体（Transmissionmedium）

传输媒体指的用于传输某种媒体的物理媒体。

如双绞线、电缆、光纤等。

多媒体

“多媒体（Multimedia）”实际是“多媒体技术”的同义词，在这里，“多媒体技术”又是指“多媒体计算机技术（MultimediaComputerTechnology）”。

●多媒体计算机技术的定义：

计算机综合处理多种媒体信息，使多种信息建立逻辑连接，集成为一个系统并具有交互性。

多媒体计算机技术的主要特性

●多样性

●集成性

●交互性

                                            1.3 多媒体计算机的基本技术和关键技术

1.3.1 视频和音频数据压缩和解压缩技术

多媒体数据压缩及编码技术是多媒体系统的关键技术。

数字化的声音和图像数据量非常大，例如，一分钟的声音信号约为：

660KB~10MB；一幅800*600的真彩色图像约为1.4MB；一秒钟全活动视频画面约为22MB。

在未压缩的情况下，实现动态视频及立体声的实时处理，对目前的微机来说是无法实现的。

因此，必须对多媒体信息进行实时压缩和解压缩。

数据压缩技术与多媒体技术的发展是相辅相成的。

研究结果表明，选用合适的数据压缩技术，有可能将原始文字量数据压缩到原来的1/2左右，语音数据量压缩到原来的1/2~1/10，图像数据量压缩到原来的1/2~1/60。

对声音数据的压缩一般采用去掉重复代码和去掉声音数据中的无声音信号序列两种方法。

对静止图像压缩广泛采用JPEG算法规范。

由于用计算机的中央处理器CPU来完成JPEG算法花费的时间太长，所以都是用专门的JPEG算法信号处理器来完成运算。

对视频图像压缩算法有MPEG、DVI、H.261算法。

这些算法是由相应的算法信号处理器来

1.3.8 超文本与超媒体技术

超文本（Hypertext）是一种新颖的文本信息经管技术，是一种典型的数据库技术。

它是一个非线性的结构，以结点为单位组织信息，在结点与结点之间通过表示它们之间关系的链加以连接，构成表达特定内容的信息网络，用户可以有选择地查阅自己感兴趣的文本。

若这种表达信息方式不仅是文本，还包括图像、声音等形式则称为超媒体（Hypermedia）系统。

                                                                                                                                                 1.5 多媒体的发展

多媒体技术的发展历程：

●1984年美国Apple公司推出被认为是代表多媒体技术兴起的Machintosh系列机。

●1985年美国Commodore公司的Amiga计算机问世，成为多媒体技术先驱产品之一。

●1986年3月飞利浦和索尼两家公司宣布发明了交互式光盘系统（CD-I），这是集文字、图像和声音于一体的多媒体系统。

●1987年3月，美国RCA公司的萨诺夫研究实验室展示了交互式数字影像系统（DVI），这是以PC技术为基础，用规范光盘来存储和检索活动影像、静止图像、声音和其他数据。

多媒体个人计算机（MPC）规范：

1990年10提出MPC1.0；1993年提出MPC2.0；1995年6月提出MPC3.0。

练习题：

1、媒体中的（）指的是能直接作用于人们的感觉器官，从而能使人产生直接感觉的媒体。

A感觉媒体    B表示媒体   C显示媒体   D存储媒体

2、多媒体技术的主要特性有：

（1）多样性、

（2）集成性、（3）交互性、（4）实时性

A仅

（1）     B

（1）、

（2） C

（1）、

（2）、（3）D全部

3、下列哪种说法不正确？

A有格式的数据才能表达信息的含义

B不同的媒体所表达信息的程序不同

C媒体之间的关系也代表着信息

D任何媒体之间都可以直接进行相互转换

 5、媒体中的（）指的是为了传送感觉媒体而人为研究出来的媒体。

借助于此种媒体，便能更有效地存储感觉媒体或将感觉媒体从一个地方传送到遥远的另一个地方。

A感觉媒体    B表示媒体   C显示媒体   D存储媒体

 6、请根据多媒体的特性判断以下哪些属于多媒体的范畴？

（1）交互式视频游戏、

（2）有声图书、（3）彩色画报、（4）彩色电视

A仅

（1）     B

（1）、

（2） C

（1）、

（2）、（3）D全部

 7、下列哪些媒体属于感觉媒体？

（1）语音、

（2）图像、（3）语音编码、（4）文本

A

（1）、

（2）             B

（1）、（3）

C

（1）、

（2）、（4）           D

（2）、（3）、（4）

 8、目前的研究表明，选用合适的数据压缩技术，可将语音数据量压缩到原来的（）。

A1/2              B1/2~1/10         C1/2~1/20         D1/2~1/40

 9、下列哪些不是多媒体核心软件？

（1）AVSS、

（2）AVK、（3）DOS、（4）AmigaVision

A（3）    B（4）      C（3）、（4） D

（1）、（3）

 10、1985年，美国Commodore公司的（）是多媒体技术的先驱产品之一。

AMacintosh          BCD-I               CAmiga       DDVI

11、1987年展示的（）用规范光盘来存储和检索活动影像、静止图像、声音和其他数据。

ACD-I          BMPC        CCD-ROM       DDVI

 12、下列哪些是多媒体技术的发展方向？

（1）高分辩率，提高显示质量、

（2）高速度化，缩短处理时间、（3）简单化，便于操作、（4）智能化，提高信息识别能力

A

（1）、

（2）、（3）           B

（1）、

（2）、（4）

C

（1）、（3）、（4）           D全部

 13、下列哪些特征不是多媒体技术的主要特性：

（1）实时性、

（2）多样性、（3）集成性、（4）交互性

A仅

（1）     B

（1）、

（2） C

（1）、

（2）、（3）D全部

 14、媒体中的（）指的是用于通信中使电信号和感觉媒体之间产生转换用的媒体。

A感觉媒体    B表示媒体   C显示媒体   D存储媒体

 15、下列哪些是多媒体计算机的发展趋势？

（1）CSCW、

（2）文字识别和输入、（3）自然语言理解和机器翻译、（4）机器人视觉和计算机视觉

A

（1）、

（2）、（3） B

（1）、

（2）、（4）C

（1）、（3）、（4）D全部

第2章 音频、视频信息获取和处理

2.1 声音卡和音频信息

声音是一种波，它有两个基本参数：

频率和幅度。

凡是通过声音形式传递的信息媒体，都属于听觉媒体，主要包括波形声音、语音和音乐。

现在公认的声音质量分为四级：

●数字激光唱盘（CD-DA）质量：

10Hz~20000Hz

●调频无线电广播（FM）质量：

20Hz~15000Hz

●调幅无线电广播（AM）质量：

50Hz~7000Hz

●电话质量：

200Hz~3400Hz

在多媒体计算机中只有经过数字化后的声音才能播放与处理。

音频数字化主要涉及到音频信号的采样、量化和编码。

声音卡正是完成音频数字化处理的主要多媒体计算机硬件设备。

多媒体涉及到以下几个方面的音频处理技术：

●音频采集

●文语转换

●声音编码/解码

●语音识别

●音乐合成

2.1.1 声音卡的功能和分类

处理音频信号的PC插卡是音频卡（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。

声音卡通常带有自己的CPU，具有较高的智能性和灵活性。

声音卡的分类

声音卡的分类主要是根据其采样量化的位数来确定的，通常分为8位、16位和32位声卡。

声音卡的主要功能

●录制、编辑和回放数字声音文件

●控制、混合各声源的音量

●在录制和回放数字声音文件时执行压缩/解压缩

●采用语音合成技术让电脑朗读英文文本

●具有MIDI接口，支持通用MIDI

●具备内部FM合成器或波表合成器

●具备CD-ROM驱动器接口（IDE或SCSI）

●支持至少一种主要的声卡软件规范（Adlib，SoundBlasterPro，MicrosoftSoundSystem，RolandMPU401和MT32等）

●支持全双工功能，即能同时录音和放音，该功能主要用于可视电话和会议系统

2.1.4 声音卡的选择及应用

声音卡的基本技术指标

●采样频率

●量化位数

●声道数

●内部声音混合调节器

●合成器

2.1.5 音乐合成和MIDI

MIDI（MusicalInstrumentDigitalInterface）是指乐器数字接口，是数字音乐的国际规范。

任何电子乐器，只要有处理MIDI消息的微处理器，并有合适的硬件接口，都可以成为一个MIDI设备。

2.2 视频卡和视频信息处理

●模拟视频

●数字视频

●视频数字化：

在一段时间内以一定的速度对视频信号进行捕获并加以采样后形成数字化数据的处理过程。

影像视频（又称数字视频、数字电影），简称视频，由一幅幅帧序列组成，这些帧以一定的速率播放，使观察者得到连续运动的感觉。

模拟视频成本低、还原度好；数字视频长时间保存质量不降低、可以进行创造性编辑。

●全屏幕视频

●全运动视频

视频在处理过程中与电视技术有非常密切的关系。

电视主要有三大制式，即NTSC、PAL、SECAM。

NTSC是1953年美国研制成功的一种兼容彩电制式，主要在美国、日本、台湾等地区使用，此制式规定：

每秒30帧视频画面，水平扫描线为525条，水平分辨率为240~400个像素点，采用隔行扫描方式，场频为60Hz，行频为15634Hz。

PAL是1962年在西德诞生，主要在中国及欧洲大多数地区使用，此制式规定：

每秒25帧，每帧625行，每行240~400个像素点，隔行扫描方式，场频为50Hz，行频为15625Hz。

SECAM是由法国人提出，主要在法国、俄罗斯、非洲地区使用，此制式规定：

每秒25帧，每帧625行，每行625个像素点，场频为50Hz，行频为15625Hz。

●视频信号的采集：

将视频信号经硬件（视频捕捉卡）数字化后，再将数字化数据加以存储。

动态视频对于颜色空间的表示有多种情况，最常见的是R，G，B三维彩色空间。

也还有其他彩色空间表示，如Y，U，V（Y为亮度，U，V为色差），H，S，I（色调，饱和度，强度）等，并且还可以通过坐标变换而相互变换。

2.2.1 视频卡的功能和种类

视频卡是基于PC机的一种多媒体视频信号处理平台，它可以汇集视频源、声频源和激光视盘机（LaserVideoDiscPlayer）、录像机（VCR）、摄像机（Camera）等的信息，经过编辑或特技处理而产生非常漂亮的画面，这些画面可以被捕捉、数字化、冻结、存储、输出及进行其他的操作。

对画面的修正、像素显示调整、缩放功能等都是视频卡支持的规范功能。

1、视频卡的分类

●视频捕捉卡（VideoCaptureCard）

将视频信号连续转换成计算机存储的数字信号保存在计算机中或在VGA显示器上显示。

又称为视频采集卡

●视频压缩卡（JPEG/MPEGCompressionCard）

能够实时完成压缩的视频捕捉卡。

价格较高

●视频播放卡

实现将压缩保存在计算机中的视频信号在计算机的显示器上播放出来。

又称为电影回放卡、MPEG解压缩卡

●电视卡

将规范的NTSC、PAL、SECAM电视信号转换成VGA信号在计算机屏幕上显示。

这类卡也称为TV-VGA卡或电视调谐卡（TVTurner），与下面的TV编码器又合称为电视转换卡（VideoConversionCard）。

●TV编码器（TVCoder）

将计算机的VGA信号转换为NTSC、PAL、SECAM等规范的信号在电视上播放或进行录像，这类卡也称为PC-TV卡、VGA-TV卡等。

2、视频卡的主要功能和特征

视频卡的主要功能

●全活动数字图像的显示、抓取、录制，支持MicrosoftVideoForWindows

●可以从VCR、摄像机、ID、IV等视频源中抓取定格，存储输出图像

●近似真彩色YUV格式图像缓冲区，并可将缓冲区映射到高端内存

●可按比例缩放、剪切、移动、扫描视频图像

●色度、饱和度、亮度、对比度及R、G、B三色比例可调

●可用软件选端口地址和IRQ

●具有若干个可用软件相互切换的视频输入源，以其中一个做活动显示

视频卡的特性

●视频输入源：

可通过软件从3个复合视频信号输入口中选择视频源，支持NTSC，PAL和SECAM制式

●窗口和叠加：

窗口可定位，可将VGA图形和视频叠加

●屏蔽：

色键控制、亮度和彩色信号屏蔽

●图像获取：

支持JPEG，PCX，TIFF，BMP，MMP，GIF及TARGA文件格式，640*480分辩率，支持二百万种真色彩

●图像处理：

活动及静止图像比例缩放，视频图像的定格、存取及载入，图像的剪辑和改变尺寸，色调、饱和度、亮度和对比度的控制

2.2.2 视频卡的安装和使用

●检查视频卡的缺省设置与系统已占用资源是否冲突

●安装视频卡硬件

●安装视频卡的设备驱动程序

●安装视频卡应用软件

●测试视频卡

2.2.3 3DP-V264GT/PRO卡介绍

略

2.2.4 视频信息的处理

1、视频处理系统简介

在多媒体计算机系统中，对视频信号的应用大致可分为三个过程：

视频信息的采集、视频信息的编辑以及视频信息的应用。

视频信号的捕获：

在多媒体计算机中借助于视频采集卡将模拟视频信号转换成数字视频信号，同时对转换后的数字视频信息进行压缩处理，并将压缩后的数据保存在内存中或直接存储到磁盘中，以便进一步对其进行处理与应用

视频信息的编辑：

在多媒体个人计算机系统中，对视频媒体信息的编辑处理可借助普通编辑软件来完成。

常用的视频编辑软件主要有：

●VideoForWindows

●QuickTime

●AdobePremiere

●AsymetrixDVP

视频信息的应用

在多媒体系统中应用视频图像信息可以为系统起到增辉添色的作用。

从视频回放的功能上划分可分为三类：

●全屏幕实时信号源的播放

●全屏幕全数字化视频信号播放

●局部屏幕全数字化视频信号播放

2、视频采集和编辑软件的功能

●提供视频获取功能，同时提供图像编辑和压缩功能，将图像数据转变为文件

●提供无硬件视频回放功能

●提供一种AVI（Audio/VideoInterleaved，音频视频交错）文件格式，它保存了声音和视频的所有信息，并有相应的同步机制以确保播放时声音和视频同步

●能从硬盘或CD-ROM中有效地读出并播放视频信息

●具有多种活动图像的特技处理功能

●提供若干个独立的视频和音频编辑应用程序

练习题：

1、即插即用声音卡在Windows9x环境中安装后仍不能正常使用,假设是因为与其他硬件设备发生冲突,下述解决方法哪些是可行的?

（1）在系统硬件配置中修改声音卡的系统参数、

（2）在系统硬件配置中首先删除声音卡，然后重新启动计算机，让系统再次自动检测该即插即用声音卡、（3）在系统硬件配置中修改与声音卡冲突的设备的系统参数、（4）多次重新启动计算机，直到冲突不再发生

A）仅

（1）    B）

（1）、

（2）     C）

（1）、

（2）、（3）D）全部

 2、在数字音频信息获取与处理过程中，下述顺序哪个是正确的？

A）A/D变换、采样、压缩、存储、解压缩、D/A变换

B）采样、压缩、A/D变换、存储、解压缩、D/A变换

C）采样、A/D变换、压缩、存储、解压缩、D/A变换

D）采样、D/A变换、压缩、存储、解压缩、A/D变换

3、两分钟双声道、16位采样位数、22.05kHz采样频率声音的不压缩的数据量？

A）10.09MB       B）10.58MB             C）10.35MB            D）5.05MB

 4、在目前声音卡中，下述两个音频文件组合中哪些能同时播放？

（1）一个MIDI文件和一个波形文件、

（2）CD-DA和一个MIDI文件、（3）CD-DA和一个波形文件、（4）两个MIDI文件

A）仅

（1）    B）

（1）、

（2）     C）

（1）、

（2）、（3）D）全部

 5、什么时候需要使用MIDI？

（1）没有足够的硬盘存贮波形文件、

（2）用音乐伴音，而对音乐质量的要求又不是很高时、（3）想连续播放音乐时、（4）想音乐质量更好时

A）仅

（1）    B）

（1）、

（2）     C）

（1）、

（2）、（3）D）全部

6、声音是一种波，它的两个基本参数为（）。

A）振幅、频率                   B）音色、音高

C）噪声、音质                   D）采样率、采样位数

 7、下述声音分类中质量最好的是（）。

A）数字激光唱盘                    B）调频无线电广播

C）调幅无线电广播               D）电话

8、声音卡是按（）分类的。

A）采样频率                     B）声道数

C）采样量化位数                    D）压缩方式

9、下述功能中，哪些是目前声音卡具备的功能？

（1）录制和回放数字音频文件、

（2）混音、（3）语音特征识别、（4）实时解/压缩数字音频

A）

（1）、（3）、（4）               B）

（1）、

（2）、（4）

C）

（2）、（3）、（4）               D）全部

10、五分钟双声道、16位采样位数、44.1kHz采样频率声音的不压缩的数据量？

A）50.47MB       B）52.92MB             C）201.87MB          D）25.23MB

11、下述采样频率中哪个是目前声音卡所支持的？

A）20kHz            B）22.05kHz            C）200Hz          D）48kHz

12、什么情况下声音卡能即插即用

（1）声音卡具备即即用功能、

（2）主板具备即插即用功能、（3）操作系统支持即插即用功能、（4）应用软件支持即插即用功能

A）仅

（1）    B）

（1）、

（2）     C）

（1）、

（2）、（3）D）全部

13、声音卡的跳线器的作用有哪些？

（1）设置声音卡的I/O地址、IRQ，DMA、

（2）设置CD-ROM的I/O地址、（3）设置操纵杆的I/O地址、（4）设置麦克风的I/O地址

A）仅

（1）    B）

（1）、

（2）     C）

（1）、

（2）、（3）D）全部

14、声音卡不出声，可能的原因是？

（1）声音卡没插好、

（2）I/O地址、IRQ，DMA冲突、（3）静音、（4）噪音干扰

A）仅

（1）    B）

（1）、

（2）     C）

（1）、

（2）、（3）D）全部

15、如果将声音卡用于计算机中的可视电话，声音卡必须具备的功能是（）。

A）ASP功能   B）全双工功能    C）三维音效      D）MIDI接口

 16、声音卡与CD-ROM间的连接线有（）。

（1）音频输入线、

（2）IDE接口、（3）跳线、（4）电源线

A）仅

（1）    B）

（1）、

（2）     C）

（1）、

（2）、（3）D）全部

17、一个用途广泛的声音卡应能够支持多种声源输入，你认为下列哪些是声音卡支持的声源？

（1）麦克风、

（2）线性输入、（3）CDAudio、（4）MIDI

A）仅

（1）    B）

（1）、

（2）     C）

（1）、

（2）、（3）D）全部

 18、目前声音卡的工业规范主要是以哪些厂家的品牌为规范的？

（1）Adlib、

（2）SounDBlaster、（3）YAMAHA、（4）MAGICSOUND

A）仅

（1）    B）

（1）、

（2）     C）

（1）、

（2）、（3）D）全部

19、下列要素中哪个不属于声音的三要素？

A）音调       B）音色             C）音律             D）音强

 20、MIDI的音乐合成器有（）。

（1）FM、

（2）波表、（3）复音、（4）音轨

A）仅

（1）    B）

（1）、

（2）     C）

（1）、

（2）、（3）D）全部

 21、MIDI文件中记录的是？

（1）乐谱、

（2）MIDI消息和数据、（3）波形采样、（4）声道

A）仅

（1）    B）

（1）、

（2）     C）

（1）、

（2）、（3）D）全部

 22、下列采集的波形声音哪个质量最好？

A）单声道、8位量化、22.05kHz采样率

B）双声道、8位量化、44.1kHz采样率

C）单声道、16位量化、22.05kHz采样率

D）双声道、16位量化、44.1kHz采样率

23、即插即用视频卡在Windows9x环境中安装后仍不能正常使用，假设是因为与其他硬件设备发生冲突，下述解决方法哪些是可行的？

（1）在系统硬件配置中修改视频卡的系统参数、

（2）在系统硬件配置中首先删除视频卡，然后重新启动计算机，让系统再次自动检测该即插即用视频卡、（3）在系统硬件配置中修改与视频卡冲突的设备的系统参数、（4）多次重新启动计算机，直到冲突不再发生

A）仅

（1）    B）

（1）、

（2） C）

（1）、

（2）、（3）D）全部

24、在数字视频信息获取与处理过程中，下述顺序哪个是正确的？

A）A/D变换、采样、压缩、存储、解压缩、D/A变换

B）采样、压缩、A/D变换、存储、解压缩、D/A变换

C）采样、A/D变换、压缩、存储、解压缩、D/A变换

D）采样、D/A变换、压缩、存