《第4章--多媒体硬件基础优秀PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第4章--多媒体硬件基础优秀PPT.ppt（77页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、4.0.1 4.0.1 模拟音频的数字化过程模拟音频的数字化过程 数字化的声音易于用计算机软件处理，现在几乎全部的专业化声音录制、编辑器都是数字方式。对模拟音频数字化过程涉及到音频的采样、量化和编码。采样和量化的过程可由A/D转换器实现。A/D转换器以固定的频率去采样，即每个周期测量和量化信号一次。经采样和量化后声音信号经编码后就成为数字音频信号，可以将其以文件形式保存在计算机的存储介质中，这样的文件一般称为数字声波文件。信息信息论的奠基者香的奠基者香农（Shannon）指出：在确定条）指出：在确定条件下，用离散的序列可以完全代表一个件下，用离散的序列可以完全代表一个连续函数，函数，这是采是采
2、样定理的基本内容。定理的基本内容。为实现A/D转换，须要把模要把模拟音音频信号波形信号波形进行行分割，分割，这种方法称种方法称为采采样(Sampling)。采。采样的的过程是程是每隔一个每隔一个时间间隔在模隔在模拟声音的波形上取一个幅度声音的波形上取一个幅度值，把把时间上的上的连续信号信号变成成时间上的离散信号。上的离散信号。该时间间隔称隔称为采采样周期，其倒数周期，其倒数为采采样频率。采率。采样频率是率是指指计算机每秒算机每秒钟采集多少个声音采集多少个声音样本。本。1.1.采样采样 采样频率与声音频率之间有确定的关系，依据奈奎斯特（Nyquist）理论，只有采样频率高于声音信号最高频率的两倍
3、时，才能把数字信号表示的声音还原成为原来的声音。采样只解决了音频波形信号在时间坐标(即横轴)上把一个波形切成若干个等分的数字化问题，但是还须要用某种数字化的方法来反映某一瞬间声波幅度的电压值大小。该值的大小影响音量的凹凸。我们把对声波波形幅度的数字化表示称之为“量化”。量化的过程是先将采样后的信号按整个声波的幅度划分成有限个区段的集合，把落入某个区段内的样值归为一类，并赋于相同的量化值。如何分割采样信号的幅度呢?我们还是实行二进制的方式，以位(bit)或16位(bit)的方式来划分纵轴。也就是说在一个以8位为记录模式的音效中，其纵轴将会被划分为8个量化等级，用以记录其幅度大小。2.量化量化 以
4、下图所示的原始模拟波形为例进行采样和量化。假设采样以下图所示的原始模拟波形为例进行采样和量化。假设采样频率为频率为1000次次/秒，即每秒，即每1/1000秒秒A/D转换器采样一次，其幅度被转换器采样一次，其幅度被划分成划分成0到到9共共10个量化等级，并将其采样的幅度值取最接近个量化等级，并将其采样的幅度值取最接近0 9之间的一个数来表示，如下图所示。图中每个正方形表示一次之间的一个数来表示，如下图所示。图中每个正方形表示一次采样。采样。D/A转换器从上图得到的数值中重构原来信号时，得到下图中蓝色(直线段)线段所示的波形。从图中可以看出，蓝色线与原波形(红色线)相比，其波形的细微环节部分丢失
5、了很多。这意味着重构后的信号波形有较大的失真。失真在采样过程中是不行避开的，如何削减失真呢？可以直观地看出，我们可以把上图中的波形划分成更为细小的区间，即接受更高的采样频率。同时，增加量化精度，以得到更高的量化等级，即可削减失真的程度。在下图（左）中，采样率和量化等级均提高了一倍，分别为2000次/秒和20个量化等级。在下图（右）中，采样率和量化等级再提高了一倍，分别达到4000次/秒和40个量化等级。从图中可以看出，当用D/A转换器重构原来信号时（图中的轮廓线），信号的失真明显削减，信号质量得到了提高。3.3.编码编码 模拟信号量经过采样和量化以后，形成一系列模拟信号量经过采样和量化以后，形
6、成一系列的离散信号的离散信号脉冲数字信号。这种脉冲数字信号可脉冲数字信号。这种脉冲数字信号可以已确定的方式进行编码，形成计算机内部运行的数以已确定的方式进行编码，形成计算机内部运行的数据。所谓编码，就是依据确定的格式把经过采样和量据。所谓编码，就是依据确定的格式把经过采样和量化得到的离散数据记录下来，并在有用的数据中加入化得到的离散数据记录下来，并在有用的数据中加入一些用于纠错、同步和限制的数据。在数据回放时，一些用于纠错、同步和限制的数据。在数据回放时，可以依据所记录的纠错数据判别读出的声音数据是否可以依据所记录的纠错数据判别读出的声音数据是否有错，如在确定范围内有错，可加以订正。有错，如在
7、确定范围内有错，可加以订正。编码的形式比较多，常用的编码方式是编码的形式比较多，常用的编码方式是PCMPCM脉脉冲调制。脉冲编码调制（冲调制。脉冲编码调制（PCMPCM）是把模拟信号变换为数）是把模拟信号变换为数字信号的一种调制方式，即把连续输入的模拟信号变字信号的一种调制方式，即把连续输入的模拟信号变换为在时域和振幅上都离散的量，然后将其转化为代换为在时域和振幅上都离散的量，然后将其转化为代码形式传输或存储。码形式传输或存储。4.0.2 音频信号压缩技术音频信号压缩技术 音频信号压缩编码的主要依据是人耳的听觉特性，主音频信号压缩编码的主要依据是人耳的听觉特性，主要有两点：要有两点：1.人的听
8、觉系统中存在一个听觉阈值电平，低于这个人的听觉系统中存在一个听觉阈值电平，低于这个电平的声音信号人耳听不到电平的声音信号人耳听不到.2.人的听觉存在屏蔽效应。当几个强弱不同的声音同时人的听觉存在屏蔽效应。当几个强弱不同的声音同时存在时，强声使弱声难以听到，并且两者之间的关系存在时，强声使弱声难以听到，并且两者之间的关系与其相对频率的大小有关与其相对频率的大小有关.声音编码算法就是通过这些特性来去掉更多的冗余声音编码算法就是通过这些特性来去掉更多的冗余数据，来达到压缩数据的目的。数据，来达到压缩数据的目的。（一）（一）脉冲编码调制脉冲编码调制 1编码的原理编码的原理 它的原理框图下图所示它的原理
9、框图下图所示 模拟信号数字化一般有三个步骤：第一步是采样，模拟信号数字化一般有三个步骤：第一步是采样，就是每隔一段时间间隔读一次声音的幅度；其次步就是每隔一段时间间隔读一次声音的幅度；其次步是量化，就是把采样得到的声音信号幅度转换成数是量化，就是把采样得到的声音信号幅度转换成数字值。但那时并没有涉及如何进行量化。量化有好字值。但那时并没有涉及如何进行量化。量化有好几种方法，但可归纳成两类：一类称为匀整量化，几种方法，但可归纳成两类：一类称为匀整量化，另一类称为非匀整量化。接受的量化方法不同，量另一类称为非匀整量化。接受的量化方法不同，量化后的数据量也就不同。因此，可以说量化也是一化后的数据量也
10、就不同。因此，可以说量化也是一种压缩数据的方法；第三步是编码，就是按确定格种压缩数据的方法；第三步是编码，就是按确定格式记录采样和量化后的数据。式记录采样和量化后的数据。2匀整量化匀整量化 接受相同的接受相同的“等分尺等分尺”来度量采样得到的幅度，也称为线来度量采样得到的幅度，也称为线性量化，如图性量化，如图3-43-4所示。量化后的样本值所示。量化后的样本值Y Y和原始值和原始值X X的差的差 E=Y-X E=Y-X称为量化误差或量化噪声。称为量化误差或量化噪声。3非匀整量化非匀整量化 对输入信号进行量化时，大的输入信号接受大的量化间隔，对输入信号进行量化时，大的输入信号接受大的量化间隔，小
11、的输入信号接受小的量化间隔，如图小的输入信号接受小的量化间隔，如图3-53-5所示。所示。一个一个CDDACDDA接受脉冲编码调制接受脉冲编码调制PCMPCM编码的实例编码的实例 首先用一组脉冲采样时钟信号与输入的模拟音频信号首先用一组脉冲采样时钟信号与输入的模拟音频信号相乘，相乘的结果即输入信号在时间轴上的数字化。相乘，相乘的结果即输入信号在时间轴上的数字化。然后对采样以后的信号幅值进行量化。最简洁的量然后对采样以后的信号幅值进行量化。最简洁的量化方法是均衡量化，这个量化的过程由量化器来完化方法是均衡量化，这个量化的过程由量化器来完成。对经量化器成。对经量化器A/DA/D变换后的信号再进行编
12、码，即变换后的信号再进行编码，即把量化的信号电平转换成二进制码组，就得到了离把量化的信号电平转换成二进制码组，就得到了离散的二进制输出数据序列散的二进制输出数据序列x(n)x(n)，n n表示量化的时间表示量化的时间序列，序列，x(n)x(n)的值就是的值就是n n时刻量化后的幅值，以二进时刻量化后的幅值，以二进制的形式表示和记录。制的形式表示和记录。（二）（二）增量调制（增量调制（DMDM调制）调制）它是一种预料编码技术，是它是一种预料编码技术，是PCMPCM编码的一种编码的一种变形。变形。DMDM是对实际的采样信号与预料的采样信号之是对实际的采样信号与预料的采样信号之差的极性进行编码，将极
13、性变成差的极性进行编码，将极性变成“0”“0”和和“1”“1”这两这两种可能的取值之一。假照实际的采样信号与预料的种可能的取值之一。假照实际的采样信号与预料的采样信号之差的极性为采样信号之差的极性为“正正”，则用，则用“1”“1”表示；表示；相反则用相反则用“0”“0”表示，或者相反。表示，或者相反。图3-7 DM波形示意图从上图中可以看到，在起先阶段增量调制器的输出从上图中可以看到，在起先阶段增量调制器的输出不能保持跟踪输入信号的快速变更，这种现象称为不能保持跟踪输入信号的快速变更，这种现象称为增量调制器的增量调制器的“斜率过载斜率过载”(slope overload)”(slope ove
14、rload)。在输入信号缓慢变更部分，即输入信号与预料信号在输入信号缓慢变更部分，即输入信号与预料信号的差值接近零的区域，增量调制器的输出出现随机的差值接近零的区域，增量调制器的输出出现随机交变的交变的“0”“0”和和“1”“1”。这种现象称为增量调制器的。这种现象称为增量调制器的粒状噪声粒状噪声(granular noise)(granular noise)，这种噪声是不行能消，这种噪声是不行能消退的。退的。在输入信号变更快的区域，斜率过载是关切的焦点，在输入信号变更快的区域，斜率过载是关切的焦点，而在输入信号变更慢的区域，关切的焦点是粒状噪而在输入信号变更慢的区域，关切的焦点是粒状噪声。声
15、。第第4章章 多媒体硬件基础多媒体硬件基础本章内容本章内容数字音频处理接口数字音频处理接口数字视频处理接口数字视频处理接口多媒体输入多媒体输入/输出设备输出设备多媒体存储技术多媒体存储技术4.1 数字音频处理接口数字音频处理接口一、声卡的功能与工作原理（一、声卡的功能与工作原理（P68）1.声卡的功能声卡的功能(数字化声音数字化声音,合成音乐合成音乐,CD音频音频)（1）播放数字音乐）播放数字音乐（2）录音）录音（3）语音通信）语音通信(全双工全双工)（4）实时的效果器）实时的效果器（5）接口卡）接口卡(SB1394)（6）音频解码）音频解码（7）合成器）合成器(波表波表)2.声卡的基本原理声
16、卡的基本原理（1）结构）结构模模/数转换电路数转换电路数数/模转换电路模转换电路（2）组成）组成MIDI输入输入/输出电路输出电路MIDI合成器芯片合成器芯片模模/数转换器数转换器压缩芯片压缩芯片语音合成器语音合成器语音识别电路语音识别电路输出电路输出电路3.声卡的类型声卡的类型（1）板卡式）板卡式（2）集成式）集成式（3）外置式声卡）外置式声卡二、音乐合成和二、音乐合成和MIDI接口规范接口规范(P70)1.音乐合成与音乐合成与MIDI目前，声卡的音乐合成主要有两种方法：目前，声卡的音乐合成主要有两种方法：一种是常用的调频（一种是常用的调频（FM）合成法；另一种就）合成法；另一种就是波表（是
17、波表（Wave Table）合成法。）合成法。衡量声卡的音乐合成器性能好坏的参数：衡量声卡的音乐合成器性能好坏的参数：（1）音色数目）音色数目（2）发音数）发音数（3）音乐的兼容性）音乐的兼容性2.MIDI术语（见表术语（见表4.1）3.MIDI接口接口(1)MIDI In（输入口）（输入口）(2)MIDI Out（输出口）（输出口）(3)MIDI Thru（转发口）（转发口）4.MIDI技术规范技术规范MIDI规定合成器、音序器、微机和鼓乐规定合成器、音序器、微机和鼓乐等能通过一个标准的接口连接。等能通过一个标准的接口连接。二、音乐合成和二、音乐合成和MIDI接口规范接口规范三、语音合成语音
18、合成(P73)1.概述概述计算机话语输出按其实现功能可分为：计算机话语输出按其实现功能可分为：1)有限词汇的计算机语音输出有限词汇的计算机语音输出(报时、报站报时、报站)2)基于语音合成技术的文字基于语音合成技术的文字语音转换语音转换(TTS)2.合成方法合成方法1)发音器官参数语音合成发音器官参数语音合成2)声道模型参数语音合成声道模型参数语音合成3)波形编辑语音合成技术波形编辑语音合成技术PSOLA(基音同步叠加基音同步叠加)算法(P74)（1）对原始波形进行分析，产生非参）对原始波形进行分析，产生非参数的中间表示；数的中间表示；（2）对中间表示进行修改；）对中间表示进行修改；（3）将修改
19、过的中间表示重新合成为）将修改过的中间表示重新合成为语音信号。语音信号。3.语音基元数据库的构建语音基元数据库的构建（1）基元的选择）基元的选择选择音节选择音节选择双音素和三音素选择双音素和三音素（2）语音数据的存储形式）语音数据的存储形式波形存储方式存储波形存储方式存储参数存储方式存储参数存储方式存储4.韵律模拟韵律模拟1）自然语言中的韵律特征自然语言中的韵律特征2）韵律合成及方法）韵律合成及方法3）韵律模拟的问题）韵律模拟的问题4.1.4 音频编码标准音频编码标准（一）（一）CCITT G系列声音压缩标准系列声音压缩标准CCITT和和ISO先先后后提提出出了了一一系系列列有有关关语语音音数
20、数据据编编译译码码标准标准,下面简要介绍几种音频编码技术标准。下面简要介绍几种音频编码技术标准。1电话质量的音频压缩编码技术标准电话质量的音频压缩编码技术标准信信号号频频率率规规定定在在300Hz3.4kHz，接接受受标标准准的的脉脉冲冲编编码码调调制制(PCM)，当当采采样样频频率率为为8kHz，进进行行8bit量量化化时时，所所得得数数据据速速率率为为64kb/s，即即一一个个数数字字电电话话。1972年年CCITT为为电电话话质质量量和和语语音音压压缩缩制制定定了了PCM标标准准G.711，其其速速率率为为64Kbs，运运用用非非线线性性量量化化技术，主要用于公共电话网中。技术，主要用于
21、公共电话网中。2 2调幅广播质量的音频压缩编码技术标准调幅广播质量的音频压缩编码技术标准 频率在频率在50Hz50Hz一一7kHz7kHz范围。范围。G.722G.722标准是接受标准是接受16kHz16kHz采采样，样，14bit14bit量化，信号数据速率为量化，信号数据速率为224kbit224kbits s，接受子带编码方法，将输入音频信号经滤波器分接受子带编码方法，将输入音频信号经滤波器分成高子带和低子带两个部分，分别进行成高子带和低子带两个部分，分别进行ADPCMADPCM编编码，再混合形成输出码流，码，再混合形成输出码流，224kbit224kbits s可以被压可以被压缩成缩成
22、64kbit64kbits s，最终进行数据插入，最终进行数据插入(最高插入速最高插入速率达率达16kbit16kbits)s)，因此利用，因此利用G.722G.722标准可以在窄标准可以在窄带综合服务数据网带综合服务数据网N-ISDNN-ISDN中的一个中的一个B B信道上传送信道上传送调幅广播质量的音频信号。调幅广播质量的音频信号。3 3高保真度立体声音频压缩编码技术标准高保真度立体声音频压缩编码技术标准高高保保真真立立体体声声音音频频信信号号频频率率范范围围是是50Hz50Hz20kHz20kHz，接接受受44441kHz1kHz采采样样频频率率，16bit16bit量量化化进进行行数数
23、字字化化转转换换，其其数数据据速速率率每每声声道道达达705kbit705kbits s。19911991年年国国际际标标准准化化组组织织ISOISO和和CCITTCCITT起起先先联联合合制制定定MPEGMPEG标标准准，其其中中ISOCDlll72-3ISOCDlll72-3作作为为“MPEG“MPEG音音频频”标标准准，成成为为国国际际上上公公认认的的高高保保真真立立体体声声音音频频压压缩缩标标准准。MPEGMPEG音音频频第第一一和和其其次次层层次次编编码码是是将将输输入入音音频频信信号号进进行行采采样样频频率率为为48kHz48kHz，44.1kHz44.1kHz，32kHz32kH
24、z的的采采样样，经经滤滤波波器器组组将将其其分分为为3232个个子子带带，同同时时利利用用人人耳耳屏屏蔽蔽效效应应，依依据据音音频频信信号号的的性性质质计计算算各各频频率率重重量量的的人人耳耳屏屏蔽蔽门门限限，选选择择各各子子带带的的量量化化参参数数，获获得得高高的的压压缩缩比比。MPEGMPEG第第三三层层次次是是在在上上述述处处理理后后再再引引入入协协助助子子带带，非非匀匀整整量量化化和和熵熵编编码码技技术术，再再进进一一步步提提高高压压缩缩比比。MPEGMPEG音音频频压压缩缩技技术术的的数数据据速速率率为为每每声声道道3232448kbit448kbits s，适合于，适合于CDCDD
25、ADA光盘应用。光盘应用。（二）（二）MP3 MP3压缩技术压缩技术 MP3MP3的全名是的全名是MPEG Audio Layer-3MPEG Audio Layer-3，简洁地说就是一种声音文，简洁地说就是一种声音文件的压缩格式。件的压缩格式。ISO/MPEGISO/MPEG音频压缩标准里包括了三个运用高性能音频数据压音频压缩标准里包括了三个运用高性能音频数据压缩方法的感知编码方案缩方法的感知编码方案 ，依据压缩质量，依据压缩质量(每每BitBit的声音效果的声音效果)和编码方案的困难程度分别是和编码方案的困难程度分别是Layer1Layer1、Layer2Layer2、Layer3Laye
26、r3。全部这三层的编码接受的基本结构是相同的。它们在接受全部这三层的编码接受的基本结构是相同的。它们在接受传统的频谱分析和编码技术的基础上还应用了子带分析和传统的频谱分析和编码技术的基础上还应用了子带分析和心理声学模型理论。也就是通过探讨人耳和大脑听觉神经心理声学模型理论。也就是通过探讨人耳和大脑听觉神经对音频失真的敏感度，在编码时先分析声音文件的波形，对音频失真的敏感度，在编码时先分析声音文件的波形，利用滤波器找出噪音电平利用滤波器找出噪音电平(Noise Level)(Noise Level)，然后滤去人耳不，然后滤去人耳不敏感的信号，通过矩阵量化的方式将余下的数据每一位打敏感的信号，通过
27、矩阵量化的方式将余下的数据每一位打散排列，最终编码形成散排列，最终编码形成MPEGMPEG的文件。而音质听起来与的文件。而音质听起来与CDCD相相差不大。差不大。MPEGMPEG的层次与压缩比率的层次与压缩比率 Layer1(相当于相当于384kbps立体声信号立体声信号)4:1Layer2(相当于相当于192256kbps立体声信立体声信号号)6:18:1Layer3(相当于相当于112154kbps立体声信立体声信号号)10:112:1（三）（三）MP4压缩技术压缩技术MP4并并不不是是MPEG-4或或者者MPEG-1Layer4，它它的的出出现现是是针针对对MP3的的大大众众化化、无无版
28、版权权的的一一种种爱爱护护格格式式，由由美美国国网网络络技技术术公公司司开开发发，美美国国唱唱片片行行业业联联合合会会提提倡倡公公布布的的一一种种新新的的网网络络下下载和音乐播放格式。载和音乐播放格式。MP4运运用用的的是是MPEG-2 AAC技技术术也也就就是是俗俗称称的的a2b或或 AAC。其其 中中，MPEG-2是是 MPEG于于1994年年11月月针针对对数数码码电电视视(数数码码影影像像)提提出出的的。它它的的特特点点就就是是，音音质质更更加加完完备备而而压压缩缩比比更更加加大大(1:15)。MPEG-2 AAC(ISO/IEC 13818-7)在在采采样样率率为为896KHz下下供
29、供应应了了148个个声声道道可可选选范范围围的的高高质质量量音音频频编编码码。AAC就就是是Advanced Audio Coding(先先进进音音频频编编码码)的的意意思思，适适用用于于从从比比特特率率在在8kbit/s单单声声道道的的电电话话音音质质到到160kbit/s多多声声道道的的超超高高质质量量音音频频范范围围内内的的编编码码，并并且且允允许许对对多多媒媒体体进进行行编编码码/解解码。码。AAC与与MP3相比，增加了诸如对立体声的完备再现、相比，增加了诸如对立体声的完备再现、比特流效果音扫描、多媒体限制、降噪优异等比特流效果音扫描、多媒体限制、降噪优异等MP3没有的特性，使得在音频
30、压缩后仍能完备的再现没有的特性，使得在音频压缩后仍能完备的再现CD音质。音质。AAC技术主要由以下三个部分组成。第一，技术主要由以下三个部分组成。第一，AT&T的音频压缩技术专利。它可以将的音频压缩技术专利。它可以将AAC压缩比提高到压缩比提高到20:1而不损失音质。这样，一首而不损失音质。这样，一首3分钟的歌仅仅须要分钟的歌仅仅须要2.25MB，这在互联网上的下载速度是很惊人的。其，这在互联网上的下载速度是很惊人的。其次、平安数据库。它可以为你的次、平安数据库。它可以为你的AAC Music创建一创建一个特定的密钥，将此密钥存于其数据库中。同时，个特定的密钥，将此密钥存于其数据库中。同时，只
31、有只有AAC的播放器才能播放含有这种密钥。第三、的播放器才能播放含有这种密钥。第三、协议认证。这个认证包含了复制许可、允许复制副协议认证。这个认证包含了复制许可、允许复制副本数目、歌曲总时间、歌曲可以播放时间以及售卖本数目、歌曲总时间、歌曲可以播放时间以及售卖许可等信息。许可等信息。MP4MP4技术的优越性要远远高于技术的优越性要远远高于MP3MP3，因为它更适合，因为它更适合多媒体技术的发展以及视听欣赏的需求。但是，多媒体技术的发展以及视听欣赏的需求。但是，MP4MP4是一种商品，它利用改良后的是一种商品，它利用改良后的MPEG-2 AACMPEG-2 AAC技术技术并强加上由出版公司干脆授
32、权的学问产权协议作并强加上由出版公司干脆授权的学问产权协议作为新的标准；而为新的标准；而MP3MP3是一种自由音乐格式，任何人是一种自由音乐格式，任何人都可以自由运用。此外，都可以自由运用。此外，MP4MP4事实上是由音乐出版事实上是由音乐出版界联合授意的官方标准；界联合授意的官方标准；MP3MP3则是广为流传的民间则是广为流传的民间标准。相比之下，标准。相比之下，MP3MP3的敏捷和自由度要远远大于的敏捷和自由度要远远大于MP4MP4，这使得音乐发烧友们更倾向于运用，这使得音乐发烧友们更倾向于运用MP3MP3。更。更重要的一点是，重要的一点是，MP3MP3是目前最为流行的一种音乐格是目前最为
33、流行的一种音乐格式，它占据着大量的网络资源，这使得式，它占据着大量的网络资源，这使得MP4MP4的推广的推广普及难上加难。普及难上加难。4.1.4 MP3播放器(P75)1、MP3播放器的内部结构和工作原理播放器的内部结构和工作原理DSP功能：功能：（1）将）将MP3歌曲文件从中读取出来，并读取播放歌曲文件从中读取出来，并读取播放器上的信号到解码芯片；器上的信号到解码芯片；（2）解码芯片对信号进行解码；）解码芯片对信号进行解码；（3）通过数）通过数/模转换器将解码出来的数字信号转换模转换器将解码出来的数字信号转换成模拟信号；成模拟信号；（4）把转换后的模拟音频放大；）把转换后的模拟音频放大；（
34、5）低通滤波到输出口，输出后就是我们所听到）低通滤波到输出口，输出后就是我们所听到的音乐了。的音乐了。嵌入式嵌入式DSP处理器处理器2、MP3播放器的主要功能及性能参数播放器的主要功能及性能参数（1）播放功能）播放功能（2）录制功能）录制功能（3）存储容量与类型）存储容量与类型（4）音乐格式）音乐格式（5）输入）输入/输出接口输出接口4.2 数字视频处理接口数字视频处理接口一、视频图像显示一、视频图像显示1.显卡显卡（1）总线接口类型）总线接口类型PCI接口接口AGP接口接口PCI-E接口接口（2）显示芯片性能指标）显示芯片性能指标显示的核心频率显示的核心频率公版频率公版频率核心代号核心代号显
35、示芯片位宽显示芯片位宽顶点着色单元顶点着色单元渲染管线渲染管线像素填充率像素填充率（3）显存类型与性能指标目前，市场中所接受的显存类型主要有：SDRAM、DDR SDRAM和DDR SGRAM三种。显存的性能指标主要包括：显存位宽显存时钟周期显存容量显存频率显存带宽（4）显示接口）显示接口DVI接口接口HDMI接口接口VGA接口接口TV-Out接口接口输出到电视的接口目前主要有以下输出到电视的接口目前主要有以下3种：种：1）接受）接受VGA接口接口2）复合视频接口）复合视频接口RCA接口接口3）S端子接口（端子接口（Separate Video）2.CRT显示系统显示系统（1）屏幕尺寸）屏幕尺
36、寸（2）荫罩和点间距）荫罩和点间距（3）荧光粉类型）荧光粉类型（4）刷新（或扫描）频率与闪烁）刷新（或扫描）频率与闪烁（5）隔行和非隔行扫描）隔行和非隔行扫描（6）显示缓冲区与颜色定义）显示缓冲区与颜色定义（7）模拟信号接口和数字信号接口）模拟信号接口和数字信号接口（8）视频）视频BIOS3.液晶显示系统（液晶显示系统（LCD）（1）工作原理）工作原理（2）宽屏）宽屏（3）可视角度）可视角度（4）辨别率）辨别率（5）点距）点距（6）垂直扫描频率）垂直扫描频率（7）显示器接口）显示器接口4.投影显示系统投影显示系统（1）LCD液晶投影机液晶投影机（2）DLP数字光处理器投影机数字光处理器投影机（
37、3）LCOS投影技术投影技术（4）ANSI流明与投影机的亮度流明与投影机的亮度（5）物理辨别率）物理辨别率（6）最大辨别率）最大辨别率（7）输入）输入/输出端子输出端子二、视频卡二、视频卡/盒盒1.视频卡视频卡/盒的分类与功能简介盒的分类与功能简介（1）视频采集卡）视频采集卡广播级视频采集卡广播级视频采集卡专业级视频采集卡专业级视频采集卡民用级视频采集卡民用级视频采集卡（2）DV卡（卡（1394卡）卡）4.2 数字视频处理接口数字视频处理接口（3）电视卡）电视卡/盒盒（4）非线性编辑卡）非线性编辑卡（5）视频监控卡）视频监控卡（6）视频信号转换器）视频信号转换器（7）压缩卡）压缩卡/盒盒（8）
38、字幕卡）字幕卡2.视频卡视频卡/盒的主要性能参数盒的主要性能参数（1）编码方式）编码方式（2）接口类型）接口类型（3）视频输入）视频输入/输出格式输出格式4.3 多媒体输入多媒体输入/输出设备输出设备一、扫描仪一、扫描仪1.扫描仪的结构原理扫描仪的结构原理（1）结构）结构（2）信息数字化原理）信息数字化原理2.扫描仪的分类扫描仪的分类（1）按扫描方式分类）按扫描方式分类手动式扫描仪手动式扫描仪平面式扫描仪平面式扫描仪滚筒式扫描仪滚筒式扫描仪胶片扫描仪胶片扫描仪（2）按扫描幅面分类）按扫描幅面分类（3）按扫描辨别率分类）按扫描辨别率分类（4）按灰度与彩色分类）按灰度与彩色分类（5）按反射式或透射
39、式分类）按反射式或透射式分类3.扫描仪的技术指标扫描仪的技术指标（1）原稿种类）原稿种类（2）扫描精度）扫描精度（3）扫描辨别率）扫描辨别率辨别率的单位辨别率的单位辨别率与精度辨别率与精度光学辨别率和间插辨别率光学辨别率和间插辨别率光电转换精度光电转换精度（4）色调精度）色调精度（5）扫描速度）扫描速度（6）阶调）阶调（7）灰阶）灰阶（8）鲜锐度）鲜锐度（9）色调再现实力）色调再现实力（10）接口标准）接口标准3.扫描仪的技术指标扫描仪的技术指标二、数码相机二、数码相机1.数码相机的感光器件数码相机的感光器件（1）电荷耦合器件图像传感器）电荷耦合器件图像传感器CCD（2）互补性氧化金属半导体）
40、互补性氧化金属半导体CMOS2.数码相机的主要性能参数数码相机的主要性能参数（1）CCD/CMOS尺寸尺寸（2）光学变焦与数字变焦）光学变焦与数字变焦（3）最大像素和有效像素）最大像素和有效像素（4）存储介质）存储介质（5）接口类型）接口类型4.3 多媒体输入多媒体输入/输出设备输出设备三、数码摄像机三、数码摄像机（1）Mini DV（2）Digital 8 DV（3）DVD数码摄像机数码摄像机（4）硬盘摄像机）硬盘摄像机（5）高清摄像机（）高清摄像机（HDV）4.3 多媒体输入多媒体输入/输出设备输出设备磁带式数码摄像机磁带式数码摄像机 光盘式数码摄像机光盘式数码摄像机 硬盘式数码摄像机硬盘
41、式数码摄像机 四、输入四、输入/输出接口输出接口1.SCSI接口接口（1）SCSI概述概述（2）SCSI接口技术接口技术2.USB接口接口（1）限制器）限制器（2）限制器驱动程序）限制器驱动程序（3）USB芯片驱动程序芯片驱动程序（4）USB设备设备（5）设备驱动程序）设备驱动程序4.3 多媒体输入多媒体输入/输出设备输出设备USB规定了规定了4种不同的数据传输方式：种不同的数据传输方式：（1）等时传输方式）等时传输方式（2）中断传输方式）中断传输方式（3）限制传输方式）限制传输方式（4）批传输方式）批传输方式3.IEEE1394接口接口IEEE1394分为两种传输方式：分为两种传输方式：ba
42、ckplane模模式和式和Cable模式。模式。4.4 多媒体存储技术多媒体存储技术多媒体存储技术主要是指多媒体存储技术主要是指光存储技术和闪存技术。光存储技术和闪存技术。（P109）一、光学存储媒体一、光学存储媒体1.1.光盘分类光盘分类1)1)依据不同的存储介质和运用性能分依据不同的存储介质和运用性能分依据不同的存储介质和运用性能分依据不同的存储介质和运用性能分只读光盘只读光盘只读光盘只读光盘 如如CD-ROM、CD-DA、CD-I、CD-V、photo-CD、CD-ROM/XA一次写可多次读型光盘一次写可多次读型光盘一次写可多次读型光盘一次写可多次读型光盘 即即WORM（CD-WO）可擦
43、写型光盘可擦写型光盘可擦写型光盘可擦写型光盘 如相变型光盘（如相变型光盘（PCD）和磁光型光盘）和磁光型光盘CD-MO（MOD）一、光学存储媒体一、光学存储媒体1.1.光盘分类光盘分类2)2)依据光盘标准分（依据光盘标准分（依据光盘标准分（依据光盘标准分（P112P112）CD-DACD-DA（红皮书）（红皮书）（红皮书）（红皮书）：也叫：也叫Audio-CD，即，即CD唱片，存唱片，存放音乐与歌曲。放音乐与歌曲。CD-ROMCD-ROM与与与与CD-ROM/XACD-ROM/XA（黄皮书）：存放计算机数（黄皮书）：存放计算机数据，其中据，其中CD-ROM/XA是扩展形式，与是扩展形式，与CD
44、-I兼容，是兼容，是扩展的音频、文本和图形混合格式。扩展的音频、文本和图形混合格式。CD-ICD-I（绿皮书）：用于存放用（绿皮书）：用于存放用（绿皮书）：用于存放用（绿皮书）：用于存放用MPEGMPEG算法压缩的立体算法压缩的立体算法压缩的立体算法压缩的立体声视频信号，且具有交互实力，称为交互声视频信号，且具有交互实力，称为交互声视频信号，且具有交互实力，称为交互声视频信号，且具有交互实力，称为交互CDCD。CD-VCD-V（蓝皮书）：存放电视的模拟信号和数字限制信（蓝皮书）：存放电视的模拟信号和数字限制信（蓝皮书）：存放电视的模拟信号和数字限制信（蓝皮书）：存放电视的模拟信号和数字限制信号
45、。号。号。号。CD-RCD-R（橙皮书）（橙皮书）（橙皮书）（橙皮书）：分为两个部分，：分为两个部分，BOOK1定义了定义了CD-MO，BOOK2定义了定义了CD-R(CD-WO)。V-CDV-CD（白皮书）（白皮书）（白皮书）（白皮书）：存放了以：存放了以MPEG-1算法压缩的立体算法压缩的立体声数字视频信号。声数字视频信号。2.光存储系统的技术指标光存储系统的技术指标（1）尺寸）尺寸（2）容量）容量（3）平均存取时间、平均寻道时间和平均等）平均存取时间、平均寻道时间和平均等待时间待时间（4）数据传输速率）数据传输速率（5）误码率）误码率（6）平均无故障时间）平均无故障时间一、光学存储媒体一
46、、光学存储媒体3.3.3.3.光盘的基本技术光盘的基本技术光盘的基本技术光盘的基本技术1）光盘的物理结构）光盘的物理结构2）在基片层形成凹坑）在基片层形成凹坑3）螺旋型的轨道，凹坑和岸在轨道中形成有序的序列）螺旋型的轨道，凹坑和岸在轨道中形成有序的序列标签层标签层保护层保护层反射层反射层基片层基片层岸岸凹坑凹坑光驱工作原理光驱工作原理光驱工作原理光驱工作原理一、光学存储媒体一、光学存储媒体4.CD-DA4.CD-DA光盘（数字音频光盘）光盘（数字音频光盘）光盘（数字音频光盘）光盘（数字音频光盘）1 1）基本技术）基本技术）基本技术）基本技术编码：凹坑到岸及岸到凹坑的转变编码为编码：凹坑到岸及岸
47、到凹坑的转变编码为编码：凹坑到岸及岸到凹坑的转变编码为编码：凹坑到岸及岸到凹坑的转变编码为1 1，没有变，没有变，没有变，没有变更时编码为更时编码为更时编码为更时编码为0 0，凹坑长为，凹坑长为，凹坑长为，凹坑长为0.3um0.3um的倍数。的倍数。的倍数。的倍数。音频数据率音频数据率音频数据率音频数据率CD-DACD-DA=16（bits/样本）样本）2声道声道44100（样本（样本/（秒（秒声道）声道）=1,411,200比特比特/秒秒容量容量容量容量CD-DACD-DA=74分钟分钟1,411,200（比特（比特/秒）秒）747MB一、光学存储媒体一、光学存储媒体4.CD-DA4.CD-
48、DA光盘（数字音频光盘）光盘（数字音频光盘）光盘（数字音频光盘）光盘（数字音频光盘）2 2）8-148-14调制调制调制调制协议规定序列中至少有两个岸和两个凹坑连续地出协议规定序列中至少有两个岸和两个凹坑连续地出现，因此两个现，因此两个1之间至少有两个之间至少有两个0。凹坑或岸不允许太长，必需保持最大间隔，至多凹坑或岸不允许太长，必需保持最大间隔，至多10个个0可以连在一起。可以连在一起。8比特字编码成比特字编码成14比特值，使之满足最小、最大间比特值，使之满足最小、最大间隔。隔。两个连续地调制符号（两个连续地调制符号（14比特）之间插入比特）之间插入3个附加个附加比特，以便得到须要的最小、最
49、大间隔。比特，以便得到须要的最小、最大间隔。一、光学存储媒体一、光学存储媒体4.CD-DA4.CD-DA光盘（数字音频光盘）光盘（数字音频光盘）光盘（数字音频光盘）光盘（数字音频光盘）3 3）CD-DACD-DA的帧、区域、轨道和块的帧、区域、轨道和块的帧、区域、轨道和块的帧、区域、轨道和块帧包括：帧包括：帧包括：帧包括：同步样式（同步样式（同步样式（同步样式（1212个个个个1 1，1212个个个个0 0和和和和3 3个填充比特）个填充比特）个填充比特）个填充比特）=27bits=27bits 音频数据音频数据音频数据音频数据=12=12字节字节字节字节22声道声道声道声道=12(14+3)
50、2=408bits=12(14+3)2=408bits错误检测错误检测错误检测错误检测=4=4字节字节字节字节=4(14+3)=68bits=4(14+3)=68bits错误订正错误订正错误订正错误订正=4=4字节字节字节字节=4(14+3)=68bits=4(14+3)=68bits限制和显示字节限制和显示字节限制和显示字节限制和显示字节=1(14+3)=17bits=1(14+3)=17bits 一帧合计共一帧合计共一帧合计共一帧合计共588bits588bits一、光学存储媒体一、光学存储媒体4.CD-DA4.CD-DA光盘（数字音频光盘）光盘（数字音频光盘）光盘（数字音频光盘）光盘（数