第四章多媒体计算机系统组成4. 1概述多媒体计算机系统由硬件系统和软件系统组成。

其中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的控制接口卡（其中包括多媒体实时压缩和解压缩电路），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、多媒体创作工具软件和多媒体应用软件。

（1）多媒体硬件系统的组成多媒体硬件系统是由计算机存储系统、音频输入/输出和处理设备、视频输入/输出和处理设备等选择性组合而成。

2）多媒体驱动软件多媒体驱动软件是多媒体计算机软件中直接和硬件打交道的软件。

它完成设备的初始化，完成各种设备操作以及设备的关闭等。

驱动软件一般常驻内存，每种多媒体硬件需要一个相应的驱动软件。

3）多媒体操作系统多媒体操作系统简言之就是具有多媒体功能的操作系统。

多媒体操作系统必须具备对多媒体数据和多媒体设备的管理和控制功，具有综合使用各种媒体的能力，能灵活地调度多种媒体数据并能进行相应的传输和处理，且使各种媒体硬件和谐地工作。

多媒体操作系统大致可分为两类：一类是为特定的交互式多媒体系统使用的多媒体操作系统。

如Commodore公司为其推出的多媒体计算机Amiga 系统开发的多媒体操作系统Amiga DOS。

另一类是通用的多媒体操作系统。

如目前流行的Windows 9x、Windows NT 系列。

4）多媒体处理软件多媒体数据处理软件是专业人员在多媒体操作系统之上开发的。

在多媒体应用软件制作过程中，对多媒体信息进行编辑和处理是十分重要的，多媒体素材制作的好坏，直接影响到整个多媒体应用系统的质量。

常见的音频编辑软件有Sou nd Edit、Cool Edit等，图形图像编辑软件有Illustrator、CorelDraw、Photoshop等，非线性视频编辑软件有Premiere,动画编辑软件有Animator Studio 和3D Studio MAX 等（5）多媒体创作软件标签层岸* ‘基片上的凹槽多媒体创作软件是帮助开发者制作多媒体应用软件的工具，能够对文本、声音、图像、视频等多种媒体信息进行控制和管理，并按要求连接成完整的多媒体应用软件。

如Authorware、Director、FLASH 等。

（6）多媒体应用系统多媒体应用系统又称多媒体应用软件。

它是由各种应用领域的专家或开发人员利用多媒体开发工具软件或计算机语言，组织编排大量的多媒体数据而成为最终多媒体产品，是直接面向用户的。

多媒体应用系统所涉及的应用领域主要有文化教育教学软件、信息系统、电子出版、音像影视特技、动画等。

4. 2多媒体存储系统数字化的多媒体信息量非常大，要占用巨大的存储空间，光存储技术的发展为存储多媒体信息提供了保证。

光盘存储器具有存储容量大、工作稳定、密度高、寿命长、介质可换、便于携带、价格低廉等优点，已成为多媒体信息存储普遍使用的载体。

（1）光盘存储原理光存储技术是通过激光在记录介质上进行读写数据的存储技术。

其基本原理是：改变一个存储单元的某种性质（如反射率、反射光极化方向等），使其性质的变化反映被存储的二进制数0、1。

在读取数据时，光电检测器检测出光强和光极性的变化，从而读出存储在介质上的数据。

光盘系统由光盘驱动器和光盘盘片组成。

光学存储的基本特点是用激光引导测距系统的精密光学结构取代硬盘驱动器的精密机械结构。

光盘驱动器的读写头是用半导体激光器和光路系统组成的光学头，光盘盘片采用磁光材料。

驱动器采用一系列透镜和反射镜，将微细的激光束引导至一个旋转光盘上的微小区域。

高能量激光束可以聚焦成约1卩m的光斑。

光盘的物理结构保护层==V呃』卜反射层匸亠^基片层\凹坑光盘如何存储数字信息：光盘的信息是沿着盘面由内向外螺旋形信息轨道（光道）的一系列凹坑的形式存储的。

光道上不论内圈还是外圈，各处的存储密度是一样的。

光道的间距为1.6卩m，光道宽度为0.6卩m，光道上凹坑深约为0.12卩m。

记录数字信息的时候，在由凹坑到凸区或者凸区向凹坑跳变的时候记录为1，（b ＞在尤盘上记录横拟信总 其它为0,因此光盘记录信息需要经过调制，不能出现连续的 1光盘系统的技术指标存储容量 存储容量是指能存储在光盘中的信息容量。

目前光盘 常用的容 量为650MB 。

平均存取时间 是在光盘上找到需要读写的信息的位置所需要的时间，为平均寻道时间、平均等待时间及光头稳定时间的和。

数据传输率 数据传输率一般是指单位时间内光盘驱动器读取出的数据量。

该数值与光盘转速和存储密度有关。

对于CD-ROM ，其数据传输率已从初期 的 150KB /s 提高到 3600KB /s 。

接口标准 目前常用的光盘驱动器接口标准有 SCSI 和IDE 两种。

（2）光盘分类根据不同的存储介质和使用性能分只读光盘 如 CD-ROM 、CD-DA 、CD-I 、CD-V 、 photo-CD 、CD-ROM/XA一次写可多次 读型光盘即 WORM (CD-WO ) 可擦写型光盘如相变型光盘（PCD ）和磁光型光盘CD-MO （MOD ）根据光盘标准分CD-DA （红皮书）：也叫Audio-CD ，即CD 唱片，存放音乐与歌曲。

CD-ROM 与CD-ROM/XA （黄皮书）：由CD-DA 中发展而来，存放计算机 数据，其中CD-ROM/XA 是扩展形式，与CD-I 兼容，是扩展的音频、文本 和图形混合格式。

CD-I （绿皮书）：用于存放用MPEG 算法压缩的立体声视频信号，且具有交 互能力，称为交互CD 。

CD-V （蓝皮书）：存放电视的模拟信号和数字控制信号CD-R （橙皮书）：分为两个部分，BOOK1定义了 CD-MO ，BOOK2定义了 CD-R （CD-WO ）。

V-CD （白皮书）：存放了以MPEG-1算法压缩的立体声数字视频信号。

（3） CD-DA 光盘（数字音频光盘）CD-DA 即激光唱盘，物理规格为直径 12cm ，内径1.5cm ,重量14g 。

这种 光盘常采用常线速（CLV ）伺服方式，逆时针旋转，其螺旋线光道等长分段，每 段为一个扇区。

每个扇区坑探也12#tm（i ）在螺旋羽比谐上以凹坑 和凸区表:示的愴息（c ）隹光礎上记录数字信忌IQO I0EKI 10040 LOOfi都存放一定量的数据块，并以一个特定的地址标记，单位为分” 秒” 扇区” 1分=60秒，1秒=75扇区，可存放74分钟高音质非压缩的音频信号。

编码凹坑到岸及岸到凹坑的转变编码为1，没有变化时编码为0，凹坑长为0.3um的倍数。

音频数据率CD-DA =16 （bits/样本）X 2声道X 44100 （样本/秒））=1,411,200 bits /秒容量CD-DA =74 分钟X 1,411,200 （比特/秒）"747MB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1之间至少有两个0。

凹坑或岸不允许太长，必须保持最大间隔，至多10个0可以连在一起。

因此将8比特字编码成14比特值，使之满足最小、最大间隔。

两个连续地调制符号（14比特）之间插入3个附加比特，以便得到需要的最小、最大间隔。

这就是有名的8-14 （EFM）调制。

CD-DA的帧格式音频数据=12 字节X 2 声道=12X （14+3）X 2=408bits错误检测=4 X （14+3） =68bits错误纠正=4 X （14+3） =68bits 控制显示字节=1 X （14+3） =17bits 同步样式（12个1，12个0和3个填充比特）=27bits一帧合计共588bits 一个扇区2352字节数据CD-DA的区域组成引入区域——CD-DA目录程序区域一一CD-DA上所有轨道存放实际数据引出区域一一CD-DA尾部一张CD-DA最多99个不同长度的轨道组成，一个轨道一首歌曲。

每个轨道有几个索引，IP0标记每个轨道的开始，IP1定义了每个轨道中音频数据的开始。

IP0~IP1之间有两到三秒的前置空隙。

（4）CD-ROM （只读光盘）CD-ROM轨道分成音频类型和数据类型，通常一个轨道只能包含音频或只能包含数据。

混合模式盘可将数据轨道定位在CD-ROM开始部分，后面紧跟上音频轨道。

每2352字节定义为一个物理块，块传输速率：75块/秒。

模式1: 2352个字节为1块，共333,000块行输出。

解决了与CD-I 的 兼容问题。

模式1:将8个没用字节用 于子头（SUBHEADER ）进 一步说明扇区中的数据类 型与格式。

模式2:添加8个字节的子 头，保留4个字节的错误检 测，数据字节只有2324个。

CD-ROM 光盘的制作过程：数据准备容量=333,000块 X 2336 字节/块"742MB数据率=2048字节/块X 75块/秒"175.2字节/秒模式1和模式2的不同之处：用户数据量不一样。

模式1为2048字节，模式2为2336字节存储数据的类型不同。

模式1用于存放对错误极为敏感的数据，如计算机程误码率不同。

模式2的数据经过4个字节的检验误码率为1/109,模式1通 过2级校验误码率可以降到1/1012。

CD-ROM/XA ——CD-ROM 扩展结构扩展的目的：在一个轨道中能够存储不同媒体的块，能做到多个媒体的并 主盘制作 复制光盘（5）CD-WO （一次写多次读） 容量=333,000块 X 2048 字节/块"660MB数据率=2048字节/块X 75块/秒"150K 字节/秒 模式2:2352个字节为1块，共333,000块电阻涂层化学电覽基底和反射层之间有一个记录层，该层通过强Array热量产生不可逆的修改，它改变了激光束的反射特性。

另外用金膜做反射层，具有良好的抗腐蚀性和很高的广反射率。

将CD分为多个时间段，每段有自己的引入区和引出区以及目录表，可以有效地解决数据分次录入的问题目前市场上能看到的CD-WO（CD-R）主要有以下的品种：绿盘一一记录层的染料采用某种绿色染料，这是最早的CD-WO使用的染料层，预计使用年限可达75年。

金盘一一Kodak推出的CD-WO盘的一种，记录层采用金色的染料层，声称这种盘比绿盘具有更高的质量，寿命可长达100年，该盘面上有一个附加涂层，能更加提高耐磨度。

蓝盘一一记录层使用某种蓝色染料，比绿色和金色染料更耐紫外线辐射，并有更低的块错误率。

（6）可擦写光盘可擦写型的光盘能够多次进行读写，从技术上说主要有两种：相变型（PCD）光盘采用晶体——非晶体作为制作材料，在激光束的热力作用下产生非晶体态和晶体态的互换，晶体态与非晶体态、分别表示0”和1”磁光型光盘（MOD）主要由各种易于在垂直于表面方向磁化的介质制成，该介质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二进制代码0”和1”（7）Video-CD （激光视盘）Video-CD标准是目前流行的视频光盘标准，它描述一个使用CD格式和MPEG-1标准的数字电视播放系统。