多媒体
第一章多媒体技术基础知识
1，概述：多媒体技术是计算机技术和社会需求的产物。2，多媒体技术的社会需求。社会需求是促进多媒体技术产生的发展的重要因素，可以说，包括计算机本身在内，一切科学技术的发展都离不开社会需求这一重要条件。早在20世纪80年代初期就造就了这一门全新的技术——多媒体技术。3，多媒体技术的核心利用计算机技术对多媒体进行处理，并通过人机对话方式对处理的过程和方式进行控制，使计算机在更广泛的应用领域发挥作用。4，多媒体的社会需求主要体现在这几个方面：1图形和图像处理的需要2大容量数据存储的需要3音频信号和视频信号处理的需要4界面设计的需要5信息交换的需要6高科技研究的需要7娱乐于社会活动的需要。除了上述只要的社会需要外，多媒体技术在医学、交通、工业产品制造，以及等多方面也构成了社会需求。
2，多媒体的技术背景。多媒体技术是建立在计算机基础上的，其技术背景无疑是针对计算机技术而言的，所以计算机是实现多媒体的必要条件和保证。1多媒体计算机硬件条件数压缩技术3多媒体的软件条件，多媒体技术的应用离不开计算机软件4相关技术的支持，在多媒体技术中，没有相关技术的支持也是不行的。
3，多媒体技术的发展。多媒体技术的发展是社会需求和社会推动的结果，是计算机技术不断成熟和扩展的结果。在多媒体技术的整个发展过程中，有以下几个具有代表性的阶段：1，1984年美国苹果公司开创了计算机处理图像的先河，在世界上首次使用位图概念多图像进行描述，从而实现了对图像进行简单的处理、存储，以及相互之间的传送等。2，1985年，美国commodore公司将世界上首台多媒体计算机系统展现在世人面前，该计算机系统被命名为amiga。并随后的comdex'89展示会上，展示了该公司研制的多媒体计算机系统amiga 的完整系列。3，1986年3月，荷兰飞利浦公司和日本索尼公司共同制定了CD-I交互式激光盘系统标准，使多媒体信息的存储规范化和标准化。4，1987年3月，RCA公司制定了DVI技术标准。5，1990年11月，没过微软公司和包括荷兰飞利浦公司之内的一些计算机技术公司共同成立了“多媒体个人计算机市场协会。6，1991年，多媒体个人计算机市场提出MPC1标准。7，1993年5月，多媒体计算机市场协会公布了MPC2标准。8，1995年6月，多媒体计算机工作组公布了MPC2标准。同年，由美国微软公司开发的Windows95操作系统问世，使多媒体计算机更容易操作，功能更强劲。
4，基本概念。多媒体技术发展的早期，人们把存储信息的实体叫做“媒体”。1，多媒体技术的概念概念。多媒体技术是利用计算机对文字图像图形动画音频视频等多种信息进行综合处理、建立逻辑关系和人机交互作用的产物。2，媒体类型，从严格意义上来讲，媒体是承载信息的载体，是信息表现形式。媒体类型包括感觉媒体、表示媒体、显示媒体、存储媒体、传输媒体、信息交换媒体。多媒体技术主要处理对象有：文字（采用文字编辑软件生成文本文件，或者使用图像处理软件形成图形方式的文字）、图像（主要指具GIF BMP TGA TIF JPG 格式的静态图像）、图形（图形是采用算法语言或某些应用软件生成的矢量化图形，具有体积小、线条圆滑变化的特点)、动画(动画有矢量动画和帧动画之分）、音频信号（音频信号通常采用WA V或MID格式，是数字化音频文件）、视频信号（视频信号是动态的图像）。以上媒体都有对应的数字文件格式，实用的存储介质有优盘、光盘、硬盘、磁光盘、半导体存储卡等。3，多媒体基本特性。多媒体技术所涉及的对象是媒体，而媒体又是承载信息的载体，因而又被称为“信息载体”。所谓多媒体的基本特性，也就是指信息载体的多样性、交互性和集成性三个方面。1，信息载体的多样性。信息载体主要应用于计算机信息的输入和信息输出，多样化星系载体的调动使计算机具有拟人化的特征，使其更容易操作和控制，更具有亲和力。常见的信息载体包括1）磁盘介质、磁光盘介质和光盘介质。2）调动人类听觉的语音。3）调动人类视觉的静态图像和动态图像。交互性是指用户于计算机之间进行数据交换、媒体交换和控制权交换的一种特征。信息载体的集成性是指处理多种信息载体集
合的能力。信息载体的集成性主要体现在以下两个方面：多种信息的集成处理和处理设备的集成。
5，什么是流媒体。1流媒体的概念：流媒体是指网络间的视频、音频和相关媒体数据流从数据源（发送端）同时向目的地（接收端）传输的方式，具有连续、实时的特征。其中，数据源是指网络服务器端，目的地是指网络客户端。2，流媒体的特性。流媒体的重要特征是实时性。对时间的高度敏感性，使流媒体对网络协议、网络硬件环境、网络宽带和压缩算法提出了很高的要求。常用的标准化压缩技术有MPEG-1,MPEG-2,H.261/H.263等。3，流媒体的运输。流媒体主要有3种运输方式：点对点，多址广播和广播。其中多址广播又叫“组播”。点对点传输是指数据源和目的地一一对应，流媒体从一个数据源发送出去，只能到达一个目的地。多址广播传输是指：一个数据源对应多个目的地，但这种关系只限于同一个组。广播传输是指一个数据源对应多个目的地，但不限于组内。
6，多媒体软件。多媒体软件主要用于制作多媒体的产品。由于多媒体软件的集成性不高，几乎没有一样集成软件能够独立完成多媒体制作的全过程，因而选择软件的余地比较大，对于同一个多媒体素材，可以使用多种软件进行制作。
7，素材制作软件。图像处理软件，专门用来获取、处理和输出图像，主要用于平面设计、多媒体产品和广告设计等领域。图像处理的基本功能如下：1）获取图像功能。获取图像的途径很多，例如利用扫描仪扫描图像、使用数码相机拍摄图像、实用Photo CD光盘等。2）输入与输出功能。图像文件的数据量通常很大，占用的存储空间也大，尤其是提供印刷图像时其高清晰度和丰富的彩色，使得图像的数据量更大。图像打印也是输出形式的一种。3）加工处理图像。这是图像处理软件的核心功能。对图像的加工和处理主要包括文件操作、图像编辑操作、特殊效果生成积极图像合成等内容。4）图像文件格式转换。稍微好一些的图像处理软件几乎都具有图像文件格式的自然转换功能，即以某一种文件格式输入，再以另一种图像文件格式保存。图像软件处理的作用是：对构成图像的数字进行运算、处理和重新编码，形成新的数字组合的描述，从而改变图像的视觉效果。图像的处理通常有3个方面：1）图像处理分寸的把握。这不单纯是计算机操作问题，图像处理效果的好坏，在很大程度上取决于操作者的艺术修养和美术功底。2）显示状态和显示质量对图像处理的影响。要发挥图像处理软件的作用，必须处于最佳现实状态和最高显示质量。3）选择最恰当的图像文件格式。由于图像最终要用在多媒体产品中，因此图像文件的格式要具有通用性。2，动画制作软件。动画是表现力最强、承载信息量最大、内容最丰富、最具有趣味性的媒体形式。动画制作软件分为两类。1）绘制和编辑动画软件。这类软件具有丰富的图像绘制和上色功能，并具备自动动画生成功能，是原创动画的重要工具。具有代表性的软件有：*Animator Pro ——早期的平面动画制作软件。*3D Studio MAX——三维造型于动画制作软件。*Flash MX ——平面动画、网页动画制作软件。*Maya——三维动画设计软件。*Cool 3D——三维文字动画制作软件。*Poser——人体三维动画制作软件。2）动画处理软件。这类软件对动画素材进行后期合成、加工、剪辑和整理，甚至添加特殊效果，对动画具有强大的加工除了能力。典型的软件有：*Animator Studio ——动画加工、处理软件。*Premiere——电影影像、动画处理软件。*GIF Construction Set ——网页动画处理软件。*Animation GIF——网页动画处理软件。*After Effects——电影影像、动画后期合成软件。3）声音处理软件。声音是一种人们人们非常熟悉的媒体形式。声音处理软件按照功能划分可分为3大类：1声音数字化转换软件。为了使计算机能够处理声音，首先通过此类软件把声音转换数字化音频。*Easy CD-DA Extractor——把光盘音轨转换成W A V格式的数字化音频文件。*Exact Audio Copy——把多种格式的光盘音轨转换成WA V格式的数字化音频文件。*Real Jukebox——在Internet 上录制、编辑、播放数字音频信号。2）声音编辑处理软件，。通过此类软件，可对数字化声音进行剪辑、编辑、合成和处理，还可以对声音进行声道模式变换、频率范围调整、生成各
种特殊效果、采样频率变换、文件格式转换等。典型的软件有：*Gold Wave——带有数字录音、编辑、合成等多种编辑功能的声音处理软件。*Cool Edit Pro——编辑动能丰富的声音处理软件。*Acid WA V——声音编辑与合成器。3声音压缩软件。此类软件通过某种压缩算法，把普通的数字化声音进行压缩，在音质变化不大的前提下，大幅度减少数据量，以利用网络传输和保存。常见的软件有：*Gold Wave——不仅能编辑数字声音，而且可以把声音压缩成MP3格式文件。*Cool Edit Pro——除了编辑声音，还可以把声音压缩成MP3格式的文件。*Easy CD-DA Extractor——除了把光盘音轨转换成W A V格式文件以外，还可以转换成MP3格式的文件。
7，多媒体软件平台。1，软件种类。包括PowerPoint——办公系列软件、Visual Basic——高级程序设计语、Authorware——专用多媒体制作软件。2，软件作用：多媒体平台软件是多媒体产品开发过程中最重要的系统，它是多媒体产品是否成功的关键。其主要作用有：1）控制各种媒体的启动、运行于停止。2）协调媒体之间发生的时间顺序，进行时序控制与同步控制。3)生成面向使用者的操作界面，设置控制按钮和功能菜单，以实现对媒体的控制。4）生成数据库，提供数据管理功能。5）对多媒体程序的运行进行监控，其中包括计数、计时、统计事件发生的次数等。6）对输入和输出方式进行精确的控制。7）对多媒体目标程序打包，设置安装文件、卸载文件，并对环境资源以及对媒体系统资源进行检测和管理。
8，多媒体教育领域，教育领域是应用多媒体技术最早的领域，也是进展最快的领域。1计算机辅助教学。（CAI8的表现形式是：1利用数字化的声音、文字、图片以及动态画面，展现物理、化学、数学等学科中的可视化内容，意在强化形式思维模式，使抽象的概念更易被接受。2在学科教育中，以“示教型”课堂教学为基本出发点，展示形象、逼真的自然现象自然规律、科普知识以及各个领域的极端技术等。3利用CAI软件本身具备的互动性，提供自学机会。以传授知识、提供范例、上机联系、自动识别概念和答案等手段展开教学，使受教育者在自学中掌握知识。2，计算机辅助学习。计算机辅助学习是多媒体技术应用的一个方面，它着重体现在学习信息的供求关系方面。3计算机化教学。计算机化教学是近年来发展起来的多媒体技术。它代表了多媒体技术应用的最高境界，并将使计算机教学手段从“辅助”位置走到前台来成为主角。CBI必将成为教育方式的主流和方向。CBI的主要特点是：1）充分运用计算机技术，将全部教学内容包容到计算机所做的工作中，为收教育者提供海量信息。这就是所谓“全程多媒体教学”的概念。2）教学手段彻底更新，计算机教学手段从辅助变为指导，教师的作用发生转移，从宣讲方式转移到解答疑难问题和深化知识点。3）强化教师于学生之间的互动关系，通过CBI方式，在教育者于被教育者之间建立学术和观念的交流界面，在共同的计算机平台上实现平等交流。4）强化素质教育，提供主动参与于意识，强化实际动手能力，提高计算机应用技巧。4计算机化学习。计算机化学习是充分利用多媒体技术提供学习机会和手段的产物。5计算机辅助训练。计算机辅助训练是一种教学辅助手段。它通过计算机提供多种训练科目和联系，使受教育者加速消化所学知识，。充分理解和掌握重点和难点。CAT的作用主要有：1）提出训练科目及训练要求2）对受教育者提供自主学习的机会和题目。3）利用自动识别功能，对受教育者所接受的训练作出评价。4）提供训练题目的最佳方案，激发受教育者的主动思维和识别能力。5）通过综合练习，提高受教育者的综合能力。6计算机管理教学。计算机管理教学主要是利用计算机技术解决多方位、多层次的教学管理问题。CMI的主要管理对象包括：1）检测教学活动是否符合教学大纲以及相关教学规定。2）监督教学进度，反馈教学信息，为教学决策提供参考意见。3）知道和规范教育者的学习，评价学习效果。4）教学材料、教学计划、受教育者的学习成绩等的保存和管理。
9，过程模拟领域在设备运行、化学反应、火山喷发、海洋洋流、天气预报、天体演化、生物进化等自然现象的诸多方面。
10，商业广告。多媒体在商业广告领域中的作用有：1）提供最直观、最易于接受的宣传方式，在视觉、听觉感觉等方面宣扬广告意图。2）提供交互功能，使消费者能够了解商业信息、服务信息以及其他相关信息。3）提供消费者的反馈信息，使商家及时改变营销手段和促销方式。4）提供商业法规咨询、消费者权益咨询、问题解答等服务。
11，影视娱乐业。多媒体技术在影视娱乐化业中的应用体现在以下几个方面：1）特殊视觉和听觉效果的制作与合成。2）视频作品数字化，便于加工、传播和保存。3）影视作品网络化，可以充分利用网络资源和网络特点。4）向业外人士提供参与制作影视作品的机会，使其不仅可以观赏影视作品，还能自主创意和制作影视作品。
12，旅游业。多媒体技术应用于旅游业，为旅游业带来了很多明显的变革：1）带动了宣传介质的革命。从介绍旅游景点的印刷品，过度到新型数字化载体——光盘。2）通过多媒体技术，真实的反映了地方风土人情、文化背景，全方位的展现自然，生活与社会活动。3）提供检索、咨询等互动信息，搭起旅游者于旅游公司的桥梁，提高服务质量。4）数字化的信息便于加工、整理、保存、更新、从而提高旅游业顺应市场变化能力，以及增加对市场反馈信息的敏感度。5）扩大宣传范围和力度。便于携带的数字化光盘，使旅游信息通过Internet、航空和电信，以前所未有的速度传达到世界的各个角落。
13，国际互联网。多媒体在国际互联网上的应用，有许多独特之处：1）网络信息多元化，其中包括视觉信息和听觉信息等多媒体信息。2）在时间在空间上没有限制。任何时间、任何地点都能以多媒体形式接受和发送信息，从而便于人们接受远程教育、函授教育，以及其他形式的教育。3）发挥人、机各自的优势，充分利用网络资源进行教学，集网络上众家之长，补己之短。利用网络的多媒体功能，还可以从事复杂而丰富的经济活动和社会活动。4）建立网络上的虚拟世界，使网络用户在多媒体平台上享受虚拟世界带来的高等教育、教学实践、图书、音乐、绘画、实验、经验等。5）为我们提供展示自己实力和能力的机会和条件。在国际互联网上，以多媒体形式向全世界展示自己，使人们从各个角度了解自身的能力等。14，多没人产品及其制作过程。多媒体技术的广泛应用要依靠多媒体产品的应用和传播，而实施多媒体技术的最终媒介亦是多媒体产品。1，多媒体产品的特点：1）信息多元化。多媒体产品所提供的信息种类众多，媒体形式多样。2）调动视觉、听觉感官，提供大量直观信息。3）具备人机交互控制功能。使用者可有意识的选择产品提供的信息种类、有效的控制运行模式。4）通用性强。产品通过采用性强、技术成熟的平台软件进行开发，因此产品基本适用于目前大多数计算机硬件系统和软件系统。5）数据量大。由于多媒体产品的信息量大、信息形式众多、功能强大，因而数据量也不避免的增大。6）创作周期长。多媒体产品从创意到具体实施，直到成为产品，需要大量的媒体制作和编制程序工作，通常需要若干个月，甚至更长时间。7）光盘是首选载体。几乎所有多媒体茶农均采用光盘保存，其主要原因是：光盘成本低，承载信息量大，携带方便。
15多媒体产品的基本模式。1，示教型模式。示教型模式的多媒体产品主要用于教学、会议、商业宣传、影视广告和旅游指南等场合。该模式有以下特点：1）具有外向型，以展示、演播、阐述、宣讲等形式向使用者、观众或听众展开。2）具有很强的专业性和行业特点。3）具有简单而有效的操控性。使用者不需要进行专业培训，就可以轻松运用多媒体产品。4）适合大屏幕投影。产品界面色彩的设计于搭配充分考虑银幕投影的特点，其输出分辨率符合投影机的技术指标。5）产品通常配有教材或广告印刷品。2，交互性模式。交互性模式的多媒体产品主要用于自学，产品安装到计算机中后，使用者与计算机以对话形式交互式操作。该产品具有如下特点：1）产品具有双向性，一方面产品向使用者展示多媒体信息：另一方面由使用者向产品提问或进行控制，即产品与使用者之间互相作用。2）产品具有众多而有效的操作形式，使用者需简单的学习有关方法。3）产品多采用自学类型，使用者在家中即可使用产品。4）产品现实模式适合计算机显示器，以标准模式现实多媒体系信息。5）界面
色彩的设计与搭配比较自由，以清晰、美观为主。6）产品配有大量习题或提问，使用者可有选择的进行解答。若有回答错误，产品将识别错误并公布答案和得分。7）产品具有很强的通用性，通常采用商业包装，并附有使用说明书。3，混合型模式。混合模式介于示教模式和交互性模式之间，兼备二者特点，主要表现在：1）按照主题划分存储单元。例如，一片光盘一个主题，尽管光盘装载的信息量并未饱和。2）产品可根据需要配置不同功能模块，以实现不同的功能。3）根据使用环境的不同，定制不同版本的产品。
16，多媒体产品的制作过程。1，产品创意。多媒体产品的创意设计是非常重要的工作，从时间、内容、素材到各个具体制作环节、程序结构等，都要事先周密筹划。产品创意主要有以下各项工作：1）确定产品在时间轴上的分配比例、进展速度和总长度。2）撰写和编辑信息内容，包括教案、讲课内容、解说词等，3）规划用何种媒体形式表现何种内容，包括界面设计、色彩设计、功能设计等。4）界面功能设计包括按钮和菜单的设置、互锁关系的确定、视窗尺寸与相互之间的关系等。5）统一规划并确定媒体素材的文件格式、数据类型、显示模式等。6）确定使用何种软件制作媒体素材。7）确定使用何种平台软件。如果采用计算机高级语言编程，则要考虑程序结构、数据结构、函数命名极其调用等问题。8）确定光盘载体的目录结构、安装文件，以及必要的工具软件。9）将全部创意、速度安排和实施为难形成文字资料，并制作脚本。2，素材加工与媒体制作。其主要工作如下：1）录入文字，并生成纯文本格式的文件，如“TXT”格式。2）扫描或绘制图片，并根据需要进行加工或修饰，然后形成脚本要求的图像文件。3）按照脚本要求，制作规定长度的动画或视频文件。在制作动画过程中，要考虑声音于动画的同步、画外音区段内的动画节奏、动画衔接等问题。4）制作解说与背景音乐。按照脚本要求，将解说词进行录音，可直接从光盘上经数据变换得到音乐。5）利用工具软件，对所有素材进行检测。对于文字内容，主要检查用词是否正确、有无纰漏、概念描述是否严谨等。对于图片，则侧重于画面分辨率、显示尺寸、彩色数量、文件格式等方面的检查：对于动画和音乐，主要检查二者时间长度是否匹配、数字音频信号是否有爆音、动画的画面调度是否合理等内容。6）数据优化。这是针对媒体素材进行的，其目的有三：其一，减少各种媒体素材的数据量，其二，提高多媒体产品的运行效率：其三：降低光盘数据存储的负荷。7）制作素材备份。此项工作十分重要。素材的制作要花费很多心血和时间，应多复制几份保存，否则会因一时疏忽而导致文件损坏或丢失。3，编制程序。在多媒体产品制作的后期阶段，要使用高级语言进行编程，以便把各种媒体进行组合、连接于合成。与此同时，通过程序实现全部控制功能，其中包括：1）设置菜单结构。主要确定菜单功能的分类、鼠标点击菜单模式等。2）确定按钮操作方式。3）建立数据库。4）界面制作，包括窗体尺寸设置、按钮设置与互锁、媒体显示位置、状态提示等。5）添加附加功能。6）打印输出重要信息。7）帮助信息的显示与联机打印。4，成品制作及包装。成品是指具备实际使用价值功能完善而可靠、文字资料齐全、具有数据载体的产品。成品的制作大致包括一下内容：1）确认各种媒体文件的格式、名字及其属性。2）进行程序标准化工作，包括确认程序运行的可靠性、系统安装路径自动识别、运行环境自动识别、打印接口识别等内容。3）系统打包。打包是指把全部系统文件进行捆绑，形成若干个集成文件，并生成系统安装文件和卸载文件。4）设计光盘目录的结构，规划光盘的存储空间分配比例。如果采用文件压缩工具压缩系统暑假，还要规划释放的路径和考虑密码设置问题。5）制作光盘。6）设计包装。7）编写技术说明书和使用说明书。技术说明书主要是说明软件系统的各种技术参考，包括媒体文件格式与属性、系统对软件环境的要求、对计算机硬件配置的要求、系统的显示模式等：使用说明书主要介绍系统的安装方法、寻求帮助的方法、操作步骤、疑难解答、作者信息等，以及联系方法等。
17，多媒体创意设计。1多媒体创意设计的作用：1）产品更趋于合理化——程序运行速度快、可靠，界面设计合理，操作简便舒适。2）表现手段多样化——多媒体信息的显示富于
变化，不同媒体间的关系协调而错落有致。3)风格个性化——产品不落俗套，具有强烈的个性。4）表现内容科学化——多媒体产品提供的信息要符合科学规律，阐述要准确、明了，概念要清晰、严谨。5）产品商品化——产品开发的目的是为了应用，在创意设计中，商品化设计的比重很大，没有完美的商品化设计，就得不到消费者应有的重视。2，创意设计的具体表现：1）在平面设计理念的指导下，加工和修饰所有平面素材，例如图片、文字、界面等。2）文字措辞具有感染力和说服力，语言流畅、准确。3）动画造型逼真、动作流畅、色彩丰富、画面调度专业化。4）声音具有个性，音乐风格优雅，编辑和加工符合乐理规律。5）界面亲切、友好，画面背景和前景色彩庄重、大方，搭配协调。6）提示语言礼貌、生动，文字的字体、字号颜色适宜。7）操作模式尽量符合人们的习惯。3创意设计的实施：主要完成以下三个方面：1）技术设计是指利用计算机技术实现多媒体功能的设计。其中包括规划技术细节、设计方案方法，对技术难点提出解决方案。2）功能设计是指利用多媒体技术规划和实现面向对象的控制手段。主要包括：规划多媒体产品的功能类型和数量，完成菜单结构设计和按钮功能设计，实现系统功能调用和数据共享，避免功能重叠和交叉调用，处理系统错误，增加附加功能，改善产品形象。3）美学设计是指利用美学观念和人体工程学观念设计产品。主要解决的问题是：界面布局与色调，界面的视觉冲击力和易操作性，媒体个性的表现形式，设计媒体之间的最佳搭配方式和空间显示位置，产品光盘装潢设计和外包装设计，使用说明书和技术说明书的封面设计、板式设计。
18，多媒体产品的版权问题。应注意的问题：依据外国著作权法的有关条款应注意以下问题：1）全部素材应使用自己创作的作品，即人们常说的“原创作品”。如果需要采纳其他作者的作品，应通过合法手段，在得到授权的情况下才能合法使用。2）尽量避免使用在版权归属方面有争议的素材。3）整体设计不要与已知的多媒体系统雷同，即不采用系统中文名称、英文译名、索引顺序、界面风格等容易造成误解的内容。4）避免在未经著作人同意的情况下，发表、修改、翻译、复制、注解和发行著作权人的作品。若未经著作权人同意，展示复制品也是违法的。5）若多媒体产品是多人合作开发的，不要当作自己一人的作品发表或实施商业行为。6）自己开发的产品一旦制作完成，即享有著作权，若发轩他人在未经允许的情况下使用或贩卖自己的产品，应运用法律武器予以制止或惩罚。
19，盗版问题：由于多媒体产品的开发周期长，而且经济投入和精力投入都很大，因而盗版多造成的损失也比较大。因此，为了保护自己的合法权益，应做好一下几项工作，最大限度的避免损失。1）利用工具软件对多媒体产品增加密码保护、插入标识码。2）光盘加密处理，包装粘帖防伪标记，防止非法复制。
第2章多媒体个人计算机
2.1 基本概念
—般而言，如果一台计算机具备了多媒体的硬件条件和适当的软件系统，那么，这台计算机就具备了多媒体功能。具有多媒体功能的计算机有大、中型计算机系统、小型计算机系统和微型计算机系统，其中，人们最为熟识的、使用最广泛的是微型计算机系统。具有多媒体功能的微型计算机系统被称为“多媒体个人计算机”，如图2-1所示。
2.1.1多媒体关键技术
多媒体个人计算机采用了很多高新技术，主要包括以下几项：
1．数据压缩技术：在多媒体信息中，数字化图片和数字化音频信息的数据量非常大，尤其是要求较高的场合，数据量会更大。在多媒体技术发展的整个历程中，如何有效地保存和处理如此大量的数据一直是人们重点研究的课题。为了快速传输数据、提高运算处理速度和节省更多的存储空间，数据压缩成了关键技术之一。
人们对数据压缩技术的研究和探讨已经有50多年的历史了，从早期的PCM(脉冲编码调制)技术，到今天被广泛采用的JPEG静态图像压缩技术、MPEG动态图像压缩技术和PX64Kbit/s：电视电话会议图像压缩技术，人们一直在进行不懈的努力。近年来，基于知识的编码技术、分形编码技术、小波编码技术等压缩技术也有很好的应用前景。
目前，一些相对成熟的压缩算法和压缩手段已经标准化和模块化，并被制作成软件或写入大规模集成电路中，使用起来极为方便。
2．集成电路制作技术：解决数据压缩问题的关键，是压缩算法的大量计算问题。计算机在进行繁重而大量的计算时，将会占用中央处理器的全部资源，甚至需要使用中型计算机或大型汁算机才能胜任。而集成电路制作技术的发展，使具有强大数据压缩运算功能的专用大规模集成电路问世。这种集成电路能够以一条指令完成以往需要多条指令才能完成的处理，为多媒体技术的进一步发展创造了有利条件。
3．存储技术：一方面，多媒体信息的保存依赖数据压缩技术；另一方面，则要仰仗存储技术。存储设备的变革一直没有停滞，人们先后使用的存储介质和设备有：纸带穿孔、磁心、磁带、磁盘、光盘、磁光盘等。随着多媒体技术的发展，光盘存储技术也逐步走向成熟，光盘存储器也从单一品种的CD-ROM存储器发展到M.O.、CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD-RW 存储器等。激光存储技术的进步，使多媒体信息的保存问题得到解决。与此同时，低成本、大容量的存储介质也对多媒体技术的发展起到了促进作用。
4．操作系统软件技术：要具备多媒体数据的处理能力，就必须有优良的操作系统。操作系统的工作模式必须是实时的、多任务的，这样才能处理声音、动态图像等实时信息。其中，操作系统在处理声音信号时，以86KB／s的速度进行实时处理；而在处理动态图像信号时，则以25帧/s或30帧/s的速度进行实时处理。目前广泛使用的中文版WindowsXP就是这样一个操作系统，该系统运行稳定、支持多媒体的各项功能，并且还在不断地完善。
2.1.2 什么是MPC
MPC是MultimediaPersonalComputer的缩写，意思是“多媒体个人计算机”。MPC 不仅含有：“多媒体个人计算机”之意，而且还代表MPC的工业标准。因此，严格地说，多媒体个人计算机是指符合MPC标准的、具有多媒体功能的个人计算机。MPC工业标准始于1990年11月，由美国微软公司和一些计算机技术公司组成的“多媒体个人计算机市场协会(MultimediaPCMaketingCouncil)”对个人计算机的多媒体技术进行规范化管理而制定的相应标准，该协会后来与全球数千家计算机厂商共同组建“多媒体个人计算机工作组(MultimediaPCWorking Group)”。
MPC标准的具体内容包括：
1)对个人计算机增加多媒体功能所需的软硬件进行最低标准的规范。
2)规定多媒体个人计算机硬件设备和操作系统等的量化指标。
3)制定高于MPC标准的计算机部件的升级规范。
4)确定MPC的三级标准，即：
●MPCLevel 1——多媒体个人计算机1级标准，标记为MPC1。
●MPCLevel 2——多媒体个人计算机2级标准，标记为MPC2。
●MPCIevel 3——多媒体个人计算机3级标准，标记为MPC3。
计算机制造商在生产销售符合MPC标准的软硬件时，通常把写有“MPC１”“MPC２”“MPC3”字样的标签贴在设备或软件包装上，以此标明符合MPC标准。
2.1.3 MPC的基本结构
在20世纪80年代末期，CD—ROM激光存储器、数据压缩技术、大规模集成电路制作技术以及实时多任务系统取得突破性的进展，多媒体技术随之进入实用性阶段。以后经过多年的研究与发展，形成了现在的MPC，其基本结构如图2-2所示。
MPC的输入端，可接入音频信号、视频信号，以及能够提供该两种信号的设备，如CD —ROM、激光视盘、录像机等；MPC的输出端，可连接各种通信网络、视频设备、音频设备，以及CD—ROM等。
所有媒体的输入输出有其技术保证，它来自于计算机中安装的视频适配卡、音频适配卡、图形卡等适配卡，以及相应的支持软件和多媒体软件系统。
随着多媒体技术的发展，MPC能够处理的媒体种类在不断地增加，处理手段和方法也不断地更新。在输入信号方面，出现了很多新的形式，如语音输入、手写输入、文字自动识别输入等；在输出方面，有语音输出、影像实时输出、投影输出、网络数据输出等。
2.1.4 MPC对环境的考虑
1．对总线结构的考虑
个人计算机有两种总线形式，即VL总线和PCI总线。它们有共同之处，也有区别。其共同点是：
1)VL总线和PCI总线均采用32bit传输数据。
2)VL总线和PCI总线均支持现存的ISA外围设备。
VL总线和PCI总线的区别在于：
1)在结构上，VL总线是CPU内局部总线的延伸，而PCI总线则由控制器和加速芯片构成，形成CPU以外的管理层，与CPU相对独立。
2)与VL相比，PCI支持几种数据的加速传输，其原理是：PCI总线在处理顺序结构的数据时，可在读当前数据的同时，确定下一个数据的地址。而在读非顺序结构的数据时，仍采用先寻址后读出的模式。这样，部分地节省了时间，从而提高了传输速率。
3)PCI总线可以经多路开关分路传输顺序数据，使数据通过率成倍增加。
4)由于PCI总线与CPU内部总线分离，因此，支持的外围设备增加至6个。
鉴于PCI总线形式在数据传输方面和设备支持方面的特点，多媒体计算机应优先考虑采用PCI总线形式的主机板和插卡
2．对硬件的考虑
硬件环境是决定MPC性能的重要因素，应从以下几方面考虑：
1)显示适配器(图形显示卡)应采用数据传输快速的PCI形式。图形加速卡则更有利于复杂模式的图形显示，例如3D效果、视频显示效果等。图形显示卡上带有缓冲存储器，该储器的容量对视窗系统的显示属性(颜色数量和画面分辨率)和图像显示质量有直接影响。早期图形显示卡的缓存容量低，可显示的颜色数量和画面分辨率受到制约，今天的显示卡缓存容
量非常高，显示图像精细、速度快。
2)内存储器的容量要足够大，并且要求存取速度快、工作可靠。多媒体信息的数据量大，加工与制作时，数据读写频繁，内存储器的使用频率非常高。若于年前，一般个人计算机的内存储器容量是64MB或128MB，256MB的内存储器容量已经非同小可。现在，一台多媒体个人计算机的存储器容量起码是256MB，1024MB或更高容量也不足为奇。目前采用大容量内存储器的主要原因有二：其一，多媒体制作的需要；其二，内存储器价格可以接受。
3)硬盘存储器要满足多媒体制作对容量的需求，大容量、高转速、低噪声、价格适中的硬盘存储器是非常必要的。各种多媒体数据、软件系统程序、素材等都需要保存在硬盘存储器中。以往的硬盘存储器容量在20—40GB之间，为了保存原始图像、视频以及音频等占有大量数据的文件，存储空间应增加到60—120GB左右。
4)汁算机应具备足够的可扩展能力，即主机板的扩展插槽要多，参见图2-3。为了具备更多的扩展功能，如连接数字化仪器、扫描仪、声音合成器、手写识别装置、触摸屏驱动卡、通信网络等，往往需要在主机板的扩展插槽内插入相应的功能卡，若插槽数量不够，则会限制功能的扩展。
2.1.5 MPC的主要特征
MPC的主要特征，一般可归纳为以下几点：
1）具有激光驱动器CD-ROM。CD-ROM是多媒体技术的基础，它是最经济、最实用的数据载体。
2）输入手段丰富。多媒体计算机具备很多用于输入各种媒体内容的手段。除了常用的键盘和鼠标以外，一般还具备扫描输入、手写输入和文字识别输入等设备。
3）输出种类多、质量高。多媒体计算机可通过多种形式输出多媒体信息，，例如，音频输出、投影输出、视频输出，以及帧频输出等。
4）显示质量高。由于多媒体计算机通常配备先进的高性能图形显示卡和质量优良的显示器，因此图像的显示质量比较高。高质量的显示品质为图像、视频信号、多种媒体的加工和处理提供了不失真的参照基准。
5）具有丰富的软件资源。多媒体计算机的软件资源必须非常丰富，以满足多媒体素材的处理及其程序的编制需求。
图2-4展示了多媒体计算机软件资源的情况。
●多媒体设备驱动程序。多媒体设备驱动程序是直接和多媒体硬件设备打交道的软件，在启动操作系统时，多媒体设备驱动程序把设备的状态、型号、：厂作模式等信息提供给操作系统，并驻留在内存储器，供系统调用。
●操作系统。操作系统是一个实时多任务的软件系统，例如Windows98／2000／XP。操作系统是多媒体计算机的控制中枢，控制所有设备和软件的协凋动作、处理输入输出方式和信息、提供软件维护工具等。
●媒体制作软件。这是一个庞大的家族，常见的媒体制作软件分三大类。第一类，平面图像处理软件，主要进行平面图像的加工与处理；第二类，活动图像制作软件，主要进行视频信号的处理、动画制作与加工、活动影像的合成等；第三类，音频处理软件，主要对音乐进行模数转换、数字音频信号的处理与合成、声音还原等。
●多媒体平台软件。多媒体平台软件是一种大型的软件系统，用于多媒体素材的组合与处理、控制手段的实施、交互功能的实现、输入输出控制、界面生成等。多媒体平台软件有专用软件，也有附带多媒体控制功能的高级算法语言。
●工具软件。工具软件种类繁多，主要用于加工和处理数据。例如，用于压缩／解压缩
数据的软件、用于文件格式转换的工具软件、用于文件加密的工具软件等。
●应用软件。应用软件包括：Windows系统提供的多媒体软件、动画播放软件、声音播放软件、光盘刻录软件等。
2.1.6 MPC的数据处理模式
1．图像处理模式
多媒体计算机对图像的处理包括：
●通过扫描仪扫描、数码照相机拍摄、软件绘图等方式，
●利用图像处理软件对图像进行各种编辑和处理。
●进行图像文件的格式转换。
●保存与管理图像文件。
2．动画处理模式
动画与视频信号是活动的图像，多媒体计算机通过动画制作软件和视频处理软件对动画与视频信号进行加工和处理。
计算机动画分矢量动画和帧动画两种类型。矢量动画经过运算，在单一画面中，改变主体的几何形状、运动轨迹、显示颜色等，形成变化的视觉效果；帧动画则类似传统动画的模式，采用多幅画面构成。每幅画面中，主体的形状、大小、颜色和位置都有所不同，当连续观看画面时，由于人类视觉的滞留效应，因而产生动感动画的播放可使用Windows提供的媒体播放机进行动画，可另外安装专门的软件进行播放。
3．声音处理模式
多媒体计算机对声音的处理包括以下内容：
1)获取数字化声音。获取数字化声音的途径很多，例如，将音乐激光盘的音轨信号进行采样，进而转换成数字声音；将收音机、话筒，以及一切声源信号接人多媒体计算机的声音适配卡，利用软件进行录音，也可得到数字化声音。
2)声音转换文字。利用软件对语音进行识别并转换成文字，可代替文字输入。
3)利用MIDI技术(MIDI乐器数字接口)，使用MIDI键盘进行作曲，并可加工、处理和播放MIDI音乐文件，或控制MIDI乐器进行演奏。
4)使用声音处理软件，对数字化声音进行多种形式的处理。例如，渐强与渐弱处理、静音处理、声音片段的剪辑与合成、音调处理、音色处理、特殊音效处理等。
5)声音还原。数字化声音经过加工和处理，由声音适配卡的音频线路输出端(LINEOUT)输出，再经音频放大器进行功率放大，通过扬声器发出声音。
4．数据存储模式
多媒体数据量大，存储问题比较突出。必须寻求存储容量大、速度快、经济的存储介质。当然，理想的存储介质只能是在三者之间取得最佳平衡点的介质。适合的介质主要有：
1)硬盘存储器——硬盘存储器的优点是速度快、容量大、单位数据的存储成本较低。常见容量在20—120GB之间。对于图像文件、动画文件和声音文件众多的多媒体系统，硬盘是最理想的开发场地。
2)光盘存储器——光盘存储器由光盘驱动器和光盘组成，光盘容量大、便于携带、价格低廉，是比较理想的存储介质。一片CD—R光盘的标准容量是650MB，价格1元左右。还有容量更大的光盘，如4．7GB的DVD—R光盘等。兼具读和写的光盘有CD—RW盘片、DVD-RW盘片、M．O．盘片等。：
3)硬盘移动存储器——一种采用USB接口，可方便携带的硬盘存储器，容量通常在20～120GB之间。移动硬盘适用于大量数据的随时存储和转移，如网络电影、音乐、数码照片
的存储等。
5．数据共享模式
多媒体数据不仅可以存储，而且还可以通过以下几种途径进行信息传递
●使用可移动的存储设备，例如，外置硬盘、Zip盘片、光盘等。
●通过网络进行数据传输，例如国际互联网、局域网、远程网等。
●把若于台计算机的串行通信接口连接起来，实现在机器间互相传递数据。
数据的互相传递，使多媒体信息成为共享数据，为多方协作开发多媒体产品提供了方便的条件，也使异地开发和分段开发多媒体产品成为可能。
2.1.7 MPC的硬件标准
在多媒体技术发展的早期和中期，多媒体计算机的硬件性能和参数有严格的工业标准，以使多媒体计算机保持良好的兼容性和一致性，这就是MPC标准。该标准分为MPCI、MPC2、MPC3三级。
1．MPCI标准
MPCI标准公布于1991年，由“多媒体个人计算机市场协会”提出。从此，全球计算机业界共同遵守该标准所规定的各项内容，促进了MPC的标准化和生产销售，使多媒体个人计算机成为一种新的流行趋势。
MPCI标准对硬件、软件的部分规定见表2-1。表2-1中MPC1标准对计算机硬件进行了详尽的规定。并且，表2-1中的推荐配置为计算机的进一步发展留有余地。
今天，MPCI标准尽管已经过时，但是，它作为多媒体个人计算机的第一个标准，具有划时代的意义，它使全球多媒体个人计算机走上有秩序的发展轨道，为多媒体技术的发展奠定了坚实的基础。
2．MPC2标准
1993年5月，MPC2标准由“多媒体个人计算机市场协会”公布。该标准根据硬件和软件的迅猛发展状况做了较大的调整和修改，尤其对声音、图像、视频和动画的播放，以及PhotcCD做了新的规定。MPC2标准的部分内容见表2-2。
MPC2标准一经公布，尽管将推荐配置的内容留出较大余地，但由于计算机多媒体技术的发展非常迅速，某些内容很快就过时了。然而，由于MPC2标准比较全面地规范了多媒体技术涉及到的多种软件和硬件指标，现在只要提及MPC的原始标准，通常都是指MPC2标准。
3．MPC3标准
1995年6月，MPC3标准由“多媒体个人计算机工作组(MultimediaPC WorkingGroup)公布。该标准为适合多媒体个人计算机的发展，进一步提高了软件、硬件的技术指标。更为重要的是，MPC3标准制定了视频压缩技术MPEG的技术指标，使视频播放技术更加成熟和规范化，并且指定了采用全屏幕播放、使用软件进行视频数据解压缩等项技术标准。MPC3标准的部分
在MPC3标准实行的时期，Windows95操作系统问世，视频、音频压缩技术日趋成熟，高速奔腾系列CPU开始武装个人计算机，个人计算机市场已经占据主导地位，多媒体技术得到了蓬勃发展。目前，新型多媒体计算机的标准已经远远高于MPC3标准，硬件的种类也大大增加，软件更是发展迅速，功能更为强大。某些硬件的功能已经由软件取代，硬件和软件的界限已经模糊不清。
2.2 基本设备
多媒体计算机的硬件设备很多，但有些设备是必不可少的，这就是基本硬件没备。基本硬件设备包括各种类型的激光存储器、显示适配器、显示器、声音适配器与声音还原设备。
2.2.1 CD-ROM激光存储器
CD—ROM(CompactDisc—ReadOnlyMemory)是只读光盘存储器，激光盘片简称为“光盘”，由于其价廉、容量大、便于携带，而备受人们的青睐。CD—ROM在多媒体技术方面，为文字、声音、图像、视频信息和动画的数据存储提供了条件。
1．CD-ROM的性质
1)CD-ROM是只读光盘。光盘中的信息采用专用设备一次性装入,随后可在多媒体计算机上无数次地读取信息。
2)CD-ROM的片基采用聚碳酸酯塑料制成。这种材料强度高、耐冲击、不易龟裂变形在塑料表面采用特殊工艺附着一层铝反射层，用于记录数据。光盘的结构原理见图2-5。
3)CD-ROM采用光学存储原理。激光束照射到光盘铝反射层的微小区域，使局部烧叫凹坑，有、无凹坑代表了二进制信息的两种状态，从而把数据记录在光盘上。
2．CD—ROM与CD—DA标准
CD—DA(Compact Disc DigitM Audio)标准由荷兰PHILIPS(飞利浦)公司和日本SONY(索尼)公司共同提出，后来CD—ROM问世，继续沿用并发展了CD—DA标准。CD —DA标准的主要内容有：
1)容量标准。单片光盘的容量为74min数字音乐，该数字音乐的采样频率为44．1kHz，16bit立体声。如果CD盘用于存储数据，最多可存储的数据量为：74X60sX44 100(采样频率)X2(双声道)X2(数据基本单位)二783 216000B按照1MB二1024KB，1KB二1024B计算，存储数据量约为746．9MB。
2)数据存储格式。光盘以扇区为存储单位，1s的信息占据75个扇区。每个扇区所容纳的最大数据量为：44100(采样频率)／75(扇区)X2(双声道)X 2(数据基本单位)二2 352B。那么，一片CD光盘上的最大扇区数是：74X60sX75(扇区)二333 000。
3)数据传输速度。光盘每秒传输75个扇区的信息，每个扇区的最大数据量是2 352B，则光盘的数据传输速度为：75(扇区)X 2 352B二176 400B／s。
3．CD—ROM标准
1986年5月，荷兰PHIHPS(飞利浦)公司和日本SONY(索尼)公司共同制定了CD—ROM 标准，并于1988年4月由ISO(国际标准化组织)正式公布，名为“IS09660标准”。该标准的大致内容如下：
1)规定了CD—ROM的扇区格式。CD—ROM共有三种扇区格式，即Mode0、Model、Mode2。三种扇区格式的结构不同，纠错能力也不同。
2)确定了CD—ROM的基本数据传输速率。该基本数据传输速率是这样计算的：每个扇区2048B，共有75个扇区，则数据传输速率为：75(扇区) X 2 048B：153 600B／s，合为150KB／s。现在的“24倍速光驱”、“50倍速光驱”就是以最初的150KB／s为基本计量单位而称谓的，写做：CD—ROM 24x(24倍速光驱)、CD—ROM 50x(50倍速光驱)。
4．GD—I标准
CD—I(CDInteractive)是交互式标准，是荷兰飞利浦公司和日本索尼公司为家用电器使用CD—ROM而制定的标准。由于此标准的设备功能单一、价格昂贵、流行时间短暂，因此很
快过渡到新一代的CD—ROMXA标准。
5．CD—ROMXA标准
CD—ROMXA是面向计算机的标准。荷兰飞利浦公司和日本索尼公司制定的CD—ROMXA(CD—ROMExtendedArchitecture)CD—ROM扩展结构标准的突出特点是：把原先声音、图像、文字等不同类别的信息各自存放在不同轨道的标准发展成记录在同一条轨道上。
6．VideoCD标准
这是图像数据压缩标准，使用MPEGl数据压缩技术，把74min的视频信息和声音同时记录在轨道上，这就是人们熟知的VCD标准。VCD标准有1．0版本和2．0版本。VCD 2．0版本在技术上没有大的突破，只是增加了简单的交互性功能，静止画面可放大显示，并可通过简单菜单选择播放次序。由于VCD标准画面质量不高、数据存储密度不大，因而在多媒体视频技术的发展过程中只是一个过渡，必将被更新的DVD技术所取代。
7．PhotoCD标准
PhotoCD标准是Kodak(柯达)公司为使用光盘记录数字化照片而制定的标准。该标准具有如下特点：用于数字化照片的保存；照片的显示分辨率非常高；可多次追加写入数字照片，但不能删除。
8．DVD标准
1995年12月，利用MPEG2．0数据压缩技术的DVD(Digital V ersatile Disk)标准诞生。使用DVD标准的激光盘可容纳133—488rain的影片，如果用于记录数据，可保存4。7～17CB。如此大容量的激光盘无疑为多媒体的保存提供了更为理想的介质。DVD标准向下兼容，可以读取VCD标准的光盘数据；但VCD标准的设备不能使用DVD标准的光盘。
2.2.2 显示适配器与显示器
显示适配器与显示器是多媒体计算机的重要设备，也是最基本的设备。显示适配器与显示器的性能好坏、质量优劣，会影响对信息的理解和把握，从而影响操作的准确性，这一点在图像处理和动画制作时显得格外突出。
１．显示适配器
显示适配器简称“显示卡”，插在主机板的扩展插槽上，其输出通过电缆与显示器相连。
显示卡有两种安装形式，一种是独立的显示卡，其外观如图2-6所示。另一种是把显示卡集成在主机板上的“二合一”产品，目的是为了降低成本、缩小体积、简化安装。
(1)显示卡的组成
显示卡由4部分组成：
1)ROMBIOS——固化在存储器芯片中的只读驱动程序，显示卡的特征参数、基本操作等保存在其中。
2)RAM——显示缓冲存储器，其容量大小决定了显示颜色数量的多少和分辨率的高低。
3)控制电路——控制显示状态、进行显示指令的处理等。
4)信号输出端子——将显示信息和控制信号送至显示器。该信号有模拟、数字之分，目前的主流显示卡都具有这两种信号方式。数字信号稳定、清晰度高，但显示器也应支持数字显示方式。
(2)显示卡的模式
显示卡按照图形显示模式可分为3种：VL模式、PCI模式和ACP模式。其中，VL模式和PCI模式的图形显示速度比早期的显示卡快得多，而ACP模式的图形显示速度则更快。一般的ACP显示卡均带有图形加速器，可对图形显示进行优化计算。
(3)显示卡的种类
显示卡通常按照功能进行分类，主要有以下若干类：
1)普通显示卡——完成显示基本功能，显示性能的优劣主要由品牌、工艺质量、缓冲存储器容量等因素确定。
2)3D图形卡——专为带有3D图形的高档游戏开发的显示卡，三维坐标变换速度快，图形动态显示反应灵敏、清晰。
3)显示/TV集成卡——在显示卡上集成了TV(电视)高频头和视频处理电路，使用该显示卡既町显示正常多媒体信息，又可收看电视节目。
4)显示/视频输出集成卡——在显示卡上集成了视频处理部件，把正常信号送至显示器，视频信号送到视频输出端子，供电视和录像机接收、录制和播放。
2．显示器
显示器主要用于显示计算机主机送出的各种信息，是人类与计算机沟通的主要媒介。按照结构原理分，显示器主要有两种：传统的CRT显示器和新型的LCD显示器。
(1)CRT(阴极射线管)显示器
CRT显示器采用的阴极射线管就是人们常说的“显像管”，该显示器体积较大，品种繁多，是人们司空见惯的显示器，其外观如图2-7所示。
1)显示屏结构的变迁。CRT显示器用于显示的外表面受到制造工艺条件的制约，经历了以下几个阶段：
●球面——早期的形式。球面上的显示信息变形严重，正前方观看可减少变形。
●柱面——横向呈弧形、纵向呈平面的形式。左右观看仍有变形，俯仰观看变形消失。
●物理纯平——显示屏的内外表面均呈平面的形式，又称“平面直角”形式。所谓“物理纯平”，是指显像管内外部达到真正的完全平面，视角达180‘，使用者不用转动头部，用眼睛余光就可看到整个屏幕。由于内表面是平面，电子束到达各点的距离不等，光线发生折射的程度不等，因而正面观看有内凹感。
●视觉纯平——显示屏的外表面呈平面，内表面呈弧线的形式。显像管的曲面内壁使电子束到达屏幕各点的距离接近一致，补偿了光线折射效应，使影像的内凹感消失。另外，采用先进的电子枪和聚焦技术，使屏幕边缘的聚焦得到改善，视觉上呈现真正的平面，达到了所谓的“视觉纯平”效果。
除了显示屏结构的差异，在显示器的发展过程中，色彩还原、亮度调节、控制方式、扫描速度、清晰度，以及外观等方面都得到了发展，使其更趋完善和成熟。
2)彩色显示器原理。彩色显示器由阴极射线管CRT和控制电路组成。阴极射线管用于显示，其中有发射电子束的电子枪、阴罩以及荧光体；控制电路则控制阴极射线管中电子枪的扫描和相关动作。
按结构原理划分，彩色显示器中的阴极射线管有两种类型：三枪三束CRT和单枪：三束CRT。图2-8是两种CRT的结构示意图。
三枪三束CRT有三个独立的电子枪，分别透过阴罩向荧光体发射电子束。阴罩上有很多小孔，每个小孑L对应一个像点，三束电子束穿过小孔照射到荧光体上。荧光体按照电子枪的排列形状，分别涂有红、绿、蓝荧光物质，每个电子束对应一种颜色。当穿过阴罩小孔的三束电子束强度各自发生变化时，小孔后面的三色荧光物质将产生不同强度的光线。由于三色荧光点很小，间距又很密，因此，人们在小孔后面的那一区域中看到的是混合色，这就是显示器最基本的显示单元——像点。
三枪三束CRT的技术关键是阴罩，阴罩的技术特点有：
●阴罩上布满圆孔，孔径小而多，加工精度高，以确保电子束准确地照射到对应的荧光体上。
●阴罩随温度变化而发生的形变要小。阴罩在发生形变时，孔径和间距会发生改变，使
电子束不能准确照射到对应位置上，从而产生显示质量下降、聚焦不准等不良现象。
●阴罩厚度要薄，表面要平滑，刚性要好。过厚、表面不平会造成阴罩振动，使电子束穿过阴罩时受到干扰，不能准确聚焦。
单枪三束CRT是先进的电子扫描技术，其图像的亮度、色彩和聚焦均达到很高的水平、CRT中的电子枪呈水平排列，其发射的电子束透过纵向格栅照射到荧光物质表面。这里的纵向格栅代替了三枪三束CRT中的阴罩，由于电子束透过率增加·了，因而提高了亮度和对比度。
采用单枪三束CRT电子扫描新技术，显示器的格栅间距最小达0．24mm，加之采用了多透镜聚焦技术，使显示器的清晰度大幅度提高，屏幕四角的聚焦得到了改善。
格栅是单枪三束CRT的技术关键，均匀、精确的纵向缝隙，保证了电子束的高通过率。这样即使是细微的强度差别也能体现出来，丰富了色彩的层次感，提高了亮度和对比度，，格栅还能有效地抑制光扰动，避免“云纹”和屏幕抖动，从而提高了显示品质，减轻眼睛疲劳。
3)屏幕尺寸。屏幕尺寸是指显像管尺寸(Tube size)、可视尺寸(V iewable size)和光栅尺寸(Rastersize)。其中，显像管尺寸是指显像管正面对角线的长度，一般以in为单位；可视尺寸指的是显示器可显示区域对角线的长度，该尺寸小于显像管尺寸，一般以mm为单位；光栅尺寸是指显像管最大扫描区域的尺寸，用横向数值和纵向数值分别表示区域的大小。
4)点距。显示器上最小的发光单位是像点，像点是电子束穿过荧光屏内侧钢板上的阴罩孔激发荧光物质而形成的，同色像点之间的距离称为点距，单位为一。点距是衡量显示器质量好坏的重要指标之一，其数值越小，清晰度越高，显示器质量越好，但技术难度越大。
显示器的发展与点距逐步缩小说明了技术的更新和进步，如早期显示器的点距为0．39mm，后来0．31删点距的显示器问世。20世纪90年代中期，显示器的点距缩小到0．28mm。20世纪90年代末，0．25mm点距的显示器占领市场。今天，优质显示器的点距更小。
5)扫描频率。显示器的显示器件是显像管，显像管在工作时，电子束按／顷序高速扫描整个屏幕，使人们看到近似连续的显示信息。就理论而言，扫描频率越高，显示质量越好，图像越稳定。
扫描频率有水平扫描频率(Horizontalscan rate)和垂直刷新频率(V ertical refreshrate)之分。水平扫描频率是指电子束逐点横向扫描的频率，以kHz为计量单位。例如，某台显示器的水平扫描频率是85kHz，那么该显示器1s横向扫描85000个像点。垂直刷新频率是指整个屏幕重写的频率，单位为HZ。如果该频率过低，显示屏会闪烁，很容易疲劳。垂直刷新频率受显示分辨率的制约，显示分辨率越高，则垂直刷新频率越低。若在高显示分辨率下能保持很高的垂直刷新频率，那么就可获得很好的显示效果。
(2)LCD(液晶)显示器
LCD显示器以液晶作为显示元件，可视面积大，外壳薄，节能，外观如图2-10所示。
目前，液晶显示器有两种类型，一种采用TN技术，亮度稍暗，色彩稍差，属于传统类型。另一种采用新型TFT技术，该技术把非晶硅薄膜晶体管(TFT)作为显示元件，使显示亮度、色彩和视角远好于采用TN技术的液晶显示器。近来低温多晶硅技术得到了发展，使显示器的色彩更加艳丽，辐射更低，并且进一步降低了产品的价格。
屏幕的长宽比例有两种主流形式，一种采用传统的黄金分割比例的屏幕，也称作“标准屏幕”，如图2-11a所示；另一种采用16/9比例，具有“宽银幕”的视觉效果，习惯上叫做“宽屏”，
由于宽屏显示器采用了更为舒适的显示比例，观看主流的宽银幕电影具有最佳效果，因此得到了人们的青睐，在市场上占有很大的比例。不仅在台式机上被广泛地使用，而且还用
于大多数品牌的笔记本电脑上，甚至家用电视也采用了这种液晶宽屏显示器。
3．显示分辨率
显示分辨率以像素点(Pixels)为基本单位。通常有：1024X 768像素、1152X 864像素、1280X1024像素、1600X1200像素等规格。前一数字是横向像素点总数，后面的数字是纵向像素点总数。显示分辨率与显示适配器上缓冲存储器的容量有关，容量越大，显示分辨率越高。如果显示器已经具备了高分辨率显示能力，其最大分辨率完全取决于显示适配器的缓冲存储器容量。
4．颜色数量
颜色数量是指显示器同屏显示的颜色数量，它主要由显示适配器决定。当显示适配器上的缓冲存储器容量足够大时，其显示的颜色数也足够多。另外，颜色数量的多寡与显示分辨率有关。在显示适配器上的缓冲存储器容量固定不变的前提下，显示分辨率越高，颜色数量越少。颜色数量可以直接表示：如256色；也可以表示成：8bit颜色，即28(28二256)颜色，5．显示器的环保概念
在衡量显示器的性能时，显示器是否符合环保标准，已经是人们普遍关注的问题。所谓“环保”，是指显示器应具有防辐射、省电、不产生有害物质、防火等特点，保护人类健康。
“能源之星”标准(Energy Star)和MPR—Ⅱ是常见的环保标准，该标准对电源管理、辐射强度等做了规定。但随着人们健康概念的强化，更为严格的TCO标准已用于显示器。到目前为止，TCO标准包括：TCO’92、TCO’95和TCO'99。
TCO’92标准致力于降低电磁辐射、节省电力、防火、防电，并对显示器的交流电场进行限制，但对显不器制作材料是否对环境有害未做规定。
TCO’95标准在TCO’92和MPR—Ⅱ的基础上，提出了具体的环保要求，并对显示器零部件的再生利用、显示器的设计是否符合人体工程学等项内容做了具体的规定。
TCO’99标准发展了TCO’95标准，对显示器的要求更为严格。其宗旨是最大限度地保持舒适度、保护健康和保护环境。该标准在对键盘以及便携式计算机的设计提出了具体意见，并在其它方面制定了具体的规定。
2.2.3 声音适配器与声音还原
声音适配器又称“声频卡”、“声卡”，主要用于处理声音，是多媒体计算机的基本配置。不过，有些主机板上集成了声卡的功能，声卡不单独存在。与单独的声卡相比，集成在主机板上的“声卡”不论从抗干扰能力上，还是从声音处理效果和功能种类上，都略逊一筹。
1．声卡的基本功能
声卡的基本功能有：
1）进行A／D(模／数)转换——将作为模拟量的自然声音或保存在介质中的声音经过变换，转化成数字化的声音，这就是模／数转换(Analog to Digital Converter)。经过模／数转换的数字化声音以文件形式保存在计算机中，可以利用声音处理软件对其进行加工和处理。
2)完成D／A(数／模)转换——把数字化声音转换成作为模拟量的自然声音，这就是所谓“数／模转换(DigitaltoAnalogConverter)”。转换后的声音通过声卡的输出端，送到声音还原设备，例如耳机、有源音箱、音响放大器等，就可以聆听到声音了。
3)实时、动态地处理数字化声音信号——利用声卡上的数字信号处理器(DSP)对数字化声音进行处理，它可减轻CPU的负担。该处理器可以通过编程来完成高质量声音的处理，并可加快音频处理速度。该处理器还可用于音乐合成、制作特殊的数字音响效果等。
4)立体声合成——经过数／模转换的数字化声音保持原有的声道模式，即STEREO模式或NOMO模式。声卡具备两种模式的合成运算功能，并可将两种模式互相变换。
5)输入、输出——利用声卡的输入端子和输出端子，可以将模拟信号引入声卡，然后转换成数字量；还可以将数字信号转换成模拟信号送到输出端子，驱动音响设备发出声音。
2．声卡的结构原理
声卡由数据总线驱动器、总线接口和控制器、数字声音处理器、混合信号处理器、接口电路，以及多个音乐合成器等部件构成，各部件之间的关系和信号传递方式见图2-12。
声卡插在主机板的扩展插槽上，就在PC总线与声卡之间建立起信号通道，声卡通过地址总线、控制总线和数据总线控制器，与PC总线交换信息。
声卡的音频输入端口通常有3个，用于输入模拟信号，具体内容如下：
1)话筒输入(MIC)端口——立体声(STEREO)端口，通常采用*3．5mm立体声插座，可连接带有偏置电路的电容话筒或动圈话筒，输入灵敏度为lmV左右。
2)线路输入(LINEIN)端口——立体声(STEREO)端口，通常采用*3．5mm立体声插座，可连接各种声源，例如，收音机、电话、录音机、电视机、VCD机、CD唱机等，输入灵敏度在500-1000mV之间。不过，某些廉价的声卡没有此端口。
3)CD—ROM输入端口——这是专用端口，位于声卡电路板上，而不在声卡挡板上。该端口一般采用四线插座，左声道和右声道各有两条线。此端口与CD—ROM的音频输出端相连，CD—ROM在播放音乐CD时，就能通过声卡发出声音，并能控制CD—ROM的播放动作。
声卡输出端口通常有4个，用于音频模拟信号的输出，具体内容如下：
1)线路输出(LINEOUT)端口——立体声(STEREO)端口。音频信号通过此端口传送到音频放大器或有源音箱的信号输入端。此端口的信号强度在500—1000mV之间，音质好，通常用于音质要求较高的场合，但由于功率小，因而不能直接带动音箱发声。
2)喇叭(SPEAKER)输出端口——立体声(STEREO)端口。此端口输出的音频信号经过声卡上的功率放大器放大，能够直接带动耳机或功率较小的音箱。如果音箱或声音还原设备的阻抗小于喇叭输出端口要求的阻抗，则极易烧毁声卡。
3)MIDI乐器端口——可连接支持MIDI的键盘乐器。
4)游戏操纵杆端口——可连接各种类型的游戏操纵杆或者游戏控制设备。
3．声音还原设备
所有的声音还原设备使用音频模拟信号，把这些设备与声卡的线路输出端口或喇叭输出端口进行正确的连接，即可播放计算机中的声音。声音还原设备包括以下几种：
1)耳机——阻抗为8n、16f2、32f2的立体声耳机。
2)小型分立式扬声器——这是一种自带电源和音频放大器的小型音箱，通常是多媒体计算机的配套设备，图2-13右侧的音箱就属于此类设备。
3)内置扬声器——一种把扬声器放在计算机设备内部或放置在主机箱中的方式，见图2-14。计算机设备内部的电子器件密集，为防止互相干扰，内置扬声器采用电磁屏蔽设计。受到计算机内部空间的限制，内置扬声器的体积小，高音清脆、中音透明度不够、低音不足。其优点是不占多余的空间，没有与声卡的阻抗匹配问题，该问题生产厂家设计时已经解决。
4)外挂扬声器——外挂扬声器的体积比内置扬声器略大，音质也较好。外挂扬声器通常挂在显示器的两侧，形似显示器的耳朵。图2-15就是这类扬声器的例子。
就外形而言，外挂扬声器有扁平型、箱型、圆型、艺术型等多种形状，但体积和重量都不太大。
就功能而言，外挂扬声器分有源音箱和无源音箱两大类。无源音箱直接和声卡的喇叭(SPEAKER)输出端口相连接，其特点是连接简单、重量轻、输出功率较小。有源音箱带有功率放大器和声卡的线路输出(LINE OUT)端口相连接，特点是输出功率较大、连接线较多，并且有一定的重量。
5)独立的扬声器系统——要想获得高品质的音响效果，应有一套独立的扬声器系统。该系统包括音响放大器、专业音箱和专用音频连接线。就功能配置而言，扬声器系统有：普通立体声系统、高保真立体声系统、临场感立体声系统、环绕立体声系统等。
普通立体声系统一般配置两个音箱，分别放置在聆听位置前端的两侧，以满足一般多媒体制作的需要。
高保真立体声系统通常配置两个以上的音箱，每个音箱注重高音、中音、低音的质量和响度平衡，并且注重声像重现的位置。目前，多媒体计算机可配置被称之为“5.l环绕立体声”的系统，该系统要求声卡和相应的驱动软件支持5.1环绕立体声。
图2-16是目前比较有代表性的5.1环绕立体声系统，该系统由五个宽音域音箱、一个重低音音箱和一个可遥控的调谐控制器组成。5．1环绕立体声系统的摆放很讲究，否则得不到理想的环绕效果，图2-17是该系统各个音箱摆放位置的示意图。
考虑到聆听者实际位置的不同、房间形状的不同和墙壁材质的不同等因素，各个音箱的声压级和摆放位置需要经过精心调整，以确保声相位置的准确性。
2.3 存储设备
存储设备是多媒体技术的有力保障，容量大、速度高、可靠、成本低廉是存储设备的主要性能指标。早期计算机技术的发展受到存储条件的制约，多媒体技术的发展就得益于存储技术的突破，可以这样说，如果没有成功开发出容量大、速度高、价格低的存储设备，就没有多媒体技术的今天。目前，各种存储器琳琅满目，如半导体存储器、磁光盘存储器、CD —R、CD—RW激光存储器等。
2.3.1 半导体存储器
半导体存储器以其存储速度快、体积小、故障率低而被广泛用于各种数据的保存。半导体存储器最常见的是RAM(RandomAccessMemo~)存储器，主要用做计算机的内存储器，存储操作系统或其他正在运行的程序。
RAM分为静态RAM(SRAM)和动态RAM(DRAM)两大类，成本较低，所以被广泛用于内存储器的制作。
RAM存储器的特点是：速度快、可靠、可随时读写、成本低，但当断电时，RAM不能保留数据。一台计算机用作多媒体制作，RAM至少应有64MB的容量。
近年来，为了使RAM在断电后也能保留数据，发展了使用“Non—volatile”技术的RAM 存储器，记做“RAMNon—volatile"。该存储器具有存储速度快、体积小、容量大、携带方便等特点，被广泛用于数码相机、手机、MP3随身听、掌上电脑，以及小型打印机等可携带设备上。人们习惯上把RAMNon—volatile存储器叫做“存储卡”、“闪存器”、“优盘”等。
2.3.2 MO磁光盘存储器
M.O.(MagnetOpticalDisk)磁光盘存储器是采用光学和电磁学相结合的高效大容量存储器，特点是把强磁场和激光同时作用于盘片而达到保存信息的目的。
M.O.盘片的数据记录层采用对温度极为敏感的磁性材料制成。写数据时，激光照射盘片表面的微小区域，使该区域的温度瞬间升高。与此同时，施加强磁场，该区域即被磁化：，当激光停止照射时，盘片表面温度降到居里点以下，磁化状态被保留，于是，信息被记录了
下来。擦除信息时，改变磁场方向，再加以激光照射即可。
M.O.磁光盘的尺寸有3．5in和5．25in两种规格。3．5in的单片存储容量有230MB、54OMB、640MB三种；5．25in的容量比较大，有1．3GB、2．6GB、5．2GB等。M．O．磁光盘可无限次读写，其磁性介质的磁化次数不受限制。M．O．驱动器和盘片的外观如图2-19a 所示。
2.3.3 CD-R和CD-RW激光存储器
CD—R(CompactDisc—Recordable)激光存储器所使用的光盘具有“有限次写，多次渎”的性质，而CD—RW(CompactDiskRewritable)激光存储器所使用的激光盘片则可反复读写，这是目前的主流光盘驱动器，被称为“可擦写式光盘刻录机”，简称为“光盘刻录机”。图2-19b是CD—RW驱动器和盘片的外观。
1．主要技术指标
1)CD—R有刻录速度和读取速度两个指标。刻录速度是向CD—R盘片上写人数据时所能达到的最大倍速值。读取速度是在以CD—ROM形式读取普通光盘数据时所能达到的最大倍速值，光盘刻录机的读取速度一般大于刻录速度。
2)CD—RW有3个速度指标：刻录速度、读取速度和复写速度。前两项指标的含义与CD—R相同。复写速度是向光盘写入数据时的最大倍速值。复写时，首先烧结盘片的数据层，抹除原有数据，然后再写入，时间花费较长，因此复写速度一般低于刻录速度。
2．刻录模式与刻录方式
刻录可采用开放型和关闭型两种模式。开放型刻录模式可继续追加刻录；关闭型刻录模式不允许继续追加刻录。
刻录方式也有两种：整盘刻录方式和轨道刻录方式。整盘刻录方式以整片光盘为单位，用于盘对盘的复制。轨道刻录方式以文件或目录为单位进行刻录。
3．缓冲存储器与刻录成功率
刻录的成功率由盘片质量和CD—R或CD—RW的缓冲存储器容量的大小决定。在刻录光盘时，数据先读取到缓冲存储器中，然后再刻录到光盘上。如果缓冲存储器中的数据不能得到及时补充，将导致“Buffer Under Run”(缓冲存储器欠载)情况发生，刻录中断，光盘报废。
为了避免上述情况发生，新型CD—R和CD—RW采用了“Bum—Proof”技术，该技术在缓冲存储器发生欠载时停止刻录，开记录》停止点，待数据流重新进入缓冲存储器后，从停止点继续刻录，工作流程见图2-20。
图2-20采用了“Bum—Proof”技术的工作流程
4．接口形式
CD—R和CD—RW的接口形式主要有：IDE接口、SCSI接口、USB接口、PCMCIA 接口、并行接门，以及新型的IEEE 1394总线接口。IDE接口使用最广泛，其原因是该投口价格低、安装较方便。SCSl接口对CPU的资源占用小，价格稍高，对于普通PC机，需另购SCSI卡才可安装“USB接口的刻录机具有“即插即用”功能，安装、使用和携带非常方便。
2.3.4移动硬盘存储器
移动硬盘由外壳、接口电路板和硬盘存储器构成，见图2-21。为了减小体积、便于携
带，硬盘存储器通常采用笔记本电脑用的3in硬盘，容量从20～120GB不等。也有采用更小尺寸硬盘的，但容量受到一定的限制。
移动硬盘通常采用USB接口，有大口(USB口尺寸)、小口(1EEE 1394㈠尺寸)之分，目前多采用USB2．0信号传输形式，传输速度较快。移动硬盘被广泛用于保存和携带I；[MVB 压缩格式的电影、数码照片、大量数据等场合。
2.3.5 数码伴侣存储器
这是一种专为数码摄影配备的便携式存储器，简称为“数码伴侣”，，其中包括：读卡器、硬盘存储器、接口电路板、LCD显示屏、电池、外壳等。数码伴侣与移动硬盘存储器一样，采用笔记本电脑用的小型硬盘存储信息，可存储任何类型的计算机数据。除此之外，内置的读卡器可方便地直接读写各种存储卡，还可通过LCD显示屏观看数码照片。通过USB接口，数码伴侣存储器中的数码照片和计算机数据可传输到计算机中。
图2-22所示的是“爱国者”品牌的数码伴侣，硬盘容量60GB，USB 2．0接口，3.6in，1600万色，低温多晶硅显示屏，可使用CF存储卡、MS存储卡等，使用2300mAh的锂电池供电。
值得注意的是，受到体积的局限，数码伴侣存储器的电池容量有限，外出时，要尽量缩短开机时间，节省电量，避免数码照片在传输过程中断电，造成重大损失。另外，硬盘存储器耐冲击性能较差，使用时不要剧烈晃动，更不要掉落地面。
2.4 触摸屏
触摸屏是一种坐标定位装置，属于输入设备。触摸屏由三部分组成：触摸屏控制卡、透明度很高的触摸检测装置和驱动程序。在使用时，把触摸检测装置贴在显示器表面，显示信息町轻易透过触摸检测装置，几乎感觉不到它的存在。用手触摸显示器上显示的菜单或按钮时，实际上触摸的是触摸检测装置。该装置将触摸位置的坐标信息传送给触摸屏控制卡，然后送往计算机主机，做出相应的响应。
触摸屏控制卡带有独立的CPU和固化在芯片中的监控程序。触摸屏控制卡的主要作用有4个：第一，接收触摸位置检测到的触摸信号；第二，将触摸信号转换成对应的坐标数据；第三，将坐标数据传送到主机；第四，接收主机送来的命令，并加以执行。
2.4.1 触摸屏的导电层
触摸屏的检测装置一般采用两种透明的导电层材料。
1)ITO涂层
这是一种弱导电体，材料是氧化铟，属于无机物。这种材料的特性是：当材料厚度低于180nm时，透光率在80％左右。若厚度再薄一些，透光率会提高。但当厚度进一步变薄时，透光率呈下降的趋势，直到接近30nm时，透光率又回到80％。
2)镍金涂层
这是一种导电性能良好的材料。其特点是延展性和透明度很好，适用于制作外导电层。外导电层被频繁触摸，使用延展性好的材料可延长使用寿命。但由于镍金涂层的导电性能过于良好，对其进行精密的电阻测量会很困难。另外，这种涂层的不均匀性也是问题。