第四章 多媒体计算机系统组成
多媒体存储技术
多媒体功能卡
多媒体信息获取与显示设备
多媒体个人计算机
CD-I交互式多媒体系统
DVI多媒体计算机系统
VCD与DVD播放系统
多媒体工作站
多媒体存储技术
多媒体信息存储的特点
多媒体信息存在和表现的形式
正文 包括文字和数据
向量图形 图元组成的图形
位图图象
数字化声音和高保真音响
数字化视频
光盘存储原理
光存储技术
光存储技术的产品化形式是由光盘驱动器
和光盘片组成的光盘驱动系统。
驱动器读写头是用半导体激光器和光路系
统组成的光头,记录介质采用磁光材料。
光存储技术原理 改变一个存储单元的性质，
使其性质的变化反映出被存储的数据;识别这种
性质的变化, 就可以读出存储数据。
光存储单元的性质, 例如反射率、反射光极化
方向等均可以改变, 它们对应着存储二进制数
据0(不变)、1(改变), 光电检测器能够通过检测
出光强和光极性的变化来识别信息。
高能量激光束可以聚焦成约1微米的光斑, 因此
光存储技术比其它存储技术有更高的容量。
光盘系统的特点
与硬盘相比,具有可拆卸性; 容量相当; 驱动
器较贵,但盘片便宜; 读写速度慢。
与磁带相比, 具有容量大、随机存取性强的
优点。
激光头与介质无接触, 不受环境影响而退磁，
信息保存时间长, 可达30年以上。
光盘系统技术指标
容量 光盘盘片的容量
平均存取时间 在光盘上找到需要读写
信息的位置所需时间
数据传输率
接口标准及格式规范等
存储容量
指它所能读写的光盘盘片的容量。
光盘容量又分为格式化容量和用户容量，采
用不同的格式和不同驱动器, 光盘格式化后
容量不同。
一般用户容量比格式化容量要少,因为光盘
还需要存放有关控制、校验等信息。
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。
指从计算机向光盘驱动器发出命令, 到光盘
驱动器可以接受读写命令为止的时间。
一般取光头沿半径移动全程1/3长度所需要
的时间为平均寻道时间,盘片旋转一周的一
半时间为平均等待时间,两者加上读写光头
稳定时间就是平均存取时间。
数据传输率有多种定义方式。
一种是指从光盘驱动器送出的数据率,可以定
义为单位时间内光盘的光道上传送的数据比
特数, 这与光盘转速、存储密度有关。
另一种定义是指控制器与主机间的传输率, 它
与接口规范、控制器内的缓冲器大小有关。
光盘的分类
CD-ROM只读光盘
WORM一次写多次读光盘
Rewritable可重写光盘
CD-ROM
第一代光盘系统，直径约12cm，因为它容量大，
约650MB，价格便宜，市场上颇受用户的欢迎。
CD-ROM光盘是由母盘压模制成的，一旦复制成
形，永久不变，用户只能读出信息。
CD-ROM工作特点采用激光调制方式记录信息，
将信息以凹坑和凸区形式记录在螺旋形光道上。
WORM一次写多次读光盘
WORM光盘在使用前首先要进行格式化, 形成格
式化信息区和逻辑目录区, 利用激光照射介质, 使
介质变异, 利用激光不同的变化, 使其产生一连串
排列的“点”, 从而完成写的过程。
WORM光盘引入文件分配表的概念,在光盘的根
目录下面是用户定义的逻辑目录, 逻辑目录对应文
件管理区。
在逻辑目录建立同时, 用户可以根据需要, 对其中
重要数据进行加密。
一旦写入就不能再更改。
Rewritable可重写光盘
可重写光盘或称可擦写光盘是最理想的光盘类
型，也是最有应用前途的光盘类型。它像硬盘
一样可读写，利用浮动磁光头在磁光盘上进行
磁场调制，可进行高速重写磁光记录。
只读光盘读原理
只读光盘上的信息是沿着盘面螺旋形状的
信息轨道以凹坑和凸区的形式记录的。
它既可以记录模拟信息(如Laser Vision系
统)，也可以记录数字信号(如CD-DA)。
坑深μm
μm
μm
在螺旋形光道上以凹坑和凸区表示的信息
001000100000100
在光盘上记录模拟信息
模拟信号先进行频率调制(FM)，声音信号加在
经过频率调制的视频信号上，所得到的综合信
号经过双向限幅，再转换成光盘上长度不等的
凹坑和凸区，边缘之间的长度反映了视频信号
频率的高低和声音信号的频率和幅度。
在光盘上写/读数字信息
光道上凹坑或凸区的长度是微米的整数倍。凹
凸交界的正负跳变沿均代表数字“1”，两个边
缘之间代表数字“0”,“0”的个数是边缘之间的
长度决定的。
通过光学探测仪器产生光电检测信号，从而读出
“0”、“1”数据。
数字信号记录的优点是抗干扰能力强，由于盘片
损坏或变脏而造成的读出错误也容易得到纠正。
EFM编码
为了提高读出数据可靠性,减少误读率,存储数
据采用EFM(Eight to Fourteen Modulation)编码,
即将1字节的8位编码为14位的光轨道位, 并在
每14位之间插入3位“合并位” 以确保“1”码
间至少有2个“0”码, 但最多有10个“0”码。
可重写光盘的擦写原理
光盘记录方式可分为两大类：
磁光式
相变式
磁光式擦写原理
当前国际上较流行的是磁光式，该盘普遍采用
玻璃盘基上再加四层膜结构组成，它是以稀土
—过渡金属非晶体垂直磁化膜作为记录介质光
学膜和保护膜的多层夹心结构。
两种磁光写操作方法居里点记录(稀土—铁合
金膜介质)
补偿点记录(稀土—钴合金膜介质)
磁光写的过程
用激光照射光盘垂直膜面磁化方向上的磁化物质，
并对其垂直磁化。
利用磁性物质居里点热磁效应,在某一方向饱和式磁
化,用激光对需要存储信息“1”的单元区域加热,使
其温度超过居里点,失去磁性。在盘的另一面上施加
一个外磁场,使被照单元反向磁化,这样该单元磁化
方向与其它未照射单元方向相反,从而生产一个信息
存储状态“1”,而其它未经照射单元相当于存储信
息“0”。
信息擦去过程与写过程刚好相反，即恢复原来的磁
化方向。
相变式擦写原理
利用记录介质的两个稳态之间的互逆相结构的
变化来实现信息的记录和擦除。两种稳态是反
射率高的晶态和反射率低的非晶态(玻璃态)。
写过程是把记录介质的信息点从晶态转变为非
晶态。
擦过程是写过程的逆过程，即把激光束照射的
信息点从非晶态恢复到晶态。
光盘标准
光盘发展历史
1972年9月5日Philips公司向国际新闻界展示
了长时间播放电视节目的光盘系统，在光盘上
记录的是模拟电视信号(Laser Vision)。
1978年, SONY生产的影碟机正式投放市场,
光盘的直径为30厘米, 一片双面盘的播放时间
可达2小时。
1979年, Philips公司发表了激光唱机
(Compact Disk Player)。
光盘的规范和标准
CD-DA
CD-ROM
CD-V(Video)
可录CD
CD-I
CD-ROM XA(Extended Architecture)
Photo-CD
Video CD
CD-DA
1981年制定红皮书(Red Book)，即CD-DA
(Digital Audio)激光数字音频光盘的规范。这
个标准是CD的最基本标准。
CD-ROM
1985年制定黄皮书(Yellow Book), 经修订,
1988年正式作为国际标准ISO9660, 1991年
又推出了ISO 9660Ⅱ。
CD-V(Video)
从红皮书发展而来, 在影碟机上使用, 视频信息
可以输出到电视机。
可录CD
可录CD(Recordable Compact Disk)盘的橙
皮书(Orange Book)标准。可录CD分为两类,
即CD-MO和CD-WO。CD-MO称为磁光盘,可
重写；CD-WO又称CD-R, 这种盘一旦用户写
入数据就不能抹掉。
CD-I
1987年制定绿皮书(Green Book)规范用
于交互式多媒体CD-I系统中。
1992年推出第二代CD-I，可播放交互式
视频图象。
CD-ROM XA(Extended Architecture)
1988年, Philips、SONY及 Microsoft制定
CD-ROM扩展结构, 1991年又制定CD-ROM
XAⅡ规范, 对应于ISO9660Ⅱ。
Photo-CD
像片光盘, 1991年Philips和KODAK对外
发布Photo-CD, 1992年制定规范。用于存
放数字化的静态照片。
Video CD
1993年制定的白皮书(White Book)规范,采用
MPEG压缩算法压缩动态图象。它能使Video
CD节目能够在CD-I、CD-ROM/XA和Video
CD播放机上播放。
CD-ROM的性能指标
(1)容量 约为650MB。
(2)数据传送速率 最初推出为150KB/S, 称为
单速, 后又推出倍速(300KB/S),四速(600
KB/S), …, 48X等光驱。
(3)存储缓冲器 早期为64KB，目前常用的为
128KB或256KB。
(4)存取时间 200～400ms
(5)误码率 1/1012～1/1016，采用复杂的纠错
编码技术降低了误码率。
(6)体积光盘驱动器的大小一般为41mm(H)×
146mm(W)×206mm(D)
(7)接口 采用SCSI接口、IDE接口和AT总线接
口。接口可以集成在音频板、视频板或主机板
上，也可以是一块单独的板。
(8)MTBF(Mean Time Between Failures) 平
均无故障时间约为25000小时左右。
(9)兼容性 支持Photo-CD和CD-ROM XA。
光盘的规范及格式
CD-DA规范及格式
CD-ROM规范及格式
CD-I光盘的数据格式
激光视盘
CD-DA规范及格式
CD-DA即激光唱盘, 光盘的物理规格为直径
12cm,内径,厚度, 重量14克。
这种光盘常采用常线速(Const Linear
Velocity,CLV)伺服方式, 逆时针旋转。
其螺旋线光道上等长分段, 每段称为一个扇区。
每个扇区都存放一定量数据块, 并以一个特定
的地址标记,其单位为“分”、“秒”、“扇区
”,即1分=60秒,1秒=75扇区。
光道总长度为74分, 即可存放74分钟高音质非
压缩的音频信号。
CD-DA每个扇区的音频数据分为许多称为帧
的单元, 每帧共有33个字节。
一帧中每个通道有6个音频数据，有左右2个通
道，每个通道的样本值是16位的数据，共24
个字节。一帧中有8个校验字节和1个“控制与
显示(C&D)”字节。
错误的检测和校正采用的是CIRC(Cross
Interleave Reed-Solomon Code)码。
扇区的结构图
C&D
1B
音频数
据12B
校验
4B
音频数
据12B
校验
4B
8位 8位 8位 … 8位
24位 3位 14 3 14 3 14 3 … 14 3
帧0 帧1 帧2 … 帧97
1扇区
1帧
同步位
合
并
位
33字节
EFM调制
588个
通道位
CD-ROM同样是把光轨道分为等长的扇区,使用
分、秒、扇区的数据编址方法, 采用常线速伺
服方式。它与CD-DA的不同主要在每个扇区中
数据格式的不同。
CD-ROM光盘有两种格式: Mode1和Mode2。
Mode1格式
Mode2格式
SYNC
12B
HEADER
4B
USER
DATA
2048B
EDC
4B
SPACE
8B
ECC
276B
SYNC
12B
HEADER
4B
USER DATA
2336B
Mode1和Mode2格式相同之处
这两种方式的扇区首部都是12字节的同步码
(SYNC), 其前后为“00H”而中间10个字节存放
“FFH”数据。紧接着的4个字节为地址字段, 或
称扇区头(HEADER),它采用分、秒、扇区号的制
式确定地址标号, 地址字段中设置了MODE字节,
指明该扇区是哪种格式
Mode1和Mode2格式不同之处
用户数据量不同。Model1为2048个字节, Mode2为
2336个字节。
存贮数据的类型不同。Mode1用于存放对错误极为
敏感的数据, 如计算机程序等; 而Mode2用于存放对
错误不太敏感的数据, 如声音、图象、图形等。
Mode2的数据经过CIRC检验后的误码率为1/109, 对
声音、图象类的数据可以不必做进一步校验; 而要
满足计算机数据误码率小于1/1012的要求, 则应对
Mode1的数据作进一步校验。
Mode1中的容错机制
用了4个字节作为错误检测码(EDC),采用的
循环冗余校验码CRC,只能检测是否有错
用276个字节作为错误校正码(ECC),可以校
正扇区中多个字节错误。
通过两级校验，Mode1中数据误码率可以降
到1/1012。
扩展结构CD-ROM XA
它所定义格式包括与CD-I格式相同的FORM1
和FORM2格式，解决了普通CD-ROM驱动器
不能读CD-I格式光盘的问题。
CD-ROM XA的数据格式(FORM1,FORM2)
SYNC
12B
HEADER
4B
SUBHEADER
8B
USER
DATA
2048B
EDC
4 B
ECC
276B
SYNC
12B
HEADER
4B
SUBHEADER
8B
USER DATA
2324B
EDC 4B
CD-ROM XA在HEADER后面增加了8个字节信
息来进一步说明扇区中用户数据,其中存放有数
据类型(音频、视频、数据等)格式形式, 触发位
(记录开始、文件结束、实时性等), 数据编码信
息(ADPCM、CLUT、DYUV等)。
这样CD-ROM XA驱动器可通过对子头信息的识
别, 读出数据区中多种媒体的信息, 特别地能正确
读出CD-I中采用ADPCM自适应差分脉冲编码调
制压缩的音频数据。
CD-ROM卷和文件结构
卷和文件结构由逻辑块(512×2n字节)和逻辑
扇区(2048×2n字节)、记录、文件、卷、卷集
等多级结构定义。
由于CD-ROM驱动器的平均寻道时间较长，为
了能高速检索CD-ROM光盘上文件，ISO为
CD-ROM光盘的文件目录结构规定了路径表
CD-I光盘的数据格式
CD-I光盘的数据格式是从CD-DA和CD-ROM光盘
格式演变而来的
其扇区格式与CD-ROM XA相同, 它有三个区：
导入区(Lead-in Area),节目区(Program Area)和
导出区(Lead-out Area)。
CD盘上的信息均采用EFM记录方式进行记录。
由于光盘原始误码率较高, 所以都采用能纠突发
错误的CIRC码。
CD-I光盘的导入区 是由若干个空扇区组成的,这
样做的目的是使识别节目区变得容易。
CD-I光盘可以有多到99条光道, 编号为1～99。
CD-I光盘的导出区 或者是空扇区(最后一条光
道是CD-I光道时)或者是无声的帧(最后一条光道
是CD-DA光道)
CD-I光盘的结构
只有CD-I光道的CD-I盘结构
节目区
光道1
导入区 166信息扇
区
盘标记 2250信息
扇区
CD-I数据 导出区
有CD-I和CD-DA光道的CD-I盘结构
节目区
光道1 光道n
CD-DA(n<=98)
含有CD-DA光道的CD-I光盘, 第一条光道必须是CD-I光道;
且任一条CD-I光盘上的CD-DA光道必须在CD-I光道之后。
一片CD-I光盘上的CD-DA光道可以有一条或多条CD-DA光
道,但最多不超过98条。而一条光道的长度可以是300个扇
区(相当于4秒)和325000个扇区(相当于最长的超级HiFi播
放72分钟)之间的数。
导入区 166B信
息扇区
盘标记 2250信
息扇区
CD-I数
据
2250信
息扇区
CD-DA 导出区
CD-I光盘的导出区或者是空扇区(最后一条光道
是CD-I光道时)或者是无声的帧(最后一条光道
是CD-DA光道)
CD-I盘上的所有数据都以文件形式存放，任何一
个文件都可以通过盘上的路径表取出。
每个文件都有文件描述符记录，存放于文件目录
中。文件描述符记录包含有文件名、文件号、文
件大小、地址、拥有者、属性、交叉存取因子、
读取许可权。
文件分为目录文件、实时文件和标准文件。
CD-I的数据以两种专门的数据格式FORM1和
FORM2记录。如光盘标号上的数据是用FORM1
记录，因为它有EDC和ECC码，CD-I系统利用它
们可以获得误码率小于1/1013数据。
激光视盘
激光视盘也是一种只读光盘, 家用激光视盘又
称为影碟机, 是独立的视频播放设备, 与音响设
备和电视机(监视器)相连就可以播放视盘。
计算机可以通过外设接口与视盘播放机相连,
视盘在多媒体应用形式主要是“交互式视盘”,
由计算机来控制视盘的播放、视频帧的寻址和
显示。
视盘与前述的几种光盘原理结构一样
视盘的型号 大-12英寸，小-12CM
视盘有两种信息记录格式
常线速(CLV)
常角速(CAV)
CLV型视盘
扇区长度为常数,以紧凑形式存放信息,每盘可以
存放60分钟的视频信号。
当驱动器从内圈到外圈读盘时,由于内圈和外圈
存放的信息量不同,所以转速也不同。在内圈可
达到每分钟1800转,在外圈轨道每分钟约600转。
CAV型视盘
以类似于磁盘的方式划分扇区,扇区长度从内圈到
外圈逐渐增加,每盘仅可存放30分钟的视频信号。
优点是驱动器读盘时,从内圈到外圈,转速一致, 对
NTSC制式,CAV视盘转速为每分钟1800转,对
PAL制式, CAV视盘转速为每分钟1500转。
这种信息存放格式有利于单帧访问、搜索、帧序
列的随机访问等功能,适合于多媒体平台。
Video CD标准
Video CD标准是90年代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。
Video CD定义了MPEG光道的结构, 它由MPEG-
Video扇区和MPEG-Audio扇区组成。光道上的
Video(电视图象)和Audio(声音)是按MPEG-1的
规定进行编码。
MPEG-Video扇区和MPEG-Audio扇区是交错存
放在光道上 。
Video CD结构
… V V V V A V V V V V A V V V V V A V V …
信息包开始码
4B
SCR（系统
参考时钟）
5B
MUX速率
3B
信息包数据
2312B
信息包开始码
4B
SCR（系统
参考时钟）
5B
MUX速率
3B
信息包
数据
2292B
00
20B
Video CD光道结构
MPEG Video扇区的一般结构
MPEG Audio扇区的一般结构
CD-ROM光盘制作过程
(1) 数据准备
(2) 主盘制作
(3) 复制光盘
DVD光盘技术
DVD光盘
MPEG-2的视频质量是广播级质量,为解决其MPEG-2数据存
储问题，研制了DVD并于1995年完成标准化方案。
DVD盘片尺寸与CD相同,容量最高的双层双面盘可达17GB。
单 面 单 层DVD盘 能 够 存 储 的 数 据 ,存 储 133分 钟 的
MPEG-2视频，其分辨率与现在电视相同, 并配备Dolby AC-
3/MPEG-2音频质量的声音和不同语言的字幕。
DVD系列标准与CD系列标准对应关系
DVD系列 CD系列
Book A：DVD-ROM CD-ROM
Book B：DVD-Video Video CD
Book C：DVD-Audio CD-Audio
Book D：DVD-Recordable CD-R
Book E：DVD-RAM CD-MO
DVD光盘
DVD-Video的规格
数据传输率 可变速率,平均速率为,最大
速率
图象压缩标准 MPEG-2标准
声音标准
NTSC: Dolby AC-3或LPCM,可选用MPEG-2Audio
PAL/SECAM：MPEG MUSICAM 或LPCM,
可选用Dolby AC-3
通道数 多达8个声音通道和32个字幕通道
DVD光盘
从外观和尺寸上看,DVD盘和CD-ROM盘没什么差别, 直径
均为120mm,厚度为; 新的DVD播放机能够播放已
有的CD激光唱片和VCD。
不同点:
DVD光道之间的间距由原来的μm缩小到μm,而记录信
息的最小凹坑凸区长度由原来的μm缩小到μm，这是
DVD盘存储容量提高到的主要原因。
DVD信号的调制方式和错误校正方法也做了相应的修正以适
合高密度的需要,它采用效率较高的8比特到16比特+(EFM
PLUS)调制方式 ,DVD校验系统采用更可靠的RS-PC(Reed
Solomon Product Code)。
DVD播放机也采用波长更短（由780nm减小至635/650nm）
的激光源来提高聚焦激光束的精度。
多媒体功能卡
包括视频信号捕捉、压缩、处理、播放的视频
卡,音频卡,VGA与TV的转换卡,图形加速卡,
SCSI接口卡, 光盘接口卡等。
通过这些功能卡将计算机与各种外部设备相连,
构成一个制作和播出多媒体系统的工作环境。
具有代表性的多媒体功能卡：声音卡、视频卡
声音卡
声音卡或音频卡(Audio Card)是处理音频信号的
计算机插件,它是普通计算机向MPC升级一种重
要部件。目前作为微机必备功能集成在主板上.
MPC所用声音卡由专用DSP芯片管理声音的输入
输出和MIDI操作。音频数据是8位或16位的
PCM数据或压缩格式ADPCM数据。
声霸卡(Sound Blaster,SB)及其特点
(1) 立体声或单声道声音采样(ADC)和重放(DAC)；
(2) 采样速率从4KHz到44KHz程序可调；
(3) 功能强大的FM音乐合成芯片(128种音色)；
(4) MIDI接口和游戏杆端口；
(5) CD-ROM驱动器及接口；
(6) 可选择多种声源(麦克风、CD唱机、线路输入)；
(7)内带的混声器芯片可以控制各种数字与模拟音量；
(8)音箱输出接口有功放功能。
另外，随SB系列卡还带有丰富的软件，主要是：
(1)声音编辑(录制、播放、修改声音)；
(2)文本到声音转换(读文本)；
(3)多媒体制作(制作多媒体演示系统)；
(4)调频电子琴(变成一台功能齐全的电子琴)；
(5)乐曲文件播放(MIDI和CMF两种乐曲文件)；
(6)软件开发工具(供二次开发使用)。
视频卡
MPC视频处理芯片可分为两类：
一是专用固定功能的芯片，这类芯片主要围绕数
据压缩标准JPEG，MPEG等开发的；
二是可编程的多媒体处理器，如Intel 750系列，
TI公司的TMS320系列高效可编程多媒体处理器
以及Philips和Sony共同开发的CD-I等产品。
C-Cube公司的视频卡
第一个把JPEG算法集成在一块芯片上。
CL550 芯片
CL450 芯片
CL550简介
CL550用了40多万只晶体管集成了JPEG压缩编码
所需的DCT/逆向DCT单元、量化器、可变长编码
器等单元。
压缩率可以通过修改量化表和VLC表的内容来改
变。当执行JPEG的有损压缩算法时,可按不同的
图象质量、存储器容量、带宽等应用环境来设置
不同的压缩比。
压缩比可以从8:1到100:1之间任意选择。
CL550专用芯片上还提供有数字视频接口和直接
与系统总线相连的接口, 视频接口支持8位灰度、
RGB、CMYK及YUV数字信号的输入和输出。
CL550框图
视频
接口
余弦变
换/反余
弦变换
量化器 压缩/
解压缩
Huffman
编码
主机
接口
量化表 解码表
块存储
FIFO
128*13
/
/
/
/
/控制
地址
数据
11
16
32
18 控制
地址/数据
压缩时的数据流方向
象素总线接口
PBI
主机总线接口
HBI
CL550编码过程
图象象素数据经象素总线接口(PBI)输入到CL550处理器。
数字化的数值在输入到缓冲单元块存储后,以独立分量的形
式存储。
每个分量的8×8象素点阵数据DCT首先由单元处理，之后
DCT系数矩阵根据用户编程选择的量化表，由量化单元进
行量化处理。
在CL550器件内部的量化矩阵存储区中,可同时存储4个64字
长的量化系数矩阵,分别适用于不同的彩色分量。
量化后的矩阵被Z形扫描顺序扫描处理, 对直流系数(DC)和
交流系数AC分别表示, 而后再同时对DC和AC两部分共同
完成哈夫曼编码查表处理。
哈夫曼编码的结果最终作为JPEG压缩后的数据传送到主机
总线接口(HBI), 成为最终的处理结果。
CL550解码过程
图象解码过程与编码过程相反, JPEG标准格式的压
缩数据输入到哈夫曼解码单元解码, 又返回FIFO区
域等待进行下一步处理。
游程编码解码单元从FIFO区域中读出解码后的数据，
生成交流系数AC值, 并进行Z形扫描生成8×8点阵格
式。而生成的DC值另做处理。
然后进行逆量化和逆DCT, 处理的结果输入到输出缓
冲区中, 而后象素总线接口取出这里的视频象素数
据，按照一定的视频同步时序, 输出到象素数据总
线, 供显示设备使用。
利用其内部的320阶流水线处理结构, 将JPEG
算法的每一操作运算都分解安排到流水线的每
一阶中。
CL550-30处理器可以工作在的时钟
频率, 这就使得流水线处理可以在每秒内完成
109次运算, 这样的处理速度应用于JPEG算法时,
每秒可压缩图象象素点。
CL550-10每秒也可压缩5M图象象素数据,
CL550-35每秒可压缩图象象素数据
C-Cube公司基于CL550推出静态图象压缩板系列产品
可运行基本环境包括80386 (33MHz主频)CPU, ISA
或EISA总线结构,VGA显示卡(8位、16位或24位),
, 4MBRAM, 50MB以上硬盘。
另外, 这些产品可支持多种图象文件格式。
许多公司围绕CL-550设计各种图象板以满足多媒
体系统的应用, 如多媒体信息系统,图象处理,扫描
仪, 数字摄象机,电视电话,彩色传真等
CL450
C-Cube公司推出CL450系列产品及CL680解码器。
CL450包括RISC处理器、Huffman解码器、
DRAM控制器、视频显示控制器等单元, 三条总
线是主机总线、DRAM总线、象素总线。
CL450完全遵从MPEG标准, 能实现RGB和YUV
格式的相互转换, 支持NTSC和PAL制式, 能完成
SIF分辨率(352×240, 30Hz或352×288, 25Hz)的
实时解码, 并支持视频和音频的同步, 可全部或
部分显示解码后图象。
CL450解码器框图
主机接口
编码数据
FIFO栈
HUFFMAN
解码单元
CPU
DRAM控制器
位流缓冲器
帧缓冲器
主机接口
视频接口
数据
控制
数据 地址 控制
数据
控制
控制
地址
视频显示控
制器
DRAM接口
CL450通过执行宏码完成高层次功能。宏码由
C-Cube和硬件提供，并且把它作为产品一部分。
在CL450完全操作之前，宏码必须由软件装入
CL-450中，C-Cube公司提供的源码供用户在其
目标系统中修改和编译。
应用程序可以两种方式操作CL450, 它们是寄存
器操作方式和宏命令操作方式。CL450产品主
要面向低成本应用, 例如CD-I系统、视频游戏、
交互式多媒体系统、交互式电视等。
视霸卡
简介
结构：三个主要功能模块
1. 视频信号输入电路
2. 视频信号输出电路
3. 视频信号窗口控制模块
多种功能: 解压、转换、捕捉
Video Blaster捕捉卡提供的功能
采集三路视频信号,切换显示。
支持NTSC、PAL、S-VHS和RGB视频格式标准。
支持图形混叠。
支持输入缩放、输入剪裁。
支持显示剪辑、显示摇移。
提供色调、饱和度、亮度和对比度控制。
软件支持PCX,TIF,BMP,MMP,GIF和TAG文件格式。
端口地址,软件可选。
软件可选IRQ。
具有接近真彩色效果的YUV格式视频缓冲区。
具有系统内存之外的内存映象缓存器VRAM。
音响混频与伴音演播控制。
具有JPEG的压缩/解压缩功能，MPEG-1,2,4。
支持Microsoft的数字化Video软件。
视频信号到VGA的数据流简图
Vide1
显示混
合
剪辑窗
口
彩色
Vide0
Vide2
VGA卡
源信号选择
输入控制
•冻结、解冻
•裁剪配器
•缩放
VIDEO
BLASTER
帧缓冲器
•基地址
•捕俘地址‘
显示控制
•摇移
•变焦
彩色控制 VGA显示器
多媒体处理器
比较有影响是有Apple公司的Macintosh机，
Commodore 公司的Amiga系统，Sony和Philips联
合推出CD-I系统。Intel和IBM公司的DVI系统等。
Intel的第一代多媒体产品ActionMedia750Ⅰ是基于
82750PA象素处理器和82750DA显示处理器，其提
供的操作速度为
1991年以后又推出改进型ActionMediaⅡ，其专用
芯片改为82750PB象素处理器和82750DB显示处理
器。
82750PB 原理框图
顺序器
微码
RAM
ALU
寄存器文
件
桶形移位
器
计数
象素插值
器
数据RAM
IN/OU
T FIFO
统计译
码器
VRAM
指针
主机
/VRAM接
口
.
.
.
.
.
.
.
A-BUS
数据
地址
VBUS
微码指令
B-BUS
显示处理器82750DB
Intel公司设计的82750DB合并了全部模拟和数字处
理部件,能通过内部的控制寄存器编程, 修改显示
处理器生成的视频时序信号、各种扫描频率以及不
同视频特征, 能适应不同制式不同型号(VGA, PAL,
NTSC等)彩色监视和各种显示的需要。
82750DB能够选择每个象素的字长,每行的象素数
以及每列的行数, 以满足不同显示分辨率的需要。
82750DB主要组成
(1) 象素数据通道
(2) 色差插值器
(3) YUV到RGB的变换
(4) VBUS控制
(5) 象素均衡器
(6) D/A转换器
多媒体信息获取与显示设备
多媒体计算机必须配置必要的外部设备来完成
多媒体信息获取和显示的功能
常见有鼠标、光笔、扫描仪、摄像机、触摸屏、
彩色显示器、打印机等设备。
图像获取设备
数字化图像获取设备常见的有扫描仪
(Scanner)、数字照相机(Digital Camera)
等静态图像获取设备和摄像机等视频图像
获取设备。
图象数字化
自然景物成象后的图象信息以照片或视频记录介
质形成保存,这些图象必须数字化成计算机能处
理的数字化信息, 才能被多媒体计算机处理。
对于照片和视频图象来说, 不管是从图象信息的
空间分布和亮度(颜色)分布都是连续的, 这些连续
的信息量必须离散化, 离散化的过程即数字化处
理过程, 它应该包括空间位置的离散和亮度电平
的离散化。
步骤：采样, 量化, 模数变换
空间采样
一幅图象在二维方向上分成M×N个网格,每
个网格用一个亮度值来表示该区域亮度,这
样一幅图象就离散化为M×N个亮度值来表
示。
这个过程称为图象的采样, 其中M×N称为
采样的分辨率, 网格的亮度值即为采样值。
图像的采样
…
N
M
空间采样的分类
一维采样用扫描方式(如传真、扫描仪等)把二维图
象转化为一维随时间变化的信号。这样得到的一
维行扫描信号经采样实现图象数字化。
二维采样是固体摄象器件采用的通用方法,它把光
电转换和采样功能结合起来。固体摄象器件由
M×N个光敏元件构成, 每个光敏元件对应一个采样
点, M×N个光敏元件构成M×N个采样点。
量化
所谓量化就是把连续的亮度值分为K个区间,每个
区间上对应着一个亮度I。落于区间i中的任何亮
度值都以亮度值Ii表示,共有K个不同亮度值。
按照量化区间划分方法, 量化可分为均匀量化和非
均匀量化。
模数变换
实现上述量化过程称为模数变换, 这个过程一般
采用PCM量化器来实现,PCM量化是均匀量化。
非均匀量化一方面可利用PCM量化的结果,根据
信号特性处理为非均匀量化的数据;另一方面也
可以利用专门的非均匀量化器来实现。
另外要考虑图象数据采样过程中产生的失真和
噪声,包括叠加噪声、孔径效应及插入噪声等。
图象扫描仪
80年代中期出现的光机电一体化高科技产品 。
基本原理是将反映图象特征的光信号转换成计算机
可接受的电信号 。
工作过程 – CCD,光电转换
图象扫描仪是最常用的静态图象输入设备
它往往配置大量的管理和控制扫描过程软件及文字
识别、排版、图文数据库等软件,使扫描仪提供很强
图文信息获取能力。
另外,扫描仪还提供设置扫描区域、分辨率、亮度、
图象深度等参数,扫描后图象还可进一步处理
图象扫描仪的种类
平板式
手持式
滚动式
电视摄像机
电视摄象机由摄象镜头管、同步信号发生电路、
偏转电路、放大电路、电源等部分组成。
来自被摄物体的光通过光学系统在摄象管的靶上
形成光学图象，这个光学图象经摄象管转换成电
信号，以视频信号方式输出被摄图象。
彩色图象摄取重要的是分离出三基色信号，利用
滤色片、分色镜或棱镜等把光分解成三基色
最近新产品不用电子管作光电转换，用电荷耦合
器件CCD等固态摄象器件，这种器件具有体积小、
重量轻、省电、寿命长、可靠性高等优点。
显示设备
多媒体计算机系统中信息显示的设备主要有PC机
的显示系统。包括两部分:显示器,显示适配器。
显示适配器由寄存器、视频存储器和控制电路三
部分组成，其中视频存储器包括显示帧缓存RAM
和存放BIOS的ROM。显示适配器可以是一块插
入PC总线的扩展卡或集成在主板上。
显示器与显示适配器相配。主要有两类，即多同
步显示器和平面直角显示器
从扫描频率角度来分，显示器主要有固定扫描频
率与可变扫描频率两种。
触摸屏
触摸屏最早出现于70年代，90年代随着多媒体
应用得到成熟和推广
触摸屏应包括三个部分：传感器；控制部件；
驱动程序
触摸屏的分类（按工作原理）
红外线触摸屏
电阻式触摸屏
电容式触摸屏
表面声波技术
底座式矢量压力测力触摸屏
等。
红外线触摸屏
工作原理
红外触摸屏有内置式和外挂式两种
电阻式触摸屏
电阻式触摸屏感应器是一块覆盖电阻性栅格的玻璃，
再在上面蒙上一层涂有导电涂层并有特殊模压凸缘的
聚脂薄膜。
凸缘避免其表面的涂层与玻璃的涂层接触。控制器向
玻璃的四个角加有稳定的5伏电压,并读取导电层的电
压值。
当屏幕被触摸时,压力使聚脂薄膜凹陷而碰到玻璃,导
电层接触。控制器向玻璃的两个邻角加电压,并把对面
两个角接地,于是电阻栅格使玻璃片上形成从矩形的一
边到另一边线性变化的电压阶梯,控制器从两个方向测
出触摸点的电压值,从而计算出触摸的精确位置.
电容式触摸屏
这种触摸屏由一个模拟感应器和一个智能双向控制器
组成。
感应器是块透明的玻璃，表面有导电涂层，其上覆盖
一层保护性玻璃外层。
它工作时在感应器边缘的电极产生分布的电压场，用
手指或其它导电体触摸导电涂层时，电容改变，电压
场变化，控制器检测这些变化，从而确定触摸的位置。
控制器把数字化的位置数据传到主机，以实现人机的
交互。
电容式触摸屏的感应器安装在监视器内部，外部与普
通监视器一样，可靠性较高。
表面声波触摸屏
表面声波是应变能仅集中在物体表面传播的弹性波。
SAW触摸屏在一片玻璃的每个角上装有两个发射器和
两个接收器，一系列的声波反射器被嵌进玻璃中，沿
着两面从顶至底穿过玻璃。发射器朝一个方向发射
5MHz的短脉冲。当脉冲离开一角后，就会不断地被
每个反射器反射回来一部分声波。
当触摸玻璃的某点就阻碍了脉冲能量通过那点反射到
达接收机，于是从接收的脉冲信号中就见到一段缺口。
脉冲起点至下跌点间的时间长度就确定了触摸点的坐
标。控制器通过互换两对发射器和接收器，就可测出
触摸在X及Y方向的坐标
矢量压力测力触摸屏
这种触摸屏的原理是在CRT外面盖上一块四角
装有应力计的平板玻璃。
当玻璃受到压力时, 应力计就会出现电压或电
阻等电气特性的变化。压力越重,变化值就越
大。每个角记录这些变化。
控制器读取每个角的记录值, 并计算触压位置。
这种触摸屏分辨率较低 。
触摸屏的支持软件
DOS设备驱动程序
仿真程序-MOUSE仿真
软件辅助开发工具
交互式多媒体系统
概述
Microsoft公司与IBM等数十家软硬件公司于
1990年成立MPMC；
1990年10月提出了MPC技术规范,1993年
MPMC发布了MPC技术规范
1995年6月, IBM、COMPAQ、APPLE、DELL
及Microsoft等著名公司都宣布支持MPC技术规
范, 其技术指标具体为PENTIUM 75MHz, 8M
RAM,540M HD,四倍速CD-ROM驱动,MPEG-1硬
件或软件回放,波表合成声卡等配置。
MPC配置特点
(1) 一个功能强大，速度快的中央处理器(CPU)；
(2) 大容量的存储器空间；
(3) 高分辨率显示接口与设备；
(4) 可处理音响的接口与设备；
(5) 可处理图象的接口与设备；
(6) 可存放大量数据的配置等。
MPC配置（扩充）
(1) 光盘驱动器
(2) 音频卡
(3) 视频卡
(4) 扫描卡
(5) 打印机接口
(6) 交互控制接口
(7) 网络接口
(8) 图形加速卡
MPC
Macintosh多媒体计算机
Amiga多媒体个人计算机
Windows+Intel
交互式多媒体系统结构
多媒体硬件
多媒体驱动程序
多媒体系统软件
多媒体应用软件
多媒体驱动程序接口
多媒体开发与创作工具
CD-I交互式多媒体系统
CD-I系统是家用交互式多媒体系统, 它是Philips公
司和Sony公司于1986年4月联合推出的一种电视计
算机或称Smart TV系统。
该系统把各种多媒体信息存放在容量为650MB的
只读光盘上,用户可通过CD-I系统读取光盘的内容
来进行演播,光盘的数据使用CD-I格式存放。
CD-I的正式商品于1991年面市, 用户可以交互式
地把家用电视机和计算机相连, 通过鼠标器、操纵
杆、遥控器等装置选择人们感兴趣的视听节目进
行播放, 是一种较好多媒体系统产品
CD-I基本系统结构
CD-I基本系统主要有5部分构成
(1)音频处理子系统
(2)视频处理子系统
(3)多任务的操作系统
(4)CD播放机
(5)微处理器、存储器、键盘、定位装置和CSD
字体模块
CD-I系统基本结构
音频处理
子系统
视频处理
子系统
存取
控制器
RAM 定位
装置
键盘
选件
ROM
CD-RTOS
CSD字体
CD-DA
控制器
CD-I
接口
MPU DMA
控制器
NVRAM 时钟日历
CD播放机
RGB视频信号左通道 右通道
数据 控制信号 数据和控制
BUS
CD-I音频子系统
CD-I基本系统有4种标准音质的运行方式和一
种非实时的语音音质运行方式。
CD-I除继承CD-DA超级高保真音质运行方式外，
还有A、B、C三个音质等级的运行方式。A级
相当于Laser Vision音质, B级相当于FM调频广
播的音质, C级相当于AM调幅广播的音质。这
4种音质的语音为实时的语音。
CD-I音频特性
级别 采样率
（KHZ)
位数/
样本
频率响
应
(KHZ)
数据率
(字节 /s)
通道数 数据流
百分数
播放时
间(小
时)
CD-DA PCM 超级HiFi 16 20 171100 1立体声 100％ 1
CD-I
ADPCM
A(LV) 8 17 85100 2立体声 50％ 2
42500 4单通道 25％ 4
B(FM) 4 17 42500 4立体声 25％ 4
21300 8单通道 ％ 8
C(AM) 4 21300 8立体声 ％ 8
10600 16单通道 ％ 16
CD-I音频子系统
非实时语音音质是文本到语音编码转换而成的
音质。CD-I有两种接口用来辅助编码这种音频
信息,它们是上层接口和下层接口。上层接口
是处理器默认的字符集,下层接口是对8位PCM
数据进行实时解码。这两种接口之间转换由微
处理器控制。
声音数据的解码和控制是由CD-I音频处理器来
完成的.
CD-I音频处理器的组成
(1) 解码器ADPCM。
(2) 音频处理单元。
(3) 特技处理器及声音输出。
(4) CD-I接口单元。
(5) 音频信号存储器。
(6) 控制器。
CD-I视频子系统
CD-I视频处理子系统的功能是把CD-I光盘上
的数字化视频信号通过存储和控制进行实时
解码、颜色切换、重叠控制, 经过混合处理
而产生RGB信号输出。
CD-I视频处理子系统
系
统
总
线
存储体0
（RAM)
存取控制器
存储体1
（RAM)
实时解
码器0
实时解
码器1
颜色
切换
重叠
控制
平
面
重
叠
象
素
保
存
混
合
器
图像影响因素
背景外部视频DYUV
CLUT
RL
DYUV
CLUT
RL
RGB
RGB
RGB
RGB
平面A
平面B
模拟
视频压缩与解码原理
(1) 一维的DYUV编码 自然图
象
(2) RGB5:5:5编码 高质量图形
(3) CLUT编码 动画
(4) 一维行程编码 动画
图象平面的重叠与颜色切换
CD-I图象是由4个图象平面合成的。平面1是一个
16×16象素的彩色游标平面,平面2和平面3是全屏幕
图象平面,平面4是背景平面。在软件控制下,这些平
面上的图可以按各种要求叠加生成一幅画面显示。
观
看
方
向
背景平面
全屏幕图像平面
游标平面
1
2
3
4
CD-I的图象平面
光盘实时操作系统CD-RTOS
CD-I有自己专用的实时操作系统CD-
RTOS
它源于高性能的OS-9实时操作系统, 是用
68000汇编语言写成的。
CD-RTOS特点
CD-RTOS是多任务实时操作系统。
CD-RTOS的结构是模块化结构。
CD-RTOS有设备独立的I/O接口。
CD-RTOS能够处理多级树形结构的目录。
CD-RTOS是中断驱动的系统。
CD-RTOS的构成
(1) CD-RTOS内核
(2) 系统相关库
(3) 接口和管理程序
(4) 设备驱动程序
(5) 系统状态描述符CSD
(6) 文件保护模块FPM
(7) 初始化和系统启动过程
CD-RTOS的结构框图
初始化
CSD
FPM
应用相关库
系统运行
时钟
应用相关库
应用程序
UCM PFM CD FM NRF
键盘
驱动
定位
驱动
音频
驱动
视频
驱动
CD
驱动
CD-RTOS
内核
DVI多媒体计算机系统
DVI技术最早是由美国David Sanaoff研究中心研
究开发的交互式数字视频装置,这项技术研究成
功后被GE公司购买, 后又被Intel买到手。
Intel和IBM公司联合开发,于1989年在美国计算机
博览会(Comdex/Fall’89)推出第一代产品
Action Media750
1991年又推出第二代产品Action MediaⅡ, 在
Comdex一举获得了最佳多媒体产品奖和最佳展
示奖。Intel公司已将成功的DVI多媒体系统做到
一个母板上,并要把DVI技术集成在一个芯片上。
DVI多媒体计算机系统特点：
(1) 提供一种全数字化的方法。
(2) 先进的视频压缩技术
(3) 声音压缩技术
(4) 合成图形
DVI系统结构及其工作原理
DVI系统结构
第一代DVI系统(DVIⅠ)由3块插板组成: DVI视频板,
DVI音频板及DVI多功能板。
1991年推出的第二代DVI系统(DVIⅡ)将上述3块板
集成在一个板上,视频、音频的获取部分也都装在上
面,仅占一个IBM PC标准插槽,为用户提供了方便。
Intel将系统外围逻辑电路集成为3个门阵列电路即
82750H主机接口门阵列, 82750LV VRAM/SCSI/
Capture门阵列, 82750LA音频子系统接口门阵列。
其它设备包括1~16MBVRAM视频处理器、音
频信号处理器、D/A转换器及模拟滤波器和
DVI总线。
DVIⅠ的核心部件是视频象素处理器82750PA
和视频显示处理器82750DA, DVIⅡ将这两个芯
片升级为82750PB和82750DB, 使运算速度提高
了一倍。
视频处理子系统
DVIⅠ型中, 82750PA象素处理速度为,它采用微
码编程, 可以高速执行象素处理的多种算法。82750DA是
显示处理器, 它可以82750PA并行工作。当视频象素处理
器绘制和管理视频RAM中的位映射图时, 显示处理器就把
这个结果显示在视频屏幕上。
DVIⅡ型中, 视频子系统的两个关键芯片由82750PB和
82750DB分别取代82750PA和82750DA。象素处理器
82750PB是具有较宽指令字长(48位)的快速微码处理器,
在25MHz主频下,运行速度达25MIPS。由于指令字长,且不
同字段分别可以实现不同的控制和操作,提高了并行操作
的功能, 因此象素处理器的操作速度达100MIPS。高速和
微操作象素处理器特别适合图象处理和各种运算。
音频处理子系统
在DVIⅠ型系统中, 音频处理子系统是以TI公
司的TMS-320C10数字信号处理器做为专用
音响处理器。
经过TMS-320C10音响协处理器输出通道的数
字化音响输出信号, 送到两个14位D/A转换器
转换为模拟信号, 再经过两个可编程带宽滤波
器进行滤波, 由左右两个通道输出,可产生较好
的立体声音响效果。
DVIⅡ型系统中音频子系统由数字信号处理器
AD2105来实现, 通过它完成音响信号的压缩
和解压缩任务。
DVI系统中采用了ADPCM算法把16位的采样数
据编码成4位码。DSP芯片还能控制音量、采样
速率的变化, 从VRAM中抽取压缩编码数据,
将解压缩的音频数据输出送到D/A转换器, 通
过滤波后输出。
DVI总线和接口
在DVIⅠ型系统中,各子系统通过PC总线相连,专门
有一个DVI多功能板,它由3个功能模块组成:其一
是CD-ROM接口控制器；其二是扩展内存模块；最
后一个是两路操纵杆控制器接口。
在DVIⅡ型系统中,把原DVIⅠ型中外围逻辑电路
合并成三个门阵列电路,分别是82750LH主机接口
门阵列、82750LV VRAM/SCSI Capture接口门阵列
和82750LA音频子系统接口门阵列。系统中数据通
信通道是具有多路开关的32位数据和地址总线,也
称为“DVI总线”
CD-ROM控制器
在DVIⅠ型系统中 ,CD-ROM控制器是为Sony
CDU-100B型CD-ROM驱动器而设计的,也适用
于其它兼容产品。
DVIⅡ型系统中,VRAM/SCSI/Capture门阵包括
了一个SCSI接口,这个接口可用于支持单个CD-
ROM驱动器,作为压缩编码视频和音频数据源。
DVIⅡ不需要外部扩展卡就能支持CD-ROM驱
动器。
以DVIⅡ为代表DVI多媒体硬件系统特点：
①采用了高速专用视频处理器i750B, 具有实时处理视
频功能；
②DVI总线保证了高速传输；
③外围逻辑集成到三个门阵列, Action MediaⅡ体积
缩小；
④外围接口设计方便了用户。
DVI软件开发环境
1989年推出的第一代DVI系统软件是基于DOS
环境,采用了层次结构模型,具有模块化特点,
其核心是AVSS(Audio Video Support System)。
Intel和IBM开发第二代DVI系统中采用基于
Windows的DVI系统软件, 其核心为音频/视频
内核AVK(Audio/Video Kernel),AVK能在不同
的操作系统支撑环境下工作, 而且为了实时响
应,能够最少地依赖主机CPU。
音频视频子系统AVSS
应用层
高层次接口DVI标准
高层次模块低层次接口DVI标准
驱动器接口模块
系统RAM接口模块
硬件
DVIⅠ型系统软件层次结构
最下层是DVI系统硬件。
硬件之上和硬件直接打交道的软件是驱动程序,
驱动程序模块包括视频驱动程序、音频驱动程
序以及多功能板驱动程序。
驱动程序模块层之上是驱动程序接口模块层。
它DVI系统中共有4个驱动程序接口模块：①微
码接口模块;②视频接口模块;③多功能接口模
块;④音响接口模块
驱动程序接口模块层之上是应用支持层, 它
主要包括两个高层次的软件包即一个图形软
件包［Gr］,一个音频视频支持软件AVSS。
最高层是应用层, 它可以提供大量的应用程
序。对其支持的DVI高层接口提供了多媒体
编辑制作工具及创作语言, 方便了应用软件
的开发。
AVSS概念模型
效果处理单元
演播单元
Bright Cont Color Tint skew
监视器
Hook例程
L
R
超级VCR模型
AVSS/RTX工作原理
AVSS概念模型称之为超级VCR模型。
演播单元就是AVSS功能的具体体现，
效果处理单元实际上是图形库功能的集合。
钩挂(Hook)例程是把专用图形添加到视频的特
殊调用工具。
AVSS数据流
AVSS采用3个并行的操作来播放数字视频,它们都作
为RTX的任务：
输入任务, 它将一帧压缩视频读进内存;
解码任务, 它请求象素处理器对该帧视频进行还原;
显示任务, 它将还原后的视频帧在计算机显示器上
显示。
这些任务必须每秒执行30次, 以保证演播连续流畅。
AVSS数据流
输入任务存储设备
压缩数据
缓冲区
解码任务
解码位图矩阵
显示任务
监视器
AVSS的任务调度RTX
RTX的首要任务是为AVSS提供CPU资源,使运动
视频播放连续畅通。
具体做法是给任务分配特定的优先数,并查明在
其执行循环期间应发出的事件等待时间。
RTX优先级的范围是从0～15, 0为最高优先级,15
为最低优先级。AVSS输入任务、解码任务、显
示任务的运动优先级分别为3、4、5。
RTX调度是周期性地被激活, 它基于主计时器中
断, 调度任务是“ready”表为其优先顺序导向
的。
AVSS/RTX性能评价
表明了把电视的真实感与计算机的交互性相结
合是可行的,对以后许多多媒体系统开发影响
很大,系统具有的交互图形效果和音频信号流
的动态混频都超越了VCR功能限制。
AVSS/RTX是基于DOS环境开发的,没有留出扩
展接口,可移植性和可扩充性很差,RTX的任务
调度依靠主机CPU。因此RTX调度技术需改进。
上述问题在第二代DVI系统软件都得到了合理
的解决。
基于窗口系统环境的AVK
AVK的概念模型：
多媒体系统软件的核心是AVK, 其概念模型是
“数字视频制作演播器”。
数字式制作演播器主要的组成部分是：模拟设
备接口,显示管理器,采样器,效果处理器以及
音频/视频混合器等 。
多媒体数字式制作演播器的概念模型
模拟量I/O接口 主文件接口 应用程序
模拟接口 采样器 数据流管理区
显示
管理器
音频/视频混合器
效果
处理器
视频 音频 文件 程序控制
和通告
物理
通道
逻辑
通道
数字式制作演播室
DVIⅡ系统概念模型是“数字视频制作演播器
”。这种模型要求多媒体技术模拟现代电视制
作演播室,由特定硬件完成各项功能,并使应用
开发者具有同实际演播室一样的创作自由度。
一个典型的制作演播器应包括混合器,磁带,监
视系统,特技处理器以及为了记录、修改和播
放视频和音频信息联在一起的其它设备。
数字式制作演播器主要组成部分：
(1) 模拟接口
(2) 显示系统
(3) 采样器
(4) 数据流控制器
(5) 效果处理器
(6) 混合器
AVK系统的结构
应用程序接口API
AVL
音频/ 视频库
AVD
音频/视频驱动器
DVI硬件
微码引
擎
AVK
AVK的数据流
AVK对数据流处理有两方面优点：一方面是从
解压缩位映射阵列分离显示的位映射允许插入
拷贝和改变比例尺的操作,它也允许改变窗口
的视频效果。另一方面由于DVI硬件具有更多
的功能,多个视频窗口能够同时显示在屏幕上
当对于相同的显示位映射数据执行拷贝和变换
比例尺操作时,为每个视频数据流定位压缩编
码数据缓冲区和解压缩阵列数据。而AVSS结构
是使用单个位映射阵列用于解压缩和显示。
AVK数据流程图
存储设备
压缩解码数据缓冲器
输入
任务
解压缩
任务
显示
任务
拷贝改
变比例
显示位映射
解压缩位映射阵列
监视器
AVK的实时任务调度
AVK微码子程序集合执行实时的任务调度，其
主要组成部分是调度器(DoMotion)，缓冲区/
数据流处理任务，命令表处理任务及周期处理
任务等 。
AVK的实时任务调度工作过程
当视频数据流正在播放时, DoMotion在主命令
表处理任务和缓冲区/数据流处理任务之间循
环。
通过主命令表和设置队列执行微码功能来完成
微程序控制。
周期处理任务调用队列集函数，并且用队列集
函数从主机传送命令到主命令表或命令表数据
流，这样就允许主机传送指令到82750PB象素
处理器。AVK使用82750PB作为协处理器，由
DoMotion执行实时任务调度。
DVI图象格式及压缩算法
静态图象处理：静态图象压缩的算法有JPEG和
行程算法。
视频图象压缩：DVI技术采用两种视频图象压
缩算法，即PLV和RTV算法。
VCD与DVD播放系统
VCD播放系统
DVD播放系统
VCD播放系统
VCD播放机是基于MPEG-1标准的交互视频播
放系统，它有两种形式：
一种是使用PC机构成的播放系统，它是在PC机
加上MPEG解压卡或解压软件升级而成；
另一种是VCD播放机加上电视机构成。
VCD播放机的基本结构
VCD播放机由3个核心部件组成：
(1) CD驱动器，或称CD加载器。
(2) MPEG解码器。
(3) 微控制器。
VCD播放机的基本功能
(1) 支持标准的播放控制功能。
(2) 可把NTSC制电视转换成PAL制电视
(3)播放不太清洁或者缺陷不大的VCD盘时不会产
生断续图象，C-Cube称之为ClearView技术。
(4) 支持单盘和多盘加载器。
(5)支持下列CD盘格式：,,CD-DA,
卡拉,CD-I。
(6)支持的播放特性有：1/2,1/4,1/8和1/16的播放速度；
快速向前播放；按时间搜索。
(7) 卡拉OK功能。
DVD播放系统
与VCD播放系统相差不大
主要有下列部分组成
(1) DVD盘读出机构
(2) DVD-DSP。
(3) 数字声音/视频解码器MPEG-2
(4) 微处理器。
本章小结
首先介绍了多媒体光盘存储技术，叙述光盘的读
写原理、类型、规格、格式及制作方法。
多媒体功能卡是构成多媒体系统的关键部件, 本章
以典型的产品为例讨论视频卡、音频卡和专用多
媒体功能芯片的原理和功能。
多媒体的输入输出设备是系统的重要配置, 本章也
简要介绍了扫描仪、显示器、触摸屏等设备的工
作原理。
交互式多媒体计算机系统,本章介绍了它们的代表
性系统或产品。
