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第7章 多媒体计算机系统结构(3)

显示器由阴极电子枪发射电子束,电子束在偏转系统的控制下自左至右、由上而下地逐步扫描屏幕形成光栅,由视频信号调节电子束的强弱,使之在屏幕上产生有明暗层次的图像画面,每扫描一遍屏幕,图像显示光点的内容就会刷新一次。若用红、绿、蓝三色的三枪电子束扫描屏幕,则它们将叠加形成彩色图像。显示器通过显示适配器与计算机相连接,显示适配器决定着显示图像或文字的速度,其视频存储器(VRAM)中存储着显示器显示时对应的格式数据。对于微机显示系统,它具有字母数字和图形两种显示模式。

3)显示器的特性指标

显示器的特性指标有屏幕尺寸、扫描频率、扫描方式和分辨率等。

2.打印机

打印机是计算机系统使用很广泛的输出设备,是把字符的编码转换成字符的形状并印刷在纸介质上的设备。打印机的品种很多,基本上可分为击打式和非击打式两大类。目前击打式打印机最常用的是点阵针式打印机,流行的非击打式打印机有喷墨式打印机和激光打印机。

3.音箱

音箱对于多媒体计算机来说是不可缺少的音响设备,多媒体中的音频的好坏取决于声卡和音箱的品质。声卡必须与有源音箱相连,才能获得足够大的音量。好的音响系统具有两个音箱,一个为主音箱,另一个为辅音箱,具有高、中、低音频的多个扬声器,并且还包括音量控制、高低音控制和平衡控制等功能,使声音能达到高保真立体声的水平。

4.其他多媒体输出设备

绘图仪是常用的一种图形输出设备,可分为平板式和滚筒式两大类。

2.4多媒体信息存储介质

目前,应用非常广泛的高容量、高速多媒体存储系统主要有硬盘或硬盘阵列、光盘或光盘库、数据流磁带或磁带库等。

2.4.1多媒体信息存储介质的种类

硬盘(硬盘阵列)读写速度快,容量较大,但价格昂贵,主要应用于对输入、输出要求高的场合,如非线性视频制作领域;数据流磁带是容量最大、最为经济的存储介质,非常适合海量多媒体信息的长期保存;还有光盘DVD,它代表了高速、大容量多媒体存储系统的发展方向。

1.硬盘

硬盘是双面存储的磁性记录介质。多媒体技术领域所使用的硬盘不同于普通计算机硬盘,因为视频信息量大、传输速率高,所以多媒体技术领域使用的硬盘也称为高速视频硬盘,如SCSI(SmallComputerSystemInterface)硬盘,其最小寻道时间为3.6ms,数据传输率达160MBps。

2.数据流磁带

数据流磁带也是磁记录介质,是现阶段存储容量最大的介质,如DTF数据流磁带库的存储容量可达T数量级,甚至是P数量级(1P=103T=106G=109M=1012K)。目前它是许多行业,如银行业、网络业、证券业应用最为广泛的备份存储器。

3.光盘DVD

光盘DVD也叫数字多功能光盘(DigitalVersatileDisc),简称DVD,是一种光盘存储器,通常用来播放标准电视机清晰度的电影和高质量的音乐,可用于存储大容量数据。DVD与CD的外观极为相似,它们的直径都是120mm左右。最常见的DVD,即单面单层DVD的资料容量约为VCD的7倍,这是因为DVD和VCD虽然使用相同的技术来读取深藏于光盘片中的资料(光学读取技术),但DVD的光学读取头所产生的光点较小(将原本0.85μm的读取光点大小缩小到0.55μm),因此在同样大小的盘片面积上(DVD和VCD的外观大小是一样的),DVD资料储存的密度提高很多。

1.存储局域网与附属于网络的存储

存储局域网SAN(StorageAreaNetwork)是广播电视业界较为熟悉的一种以存储设备为核心的网络。可以定义为以数据存储为中心,采用可伸缩的网络拓扑结构,通过具有高传输速率的光通道的直接连接方式,提供SAN内部任意节点之间的多路可选择的数据交换,并且将数据存储管理集中在相对独立的存储区域网内。最终,SAN将实现在多种操作系统下最大限度的数据共享和数据优化管理,以及系统的无缝扩充。

在单台计算机系统中,存储设备(如磁盘阵列)通常通过SCSI总线与计算机相连。SAN是这种结构的扩展。如图23所示,SAN通常通过光纤通道(FC)将多台机器与存储设备相连,每台机器可以像使用自己的硬盘一样从存储设备中读写数据。FC像SCSI一样能高速地传送数据块,而传输距离则比SCSI长。由于FC的带宽大(单通道100MBps,双通道200MBps),基于FC的SAN结构已广泛应用于需要传送低压缩比视频数据的非线性编辑网络中。附属于网络的存储结构NAS(NetworkAttachedStorage)是一种基于局域网络的存储构架,如图24所示,被定义为一种特殊的专用数据存储服务器,内嵌系统软件,可提供跨平台文件共享功能。NAS设备完全以数据为中心,将存储设备与服务器彻底分离,集中管理数据,从而有效释放带宽,大大提高了网络整体性能,也可有效降低总成本,保护用户投资。

2.IP存储与iSCSI协议

因特网技术的发展与普及,使人们开始考虑基于IP来建立SAN。与FC相比,IP的成本低、传输距离长,人们对IP技术熟悉,维护经验丰富。同时IP网无处不在,如果存储中心也采用IP网,则便于将其扩展连接到外部的IP网络。一个典型的FC数据中心可能花费5万~20万美元,还要加上维护的人力和经验,而采用IP存储可能只需花费它的1/4到1/2。为了避免IP网上其他数据流对数据存储的影响,应该将存储网络这一部分划为一个虚拟局域网(VLAN)。

iSCSI是近年来提出的基于IP建立SAN的一种接口协议。所谓iSCSI就是将SCSI命令打在IP包中传送给存储设备,以进行数据块的存取。图25给出了一个基于iSCSI的SAN结构。IBM和Cisco等公司目前已经有iSCSI的产品,国际上认为IP存储的趋势会在近年内上升,它和FC将在未来一段时间内并存,因此,在广播电视领域内iSCSI的应用值得我们关注。

图25基于iSCSI的SAN结构多媒体信息、多媒体技术的发展促进了大容量、高速度存储介质及其技术的迅速发展,同时也必将推动电子出版、影视传播业的大步前进。

2.4.3多媒体信息的光盘存储

光存储技术是一种通过光学方法写入和读出数据的数字存储技术。

光存储技术利用激光能聚焦成能量高度集中的极小光点的特性,例如,在1μm直径的记录点上能集中达到数兆瓦每平方厘米的能量峰值强度,将这种高能量的光点照射到记录介质上,使介质的微小区域发生物理、化学变化以产生一个标记,通常为一个凹坑或被烧焦成黑色的线条单元。

而当聚焦成微米大小的激光光束照射到存储介质上时,根据有无物化标志,其光束的反射率会产生变化,由光检测元件将反射光的强度转变为电信号,从而判断介质上有无存储标志。由于高能量的激光束可以聚焦成1μm左右的光点,因此采用光存储技术比采用其他存储技术有更高的存储容量。

光盘上的信息数据是沿着盘面螺旋形状的光轨道以一系列凹坑和凸区的线形式存储的。当数据写入光盘时,以数据信号串行调制在激光光束上,再转换成光盘上长度不等的凹坑和凸区。光道上的凹坑或凸区的长度约为0.3μm的整数倍,最长为3μm左右。凹凸交界的正负跳变沿均代表数码“1”,两个边缘之间代表数码“0”,“0”的个数是由边缘之间的长度决定的。当从光盘上读出数据时,激光束沿光轨道扫描,当遇到凹坑边缘时反射率发生跳变,表示二进制数字“1”,在凹坑内或凸区上均为二进制数字“0”,通过光学探测器产生光电检测信号,从而读出0、1数据。光盘上存储数据的光轨道示意图如图26所示。

光盘的读写原理如图27所示,光盘读写系统包括写入通道和读出通道。向光盘写入数据由写入通道实现,激光器发出的光束经过光分离器,高能量的光束在光调制器中受到写入信号的调制后,被跟踪反射镜导向聚焦镜,聚焦成1μm的光点,对光盘存储区域进行物。

化反应,进行数据信号的写入操作。从光盘读出信息数据由读出通道实现,由激光器发出的光束经过光分离器将光束强度减弱到一定程度,然后被跟踪反射镜导向聚焦镜,使光束聚焦成1μm左右的光束,对光盘存储区进行扫描,反射光束由跟踪反射镜导入光分离器,以使输入光束与反射光束相分离,然后再通过光电检测器将光信号变换成电信号输出。

思考与练习题

一、名词解释

音频卡视频卡扫描仪触摸屏电视摄像机数码相机显示器打印机音箱存储局域网SAN附属于网络的存储结构NAS。

二、不定项选择题

1.扫描仪可应用于。

A.拍照数字照片B.图像输入C.光学字符识别D.图像处理

2.下列论述中,正确的是。

A.音频卡的分类主要是根据采样的频率来分,频率越高,音质越好

B.音频卡的分类主要是根据采样信息的压缩比来分,压缩比越大,音质越好

C.音频卡的分类主要是根据接口功能来分,接口功能越多,音质越好

D.音频卡的分类主要是根据采样量化的位数来分,位数越高,量化精度越高,音质越好3.音频卡的分类所依据的是。

A.采样频率B.声道数C.采样量化位数D.压缩方式

4.目前音频卡具备的功能有。

A.录制和回放数字音频文件B.混音

C.语音特征识别D.实时解/压缩数字音频文件

5.下面说法中,不正确的是。

A.电子出版物存储容量大,一张光盘可存储几百本书

B.电子出版物可以集成文本、图形、图像、动画、视频和音频等多媒体信息

C.电子出版物不能长期保存

D.电子出版物检索快

三、填空题

1.音频接口通常又称为音频卡,它可以将话筒输入的数字化,并送入计算机中或传送,也可以把从存储器或光盘读入的音频数字信号转换成送到扬声器。

2.视频接口又称为视频卡,它能将来自于摄像机的按帧变换为数字信号并对数字化的图像信号进行处理,而后进行存储或传送。

3.多媒体计算机软件主要包括三部分。

4.扫描仪(Scanner)是继键盘、鼠标器之后的最常用的计算机设备,它能将图稿信息捕捉下来并转换成计算机能够识别和显示的数据形式。

5.触摸屏由传感器、和等三个主要部分组成。

6.显示系统由显示器和组成。显示器必须在显示适配器的支持下才能正常工作。显示器由阴极射线管(CRT)和组成。

四、简答题

1.多媒体计算机系统由哪些部分组成?

2.简述扫描仪的工作原理。

3.对于多媒体信息的存储,都有哪些主要的存储技术?

4.什么是存储区域网络SAN?为什么要采用SAN?

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