1、第4章 多媒体计算机系统组成第第4 4章章 多媒体计算机系统组成多媒体计算机系统组成 主要内容：主要内容：一一、多媒体计算机系统概述多媒体计算机系统概述二二、多媒体个人计算机系统（多媒体个人计算机系统（MPCMPC）三三、光存储器光存储器四四、CD-ICD-I交互式多媒体系统交互式多媒体系统五五、DVIDVI多媒体计算机系统多媒体计算机系统六六、VCDVCD与与DVDDVD播放系统播放系统七七、多媒体工作站多媒体工作站第4章 多媒体计算机系统组成多媒体计算机需要计算机交互式地综合处理声、文、多媒体计算机需要计算机交互式地综合处理声、文、图信息，图像和声音信息数据量大，处理速度要求高，图信息，图
2、像和声音信息数据量大，处理速度要求高，用过去的通用计算机很难完成上述任务。为了较好地解用过去的通用计算机很难完成上述任务。为了较好地解决多媒体计算机综合处理声、文、图信息的问题，可以决多媒体计算机综合处理声、文、图信息的问题，可以采用下述三种方法：采用下述三种方法：1选用专用芯片设计专用接口卡单独解决选用专用芯片设计专用接口卡单独解决，例如使，例如使用声霸卡解决声音的输入输出和实时编码、解码的处理用声霸卡解决声音的输入输出和实时编码、解码的处理问题；使用视霸卡解决视频信号的输入输出及多窗口的问题；使用视霸卡解决视频信号的输入输出及多窗口的彩色键连问题；使用视频信号压缩编码和解码卡解决视彩色键连
3、问题；使用视频信号压缩编码和解码卡解决视频信号的压缩和解压缩问题；使用局域网的频信号的压缩和解压缩问题；使用局域网的ISDN网接口网接口卡解决局域网和远程网的多媒体通信问题。这种方法就卡解决局域网和远程网的多媒体通信问题。这种方法就是我们是我们4.1中多媒体个人计算机中多媒体个人计算机(MPC)的标准和结构。的标准和结构。一、多媒体计算机系统概述一、多媒体计算机系统概述第4章 多媒体计算机系统组成比较成功的系统是比较成功的系统是Philips/Sony公司研制的公司研制的CD-I系统和系统和Intel/IBM公司生产的公司生产的DVI系统。例如系统。例如DVI Action Media750系
4、统，系统，Intel公司自己设计了公司自己设计了Intel 82750 PB像素处理器及像素处理器及Intel 82750 DB显示处理器，显示处理器，还设计了三个专用的门阵电路还设计了三个专用的门阵电路Intel 82750 LV视频获视频获取、取、SCSI及及VRAM控制接口门阵，控制接口门阵，82750 LH主机接主机接口门阵以及口门阵以及82750 LA彩色键连和声音接口门阵，组彩色键连和声音接口门阵，组成了视频音频引擎成了视频音频引擎-AVE。同时同时Intel/IBM公司还设计公司还设计了了AVSS和和AVK(音频视频子系统和音频视频核音频视频子系统和音频视频核)软件。软件。2设计
5、专用芯片和软件，组成多媒体计算机设计专用芯片和软件，组成多媒体计算机系统，综合解决声、文、图问题。系统，综合解决声、文、图问题。第4章 多媒体计算机系统组成从目前的发展趋势看可以把它们分成两类：从目前的发展趋势看可以把它们分成两类：一类是以多一类是以多媒体和通信功能为主媒体和通信功能为主，融合，融合CPU芯片原有的计算功能，芯片原有的计算功能，它们的设计目标是用在多媒体专用设备、家电及宽带通它们的设计目标是用在多媒体专用设备、家电及宽带通信设备上，可以取代这些设备中的信设备上，可以取代这些设备中的CPU及大量的及大量的ASIC芯芯片，它们的代表产品是片，它们的代表产品是Philips公司设计制
6、造的公司设计制造的Trimedia。另另一类是以通用一类是以通用CPU计算机功能为主，计算机功能为主，融合多媒体和通融合多媒体和通信功能，它们的设计目标与现有计算机系列兼容，具有信功能，它们的设计目标与现有计算机系列兼容，具有多媒体和通信功能，它们的代表产品是多媒体和通信功能，它们的代表产品是Motorola公司的公司的Ve comp 701以及以及Intel公司的公司的MMX技术。技术。3最后一种解决方案是把多媒体技术做到最后一种解决方案是把多媒体技术做到CPU芯片中。芯片中。第4章 多媒体计算机系统组成二、多媒体个人计算机系统（二、多媒体个人计算机系统（MPCMPC）n所谓多媒体个人机所谓
7、多媒体个人机(MPC)就是具有多媒体就是具有多媒体处理功能的个人计算机。处理功能的个人计算机。nMPC配置特点：配置特点：(1)一个功能强大，速度快的一个功能强大，速度快的CPU；(2)大容量的存储器空间；大容量的存储器空间；(3)高分辨率显示接口与设备；高分辨率显示接口与设备；(4)可处理音响的接口与设备；可处理音响的接口与设备；(5)可处理图像的接口与设备；可处理图像的接口与设备；(6)可存放大量数据的配置等。可存放大量数据的配置等。第4章 多媒体计算机系统组成nMPC配置配置(1)(1)光盘驱动器光盘驱动器(2)(2)音频卡音频卡(3)(3)视频卡视频卡(4)(4)扫描卡扫描卡(5)(5
8、)打印机接口打印机接口(6)(6)交互控制接口交互控制接口 (7)(7)网络接口网络接口(8)(8)图形加速卡图形加速卡 MPCMPC普通计算机光盘驱动器立体声音效卡。普通计算机光盘驱动器立体声音效卡。第4章 多媒体计算机系统组成一个典型的多媒体计算机结构图一个典型的多媒体计算机结构图多媒体计算机多媒体计算机视频卡视频卡显示器显示器摄像机摄像机投影机投影机电视机电视机录像机录像机VCD键盘鼠标键盘鼠标DVD数码相机数码相机扫描仪扫描仪光笔、触摸屏光笔、触摸屏磁存储器磁存储器光盘驱动器光盘驱动器调制解调器调制解调器耳机、耳机、扬声器扬声器话筒话筒CD唱盘唱盘MIDI录音机录音机音频卡音频卡打印机
9、打印机绘图仪绘图仪网络卡网络卡第4章 多媒体计算机系统组成n19901990年年1010月制定了统一的月制定了统一的MPCMPC标准技术规范标准技术规范1.01.0。n19931993年发布了年发布了MPCMPC技术规范技术规范2.02.0。n19951995年发布了年发布了MPCMPC技术规范技术规范3.03.0。n19961996年发布了年发布了MPCMPC技术规范技术规范4.04.0。n更多新的规范更多新的规范n 多媒体计算机的技术规范和组成多媒体计算机的技术规范和组成MPCMPC技术规范只是规定了多媒体技术规范只是规定了多媒体PCPC机系统的最低要求机系统的最低要求第4章 多媒体计算机
10、系统组成项项目目MPC-1MPC-2MPC-3RAM2 MB4 MB8 MBCPU16 MHz 386SX25 MHz 486SX75 MHz Pentium硬硬盘盘容容量量30 MB160 MB540 MBCD-ROM150 KB/S最最大大寻寻址址时时间间1 S300 KB/S最最大大寻寻址址时时间间400 mSCD-ROM/XA600 KB/S最最大大寻寻址址时时间间200 mSCD-ROM/XA声声卡卡8 bit 数数字字声声音音8 个个合合成成音音MIDI16 bit 数数字字声声音音8 个个合合成成音音MIDI16 bit 数数字字声声音音Wave table(波波表表)MIDI显
11、显示示64048016 色色64048065536 色色64048065536 色色视视频频播播放放 352240 30fps（帧帧）352288 25 fps（帧帧）输输入入输输出出端端口口MIDI I/O摇摇杆杆端端口口串串并并联联端端口口MIDI I/O摇摇杆杆端端口口串串并并联联端端口口MIDI I/O摇摇杆杆端端口口串串并并联联端端口口表表4-1 多媒体个人计算机规范标准多媒体个人计算机规范标准第4章 多媒体计算机系统组成MPC2.0MPC3.0MPC4.0CPU80486Pentium 75Pentium133内存容量内存容量4MB8MB16MB硬盘容量硬盘容量160MB850MB
12、1.6GBCD-ROM2x4x10 x声卡声卡16位位16位位16位位图像图像16位彩色位彩色24位彩色位彩色32位真彩色位真彩色分辨率分辨率64048080060012801024软驱软驱1.44MB1.44MB1.44MB操作系统操作系统Windows 3.xWindows 95Windows 95第4章 多媒体计算机系统组成其他多媒体计算机其他多媒体计算机 nMacintosh多媒体计算机多媒体计算机nAmiga多媒体多媒体个人计算机个人计算机 第4章 多媒体计算机系统组成三、光存储器三、光存储器v 1 1、光盘发展历史光盘发展历史v 2 2、光盘存储原理光盘存储原理v 3 3、光盘的种
13、类光盘的种类v 4 4、盘片的结构盘片的结构v 5 5、是如何记录数字量的是如何记录数字量的v 6 6、光盘的规范和标准光盘的规范和标准v 7 7、光盘的规范及格式光盘的规范及格式三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成 1.光盘发展历史光盘发展历史 三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成n1972年年9月月5日日Philips公司向国际新闻界展示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上记录的是模拟电视信号。n1978年，年，SONY生产的影碟机正式投放市场，生产的影碟机正式投放市场，光盘
14、的直径为光盘的直径为30厘米，一片双面盘的播放时厘米，一片双面盘的播放时间可达间可达2小时。小时。n1979年，年，Philips公司发表了激光唱机公司发表了激光唱机(compact disk player)。三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成n光存储技术光存储技术n光存储技术的产品化形式是由光盘驱动器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。和光盘片组成的光盘驱动系统。n驱动器读写头是用半导体激光器和光路系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。统组成的光头，记录介质采用磁光材料。2、光盘存储原理、光盘存储原理三、光存储
15、器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成 n光存储技术原理光存储技术原理 改变一个存储单元的性质，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；使其性质的变化反映出被存储的数据；识别这识别这种性质的变化，就可以读出存储数据。种性质的变化，就可以读出存储数据。n光存储单元的性质，例如反射率、反射光极化光存储单元的性质，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方向等均可以改变，它们对应着存储二进制数据据0(不变不变)、1(改变改变)，光电检测器能够通过检测，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。出光强和光极性的变化来识别信息。n高能量激光束可以聚
16、焦成约高能量激光束可以聚焦成约1微米的光斑，因微米的光斑，因此光存储技术比其他存储技术有更高的容量。此光存储技术比其他存储技术有更高的容量。三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成光盘系统的特点光盘系统的特点n与硬盘相比，具有可拆卸性；与硬盘相比，具有可拆卸性；容量相当；容量相当；驱驱动器较贵，但盘片便宜；动器较贵，但盘片便宜；读写速度慢。读写速度慢。n与磁带相比，具有容量大、随机存取性强的优与磁带相比，具有容量大、随机存取性强的优点。点。n 激光头与介质无接触，不受环境影响而退磁，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，可达信息保存时间长，可达30年以上年以上。三
17、、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成光盘系统技术指标光盘系统技术指标n容量容量 光盘盘片的容量光盘盘片的容量n平均存取时间平均存取时间 在光盘上找到需要读写在光盘上找到需要读写信息的位置所需时间信息的位置所需时间n数据传输率数据传输率 n接口标准及格式规范等接口标准及格式规范等 三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成 n指它所能读写的光盘盘片的容量。指它所能读写的光盘盘片的容量。n光盘容量又分为格式化容量和用户容量，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，光盘格式采用不同的格式和不同驱动器，光盘格式化后容量不同。化后容量不同。n一般用户容量比
18、格式化容量要少，因为光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。盘还需要存放有关控制、校验等信息。三、光存储器三、光存储器存储容量存储容量第4章 多媒体计算机系统组成平均存取时间平均存取时间n是在光盘上找到需要读写的信息的位置所是在光盘上找到需要读写的信息的位置所需要的时间。需要的时间。n指从计算机向光盘驱动器发出命令，到光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。盘驱动器可以接受读写命令为止的时间。n一般取光头沿半径移动全程一般取光头沿半径移动全程1/3长度所需要长度所需要的时间为平均寻道时间，盘片旋转一周的的时间为平均寻道时间，盘片
19、旋转一周的一半时间为平均等待时间，两者加上读写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。光头稳定时间就是平均存取时间。三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成数据传输率有多种定义方式数据传输率有多种定义方式n一种是指从光盘驱动器送出的数据率，可以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。比特数，这与光盘转速、存储密度有关。n另一种定义是指控制器与主机间的传输率，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。它与接口规范、
20、控制器内的缓冲器大小有关。三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成3、光盘的分类、光盘的分类 1光盘的种类有：模拟光盘和数字光盘光盘的种类有：模拟光盘和数字光盘模拟光盘如：模拟光盘如：LV FM(Frequency modulation)频率调制；频率调制；数字光盘如：数字光盘如：CD-DA Philips/Sony.按光盘的读写功能来分：按光盘的读写功能来分：1）CD-ROM只读光盘只读光盘 2）WORM一次写多次读光盘一次写多次读光盘 3）Rewritable可重写光盘可重写光盘 三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成 CD-ROMn最常用的光盘系统，直径约最常用
21、的光盘系统，直径约12cm，因为它容量因为它容量大，约大，约650MB，价格便宜，市场上颇受用户的价格便宜，市场上颇受用户的欢迎。欢迎。nCD-ROM光盘是由母盘压模制成的，一旦复制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。成形，永久不变，用户只能读出信息。nCD-ROM采用激光调制方式记录信息，将信息采用激光调制方式记录信息，将信息以凹坑和凸区的形式记录在螺旋形光道上。以凹坑和凸区的形式记录在螺旋形光道上。三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成 WORM一次写多次读光盘一次写多次读光盘 nWORM光盘在使用前首先要进行格式化，形成格光盘在使用前首先要进行
22、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，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，使其产生一使介质变异，利用激光不同的变化，使其产生一连串排列的连串排列的“点点”，从而完成写的过程。，从而完成写的过程。n引入文件分配表的概念，在光盘的根目录下面是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。用户定义的逻辑目录，逻辑目录对应文件管理区。n在逻辑目录建立同时，用户可以根据需要，对其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。中重要数据进行加密。n一旦写入就不能再更改。一旦写入就不能再更改。三、
23、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成 Rewritable可重写光盘可重写光盘n可重写光盘或称可擦写光盘是最理想的光盘类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磁场调制，可进行高速重写磁光记录。三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成唱盘、唱盘、CD-ROM、数字激光视盘统称为数字激光视盘统称为CD盘。一张盘。一张CD盘的外直径为盘的外直径为120mm，重量为重量为14克到克到18
24、克。激光唱克。激光唱盘分为盘分为3个区：导入区、导出区和数据区，如图所示个区：导入区、导出区和数据区，如图所示CD盘结构盘结构最多条光道，编号为1994、盘片的结构、盘片的结构三、光存储器三、光存储器四、四、CD-ICD-I交互式多媒体系统交互式多媒体系统 第4章 多媒体计算机系统组成从光盘的高度方向分为：保护层、反射激光的铝反射层、从光盘的高度方向分为：保护层、反射激光的铝反射层、刻槽和聚碳脂衬垫。如图刻槽和聚碳脂衬垫。如图所示。所示。CD盘的结构盘的结构 图图 CD盘的结构盘的结构激光唱盘的光道结构与磁盘不同，磁盘是同心圆，光盘是激光唱盘的光道结构与磁盘不同，磁盘是同心圆，光盘是螺旋型光道
25、，螺旋型光道，CD唱盘的光道长度大约为唱盘的光道长度大约为5公里，如图公里，如图2所示。所示。图图2 CD唱盘的螺旋型光道唱盘的螺旋型光道 三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成5、是如何记录数字量的、是如何记录数字量的三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成EFM 编码编码(Eight to Fourteen Modulation)“8到到14比特调制编码比特调制编码”EFM（Eight to Fourteen Modulation）这种编码的含义是把一个这种编码的含义是把一个8比特的数据用比特的数据用14比特来表比特来表示。那么如何将示。那么如何将8位数据转换为位
26、数据转换为14位呢？位呢？8bit数据数据 256种代码种代码14bit数据数据 16384种代码，种代码，凹坑的深度：凹坑的深度：0.12 m，凹坑的宽度：凹坑的宽度：0.5-0.6 m，凸凸/凹的长度：凹的长度：3T-11T，1T=0.277 m，即二个即二个1之间至少有之间至少有2个零，最多不超过个零，最多不超过10个零个零，在这在这16384种种代码中有代码中有267种代码能够满足上述要求。在种代码能够满足上述要求。在267种中有种中有10种在合并种在合并通道代码时限制游程长度仍有困难，那么，去掉通道代码时限制游程长度仍有困难，那么，去掉10个，剩个，剩257种。种。再去掉再去掉1个就
27、剩个就剩256种。这样就得到了种。这样就得到了8位数据对应的位数据对应的256种通道码。种通道码。将其关系建表。将其关系建表。三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成例例1:01100001 不满足不满足3T-11T 查表：查表：10000100100010 01000111 不满足不满足3T-11T 查表：查表：00100100100100有以下几种可能有以下几种可能:000 011001 101010 110100 111例例2：当两个数放到一起时，不满足：当两个数放到一起时，不满足3T-11T时怎么办？时怎么办？解决：可以加一个三位的合并位（解决：可以加一个三位的合并位（Me
28、rging bits）。）。符合条件符合条件不不符合条件符合条件三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成DVS原则（数字和的值最小）原则（数字和的值最小）凸凸/凹凹光盘应有光盘应有14+3=17位位三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成6、光盘的规范和标准、光盘的规范和标准 nCD-DA红皮书红皮书nCD-ROM黄皮书黄皮书nCD-V(Video)红皮书发展而来红皮书发展而来n可录可录CD橙皮书橙皮书nCD-I绿皮书绿皮书规范规范nCD-ROM XA nPhoto-CD nVideo CD 1993年制定的年制定的白皮书白皮书规范规范三、光存储器三、光存储器第4章 多
29、媒体计算机系统组成 CD-DA n1981年制定年制定红皮书红皮书，即，即CD-DA(Digital Audio)激光数字音频光盘的规范。这个标准是激光数字音频光盘的规范。这个标准是CD的的最基本标准。最基本标准。三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成 CD-ROM n1985年制定年制定黄皮书黄皮书，经修订，经修订，1988年正式作为年正式作为国际标准国际标准ISO9660，1991年又推出了年又推出了ISO 9660。三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成 CD-V(video)n从红皮书发展而来，在影碟机上使用，视频信从红皮书发展而来，在影碟机上使用，视频信息
30、可以输出到电视机。息可以输出到电视机。三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成 可录可录CDn可录可录CD(recordable CD)盘的盘的橙皮书橙皮书标准。可标准。可录录CD分为两类，即分为两类，即CD-MO和和CD-WO。CD-MO称为磁光盘，可重写；称为磁光盘，可重写；CD-WO又称又称CD-R，这种盘一旦用户写入数据就不能抹掉。这种盘一旦用户写入数据就不能抹掉。三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成 CD-I n1987年制定年制定绿皮书绿皮书规范用于交互式多媒规范用于交互式多媒体体CD-I系统中。系统中。n1992年推出第二代年推出第二代CD-I，可播放
31、交互式可播放交互式视频图像。视频图像。三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成 CD-ROM XA(extended architecture)n1988年，年，Philips、SONY及及 Microsoft制定制定CD-ROM扩展结构，扩展结构，1991年又制定年又制定CD-ROM XA规范，对应于规范，对应于ISO9660。三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成 Photo-CDn像片光盘，像片光盘，1991年年Philips和和KODAK对外发对外发布布Photo-CD，1992年制定规范。用于存放年制定规范。用于存放数字化的静态照片。数字化的静态照片。三、光
32、存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成 Video CD n1993年制定的年制定的白皮书规范白皮书规范，采用，采用MPEG压缩算压缩算法压缩动态图像。它能使法压缩动态图像。它能使Video CD节目能够在节目能够在CD-I、CD-ROM/XA和和Video CD播放机上播放。播放机上播放。三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成CD-ROM的性能指标的性能指标(1)容量容量 约为约为650MB。(2)数据传送速率数据传送速率 最初推出为最初推出为150KB/S，称为称为单速，后又推出倍速单速，后又推出倍速(300KB/S)，四速四速(600 KB/S)，48X等光驱。等光
33、驱。(3)存储缓冲器存储缓冲器 早期为早期为64KB，目前常用的为目前常用的为128 KB或或256KB。(4)存取时间存取时间 200400ms(5)误码率误码率 1/10121/1016，采用复杂的纠错编，采用复杂的纠错编码技术降低了误码率。码技术降低了误码率。三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成 (6)体积光盘驱动器的大小一般为体积光盘驱动器的大小一般为41mm(H)146mm(W)206mm(D)(7)接口接口 采用采用SCSI接口、接口、IDE接口和接口和AT总线接总线接口。接口可以集成在音频板、视频板或主机板口。接口可以集成在音频板、视频板或主机板上上，也可以是一块
34、单独的板也可以是一块单独的板。(8)MTBF(mean time between failures)平均无平均无故障时间约为故障时间约为25000小时左右。小时左右。(9)兼容性兼容性 支持支持Photo-CD和和CD-ROM XA。三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成7.光盘的规范及格式光盘的规范及格式 nCD-DA规范及格式规范及格式 nCD-ROM规范及格式规范及格式 nCD-I光盘的数据格式光盘的数据格式 n激光视盘激光视盘 nVideo CD标准及结构标准及结构nCD-ROMnDVD光盘光盘三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成CD-DA规范及格式规范及
35、格式 nCD-DA即激光唱盘，光盘的物理规格为直径即激光唱盘，光盘的物理规格为直径12cm，内径内径1.5cm，厚度厚度0.12cm，重量重量14克。这克。这种光盘常采用常线速种光盘常采用常线速(CLV)伺服方式，逆时针旋伺服方式，逆时针旋转。转。n其螺旋线光道上等长分段，每段称为一个扇区。其螺旋线光道上等长分段，每段称为一个扇区。每个扇区都存放定量数据块，并以特定的地址每个扇区都存放定量数据块，并以特定的地址标记，其单位为标记，其单位为“分分”、“秒秒”、“扇区扇区”，即即1分分=60秒，秒，1秒秒=75扇区。扇区。n光道总长度为光道总长度为74分，即可存放分，即可存放74分钟高音质非分钟高
36、音质非压缩的音频信号。压缩的音频信号。三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成 nCD-DA每个扇区的音频数据分为许多称为帧的每个扇区的音频数据分为许多称为帧的单元，每帧共有单元，每帧共有33个字节。个字节。n一帧中每个通道有一帧中每个通道有6个音频数据个音频数据，有左右有左右2个通个通道道，每个通道的样本值是每个通道的样本值是16位的数据位的数据，共共24个个字节。一帧中有字节。一帧中有8个校验字节和个校验字节和1个个“控制与显控制与显示示(C&D)”字节。字节。n错误的检测和校正采用的是错误的检测和校正采用的是CIRC(cross interleave reed-solomon
37、 code)码。码。三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成CD-DA帧及扇区格式帧及扇区格式 C&D1B音频数据音频数据12B校验校验4B音频数据音频数据12B校验校验4B8位位8位位8位位8位位24位位3位位143 143143143帧帧0帧帧1帧帧2帧帧971扇区扇区1帧帧同步位同步位校验校验合并位合并位1 1帧帧=3333字节字节EFM调制调制588个通道位个通道位一个一个扇区扇区=98帧帧3333字节字节光通光通三、光存储器三、光存储器四、四、CD-ICD-I交互式多媒体系统交互式多媒体系统 控制与显示控制与显示(C&D)第4章 多媒体计算机系统组成Mode1Mode2敏
38、感，程序、数据等用此模式敏感，程序、数据等用此模式不敏感，图像、声音等用此模式不敏感，图像、声音等用此模式CD-ROM格式格式三、光存储器三、光存储器四、四、CD-ICD-I交互式多媒体系统交互式多媒体系统 第4章 多媒体计算机系统组成 4个字节的扇区也称为个字节的扇区也称为HEADER，其格式定义如下：其格式定义如下：4个字节的扇区地址个字节的扇区地址MIN（分）分）1个字节个字节074SEC（秒）秒）1个字节个字节059FRAC（分秒）分秒）1字节字节074Mode（方式）方式）1字节字节01三、光存储器三、光存储器四、四、CD-ICD-I交互式多媒体系统交互式多媒体系统 第4章 多媒体计
39、算机系统组成CD-DA与与CD-ROM读数据读数据一个扇区中有一个扇区中有98个帧，个帧，1帧有帧有24个字节：个字节：一帧中的位数：一帧中的位数：24+3+(14+3)33=588通道位通道位一个扇区一个扇区音频数据：音频数据：98 24=2352字节字节 2352字节字节=6 2（左右）（左右）2 98立体声采样频率立体声采样频率44.1KHZ 16 2/8=176.4K Bytes176400/2352=75扇区扇区 一秒钟读一秒钟读75个扇区个扇区一小时一小时 60 60 176.4635M Bytes=270000扇区扇区Mode 1：204875=153.6 千字节千字节/秒秒 （
40、用户数据有（用户数据有2048个字节，也就是一个扇区有个字节，也就是一个扇区有2048个字节的数据）个字节的数据）Mode 2：233675=175.2千字节千字节/秒秒三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成CD-I光盘的数据格式光盘的数据格式 nCD-I光盘的数据格式是从光盘的数据格式是从CD-DA和和CD-ROM光光盘格式演变而来的。盘格式演变而来的。n其扇区格式与其扇区格式与CD-ROM XA相同，它有三个区：相同，它有三个区：导入区导入区(Lead-in Area)，节目区节目区(Program Area)和导出区和导出区(Lead-out Area)。nCD盘上的信息均
41、采用盘上的信息均采用EFM记录方式进行记录。记录方式进行记录。由于光盘原始误码率较高，所以都采用能纠突由于光盘原始误码率较高，所以都采用能纠突发错误的发错误的CIRC码。码。三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成 nCD-I光盘的导入区光盘的导入区 是由若干个空扇区组成的，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。这样做的目的是使识别节目区变得容易。nCD-I光盘可以有多到光盘可以有多到99条光道，编号为条光道，编号为199。nCD-I光盘的导出区光盘的导出区 或者是空扇区或者是空扇区(最后一条光最后一条光道是道是CD-I光道时光道时)或者是无声的帧或者是无声的
42、帧(最后一条光最后一条光道是道是CD-DA光道光道)CD盘结构三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成只有只有CD-I光道的光道的CD-I盘结构盘结构 导入区166信息扇区盘标记2250信息扇区CD-I数据导出区节目区光道1三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成n含有含有CD-DA光道的光道的CD-I光盘，第一条光道必须是光盘，第一条光道必须是CD-I光道；光道；且任一且任一条条CD-I光盘上的光盘上的CD-DA光道必须在光道必须在CD-I光道之后。光道之后。n一片一片CD-I光盘上的光盘上的CD-DA光道可以有一条或多条光道可以有一条或多条CD-DA光道，但最光道，
43、但最多不超过多不超过98条。而一条光道的长度可以是条。而一条光道的长度可以是300个扇区个扇区(相当于相当于4秒秒)和和325000个扇区个扇区(相当于最长的超级相当于最长的超级HiFi播放播放72分钟分钟)之间的数。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 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=99)三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成 nCD-I光盘的导出区或者是空扇区光盘的导出区或者是空扇区(最后一条光最后一条光道是道是CD-I光道时光道时)或者是无声的帧或者是
44、无声的帧(最后一条光最后一条光道是道是CD-DA光道光道)三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成nCD-I盘上的所有数据都以文件形式存放，任何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。一个文件都可以通过盘上的路径表取出。n每个文件都有文件描述符记录，存放于文件目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、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、交叉存取因文件大小、地址、拥有者、属性、交叉存取因子、读取许可权。子、读取许可权。n文件分为目录文件、实时文件和标准文件。文件分为目录文件、
45、实时文件和标准文件。nCD-I的数据以两种专门的数据格式的数据以两种专门的数据格式FORM1和和FORM2记录。如光盘是用记录。如光盘是用FORM1记录，因为记录，因为它有它有EDC和和ECC码，码，CD-I系统利用它们可以系统利用它们可以获得误码率小于获得误码率小于1/1013数据。数据。三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成 激光视盘激光视盘 n激光视盘也是一种只读光盘，家用激光视盘又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，与音响称为影碟机，是独立的视频播放设备，与音响设备和电视机设备和电视机(监视器监视器)相连就可以播放视盘。相连就可以播放
46、视盘。n计算机可以通过外设接口与视盘播放机相连，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视盘在多媒体应用形式主要是“交互式视盘交互式视盘”，由计算机控制视盘的播放、视频帧的寻址和显由计算机控制视盘的播放、视频帧的寻址和显示。示。三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成 n视盘与前述的几种光盘原理结构一样视盘与前述的几种光盘原理结构一样 n视盘的型号视盘的型号 大大-12英寸，小英寸，小-12CMn视盘有两种信息记录格式视盘有两种信息记录格式 常线速常线速(CLV)常角速常角速(CAV)三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成 CLV型视盘型视盘
47、n扇区长度为常数，以紧凑形式存放信息，每盘扇区长度为常数，以紧凑形式存放信息，每盘可以存放可以存放60分钟的视频信号。分钟的视频信号。n当驱动器从内圈到外圈读盘时，由于内圈和外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。在内圈存放的信息量不同，所以转速也不同。在内圈可达到每分钟圈可达到每分钟1800转，在外圈轨道每分钟约转，在外圈轨道每分钟约600转。转。三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成 CAV型视盘型视盘n以类似于磁盘的方式划分扇区，扇区长度从内圈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，每盘仅可存放到外圈逐渐增加，每盘仅可
48、存放30分钟视频信号。分钟视频信号。n优点是驱动器读盘时，从内圈到外圈，转速一致，优点是驱动器读盘时，从内圈到外圈，转速一致，对对NTSC制式，制式，CAV视盘转速为每分钟视盘转速为每分钟1800转，转，对对PAL制式，制式，CAV视盘转速为每分钟视盘转速为每分钟1500转。转。n这种信息存放格式有利于单帧访问、搜索、帧序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。列的随机访问等功能，适合于多媒体平台。三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成Video CD标准及结构标准及结构nVideo CD标准是目前流行的视频光盘标准，它标准是目前流行的视频
49、光盘标准，它描述一个使用描述一个使用CD格式和格式和MPEG-1标准的数字电标准的数字电视播放系统。视播放系统。nVideo CD定义了定义了MPEG光道的结构，它由光道的结构，它由MPEG-Video扇区和扇区和MPEG-Audio扇区组成。光扇区组成。光道上的道上的Video(电视图像电视图像)和和Audio(声音声音)是按是按MPEG-1的规定进行编码。的规定进行编码。nMPEG-Video扇区和扇区和MPEG-Audio扇区是交错存扇区是交错存放在光道上放在光道上。三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成Video CD结构结构 VVVVAVVVVVAVVVVVAVV信息包
50、开始码 4BSCR(系统参考时钟)5BMUX速率 3B信息包数据 2312B信息包开始码 4BSCR(系统参考时钟)5BMUX速率 3B信息包数据 2292B0020BVideo CD光道结构MPEG Video扇区的一般结构MPEG Audio扇区的一般结构三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成CD-ROM (1)数据准备数据准备 (2)主盘制作主盘制作 (3)复制光盘复制光盘 CD-ROM光盘制作过程光盘制作过程三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成CD-ROM光盘制作过程光盘制作过程 三、光存储器三、光存储器第4章 多媒体计算机系统组成DVD光盘光盘nMPEG
