| 出版日期：1997-10-27 总期号：681 本年期号：41 |
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多媒体计算机硬件平台的配置
芦阳 众所周知，多媒体技术就是利用先进的计算机、数字化、通信和大众媒体传播等技术对诸如文字、图形、图象、声音、动画和活动影像等各类媒体信息进行综合处理和交互的技术。多媒体数据尤其是声音和活动图象媒体的数据量是十分庞大的，依靠现行的计算机技术和能力是无法解决这些媒体的海量存储和实时传输问题。因而多媒体的发展必须先进行诸如声音、活动图象等原信息信号的数字化和数据压缩，然后才能对其实施存储、传输和综合处理。对此所涉及的各种处理工作仅靠计算机软件的方法是难以实现的，必须研制专用的芯片和设备来实现。这样，多媒体的发展首先形成了硬件环境的快速发展，把与多媒体处理相关的各种硬件按照一定的标准和最有效的结构实施装配和集成，用以支撑多媒体系统的开发和应用，便形成了多媒体硬件平台。多媒体硬件技术的研究和开发虽具规模，但距多媒体产业发展的需要还相差甚远，仍是多媒体研究和发展的重要方向。 一、mpc的配置标准与集成结构 多媒体计算机（mpc）的硬件配置具有基本的规范和标准。1991年11月，由philips、microsoft等14家著名厂商组成了多媒体市场协会，限定以mpc作为多媒体计算机的标志，并制定了相应的mpc规范和标准。由于计算机工业的飞速发展，尤其是计算机硬件的迅猛发展，使之mpc标准的制定先后推出了两个版本，即mpc1．0版本和mpc2．0版本。mpc1．0标准于1991年11月提出，是基于10mhz的286at机器而建立的标准（很快又修改采用16mhz的386sx）。而mpc2．0则是于1993年制定出来的，主要是随着计算机硬件技术的发展而在1．0版本的基础上推出的一个较高层次的mpc规范和配置标准。由此可见，mpc规范和标准是随计算机技术的发展而不断完善的，当多媒体技术大踏步前进，新技术和新产品不断更新换代的今天，尽管时隔几年，再回头看mpc1．0标准已是一个早就过时的历史档案，既是mpc2．0，也仅能支撑现今一般水平的多媒体应用和开发。对此，我们针对mpc2．0标准，给出mpc的最小全系统配置和功能指标，作为认识和了解mpc的起步。 ·cpu：25mhz，484sx或兼容机； ·ram：4mb（推荐8mb）； ·外存：1．44mb软驱，最少160mb的硬驱； ·光驱：倍速cd—rom，支持cd—romxa格式，可实现multisession技术； ·音频：支持16位dac和adc，具备44．1、22．05和11．025khz的采样频率，支持声音合成和多声源混音等； ·视频：显示分辨率至少为640×480，64k的彩色监视器，能支持15帧／秒的256色彩色视频应用； ·输入：101键盘，两键鼠标； ·i／o：串口、并口、midii／o口、游戏棒接口； ·系统软件：windows3．1软件环境。 mpc作为一种技术规范，成为指导开发人员研制多媒体pc机的指南；mpc作为一种具备多媒体处理功能的pc机商标，而表明它们符合mpc标准。 从实际多媒体技术的发展和应用来看，mpc的配置尤其是专业性的mpc配置和功能要求是相当高的，并且现行的多媒体技术和硬件产品可满足这种高层次的mpc升级需求，图1给出现行mpc的主要多媒体硬件配置和硬件平台的集成结构。 从图1看出，作为现行mpc的主要硬件配置，必须包括：cd—rom：以每张650mb的光盘圆满解决多媒体信息的大容量存储问题；音频卡：从硬件上实施声音信号的数字化、压缩、存储、解压和回放等功能，并提供各种声音音乐设备（收音机、录放机、cd、合成器等）的接口与集成能力；视频卡（注意：这在mpc标准中没有规定）：以硬件方法快速有效地解决活动图象信号的数字化、压缩、存储、解压和回放等重要视频处理和标准化问题，并提供各种视频设备（如摄像机、录放象机、影碟机、电视等）的接口和集成能力。上述三个方面是构成现代mpc的重要组成部分，也是衡量一台mpc功能强弱的基本标志。另外也要认识到，mpc可根据用户应用的需求有时可配置成一个非常庞大的系统，如触摸屏、图象扫描仪、绘图仪、彩色电视机、打印机等也成为多媒体计算机的重要辅助设备。另外还要意识到，即使在mpc规范的指导下配置一台功能较强且满足日后发展的mpc，在其各类硬件的选择上因功能的不同也有很大的差异。如视频卡，因处理能力的差别其价格有的为数百元，有的数千元，而有的则高达数万元。由此可见，mpc标准和规范仅规定了一台mpc配置和功能指标的下限，而上限随多媒体技术的发展以及应用的需求却是无止境的。配置和实现mpc的硬 件平台是多媒体开发和应用的第一步，构成了整个工作的基础，事关全局，应在遵循mpc规范和标准基础上，以多媒体技术发展的现状和应用需求而定，不必拘泥，更不可死搬硬套。 二、cd—rom 声音和活动图象是最富有多媒体特色的两类重要媒体信息，其信息价值是不言而喻的。但这两类媒体信息的数字化，所产生的数据量是非常巨大的，如何存储这种巨量媒体数据就成为多媒体发展的关键。近年来流行起来的光存储设备（光盘）就是为解决多媒体数据存储问题而发展起来的一门新技术。光盘是一种数字形式记录存储器，可将以前只能在模拟存储设备上记录的视频和音频信号，而经数字化后存储在光盘上。当然数字化的媒体数据也可存储到软盘或硬盘上，但从容量／价格比上考虑，光盘是最理想的存储设备。尤其是cd—rom，以低价格、大容量、安全可靠等优点成为现在mpc必配的硬件设备。 光盘系统由光盘驱动器和光盘盘片组成。驱动器的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。光存储技术是一种通过光学原理读写数据的一门存储技术，基本原理是：改变存储介质／单元的某种特性，使其特性的变化反映被存储的数据，此即存写数据；识别这种存储单元的特性，就可读出存储的数据，此即读取数据。光存储单元的特性，如反射率、反射光极化方向等可以改变，用于对应二进制数据的0和1，这种特性的改变与检测就可实现数据的读写。由于高能量的激光束可以聚焦成约1微米的光斑，其密度非常高，因而存储容量自然就很大。 自70年代光盘问世以来，经过不断完善和发展，目前进入商品化的光盘按能力分为：cd—rom，即只读光盘；worm，即一次性写光盘；可擦写光盘。由于worm和可擦写光盘价格非常昂贵，加之产品技术仍处在发展阶段，因而应用还不普遍。而cd—rom以廉价的光驱和盘片，使之应用十分普遍和广泛。 cd—rom的全称为compactdisk—readonlymemory，即只读式致密光盘。所谓只读，就是cd—rom的光盘盘片在出厂时由厂商已将所载的媒体信息制作在盘片上，用户只能从盘片上读信息，而不能写信息。所谓致密光盘，一方面是指激光光束的微细，记录密度非常高；另一方面是指其数据块的存储格式是按照最大密度格式存放的。现流行的cd—rom驱动器是按照iso9660（1991年推出）标准设计和生产的，其主要特性和指标为：容量：最高达到680mb；数据传输速率：最初定为150kb／秒，现高达12倍速以上，即速率达12×150Κ1800kb／秒以上；存储缓冲器：从64kb到256kb；存取时间：200～400ms；误码率：1／1012～1／1016；平均无故障率：25000小时左右；接口：scsi和ide接口；兼容性：支持photocd和cd—romxa。 cd—rom目前以安装方式主要分为内置式和外置式两种。内置式cd—rom一般象软驱那样被固定安装在主机箱内，并用连线将cd—rom直接连接到主机母板或声音卡或视频卡的相匹配的接口上；而外置式cd—rom与主机的连接十分简单，象打印机那样直接将光驱的电缆线插到主机一并口上即可，同时光驱和打印机可共享同一并口。不管是内置还是外置cd—rom，除正确地与主机连接外，还要利用光驱所带的驱动程序正确地安装光驱，目的是将它交给操作系统接管而正常工作。 目前市场上出现的cd—rom较多，如创新、索尼、松下、菲力普和nec等公司都有产品销售。购置cd—rom应注意两个技术问题：一是cd—rom接口要与pc主机所提供的接口必须一致，二是要注意光驱的数据传输速率，目前应保证在8速以上为宜。 三、音频卡 音频卡／或声卡是mpc必配的重要硬件设备，从硬件特性来讲，音频卡最重要的作用是对原声音的模拟信号进行采集、数字化、压缩、存储、解压和回放等快速处理。具体地讲，音频卡应具备：立体声合成；模拟混音；立体方式的d／a和a／d转换；数字信号处理（dsp）；midi接口和cd—rom接口；输出功率放大等。目前市场上最流行的是新加坡creativelabs公司生产的16位声霸卡（soundblaster）系列，并且大多数音频卡都与soundblaster和adlib标准兼容，它们都具备了上述音频卡功能，很好地满足了mpc2．0标准。对于配置音频卡的mpc，选配人员应特别注意的技术指标是：与soundblaster和adlib标准兼容性；支持16位采样带宽；具有混音和合成能力；采样频率可高达44．1khz。此外，若支持内存映射i／o和adpcm压缩算法实施有效压缩则保证音频卡具有更好的性能。 音频卡的连接和配置是充分使用好音频卡进行音频处理的关键。图2给出了一般音频卡的组织结构。在音频卡的右端设计了各种声音外部设备接口：线性输入插孔，话筒输入插孔，线性输出插孔，扬声器输出插孔和游戏杆／midi设备接口；在音频卡的板面上设计了音频处理芯片和与机内设备相连的接口：cd-rom数据线的插口，pc场 声器插口和内存模块扩展插槽。各接口的连接设备及连接方法如图2所示。 音频卡的安装首先将它插到计算机母板一空闲的16拉插槽上，再用音频卡自身所带的两条连线：连接cd-rom的数据连线和连接cd-rom的音频信号连线，分别将音频卡与cd-rom连接起来，其后连接好各种外围设备。安装的最后一步是音频卡的硬件设置主要涉及到：irq向量号，i/o地址，dma通道号和支持cd-rom的类型。然而，这些设置是在安装音频卡的驱动程序时由驱动程序自动进行设置的，用户一般选择厂商的缺省设置即可顺利完成设置安装，可保证音频卡进入正常工作。但当mpc所配置的卡件较多时，有时音频卡的irq、i/o地址或dma设置与其它卡件的这些参数设置可能发生冲突，致使音频卡不能正常工作。这时，只要适当的调整iro或dma或i/o地址就可排除这类冲突。完成音频卡的正确安装后，再将随音频卡所附带的各类音频处理和应用软件安装到mpc系统中，利用这些软件控制和操作音频卡就可进行各种音频处理工作。 四、视频卡 1989年7月，当intel公司首先在世界上推出dvi（digitalvideointeractive）数字视频交互系统时，标志着视频信号的数字处理进入了一个新时代。dvi的基本功能就是在个人计算机上实现数字的视频、音频和图象图形的综合处理，而最为关键的技术就是首次推出的dvi板级产品，使得利用pc机进行多媒体中最为重要的视频信号和伴音信号的数字化处理成为现实，这对日后多媒体技术的飞速发展具有十分重要的推动作用。视频卡主要完成视频模拟信号的数字化，即实现了视频模拟信号的捕获、编码、压缩、存储、解压和回放等功能，图3给出了视频卡的基本工作过程。一旦视频信号被数字化，它将带来了诸多优于模拟信号的优点：不失真的无限次拷贝；方便的视频编辑、叠加、合成等特技处理；实现多媒体各类不同媒体信息的有效集成和管理；促使计算机和大众媒体产业的一体化；宣传广告、教育训练手段的现代化等等。因而视频卡是现代多媒体计算机进行视频信息处理的必配硬件设备。 目前市场上流行的视频卡较多，如creative公司的视霸卡se－100和rt－300，miro公司的dc10、dc20、dc30系列，intel公司的actionmediaii和philips公司的jpeg等都是功能很强的视频卡。一般，视频卡的基本结构和接口如图4所示。在视频卡的选配时，首先要了解它的总线结构，目前有isa总线和pci总线，这直接关系到视频卡的处理速度和能力，若条件允许，最好购置pci总线结构的，这有利于以后的发展。 如图4所示，视频卡的输入接口应至少具备：复合视频（compositevideo），rgb视频，s－video和数字视频其中之一，用于连接摄像机、录放像机或视盘机等视频源设备的输出端。视频卡的输出常配有复合视频和s—video输出接口，可直接连接电视、录像机或监视器等设备进行视频输出。视频卡的输入输出格式一般都支持三种标准：pal、ntsc和secam，能满足不同国家和地区视频制式的应用需求。 与音频卡类似，视频卡的安装也是保证使用视频卡的一步重要工作。视频卡的安装主要涉及两个方面的工作：一是将视频卡插入到计算机母板一适当插槽（根据卡的isa或pci总线结构选择），并使用连线将视频卡与需要的外部视频输入输出设备进行正确连接；安装视频卡的驱动程序，正确设置它所使用的系统资源。视频卡的设置主要涉及它所使用的各种系统资源参数：帧缓冲区内存的基地址，中断向量号（irq），dma通道号，基i／o端口地址，视频标准。一般情况下，只要在安装视频卡的驱动程序时选择厂商所给的缺省值即可。但有时可能会与其它卡件的设置发生冲突，这样就要根据计算机的具体配置和资源的具体分配情况适当调整视频卡的设置参数，排除冲突，视频卡就可进入正常工作。 五、mpc的配置实现与应用 根据多媒体开发和应用的需求不同，多媒体计算机硬件的配置也有较大的差别。一般而言，作为专业性的多媒体开发和应用，上述的cd—rom，音频卡或视频卡是必须配置的。同时，根据应用需要还可配置更多的多媒体外围设备，如摄像机、录放像机、电视音响、图形扫描仪、触摸屏、绘图仪、彩色打印机等等。在多媒体计算机这个庞大系统的硬件配置中，一定要注意所配置的各类硬件应按照一定的标准能实现自然集成，使其所配带的各类软件不需改变即可进行有效工作，形成一个对音频、视频、图形文本等多种媒体信息进行数字化综合处理的理想硬件开发平台。 用户一般并不研究什么是mpc，而注重怎么根据实际工作需求配置一台具有多媒体能力的计算机。一般有两种途径：一是升级现有的计算机成为满足工作需求的多媒体计算机；一是从电脑公司购买一台配置到位的多媒体整机。第一种方法一般大多为计算机专业人员所采用，根据实际工作需求的不同配置不同的多媒体硬件。通常，cd—rom是必配的，在此基础上可根据工作的需要进行适当扩充：如果为了看看电影或娱乐，则需配置一块解压卡和必要的外围设备即可；如果想搞音乐欣赏和创作，则需配置一块功能较强的音频卡（如soundblasterawe32）及相应的外围设备即可；如果想利用计算机进行含有音频和视频等媒体信息的综合处理和多媒体系统的应用开发，则需配置音频卡和视频卡及其相应的外围设备（如摄像机、录放像机、电视机、功放音响、触摸屏、扫描仪等）。第二种方法较为省事，一般多为非计算机专业人员所采用，随着多媒体技术的发展和应用，已将具有声卡和解压卡甚至是视频卡功能的芯片固化到计算机母板上，因而选择一台配置完整、功能强大的mpc整机是轻而易举的事。 总之，多媒体计算机的硬件配置和实现是非常灵活的，应以实际需要而决定，既要注重配置一定满足应用的多媒体功能需求和发展的长远规划，又要反对不切合实际而盲目追求高品位高层次，使其配置的资源不能充分使用而造成浪费。 |
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