1.2 多媒体计算机基础
多媒体个人计算机（Multimedia Personal Computer,MPC），指具有多媒体功能的个人计算机。1990年，由多家计算机厂商联合制定了MPC 产品的统一标准 MPC-Ⅰ标准。它规定了MPC硬件的最低规格。随后1993年、1995年又先后制定了MPC-Ⅱ和MPC-Ⅲ标准。MPCⅢ标准规定的最低规格如下。
●微处理器（CPU）:75MHz Pentium（奔腾）。
●内存（RAM）:8MB。
●硬盘：50MB。
●光盘驱动器（CD-ROM）：数据传输率为600kbit/s（4倍速）。
●显示器：能进行颜色空间转换和缩放的Super VGA,640×480分辨率，65 535色。
●声卡：16位声卡，波表合成技术，MIDI播放。
●视频播放：可进行MPGE1播放，声频/视频同步，30f/s（帧/秒）。
●输入/输出端口（I/O）:MIDI接口、游戏标杆端口、串口、并口。
多媒体计算机硬件设备连接如图1-8所示。
图1-8 多媒体硬件设备接口连接
1.2.1 多媒体计算机的输入/输出设备
一个完整的计算机系统包括两大部分：硬件和软件。硬件又分为主机和外部设备，外部设备在整个计算机硬件系统中占有绝大部分的比重。而在外部设备中，输入设备和输出设备占据了大部分的比重，可见其重要性。下面将从输入输出两个方面分别进行介绍。
1.输入设备
输入设备是向计算机输入信息的外部设备。它将程序、数据、命令以及某些标志等信息按一定要求转换成计算机能够接收的二进制代码，并输送到计算机中进行处理的外部设备。按输入的信息形态不同，输入设备可以分为字符输入，图形输入，图像输入以及语音输入等。按功能和结构的不同，又可分为键盘、鼠标、触摸屏、扫描仪、数字化仪、数码影像输入设备、触摸屏和语音识别器装置等。下面以上述第二种分类法介绍常用的输入设备。
（1）键盘
键盘是常见的计算机输入设备之一，它广泛应用于微型计算机和各种终端设备上，计算机操作者通过键盘向计算机输入各种指令、数据来指挥计算机的工作。计算机的运行情况输出到显示器，操作者可以很方便地利用键盘和显示器与计算机对话，对程序进行修改、编辑，控制和观察计算机的运行。键盘如图1-9所示。
（2）鼠标
鼠标是常用计算机输入设备之一，也是计算机显示系统纵横坐标定位的指示器，因形似老鼠而得名“鼠标”。鼠标分有线和无线两种。
鼠标按其工作原理及其内部结构的不同可以分为机械式、光机式和光电式。
鼠标和键盘构成了计算机的基本输入设备。
（3）扫描仪
扫描仪（Scanner）是一种捕捉图像（照片、文本、图画、胶片等，甚至三维图像），并将其转化为计算机可以显示、编辑、存储和输出的格式的数字化输入设备。扫描仪是一种精密的集光学、机械、电子于一身的高科技产品，是多媒体计算机的一种功能极强的输入设备。
扫描仪主要可分为三类：滚筒式扫描仪和平面扫描仪，以及近几年才有的笔式扫描仪、便携式扫描仪、胶片扫描仪、底片扫描仪和名片扫描仪等。扫描仪如图1-10所示。
图1-9 键盘图
图1-10 扫描仪
扫描仪的技术指标有分辨率、灰度级、色彩数、扫描速度及扫描幅面等。
分辨率分为水平分辨率和垂直分辨率。水平分辨率（光学分辨率）：由扫描仪的传感器以及传感器中的单元数量决定，分辨率越高，扫描的图像越清晰。垂直分辨率（机械分辨率）由步进电机在平板上移动时所走的步数决定。
灰度决定图像亮度的层次范围，灰度越高图像层次越丰富，目前可达256级灰度。色彩位，决定扫描仪对颜色的区分能力。一般的扫描仪至少有30位色彩位数，高档扫描仪拥有36位色彩位数。扫描幅面是扫描仪支持的幅面大小，如A4、A3、A1和A0。
（4）数码影像输入设备
其主流产品有数码相机、数码摄像机和数字摄像头3种。数码影像输入设备如图1-11所示。
图1-11 数码影像输入设备
数码相机又称数字相机。它是一种与计算机配套使用的、新型的数码影像设备。数码相机的分类方法很多，各有其特点和局限性。按所采用的图像传感器分类，数码相机可以分为线阵CCD相机、面阵CCD相机和CMOS相机；按其对计算机的依赖程度分类，可分为脱机型相机和联机型相机；按机身结构分类，可分为简易型相机、单反型相机和后背型相机；按使用对象分类，可分为家用型相机、商业型相机和专业型相机。数码相机的主要性能指标包括分辨率、彩色深度、光学镜头、镜头焦距、光圈和快门、白平衡、感光度、曝光补偿、曝光模式。
DV（Digital Video）是多家著名家电巨擘联合制定的一种数码视频格式。但在绝大多数场合DV则是代表数码摄像机，它不仅可以记录活动图像，而且能够拍摄静态图像——相当于数码相机的功能，且记录的数字图像可以直接输入计算机进行编辑处理，从而使其应用领域大大扩展，成为多媒体计算机的一种重要的输入设备。
数字摄像头是随着互联网的发展而诞生的一种新的高科技的数码影像产品，是集灵活性、实用性和可扩展性于一身的网络视频通信产品。它被广泛地运用于视频会议、远程医疗及实时监控等方面。普通的人也可以彼此通过摄像头在网络进行有影像、有声音的交谈和沟通。另外，人们还可以将其用于当前各种流行的数码影像、影音处理。
（5）触摸屏
触摸屏（Touch Screen）又称触控屏、触控面板，是一种可接收触头等输入信号的感应式液晶显示装置。触摸屏是一种最新的计算机输入设备，它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。触摸屏如图1-12所示。
图1-12 触摸屏
触摸屏是一种屏幕定位设备，当用户触及显示屏时，触摸屏就能检测到手指所触摸的屏幕位置，并将该位置坐标传给计算机。根据检测装置不同，触摸屏可分为电阻式、电容式、红外线式和声表面波式。
（6）其他输入设备
除此之外，其他输入设备还有：手写输入板、游戏杆、语音输入装置等。
2.输出设备
输出设备（Output Device）是计算机硬件系统的终端设备，用于接收计算机数据的输出显示、打印、声音，控制外围设备操作等，也用于把各种计算结果数据或信息以数字、字符、图像、声音等形式表现出来。常见的输出设备有显示器、打印机、绘图仪、影像输出系统、语音输出系统、磁记录设备等。
（1）显示设备
显示设备，是多媒体计算机系统中实现人机交互的实时监视的外部设备，是计算机不可缺少的输出设备。显示设备主要由显示器件和有关电路组成，能提供符合视觉感受因素的视觉信息。按显示器件分类，可分为阴极射线管（CRT）、等离子显示板（PDP）、发光二极管（LED）、液晶显示（LCD）等。各种显示器如图1-13所示。
图1-13 显示器图
CRT显示器曾经是应用最广泛的显示器之一，具有可视角度大、无坏点、色彩还原度高、色度均匀、可调节的多分辨率模式、响应时间极短等LCD显示器难以超过的优点。
LCD显示器即液晶显示器，优点是机身薄、占地小、辐射小，但液晶显示屏不一定可以保护到眼睛，这需要看个人使用计算机的习惯。
LED显示屏（LED Panel）中LED就是Light Emitting Diode（发光二极管）的英文缩写。它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、视频等各种信息的显示屏幕。
等离子显示器（Plasma Display Panel,PDP）是采用了近几年来高速发展的等离子平面屏幕技术的新一代显示设备。其优点是：厚度薄、分辨率高、占用空间少且可作为家中的壁挂电视使用。
另外还有3D 显示器，代表了显示技术的未来发展趋势，多年来有许多企业和研究机构从事此方面的研究。
（2）打印机
打印机（Printer）是一种计算机输出设备，可以将计算机内储存的数据按照文字或图形的方式永久地输出到纸张或者透明胶片上。它可以按多种分类方法分类，按打印的实现方法分类，可以分为击打式和非击打式；按输出方式分，可以分为字符式、行式和页式；按工作原理可以分为机电式、激光式、喷墨式、热感应式和静电式。目前市场上的主流产品是针式打印机、喷墨打印机和激光打印机。针式打印机如图1-14所示。
图1-14 针式打印机
打印机的性能指标主要有分辨率、打印速度、预热时间、打印幅面、墨盒（硒鼓）的使用寿命等。
（3）绘图仪
自动绘图仪是直接由电子计算机或数字信号控制，用以自动输出各种图形、图像和字符的绘图设备。
绘图仪的种类很多，按结构和工作原理可以分为滚筒式和平台式两大类：滚筒式绘图仪结构紧凑，绘图幅面大。但它需要使用两侧有链孔的专用绘图纸。平台式绘图仪绘图精度高，对绘图纸无特殊要求，应用比较广泛。
（4）投影仪
投影仪是现在使用的越来越广泛的一种重要的输出设备，它能连接在计算机的显示器输出端口上，把应该在显示器上显示出来的内容投射到大屏幕甚至一面墙壁上，非常适合于课堂教学以及其他演示活动。目前的数据投影器可以达到像看计算机屏幕一样的良好的投影效果。
还有一种与数据投影器功能相仿的设备数据投影板，是一块与计算机屏幕差不多大小的平板显示器。只要把它放在普通投影仪上，屏幕显示就可以通过投影仪的光学系统投射到大屏幕或墙面上。数据投影板体积小，使用和携带都比较方便。
1.2.2 多媒体计算机的存储设备
存储设备是用于储存信息的设备，通常是将信息数字化后再以利用电、磁或光学等方式的媒体加以存储。常见的存储设备分为磁盘存储设备、光存储设备及固态存储设备等。
1.磁盘存储设备
磁盘存储器是以磁性物质为存储介质的存储器。它是利用磁记录技术在涂有磁记录介质的旋转圆盘上进行数据存储的辅助存储器；具有存储容量大、数据传输率高、存储数据可长期保存等特点；在计算机系统中，常用于存放操作系统、程序和数据，是主存储器的扩充。其发展趋势是提高存储容量，提高数据传输率，减少存取时间，并力求轻、薄、小。常见的磁盘存储设备有硬盘、软盘等，是计算机最基本的配置。
2.光存储设备
光存储设备现在主要有CD光驱、DVD光驱、CD刻录机、DVD刻录机等。光盘和光驱如图1-15所示。
CD-ROM（Compact Disc Read-Only Memory）即只读光盘，是一种在计算机上使用的光碟。这种光碟只能写入数据一次，信息将永久保存在光碟上，使用时通过光碟驱动器读出信息。
CD-R 是一种一次写入、永久读出的标准。CD-R 光盘写入数据后，该光盘就不能再刻写了。刻录得到的光盘可以在CD-DA或CD-ROM驱动器上读取。
图1-15 光盘光驱图
CD-RW是一种可擦写光盘。CD-RW光盘与CD-R光盘主要有3个方面不同：可重写（次数多，一般几百次），价格更贵，反射率更低。
DVD 数字多功能光盘通常用来播放标准电视机清晰度的电影和高质量的音乐以及存储大容量数据。
DVD+RW：可反复写入的DVD光盘，又叫DVD-E，是由HP、SONY、Philips共同发布的一个标准。
3.固态存储设备
固态存储设备（Solid-state Storage），又被称为闪存（Flash Memory）是一种长寿命的非易失性（在断电情况下仍能保持所存储的数据信息）的存储器，通过USB（通用串行总线）接口与主机相连，即插即用。
闪存主要有以下优点：体积小、抗震强、读取速度快、存储数据更加安全、质量轻等。
1.2.3 多媒体计算机的其他配件
多媒体计算机的硬件设备除了输入/输出设备、储存设备以外，还含有音频卡、显卡、视频卡、网络接口等。
1.音频卡
音频卡也被称为声卡，是多媒体计算机的主要部件之一，是实现声波/数字信号相互转换的一种硬件。声卡通过插入主板扩展槽中与主机相连，卡上的输入、输出接口可以与相应的话筒、扬声器等输入输出设备相连。声卡的基本功能是把来自话筒、磁带、光盘的原始声音信号加以转换，输出到耳机、扬声器、扩音机、录音机等声响设备，或通过音乐设备数字接口（MIDI）使乐器发出美妙的声音。
（1）音频卡的工作原理
音频卡从话筒中获取声音模拟信号，通过模数转换器（A/D），将声波振幅信号采样转换成一串数字信号，存储到计算机中。重放时，这些数字信号送到数模转换器（D/A），以同样的采样速度还原为模拟波形，放大后送到扬声器发声。这一技术称为脉冲编码调制技术。
（2）音频卡的功能
音频卡主要有以下几个功能。
●音频的录制与播放。利用声卡上的模数转换器，经过采样和量化，将模拟音频转为数字音频，以WAV等音频文件格式存储。
●音频的编辑与合成。可以对计算机中的音频信息进行多种效果的编辑处理，如去噪声、增加回声、淡入淡出等。
●设备连接。利用音频卡上的CD-ROM接口可以连接CD-ROM光盘驱动器，MIDI接口可以连接带MIDI的电子乐器。另外，音频卡还可以连接盒式录音机、游戏操纵盘等设备。
●文语转换和语音识别。音频卡上的DSP数字信号处理器可以用来实现文语转换和语音识别功能。声卡与外部设备的连接如图1-16所示。
图1-16 声卡与外部设备的连接
2.显卡
显卡刚刚出现的时候被称之为“图形加速卡”，显卡的全称是显示接口卡（Video card、Graphics card），又称显示适配器（Video Adapter）或显示器配置卡，是计算机最基本配置之一。显卡由视频控制器、显存和显示处理器3部分组成。
（1）显存
显存是显示内存的简称。其主要功能就是暂时储存显示芯片要处理的数据和处理完毕的数据。图形核心的性能越强，需要的显存也就越多。
（2）显卡的分类
显卡分为集成显卡、独立显卡和核芯显卡。
集成显卡是将显示芯片、显存及其相关电路都集成在主板上，与其融为一体的元件，集成显卡的显示芯片有单独的，但大部分都集成在主板的北桥芯片中。集成显卡的优点是功耗低、发热量小、部分集成显卡的性能已经可以媲美入门级的独立显卡，所以不用花费额外的资金购买独立显卡。其缺点是性能相对略低，且固化在主板或CPU上，本身无法更换，如果必须换，就只能更换主板。
独立显卡是指将显示芯片、显存及其相关电路单独做在一块电路板上，自成一体而作为一块独立的板卡存在，它需占用主板的扩展插槽。独立显卡的优点是单独安装的显存，一般不占用系统内存，在技术上也较集成显卡先进得多，比集成显卡能够得到更好的显示效果和性能，容易进行显卡的硬件升级。其缺点是系统功耗有所加大，发热量也较大，需额外花费购买显卡的资金，同时（特别是对笔记本电脑）占用更多空间。
核芯显卡是新一代的智能图形核心，它整合在智能处理器当中，依托处理器强大的运算能力和智能能效调节设计，在更低功耗下实现同样出色的图形处理性能和流畅的应用体验。
3.视频卡
多媒体计算机中处理动态图像的适配器又称为视频卡。视频卡通过插入主板扩展槽与主机相连。其功能是将视频信号采集到计算机中，以数据文件的形式保存在硬盘上。视频卡的接口可连接摄像机、影碟机、录像机和电视机设备等。视频卡如图1-17所示。
图1-17 视频卡
（1）视频卡的工作原理
视频采集卡又称视频捕捉卡，用它可以获取数字化视频信息，并将其存储和播放。其功能是将视频信号采集到计算机中，以数据文件的形式保存在硬盘上。它是我们进行视频处理必不可少的硬件设备，通过它对数字化的视频信号进行后期编辑处理，比如剪切画面，添加滤镜、字幕和音效，设置转场效果，以及加入各种视频特效等，最后将编辑完成的视频信号转换成标准的VCD、DVD以及网上流媒体等格式，方便传播。
（2）视频卡的分类
视频卡的类型有多种，下面介绍几种常见的视频卡。
●视频采集卡：通过视频采集卡，我们就可以把摄像机拍摄的视频信号从摄像带上转存到计算机中，利用相关的视频编辑软件，对数字化的视频信号进行后期编辑处理。
●视频叠加卡：可将计算机的VGA信号与视频信号相叠加，然后把叠加的信号在显示器上显示。视频叠加卡主要用于对连续图像进行处理，产生特技效果。
●压缩/解压缩卡：利用压缩/解压缩卡可用来对连续的图像进行压缩和解压。
●电视编码卡：可以将计算机的VGA信号转成视频信号。这种卡一般用于把计算机屏幕信息发送到电视机或录像设备。
4.网络接口
网络接口是实现多媒体通信的重要 MPC 扩充部件。计算机和通信技术的结合需要专门的多媒体外部设备（如视频电话机、传真机、LAN和ISDN）将数据量庞大的多媒体信息传送出去或接收进来。
1.2.4 多媒体操作系统
多媒体操作系统是多媒体计算机系统的核心，负责多媒体环境的多任务调节、媒体的同步、多媒体外部设备的管理等。
1.多媒体操作系统的要求
●实时性：多媒体操作系统必须处理实际媒体，满足实时性要求。
●多任务：传统的操作系统一般都具备多任务能力，但多媒体操作系统要求更高，如实现任务间的同步。
●大内存的管理能力：如满足实时性的虚拟内存技术。
●可扩展性：设备的独立、可扩展性，支持快速外围设备。
●集成性：具有满足各种媒体间的方便的集成方法（如文件管理技术）。
●快速的图形处理技术：可快速地对图形进行分析以达到所需的结果。
2.常见的多媒体操作系统
现在常用的多媒体操作系统有Mac OS操作系统和Windows操作系统。
（1）Windows操作系统
Windows 95以后的操作系统就属于多媒体操作系统。Windows XP以后更是从系统级上支持多媒体功能，给用户提供了更加丰富多彩的交互式多媒体环境。
（2）Mac OS操作系统
Mac系统是苹果机专用系统，是基于UNIX内核的图形化操作系统，增强了系统的稳定性、性能和响应能力。
1.2.5 多媒体创作及应用软件
多媒体应用软件主要是一些创作工具或多媒体编辑工具，包括文字处理软件、图形图像处理软件、动画制作软件、声音编辑软件以及视频编辑软件。这些软件，概括来说，分别属于多媒体播放软件和多媒体制作软件。
常见的多媒体软件如下。
●文字处理：记事本、写字板、Word、WPS等。
●图形图像处理：Photoshop、CorelDraw、Freehand、AutoCAD等。
●动画制作软件：Autodesk Animator Pro、3ds Max、Maya、Flash等。
●声音编辑软件：Ulead Media Studio、Sound Forge、Audition（Cool Edit）、Wave Edit等。
●视频编辑软件：绘声绘影、Adobe Premiere、After Effects等。
●媒体播放软件：Realplayer、KMplayer、暴风影音、千千静听等。
●即时通信软件：QQ、MSN等。
●图像浏览软件：ACDSee、美图看看等。