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多媒体技术与应用第3章 数据压缩技术第4章 数据存储技术第5章 数字音频技术第6章 数字图形图像技术第7章 数字视频技术第8章 网络多媒体技术第9章 多媒体操作系统第9章 多媒体操作系统数字电影、视频剪辑和音乐正在日益成为用计算机表示信息和进行消遣娱乐的常用方式。音频和视频文件通常保存在磁盘上，在需要的时候进行回放。音频和视频文件的特征与传统的文本文件存在很大的差异，而目前计算机的文件系统最初却是为文本文件设计的。因此，需要设计新的文件系统来处理音频和视频文件。不仅如此，保存与回放音频和视频同样给操作系统及其调度程序提出了新的和更高的要求。9.1 视频剪辑与点播通常，多媒体编辑系统需要在支持多媒体的操作系统上运行，以获得最好的性能。视频点播是重要的多媒体技术，这意味着消费者能够在家中使用电视遥控器（或鼠标）选择电影，并且立刻将其在电视机（或计算机显示器）上显示出来。视频点播要求基于特殊的基础设施，图9-1所示为两种可能的视频点播基础设施，每种都包含三个基本的组件：一个或多个视频服务器、一个分布式网络以及一个在每个房间中用来对信号进行解码的机顶盒。图9-1 视频点播使用不同的本地分布技术9.1 视频剪辑与点播视频服务器是一台功能强大的计算机，在其文件系统中存放着许多电影，并且可以按照点播请求回放这些电影。大型机有时用来作为视频服务器，因为大型机连接1000个大容量的磁盘是一件轻而易举的事情。9.1 视频剪辑与点播用户和视频服务器之间的分布式网络必须能够高速实时地传输数据。分布式网络总是使用光纤从视频服务器连接到客户居住点的汇接盒。ADSL系统是由电话公司经营的，在ADSL系统中，现有的双绞电话线提供了最后一公里的数据传输。有线电视是由有线电视公司经营的，在有线电视系统中，现有的有线电视电缆用于信号的本地分送。ADSL的优点是为每个用户提供了专用数据通道，因此带宽有保证，但是由于现有电话线的局限其带宽比较低（只有几Mb/s）。9.1 视频剪辑与点播有线电视使用高带宽的同轴电缆，带宽可以达到几Gb/s，但是许多用户必须共享相同的电缆，从而导致竞争，对于每个用户来说带宽没有保证。不过，为了与有线电视竞争，电话公司正在为住户铺设光缆，这样，光缆上的ADSL将比电视电缆有更大的带宽。系统的最后一部分是机顶盒，这是ADSL或电视电缆终结的地方。机顶盒实际上就是一台计算机，只不过其中包含特殊的芯片用于视频解码和解压缩。机顶盒最少要包含CPU、RAM、ROM、与ADSL或电视电缆的接口，以及用于跟电视机连接的端子。9.1 视频剪辑与点播用户也可以使用现有的PC机并且在显示器上显示电影。从技术角度看，使用个人计算机代替机顶盒更有道理，因为计算机的功能更加强大，拥有大容量的磁盘，并且拥有更高分辨率的显示器。不管共用的是机顶盒还是个人计算机，在解码并显示电影的用户端，我们通常都要区分视频服务器和客户机进程。然而，以系统设计的观点，客户机进程是在机顶盒上运行还是在PC机上运行并没有太大的关系。对于桌面视频编辑系统而言，所有的进程都运行在相同的计算机上，分别发挥着服务器和客户的作用。多媒体处理具有两个关键的特征，即多媒体使用极高的数据率和多媒体要求实时回放。9.1 视频剪辑与点播高数据率来自视觉与听觉信息的本性。眼睛和耳朵每秒可以处理巨大数量的信息，必须以这样的速率为眼睛和耳朵提供信息才能产生可以接受的观察体验。表9-1列举了几种数字多媒体源和某些常见硬件设备的数据率。需要注意的是，多媒体需要的数据率越高，则越需要进行压缩，并且需要的存储量也就越大。例如，一部未压缩的2小时长的HDTV电影将填满一个570GB的文件。存放1000部这种电影的视频服务器需要570TB的磁盘空间，按照目前的标准这可是难以想象的数量。还需要注意的是，没有数据压缩，目前的硬件不可能跟上这样的数据率。表9-1 某些多媒体和高性能I/O设备的数据率（1Mbps = 106位/秒，1GB = 230字节）9.1 视频剪辑与点播多媒体对系统提出的第二个要求是需要实时数据传输。数字电影的视频部分每秒包含某一数目的帧。北美、南美和日本采用的NTSC制式每秒包含30帧（实际为29.97帧），世界上其他大部分地区采用的PAL和SECAM制式每秒包含25帧（25.00帧）。帧必须分别以33.3ms或40ms的精确时间间隔传输，否则电影看起来将会有起伏。9.1 视频剪辑与点播耳朵比眼睛更加敏感，传输时间中即使存在几毫秒的变动也会被察觉到。传输率的变动称为颤动，必须严格限制颤动以获得良好的性能。注意，颤动不同于延迟。如果图9-1中的分布式网络均匀地将所有的位淮确地延迟5s，电影将开始得稍稍晚一些，但是看起来却不错。但从另一方面来说，如果分布式网络在100~200ms