1.1.4　多媒體技術的關鍵技術

由于多媒體系統(tǒng)需要將不同的媒體數(shù)據(jù)表示成統(tǒng)一的結構碼流，并對其進行變換、重組和分析處理，以實現(xiàn)多媒體數(shù)據(jù)的存儲、傳送、輸出和交互控制。所以，多媒體的傳統(tǒng)關鍵技術主要集中在數(shù)據(jù)壓縮技術、大規(guī)模集成電路制造技術、大容量的光盤存儲技術、實時多任務操作系統(tǒng)技術4個方面。正是因為這些技術取得突破性進展，多媒體技術才得以迅速發(fā)展，成為具有綜合處理聲音、文字、圖像、音頻、視頻等媒體信息的新技術。

同時，由于網(wǎng)絡的迅速普及與技術的進步，當前用于互聯(lián)網(wǎng)絡的多媒體關鍵技術，可以按層次分為媒體處理與編碼技術、多媒體系統(tǒng)技術、多媒體信息組織與管理技術、多媒體通信網(wǎng)絡技術、多媒體人機接口與虛擬現(xiàn)實技術，以及多媒體應用技術6個方面。其中還包括多媒體同步技術、多媒體操作系統(tǒng)技術、多媒體中間件技術、多媒體交換技術、多媒體數(shù)據(jù)庫技術、超媒體技術、基于內(nèi)容檢索技術、多媒體通信中的服務質量（Quality of Service，QoS）管理技術、多媒體會議系統(tǒng)技術、多媒體視頻點播與交互電視技術、虛擬實景空間技術等。

1.多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術

數(shù)據(jù)壓縮是一個編碼過程，即對原始數(shù)據(jù)進行編碼壓縮，壓縮方法也稱為編碼方法。數(shù)據(jù)壓縮分為有損壓縮與無損壓縮，目的是在媒體信息少失真或不失真的前提下，盡量設法減少媒體數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)量，即減少數(shù)據(jù)冗余。

（1）數(shù)據(jù)冗余

多媒體數(shù)據(jù)尤其是圖像、音頻和視頻數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)量相當大，但那么大的數(shù)據(jù)量并不是完全等于它們所攜帶的信息量，即數(shù)據(jù)量大于信息量，這就稱為數(shù)據(jù)冗余。信息論之父C.E.Shannon（香農(nóng)）在1948年發(fā)表的論文《通信的數(shù)學理論》（A Mathematical Theory of Communication）中指出：任何信息都存在冗余，冗余大小與信息中每個符號（數(shù)字、字母或單詞）的出現(xiàn)概率或者說不確定性有關。Shannon借鑒了熱力學的概念，把信息中排除了冗余后的平均信息量稱為“信息熵”，并給出計算信息熵的數(shù)學表達式：H（x）=E[I（xi）]=E{log[1/p（xi）]}=-∑p（xi）log[p（xi）]（i=1，2，…，n）。信息熵是信息論中用于度量信息量的一個概念。一個系統(tǒng)越有序，信息熵就越低；反之，一個系統(tǒng)越混亂，信息熵就越高。所以，信息熵也可以說是系統(tǒng)有序化程度的一個度量方式。

（2）數(shù)據(jù)冗余的種類

空間冗余：多媒體數(shù)據(jù)（如圖像）存在大量有規(guī)則的信息，如規(guī)則物體與規(guī)則背景的表面物理特性具有相關性，其大量相鄰的像素相同或十分相近，這些相關的光成像結構在數(shù)字化圖像中表現(xiàn)為數(shù)據(jù)冗余，相同或十分相近的數(shù)據(jù)可以壓縮。

時間冗余：時基類媒體（如音頻、視頻等）前后的數(shù)據(jù)信息有很強的相關性，播放時出現(xiàn)的聲音或畫面，某些地方發(fā)生了變化，某些地方?jīng)]有發(fā)生變化，便形成數(shù)據(jù)的時間冗余。

結構冗余：數(shù)字化圖像中物體的表面紋理等結構，往往規(guī)則相同，在記錄數(shù)據(jù)時這種冗余稱為結構冗余。

信息熵冗余：指數(shù)據(jù)所攜帶的信息量少于數(shù)據(jù)本身而反映出來的數(shù)據(jù)冗余。

視覺冗余：人的視覺受生理特性的限制，對于圖像場的變化并不都能感知。事實上，人的視覺系統(tǒng)一般的分辨能力約為26灰度等級，而圖像的量化一般采用28灰度等級，這樣的冗余就稱為視覺冗余。

知識冗余：多媒體數(shù)據(jù)如圖像，由信息（圖像）的記錄方式、人對信息（圖像）知識之間的異同所產(chǎn)生的冗余稱為知識冗余。

其他冗余：數(shù)據(jù)（如圖像的空間）非定常特性所帶來的冗余。

（3）量化

量化是將具有連續(xù)幅度值的輸入信號，轉換為具有有限個幅度值輸出信號的過程。即量化是將模擬信號轉換為數(shù)字信號的過程。

量化的方法通常有標量量化和矢量量化兩種。

標量量化：是對經(jīng)過映射變換后的數(shù)據(jù)或脈沖編碼調制（Pulse-Code Modulation，PCM）數(shù)據(jù)逐個進行量化，在量化過程中，所有采樣使用同一個量化器進行，每個采樣的量化都與其他采樣無關。標量量化又分為均勻量化、非均勻量化、自適應量化。

矢量量化：又稱分組量化，對PCM數(shù)據(jù)，若逐個進行量化，則稱為標量量化；若將這些數(shù)據(jù)分成組，每組K個數(shù)據(jù)構成一個K維矢量，然后以矢量為單元逐個進行量化，稱為矢量量化。

（4）數(shù)據(jù)壓縮算法的綜合評價指標

數(shù)據(jù)壓縮算法的綜合評價指標主要是通過數(shù)據(jù)壓縮倍數(shù)、圖像質量、壓縮和解壓縮速度等方面來衡量。

①數(shù)據(jù)壓縮倍數(shù)（壓縮率）。數(shù)據(jù)壓縮倍數(shù)通常有兩種表示方法，一是由數(shù)據(jù)壓縮前與后的數(shù)據(jù)量之比來表示，壓縮比=原始數(shù)據(jù)量/壓縮后數(shù)據(jù)量，如一幅1024×768像素的圖，每個像素占8bit，經(jīng)過壓縮后分辨率為512×384像素，且平均每個像素占0.5bit，壓縮倍數(shù)為64，則稱其壓縮比是64∶1；二是用壓縮后的比特流中每個顯示像素的平均比特數(shù)（bit/s）來表示。

②圖像質量。圖像質量有兩方面的評價指標。一是信噪比。重建圖像質量通常用信噪比（Signal Noise Ratio，SNR）來評價，即重建圖像中信息與噪聲的占有比率。其中，信號是指來自設備外部、需要通過這臺設備進行處理的電子信號。噪聲是指經(jīng)過該設備后產(chǎn)生的原信號中并不存在的無規(guī)則的額外信號，且該種信號并不隨原信號的變化而變化。信噪比越大，說明混在信號里的噪聲越小，回放的質量越高，否則相反。信噪比的計量單位是dB，其計算方法是10log（Ps/Pn），其中Ps和Pn分別代表信號和噪聲的有效功率。圖像信噪比的典型值為45～55dB，若為50dB，則圖像有少量噪聲，但圖像質量良好；若為60dB，則圖像質量優(yōu)良，不出現(xiàn)噪聲。聲音信噪比一般不應該低于70dB，高保真音箱的信噪比應達到110dB以上。二是由若干人對所觀測的重建圖像質量按很好、好、尚可、不好、壞5個等級評分，然后按設定公式計算分數(shù)。

故數(shù)據(jù)壓縮算法的質量評價可以使用信噪比SNR與主觀評定的分數(shù)來評定。

③壓縮和解壓縮速度。依據(jù)數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮速度，將數(shù)據(jù)壓縮算法分為對稱壓縮與非對稱壓縮。

壓縮算法分為編碼部分和解碼部分，如果兩者的計算復雜度大至相當則算法稱為對稱，反之稱為非對稱。如電視會議的圖像傳輸，壓縮和解壓縮都實時進行，計算復雜度大致相同，速度相同，屬于對稱壓縮；又如DVD節(jié)目制作，只要求解壓縮是實時的，而壓縮是非實時的，其中MPEG壓縮編碼的數(shù)據(jù)計算復雜度約是解壓縮的4倍，則屬于非對稱壓縮。計算復雜度可以用算法處理一定量數(shù)據(jù)所需的基本運算次數(shù)來度量，如處理一幀有確定分辨率和顏色數(shù)的圖像所需的加法次數(shù)和乘法次數(shù)。

通常在保證數(shù)據(jù)中信息質量的前提下，壓縮與解壓縮的計算復雜度越小越好。

（5）常用的數(shù)據(jù)壓縮與解壓縮算法

①按壓縮方法是否產(chǎn)生失真分類。按壓縮方法是否產(chǎn)生失真可分為無失真編碼和失真編碼。

無失真編碼也稱無損壓縮（可逆編碼），數(shù)據(jù)在壓縮與解壓縮過程中不會改變或損失，解壓縮產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是對原始數(shù)據(jù)的完整復制，其編碼可逆。

失真編碼也稱有損壓縮（不可逆編碼），數(shù)據(jù)在壓縮與解壓縮過程中會改變或損失，這種損失控制在一定的范圍內(nèi)不影響重現(xiàn)質量，解壓縮產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是對原始數(shù)據(jù)的部分復制與保留，其編碼不可逆。

②按照壓縮方法的原理來分類。按照壓縮方法的原理可分為預測編碼、變換編碼、子帶編碼、信息熵編碼和統(tǒng)計編碼等。

預測編碼是針對空間與時間冗余的壓縮方法。其基本思想是利用已被編碼點的數(shù)據(jù)值來預測鄰近像素點的數(shù)據(jù)值。

變換編碼是針對空間與時間冗余的壓縮方法。其基本思想是將圖像的光強矩陣（時域信號）變換到系數(shù)空間（頻域信號），然后對系數(shù)進行編碼；變換編碼通常采用正交變換。

子帶編碼又稱分頻帶編碼，其基本思想是將圖像數(shù)據(jù)變換到頻域后，按頻率分帶，然后用不同的量化器進行量化，達到最優(yōu)組合。

信息熵編碼根據(jù)信息熵原理，對出現(xiàn)概率大的符號用短碼字表示，反之用長碼字來表示，其目的是減少符號序列中的冗余度，提高符號的平均信息量。

統(tǒng)計編碼根據(jù)一幅圖像像素值的統(tǒng)計情況進行編碼壓縮，也可先將圖像按前述方法壓縮，對所得的值加以統(tǒng)計，再進行壓縮。

行程編碼屬于統(tǒng)計編碼的一種，用一個符號值或串長代替具有相同值的連續(xù)符號（連續(xù)符號構成了一段連續(xù)的“行程”。行程編碼因此而得名），使符號長度少于原始數(shù)據(jù)的長度。如1111110000011100001111111；行程編碼為：（1，6）（0，5）（1，3）（0，4）（l，7）。可見，當數(shù)據(jù)排列有規(guī)律的情況下，行程編碼的位數(shù)遠遠少于原始字符串的位數(shù)。行程編碼分為定長行程編碼和不定長行程編碼兩種類型。

算術編碼屬于統(tǒng)計編碼的一種，其基本思想是將被編碼的信息表示成[0，1]之間的一個間隔。信息越長，間隔就越小，編碼所用的二進制位就越多。

哈夫曼（Huffman）編碼屬于統(tǒng)計編碼的一種，1952年哈夫曼根據(jù)香農(nóng)（Shannon）1948年和范若（Fano）1949年闡述的編碼思想提出一種不定長編碼的方法。哈夫曼編碼的基本方法是先掃描一遍圖像數(shù)據(jù)，計算出各種像素出現(xiàn)的概率，按概率的大小指定不同長度的唯一碼字，由此得到一張該圖像的哈夫曼碼表。編碼后的圖像數(shù)據(jù)記錄的是每個像素的碼字，而碼字與實際像素值的對應關系記錄在碼表。

定理：在變字長編碼中，如果碼字長度嚴格按照對應符號出現(xiàn)的概率大小逆序排列，則其平均碼字長度為最小。

哈夫曼編碼的具體方法：按出現(xiàn)概率大小排隊；把兩個最小的概率相加，作為新概率和剩余概率重新排隊；再把最小的2個概率相加；重新排隊，直到最后變成1。每次相加時都將“0”和“1”賦予相加的兩個概率，讀出時由該符號開始一直走到最后的“1”，將路線上所遇到的“0”和“1”按最低位到最高位的順序排好，就是該符號的哈夫曼編碼，如圖1-1-1所示。

2.超大規(guī)模集成電路制造技術

超大規(guī)模集成電路（Very Large Scale Integration，VLSI）是指在一塊芯片上集成的元件數(shù)超過10萬個，或門電路數(shù)超過萬門的集成電路。即在幾毫米見方的硅片上集成上萬至百萬晶體管、線寬在1?m以下的集成電路。VLSI及其相關技術作為前沿技術，具有普遍的影響和作用，對國防建設、社會經(jīng)濟和科學技術水平的發(fā)展起著巨大的推動作用。

超大規(guī)模集成電路于20世紀70年代后期研制成功，主要用于制造存儲器和微處理機。64KB隨機存儲器是第一代超大規(guī)模集成電路，大約包含15萬個元件，線寬為3m。由于VLSI集成度一直遵循“摩爾定律”以每18個月翻一番的速度急劇增加，目前一個芯片上集成的電路元件數(shù)已超過一億[1994年由于集成1億個元件的1GB DRAM的研制成功，進入巨大規(guī)模集成電路（Giga Scale Integration，GSI）時代]。這種發(fā)展趨勢正在使VLSI在電子設備中扮演的角色從器件芯片轉變?yōu)橄到y(tǒng)芯片（SOC）；與此同時，深亞微米的VLSI工藝特征尺寸已達到0.18?m以下，在特征尺寸不斷縮小、集成度和芯片面積及實際功耗不斷增加的情況下，物理極限的逼近使影響VLSI可靠性的各種失效機理效應敏感度增強，設計和工藝中需要考慮和權衡的因素大大增加，剩余可靠性容限趨于消失，從而使VLSI可靠性的保證和提高面臨巨大的挑戰(zhàn)。因此，國際上針對深亞微米／超深亞微米VLSI主要失效機理的可靠性研究一直在不斷深入，新的失效分析技術和設備不斷出現(xiàn)，世界上著名的集成電路制造廠商都建立了自己的VLSI質量與可靠性保證系統(tǒng)，并且把針對VLSI主要失效機理的晶片級和封裝級可靠性評價測試結構的開發(fā)和應用納入其質量保證計劃，可靠性模擬在可靠性設計與評估中的應用也日益增多。在進一步完善晶片級可靠性（WLR）、統(tǒng)計過程控制（SPC）和面向可靠性的實驗設計方法（DOE）等可靠性技術的同時，在20世紀90年代提出內(nèi)建可靠性（BIR）的新概念，把相關的各種可靠性技術有目標地、定量地綜合運用于VLSI的研發(fā)和生產(chǎn)過程，從技術和管理上構建VLSI質量與可靠性的保證體系，以滿足用戶對降低VLSI失效率、提高其可靠性水平的越來越高的要求。

3.大容量數(shù)據(jù)存儲技術

（1）光盤存儲技術

光盤（Compact Disc，CD）是指用聚焦氫離子激光束處理記錄介質方法存儲和再生信息的光學存儲介質，又稱激光光盤。

①光盤存儲器的分類。按照光盤性能的不同，光盤存儲器主要分為以下幾類。

a.只讀型光盤CD-ROM、DVD-ROM。CD-ROM主要技術來源于激光唱盤，可存儲650MB的數(shù)據(jù)。CD-ROM、DVD-ROM盤片上的信息由廠家預先寫入，用戶只能讀取信息，不能往盤片中寫入信息。CD-ROM、DVD-ROM可以大量復制，且成本低廉。

b.一次寫入型光盤WORM。一次性寫入光盤WORM可一次寫入，多次讀出。

c.可擦除重寫光盤E-R/W。此類光盤可以像磁盤一樣多次寫入與讀出。根據(jù)可擦寫光盤的記錄介質的讀、寫、擦原理來分類，可分為相變型光盤PCD和磁光型光盤MOD兩種類型。

d.照片光盤Photo CD。1989年，KODAK公司推出相片光盤的橘皮書標準，可存100張具有5種格式的高分辨率照片。可加上相應的解說詞和背景音樂或插曲，成為有聲電子圖片集。Photo CD分為印刷照片光盤（Print CD）和顯示照片光盤（Protfolio CD）。

e.藍光光盤。藍光光盤（Blu-ray Disc，BD）是DVD（Digital Versatile Disc，數(shù)字通用光盤）之后的下一代光盤格式之一，用于存儲高品質的影音以及高容量的數(shù)據(jù)存儲。藍光光盤的命名是由于其采用波長405nm的藍色激光光束進行讀寫操作（DVD采用650nm波長的紅光讀寫器，CD則是采用780nm波長）。一個單層藍光光盤的容量為25GB或27GB，足夠錄制長達4小時的高解析度影片。2008年2月19日，隨著HD DVD領導者東芝宣布在3月底退出所有HD DVD相關業(yè)務，持續(xù)多年的下一代光盤格式之爭正式劃上句號，最終由SONY主導的藍光光盤勝出。

②光盤存儲器技術指標。光盤存儲器技術指標主要體現(xiàn)在以下幾方面。

a.存儲容量。CD一般為650MB；DVD有4.7GB（DVD-5）、8.5GB（DVD-9）、9.4GB（DVD-10）和17GB（DVD-18）。單層的藍光光盤的容量為25GB或27GB，雙層可達到46GB或54GB，可存儲長達8小時的高解析度影片，而容量為100GB或200GB的，分別是4層及8層。

b.平均存取時間。平均存取時間指計算機向光盤發(fā)出指令，到光盤驅動器在光盤上找到讀寫信息位置所花的時間。將光頭沿徑向移動全程1/3長度所用的時間稱為平均尋道時間；盤片旋轉一周所需時間的一半稱為平均等待時間。

c.平均尋道時間+平均等待時間+光頭的穩(wěn)定時間=平均存取時間。

d.數(shù)據(jù)傳輸率。數(shù)據(jù)傳輸率指光頭定位以后，單位時間內(nèi)從光盤上讀出的數(shù)據(jù)位數(shù)。數(shù)據(jù)傳輸率與光盤的轉速、位密度和道密度密切相關。CD-ROM的單倍速為150kbit/s，DVD的單倍速為1.35Mbit/s，差值約1/9。

e.誤碼率和平均無故障時間（Mean Time Between Failure，MTBF）。一般未使用過的CD-ROM的原始誤碼率為3×10-4；有指紋的CD-ROM的誤碼率為6×10-4；有輕微劃傷的CD-ROM的誤碼率為5×10-3；平均無故障時間MTBF一般可達到25000小時。

（2）數(shù)碼存儲卡技術

數(shù)碼存儲卡是指采用半導體“閃存”作為存儲介質的數(shù)字存儲卡片。盡管各種存儲卡外形規(guī)格不同，其內(nèi)部均采用半導體“閃存”（Flash Memory Chip）作為存儲介質，并在數(shù)碼存儲卡中集成了一些控制器實現(xiàn)通信、讀寫、擦拭工作。數(shù)碼存儲卡具有體積小巧、攜帶方便、使用簡單的優(yōu)點。同時，由于數(shù)存儲卡具有良好的兼容性，便于在不同數(shù)碼產(chǎn)品間交換數(shù)據(jù)。隨著技術的發(fā)展，數(shù)碼存儲卡存儲容量讀寫速度不斷提升，應用也快速普及，常用于手機、DC（數(shù)碼相機）、DV、便攜式計算機等數(shù)碼產(chǎn)品的獨立存儲介質。

①數(shù)碼存儲卡分類。常見的數(shù)碼存儲卡有CF卡、SD卡、MMC卡、SM卡、記憶棒（MemoryStick）、xD卡等。

a.CF卡。CF（Compact Flash）卡是最早推出的數(shù)碼存儲卡，1994年由SanDisk公司推出。CF存儲卡的部分結構采用強化玻璃及金屬外殼。CF存儲卡采用Standard ATA/IDE接口界面，配備專門的PCMCIA適配器，具有PCMCIA-ATA功能，并與之兼容。CF卡是一種固態(tài)產(chǎn)品，即工作時沒有運動部件。CF卡采用閃存（Flash）技術，是一種穩(wěn)定的存儲解決方案，不需要電池來維持其中存儲的數(shù)據(jù)。對所保存的數(shù)據(jù)，CF卡比磁盤驅動器安全性和保護性更高，可靠性提高5到10倍，而且CF卡的用電量僅為小型磁盤驅動器的5％。多個CF卡合并到一起可形成SSD硬盤。與其他數(shù)碼存儲卡相比，CF卡單位容量的存儲成本更低，速度更快。CF卡分為CF Type I、CF Type II兩種類型。由于CF存儲卡的插槽可以向下兼容，因此TypeII插槽可使用CF TypeII卡、CF Type I卡，如圖1-1-2所示。

b.MMC卡。MMC卡（Multimedia Card，多媒體卡）是Sandisk和西門子于1997年聯(lián)手推出的數(shù)碼存儲卡。MMC卡主要由存儲單元和智能控制器組成，設計為一種低成本的數(shù)據(jù)平臺和通信介質，耐使用可反復進行讀寫30萬次。MMC存儲卡可以分為MMC和SPI兩種工作模式。MMC模式是默認的標準模式，具有MMC的全部特性。SPI模式是MMC協(xié)議的一個子集，主要用于使用小數(shù)量卡（通常是1個）和低數(shù)據(jù)傳輸率（和MMC協(xié)議相比）的系統(tǒng)，該模式把設計花費減到最小，其性能不如MMC模式。MMC卡接口設計為7針，其中3針用于電源供應，3針用于數(shù)據(jù)操作（SPI模式加1針用于選擇芯片）。近年來MMC卡技術已基本被SD卡代替。

c.SD卡。SD（Secure Digital）卡是日本松下公司、東芝公司、美國SanDisk公司共同開發(fā)的數(shù)碼存儲卡，于1999年8月首次發(fā)布。SD卡數(shù)據(jù)傳送和物理規(guī)范由MMC發(fā)展而來，讀寫速度比MMC卡快4倍。SD接口保留MMC的7針接口，另外在兩邊加2針，作為數(shù)據(jù)線。SD卡最大的特點是通過加密功能，保證數(shù)據(jù)資料安全，如圖1-1-3所示。

SD的衍生產(chǎn)品主要有兩種：MiniSD卡與MicroSD卡。

?MiniSD卡。MiniSD由松下和SanDisk于2003年共同開發(fā)的。MiniSD卡的設計初始是為拍照手機而作，通過SD轉接卡可作為一般SD卡使用。MiniSD卡的容量由16MB至128GB。

?MicroSD卡。在超小型存儲卡產(chǎn)品上，SD協(xié)會率先將T-Flash納入其家族并命名為MicroSD，用來替代MiniSD的地位。MicroSD在2005年推出后令消費者驚艷不已，到2008年手機已經(jīng)普遍使用這種小存儲卡。

e.MS卡。即Memory Stick記憶棒，采用精致醒目的藍色或黑色外殼，具有寫保護開關，主要運用于SONY產(chǎn)品。和很多Flash Memory存儲卡不同，Memory Stick規(guī)范是非公開的，沒有標準化組織。MS卡采用SONY的外型、協(xié)議、物理格式和版權保護技術，若使用該規(guī)范就必須和SONY談判簽定許可。Memory Stick包括控制器在內(nèi)，采用10針接口，數(shù)據(jù)總線為串行。SONY獨立針槽的接口易于從插槽中插入或抽出，不輕易損壞；針與針不會互相接觸，降低發(fā)生誤差的可能性，使資料傳送更可靠；同時比插針式存儲卡更容易清潔。由Memory Stick所衍生出來的Memory Stick Pro和Memory Stick Duo是索尼記憶棒向高容量和小體積發(fā)展的產(chǎn)物。

f.SM卡。SM卡最早由東芝公司推出，將存儲芯片封裝起來，自身不包含控制電路，所有的讀寫操作安全依賴于使用它的設備。由于結構簡單可做得很薄，便攜性方面優(yōu)于CF卡。但兼容性差是其最大的缺點，一張SM卡若在MP3播放器使用過，數(shù)碼照相機有不能再讀寫的可能。

g.xD圖像卡。xD圖像卡是繼上面幾種存儲卡而后生的存儲卡產(chǎn)品，是富士膠卷和奧林巴斯光學工業(yè)為SM卡開發(fā)的后續(xù)產(chǎn)品，專為富士和奧林巴斯數(shù)碼相機而設計。它的特點是集體積更小、容量更大。

②數(shù)碼存儲卡的主要技術指標。數(shù)碼存儲卡的主要技術指標包括容量、數(shù)據(jù)讀取速度、數(shù)據(jù)寫入速度、接口針數(shù)、響應時間等。容量目前主要有8GB、32GB、64GB、128GB等類型。讀取速度主要有20MB/s、30MB/s、90MB/s等多種規(guī)格。接口針數(shù)主要有MMC卡7針、SD卡9針、MS卡10針、XD卡18針、SM卡22針、CF卡50針，如表1-1-1所示。

隨著技術的進步，各種存儲卡的技術參數(shù)也在發(fā)生很大的變化。以SD卡為例，根據(jù)不同的規(guī)范SD有不同的技術參數(shù)。按SD1.0規(guī)范（現(xiàn)已不用），以CD-ROM的150KB/s為1倍速的速率來計算，普通的SD卡的讀寫速度比CD-ROM快6倍（900KB/s），高速SD卡則達到10MB/s以上的傳輸速率。按SD2.0的規(guī)范，對SD卡的速度分級方法為Class 2、Class 4、Class 6和Class 104個等級。按SD3.01規(guī)范的SD卡被稱為超高速卡，速率定義為UHS-I和UHS-II。其中UHS-I卡的速度等級分為UHS-Class0和UHS-Class1。另外，SD卡容量目前有3個級別：SD、SDHC、SDXC。SD容量有32MB、64MB、128MB、256MB、512MB、1GB、2GB、4GB、8GB、16GB、32GB、64GB、128GB等。

需要說明，存儲卡的讀取速度與寫入速度往往不同，通常讀取速度高于寫入速度。

4.實時多任務操作系統(tǒng)技術

實時多任務操作系統(tǒng)（Real Time Multi-Tasking Operation System，RTOS）是嵌入式應用軟件的基礎和開發(fā)平臺。RTOS是一段嵌入在目標代碼的軟件，可提供一個可靠性和可信性很高的實時內(nèi)核，將CPU時間、中斷、I/O、定時器等資源包裝起來，留給用戶一個標準的應用程序編程接口（Application Programming Interface，API），并根據(jù)各個任務的優(yōu)先級，在不同任務之間合理分配CPU時間。RTOS是針對不同處理器優(yōu)化設計的高效率實時多任務內(nèi)核，基本功能包括任務管理、定時器管理、存儲器管理、資源管理、事件管理、系統(tǒng)管理、消息管理、隊列管理、旗語管理等。這些管理功能通過內(nèi)核服務函數(shù)形式交給用戶調用，優(yōu)秀的RTOS可面對幾十個系列的嵌入式處理器（如MPU、MCU、DSP、SOC等）提供類同的API接口，這是RTOS基于設備獨立的應用程序開發(fā)基礎。在RTOS基礎上可編寫各種硬件驅動程序、專家?guī)旌瘮?shù)、行業(yè)庫函數(shù)、產(chǎn)品庫函數(shù)等，因此RTOS又是一個軟件開發(fā)平臺。

RTOS的引入解決了嵌入式軟件開發(fā)標準化的難題。目前，RTOS可支持從8bit的8051到32bit的PowerPC及DSP等幾十個系列的嵌入式處理器。同時，基于RTOS開發(fā)的程序具有較高的移植性，一些成熟的通用程序可作為專家?guī)旌瘮?shù)產(chǎn)品推向社會，促進行業(yè)交流及社會分工專業(yè)化，減少重復勞動，提高知識創(chuàng)新的效率。

當前，高質量源代碼的RTOS主要由美國提供。如由蘋果公司開發(fā)的操作系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)（Internetwork Operating System，iOS），主要用于iPhone、iPod Touch、iPad、Apple TV等設備。該系統(tǒng)原名為iPhone OS，2010年6月7日WWDC大會上宣布改名為iOS。iOS與Mac OS X操作系統(tǒng)一樣以Darwin為基礎開發(fā)，iOS系統(tǒng)架構分為4個層次：核心操作系統(tǒng)（The Core OS Layer）、核心服務層（The Core Services Layer）、媒體層（The Media Layer）、可輕觸層（The Cocoa TouchLayer）。系統(tǒng)操作占用大概240MB內(nèi)存空間。Android（安卓）也是RTOS中的一種，是以Linux為基礎的開放源碼操作系統(tǒng)，主要使用于便攜設備。Android操作系統(tǒng)由Andy Rubin開發(fā)，最初用于手機；2005年由Google收購注資，并聯(lián)合多家制造商組成開放手機聯(lián)盟開發(fā)改良，逐漸擴展到平板計算機等領域。另外，RTOS還包括微軟的Windows Phone7、RIM的Blackberry OS等。