大学计算机信息技术教程第4章.ppt

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1、第四章 多媒体技术基础（一）,学习目标与要求 1. 了解什么是媒体、媒体的类型及常见媒体元素、多媒体技术的应用。 2掌握多媒体及多媒体技术的概念及特性 3. 掌握多媒体个人计算机硬件系统及软件系统组成 4. 了解一些常用的应用软件,第四章 多媒体技术基础（一）,多媒体技术概述 多媒体系统的组成,第一节 多媒体技术概述,4.1.1 什么是媒体（Medium） 4.1.2 多媒体及其特性,4.1.1 什么是媒体（Medium）,媒体(Medium，Media)也称为媒介或介质，在计算机领域中有两种含义： （1）用于存储信息的实体，如磁带、磁盘、光盘和半导体存储器； （2）是帮助人们交流信息的载体，

2、如数字、文字、声音、图形图像、动画等。 多媒体技术中的媒体指的是后者。,1、媒体的类型,感觉媒体(Perception Medium)。 如人类使用的各种语言、声音、文字、图形图像，使人的触觉、嗅觉和味觉产生反应的力、温度、滋味、气味等。 表示媒体(Representation Medium)。 指为了加工、处理和传输感觉媒体而人为制造出来的一种媒体，是计算机内部采用的信息表示形式，如文字、声音、图片和活动图像的二进制编码表示，是数字化的信息形式，能够被计算机进行加工处理和传输。,1、媒体的类型,显示媒体(Presentation Medium)。 如键盘、话筒、扫描仪、数字照相机、摄像机、显

3、示器、打印机、音箱和投影仪等。 存储媒体(Storage Medium)。 如磁盘、光盘和半导体存储器等。 传输媒体(Transmission Medium)。 如双绞线、同轴电缆、光纤等网络连接线，也包括激光、红外线等无线介质。,2、常见的表示媒体元素,(1)文本(Text) 文本是指各种文字的集合，如汉字、字母、数字、符号等。文本可分为两类：非格式文本和格式化文本。 (2)音频(Audio) 数字化后计算机中保存的声音文件有多种存储格式，常用的有波形音频文件(WAV)和数字音频文件(MIDI)两种。,2、常见的表示媒体元素,（3）静态图像(Image) 文字、图形、视频，最终都是以图像（“

4、像素点” (Pixel)）的形式出现。与像素点对应的图像称为位图图像(简称位图，Bitmap)，是图像最基本的一种格式。除了位图外，还有许多其他格式的图像，如BMP、TIF、GIF、JPEG等，,2、常见的表示媒体元素,（4）图形(Graphic)，也称矢量图(Vector Graphic) 由诸如直线、曲线、圆或曲面等几何图形(称为图形)形成的从点、线、面到三维空间的黑白或彩色几何图 。图形文件常用的格式有DXF、PIF、SLD、DRW、GKS、IGS等 。,2、常见的表示媒体元素,(5)动画(Animation)与视频(Video)。 动态图像是由多幅连续的、顺序的图像序列构成，序列中的每

5、幅图像称为一“帧”。 如果每一帧图像是由人工或计算机生成的图形时，该动态图像就称为动画；若每帧图像为计算机产生的具有真实感的图像，则称为三维真实感动画，二者统称动画；若每帧图像为实时获取的自然景物图像时，就称为动态影像视频，简称动态视频或视频(Video)。,4.1.2 多媒体及其特性,1、多媒体与多媒体技术 多媒体(Multimedia) 即计算机能处理多种信息媒体。 多媒体技术是指利用计算机综合处理多媒体信息的技术。多媒体技术的具体任务是把多种媒体信息通过计算机进行数字化采集、存储、压缩解压缩、编辑、复制和传输等加工处理，再以单独或合成的形式表现出来。,2、多媒体的特征,多样化 集成性 交

6、互性 实时性,4.1.3 多媒体技术的应用,1、教育培训领域 2、网络及通信方面 3、商业方面 4、电子出版 5、家用多媒体,4.2 多媒体系统的组成,多媒体系统(Multimedia System)是指能对文本、声音、图形、图像、动画和视频等多种媒体信息进行逻辑互连、获取、编辑、存储和再现等功能的计算机系统。,4.2.1 多媒体系统的层次结构,多媒体系统以计算机为主体，能够交互地综合处理多种不同的感觉媒体信息，分为多媒体硬件系统和多媒体软件系统。,4.2.2 多媒体个人计算机硬件系统,多媒体硬件系统是由计算机传统硬件设备、CDROM驱动器、音频输入/输出和处理设备、视频输入/输出和处理设备等

7、选择性组合而成，其基本框图如图45所示。,如图45 多媒体硬件组成,4.2.3 多媒体个人计算机软件系统,构建一个完整的多媒体系统，硬件是基础，而软件则是整个系统的灵魂。 多媒体软件系统的主要任务是将硬件有机地组织在一起，使用户能够方便地使用多媒体信息。 多媒体软件按功能可分为驱动程序、多媒体操作系统、多媒体数据处理软件、多媒体支持软件和多媒体应用软件。,第四章 多媒体技术基础（二）,学习目标与要求 1. 了解数字图像的编辑；计算机图形的概念及其应用；数字声音获取的方法与设备；压缩技术与编码。 2掌握声音的特点、数字化、常见音频文件格式、图像的获取、表示及常用图像文件格式；常用文本处理软件数字

8、视频的概念与常用视频格式。,第四章 多媒体技术基础（二）,多媒体信息表示 网络多媒体应用,4.3 多媒体信息表示,媒体若要能被存储和处理，必须先要用人工或设备把它记录下来，比如录音、画图和照相等。需要将它们进行数字化处理并输入到计算机中，计算机处理后得到的媒体信息再通过显示媒体才呈现到人们的面前，这个过程就是数字化处理的一个过程。,4.3.1 音频信息,声音必需经过数字化处理后才能形成被计算机识别的音频文件。,1、声音信号的特点,声音作为一种波，声音信号有两个基本参数：频率和振幅。 频率是指声音信号每秒钟变化的次数，用HZ表示。 声音信号的振幅指声波的高低幅度，表示声音的强弱。 音频指的是频率

9、在2020000HZ之间的声音，在日常生活中，音频信号可以分为两类：语音信号和非语音信号。 声音的频率需足够大才能被我们所觉察到，我们将低于20HZ的声音信号称为亚音信号或次音信号；频率在20000HZ以上的声音信号称为超音频信号或称为超声波信号。人类发音器官所发出的声音频率大约在80Hz3400Hz范围内，人们说话的信号频率通常为3003000Hz，该范围内的信号称为语音信号。,声音质量的好坏主要取决于三个要素：音调、音色和音强。,1）音调：代表了声音的高低。音调与频率有关，频率越高，音调越高，反之亦然。 2）音色：即特色的声音。声音分为纯音和复音。所谓纯音，是指振幅和周期均为常数的声音；复

10、音则是具有不同频率和不同振幅的混合声音。 3）音强：指的就是声音的强度，也被称为声音的响度，人们常说的“音量”指的就是音强。音强与声音的振幅成正比，振幅越大，强度越大。,2、声音信号的数字化,声音是一种连续的波形，它是一种模拟信号。将模拟的声音信号经过模数转换器变换成计算机所能处理的数字声音信号，然后利用计算机进行存储、编辑或处理。 现在几乎所有的专业化声音录制、编辑都是数字的。在数字声音回放时，由数模转换器将数字声音信号转换为实际的声波信号，经放大由扬声器播出。,声音的数字化过程通常需要三个步骤：采样、量化和编码。 模拟声音信号转变为数字声音信号的过程称为声音的数字化，它是通过对声音信号进行

11、采样、量化和编码来实现的，如图所示。,3、音频压缩基础,数字音频压缩技术按对象来分，可分为电话语音压缩、调幅广播语音压缩和调频广播及CD音质的宽带音频压缩三种。 音频压缩的算法主要有无损压缩和有损压缩两大类。 音频文件韵存储格式取决于采用的编码和压缩格式。Windows系统采用的波形音频文件为:WAV格式，该格式的特点是采样率高，文件较大，但音质很好。Creative公司的波形音频文件定义为:VOC格式; 采用MPEC压缩技术的音频文件为MP3格式。 此外还有Module文件(MOD)，RealAudio文件(RA)，Sound文件(SND)和MIDI文件(MIDRMI)。,4、常见的音频文件

12、格式,音频数据都是以文件的形式保存在计算机中。在计算机及Internet上运行的音频文件格式很多，目前比较流行的有*.VOC、 *.WAV 、*.MP3、 *.WMA、等，,4.3.2 图形图像与视频媒体,计算机所绘制的图片具有两种形式，图形和图像，它们也是构成动画或视频的基础。,1、图形,图形又称矢量图形或几何图形，它是指用计算机绘图工具绘制的画面，用一组指令来描述的，这些指令给出构成该画面的所有直线、曲线、矩形、椭圆等的形状、位置、颜色等各种属性和参数。 绘图软件，比如CorelDraw、Freehand和Illustrator等。 矢量图形的优点在于不需要对图上每一点进行量化保存，只需要

13、让计算机知道所描绘对象的几何特征即可。矢量图形主要用于计算机辅助设计、工程制图、广告设计、美术字和地图等领域。,2、图像,图像是由图像或影像输入设备拍摄或采集的实际场景或任意画面，使用扫描仪和数码相机等图像采集设备都可获得数字化的图像。 由像素点构成,视频是运动的图像，即具有一定的时间长度并能够以某种频率连续播放的图像信息，一般是指录影和录像一类的媒体。现在大部分图像和视频设备都是数字化的。 绘画软件，如Photoshop、 PhotoImpact和PhotoDraw等。通常图像文件总是以压缩的方式进行存储的，以节省内存和磁盘空间。,图形与图像除了在构成原理上的区别外，还有以下几点区别,(1)

14、 图形的颜色数目与文件的大小无关；而图像中每个像素所占据的二进制位数与图像的颜色数目有关，颜色数目越多，占据的二进制位数也就越多，图像的文件数据量也会随之迅速增大。 (2)图形在进行缩放、旋转等操作后不会产生失真；而图像有可能出现失真现象。 (3)图形适应于表现变化的曲线、简单的图案和运算的结果等；而图像的表现力较强，层次和色彩较丰富，适应于表现自然的、细节的景物。,3、图形图像的数字化,图形的数据格式通常有两大类 一类是基于“位映射”原理的位图(Bitmapped Graphics)格式 另一类是矢量图(Vector Graphics)，这是以数学方法描述的由几何元素组成的图。,4、静态图像

15、压缩,对图像数据进行压缩主要通过编码技术来实现，在性能上也分为无损编码和有损编码。 图像文件格式有： JPEG文件名后缀为JPG, Windows系统采用的无压缩位图文件BMP，能够渐近传输的图形交换格式GIF ，PCX(位图文件格式)和PNG(便携网络图形)等。其中，TIFF和PNG采用无损压缩算法。,4.3.3视频媒体,视频信息(Video)是由一幅幅的静态图像组成的。视频信息有三项技术指标：色彩、分辨率和帧速率。例如，目前的高分辨率电视图像有65536种颜色，576行扫描线，25帧s的帧速率。电影播放的帧速率大约是每秒24帧，是人眼睛视觉暂留允许的最低速率。,数字视频(DigitalVi

16、deo)是数字化的视频信息，生活中可以使用摄像机一类的视频捕捉设备进行录制。传统的视频源如录像带、摄录机、LD视盘、CCD摄像头、监视器的视频输出等，可以使用视频采集卡将模拟视频进行数字化。采集卡将视频信号经过数字化转换后，经过PCI总线实时送往内存和显存。播放时，视频信号被转变为帧信息，并以约30帧s的速度投影到显示器上。,2、运动图像的压缩 目前在多媒体数据压缩标准中，较多采用MPEG系列标准。ISO的MPEG小组开发了4个版本的运动图像压缩标准：MPEG1、MPEG2、MPEG3和MPEG；4，以适用于不同带宽和数字影像质量的要求，其中MPEG3被放弃。,MPEG压缩图像的基本方法是在单

17、位时间内采集并保存第一帧信息，然后只存储其余帧相对第一帧发生变化的部分，以达到压缩的目的。,MPEG1,用于传输15Mbps数据传输率的数字存储媒体运动图像及其伴音的编码，经过MPEG1标准压缩后，视频数据压缩率为11001200，音频压缩率为165。,MPEG2,主要针对高清晰度电视(HDTV)的需要，传输速率为10Mbps，与MPEG1兼容，适用于1560Mbps甚至更高的编码范围。MPEG2有每秒30帧704X480的分辨率，是MPEG1播放速度的4倍。,MPEG4,1998年11月公布，是一种超低码率运动图像和语言的压缩标准，用于传输速率低于64Mbps的实时图像传输。,常用的数字视频

18、文件格式除MPEG文件(文件名后缀为.mpg、.mpeg、.dat)外，还有AVI文件(Audio Video Interleaved，音频视频交错，Microsoft公司开发，文件名后缀.avi)，QuickTime文件(Apple公司开发，作为MPEG4的媒体存储格式，文件名后缀.mov.qt)和Real Video文件(Real Networks公司开发的流式视频格式，文件名后缀nn)等。,4.3.4 计算机动画,计算机动画是在传统的电影动画的基础上，使用计算机图形图像技术进行图画绘制和播放的一门视觉媒体新技术。,l、动画原理,视觉暂停 动画和电影就是利用人眼的视觉暂停来实现动画的。广义

19、上说，图形图像的运动显示都可以称作动画。,2计算机动画的概念和分类,计算机动画可以按照控制方式和视觉空间加以分类。 两种产生动画的方法，一种是通过运行程序来生成并显示一个动画，称为实时动画；另一种是先画好动画的每一帧图画，并以磁盘文件形式保存起来，需要观看时用播放软件将该动画文件播放出来，称为逐帧动画。,制作实时动画程序的工具软件有多种，如专用于制作多媒体课件的Authorware和制作网络动画的flash等。实时动画的最广泛应用是游戏软件。,根据视觉空间的不同，计算机动画又有二维动画与三维动画两种类型,3计算机动画文件,常用的动画文件有GIF文件和FLIFLC(Flic)文件两种。 GIF采

20、用压缩效率非常高的无损数据压缩LZW(LempelZiv&Welch)算法，能够有效提高图像文件的网络传输速度，特别适合作为Web的信息素材，在网络多媒体领域得到了广泛的应用。 Flic文件是Autodesk公司在其出品的Animator和3D Studio等二维和三维动画制作软件中采用的彩色动画文件格式，,4动画处理软件Flash简介,Flash是美国Micromedia公司出品的矢量图形编辑和动画创作的专业软件，主要应用于网页设计和多媒体创作等领域，功能十分强大和独特，已成为交互式矢量动画的标准。Flash具有支持矢量图形，交互性好，文件体积小，融图形、音乐、声效、交互控制于一体，及适合W

21、eb应用等特点。Flash与Dreamweaver配合是目前最为理想的多媒体网页开发工具。,4.4 网络多媒体应用,(1)远程教学 (2)网络多媒体信息咨询与服务 (3)视频流点播 (4)IP可视电话 (5)多媒体会议 (6)网络游戏与交互式娱乐 (7)基于网络多媒体系统的计算机协同工作,4.4.2网络多媒体系统的特点,网络多媒体系统与一般网络计算机系统的主要不同点在于，它更加强调网络资源的实时调度和服务质量的保证。除了多媒体系统共同具有的集成性和交互性以外，网络多媒体系统还具有以下技术特点。,(1)同步机制。 (2)客户服务器模式。 (3)分布式模式,4.4.3多媒体信息传输对通信系统的要求

22、,由于多媒体信息含有多种复杂的数据成分，在传输多媒体数据时，不但要求网络具有高速传输能力，还要求通信系统具有对各种信息的高效综合能力。这些要求归纳起来有以下三点： (1)高带宽。 (2)实时性和可靠性。 (3)时空约束。,4.4.4 流媒体技术简介,流媒体是网络多媒体发展的成果。 所谓流媒体，就是使用流式传输技术的、时间连续的媒体，可以是音频、视频、动画或其他多媒体文件。 流媒体文件格式主要有三种类型，包括ASF、RM和QT等，分别由Microsoft公司、RealNetworks公司和Apple公司研制开发。ASF是Windows的数据格式，可用系统中的媒体播放器(Media Player)观看节目。 目前网上电影最流行的是Apple公司的QT(QuickTimeMovie)，它已成为数字媒体的工业标准。,