多媒体技术基础1.ppt

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1、1/31,第7章多媒体技术基础,教学目标,了解多媒体技术的基本概念 了解多媒体系统的基本组成与功能 了解多媒体处理的关键技术数据压缩技术及数据压缩标准 了解主要的多媒体硬件的工作原理 了解并掌握多媒体作品设计原则,2/33,重点、难点,重点：多媒体系统组成、多媒体信息的数字化 难点： 多媒体信息的数字化,3/33,4/31,教学内容,多媒体技术简介多媒体信息处理技术多媒体计算机系统的组成多媒体技术应用,5/33,媒体的基本概念 多媒体及多媒体技术 多媒体的关键技术 多媒体技术的特点 多媒体技术的应用领域,7.1 多媒体技术简介,6/33,1. 媒体的基本概念 媒体（媒质、媒介）：是表示、传递和

2、存储信息的载体 ，在计算机领域中，媒体有两种含义： 一种是表示信息的载体，如声、文、图、形、数等 一种是存储信息的实体，如磁带、磁盘等,7.1 多媒体技术简介,7/33,1. 媒体的基本概念 按照国际电联（ITU）的定义，媒体可分为五类： 感觉媒体 ，如声音、图形、图像、动画 等。 表示媒体 ，如声音编码，图像编码等 显示媒体 ，如键盘、鼠标器、话筒、显示器、音箱等 存储媒体 ，如磁带、磁盘、光盘和内存等 传输媒体 ，如双绞线、同轴电缆、光纤、微波等,7.1 多媒体技术简介,8/33,7.1 多媒体技术简介,9/33,2. 多媒体及多媒体技术 多媒体 ：是融合两种或者两种以上感觉媒体的一种人机

3、交互式信息交流和传播媒体，它是多种媒体信息的综合 。 多媒体技术 ：是指把各种媒体信息以数字化形式存放在计算机中,并通过计算机来表现、存储和处理多种媒体信息的综合能力,它是一种跨学科的综合技术,7.1 多媒体技术简介,10/33,3. 多媒体的关键技术 多媒体数据的压缩和解压缩 多媒体数据量 图像 ：640 x480 x24=7.03Mbit=0.89MB 视频 PAL制式,每秒25帧,数据量为: 7. 03x25 Mbit/s=22.25MB /s NTSC制式,每秒30帧,数据量为: 7. 03x30 Mbit/s=26.7MB /s 声音 ：44.1x16x2 bit /s=172KB/

4、s,7.1 多媒体技术简介,11/33,3. 多媒体的关键技术： 多媒体数据的压缩和解压缩,7.1 多媒体技术简介,在计算机系统中，大量信息（特别是图像和语音等多媒体信息）需要在有限的硬盘上存储； 在计算机网络中，这些海量信息需要在较窄的信道中传输，如何有效地减少存储量和提高传输速度就成为一个关键问题。 数据压缩是解决这一问题的有效办法。,12/33,3. 多媒体的关键技术： 多媒体数据的压缩和解压缩,7.1 多媒体技术简介,数据压缩的条件： 1)数据冗余度: 音频信号和视频信号等原始数据通常存在很多用处不大的空间，空间越多，数据的冗余度也越大。通过数据的压缩，将把这些不用的空间去掉。,13/

5、33,3. 多媒体的关键技术： 多媒体数据的压缩和解压缩,7.1 多媒体技术简介,数据压缩的条件： 2) 人类不敏感因素: 一般而言，人类对某些频率的音频信号不敏感，有无这些频率的音频，在听觉上影响不大，在数据压缩时，就可去掉这些成分. 根据人眼对物体的轮廓比对物体内部细节更为敏感的特点，可以利用物体的集合来表达图象. 人眼对彩色细节的分辨能力远比亮度细节的分辨能力低,14/33,3. 多媒体的关键技术： 多媒体数据的压缩和解压缩,7.1 多媒体技术简介,超大规模集成电路芯片技术 多媒体数据存储技术 多媒体信息的传输技术 多媒体数据库技术,15/33,4. 多媒体技术的特点 多样性，指综合处理

6、多媒体信息的能力。 集成性，指多媒体信息媒体的集成和处理这些媒体的设备与设施的集成。 交互性，是指人与多媒体系统交换信息的全过程。 实时性，考虑有些媒体的时间性能 。 数字化，多媒体信息必须是数字化形式 5. 多媒体技术的应用领域 教育与培训 、商业宣传 、电子出版 、多媒体娱乐和游戏 、影视制作,7.1 多媒体技术简介,16/33,一个完整的多媒体系统通常包括： 多媒体信息的产生（或获取） 多媒体信息的表现（或再现） 多媒体信息的存储、处理与检索 多媒体信息的传输 本节主要讨论多媒体信息的数字化和数据压缩技术,7.2 多媒体信息处理技术,17/33,多媒体信息的数字化过程一般包括三个阶段：采

7、样、量化和编码,7.2.1多媒体信息的数字化,按照一定的规律每隔一定的时间间隔抽取模拟信号的值,得到样本值。,对样本值进行离散化处理，得到量化值。,量化值的二进制化，得到编码。,18/33,1. 声音媒体的数字化,声音通常用模拟波的形式表示 两个基本参数： 振幅反映了声音的音量； 频率反映了声音的音调。 频率在20Hz20k Hz的波称为音频波； 频率小于20 Hz的波称为次音波； 频率大于20k Hz的波称为超音波。 常见声音的频率范围有： 电话音频：200 Hz3400Hz； 调频广播音频：20 Hz15kHz； 调幅广播音频：50 Hz7kHz。,时间（s）,（1）音频信号的数字化过程,

8、20/33,（2）计算机中的数字音频文件 用一组0和1表示的声音叫数字音频。 数字音频质量取决于采样频率和量化位数 波形文件 ：声音模拟信号的数字化结果 。如：WAVE文件、MP3 (MPEG Audio Layer 3)文件、WMA(Windows Media Audio)文件 。 MIDI文件 ：记录的不是声音本身，而是将每个音符记录为一个数字 。实际上就是数字形式的乐谱。参见教材表7.1,1. 声音信号的数字化过程,21/33,图像的物理形式是二维或三维空间中连续变化的光和色彩，属于模拟信号。 计算机中描述的图像有静态图像和动态图像两种。 静态图像，根据生成的原理分为： 位图图像：对模拟

9、图像进行采样、量化得到的。 矢量图形：一组程序指令集来描述构成一幅图形的几何元素的位置、维数、大小和色彩 。,2. 图形图像媒体的数字化,放大前后的剪贴画,24/33,动态图像：是指连续渐变的静态图像或图形序列沿时间轴顺次更换显示,从而构成运动视感的媒体 动画：当序列中每帧图像是由人工或计算机生成时。 视频：当序列中每帧图像是通过实时摄取自然景象或活动对象时。 帧：是一个完整且独立的窗口视图 帧速率：指每秒播放的帧数,2. 图形图像媒体的数字化,25/33,动画的数字化过程： 把动画分解为若干个静止图像，再对每个静止图像进行数字化 。 常见的动画文件有GIF,SWF等文件 视频的数字化过程：

10、与动画类似，主要区别在于组成视频的每帧图像是自然景物的图像 常见的视频文件有AVI,MPEG文件等,2. 图形图像媒体的数字化,26/33,数据压缩方法 多媒体数据压缩利用的是信息之间的相关性和冗余性（包括空间冗余和时间冗余），可以分为无损压缩和有损压缩两种 无损压缩： 利用数据的相关性进行压缩，可完全恢复原始数据而不引入任何失真。 典型的可逆编码有：霍夫曼编码、算术编码、行程编码、LZW编码等。,7.2.2多媒体数据压缩编码技术,27/33,有损压缩编码:利用了人类视觉和听觉器官对图像或声音中某些频率成分不敏感的特性，允许在压缩过程中损失一定信息。解码后的数据与原始数据不一致。 有损压缩编码

11、类型有：预测编码、变换编码等,7.2.2多媒体数据压缩编码技术,28/33,多媒体数据压缩 国际标准：,(1)静止图像压缩标准 JPEG 是联合图片专家小组的缩写。该小组提出了一个适用于彩色和单色多灰度或连续色调静止图像的数字压缩国际标准，简称JPEG标准。它可将图像数据压缩到1/10至1/30，并可实行实时再生。 (2)动态图像压缩标准 MPEG 是动态图像专家小组的缩写。该小组提出了一个适用于动态图像数据压缩的国际标准，简称MPEG标准。该标准包括MPEG视频、MPEG音频和视频音频同步.,7.2.2多媒体数据压缩编码技术,29/33,7.3 MPC的系统组成,30/33,1. MPC的层

12、次结构,31/33,硬件 包括计算机主机及可以接收和播放多媒体信息的各种输入/输出设备,2. MPC硬件系统,32/33,在个人计算机上加上音频卡、视频卡和CD-ROM，就构成了目前人们所称谓的多媒体计算机。 当然，在实际应用中，还应配置必要的其他硬件设备（如摄像机、扫描仪、触摸屏、打印机、影碟机、音响设备等）以及相应的软件，才能构成一个多媒体系统。,2. MPC硬件系统,33/33,多媒体软件大致可分四类： （1）支持多媒体功能的操作系统，如Windows2000等 （2）多媒体素材制作软件，它们用来完成声音录制编辑、图像扫描输入与处理、视频采集与压缩编码、动画制作与生成等。如：Sound

13、Recorder程序为声音的录制与编辑提供了一个基本工具等。 （3）多媒体创作软件。多媒体创作软件是用来编制与生成各种多媒体应用软件的。多媒体创作软件是处理和统一管理文本、图形、声音、天色态图像、视频图像和动画等多种媒体信息的一个或一套编辑、制作工具，也称多媒体开发平台。 如：Authorware ，PowerPoint 等,3. MPC软件系统,34/33,多媒体技术应用,1. 多媒体数据库系统 2. 视频会议系统 3.流媒体以及流媒体技术 4.视频点播系统,7.3.2 多媒体技术应用,35/33,流媒体:是指采用流式传输技术在Internet或Ethernet中播放的媒体格式，如音频、视频或多媒体文件 流式传输技术，就是把完整的影像和声音数据经过处理后保存在网站服务器上，用户可以边下载边获取信息，而无须将整个压缩文件下载之后再观看的网络传输技术。 流式传输技术的方法 顺序流式传输 实时流式传输,流媒体以及流媒体技术,作业,习题7 7-1 7-2,36/31,