第六章多媒體技術(shù)及其應(yīng)用

1、第六章第六章 多媒體技術(shù)及其應(yīng)用多媒體技術(shù)及其應(yīng)用.多媒體媒體存儲(chǔ)信息的物理實(shí)體，如磁盤、光盤等信息的表現(xiàn)形式或載體,如文字、圖形、圖像、動(dòng)畫、聲音等多媒體融合兩種或兩種以上媒體的一種人-機(jī)交互式信息交流和傳播媒體，使用的媒體包括文字、圖形、圖像、聲音、動(dòng)畫和電視圖像。多媒體技術(shù) 是一種基于計(jì)算機(jī)的綜合技術(shù)，包括數(shù)字化信息的處理技術(shù)、音頻和視頻技術(shù)、計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)、人工智能和模式識(shí)別技術(shù)、通信和圖像技術(shù)等，是一門跨學(xué)科的綜合技術(shù)。.多媒體的分類通常，人們將文本、音頻、視頻、圖形、圖像、動(dòng)畫的綜合體籠統(tǒng)稱為“多媒體”。由此可見(jiàn)，多媒體信息包括以下5種： 文本 圖形、圖像 動(dòng)畫 聲音 視頻影

2、像.多媒體技術(shù)的特點(diǎn)(1) 集成性 兩個(gè)方面: 信息媒體的集成，即將各種不同的媒體信息有機(jī)地同步，集成為一個(gè)完整、協(xié)調(diào)的多媒體信息； 是各種不同的顯示或表現(xiàn)媒體設(shè)備的集成。(2)交互性 多媒體計(jì)算機(jī)除了可以播放各種媒體信息外，還可以與使用者進(jìn)行信息交換。(3)實(shí)時(shí)性 聲音和活動(dòng)視頻圖像的實(shí)時(shí)同步處理，使聲音和圖像在播放時(shí)不出現(xiàn)停滯。.多媒體信息處理的關(guān)鍵技術(shù) 1. 多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù) 節(jié)省存儲(chǔ)空間，提高通信介質(zhì)的傳輸效率，使計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)處理和播放視頻、音頻信息成為可能。2. 多媒體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù) 數(shù)字化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的介質(zhì)有：硬盤、光盤和磁帶等。3. 集成電路制作技術(shù) 多媒體處理涉及大量計(jì)算,軟件通過(guò)硬

3、件實(shí)現(xiàn),提高處理速度.4. 多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù) 研究多媒體信息的特征、建立多媒體數(shù)據(jù)模型； 有效地組織和管理多媒體信息； 多媒體信息的檢索和統(tǒng)計(jì)。.5. 5. 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，通過(guò)多種傳感設(shè)備利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，通過(guò)多種傳感設(shè)備，使人能夠沉浸在計(jì)算機(jī)生成的虛擬境界中，并能，使人能夠沉浸在計(jì)算機(jī)生成的虛擬境界中，并能夠通過(guò)語(yǔ)言、手勢(shì)等自然的方式與之進(jìn)行實(shí)時(shí)交互夠通過(guò)語(yǔ)言、手勢(shì)等自然的方式與之進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，創(chuàng)建了一種適人化的多維信息空間。，創(chuàng)建了一種適人化的多維信息空間。6. 6. 多媒體網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)多媒體網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)多媒體通信技術(shù)支持是保證多媒體通信

4、實(shí)施的條件多媒體通信技術(shù)支持是保證多媒體通信實(shí)施的條件。.多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 多媒體系統(tǒng):具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和數(shù)字化媒體設(shè)備整合能力，能綜合處理多種媒體信息，并提供多媒體信息的輸入、編輯、存儲(chǔ)和播放等功能 軟件軟件系統(tǒng)系統(tǒng)多媒體應(yīng)用系統(tǒng)多媒體創(chuàng)作工具多媒體素材制作工具多媒體操作系統(tǒng)外部設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序硬件硬件系統(tǒng)系統(tǒng)多媒體外部設(shè)備計(jì)算機(jī)基本配置.多媒體計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) .多媒體計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)1.多媒體操作系統(tǒng) 多媒體數(shù)據(jù)和多媒體設(shè)備的管理和控制功能2.多媒體驅(qū)動(dòng)程序 完成設(shè)備的初始化，控制各種設(shè)備操作 3.多媒體素材制作軟件 圖像、圖形、動(dòng)畫和聲音等素材的制作 .常用多媒體素材制作軟件 多媒體元素

5、多媒體元素典型產(chǎn)品典型產(chǎn)品文字文字記事本、寫字板、記事本、寫字板、Word、WPS圖形圖形AutoCAD、FreeHand、CorelDRAW圖像圖像畫圖、畫圖、PhotoShop、Fireworks、Painter動(dòng)畫動(dòng)畫二維二維Flash、Toon Boom Studio、 Animator Pro三維三維3DS MAX、Maya、Cool 3D聲音聲音錄音機(jī)、錄音機(jī)、Cool Edit Pro、Audition、Wave Edit 視頻視頻Movie Marker、Premiere、Ulead Media Studio .多媒體創(chuàng)作軟件作用：多媒體素材有機(jī)地結(jié)合成一個(gè)完整的的多媒體產(chǎn)品，

6、應(yīng)還具有操作界面的生成、能交互控制、數(shù)據(jù)管理等功能。 （1）編程語(yǔ)言靈活多變且功能強(qiáng)大，增加開(kāi)發(fā)難度。 VB等（2）多媒體創(chuàng)作工具典型產(chǎn)品典型產(chǎn)品特點(diǎn)特點(diǎn)Authorware基于圖標(biāo)和流程圖為基礎(chǔ)的編輯工具，常用于基于圖標(biāo)和流程圖為基礎(chǔ)的編輯工具，常用于制作課件。制作課件。Director基于通道和時(shí)間軸為基礎(chǔ)的編輯工具，通用性基于通道和時(shí)間軸為基礎(chǔ)的編輯工具，通用性強(qiáng)。強(qiáng)。Tool Book基于描述語(yǔ)言、以頁(yè)面為基礎(chǔ)的編輯工具?；诿枋稣Z(yǔ)言、以頁(yè)面為基礎(chǔ)的編輯工具。PowerPoint多媒體教學(xué)、演示的工具軟件多媒體教學(xué)、演示的工具軟件.多媒體信息的數(shù)字化和壓縮技術(shù) 1.基本概念復(fù)雜的聲波由

7、許許多具有不同振幅和頻率的正弦波組成。周期T:重復(fù)出現(xiàn)的時(shí)間間隔;振幅A:波形相對(duì)基線的最大位移, 表示音量的大小;頻率f:信號(hào)每秒鐘變化的次數(shù),即1/T 以赫茲(Hz)為單位。.模擬音頻的數(shù)字化用計(jì)算機(jī)對(duì)音頻信息處理，就要將模擬信號(hào)（如語(yǔ)音、音樂(lè)等）轉(zhuǎn)換成維數(shù)字信號(hào)。采樣 每隔一定時(shí)間間隔對(duì)模擬波形上取一個(gè)幅度值。量化 將每個(gè)采樣點(diǎn)得到的幅度值以數(shù)字存儲(chǔ)。編碼 將采樣和量化后的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以一定的格式記錄下來(lái)模擬信號(hào)模擬信號(hào)采樣采樣量化量化編碼編碼數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào).數(shù)字音頻的技術(shù)指標(biāo) 采樣頻率、量化位數(shù)和聲道數(shù)采樣頻率：每秒鐘的采樣次數(shù)量化位數(shù)(采樣精度) ：存放采樣點(diǎn)振幅值的二進(jìn)制位數(shù)。通常量

8、化位數(shù)有8位、16位，分別表示有28、216個(gè)等級(jí)。聲道數(shù) ：聲音通道的個(gè)數(shù) ，立體聲為雙聲道。每秒鐘存儲(chǔ)聲音容量的公式為： 采樣頻率采樣精度聲道數(shù)/8=字節(jié)數(shù)例如，用44.10 kHz的采樣頻率，16位的精度存儲(chǔ)，則錄制1秒鐘的立體聲節(jié)目，其WAV文件所需的存儲(chǔ)量為：44100162/8=176400（字節(jié)）.數(shù)字音頻的文件格式 Wave格式文件（. Wav） 記錄了真實(shí)聲音的二進(jìn)制采樣數(shù)據(jù)，通常文件較大。MIDI格式文件（.MID） 數(shù)字音樂(lè)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn). 記錄的是音符數(shù)字，文件小。 MPEG音頻文件（.MP1/.MP2/.MP3） 采用MPEG音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓縮的文件。RA格式文件（.r

9、a） RA（Real Audio）是Real Network公司制定的音頻壓縮規(guī)范，有較高的壓縮比，采用流媒體的方式在網(wǎng)上實(shí)時(shí)播放。 .數(shù)字圖像及處理 1.基本概念 圖形和圖像 圖形：由點(diǎn)、線等組成的有邊界畫面，文件中存放描述圖形的指令。 圖像：由圖像設(shè)備輸入的無(wú)邊界畫面，數(shù)字化后以位圖形式存儲(chǔ)。圖形與圖像的數(shù)字化 分辨率（行、列）和顏色深度 真彩色每個(gè)像素點(diǎn)占3個(gè)字節(jié)，224=16777216 種顏色。 計(jì)算存儲(chǔ)一秒圖像公式： 列數(shù)行數(shù)像素的顏色深度/8 幀/秒=字節(jié)數(shù) 例：12801024分辨率的“真彩色”電視圖像，按每秒30幀計(jì)算，顯示1分鐘，則需要： 1280102433060 6.6

10、 GB.圖像的數(shù)字化采樣 用多少個(gè)像素點(diǎn)的“列數(shù)行數(shù)”表示，分辨率越高，圖像越清晰，存儲(chǔ)量也越大。量化 量化是在圖像離散化后，將表示圖像色彩濃淡的連續(xù)變化值離化為整數(shù)值的過(guò)程。 把量化時(shí)所確定的整數(shù)值取值個(gè)數(shù)稱為量化級(jí)數(shù),也稱為顏色深度. 圖像圖像 采樣采樣 量化量化 數(shù)字圖像數(shù)字圖像.顏色深度黑白圖 圖像的顏色深度為1，則用一個(gè)二進(jìn)制位1和0表示純白、純黑兩種情況； 灰度圖 圖像的顏色深度為8，占一個(gè)字節(jié)，灰度級(jí)別為256級(jí)。通過(guò)調(diào)整黑白兩色的程度（稱顏色灰度）來(lái)有效地顯示單色圖像；RGB 24位真彩色 彩色圖像顯示時(shí)，由紅、綠、藍(lán)三基色通過(guò)不同的強(qiáng)度混合而成，當(dāng)強(qiáng)度分成256級(jí)（值為025

11、5），占24位，就構(gòu)成了224=16777216種顏色的“真彩色”圖像?；叶葓D灰度圖彩色圖彩色圖.圖像的分辨率和像素位的顏色深度決定了圖像文件的大小，計(jì)算公式為： 列數(shù)行數(shù)顏色深度8=圖像字節(jié)數(shù)例8.2 當(dāng)要表示一個(gè)分辨率為640480的“24位真彩色”圖像，則需要： 6404802481MB 由此可見(jiàn)，數(shù)字化后的圖像數(shù)據(jù)量十分巨大，必須采用編碼技術(shù)來(lái)壓縮信息。它是圖像傳輸與存儲(chǔ)的關(guān)鍵。.常用圖像文件格式BMP和DIB格式文件 與設(shè)備無(wú)關(guān)的位圖格式文件，Windows環(huán)境中經(jīng)常使用.GIF格式文件 Internet上的重要文件格式之一，最大不超過(guò)64 KB， 256色以內(nèi)，壓縮比較高，與設(shè)備無(wú)

12、關(guān)。JPEG格式文件（.JPG） 利用JPEG方法壓縮, Internet上重要文件格式之一， 適用于處理256色以上、大幅面圖像。WMF格式文件 位圖與矢量圖的混合體, Windows中許多剪貼畫圖像 是以該格式存儲(chǔ)的。廣泛應(yīng)用于桌面出版印刷領(lǐng)域。 .視頻視頻是將一幅幅獨(dú)立圖像組成的序列按照一定的速率連續(xù)播放，利用視覺(jué)暫留現(xiàn)象在人的眼前呈現(xiàn)出連續(xù)運(yùn)動(dòng)的畫面。模擬視頻常用兩種標(biāo)準(zhǔn)：NTSC制式(30幀/秒，525行/幀)PAL制式（25幀/秒，625行/幀），我國(guó)采用PAL制式。 例例1分鐘的數(shù)字視頻容量分鐘的數(shù)字視頻容量640480 3 30 60=1 658 880 000字節(jié)字節(jié)分辨率分

13、辨率幀幀/ /秒秒采樣深度采樣深度 時(shí)間時(shí)間.常用視頻文件格式AVI（Audio-Video Interleaved）文件 將視頻與音頻信息交錯(cuò)地保存在一個(gè)文件中，較好地解決了音頻與視頻的同步問(wèn)題，已成為Windows視頻標(biāo)準(zhǔn)格式文件。MOV文件 利用它可以合成視頻、音頻、動(dòng)畫、靜止圖像等多種素材。MPG(.mpg)文件 是按照MPEG標(biāo)準(zhǔn)壓縮的全屏視頻的標(biāo)準(zhǔn)文件。DAT文件 是VCD專用的格式文件，文件結(jié)構(gòu)與MPG文件格式基本相同。 .流媒體概述 流媒體一種可以使音頻、視頻等多媒體文件能在Internet上以實(shí)時(shí)的、無(wú)需下載等待的流式傳輸方式進(jìn)行播放的技術(shù)應(yīng)用 互聯(lián)網(wǎng)直播 視頻點(diǎn)播 遠(yuǎn)程教育

14、 視頻會(huì)議系統(tǒng).常用流媒體文件RealMedia (RealNetworks)RA （RealAudio）用來(lái)傳輸接近CD音質(zhì)的音頻數(shù)據(jù)RM（RealVideo）在低速率的網(wǎng)絡(luò)上實(shí)時(shí)傳輸活動(dòng)視頻影像RF（RealFlash）一種高壓縮比的動(dòng)畫格式QuickTime(Apple)是數(shù)字媒體領(lǐng)域事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，是創(chuàng)建3D動(dòng)畫、實(shí)時(shí)效果、虛擬現(xiàn)實(shí)、A/V和其他數(shù)字流媒體的重要基礎(chǔ)。ASF與WMA(Microsoft)ASF是一種數(shù)據(jù)格式，音頻、視頻、圖像以及控制命令腳本等多媒體信息通過(guò)這種格式，以網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的形式傳輸，實(shí)現(xiàn)流式多媒體內(nèi)容發(fā)布。WMV是微軟公司推出的與MP3格式齊名的一種音頻格式，是

15、用于高清晰度映像的編解碼器。.數(shù)據(jù)壓縮技術(shù) 數(shù)字化了的視頻和音頻信號(hào)的數(shù)量之大是非常驚人的。帶來(lái)的問(wèn)題 占用存儲(chǔ)容量 降低通信干線的信道傳輸率 影響計(jì)算機(jī)的處理速度和播放效果問(wèn)題的解決：數(shù)據(jù)壓縮數(shù)據(jù)壓縮：一般可以分為有損壓縮和無(wú)損壓縮兩種。.數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的性能指標(biāo) 壓縮比: 即壓縮前后所需的信息存儲(chǔ)之比要大； 恢復(fù)效果：即要盡可能恢復(fù)到原始數(shù)據(jù) 速度：即壓縮、解壓縮的速度 開(kāi)銷：實(shí)現(xiàn)壓縮的軟、硬件開(kāi)銷要小 .無(wú)損壓縮（解壓縮后信息不失真，可逆） 這類算法主要特點(diǎn)是壓縮比較低，為2:15:1，一般用來(lái)壓縮文本數(shù)據(jù)或計(jì)算機(jī)繪制的圖像（色彩不豐富）。典型的編碼： 行程編碼：對(duì)連續(xù)出現(xiàn)的符號(hào)用一個(gè)計(jì)數(shù)值來(lái)表示，能確保解壓后的數(shù)據(jù)不失真 。 例用于文字壓縮:AAAAABBBBCCDDDDDD 5A4B2C6D Huffman編碼 編碼思想：出現(xiàn)頻率較高的符號(hào)采用短碼字，出現(xiàn)頻率較低的符號(hào)采用較長(zhǎng)的碼字，以達(dá)到縮短平均碼長(zhǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮。.有損壓縮 有損壓縮方法是以犧牲某些信息（這部分信息基本不影響對(duì)原始數(shù)據(jù)的理解）為代價(jià)，換取了較高的壓縮比。 廣泛用于語(yǔ)音、圖像和視頻數(shù)據(jù)的壓縮。數(shù)據(jù)壓縮的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) JPEG標(biāo)準(zhǔn) 適用于連續(xù)色調(diào)和多級(jí)灰度的靜態(tài)圖像 MPEG標(biāo)準(zhǔn) 適用于運(yùn)動(dòng)圖像、音頻信息。包括MPEG視頻、M