多媒體技術(shù)概論

1、多媒體課件制作多媒體課件制作楊偉杰楊偉杰 信息技術(shù)系信息技術(shù)系第一部分 多媒體理論基礎(chǔ)第二部分 基于流程圖的創(chuàng)作工具Authoware 第三部分 多媒體素材的編輯與制作第四部分 多媒體軟件設(shè)計第五部分 Flash 動畫設(shè)計第六部分 Director 動畫設(shè)計第七部分 網(wǎng)絡(luò)多媒體應(yīng)用設(shè)計 理解多媒體、多媒體技術(shù)的概念 明確多媒體中的主要元素及其特點 多媒體的硬件設(shè)備 了解多媒體的關(guān)鍵特性以及這些特 性之間的關(guān)系 了解多媒體的關(guān)鍵技術(shù)、主要應(yīng)用 領(lǐng)域和發(fā)展方向 了解多媒體數(shù)據(jù)中的冗余以及幾種 主要壓縮算法學(xué)習(xí)目標(biāo)1.1.1 多媒體的定義“多媒體”一詞譯自英文“Multimedia”即“Multip

2、le”和”Media”的合成其核心詞是媒體何謂多媒體呢？媒質(zhì)：存儲信息的實體，如磁盤、光盤、磁帶、半導(dǎo)體存儲器等。媒介：傳遞信息的載體，如數(shù)字、文字、聲音、圖形和圖像等。媒體（medium）在計算機領(lǐng)域有兩種含義：即媒質(zhì)和媒介。*通常概念的“媒體” ，可分為以下五種類型：感覺媒體表示媒體顯示媒體存儲媒體傳輸媒體感覺媒體：能直接作用于人們的感覺器官，從而能使人產(chǎn)生直接感覺的媒體。如語音、音樂、各種圖像、動畫、文本等。表示媒體：為了傳送感覺媒體而人為研究出來的媒體。借助于此種媒體，便能更有效的存儲或傳送感覺媒體。如語言編碼、電報碼等。顯示媒體：用于通信中使電信號和感覺媒體之間產(chǎn)生轉(zhuǎn)換用的媒體。如輸

3、入、輸出設(shè)施，鍵盤鼠標(biāo)器、顯示器、打印機等。存儲媒體：用于存放某種媒體的媒體如紙張、磁帶、磁盤、光盤等。傳輸媒體：用于傳輸某些媒體的媒體，如電話線、電纜光纖等。多媒體計算機技術(shù)的定義：計算機綜合處理多種媒體信息，文本圖形、圖像、音頻和視頻，使多種信息建立邏輯連接，集成為一個系統(tǒng)并具有交互性。1.1.2 計算機技術(shù)及其特性多媒體計算機技術(shù)的四個主要特性交互性高質(zhì)性實時性集成性因為聲音及活動的視頻圖像是與時間密切相關(guān)的,這就決定了多媒體技術(shù)必須要支持實時處理.如播放時,聲音與圖像都不能出現(xiàn)停頓現(xiàn)象.實時性交互性多媒體的交互性是指用戶可以與計算機的多種信息媒體進行交互操作從而為用戶提供了更加有效地控

4、制和使用信息的手段。交互性多媒體的交互性是指用戶可以與計算機的多種信息媒體進行交互操作從而為用戶提供了更加有效地控制和使用信息的手段。集成性集成性是指以計算機為中心綜合處理多種信息媒體，它包括信息媒體的集成和處理這些媒體的設(shè)備的集成。信息媒體的集成包括信息的多通道統(tǒng)一獲取、多媒體信息的統(tǒng)一組織和存儲、多媒體信息表現(xiàn)合成等方面。多媒體設(shè)備的集成包括硬件和軟件兩個方面。高質(zhì)性多媒體的高質(zhì)性是指多媒體技術(shù)以全數(shù)字化方式加工和處理聲音與圖像信息,精確度高,聲音和圖像的質(zhì)量效果好.lMPC-I標(biāo)準(zhǔn)：1990年制定。lMPC-II標(biāo)準(zhǔn)：1993年5月制定。lMPC-III標(biāo)準(zhǔn)：1995年6月制定。項目MP

5、C-IMPC-IIMPC-IIIRAM2MB4MB8MB運算處理器16MHZ386SX25MHZ486SX75HZPentimu同等級X86硬盤容量30MB160MB540MBCD-ROM150KB/s最大尋址時間1S300Kb/s最大尋址時間400MSCD-ROMXA600Kb/s最大尋址時間200MSCD-ROMXA聲卡8Bit數(shù)字聲音8個合成音MIDI16Bit數(shù)字聲音8個合成音MIDI16Bit數(shù)字聲音WaveTable（波表）MIDI顯卡64048016色64048065536色64048065536色視頻播放35224030fps(352288)25fps15bit/Pixel輸入

6、輸出端口MIDII/O，遙桿端口，串并聯(lián)端口MIDII/O，遙桿端口，串并聯(lián)端口MIDII/O，遙桿端口，串并聯(lián)端口多媒體媒體元素是指多媒體應(yīng)用中可顯示給用戶的媒體組成。1.1.3 多媒體中的媒體元素及特征音頻動畫視頻文本圖形圖像文本文本分為非格式化文本文件和格式化文本文件。非格式化文本文件：只有文本信息沒有其他任何有關(guān)格式信息的文件，又稱為純文本文件。如“.TXT ”文件。格式化文本文件：帶有各種文本排版信息等格式信息的文本文件。如“.DOC ”文件。圖形圖形（Graphic）一般指用計算機繪制的畫面，如直線、圓、圓弧、矩形、任意曲線和圖表等。圖形的格式是一組描述點、線、面等幾何圖形的大小、

7、形狀及其位置、維數(shù)的指令集合。在圖形文件中只記錄生成圖的算法和圖上的某些特征點，因此也稱矢量圖。用于產(chǎn)生和編輯矢量圖形的程序通常稱為“ draw ”程序。微機上常用的矢量圖形文件有：“.3DS”（用于 3D 造型）、“.DXF”（用于CAD）、“.WMF”（用于桌面出版）等等。由于圖形只保存算法和特征點，因此占用的存儲空間很小。但顯示時需經(jīng)過重新計算，因而顯示速度相對慢些。圖像 圖像（Image）是指由輸入設(shè)備捕捉的實際場景畫面，或以數(shù)字化形式存儲的任意畫面。靜止的圖像是一個矩陣，陣列中的各項數(shù)字用來描述構(gòu)成圖像的各個點（稱為像素點 pixel ）的強度與顏色等信息。這種圖像也稱為位圖（ bi

8、t-mapped picture ）。用于生成和編輯位圖圖像的軟件通常稱為“ paint ” 程序。*圖像文件在計算機中的存儲格式有多種，如 BMP、PCX、TIF、TGA、GIF、JPG 等，一般數(shù)據(jù)量都較大。圖像處理時要考慮三個因素：分辨率圖像深度與顯示深度圖像文件大小分辨率屏幕分辨率：顯示器屏幕上的最大顯示 區(qū)域，即水平與垂直方向 的像素個數(shù)。圖像分辨率：數(shù)字化圖像的大小，即該 圖像的水平與垂直方向的 像素個數(shù)。像素分辨率：像素的寬和高之比一般為 1:1。 圖像深度和顯示深度圖像深度（也稱圖像灰度、顏色深度）表示數(shù)字位圖圖像中每個像素上用于表示顏色的二進制數(shù)字位數(shù)。顯示深度：表示顯示器上

9、每個點用于顯示顏色的 2 進制數(shù)字位數(shù)。若顯示器的顯示深度小于數(shù)字圖像的深度，就會使數(shù)字圖像顏色的顯示失真。顏色深度顏色深度顏色總數(shù)顏色總數(shù)圖像名稱圖像名稱12單色圖像單色圖像416索引索引16 色圖像色圖像8256索引索引256 色圖像色圖像1665536HIColorHIColor 圖像圖像2416672216True ColorTrue Color 圖像圖像顏色深度與顯示的顏色數(shù)目圖像文件大小用字節(jié)表示圖像文件大小時，一幅未經(jīng)壓縮的數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)量大小計算如下：圖像數(shù)據(jù)量大小 = 像素總數(shù)圖像深度8例如：一幅 640480 的 256 色圖像為64048088 = 307200 字節(jié)Co

10、mparison:寬度：271高度：300顏色：2大?。?.9 KB寬度：271高度：300顏色：4大?。?9.8 KBComparison:寬度：271高度：300顏色：256大小：79.4 KB寬度：271高度：300顏色：真彩色大?。?38.2 KB音頻數(shù)字音頻（Audio）可分為波形聲音語音和音樂。波形聲音實際上已經(jīng)包含了所有的聲音形式，它可以將任何聲音都進行采樣量化，相應(yīng)的文件格式是WAV 文件或VOC文件。語音也是一種波形，所以和波形聲音的文件格式相同。音樂是符號化了的聲音，樂譜可轉(zhuǎn)變?yōu)榉柮襟w形式。對應(yīng)的文件格式是MID 或CMF 文件。 1聲音的基本特征 聲音是由空氣中分子的振

11、動而產(chǎn)生的。自然界的聲音是一個隨時間而變化的連續(xù)信號，可近似地看成是一種周期性的函數(shù)。通常用模擬的連續(xù)波形描述聲波的形狀，單一頻率的聲波可用一條正弦波表示，如下圖所示。振幅周期基線計算機音頻技術(shù)主要包括聲音的采集、數(shù)字化、壓縮/解壓縮以及聲音的播放。數(shù)字化主要包括采樣和量化這兩個方面。采樣頻率（sampling rate）是將模擬聲音波形轉(zhuǎn)換為數(shù)字時，每秒鐘所抽取聲波幅度樣本的次數(shù)，單位是Hz（赫茲）。 分辨量化數(shù)據(jù)位數(shù)（也稱量化級）每個采樣點能夠表示的數(shù)據(jù)范圍，經(jīng)常采用的有8 位、12 位和16 位。例如，8 位量化級表示每個采樣點可以表示256 個不同量化值，而16 位量化級則可以表示65

12、536 個不同的量化值記錄聲音時，如果每次生成一個聲道數(shù)據(jù)，稱為單聲道；每次生成兩個聲波數(shù)據(jù)，稱為立體聲（雙聲道）。(1). 采樣和量化 (c) 采樣信號的量化(a) 模擬音頻信號(b) 音頻信號的采樣數(shù)字化音頻的過程如下圖所示。Sampling Resolution8 bitSamplingFrequency11 KHz+127+64+320-32-64-12801001010Comparison:Sampling Resolution16 bitSamplingFrequency22 KHz+32767+512+1280-128-512-327680010101100011000Compa

13、rison:記錄聲音時，如果每次生成一個聲道數(shù)據(jù)，稱為單聲道；每次生成兩個聲波數(shù)據(jù)，稱為立體聲（雙聲道）。數(shù)字音頻的存儲量：可用以下公式估算聲音數(shù)字化后每秒所需的存儲量（未經(jīng)壓縮的）存儲量 = 采樣頻率量化位數(shù)8例如，數(shù)字激光唱盤（CD-DA）的標(biāo)準(zhǔn)采樣頻率為44.1 kHz，量化位數(shù)為16 位，立體聲。一分鐘 CD-DA 音樂所需的存儲量為 44.1 K162608 = 10584 KB若使用雙聲道，存儲量再增加一倍 2.3.2 MIDI音頻 MIDI音頻是將電子樂器鍵盤上的彈奏信息記錄下來，包括鍵名、力度、時值長短等，是樂譜的一種數(shù)字式描述。當(dāng)需要播放時，只需從相應(yīng)的MIDI文件中讀出MI

14、DI消息，生成所需要的聲音波形，經(jīng)放大后由揚聲器輸出。如下圖所示。合成器揚聲器MIDI鍵盤MIDI接口音序器 1. 什么是MIDI 2. MIDI設(shè)備配置 3. MIDI文件的特點 MIDI是Musical Instrument Digital Interface(樂器數(shù)字接口)的縮寫。MIDI是一種國際標(biāo)準(zhǔn)，是計算機和MIDI設(shè)備之間進行信息交換的一整套規(guī)則，包括各種電子樂器之間傳送數(shù)據(jù)的通信協(xié)議。 1. 什么是MIDI *MIDI設(shè)備就是處理MIDI信息所需的硬件設(shè)備，其基本組成包括： 2. MIDI設(shè)備配置 (1). MIDI端口 (2). MIDI鍵盤 (3). 音序器(Sequenc

15、er)(4). 合成器 (1). MIDI端口 一臺MID設(shè)備可以有一至三個MIDI端口，分別稱為MIDI In、MIDI Out、MIDI Thru。它們的作用是：MIDI In：接收來自其它MIDI設(shè)備的MIDI信息。MIDI Out：發(fā)送本設(shè)備生成的MIDI信息到其它設(shè)備。MIDI Thru：將從MIDI In端口傳來的信息轉(zhuǎn)發(fā)到相連的另一臺MIDI設(shè)備上。(2). MIDI鍵盤 MIDI鍵盤是用于MIDI樂曲演奏的，MIDI鍵盤本身并不發(fā)出聲音，當(dāng)作曲人員觸動鍵盤上的按鍵時，就發(fā)出按鍵信息，所產(chǎn)生的僅僅是MIDI音樂消息，從而由音序器錄制生成MIDI文件。(3). 音序器(Sequen

16、cer)用于記錄、編輯、播放MIDI的聲音文件，音序器有以硬件形式提供的，目前大多為軟件音序器。音序器可捕捉MIDI消息，將其存入MIDI文件，MIDI文件擴展名為 .MID。音序器還可編輯MIDI文件。(4). 合成器 MIDI文件的播放是通過MIDI合成器，合成器解釋MIDI文件中的指令符號，生成所需要的聲音波形，經(jīng)放大后由揚聲器輸出，聲音的效果比較豐富。1). MIDI合成方式MIDI合成方式主要有調(diào)頻合成(FM)和波形表合成(Wave Table)兩種方式。調(diào)頻合成方式，其原理是根據(jù)傅立葉級數(shù)而來。波形表合成的原理是ROM中已存儲著各種實際樂器的聲音采樣，合成時以查表方式調(diào)用這些樣本將

17、其還原回放。2). 硬波形表合成與軟波形表合成硬波表合成方式的數(shù)字聲音樣本被保存在ROM內(nèi)或RAM(可動態(tài)更換)內(nèi)。而軟波表的數(shù)字化樣本保存于系統(tǒng)主存中，合成運算靠CPU完成，最終的音頻合成靠聲卡上的WAVE合成器來完成。軟波表實際上是針對合成MIDI音樂而開發(fā)的一套軟件，其主要作用是控制高速CPU來完成波表MIDI合成器的部分功能。 3. MIDI文件的特點 (1). 由于MIDI文件只是一系列指令的集合，因此它比數(shù)字波形文件小得多，大大節(jié)省了存儲空間。(2). 使用MIDI文件，其聲音卡上必需含有硬件音序器或者配置有軟件音序器。(3). MIDI聲音適于重現(xiàn)打擊樂或一些電子樂器的聲音，利用MIDI聲音方式可用計算機來進行作曲。(4). 對MIDI的編輯很靈活，在音序器的幫助下，用戶可自由地改變音調(diào)、音色以及樂曲速度等，以達(dá)到需要的效果。動畫是活動的畫面，實質(zhì)是一幅幅靜態(tài)圖像的連續(xù)播放。動畫的連續(xù)播放既指時間上的連續(xù)，也指圖像內(nèi)容上的連續(xù)。計算機設(shè)計動畫有兩種：一種是幀動畫，一種是造型動畫。動畫幀動畫是由一幅幅位圖組成的連續(xù)的畫面，就如電影膠片或視頻畫面一樣要分別設(shè)計每屏幕顯示的畫面。造型動畫是對每一個運動的物體分別進行設(shè)計，賦予每個動元一些特征，然后用這些動元構(gòu)成完整的幀畫面。動元的表