清華大學(xué)出版社第9-10章多媒體技術(shù)基礎(chǔ)

1、 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 12022-4-27第九章第九章 多媒體技術(shù)基礎(chǔ)多媒體技術(shù)基礎(chǔ)9.1 9.1 多媒體技術(shù)的基本概念多媒體技術(shù)的基本概念9.2 9.2 多媒體計算機(jī)系統(tǒng)多媒體計算機(jī)系統(tǒng) 9.3 9.3 多媒體信息的數(shù)字化和壓縮技術(shù)多媒體信息的數(shù)字化和壓縮技術(shù) 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-2729.1 9.1 多媒體技術(shù)的基本概念多媒體技術(shù)的基本概念 9.1.1 9.1.1 多媒體多媒體媒體媒體n存儲信息的物理實體，如磁盤、光盤等n信息的表現(xiàn)形式或載體 多媒體多媒體n是融合兩種或兩種以上媒體的一種人-機(jī)交互式信息交流傳播媒體 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-

2、273多媒體技術(shù)多媒體技術(shù) 是一種基于計算機(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)、計算機(jī)硬件和軟件技術(shù)、人工智能和模式識別技術(shù)、通信和圖像技術(shù)等，是一門跨學(xué)科的綜合技術(shù)（音頻和視頻播放技術(shù)音頻和視頻播放技術(shù)） 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-2749.1.2 9.1.2 多媒體技術(shù)的特性多媒體技術(shù)的特性以多媒體以多媒體音頻播放器為例音頻播放器為例n 多樣性：媒體、處理方式 n 集成性：媒體、多媒體硬件與軟件的集成n 交互性：用戶與多媒體信息 n 數(shù)字化：媒體信息以數(shù)字的形式存儲和處理 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-275n 文本n 圖形：由直線、圓、圓弧、任意曲線等組

3、成的畫面，以矢量形式存儲n 圖像：通過掃描儀、數(shù)字照相機(jī)、攝像機(jī)等設(shè)備捕捉的真實場景的畫面，數(shù)字化后以位圖格式存儲多媒體信息的類型多媒體信息的類型 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-276n 動畫：利用了人眼的視覺特性所得到的畫面印象n 視頻：來自視頻信號源的影像（DVDDVD）n 音頻：話語、音樂以及各種動物和自然界發(fā)出的各種聲音（MP3MP3等等）多媒體信息的類型多媒體信息的類型 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-2771、多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù) 節(jié)省存儲空間，提高通信介質(zhì)的傳輸效率，使計算機(jī)實時處理和播放視頻、音頻信息成為可能2、多媒體數(shù)據(jù)存儲技術(shù) 數(shù)字化數(shù)據(jù)存儲的介質(zhì)有：硬盤、光盤和磁

4、帶等3、集成電路制作技術(shù) 大規(guī)模集成電路大規(guī)模集成電路為多媒體技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造了有力的條件多媒體信息處理的關(guān)鍵技術(shù)多媒體信息處理的關(guān)鍵技術(shù) 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-2784、多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù) 研究多媒體信息的特征、建立多媒體數(shù)據(jù)模型；多媒體信息的檢索和統(tǒng)計5、虛擬現(xiàn)實技術(shù) 利用計算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，通過多種傳感設(shè)備，使人能夠沉浸在計算機(jī)生成的虛擬境界中（虛擬故宮虛擬故宮）6、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實施的條件多媒體信息處理的關(guān)鍵技術(shù)多媒體信息處理的關(guān)鍵技術(shù) 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-2799.2 9.2 多媒體計算機(jī)系統(tǒng)多媒體計算機(jī)系

5、統(tǒng) 9.2.1 9.2.1 多媒體計算機(jī)系統(tǒng)組成多媒體計算機(jī)系統(tǒng)組成 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-27101、聲卡又稱音頻卡，是處理音頻信號的硬件多媒體接口卡多媒體接口卡 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-27112、圖形加速卡 圖形加速卡擁有圖形函數(shù)加速器和顯存，專門用來執(zhí)行圖形加速任務(wù)，可以減少CPU處理圖形的負(fù)擔(dān)。工作在CPU和顯示器之間，控制計算機(jī)的圖形輸出。 現(xiàn)在的顯示卡上都集成有圖形處理芯片組，成為圖形加速卡。 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-27123、視頻采集 視頻采集卡可以獲取數(shù)字化視頻信息，提供硬件壓縮功能 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-27134、IE

6、EE 1394卡 標(biāo)準(zhǔn)的IEEE 1394接口可以同時傳送數(shù)字視頻信號以及數(shù)字音頻信號，相對于模擬視頻接口，IEEE 1394技術(shù)在采集和回錄過程中沒有任何信號的損失。 現(xiàn)在的IEEE 1394卡多為PCI接口，只要插入到計算機(jī)主板相應(yīng)的PCI插槽上就可以提供視頻采集功能。 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-2714數(shù)碼照像機(jī)（DC） 數(shù)碼照像機(jī)所拍攝到的照片是以文件形式存儲在相機(jī)內(nèi)的存儲卡中，將數(shù)碼照像機(jī)中的照片存儲到計算機(jī)中，先用連接線將數(shù)碼照像機(jī)與計算機(jī)連結(jié)起來。數(shù)碼照像機(jī)的驅(qū)動程序就會將相機(jī)的存儲卡視為計算機(jī)的一個可移動磁盤，存儲卡中的圖像會以略圖方式顯示 信息獲取設(shè)備信息獲取設(shè)備

7、數(shù)碼設(shè)備數(shù)碼設(shè)備 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-2715數(shù)碼攝像機(jī)（DV） 數(shù)碼攝像機(jī)的優(yōu)點是動態(tài)拍攝效果好，數(shù)碼攝像機(jī)使用的小尺寸電荷耦合器件CCD與其鏡頭的不匹配，在拍攝靜止圖像時的效果不如數(shù)碼照像機(jī)。 信息獲取設(shè)備信息獲取設(shè)備 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-27169.2 9.2 多媒體計算機(jī)系統(tǒng)多媒體計算機(jī)系統(tǒng) 9.2.1 9.2.1 多媒體計算機(jī)系統(tǒng)組成多媒體計算機(jī)系統(tǒng)組成 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-2717多媒體創(chuàng)作工具的類型 n 基于時間序列的創(chuàng)作工具：Directorn 基于流程圖的創(chuàng)作工具：Authorware n 基于描述語言（符號）的創(chuàng)作工具：Mul

8、timedia ToolBookn 可視化編程環(huán)境：Visual Basic和Visual C+多媒體創(chuàng)作工具多媒體創(chuàng)作工具 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-2718 復(fù)雜的聲波由許多具有不同振幅和頻率的正弦波組成。 波形相對基線的最大位移稱為振幅A，反映音量；波形中兩個相鄰的波峰（或波谷）之間的距離稱為振動周期T，周期的倒數(shù)1/T即為頻率f，以赫茲（Hz）為單位。正常人所能聽到的聲音頻率范圍為20 Hz20 kHz。 9.3 9.3 多媒體信息的數(shù)字化和壓縮技術(shù)多媒體信息的數(shù)字化和壓縮技術(shù) 9.3.1 9.3.1 音頻信息音頻信息振幅振幅頻率頻率 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-27

9、19采樣頻率、量化位數(shù)和聲道數(shù)n 采樣頻率：每秒鐘的采樣次數(shù)n 量化位數(shù)(采樣精度)：存放采樣點振幅值的二進(jìn)制位數(shù)。通常量化位數(shù)有8位、16位，分別表示有28、216個等級n 聲道數(shù)：聲音通道的個數(shù)，立體聲為雙聲道數(shù)字音頻的技術(shù)指標(biāo)數(shù)字音頻的技術(shù)指標(biāo) 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-2720每秒鐘存儲聲音容量的公式為： 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，則錄制1秒鐘的立體聲節(jié)目，其WAV文件所需的存儲量為： 44 100162/8=176400（字節(jié)）數(shù)字音頻的技術(shù)指標(biāo)數(shù)字音頻的技術(shù)指標(biāo) 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-2721n

10、 Wave格式文件（.Wav） 記錄了真實聲音的二進(jìn)制采樣數(shù)據(jù)，通常文件較大n MIDI格式文件（.MID） 數(shù)字音樂的國際標(biāo)準(zhǔn)，記錄的是音符數(shù)字，文件小 n 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 數(shù)字音頻的文件格式數(shù)字音頻的文件格式 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-2722 圖形和圖像 n 圖形：由點、線等組成的有邊界畫面，文件中存放描述圖形的指令 n 圖像：由圖像設(shè)備輸入的無邊界畫面，數(shù)字化后以位圖形式存儲9.3.2 9.3.2 圖形和圖像圖形和圖像 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-2723分辨率（行、列）和顏色深度 真彩色每個像

11、素點占3個字節(jié)，共2 22424=16777216=16777216 種顏色 計算存儲一秒圖像公式： 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“24位真彩色”電視圖像，按每秒30幀計算，顯示1分鐘，則需要： 1280102424/83060 6.6 GB圖形與圖像的數(shù)字化圖形與圖像的數(shù)字化 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-2724n BMP和DIB格式文件 與設(shè)備無關(guān)的位圖格式文件，Windows環(huán)境中經(jīng)常使用n GIF格式文件 Internet上的重要文件格式之一，最大不超過64 KB， 256色以內(nèi)，壓縮比較高，與設(shè)備無關(guān)。常用圖像文件格式常用圖像文件格

12、式 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-2725n 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。n 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的。廣泛應(yīng)用于桌面出版印刷領(lǐng)域。常用圖像文件格式常用圖像文件格式 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-2726 視頻是將一幅幅獨立圖像組成的序列，按照一定的速率連續(xù)播放，利用視覺暫留現(xiàn)象在人的眼前呈現(xiàn)出連續(xù)運動的畫面。模擬視頻常用兩種標(biāo)準(zhǔn)：n NTSC制式(30幀/秒，525行/幀)n PAL制式（25幀/秒，625行/幀），我國采

13、用PAL制式9.3.3 9.3.3 視頻視頻 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-27279.3.3 9.3.3 視頻視頻模擬視頻和數(shù)字視頻模擬視頻和數(shù)字視頻640640480480 3 3 30 30 6060=1 658 880 000=1 658 880 000字節(jié)字節(jié)分辨率分辨率幀幀/ /秒秒采樣深度采樣深度 時間時間 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-2728n AVI（Audio-Video Interleaved）文件 將視頻與音頻信息交錯地保存在一個文件中，較好地解決了音頻與視頻的同步問題，已成為Windows視頻標(biāo)準(zhǔn)格式文件n MOV文件 利用它可以合成視頻、音頻、動畫、靜

14、止圖像等多種素材n 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n DAT文件 是VCD專用的格式文件，文件結(jié)構(gòu)與MPG文件格式基本相同常用視頻文件格式常用視頻文件格式 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-2729n 無損壓縮 無損壓縮方法原理是統(tǒng)計被壓縮數(shù)據(jù)中重復(fù)數(shù)據(jù)的出現(xiàn)次數(shù)來進(jìn)行編碼（重復(fù)內(nèi)容只記錄一次重復(fù)內(nèi)容只記錄一次），能確保解壓后的數(shù)據(jù)不失真n 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原始數(shù)據(jù)的理解）為代價，換取了較高的壓縮比 9.3.4 9.3.4 數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)數(shù)據(jù)壓縮技術(shù) 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-2730數(shù)據(jù)壓縮的國際標(biāo)準(zhǔn)

15、 n JPEG標(biāo)準(zhǔn)：適用于連續(xù)色調(diào)和多級灰度的靜態(tài)圖像靜態(tài)圖像n MPEG標(biāo)準(zhǔn)：適用于運動圖像運動圖像、音頻信息。包括MPEG視頻、MPEG音頻、MPEG系統(tǒng)（視頻和音頻的同步）。MPEG已制定了MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4和MPEG-7四種。 9.3.4 9.3.4 數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)數(shù)據(jù)壓縮技術(shù) 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-2731文件壓縮和解壓縮軟件文件壓縮和解壓縮軟件 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 322022-4-27第十章第十章 計算機(jī)病毒與網(wǎng)絡(luò)安全計算機(jī)病毒與網(wǎng)絡(luò)安全10.1 10.1 計算機(jī)病毒及其防范計算機(jī)病毒及其防范 10.2 10.2 網(wǎng)絡(luò)安全技

16、術(shù)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù) 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-2733計算機(jī)病毒的定義計算機(jī)病毒的定義 計算機(jī)病毒是破壞計算機(jī)功能或者毀壞數(shù)據(jù)，影響計算機(jī)使用，并能自我復(fù)制的一組計算機(jī)指令或者程序代碼。n 計算機(jī)病毒代碼進(jìn)入內(nèi)存后才能傳染和破壞n 病毒的破壞能力不在于病毒代碼的長短，取決于病毒的再生機(jī)制（傳染性傳染性）10.1 10.1 計算機(jī)病毒計算機(jī)病毒 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-27341 1、按病毒攻擊的操作系統(tǒng)來分類、按病毒攻擊的操作系統(tǒng)來分類n 攻擊DOS系統(tǒng)的病毒 n 攻擊Windows系統(tǒng)的病毒：成為計算機(jī)病毒攻擊的主要對象n 攻擊UNIX系統(tǒng)的病毒：UNIX病毒的破壞性很大n

17、 攻擊OS/2系統(tǒng)的病毒：該類病毒比較少見 計算機(jī)病毒的分類計算機(jī)病毒的分類 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-27352 2、按病毒攻擊的機(jī)型來分類、按病毒攻擊的機(jī)型來分類 n 攻擊微型計算機(jī)的病毒：傳播最為廣泛的病毒n 攻擊小型機(jī)的計算機(jī)病毒n 攻擊工作站的計算機(jī)病毒3 3、按病毒的破壞情況分類、按病毒的破壞情況分類n 良性計算機(jī)病毒（展示性展示性） n 惡性計算機(jī)病毒（系統(tǒng)破壞系統(tǒng)破壞）計算機(jī)病毒的分類計算機(jī)病毒的分類 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-27364 4、按病毒的寄生方式和傳染對象來分類、按病毒的寄生方式和傳染對象來分類 n 引導(dǎo)型病毒：寄生在磁盤的引導(dǎo)區(qū)或硬盤的主引導(dǎo)

18、扇區(qū)n 文件型病毒：寄生在文件內(nèi)的計算機(jī)病毒n 混合型病毒：同時具有引導(dǎo)型和文件型病毒的寄生方式n 宏病毒：一般指寄生在文檔上的宏代碼5 5、網(wǎng)絡(luò)病毒、網(wǎng)絡(luò)病毒 n 計算機(jī)蠕蟲 n 特洛伊木馬n 郵件病毒 計算機(jī)病毒的分類計算機(jī)病毒的分類 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-27371 1、計算機(jī)病毒的預(yù)防、計算機(jī)病毒的預(yù)防：病毒防治的關(guān)鍵是做好預(yù)防工作 2 2、計算機(jī)病毒的檢測、計算機(jī)病毒的檢測：通過一定的技術(shù)手段判定出計算機(jī)病毒 3 3、計算機(jī)病毒的清除、計算機(jī)病毒的清除 選擇一個合適的防殺毒軟件應(yīng)該考慮的因素：n 能夠查殺的病毒種類越多越好n 對病毒具有免疫功能（即能預(yù)防未知病毒）n 具

19、有實現(xiàn)在線檢測和即時查殺病毒的能力n 能不斷對殺毒軟件進(jìn)行升級服務(wù) 計算機(jī)病毒的防治計算機(jī)病毒的防治 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-2738 網(wǎng)絡(luò)黑客網(wǎng)絡(luò)黑客（Hacker）一般指的是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的非法入侵者。 有些黑客僅僅是為了驗證自己的能力而非法闖入，并不會對信息系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)產(chǎn)生破壞作用，但也有很多黑客非法闖入是為了竊取機(jī)密的信息、盜用系統(tǒng)資源或出于報復(fù)心理而惡意毀壞某個信息系統(tǒng)等。10.2 10.2 網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù) 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-27391 1、黑客的攻擊步驟、黑客的攻擊步驟n 信息收集：通常利用相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議或?qū)嵱贸绦騺硎占痭 探測分析系統(tǒng)的安全弱

20、點 n 實施攻擊 2 2、黑客的攻擊方式、黑客的攻擊方式n 密碼破解n IP嗅探（Sniffing）與欺騙(Spoofing) n 系統(tǒng)漏洞n 端口掃描黑客常用的攻擊方式黑客常用的攻擊方式 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-2740n 數(shù)據(jù)加密：數(shù)據(jù)加密：對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、文件、口令和控制信息加密 n 身份驗證身份驗證：對用戶身份的正確識別與檢驗n 建立完善的訪問控制策略：建立完善的訪問控制策略：設(shè)置入網(wǎng)訪問權(quán)限、網(wǎng)絡(luò)共享資源的訪問權(quán)限、目錄安全等級控制 n 審計：審計：記錄系統(tǒng)中和安全有關(guān)的事件,保留日志文件n 其他安全措施其他安全措施：安裝具有實時檢測、攔截和查找黑客攻擊程序用的工具軟件，做

21、好系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份工作，及時安裝系統(tǒng)的補丁程序 防止黑客攻擊的策略防止黑客攻擊的策略 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-2741數(shù)據(jù)加密技術(shù)數(shù)據(jù)加密技術(shù) 明文：沒有加密的原文 密文：原文經(jīng)過加密 加密密鑰：一串?dāng)?shù)字 加密算法：一個數(shù)學(xué)函數(shù) 密文通過解密算法與解密密鑰還原為明文 加密技術(shù)加密算法密鑰加密技術(shù)加密算法密鑰數(shù)據(jù)加密與數(shù)字簽名數(shù)據(jù)加密與數(shù)字簽名解密密鑰解密密鑰加密密鑰加密密鑰明文明文加密算法加密算法明文明文密文密文解密算法解密算法竊取者竊取者發(fā)送發(fā)送接收接收 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-2742對稱密鑰密碼體系對稱密鑰密碼體系加密密鑰與解密密鑰使用相同的算法明文明文明文明文發(fā)送發(fā)送明文明文明文明文密文密文接收接收n個用戶的網(wǎng)絡(luò)，需要n(n1)/2個密鑰 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-2743非對稱密碼體系非對稱密碼體系明文明文明文明文其他人其他人明文明文明文明文密文密文本人本人公共密鑰公共密鑰PKPK私有密鑰私有密鑰SKSK 加密密鑰與解密密鑰使用不同的密鑰加密密鑰與解密密鑰使用不同的密鑰 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-2744 接收方能夠確認(rèn)發(fā)送者的身份；發(fā)送方不能抵賴；接收方不能偽造報文數(shù)字簽名數(shù)字簽名 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 2022-4-2745 防火墻是一個分離器、一個限制器、也是一個分