第9章-多媒體技術(shù)基礎(chǔ)課件

1、第9章 多媒體技術(shù)基礎(chǔ)重點：多媒體基本概念 媒體、多媒體、多媒體技術(shù)及特征、多媒體計算機組成、多媒體的關(guān)鍵技術(shù) 多媒體信息的數(shù)字化 文本、圖形、圖像、音頻、動畫、視頻 無損壓縮、有損壓縮、JPEG標準、MPEG標準9.1 多媒體技術(shù)的基本概念多媒體技術(shù)的發(fā)展與定義多媒體技術(shù)主要特征多媒體計算機系統(tǒng)組成多媒體的關(guān)鍵技術(shù) 媒體：信息的載體。 媒體的類型（國際電信聯(lián)盟ITU定義）： 感覺媒體 表示媒體 顯示媒體 存儲媒體 傳輸媒體 多媒體（multimedia)：指信息表示媒體的多樣化。 聲、文、圖、像ASCII編碼、圖像編碼、音頻編碼、視頻編碼顯示器、打印機、掃描儀、投影儀、數(shù)碼攝像機電纜、光纜、

2、電磁波等內(nèi)存、硬盤、光盤、紙張等。9.1 多媒體技術(shù)的基本概念感覺媒體數(shù)字化多媒體技術(shù)的特征： 多樣性 交互性 集成性 實時性聲、文、圖、像用戶可以對多媒體信息進行交互操作從而控制和使用信息1.信息的集成2. 設(shè)備集成聲音和視頻媒體的要求：同步性、連續(xù)性。電視機是不是多媒體設(shè)備？多媒體技術(shù): 利用計算機把文本、聲音、視頻、動畫、圖形和圖像等多種媒體進行綜合處理，使多種信息建立邏輯連接，集成為一個具有交互性的系統(tǒng)。1342多媒體數(shù)據(jù)的特點： 數(shù)據(jù)量巨大、數(shù)據(jù)類型較多、數(shù)據(jù)存儲容量差別大、數(shù)據(jù)處理方法不同、數(shù)據(jù)輸入和輸出復(fù)雜等多媒體文件的存儲格式：文件格式實際上是一種信息的數(shù)字化存儲方式。多媒體文

3、件包含文件頭和數(shù)據(jù)兩大部分。流媒體文件： （1）靜態(tài)多媒體文件無法提供網(wǎng)絡(luò)在線播放功能。它需要先下載，后觀看。 （2）流媒體文件（在線播放）指在因特網(wǎng)中采用流式傳輸技術(shù)的連續(xù)時基媒體，如音頻、視頻等文件。 流媒體文件的數(shù)據(jù)可以隨時傳送、隨時播放。 多媒體計算機的硬件技術(shù)要求較普通微機高： 主機處理性能強大。 主機接口齊全。 各種多媒體設(shè)備齊全。 計算機廠商提供多媒體硬件設(shè)備的方式有：一是集成在主板上，二是提供各種接口卡。 多媒體計算機系統(tǒng)組成多媒體計算機=普通微機+（聲卡、光驅(qū)）多媒體計算機的接口和設(shè)備在一臺具體的多媒體計算機硬件配置中，不一定都包括上述全部配置，但至少應(yīng)當包括？視頻音頻數(shù)據(jù)壓

4、縮/解壓縮技術(shù)數(shù)據(jù)有冗余；允許一定程度失真字符壓縮比：1/2 音頻視頻壓縮比：1/101/100壓縮編碼的國際標準： JPEG標準靜止圖像 MPEG標準 運動圖像 H.261標準視頻電話會議大容量信息存儲技術(shù) CDROM： 650MB DVD： 4.7GB17GB多媒體輸入/輸出技術(shù) 多媒體專用芯片技術(shù) 其他多媒體技術(shù) 多媒體的關(guān)鍵技術(shù)媒體信息數(shù)據(jù)量巨大，造成存儲和傳輸?shù)睦щy，如何解決？9.2 多媒體信息的數(shù)字化文本信息的數(shù)字化主要是對文本信息在計算機中的表示進行統(tǒng)一的二進制編碼。ASCII碼用1個字節(jié)的低7位（最高位為0）表示128個不同的英文字符。GB2312-80國標碼規(guī)定：一個漢字用2

5、個字節(jié)表示，每個字節(jié)只用低7位，最高位為0。機內(nèi)碼：最高位為1。包含了6763個漢字。GBK是GB2312-80的擴展，增加了藏蒙等少數(shù)民族的字形，是向下兼容的。它包含了20902個漢字，所有字符都可以一對一映射到Unicode 2.0標準中。9.2.1 文本信息的數(shù)字化9.2 多媒體信息的數(shù)字化港臺地區(qū)的漢字編碼大多采用Big5編碼，它與GB2312-80國標碼不兼容。Unicode是對國際標準ISO/IEC10646編碼的一種稱謂（也稱為大字符集），其目標是對全球所有文字進行統(tǒng)一編碼。采用兩個字節(jié)表示一個字符。 Unicode 2.0標準包含：符號6811個，漢字20902個，韓文拼音11

6、172個，造字區(qū)6400個，保留20249個，共計65534個字符編碼。9.2.1 文本信息的數(shù)字化9.2 多媒體信息的數(shù)字化矢量圖形是用一組指令集合來描述圖形的內(nèi)容，這些描述包括圖形的形狀、位置、大小、色彩等屬性。在圖形文件中，只記錄生成圖形的算法和圖上的某些特征點參數(shù)。 9.2.2 圖形信息的數(shù)字化矢量圖形點陣圖像9.2 多媒體信息的數(shù)字化矢量圖形占用的存儲空間較小，打印輸出和放大時圖形質(zhì)量較高。矢量圖形的缺點： 一、顯示圖形時計算時間較多。 二、無法使用廉價設(shè)備將圖形輸入到計算機中并且矢量化。工作量大。 三、矢量圖形目前沒有統(tǒng)一的標準和格式，交換困難。大部分矢量圖形格式存在知識產(chǎn)權(quán)問題。

7、矢量圖形格式：CDR、AI、DWG、3DS、FLA、VSD、WMF、EMF、SVG9.2.2 圖形信息的數(shù)字化AutoCAD畫圖程序矢量圖像標準9.2 多媒體信息的數(shù)字化圖像由像素點陣構(gòu)成，也稱為位圖。黑白圖像中每個像素點用1位二進制數(shù)表示這種圖像稱為二值圖像?；叶葓D像中，每個像素點的亮度值用8位二進制數(shù)表示，亮度范圍有0255個灰度等級。彩色圖像中R、G、B三基色，每種色用8位二進制數(shù)表示時，色彩深度為24位，它可以表達1670萬種色彩。9.2.3 圖像信息的數(shù)字化9.2 多媒體信息的數(shù)字化9.2.3 圖像信息的數(shù)字化用像素點描述的自然影像9.2 多媒體信息的數(shù)字化RGB 彩色圖像 R G

8、BR G BR數(shù)組 8bit表示(256階梯色)G數(shù)組 8bit表示(256階梯色)B數(shù)組 8bit表示(256階梯色)最大色彩：28 28 28 = 224 = 16777216 (16.7M)9.2 多媒體信息的數(shù)字化圖像分辨率：數(shù)字化圖像水平與垂直方向像素的總和（水平像素垂直像素）。 分辨率大精細；小粗糙。 800萬像素數(shù)碼相機，3264 2448屏幕分辨率：一般用顯示器屏幕水平像素垂直像素表示。1024768印刷分辨率：圖像在打印時，每英寸像素的個數(shù)，一般用dpi（像素/英寸）表示 。普通書籍300dpi，精美畫冊1200dpi。 圖像文件有：BMP、TIF、JPG、PNG、GIF等，

9、這些圖像文件格式標準是開放和免費的，這些圖像格式也可以相互轉(zhuǎn)換。 9.2.3 圖像信息的數(shù)字化文件較大，能被大多數(shù)軟件接受工業(yè)標準圖像格式，最復(fù)雜，質(zhì)量高，用于（美術(shù)，出版）網(wǎng)上主流圖像格式，壓縮比1/21/40,較少空間較好質(zhì)量流式網(wǎng)絡(luò)圖形，新興格式一個文件存儲多個相關(guān)圖像，具有動畫效果，缺點，最多只能處理256種色彩，不能存儲真彩色大圖像文件重要性能指標是分辨率9.2 多媒體信息的數(shù)字化9.2.3 圖像信息的數(shù)字化矢量圖形放大不失真點陣圖像放大失真矢量圖像和點陣圖形（圖像）的比較9.2 多媒體信息的數(shù)字化截取模擬信號振幅值的過程稱為采樣，所得到的振幅值為采樣值。采樣值以二進制形式表示稱為量

10、化編碼。模擬音頻采樣量化完成后（形成），就得到了一個數(shù)字音頻文件。以上工作可以由計算機中的聲卡或音頻處理芯片負責(zé)完成。 9.2.4 音頻信息的數(shù)字化9.2 多媒體信息的數(shù)字化數(shù)字音頻信號可以通過因特網(wǎng)、光盤、電子琴MIDI接口等輸入到計算機。模擬音頻信號一般通過話筒和音頻輸入接口（Line in）輸入到計算機。 9.2.4 音頻信息的數(shù)字化9.2 多媒體信息的數(shù)字化WAV 音頻格式具有很高的音質(zhì)。未經(jīng)壓縮的WAV文件存儲容量非常大，一分鐘CD音質(zhì)的音樂大約占用10MB存儲空間。是無損壓縮。MP3是一種符合MPEG-1音頻壓縮第3層標準的文件。MP3壓縮比高達1：101：12。MP3是一種有損壓

11、縮。9.2.4 音頻信息的數(shù)字化有損壓縮不能完全恢復(fù)始數(shù)據(jù)，存在一定程度的失真無損壓縮可以完全恢復(fù)原始數(shù)據(jù)，而不引起任何數(shù)據(jù)失真。9.2 多媒體信息的數(shù)字化MIDI是電子合成樂器的統(tǒng)一國際標準。在MIDI文件中，只包含產(chǎn)生某種聲音的指令，計算機將這些指令發(fā)送給聲卡，聲卡按照指令將聲音合成出來。MID音樂的缺點：一是不能模擬人們的歌聲，其次在不同的計算機中，MIDI可能會有不同的音樂效果。MIDI音樂主要用于手機等存儲器空間有限的多媒體設(shè)備（小）。 9.2.4 音頻信息的數(shù)字化9.2 多媒體信息的數(shù)字化幀動畫是由多幀內(nèi)容不同而又相互聯(lián)系的畫面，連續(xù)播放而形成的視覺效果。 矢量動畫可以對每個運動的

12、物體分別進行設(shè)計，對每個對象的屬性特征，如大小、形狀、顏色等進行設(shè)置，然后由這些對象構(gòu)成完整的幀畫面。變形動畫是把一個物體從原來的形狀改變成為另一種形狀。 9.2.5 動畫信息的數(shù)字化1.動畫的類型9.2 多媒體信息的數(shù)字化9.2.5 動畫信息的數(shù)字化幀動畫FRAME 01 FRAME 02 FRAME 03 FRAME 04 FRAME 05 FRAME 06 FRAME 07變形動畫適于場景轉(zhuǎn)換，特技處理利用人眼的“視覺暫留效應(yīng)”，畫面在人腦中大約停留1/24秒9.2 多媒體信息的數(shù)字化三維動畫的基本工作：建模、材質(zhì)和動畫。 建模就是使用計算機軟件創(chuàng)建三維形體。 使用最廣泛和簡單的建模方式

13、是多邊形建模方式。這種建模方式是基于三角面和四邊形面的拼接而形成立體模型 。在三維動畫中，往往把物體的色彩、光澤和紋理稱為材質(zhì)，將材質(zhì)覆蓋在三維模型上，就可以表現(xiàn)物體的真實感。動畫是三維創(chuàng)作中更難的部分。 9.2.5 動畫信息的數(shù)字化1.三維動畫9.2 多媒體信息的數(shù)字化9.2.5 動畫信息的數(shù)字化三維形體的建模和材質(zhì)9.2 多媒體信息的數(shù)字化NTSC制式：美國國家電視標準委員會制定的彩色電視廣播標準 。臺、日、韓PAL（隔行倒相）制式：德國制定的彩色電視廣播標準，主要用于西歐、中國、澳大利亞等國家。PAL制式規(guī)定：每秒顯示25幀畫面，每幀水平掃描線為625條，水平分辨率為240400個像素點

14、，采用隔行掃描方式，信號類型為YUV（亮度、色度分量、色度分量）。9.2.6 視頻信息的數(shù)字化9.3 多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)文本數(shù)據(jù)量：例如，設(shè)屏幕的分辨率為1024768，屏幕顯示字符大小為1616點陣像素，每個字符用2個字節(jié)存儲，則滿屏字符的存儲空間為：1024/16768/162=6KB矢量圖形數(shù)據(jù)量：例如，存儲一幅由500條直線組成的矢量圖形，每條線的坐標用2個字節(jié)存儲，其他5個屬性用1個字節(jié)存儲，則存儲這幅圖形的存儲空間為：42+51500=6.35KB9.3.1 多媒體信息的數(shù)據(jù)量9.3 多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)點陣圖像數(shù)據(jù)量：用掃描儀獲取一張11英寸8.5英寸（A4大?。┑牟噬掌斎胗嬎?/p>

15、機，掃描儀分辨率設(shè)為300dpi，掃描色彩為24位RGB彩色圖，經(jīng)掃描儀數(shù)字化后，圖像的存儲空間為： 113008.530024/8=24MB數(shù)字化高質(zhì)量音頻：CD音樂采樣頻率為44.1kHz，量化精度為32位。存儲一首4分鐘的立體聲數(shù)字化音樂需要的存儲空間為： 44100322240/8=80.7MB9.3.1 多媒體信息的數(shù)據(jù)量9.3 多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)數(shù)據(jù)中存在以下冗余數(shù)據(jù)： 空間、時間、視覺冗余數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)壓縮分為無損壓縮、有損壓縮和混合壓縮。無損壓縮解壓縮后可完全恢復(fù)原始數(shù)據(jù)，而不引起任何數(shù)據(jù)失真。壓縮率一般為1/2到1/5.9.3.2 多媒體數(shù)據(jù)的冗余常用的無損壓縮算法有： RLE（

16、行程長度編碼） AAAABBB-4A3B Huffman（哈夫曼編碼） LZW（算術(shù)編碼）9.3 多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)人類視覺和聽覺器官對圖像或聲音中的某些成分不大敏感，有損壓縮以犧牲這部分信息為代價，換取了較高的壓縮比。有損壓縮在還原圖像時，與原始圖像存在一定的誤差，但視覺效果一般可以接受，壓縮比可以從幾倍到上百倍。常用的有損壓縮方法有：PCM（脈沖編碼調(diào)制）、預(yù)測編碼、變換編碼、插值、外推、分形壓縮、小波變換等。9.3.3 數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)9.3 多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)JPEG壓縮標準包含兩部分：第一部分是無損壓縮，采用差分脈沖編碼調(diào)制（DPCM）的預(yù)測編碼。第二部分是有損壓縮，采用離散余弦變換（D

17、CT）和Huffman編碼，通常壓縮率達到2040倍。JPEG算法的設(shè)計思想是：恢復(fù)圖像時不重建原始畫面，而是生成與原始畫面類似的圖像，丟掉那些沒有被注意到的顏色。 9.3.4 JPEG靜止圖像壓縮標準9.3 多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)9.3.4 JPEG靜止圖像壓縮標準JPEG算法主要計算步驟一格壓縮，再移一格再壓縮9.3 多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)MPEG標準有：MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7等。MPEG算法除了對單幅電視圖像進行編碼壓縮外（幀內(nèi)壓縮），還利用圖像之間的相關(guān)特性，消除電視畫面之間的圖像冗余。MPEG-2壓縮比可達到60100倍。MPEG采用了運動補償預(yù)測和運動補償插

18、值兩種壓縮技術(shù)。 9.3.5 MPEG動態(tài)圖像壓縮標準VCD，MP3DVD，HDTV視頻通信會議解決多媒體聲像數(shù)據(jù)的內(nèi)容檢索問題9.3 多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)MPEG-1畫面分辨率只有352240個像素，一秒鐘30幅畫面，采用逐行掃描方式。MPEG-1廣泛應(yīng)用于VCD視頻節(jié)目，MP3。MPEG-2標準適用于光存儲介質(zhì)（DVD），也用于廣播、通信和計算機領(lǐng)域，HDTV（高清電視）壓縮也是采用MPEG-2標準。MPEG-2采用一種非對稱算法，也就是說運動圖像的壓縮編碼過程，與還原編碼過程不對稱，解碼過程要比編碼過程相對簡單。 9.3.5 MPEG動態(tài)圖像壓縮標準9.4 常用多媒體素材處理軟件三維立體文

19、字處理軟件COOL 3D矢量圖形設(shè)計軟件CorelDRAW點陣圖形（圖像）處理軟件Photoshop音頻處理軟件Cakewalk Sonar 音頻處理軟件Cool Edit Pro簡易數(shù)碼錄音及編輯軟件 GoldWaveGIF動畫制作軟件 GIF Animator交互式的矢量動畫制作軟件Flash9.4 常用多媒體素材處理軟件三維動畫制作和建模軟件 3DS MAX非線性視頻編輯軟件 Premiere Pro多媒體制作軟件 Authorware小型的工具軟件?？磮D軟件ACDSee、屏幕截圖軟件Hyper Snap-DX、屏幕錄像軟件WinCam、文件壓縮/解壓縮軟件WinRAR、音頻視頻播放軟件

20、、視頻節(jié)目修復(fù)軟件、視頻格式轉(zhuǎn)換軟件、光盤制作軟件、音頻及視頻解碼器等軟件。9.4 常用多媒體素材處理軟件音頻處理軟件Cakewalk Sonar9.4 常用多媒體素材處理軟件矢量圖形設(shè)計軟件CorelDRAW9.4 常用多媒體素材處理軟件三維動畫制作和建模軟件 3DS MAX9.5 Photoshop圖像處理Photoshop工作界面包括： 菜單欄 、工具條 、工具參數(shù) 、控制面板、繪圖區(qū)、狀態(tài)欄。將光標移到工具圖標上，Photoshop會自動顯示工具名稱。 可以選擇畫筆的各種形狀、大小，還可以設(shè)置畫筆的不透明度、流量等參數(shù)。繪圖時圖像比例為100%，預(yù)覽高分辨率圖像時比例調(diào)小，圖像修改時比

21、例放大到200%以上。9.5.1 Photoshop工作界面9.5 Photoshop圖像處理9.5 Photoshop圖像處理選擇了圖像某個部分后，選區(qū)的邊緣會用閃爍的虛線表示。選區(qū)操作主要有：全選、反選、取消選區(qū)、色彩范圍選擇、羽化、擴展、收縮、選取相似色彩區(qū)域、變換選區(qū)（移動、旋轉(zhuǎn)、變形等）等操作?？梢岳眠x區(qū)去除背景圖像?？梢岳眠x區(qū)進行摳圖 。9.5.2 選區(qū)操作9.5 Photoshop圖像處理9.5.2 選區(qū)操作9.5 Photoshop圖像處理9.5.3 圖層操作圖層類型有：背景圖層、透明圖層、不透明圖層、效果圖層、文字圖層、形狀圖層等。 9.5 Photoshop圖像處理圖層

22、是相對獨立的，可以對它們進行：選擇、命名、增加、刪除、復(fù)制、移動、打開/關(guān)閉、柵格化、合并、鎖定等操作。被選中的層才可以進行移動或是其他操作。高層次的圖層會遮擋低層次的圖層內(nèi)容。背景圖層位于最底部，無法移動，無法改變不透明度。圖層不透明度降低后，圖層中的圖像會呈現(xiàn)出半透明的效果。9.5.3 圖層操作9.5 Photoshop圖像處理9.5.3 圖層操作9.6 Flash動畫制作Flash的操作界主要包括：菜單欄、時間軸窗口、繪圖工具欄、控制面板、舞臺等 Flash常用名詞有：舞臺、場景、幀（動畫中的一幅圖形）、關(guān)鍵幀、元件、圖層、時間軸等。時間軸是動畫與時間之間的關(guān)系。在時間線面板上包含了層、

23、幀和動畫等元素。9.6.1 Flash基本慨念用途：網(wǎng)頁設(shè)計、多媒體制作9.6 Flash動畫制作9.6 Flash動畫制作腳本主要用于描述Flash動畫的主要情節(jié)、主要畫面、解說詞、各種效果等。在制作Flash動畫之前，需要使用各種軟件，對圖像、聲音、視頻等素材進行處理。圖片素材的尺寸比例應(yīng)當與Flash舞臺大小相配合。音頻文件一般采用WAV或MP3文件格式。應(yīng)當盡量避免在Flash中使用視頻文件。 9.6.2 動畫設(shè)計前的準備工作小結(jié)：多媒體基本概念 媒體、多媒體、多媒體技術(shù)及特征、多媒體計算機組成、多媒體的關(guān)鍵技術(shù) 多媒體信息的數(shù)字化 文本、圖形、圖像、音頻、動畫、視頻 數(shù)據(jù)壓縮分類和標

24、準：無損壓縮、有損壓縮、JPEG標準、MPEG標準作業(yè)：練習(xí)冊上第9章 多媒體技術(shù)基礎(chǔ) JPEG是用于【 】的編碼標準。A) 音頻數(shù)據(jù)B) 靜態(tài)圖像C) 視頻圖像D) 音頻和視頻數(shù)據(jù) MPEG-1是用于【 】的編碼標準。A) 音頻數(shù)據(jù)B) 靜態(tài)圖像C) 視頻圖像D) 音頻和視頻數(shù)據(jù) 多媒體信息不包括（）。A) 圖像 （B)聲音 （C)聲卡和光盤 （D)文字 VCD中使用的核心壓縮標準是【 】。A) JPEGB) MPEG-1C) MPEG-2D) MPEG-4 下面對聲卡功能的說法中，不正確的說法是【 】。A) 聲卡能夠完成聲音的A/D采集B) 聲卡能夠完成數(shù)字音頻信號的D/A轉(zhuǎn)換和回放 C)

25、 有些聲卡能完成視頻信號的采集和回放 D) 有些聲卡具有MIDI接口，可外接MIDI設(shè)備1所謂媒體是指（ ）。 A表示和傳播信息的載體 B各種信息的編碼 C計算機的輸入輸出信息 D存儲媒體2多媒體技術(shù)的特征是（ ）。 A集成性、交互性和音像性 B實時性、分時性和數(shù)字化性 C交互性、多樣性、實時性、集成性 D存儲性、傳輸性、壓縮與解壓性3觸摸屏屬于（ ）。 A多媒體輸出設(shè)備 B多媒體輸入設(shè)備 C多媒體操作控制設(shè)備 D非多媒體組成設(shè)備4多媒體計算機可以處理的信息類型有（ ）。 A文字、數(shù)字、圖形 B文字、圖形、圖像 C文字、數(shù)字、圖形、圖像 D文字、數(shù)字、圖形、音頻視頻5多媒體計算機是指（ ）。 A必須與家用電器連接使用的計算機 B能玩游戲的計算機 C能處理多種媒體信息的計算機 D安裝有多種軟件的計算機 6現(xiàn)代信息系統(tǒng)中常提到的“多媒體”是指（ ）。A存儲信息的媒介載體 B承載信息的媒體C聲卡、CD-ROM D圖像、聲音7多媒體信息不包括( )。A影像、動畫 B文字、圖形C音頻、視頻 D聲卡、光盤8具有多媒體功能的微機系統(tǒng)，常用CD-ROM作為外存儲器，它是( )。A可讀寫的光盤存儲器 B只讀軟盤存儲器C可抹型光盤存儲器 D只讀光盤存儲器9在一片直徑為5英寸（120m