多媒體計算機課件

1、 多媒體計算機 大學計算機基礎 第一部分 計算機基礎知識第1頁，共60頁。本講要點:多媒體基本概念多媒體的概念和特點多媒體計算機系統(tǒng)組成多媒體計算機硬件和軟件系統(tǒng)多媒體技術（本講重點、難點）聲音的存儲以及各種格式聲音文件圖像的存儲以及各種圖像文件圖形的概念各種視頻文件壓縮技術多媒體應用軟件制作過程各種多媒體工具介紹第2頁，共60頁。8.1 多媒體基本概念8.1.1 媒體和多媒體媒體（media） ：信息的載體。信息的物理載體，如磁盤、光盤、磁帶、卡片 等。信息的存在和表現(xiàn)形式，如文字、聲音、圖像、動畫等。 多媒體（multimedia） ：兩個或兩個以上的單媒體的有機組合。 第3頁，共60頁。

2、8.1.2 多媒體技術的特點 多維性集成性 實時性 交互性 第4頁，共60頁。8.1.3 多媒體技術的應用教育培訓多媒體通信過程模擬商業(yè)展示電子出版家庭娛樂 第5頁，共60頁。8.1.4 多媒體技術的發(fā)展方向 網(wǎng)絡化智能化 標準化 多領域融合虛擬現(xiàn)實第6頁，共60頁。8.2 多媒體計算機系統(tǒng)多媒體應用軟件第六層多媒體軟件系統(tǒng)多媒體創(chuàng)作軟件第五層多媒體數(shù)據(jù)處理軟件第四層多媒體核心系統(tǒng)軟件第三層多媒體計算機硬件第二層多媒體硬件系統(tǒng)多媒體外圍設備第一層多媒體計算機系統(tǒng)組成結構第7頁，共60頁。8.2.1多媒體硬件系統(tǒng)多媒體硬件系統(tǒng)組成框圖 第8頁，共60頁。多媒體個人計算機（Multimedia P

3、ersonal Computer，簡稱MPC） 通常把配置了聲卡和CD-ROM驅動器的個人計算機稱為多媒體個人計算機。 第9頁，共60頁。8.2.2 多媒體軟件系統(tǒng)多媒體驅動軟件 支持多媒體的操作系統(tǒng)或操作環(huán)境 多媒體數(shù)據(jù)處理軟件 多媒體編輯創(chuàng)作軟件 多媒體應用軟件 第10頁，共60頁。 8.3 多媒體技術 8.3.1 音頻處理技術 1. 聲音 聲音是由于聲源的振動而產生的。 通常用一種連續(xù)的模擬波形來表示聲音，該波形描述了聲波的形狀，表示一個模擬波信號有三個要素：基線、周期和振幅。 單音波形 復音波形 第11頁，共60頁。 2. 計算機的音頻處理 計算機中處理的信息必須是二進制數(shù)字。所以計算

4、機要處理聲音，必須先將聲音數(shù)字化。聲音的數(shù)字化過程涉及采樣、量化和編碼三個過程。 聲音的數(shù)字化 第12頁，共60頁。 采樣指每隔一個時間間隔在聲音的波形上截取一個振幅值，把時間上的連續(xù)信號變成時間上的離散信號。該時間間隔T稱為采樣周期，其倒數(shù)1/T稱為采樣頻率。 采樣頻率越高，采樣的間隔時間越短，在單位時間內計算機得到的聲音樣本數(shù)據(jù)就越多，對聲音波形的表示也越精確，聲音的質量就越好，聲音文件占用的存儲空間也越大。常用的采樣頻率有： 11.025kHz、22.05kHz、44.1kHz等。第13頁，共60頁。 量化指把在幅度上連續(xù)取值的每一個樣本轉換為離散值表示，就是將采樣得到的聲波上的幅度值數(shù)

5、字化。量化的過程是先將采樣后的信號按整個聲波的幅度劃分成有限個區(qū)段的集合，把落入某個區(qū)段內的采樣值歸為一類，并賦于相同的量化值。 采樣信號的量化值采用二進制表示，表示采樣信號的幅度二進制數(shù)的位數(shù)稱量化位數(shù)。在相同的采樣頻率之下，量化位數(shù)愈高，測量的采樣值就越精確，聲音的質量越好，聲音文件占用的存儲空間也越大。聲音信號的量化精度一般為8bit，12bit，16bit。 第14頁，共60頁。 編碼指按照一定的格式把經(jīng)過采樣和量化得到的離散數(shù)據(jù)記錄下來，并在有效的數(shù)據(jù)中加入一些用于糾錯、同步和控制的數(shù)據(jù)。音頻信號編碼通常采用的是波形編碼方法，它直接對波形采樣、量化和編碼，算法簡單，易于實現(xiàn)，在聲音恢

6、復時能保持原有的特點，因此被廣泛應用。常用的聲音編碼格式有：PCM編碼方法、DPCM編碼、ADPCM壓縮編碼等。第15頁，共60頁。 除了采樣、量化、編碼外，影響聲音數(shù)字化效果的另一個重要因素是聲道。聲道指聲音的通道數(shù)，是一次采樣記錄產生的聲音波形的個數(shù)。記錄聲音時，如果每次生成一個聲道數(shù)據(jù)，稱為單聲道；每次生成兩個聲道數(shù)據(jù)，稱為雙聲道。立體聲音樂能使聽眾獲得身臨其境的感覺就是使用雙聲道的效果。隨著聲道數(shù)的增加，聲音文件的存儲容量也會成倍增加。第16頁，共60頁。 模擬波形聲音數(shù)字化后音頻文件的存儲量可以使用以下公式計算： 存儲量 = 采樣頻率量化位數(shù)8聲道數(shù)時間 例如，要將一段一分鐘的音樂進

7、行數(shù)字化，采用44.1kHz的采樣頻率，16位量化位數(shù)，立體聲效果，則生成的音頻文件的存儲量為： 44100168260 =10584000Byte10336KB10MB第17頁，共60頁。 3. 聲卡 聲卡是計算機處理和播放聲音的關鍵部件，它通過主板上的擴展槽中與主機相連。聲音輸入/輸出設備通過輸入輸出接口與聲卡連接。聲卡通過輸入設備獲取聲音，如果接收的是數(shù)字音頻信號，則直接保存到計算機中；如果接收的是模擬信號，則先將模擬信號轉變?yōu)閿?shù)字信號，再存入計算機中進行處理。計算機播放音頻文件時，通過聲卡將音頻文件進行解壓縮、數(shù)字/模擬轉換，再送到輸出設備播放。第18頁，共60頁。 聲卡一般由Wave

8、合成器、MIDI合成器、混音器、MIDI設備接口、CD-ROM接口、DSP數(shù)字信號處理器等組成。 聲卡有以下主要功能：錄制與播放波形音頻文件。 編輯與合成波形音頻文件。MIDI音樂錄制和合成。語音轉換和語音識別。第19頁，共60頁。4. 常用音頻文件的格式WAVMIDCDAMP3RMWMA第20頁，共60頁。 8.3.2 圖形圖像處理技術 1. 圖形與圖像 圖像由像素點構成，每個像素點的顏色信息采用一組二進制數(shù)描述，因此圖像又稱為位圖。圖像的數(shù)據(jù)量較大，適合表現(xiàn)自然景觀、人物、動植物等引起人類視覺感受的事物。像素點組成的圖像 第21頁，共60頁。 圖形也稱為矢量圖，它使用點、直線和曲線來描述，

9、這些直線和曲線由計算機通過某種算法計算獲得。圖形文件保存的是繪制圖形的各種參數(shù)，信息量較小，占用空間小。對圖形進行放大、縮小或旋轉等操作都不會失真。圖形一般用來表達比較小的、易于用直線、曲線表現(xiàn)的圖像，不適合表現(xiàn)色彩層次豐富的逼真圖像。矢量圖形 第22頁，共60頁。 2. 圖像分辨率和顏色深度 圖像由像素點組成，影響圖像質量的因素主要包括分辨率和顏色深度。 分辨率表示圖像中像素點的密度，單位是dpi（Dot Per Inch），表示每英寸長度上像素點的數(shù)量。圖像分辨率越高，包含的像素越多，表現(xiàn)細節(jié)就越清楚。但分辨率高的圖像占用磁盤空間大，傳送和顯示速度慢，所以應該根據(jù)實際情況選擇合適的圖像分辨

10、率。第23頁，共60頁。分辨率對圖像質量的影響 第24頁，共60頁。 數(shù)字化圖像中每個像素點的顏色都要用二進制數(shù)據(jù)表示。表示一個像素需要的二進制數(shù)的位數(shù)叫做顏色深度。彩色或灰度圖像的顏色可以使用4位、8位、16位、24位和32位二進制數(shù)來表示。顏色深度是圖像的另一個重要指標，顏色深度越高，可以描述的顏色數(shù)量就越多，圖像的質量越好。 圖像的顏色深度與圖像質量 第25頁，共60頁。 圖像包含像素越多、顏色深度越大，包含的數(shù)據(jù)量越大，圖像質量就越好，占用的空間也越大。 一幅未經(jīng)壓縮的圖像占用的存儲空間可以使用以下公式計算： (長度分辨率) (寬度分辨率)顏色深度/8 例：一幅長10厘米、寬8厘米，分

11、辨率為300dpi的24位顏色深度的圖像占用的存儲空間為： (100.3937300) ( 80.3937300) 24/83.19MB 注意: 圖像長度應換算成英寸計算 1厘米=0.3937英寸第26頁，共60頁。3. 常用圖像格式BMPGIFJPGTIFFPNG第27頁，共60頁。 8.3.3 視頻處理技術 1. 視頻的基本概念 視頻是由一幅幅靜止圖像序列組成，其中每幅圖像稱為1幀，這些幀以一定的速率播放。由于人眼的視覺暫留效應便產生了連續(xù)畫面。如果再把音頻信號加進去，便可實現(xiàn)視頻，音頻信號的同步播放。 第28頁，共60頁。 模擬視頻 模擬視頻是基于模擬以及圖像的廣播與顯示所確定的國際標準

12、。模擬視頻圖象具有成本低和還原度好等優(yōu)點。但其缺點是經(jīng)長期存放后，視頻質量會下降，經(jīng)多次復制后，圖像會有明顯失真。第29頁，共60頁。 數(shù)字視頻 （1）將模擬視頻信號輸入計算機進行數(shù)字化視頻編輯，最后制成數(shù)字化視頻產品。 （2）視頻圖像由數(shù)字攝像機拍攝下來，從信號源開始，就是無失真的數(shù)字視頻。當輸入計算機時，不再考慮視頻質量的衰減問題，然后進行視頻編輯制成產品。 第30頁，共60頁。 全動態(tài)視頻 全動態(tài)視頻就是每秒顯示30幀圖像的視頻。用這種顯示速度去刷新畫面，可以消除不穩(wěn)定的感覺，不會產生閃爍和跳躍。 全屏幕視頻 全屏幕視頻是指顯示的視頻圖像可以鋪滿整個屏幕，而不是局限于一個小窗口中，這與顯

13、示分辨率有關。第31頁，共60頁。 視頻的數(shù)字化 視頻的數(shù)字化是將模擬視頻信號轉化為數(shù)字視頻的處理過程，通常也稱為視頻捕捉。 普通電視信號以及傳統(tǒng)攝像機拍攝的視頻信號都是模擬信號，這些模擬視頻必須進行數(shù)字化后才能被計算機處理、使用。視頻信號數(shù)字化一般要經(jīng)過采樣、量化、彩色空間變換、 編碼等過程。視頻數(shù)字化一般都由專門的視頻采集卡來完成。第32頁，共60頁。2. 視頻文件的常見格式AVIMPEGMOVRM/RMVBASFWMVDIVX第33頁，共60頁。3.視頻標準NTSC 制式 PAL 制式 SECAM 制式 第34頁，共60頁。 8.3.4 多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術 數(shù)字化的圖像、音頻、視頻的數(shù)據(jù)

14、量非常大，對數(shù)據(jù)的存儲、信息的傳輸以及計算機的運行速度都帶來了極大的壓力。使用數(shù)據(jù)壓縮技術減少信息的數(shù)據(jù)量，將信息以壓縮的形式進行存儲和傳輸，既節(jié)省了存儲空間，又提高了通信干線的傳輸效率。第35頁，共60頁。冗余信息類別：空間冗余時間冗余信息熵冗余結構冗余知識冗余視覺聽覺冗余第36頁，共60頁。 數(shù)據(jù)壓縮類型：無損壓縮 去掉或減少數(shù)據(jù)中的冗余數(shù)據(jù)，這些冗余數(shù)據(jù)可以重新插入到數(shù)據(jù)中，可逆。 有損壓縮 去掉多媒體數(shù)據(jù)中人類視覺和聽覺器官中不敏感的部分來減少信息量，減少的信息不能再恢復，不可逆的 混合壓縮 綜合無損壓縮和有損壓縮的長處，在壓縮比、壓縮效率和保真度之間取得最佳折中。 第37頁，共60頁

15、。 數(shù)據(jù)壓縮時應該注意的問題：壓縮比要大，即壓縮前后的信息存儲量之比要大；恢復效果要好，要盡可能的恢復原始數(shù)據(jù)；壓縮算法要簡單，壓縮和解壓速度要快，盡可能做到實時壓縮和解壓。第38頁，共60頁。8.4 多媒體應用軟件制作 8.4.1 多媒體創(chuàng)作工具頁面型多媒體創(chuàng)作工具 Tool Book、Hyper Card 、Power Point 時間型多媒體創(chuàng)作工具 Director、Action 圖標型多媒體創(chuàng)作工具 Authorware、Icon Author 程序型多媒體創(chuàng)作工具 VB、VC 第39頁，共60頁。8.4.2 多媒體應用軟件的開發(fā)過程 需求分析規(guī)劃設計素材采集與加工產品集成測試與修改

16、作品發(fā)布與評價編寫腳本多媒體應用軟件的開發(fā)過程第40頁，共60頁。 1. 需求分析 需求分析要確定作品要求達到的目標，并分析其必要性和可行性，具體包括以下任務：確定對象和目標。確定內容和形式。明確條件與限制。 第41頁，共60頁。 2. 規(guī)劃設計 規(guī)劃與設計是根據(jù)需求分析，形成一個清晰可行的設計方案。規(guī)劃主要由整體規(guī)劃、內容設計、結構設計、版面設計、工作計劃幾個部分組成。第42頁，共60頁。 3. 編寫腳本 編寫腳本是多媒體軟件開發(fā)的核心。腳本是多媒體軟件的設計藍圖，設計者應該根據(jù)設計主題和設計目標確定軟件的具體表現(xiàn)方法和內容。腳本的設計還要根據(jù)創(chuàng)作工具的特點以及人接受信息的心理特性等綜合因素

17、來考慮。腳本的設計過程實際上就是一個創(chuàng)意過程，對軟件的最終質量起決定性作用。 第43頁，共60頁。 4. 素材采集與加工 素材采集與加工是根據(jù)設計方案的具體需求，采集需要的素材，例如文本、圖片、動畫、聲音和視頻等，并對各種素材進行加工和創(chuàng)作。 圖片的處理與合成。 文本信息的選取與加工。 動畫的構思與制作。 聲音的處理與加工。 視頻的處理與加工。 第44頁，共60頁。 5. 產品集成 作品集成是按照作品的設計方案，使用多媒體創(chuàng)作軟件將已經(jīng)準備好的各種素材資料或制作好的功能板塊集成，生成完整的多媒體軟件。第45頁，共60頁。 6. 測試與修改 多媒體軟件完成后還要對軟件進行測試，檢查作品中是否存在

18、錯誤，請專家進行評審，收集各方建議。根據(jù)測試結果和建議修改軟件，從而達到最佳效果。第46頁，共60頁。 7. 發(fā)布與評價 多媒體軟件完成后，需要將軟件打包、刻錄成光盤發(fā)行，同時還要給出幫助信信息、編寫用戶手冊。另外，多媒體作品還可以通過網(wǎng)絡或其它形式發(fā)布，進行交流和展示，進一步修改完善。第47頁，共60頁。8.4.3 開發(fā)多媒體應用軟件時應注意的問題準確定位注重腳本創(chuàng)作圍繞軟件內容選擇媒體素材要有良好的人機交互和清晰的導航結構第48頁，共60頁。課堂練習1多媒體技術的主要特征是_。 A多樣性、交互性、集成性、實時性 B獨立性、交互性、集成性、時變性 C不確定性、交互性、集成性、非線性 D多樣性

19、、交互性、獨立性、時變性2_性是指用戶可以與計算機進行交互操作。 A兼容 B安全 C交互 D可靠第49頁，共60頁。課堂練習3以下屬于多媒體技術應用范疇的是_。 A教育培訓 B虛擬現(xiàn)實 C商業(yè)服務 D以上都對4多媒體計算機系統(tǒng)由_。 A計算機系統(tǒng)和各種媒體組成。 B多媒體計算機硬件系統(tǒng)和多媒體計算機軟件系統(tǒng)組成。 C計算機系統(tǒng)和多媒體輸入輸出設備組成。 D計算機和多媒體操作系統(tǒng)組成。第50頁，共60頁。課堂練習5以下關于多媒體計算機的說法中，不正確的是_。A多媒體計算機是指符合或超過MPC標準的計算機。B多媒體計算機是指能夠綜合處理多種媒體信息，并在它們之間建立邏輯關系，使之集成為一個交互式系

20、統(tǒng)的計算機。C多媒體計算機是指能夠設置多種文本格式的計算機。D多媒體計算機系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分構成。第51頁，共60頁。課堂練習6多媒體計算機機必須配置的設備是_。 A照相機 B圖像掃描儀 C數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線 DCD-ROM驅動器和聲卡 7下面屬于多媒體輸入設備，又屬于多媒體輸出設備的是_。 A顯示器 B數(shù)碼照相機 C錄音機 DVCD 第52頁，共60頁。課堂練習8下列軟件中屬于多媒體系統(tǒng)軟件的是_。 APhotoshop BWindows CAuthorware DMedia Player9下列聲音文件格式中，_是波形聲音文件格式。 AWAV BCMF CVOC DMID第53頁，共60頁。課堂練習10在數(shù)字音頻信息獲取與處理過程中，下述順序中正確的是_ A量化、采樣、壓縮、存儲、解壓縮、DA變換 B采樣、壓縮、量化、存儲、解壓縮、DA變換 C采樣、量化、壓縮、存儲、解壓縮、DA變換 D采樣、DA變換、壓縮、存儲、解壓縮、量化第54頁，共60頁。課堂練習11WAV波形文件與MIDI文件相比，下述中不正確的是_。 AWAV波形文件比MIDI文件音樂質量高。 B存儲同樣的音樂文件，WAV波形文件比MIDI文件存儲量大。 C