多媒體技術基礎第八章

多媒體技術基礎第八章第8章多媒體技術基礎本章導讀：

本章主要介紹有關多媒體技術的基本概念，多媒體計算機系統(tǒng)的硬件和軟件組成，多媒體關鍵技術等基礎知識，并介紹了數(shù)據(jù)壓縮技術、音頻處理技術和視頻處理技術，最后介紹了圖形、圖像、動畫的制作技術。本章主要知識點：

多媒體計算機系統(tǒng)組成和多媒體關鍵技術音頻、視頻處理技術

圖形和圖像的處理技術第8章多媒體技術基礎8.1概述

8.2媒體信息處理技術8.3媒體制作軟件8.1概述返回本章目錄8.1.1基本概念8.1.2多媒體計算機系統(tǒng)8.1.3多媒體關鍵技術8.1.1基本概念1．媒體

人與人之間進行信息溝通和交流的中介物稱之為“媒體”。一般有兩種含義：一是指交流、傳播信息的載體；二是指存儲信息的實體。媒體的分類：感覺媒體、表示媒體、表現(xiàn)媒體、存儲媒體、傳輸媒體。各種媒體之間的關系如下圖所示。

表現(xiàn)媒體（輸入）存儲媒體感覺媒體表示媒體表現(xiàn)媒體（輸出）感覺媒體表示媒體8.1.1基本概念返回本節(jié)目錄2．多媒體人們將文本、數(shù)字、音頻、視頻、圖形、圖像、動畫所構成的復合體統(tǒng)稱為“多媒體”。特點如下：數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)類型多、數(shù)據(jù)類型之間的差別大、多媒體數(shù)據(jù)的輸入輸出復雜。3．多媒體技術

多媒體技術是指計算機綜合處理文本、圖形、圖像、聲音、視頻等多種媒體信息，使它們建立一種邏輯連接，并集成為一個交互性系統(tǒng)的技術。它具有多樣性、集成性、交互性、實時性四個特性。

8.1.2多媒體計算機系統(tǒng)

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多媒體計算機系統(tǒng)是指具有多媒體信息處理能力的計算機系統(tǒng)。它主要由多媒體硬件系統(tǒng)和多媒體軟件系統(tǒng)組成，其層次結構如下圖所示。8.1.3多媒體關鍵技術

返回本節(jié)目錄1．多媒體數(shù)據(jù)壓縮/解壓縮技術

多媒體信息數(shù)據(jù)量非常大，要想實時處理非常困難。因此，壓縮/解壓縮技術是多媒體技術的重要研究課題。2．多媒體軟件平臺技術

主要涉及多媒體操作系統(tǒng)、多媒體創(chuàng)作工具等。3．多媒體輸入/輸出技術

媒體輸入/輸出技術包括媒體變換技術、識別技術、媒體理解技術和綜合技術。4．多媒體系統(tǒng)軟件技術

主要包括多媒體操作系統(tǒng)，多媒體編輯系統(tǒng)、多媒體數(shù)據(jù)庫技術等。8.2媒體信息處理技術

8.2.1數(shù)據(jù)壓縮技術8.2.2音頻處理技術8.2.3視頻處理技術8.2.1數(shù)據(jù)壓縮技術

數(shù)據(jù)壓縮技術必須滿足三項要求：一是壓縮比大；二是實現(xiàn)壓縮的算法簡單，壓縮/解壓縮速度快；三是數(shù)據(jù)經(jīng)解壓縮后恢復質量要好，要盡可能地接近原始數(shù)據(jù)。1．概述

數(shù)據(jù)壓縮是一種數(shù)據(jù)處理方法，它的作用是將一個文件的數(shù)據(jù)容量減少，同時又基本保持原有文件的信息內(nèi)容。數(shù)據(jù)壓縮的目的就是減少信息存儲的空間，縮短信息傳輸?shù)臅r間。當需要使用這些信息時，則需要通過解壓縮將信息還原回來。8.2.1數(shù)據(jù)壓縮技術2．數(shù)據(jù)冗余的基本概念及種類

人們研究發(fā)現(xiàn)，多媒體數(shù)據(jù)中存在大量的冗余。數(shù)據(jù)壓縮就是研究如何利用原始信息中存在的大量冗余信息來減少數(shù)據(jù)量的方法，這些冗余信息具有相關性是數(shù)據(jù)可以壓縮的重要原因。利用信息相關性進行數(shù)據(jù)壓縮，可以不損失原有信息的內(nèi)容，因此可實現(xiàn)“無損壓縮”或稱“冗余壓縮法”。這是一種可逆壓縮。經(jīng)壓縮后不能將原有信息完全保留的壓縮方式稱“有損壓縮”或稱“熵壓縮法”，它是一種不可逆壓縮。數(shù)據(jù)冗余可以分為以下幾種：（1）空間冗余（2）時間冗余（3）視覺冗余。3．壓縮算法舉例（游程編碼法）返回本節(jié)目錄8.2.2音頻處理技術1．音頻信息

在多媒體技術中，人們通常將聲音媒體分為三類：（1）波形聲音（2）語音

（3）音樂2．音頻文件的基本格式

（1）WAV文件

（2）MIDI文件

3．數(shù)字化音頻信號

表示聲音的模擬信號是時間和幅度上連續(xù)的物理量，不能由計算機直接處理，必須將其數(shù)字化，即在時間和幅度上將連續(xù)變化的聲音信號離散化。數(shù)字化聲音信號首先應對聲音波形采樣，然后將采樣結果進行量化，變換成計算機可以表示的數(shù)值。數(shù)字化音頻信號質量的好壞主要取決于采樣頻率、量化精度和聲道數(shù)等因素。返回本節(jié)目錄8.2.3視頻處理技術1．視頻信息

任何動態(tài)圖像都是由多幅連續(xù)的圖像序列構成。每一幅圖像沿著時間軸保持一個Δt時間，以較快的速度順序更換為另一幅圖像，連續(xù)不斷地顯示，就形成了動態(tài)圖像。當每一幀圖像是人工或計算機產(chǎn)生的時候，被稱為“動畫”；當每一幀圖像是通過實時獲取的自然景物時，被稱為“視頻”。它具有以下特點：

①

具有時間連續(xù)性②數(shù)據(jù)量更大③幀與幀之間具有很強的相關性④對實時性要求很高，必須在規(guī)定時間內(nèi)完成更換畫面播放的過程。視頻有模擬和數(shù)字兩種形式。

返回本章目錄8.2.3視頻處理技術2．視頻文件的基本格式

（1）AVI格式：是一種將視頻信息與同步音頻信號結合在一起存儲的多媒體文件格式，以幀為存儲動態(tài)視頻的基本單位。在每一幀中，都是先存儲音頻數(shù)據(jù)，再存儲視頻數(shù)據(jù)。總體看來，音頻數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)相互交叉存儲。

（2）MOV格式：是QuickTime視頻處理軟件所選用的視頻格式。

（3）MPG格式：是采用MPEG方法進行壓縮的全運動視頻圖像文件格式。

3．視頻信息的獲取

獲取數(shù)字視頻信息主要有兩種方式：一種是將模擬視頻信號數(shù)字化；另一種是利用數(shù)字攝像機拍攝實際景物，從而直接獲得無失真的數(shù)字視頻。

8.3媒體制作軟件8.3.1圖形圖像的制作與處理

8.3.2動畫的制作

8.3.1圖形圖像的制作與處理1．圖形和圖像

圖形是利用繪圖軟件繪制出來的，由點、直線、圓、橢圓等基本圖元組成。圖形使用矢量格式，即圖形文件中記錄的是繪制圖形中圖元的一條條命令，所以文件很小。圖像是由像素點陣組成的畫面，它一般是通過掃描儀或數(shù)字相機輸入的，也可以是通過圖像處理軟件在計算機上制作的，又稱為“位圖圖像”。圖像能夠逼真地表現(xiàn)自然景色，適于表現(xiàn)真實場景，但在放大或縮小時會造成失真，可能會出現(xiàn)嚴重的顆粒狀，導致圖像邊緣出現(xiàn)鋸齒狀。而圖形是由數(shù)學算法計算出來的，包含了很多的圖元，因此在進行縮放或旋轉操作時不會產(chǎn)生失真，但不適于表現(xiàn)真實感很強的畫面。8.3.1圖形圖像的制作與處理2．圖形圖像文件的基本格式

（1）PCX格式（2）BMP格式（3）TIF格式（4）TGA格式（5）GIF格式（6）JPG格式

（7）PNG格式

3．圖形圖像的獲取

（1）圖形的獲取：①

利用軟件繪制圖形

②

利用數(shù)字化儀繪制圖形③利用光筆繪制圖形（2）圖像的獲?。嚎梢岳脠D像采集設備（如掃描儀、數(shù)碼相機等）將其輸入到計算機中。8.3.1圖形圖像的制作與處理4．圖像的加工處理

（1）圖像幾何運算：包括圖像的縮放、剪貼、平移、旋轉和變形等操作。（2）圖像增強：指增強圖像中有用的信息，減少噪音。（3）圖像復原和重建：就是對退化或劣化的圖像進行校正處理、濾去退化痕跡、恢復圖像的本來面目。（4）圖像分割和特征提取：是將圖像分割成不同的部分或區(qū)域的過程，然后檢測和提取圖像的特征。（5）圖像編碼和壓縮：對圖像進行壓縮。5.圖像處理軟件——Photoshop8.3.2動畫的制作

1．動畫

按生成的方式可以分為：（1）逐幀動畫：是在計算機上先繪出關鍵幀，再根據(jù)關鍵幀繪制中間幀。（2）關鍵幀動畫：與逐幀動畫的區(qū)別在于關鍵幀創(chuàng)作出來后，中間幀不再需要人來“畫”，而是由計算機根據(jù)對兩個相鄰關鍵幀之間的差別分析“計算”出來的。又分為兩種①形狀插值動畫②參數(shù)關鍵幀動畫。（3）算法動畫：是根據(jù)對象的運動規(guī)律，建立運動的數(shù)學模型，通過計算來確定對象的運動軌跡，故這種方法又叫做“建模動畫”。（4）實時動畫：是計算機一邊計算一邊顯示來產(chǎn)生動畫。8.3.2動畫的制作2．二維動畫

二維動畫由一系列關鍵幀和中間幀組成，每一幀都是一幅平面圖形圖像。制作二維動畫要建立相當數(shù)量的幀畫面，并對每一幀畫面的動畫角色進行設置，確定每個角色的位置和角色之間的相互關系，建立他們的運動軌跡和角色圖形圖像變化的規(guī)律，建立動畫背景和背景變化規(guī)律，配上聲音解說和背景音樂，最后生成動畫并形成可以播放的文件格式。優(yōu)點：使用計算機描線上色，工作方便，操作簡單，顏色一致，界線非常準確，不需晾干，不會竄色，改色方便，價格便宜，發(fā)現(xiàn)問題