多媒体技术及应用

第7章多媒体技术及应用本章主要内容7.1多媒体技术概述7.2多媒体计算机系统7.3多媒体信息的数字化7.4多媒体数据的压缩与编码7.5多媒体制作软件7.1多媒体技术概述7.1.1多媒体的基本概念7.1.2多媒体技术简介1.媒体7.1.1多媒体的基本概念2.多媒体多媒体是指信息表示媒体的多样化，如数字、文字、声音、图形、图像、动画、视频。媒体有多种含义，例如，存储信息的介质：如磁盘、光盘等。信息的载体：数字、文字、图像、声音等。多媒体技术中的媒体指后者。常见的多媒体信息类型及其特点1.文本文本是以文字和各种专用符号表达的信息形式。2.图像图像是通过扫描仪、数字照相机、摄像机等输入设备捕捉的真实场景的画面。3.图形图形是指由外部轮廓线条构成的矢量图。即由计算机绘制的直线、圆、矩形、曲线、图表等。常见的多媒体信息类型及其特点4.音频音频包括话语、音乐以及自然界发出的各种声音。5.视频视频是使用摄像机获取的自然人物和景物，并拍成连续的帧图像，并以一定的速度连续进行播放。6.动画动画是由人工或计算机绘制出来的连续图像或图形。（人眼“视觉暂留”效应）7.1.2.多媒体技术简介简单地说，多媒体技术就是利用计算机综合处理多媒体信息的技术。多媒体技术以数字技术为基础，将通信技术、广播技术和计算机技术融于一体，能够对文字、图形、图像、声音、视频等多媒体信息进行存储、传送和处理的综合性技术。多媒体技术的具体任务是把多种媒体信息通过计算机进行数字化采集、存储、压缩与解压缩、编辑、复制和传输等加工处理，再以单独或合成的形式表现出来。多媒体信息处理的关键技术1.压缩与解压缩技术2.多媒体输入输出技术3.多媒体信息存储技术4.多媒体专用芯片技术5.多媒体系统软件技术多媒体技术主要特征1.数字化数字化是指文字、数字、图形、图像、动画、音频、视频等多种媒体都是以二进制数字的形式进行存储和传播的。2.交互性交互性是指用户可以与计算机的多媒体信息进行交互操作，用户可以有效控制和使用信息。3.多样化多样化是指计算机所能处理的信息媒体的多样化。4.集成性集成性是指以计算机为中心综合处理多种信息媒体，包括信息媒体的集成和处理这些媒体的硬件、软件的集成。多媒体技术的应用领域1.教育与培训2.多媒体信息发布3.多媒体电子出版物4.娱乐游戏5.电子商务6.虚拟现实多媒体计算机的层次结构7.2.多媒体计算机系统（MPC)1.多媒体计算机的硬件结构多媒体计算机关键设备1.声卡处理音频信息2.视频卡处理图像视频信息3.光盘驱动器（CD-ROM、DVD等）大容量的集成交互式信息存储介质多媒体软件系统多媒体应用软件多媒体系统软件多媒体驱动软件多媒体操作系统多媒体工具软件多媒体数据处理软件多媒体创作软件多媒体数据库系统程序设计语言多媒体硬件开发工具或函数多媒体编辑软件2.多媒体计算机软件系统7.3多媒体信息的数字化什么是数字化？简单地说，多媒体信息的数字化就是把模拟形式的数据转换为计算机可以读取的数字形式。在数字化过程中，将多种形式的模拟信号转变为可以度量的数字，再以这些数字建立起适当的数字化模型，把它们转变为一系列二进制编码（数字信号），在计算机内部进行统一处理。例如，数字化后的照片就是我们通常说的数码照片，而MP3格式就是一种常用的数字化的音乐格式。图像的数字化图像数字化是指将一幅真实画面（如照片）转变成计算机能够接受的数字形式。其数字化过程为：采样量化编码声音的数字化将模拟音频转换为数字音频，形成声音文件，也要经过采样、量化及编码的过程。7.4多媒体数据的编码与压缩7.4.1数据压缩的必要性7.4.2数据压缩的可能性7.4.3数据压缩与编码技术7.4.1数据压缩的必要性多媒体信息数字化后产生的数据量是极大的：例1存储3分30秒的CD音质立体声歌曲44.1kHz×2B×2×210=37044KB=36.2M例2存储一幅分辨率为352×288的静态写真彩色图像352×288×3B=304.13kB例3存储1分钟视频（每秒25帧）304.13kB×25×60=456195kB=456.2M海量的数据对于数据的存储、传输以及加工均带来了巨大的压力，因此必须对多媒体数据进行有效的压缩，去掉数据中的冗余信息。数据压缩的目的是便于存储、处理和传输。7.4.2数据压缩的可能性数据冗余是指在数据中存在的多余成分。多媒体数据，尤其是音频和图像信息，在数字化表示后存在着大量的重复数据，由于数据冗余的存在，这就为数据压缩提供了可能性。数据压缩技术的目的就是尽量消除这些冗余，大大减少多媒体信息的数据量。数据冗余的几种类型1.空间冗余一幅图像内的任何一个场景都是由若干像素点构成的，一幅图像中或连续运动的图像之间都有可能存在着大量的色彩或亮度相同、相近的像素块。这就是空间冗余。2.时间冗余以时间为基础的媒体数据，例如视频信息，在连续的画面中存在着相同的部分，这就是时间冗余。3.视觉和听觉冗余人的视觉和听觉系统由于生理特性的限制，对媒体信息中的某些成分不敏感或无法感知。数据压缩技术是多媒体技术中的关键技术。通过数据压缩手段把庞大的信息数据量降下来，以压缩形式存储和传输。压缩处理一般是由两个过程组成：一是编码过程，即将原始数据经过编码进行压缩，以便存储与传输；二是解码过程，称为解压，就是把编码数据还原为可以使用的数据。因此，数据压缩方法也称为编码方法。7.4.3数据压缩与编码技术按照压缩方法是否产生失真分类,数据压缩可分为三种类型：1.无损压缩压缩后的文件通过解压，得到的文件同压缩前完全一致。2.有损压缩压缩后的文件通过解压，得到的文件会有信息的某些损失。3.混合压缩利用各种单一压缩的长处，以求在压缩比、压缩效率及保真度之间取得最佳折中。一、数据压缩的方法无损压缩无损压缩是对文件本身的压缩，和其它数据文件的压缩一样，是对文件的数据存储方式进行优化，对数据信息中重复的内容只存储一次，文件可以完全还原，不会影响文件内容，对于数码图像而言，也就不会使图像细节有任何损失。我们常用的WinRAR、WinZip等压缩软件都是无损压缩软件。有损压缩所谓有损压缩是利用了人类对图像或声波中的某些频率成分不敏感的特性，允许压缩过程中损失一定的信息；虽然不能完全恢复原始数据，但是所损失的部分对理解原始图像的影响较小，却换来了大得多的压缩比。有损压缩广泛应用于语音，图像和视频数据的压缩。数据压缩技术的三个重要指标1.压缩比要大即文件压缩前后所需的信息存储容量之比值要大。2.实现压缩的算法要简单压缩、解压速度快。3.数据恢复效果好，失真小尽可能恢复原始数据。二、常用的数据压缩技术标准音频压缩标准1.MP3mp3是目前广泛采用的一种音频压缩技术，其特点是：压缩比高，文件体积小，且能较好的保持原来音乐的音质。2.WAVwav是Windows系统所使用的音频文件格式，称为波形文件，它记录了对实际声音进行采样的数据，能重现各种声音，但文件的体积大。视频压缩标准1.JPEG--静态图像压缩标准JPEG是一个适用范围很广的静态图像数据压缩标准，既可用于灰度图像又可用于彩色图像。JPEG图像文件是目前使用的最广泛的静态图像文件，JPEG采用的是有损压缩方法，由于它采用了高效的DCT变换、哈夫曼编码等技术，既实现了高压缩比，又可达到图像的高质量。2.MPEG--动态图像（视频）压缩标准MPEG是关于运动图像的一系列压缩标准。其压缩原理为：动态图像是由一系列静态图像构成的，每一幅静态图像称为一帧。但若每一幅静态图像都使用JPEG的压缩算法来压缩，则压缩后的数据总量相当巨大，所以，采用的方法是用JPEG的方式记录某一帧，在随后的帧中，仅仅记录该帧和前一帧不同的地方，相同的则不再记录。三、文件的压缩与解压在使用计算机的过程中经常需要对计算机中的一些大文件或不经常用到的文件进行打包压缩，再保存。这样，既可保证文件不易损坏，又节省了硬盘使用空间，同时也便于传输，例如，在发电子邮件时通常要先对大文件进行压缩后再发送。常用的压缩与解压软件有：WinZip、WinRAR、CAB、PKZIP等。7.5常用多媒体制作软件1.音频编辑软件VoiceEditor2.图形制作软件CorelDraw3.图像处理软件PhotoShop4.动画制作软件3DSMAX5多媒体集成制作软件Authorware作业教材习题7P2051.4.5.名词解释MPCJPEGMPEGCD-ROM