多媒体技术基础讲义

多媒体技术基础牡丹江市信息技术教师继续教育培训主讲：冯益华第一章多媒体技术概述多媒体技术的应用始于20世纪80年代。随着计算机技术的发展和普及，越来越多的人开始使用计算机，这就要求计算机系统应该具有优秀的人机特性。但是人与计算机交流最方便，最自然的途径是使计算机具有视觉，听觉和发音能力，进而促进了多媒体技术的发展。第一节多媒体技术的形成和发展一、有关概念1、媒体：可以记录信息的材料或形式2、信息：数据和消息中所包含的意义，它不随载荷的物理形式的改变而改变。二者关系：相互依存缺一不可信息与媒体的关系有以下几个特点：（1）媒体不仅仅是信息的载体，在很多时候还是信息的执行者。如，计算机硬件既是软件的载体，也是软件的执行者。（2）一种信息可以有一种以上的媒体。如，电影可以记录在胶片上，也可以记录在光盘或磁盘上。（3）媒体可以是有形的，也可以是无形的。如，聋哑人用打手势与人交流，不需要时手势就不存在了。（4）媒体是有层次的，也是可以相互转化的。如，音乐的载体是声音，而声音的载体是唱片、磁带等不同的媒体。(3)多媒体：声音，图形，图象和动画等是信息的载体，其中两个或多于两个的组合构成了多媒体。(4)多媒体技术：在计算机中能够将文字、声音、图象、动画、视频等多种媒体集成为一个完整的系统，并且可以与使用者进行交互操作的信息存储、加工、传输以及再现的技术。1、集成性：多媒体技术是指将计算机组成一个完整的多种媒体的集成系统。2、交互性：操作者与计算机在多媒体方面能够很方便地进行交流。3、综合性：多媒体技术是一种综合的计算机信息处理技术。二、多媒体技术的特性1、CD-ROM解决了多媒体信息的存储问题。2、高速计算机网络可以传送多媒体信息。3、高速位处理技术，专用集成电路技术和亚微米集成电路技术的发展，为多媒体技术提供了高速处理的硬件环境。4、数据压缩技术。5、多媒体软件技术。三、促进多媒体技术发展的关键技术四、多媒体技术的发展20世纪50年代：出现阴极射线管。20世纪60年代：显示器的分辨率提高，出现了计算机图形处理理论。20世纪80年代：在计算机中位图（BitMap）概念和图形用户操作界面。20世纪80年代：出现了激光视盘和只读光盘系统（CD-ROM）。20世纪90年代：各种各样的多媒体产品陆续出现，多媒体技术进入了高速发展时期。五、多媒体技术的现状20世纪90年代后期，在超大规模集成电路的支持下，以计算机技术和网络技术为主导的多媒体技术迅速发展，取得了令人瞩目的进展。CPU的主频已经发展到千兆级内存已经配置了256MB以上硬盘容量达到了120G以上DVD已经开始配置到个人电脑上无辐射、高分辨率的液晶显示器进入个人电脑多媒体专用处理芯片的计算能力达到了2000兆位/每秒显示卡的图形处理速度和帧存储容量等都有了极大的提高声卡有了新型音效芯片，可以实现专业的音响效果多媒体操作系统、数据压缩技术、人工智能技术、多媒体数据库技术、多媒体网络技术等软件技术也取得了巨大的进展五、多媒体技术的展望1、高分辨率多媒体播放（数字电视逐步取代模拟电视）2、高速多媒体数据传输（宽带网络技术使网络的传输速率达到了千兆级）3、智能化多媒体信息服务（多媒体信息服务将更加人性化）4、多媒体技术规范化和标准化一、基于功能和应用分类1、开发系统2、演示系统3、培训系统4、家庭系统第二节多媒体技术的分类二、基于应用的分类1、多媒体信息咨询系统2、多媒体管理系统3、多媒体辅助教育系统4、多媒体通信系统5、多媒体娱乐系统局域网LAN（LocalAreaNetwork）能够“把分散在一个建筑物或相临几个建筑物中的计算机，终端，带大容量存储器的外围设备，控制器，显示器以及连接其他网络而使用的网络连接器等相互连接起来，以很高的速率进行通信”。通常的局域网由三个部分组成：计算机及智能型外围设备，网络接口卡及电缆，网络操作系统及有关软件。第三节局域网和广域网一、局域网的定义局域网的拓扑结构总线型星型环型1、设备共享。2、信息共享。3、可进行高速数据通信，也可进行多种媒体信息的通信。4、分布式处理。5、提高兼容性。6、安全性。二、局域网的功能（从应用角度看）：1、通信技术2、局域网的访问控制方式和通信协议3、网络操作系统三、局域网应用关键技术广域网(WAN即WideAreaNetwork)是在较大地理范围内将计算机连起来的计算机网络。四、广域网广域网的不规则结构示意图Internet（因特网）1、Internet的概念Internet是将全世界不同国家和地区、不同部门和机构的不同类型的国家主干网、广域网、城域网、局域网和计算机通过网络互联设备相互联接的国际计算机互联网络，是一个“计算机网络的网络”。1、Internet的发展Internet的发展大致经历了阿帕网、国家科学基金网、高级网络服务网和向全球发展四个阶段。1969年12月，由美国国防部资助的ARPANET在美国四所大学建成；1990年，由美国国家科学基金委员会组建的国家科学基金网取代ARPANET成为Internet的主干网，联入的主机达20万台；1992年，由美国高级网络服务公司组建的高级网络服务网取代国家科学基金网成为Internet的主干网，联入主机达100万台；1993年，美国政府制定了NII国家信息基础设施行动纲领，揭开了数字化信息革命的序幕；1994年，我国与美国政府相互批准中国联入Internet；1995年，高级网络服务网转给美国在线公司运营，这一年被称为Internet年，联入主机达1000万台。Internet主干网的发展：Internet应用信息服务的发展：60年代-70年代：Telnet远程登陆、电子邮件、FTP文件传送70年代-80年代：BBS电子公告系统、新闻组80年代-90年代：信息浏览和查询、万维网系统90年代末：信息实时传输与通信服务（音视频点播、实时广播与电视、可视电话、视频会议等）Internet在我国的发展：1994年，第一条Internet专线在中国科学院高能物理研究所接通，同年，清华大学、北京大学和中国科学院建立了示范网；1995年，原邮电部建立了面向社会的中国公用计算机互联网（ChinaNet）；1999年以后，陆续建立了中国联通互联网、中国网通公用互联网、中国移动互联网、中国国际经济贸易互联网等；上网用户：1997年：62万，1998年：210万，1999年：890万，2000年：2250万，2001年：3370万。Internet的未来发展：新的网络概念：旨在提高Internet的速度和安全性新的网络协议：旨在解决IP地址不足、支持多媒体数据高速传输和提高网络安全的协议新的网络应用开发语言：旨在提供网上三维图像、矢量动画和数据库与交互主页的编写环境新的网络应用发展：集中于多媒体数据实时传输与通信的实际应用上2、Internet提供的服务1.的含义是（WorldWideWeb，环球信息网），是一个基于超文本方式的信息查询服务。通过超文本方式将Internet上不同地址的信息有机的组织在一起，提供了一个友好的界面，大大方便了人们的信息浏览。2.文件传输服务FileTransferProtocol（FTP）FTP服务解决了远程传输文件的问题，只要两台计算机都加入互联网并且都支持FTP协议，它们之间就可以进行文件传送。3.电子邮件服务（E-mail）电子邮件（E-mail）是Internet上使用最广泛和最受欢迎的服务，它是网络用户之间进行快速、简便、可靠且低成本联络的现代通讯手段。4.远程登录服务(Telnet)远程登录是Internet提供的最基本的信息服务之一。Internet用户的远程登录是在网络通讯Telnet的支持下使自己的计算机暂时成为远程计算机仿真终端的过程。实际上Internet提供的服务远远不止这些，而且随着Internet的飞速发展，每天都在诞生新的服务，如今像网络电话（InternetPhone）、网络会议(Netmeeting)等都得到极大的应用。第二章多媒体信息的表示文字是人与计算机之间进行信息交换的主要媒体。在现实世界中，文字是人们进行通讯的主要形式，文字包括西文与汉字。第一节文字在计算机中，西文采用ASCII码表示。例如：字符A的ASCII码值为065；字符B的ASCII码值为066。一、西文1、汉字的输入编码当前采用的方法主要有以下三类：(1)数字编码(2)拼音码(3)字型编码2、汉字内码汉字内码是用于汉字信息的存储，交换，检索等操作的机内代码，一般采用两个字节表示。3、汉字字模码二、汉字音频指的是大约在20Hz---20kHz的频率范围，是属于听觉类媒体，主要分为波形声音、语音和音乐。声音具有音调，音强，音色三要素。音调与频率有关，音强与幅度有关，音色由混入基音的泛音所决定。声音数据具有很强的前后相关性，数据量大，实时性强，又由于声音是连续的，所以通常把其称之为连续型时基媒体类型。第二节音频音频数字化:把模拟音频信号转换成有限个数字表示的离散序列。在这一处理技术中，要考虑采样，量化和编码的问题。一个音频信号转换成在计算机中的表示过程如下：(1)选择采样频率，进行采样；(2)选择分辨率，进行量化；(3)形成声音文件。一、数字音频采样量化编码声音的模拟电信号声音的数字信号从上图中我们可以看到，如果声音信号量化后的最大值是一个字节，当以一定的时间间隔t1、t2、t3、t4对声音信号采样时，所采到的样本模拟量是2.7、4.3、4.8、5.1，经过数模转换被量化为数字量42、66、77、81，然后在根据具体应用程序的需要对量化的声音信号进行编码，从而得到有意义的数据。数字化音频的过程如下图所示:模拟音频信号音频信号的采样采样信号的量化声音文件大小=采样频率时间声道数(分辨率/8)如果采样频率为44.1kHz，分辨率为16位，立体声，录音时间为10s，符合CD音质的声音文件的大小是多少？注意几个单位的换算细节时间单位换算：1分=60秒采样频率单位换算：1KHz=1000Hz数据量单位换算：1MB=1024×1024=1048576B在多媒体技术中，存储声音信息的常用文件格式见下表：文件扩展名说明auSun公司的声音文件存储格式（8位）aifApple计算机上的声音文件存储格式cmf声霸卡的MIDI文件存储格式midWindows的MIDI文件存储格式mp2MPEGLayer2mp3MPEGLayer3modMIDI文件存储格式rmRealNetworks公司的流放式声音文件格式sndApple计算机上的声音文件存储格式wavWindows采用的波形声音文件存储格式MIDI信息实际上是一段音乐的描述，只记录产生某种声音的指令，指令中包含了使用MIDI设备的音乐、音量和持续时间的长短等信息。是数字化的乐谱，由音符序列、定时及合成音乐的乐器定义组成。二、乐器数字接口(MIDI)三、数字化声音和MIDI的比较1、MIDI数据优点——编辑灵活，可自由转换曲调、音色等重放质量好占用空间小2、MIDI数据缺点——声音小位图图象、矢量图形、动态图象、符号图象等都是视觉媒体。一、位图图象1、位图的概念：位图是一个用来描述像素的简单的信息矩阵。2、位图图象：位图图象是指在在空间和亮度上已经离散化的图象。它适用于逼真照片或要求精细细节的图象。第三节视觉媒体二、图象文件的格式：PCX格式：是Zsoft公司开发的，与PC-paintbrush图形软件一起使用，最高为256色，不支持真彩色的图象存储。BMP格式：是一种与设备无关的图象文件格式，它是Windows推荐使用的一种位图格式。GIF格式：是美国联机服务商CompuServe所开发的，可在不同平台上使用，是Internet上中重要的文件格式之一，最大不超过64K，颜色最多为256色(8位)，有87a和89a两个规格，后者支持小型动画。TIF格式：由Aldus和Microsoft公司联合开发，主要用于桌面出版业。JPG格式：是利用JPEG方法压缩的图象格式。其特点是压缩比高，并开在压缩比和图象质