多媒体技术基础第五版

第八章多媒体技术基础8.1多媒体技术的基本概念8.2多媒体计算机系统8.3多媒体信息的数字化和压缩技术8.4Flash动画制作8.1多媒体技术的基本概念8.1.1多媒体媒体存储信息的物理实体，如磁盘、光盘等信息的表现形式或载体,如文字、图形、图像、动画、声音等多媒体融合两种或两种以上媒体的一种人-机交互式信息交流和传播媒体，使用的媒体包括文字、图形、图像、声音、动画和电视图像。多媒体技术是一种基于计算机的综合技术，包括数字化信息的处理技术、音频和视频技术、计算机硬件和软件技术、人工智能和模式识别技术、通信和图像技术等，是一门跨学科的综合技术。8.1.2多媒体分类通常，人们将文本、音频、视频、图形、图像、动画的综合体笼统称为“多媒体”。由此可见，多媒体信息包括以下5种：文本图形、图像动画声音视频影像各类文字和符号文字和符号多媒体多媒体多媒体通过计算而描述的矢量图形文字图形矢量图形对象●用像素点描述的自然影像文字图形图像位图图像对象●单画面矢量动画和多画面帧动画文字图形图像动画多画面帧动画单画面矢量动画FRAME01FRAME02FRAME03FRAME04FRAME05FRAME06FRAME07动画对象●音频数字信号、压缩音频信号文字图形图像动画音频●midi音频●wav音频●mp3压缩音频音频对象●视频数字信号AVI、压缩视频信号MPG文字图形图像动画音频视频音频+视频AudioVedioInformation视频对象●END8.1.3多媒体技术的特点(1)集成性两个方面:①信息媒体的集成，即将各种不同的媒体信息有机地同步，集成为一个完整、协调的多媒体信息；②是各种不同的显示或表现媒体设备的集成。(2)交互性多媒体计算机除了可以播放各种媒体信息外，还可以与使用者进行信息交换。(3)实时性声音和活动视频图像的实时同步处理，使声音和图像在播放时不出现停滞。8.1.4多媒体信息处理的关键技术1.多媒体数据压缩技术节省存储空间，提高通信介质的传输效率，使计算机实时处理和播放视频、音频信息成为可能。2.多媒体数据存储技术数字化数据存储的介质有：硬盘、光盘和磁带等。3.集成电路制作技术多媒体处理涉及大量计算,软件通过硬件实现,提高处理速度.4.多媒体数据库技术研究多媒体信息的特征、建立多媒体数据模型；有效地组织和管理多媒体信息；多媒体信息的检索和统计。5.虚拟现实技术利用计算机生成一种模拟环境，通过多种传感设备，使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中，并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互，创建了一种适人化的多维信息空间。6.多媒体网络与通信技术多媒体通信技术支持是保证多媒体通信实施的条件。资料:虚拟现实8.2多媒体计算机系统多媒体系统:具有强大的数据处理能力和数字化媒体设备整合能力，能综合处理多种媒体信息，并提供多媒体信息的输入、编辑、存储和播放等功能软件系统多媒体应用系统多媒体创作工具多媒体素材制作工具多媒体操作系统外部设备驱动程序硬件系统多媒体外部设备计算机基本配置8.2.1多媒体计算机硬件系统话筒声卡音响设备MIDI设备主机显示器显卡电视机模拟摄像机视频卡USB口扫描仪打印机数码相机数码摄像机摄像头1394口数字摄像头光驱8.2.1多媒体计算机硬件系统1.多媒体接口卡（1）声卡作用：实现模/数、数/模（A/D、D/A）的转换基本功能：①录制与播放声音文件。②编辑与合成音乐文件。③MIDI音乐的合成。性能指标：采样频率、采样的位数。（2）显卡显示器适配卡，连接主机与显示器的接口卡作用：主机的输出信息转换成字符、图形和颜色等信息显示主芯片（GPU）：图像运算和内部控制工作显示缓存：储存显示芯片涉及的数据数字模拟转换器（RAMDAC）:数模转换输出接口（见图8.2.5）要有：①VGA视频图形阵列接口作用：是将转换好的模拟信号输出到CRT或者LCD显示器中。②DVI数字视频接口，无需转换DVI-D接口：只能输出数字信号。DVI-I接口：它可输出模拟或数字信号。③HDMI高清晰多媒体接口作用：将多媒体数字信息输出到液晶电视机或数字投影仪。（3）视频卡作用：支持视频信号的输入和输出，实现对语音和活动图像的采集、量化成数字信号，然后压缩编码成可供编辑处理的视频数据文件。主要是视频采集卡：模拟信号采集数字信号采集卡（DV卡或1394卡）2.信息获取设备（1）数码相机主要指标：分辨率，以万像素表示（2）数码摄像机动态图像，通过1394接口（3）摄像头视频输入设备８.2.2多媒体计算机软件系统1.多媒体操作系统多媒体数据和多媒体设备的管理和控制功能2.多媒体驱动程序完成设备的初始化，控制各种设备操作3.多媒体素材制作软件图像、图形、动画和声音等素材的制作常用多媒体素材制作软件多媒体元素典型产品文字记事本、写字板、Word、WPS图形AutoCAD、FreeHand、CorelDRAW图像画图、PhotoShop、Fireworks、Painter动画二维Flash、ToonBoomStudio、AnimatorPro三维3DSMAX、Maya、Cool3D声音录音机、CoolEditPro、Audition、WaveEdit视频MovieMarker、Premiere、UleadMediaStudio4.多媒体创作软件作用：多媒体素材有机地结合成一个完整的的多媒体产品，应还具有操作界面的生成、能交互控制、数据管理等功能。（1）编程语言灵活多变且功能强大，增加开发难度VB等（2）多媒体创作工具典型产品特点Authorware基于图标和流程图为基础的编辑工具，常用于制作课件。Director基于通道和时间轴为基础的编辑工具，通用性强。ToolBook基于描述语言、以页面为基础的编辑工具。PowerPoint多媒体教学、演示的工具软件８.2.3多媒体应用系统的设计流程需求分析脚本设计多媒体素材制作多媒体集成和调试作品包装8.3多媒体信息的数字化和压缩技术8.3.1音频信息1.基本概念复杂的声波由许许多具有不同振幅和频率的正弦波组成。周期T:重复出现的时间间隔;振幅A:波形相对基线的最大位移,表示音量的大小;频率f:信号每秒钟变化的次数,即1/T以赫兹(Hz)为单位。振幅AAf周期T声音按频率分类正常人所能听到的声音频率范围为20Hz～20kHz。声音质量的频率范围:CD如随身听FM:调频AM:调幅20kHZ20HZ20HZ次声波可听声波超声波f(HZ)20kHZCD-DAFM广播AM广播1020502003.4k7k15k20k次声波可听声波超声波f(HZ)20kHZ电话把调制信号从低频搬移到了高频，以便利用电离层传播,调频声音的高低变为频率的变化的电信号,调幅就是用声音的高低变为幅度的变化的电信号.2.模拟音频的数字化用计算机对音频信息处理，就要将模拟信号（如语音、音乐等）转换成维数字信号。采样每隔一定时间间隔对模拟波形上取一个幅度值。量化将每个采样点得到的幅度值以数字存储。编码将采样和量化后的数字数据以一定的格式记录下来模拟信号采样量化编码数字信号振幅频率1/T采样点T振幅1/TT采样模拟信号量化编码成数字信号01110001110003.数字音频的技术指标采样频率、量化位数和声道数采样频率：每秒钟的采样次数量化位数(采样精度)：存放采样点振幅值的二进制位数。通常量化位数有8位、16位，分别表示有28、216个等级。声道数：声音通道的个数，立体声为双声道。每秒钟存储声音容量的公式为：采样频率×采样精度×声道数/8=字节数例如，用44.10kHz的采样频率，16位的精度存储，则录制1秒钟的立体声节目，其WAV文件所需的存储量为：44100×16×2/8=176400（字节）采样频率和量化参数比较4.数字音频的文件格式•Wave格式文件（.Wav）记录了真实声音的二进制采样数据，通常文件较大。•MIDI格式文件（.MID）数字音乐的国际标准.记录的是音符数字，文件小。•MPEG音频文件（.MP1/.MP2/.MP3）采用MPEG音频压缩标准进行压缩的文件。•RA格式文件（.ra）RA（RealAudio）是RealNetwork公司制定的音频压缩规范，有较高的压缩比，采用流媒体的方式在网上实时播放。5.声音的录制与播放“录音机”是用于声音文件的录制与播放，还可以对声音进行编辑和特殊效果处理。•录制声音•编辑声音删除声音当前位置之前或之后插入声音移动声音删除和插入间接完成8.2.2数字图像及处理1.基本概念•图形和图像图形：由点、线等组成的有边界画面，文件中存放描述图形的指令。图像：由图像设备输入的无边界画面，数字化后以位图形式存储。•图形与图像的数字化分辨率（行、列）和颜色深度真彩色每个像素点占3个字节，224=16777216种颜色。计算存储一秒图像公式：列数×行数×像素的颜色深度/8×帧/秒=字节数例：1280×1024分辨率的“真彩色”电视图像，按每秒30帧计算，显示1分钟，则需要：1280×1024×3×30×60≈6.6GB2.图像的数字化•采样用多少个像素点的“列数×行数”表示，分辨率越高，图像越清晰，存储量也越大。•量化量化是在图像离散化后，将表示图像色彩浓淡的连续变化值离化为整数值的过程。把量化时所确定的整数值取值个数称为量化级数,也称为颜色深度.图像采样量化数字图像颜色深度①黑白图图像的颜色深度为1，则用一个二进制位1和0表示纯白、纯黑两种情况；②灰度图图像的颜色深度为8，占一个字节，灰度级别为256级。通过调整黑白两色的程度（称颜色灰度）来有效地显示单色图像；③RGB24位真彩色彩色图像显示时，由红、绿、蓝三基色通过不同的强度混合而成，当强度分成256级（值为0～255），占24位，就构成了224=16777216种颜色的“真彩色”图像。灰度图彩色图图像的分辨率和像素位的颜色深度决定了图像文件的大小，计算公式为：列数×行数×颜色深度÷8=图像字节数例8.2当要表示一个分辨率为640×480的“24位真彩色”图像，则需要：640×480×24÷8≈1MB由此可见，数字化后的图像数据量十分巨大，必须采用编码技术来压缩信息。它是图像传输与存储的关键。2.常用图像文件格式•BMP和DIB格式文件与设备无关的位图格式文件，Windows环境中经常使用.•GIF格式文件Internet上的重要文件格式之一，最大不超过64KB，256色以内，压缩比较高，与设备无关。•JPEG格式文件（.JPG）利用JPEG方法压缩,Internet上重要文件格式之一，适用于处理256色以上、大幅面图像。•WMF格式文件位图与矢量图的混合体,Windows中许多剪贴画图像是以该格式存储的。广泛应用于桌面出版印刷领域。3.图像数据的获取•利用图像处理软件和现成的图像库最常用的是Photoshop,可以绘图,也可以编辑来自网络、CD-ROM光盘上存储的图像库“画图”程序可以获取屏幕界面•利用数字化设备获取数码相机、数字摄象机，将拍摄的自然界景物按数字格式存储通过连接转换转换成计算机中的图像和影象文件。扫描仪将照片、艺术作品转换成数字图像文件。8.3.3视频视频是将一幅幅独立图像组成的序列按照一定的速率连续播放，利用视觉暂留现象在人的眼前呈现出连续运动的画面。模拟视频常用两种标准：NTSC制式(30帧/秒，525行/帧)PAL制式（25帧/秒，625行/帧），我国采用PAL制式。例1分钟的数字视频容量640×480×3×30×60=1658880000字节分辨率帧/秒采样深度时间常用视频文件格式•AVI（Audio-VideoInterleaved）文件将视频与音频信息交错地保存在一个文件中，较好地解决了音频与视频的同步问题，已成为Windows视频标准格式文件。•MOV文件利用它可以合成视频、音频、动画、静止图像等多种素材。•MPG(.mpg)文件是按照MPEG标准压缩的全屏视频的标准文件。•DAT文件是VCD专用的格式文件，文件结构与MPG文件格式基本相同。流媒体概述流媒体一种可以使音频、视频等多媒体文件能在Internet上以实时的、