大学计算机基础-多媒体信息处理与应用

1第8章多媒体信息处理与应用主讲教师:曹岳辉时间:2013.92第8章多媒体信息处理与应用多媒体技术概述多媒体信息的数字化PhotoShop及其简单图像处理Flash及其基本动画制作3多媒体技术概述媒体与媒体的分类（1）感觉媒体（2）表示媒体（3）显示媒体（4）存储媒体（5）传输媒体4多媒体技术概述计算机中媒体的含义媒体在计算机领域有两种含义（媒质和媒介）一种是指用以存储信息的实体，如磁带、磁盘、光盘和半导体存储器，中文译为媒质。另一种是指传递信息的载体（即计算机中的数据），如数字、文字、声音、图形、图像、视频动画等，中文译为媒介。在计算机多媒体技术中的媒体指传递信息的载体（即计算机中的数据）。5多媒体技术概述多媒体的定义多媒体是一种以计算机为中心的多种媒体的有机组合，这些媒体包括文本、声音、图形、图像、动画、视频等，并且人们在接受这些媒体信息时具有一定的主动性和交互性。多媒体定义强调三点：①以计算机为中心；②各种媒体的有机结合。③交互性。6多媒体技术概述多媒体技术的基本特征多维性集成性交互性在处理信息范围上具有空间扩展和放大的能力。不仅是多种媒体信息的集成；而且是多种技术的集成。传统信息交流特点—单向性；多媒体信息交流特点—双向性。7多媒体技术概述多媒体技术的应用家庭娱乐教育与培训商业应用网络通信办公自动化以上列举的是一些主要应用领域，还有其他….。8多媒体技术概述多媒体计算机硬件系统光盘存储器CD-ROM光盘：只读存储器；主要存储计算机程序。CD-R与CD-RW光盘：CD-R单次写入、多次可读光盘；CD-RW可修改、可删除、可重写数据光盘。VCD光盘：含视频的光盘，可存74分钟影视节目。DVD光盘：大容量数字通用光盘；有单、双面，单、双层之分；容量：几个GB～十几个GB。9多媒体技术概述多媒体计算机硬件系统音频卡：俗称声卡。视频卡：处理视频信息的硬件，种类多：视频捕捉与播放卡：捕捉、压缩、存储、编辑和播放视频和音频信号。视频压缩卡：按JPEG或MPEG标准对视频和音频信号进行压缩和还原。视频转换卡：将计算机输出的数字视频信号转换为各种制式的模拟电视信号。MPEG卡：基于MPEG标准的压缩和解压缩。其他设备：投影机、触摸屏、扫描仪、数码相机、摄像机、录像机等。10多媒体技术概述多媒体信息的计算机处理视觉媒体处理视觉媒体处理通常包括：视频处理，即视频的数字化及编辑加工图像处理，即图像的数字化、各种编辑加工、图形和图像的动态生成。图像压缩，包括静态图像压缩编码、动态视频压缩编码。听觉媒体处理听觉媒体处理简单地说就是对声音的处理，即音频处理，包括音频采样、量化、压缩编码、合成及处理、语音识别等。11多媒体信息的数字化（重点、难点）模拟信号与数字信号模拟信号在时间上或幅度上连续的信号称为模拟信号。图(a)图(b)：12多媒体信息的数字化数字信号如果把信号幅度的取值数目人为加以限定（量化处理），得到由有限种数值大小组成的信号就被称为离散幅度信号。采样值经过量化处理后在幅度值上也取离散值。在时间和幅度上都是离散的数值可以称为数字信号（准数字信号）；严格说来还要经过编码表示才是真正的数字信号。13多媒体信息的数字化模拟信号的数字化所谓抽样（也叫采样）就是每隔一定的时间间隔T，抽取模拟信号的一个瞬时幅度值(抽样值)，抽样后所得出的一系列在时间上离散的抽样值称为样值序列。抽样的作用是使得信号在时间上离散化。量化对时间离散数据用有限数目的幅值表示，即利用预先规定的有限个值来表示模拟信号抽样值的过程称为量化。量化的作用是使得信号在幅度上离散化注意：线性量化(最简单)、非线性量化(复杂)。14多媒体信息的数字化线性量化也叫均匀量化，就是把原信号的取值范围按等距离分割的量化。其量化间隔Δ取决于输入信号的变化范围和量化值数目。即：△＝（信号最大值－信号最小值）/量化值数目模拟信号的不同幅度分别对应不同的二进制值，如果用k位二进制码组来表示该样值的大小，那么，k位二进制码组只能表示M=2k个离散样值。例如，采用8位编码可将模拟信号量化为28=256个量化级.(说明)15多媒体信息的数字化编码需要把抽样、量化后的信号转换成数字编码脉冲，这一过程称为编码。最简单的编码方式是二进制编码。编码前一般要确定两个因素：每一个量化值的编码位数，它决定量化精度；每一组代码与量化值对应的规则（如，常用自然二进制码，即编码值对应二进制数）。16多媒体信息的数字化一种均匀量化和自然二进制编码示意图：8种区间的中值分别为：0,1,…,7。前三个取样点对应的区间中值分别为4，5，6；则前三个取样点的量化值分别为4，5，6；编码值则分别为100,101,110。17多媒体信息的数字化数字化声音声音信号数字化声音进入计算机的第一步就是数字化，数字化实际上就是采样、量化和编码。声音的采样、量化和编码18多媒体信息的数字化采样频率采样频率不应低于声音信号最高频率的两倍，这样才能能把以数字表达的声音还原成原来的声音，这叫做无损数字化(LosslessDigitization)。样本精度样本大小是用每个声音样本的位数bit/s(即bps)表示的，它反映度量声音波形幅度的精度。例如，每个声音样本用16位(2字节)表示，测得的声音样本值是在0～65536的范围里，它的精度就是输入信号的1/65536。位数越多，声音的质量越高，而需要的存储空间也越多；反之亦然。19多媒体信息的数字化样本精度采样精度的另一种表示方法是信号噪声比，简称为信噪比(Signal-to-NoiseRatio，SNR)，并用下式计算：SNR＝10log[(Vsignal)2/(Vnoise)2]＝20log(Vsignal/Vnoise)(db)其中，Vsignal表示信号电压，Vnoise表示噪声电压；SNR的单位为分贝(db)例如：假设Vnoise＝1，采样精度为1位表示Vsignal＝21，它的信噪比SNR＝6分贝。(注：log(2)=log10(2)=0.301.)又如：假设Vnoise＝1，采样精度为16位表示Vsignal＝216，它的信噪比SNR＝96分贝。20多媒体信息的数字化声音质量与数据率根据声音的频带，声音的质量分成5个等级。由低到高分别是电话到数字录音带(DAT)的声音。见P244表7－1。常见声音文件的格式及其转换常见声音文件的格式WAV、MP3、WMA、RA、MID、VQF、CD，等常见音频格式。音频格式的转换(一些常见的格式转换软件)：①极速火龙CD压缩器；②AudioConverter；③RealAudioEncoder；④WisecroftRipper；⑤Midi2Wav；⑥AmazingMIDI。21多媒体信息的数字化数字化图像图像数字化的步骤采样、量化与编码。图像数字化的设备扫描仪和数码相机。数字图像的基本概念图形和图像矢量图形或几何图形，简称图形（Graphics）。点阵图像或位图图像，简称图像（Image）。22多媒体信息的数字化分辨率屏幕分辨率：计算机的显示屏幕由若干点（也称为像素）组成，屏幕分辨率是指屏幕上的像素总数，即屏幕上的最大显示区域，以水平方向的像素点行数和垂直方向的像素点列数表示。图像分辨率：指数字化图像的大小，以水平像素行数和垂直像素列数表示。(注：与PhotoShop中分辨率的概念不同)像素分辨率：指一个像素的长和宽的比例（也称为像素的长度比）。23多媒体信息的数字化颜色深度图像中可能出现的不同颜色的最大数目，用一个像素所占据的二进制位数表示。如某图像中每个像素的颜色用24个二进制位来描述，则该图像的颜色深度为24，可以包含（224＝）16777216种不同的颜色（真彩色）。图像文件大小图像文件的大小是指在磁盘上存储整幅图像所需占的字节数，估算公式（单位：字节）:位图数据字节数＝图像分辨率（高×宽）×图像深度/8注：Windows下看到的文件大小比上述计算结果略大，是因为实际文件还包含文件头信息。24多媒体信息的数字化图像文件的常见格式及其转换数字图像文件的常见格式BMP文件、GIF文件、TIF（TIFF）文件、PCX文件、JPG文件、PNG文件、TGA文件、WMF文件、EPS文件。数字图像文件格式的转换①Windows自带的“画图”程序；②MsOffice工具中的“MicrosoftPhotoEditor”；③AdobePhotoshop；④图像格式转换专家V2.1；⑤Konvertorv3.45.1。25多媒体信息的数字化数字化视频图像和动画数字化视频图像视频与图像视频与图像是两个既有联系又有区别的概念。静止的图片称为图像，运动的图像称为视频。也就是说视频信息实际上是由许多幅单一图像画面构成的，每一幅画面称为帧。视频的模拟信号和数字信号模拟信号在时间和幅度上都是连续的，它是基于模拟技术以及图像的广播与显示确定的国际标准。而数字信号在时间和幅度上都是离散的，是不连续的0、1二值脉冲信号；它是基于数字技术以及其他更为拓展的图像显示标准。26多媒体信息的数字化数字化动画按动画性质分类帧动画：构成动画的基本单位是帧，由很多帧组成动画。矢量动画：是经过计算机计算而生成的动画，主要表现为变换的图形、线条和文字，（其画面只有一帧）。按动画表现形式分类二维动画：又叫“平面动画”，具有非常灵活的表现手段、强烈的表现力和良好的视觉效果。三维动画：又叫“空间动画”，主要表现三维的动画主体和背景。三维动画的特点是：动画主体的三维造型是经过计算得到的，无需画出物体在旋转和翻滚时的各个面。变形动画：属于平面动画，其显著特点是：通过计算，把变形参考点和颜色有序地重新排列形成变形效果。27多媒体信息的数字化视频和动画文件的格式及其转换影像视频格式①AVI格式；②MOV格式（QuickTime）；③MPG文件；④DAT文件；⑤DIR格式。流式视频格式①RM格式；②MOV格式（QuickTime）；③ASF格式；④WMV格式；⑤DivX格式。动画文件格式①FLIC（FLI／FLC）格式；②SWF格式（Flash动画）。常见视频和动画文件的格式转换“超级解霸3000英雄版”、“豪杰视频通2.0”、“豪杰超级DVDIII”、“超级转换秀”。28Photoshop及其简单图像处理PhotoshopCS软件简介PhotoshopCS（简称PS）的界面主要由菜单栏选项栏工具箱调板工作窗口组成。29Photoshop及其简单图像处理图像变换图像缩小和放大,操作步骤如下：打开原始图像文件。单击菜单命令“文件/打开”菜单，…通过“图像大小”对话框调整图像大小。单击PhotoshopCS菜单命令“图像/图像大小”，弹出“图像大小”对话框；…图像另存。单击PhotoshopCS菜单命令“文件/存储为”，弹出“存储为”对话框；…30Photoshop及其简单图像处理图像的其他变换调整图像的“亮度/对比度”，“色阶”单击PhotoshopCS菜单命令“图像/调整”，然后选择子命令。图像旋转单击PhotoshopCS菜单命令“图像/旋转画布”，可以将图像进行任意角度的旋转。图像滤镜选取PhotoshopCS“滤镜”菜单中不同的子菜单命令，可以对图像使用不同的“滤镜”效果。如：模糊、平均模糊、进一步模糊、高斯模糊、动感模糊、杂色、添加杂色、去斑、蒙尘与划痕、中间值、锐化、锐化边缘、进一步锐化、USM锐化、风格化、浮雕效果、查找边缘和曝光过度，等等。最后，将变换后的图像用PhotoshopCS菜单命令“文件/存储为”保存为新的文件。31Photoshop及其简单图像处理图像合成图层的概念在Photoshop中用到一个很重要的概念，即图层（Layers）。它体现了数字作图和物理作图的根本区别