第1章多媒体技术导论

学生学习：做好笔记和要点摘录，依据课后习题与练习题，及时归纳、总结。充分利用网络优势，了解多媒体技术最新发展动态和应用领域。主要内容：介绍多媒体、多媒体技术、多媒体系统的基本概念，主要媒体元素的基础知识及多媒体技术的关键技术、应用、发展有关专题。1.理解多媒体、多媒体技术的概念2.明确多媒体中的主要元素及其特点3.了解多媒体的关键特性以及这些特性之间的关系4.理解媒体类型和媒体元素5.了解多媒体应用创作工具6.了解多媒体的关键技术、主要应用领域和发展方向学习目标第1章导论1.1多媒体与多媒体技术1.2多媒体计算机系统组成1.3媒体类型和媒体元素概述1.4多媒体网络及应用1.5多媒体应用创作工具1.6多媒体技术的应用领域及其研究与发展1.1.1多媒体与多媒体技术涵义及特性1.1.2多媒体计算技术1.1.3多媒体应用技术1.1多媒体与多媒体技术1.1多媒体与多媒体技术1.1.1多媒体与多媒体技术涵义及特性⑴何谓多媒体呢？“多媒体”一词译自英文“Multimedia”即“Multiple”和“Media”的合成。其核心词是媒体。媒体(Medium)的含义：①从本质上讲，媒体是指承载信息的载体。②从自然角度讲，媒体是自然媒介，如空气。③计算机领域中，媒体有两种含义：媒质：存储信息的实体，如磁盘、光盘、磁带、半导体存储器等。媒介：传递信息的载体，如数字、文字、声音、图形和图像等。多媒体技术中的媒体是指后者。媒体是指人们日常所接触的信息的表示或传播的载体。媒体（medium）在计算机领域有两种含义：即媒质和媒介。1.1.1多媒体与多媒体技术涵义及特性多媒体(Multimedia)，是相对单媒体(monomedia)而形成的概念，是指一种把多种不同的媒体，如文字、声音、图形、图像、动画、视频等综合集成在一起而产生的一种存储、传播和表现信息的全新载体。多媒体的“多”是指多种媒体表现、多种感官作用、多种设备、多学科交汇、多领域应用；“媒”是指人与客观世界交互的中介；“体”是言其综合、集成一体化。1.1.1多媒体与多媒体技术涵义及特性1.1.1多媒体与多媒体技术涵义及特性说明：△由于多媒体内涵太宽，应用领域太广，故其定义和界定范围理解只好“仁者见仁，智者见智”。所以，现在的多媒体概念不准确。△现在当人们在说“多媒体”的时候，常常不完全是在说多媒体信息本身，而主要是指处理和应用它的一套技术，特别是指利用计算机技术处理和应用多媒体信息的技术。1.1.1多媒体与多媒体技术涵义及特性多媒体技术：定义：指使用计算机或者其他由微处理器控制的终端设备综合处理文本、声音、图形、图像、动画、视频等各种类型媒体信息的技术。实质：通过进行数字化采集、获取、压缩/解压缩、编辑、存储等处理，再以单独或合成形式加以表现的一体化处理技术。⑵多媒体技术的主要特性①多样化(智能性)：指计算机能处理的信息媒体多样化，主要包括视觉和听觉两个方面；提供了易于操作、十分友好的界面，使计算机更直观，更方便，更亲切，更人性化。②集成性：采用了数字信号，可以综合处理文字、声音、图形、动画、图象、视频等多种信息，并将这些不同类型的信息有机的结合在一起。(多媒体信息媒体的集成和处理这些媒体的设备和技术的集成；)1.1.1多媒体与多媒体技术涵义及特性⑵多媒体技术的主要特性③交互性：信息以超媒体结构进行组织，可以方便的实现人机交互。换言之，人可以按照自己的思维习惯，按照自己的意愿主动的选择和接受信息，拟订观看内容的路径。(向用户提供更加有效地控制和使用信息的手段，同时为应用开辟了更加广阔的领域。)④易扩展性：可方便的与各种外部设备挂接，实现数据交换，监视控制等多种功能，此外，采用数字化信息有效的解决了数据在处理传输过程中的失真问题。1.1.1多媒体与多媒体技术涵义及特性1.1.2多媒体计算技术1.多媒体计算技术的定义使用计算机综合处理文本、声音、图形、图像、动画、视频等多种不同类型媒体信息的技术。“计算机科学技术百科全书”(1998年)2.多媒体计算技术中的关键技术①音频、图像、视频等媒体数据压缩/解压缩技术②多媒体专用芯片技术③多媒体存储和检索技术④多媒体输入/输出技术⑤多媒体系统软件技术⑥多媒体网络及传输技术1.1.3多媒体应用技术1.多媒体应用技术的主要内容①多媒体素材制作与处理。②多媒体应用数据集成技术与创作工具。③多媒体应用系统设计开发方法。④多媒体应用系统管理维护技术。1.1.3多媒体应用技术2.多媒体应用设计中的关键技术⑴多媒体素材的采集、制作和处理⑵多媒体数据集成技术⑶多媒体应用系统开发中的软件技术⑷多媒体界面设计与人机交互技术⑸多媒体通信应用技术⑹虚拟现实技术虚拟现实技术利用计算机生成的一种模拟环境(如飞机驾驶、分子结构世界等)，通过多种传感设备使用户“投入”到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技术。虚拟现实的本质是人与计算机之间进行交流的方法，是全新的人机交互系统。虚拟现实技术的四个重要特征：①多感知性：除了一般计算机具有的视觉感知外，还有听觉感知、触觉感知、运动感知，甚至可包括味觉和嗅觉等，只是由于传感技术的限制，目前尚不能提供味觉和嗅觉。②临场感：用户感到存在于模拟环境中的真实程度，理想得难辩真假。③交互性：用户对模拟环境中物体的可操作性，其中还包括实时性。④自主性：虚拟环境中物依据物理规律动作的程度。虚拟现实应用系统目前可分为三种投入式非投入式混合式实例演示：参见光盘中“教学资料库\第一章\1.1节资料\虚拟现实资料”虚拟现实发展的新方向目前的发展方向：X3D(Extensible3D)景物、增强现实(Augmentedreality)、混合现实和3D交互(Mixedrealityand3DInteraction)。大连瀚科信息技术有限公司()制作的混合现实和3D交互虚拟现实的场景效果图参见光盘中“教学资料库\第一章\1.1节资料\虚拟现实资料1”多媒体是技术与应用发展的必然多媒体技术的产生计算机计算机大众传播大众传播通信文字文字······0.1.0.1······网络客户客户客户服务器通信计算机大众传播通信多媒体信息系统多媒体改善了人类信息的交流人的思维模式：形象、联想、多样、模糊、并行计算机的工作方式：精确、清楚、串行、……人机交互形式：人—人（通过计算机）；人—计算机；计算机—人；计算机—计算机多媒体：改“人到计算机”为“计算机到人”1.2多媒体计算机系统组成1.2.1多媒体系统与多媒体计算机系统1.2.2多媒体计算机硬件系统组成1.2.3多媒体计算机软件系统1.2多媒体计算机系统组成1.2.1多媒体系统与多媒体计算机系统多媒体系统指由多媒体终端设备、多媒体网络设备、多媒体服务系统、多媒体软件和多媒体数据等构成的有机整体。多媒体计算机系统的基本组成目前仍可以分为多媒体硬件系统和多媒体软件系统两大部分。1.2.2多媒体计算机硬件系统组成1.MPC主机1.MPC主机MPC主机板中央处理器CPU主存(内存条)总线MPC功能板卡音频卡视频卡显示卡MPC主机板A音频卡音频卡主要功能⑴录制声音⑵音频信号的编辑与合成处理⑶语音合成与语音识别⑷控制电子乐器⑸播放音频文件与CD光盘音频卡性能指标⑴数据转换位数(8位、16位、32位)⑵采样频率(建议支持44.1kHz)⑶兼容性独立声卡B视频卡视频卡基本功能视频输入图像与视频混合图像采集画面处理视频卡分类及其应用视频采集卡视频转换卡视频压缩卡视频解压缩卡视频合成卡视频卡性能指标输入输出信号模式画面分辨率色彩模式支持的图像文件格式C显示卡显示卡是工作在CPU和显示器之间的显示适配器(DisplayAdapter)接口的简称，它与显示器组成计算机显示系统。主要作用：接收CPU和贮存发来的信息,将其处理转换后向显示器发送视频信号和同步信号。显示卡显示卡的分类与应用一般显示卡图形加速卡3D图形卡显示/TV集成卡显示/视频输出集成卡2.MPC输入/输出设备按其媒体功能分如下四类：①文本、图像、视频、音频输入设备(扫描仪，数字摄像机、照相机，录像机或影碟机，传真机，话筒，电子乐器以及手机等)②文本、图像、视频、音频输出设备(打印机、电视机、投影电视、大屏幕投影仪、音响等)③既可输入也可输出人机交互设备(键盘、鼠标、触摸屏、绘图板、光笔及手写输入设备等)④辅助存储设备(磁盘，光盘、可移动硬盘以及U盘等)输入设备按输入方式分五大类：①键盘输入②指点输入鼠标，触摸屏，触感键，光笔，数字板③扫描输入扫描仪，条形码，光学字符识别，磁字符识别等④传感输入遥感卫星⑤语音输入输入设备扫描仪输入设备扫描仪一种图像输入设备，利用光电转换原理，通过扫描仪光电管的移动或原稿的移动，把黑白或彩色的原稿信息数字化后输入到计算机中，它还用于文字识别、图像识别等新的领域。(1)结构扫描仪由CCD(ChargeCoupledDevice，电荷耦合器件阵列)、光源及聚焦透镜组成。CCD排成一行或一个阵列，阵列中的每个器件都能把光信号变为电信号。光敏器件所产生的电量与所接收的光量成正比。扫描仪的类型与性能(1)按基本结构和操作方式分台式、平板式、手持式、立式、多功能式、和滚筒式。(2)按扫描幅面分类幅面表示可扫描原稿的最大尺寸，最常见的为A4和A3幅面的台式扫描仪，此外，还有A0大幅面扫描仪。(3)按接口标准分类分为三种：SCSI接口、EPP增强型并行接口、USB通用串行总线接口。(4)按反射式或透射式分类反射式扫描仪用于扫描不透明的原稿，它利用光源照在原稿上的反射光来获取图形信息；透射式扫描仪用于扫描透明胶片，如胶卷、X光片等。(5)按灰度与彩色分类可分灰度和彩色两种。用灰度扫描仪扫描只能获得灰度图形。彩色扫描仪可还原彩色图像。彩色扫描仪的扫描方式有三次扫描和单次扫描两种。三次扫描方式又分三色和单色灯管两种。扫描仪的类型与性能扫描仪的技术指标(1).扫描精度(2).灰度级(3).色彩精度(4).扫描速度(5).鲜锐度扫描精度通常用光学分辨率×机械分辨率来衡量。光学分辨率(水平分辨率)：是扫描仪上的感光元件(CCD)每英寸能捕捉到的图像点数。用每英寸点数DPI(DotPerInch)表示。其取决于扫描头里的CCD数量。机械分辨率(垂直分辨率)：是带动感光元件(CCD)的步进电机在机构设计上每英寸可移动的步数。最大分辨率(插值分辨率)：指通过数学算法所得到的每英寸的图像点数。(1)扫描精度(2)灰度级灰度级表示灰度图像的亮度层次范围的指标，是指扫描仪识别和反映像素明暗程度的能力。换句话说就是扫描仪从纯黑到纯白之间平滑过渡的能力。目前，多数扫描仪用8bit编码即256个灰度等级。彩色扫描仪要对像素分色，把一个像素点分解为R、G、B三基色的组合。对每一基色的深浅程度也要用灰度级表示，称为色彩精度。(3)色彩精度(4)扫描速度(5)鲜锐度扫描速度也是一个不容忽视的指标，时间太长会使其它配套设备出现闲置等待状态。扫描速度不能仅看扫描仪将一页文稿扫入计算机的速度，而应考虑将一页文稿扫入计算机再完成处理总共需要的时间。指图片扫描后的图像清晰程度。扫描仪必须具备边缘扫描处理锐化的能力。调整幅度应广而细致，锐利而不粗化。输入设备数码相机1.数码相机的结构⑴CCD矩形网格阵列数码照相机的关键部件是CCD。数字相机的CCD阵列是排成一个矩形网格分布在芯片上，形成一个对光线极其敏感的单元阵列，使照相机可以一次摄入一整幅图像。CCD是数字照相机的成像部件，可以将照射于其上的光信号转变为电压信号。CCD芯片上的每一个光敏元件对应将来生成的图像的一个像素，CCD芯片上光敏元件的密度决定了最终成像的分辨率。⑵模数转换器相机内的A/D转换器将CCD上产生的模拟信号转换成数字信号，变换成图像的像素值。⑶存储介质数字照相机内部有存储部件，通常存储介质由普通的动态随机存取存储器、闪速存储器或小型硬盘组成。存储部件上可存储多幅图像，它们无需电池供电也可以长时间保存数字图像。⑷接口图像数据通过一个串行口或SCSI接口或USB接口从照相机传送到计算机。1.数码相机的结构2.数码