第6章多媒体知识与应用基础

第6章多媒体知识与应用基础2019/10/13大学计算机基础(文管类)1第6章多媒体知识与应用基础6.1多媒体概述6.2多媒体计算机6.3数字音频技术6.4图形图像信息处理基础（7.1）6.5计算机动画制作6.6数字视频技术6.7中文WindowsXP的多媒体功能大学计算机基础(文管类)22019/10/136.1.1多媒体及多媒体技术1.媒体的概念所谓媒体（Medium），又称载体，是指传送信息的载体（信息的表现形式）。计算机中媒体的两种含义：一是指存储信息的载体，如磁盘、光盘、磁带、半导体存储器等；二是指传递信息的载体，如文字、声音、图形、图像、动画、视频等。多媒体技术中的媒体是指后者。大学计算机基础(文管类)32019/10/136.1多媒体概述6.1.1多媒体及多媒体技术2.多媒体—Multimedia一般理解为多种媒体的总和。对计算机而言，主要指的是文本、图形、视频、声音等多种形态信息的处理和集成呈现。大学计算机基础(文管类)42019/10/136.1.1多媒体及多媒体技术3.多媒体技术多媒体技术就是把文字、图形、图像、动画、音频和视频等多种媒体通过计算机进行数字化的采集和获取、加工处理、存储和传播而综合为一体化的技术。它是一种以计算机技术为核心的综合技术特点：数字化、集成性、交互性和实时性大学计算机基础(文管类)52019/10/136.1.2多媒体的关键技术1.数据压缩技术2.多媒体数据存储和管理技术（略）大学计算机基础(文管类)62019/10/13数据压缩的条件（了解）大学计算机基础(文管类)72019/10/13数据量大数据冗余度大图像和视频信号等原始数据通常存在很多用处不大的空间，空间越多，数据的“冗余度”也越大。颜色相同的区域相邻画面往往包含相同的背景和移动物体，只不过移动物体所在的空间位置略有不同6.1.2多媒体的关键技术大学计算机基础(文管类)82019/10/13数据压缩：通过编码技术/数学运算将原来较大的文件变为较小文件的数字处理技术，以降低数据存储时占用的存储空间。数据压缩的前提是无失真或允许一定失真，以尽可能少的数据表示信号。数据解压缩：是把压缩数据还原成原始数据或与原始数据相近的数据的技术。P1856.1.2多媒体的关键技术数据压缩又分为无损压缩和有损压缩两种:无损压缩：无失真压缩，压缩后的数据在解压缩后能恢复为与原始数据一样，一般用于文本、程序、重要图片、图像的压缩。有损压缩：有失真压缩，压缩后的数据经解压后不能恢复为与原始数据一样，而仅是原始数据的近似。一般用于图像、视频和音频的压缩。压缩比：压缩之前与压缩之后的数据量之比。大学计算机基础(文管类)92019/10/13数据压缩的国际标准20世纪80年代，国际标准化组织(ISO)和国际电报电话咨询委员会(CCITT)联合成立了两个专家组：联合图像专家组（JointPhotographicExpertsGroup,JPEG）,静态图像压缩标准运动图像专家组（MovingPictureExpertsGroup,MPEG）,动态图像压缩标准大学计算机基础(文管类)102019/10/13数据压缩的国际标准---JPEG静止图像压缩标准JPEG对单色及彩色图像的压缩比通常分别约为10∶1和15∶1用JPEG压缩后生成的文件扩展名为jpg大学计算机基础(文管类)112019/10/13中等压缩后的图像高倍压缩后的图像数据压缩的国际标准---MPEG编码标准MPEG压缩标准是针对运动图像而设计的、基本方法是——在单位时间内采集并保存第一帧信息，然后就只存储其余帧相对第一帧发生变化的部分，以达到压缩的目的。大学计算机基础(文管类)122019/10/13大学计算机基础(文管类)132019/10/13MPEG编码标准规范：MPEG-1，应用：VCD、MP3，分为三层：MP1(压缩比4倍)MP2(压缩比6-8倍)MP3(压缩比10-12倍)，最为流行MPEG-2，应用：数字电视机顶盒、DVDMPEG-3被淘汰MPEG-4，应用:网络条件下对多媒体信息的访问6.2.1多媒体计算机的标准•完整的多媒体计算机系统包括硬件系统和软件系统表6.1MPC4.0平台标准(了解)大学计算机基础(文管类)142019/10/13设备基本配置设备基本配置CPUPentium/133MHz～200MHzCD-ROM10～16倍速内存容量16MB声卡16位精度，44.1kHz/48kHz采样频率，带波表硬盘容量1.6GB显示卡24位/32位真彩色VGA软盘容量1.44MB操作系统Windows95、WindowsNT6.2多媒体计算机计算机中的多媒体文字大学计算机基础(文管类)152019/10/13多媒体多媒体多媒体各类文字和符号计算机中的多媒体文字音频大学计算机基础(文管类)162019/10/13●midi音频●wav音频●mp3压缩音频音频数字信号、压缩音频信号6.3数字音频技术6.3.1音频的基本概念6.3.2音频的数字化6.3.3音频文件格式6.3.4常见音频处理软件(略)大学计算机基础(文管类)172019/10/136.3.1音频的基本概念通常指人耳听到的声音，说话声、音乐声、风雨声、汽车声等，频率为20Hz~20kHz。语音（speech）：人说话的声音，其频率范围约为300～3400Hz。1.声音的分类波形声音语音音乐大学计算机基础(文管类)182019/10/13时间幅值6.3.1音频的基本概念2.声音信号的特点振幅：波形最高点（或最低点）与基线间的距离，表示声音的强弱周期：指两个连续波峰（或波谷）之间的时间间隔，单位为“秒”。频率：一秒钟内出现的周期数（振动次数），是周期的倒数，单位为赫兹（Hz）。大学计算机基础(文管类)192019/10/13时间幅值6.3.1音频的基本概念3.模拟音频和数字音频声音是一种具有振幅周期性的声波，通常用随时间变化的连续波形模拟表示，称为模拟音频信号，它不能由计算机直接处理，必须将其数字化。计算机获取音频信息的过程就是声音信号的数字化处理的过程，经过数字化处理之后的结果就是数字音频信号。大学计算机基础(文管类)202019/10/13•••••••••••••6.3.2音频的数字化大学计算机基础(文管类)212019/10/13音频的数字化过程：采样量化编码011000110…大学计算机基础(文管类)222019/10/13(c)采样信号的量化(a)模拟音频信号(b)音频信号的采样数字化音频的过程如下图所示011010011101……采样频率量化位数时间幅值(d)编码后的声音信号6.3.2音频的数字化声音的主要参数包括：（1）采样频率指单位时间内的采样次数采样定理：即采样频率不应低于声音信号中最高频率的两倍常用的采样频率是11.025kHz（语音效果），22.05kHz（音乐效果）和44.1kHz（高保真效果）大学计算机基础(文管类)232019/10/13采样频率：采样频率越高，声音越好，数据量越大246.3.2音频的数字化（2）量化位数用于表示每个采样点的二进制位数常用的量化位数有8位、16位和32位。举例：3位量化大学计算机基础(文管类)252019/10/13000001010011111110101量化位数26量化位数越多，音质越好，数据量也就越大。思考：采样频率×量化位数=？6.3.2音频的数字化（3）声道数指声音通道的个数单声道只记录和产生一个波形，双声道可以记录和产生两个波形，即“立体声”，存储空间是单声道的两倍。大学计算机基础(文管类)272019/10/136.3.2音频的数字化（4）数码率也称比特率，简称码率，单位为b/s（位/秒）或B/s（字节/秒），它指的是每秒钟的数据量。码率的计算公式为：码率（b/s）＝采样频率×量化位数×声道数音频信息文件在未压缩前所需存储空间的计算公式为：存储容量（字节）=码率（b/s）/8×时间大学计算机基础(文管类)282019/10/136.3.2音频的数字化（4）数码率例：1秒MP3质量音乐，双声道立体声，采样频率为44.1kHz，16位量化，压缩前的码率为：44.1×16×2=1411.2（kb/s）1秒钟这样的音乐存储容量为：1411.2/8×1=176.4（kB）≈172.27(KB)1分钟这样的音乐存储容量为：172.27×60=10336.2（KB）≈10.09(MB)大学计算机基础(文管类)292019/10/13MP3:12:1的压缩比，大幅度缩减数据量而不损失或者只是很小地损失了声音能够感知的质量6.3.3音频文件格式1.WAV格式（.wav）原始声音的数字化结果，未经压缩。2.MP3格式（.mp3）是利用MPEG标准压缩的音频数据文件格式。3.MIDI格式（.mid）计算机合成的声音4.MOD格式（.mod）5.WMA格式（.wma）6.RA格式（.ra）大学计算机基础(文管类)302019/10/136.4图形图像信息处理基础7.1图形图像的基本概念6.4.3图像文件格式6.4.4图形、图像处理软件大学计算机基础(文管类)312019/10/137.1图形图像的基本概念7.1.1位图图像和矢量图形7.1.2分辨率7.1.3颜色模式7.1.4颜色深度P209大学计算机基础(文管类)322019/10/137.1.1位图图像和矢量图形1.位图图像使用彩色网格即像素来表现图像，每个像素都具有特定的位置和颜色值。通过数字化设备获取。大学计算机基础(文管类)332019/10/137.1.1位图图像和矢量图形2.矢量图形根据图形的几何特征和色块来描述和存储图形。由计算机合成大学计算机基础(文管类)342019/10/13●图像最小单位是像素点●数据量大●放大缩小影响清晰度●存储几何特征●数据量小●放大缩小不影响图形特征●位图图像●矢量图形大学计算机基础(文管类)352019/10/137.1.2分辨率分辨率衡量图像处理效果的重要指标，通常以每英寸的像素数为单位，简称dpi（dotperinch）。300dpi96dpi21dpi大学计算机基础(文管类)362019/10/137.1.2分辨率显示分辨率显示屏上能够显示出的像素数目，如显示分辨率为1024×768。图像分辨率组成一幅图像的像素密度，用每英寸多少点（dpi）表示。用水平和垂直的像素个数表示数字化图像的尺寸，如800×600。大学计算机基础(文管类)372019/10/137.1.3颜色模式1.RGB模式2.CMYK模式3.Bitmap黑白模式4.Grayscale灰度模式大学计算机基础(文管类)382019/10/137.1.4颜色深度颜色深度图像所有颜色分量的位数之和，即用于表示每个像素的二进制位数。黑白图像——1位调整黑白两色的程度（灰度），256级灰度——8位彩色图像，RGB颜色模型——24位。RGB模式，每个基色用8位颜色深度，形成颜色深度为24位的“真彩色”大学计算机基础(文管类)392019/10/13黑白图像的表示大学计算机基础(文管类)402019/10/13图像颜色深度黑白图像—1位图像的表示灰度图象的表示大学计算机基础(文管类)412019/10/13图像颜色深度调整黑白两色的程度（灰度），256级灰度—8位图像的表示●RGB——红、绿、蓝RGBRGBR—8bit表示G—8bit表示B—8bit表示最大表示：28×28×28=224=16777216颜色RGB彩色图像●大学计算机基础(文管类)422019/10/13大学计算机基础(文管类)432019/10/13彩色图像的表示155156159170150151175176150154159166156158177178147153158162156168180188168175175174177