第8章_多媒体技术基础

中国地质大学（北京）计算机技术应用基础2第8章多媒体技术基础8.1多媒体技术及系统组成8.2多媒体素材的处理8.3多媒体技术的典型应用8.4多媒体技术的发展前景*38.1多媒体技术及系统组成8.1.1多媒体的概念8.1.2多媒体计算机系统组成8.1.3多媒体数据压缩技术8.1.4音视频国际编码标准48.1.1多媒体的概念媒体：对信息进行表示和传输的载体国际电信联盟（ITU）曾把媒体分类：感觉媒体：声音、图像表示媒体：语音编码、图像编码表现媒体：数码照相机、显示器存储媒体：硬盘、光盘传输媒体：光纤、网线5多媒体技术利用计算机综合处理在内容上相互关联的多种媒体信息——文本、图形、图像和声音，使多种信息数字化，并建立相互间的逻辑连接，集成为一个系统并具有交互性特性：集成性交互性实时性协同性数字化数据量大68.1多媒体技术及系统组成8.1.1多媒体的概念8.1.2多媒体计算机系统组成8.1.3多媒体数据压缩技术8.1.4音视频国际编码标准78.1.2多媒体计算机系统组成多媒体计算机系统的组成多媒体硬件系统多媒体软件系统8多媒体硬件系统大容量内存声卡显示卡CD-ROM或DVD-ROM驱动器视频卡扫描仪、数码相机、数字摄像机、触摸屏…是实现声波／数字信号相互转换的一种硬件，是计算机进行声音处理的适配器；控制显示器的正确显示，是连接显示器和电脑主板的重要元件高速、大容量的光盘存储设备，DVD的容量是CD容量的7倍处理多媒体视频信号的接口卡。将视频信号转换成为可编辑处理的视频数据文件9多媒体软件系统多媒体操作系统：Windows、Linux…多媒体系统开发软件工具多媒体应用软件：RealPlayer、Winamp…是驱动管理多媒体设备和处理多媒体信息的核心系统；windos95以后的都属于多媒体操作系统是基于操作系统之上的获取、加工、制作多媒体数据的软件系统；是面向用户的采用多媒体开发系统制作的多媒体应用产品108.1多媒体技术及系统组成8.1.1多媒体的概念8.1.2多媒体计算机系统组成8.1.3多媒体数据压缩技术8.1.4音视频国际编码标准118.1.3多媒体数据压缩技术多媒体数据压缩的必要性数字化的声音、图像和视频占用非常大的存储空间，一幅640×480中等分辨率的24色图像，占用存储空间为7.37Mb/帧；如果是30帧/s的视频，则视频信号的传输速率需要达到220Mb/s。随着网络应用的普及，人们希望能通过网络接收视频、动画、声音、文字等信息，而现有的网络传输速率是远远不能满足这种需求的，必须要对数据进行压缩处理。128.1.3多媒体数据压缩技术多媒体数据压缩数据压缩是一种数据处理方法，作用是将一个文件的数据容量减小，而又基本保持原来文件的内容，以便于信息传输；在需要这些信息时，能够通过解压缩将原始信息还原。通过数据压缩技术，将文字数据压缩至1/2左右语音数据压缩至原来的1/2~1/10图像数据压缩至原来的1/2~1/60138.1.3多媒体数据压缩技术多媒体数据压缩种类无损压缩：通过解压缩，能完全恢复原始信息，常用于文本、程序文件的压缩，压缩比不会太高。有损压缩：通过解压缩，只能近似恢复原始信息，常用于对视频、图像、声音数据的压缩。148.1多媒体技术及系统组成8.1.1多媒体的概念8.1.2多媒体计算机系统组成8.1.3多媒体数据压缩技术8.1.4音视频国际编码标准158.1.4音视频国际编码标准JPEG：是针对静止图像的压缩和解压缩算法压缩比最高可达100:1，但当压缩比大于20:1时，图像质量明显变坏；168.1.4音视频国际编码标准MPEG：是针对动态图像压缩的国际标准MPEG-1：广泛应用于VCD制作；MPEG-2：应用于DVD制作和高清晰数字电视广播；MPEG-4：是一种崭新的低误码率、高压缩比的视频编码标准，应用于视频电话、视频电子邮件、电子新闻MPEG还包括声音压缩标准，分为三层，MP1MP2MP3：Internet的音乐格式17第8章多媒体技术基础8.1多媒体技术及系统组成8.2多媒体素材的处理8.3多媒体技术的典型应用8.4多媒体技术的发展前景*188.2多媒体素材的处理8.2.1图像数据的处理8.2.2声音数据的制作8.2.3动画数据的制作191、静态图像处理软件Windows系统自带的“画图”软件专业图像处理软件Photoshop20色彩知识三原色原理自然界常见的各种颜色光，都可由红(R)、绿(G)、蓝(B)三种颜色光按不同比例相配而成；某个物体呈现某种颜色，是因为该物体反射这种颜色的光波，而吸收了其它波长的色光。21图像和图形位图(图像)：数字化的图像，通常把一幅位图图像近似为一个矩阵，矩阵中的一个元素(像素)对应图像的一个点，每点用若干位二进制位表示该点的灰度等级或颜色；矢量图(图形)：以数学方法描述的由基本几何元素(圆弧、直线、抛物线等)组成的图形；区别：位图存储构成图像的每个点的颜色，存储的是画面；矢量图存储的是如何画图的“指令”，指令由相应的软件解释执行并生成相应的画面。22黑－白图像的位图图形表示方法23位图的相关技术指标分辨率：构成图像的像素数，描述的是图像的大小，用水平方向像素数×垂直方向像素数表示；色彩数：对于每个像素，图像文件需要使用若干位二进制数描述其颜色信息，所用二进制数的位数称为色彩数。色彩数为1时，只能表示两种颜色（黑白图像）；色彩数为24时，可以表示224种颜色，称为24位真彩色图像。位图文件大小：字节数＝分辨率×色彩数/8如一幅1024×768的真彩图片占用存储空间？1024×768×24/8＝2359296B24常用图像(图形)文件格式BMP：PC机上最常用的位图格式，可表现从2位到24位的色彩。JPG：可以大幅度地压缩图形文件的一种图形格式，色彩数最高可达到24位，广泛应用于Internet上。GIF：动画位图，在各种平台的各种图形处理软件上均可处理的经过压缩的图形格式，只能存储256种颜色。WMF：MicrosoftWindows图元文件，该类图形比较粗糙，只能在MicrosoftOffice中调用编辑。252、视频数据处理软件WindowsMovieMakerShowBiz软件的功能界面26视频及其技术参数视频（影像视频）：每帧图像通过实时摄取自然景象或活动对象而获得的帧：电影、数字视频、动画是由一系列静止画面组成的，每个画面称为一帧，各帧连续播放形成动态画面帧速：单位时间播放帧的数量。一般在每秒24~30帧之间，常用的有25帧/秒、30帧/秒27视频及其技术参数关键帧：视频信息往往利用关键帧动态合成中间的视频帧，关键帧数过少，会出现图像不稳定的现象压缩比：不易过高，超过一定数值后，图像质量明显下降，回放时所需的解压时间也更长28常用的视频文件格式AVI：微软公司采用的音频视频交错格式，应用非常广泛。没有经过压缩，数据量非常大，图像和声音质量较好。RM格式：RealNetworks公司开发的用于网络实时传输视频和音频的压缩文件格式。。。。。。。298.2多媒体素材的处理8.2.1图像数据的处理8.2.2声音数据的制作8.2.3动画数据的制作308.2.2声音数据的制作Windows操作系统自带的应用程序“录音机”31声音及其技术参数声音的采样：把模拟声音波形按相等时间间隔划分为许多片断，每个片断用一个数值对其振幅信息进行量化，将连续的波形转化为离散的数字信号。采样频率：单位时间内的采样次数，标准的采样频率有：语音效果（11kHz）、音乐效果（22kHz）、高保真效果（44.1kHz）;量化位数：对采样点进行数字化时所使用的二进制位数，通常有8位、16位、32位32声音及其技术参数声道数：所处理的声音是单声道还是立体声(两个声道）采样后声音文件的大小：采样频率×量化位数×声道数×时间(秒)/8例如以22.05kHz的采样频率对声音波进行采样，采样的量化位数为16位，录制4秒单声道声音，数据量为：22.05×1000×16×4/8＝352800字节33常用的声音文件存储格式WAVE(.WAV)：Windows平台的音频信号，记录声音的波形，文件庞大MPEG-3(.MP3)：将WAV声音数据压缩后产生的音乐文件格式，与CD音质相仿，压缩率非常高，是目前最流行的声音文件格式348.2多媒体素材的处理8.2.1图像数据的处理8.2.2声音数据的制作8.2.3动画数据的制作358.2.3动画数据的制作3dsMax软件的功能界面Flash软件的功能界面36动画动画：各帧图像由人工或计算机产生的SWF格式：Macromedia公司的Flash软件生成的矢量动画图形格式，可以包含动画和声音，具有较强的交互性能，SWF格式的动画文件很小，在网络中应用非常广泛。37第8章多媒体技术基础8.1多媒体技术及系统组成8.2多媒体素材的处理8.3多媒体技术的典型应用8.4多媒体技术的发展前景*388.3多媒体技术的典型应用8.3.1H.323视频会议系统8.3.2协同工作系统8.3.3VOD系统398.3.1H.323视频会议系统组成会议终端多点控制单元网关网守中国电信新视通中国网通的视频会议系统网通视讯MCUGateKeeperGateWay门户网站服务器H.323终端H.323终端B-ISDNGSTNN-ISDNH.323终端H.324终端H.320终端H.321终端H.323体系的视频会议系统结构图支持多个节点设备的会议节点与相容设备之间的转换功能向节点提供呼叫控制服务408.3多媒体技术的典型应用8.3.1H.323视频会议系统8.3.2协同工作系统8.3.3VOD系统418.3.2协同工作系统支持有着共同目标或共同任务的群体性活动的计算机系统，并且该系统为共享的环境提供接口斯坦福研究所研制的多媒体协同工作系统CECED普度大学研制的SHASTRA协同工作的多媒体科学设计系统北京航空航天大学开发的ADMIRE系统428.3多媒体技术的典型应用8.3.1H.323视频会议系统8.3.2协同工作系统8.3.3VOD系统438.3.3VOD系统电视节目中心将节目以压缩后的数据形式存入视频节目库；用户在家里可以按照菜单调取任何一套节目，或者一套节目中的任何一段，并能实现录像机的功能，即快进、快退、重放、慢动作以及播放静止画面等，这种系统与业务便是视频点播VOD系统44小结多媒体的定义和基本概念多媒体系统的基本组成常见音视频数据的压缩和解压缩标准多媒体音视频等数据的采集方法及相关软件多媒体典型系统的基本功能