第四章 多媒体应用技术基础

4.1多媒体技术概述4.6多媒体应用系统制作简介目录4.2声音处理基础4.3图像处理基础4.4动画处理基础4.5视频处理基础了解媒体、多媒体、多媒体技术等概念了解媒体的分类及其特点了解常见的媒体类型及其特点了解多媒体技术的主要特征了解多媒体的关键技术了解多媒体计算机系统的基本组成了解常用多媒体设备：声卡、视频卡、光盘存储器、描扫仪的基本工作原理和用途了解多媒体技术的主要应用领域了解常用多媒体软件的用途学习目标4.1多媒体技术概述4.1多媒体技术概述4.1.1多媒体的基本概念4.1.2多媒体系统组成4.1.3多媒体技术的应用4.1.1多媒体的基本概念1媒体的基本概念媒体（medium）在计算机领域有两种含义：即媒质和媒介。媒质：存储信息的介质（媒质），如磁盘、磁带、光盘等。媒介：信息的表现形式或载体（媒介），如文本(Text)、音频（Audio）、视频(Video)、动画(Animation)、图形(Graphic)、图像(Image)等。通常概念的“媒体”，可分为以下五种类型：感觉媒体表示媒体显示媒体存储媒体传输媒体感觉媒体（PerceptionMedium）：是指能够直接作用于人的感觉器官，使人产生直接感觉(视、听、嗅、味、触觉)的媒体，如眼睛看到的图形、图像、动画、文本，耳朵听到的语言、音乐等都属于感觉媒体。表示媒体（PresentationMedium）：是指为了加工、处理和传输感觉媒体而人为研究和构造出来的中间媒体，包括各种编码。如语言编码、电报码、条形码、语言编码、图象编码以及文本编码等，都属于表示媒体。显示媒体（DisplayMedium）：是指使电信号和感觉媒体之间产生转换用的媒体。显示媒体又分为两类，一类是输入显示媒体，如话筒，摄象机、光笔以及键盘等，另一种为输出显示媒体，如扬声器、显示器以及打印机等。存储媒体（StorageMedium）：是指用于存储表示媒体的介质，如磁盘、光盘、磁带、半导体存储器、纸张等。传输媒体：（TransmissionMedium）：是指传输表示媒体的物理载体，例如同轴电缆、光纤、双绞线以及电磁波等都是传输媒体。多媒体（Multimedia）是融合两种以上媒体的人-机交互式信息交流和传播媒体。多媒体一词译自英文“Multimedia”，即“Multiple”和”Media”的合成。“多媒体”一词可以从两个方面来理解：一方面是指多种信息媒体的表现和传播形式，另一方面是指人们利用计算机技术处理多媒体信息的方法和手段。2多媒体多媒体技术的定义：多媒体技术是指计算机综合处理多媒体信息（文本、声音、视频、图形、图像等）的技术，它使多种信息建立逻辑连接，集成为一个具有交互性的系统。3多媒体技术多媒体计算机技术的三个主要特性多样性交互性集成性多样性是多媒体最主要的特征。多媒体技术可以综合处理文字、声音、图形、动画、图像、视频等多种信息，并将这些不同类型的信息有机地结合在一起。多样性集成性多媒体技术不仅集成了多种媒体，而且集成了多种技术，包括计算机技术、通信技术、电视技术和其他音像处理技术。因此，多媒体的集成性主要指两个方面，一方面是多媒体信息媒体的集成，另一方面是处理这些媒体的设备的集成。交互性交互性是多媒体技术的关键特征之一。交互性使用户更加有效地控制和使用多媒体信息，用户可以借助交互活动控制信息的传播，甚至参与信息的组织过程，交互性使人们获取和使用信息的方式由被动变为主动。媒体的多样性、交互性和集成性是多媒体最显著的特点。判断是否是“多媒体”，从这个角度就可以判断。目前的家用电视不是多媒体，因为在人与电视之间，人是被动者而电视是主动者，电视不具备象计算机一样的交互性。从这一点来看，各种家电的组合也就不算是多媒体了。多媒体的传统关键技术主要集中在以下几类中：数据压缩技术、数字化技术、大规模集成电路（VLSI）制造技术、数据存储技术、实时多任务操作系统、网络与通信技术。4多媒体的关键技术音频动画视频文本图形图像5常见媒体类型文本（Text）文本是指中文、英文、符号等各种字符，在计算机中文本主要有两种形式：非格式化文本文件：字符的大小是固定的，仅能按一种形式和类型使用，不具备排版功能。如“.TXT”的文本文件。格式化文本文件：带有各种文本排版信息等格式信息的文本文件。如“.DOC”文件。图像（Image）图像，也叫位图（Bitmap）图像，本质上是一组像素点阵的记录信息，记载着构成图案的各个像素的颜色和亮度等。图像的分辨率越高，组成图像的点阵就越大，存储容量就越大。图像在存储时一般是需经过压缩的，有若干种不同的压缩格式，如JPG格式。图形（Graphic）图形是由诸如直线、曲线、圆或曲面等几何图形（称为图形）形成的从点、线、面到三维空间的黑白或彩色几何图。与位图不同的是，图形文件保存的不是像素点的“值”，而是一组描述点、线、面等几何图形的大小、形状及其位置、维数和其它属性的指令集合。在图形文件中只记录生成图的算法和图上的某些特征点，因此也称矢量图。音频（Audio）音频有时也泛称声音，除语音、音乐外，还包括各种音响效果。声音文件常用的格式有：WAV（波形音频文件）格式、MIDI（数字音频文件）格式和MP3格式等。视频（Video）视频是电视专用的图像信息，计算机中的数字视频就是数字化的电视信号。视频文件的存储格式有AVI、MPGMOV等。动画是由多幅连续的、上下关联的画面序列构成，序列中的每幅画面称为一“帧(frame)”。动画从其表现空间上可以分为二维和三维动画。动画(Animation)多媒体系统是指利用计算机技术和多媒技术来处理和控制多媒体信息的系统。一个多媒体系统应由多媒体硬件和多媒体软件两个部分组成，其基本构成有：计算机主机及相关硬件（如压缩、解压缩专用芯片）、多媒体外围设置、多媒体I/O控制及接口、多媒体系统软件、多媒体创作系统和多媒体应用系统等。4.1.2多媒体系统组成软件系统多媒体应用软件第七层多媒体创作软件第六层多媒体素材处理软件第五层多媒体系统软件（多媒体操作系统、多媒体驱动软件）第四层硬件系统多媒体I/O控制卡及接口第三层多媒体计算机主机及相关硬件（如压缩、解压缩专用芯片）第二层多媒体外围设备第一层多媒体计算机系统组成结构如下图所示1多媒体硬件系统2常用多媒体软件1多媒体硬件系统一个常见的多媒体硬件系统通常由多媒体计算机主机、多媒体接口卡、多媒体外部设备、光盘存储器等组合而成。一个常见的多媒体硬件系统示意图多媒体主机多媒体计算机主机可以是中、大型机，也可以是工作站，然而目前更普遍的是多媒体个人计算机，即MPC(MultimediaPersonalComputer)。多媒体个人计算机技术规范MPC是由MPMC（多媒体计算机市场协会）发布的，它推动了多媒体计算机和多媒体技术的发展。多媒体接口卡多媒体接口卡是根据多媒体系统获取、编辑音频或视频的需要插接在计算机上，以解决各种媒体数据的输入输出的问题。常用的接口卡有音频卡（声卡）、视频卡（视频压缩卡、视频捕捉卡、视频播放卡）、图形加速卡、光盘接口卡等。多媒体外部设备工作方式一般为输入和输出。按其功能又可分如下四类：视频、音频、图像输入设备视频、音频、图像输出设备人机交互设备存储设备多媒体外部设备（1）音频卡（声卡）音频卡（AudioCard）是计算机进行声音处理的适配器，它用于处理音频信号，又称为声音卡或简称为声卡。声卡的作用是实现声波和数字音频信号的转换。LINEINLINEOUTSPKOUTMIDI录音机、CD唱机等线性输出话筒扬声器线性输入立体声放大器MIDI设备MICIN声卡是录制和播放多媒体音频的部件。声卡与其他音频设备的连接如下图所示。声卡的结构与功能声卡一般由Wave和MIDI合成器、DSP数字信号处理器、混音器和音频输入/输出接口组成。(1)Wave合成器Wave合成器的主要功能是实现波形音频信号的录制和播放，即模/数和数/模转换。(2)MIDI合成器MIDI合成器主要功能的播放MIDI文件。(5)音频输入/输出接口音频输入/输出接口用于实现声卡与外部设备的连接。(4)混音器混音器用于实现各种声音源的混合输出。(3)DSP数字信号处理器DSP数字信号处理器主要用于对数字音频信号进行压缩和解压缩，以及文本朗读、语音识别等特殊音频信号的处理。（1）录制和回放数字音频文件（2）混音（3）实时解／压缩数字音频文件（4）具有数字乐器接口（MIDI），可以录制和合成MIDI音乐声卡的的基本功能声卡的技术指标采样频率和量化位数MIDI合成方式DSP数字信号处理器音频压缩2视频卡视频卡是一种对模拟视频进行捕捉并转换为数字视频的部件，是多媒体视频信号处理平台,它的主要功能是对实时视频图像作数字化、冻结、存储、输出处理。视频卡的种类很多，视频卡可细分为视频采集卡、视频处理卡、视频播放卡以及电视接收卡（TVTURNER）等专用卡。视频卡的连接视音频信号线视音频信号线视音频信号线电视录像机摄像机VGA输入VGA输出S端子视频采集卡VGA显示卡显示器VGA回路线3光盘存储器光盘（Compactdisc，CD）意为高密度盘，是一种大容量信息存储介质，它通过光学方式来记录和读取二进制信息。由于它的存储量大、易保存、耐用，有效地解决了多媒体数据存储和发行的问题，在多媒体的发展史上起了相当重要的作用。现在光盘被广泛用于计算软件、多媒体出版物、计算机游戏、电影等电子出版物。光盘系统的组成光盘存储器由光盘驱动器和光盘片组成。光盘驱动器用于读取和写入光盘片中的信息，其核心部件是半导体激光器和光路系统组成的光学头。光盘片是采用磁光学材料，数据存放在光盘中连续的螺旋形轨道上。光盘在光驱中高速的转动，激光头在司服电机的控制下前后移动读取或写入数据。光盘驱动器的面板①打开/关闭/停止按钮用来打开/关闭CD-ROM驱动器的托盘，②托盘是为放光盘设计的。③读盘忙标志指示灯亮时，表示驱动器正在读盘。④通过耳机插口插入耳机可以直接收听CD唱盘的音频信息。⑤耳机音量旋钮可以调节耳机的音量大小。⑥播放选择按钮用来对CD唱盘的播放和节目选择进行控制。常用光盘存储器类型CD-ROM（CompactDisc-ReadOnlyMemory）只读型光盘存储器流行的CD-ROM盘片主要有音频光盘（CD-DA）VCD影碟（CD-Video）CD-ROM数据光盘存储容量一般在650MB-700MB数据传输率：最大56倍速，单倍速150KB/S制作成本低常用光盘存储器类型CD-R和CD-RWCD-R（CompactDisc-Recordable，可记录光盘），又称“光盘刻录机”刻录光盘时，光盘中数据不可更改，但可追加写入，具有“有限次写，多次读”的特点。CD-R盘有金盘、银盘和蓝盘之分。CD-RW（CompactDisc-Rewriteable可重写光盘），又称“擦写式光盘刻录机”所使用的CD-RW光盘可多次重复读写，就象使用磁盘一样。一般刻录机使用寿命在12-15万小时左右，如果不间断地刻录，大概寿命在3万小时左右。DVD-ROMDVD（DigitalVersatileDisc）称为数字通用光盘，最早称为数字影像盘（DigitalVideoDisc）由菲利浦和索尼公司与松下和时代华纳两大DVD阵营制定的新一代数据存储标准。完全向下兼容也能读取VCD、CD-ROM、CD-R、CD唱盘等存储容量：4.7GB-17GB,相当于7-25片CD-ROM数据传输率：最大16倍速，单倍速是1350KB/S常用光盘存储器类型常用光盘存储器类型DVD刻录机完全向下兼容支持市面上CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD-RW等几乎所有常见碟片的读取和刻录常见的DVD刻录规格主要有DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW和DVDDual等值得指出的是光盘的读写都要遵循一定的标准，不同的标准，记录数据的格式也不尽相同，因而不能互换。如:CD光盘DVD光盘采用的标准不同，缺乏互换性，所以CD-ROM驱动器不能读出DVD盘片的内容。光盘分类光