最新计算机第08章多媒体信息处理与应用.

18.1多媒体技术概述8.2多媒体信息的数字化8.3PhotoShop及其简单图像处理8.4Flash及其基本动画制作第8章多媒体信息处理与应用28.1多媒体技术概述8.1.1多媒体技术的基本概念1.媒体与媒体的分类（1）感觉媒体：使人能直接产生感觉的一类媒体。视觉媒体（文本、图形图像等）；听觉媒体（语言、音乐等）。（2）表示媒体：人为地研究出来的媒体，即用于数据交换的编码。如语言编码、电报码、条形码等。（3）表现媒体：使电信号与感觉媒体之间转换的媒体，如键盘、鼠标器、显示器、打印机等输入、输出设备。（4）存储媒体：用于存储表示媒体的媒体，如纸张、磁带、磁盘、光盘等。（5）传输媒体：用于传输表示媒体的媒体，常用的有电话线、电缆、光纤、电磁波等。38.1多媒体技术概述8.1.1多媒体技术的基本概念2.计算机中媒体的含义媒体在计算机领域有两种含义：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是指传递信息的载体（即计算机中的数据）。48.1多媒体技术概述8.1.1多媒体技术的基本概念3.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。58.1多媒体技术概述8.1.2多媒体技术的基本特征1.多维性：在处理信息范围上具有空间扩展和放大的能力。2.集成性：不仅是多种媒体信息的集成；而且是多种技术的集成。3.交互性：传统信息交流特点——单向性；多媒体信息交流特点——双向性。68.1多媒体技术概述8.1.3多媒体技术的应用1.家庭娱乐2.教育与培训3.商业应用4.网络通信5.办公自动化以上列举的是一些主要应用领域，还有其他….。78.1多媒体技术概述8.1.4多媒体计算机系统的组成1.多媒体计算机硬件系统（1）光盘存储器①CD-ROM光盘：只读存储器；主要存储计算机程序。②CD-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。③VCD光盘：含视频的光盘，可存74分钟影视节目。④DVD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。88.1多媒体技术概述8.1.4多媒体计算机系统的组成1.多媒体计算机硬件系统（2）音频卡：俗称声卡。（3）视频卡：处理视频信息的硬件，种类多：①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。②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。③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。④MPEG卡：基于MPEG标准的压缩和解压缩。（4）其他设备：投影机、触摸屏、扫描仪、数码相机、摄像机、录像机等。98.1多媒体技术概述8.1.5多媒体信息的计算机处理1.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。2.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。108.2多媒体信息的数字化（重点、难点）8.2.1模拟信号与数字信号1.模拟信号在时间上或幅度上连续的信号称为模拟信号。图8-1模拟信号图(a)：时间和幅度都连续；图(b)：时间离散，但幅度连续（只要时间足够长，各种幅值都有）。118.2多媒体信息的数字化8.2.1模拟信号与数字信号2.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。128.2多媒体信息的数字化8.2.2模拟信号的数字化1.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。2.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。138.2多媒体信息的数字化8.2.2模拟信号的数字化2.量化：线性量化(最简单)、非线性量化(复杂)。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取决于输入信号的最大值umax、最小值umin、量化值数目M(量化区间数M-1)。即：Δ＝（umax－umin）/(M-1)一般情况下，由于M1，所以量化间隔Δ可近似为:Δ≈（umax－umin）/M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(即样值序列中只可能有256种不同值)，实际中常采取24位或30位编码。量化后样值的取值大小就是有限的了。148.2多媒体信息的数字化8.2.2模拟信号的数字化3.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。具体说来，就是用n比特二进制码来表示已经量化了的样值，每个二进制数对应一个量化值，然后把它们排列，得到由二值脉冲组成的数字信息流。编码前一般要确定两个因素：（1）每一个量化值的编码位数，它决定量化精度；（2）每一组代码与量化值对应的规则（如，常用自然二进制编码，即编码值对应量化值的二进制数）。15一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。图8-3量化和编码原理示意图168.2多媒体信息的数字化8.2.3数字化声音1.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。图8-4声音的采样、量化和编码178.2多媒体信息的数字化8.2.3数字化声音2.取样频率(Hz,KHz)取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)。3.样本精度(BitPerSample,bps)若量化一个样本信号用n位二进制信息表示，其相应量化级数为2n，则量化信号精确度可达1/2n。即1个单位大小的信号，最多引起1/2n数量级的量化误差，与这个量化误差数量级相当的信号强度叫做量化噪声强度。因此，量化位数越多，声音的质量越高，但需要的存储空间也越多。把存储一个样本信号所需的二进制位数叫做样本精度，也叫样本位数、位深。度量单位是bps(BitPerSample)。188.2多媒体信息的数字化8.2.3数字化声音3.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，则它的信噪比SNR＝20log(216)＝96分贝。198.2多媒体信息的数字化8.2.3数字化声音4.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。参见教材表8-1。声音的数据率、数据量的计算公式：数据率=采样频率（Hz）×样本精度（bps）×声道数/8,（单位：Bps，字节/秒）。声音数据量=声音数据率×时长例如:估算下列CD音质的声音文件的大小：声音的采样频率为44.1kHz，分辨率为16位（即样本精度=16bps），立体声（即声道数＝2），录音时间为10s。解答：声音数据量=（44.1×1000）×16×2×10（b）≈1764（KB）。（估算采用工业近似：1KB≈1000B)208.2多媒体信息的数字化5.常见声音文件的格式及其转换（1）常见声音文件的格式WAV、MP3、WMA、RA、MID、VQF、CD，等常见音频格式。（2）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。218.2多媒体信息的数字化8.2.4数字化图像1.图像的数字化（1）图像数字化的步骤采样、量化与编码。（2）图像数字化的设备扫描仪和数码相机。2.数字图像的基本概念（1）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）。228.2多媒体信息的数字化8.2.4数字化图像（2）分辨率屏幕分辨率：计算机的显示屏幕由若干点（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。通常表示为：宽度×高度，单位是像素。以VGA方式的640×480屏幕分辨率为例，表明整个屏幕宽度方向每行为640个像素，高度方向为每列480个像素。图像分辨率：是指在每个单位长度上包含的像素数，度量单位为ppi（PixelPerInch，ppi），即“像素／英寸”。有时人们也把“图像的像素大小（宽度×高度）”称作图像分辨率，如说256×256分辨率的图像；严格地讲，256×256是指图像的像素大小（总共含多少像素点），而不能称作图像的分辨率。像素分辨率：是指一个像素的长和宽的比例（也称为像素的长度比），通常是1:1的(小正方形点）。238.2多媒体信息的数字化8.2.4数字化图像（3）颜色深度图像中可能出现的不同颜色的最大数目，用存储一个像素所需的二进制位数表示。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）。（4）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＝图像像素数目×图像深度/8(字节)如,像素大小为256×256、颜色深度为8位的图像，其数据量为：256×256×8/8B=256×256/1024KB=64KB.注：在Windows下看到的文件大小比上述计算结果略大(为66KB)，是因为实际文件还包含文件头信息。(演示1～2个文件)248.2多媒体信息的数字化8.2.4数字化图像3.图像文件的常见格式及其转换（1）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。（2）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。258.2多媒体信息的数字化8.2.5数字化视频图像和动画1.数字化视频图像（1）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。（2）视频的模拟信号和数字信号数字视频与模拟视频的不同:首先是扫描线