第五章 多媒体技术

计算机应用基础第5章多媒体技术内容提要多媒体的基本概念多媒体的特点多媒体的关键技术多媒体信息在计算机中的表示及处理Photoshop案例Flash案例媒体媒体(media)就是用于传播和表示各种信息的手段。日常生活中接触的报纸、杂志、电视、广播等都是媒体，通过它们了解社会、周游世界、增加知识。基本慨念注：在计算机领域，媒体有两种含义：一是指信息的表示形式，如文字(text)、声音(audio，也叫音频)、图形(graphic)、图像(image)、动画(animation)和视频(video，即活动影像)。二是指存储信息的载体，如磁带、磁盘、光盘和半导体存储器等。多媒体技术中的媒体是指前者——信息的表示形式。计算机能处理的这些多媒体信息从时效性上又可分为两大类：静态媒体——包括文字、图形、图像；时变媒体——包括声音、动画、活动影像。•多媒体信息的分类多媒体(multimedia)就是文本、声音、图形、图像、动画和视频等多种媒体成分及其组合，也就是可以听到优美动听的音乐，看到精致如真的图片，欣赏引人入胜的影视动画等。多媒体多媒体技术包含了当今计算机领域内最新的硬件和软件技术，它将不同性质的设备和信息媒体集成为一个整体，并以计算机为中心综合地处理各种信息。现在所说的多媒体，通常并不是指多媒体信息本身，主要是指处理和应用它的一套软硬件技术。因此，常说的“多媒体”只是多媒体技术的同义词。多媒体技术多媒体技术(multimediatechnique)可简单地理解为：一种以交互方式将文本、声音、图形、图像、动画和视频等多种媒体信息，经过计算机设备的获取、操作、编辑、存储等综合处理后，以单独或合成的形态表现出来的技术和方法。多媒体计算机能处理的媒体中应至少有一种是时变媒体(如声音、动画和活动影像)。多媒体技术计算机多媒体计算机(multimediapersonalcomputer，MPC)一般是指能够综合处理文字、图形、图像、声音、动画和视频等多种媒体信息(特别是传统微机无法处理的音频信息和视频信息)，并在它们之间建立逻辑关系，使之集成为一个交互式系统的计算机。它融高质量的视频、音频、图像等多种媒体信息的处理于一身，并具有大容量的存储器，能给人们带来一种图、文、声、像并茂的视听感受。１）多样性信息媒体的多样化和媒体处理方式的多样化２）集成性指不同媒体信息、不同视听设备及软硬件的有机结合。３）交互性用户与计算机之间可以双向通讯，通过计算机程序控制各种媒体的播放顺序。多媒体的特点(1)教育培训(2)商业服务(3)多媒体电子出版物(4)视频会议(5)虚拟现实多媒体的应用不变的主题：提高多媒体计算机系统的智能性（１）数据压缩和编码技术主要是指对视频数据和音频数据的压缩。（２）存储管理技术多媒体数据库(对图像、声音资料进行管理的系统。)（３）软件发展技术软件的主要方向就是如何扩充图形导向式窗口界面，使其成为能以多媒体信息为交互界面的窗口系统。多媒体的关键技术压缩的条件数据冗余度音频信号和视频信号等原始数据通常存在很多用处不大的空间人类不敏感因素如：人类对某些频率的音频信号不敏感，有无这些频率的音频，在听觉上影响不大；人眼对物体的轮廓比对物体内部细节更为敏感；人眼对彩色细节的分辨能力远比亮度细节的分辨能力低；数据压缩和编码技术压缩技术无损压缩（信息的相关性）解码后的数据与压缩之前的原始数据完全一致。有损压缩（信息冗余）解码后的数据与原始数据不一致。该编码在压缩时舍弃部分数据，还原后的数据与原始数据存在差异。该编码在压缩时舍弃部分数据，还原后的数据与原始数据存在差异。数据压缩和编码技术数据冗余类型和数据压缩算法是相对应1）空间冗余例:图像中的“A”是一个规则物体。光的亮度、饱和度及颜色都一样，因此，数据A有很大的冗余。AAA2）时间冗余3）信息熵冗余4）结构冗余5）知识冗余6）视觉冗余多媒体数据压缩标准静止图像JPEG视频和音频MPEG视频和音频通信H.261H.263多媒体计算机的硬件设备计算机主机•CPU（PⅢ）、•内存（64MB）、•显示器、显示卡（800*600）•硬盘（5GB）其它设备•声卡、麦克风、耳机和音箱•视频卡、扫描仪、数码相机、数字摄像机•刻录机、DVD-ROM驱动器、CD-R和CD-RW驱动器也称光驱，是多媒体计算机的基本配置之一。CD-RW光盘刻录机与普通的光驱非常相似，如图所示，可以刻录CD-R和CD-RW两种盘片。多媒体计算机的硬件设备1、CD-ROM驱动器也称音频卡，是一块安插在计算机主板扩展槽中的硬件卡(如图所示)，支持音频信号的输入输出。可以把模拟波形的声音转换成声音的数字信息，以供计算机存储和处理；同时又可以把声音的数字信息转换为音响设备能够识别的模拟信号。声卡的外端有几个常用的与外部设备相连的插孔，以实现声音的输入和输出。2.声卡声卡的外端有几个常用的与外部设备相连的插孔，以实现声音的输入和输出。(1)Mic(麦克风)插孔：用于连接麦克风以录制外界声音(如说话声、歌声、自然界的鸟鸣声等)。(2)Line-in(音频输入)插孔：用音频线可将该插孔与录音机、电视机、放像机等设备上的Line-out插孔相连，以录制它们发出的声音信息。(3)Line-out(音频输出)插孔：用于连接有源音箱或外接音频功率放大器，输出计算机中的声音信息。(4)Speaker(扬声器输出)插孔：用于连接耳机、喇叭或无源音箱，输出计算机中的声音信息。(5)MIDI/GAME(MIDI及游戏杆)插口:游戏杆插口与MIDI乐器插口共用一个15针的D型连接器，以配接游戏摇杆、模拟方向盘等，或连接数字电声乐器上的MIDI插口，实现MIDI音乐信号的直接传输。现在很多计算机主板厂商已经将声卡集成在主板上，将声卡作为多媒体计算机的基本配置。视频卡是用来支持视频信号(主要指活动彩色图像信号)的输入和输出。其功能包括逐帧捕捉图像并把图像数字化，对数字化的图像数据进行压缩和解压缩，将捕捉的图像还原(即解压缩)后供显示器显示或转换为PAL制式的模拟视频信号供电视机播放及录像机录制。简单地说就是实现对语音、图像的采集、压缩和重放。3.视频卡视频卡功能十分复杂，可分为不同种类。常见的有视频采集卡、MPEG解压卡(也叫电影卡)、电视卡等，它们都是可以直接插在计算机主板插槽中的电路板。由于Intel公司在其Pentium处理器加入MMX，以及PentiumⅢ、PentiumⅣ的出现，CPU的处理能力和运算速度不断提高，动态影像的解压缩回放也可以不使用硬件的解压卡而使用软件算法加上CPU的计算来完成。所以，大部分主频在166MHz以上的Pentium计算机可以使用软解压的方法实现影像播放。扫描仪(如图示)4．扫描仪1．音频文件现实世界中的各种声音必须转换成数字信号并经过压缩编码，计算机才能接受和处理。这种数字化的声音信息以文件形式保存，即通常所说的音频文件或声音文件。2．音频文件的分类WAVE文件：通过外部音响设备输入到计算机的数字化声音MIDI文件：完全通过计算机合成产生的多媒体信息在计算机中的表示及处理声音信息（1）WAVE文件计算机通过声卡对自然界里的真实声音进行采样编码,形成Wave格式的声音文件，它记录的就是数字化的声波，所以也叫波形文件。(2)MIDI文件乐器数字接口(musicalinstrumentdigitalinterface,MIDI)是在音乐合成器、乐器和计算机之间交换音乐信息的一种标准协议。MIDI文件就是一种能够发出音乐指令的数字代码。图像是多媒体中的可视元素，也称静态图像。1．位图(bitmap)位图图像由一系列像素组成，每个像素用若干个二进制位来指定它的颜色深度。单色图像：若用1位二进制则生成彩色图像：若用N位二进制2．矢量图矢量图采用的是一种计算方法或生成图形的算法。也就是说，它存放的是图形的坐标值。图像信息位图图像由各个点（称为像素）组成像素的颜色和强度等属性由数字表示位图的质量由分辨率和色彩位数决定放大后图像会出现马赛克现象图像色彩实际显示效果受显示器影响位图适合于表现含有大量细节的画面位图常用位图格式BMP、GIF、JPEG、TIFF、PCX等获取方法：画图程序、Photoshop、PaintBrush、PhotoStyler等扫描仪、专门的捕捉软件，如SnagIt,CaptureProfessional等获取屏幕上的图像。矢量图图形由图元组成图元有位置、维数、形状、颜色等各种属性描述指令根据图元属性在屏幕上显示图形可以进行缩放、旋转和扭曲等变换放大时不产生马赛克现象主要用于表示线框型的图画、工程制图、美术字等矢量图矢量图文件的类型：CDR、FHX或AI等获取方法一般是直接用软件程序制作的，如Coreldraw、Freehand、Illustrator等。1.视频视频也称动态图像或活动影像，是根据人类的眼睛具有“视觉暂留”的特性创造出来的。当多幅连续的图像以每秒25帧的速度均匀地播放，人们就会感到这是一幅真实的活动图像。2.动态图像的分类动画文件：人物和景物等物体是制作出来的，如卡通片视频文件：画面则是自然景物或实际人物的真实图像，如影视作品。视频信息动态图像文件格式常见的视频文件有AVI、MOV、MPG、DAT等。AVI格式(audioandvideointerleaved交错存储音频和视频)是Microsoft公司出品的VideoforWindows程序采用的动态视频影像标准存储格式；MOV文件是QuickTimeforWindows视频处理软件所采用的视频文件格式；MPG文件是一种应用在计算机上的全屏幕运动视频标准文件，它采用MPEG动态图像压缩和解压缩技术，具有很高的压缩比，并具有CD音乐品质的伴音。DAT格式是VCD影碟专用的视频文件格式，也是基于MPEG压缩和解压缩标准的；如果计算机上配备了视频卡或解压软件(如超级解霸)，就可播放这种格式的文件。视频采集卡，将录像带或摄像机中的动态影像转换为计算机中的视频信息。捕捉软件：如SnagIt、CaptureProfessional或超级解霸等，可录制屏幕上的动态显示过程，或将现有的视频文件以及VCD电影中的片段截取下来。视频编辑软件：利用WindowsXP附件中提供的MovieMaker视频编辑软件或其它专业的视频编辑软件(如AdobePremiere)，可以对计算机中的视频文件进行编辑处理。动画制作软件：利用二维或三维动画制作软件绘制动画，如AnimatorStudio、3DMax、Flash等。获取方法1、文字的处理–常用软件：记事本和写字板软件、Word、WPS等2、图形图像的处理–处理：大小、合成、编辑、特殊效果、打印输出等–常用软件：Photoshop、PhotoDraw、CorelDraw、Freehand、Illustrate等3、声音的处理–处理：录音、剪辑、去除杂音、变音、混音、合成等–常用软件：UleadAudioEdit、Creative的录音大师、CakeWalk等。多媒体信息处理工具4、动画的处理处理：制作常用软件：3DS、3DSMAX、MAYA、Flash、GifAnimaton等5、视频的处理–常用软件：UleadVideoEdit、AdobePremiere等6、多媒体集成工具–处理：开发一个多媒体软件产品–常用软件：Authorware、Director、Flash、ToolBook等（1）基于卡片(card-based)的开发平台卡片(card)是构成要素，卡片和卡片之间可以相互连接，成为一个网状或树状的多媒体系统。如：PowerPoint（2）基于图标(icon-based)的开发平台图标(icon)是构成系统的基本元素，在图标中可集成文字、图形图像、声音、动画和视频等媒体素材；在设计窗口中组建流程线，再在流程线上放入相应的图标，图标与图标之间通过某种链接，构成具有交互性的多媒体系统。如：Authorware根据