第9章 多媒体技术基础 NEW

第九章多媒体技术基础9.1多媒体技术的基本概念9.2多媒体计算机系统9.3多媒体信息的数字化和压缩技术9.4多媒体素材制作9.5Flash动画制作9.1.1多媒体9.1.2多媒体分类9.1.3多媒体技术的特点9.1.4多媒体信息处理的关键技术9.1.5多媒体技术的应用领域9.1多媒体技术的基本概念9.1.1多媒体媒体存储信息的物理实体，如磁盘、光盘等信息的表现形式或载体,如文字、图形、图像、动画、声音等多媒体融合两种或两种以上媒体的一种人-机交互式信息交流和传播媒体，使用的媒体包括文字、图形、图像、声音、动画和电视图像。多媒体技术是一种基于计算机的综合技术，包括数字化信息的处理技术、音频和视频技术、计算机硬件和软件技术、人工智能和模式识别技术、通信和图像技术等，是一门跨学科的综合技术。9.1.2多媒体分类通常，人们将文本、音频、视频、图形、图像、动画的综合体笼统称为“多媒体”。由此可见，多媒体信息包括以下5种：文本图形、图像动画声音视频影像各类文字和符号文字和符号多媒体多媒体多媒体通过计算而描述的矢量图形文字图形矢量图形对象●用像素点描述的自然影像文字图形图像位图图像对象●单画面矢量动画和多画面帧动画文字图形图像动画多画面帧动画单画面矢量动画FRAME01FRAME02FRAME03FRAME04FRAME05FRAME06FRAME07动画对象●音频数字信号、压缩音频信号文字图形图像动画音频●midi音频●wav音频●mp3压缩音频音频对象●视频数字信号AVI、压缩视频信号MPG文字图形图像动画音频视频音频+视频AudioVedioInformation视频对象●END(1)集成性多媒体的集成性主要表现在在两个方面，一方面是信息媒体的集成，即将各种不同的媒体信息有机地同步，集成为一个完整、协调的多媒体信息；另一方面是各种不同的显示或表现媒体设备的集成。(2)多样性信息媒体的多样性是指计算机能处理多种信息媒体，也就是能对不同的输入信息可以经过加工、变换或处理输出新的信息，而不是简单的记录和重放。(3)交互性多媒体计算机除了可以播放各种媒体信息外，还可以与使用者进行信息交换。(4)实时性多媒体技术还表现在信息处理的实时性。如在多媒体系统中，由于声音和活动视频图像与时间密切相关，所以要求多媒体技术必须支持对这些媒体的实时同步处理，使声音和图像在播放时不出现停滞。9.1.3多媒体技术的特点9.1.4多媒体信息处理的关键技术1.多媒体数据压缩技术节省存储空间，提高通信介质的传输效率，使计算机实时处理和播放视频、音频信息成为可能。2.多媒体数据存储技术数字化数据存储的介质有：硬盘、光盘和磁带等。3.集成电路制作技术为多媒体技术的进一步发展创造了有力的条件。4.多媒体数据库技术研究多媒体信息的特征、建立多媒体数据模型；有效地组织和管理多媒体信息；多媒体信息的检索和统计。多媒体信息处理的关键技术5.虚拟现实技术利用计算机生成一种模拟环境，通过多种传感设备，使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中，并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互，创建了一种适人化的多维信息空间。6.多媒体网络与通信技术多媒体通信技术支持是保证多媒体通信实施的条件。资料:虚拟现实9.1.5多媒体技术的应用领域1.多媒体教育2.电子出版物3.多媒体网络应用互联网直播视频点播远程教育视频会议系统9.2.1多媒体计算机硬件系统9.2.2多媒体计算机软件系统9.2.3多媒体创作工具9.2多媒体计算机系统9.2多媒体计算机系统多媒体系统是指能综合处理多种媒体信息，使信息之间能建立联系，并具有交互性的计算机系统。多媒体PC机联盟（TheMultimediaPCWorkingGroup），先后发布了4个MPC标准。计算机技术的高速发展，从现在的计算机软、硬件性能来看，已完全超过MPC标准的规定，MPC标准已成为一种历史，但MPC标准的制订对多媒体技术的发展和普及起到了重要的推动作用。资料:多媒体的基本设备MPC标准MPC联盟规定多面体计算机系统由5个基本部件组成：PC机、CD-ROM、声卡、音箱和Windows操作系统MPC4.0为将PC机升级成MPC提供了一个指导原则，要求在普通微机的基础上增加以下4类软、硬件设备：①声/像输入设备例如，话筒、录音机、摄像机、光驱、扫描仪等。②声/像输出设备例如，音效、投影仪、刻录光驱等。③功能卡例如，电视卡、视频卡(采集、压缩、输出)、网卡等。④软件支持音响、视频和通讯信息以及实时、多任务处理软件。9.2.1多媒体计算机硬件系统多媒体系统层次结构多媒体应用系统运行平台多媒体编辑与创作系统多媒体应用程序接口API操作系统、多媒体设备驱动程序多媒体计算机主机、外围设备3.常用多媒体设备。。(1)声卡又称音频卡，通常集成在主板上。主要功能：①录制与播放即可以录音和播放。②编辑与合成处理对进行多种特效处理，例如：加入回声、倒放、淡入淡出、单声道放音和左、右声道交叉放音等。③MIDI接口用于外部电子乐器与计算机之间的通信，实现对带MIDI接口的电子乐器的控制和操作（2）IEEE1394卡速度可达450MB/S用于连接外部设备，如硬盘、打印机、扫描仪用于连接家电：如数码相机、DVD播放机、视频电话通常IEEE1394接口通常有两种：6针槽口可连接至IEEE1394缆线4针槽口专门用来直接连接摄像机（3）数码相机DC①特点心脏是电荷耦合器件(CCD)将可见光转换成电信号将照片存储在存储卡中专业数码相机高级数码相机中级数码相机影像照片存储在存储卡中USB接口计算机在计算机上浏览照片存储卡（4）数码摄像机①特点数码摄像机的优点是动态拍摄效果好在拍摄静止图像时的效果不如数码照相机。带有S-Video、AV、DVIn/Out等接口。DVIn/Out接口：标准的数码输出/输入接口一种小型的4针1394接口。专业数码摄像机家用数码摄像机家用数码摄像机②将视频输出到计算机③将数码摄像机存储卡上的影像输入到计算机1394接口DV接口VCR状态iLinkFirewire启动采集编辑软件USB接口④接入电视机使用RCA线缆：红色代表右边的音频线路白色代表左边的音频线路黄色代表视频线路VCR状态RCA线缆电视机多媒体计算机硬件系统──主机多媒体计算机主机可以是中、大型机，也可以是工作站，更普遍的是使用多媒体个人计算机。具备多媒体信息处理功能的芯片:通用和专用的数字信号处理芯片DSP（DigitalSignalProcesor）现有的CPU芯片增加多媒体数据处理指令和数据类型，Pentium4微处理器包括了144条多媒体及图形处理指令媒体处理器（MediaProcessor），有可编程性，通过软件可增加新的功能。是现有通用处理器的强有力的支持芯片。多媒体计算机硬件系统──主机DSP芯片9.2.2多媒体计算机软件系统多媒体计算机软件系统多媒体应用系统多媒体计算机主机、外围设备多媒体编辑与创作工具多媒体库函数、素材制作工具多媒体操作系统设备驱动软件、接口程序系统软件9.2.3多媒体创作工具多媒体创作工具的功能提供编程环境及对各种媒体数据流的控制能力处理各种媒体数据生成应用系统和提供应用程序链接能力用户界面处理和提供人机交互功能预演与播放能力多媒体创作工具多媒体创作工具的类型基于时间序列的创作工具Director基于流程图的创作工具Authorware基于描述语言（符号）的创作工具MultimediaToolBook可视化编程环境VisualBasic和VisualC++9.3.1音频及处理9.3.2数字图像及处理9.3.3视频9.3.4数据压缩技术9.3多媒体信息的数字化和压缩技术9.3.1音频信息1.基本概念复杂的声波由许许多具有不同振幅和频率的正弦波组成。周期T:重复出现的时间间隔;振幅A:波形相对基线的最大位移,表示音量的大小;频率f:信号每秒钟变化的次数,即1/T以赫兹(Hz)为单位。振幅AAf周期T声音按频率分类正常人所能听到的声音频率范围为20Hz～20kHz。声音质量的频率范围:CD如随身听FM:调频AM:调幅20kHZ20HZ20HZ次声波可听声波超声波f(HZ)20kHZCD-DAFM广播AM广播1020502003.4k7k15k20k次声波可听声波超声波f(HZ)20kHZ电话2.模拟音频的数字化用计算机对音频信息处理，就要将模拟信号（如语音、音乐等）转换成维数字信号。采样每隔一定时间间隔对模拟波形上取一个幅度值。量化将每个采样点得到的幅度值以数字存储。编码将采样和量化后的数字数据以一定的格式记录下来模拟信号采样量化编码数字信号振幅频率1/T采样点T振幅1/TT采样模拟信号量化编码成数字信号01110001110003.数字音频的技术指标采样频率、量化位数和声道数采样频率：每秒钟的采样次数量化位数(采样精度)：存放采样点振幅值的二进制位数。通常量化位数有8位、16位，分别表示有28、216个等级。声道数：声音通道的个数，立体声为双声道。每秒钟存储声音容量的公式为：采样频率×采样精度×声道数/8=字节数例如，用44.10kHz的采样频率，16位的精度存储，则录制1秒钟的立体声节目，其WAV文件所需的存储量为：44100×16×2/8=176400（字节）采样频率和量化参数比较4.数字音频的文件格式•Wave格式文件（.Wav）记录了真实声音的二进制采样数据，通常文件较大。•MIDI格式文件（.MID）数字音乐的国际标准.记录的是音符数字，文件小。•MPEG音频文件（.MP1/.MP2/.MP3）采用MPEG音频压缩标准进行压缩的文件。•RA格式文件（.ra）RA（RealAudio）是RealNetwork公司制定的音频压缩规范，有较高的压缩比，采用流媒体的方式在网上实时播放。5.声音的录制与播放“录音机”是用于声音文件的录制与播放，还可以对声音进行编辑和特殊效果处理。•录制声音•编辑声音删除声音当前位置之前或之后插入声音移动声音删除和插入间接完成9.2.2数字图像及处理1.基本概念•图形和图像图形：由点、线等组成的有边界画面，文件中存放描述图形的指令。图像：由图像设备输入的无边界画面，数字化后以位图形式存储。•图形与图像的数字化分辨率（行、列）和颜色深度真彩色每个像素点占3个字节，224=16777216种颜色。计算存储一秒图像公式：列数×行数×像素的颜色深度/8×帧/秒=字节数例：1280×1024分辨率的“真彩色”电视图像，按每秒30帧计算，显示1分钟，则需要：1280×1024×3×30×60≈6.6GB2.图像的数字化•采样用多少个像素点的“列数×行数”表示，分辨率越高，图像越清晰，存储量也越大。•量化量化是在图像离散化后，将表示图像色彩浓淡的连续变化值离化为整数值的过程。把量化时所确定的整数值取值个数称为量化级数,也称为颜色深度.图像采样量化数字图像颜色深度①黑白图图像的颜色深度为1，则用一个二进制位1和0表示纯白、纯黑两种情况；②灰度图图像的颜色深度为8，占一个字节，灰度级别为256级。通过调整黑白两色的程度（称颜色灰度）来有效地显示单色图像；③RGB24位真彩色彩色图像显示时，由红、绿、蓝三基色通过不同的强度混合而成，当强度分成256级（值为0～255），占24位，就构成了224=16777216种颜色的“真彩色”图像。灰度图彩色图图像的分辨率和像素位的颜色深度决定了图像文件的大小，计算公式为：列数×行数×颜色深度÷8=图像字节数例8.2当要表示一个分辨率为640×480的“24位真彩色”图像，则需要：640×480×24÷8≈1MB由此可见，数字化后的图像数据量十分巨大，必须采用编码技术来压缩信息。它是图像传输与存储的关键。3.常用图像文件格式•BMP和DIB格式文件与设备无关的位图格式文件，Windows环境中经常使用.•GIF格式文件Internet上的重要文件格式之一，最大不超过64KB，256色以内，压缩比较高，与设备无关。•JPEG格式文件（.JPG）利用JPEG方法压