第八章-多媒体技术基础课件

第8章多媒体技术基础《大学计算机基础》第2页多媒体技术的基本概念多媒体计算机系统组成多媒体信息的数字化多媒体数据的压缩技术声音和图像文件格式常用多媒体素材制作内容摘要《大学计算机基础》第3页1．多媒体技术的发展多媒体（Multimedia）一词产生于20世纪80年代初。1984年Apple公司在微机中建立了一种新型的图形化人机接口。1985年Commodore公司首创Amiga多媒体计算机系统。8.1多媒体技术的基本概念8.1.1多媒体技术的发展与定义《大学计算机基础》第4页1986年PHILIPS和SONY公司共同制定了光盘技术标准。1991年制定了第一个多媒体计算机标准MPC1。1995年微软公司推出Windows95，推动了多媒体技术在计算机中的普及。8.1多媒体技术的基本概念8.1.1多媒体技术的发展与定义《大学计算机基础》第5页2．媒体的表现形式国际电信联盟（ITU）将媒体分为：感觉媒体、表示媒体、显示媒体、存储媒体和传输媒体五大类。人类通过视觉得到的信息最多，其次是听觉和触觉。三者一起得到的信息，达到了人类感受到信息的95%。8.1多媒体技术的基本概念8.1.1多媒体技术的发展与定义《大学计算机基础》第6页8.1多媒体技术的基本概念8.1.1多媒体技术的发展与定义●多媒体定义多媒体技术是利用计算机对文字、图像、图形、动画、音频、视频等多种信息进行综合处理、建立逻辑关系和人机交互作用的产物。●“多媒体”一词源自MultimediaMultiple多重、复合medium的复数形式media介质、媒介和媒体12343．多媒体的定义《大学计算机基础》第7页4．多媒体的特征多样性交互性集成性实时性8.1多媒体技术的基本概念8.1.1多媒体技术的发展与定义《大学计算机基础》第8页5．多媒体数据的特点数据量巨大：一首3分钟的立体声歌曲，如果不压缩，存储量为30MB左右。数据类型较多：包括文本、声音、图形、图像和视频等。数据存储容量差别大数据处理方法不同数据输入和输出复杂8.1多媒体技术的基本概念8.1.1多媒体技术的发展与定义《大学计算机基础》第9页6．多媒体文件的存储格式文件格式是一种信息的数字化存储方式。文件的存储格式是按照特定的算法，对信息进行压缩形成的一种文件。不同的文件格式，必须使用不同的编辑或播放软件。8.1多媒体技术的基本概念8.1.1多媒体技术的发展与定义《大学计算机基础》第10页7．流媒体文件静态多媒体文件需要先下载，后观看。流媒体指在因特网中采用流式传输技术的媒体，如音频、视频等。流媒体文件可以边下载，边播放。流媒体的关键技术是数据的流式传输。8.1多媒体技术的基本概念8.1.1多媒体技术的发展与定义《大学计算机基础》第11页早期的多媒体计算机必须进行专门设计和制造。目前几乎所有微机都具备了多媒体功能，不需要单独进行设计和制造。多媒体计算机的硬件结构与普通计算机相同。8.2多媒体计算机系统组成《大学计算机基础》第12页多媒体计算机除了需要较高的硬件配置外，通常还需要音频、视频、光盘驱动器等各种多媒体输入/输出设备。计算机厂商提供多媒体硬件设备的方式有：一是集成在主板上，二是提供各种接口卡。8.2多媒体计算机系统组成《大学计算机基础》第13页8.2多媒体计算机系统组成《大学计算机基础》第14页一台多媒体计算机，不一定包括上述全部配置，但至少应当包括声卡和CD-ROM驱动器。多媒体计算机的硬件技术要求：主机处理性能强大。主机接口齐全。各种多媒体设备齐全。8.2多媒体计算机系统组成《大学计算机基础》第15页要使计算机能存储和处理声音信号，就必须将模拟音频数字化。截取模拟信号振幅值的过程称为采样。采样值以二进制形式表示称为量化编码。以上工作可由计算机中的声卡或音频处理芯片负责完成。8.3多媒体信息的数字化8.3.1数字声音《大学计算机基础》第16页8.3多媒体信息的数字化8.3.1数字声音图8-3音频信号数字化过程《大学计算机基础》第17页数字音频信号可以通过因特网、光盘、电子琴MIDI（乐器设备数字接口）接口等输入到计算机。模拟音频信号一般通过话筒和音频输入接口（Linein）输入到计算机。8.3多媒体信息的数字化8.3.1数字声音《大学计算机基础》第18页1．矢量图形的特点矢量图形是用一组指令集合来描述图形的内容，这些描述包括图形的形状、位置、大小、色彩等属性。在图形文件中，只记录生成图形的算法和图上的某些特征点参数。8.3多媒体信息的数字化8.3.2数字图像《大学计算机基础》第19页8.3多媒体信息的数字化8.3.2数字图像图8-4矢量图形（左、中）和点阵图形（右）《大学计算机基础》第20页矢量图形中的曲线是由短的直线逼近的（插补）。矢量图形的尺寸可以任意变化而不会损失图形的质量。在矢量图形中可以只编辑修改其中的某一个物体，而不会影响图中其他物体。8.3多媒体信息的数字化8.3.2数字图像《大学计算机基础》第21页矢量图形占用的存储空间较小，打印输出和放大时图形质量较高。矢量图形的缺点：显示图形时计算时间较多。将矢量图形输入到计算机中很困难。目前没有统一的标准和格式。矢量图形主要用于线框图。8.3多媒体信息的数字化8.3.2数字图像《大学计算机基础》第22页2．图像的数字化数字图像可由数码照相机、数码摄像机、扫描仪、手写笔等多媒体设备获取。数字图像也可以直接在计算机中进行自动生成或人工设计，或由网络、光盘等设备输入。8.3多媒体信息的数字化8.3.2数字图像《大学计算机基础》第23页3．图像的色彩深度图像由像素点阵构成，也称为位图。黑白图像中每个像素点用1位二进制数表示这种图像称为二值图像。灰度图像中，每个像素点的亮度值用8位二进制数表示，亮度范围有0~255个灰度等级。8.3多媒体信息的数字化8.3.2数字图像《大学计算机基础》第24页8.3多媒体信息的数字化8.3.2数字图像《大学计算机基础》第25页8.3多媒体信息的数字化8.3.2数字图像用像素点描述影像《大学计算机基础》第26页彩色图像中R、G、B三基色，每种色用8位二进制数表示时，色彩深度为24位，它可以表达1670万种色彩。8.3多媒体信息的数字化8.3.2数字图像《大学计算机基础》第27页8.3多媒体信息的数字化R数组—8bit表示G数组—8bit表示B数组—8bit表示最大色彩：28×28×28=224=16777216色8.3.2数字图像RGB《大学计算机基础》第28页位图表达的图像逼真，但是文件较大。位图的分辨率是固定的。8.3多媒体信息的数字化8.3.2数字图像《大学计算机基础》第29页8.3多媒体信息的数字化8.3.2数字图像矢量图形放大后不失真点阵图像放大后失真《大学计算机基础》第30页4．图像的分辨率图像分辨率越大，文件的尺寸越大。图像分辨率：图像水平与垂直方向像素的总和。屏幕分辨率：屏幕水平像素×垂直像素印刷分辨率：每英寸像素的个数，一般用dpi（像素/英寸）表示。8.3多媒体信息的数字化8.3.2数字图像《大学计算机基础》第31页1．动画的类型动画是多幅按一定频率连续播放的静态图像。动画利用了人类眼睛的“视觉暂留效应”。8.3多媒体信息的数字化8.3.3数字视频《大学计算机基础》第32页帧动画要描绘多帧画面，然后连续播放。一帧就是一幅画面。8.3多媒体信息的数字化8.3.3数字视频帧动画帧1帧2帧3帧4帧5帧6帧7《大学计算机基础》第33页矢量动画是一种纯粹的计算机动画形式。8.3多媒体信息的数字化8.3.3数字视频矢量动画《大学计算机基础》第34页变形动画把一个物体从原来的形状改变成为另一种形状。8.3多媒体信息的数字化8.3.3数字视频变形动画《大学计算机基础》第35页2．三维动画三维动画的基本工作：建模、材质和动画。（1）建模建模就是使用软件创建三维形体。应用最广泛的是多边形建模方式。8.3多媒体信息的数字化8.3.3数字视频《大学计算机基础》第36页这种建模方式是基于三角面和四边形面的拼接而形成立体模型。8.3多媒体信息的数字化8.3.3数字视频图8-6三角形面形成的三维模型《大学计算机基础》第37页（2）材质物体的色彩、光泽和纹理称为材质。可以将材质覆盖在三维模型上。影响材质的因素：物体本身的颜色和质地；环境因素，包括灯光和周围的场景等。设置材质需要美术修养。8.3多媒体信息的数字化8.3.3数字视频《大学计算机基础》第38页8.3多媒体信息的数字化8.3.3数字视频不同材质下的三维模型《大学计算机基础》第39页（3）动画动画是三维创作中更难的部分。动画设计时不但需要熟练的技术，还要有导演能力。8.3多媒体信息的数字化8.3.3数字视频《大学计算机基础》第40页3．模拟视频标准NTSC（美国国家电视标准委员会）制式PAL（隔行倒相）制式（中国采用）SECAM制式8.3多媒体信息的数字化8.3.3数字视频《大学计算机基础》第41页NTSC制式特性：每秒显示30帧画面；画面水平扫描线为525条；一帧画面分成2场，每场262.5线；电视画面的长宽比为4:3；采用隔行扫描方式；信号类型为YIQ（亮度、色度分量）。8.3多媒体信息的数字化8.3.3数字视频《大学计算机基础》第42页PAL制式特性：每秒显示25帧画面；每帧水平扫描线为625条；水平分辨率为240~400个像素点；电视画面的长宽比为4:3；采用隔行扫描方式；信号类型为YUV（亮度、色度分量）。8.3多媒体信息的数字化8.3.3数字视频《大学计算机基础》第43页4．模拟视频信号数字化模拟视频的数字化需要解决的问题：◎电视采用YUV或YIQ信号方式，而计算机采用RGB信号；◎电视机画面是隔行扫描，计算机显示器大多采用逐行扫描；◎电视图像的分辨率与计算机显示器的分辨率不尽相同。8.3多媒体信息的数字化8.3.3数字视频《大学计算机基础》第44页模拟电视信号的数字化工作，主要包括色彩空间转换；光栅扫描的转换以及分辨率的统一等工作。8.3多媒体信息的数字化8.3.3数字视频《大学计算机基础》第45页1．多媒体信息的数据量文本数据量例如，设屏幕的分辨率为1024×768，屏幕显示字符大小为16×16点阵像素，每个字符用2个字节存储，则满屏字符的存储空间为：[1024/16×768/16]×2=6KB8.4多媒体数据的压缩技术《大学计算机基础》第46页矢量图形数据量：例如，存储一幅由500条直线组成的矢量图形，每条线的坐标用2个字节存储，其他5个属性用1个字节存储，则存储这幅图形的存储空间为：[4×2+5×1]×500=6.35KB8.4多媒体数据的压缩技术《大学计算机基础》第47页点阵图像数据量：用扫描仪获取一张11英寸×8.5英寸（A4大小）的彩色照片输入计算机，扫描仪分辨率设为300dpi，扫描色彩为24位RGB彩色图，经扫描仪数字化后，图像的存储空间为：11×300×8.5×300×24/8=24MB8.4多媒体数据的压缩技术《大学计算机基础》第48页数字化高质量音频：CD音乐采样频率为44.1kHz，量化精度为32位。存储一首4分钟的立体声数字化音乐需要的存储空间为：44100×32×2×240/8=80.7MB8.4多媒体数据的压缩技术《大学计算机基础》第49页数字化视频数据量：存储1秒钟未经压缩的数字化NTSC制式视频图像，需要的存储空间为：640×480×24×30（帧）/8（bit）=26.4MB8.4多媒体数据的压缩技术《大学计算机基础》第50页2．多媒体数据的冗余空间冗余数据时间冗余数据视觉冗余数据8.4多媒体数据的压缩技术《大学计算机基础》第51页3．数据的无损压缩压缩由两个过程组成：编码过程，将原始数据进行压缩；解码过程，将编码后的数据还原。数据压缩分为无损压缩和有损压缩。无损压缩的压缩率一般为2∶1到5∶1之间。8.4多媒体数据的压缩技术《大学