[经济学]第九章 多媒体技术基础.ppt

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,9.1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,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、动画和视频。 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 多媒体技术的特性,多样性 媒体、处理方式 集成性 媒体、设备与软件的集成 交互性 用户与多媒体信息 数字化 媒体信息以数字的形式存储和处理 实时性 声音媒体和视频媒体,9.1.3 多媒体信息的类型,1文本 2图形 由直线、圆、圆弧、任意曲线等组成的画面，以矢量形式存储。 3图像 通过扫描仪、数字照相机、摄像机等设备捕捉的真实场景的画面，数字化后以位图格式存储。 4动画 利用了人眼的视觉特性所得到的画面印象。 5. 视频 来自视频信号源的影像。 6音频 话语、音乐以及各种动物和自然界发出的各种声音。,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。 CD/ROM光盘容量：650MB左右 单面单密度DVD：4.7GB 双面双密度DVD：17GB,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。,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 多媒体计算机系统,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,多媒体系统层次结构,MPC标准(多媒体计算机主机标准),在普通微机的基础上增加以下4类软、硬件设备 ： 声/像输入设备：例如，话筒、录音机、摄像机、 光驱、扫描仪等。 声/像输出设备：例如，音效、投影仪、刻录光驱等。 功能卡：例如，电视卡、视频卡(采集、压缩、输出)、 网卡等。 软件支持：音响、视频和通讯信息以及实时、 多任务处理软件。,资料:多媒体的基本设备,9.2.1多媒体计算机硬件系统,多媒体计算机硬件系统示意图,多媒体接口卡,1.音频卡又称声卡，是处理音频信号的硬件,2.图形加速卡 图形加速卡拥有图形函数加速器和显存，专门用来执行图形加速任务，可以减少CPU处理图形的负担。工作在CPU和显示器之间，控制计算机的图形输出。 现在的显示卡上都集成有图形处理芯片组，成为图形加速卡。,资料:图形加速卡,3. 视频采集卡 视频采集卡可以获取数字化视频信息，提供硬件压缩功能,Video复合视频接口，将亮度、彩色信号和同步信号合成一个信号。 S-Video分离视频接口，将亮度和色度信号分成两个独立的模拟信号。连接模拟视频设备。,资料:电视信号,4. IEEE 1394卡 标准的IEEE 1394接口可以同时传送数字视频信号以及数字音频信号，相对于模拟视频接口，IEEE 1394技术在采集和回录过程中没有任何信号的损失。 现在的IEEE 1394卡多为PCI接口，只要插入到计算机主板相应的PCI插槽上就可以提供视频采集功能,信息获取设备,数码照像机（DC） 数码照像机所拍摄到的照片是以文件形式存储在相机内的存储卡中，将数码照像机中的照片存储到计算机中，先用连接线将数码照像机与计算机连结起来。数码照像机的驱动程序就会将相机的存储卡视为计算机的一个可移动磁盘，存储卡中的图像会以略图方式显示,数码设备,数码照像机的性能指标： 分辨率： 分辨率越高，所拍图象的质量也越高 颜色深度：对色彩的分辨率，现在一般都可以达到24位， 生成真彩色的图象 存储介质：闪速存储器 数据输出方式：输出接口为串行口、USB接口或1394接口。,数码摄像机（DV） 数码摄像机的优点是动态拍摄效果好，数码摄像机使用的小尺寸电荷耦合器件CCD与其镜头的不匹配，在拍摄静止图像时的效果不如数码照像机。,使用iLink缆线连接DV与计算机，一端连接计算机上的IEEE 1394卡上的接口，另一端接在DV In/Out接口，然后打开DV的电源并把DV调到VCR状态，操作系统会自动识别DV设备。启动采集编辑软件，将存储在DV带上的数码影像输入到计算机。,如果要将DV上的数码影像输出到电视机，需要使用RCA线缆。RCA线缆包含了三个接头：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，两端的外观都一样。,9.2.2 多媒体计算机软件系统,多媒体计算机软件系统,9.3多媒体信息的数字化和压缩技术 9.3.1音频信息,复杂的声波由许许多多具有不同振幅和频率的正弦波组成。 波形相对基线的最大位移称为振幅A，反映音量； 波形中两个相邻的波峰（或波谷）之间的距离称为振动周期T，周期的倒数1/T即为频率f，以赫兹（Hz）为单位。正常人所能听到的声音频率范围为20 Hz20 kHz。,模拟信号,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。采样频率为 40.1kHz可获得原始声音波形， 高质量声音。 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,数字音频的技术指标,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44.10 kHz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： 44 100162/8=176 400（字节）,声音文件容量大小的计算,计算一首采样频率为22.05KHz，16位，长度为3分钟的立体声音频所占空间约为多少？,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，文件显得更加紧凑、小。 在多媒体应用中，一般WAV文件存放的是解说词，MIDI文件存放的是背景音乐。 MPEG音频文件（.MP1/.MP2/.MP3） 采用MPEG音频压缩标准进行压缩的文件。 是有损压缩 RA音频文件（.ra） 流媒体， 压缩的，较小，适合网上实时播放,数字音频的文件格式,WAV文件,MIDI文件,9.3.2 图形和图像,图形：矢量图形 由点、线等组成的有边界画面，由绘图软件绘制的，以矢量图形文件形式存储，存放的是各个图元的大小、位置、形状、颜色、维数等属性的指令集合，对图形中的各个图元进行缩放、移动、旋转而不失真，占用的存储空间小。,图像：位图图形 由图像设备输入的真实场景画面产生的映像，数字化后以位图形式存储。存储的是构成图像的每个像素点的亮度、颜色，文件大小与分辨率和色彩的颜色种类有关，放大和缩小要失真，占用的空间比矢量文件大。,图形：矢量图形 由点、线等组成的有边界画面，由绘图软件绘制的，以矢量图形文件形式存储，存放的是各个图元的大小、位置、形状、颜色、维数等属性的指令集合，对图形中的各个图元进行缩放、移动、旋转而不失真，占用的存储空间小。 图像：位图图形 由图像设备输入的真实场景画面产生的映像，数字化后以位图形式存储。存储的是构成图像的每个像素点的亮度、颜色，文件大小与分辨率和色彩的颜色种类有关，放大和缩小要失真，占用的空间比矢量文件大。,矢量图形： 矢量图形文件存储的是描述生成图形的指令，本身就是数字信息，因此不必对图形中的每一点进行数字化处理。 图像： 现实中的图像是一种模拟信号。 图像的数字化是指将一幅真实的图像转变成计算机能够接受的数字形式。 图像数字化过程：图像的采样、量化及编码,图形和图像的数字化,（1）采样： 图像的采样就是将连续的图像转化成离散点的过程，采用的实质是用若干个像素点莱描述整幅图像，也称为图像的分辨率，用点的“列数行数”,分辨率越高，图像越清晰，存储量越大。,图像数字化过程,（2）量化： 将表示图像色彩浓淡的连续变化值离散化为整数值的过程。一般用8位、16位、24位、32位等来表示图像的颜色，也称为颜色深度。24位可表示224=16777216 种颜色，称为真彩色。,1,（3）编码： 图像文件的分辨率和像素位的颜色深度决定了图像文件的大小，计算图像存储大小公式： 列数行数像素的颜色深度/8 =字节数,例如：分辨率为640480的真彩色屏幕的帧存储器的容量是： 又如：分辨率640480的256色屏幕的帧存储器的容量是,6404808/8=307200（字节）。,64048024/8=921600（字节）。,例：12801024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：,计算存储视频或电视图像大小的公式： 列数行数像素的颜色深度/8 帧/秒=字节数,12801024243060 /8 6.6 GB,假设每秒播放25帧画面，每帧影像像素数为720*576的真彩方式，请计算半分钟的该影视数据所占空间？,9.3.3 视频,视频是将一幅幅独立图像组成的序列按照一定的速率连续播放，利用视觉暂留现象在人的眼前呈现出连续运动的画面。,模拟视频和数字视频文件大小的计算：,分辨率,帧/秒,采样深度,时间秒,640480 24 30 60/8 =1 658 880 000字节,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，包含的图像信息较丰富，几乎不压缩，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64 KB， 256色以内，压缩比较高。也有连续的动画 JPEG格式文件（.JPG） 利用JPEG方法压缩, 压缩比高，Internet上重要文件格式之一，适用于处理256色以上、大幅面图像。 WMF格式文件 位图与矢量图的混合体, Windows中许多剪贴画图像 是以该格式存储的。广泛应用于桌面出版印刷领域。,常用视频文件格式,AVI（Audio-Video Interleaved）文件 将视频与音频信息交错地保存在一个文件中，较好地解决了音频与视频的同步问题，已成为Windows视频标准格式文件。未压缩 MOV文件 合成视频、音频、动画、静止图像等多种素材。未压缩 MPG(.mpg)文件 是按照MPEG标准压缩的全屏视频的标准文件。 DAT文件 是VCD专用的格式文件，文件结构与MPG文件格式基本相同。,流媒体概述,流媒体 一种可以使音频、视频等多媒体文件能在Internet上以实时的、无需下载等待的流式传输方式进行播放的技术,应用 互联网直播 视频点播 远程教育 视频会议系统,常用流媒体文件,RealMedia RA （RealAudio）用来传输接近CD音质的音频数据 RM（RealVideo）在低速率的网络上实时传输活动视频影像 RF（RealFlash）一种高压缩比的动画格式 QuickTime 是数字媒体领域事实上的工业标准，是创建3D动画、实时效果、虚拟现实、A/V和其他数字流媒体的重要基础。 ASF ASF是一种数据格式，音频、视频、图像以及控制命令脚本等多媒体信息通过这种格式，以网络数据包的形式传输，实现流式多媒体内容发布。,9.3.4 数据压缩技术,无损压缩 无损压缩方法原理是出现次数来统计被压缩数据中重复数据的进行编码，能确保解压后的数据不失真 。 有损压缩 有损压缩方法是以牺牲某些信息（这部分信息基本不影响对原始数据的理解）为代价，换取了较高的压缩比。,有损数据压缩的国际标准 JPEG标准 适用于连续色调和多级灰度的静态图像 MPEG标准 适用于运动图像、音频信息。包括MPEG视频、MPEG音频、MPEG系统（视频和音频的同步）。MPEG已制定了MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4和MPEG-7四种。,无损压缩软件：,WinRar、WinZip,9.4多媒体素材制作 9.4