多媒体技术基础.ppt

第章多媒体技术基础,第7章多媒体技术基础,主讲教师郭松涛,Email：stguostguo,高校计算机基础教育系列课程,本章教学计划理论教学（课堂教学）：4学时实验教学（上机实习）：8学时本章教学重点1.什么是媒体与流媒体2.多媒体系统的硬件构成3.多媒体硬件设备及软件环境4.数字音频、静止、运动图像的压缩标准5.多媒体应用开发过程及常用工具,第章多媒体技术基础,本章知识点：多媒体与流媒体、多媒体系统硬件构成、多媒体系统软件环境（图像、声音、视频软件使用）、数据压缩与存储（各类压缩标准）、多媒体应用系统开发方法。,第章多媒体技术基础,7.1多媒体与流媒体概述7.2多媒体系统的硬件构成7.3多媒体系统的软件环境7.4多媒体数据压缩与存储7.5多媒体应用系统开发方法,第章多媒体技术基础,任务：了解多媒体与流媒体概念，媒体五类定义及关系,7.1多媒体与流媒体概述,7.1.1多媒体概述及发展1）多媒体的定义“多媒体”一词译自英文“Multimedia”，而该词又是由multiple和media复合而成，核心词是媒体。媒体（Medium）在计算机领域有两种含义：一是指存储信息的实体，如磁盘、光盘、磁带、半导体存储器等；二是指传递信息的载体，如数字、文字、声音、图形图像、动画、视频等，多媒体技术中的媒体是指后者。多媒体（Multimedia）就是指多种信息载体的表现形式和传递方式，但“媒体”的概念范围是相当广泛的，按照CCITT（国际电报电话咨询委员会）对“媒体”的定义有下列五大类：,1）多媒体的定义,7.1多媒体与流媒体概述,五大类媒体之间的关系,2)多媒体技术特点集成性控制性交互性非线性实时性信息使用的方便性信息结构的动态性,7.1多媒体与流媒体概述,7.1.2多媒体类型及特点文本图形图像声音动画视频影像,7.1多媒体与流媒体概述,7.1.3多媒体计算机系统的组成多媒体计算机系统不是单一的技术，而是多种信息技术的集成，是把多种技术综合应用到一个计算机系统中，实现信息输入、信息处理、信息输出等多种功能。一个完整的多媒体计算机系统主要由如下四个部分的内容组成：多媒体硬件系统、多媒体操作系统、多媒体处理系统工具和用户应用软件，其相互关系见下图所示。,7.1多媒体与流媒体概述,7.1.4流媒体技术特征、种类及应用1）流媒体技术特征实现流式传输有两种方法：顺序流式传输（Progressivestreaming）和实时流式传输（Real-timestreaming）。顺序流式传输顺序流式传输是顺序下载，用户可以观看在线媒体。但是在给定时刻，用户只能观看已下载的那部分。顺序流式传输方式适合高质量的短片段，如片头、片尾和广告，顺序流式传输不适合长片段和有随机访问要求的视频、讲座、演说与演示。实时流式传输实时流式传输指保证媒体信号带宽与网络连接相匹配，使媒体可被实时观看到。实时流式传输总是实时传送，特别适合现场事件，也支持随机访问，用户可快进或后退以观看前面或后面的内容。,7.1多媒体与流媒体概述,7.1.4流媒体技术特征、种类及应用2）流媒体种类流媒体的不同种类是建立在各种传输协议上的，在网络上的流式传输一般采用HTTP/TCP来传输控制信息，而用RTP/UDP来传输实时声音数据。实时传输协议RTP（Real-timeTransportProtocol）实时传输控制协议RTCP（Real-timeTransportControlProtocol）实时流协议RTSP（Real-TimeStreamingProtocol）资源预订协议RSVP（ResourceReserveProtocol）,7.1多媒体与流媒体概述,7.1.4流媒体技术特征、种类及应用3）流媒体主要应用VODInternet视频直播校园视频网远程教育、远程医疗宽窄带会议电视,7.1多媒体与流媒体概述,多媒体技术的应用,多媒体教室的硬件和软件系统,一、多媒体技术应用于教育,多媒体教室的硬件和软件系统,家庭娱乐、游戏,二、多媒体技术应用于家庭,商业广告,三、多媒体技术应用于商业,影视娱乐,四、多媒体技术应用于影视,7.1多媒体与流媒体概述7.2多媒体系统的硬件构成7.3多媒体系统的软件环境7.4多媒体数据压缩与存储7.5多媒体应用系统开发方法,第章多媒体技术基础,任务：了解多媒体计算机组成、常见硬件设备及存储介质使用,7.2.1多媒体硬件的常见设备一般来说，多媒体个人计算机（MPC）的基本硬件结构可以归纳为七部分：高功能、速度快的中央处理器（CPU）；可管理、控制各种接口与设备的配置；具有一定容量（尽可能大）的存储空间；高分辨率显示接口与设备；可处理音响的接口与设备；可处理图像的接口设备；可存放大量数据的配置等。,7.2多媒体系统的硬件构成,多媒体计算机（MPC）硬件系统的构成,7.2.1多媒体硬件的常见设备多媒体硬件除了上述的基本配置外，根据需要还有许多扩展设备供选配。这些设备可分为输入设备、输出设备和网络通信设备。,7.2多媒体系统的硬件构成,7.2.2数据存储介质及使用多媒体的数据存储要求容量大、存储速度快、携带方便、与计算机接口通用等特点。除了计算机本身的大容量硬盘存储多媒体数据外，满足上述要求的数据存储介质有：可移动硬盘、可记录光盘、MP3、MP4、盘、闪存卡等。1）移动硬盘2）可记录光盘3）盘4）闪卡,7.2多媒体系统的硬件构成,7.2.2数据存储介质及使用2）可记录光盘CD-R是一次刻录、标准容量650MB（720MB）。CD-R刻录速度最高52速，单倍速150kB/s。CD-RW可以多次刻录、反复擦写的光盘，容量650MB。DVD目前主流的DVD刻录盘有两类：DVD-RRW和DVD+RRW。前者为先锋等公司主推的DVD刻录格式，主要支持DVD视频刻录。后者为索尼、飞利浦以及惠普主推的刻录标准，主要支持数据刻录。只读DVD盘（有源盘）使用中有DVD-5、DVD-9、DVD-10、DVD-18之分（单倍速1385kB/s，常用16倍速）,7.2多媒体系统的硬件构成,7.1多媒体与流媒体概述7.2多媒体系统的硬件构成7.3多媒体系统的软件环境7.4多媒体数据压缩与存储7.5多媒体应用系统开发方法,第章多媒体技术基础,任务：掌握多媒体系统中常用软件使用,7.3.1图像软件环境及应用1）色彩基本常识色彩可用亮度、色调和饱和度来描述，常称为色彩三要素：亮度色调饱和度分辨率色彩数和图形灰度,7.3多媒体系统的软件环境,7.3.1图像软件环境及应用2）图形图像文件格式BMP（bitmappicture）GIF（graphicsinterchangeformat）JPG（jointphotographicsexpertgroup）PSD（photoshopstandard）DIF（drawinginterchangeformar）WMF（Windowsmetafileformat）TIF（taggedimagefileformat）EPS（encapsulatedPostScript）,7.3多媒体系统的软件环境,7.3.1图像软件环境及应用3）常用图形图像处理软件Windows操作系统中所带的图像软件有画图板、图片浏览器等。这些系统自带的图像软件使用简单，但功能较弱。要从事多媒体的图像制作、处理还需要安装第三方图像处理软件。图像处理软件按使用类别分为：图片浏览软件、图像捕捉软件、图像（位图）编辑处理软件、图形（矢量图）编辑处理软件等。（1）ACDSee图片浏览软件,7.3多媒体系统的软件环境,最好的图片浏览工具ACDSee,7.3.1图像软件环境及应用（2）图像捕捉软件HyperSnap-DXSPX截图软件,7.3多媒体系统的软件环境,功能齐全的截图软件HyperSnapDX,HyperSnap-DX多种捕捉方式,SPX截图软件有“撕裂边缘”效果,7.3.1图像软件环境及应用（3）图像（位图）编辑处理软件Photoshop为美国Adobe公司平面设计经典之作。是目前PC微机、苹果微机上公认的最好的通用平面美术设计软件。它的功能完善，性能稳定，使用方便，所以在几乎所有的广告、出版、软件公司Photoshop都是首选的平面设计专业工具。PhotoshopCreativeSuite3（简称CS3）为最常用版本，最新版本为CS4。,7.3多媒体系统的软件环境,Photoshop（PS）是最好的图像处理软件，常用于平面设计,7.3.1图像软件环境及应用（4）小动画制作软件GIF89A格式的图片可以将多张同样大小的图片连续播放，其制作GIF89A格式的图片工具简单易用的属Ulead（友立）公司出品的GIFAnimator。,7.3多媒体系统的软件环境,Gif动画制作软件：UleadGIFAnimator,7.3.1图像软件环境及应用（5）图形（矢量图）编辑处理软件图形（矢量图）编辑处理软件著名的有：FreeHand（Adobe公司）用于矢量图编辑。Flash（Adobe公司）用于矢量动画设计。CorelDRAWCorel公司出品的矢量图形制作工具软件，给设计师提供了矢量动画、页面设计、网站制作、位图编辑和网页动画等多种功能。IllustratorAdobe公司出品的矢量绘图软件包，用于创建复杂的艺术作品，技术图解等。,7.3多媒体系统的软件环境,7.3.2声音软件环境及应用1)声音在计算机中的存储格式音频类数据在计算机中都是以数字化形式存储，其存储的文件格式（类型）常用的有：WAV格式MIDI格式MP3格式WMA格式CD音轨格式RA格式AU格式DVDAudio格式VOC格式,7.3多媒体系统的软件环境,2)声音软件环境及应用,7.3多媒体系统的软件环境,系统声音控制,WindowsMediaPlayer（WMP）即可播放声音、视频，还可进行音频格式转换、抓轨处理,“千千静听”播放器，系统必装第三方软件，有歌词同步功能,“StreamBox”音频格式转换，可设置播放质量,7.3.3视频软件环境及应用1)视频文件格式AVI格式（AudioVideoInterleaved，音频视频交错）MOV格式（Apple公司）MPEGMPG/DAT格式RM（RealMedia）/rmvb格式RealNetworks公司开发的一种新型流式视频文件格式，其下有三种流格式：RA(RealAudio)、RM(RealVideo)和RF(RealFlash)。ASF(AdvancedStreamingFormat)格式WMV（WindowsMediaVidoe）格式,7.3多媒体系统的软件环境,7.3.3视频软件环境及应用2)视频软件环境及应用除了微软的WMP外，著名的其他视频播放软件有Real公司的流媒体播放器“RealPlayer”，Apple公司的专有格式播放器“QuickTime”，可播放各种音视频格式的“KMP”、“暴风影音”播放器；视频格式转换软件有：“Color7VideoConverter”，播放软件“超级解霸”和“东方影都”都带有相应的视频格式转换工具；视频文件修复、合并软件：“EasyVideoJioner”；屏幕录制工具：“屏幕录像专家”等。,7.3多媒体系统的软件环境,微软系统自带的WMP，具有媒体播放、媒体库管理、音频格式转换、刻录光盘等功能,RealNetworks公司的RM流媒体播放器（最早的流媒体播放器）,KMP最好的播放器之一，支持绝大多数视频格式，具有视频分段剪接、视频截图等功能,“豪杰超级解霸”国产最具实力并使用最广的视频播放、格式转换软件,“Color7”音视频格式转换软件，支持众多格式，兼容DVD/VCD/SVCD刻录，绿色版,“视频分割专家”对音视频文件进行按需分割，绿色版,“屏幕录像专家”是一款国产的专业屏幕录像制作工具。其可将屏幕上的软件操作过程等录制成AVI视频、Flash动画或者自播放的EXE动画。,7.1多媒体与流媒体概述7.2多媒体系统的硬件构成7.3多媒体系统的软件环境7.4多媒体数据压缩与存储7.5多媒体应用系统开发方法,第章多媒体技术基础,任务：了解多媒体数据（图像、音频、视频）压缩标准及存储,数据压缩可分成两种类型，一种叫做无损压缩，另一种叫做有损压缩。无损压缩是指使用压缩后的数据进行重构(或者叫做还原，解压缩)，重构后的数据与原来的数据完全相同，无损压缩用于要求重构的信号与原始信号完全一致的场合。有损压缩是指使用压缩后的数据进行重构，重构后的数据与原来的数据有所不同，但不影响人们对原始资料表达的信息造成误解。有损压缩适用于重构信号不一定非要和原始信号完全相同的场合。,7.4多媒体数据压缩与存储,7.4.1静止图像压缩标准1）图像压缩编码的可能性从信息论观点来看，图像作为一个信源，描述信源的数据是信息量(信源熵)和信息冗余量之和。信息冗余量有许多种，如空间冗余，时间冗余，结构冗余，知识冗余，视觉冗余等，数据压缩实质上是减少这些冗余量。2）图像压缩编码方法的分类信息论角度出发可分为两大类：冗余度压缩方法也称无损压缩信息量压缩方法也称有损压缩3）JPEG标准JPEG标准还可以大范围地调节图像压缩率及其保真度，真彩色。4）JPEG2000标准渐进传输、感兴趣区域,7.4多媒体数据压缩与存储,7.4.2数字音频压缩标准1）声音信号的基本知识模拟信号数字信号声音信号数字化采样频率采样精度声音质量与数据率,7.4多媒体数据压缩与存储,音频模拟信号的数字化,7.4.2数字音频压缩标准,7.4多媒体数据压缩与存储,声音质量和数据传输率关系,7.4.2数字音频压缩标准2）CCITTG系列声音压缩标准,7.4多媒体数据压缩与存储,音频编码压缩标准比较,7.4.2数字音频压缩标准3）MP3压缩标准MPEG-1的第三层可以提供一套完整的基于感知的音频编码方案，属于有损压缩技术，这就是大家所熟知的MP3标准。其基本理论就是利用人耳听觉系统的感知特性，去除音频节目源中人耳听觉以外的所有信号，并将大信号掩盖下的小信号也加以除去，因为人耳具有掩盖效应，这种变化基本上觉察不出来。虽然压缩是有失真的，但对人耳来说这些失真是听不到的。也即对人耳而言，MPEG-1音频压缩是不失真的。这样实际记录的信息量就比压缩前小得多，其压缩比可在110196范围变化，实际应用的压缩比在112居多。这样，一张只能容纳十几首歌曲的光盘，就可记录150首以上的MP3格式歌曲。因此，MPEG-1第三层音频标准的应用非常广泛。,7.4多媒体数据压缩与存储,MP3音频广泛应用的基础,7.4.3运动图像压缩标准常用的运动图像（视频）压缩标准有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7等。1）MPEG-1（VCD标准）视频数据压缩率为1/1001/200，影视图像的分辩率为36024030（NTSC制）或36028825（PAL制），音频压缩率为1/6.5，声音接近于CD-DA的质量。MPEG-1标准占用的网络带宽在1.5M左右。2）MPEG-2（DVD标准）设计目标是高级工业标准的图象质量以及更高的传输率，主要针对高清晰度电视（HDTV）的需要，适用于1.560Mbps甚至更高的编码范围，不太适于远程传输。4）MPEG-4应用与视像电话（VideoPhone），视像电子邮件（VideoEmail）和电子新闻（ElectronicNews）等。现该标准广泛应用于网络视频传输等高压缩率场合。,7.4多媒体数据压缩与存储,7.1多媒体与流媒体概述7.2多媒体系统的硬件构成7.3多媒体系统的软件环境7.4多媒体数据压缩与存储7.5多媒体应用系统开发方法,第章多媒体技术基础,任务：了解多媒体应用开发方法、软件工具及开发过程,7.5.1多媒体应用开发工具功能多媒体应用开发工具应该具备如下功能：优异的面向对象的编程环境具有较强的多媒体数据I/O能力动画处理能力超级连接能力应用程序的连接能力模块化和面向对象界面友好易学易用,7.5多媒体应用系统开发方法,7.5.2多媒体应用开发工具分类多媒体应用基于创作工具的创作方法和结构特点的不同，可将其划分为以下四类：基于时间的创作工具典型代表有Macromedia公司出品的Director（多媒体工业标准开发工具）和Flash矢量动画设计软件。基于图标或流程线的创作工具典型代表有Authorware（多媒体设计平台）软件。直观的可视化界面进行创作设计便捷、容易。可实现人机交互的多媒体应用程序。基于卡片或页面的工具典型代表为美国Asymetrix公司的ToolBook面向对象的多媒体开