第八章-多媒体技术基础课件

大学计算机基础,第8章多媒体技术基础,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,2,1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,3,1986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,4,2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,5,8.1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”一词源自Multimedia,Multiple多重、复合,medium的复数形式media介质、媒介和媒体,3多媒体的定义,大学计算机基础,6,4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,7,5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,8,6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,9,7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,10,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,11,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,12,8.2多媒体计算机系统组成,大学计算机基础,13,一台多媒体计算机，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,14,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,15,8.3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,16,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,17,1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,18,8.3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,19,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,20,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,21,2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,22,3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0255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,23,8.3多媒体信息的数字化,8.3.2数字图像,大学计算机基础,24,8.3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,25,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,26,8.3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：282828=224=16777216色,8.3.2数字图像,R,G,B,大学计算机基础,27,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,28,8.3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,29,4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,30,1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,31,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,32,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,33,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,34,2三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,35,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,36,（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,37,8.3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,38,（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,39,3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,40,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,41,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240400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,42,4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,43,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,44,1多媒体信息的数据量文本数据量例如，设屏幕的分辨率为1024768，屏幕显示字符大小为1616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：1024/16768/162=6KB,8.4多媒体数据的压缩技术,大学计算机基础,45,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：42+51500=6.35KB,8.4多媒体数据的压缩技术,大学计算机基础,46,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：113008.530024/8=24MB,8.4多媒体数据的压缩技术,大学计算机基础,47,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：44100322240/8=80.7MB,8.4多媒体数据的压缩技术,大学计算机基础,48,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：6404802430（帧）/8（bit）=26.4MB,8.4多媒体数据的压缩技术,大学计算机基础,49,2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,50,3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21到51之间。,8.4多媒体数据的压缩技术,大学计算机基础,51,常用的无损压缩算双法：RLE（行程长度编码）Huffman（哈夫曼编码）LZW（算术编码）,8.4多媒体数据的压缩技术,大学计算机基础,52,4数据的有损压缩人类视觉和听觉器官对图像或声音中的某些成分不大敏感，有损压缩以牺牲这部分信息为代价，换取了较高的压缩比。有损压缩在还原时，与原始图像存在一定的误差，但效果一般可以接受。压缩比可以从几倍到上百倍。,8.4多媒体数据的压缩技术,大学计算机基础,53,常用的有损压缩方法有：PCM（脉冲编码调制）、插值、外推、分形压缩等。,8.4多媒体数据的压缩技术,大学计算机基础,54,6JPEG静止图像压缩标准联合照片专家组（JPEG）JPEG标准适合于彩色图像进行压缩处理。JPEG标准包含两部分：第一部分是无损压缩；第二部分是有损压缩；JPEG压缩率达到2040倍。,8.4多媒体数据的压缩技术,大学计算机基础,55,7MPEG动态图像压缩标准运动图像专家组（MPEG）负责开发电视图像和声音的压缩标准。已经开发的MPEG标准有：MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7等。,8.4多媒体数据的压缩技术,大学计算机基础,56,MPEG-1的画面分辨率为352240一秒钟30幅画面采用逐行扫描方式MPEG-1广泛用于VCD、MP3等。,8.4多媒体数据的压缩技术,大学计算机基础,57,MPEG-2压缩比可达到60100倍。MPEG采用了运动补偿预测和运动补偿插值两种压缩技术。MPEG-2应用于DVD、HDTV（高清晰度电视）等MPEG-2的音频与MPEG-1兼容。,8.4多媒体数据的压缩技术,大学计算机基础,58,1多媒体目前较流行的音频文件有WAV、MP3、WMA、RM、MID等。WAV音频格式具有很高的音质。未经压缩的WAV文件存储容量非常大，一分钟CD音质的音乐大约占用10MB存储空间。,8.5声音和图像文件格式,8.5.1主流音频文件格式,大学计算机基础,59,MP3是符合MPEG-1音频压缩第3层标准的文件。MP3压缩比高达1：101：12。MP3是一种有损压缩。WMA：微软公司开发的音频文件格式。RA、RM、RAM：Realnetworks公司开发的流式音频文件格式。,8.5声音和图像文件格式,8.5.1主流音频文件格式,大学计算机基础,60,MIDI是电子合成乐器的国际标准。MIDI文件只包含产生某种声音的指令，计算机将这些指令发送给声卡，声卡按照指令将声音合成出来。MID音乐的缺点：不能模拟人们的歌声；在不同的计算机中，可能会有不同的音乐效果。,8.5声音和图像文件格式,8.5.1主流音频文件格式,大学计算机基础,61,MIDI音乐缺乏真实自然的声音，电子音乐味道太浓。MIDI音乐主要用于手机等存储器空间有限的多媒体设备。MIDI文件存储的是命令，而不是声音数据。因此MIDI音乐容易编辑。,8.5声音和图像文件格式,8.5.1主流音频文件格式,大学计算机基础,62,1点阵图像文件格式图像文件有：BMP、TIF、JPG、PNG、GIF等。图像文件格式一般是开放和免费的，这些图像格式也可以相互转换。BMP格式：文件结构简单，图像文件较大，优点是能被大多数软件接受。,8.5声音和图像文件格式,8.5.2主流图像文件格式,大学计算机基础,63,TIF格式：可在Windows、Linux、UNIX、MacOS等操作系统中使用。TIF分成压缩和非压缩两大类。TIF文件存储的图像质量非常高，但占用的存储空间也非常大。TIF主要用于美术设计和出版行业。,8.5声音和图像文件格式,8.5.2主流图像文件格式,大学计算机基础,64,JPG格式：它将不易被人眼察觉的图像颜色删除，从而达到较大的压缩比（2：140：1）。JPG格式是因特网上的主流图像格式。,8.5声音和图像文件格式,8.5.2主流图像文件格式,大学计算机基础,65,GIF格式：一种压缩图像存储格式，压缩比较高，文件很小。GIF格式还允许在一个文件中存储多个图像，因此可实现动画功能。GIF文件最多只能处理256种色彩。,8.5声音和图像文件格式,8.5.2主流图像文件格式,大学计算机基础,66,PNG格式：压缩比高于GIF文件，支持图像透明。网页中有很多图片都是这种格式。PNG的色彩深度可以是灰度图像的16位，彩色图像的48位。,8.5声音和图像文件格式,8.5.2主流图像文件格式,大学计算机基础,67,2矢量图形文件格式CDR格式：CorelDRAW专用格式。DWG格式：AutoCAD专用格式。FLA格式：Flash动画专用格式。WMF格式：Windows图元文件格式。SVG格式：由因特网联盟组织开发的矢量图形标准。,8.5声音和图像文件格式,8.5.2主流图像文件格式,大学计算机基础,68,1文字处理软件：COOL3D2矢量图形处理软件：CorelDRAW3点阵图形处理软件：Photoshop4音频处理软件：CakewalkSonar5动画制作软件：Flash、3DMAX6视频制作软件：PremierePro7多媒体制作软件：Authorware8工具软件：ACDSee,8.6常用多媒体素材制作,8.6.1常用多媒体软件,大学计算机基础,69,8.6常用多媒体素材制作,8.6.1常用多媒体软件,图8-7COOL3D制作的艺术立体字,大学计算机基础,70,8.6常用多媒体素材制作,8.6.1常用多媒体软件,矢量图形设计软件CorelDRAW,大学计算机基础,71,8.6常用多媒体素材制作,8.6.1常用多媒体软件,音频处理软件CakewalkSonar,大学计算机基础,72,8.6常用多媒体素材制作,三维动画制作和建模软件3DSMAX,大学计算机基础,73,1Photoshop工作界面菜单栏、工具条、工具参数、控制面板、绘图区、状态栏。将光标移到工具图标上，Photoshop会自动显示工具名称。,8.6常用多媒体素材制作,8.6.2Photoshop图像处理,大学计算机基础,74,8.6常用多媒体素材制作,大学计算机基础,75,2选区操作选区工具：矩形选区、椭圆选区、多边形套索、磁性套索、魔术棒等。选择了图像某个部分后，选区的边缘会用闪烁的虚线表示。选区的操作有：全选、反选、取消选区、羽化、扩展、收缩、变换选区（移动、旋转、变形等）等操作。,8.6常用多媒体素材制作,8.6.2Photoshop图像处理,大学计算机基础,76,（1）利用选区去除背景,8.6常用多媒体素材制作,8.6.2Photoshop图像处理,图8-11魔术棒容差选择范围的影响,大学计算机基础,77,（2）可利用选区进行抠图,8.6常用多媒体素材制作,8.6.2Ph