Internet技术及应用__知识五(多媒体技术)

1、多媒体技术基础n多媒体计算机n 多媒体信息的表示及处理n 多媒体硬件n 多媒体软件(一) 多媒体计算机 概念：多媒体在计算机信息领域中泛指一切信息载体：一种指信息的存储实体，如、等。另一种指信息的表现形式，如、等。是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。 概念：多媒体技术8基本条件：以计算机技术为核心8具有人机交互的特点8多媒体技术所处理的多种媒体是逻辑关联的复合数据是利用计算机通过、等多种信息的交互混合，以数字化的方式集成在一起，从而使计算机具有、多媒体信息的综合能力和交互能力。多媒体 特点n 集成性 n 交互性n 实时性多媒体个人计算机（MPC）n集声、文、图于一体具有

2、多媒体功能的个人计算机n 发展史 1984年，Apple推出第一台具有多媒体特性的Macintosh机1987年引入超级卡 1986年，Philips和Sony联合推出CD-I（Compact Disc Interactive） 1987年，RCA推出DVI系统（Digital Viedo Interactive）MPC 标准 什么是MPC不仅含有“多媒体个人计算机”之意，而且还代表MPC的工业标准。MPC标准的具体内容包括：8对个人计算机增加多媒体功能所需的软硬件进行最低标准的规范。8规定多媒体个人计算机硬件设备和操作系统等的量化指标。8制定高于MPC标准的计算机部件的升级规范。8确定MPC

3、的三级标准：MPC1、MPC2和MPC3。 多媒体创作所需硬件设备MPC的硬件系统n主机n接口卡n存储设备n输入输出设备MPC的软件系统n多媒体操作系统包含了设备驱动程序包含了多媒体设备接口处理程序（MCI） ）n多媒体素材n多媒体创作工具n多媒体应用系统 多媒体技术的应用领域多媒体在商业娱乐8演示文稿、商业广告、产品演示、人员培训、多媒体游戏系统、影视创作（电脑特技）等等 多媒体技术的应用领域乘客是对数字化演员着色而成计算机建模（45英尺长）船尾流和海水来自胶片，远处的海面由计算机生成天空和云彩使用绘图软件绘制软件制作烟效果风速、风向等 多媒体技术的应用领域多媒体在学校家庭8教学演示、多媒体

4、课件、电子相册、装潢设计、远程教育等等 多媒体技术的应用领域视频剪辑主题按钮超文本超媒体信息检索图片链接 多媒体技术的应用领域多媒体在公共场所8各类信息查询系统、各类银行提款系统等。 多媒体技术的应用领域虚拟现实（ irtual eality）是利用计算机生成一种模拟环境（如飞机驾驶舱、操作现场等），通过多种传感设备使用户“投入”到该环境中，实现用户与该环境直接进行“自然”交互的技术。8多通道8存在感8交互性8自主性(二)多媒体信息的表示及处理n音频n 图像和视频n 动画n 超媒体 多媒体数据描述(1)与与是计算机在平面坐标系和空间坐标系中，通过对运算表达式进行矢量运算和对坐标数据进行描述而形

5、成的运算结果。由于图形具有方向和长度，又被称作“”。 多媒体数据描述(1)是自然界中的客观景物通过某种系统的映射，使人们产生视觉感受。在计算机中，图像用像素点进行描述。有序排列的像素点表达了自然景物的形象和色彩，而像素点又是由二进制进行描述的。因此，图像又称作“”。图像分和两种。 多媒体数据描述(2)由于人眼睛的视觉滞留效应，当多幅图像连续放映时，就看到了所谓的动态图像（标准25-30帧/秒）。动态图像可分为两种类型。当人工绘制的图形或计算机产生的图形以动态形式表现出来时，称为“”；当图像是实时获取的自然景物时，称为“”。 视频信号描述就是常见的电视信号和录像机信号，视频模拟图像的存储通常采用

6、磁介质。PAL（欧洲大部分国家、中国，每秒25帧）NTSC（美国、日本，每秒30帧）SECAM（法国，每秒25帧）：技术成熟、价格低、系统可靠性较高。：不适宜做长期存放，不适宜做多次复制。随着时间的推移，录像带上的图像信号强度会逐渐衰减，造成图像质量下降、色彩失真等现象。 视频信号描述：模拟视频输入（视频采集卡）数字视频输入（1394卡）：Quick Time（苹果机）Video for Windows （PC机）：保存时间长，无信号衰减问题。可以无限制地复制副本，永远不存在失真问题。 动画概念动画由很多内容连续但各不相同的画面组成。由于每幅画面中的物体位置和形态不同，在连续观看时，给人以活动

7、的感觉。随着动画的发展，除了动作的变化，还发展出颜色的变化、材料质地的变化、光线强弱的变化等。 动画概念三个发展阶段：再现绘画过程形状变化 纯电脑动画按动画性质分：和按表现形式分：、和 多媒体数据描述(3)是由机械振动产生的波。当声波进入人耳，鼓膜振动导致内耳里的微细感骨的振动，将神经冲动传向大脑，听者感觉到的这些冲动就是。 多媒体数据描述(3)模拟音频技术通过模拟电压的幅度表示声音的强弱。模拟声音的录制是将代表声音波形的电信号转换到适当的媒体上。声音信息的数字化过程是每隔一个时间间隔在模拟声音波形上取一个幅度值（称为，采样的时间间隔称为采样周期），并把采样得到的表示声音强弱的模拟电压用数字表

8、示（称为）。 音频的数字化采样频率越高，数字化音频的质量也就越高。量化位数越大，对音频信号的采样精度就越高。奈奎斯特采样定律 人耳20Hz20kHz之间 44.1kHz 多媒体数据压缩的必要性以视频信号为例：8每秒播放25帧画面（PAL）8每帧影像像素数为7205768全彩方式存储1帧1.2MBA4幅面（21cm29.7cm）的彩色照片，用扫描仪采样（300dpi)，像素用24bit彩色信号表示。数据量 ：(21/2.54 300) (29.7/2.54 300)*24/8 = 26MBCD音质信号，采样频率44.1KHz，量化位数16。（立体声CD 音质信号） 数据压缩的条件音频信号和视频信

9、号等原始数据通常存在很多用处不大的空间，空间越多，数据的“冗余度”也越大。对某些频率的音频信号不敏感；人眼也存在“视觉掩盖效应”，即对亮度比较敏感，而对边缘的强烈变化不敏感；并且对彩色细节的分辨能力远比亮度细节的分辨能力低。 数据冗余：规则物体的表面具有物理相关性，将其表面数字化后表现为数据冗余。是指信息所具有的各种性质中多余的无用空间，其多余的程度叫做“冗余度”。颜色相同的区域规则有序排列的图形 数据冗余：视频信号和动画一般为位于一时间轴区间的一组连续画面，其中的相邻帧往往包含相同的背景和移动物体，只不过移动物体所在的空间位置略有不同，所以后一帧的数据与前一帧的数据有许多共同的地方，这种共同

10、性是由于相邻帧记录了相邻时刻的同一场景画面。 影响数据压缩的要素8压缩前后文件大小之比，越高越好，但受速度、消耗资源等的影响8还原后与原图像相比，评估的方法有客观评估和主观评估8与压缩方法和压缩编码的算法有关，一般压缩比解压缩计算量大，因而压缩比解压缩慢8对称压缩，适用于：实时系统，例如视频会议。8不对称压缩，适用于：例如VCD 的制作与播放。 数据压缩标准音频压缩依据8人耳对各频率的灵敏度是不同的8频率之间的掩蔽效应8短暂掩蔽效应ISO的“”标准对声音的编码进行规定，其中包括音频编码方法，存储方法和解码方法 MPEG音频压缩MPEG音频压缩利用编码技术，将源文件重新进行编码压缩，其次是利用数

11、据压缩，将人类听觉中的不敏感部分删除，从而达到缩小文件尺寸的目的。音频层根据压缩质量和编码复杂度分为、三层1:4的压缩比1:61:8的压缩比1:101:12的压缩比Wave原始文件MPEG-1 Audio Layer1MPEG-1 Audio Layer2MPEG-1 Audio Layer3 数据压缩标准国际标准化组织（ISO）和国际电报电话咨询委员会（CCITT）制定用于多媒体图像压缩的标准支持有损压缩，压缩比可用参数调整，在压缩比达25:1时，压缩后还原的图像与原始图像相比较，人们很难区分其中的差别。MPEG-1和MPEG-2提供了压缩视频音频的编码表示方式，为VCD、DVD、数字电视等

12、产业的发展打下了基础。MPEG-4采用了基于对象的编码方法，使压缩比和编码效率得到了显著的提高。MPEG-7采用标准化技术对多媒体内容进行描述和检索。MPEG-21的重点是为从多媒体内容发布到消费所涉及的所有标准建立一个基础体系，支持连接全球网络的各种设备透明地访问各种多媒体资源。 两种类型的数字音频8计算机声音有两种产生途径4一种是通过数字化录制直接获取（波形音频）4另一种是利用声音合成技术实现（MIDI）是用微处理器和数字信号处理器代替发声部件，模拟出声音波形数据，然后将这些数据通过数模转换器转换成音频信号并发送到放大器，合成出声音或音乐。（乐器数字接口）是在1983年有MIDI制造者协会

13、（MMA）提出作为一个控制电子乐器的标准化串行通信协议提出的。该协议允许电子合成器互相通信，而不考虑制造厂家是谁。 音频文件格式媒体格式 扩展名 相关公司或组织 主要优点 主要缺点 适用领域WAVwav Microsoft可通过增加驱动程序而支持各种各样的编码技术不适于传播和用作聆听，Windows平台下使用音频原始素材保存mp3 Fraunhofer-IIS在低至128kbps的比特率下提供接近CD音质的音频质量。广泛的支持音质欠佳一般聆听和高保真聆听Real Media ra, RealNetworks rma在极低的比特率环境下提供可听音频质量不适于除网络传播之外的用途。音质不是很好网络

14、音频流传输 音频文件格式媒体格式 扩展名 相关公司或组织 主要优点 主要缺点 适用领域Windows Media功能齐全，使用方便。同时支持无失真、有失真、语音压缩方式失真压缩方式下音质不高。平台限制音频档案级别保存，一般聆听，网络音频流传输wma, asfMicrosoftMID MIDI RMI XMI等音频数据为乐器的演奏控制，通常不带有音频采样没有波表硬件或软件配合时播放效果不佳与电子乐器的数据交互，乐曲创作等MIDIAssociationOgg Vorbis OGG Xiph Foundation在极低的比特率环境下提供接近CD音质的音频。开放源代码，跨平台发展较慢，推广力度不足一般

15、聆听和高保真聆听 音频文件格式媒体格式 扩展名 相关公司或组织 主要优点 主要缺点 适用领域ape无失真压缩。部分开放代码由于是个人作品，使用上存在一定风险高保真聆听和音频档案级别保存Matthew T.AshlandMonkeysAudioaiff可通过增加驱动程序而支持各种各样的编码技术一般限于苹果电脑平台使用音频原始素材保存aiffApple vox vox Dialogic面向语音的编码文件格式缺乏足够的信息，不适应作存档用途。淘汰 图像文件格式8位图（光栅）图像8在Microsoft Windows下的显示和存储8Microsoft公司8Windows Paint以及任何运行在Win

16、dows下的软件8在Microsoft Windows下得到广泛支持。包含的图像信息丰富8占用磁盘空间过大，在单机上比较流行，这是Windows平台上的标准图像格式 图像文件格式8位图（光栅）图像8用于桌面排版以及与之相关的应用程序的数据交换8由Aldus和Microsoft联合开发和积极支持8桌面出版、图形艺术8跨平台，对媒体之间的数据交换，TIFF位图模式是最佳选择之一8 TIFF的全面性也产生了一些问题 图像文件格式8压缩位图（光栅）图像8摄影图像的存储和显示8 Joint Photographic Experts Group （联合摄影专家组）8桌面出版、图形艺术、视频捕获8支持 24

17、 位颜色，并保留照片和其它连续色调图像中存在的亮度和色相的显著和细微变化，多平台广泛支持8每次以 JPEG 格式存储图像时都会产生损失，损失累积会造成图像质量严重下降 图像文件格式图形交换格式8压缩位图（光栅）图像8图像网络传输8 Unysis公司8 桌面出版、图形艺术、视频捕获8磁盘空间占用较少，支持动态和单色透明效果，渐显方式8 GIF是一种8位彩色文件格式，不能存储超过256色的图像 JPEG与GIF比较原图101K JPEG压缩20K GIF压缩41K原图27K JPEG压缩19K GIF压缩3K 图像文件格式同时支持有损和无损压缩，压缩率比JPEG高约30%左右。支持渐进传输，“感兴

18、趣区域”特点PSD其实是Photoshop进行平面设计的一张“草稿图”，它里面包含有各种图层、通道、遮罩等多种设计的样稿一种新兴的网络图像格式，结合GIF及JPG两家之长，缺点是不支持动画应用效果 图像文件格式矢量技术制作，越来越成为网页动画和网页图片设计制作的主流一种开放标准的矢量图形语言可以直接用代码来描绘图像可以用任何文字处理工具打开SVG图像通过改变部分代码来使图像具有互交功能可以随时插入到HTML中通过浏览器来观看 动态图像文件格式8是目前较为流行的视频文件格式，采用有损压缩技术。主要应用在多媒体光盘上，用来保存电影、电视等各种影像信息，有时也出现在Internet上，供用户下载、欣

19、赏新影片的精彩片段。8常用的AVI视频编码器有Inter Indeo 5.03、Microsoft RLE、Microsoft Video、Cinepak Codec by Radius等。常用的AVI音频编码器有：Inter Audio Software、True Speech、Microsoft GSM、MS-ADPCM等。8DV AVI的格式是一种伴随着DV摄像机而出现的新数字视频文件格式。 动态图像文件格式8MPG文件以MPEG压缩和解压缩技术为基础对全运动视频图像进行压缩，并配以具有接近CD音质的伴音信息。根据内部使用的视频压缩编码不同，MPG格式还可以细分为Mpeg-1、Mpeg-

20、2和Mpeg-4格式，通常其文件名后缀都是MPG。 动态图像文件格式8SWF是Micromedia公司的Flash软件支持的矢量动画格式，它采用曲线方程描述其内容，不是由点阵组成内容，因此这种格式的动画在缩放时不会失真，非常适合描述由几何图形组成的动画，如教学演示等。由于这种格式的动画可以与HTML文件充分结合，并能添加MP3音乐，因此被广泛地应用于网页上，成为一种“准”流式媒体文件。声音文件的格式（要求掌握）nWAV (Win平台）nAU (unix平台)nMIDI记录MIDI信息nMP3它的优点是在保证音质近乎完美的情况下，文件的尺寸却非常小。图像文件的格式（要求掌握）n JPEG (Jo

21、int Photographic Expert Group)有损压缩；多用于照片nGIF (Graphics Interchange Format)无损压缩，最多256色，可透明，可动画；多用于小图标n TIFF(Tag Image File Format)未压缩或简单压缩；多用于扫描及传真nBMP (Bitmap)Windows中的位图，一般未压缩视频文件的格式（要求掌握）n MPG(MPEG:Motion Photographic Expert Group)n AVI(Audio Video Interactive)n其他格式（三）相关硬件多媒体计算机的硬件设备n主要设备：CD-ROM /

22、 DVD-ROM驱动器和光盘 声卡 显卡视频卡显示器、音箱（耳机）、麦克风、摄像头、数码相机、数码摄像机、扫描仪、游戏手柄等其它外设 声音卡n结构与功能 声音数字处理器 DSP 混声器 合成器 波表存储器 总线接口n声卡的技术指标采样能力合成器、MIDI功能、音效总线类型、标准支持、即插即用、芯片类型视频卡n视频捕获卡n视频叠加卡nMPEG解压卡n电视接收卡光盘技术n CD-ROM（Compact Disk Read-Only Memory）n CD-WORM（Write Only Read Memory）n 其他如：CD-ETOM（Electron Trapping Optical Memo

23、ry）CDROM 标准n CD-DA（红皮书） n CD-ROM(黄皮书）n VCDn DVD, xDVDn 其他：CD-I， PhotoCD, CD-TV，。扫描仪工作原理：扫描过程中，扫描仪提供光源给图像，光线从图像反射进扫描仪的光学系统，在此过程中不同层次的光得到调节，图像以数字形式重新组合并显示在屏幕上扫描仪性能指标： 幅面，分辨率，颜色数，速度数码像机n数码像机：Digital Camera以CCD电荷耦合器或互补金属氧化物半导体CMOS为感光器件，将客观景物以数字方式记录在存储器中的照像机。照片以数字文件格式存储存储体是数字化存储器件，可重复使用成像质量取决于CCD图像传感器和A/

24、D转换部件n如“中国人自己的800万爱国者V80”n36242448触摸屏n用途：多媒体信息查询n特点：直接、方便、快捷、直观、生动n实例：1)商场导购系统 2)火车站信息查询系统n工作原理：一种定位设备，通过一定的物理手段，使用户触摸触摸屏时，所摸的位置（以坐标形式）被控制器检测到，并通过串口或其他接口送到CPU，从而确定用户所输入的信息触摸屏n系统组成触摸屏控制卡n作用：从触点检测装置上接收触摸信息，将其转化为触点坐标，送给主机，同时可接收主机发来的命令并执行触摸检测装置n检测用户的触摸位置，并将信息传递给触摸屏控制卡。n常用介质电阻式、电容式、红外式、压力式电阻式：两层膜之间有网格状触点

25、阵列，膜的压力会造成电阻变化，从而定位压点位置电容式：屏上有一层金属膜，触摸金属膜会使电流发生变化，从而定位压点位置存储与接口n存储光盘、磁带、DV带、Memory StickU盘、移动硬盘闪存卡nSmart Media(SM卡), Compact Flash(CF卡), Multi Media Card(MMC卡), Secure Digital Card(SD卡), Memory Stick(MS卡), Extreme Digital Card(XD卡), Trans Flash Card (TF卡) n接口USB接口、1394接口红外、蓝牙（四）相关软件 多媒体制作软件文字编辑软件、图像

26、处理软件、动画制作软件、音频采集与处理软件、视频处理软件等当媒体素材完成之后，再使用著作软件系统把它们结合在一起，形成一个互相关联的整体。该软件系统还提供操作界面的生成、添加交互控制、数据管理等功能。Windows Media Player，QuickTime、RealOne、豪杰超级解霸Adobe Premiere、Storm Edit、贝尔FreeEditDV、Pinnacle Studio、Ulead Video Studio、MGI VideoWave 素材制作软件Adobe PhotoshopMcromedia FireworksUlead PhotoImpactCorel Phot

27、o HouseKais Photo SoapAdobe Photo deluxeMicrosoft PhotoDrawCorel PainterDabbler工程制图软件AutoCAD图形艺术创作软件FreeHand、Illustrator、CorelDrawCorel PrintHouse、EazyDrawFlashGIF AnimatorAnimator Pro3D MAXMayaPoser音乐大师CakeWalkCoolEditGoldWave8图像处理类8自然媒体绘画类8矢量插图类8平面动画类8三维动画类8音乐制作软件8音乐编辑软件 多媒体著作工具8以图标和流程图为基础的编辑工具（如A

28、uthorware）8以页面为基础的编辑工具（如ToolBook）8以时间轴为基础的编辑工具（如Director ）8传统的编程工具（如Visual Basic）软件及资源n参考：北大BBS之multimedia、NetResource、Software版n软件：ftp:/ (33) 推荐！ftp:/marxismdown:marxismdown9/http:/ (华军软件园)n资源：使用baidu、google、sheenk使用maze、BT/ http:/ 几个小软件* 图像抓取软件：SnagIt;

29、 FlashCam* 图像浏览软件：AcdSee* 简单动画软件：GIF Constructor;*简单动画软件: AnimaGif* 简单3D动画软件：Cool3D音频相关的软件n播放器：CD播放器Media PlayerWinAmpReal Player超级解霸n编辑器CoolEditn录音机nMp3制作、格式转换AltoMP3 MakerCDexWindows 录音机的使用n选择【开始】【所有程序】【附件】【娱乐】【录音机】命令，会出现Windows录音工具n单击【录音】按钮可以录音；n单击【停止】按钮可停止录音。n选择【文件】【保存】菜单命令即可保存刚刚录制的信息。 播放音乐常用软件W

30、inampn播放音乐文件n添加其他文件夹中的音乐文件n保存音乐文件列表音频文件的格式 如同存储文本文件一样，存储声音数据也需要有存储格式。常见的几种声音格式:WAVE，扩展名为wav, Microsoft公司的音频文件格式,该格式 记录声音的波形;MIDI，扩展名mid：目前最成熟的音乐格式，实际上已经成为 一种产业标准. MIDI文件记录的不是乐曲本身，而是一些描述 乐曲演奏过程中的指令。VOC文件：Creative公司波形音频文件格式，也是声霸卡（sound blaster）使用的音频文件格式。MPEG-3，扩展名mp3：现在最流行的声音文件格式，因其 压缩率大，在网络可视电话通信方面应用

31、广泛，但和CD唱片相 比，音质不能令人非常满意。Real Audio，扩展名ra：这种格式真可谓是网络的灵魂，强大的 压缩量和极小的失真使其在众多格式中脱颖而出。和MP3相同， 它也是为了解决网络传输带宽资源而设计的，因此主要目标是压 缩比和容错性，其次才是音质。 CD Audio音乐CD，扩展名CDA：唱片采用的格式，又叫“红皮书”格式， 记录的是波形流，绝对的纯正、HIFI。但缺点是无法编辑，文件长度太大。RMI文件：Microsoft公司的MIDI文件格式，它可以包括图片标记和文本。 浏览图像的常用软件ACDSeenACDSee 的安装与启动 n利用图像观察器浏览图片图片格式转换桌面背景

32、设置n利用图像浏览器管理图片文件图片文件的复制、移动、重命名和格式转换n屏保和幻灯演示文件的制作图像图形处理软件n图像处理PhotoShopPhotoDraw PhotoDeluxe PhotoExpressn图形处理Firework FreeHand PhotoShopn菜单栏n工具箱n控制面板n工作区n状态栏动画处理软件n二维动画FlashMacromedia Flash现已被Adobe收购n三维动画3D MaxMaya视频处理软件n播放：Windows Media Player, RealOne, 金山影霸,DivXPro, HappyShow, Media Player Classic

33、QuickTime, DivX解码器及mpeg4、ac3相关插件n编辑、制作、转换：Premiere, VirtualDub，EoVideo, helix producer RealProduce, Easy Video JoinerNo1 Vedio Convertor媒体播放器Windows Media Playern视频方面支持.avi、.mpg、.asf和VCD、DVD光碟n音频方面支持.mp3、.wav、MIDI以及CD光碟播放n选择【文件】【打开】菜单命令，在弹出的对话框中选择需要播放的文件即可其它常用的视频播放工具nRealPlayer 可以播放.rm和.rmvb格式的视频文件(流媒体) n豪杰超级解霸主要用于播放VCD/DVD光碟，此外还支持CD、mp3等上百种影音格式的播放n