多媒体应用技术

1、4.1 多媒体技术概述4.2 多媒体计算机系统组成4.3 多媒体素材的采集与制作4.4 多媒体应用系统的设计与创作目录了解媒体、多媒体、多媒体技术等概念了解媒体的分类及其特点了解多媒体中的主要元素及其特点了解多媒体技术的主要特征了解多媒体的关键技术了解主要应用领域和发展方向理解图形和图像的异同 学习目标4.1 多媒体技术概述4.1 多媒体技术概述4.1.1 多媒体的基本概念4.1.2 多媒体的基本技术4.1.3 多媒体技术的应用与发展4.1.1 多媒体的基本概念“多媒体”一词译自英文“Multimedia”即“Multiple”和”Media”的合成其核心词是媒体何谓多媒体呢？1 媒体的概念及

2、分类媒质：存储信息的实体，如磁盘、光盘、磁带、半导体存储器等。媒介：传递信息的载体，如数字、文字、声音、图形和图像等。媒体（medium）在计算机领域有两种含义：即媒质和媒介。通常概念的“媒体” ，可分为以下五种类型：感觉媒体表示媒体显示媒体存储媒体传输媒体感觉媒体：能直接作用于人们的感觉器官，从而能使人产生直接感觉的媒体。如语音、音乐、各种图像、动画、文本等。表示媒体：为了传送感觉媒体而人为研究出来的媒体。借助于此种媒体，便能更有效的存储或传送感觉媒体。如语言编码、电报码等。显示媒体：用于通信中使电信号和感觉媒体之间产生转换用的媒体。如输入、输出设施，键盘鼠标器、显示器、打印机等。存储媒体：

3、用于存放某种媒体的媒体如纸张、磁带、磁盘、光盘等。传输媒体：用于传输某些媒体的媒体，如电话线、电缆光纤等。多媒体计算机技术的定义：计算机综合处理多种媒体信息，文本图形、图像、音频和视频，使多种信息建立逻辑连接，集成为一个系统并具有交互性。多媒体计算机技术的三个主要特性信息载体的多样性交互性集成性2 多媒体技术及其特性 信息载体的多样性是相对于计算机而言的，即指信息媒体的多样性。多媒体就是要把计算机处理的信息多样化或多维化，从而改变计算机信息处理的单一模式，使人们能交互的处理多种信息。信息载体的多样性交互性多媒体的交互性是指用户可以与计算机的多种信息媒体进行交互操作从而为用户提供了更加有效地控制

4、和使用信息的手段。集成性集成性是指以计算机为中心综合处理多种信息媒体，它包括信息媒体的集成和处理这些媒体的设备的集成。信息媒体的集成包括信息的多通道统一获取、多媒体信息的统一组织和存储、多媒体信息表现合成等方面。多媒体设备的集成包括硬件和软件两个方面。多媒体媒体元素是指多媒体应用中可显示给用户的媒体组成。音频动画视频文本图形图像3 多媒体系统中的媒体元素 文本文本分为非格式化文本文件和格式化文本文件。非格式化文本文件：只有文本信息没有其他任何有关格式信息的文件，又称为纯文本文件。如“.TXT ”文件。格式化文本文件：带有各种文本排版信息等格式信息的文本文件。如“.DOC ”文件。图形图形（Gr

5、aphic）一般指用计算机绘制的画面，如直线、圆、圆弧、矩形、任意曲线和图表等。图形的格式是一组描述点、线、面等几何图形的大小、形状及其位置、维数的指令集合。在图形文件中只记录生成图的算法和图上的某些特征点，因此也称矢量图。用于产生和编辑矢量图形的程序通常称为“ draw ”程序。微机上常用的矢量图形文件有：“.3DS”（用于 3D 造型）、“.DXF”（用于CAD）、“.WMF”（用于桌面出版）等等。由于图形只保存算法和特征点，因此占用的存储空间很小。但显示时需经过重新计算，因而显示速度相对慢些。图像 图像（Image）是指由输入设备捕捉的实际场景画面，或以数字化形式存储的任意画面。静止的图

6、像是一个矩阵，阵列中的各项数字用来描述构成图像的各个点（称为像素点 pixel ）的强度与颜色等信息。这种图像也称为位图（ bit-mapped picture ）。图形和图像的不同点v由于图形文件只记录了图形上的特征点信息，而图像文件记录了所有像素点信息，因此，图形文件比图像文件小；v图形方法实际上是用数学方法来描述一幅图的，因此，图形数据比图像数据更精确、更有效、且更易于进行移动、缩放、旋转等操作，但图形方法很难表示复杂的彩色照片；v由于图形文件记录的是指令，生成图形时需要时间去执行这些绘图指令，因此，显示图形比显示图像慢；v图形技术的关键是图形的制作和再现，图像技术的关键则是图像的扫描、

7、编辑、压缩、解压缩和色彩一致性再现等。音频数字音频（Audio）可分为波形声音语音和音乐。波形声音实际上已经包含了所有的声音形式，它可以将任何声音都进行采样量化，相应的文件格式是WAV 文件或VOC文件。语音也是一种波形，所以和波形声音的文件格式相同。音乐是符号化了的声音，乐谱可转变为符号媒体形式。对应的文件格式是MID 或CMF 文件。动画是活动的画面，实质是一幅幅静态图像的连续播放。动画的连续播放既指时间上的连续，也指图像内容上的连续。计算机设计动画有两种：一种是帧动画，一种是造型动画。动画帧动画是由一幅幅位图组成的连续的画面，就如电影胶片或视频画面一样要分别设计每屏幕显示的画面。造型动画

8、是对每一个运动的物体分别进行设计，赋予每个动元一些特征，然后用这些动元构成完整的帧画面。动元的表演和行为是由制作表组成的脚本来控制。存储动画的文件格式有FLC、MMM等视频视频是由一幅幅单独的画面序列（帧frame）组成 ，这些画面以一定的速率（fps）连续地投射在屏幕上，使观察者具有图像连续运动的感觉。视频文件的存储格式有AVI、MPGMOV等。 由于计算机中存储和处理的都是二进制数据，而我们感官所感觉到的各种感觉媒体，如声音、视频等，都是以模拟信号来表示的，因此，模拟音频和视频都需要经过模/数转换后，才能存储在计算机中，而计算机中的数字音频和视频，则需要经过数/模转换才能还原。模/数转换就

9、是将模拟信号转换成数字信号的数字化处理技术，如音频信号的数字化过程如下： 采样量化编码4.1.2 多媒体的基本技术1 音频、视频信号数字化处理技术 研制MPC需要解决的关键问题之一是要使计算机能适时地综合处理声、文图信息。选用合适的数据压缩技术，有可能将字符数据量压缩到原来的1/2左右，语音数据量压缩到原来的1/2-1/10，图像数据量压缩到原来的1/2-1/60。如今已有压缩编码/解压缩编码的国际标准JPEG 和MPEG 。2 视频音频数据压缩/解压缩技术目前多媒体数据压缩方法一般分为两类： 无损压缩和有损压缩。衡量数据压缩技术的好坏有3个重要指标： 一是压缩比要大； 二是实现压缩的算法要简

10、单，压缩和解压缩速度要快，尽量做到实时压缩、解压缩，且符合压缩编码/解压缩编码的国际标准； 三是恢复效果要好，尽可能地恢复原始数据。 专用芯片是多媒体计算机硬件体系结构的关键。为了实现音频、视频信号的快速压缩、解压缩和播放处理，需要大量的快速计算，只有采用专用芯片，才能取得满意的效果。多媒体计算机专用芯片可归纳为两种类型：一种是固定功能的芯片；另一种是可编程的数字信号处理器（DSP）芯片。3 多媒体专用芯片技术利用数据压缩技术，在一张CD-ROM光盘上能够存取70多分钟全运动的视频图像或者十几个小时的语言信息或数千幅静止图像。在CD-ROM 基础上，还开发了 CD-I和CD-V、可录式光盘CD

11、-R、高画质、高音质的光盘DVD以及PHOTO CD 等。4 大容量信息存储技术 多媒体输入/输出技术包括媒体变换技术、媒体识别技术、媒体理解技术和综合技术。媒体变换技术是指改变媒体的表现形式。如当前广泛使用的视频卡、音频卡（声卡）都属媒体变换设备。媒体识别技术是对信息进行一对一的映像过程。例如，语音识别技术和触摸屏技术等。5 多媒体输入与输出技术媒体理解技术是对信息进行更进一步的分析处理和理解信息内容。如自然语言理解、图像理解、模式识别等技术。媒体综合技术是把低维信息表示映像成高维的模式空间的过程。例如语音合成器就可以把语音的内部表示综合为声音输出。多媒体软件技术主要包括以下六个方面的内容：

12、多媒体操作系统多媒体素材采集与制作技术多媒体编辑与创作工具多媒体数据库技术超文本/超媒体技术多媒体应用开发技术6 多媒体软件技术多媒体通信技术包含语音压缩、图像压缩及多媒体的混合传输技术。宽带综合业务数字网（B-ISDN）是解决多媒体数据的传输问题的一个比较完整的方法，其中ATM（异步传送模式）是近年来在研究和开发上的一个重要成果。7 多媒体通信技术超文本是一种新颖的文本信息管理技术，它提供的方法是建立各种媒体信息之间的网状链接结构，这种结构由节点组成。对超文本进行管理使用的系统称为超文本系统。也即浏览器，或称为导航图。若超文本中的节点的数据不仅可以是文本，还可以是图像、动画、音频、视频，则称

13、为超媒体。8 超文本/超媒体技术就目前而言，多媒体技术已在商业教育培训、电视会议、声像演示等方面得到了充分应用。在教育与培训方面的应用在通信方面的应用在其他方面的应用4.1.3 多媒体技术的应用与发展1 多媒体技术的应用在教育与培训方面的应用多媒体技术使教材不仅有文字、静态图像,还具有动态图像和语音等。使教育的表现形式多样化，可以进行交互式远程教学。利用多媒体计算机的文本、图形、视频、音频和其交互式的特点,可以编制出计算机辅助教学 CAI( Computer Assisted Instruction )软件，即课件。在通信方面的应用多媒体技术在通信方面的应用主要有：可视电话视频会议信息点播（I

14、nformation Demand）计算机协同工作 CSCW（Computer Supported Cooperative Work）信息点播有桌上多媒体通信系统和交互电视ITV。计算机协同工作CSCW是指在计算机支持的环境中，一个群体协同工作以完成一项共同的任务。计算机的交互性，通信的分布性和多媒体的现实性相结合，将构成继电报电话、传真之后的第四代通信手段。在其他方面的应用多媒体技术给出版业带来了巨大的影响，其中近年来出现的电子图书和电子报刊就是应用多媒体技术的产物。利用多媒体技术可为各类咨询提供服务，如旅游、邮电、交通、商业、金融、宾馆等。多媒体技术还将改变未来的家庭生活，多媒体技术在家庭

15、中的应用将使人们在家中上班成为现实。目前，多媒体主要从以下几个方向发展：多媒体通信网络环境的研究和建立将使多媒体从单机单点向分布、协同多媒体环境发展，在世界范围内建立一个可全球自由交互的通信网。对该网络及其设备的研究和网上分布应用与信息服务研究将是热点。11 多媒体技术的发展利用图像理解、语音识别、全文检索等技术，研究多媒体基于内容的处理、开发能进行基于内容的处理系统是多媒体信息管理的重要方向。多媒体标准仍是研究的重点：各类标准的研究将有利于产品规范化，应用更方便。它是实现多媒体信息交换和大规模产业化的关键所在。23多媒体技术与相邻技术相结合，提供了完善的人机交互环境。多媒体仿真智能多媒体等新

16、技术层出不穷，扩大了原有技术领域的内涵，并创造新的概念。多媒体技术与外围技术构造的虚拟现实研究仍在继续进展。多媒体虚拟现实与可视化技术需要相互补充，并与语音、图像识别、智能接口等技术相结合，建立高层次虚拟现实系统。45将来多媒体技术将向着以下六个方向发展；1).高分辨化，提高显示质量；2).高速度化，缩短处理时间；3).简单化，便于操作；4).高维化，三维、四维或更高维；5).智能化，提高信息识别能力；6).标准化，便于信息交换和资源共享。 掌握多媒体计算机系统的组成结构； 理解声卡的工作原理及其主要功能、视频卡的基本组成结构及其主要功能； 掌握光盘系统的组成及其工作原理； 掌握CD-ROM、

17、CD-R/CD-RW的主要技术指标； 了解光盘存储器的种类；了 解扫描仪的工作原理、主要技术指标、安装使用； 了解数码照相机的结构、工作原理与技术参数； 了解触摸屏的结构、工作原理； 了解多媒体个人计算机的技术标准和配置； 了解常见的多媒体操作系统、多媒体素材制作软件、多媒体创作软件、多媒体应用系统。学习目标4.2 多媒体计算机系统组成4.2 多媒体计算机系统组成多媒体计算机系统组成结构如下图所示。多媒体应用系统第七层软件系统多媒体创作、编辑软件第六层多媒体素材处理软件第五层多媒体系统软件（操作系统、驱动程序等） 第四层多媒体输入/输出控制卡及接口第三层硬件系统多媒体计算机基本硬件第二层多媒体

18、外围设备第一层4.2 多媒体计算机系统组成4.2.1 多媒体硬件系统4.2.2 多媒体软件系统4.2.1 多媒体硬件系统多媒体硬件系统是由计算机传统硬件设备光盘存储器(CD-ROM)、音频输入/输出和处理设备、视频输入/输出和处理设备等选择性组合而成，其基本框图如下图所示。主机显示器视频卡声卡CD-ROM摄像机影碟机录像机麦克风扬声器收录机MIDI合成器1 声卡LINE INLINE OUTSPK OUTMIDI录音机、CD唱机等线性输出话筒扬声器线性输入立体声放大器MIDI设备MIC IN 声卡是录制和播放多媒体音频的部件。声卡与其他音频设备的连接如下图所示。 声卡的结构与功能 声卡一般由W

19、ave合成器、MIDI合成器、混合器、MIDI电路接口、CD-ROM接口、DSP数字信号处理器等组成。(1). Wave合成器Wave合成器的模/数转换和数/模转换是声卡上数据处理器件。(2). MIDI合成器标准的多媒体计算机通过MIDI合成器播放MIDI文件。(4). MIDI接口声卡能够接收、录制及输出MIDI信号，MIDI接口完成电子音乐设备与声卡之间的信号传输通道，通过软件控制可以将MIDI音乐设备演奏，反之，也可以将电子音乐设备上演奏的音乐录制成MIDI数据文件，在计算机中进行模拟演奏或修改。(3). 混音器声卡上的混音器芯片可以对以下音源进行混合：数字化声音(DAC)，调频FM合

20、成音乐(FM)CD音频(CD-ROM)，线路输入(AUX)，话筒输入(MIC)及PC声音输出(SPK)。(6). DSP数字信号处理器用作对数字音频信号的实时压缩和解压缩，以及用于语音朗读、语音识别等特殊音频信号的处理。(5). CD-ROM接口CD-ROM接口提供了从CD-ROM的CD-DA的输出信号到声卡音源输入的通路，CD-ROM播放CD唱盘的音频时，将音频信号直接通过声卡的功放送到扬声器，通过调节声卡的音量控制，即可控制CD唱盘的音量。 声卡的种类很多，功能也不完全相同，但他声卡的种类很多，功能也不完全相同，但他们有一些共同的基本功能：们有一些共同的基本功能：（1）录制、播放、编辑、合

21、成波形音频文件；（2）具有数字乐器接口（MIDI），可以录制和合成MIDI音乐； （3）具有一个或多个CD-ROM音频输入接口，用来接收来自CD-ROM的声音信号。 （3）播放数字化音频时，通过声卡对数字音频文件进行解压缩、数/模转换后由输出设备（如扬声器）输出。 声卡的基本工作过程 （1）音频输入/输出设备（如麦克风、扬声器、电子乐器等）通过声卡上的输入/输出接口和声卡连接。 （2）录音时，音频输入设备（如麦克风或录音机）输入的声音，通过声卡Wave合成器进行模/数转换，再由DSP数字信号处理器进行压缩后，以文件形式存储在计算机中； 2 视频卡 视频卡是对模拟视频进行捕捉并转换为数字视频的部

22、件。视频卡的结构如下图所示。 多通道视频输入A/D转换视频信号帧存储器D/A转换显示输出 视频采集控制器 计算机主机 视频卡的功能 （1）从动态模拟视频中实时或非实时捕获图像，转换为数字化信号并存储；（2）在显示器上以不同的窗口大小显示视频图像；（3）提供许多视频图像的特殊处理效果，如冻结、淡出、旋转等；（4）一些视频卡还提供了硬件压缩功能。 3 光盘存储器 数字化的多媒体信息量非常大，要占用巨大的存储空间，光存储技术的发展为存储多媒体信息提供了保证。 光盘存储器具有存储容量大、工作稳定、密度高、寿命长、介质可换、便于携带、价格低廉等优点，已成为多媒体信息存储普遍使用的载体。光盘系统的组成与读

23、写原理 光盘系统由光盘驱动器和光盘盘片组成。光盘驱动器的核心部件是由半导体激光器和光路系统组成的光学头，光盘片采用磁光材料，数据存放在光盘片中连续的螺旋形轨道上。 当在光盘上写数据时，光盘驱动器利用光学反射原理，将光学头发出的细微的激光束聚焦在光盘轨道的微小区域上，改变其某种性质（如反射率、反射光极化方向等），这些变化的性质反映二进制数0和1。当读取光盘上的数据时，光电检测器检测出光强和光极性的变化，从而读出存储在光盘上的数据。 光盘驱动器的面板 打开/关闭/停止按钮用来打开/关闭CD-ROM驱动器的托盘，托盘是为放光盘设计的。读盘忙标志指示灯亮时，表示驱动器正在读盘。通过耳机插口插入耳机可以

24、直接收听CD唱盘的音频信息。耳机音量旋钮可以调节耳机的音量大小。播放选择按钮用来对CD唱盘的播放和节目选择进行控制。 (3) 可重写型(Rewriteable或Erasable) 可重写型光盘像磁盘一样具有可擦写性。它又分磁光型(MO)和相变型(PC)两种形式。 按照光盘系统的读写能力，常用的光存储器件可分为三类：只读型、一次写入型、可重写型。光盘系统的分类 (1) 只读型(CD-ROM) CD-ROM光盘的内容是在制作光盘时写入的，用户可任意多次从CD-ROM读取信息，而不能往盘上写信息。 (2) 一次写光盘系统(CD-WORM) 一次写多次读光盘系统中的光盘，用户可对其做一次写入内容，以后

25、成为只读光盘。 衡量一个只读光盘系统特性的主要技术指标包括存储容量、平均存取时间、数据传输率、接口标准等。只读光盘的主要技术指标 (1) 存储容量 存储容量是指能存储在光盘中的信息容量。目前光盘常用的容量为650MB。 (2) 数据传输率 数据传输率一般是指单位时间内光盘驱动器读取出的数据量。该数值与光盘转速和存储密度有关。对于CD-ROM，其数据传输率已从初期的150KBs提高到3600Bs。 (3) 平均存取时间 平均存取时间是指从计算机向光盘驱动器发出命令开始，到光盘驱动器在光盘上找到需读写的信息的位置并接受读写命令为止的一段时间。光学头沿半径移动全程13长度所需的时间为平均寻道时间。盘

26、片旋转半周的时间为平均等待时间。把平均寻道时间、平均等待时间和读写光学头稳定时间相加，就得到平均存取时间。 (4) 接口标准 目前常用的光盘驱动器接口标准有SCSI和IDE两种。SCSI接口型数据传输快，需配备相应的SCSI控制卡；IDE接口的光驱使用方便价格便宜。 衡量刻录机性能的技术指标主要包括它所支持的CD数据格式种类、刻录方式、读写速度、缓存器大小、接口标准和使用寿命等。刻录光盘的主要技术指标 (1) 数据格式 数据格式指的是CD-R/RW刻录机所支持的光盘数据格式种类，现有的CD-R刻录机一般均支持CD-DA、CD-ROM、CD-ROM/XA、VCD和CD-I五种光盘数据格式。 (2

27、) 刻录方式 CD-R刻录机的刻录方式有整盘刻录、轨道刻录和多段刻录三种。如果不支持整盘刻录，则在刻录CD唱盘时会比较麻烦。轨道刻录和分段刻录允许用户多次写入数据，但会造成盘片空间的浪费。 (3) 数据读写速度 CD-R刻录机的写入速度最高可达到52倍速，CD-RW刻录机的写入速度则可达到32倍速，读取速度最高为52倍速。 (4) 缓冲区容量 由于刻录时数据要先写入缓存区然后再刻录，若缓存区容量太小，其中的数据用完时后面的数据还未写入缓存区，刻录就失败，因此，缓存区容量越大，刻录的失败率就越小。 (5) 接口标准 和CD-ROM驱动器一样。 (6) 使用寿命 4 多媒体辅助设备 多媒体计算机必

28、须配置必要的辅助设备来完成多媒体信息的获取和显示，多媒体辅助设备十分丰富，常见的有话筒、麦克风、光笔、手写板、扫描仪、摄像机、数码相机、彩色显示器、触摸屏、打印机等。 扫描仪是一种图像输入设备，利用光电转换原理，通过扫描仪光电管的移动或原稿的移动，把黑白或彩色的原稿信息数字化后输入到计算机中，它还用于文字识别、图像识别等新的领域。扫描仪 扫描仪按扫描方式可分为四类：平板式、手动式、滚筒式和胶片式。平板式扫描仪的扫描速度快、价格较低、应用最广。 扫描仪由CCD（Change Coupled Device，电荷偶合器件）、光源及聚焦透镜组成，CCD上排成一行的每个光敏元件都能把光信号变为电信号。

29、扫描仪的组成与原理 扫描仪时，原件面朝下放在玻璃台上，光源照射到原件上，原件将光线反射到CCD的光敏元件上，CCD将光线转换成电信号，电信号送到模/数转换器中，电压被转换成代表每个像素颜色的二进制数值。扫描头沿垂直方向做微增量移动，每移动一步就获得一行像素值。 扫描精度灰度级色彩深度扫描速度接口标准扫描仪的主要技术指标 数码照相机使用电荷耦合器件作为成像部件。它把进入镜头照射于电荷耦合器件上的光影信号转换为电信号，再经模/数转换器处理成数字信息，并把数字图像数据存储在相机内的磁介质中。数码相机 数码相机CCD上的光敏元件与扫描仪的CCD不同，不是排成一行，而是排成一个矩形网格，使相机可以一次摄

30、入一整幅图像，扫描仪则是逐行扫描图像。CCD上的每个光敏元件对应生成的数字图像中的一个像素。 数码相机的主要部件是CCD（Change Coupled Device，电荷偶合器件）、模/数转换器、存储介质和接口。 数码相机的组成与原理 数码相机的工作过程如下：按下相机快门时进入相机镜头的光线聚焦在CCD的光敏元件上，CCD将光信号转换成电信号，并传送给模/数转换器转换成数字化像素值，从模/数转换器传送输出的图像数据送到数字信号处理器中进行压缩后，存储在相机的存储器中。 (1) CCD像素数。数码相机的CCD芯片上光敏元件数量的多少称之为数码相机的像素数，是目前衡量数码相机档次的主要技术指标，决

31、定了数码相机的成像质量。(2) 色彩深度。色彩深度用来描述生成的图像所能包含的颜色数。数字照相机的色彩深度有24Bit、30Bit、高档的可达到36Bit。(3) 存储功能。影像的数字化存储是数码相机的特色，在选购高像素数码相机时，要尽可能选择能采用更高容量存储介质的数码相机。数码相机的主要技术指标 触摸屏是一种坐标定位装置，属于输入设备。作为一种特殊的计算机外设，它提供了简单、方便、自然的人机交互方式。通过触摸屏，用户可直接用手向计算机输入坐标信息。触摸屏 触摸屏系统一般包括触摸屏控制卡、触摸检测装置和驱动程序三个部分。触摸检测装置安装在显示器屏幕表面的前端，主要作用是检测用户的触摸位置，并

32、传送给触摸屏控制卡。触摸屏控制卡有一个自己的CPU和固化在芯片中的监控程序，它的作用是从触摸检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给主机，它同时能接收主机发来的命令并加以执行。 触摸屏的输入模式主要有字符输入模式和坐标位置输入模式两类 触摸屏的组成与原理 触摸屏按其工作原理可以分为v红外触摸屏v电阻式触摸屏v电容式触摸屏v表面声波触摸屏v近场成像触摸屏 触摸屏的分类 5 多媒体个人计算机 多媒体个人计算机(Multimedia Personal Computer，简称MPC)，是指具有多媒体功能的个人计算机。它是在PC基础上增加一些硬件板卡及相应软件，使其具有综合处理文字、声音、图

33、像视频等多种媒体信息的功能。 MPC=PC+CD-ROM驱动器+声卡 4.2.2 多媒体软件系统 多媒体软件系统主要包括多媒体系统软件、多媒体素材处理软件、多媒体创作和编辑软件、多媒体应用系统等。 多媒体系统软件有驱动软件、多媒体操作系统等。 多媒体驱动软件 多媒体驱动软件是多媒体计算机软件中直接和硬件打交道的软件。它完成设备的初始化，完成各种设备操作以及设备的关闭等。驱动软件一般常驻内存，每种多媒体硬件需要一个相应的驱动软件。多媒体操作系统 操作系统是计算机的核心，负责控制和管理计算机的所有软硬件资源，对各种资源进行合理地调度和分配，改善资源的共享和利用情况，最大限度地发挥计算机的效能，它还

34、控制计算机的硬件和软件之间的协调运行，改善工作环境向用户提供友好的人机界面。多媒体操作系统简言之就是具有多媒体功能的操作系统。多媒体操作系统必须具备对多媒体数据和多媒体设备的管理和控制功能，具有综合使用各种媒体的能力，能灵活地调度多种媒体数据并能进行相应的传输和处理，且使各种媒体硬件和谐地工作。多媒体操作系统大致可分为两类： 一类是为特定的交互式多媒体系统使用的多媒体操作系统。如Commodore公司为其推出的多媒体计算机Amiga系统开发的多媒体操作系统Amiga DOS，Philips和SONY 公司为他们联合推出的CD-I 系统设计的多媒体操作系统CD-RTOS(Real Time Op

35、eration System)等。 另一类是通用的多媒体操作系统。随着多媒体技术的发展，通用操作系统逐步增加了管理多媒体设备和数据的内容，为多媒体技术提供支持，成为多媒体操作系统。目前流行的Windows 9x、Windows NT主要适用于多媒体个人计算机；Macintosh是广泛用于苹果机的多媒体操作系统。多媒体数据处理软件 多媒体数据处理软件是专业人员在多媒体操作系统之上开发的。在多媒体应用软件制作过程中，对多媒体信息进行编辑和处理是十分重要的，多媒体素材制作的好坏，直接影响到整个多媒体应用系统的质量。常见的音频编辑软件有Sound Edit、Cool Edit 等，图形图像编辑软件有I

36、llustrator、CorelDraw、Photoshop等，非线性视频编辑软件有Premiere，动画编辑软件有Animator Studio和3D Studio MAX等。多媒体创作和编辑软件 多媒体创作软件是帮助开发者制作多媒体应用软件的工具，如Authorware、Director等。能够对文本、声音、图像、视频等多种媒体信息进行控制和管理，并按要求连接成完整的多媒体应用软件。多媒体应用系统 多媒体应用系统又称多媒体应用软件。它是由各种应用领域的专家或开发人员利用多媒体开发工具软件或计算机语言，组织编排大量的多媒体数据而成为最终多媒体产品，是直接面向用户的。多媒体应用系统所涉及的应用

37、领域主要有文化教育教学软件、信息系统、电子出版、音像影视特技、动画等。 掌握常用媒体素材的文件格式； 理解数字音频基本概念； 掌握音频数字化原理、影响数字音频质量的主要因素、数字波形音频文件存储容量的计算； 理解MIDI音频的概念、MIDI音频与数字波形音频的区别； 了解音频素材的获取途径； 掌握使用录音机程序进行音频的录制、播放和编辑的基本步骤； 掌握图像数字化原理、图像基本属性； 了解图像素材的获取途径； 掌握使用画图程序进行图像的基本编辑操作； 掌握视频基本知识、视频彩色空间表示； 了解数字视频的获取途径； 了解视频卡录制和播放视频的过程； 了解动画的获取途径。 学习目标4.3 多媒体素

38、材的采集与制作4.3 多媒体素材的采集与制作4.3.1 媒体素材的文件格式4.3.2 音频素材的采集与制作4.3.3 图像素材的采集与制作4.3.4 多媒体动画和视频素材的采集与制作4.3.1 媒体素材的文件格式媒体类型扩展名说 明文本txt纯文本文件docWord文档wpsWPS文件wri写字板文件rtf格式文件hlp帮助文件媒体类型扩展名说 明图形图像bmpWindows位图文件jpgJPEG压缩的位图文件gif图形交换格式文件pcxZsoft位图文件tif标记图像格式文件epsPost Script图像文件媒体类型扩展名说 明声音wav标准Windows声音文件wmaWindows Me

39、dia Audio文件midMIDI文件mp3MPEGLayer 声音文件au(snd)Sun平台声音文件aifMacintosh平台声音文件媒体类型扩展名说 明动画gif图形交换格式文件flcAutodesk的Animator文件fliAutodesk的Animator文件swfFalsh动画文件mmmWindows Multimedia Movie文件媒体类型扩展名说 明视频aviWindows视频文件movQuick Time视频文件mpgMPEG视频文件datVCD视频文件其他wrlVRML虚拟现实对象文件ram(ra,rm)RealAudio和RealVideo的流媒体文件4.3.2

40、 音频素材的采集与制作 声波是由机械振动产生的一维压力波。当声波进入人耳、鼓膜振动导致内耳的微细感骨的振动，将神经冲动传向大脑，听者感觉到的这些冲动就是声音。 声音的三要素：音强、音调和音色。音强是反映声音的强弱，取决于声波的振幅。音调取决于声波的频率。音色是由混入基音（声波中作为主要成分的那个频率最低的正弦波）的泛音（基音上加的一些小扰动）决定的。计算机能处理的是数字化的信息，因此必须对模拟声波进行数字化处理，即模/数转换，这项工作由前面介绍的声卡来完成。1 音频数字化过程计算机音频技术主要包括声音的采集、数字化、压缩/解压缩以及声音的播放。数字化主要包括采样和量化这两个方面。采样频率（sa

41、mpling rate）是将模拟声音波形转换为数字时，每秒钟所抽取声波幅度样本的次数，单位是Hz（赫兹）。量化数据位数（也称量化级）是每个采样点能够表示的数据范围，经常采用的有8 位、12 位和16 位。例如，8 位量化级表示每个采样点可以表示256 个不同量化值，而16 位量化级则可以表示65536 个不同的量化值记录声音时，如果每次生成一个声道数据，称为单声道；每次生成两个声波数据，称为立体声（双声道）。数字音频的存储量：可用以下公式估算声音数字化后每秒所需的存储量（未经压缩的）存储量 = 采样频率量化位数8例如，数字激光唱盘（CD-DA）的标准采样频率为44.1 kHz，量化位数为16

42、位，立体声。一分钟 CD-DA 音乐所需的存储量为 44.1 K162608 = 10584 KB若使用双声道，存储量再增加一倍Sampling Resolution8 bitSamplingFrequency11 KHz+127+64+320-32-64-12801001010Comparison:Sampling Resolution16 bitSamplingFrequency22 KHz+32767+512+1280-128-512-327680010101100011000Comparison:MIDI（Music Instrument Digital Interface）是乐器数字

43、接口的缩写，MIDI是一种数字音乐的国际标准，是计算机和MIDI设备间进行信息交换的通信协议。 MIDI音频和数字化波形音频完全不同，不是由模拟声波采样和量化而来，而是将MIDI乐器的弹奏信息记录下来，如键名、力度、时值长度等，存储成扩展名为mid的MIDI文件，当需要播放时，从MIDI文件中读出MIDI消息，生成声音波形后输出。 因此MIDI音频文件比数字波形音频文件小得多，这是MIDI音频的最大优点。 2 MIDI音频 音频素材的获取途径可以有以下几种：（1）通过计算机中的声卡，从麦克风中采集语音生成wav文件，如多媒体作品中的解说词就可以采用这种方法；（2）利用专门的软件抓取CD或VCD

44、中的音乐，再利用声音编辑软件对其进行剪辑、合成等加工处理；常用的音频编辑软件有Cool Edit、Sound Edit等。（3）从素材光盘提供的声音素材中选取；（4）从网络上下载各种格式的声音文件；（5）通过计算机声卡上的MIDI接口，从MIDI电子乐器或MIDI键盘中采集或创作音乐并生成MIDI文件，如多媒体作品中的背景音乐就可以采用这种方法。 3 音频素材的采集和制作 通过计算机声卡和麦克风等声音采集设备，利用Windows的“录音机”程序录制和编辑数字波形音频的方法操作简单，易于实现，其基本操作步骤如下：（1）准备声音采集设备（2）准备音频线 （3）将声音采集设备与声卡连接（4）设置录音

45、参数 （5）录制和编辑声音 （6）保存声音4.3.3 图像素材的采集与制作 图像信号是基于空间的连续模拟信号，而计算机中只能处理数字信号，因此需要对模拟图像信号进行数字化处理。与音频信号一样，图像的数字化过程也需要经过采样和量化两个步骤。 由于图像信号是基于空间的，因此采样也是基于空间的，即沿水平方向以等间隔x采样，采样点数为m；沿垂直方向以等间隔y采样，采样点数为n，于是得到一个mn的离散采样值阵列。采样的结果其实就是将一幅图像划分成微小的矩形区域，这个微小区域称为像素，若每行有m个像素，每列有n个像素，则整幅图像就是由mn个像素点构成的集合 1 图像数字化过程 采样得到的mn个像素需要进行

46、二进制编码才能存储到计算机中，即要经过量化。例如，对于非彩色图像，若量化位数为1位，则每个像素只有0、1两种取值，这是一幅黑白二值图，画面只有黑白之分，没有灰度层次；若量化位数为8位，则灰度值的范围为028-1。对于彩色图像，若量化位数为24位，则表示图像的颜色值范围为0224-1，这样的彩色图像色彩十分丰富。 影响数字化图像的主要因素是采样频率和量化精度。采样频率越高，图像越清晰。量化精度越高，图像色彩越丰富，越真实。当然，采样频率和量化精度越高，图像文件的存储容量就越大。 黑白图像可用二维函数f(x,y)表示，其中x,y是平面的二维坐标，f(x,y)表示点(x,y)的亮度值(灰度值)。对模

47、拟图像来讲，f(x,y)显然是连续函数。用于生成和编辑位图图像的软件通常称为“ paint ” 程序。图像文件在计算机中的存储格式有多种，如 BMP、PCX、TIF、TGA、GIF、JPG 等，一般数据量都较大。图像处理时要考虑三个因素：分辨率图像深度与显示深度图像文件大小2 图像基本属性分辨率屏幕分辨率：显示器屏幕上的最大显示 区域，即水平与垂直方向 的像素个数。图像分辨率：数字化图像的大小，即该 图像的水平与垂直方向的 像素个数。像素分辨率：像素的宽和高之比一般为 1:1。 图像深度和显示深度图像深度（也称图像灰度、颜色深度）表示数字位图图像中每个像素上用于表示颜色的二进制数字位数。显示深

48、度：表示显示器上每个点用于显示颜色的 2 进制数字位数。若显示器的显示深度小于数字图像的深度，就会使数字图像颜色的显示失真。颜色深度颜色总数图像名称12单色图像416索引16 色图像8256索引256 色图像1665536HIColor 图像2416672216True Color 图像颜色深度与显示的颜色数目图像文件大小用字节表示图像文件大小时，一幅未经压缩的数字图像的数据量大小计算如下：图像数据量大小 = 像素总数图像深度8例如：一幅 640480 的 256 色图像为64048088 = 307200 字节Comparison:宽度：271高度：300颜色：2大小：9.9 KB宽度：27

49、1高度：300颜色：4大小：19.8 KBComparison:宽度：271高度：300颜色：256大小：79.4 KB宽度：271高度：300颜色：真彩色大小：238.2 KB 图像素材的获取途径主要有以下几种：（1）用软件创作，可以创作出有个性和特色的图像作品；常用的图像编辑软件有Photoshop、Illustrator、CorelDRAW等；（2）通过扫描仪扫描，可以将图片实物转换成数字化图像，还可以将书籍内容转换为图像，再通过OCR识别转换为可以编辑的文字；（3）数码相机拍摄，可以将自然景色转换为数字化图像；（4）从数字化仪中输入，主要用在企业；（5）从屏幕、动画、视频中捕捉；（6）

50、从素材光盘中选取或从网络下载。 3 图像素材的采集与制作 屏幕截图是一种较常见且操作简单的图像捕捉方法，分为静态屏幕采集和动态屏幕采集两种，静态屏幕采集得到的是静态图像，动态屏幕采集则可以将屏幕图像及使用者的操作都记录下来，得到的是动画文件。 Windows系统自身就具有屏幕截图功能，按下Print Screen键，就可以将整个屏幕图像截取到剪贴板，按下Alt+PrintScreen组合键，则截取的是当前窗口。下面介绍如何通过静态屏幕截图，并利用Windows的“画图”程序截取一个纯文本文件图标，并将其放到Word文档Voe.doc中（以Windows XP为操作平台）。 操作步骤：（1）屏幕

51、截图 打开Windows资源管理器窗口，定位到有纯文本文件图标的文件夹下。在该窗口为当前窗口状态下，按下Alt+PrintScreen组合键，则该窗口图像被截取下来，并放在剪贴板中。（2）利用“画图”截取纯文本文件图标（3）将截取的纯文本文件图标添加到Word文档中4.3.4 多媒体动画和视频素材的采集与制作 视频是由一幅幅静态画面（称为帧（frame）序列组成的，这些画面以一定的速率连续地投射在屏幕上，使观察者具有图像连续运动的感觉，就形成了视频。 利用视觉暂留效应，控制静态图像按一定速率连续播放就能产生运动的感觉。图像播放的速率应控制在25fps（称为帧频，单位为：帧/秒）到30fps，这

52、样的图像看起来是连续的。通常视频图像还伴随着一个或多个音频信号，并能同步播放。 世界各地使用的视频标准不完全相同，主要有NTSC制和PAL制两种。NTSC制式标准为30fps，每帧525行，美国、加拿大、日本等国家使用NTSC制式。PAL制式标准为25fps，每帧625行，我国及欧洲大部分国家采用PAL制式。 1 视频基础知识2 视频的彩色空间表示 在多媒体计算机中，常常使用不同的彩色空间来表示颜色，如计算机显示器显示时采用RGB彩色空间；彩色印刷中使用CMYK彩色空间；而彩色电视信号则使用YUV彩色空间；此外还有便于颜色处理和识别的视觉系统彩色空间HSI等。 RGB彩色空间 计算机显示器使用的RGB彩色空间又称为加色法系统，R