第六章多媒体技术及其应用

1、第六章第六章 多媒体技术及其应用多媒体技术及其应用.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,如文字、图形、图像、动画、声音等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、动画和电视图像。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。.多媒体的分类通常，人们将文本、音频、视频、图形、图像、动画的综合体笼统称为“多媒体”。由此可见，多媒体信息包括以下5种： 文本 图形、图像 动画 声音 视频影

2、像.多媒体技术的特点(1) 集成性 两个方面: 信息媒体的集成，即将各种不同的媒体信息有机地同步，集成为一个完整、协调的多媒体信息； 是各种不同的显示或表现媒体设备的集成。(2)交互性 多媒体计算机除了可以播放各种媒体信息外，还可以与使用者进行信息交换。(3)实时性 声音和活动视频图像的实时同步处理，使声音和图像在播放时不出现停滞。.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。3. 集成电路制作技术 多媒体处理涉及大量计算,软件通过硬

3、件实现,提高处理速度.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. 5. 虚拟现实技术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，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。，创建了一种适人化的多维信息空间。6. 6. 多媒体网络与通信技术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

4、实施的条件多媒体通信技术支持是保证多媒体通信实施的条件。.多媒体计算机系统 多媒体系统:具有强大的数据处理能力和数字化媒体设备整合能力，能综合处理多种媒体信息，并提供多媒体信息的输入、编辑、存储和播放等功能 软件软件系统系统多媒体应用系统多媒体创作工具多媒体素材制作工具多媒体操作系统外部设备驱动程序硬件硬件系统系统多媒体外部设备计算机基本配置.多媒体计算机硬件系统 .多媒体计算机软件系统1.多媒体操作系统 多媒体数据和多媒体设备的管理和控制功能2.多媒体驱动程序 完成设备的初始化，控制各种设备操作 3.多媒体素材制作软件 图像、图形、动画和声音等素材的制作 .常用多媒体素材制作软件 多媒体元素

5、多媒体元素典型产品典型产品文字文字记事本、写字板、记事本、写字板、Word、WPS图形图形AutoCAD、FreeHand、CorelDRAW图像图像画图、画图、PhotoShop、Fireworks、Painter动画动画二维二维Flash、Toon Boom Studio、 Animator Pro三维三维3DS MAX、Maya、Cool 3D声音声音录音机、录音机、Cool Edit Pro、Audition、Wave Edit 视频视频Movie Marker、Premiere、Ulead Media Studio .多媒体创作软件作用：多媒体素材有机地结合成一个完整的的多媒体产品，

6、应还具有操作界面的生成、能交互控制、数据管理等功能。 （1）编程语言灵活多变且功能强大，增加开发难度。 VB等（2）多媒体创作工具典型产品典型产品特点特点Authorware基于图标和流程图为基础的编辑工具，常用于基于图标和流程图为基础的编辑工具，常用于制作课件。制作课件。Director基于通道和时间轴为基础的编辑工具，通用性基于通道和时间轴为基础的编辑工具，通用性强。强。Tool Book基于描述语言、以页面为基础的编辑工具。基于描述语言、以页面为基础的编辑工具。PowerPoint多媒体教学、演示的工具软件多媒体教学、演示的工具软件.多媒体信息的数字化和压缩技术 1.基本概念复杂的声波由

7、许许多具有不同振幅和频率的正弦波组成。周期T:重复出现的时间间隔;振幅A:波形相对基线的最大位移, 表示音量的大小;频率f:信号每秒钟变化的次数,即1/T 以赫兹(Hz)为单位。.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）转换成维数字信号。采样 每隔一定时间间隔对模拟波形上取一个幅度值。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模拟信号模拟信号采样采样量化量化编码编码数字信号数字信号.数字音频的技术指标 采样频率、量化位数和声道数采样频率：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

8、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：44100162/8=176400（字节）.数字音频的文件格式 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，文件小。 MPEG音频文件（.MP1/.MP2/.MP3） 采用MPEG音频压缩标准进行压缩的文件。RA格式文件（.r

9、a） RA（Real Audio）是Real Network公司制定的音频压缩规范，有较高的压缩比，采用流媒体的方式在网上实时播放。 .数字图像及处理 1.基本概念 图形和图像 图形：由点、线等组成的有边界画面，文件中存放描述图形的指令。 图像：由图像设备输入的无边界画面，数字化后以位图形式存储。图形与图像的数字化 分辨率（行、列）和颜色深度 真彩色每个像素点占3个字节，224=16777216 种颜色。 计算存储一秒图像公式： 列数行数像素的颜色深度/8 帧/秒=字节数 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： 1280102433060 6.6

10、 GB.图像的数字化采样 用多少个像素点的“列数行数”表示，分辨率越高，图像越清晰，存储量也越大。量化 量化是在图像离散化后，将表示图像色彩浓淡的连续变化值离化为整数值的过程。 把量化时所确定的整数值取值个数称为量化级数,也称为颜色深度. 图像图像 采样采样 量化量化 数字图像数字图像.颜色深度黑白图 图像的颜色深度为1，则用一个二进制位1和0表示纯白、纯黑两种情况； 灰度图 图像的颜色深度为8，占一个字节，灰度级别为256级。通过调整黑白两色的程度（称颜色灰度）来有效地显示单色图像；RGB 24位真彩色 彩色图像显示时，由红、绿、蓝三基色通过不同的强度混合而成，当强度分成256级（值为025

11、5），占24位，就构成了224=16777216种颜色的“真彩色”图像。灰度图灰度图彩色图彩色图.图像的分辨率和像素位的颜色深度决定了图像文件的大小，计算公式为： 列数行数颜色深度8=图像字节数例8.2 当要表示一个分辨率为640480的“24位真彩色”图像，则需要： 6404802481MB 由此可见，数字化后的图像数据量十分巨大，必须采用编码技术来压缩信息。它是图像传输与存储的关键。.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，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，与设备无

12、关。JPEG格式文件（.JPG） 利用JPEG方法压缩, 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。 .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。模拟视频常用两种标准：NTSC制式(30帧/秒，525行/帧)PAL制式（25帧/秒，625行/帧），我国采用PAL制式。 例例1分钟的数字视频容量分钟的数字视频容量640480 3 30 60=1 658 880 000字节字节分辨率分

13、辨率帧帧/ /秒秒采样深度采样深度 时间时间.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。MOV文件 利用它可以合成视频、音频、动画、静止图像等多种素材。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

14、 视频会议系统.常用流媒体文件RealMedia (RealNetworks)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(Apple)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与WMA(Microsoft)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。WMV是微软公司推出的与MP3格式齐名的一种音频格式，是

15、用于高清晰度映像的编解码器。.数据压缩技术 数字化了的视频和音频信号的数量之大是非常惊人的。带来的问题 占用存储容量 降低通信干线的信道传输率 影响计算机的处理速度和播放效果问题的解决：数据压缩数据压缩：一般可以分为有损压缩和无损压缩两种。.数据压缩技术的性能指标 压缩比: 即压缩前后所需的信息存储之比要大； 恢复效果：即要尽可能恢复到原始数据 速度：即压缩、解压缩的速度 开销：实现压缩的软、硬件开销要小 .无损压缩（解压缩后信息不失真，可逆） 这类算法主要特点是压缩比较低，为2:15:1，一般用来压缩文本数据或计算机绘制的图像（色彩不丰富）。典型的编码： 行程编码：对连续出现的符号用一个计数值来表示，能确保解压后的数据不失真 。 例用于文字压缩:AAAAABBBBCCDDDDDD 5A4B2C6D Huffman编码 编码思想：出现频率较高的符号采用短码字，出现频率较低的符号采用较长的码字，以达到缩短平均码长来实现数据的压缩。.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。 广泛用于语音、图像和视频数据的压缩。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、M