清华大学出版社第9-10章多媒体技术基础

1、 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院 12022-6-26第九章第九章 多媒体技术基础多媒体技术基础9.1 9.1 多媒体技术的基本概念多媒体技术的基本概念9.2 9.2 多媒体计算机系统多媒体计算机系统 9.3 9.3 多媒体信息的数字化和压缩技术多媒体信息的数字化和压缩技术 计算机科学与工程学院 2022-6-2629.1 9.1 多媒体技术的基本概念多媒体技术的基本概念 9.1.1 9.1.1 多媒体多媒体媒体媒体n存储信息的物理实体，如磁盘、光盘等n信息的表现形式或载体 多媒体多媒体n是融合两种或两种以上媒体的一种人-机交互式信息交流传播媒体 计算机科学与工程学院 2022-6-

2、263多媒体技术多媒体技术 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（音频和视频播放技术音频和视频播放技术） 计算机科学与工程学院 2022-6-2649.1.2 9.1.2 多媒体技术的特性多媒体技术的特性以多媒体以多媒体音频播放器为例音频播放器为例n 多样性：媒体、处理方式 n 集成性：媒体、多媒体硬件与软件的集成n 交互性：用户与多媒体信息 n 数字化：媒体信息以数字的形式存储和处理 计算机科学与工程学院 2022-6-265n 文本n 图形：由直线、圆、圆弧、任意曲线等组

3、成的画面，以矢量形式存储n 图像：通过扫描仪、数字照相机、摄像机等设备捕捉的真实场景的画面，数字化后以位图格式存储多媒体信息的类型多媒体信息的类型 计算机科学与工程学院 2022-6-266n 动画：利用了人眼的视觉特性所得到的画面印象n 视频：来自视频信号源的影像（DVDDVD）n 音频：话语、音乐以及各种动物和自然界发出的各种声音（MP3MP3等等）多媒体信息的类型多媒体信息的类型 计算机科学与工程学院 2022-6-2671、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

4、带等3、集成电路制作技术 大规模集成电路大规模集成电路为多媒体技术的进一步发展创造了有力的条件多媒体信息处理的关键技术多媒体信息处理的关键技术 计算机科学与工程学院 2022-6-2684、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；多媒体信息的检索和统计5、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，使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中（虚拟故宫虚拟故宫）6、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实施的条件多媒体信息处理的关键技术多媒体信息处理的关键技术 计算机科学与工程学院 2022-6-2699.2 9.2 多媒体计算机系统多媒体计算机系

5、统 9.2.1 9.2.1 多媒体计算机系统组成多媒体计算机系统组成 计算机科学与工程学院 2022-6-26101、声卡又称音频卡，是处理音频信号的硬件多媒体接口卡多媒体接口卡 计算机科学与工程学院 2022-6-26112、图形加速卡 图形加速卡拥有图形函数加速器和显存，专门用来执行图形加速任务，可以减少CPU处理图形的负担。工作在CPU和显示器之间，控制计算机的图形输出。 现在的显示卡上都集成有图形处理芯片组，成为图形加速卡。 计算机科学与工程学院 2022-6-26123、视频采集 视频采集卡可以获取数字化视频信息，提供硬件压缩功能 计算机科学与工程学院 2022-6-26134、IE

6、EE 1394卡 标准的IEEE 1394接口可以同时传送数字视频信号以及数字音频信号，相对于模拟视频接口，IEEE 1394技术在采集和回录过程中没有任何信号的损失。 现在的IEEE 1394卡多为PCI接口，只要插入到计算机主板相应的PCI插槽上就可以提供视频采集功能。 计算机科学与工程学院 2022-6-2614数码照像机（DC） 数码照像机所拍摄到的照片是以文件形式存储在相机内的存储卡中，将数码照像机中的照片存储到计算机中，先用连接线将数码照像机与计算机连结起来。数码照像机的驱动程序就会将相机的存储卡视为计算机的一个可移动磁盘，存储卡中的图像会以略图方式显示 信息获取设备信息获取设备

7、数码设备数码设备 计算机科学与工程学院 2022-6-2615数码摄像机（DV） 数码摄像机的优点是动态拍摄效果好，数码摄像机使用的小尺寸电荷耦合器件CCD与其镜头的不匹配，在拍摄静止图像时的效果不如数码照像机。 信息获取设备信息获取设备 计算机科学与工程学院 2022-6-26169.2 9.2 多媒体计算机系统多媒体计算机系统 9.2.1 9.2.1 多媒体计算机系统组成多媒体计算机系统组成 计算机科学与工程学院 2022-6-2617多媒体创作工具的类型 n 基于时间序列的创作工具：Directorn 基于流程图的创作工具：Authorware n 基于描述语言（符号）的创作工具：Mul

8、timedia ToolBookn 可视化编程环境：Visual Basic和Visual C+多媒体创作工具多媒体创作工具 计算机科学与工程学院 2022-6-2618 复杂的声波由许多具有不同振幅和频率的正弦波组成。 波形相对基线的最大位移称为振幅A，反映音量；波形中两个相邻的波峰（或波谷）之间的距离称为振动周期T，周期的倒数1/T即为频率f，以赫兹（Hz）为单位。正常人所能听到的声音频率范围为20 Hz20 kHz。 9.3 9.3 多媒体信息的数字化和压缩技术多媒体信息的数字化和压缩技术 9.3.1 9.3.1 音频信息音频信息振幅振幅频率频率 计算机科学与工程学院 2022-6-26

9、19采样频率、量化位数和声道数n 采样频率：每秒钟的采样次数n 量化位数(采样精度)：存放采样点振幅值的二进制位数。通常量化位数有8位、16位，分别表示有28、216个等级n 声道数：声音通道的个数，立体声为双声道数字音频的技术指标数字音频的技术指标 计算机科学与工程学院 2022-6-2620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： 44 100162/8=176400（字节）数字音频的技术指标数字音频的技术指标 计算机科学与工程学院 2022-6-2621n

10、 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n 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 n MPEG音频文件（.MP1/.MP2/.MP3） 采用MPEG音频压缩标准进行压缩的文件 数字音频的文件格式数字音频的文件格式 计算机科学与工程学院 2022-6-2622 图形和图像 n 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 n 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9.3.2 9.3.2 图形和图像图形和图像 计算机科学与工程学院 2022-6-2623分辨率（行、列）和颜色深度 真彩色每个像

11、素点占3个字节，共2 22424=16777216=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“24位真彩色”电视图像，按每秒30帧计算，显示1分钟，则需要： 1280102424/83060 6.6 GB图形与图像的数字化图形与图像的数字化 计算机科学与工程学院 2022-6-2624n 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n 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，与设备无关。常用图像文件格式常用图像文件格

12、式 计算机科学与工程学院 2022-6-2625n 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。n 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。常用图像文件格式常用图像文件格式 计算机科学与工程学院 2022-6-2626 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：n NTSC制式(30帧/秒，525行/帧)n PAL制式（25帧/秒，625行/帧），我国采

13、用PAL制式9.3.3 9.3.3 视频视频 计算机科学与工程学院 2022-6-26279.3.3 9.3.3 视频视频模拟视频和数字视频模拟视频和数字视频640640480480 3 3 30 30 6060=1 658 880 000=1 658 880 000字节字节分辨率分辨率帧帧/ /秒秒采样深度采样深度 时间时间 计算机科学与工程学院 2022-6-2628n 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n MOV文件 利用它可以合成视频、音频、动画、静

14、止图像等多种素材n MPG(.mpg)文件 是按照MPEG标准压缩的全屏视频的标准文件n DAT文件 是VCD专用的格式文件，文件结构与MPG文件格式基本相同常用视频文件格式常用视频文件格式 计算机科学与工程学院 2022-6-2629n 无损压缩 无损压缩方法原理是统计被压缩数据中重复数据的出现次数来进行编码（重复内容只记录一次重复内容只记录一次），能确保解压后的数据不失真n 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 9.3.4 9.3.4 数据压缩技术数据压缩技术 计算机科学与工程学院 2022-6-2630数据压缩的国际标准

15、 n JPEG标准：适用于连续色调和多级灰度的静态图像静态图像n MPEG标准：适用于运动图像运动图像、音频信息。包括MPEG视频、MPEG音频、MPEG系统（视频和音频的同步）。MPEG已制定了MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4和MPEG-7四种。 9.3.4 9.3.4 数据压缩技术数据压缩技术 计算机科学与工程学院 2022-6-2631文件压缩和解压缩软件文件压缩和解压缩软件 计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院 322022-6-26第十章第十章 计算机病毒与网络安全计算机病毒与网络安全10.1 10.1 计算机病毒及其防范计算机病毒及其防范 10.2 10.2 网络安全技

16、术网络安全技术 计算机科学与工程学院 2022-6-2633计算机病毒的定义计算机病毒的定义 计算机病毒是破坏计算机功能或者毁坏数据，影响计算机使用，并能自我复制的一组计算机指令或者程序代码。n 计算机病毒代码进入内存后才能传染和破坏n 病毒的破坏能力不在于病毒代码的长短，取决于病毒的再生机制（传染性传染性）10.1 10.1 计算机病毒计算机病毒 计算机科学与工程学院 2022-6-26341 1、按病毒攻击的操作系统来分类、按病毒攻击的操作系统来分类n 攻击DOS系统的病毒 n 攻击Windows系统的病毒：成为计算机病毒攻击的主要对象n 攻击UNIX系统的病毒：UNIX病毒的破坏性很大n

17、 攻击OS/2系统的病毒：该类病毒比较少见 计算机病毒的分类计算机病毒的分类 计算机科学与工程学院 2022-6-26352 2、按病毒攻击的机型来分类、按病毒攻击的机型来分类 n 攻击微型计算机的病毒：传播最为广泛的病毒n 攻击小型机的计算机病毒n 攻击工作站的计算机病毒3 3、按病毒的破坏情况分类、按病毒的破坏情况分类n 良性计算机病毒（展示性展示性） n 恶性计算机病毒（系统破坏系统破坏）计算机病毒的分类计算机病毒的分类 计算机科学与工程学院 2022-6-26364 4、按病毒的寄生方式和传染对象来分类、按病毒的寄生方式和传染对象来分类 n 引导型病毒：寄生在磁盘的引导区或硬盘的主引导

18、扇区n 文件型病毒：寄生在文件内的计算机病毒n 混合型病毒：同时具有引导型和文件型病毒的寄生方式n 宏病毒：一般指寄生在文档上的宏代码5 5、网络病毒、网络病毒 n 计算机蠕虫 n 特洛伊木马n 邮件病毒 计算机病毒的分类计算机病毒的分类 计算机科学与工程学院 2022-6-26371 1、计算机病毒的预防、计算机病毒的预防：病毒防治的关键是做好预防工作 2 2、计算机病毒的检测、计算机病毒的检测：通过一定的技术手段判定出计算机病毒 3 3、计算机病毒的清除、计算机病毒的清除 选择一个合适的防杀毒软件应该考虑的因素：n 能够查杀的病毒种类越多越好n 对病毒具有免疫功能（即能预防未知病毒）n 具

19、有实现在线检测和即时查杀病毒的能力n 能不断对杀毒软件进行升级服务 计算机病毒的防治计算机病毒的防治 计算机科学与工程学院 2022-6-2638 网络黑客网络黑客（Hacker）一般指的是计算机网络的非法入侵者。 有些黑客仅仅是为了验证自己的能力而非法闯入，并不会对信息系统或网络系统产生破坏作用，但也有很多黑客非法闯入是为了窃取机密的信息、盗用系统资源或出于报复心理而恶意毁坏某个信息系统等。10.2 10.2 网络安全技术网络安全技术 计算机科学与工程学院 2022-6-26391 1、黑客的攻击步骤、黑客的攻击步骤n 信息收集：通常利用相关的网络协议或实用程序来收集n 探测分析系统的安全弱

20、点 n 实施攻击 2 2、黑客的攻击方式、黑客的攻击方式n 密码破解n IP嗅探（Sniffing）与欺骗(Spoofing) n 系统漏洞n 端口扫描黑客常用的攻击方式黑客常用的攻击方式 计算机科学与工程学院 2022-6-2640n 数据加密：数据加密：对系统的数据、文件、口令和控制信息加密 n 身份验证身份验证：对用户身份的正确识别与检验n 建立完善的访问控制策略：建立完善的访问控制策略：设置入网访问权限、网络共享资源的访问权限、目录安全等级控制 n 审计：审计：记录系统中和安全有关的事件,保留日志文件n 其他安全措施其他安全措施：安装具有实时检测、拦截和查找黑客攻击程序用的工具软件，做

21、好系统的数据备份工作，及时安装系统的补丁程序 防止黑客攻击的策略防止黑客攻击的策略 计算机科学与工程学院 2022-6-2641数据加密技术数据加密技术 明文：没有加密的原文 密文：原文经过加密 加密密钥：一串数字 加密算法：一个数学函数 密文通过解密算法与解密密钥还原为明文 加密技术加密算法密钥加密技术加密算法密钥数据加密与数字签名数据加密与数字签名解密密钥解密密钥加密密钥加密密钥明文明文加密算法加密算法明文明文密文密文解密算法解密算法窃取者窃取者发送发送接收接收 计算机科学与工程学院 2022-6-2642对称密钥密码体系对称密钥密码体系加密密钥与解密密钥使用相同的算法明文明文明文明文发送发送明文明文明文明文密文密文接收接收n个用户的网络，需要n(n1)/2个密钥 计算机科学与工程学院 2022-6-2643非对称密码体系非对称密码体系明文明文明文明文其他人其他人明文明文明文明文密文密文本人本人公共密钥公共密钥PKPK私有密钥私有密钥SKSK 加密密钥与解密密钥使用不同的密钥加密密钥与解密密钥使用不同的密钥 计算机科学与工程学院 2022-6-2644 接收方能够确认发送者的身份；发送方不能抵赖；接收方不能伪造报文数字签名数字签名 计算机科学与工程学院 2022-6-2645 防火墙是一个分离器、一个限制器、也是一个分