新编计算机导论 第2版 教学课件作者 周苏 新编计算机导论（第二版）07第7章 多媒体技术与数字媒体

1、新编 计算机导论（第二版）机械工业出版社 2015-3周 苏教授 ：QQ：81505050博客：邮箱：第7章 多媒体技术与数字媒体计算机是迄今为止最成功和用途最广的机器之一，同一台计算机能产生专业化的排版文档，产生音乐，调控机械装置，预定飞机票以及处理其他种种事务。在多媒体领域，计算机的多功能性尤其明显。现在，视频、照片、幻灯片、动画、音乐等等内容，不再需要各自单独的设备，都可以合成起来，在单个机器计算机上播放。更进一步地，计算机的诞生，特别是微型计算机及其视觉艺术设计应用软件的普及和大量使用，逐步诞生、发展和形成了数字艺术设计新兴学科，其展示世界、再现实物的能力，为科学与艺术的结合架起了桥梁

2、。多媒体技术和数字艺术设计的能力，应该是每一个从事科学技术工作的人的基本素质之一。7.1 多媒体技术在人类社会中，一切知识的获取都来自媒体对我们感官（例如听觉、视觉、触觉、嗅觉、味觉等）的刺激。如果能利用更多、更直观、更有效、更活泼的媒体刺激，我们所得到的印象就会更深刻，所学习的知识就会保留得更久，效果当然也就更好。7.1 多媒体技术多媒体技术就是这样一项正在迅速发展的综合性电子信息技术，它改善人类信息的交流，缩短人类传递信息的路径，使传统的计算机系统、音频和视频设备等产生了根本性的变革，对大众传媒产生着深远的影响，也给人们的学习、工作、生活和娱乐带来了深刻的变革。多媒体计算机的出现，也加速了

3、计算机进入家庭和社会各个方面的进程，多媒体正以其美妙的声音、多彩的图像、动感无穷的画面吸引着我们每一个人。7.1.1 多媒体的定义所谓“媒体”在计算机领域有两个含义：一是指存储信息的实体，如磁盘、光盘、磁带、半导体存储器等；二是指传递信息的载体，如数字、文字、声音、图形和图像等。而多媒体技术中的“媒体”则指的是后者。人类在信息交流中要使用各种信息载体，多媒体就是指多种信息载体的表现形式和传递方式。7.1.1 多媒体的定义人们普遍认为，所谓“多媒体”，是指能够同时获取、处理、编辑、存储和展示两个以上不同类型信息媒体（如文字、声音、图形、图像、动画、视频等）的技术。从这里可以看出，我们常说的“多媒

4、体”最终被归结为是一种“技术”。事实上，也正是由于通讯技术、计算机技术和数字信息处理技术的实质性进展，才使我们今天拥有了处理多媒体信息的能力，也使得“多媒体”成为一种现实。所以，所谓“多媒体”常常不是指多种媒体本身，更主要的，是指处理和应用它的一整套技术，因此也常常被当作“多媒体技术”的同义语。此外，还应该注意到，多媒体技术往往与计算机联系在一起，这是由于计算机的数字化及交互式处理能力极大地推动了多媒体技术的发展。7.1.1 多媒体的定义通常可以把多媒体看作是先进的计算机技术与视频、音频和通信等技术融为一体而形成的新技术或新产品。人们利用多媒体计算机综合处理多种媒体信息，使声、文、图等多种信息

5、建立逻辑连接，集成为一个系统并具有交互性。综合来讲，多媒体技术具有以下特性：7.1.1 多媒体的定义1）集成性。不仅指多媒体系统的设备集成，而且也包括多媒体的信息集成和表现集成。多媒体技术是在数字化处理的基础上，结合多种媒体的一种应用。与传统文件不同，它是一个利用计算机技术的应用来整合各种媒体的系统。媒体依其属性的不同可分成文字、音频、视频等。其中，文字又可分为文字及数字，音频（audio）可分为音乐及语音，视频（video）可分为静止图像、动画及影片等。7.1.1 多媒体的定义另外，多媒体技术基本上包含了当今计算机领域内的各种最新技术，如硬件技术、软件技术、人工智能技术、模式识别技术，通信技

6、术、图像技术、数字信号处理技术、音频技术、视频技术、超文本技术、光存储技术及影像绘图技术等，并将不同性质的设备和信息媒体集成为一体，以计算机为中心进行综合处理。计算机多媒体的应用领域也比传统媒体更加广阔。7.1.1 多媒体的定义2）交互性。这是多媒体技术的特色之一，即可以与使用者进行交互性沟通，这也正是它和传统媒体最大的不同。这种改变，除了使应用者可以按照自己的意愿来解决问题外，更可借助于交互沟通来帮助学习、思考，进行系统地查询或统计，以达到增进知识及解决问题的目的。多媒体处理过程的交互性使得人们更加注意和理解信息，更加具有主动性，增加了有效控制和使用信息的手段，与人们与计算机的交流也变得更加

7、亲切友好。7.1.1 多媒体的定义3）非循序性。一般而言，使用者对非循序性的信息存取需求要比对循序性存取大得多。过去在查询信息时，要把大部分的时间花在寻找资料及接收重复信息上。借助“超文本”概念，多媒体系统克服了这个缺点，使得以往人们依照章、节、页阶梯式的结构，循序渐进地获取知识的方式得以改善。所谓“超文本”，简单地说就是非循序性文字，它可以简化使用者查询资料的过程，这也是多媒体强调的功能之一。7.1.1 多媒体的定义4）非纸张输出形式。多媒体系统应用有别于传统出版模式。传统模式以纸张为主要输出载体，通过记录在纸张上的文字及图形来传递和保存知识，但此种方式受限于纸张，无法将有关的影像及声音记录

8、下来，所以读者往往需要再去翻阅其他方面的资料才能得到一系列完整的内容。多媒体系统的出版模式中强调的是无纸输出形式，以光盘（CD-ROM或DVD-ROM等）为主要输出载体。这不但使存储容量大增，而且提高了保存的方便性。5）实时性。多媒体技术中的声音及活动的视频图像是和时间密切相关的，这就决定了多媒体技术必须要支持实时处理，如播放时声音和图像都不能出现停顿现象等。7.1.1 多媒体的定义6）数字化。早期的媒体技术在处理音像信息时，采用模拟方式进行信息的存储和演播。但由于衰减和噪声干扰较大，且传播中存在着逐步积累的误差等，模拟信号的质量较差。而多媒体技术以数字化方式加工和处理信息，精确度高，播放效果

9、好。正因为“多媒体技术”具有以上这些特性，目前的家用电视系统就不能称为是多媒体系统。虽然电视也是具有“声、图、文”并茂的多种信息媒体，但是，我们除了可以在电视机上选择不同频道外，只能被动地接收电视台播放的节目，这个过程是单向的，即不具有交互性。7.1.2 多媒体设备一般的多媒体系统主要由四个部分的内容组成：1）多媒体操作系统：具有实时任务调度、多媒体数据转换和同步、对多媒体设备的驱动和控制，以及图形用户界面管理等。目前主流的操作系统都是多媒体系统。2）多媒体硬件系统：包括计算机硬件、声音/视频处理设备、多种媒体输入/输出设备及信号转换装置、通信传输设备及接口装置等。其中，最重要的是根据多媒体技

10、术标准而研制生成的多媒体信息处理芯片、光盘驱动器等。3）媒体处理系统工具：也称为多媒体系统开发工具软件，这是多媒体系统重要组成部分。7.1.2 多媒体设备4）用户应用软件：根据多媒体系统终端用户要求而定制的应用软件或面向某一领域的用户应用软件系统，它是面向大规模用户的系统产品。今天，多媒体设备已经是计算机的普通标准配置。然而，一般来说，计算机的价格越贵，其多媒体设备的处理速度越快，可以产生更好的输出质量。高性能处理器芯片能够快速处理用来存储和产生多媒体的大量数字数据。处理器的速度越快，它每秒处理的数据就越多。处理器速度较快的计算机能够输出更加流畅的视频流，并且保证声音与动作同步。7.1.2 多

11、媒体设备声卡可以向计算机提供记录和播放声音文件，以及播放视频声音的能力。声卡位于系统单元内部，并且提供外部接口，可以把扬声器、耳机和麦克风等插到该接口上。昂贵的声卡包含能够产生特殊声音效果（比如3-D声音）的电路。计算机的扬声器和麦克风的质量也影响到声音的质量。可以在多媒体作品中集成图片、声音、音乐、动画和视频，比如借助于麦克风和Windows操作系统中提供的软件，可以很容易地实现录音的数字化。7.1.2 多媒体设备借助于光盘驱动器，计算机可以访问CD音频和CD-ROM、DVD-ROM以及蓝光光盘。多媒体元素，尤其是视频，一般都需要大量的存储空间。可以把多媒体数据存储在CD-ROM、DVD-R

12、OM和蓝光光盘上，一般并不存储在硬盘中，而只有在需要访问时才插入光盘。计算机的图形卡从处理器获取信号，然后使用这些信号在屏幕上绘制图像。图形卡一般安装在计算机的系统单元中，并且提供到监视器数据电缆的连接。图形卡必须进行大量的处理工作，而且处理速度必须快。比如，为了显示视频，它会每秒15次地刷新屏幕上的每个像素。借助于更加昂贵的图形加速卡，可以改进显示处理的速度。7.1.3 数字声音声音是由物质（如小提琴弦或鼓面）震动产生的，这种震动会引起周围空气的气压改变并产生波。这种光滑、连续的声波曲线可以直接记录在模拟设备（如唱片）上。音频表示声音和音乐。音频本质是模拟数据，它是连续（模拟）的，而不是离散

13、（数字）的。要以数字的方式记录声音，则需要以周期性的间隔采集声波的样本，并将其存储成数字形式的数据。数字音频就是指用在数字设备中，以二进制格式表示的音乐、语音和其他声音。音频转换成数字数据，并使用位模式存储它们，其具体步骤如下：7.1.3 数字声音1）对模拟信号进行采样，就是以相等的间隔来测量信号的值，如图7-1所示。图7-1 声音的采样和量化7.1.3 数字声音2）量化采样值，就是给采样值分配值。例如，如果一采样值为，可以考虑量化该采样值赋值为29。3）将量化值转换成位模式。例如，把29转换为位模式00011101。4）存储该位模式。计算机可以录制、存储以及播放声音（如语音、音效和音乐等）。

14、现在，数字音频最热门的应用就是通过因特网交换音乐文件，不过音频技术在其他一些有趣的应用中也起着关键的作用。7.1.3 数字声音采样率是指录制过程中，每秒声音被测量的次数，以赫兹（Hz）为单位。每秒采样1000次表示为1000Hz或1kHz（千赫兹）。使用较高采样率能够提高声音录制的质量，但是比使用较低采样率需要更多的存储空间。为节省空间，一些不需要高质量声音的应用会使用较低的采样率。人们往往以11kHz（每秒11 000个样本）的采样率录制画外音和语音。以这种采样率录制的声音质量会低一些，但是文件大小大概只是以录制的同样声音的四分之一。7.1.3 数字声音在以的采样率为立体声CD 音质的音乐采

15、样时，1秒的音乐需要存储空间。而普通专辑大概包含45分钟的音乐，就需要约475MB空间。较高的采样率产生的声音质量更加逼真。每个声音样本的高度可以存储为8位（广播录制音质）或16位（高保真录制音质）的数字。用户在自己喜欢的音乐商店里买到的音频CD是以的采样率录制的，这意味着每秒要对声音进行44 100次采样。每个样本都使用了16位。要想获得立体声效果，又必须取出这些16位的样本中的两个，因此，每个样本就需要32位的存储空间。7.1.3 数字声音除了采样率之外，还可以通过音频压缩技术减少数字音频文件的大小。通过移除表示无关噪声和超出人类听觉能力之外的二进制位（bit），音频压缩可减少声音文件的大

16、小。压缩过的音频文件比未压缩的文件占用更少的存储空间，而且在网络中可以传输得更快。大多数便携式音乐播放器通常都是使用压缩音频文件格式存储音乐的。计算机的声卡负责把存储在音频文件中的二进制位（bit）转换为音乐、音响效果或语音。声卡是一种包含了许多输入和输出插口以及音频处理电路的设备。7.1.3 数字声音桌面计算机的声卡通常是插入到系统单元中的扩展插槽上，声卡电路也可能被集成到主板上、这种情况下就被称为集成声卡。便携式计算机很少会有独立的声卡，因为生产厂商通常会为了节省空间而使用集成声卡。7.1.3 数字声音通常配备声卡是为了从麦克风接收输入并把输出发送给扬声器或耳机。为了能够处理数字音频文件，

17、声卡中包含了称为数字信号处理器的特殊电路，它能执行三项重要任务：当要播放数字音频文件时，它会把数字的二进制位转换成模拟的波；当录制声音时，它会把模拟的波转换成数字的二进制位；在需要的时候，它也会负责处理压缩和解压缩。7.1.3 数字声音播放以数字化形式录制的声音时，来自音频文件的二进制位会首先从磁盘发送到微处理器，而微处理器会把它们发送到计算机的声卡中。接着数字信号处理器会处理任何必要的解压缩请求，然后把数据转换成模拟波信号，最后这些信号会被发送到扬声器，如图7-2所示。7.1.3 数字声音图7-2 大部分的声卡使用数字信号处理器将二进制位转换成模拟信号7.1.3 数字声音用户的PC机会向耳机

18、或扬声器输出声音。笔记本电脑上的扬声器对听听音乐来说是没问题的，但是在进行演示或播放电影时，就可能要用到外置的扬声器，这样才能提供足够大的音量。一些扬声器是由计算机供电的，但它们的音量可能有限。而那些插在电源插座上的扬声器通常能提供灵活得多的音频输出，特别是在需要音量很大的情况下。7.1.3 数字声音大多数便携式计算机都内置了麦克风。用户如果不挑剔音质的话，就会觉得内置的麦克风对电台音质的录音和用于网页或演示的音效来说已经够用了。对多媒体或专业的音频项目来说，用户就可能需要购买音质更佳的“麦克”了。大多数标准麦克风都能通过计算机的麦克风插孔或USB 端口连接到计算机。可以通过查看文件扩展名认出

19、数字音频文件。数字音频可以存储为很多种文件格式。图8-5中的表格提供了对大部分流行的数字音频格式的概述包括了AAC（高级音频编码）、MP3、WAV和WMA（Windows媒体音频）。7.1.3 数字声音要想在计算机上播放音频文件，必须使用音频或媒体播放器软件。音频软件可能包含在计算机的操作系统中、随声卡附送、安装在手持设备中或可从网上获得。常见的媒体播放器包括iTunes、Windows Media Player，以及开源软件QuickAudio和Audacity等。可以利用HTML 5的标记在网页中嵌入数字音频。大多数浏览器都支持WAV文件，因此它是种很受欢迎的音频文件格式。其他音频格式也可

20、以通过Web传输，但可能需要插件才能播放。7.1.3 数字声音假设用户想在某个爵士乐网站上欣赏一些免费歌曲，而这些歌曲是以Vorbis格式存储的。Firefox和Chrome浏览器是默认支持Vorbis音频的。不过，对使用IE浏览器的用户而言，想听歌就必须下载安装相应的插件。基于Web的数字音频通常是以流音频的格式阐述的，以防在下载整个音频的过程中造成长时间的延迟。流音频是边下载边播放的。7.1.4 数字扫描图片和其他固定图形通常被称作“静态图形”，以区分于视频和动画。扫描仪可以把静态图形从印刷体转换为数字格式的位图图形，其方法是把印刷体图形分割为细粒度的单元格，并给每个单元格的颜色分配一个数

21、字值。然后，计算机存储这些数字值，这样就可以使用图形软件对其进行操作，添加到文档中，并集成到多媒体项目中。7.1.5 数字摄影数码相机是数字化静态图形的方式之一。扫描仪可以数字化印刷体图形，而数码相机可以直接数字化真实对象，并把数字照片转存到计算机中。当使用数码相机拍摄照片时，进入照相机光圈的图形被细分为细粒度的单元格。高质量、价格昂贵的数码相机使用更细的单元格，这样可以保证产生更加平滑的图形。和扫描仪一样，每个单元格的颜色值被保存到照相机的存储设备中。不同照相机使用不同类型的存储设备，例如快闪内存卡等。7.1.5 数字摄影把数字图形数据从照相机转移到计算机中的方式取决于照相机的存储机制。使用

22、快闪内存模块的照相机通常借助于照相机和计算机之间的电缆转移图形数据。这个电缆只有在进行转移时才需要。图形数据直接从照相机转移到计算机的硬盘，然后就可以使用照片编辑程序对它进行浏览、操作，把它粘贴到多媒体对象中。7.1.6 位图图形图像在计算机中有两种表示方法，即位图图形或矢量图形。位图图形（图7-3），简称“位图”，是由一系列组成网格的点组成，每个点的颜色都以二进制数字形式存储。想象一下一幅由多层格子叠加在一起组成的图片。这些小格会把图片分成许多称为像素的单元，每个像素被指定一种以二进制数字形式存储的颜色。7.1.6 位图图形图7-3 位图：2014巴西足球世界杯7.1.6 位图图形在位图图形

23、中，图像被分成像素（pixel，即图像元素）矩阵，每个像素是一个小点，它是能被计算机显示设备和打印机处理的最小元素。像素的大小取决于分辨率。例如，图像可以分成1 000或者10 000个像素。图像显示分辨率越高，需要的内存空间就越大。把图像分成像素之后，每一个像素被赋值为位模式。模式的尺寸和值取决于图像。对于仅由黑白点组成的图像，1位模式已足够表示像素，例如0模式表示黑像素，1模式表示白像素。然后，模式被一个接一个记录并存储在计算机中。图7-4显示了这种图像及其表示。 图7-4 黑-白图像的位图图形表示方法7.1.6 位图图形图7-4 黑-白图像的位图图形表示方法7.1.6 位图图形如果一幅图

24、像不是由纯黑、纯白像素组成，那么可以增加位模式的长度来表示灰色度。例如，可以使用2位模式来显示四重灰度级。黑色像素被表示成00，深灰色像素被表示成01，浅灰色像素被表示成10，白色像素被表示成11。如果是表示彩色图像，则每一种彩色像素被分解成三种主色：红、绿和蓝（RGB）。然后测出每一种颜色的强度，并把位模式（通常8位）分配给它。换句话说，每一个像素有3个位模式：一个表示红色的强度，一个表示绿色的强度，一个表示蓝色的强度。例如，图7-5显示采用4个位模式表示彩色图像中的像素。7.1.6 位图图形图7-5 彩色像素的表示方法7.1.6 位图图形在位图图形中，一幅特定的图像采用精确位模式表示后存储

25、在计算机中，随后，如果想重新调整图像的大小，就必须改变像素的大小，这将产生波纹状或颗粒状的图像。位图图形有很多对应的图形文件格式，而且多数图形软件都可以处理常见的格式，如BMP、RAW、TIFF、JPEG、GIF和PNG，应该根据想要对图像进行的处理选用最合适的图形文件格式，见表7-1。7.1.6 位图图形表7-1 位图图形格式7.1.6 位图图形位图图形通常用于创建实际的图像（如照片）。在动画片、计算机游戏的图像和由三维图形软件渲染的图像中也经常使用位图。数码相机会将照片存储为位图，扫描仪会产生位图，作为电子邮件附件收发的照片是位图，而且大部分网页图形也是位图。用户可以通过使用图形软件（尤其

26、是那些可以作为绘图软件的图形软件）提供的工具从零开始创建位图图形。现在比较常见的绘图软件有Adobe Photoshop、Corel Painter和Microsoft画图等。这些绘图软件提供了徒手绘图、形状填充、添加逼真阴影或设置油画、炭笔画、水彩画等效果的工具。用户既可以通过线条画展示徒手绘图才能，也可以使用扫描仪或者数码相机创建位图图形。7.1.7 矢量图形矢量图形（图7-6）是将图像分解成曲线和直线的组合，其中每一曲线或直线由数学公式表示。如，一条直线可以通过它的端点坐标来作图，圆则可以通过它的圆心坐标和半径来作图。这些公式的组合被存储在计算机中。当要显示或打印图像时，将图像的尺寸作为

27、输入传给系统，系统根据新的尺寸重新设计图像并用相同的公式画出图像。因此，矢量图形是由一组可以重建图片的指令构成的，矢量图形文件并不存储每个像素的颜色值，而是包含了计算机为图像中的每个对象创建形状、尺寸、位置和颜色所需的指令。7.1.7 矢量图形图7-6 矢量图形7.1.7 矢量图形这些指令类似于制图老师可能给学生下达的那些任务：“画一个2英寸（或112像素）大小的圆，将这个圆放在离工作区下边缘1英寸、右边缘2英寸的地方，并把这个圆涂成黄色。”仅靠肉眼观察显示在屏幕上的图像可能很难准确判断出它是否为矢量图形。某些矢量图形具有缺乏层次的、类似卡通图画的画质，但有些矢量图形看起来就相当逼真。要想更为

28、准确地分辨出它们，用户应该检查文件的扩展名。矢量图形文件通常具有.wmf、.ai、.dxt、.eps、.swf和.svg之类的文件扩展名。7.1.7 矢量图形矢量图形的各个部分都是独立的对象，这些对象是分层的并能各自单独处理。矢量图形的这个特性在安排和编辑图形元素方面为画家提供了很大的灵活性矢量图形适合于大部分的线条画、标志图、简单的插图以及可能需要以不同大小显示或打印的图表。当决定具体的项目要使用哪种图形时，应该考虑到以下几点区别：改变大小时矢量图形比位图效果更佳：在改变矢量图形的大小时，图中的各个对象会按比例改变从而保持其边缘的光滑。而位图图形在放大后就可能看起来有锯齿状的边缘。与位图不同

29、，矢量图形在改变大小时不会被像素化或变模糊。7.1.7 矢量图形矢量图形占用的存储空间通常比位图少：矢量图形所需要的存储空间反映了图形的复杂程度。每条指令都需要存储空间，所以线条、形状和填充图案越多的矢量图形，所需的存储空间就越多。上面例子中使用的史前巨石阵矢量图形需要小于4KB的存储空间。同一图像的真彩色照片则需要1109KB。矢量图形通常不如位图图形真实：许多二维矢量图形具有类似卡通图画的外观，而不是那种期望中像照片一样逼真的外观。这种类似卡通图画的特性是由于使用了色块填充的对象。7.1.7 矢量图形在矢量图形中编辑对象比在位图图形中容易：从某些方面来看，矢量图形就像是一幅有很多对象的拼贴

30、画。每个对象都可以放置在别的对象之上，但是可以单独移动和编辑。在矢量图形中可以单独拉长、缩小、扭曲、着色、移动或删除任何一个对象。矢量图形的对象是分层的，所以在不破坏图形其他部分的情况下能很容易地移动和删除某些对象。而从位图图形中删除某个形状就会留下一个“洞，因为图像仅有一个像素层。7.1.7 矢量图形扫描仪和数码相机都不能生成矢量图形。建筑师和工程师有时会使用数字绘图板，把一幅基于纸介的线条图画转化为矢量图形。数字绘图板是这样一种设备，它提供了基于纸介绘画性质的平整表面，还提供了笔或像鼠标一样的光标定位器用来点击图画中每条线条的端点，这些端点会转换成矢量并存储起来。通常，使用矢量图形软件可“

31、从零开始”来创建矢量图形，这些软件称为画图软件。流行的画图软件包括Adobe Illustrator、Corel DESIGNER、LibreOffice Draw和开源软件Inkscape。画图软件有时与用来生成位图图形的绘图软件分成不同的软件包。但在另一些情况下，它会与位图软件一起包含在图形软件套件中。7.1.7 矢量图形矢量图形软件提供了一批画图工具，使用者可以利用它们创建、放置对象以及使用色彩或图案填充对象。例如，可以使用圆填充工具来画一个以单色填充的圆。要创建不规则的形状时，可以通过连接一些点来画出这个形状的轮廓。一些矢量图形软件提供了可以把位图所具有的纹理效果应用于矢量图形对象的工

32、具，从而给予它们更加真实的外观。例如，用户可以创建房子的矢量图画，然后给它使用来源于真实砖块位图照片的砖块纹理。包含了位图和矢量数据的图形文件被称为元文件。7.1.7 矢量图形矢量图形很容易通过“光栅化”过程转换为位图图形。光栅化是指通过向矢量图形添加栅格来确定每个像素颜色的过程。这个过程通常是由图形软件执行的，它允许用户指定最终输出的位图图形的大小。在PC机上，用户可以使用键盘上的PrtSc键为矢量图形截图从而使它光栅化，而在Mac机上，则可以使用Command + Shift + 3组合键截图。应该以最终所需要的大小光栅化图形，因为如果以小尺寸光栅化了矢量图形，然后试图放大得到位图图形，可

33、能会得到低质量的像素化图像。在把矢量图形转换成位图后，得到的图形将不再具有矢量图形的特性。7.1.7 矢量图形把位图图形转换成矢量图形要比把矢量图形转换成位图图形困难得多。要把位图图形变成矢量图形，必须使用描图软件。描图软件可以定位位图图形中对象的边界，并可将得到的形状转换为矢量图形对象。7.1.8 Web上的矢量图形Web浏览器最初只可以支持有限数量的图形格式，例如GIF和JPEG，并且这些格式是只属于位图的。现在人们也开始在Web上使用SVG（可缩放矢量图形）和Flash这样的矢量图形（如图7-7所示）。7.1.8 Web上的矢量图形图7-7 Web上最常用的两种矢量图形格式是SVG（左图

34、）和Flash7.1.8 Web上的矢量图形现在大多数浏览器不需要插件就能支持SVG格式。SVG格式支持渐变、投影、多种透明度以及其他效果，并且可以向其他平台（如手持计算机和 ）移植。Adobe公司的Flash软件可创建扩展名为.swf的矢量图形文件。Flash图形可以是静态的或是动态的。而且大部分的浏览器中都内置了Flash播放器。但iOS设备提供的浏览器还不支持Flash格式。7.1.8 Web上的矢量图形在Web上使用的矢量图形具有以下几个优点：一致的画质。网页上的矢量图形在所有计算机屏幕上都具有一致的画质。这种功能使得浏览器能随时调整页面中图像的大小，以恰到好处地适应每个屏幕无论它的大

35、小或分辨率怎样。而且这些调整并不会对图像质量造成损失，显示在分辨率设置为16001200的屏幕中的“大”版本矢量图形与适合较小屏幕（分辨率设置为800600的原始图像具有同样轮廓分明的清晰度和光滑的曲线。对于可能需要在PC机、Mac机或其他平台上的不同分辨率下浏览的网页来说，这种灵活性是很重要的。7.1.8 Web上的矢量图形可搜索性。矢量图像中包含的任何文本都是以实际文本的形式存储的，而不是一组带有颜色的点。这些文本可以由搜索引擎编入索引中，从而可以包含在关键字搜索中。例如，假设利用矢量图画生成描述 线进入用户房屋所在地服务箱的图表，该图表中的组件之一被标识为“ 测试插座”。如果在搜索引擎中

36、输人“ 测试插座”这个服务箱图表将很可能出现在搜索结果列表中。文件小巧。Web上的矢量图形的第三个优点是文件小巧。相当复杂的图形可以存储在小于30KB的文件中这里是千字节而不是兆字节。这些文件只需要很小的存储空间，并可以迅速地从Web服务器传送到用户的浏览器上。7.1.9 三维图形像矢量图形一样，三维图形也能被存储为一组指令。但对三维图形来说，这些指令包含了线条的位置和长度，它们构成了类似于弹开式帐篷框架的线框，用于构成三维对象，用户可以用表面纹理和颜色覆盖三维线框，以创建三维对象的图形（图7-8）。7.1.9 三维图形图7-8 三维图形7.1.9 三维图形用表面颜色和纹理覆盖线框的过程称为渲

37、染。渲染过程会输出一幅位图图像。为了增加真实感，渲染过程还会考虑光线照射表面和产生阴影的方式。把光线和阴影效果加到三维图像上的技术称为光线跟踪。在渲染图像前，制图者可以选择一个或多个光源位置，计算机会利用某种复杂的数学算法确定光源会如何影响渲染后最终图像中的每个像素的颜色。光线跟踪通过增加由光源产生的高光和阴影增强了三维图形的真实感。7.1.9 三维图形三维图形软件可以在大部分个人计算机上运行，尽管一些建筑师、特效制作师和工程师更乐于使用高端工作站运行这些软件。快速的处理器、大量的内存和带有显存的高速显卡都能提高渲染过程的速度。要创建三维图形，需要使用三维图形软件，例如Autodesk Aut

38、oCAD等。这种软件中包含了可以绘制线框并可以从任何角度查看它的工具。它也会提供渲染和光线跟踪工具，以及多种可以应用于单个对象的表面纹理。7.1.9 三维图形三维图形还可以动起来，从而产生电影特效，或创建出三维计算机游戏中的有交互效果的动态人物和环境。像大型战争场面这样的动态特效是通过对一组位图进行渲染创建出来的，这些位图中的一个或多个对象可在每次渲染之间被移动或改变。在传统的手绘式动画中，首席画师负责绘制关键画面，然后一组助手负责创建每一个中间图像每秒动画需要24张这种图像。对三维计算机动画来说，计算机可通过移动对象和渲染每一个需要的图像来创建中间图像，然后所有的图像会被合成为一个单独的文件

39、，实质上是创建了一部数字电影。7.1.9 三维图形如皮克斯动画工作室（Pixar Animation Studios）和梦工厂（Dream Works）之类的图形设计公司不仅使用三维动画技术来制作特效，而且还会用它制作动画电影。第一部长篇三维动画数字电影是玩具总动员，于1995年由沃特迪斯尼工作室和皮克斯动画工作室发行。像阿凡达这样的数字动画电影表明三维动画正日趋成熟。见图7-9。7.1.9 三维图形图7-9 玩具总动员（左图）和阿凡达7.1.10 数字动画和视频视频是图像（帧）在时间上的表示，是以足够快的速率放映的一组静态的帧。电影就是一系列的帧，一张接一张地播放而形成的运动图像，从而可以使

40、肉眼以为看到的是连续的动作。所以，如果知道如何将图像存储在计算机中，也就知道了如何储存视频；每一幅图像或帧转化成一系列位模式并储存。这些图像组合起来就可表示视频。视频通常是被压缩存储的。7.1.10 数字动画和视频数字视频用二进制位存储每个视频帧的颜色和亮度。这个过程类似于存储一系列位图图像的数据，其中每个像素的颜色都由二进制数字表示。用于数字视频的连续镜头可以由数字来源或模拟来源提供，不过模拟视频需要经过转换。我们可以使用消费级的便携摄像机、Web摄像头或 摄像头拍摄连续镜头。一些意在用于摄影的数码相机也可以用来拍摄视频短片。连续镜头还可以来源于录像带、电视、DVD，甚至可以来自数字视频录像

41、设备。7.1.10 数字动画和视频数字动画通常是艺术家在计算机的帮助下“全新”制作的；而数字视频则是基于真实对象的电影胶片。数字动画和视频的技术质量依赖于用来进行创建和播放的设备。数字动画的特殊效果是借助于功能强大的计算机，每次一帧地制作完成的，这些帧（例如每秒30帧）顺序化地转变成电影。桌面视频的电影镜头通常是通过数字视频照相机捕捉的，但桌面视频通常只有每秒15帧，一般只能显示在屏幕上的一个小窗口中，而不能达到全屏幕效果。7.1.10 数字动画和视频数字视频可以存储在硬盘上，或是通过CD、DVD、录像带、内存卡、文件共享网络或Web分发。计算机上常用的数字视频播放软件包括Apple Quic

42、kTime Player、Windows Media Player和Adobe Flash Player。7.2 数据压缩技术多媒体技术的核心是计算机实时地综合处理声音、文字、图形、图像等信息，而为了使计算机能够处理这些信息，就必须对它们进行数字化，即把那些在时间和幅度上连续变化的声音、图形和图像信号，转换成计算机能够处理的、在时间和幅度上均为离散量的数字信号。这个过程就称为多媒体数据编码。20世纪90年代以来，由于移动通信等的无线接入和多媒体技术的大量引入，同时又受到频带的限制，迫使人们采用压缩编码，新的编码思想和编码标准不断出现，并且，数据压缩技术的应用已经有了一些封装性很好的软件工具和方法。7.2 数据压缩技术常用的压缩编码可以分为两大类，即无损压缩法和有损压缩法。无损压缩法去掉或减少了数据中的冗余，但这些冗余值可以重新插入到数据中，因此，无损压缩是可逆的过程，由于不会产生失真，在多媒体技术中一般用于文本数据的压缩，它能保证完全地恢复原始数据，但这种方法压缩比较低。有损压缩法会减少信息量，但损失了的信息不能再恢复，因此，这种压缩法是不可逆的，适用于允许一定程度的失真，重构信号不一定非要和原始信号完全相同的场合，可用于对图像、声音、动态视频等数据的压缩。文件压缩软件的压缩率一般在10%以上。7.3 虚拟现实技术所谓虚拟现实（Virtual Reality，VR），就是