多媒体技术基础教案

1、 主讲人：张运林多媒体技术教案目录第一章 -多媒体技术根底 3 -34第二章 -多媒体信息技术 35-59第三章 -多媒体关键技术 60-73第四章 -多媒体数据库 74-79第五章 -多媒体通讯 80-86第六章 -多媒体新技术展望 87-87第一章 多媒体技术根底重点内容：1 按国际电信联盟的定义对媒体的分类。2 多媒体及多媒体技术的定义。3 多媒体技术特性。4 多媒体技术的运用情况。5 多媒体系统的组成。一 媒体及媒体的种类 媒体是信息表示和传输的载体。媒体的种类：1.觉得媒体：是指能直接作用于人的感官，使人能产生觉得的一种媒体。2.表示媒体：是为了加工、处置和传输觉得媒体而人为地研讨、

2、构造出来的媒体。言语编码、文字编码3.表现媒体：是指觉得媒体和用于通讯的电信号之间转换用的一类媒体，它又分输入(摄像机、扫描仪和输出表现媒体。4.存储媒体：用来存放表示媒体，以便运用计算机对它们进展加工处置。5.传输媒体：将表示媒体从一处传送到另一处的物理载体。双绞线，同轴电缆五种媒体的中心是觉得媒体和表现媒体，即信息的存在方式和表现方式。二 多媒体及多媒体技术1 多媒体：通常是指信息觉得和表示媒体的多样化，即包括文字、图形、声音、图象等的多种信息媒体的综合。2 多媒体技术：用计算机交互式综合处置多种媒体信息包括文本、图形、图象、声音以及活动视频) ，在各种媒体间按某种方式建立逻辑衔接，使其成

3、为具有交互才干的系统。3 多媒体技术特性：主要表如今媒体的多样性和处置信息的集成性、交互性、实时性上。1 信息媒体的多样性。 多媒体技术将计算机所能处置的信息空间扩展和放大，不仅仅局限数字和文本，由原来的无声世界到有声世界，由原来的静止画面进入到动画画面乃至活动影像。 2 信息处置的集成性：以计算机为中心的综合处置多种信息媒体的特性。它包括信息媒体的集成和处置这些媒体的设备的集成两方面.信息媒体的集成包括：信息的多通道一致获取、多媒体信息的一致组织和存储、多媒体信息表现合成等方面。即各种信息媒体不再是单独进展加工和处置、相互分别，而是一个一致的整体。媒体设备的集成：从硬件上来说应该具有可以处置

4、多媒体信息的高速并行的CPU系统、大容量内存和外存、具有多媒体信息输入输出才干的外设、具有足够带宽的通讯信道和通讯网络接口；从软件上来说应该具有集成化的多媒体操作系统、顺应于多媒体信息管理的操作系统、创作工具和运用软件。3 信息处置的交互性：所谓交互性就是把人的活动作为一种媒体参与到信息传播过程中，使信息交互的参与各方，不论是发送方还是接纳方都可以对信息进展编辑、控制和传送的特性。交互性使我们在获取和运用信息时变被动为自动，添加了对信息的留意和了解，延伸了信息的保管时间。4 实时性：实时性：在人的感官系统可以接受的情况下进展多媒体交互无论交互者相距多远，就好似面对面一样，图像和声音是延续的。多

5、种媒体之间的协同性及时间、空间的协同性是多媒体的关键技术之一。三 多媒体技术的开展多媒体的研讨始于20世纪80年代初，这项技术迅速崛起和飞速开展。多媒体技术使现代音像技术、计算机技术和通讯技术三大信息处置技术严密的结合起来从各自的角度，向同一目的开展，专家预测21世纪初多媒领会无处不在它的开展和未来将改动人们的任务、通讯和生活方式。四 多媒体技术的运用1 多媒领会议系统：实现了处于不同地理位置上的人们进展“面对面交流之功能，表达了超越空间的协同任务才干。2 多媒体视频点播系统vod：允许用户恣意点播系统中的资料，并可随意切换等。由视频效力器、数字视频解码器/接纳器、宽带交换网络和用户接纳网络四

6、部分组成。3 多媒体监控及监测系统4支持协同任务远程医疗5 教育与培训6 咨询与演示7多媒体数据库:支持文字、文本、图形、图像、视频、声音等多种媒体的集中管理和综合描画。文娱与游戏五 多媒体技术的研讨内容1 多媒体数据紧缩/解压算法与规范2 多媒体数据存储技术3 多媒体计算机硬件平台4 多媒体计算机软件平台5 多媒体开发和编著工具6 多媒体数据库与基于内容的检索技术7 超文本与Web技术8 多媒体系统数据模型9 多媒体通讯与分布式多媒体系统10基于Internet的多媒体技术六 多媒体技术的开展前景1 家庭教育和个人文娱是目前国际多媒体市场的主流2 内容演示和管理信息系统是多媒体技术运用的重要

7、方面。3 多媒体通讯和分布式多媒体系统是多媒体技术今后的开展方向。七 Windows多媒体功能1录制与播放声音2播放CD音乐3运用媒体 播放机4画图工具5经过抓屏获取图象6对象的链接和嵌入1播放波形文件*.WAV 程序附件文娱录音机2录制声音：可以录制麦克风的音频信号、外接音频信号、MIDI音乐、CD音乐等。 经过控制面板选择多媒体属性对话框，在录音选项组选取音源设备；在录音机文件菜单中选择新建，单击录音按钮即可录音。3删除声音片段4声音效果处置：改动音速、添加回响、反转声音。5CD音乐、运用媒体播放机6利用画图工具7抓屏：屏幕任何时辰出现的画面，或者在动态视频播放时出现的某一帧画面，均可以捕

8、捉并以文件的方式保管。整屏画面的捕捉：按PrintScreen键捕捉活动窗口中的画面：Alt+PrintScreen把画面送入剪切板(9)对象的链接和嵌入：链接和嵌入是将一个对象放入到客户程序中的两种不同方法，无论哪种方法，都可以在客户程序的适当位置放置图标来表示对象，双击可以启动对象。链接和嵌入的主要区别在于插入的数据存储与何处，以及将数据放入目的文件后如何对其更新。与文件打包的关系八 、MPC系统设备：根本硬件构造：中央处置器CPU；大容量存储器空间；高分辨率显示设备与接口；音响设备与接口；图象处置设备与接口；大容量的存储器。MPC的各种功能卡配置：光盘驱动器；音频卡；视频卡；扫描卡；打印

9、机接口；交互控制接口；网络接口；图形加速卡。多媒体计算机技术的开展趋势是这些功能卡和接口逐渐集成到芯片或主板上，成为计算机的必备功能。一 声音卡一声音卡的功能和作用1声音的录制和播放可以将外部的声音信号，经过声卡录入计算机，构成数字音频文件进展存储。对数字音频文件可以进展播放。数字音频文件有两种，一是Windows系统下的WAVE,文件扩展名为WAV,二是DOS系统下的VOC型，扩展名为voc，声卡还可以和CD-ROM驱动器相衔接，实现CD音乐盘的直接播放。2编辑与合胜利能3MIDI接口数字乐器接口的国际规范，全双共同信接口二声音卡的构造与组成由声音输入输出接口、参数设置跳线和语音处置三部分组

10、成。三声音卡的主要技术目的1 采样频率：单位时间内对声音信号的采集次数，通常有11.025KHZ22.05KHZ44.1KHZ2量化位数:对采样点的信号用多少位数据进展量化。有8位、16位、32位 。衡量声音卡录制和重放声音质量的主要参数是采样频率和量化位数。采样频率和量化位数越大录制与重放的声音质量与原始声音就越接近，数据量越大，通常在44.1千赫和16位数字化录音即能到达良好的立体声效果。4兼容性：声音卡的兼容性是购买声音卡是应该思索的重点，兼容性好的声音卡可以与各种操作系统和各种软件较好的配合。二 CD-ROM 驱动器一性能目的：1平均寻址时间：随机寻觅光盘上恣意位置上的数据所需求的时间

11、，单速为800毫秒-1000毫秒，双速为300毫秒-400毫秒。2数据传输率：单位时间内向主机传送的数据量，单速150KB/S，双速300KB/S，四倍速600KB/S。3突发数据传输率：光盘驱动器瞬间最大数据吞吐量，这个目的越高，占CPU时间越少。九、多媒体信息获取与显示设备静态图象获取设备：扫描仪、数字照相机动态图象获取设备：摄象机显示设备：显示器CGA-EGA-VGA-SVGA-TVGA扫描仪的分类：平板式；手持式；滚动式离散：空间位置和亮度电平的离散。图象数字化：空间采样；量化；模数转换。空间采样：分成MN个网格，每一网格的亮度用一亮度值表示量化：把延续的亮度值分为k个区间，每一个区间

12、对应一个值分为均匀量化和非均匀量化。上述量化过程称为模数变换。触摸屏：出现于70年代，90年代更加成熟 组成：传感器；控制部件；驱动程序触摸屏分辨率：合理选取 分类：按其任务原理来分可分为红外线、电阻式、电容式、外表声波、矢量压力测力触摸屏。软件支持：DOS设备驱动程序；仿真程序；软件辅助开发工具。十、VCD与DVD播放系统VCD的三个中心部件：1、CD驱动器2、MPEG解码器3、微控制器DVD的中心部件1、DVD读出部件 2、DVD-DSP转换3、数字声音/视频解码器 4、微处置器。作业：1 按国际电信联盟的定义对媒体的分类，可分几类，都是什么？2 多媒体及多媒体技术的定义。3 多媒体技术特

13、性。4 多媒体技术的运用情况。5 链接和嵌入的区别和联络。第二章 多媒体信息技术多媒体技术的中心是用计算机综合处置文本、图形、图像、动画、音频、视频等多种媒体信息，一切这些信息的获取、储存、处置、传输都是多媒体技术要处理的重要问题，本章概述各种媒体信息在计算机中的表示方法及其特性。重点内容：1 采样频率与样本频率的关系2 声音文件的格式3 三基色原理，颜色空间4矢量图与位图的区别5 分辨率与颜色深度6 动画的种类7超文本和超媒体一.文字 1文字不断是计算机中主要的信息处置对象，是非多媒体计算机主要的信息交流方式，处置字符和文字是计算机应具备的根本功能。文字有其固有的特点：占用空间少。 普通用A

14、SCII表示西文字母和字符的编码，每一个字符占一个字节的存储空间，汉字通常采用国际码来表示，占两个字节的存储空间。 汉字的输入通常用键盘，也有用写字板，扫描仪，语音识别等技术用于文字输入，输出文字时需求有供文字显示或打印用的字体库。 计算机中文字编辑的软件很多，在DOS环境下较常用的是WPS，在WINDOWS环境下较常用的是WORD。二 声音和音乐 在多媒体系统中，语音和音乐是不可以短少的。音频同步是视频图像具有更逼真的效果。 1 描画声音的方式有两种： 1对外部音源进展录制和播放，称数字音频，可获得高质量的声音，并能保管原音的音色 2声音合成技术语音合成和音乐合成 2 声音卡在多媒体计算机中

15、起着声音通道的作用，计算机接受和发送任何声音信息都必需经过它来进展。3 描画声波的两个参数 频率和振幅 频率：声音信号每秒钟变化的次数 周期：每次震动所需求的时间 振幅：波形的最高点或最低点与时间轴之间的间隔。它反映了声音信号的强弱程度，普通用分贝来表示。4 声音按其频率的不同分次声、可听声和超声，20HZ 20000HZ，音频信号通常指的是可听生 计算机中的音频信号主要有三种；语音、音乐和效果声。语音：主要用于阐明、回答、表达和命令。音乐：起到提示和加强效果的作用。效果声：是指自然界的各种声音。5 音频信号的采样与量化： 1声音的数字化：把模拟的声音信号变为数字信号的过程。它是经过对声音信号

16、采样、量化和编码来实现的。采样：以固定的时间间隔对当前的声音波形幅度进展丈量，样本频率：声音信号本身的最高频率.采样频率：采样时每秒钟所抽取声波幅度的次数。根据奈奎斯特采样定理，为了重构原信号采样频率至少要为样本频率的两倍。采样频率普通为44.1KHz。可用的几种采样频率：44.1KHz(高保真效果)、22.05KHz(音乐效果)、11.025KHz(语音效果。2量化就是把采样所得的值加以数字化，即用二进制表示。量化时采用的二进制位数称为量化精度。 声道数：就是每一次生成的声波数据，产生一个数为单声道，产生两个数为双声道或立体声6 数字音频信号的数据量：S=R*D*r/8*CR采样频率 D录音

17、时间 r量化精度C声道数S=44100*60*16/8*2=10584000字节音频数字化占用大量存储空间，必需进展紧缩。7 声音文件的存储格式：多媒体声音技术中几种常见的存储格式是波形文件.WAV、 声音文件.VOC、 MIDI文件.MID(文件信息量小，30分钟立体声音乐的文件只需200KB，而波形文件得数据量有300MB。三 数字图象编码技术1 彩色可用颜色、饱和度、和亮度来描画，人们所看到的任何彩色光都是这三个特性的综合效果，亮度是光作用于人眼所引起的亮堂程度的觉得，它与被察看物体的发光强度有关；颜色是当人眼看到一种或多种波长的光是所产生的彩色觉得，它反映颜色的种类；饱和度是指颜色的纯

18、度，是指颜色的深浅程度，通常把颜色和饱和度统称为色度。自然界常见的各种常见光可以由红R、绿(G)、蓝(B)三种颜色按不同比例相配而成-三基色原理。 RGB5：5：5：方式方式RGB8：8：82 颜色空间：1RGB颜色空间F=rR+gG+bB2YUV彩色空间电视信号变换公式 Y=0.3R+0.59G+0.11B U=B-Y V=R-Y3 数字图象在计算机中通常有图形和图像两种1图形是各种绘图工具绘制的，由线、形、体和文字等图元构成。2图像：是呈现给人们的一幅幅的画面，他普通是由图像输入设备捕获，以数字的方式存储在计算机中,是以像素为单位。4 分辨率与颜色深度1决议数字图象的质量要素有分辨率和颜色

19、深度两个目的。2分辨率分显示器分辨率和图像分辨率，显示器分辨率是指屏幕的最大的显示区域，即程度方向和竖直方向的像素个数；图像分辨率是之一幅图程度方向和垂直方向所包含的像素个数。3颜色深度：屏幕上的每一个像素的颜色信息用假设干位数据来表示，这个数据的位数就是图像的颜色深度。例：求分辨率为640*480的256色屏幕的帧存储器的容量。5 数字图象的获取和处置1用绘图程序绘制画笔2用屏幕抓图程序从屏幕上直接抓取3用扫描仪或数字化视频图像抓取设备从照片、画片或或动态视频图像中抓取 。4图象库6 动画:一系列静止画面按一定的顺序陈列而成,静态的画面称为帧，相邻帧略有不同，当帧面按一定的速度延续播放时，就

20、产生了动态的效果。根据动画画面构成的规那么和方式，动画可分为过程动画指令、运动动画数学公式、变形动画颜色插值和途径变化。过程动画：根据程序员或用户提供的指令进展运动的动画。运动动画：物体的运动普通由运动物体的物理规律进展描画。变形动画：经过延续地颜色插值和途径变化，可将一幅画面渐变为另一种画面。影响动画质量的硬件要素：CPU速度、内存容量、屏幕分辨率、颜色深度。几种实现动画技术帧动画、位块动画、实时动画 、调色板动画。7 超文本和超媒体：以往组织信息是线性的和顺序的，这不顺应多媒体信息的处置要求，而更符合人类记忆的联想方式的非线性网状构造来组织信息并实行快速检索，那么就是超文本和超媒体技术。超

21、文本技术是一种信息管理技术，它以信息快为根本信息单位每一个信息块成为一个节点，节点用链衔接构成网状构造 ，快间无固定的顺序，从一个节点可以跳到另一个节点继续查询，这样的信息网络称超文本。超媒体：用超文本的方式组织和处置多媒体信息。超文本和超媒体的主要区别为超媒体的节点内容更丰富。超媒体包括节点、链和网络三个要素节点：是表达信息的根本单位，是围绕一个特殊主题组织起来得数据集合。可由文本等多媒体信息组成。链：按一定方式将节点衔接起来表示被链接节点的关系。一个链由链源、链宿和链的属性组成，链的属性决议链的类型，以及链的版本、权限等网络：超媒体中的节点和链构成的一个有向图。导航技术就是经过导航工具为读

22、者提供一个支持环境，使读者可以访问和注释超媒体中的信息，创建它们本人经过的超媒体途径，勾画出它们所要去的地方。超媒体系统的体系构造：可分为三个层次，为：用户界面层、超媒体实现层和数据库层。超媒体系统开发：包括数据信息采集和系统开发两部分。数据采集实践上是为超媒体系统预备各种媒体素材。系统开发包括：1数据库的设计。包括数据构造、数据类型、检索方法；2超媒体实现层的设计。包括定义节点信息、构造节点之间的信息流程、定义链、实现链的功能、导航工具的设计；3用户界面的设计。包括节点内容的显示、链源的显示、用户操作的控制等。作业：1 采样频率与样品频率的关系2 三基色原理3 矢量图与位图的区别4 分辨率与

23、颜色深度5 超文本和超媒体第三章 多媒体关键技术多媒体是当今计算机界研讨和消费中最抢手的领域之一,目前在多媒体领域的研讨热点有数据紧缩与编码技术、大容量存储技术、多媒体网络与通讯技术、多媒体数据库技术、多媒体信息检索技术，这些也就是多媒体开展的关键技术。重点内容：1 光盘的分类及容量。2 数据紧缩的必要性和能够性。3 数据紧缩方法及主要目的。4 多媒体通讯的特性及主要技术问题。5 现有通讯网络。多媒体信息存储的特点1、多媒体信息的存在和表现有多种方式。图元组成的向量图形；位图图象；数字化声音和高保真音响；数字化视频。2、多媒体信息量大。一 光盘存储技术1 光盘存储系统：由光盘和光盘驱动器组成2

24、 光盘的分类；按读写功能分为可写光盘系统和只读光盘(CD-ROM)系统，可写光盘又分一次写光盘(WORM)和可重写光盘(Rewritable)，可重写光盘有相变和磁光两种。3 光盘刻录机：与CD-ROM 驱动器一样安装在计算机中作为逻辑驱动器，在Windows98环境下对光盘进展读写。4 CD-ROM光盘的构造：上下分三层压制而成，上层为维护层，印由光盘内容的标题，第二层为铝反射层，提高反射率，下层用聚碳酸脂压制出来的透明衬底，用来记录信息。光盘容量：CD-ROM:5寸(700MB); 3寸210MB DVD ：双层双面17GB ：单层单面4.7GB 光盘系统的特点：与硬盘相比具有可装配性，容

25、量相当；驱动器贵，盘片廉价，读写速度慢。激光头与介质不接触，不受环境影响而退磁，信息保管时间长，可达30年以上。二 数据紧缩技术及其规范1 数据紧缩的必要性:2 数据紧缩的能够性(1)空域数据冗余量(2)时域数据冗余量(3)编码、构造、知识冗余。(4)人的视觉和听觉特性.3 数据紧缩方法(1)无损紧缩又称无失真紧缩紧缩比普通为2:1到5:1,适用于文本、程序等要求数据完好性较高的情况，紧缩可复原算术编码。(2)有损紧缩紧缩后不能完全恢复原始数据,适用于语音、图象和视频的紧缩，根据人的视听特性影响不大，紧缩比可达百倍以上变换、预测编码。4 数据紧缩的主要目的1紧缩比2信息质量3紧缩与解紧缩的速度

26、4需求的软硬件的支持5数据紧缩编码1预测编码2变换编码3量化和向量量化编码4信息熵编码。5子带编码6模型编码6 多媒体通讯与分布式多媒体系统(1)多媒体信息通讯的特点:交互性、实时性、延时敏感性、数据量大、时间相关、同步性、需求较长的继续时间、广播效力、弹性的带宽和效力质量。2多媒体通讯的主要技术问题：高速带宽的多媒体网络、综合的网络才干、高效的数据紧缩编码规范、信息同步规范。 3分布式多媒体系统：分布式多媒体系统从宏观上讲是多媒体信息系统和多媒体通讯系统的集成。分布式多媒体系统把多媒体信息的获取、表示、传输、存储、加工处置为一体，运转在一个分布式计算机网络环境中，它把多媒体信息的综合性、实时

27、性、交互性和分布式计算机系统资源的分散性，任务并行性和系统透明性融为一体，开辟了多媒体系统的新天地，它突破了计算机、电视等传统产业的界限，向人们提供全新的信息效力。4现有多媒体网络：交换网、以太网、分组交换远程网 、FDDI网、综合业务数字网、宽带综合业务数字网B-ISDN、异步传输方式ATM、Internet。Internet具备了多媒体信息传输功能，是独一覆盖全球的计算机网络，前景非常乐观。作业：1 光盘的分类及容量。2 数据紧缩的必要性和能够性。3 数据紧缩方法及主要目的。第四章 多媒体数据库一、多媒体数据管理环境：包括存储环境、传输环境和软件环境。1、存储环境：对于多媒体数据的存储环境

28、总的要求是：容量大、质量好、存取速度快、价钱适宜。主要有如下四种存储介质1可改换的硬盘；2磁带备份介质容量普通为1.23GB，平均存取时间小于 1分钟，3光盘介质，是目前的流行介质4磁盘阵列，海量介质，支持多用户并发读写，是大容量多媒体数据库采用的任务介质。2、传输环境：多媒体数据普通需求在不同硬件构造和不兼容的操作系统之间进展传输，有三种传输介质。1可改换的介质进展人工传输。易用适宜小范围2运用串行接口实行点对点传输。用一根电缆线衔接两台计算机，难以实现多台衔接。3运用网络系统，实现计算机之间的衔接，是理想的传输环境。3、多媒体数据管理的软件环境：文件管理系统；建立特定的逻辑目录；多媒体数据管理系统；超文本和超媒体二、多媒体数据库管理系统：多媒体数据库：长期储存在计算机内有组织可共享的相关数据的集合。数据库中的数据独立性：物理独立性与逻辑独立性。物理方式内方式-方式外方式MDBMS的组织构造：分三种类型，集中型；主从型；协作型。MDBMS的数据模型：数据模型是数据库管理系统中用于提供信息数据表示和操作手段的方式构架。通常由数据构造，数据操作及完好性约束构成。分类：层次模型，网状模型，关系模型，面向对象模型。-解释模型。数据操作是数据库系统动态特性的描画检索和更新；数据的约束条件是实现数据库完好性规那么的集合，保证数据的正确性、有效性和相容性。扩