多媒体-大连民族学院

1、 多媒体技术多媒体技术是以数字技术为根底，把通讯技术、广播技术和计算机技术融于一体，可以对文字、图形、图像、声音、视频等多种媒体信息进展存储、传送和处置的综合性技术。本章将引见多媒体技术的根本概念、多媒体系统组成、多媒体信息的数字化、多媒体素材制造软件等。 1 多媒体技术的概述 1.1多媒体的根本概念1 媒体媒体Media有两种含义：一是指存储信息的物理实体，如磁盘、磁带、光盘等；二是指信息的表现方式或载体，如大家已熟习的文字、图形、图像、声音、动画和视频等。多媒体技术中的媒体通常指后者。2 多媒体多媒体Multimedia是指文字、图形、图像、声音、动画和视频等“多种媒体信息的集合。计算机能

2、处置的多媒体信息可分为五类：觉得媒体：能直接作用于人的觉得器官，从而使人产生直接觉得的媒体。如语音、音乐、各种图像、动画、文本等。表示媒体：为了传送觉得媒体而人为研讨出来的媒体。如言语编码、电报码等。显示媒体：用于通讯中使电信号和觉得媒体之间产生转换的媒体。如输入、输出设备，键盘鼠标器、显示器、打印机等。传输媒体：用于传输某些媒体的媒体，如线、电缆光纤等。存储媒体：用于存放某种媒体的媒体如纸张、磁带、磁盘、光盘等。 3. 多媒体技术 多媒体技术是利用计算机技术把多种媒体信息综合一体化，使它们建立起联络，并能对它们进录入、紧缩、解紧缩、存储、显示、传输等技术处置。 多媒体技术包含了数字化信息的处

3、置技术、音频和视频技术、计算机硬件和软件技术、人工智能和方式识别技术、通讯和图像技术等。 1.2 多媒体技术的特性 1 多样性 多样性是多媒体的主要特征，也是多媒体研讨需求处理的关键问题。 2 集成性 集成性主要是指以计算机为中心，综合处置多种信息媒体的特性。它包括媒体信息的集成以及处置这些媒体的设备和软件的集成。 3 交互性 多媒体技术最重要的一点就是它的交互性。交互性是指向用户提供了更加有效地控制和运用信息的手段 。 4 数字化 数字化是指各种媒体的信息都是以数字的方式即0 和1 的方式进展存储和处置 1.3 多媒体信息处置的关键技术 1 多媒体数据紧缩技术 信息时代的重要特征是信息的数字

4、化，而将多媒体信息中的视频、音频信号数字化后的数据量非常庞大，给多媒体信息的存储、传输、处置带来了极大的压力。处理这一难题的有效方法就是数据紧缩编码。 2 多媒体数据存储技术 数字化的多媒体信息虽然经过了紧缩处置，但需求相当大的存储空间，处理这一问题的关键是数据存储技术。 目前常用的CD-ROM 光盘容量为650 MB 左右，DVD 光盘，其单面单密度容量为4.7 GB ，双面双密度容量可达17GB 。 3 集成电路制造技术 数字多媒体信息的处置需求大量的计算。例如，图像的绘制、合并、特殊效果等处置需求大量的计算；音频、视频信息的紧缩、解紧缩和播放处置也都需求大量的计算。 4 多媒体数据库技术

5、 传统的数据库只能处理数值、字符等构造化数据的存储和检索。多媒体数据库要存储大量的图像、音频、视频等非构造化数据。 5 虚拟现实技术 虚拟现实Virtual Reality , VR 是利用计算机生成一种模拟环境，经过多种传感设备，使人可以沉浸在计算机生成的虚拟境界中。 6 多媒体网络与通讯技术 多媒体通讯要求可以综合地传输、交换各种信息类型，有较强的实时性、正确性。 1.4 多媒体技术的运用领域 1 多媒体教育 教育领域是运用多媒体技术最早、开展最快、受害面最广的领域。 2 电子出版物 电子出版物也是多媒体技术最早的运用领域之一。 3 多媒体网络运用 随着流媒体技术的开展，还可以经过多媒体网

6、络运用收听、观看动态的音、视频信息。 1 互联网直播2 视频点播3 远程教育4 视频会议系统 2 多媒体计算机系统 2.1 多媒体计算机系统组成 1 多媒体系统层体次构造多媒体硬件：主机、外围设备多媒体操作系统、设备驱动程序 多媒体运用程序接口 多媒体编辑软件 多媒体运用软件2 多媒体计算机规范MPC 4 . 0 要求在普通微机的根底上添加四类软、硬件设备。声/像输入设备：光驱、话筒、扫描仪、录音机、摄像机等。声/像输出设备：音效卡、刻录光驱、投影仪、打印机等。功能卡：电视卡、视频采集卡、视频输出卡、网卡等。软件支持：音响、视频和通讯信息以及实时、多义务处置软件。从如今的多媒体计算机的软、硬件

7、性能来看，已完全超越MPC规范的规定，MPC规范已成为一种历史，但MPC规范的制定对多媒体技术的开展和普及起到了重要的推进作用。 2 . 2 多媒体计算机硬件系统 1 主机 多媒体计算机主机可以是中、大型机，也可以是任务站，然而更普遍的是运用多媒体个人计算机。 2 多媒体接口卡 1声卡 声卡又称音频卡，是处置音频信号的硬件。声卡的主要功能包括: (1)录制与播放：经过声卡，可录入外部的声音信号，并以文件方式保管，当从文件读出相应的声音时即可播放。 (2)编辑与合成处置：可以对声音文件进展多种特效处置。 (3)MIDI 接口用于外部电子乐器与计算机之间的通讯，实现对带MIDI接口的电子乐器的控制

8、和操作。 2 图形加速卡 图形加速卡任务在CPU 和显示器之间，控制计算机的图形输出。通常图形加速卡是以附加卡的方式安装在计算机主板的扩展槽中。 3)视频采集卡 视频采集卡可以获取数字化视频信息，能将视频图像显示在大小不同的视频界面，提供许多特殊效果，如冻结、淡出、旋转、镜像以及透明色处置。 摄像机录像机影碟机 4) IEEE 4 卡 IEEE 4 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，在采集和回录过程中不失真，正是由于这个优势，IEEE 4卡更多地被人们当作视频采集卡来运用。 3信息获取设备 多媒体计算机必需配置必要的外部设备来完成多媒体信息获取，常见的有数字化图

9、像获取设备有扫描仪、数码照相机等静态图像获取设备和摄像机等视频图像获取设备。 3 多媒体信息的数字化和紧缩技术多媒体信息的类型主要分为： 1. 文本 文本Text是计算机中根本的信息表示方式，包含了字母、数字以及各种公用符号。2 图形 图形Graphics普通是指经过绘图软件绘制的由直线、圆、圆弧、恣意曲线等组成的画面，图形文件中存放的是描画生成图形的指令图形的大小、外形及位置等，以矢量图形文件方式存储。3 图像 图像Image是经过扫描仪、数字照相机、摄像机等输入设备捕捉的真实场景的画面，数字化后以位图格式存储。 4 动画 计算机动画通常经过Flash 、3D Max 等软件制造。5 视频

10、视频Video图像来自录像带、摄像机、影碟机等视频信号源的影像，是对自然景物的捕捉，数字化后以视频文件格式存储。6 音频 音频Audio包括话语、音乐以及各种动物和自然界如风、雨、雷等发出的各种声音。 3.1 音频信息 1 声音的特性 幅度Amplitued指声音的大小、强弱程度， 频率Frequency是指信号每秒钟变化的次数，用Hz表示。 带宽Band Width) 是指声音信号的频率范围，如高保真声音的频率范围为10Hz-20 000Hz ，它的带宽约为20khz 。 音质是指声音的质量。目前音质的好坏有多种评价方法。其中一种是用声音信号的带宽来衡量，带宽越宽，音质越好。 2 模拟信号与

11、数字信号 在时间和幅度上都是延续的信号称为模拟信号。假设要用计算机对音频信息处置，就要将模拟信号数字化。 3 模拟信号数字化：采样、量化和编码 1采样 采样是每隔一定时间间隔对模拟波形上取一个幅度值，把时间上的延续信号变成时间上的离散信号。该时间间隔为采样周期，其倒数为采样频率单位时间内的采样次数，Sampling Frequency。 2量化 对幅值进展限定和近似的过程称为量化( Measuring)。量化是将每个采样点得到的幅度值以数字存储。量化位数也即采样精度Sampling Precision 表示存放采样点振幅值的二进制位数，它决议了模拟信号数字化以后的动态范围。 3编码 编码是将采

12、样和量化后的数字数据以一定的格式记录下来。编码的方式很多，常用的编码方式是脉冲编码调制Pulse Code Modulation , PCM) ，其主要优点是抗干扰才干强，失真小，传输特性稳定。 3 数字音频的技术目的 数字化音频的质量的目的有三项：采样频率、量化位数即采样精度和声道数。 以下图显示了Windows 录音软件的用户界面。 4 数字音频的文件格式 1 ) Wave(.Wav格式文件 WAVE格式文件由麦克风、录音机录制后，经声卡转换成数字化信息以扩展名Wav存储。 2 ) MIDI( .Mid格式文件 MIDI是乐器数字接口Musical Instrument Digital I

13、nterface的英文缩写，是为了把电子乐器与计算机相连而制定的一个规范，是数字音乐的国际规范。 MIDI格式文件扩展名为Mid存放的数字声音信息。3 ) MPEG (.Mp1/.Mp2/.Mp3 )格式文件 MPEG指的是采用MPEG音频紧缩规范进展紧缩的文件。MPEG音频文件的紧缩是一种有损紧缩，根据紧缩质量和编码复杂程度的不同可分为三层MPEG Audio Player1 / 2 / 3 ，分别对应Mp1 、Mp2 、Mp3 这三种音频文件，紧缩比分别为4 : 1 、6:18 : 1 和10 : 112 : 1 。Mp3 由于其紧缩比较高、音质接近CD、制造简单、便于交换等优点，非常适宜

14、在网上传播，是目前运用最多的音频格式文件。 3.2 图形和图像 3.2.1根本概念 图形普通是指经过绘图软件绘制的由直线、圆、曲线等图元组成的画面，以矢量图形文件方式存储。 图像是由扫描仪等输入设备捕捉的真实场景画面数字化后以位图方式存储。位图文件中存储的是构成图像的每个像素点的亮度、颜色。 3.2.2 图像的数字化 1 采样 图像采样就是用假设干个像素( Pixel)点来描画这一幅图像。 图像采样的点数称为图像分辨率Image Resolution，用点的“行数列数表示，如数码相机常用的图像分辨率为640480 、1024786 、1128764 等。 2 量化 量化那么是在图像采样后，将表

15、示颜色浓淡的延续变化值离散化为整数值的过程。把量化时可取整数值的个数称为量化级数，表示颜色或亮度所需的二进制位数成为量化字长。普通用8位、16位、24位、32位等来表示图像的颜色，24位可以表示224 = 16777216 种颜色，称为真彩色。例如：黑白图: 图像的颜色深度为1 位，即用一个二进制位表示纯白、纯黑两种情况。灰度图: 图像的颜色深度为8 位，占一个字节，灰度级别为256 级。经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。RGB24位真彩色: 彩色图像显示时，由红、绿、蓝三基色经过不同的强度混合而成，当强度分成256 级值为0255 ，占24 位3个字节，就构成了224 种

16、颜色的“真彩色图像。 3 编码 数字化后的图像数据量非常宏大，当要表示一个分辨率为640480 的24 位真彩色图像，需求6404803 =1 MB 容量，必需采用编码技术来紧缩信息。它是图像传输与存储的关键。 3.2.2图形图像文件 1 ) BMP(.Bmp)和DIB(.Dib)格式文件 BMP ( Bitmap 位图)是一种与设备无关的图像文件格式，是Windows 环境中经常运用的一种位图格式。 DIB (Device Independent Bitmap与BMP本质一致，是为了跨平台交换而运用的一种格式。 2 ) GIF(.Gif)格式文件 图形交换格式Graphics Interch

17、ange Format, GIF是美国联机效力商CompuServe 针对当时网络传输带宽的限制，开发出了这种GIF 图像格式。GIF 格式的特点是紧缩比高，磁盘空间占用较少，但不能存储超越256色的图像，是Internet 上WWW中的重要文件格式之一。 3 ) JPEG ( .Jpg)格式文件 结合照片专家组Joint Photographic Experts Group , JPEG 是利用JPEG 方法紧缩的图像格式，只支持有损紧缩，紧缩比高，但紧缩解紧缩算法复杂，存储和显示速度慢。同一图像的BMP 格式的大小是JPEG 格式的5-10 倍；而GIF 格式最多只能是256 色，JPEG

18、 格式适用于处置256 色以上的图像和大幅面图像。 4 ) PNG ( .Png)格式文件 可移植的网络图像文件格式Portable Network Graphic , PNG 是一种新兴的网络图像格式。它采用的是无损紧缩方式的文件，有紧缩比高、显示速度快等特点，缺陷是不支持动画运用效果。 5 ) WMF (.Wmf格式文件 WMF 是比较特殊的图元文件，属于矢量图形。Windows 中许多剪贴画图像是以该格式存储的，广泛运用于桌面出版印刷领域。 3.3 视频信息 1 根本概念 视频是由一系列的静态图像按一定的顺序陈列组成，每一幅称为帧Frame。 视频有两类：模拟视频和数字视频。早期的电视等

19、视频信号的记录、存储和传输都是采用模拟方式；如今出现的VCD 、SVCD 、DVD 、数字式便携摄像机都是数字视频。在模拟视频中，常用两种视频规范：NTSC 制式30 帧秒，525 行帧和PAL 制式25 帧秒，625 行帧，我国采用PAL 制式。 2 视频信息的数字化 视频数字化过程同音频类似，在一定的时间内以一定的速度对单帧视频信号进展采样、量化、编码等过程。 在数字化后，假设视频信号不加以紧缩，数据量的大小是帧乘以每幅图像的数据量。例如，要在计算机延续显示分辨率为1 280 1 024 的24 位真彩色高质量的电视图像，按每秒30帧计算，显示1 分钟，那么需求： 1280列 1024行3

20、(B) 30帧S 60 (S)=6.6 GB 也就是说，需求十张650 MB 的光盘才干放下这一分钟的电视图像，这就带来了图像数据的紧缩问题，也成为多媒体技术中一个重要的研讨课题。这可经过紧缩、降低帧速、减少画面尺寸等来降低数据量。 3 视频文件 ( 1 ) AVI (.Avi)格式文件：音频视频交错Audio-Video Interleaved , AVI 格式文件将视频与音频信息交错地保管在一个文件中，较好地处理了音频与视频的同步问题，是Video For Windows 视频运用程序运用的格式，目前已成为Windows 视频规范格式文件。该文件数据量较大，需求紧缩。AVI 格式文件普通用

21、于保管电影、电视等各种影像信息。 ( 2 ) MOV (.Mov)格式文件是Apple 公司在Quicktime For Windows 视频运用程序中所运用的视频文件。利用它可以合成视频、音频、动画、静止图像等多种素材。该文件数据量较大，要紧缩。 ( 3 ) MPG (.Mpg格式文件是按照MPEG 规范紧缩的全屏视频的规范文件。目前很多视频处置软件都支持这种格式的文件。 ( 4 ) DAT (.Dat格式文件是VCD公用的格式文件，文件构造与MPG 文件格式根本一样。 ( 5 ) RM 格式是RealNetworks 公司开发的一种流媒体视频文件格式，包括RA ( Real Audio 、

22、RM ( Real Video 和RF ( Real Flash 三类文件。 RA 用来传输接近CD 音质的音频数据； RM 主要用来在低速率的网络上实时传输活动视频影像，可以根据网络数据传输速率的不同而采用不同的紧缩比率，在数据传输过程中边下载，边播放视频影像，从而实现影像数据的实时传送和播放； RF 那么是Real Networks 公司与Macromedia 公司新近结合推出的一种高紧缩比的动画格式。 ( 6 ) ASF 是由Microsoft 公司推出的一种高级流媒体格式。音频、视频、图像以及控制命令脚本等多媒体信息经过这种格式，以网络数据包的方式传输，实现流式多媒体内容发布。 ( 7 )WMV ( Windows Media