媒体信息处理技术与制作软件

第8章多媒体技术基础本章导读：本章主要介绍有关多媒体技术的基本概念，多媒体计算机系统的硬件和软件组成，多媒体关键技术等基础知识，并介绍了数据压缩技术、音频处理技术和视频处理技术，最后介绍了图形、图像、动画的制作技术。

本章主要知识点：多媒体计算机系统组成和多媒体关键技术

音频、视频处理技术

图形和图像的处理技术动画制作技术

第8章多媒体技术基础8.1概述

8.2媒体信息处理技术8.3媒体制作软件8.1概述8.1.1基本概念8.1.2多媒体计算机系统8.1.3多媒体关键技术8.1.1基本概念1．媒体

人与人之间进行信息沟通和交流的中介物称之为“媒体”。一般有两种含义：一是指交流、传播信息的载体；二是指存储信息的实体。媒体大体上可以分成5类：（1）感觉媒体（2）表示媒体（3）表现媒体（4）存储媒体（5）传输媒体各种媒体之间的关系如下图所示。表现媒体（输入）存储媒体感觉媒体表示媒体表现媒体（输出）感觉媒体表示媒体8.1.1基本概念2．多媒体

人们将文本、数字、音频、视频、图形、图像、动画所构成的复合体统称为“多媒体”。特点如下：（1）数据量大（2）数据类型多（3）数据类型之间的差别大（4）多媒体数据的输入输出复杂3．多媒体技术

多媒体技术是指计算机综合处理文本、图形、图像、声音、视频等多种媒体信息，使它们建立一种逻辑连接，并集成为一个交互性系统的技术。多媒体技术具有以下四个特性：（1）多样性（2）集成性（3）交互性（4）实时性8.1.2多媒体计算机系统

多媒体计算机系统是指具有多媒体信息处理能力的计算机系统。它主要由多媒体硬件系统和多媒体软件系统组成，其层次结构如下图所示。8.1.2多媒体计算机系统1．多媒体计算机硬件系统

（1）主机（2）多媒体接口卡（3）多媒体外部设备(4类)。2．多媒体计算机软件系统

（1）多媒体系统软件：①多媒体驱动软件②驱动器接口程序③多媒体操作系统④媒体素材制作软件及多媒体库函数⑤多媒体创作工具和开发环境（2）多媒体应用软件8.1.3多媒体关键技术

1．多媒体数据压缩/解压缩技术

多媒体信息数据量非常大，要想实时处理非常困难。因此，压缩/解压缩技术是多媒体技术的重要研究课题。2．多媒体软件平台技术

主要涉及多媒体操作系统、多媒体创作工具等。3．多媒体输入/输出技术

媒体输入/输出技术包括媒体变换技术、识别技术、媒体理解技术和综合技术。4．多媒体系统软件技术

主要包括多媒体操作系统，多媒体编辑系统、多媒体数据库技术等。8.2媒体信息处理技术

8.2.1数据压缩技术8.2.2音频处理技术8.2.3视频处理技术8.2.1数据压缩技术

数据压缩技术必须满足三项要求：一是压缩比大；二是实现压缩的算法简单，压缩/解压缩速度快；三是数据经解压缩后恢复质量要好，要尽可能地接近原始数据。1．概述

数据压缩是一种数据处理方法，它的作用是将一个文件的数据容量减少，同时又基本保持原有文件的信息内容。数据压缩的目的就是减少信息存储的空间，缩短信息传输的时间。当需要使用这些信息时，则需要通过解压缩将信息还原回来。8.2.1数据据压缩技术术2．数据冗余余的基本概概念及种类类人们研究发发现，多媒媒体数据中中存在大量量的冗余。。数据压缩缩就是研究如何何利用原始始信息中存存在的大量量冗余信息息来减少数数据量的方法，这些些冗余信息息具有相关关性是数据据可以压缩缩的重要原原因。利用信息相相关性进行行数据压缩缩，可以不不损失原有有信息的内内容，因此可实现现“无损压压缩”或称称“冗余压压缩法”。。这是一种种可逆压缩缩。经压缩后不不能将原有有信息完全全保留的压压缩方式称称“有损压压缩”或称称“熵压缩法法”，它是是一种不可可逆压缩。。数据冗余可可以分为以以下几种：：（1）空间冗余余（2）时间冗余余（3））视觉冗余余。3．压缩算算法举例（（游程编码码法）8.2.2音频频处理技术术1．音频信信息在多媒体技技术中，人人们通常将将声音媒体体分为三类类：（1）波形声音音（2）语音（3）音乐2．音频文文件的基本本格式（1）WAV文件（2）MIDI文件3．数字化化音频信号号表示声音的的模拟信号号是时间和和幅度上连连续的物理理量，不能能由计算机直接处处理，必须须将其数字字化，即在在时间和幅幅度上将连连续变化的的声音信号离离散化。数字化声音音信号首先先应对声音音波形采样样，然后将将采样结果果进行量化，变换换成计算机机可以表示示的数值。。数字化音频频信号质量量的好坏主主要取决于于采样频率率、量化精精度和声道数等因因素。8.2.2音频频处理技术术4．音频信信号的获取取常见的声音音信息的获获取方式有有：通过声声音数字化化接口的录录音设备将声音直直接或转录录到计算机机中。实际际上，这个个方法就是是将模拟声声音信号经过过采样、量量化进行数数字化的过过程。另外外一种方式式是购买声声音素材库，，这是已经经数字化好好的数字声声音信息，，通常质量量比较高。。演示：录音音机录制声声音信号5．音频编编辑与特效效处理软件件——录音音机对于数字化化后的波形形声音文件件，可以使使用声音处处理实用软软件工具对其进行行剪切、连连接、混合合、音调升升降处理，，并可以为为其增加回回音、频率过过滤、边缘缘效果等特特殊效果。。演示：音频频编辑与特特效处理8.2.3视频频处理技术术1．视频信息息任何动态图图像都是由由多幅连续续的图像序序列构成。。每一幅图图像沿着时间轴保保持一个ΔΔt时间，以较较快的速度度顺序更换换为另一幅幅图像，连续不断地地显示，就就形成了动动态图像。。当每一帧图图像是人工工或计算机机产生的时时候，被称称为“动画画”；当每一帧图像像是通过实实时获取的的自然景物物时，被称称为“视频频”。它具具有以下特点：：①具有时间连连续性②②数据据量更大③③帧帧与帧之间间具有很强强的相关性④④对对实时性要要求很高，，必须在规规定时间内内完成更换换画面播放的过程程。视频有模拟拟和数字两两种形式。。8.2.3视频频处理技术术2．视频文文件的基本本格式（1）AVI格式：：是一种将视视频信息与与同步音频频信号结合合在一起存存储的多媒体体文件格式式，以帧为为存储动态态视频的基基本单位。。在每一帧帧中，都是先存储储音频数据据，再存储储视频数据据。总体看看来，音频频数据和视视频数据相互交交叉存储。。（2）MOV格式：是QuickTime视频处理软软件所选用用的视频格格式。（3）MPG格式：是采用MPEG方法进行压压缩的全运运动视频图图像文件格式。3．视频信信息的获取取获取数字视视频信息主主要有两种种方式：一一种是将模模拟视频信信号数字化；另一种种是利用数数字摄像机机拍摄实际际景物，从从而直接获获得无失真真的数字视频。。8.2.3视频频处理技术术4．视频编编辑与特效效处理软件件—AdobePremiereAdobePremiere是Adobe公公司推出的的一种专业业化数字视视频处理软软件。它可以以配合多种种硬件设备备进行视频频捕获和输输出，并提提供各种精精确的视频编辑辑工具，能能生产广播播级质量的的视频文件件。因此，，它可以为为多媒体应用系系统增添高高水平的创创意。AdobePremiere的基本本功能包括括：①可以实实时采集视视频信号，，采集精度度取决于视视频卡和计计算机②将多种种媒体数据据综合处理理为一个视视频文件③具有多多种动态视视频图像的的特技处理理功能④可以配音或或叠加文字字和图像Premiere应用程序界界面8.2.3视频频处理技术术8.3媒媒体制作作软件图形图像的的制作与处处理动画的制作作图形图像的的制作与处处理1．图形和和图像图形是利用用绘图软件件绘制出来来的，由有点、直直线、圆、、椭圆等基本图元组组成。图形形使用矢量量格式，即即图形文件件中记录的的是绘制图图形中图元的的一条条命命令，所以以文件很小小。图像是由像像素点阵组组成的画面面，它一般般是通过扫扫描仪或数数字相机输入的，，也可以是是通过图像像处理软件件在计算机机上制作的的，又称为为“位图图像像”。图像能够逼逼真地表现现自然景色色，适于表表现真实场场景，但在在放大或缩小时会会造成失真真，可能会会出现严重重的颗粒状状，导致图图像边缘出出现锯齿状。。而图形是是由数学算算法计算出出来的，包包含了很多多的图元，，因此在进行行缩放或旋旋转操作时时不会产生生失真，但但不适于表表现真实感感很强的画面面。图形图像的的制作与处处理2．图形图图像文件的的基本格式式（1）PCX格式（2）BMP格式（3）TIF格式（（4）TGA格式式（5）GIF格式（6）JPG格式（7）PNG格式3．图形图图像的获取取（1）图形的获获取：①利用软件绘绘制图形②利用数字化化仪绘制图图形③利用光光笔绘制图图形（2）图像像的获取：：可以利用用图像采集集设备（如如扫描仪、、数码相机机等）将其输输入到计算算机中。图形图像的的制作与处处理4．图像的加加工处理（1）图像像几何运算算：包括图图像的缩放放、剪贴、、平移、旋旋转和变形等操操作。（2）图像像增强：指指增强图像像中有用的的信息，减减少噪音。。（3）图像像复原和重重建：就是是对退化或或劣化的图图像进行校校正处理、滤去去退化痕迹迹、恢复图图像的本来来面目。（4）图像像分割和特特征提取：：是将图像像分割成不不同的部分分或区域的过程程，然后检检测和提取取图像的特特征。（5）图像像编码和压压缩：对图图像进行压压缩。图形图像的的制作与处处理5．图像处处理软件———PhotoshopPhotoshop的主要功功能如下：：（1）支持持多种文件格式（2）强大的绘绘图功能（3）灵活的选选取功能（4）方便的调调整（5）支持持多种色彩彩模式（6）变形功能能（7）丰富的滤滤镜功能（8）提供图层层和通道功功能图形图像的的制作与处处理PhotoshopCS2中文版的应应用程序界界面8.3.2动画画的制作1．动画计算机动画画按生成的的方式可以以分为逐帧帧动画、关关键帧动画画、算法动动画和实时动画画等。（1）逐帧帧动画：是是在计算机机上先绘出出关键帧，，再根据关关键帧绘制制中间帧。（2）关键键帧动画：：与逐帧动动画的区别别在于关键键帧创作出出来后，中间帧不再再需要人来来“画”，，而是由计计算机根据据对两个相相邻关键帧帧之间的差别分分析“计计算”出来来的。又分分为两种①①形状插插值动画②②参数关键帧动画画。（3）算法法动画：是是根据对象象的运动规规律，建立立运动的数数学模型，，通过计算来确定定对象的运运动轨迹，，故这种方方法又叫做做“建模动动画”。（4）实时时动画：是是计算机一一边计算——边显示来来产生动画画。8.3.2动画画的制作2．二维动动画二维动画由由一系列关关键帧和中中间帧组成成，每一帧帧都是一幅幅平面图形图像。。制作二维动动画要建立立相当数量量的帧画面面，并对每每一帧画面的动画角角色进行设设置，确定定每个角色色的位置和和角色之间间的相互关关系，建立他他们的运动动轨迹和角角色图形图图像变化的的规律，建建立动画背背景和背景变变化规律，，配上声音音解说和背背景音乐，，最后生成成动画并形形成可以播放放的文件格格式。优点：使用计算机机描线上色色，工作方方便，操作作简单，颜颜色一致，界线非非常准确，，不需晾干干，不会窜窜色，改色色方便，价价格便宜，，发现问题随随即就能在在计算机上上修改，既既方便又节节省时间。。缺点：计算机只能能代替手工工动画中重重复性强、、劳动量大大的那部分工作，代代替不了人人的创造性性劳动。8.3.2动画画的制作3．三维动动画实际上是使使用计算机机模拟现实实生活中的的三维空间间物体，在在计算机中建立三三维几何形形体，然后后赋予其表表面材质（（材料、颜颜色、纹理理图形），设设计几何形形体的运动动和变形，，设置照射射该空间的的灯光类别、强度、、位置和变变化，并安安排摄像机机的位置、、焦距和摄摄像机移动动的路径，然然后使这些些设置按照照时间的变变化连续地地动起来，，再输出生生成可供播放放的各种类类型的动画画文件，提提供给用户户使用。三维动画与与二维动画画的最主要要区别在于于图形中是是否完全提提供了深度信息。。8.3.2动画画的制作4．计算机机动画系统统计算机动画画系统是由由计算机硬硬件、软件件组成的用用于动画制制作的系统。它是是在交互式式计算机图图形系统上上配备相应应的动画设设备和动画画软件形成的的。硬件：主机是动画画系统中最最重要的部部件，目前前用作动画画系统的主机有工作作站和微机机两种；彩彩色图形显显示器也是是很重要的的设备，它它的性能如何何，直接影影响计算机机动画系统统的好坏；；输入/输输出设备。。软件：系统软件和和应用软件件两大类，，系统软件件是随主机机一起配置的，一般般包括操作作系统、高高级语言、、使用环境境、开发工工具、网络络通信软件等等。应用软软件主要指指计算机绘绘画、二维维动画、三三维动画、、画面合成等等软件。8.3.2动画画的制作5．二维动动画制作软软件——FlashFlash是集向量量绘图、动动画制作和和交互式设设计三大功功能于一身身的的二维动画画制作软件件。特点如如下：（1）是一一种基于矢矢量的图形形系统，动动画设计人