第九章多媒体技术基础

1第七章多媒体技术基础

7.1多媒体技术的基本概念7.2多媒体计算机系统7.3多媒体信息的数字化和压缩技术7.4多媒体素材制作7.5Flash动画制作

27.1多媒体技术的基本概念

7.1.1多媒体媒体存储信息的物理实体，如磁盘、光盘等信息的表现形式或载体

多媒体融合两种或两种以上媒体的一种人-机交互式信息交流和传播媒体，使用的媒体包括文字、图形、图像、声音、动画和电视图像。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。37.1.2多媒体技术的特性

多样性：媒体、处理方式

集成性：媒体、设备与软件的集成

交互性：用户与多媒体信息

数字化：媒体信息以数字的形式存储和处理

实时性：声音媒体和视频媒体47.1.3

多媒体信息的类型1.文本：正文本、超媒体文本2.图形：由直线、圆、圆弧、任意曲线等组成的画面，以矢量形式存储。3.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。4.动画：利用了人眼的视觉特性所得到的画面印象。5.视频：来自视频信号源的影像。6.音频：话语、音乐以及各种动物和自然界发出的各种声音。57.1.4

多媒体信息处理的关键技术1.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、光盘和磁带等。3.集成电路制作技术：为多媒体技术的进一步发展创造了有力的条件。4.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；有效地组织和管理多媒体信息；多媒体信息的检索和统计。65.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，并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互，创建了一种适人性化的多维信息空间。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。资料:虚拟现实77.1.5

多媒体技术的应用领域1.多媒体教育2.电子出版物

3.多媒体网络应用

互联网直播

视频点播远程教育

视频会议系统

87.2多媒体计算机系统

多媒体系统是指能综合处理多种媒体信息，使信息之间能建立联系，并具有交互性的计算机系统。多媒体PC机联盟（TheMultimediaPCWorkingGroup），先后发布了4个MPC标准。计算机技术的高速发展，从现在的计算机软、硬件性能来看，已完全超过MPC标准的规定，MPC标准已成为一种历史，但MPC标准的制订对多媒体技术的发展和普及起到了重要的推动作用。资料:多媒体的基本设备9MPC标准MPC联盟规定多面体计算机系统由5个基本部件组成：PC机、CD-ROM、声卡、音箱和Windows操作系统MPC4.0为将PC机升级成MPC提供了一个指导原则，要求在普通微机的基础上增加以下4类软、硬件设备：①

声/像输入设备：例如，话筒、录音机、摄像机、光驱、扫描仪等。②

声/像输出设备：例如，音效、投影仪、刻录光驱等。③

功能卡：例如，电视卡、视频卡(采集、压缩、输出)、网卡等。④

软件支持：音响、视频和通讯信息以及实时、多任务处理软件。

107.2.1多媒体计算机硬件系统多媒体系统层次结构

多媒体应用系统运行平台多媒体编辑与创作系统多媒体应用程序接口API操作系统、多媒体设备驱动程序多媒体计算机主机、外围设备11多媒体计算机硬件系统示意图多媒体计算机硬件系统示意图

光盘机扫描仪电视机扬声器显示器网络通信主机音频卡话筒音响设备MIDI视频卡影碟机录像机摄像机打印机网卡12多媒体计算机硬件系统──主机多媒体计算机主机可以是中、大型机，也可以是工作站，更普遍的是使用多媒体个人计算机。具备多媒体信息处理功能的芯片:

通用和专用的数字信号处理芯片DSP（DigitalSignalProcesor）现有的CPU芯片增加多媒体数据处理指令和数据类型，Pentium4微处理器包括了144条多媒体及图形处理指令媒体处理器（MediaProcessor），有可编程性，通过软件可增加新的功能。是现有通用处理器的强有力的支持芯片。13多媒体计算机硬件系统──主机DSP芯片14多媒体接口卡

1.音频卡又称声卡，是处理音频信号的硬件声卡连接参考152.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。资料:图形加速卡163.视频采集卡视频采集卡可以获取数字化视频信息，提供硬件压缩功能Video复合视频接口，将亮度、彩色信号和同步信号合成一个信号。S-Video分离视频接口，将亮度和色度信号分成两个独立的模拟信号。连接模拟视频设备。

资料:电视信号174.IEEE1394卡标准的IEEE1394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，IEEE1394技术在采集和回录过程中没有任何信号的损失。现在的IEEE1394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18信息获取设备数码照像机（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

数码设备19信息获取设备数码摄像机（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。

使用iLink缆线连接DV与计算机，一端连接计算机上的IEEE1394卡上的接口，另一端接在DVIn/Out接口，然后打开DV的电源并把DV调到VCR状态，操作系统会自动识别DV设备。启动采集编辑软件，将存储在DV带上的数码影像输入到计算机。20信息获取设备如果要将DV上的数码影像输出到电视机，需要使用RCA线缆。RCA线缆包含了三个接头：红色代表右边的音频线路、白色代表左边的音频线路、黄色代表视频线路，两端的外观都一样。

接右声道接左声道接视频217.2.2

多媒体计算机软件系统多媒体计算机软件系统多媒体应用系统多媒体计算机主机、外围设备多媒体编辑与创作工具多媒体库函数、素材制作工具多媒体操作系统设备驱动软件、接口程序系统软件227.2.3

多媒体创作工具多媒体创作工具的功能提供编程环境及对各种媒体数据流的控制能力处理各种媒体数据生成应用系统和提供应用程序链接能力用户界面处理和提供人机交互功能预演与播放能力23多媒体创作工具多媒体创作工具的类型基于时间序列的创作工具：Director

基于流程图的创作工具：Authorware

基于描述语言（符号）的创作工具：MultimediaToolBook

可视化编程环境：VisualBasic和VisualC++247.3多媒体信息的数字化和压缩技术7.3.1音频信息复杂的声波由许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20Hz～20kHz。

振幅频率25模拟音频的数字化用计算机对音频信息处理，就要将模拟信号（如语音、音乐等）转换成维数字信号。采样：每隔一定时间间隔对模拟波形上取一个幅度值。量化：将每个采样点得到的幅度值以数字存储。编码：将采样和量化后的数字数据以一定的格式记录下来模拟信号采样量化编码数字信号

振幅

频率1/T

采样点

T

振幅1/TT26数字音频的技术指标采样频率、量化位数和声道数采样频率：每秒钟的采样次数量化位数(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。声道数：声音通道的个数，立体声为双声道。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44.10kHz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：44100×16×2/8=176400（字节）27数字音频的文件格式

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。

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。

MPEG音频文件（.MP1/.MP2/.MP3）采用MPEG音频压缩标准进行压缩的文件。

WAV文件MIDI文件287.3.2

图形和图像

图形和图像图形：由点、线等组成的有边界画面，文件中存放描述图形的指令。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。图形与图像的数字化分辨率（行、列）和颜色深度真彩色每个像素点占3个字节，224=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：1280×1024分辨率的“真彩色”电视图像，按每秒30帧计算，显示1分钟，则需要：

1280×1024×3×30×60≈6.6GB29常用图像文件格式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.GIF格式文件

Internet上的重要文件格式之一，最大不超过64KB，

256色以内，压缩比较高，与设备无关。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。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。

307.3.3

视频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：NTSC制式(30帧/秒，525行/帧)PAL制式（25帧/秒，625行/帧），我国采用PAL制式。

模拟视频和数字视频640×480×3×30×60=1658880000字节分辨率帧/秒采样深度

时间31常用视频文件格式AVI（Audio-VideoInterleaved）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。MOV文件利用它可以合成视频、音频、动画、静止图像等多种素材。MPG(.mpg)文件是按照MPEG标准压缩的全屏视频的标准文件。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。

32流媒体概述流媒体一种可以使音频、视频等多媒体文件能在Internet上以实时的、无需下载等待的流式传输方式进行播放的技术应用互联网直播视频点播远程教育视频会议系统33常用流媒体文件RealMediaRA（RealAudio）用来传输接近CD音质的音频数据RM（RealVideo）在低速率的网络上实时传输活动视频影像RF（RealFlash）一种高压缩比的动画格式QuickTime是数字媒体领域事实上的工业标准，是创建3D动画、实时效果、虚拟现实、A/V和其他数字流媒体的重要基础。ASF与WMAASF是一种数据格式，音频、视频、图像以及控制命令脚本等多媒体信息通过这种格式，以网络数据包的形式传输，实现流式多媒体内容发布。WMV是微软公司推出的与MP3格式齐名的一种音频格式，是用于高清晰度映像的编解码器。347.3.4

数据压缩技术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，能确保解压后的数据不失真。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。

数据压缩的国际标准

JPEG标准适用于连续色调和多级灰度的静态图像

MPEG标准适用于运动图像、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。

35文件压缩和解压缩软件

367.4多媒体素材制作

7.4.1WindowsXP的数字媒体

数字媒体处理功能：

WindowsMediaPlayerWindowsMovieMakerCDBurning

个人屏保快速图片浏览等资料:录制声音37WindowsMovieMaker制作电影的数字媒体程序制作过程参见实验教材387.5Flash动画制作Flash被广泛地用于多媒体领域，被公认为交互式矢量动画的标准。Flash格式文件的数据量小，采用流媒体技术，可以在网络上更快地播放动画，实现交互。IE5.0起的版本内置了Flash播放器插件，可以直接浏览带有Flash动画的网页。Flash动画作品案例39滚屏技术时间帧颜色填充与透明移动、变形、旋转遮罩、引导配音案例作品使用的技术407.5.1

FlashMX的界面组成FlashMX的界面由以下几个部分组成：菜单栏标准工具栏状态栏绘图工具时间轴面板工作区各类面板等417.5.2Flash基本术语

帧是构成Flash动画的基本组成元素。Flash时间轴面板上的每一小方格代表一帧。

关键帧包含有内容或对内容的改变起决定性作用的帧。当关键帧包含内容时，在影格内显示黑色实心圆点，如果帧不包含内容，在影格内显示空心圆点。

静止帧是相邻前一帧的延续。普通的静止帧显示为灰色方格，空白帧显示为白色方格。

过渡帧在前后两个关联的关键帧之间出现的帧（中间有连接线），所包含的内容由Flash根据前后两个关键帧自动生成。

427.5.2Flash基本术语

场景是Flash作品中相对独立的一段动画内容，一个Flash作品可以由若干个场景组成，每个场景中的图层和帧均相对独立。431）对每一关键帧中的内容进行逐个的制作和编辑2）图层为制作复杂动画而引入的一种手段。将复杂动作分解到不同的图层，图层按一定的顺序重叠在一起，产生综合效果，如同将画有不同图形的玻璃板重叠在一起。3）Alpha通道Alpha通道是决定图像中每个像素透明度的通道，用不同的灰度值来表示图像的可见程度，共有256级变化。7.5.3Flash动画制作基本方法手段447.5.4

逐帧动画制作制作的基本方法是对每一帧中的内容进行逐个的制作和编辑，改变帧内元素对象位置和内容例1

制作文字滚动的动画。类似地可以实现自左向右滚动、上下滚动和往返滚动的效果。最后一帧的文字与前一帧的文字坐标保持不变，可使循环播放返回到帧1时产生延迟效果。457.5.5

过渡动画制作过渡动画制作的基本方法是通过改变关键帧的位置、形状、颜色和大小等属性来完成。也可通过几个层之间动画的叠加来实现。46过渡动画制作方法之一：变形过渡变形过渡通过改变对象外形、颜色、大小、位置、翻转、移动和组合等实现动画。例2制作由圆形变为方形的动画在属性面板的补间下拉框中选择形状，两帧之间出现实线箭头，表示补间动画已正确地设置，若出现虚线，则设置有错误。错误原因可能是补间动画的方式错或对象类型不正确。47过渡动画制作方法之二：位移过渡位移过渡通过改变对象大小、位置、颜色、透明度等实现动画。例3制作逐渐消失的文字设计思路：通过改变帧内元素位置、颜色和大小的方法利用颜色亮度、色调、Alpha值可产生变色效果。注意：位移过渡动画中的所有对象必须转换为符号或群组。48过渡动画制作方法之三：图层使用例4制作小球碰撞运动的动画。设计思路：每个小球在各自的图层上运动，中间一点使2个小球处于相切的位置。注意：小球与阴影构成为符号补间动画采用动作进一步应用镜面效果制作方法49过渡动画制作方法之四：遮罩技术例5使用层的遮罩技术滚动显示彩色文字。设计思路：文字色彩使用一幅图片来填充遮罩技术可以透过遮罩层内图形区域显示被遮罩层的内容，其他区域则不透明。利用遮罩层可产生特殊效果。注意文字层(图层2)应位于图片层(图层1)的上方必须锁定遮罩层与被遮罩层改变图片的位置或改变文字的位置产生彩色变化的效果50遮罩技术进一步应用倒影效果制作方法水波用上下变化的线条图形形成。具体做法：将一矩形区域用橡皮擦去部分位置，如图所示。然后，将矩形区域作为倒影的遮罩层光影效果制作方法光影效果通过过渡渐变矩形形成过渡渐变配置可在混色器中完成，选用线性方式51过渡动画制作方法之五：引导层技术例6使用引导层使对象沿指定曲线运动注意运动对象必须构成一个整体，通常通过创建新元件输入对象。527.5.6

添加音效在Flash中不能自己创建或是录制声音，编辑动画所使用的声音文件，需要从外部导入到Flash中。可使用的声音文件类型为.wav与.mp3。Flash规定声音必须在独立的图层内播放。在影片中加入声音的方法如下：制作方法①将声