第9章 多媒体信息技术基础

1、第9章多媒体信息技术基础,知识目标了解多媒体和多媒体技术的基本概念了解多媒体计算机的硬件系统和软件系统的含义了解WindowsXP的多媒体功能,技能目标能够说出多媒体技术的在科技和生活中的应用能够识别多媒体计算机的硬件组成能够使用WindowsXP的多媒体软件播放媒体文件,多媒体是多媒体信息和多媒体技术的总称。多媒体信息是指集数据、文字、图形与图像为一体的综合媒体信息。多媒体技术则是指将计算机与通信技术融为一体，综合处理、传送和贮存多媒体信息的数字技术。多媒体技术的发展，极大地拓展了计算机及网络的应用领域，改变着人们的生活方式，并对大众传媒产生了巨大影响。,9.1多媒体技术概述,自从20世纪8

2、0年代多媒体技术开始发展以来，多媒体技术迅猛发展，并迅速走向产业化。仅十几年的时间，在市场上出售的微型计算机已全部具有多媒体功能，多媒体方面的技术指标已成为计算机购买者必须考虑的一个重要方面。多媒体技术已成为当今最热门的研究课题之一。,9.1.1媒体和多媒体,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的技术，这些信息媒体包括文字、声音、音乐、图形、图像、动画、视频等。计算机技术和事务信息处理技术的发展，使我们今天拥有了处理多媒体信息的能力，使多媒体成为一种现实。所以我们现在所说的多媒体，不是指多媒体本身，而是指处理和应用它的一整套技术。,9.1.2多媒体技术及其特性

3、,（1）数字化。是指多媒体信息以数字形式表现，并以数字化方式处理多媒体信息，信号衰减小、不丢失、不畸变，最大限度地保持了信息的精确度。（2）集成性。是指多媒体采用了数字化技术，可以综合处理文字、声音、图形、图像、动画、视频等多种信息，并将这些不同类型的信息有机地结合在一起。它是多媒体信息和多媒体设备的高度统一。（3）交互性。是指多媒体信息以超媒体结构进行组织，便于实现人机交互与控制。正是有了交互性，用户才能更快和更有效地获取信息。,9.1.3多媒体信息处理的关键技术,1视频音频数据压缩/解压缩技术由于数字化的图像、声音等媒体数据量非常大，致使在目前流行的计算机产品，特别是微机系列上实现多媒体应

4、用十分困难。此外，视频与音频信号不仅需要较大的存储空间，还要求很高的传输速度。因此，必须对多媒体信息进行实时压缩和解压缩。研究表明，选用合适的数据压缩技术，可以将字符数据、语音数据、图像数据量压缩到原来的1/21/60。数据压缩技术日趋成熟，不但制定了压缩和解压缩编码的国际标准，而且已经产生了不同的压缩算法和能实现这些算法的大规模集成电路和计算机软件。,2多媒体专用芯片技术因为要实现音频、视频信号的快速压缩、解压缩和播放处理，需要大量的快速计算。而实现图像的许多特殊效果、图形的处理、语音信号处理等等，也都需要较快的运算和处理速度。因此只有采用专用芯片，才能获得满意的效果。多媒体计算机专用芯片可

5、归纳为两种类型：一种是固定功能的芯片，另一种是可编程的数字信号处理器（DSP）芯片。,3大容量信息存储技术多媒体的音频、视频、图像等信息虽经过压缩处理，但仍然需要相当大的存储空间。而且硬盘存储器的盘片是不可交换的，不能用于多媒体信息和软件的发行。大容量只读光盘存储器的出现，解决了多媒体信息存储空间及交换问题。CD-ROM、CD-I、CD-V、DVD技术的出现，使得基于计算机的数字驱动器能存储640M17GB的数据量。,4多媒体输入/输出技术多媒体输入/输出技术包括媒体变换技术、媒体识别技术、媒体理解技术和综合技术。媒体变换技术是指改变媒体的表现形式，如当前广泛使用的视频卡、音频卡（声卡）都属媒

6、体变换设备。媒体识别技术是对信息进行一对一的映像过程。例如，语音识别是将语音映像为一串字、词或句子；触摸屏是根据触摸屏上的位置识别其操作要求。媒体理解技术是对信息进行更进一步的分析处理和理解信息内容，如自然语言理解、图像理解、模式识别等技术。媒体综合技术是把低维信息表示映像成高维的模式空间的过程，例如，语音合成器就可以把语音的内部表示综合为声音输出。,5多媒体软件技术多媒体软件技术主要包括多媒体操作系统、多媒体素材采集与制作技术、多媒体编辑与创作技术、多媒体应用程序开发技术、多媒体数据库管理技术等。其中，多媒体操作系统是多媒体软件的核心。它负责多媒体环境下多任务的调度，保证音频、视频同步控制以

7、及信息处理的实时性，提供多媒体信息的各种基本操作和管理，具有对设备的相对独立性与可扩展性。,6多媒体应用开发技术在多媒体应用开发方面，目前还缺少一个定义完整的应用开发方法学。多媒体应用开发需要计算机开发人员、音乐创作人员、图像创作人员等集中在一起，共同完成开发任务对于项目管理者来说，研究和推出一个多媒体应用开发方法学将是极为重要的。,7多媒体通信技术多媒体通信要求能够综合地传输、交换各种信息类型，而不同的信息呈现出不同的特征。对数据而言，可容忍延迟，但却不能有错，即便一个字节的错误都会改变数据的意义。,8虚拟现实技术虚拟现实技术是用计算机生成现实世界的技术。虚拟现实的本质是人与计算机之间进行交

8、流的方法，它以其更加高级的集成性和交互性，给用户以十分逼真的体验，可以广泛应用于模拟训练、科学可视化等领域，如飞机驾驶训练、分子结构世界、宇宙作战游戏等。,9.1.4多媒体技术的应用,1在教育与培训方面的应用多媒体技术对教育产生的影响比对其他领域的影响要深远得多。利用多媒体计算机的文本、图形、视频、音频及其交互式的特点，可以编制出计算机辅助教学软件，即课件。课件具有生动形象、人机交流、即时反馈等特点，能根据学生的水平采取不同的教学方案，根据反馈信息为学生提供及时的教学指导，创造出生动逼真的教学环境，改善学习效果。而且教师可以根据情况随时修改程序，不断补充新的教学内容。,2在通信方面的应用多媒体

9、通信有着极其广泛的内容，如可视电话、视频会议等已逐步被采用，而信息点播（InformationDemand）和计算机协同工作CSCW（ComputerSupportedCooperativeWork）系统将给人类的生活、学习和工作产生深刻的影响。“多媒体计算机+电视+网络”将形成一个极大的多媒体通信环境，它不仅改变了信息传递的面貌，带来通信技术的大变革，而且计算机的交互性、通信的分布性与多媒体的现实性相结合，构成了继电报、电话、传真之后的第四代通信手段，向社会提供全新的信息服务。,3多媒体技术在其他方面的应用多媒体技术也给出版业带来了巨大的影响，其中近年来出现的电子图书和电子报刊就是应用多媒体

10、技术的产物。电子出版物具有容量大、体积小、成本低、检索快、易于保存和复制、能存储音像图文信息等优点，因而前景乐观。,9.2多媒体计算机,图9-1MPC3多媒体计算机配置示意图,9.2.1多媒体计算机的特点,（1）具有交互式播放和阅读功能的CD-ROM。使用光盘可以录制音乐、动画节目，存储字典、百科全书、技术文稿等各类文献资料。（2）高质量的数字音响功能。MPC应具有A/D和D/A功能，并且可以把数字信号存储到硬盘上，再从硬盘上重放。此外，MPC应配有音乐合成器接口MIDI（MusicalInstrumentDigitalInterface），可分别用来增加播放复合音乐和外接电子乐器、编辑乐曲等

11、功能。（3）图文、声音同步播放。MPC能够显示来自光盘上文字、动画、影视节目等，而且可以使画面、声音、字幕同步。（4）具有管理多媒体的软件平台。目前，大量多媒体视听软件均以Windows环境为操作平台，可以方便地在MPC上运行。MPC3标准要达到的目标是使多媒体计算机能在CD级音响伴奏下播放全屏幕MPEG视频。目前市场上的主流计算机配置都超过了MPC3对硬件的要求。,9.2.2多媒体计算机的硬件系统,1光盘驱动器2CD-ROM激光存储器3DVD标准4CD-R和CD-RW激光存储器5EVD6音频卡7视频采集卡8扫描仪9触摸屏10数码照相机11数码摄像机,9.2.3多媒体计算机的软件系统,多媒体计

12、算机软件系统按功能可分为系统软件和应用软件。1多媒体系统软件2多媒体应用软件,9.3多媒体文件,计算机中的多媒体文件类型众多，大致可分为图像、音频、视频及动画等几大类。下面对这些多媒体文件类型进行全面介绍。,9.3.1图像文件,1数字图像基础计算机的图像就是数字化的图像，它包括两种，一种是图像，一种是图形。图像又被称为“位图”，是直接量化的原始信号形式，由像素点组成，每个像素点由若干个二进制位进行描述。由于图像对每个像素点都要进行描述，因此数据量比较大，但表现力强、色彩丰富，通常用于表现自然景观、人物、动物、植物等自然的、细节的事物。图形又被称为“矢量图”，是由计算机运算而形成的抽象化结果，由

13、具有方向和长度的矢量线段组成，其基本的组成单元是锚点和路径。由于图形是使用坐标数据、运算关系及颜色描述数据，因此数据量较小，但在表现复杂图形时就要花费较长的时间，同时由于图形无论放大多少始终能表现光滑的边缘和清晰的质量，故常用来表现曲线和简单的图案。,2图像的数字化图像数字化过程包括采样和量化两个过程。采样是指将图像转变成为像素集合的一种操作。我们使用的图像基本上都是采用二维平面信息的分布方式，要将这些图像信息输入到计算机中进行处理，就必须将二维图像信号按一定间隔从上到下有顺序地沿水平方向或垂直方向直线扫描，从而获得图像灰度值阵列，再对其求出每一特定间隔的值，就能得到计算机中的图像像素信息。经

14、过采样后，图像已被分解成在时间和空间上离散的像素，但这些像素值仍然是连续量，并不是我们在计算机中所见的图像。量化则是指把这些连续的浓淡值变换成离散值的过程。也就是说，量化就是对采样后的连续灰度值进行数字化的过程，以还原真实的图像。,3图像的储存格式（1）JPEG格式。（2）BMP格式。（3）GIF格式。（4）PNG格式。（5）TIFF格式。（6）TGA格式。（7）PSD格式。,4图像的重要参数（1）图像分辨率（ImageResolution）。（2）色彩深度（PixelsDepth，即像素深度）。（3）图像容量。（4）输出分辨率。常用的显示分辨率表示显示器在显示图像时的分辨率。显示分辨率的数值

15、是指整个显示器所有可视面积上水平像素和垂直像素的数量。例如800600的分辨率，是指在整个屏幕上水平显示800个像素，垂直显示600个像素。,9.3.2音频文件,1声音基础声音是通过空气的振动发出的，通常用模拟波的形式来表示。它有两个基本参数：振幅和频率。振幅反映声音的音量，频率反映声音的音调。频率为20Hz20kHz的波称为音频波；频率小于20Hz的波称为次音波；频率大于20kHz的波则称为超音波。2声音信号的数字化音频是连续变化的模拟信号，而计算机只能处理数字信号，要使计算机能处理音频信号，必须把模拟音频信号转换成用0、1表示的数字信号，这就是音频的数字化。,3声音文件的存储格式声音数据的

16、存储格式包括以wav、au、aif、snd、rm、mp3、mid、mod等为扩展名的多种格式。wav格式主要用在PC上，au格式主要用在UNIX工作站上，aif和snd格式主要用在苹果机和美国视算科技有限公司的工作站上，rm和mp3格式是因特网上流行的音频压缩格式，mid、mod格式是按MIDI数字化音乐的国际标准来记录和描述音符、音道、音长、音量和触键力度等音乐信息的文件格式。,9.3.3视频文件,数字视频之所以被广泛使用，主要有两方面的原因。一是由于非线性编辑具有神话般的魔力，它让人们相信自己在电视上看到的和听到的都是真实的。二是数字视频压缩技术的突破。没有压缩编码，数字视频及其非线性编辑

17、几乎是不可能实现的。目前，常用的压缩编码技术是国际标准化组织推荐的JPEG和MPEG压缩。,1视频的数字化（1）数字化。在对视频进行数字化处理的时候，大部分情况下，都要进行压缩。因为没有进行压缩的视频数据量会过大。压缩的目的是在保证图像品质的同时，还要减少数据传送速度。要进行多大程度的压缩，是由压缩的视频将作为什么目的使用来决定的。（2）压缩方法。根据是否具有数据的完全复原功能，视频的压缩方法可以分为无损失压缩方法和损失压缩方法，也可以分成依靠软件进行的压缩和依靠硬件进行的压缩。无损失压缩方法为了能够恢复为原来的影像，在压缩时对数据非常重视，它被广泛地应用在X-ray、电脑断层摄影法（CT）等

18、医用领域。损失压缩方法就如同其名字一样，指的是影像画质的一部分受到损失的同时进行压缩的方法。这种压缩方法在重新复原压缩信息的时候，可以具有与压缩前状态不同的内容。（3）压缩的种类。压缩视频的方法有很多，减少视频帧的大小和减少视频的帧频都是比较容易的方法。但是，如果想表现出自然的移动，还需要了解一下其他的压缩方式。在视频中把各个帧分别进行的压缩叫做Intraframe压缩。如果同时使用这种Intraframe方式和把帧之间不需要的信息删除的Interframe压缩方式，将可以大大提高压缩率。,2视频文件的存储格式多媒体应用中使用的动画主要有两种格式，一种是Autodesk公司的FLC格式，另一种

19、是由Macromedia公司的Director生成的MMM格式。视频文件的使用一般与标准有关，例如AVI与VideoforWindows，MOV与QuickTimeforWindows，而VCD和MPEG则使用自己专用的格式。,3视频的重要参数（1）帧频和分辨率。帧频指的就是每秒表示的图像的次数（帧数），它一般使用Hz进行表示。分辨率一般通过屏幕上的像素表示。分辨率和帧频越高，图像的品质就会越高，但需要注意的是，这需要同等程度的配置或者内存与带宽。（2）像素。像素是数码图像的最小单位，也可以把它叫做画素（画面元素）。像素分辨率是由像素具有几个比特的色彩属性来决定的，如1比特可以表现白色和黑色两

20、种颜色，2比特则可以表现4种色彩。目前，大部分计算机使用的Monitor的像素分辨率都是24比特，它的含义就是具有16777216种色彩属性的视频。（3）带宽。传送信号和传送媒体的速度及容量是依靠带宽或者传送速度来表现的。所谓带宽，就是信号所占据的周波数范围（Spectrum，即波长）的大小，或者传送媒体可以容纳的周波数范围的大小。带宽一般指的是在给出的时间里能够传送的信息的量，通常通过每秒的比特或者字节数来表示。为了能够显示高画质的图像，就必须增大传送能力，也就需要同等程度的带宽。,（4）交错方式的视频。指的是在CRT画面中通过电子波束来扫描画面的时候，分两次对画面上的线条进行扫描。一般的电

21、视都是通过交错方式的视频来显示的。（5）模拟视频格式。为了能够接收到通过空中电波或者Cable等输入的信号，再输送到TV上，模拟视频一般通过恢复为RGB模式进行显示。使用这种方式作为传送信息的手段，夹杂在传送过程中的杂音也会通过信息进行播放，所以，设备之间的连接类型就非常重要了。（6）连接端口。视频的格式与便携式摄像机、VCR以及计算机间的连接方式是非常重要的。常用的连接端口包括：IEEE1394、BNCConnector、S-Video、XLR、RCA、VCR等。（7）传送标准。国际通用的三大TV标准制式是NTSC、PAL和SECAM。根据地域和国家的不同，各自确定标准来使用。在以国际流通为

22、目的制作内容或者使用国外制作的节目的时候，因为不同的传送标准，其分辨率或者帧频都是不一样的。此时，虽然可以通过特定的传送标准把制作好的节目转换成其他标准，但是在画质上就会出现一些问题。,9.3.4动画文件,1动画技术基础动画是由很多内容连续但各不相同的画面组成的。动画利用了人类眼睛的“视觉滞留”效应。人在看物体时，画面在人脑中大约要停留1/24秒，如果每秒有24幅或更多画面进入人脑，那么人们在来不及忘记前一幅画面时，就看到了后一幅，形成了连续的影像。这就是动画的形成原理。在计算机技术高速发展的今天，动画技术也从原来的手工绘制进入了电脑动画时代。使用电脑制作动画，表现力更强，动画的内容更丰富，制

23、作也变得更简单。,2动画的分类根据动画的性质，动画可以分为两大类：帧动画和矢量动画。帧动画是由一帧一帧的内容不同而又相联系的画面，连续播放而形成动画的视觉效果。这种动画也是传统的动画表现方式，构成动画的基本单位是帧，常用来创作传统的动画片、电影特技等。矢量动画是经过计算机计算生成的动画，表现为变换的图形、线条和文字等。这种动画画面其实只有一帧，通常由编程或是矢量动画软件来完成的，是纯粹的电脑动画形式。,3动画文件的存储格式多媒体动画现在应用的比较广泛，由于应用领域不同，其动画文件也存在着不同类型的存储格式。如3DS是DOS系统平台下3DStudio的文件格式，U3D是UleadCOOL3D文件

24、格式，GIF和SWF则是我们最常用到的动画文件格式。,9.4常用多媒体信息处理软件简介,9.4.1常用音频编辑工具介绍音频编辑工具是用来录放、编辑、加工和分析声音文件的。各种音频编辑工具使用得相当普遍，但它们的功能相差很大。下面列出了比较常见的几种工具。（1）CakewalkProAudio(CakewalkSONAR)。（2）CoolEditPro2.0。（3）SoundForge。,9.4.2常用图像处理工具简介,（1）AdobePhotoshop6.0。美国Adobe公司的Photoshop软件无疑是图像处理领域中最出色、最常用的软件。它具有强大的图像处理功能，是大多数设计人员和电脑爱好

25、者的首选。Photoshop在照片修饰、印刷出版、网页图像处理、视频辅助、建筑装饰等各行各业有着广泛的应用。Photoshop6.0除加强了以往的图像处理功能外，更显著的是加强了网页制作方面的功能，更加巩固了它在设计领域中的重要地位。,（2）CorelDraw。在计算机图形绘制排版软件中，CorelDraw是我们首先考虑的产品。它是绘制矢量图的高手，功能强大且应用广泛，几乎涵盖了所有的计算机图形应用，在制作报版、宣传画册、广告POP，以及绘制图标、商标等计算机图形设计领域中占有重要的地位。,（3）Painter。Painter是MetaCreations公司进军二维图形软件市场的主力军，具备其

26、他图形软件所没有的功能。它包含各种各样的画笔，具有风格多样而强大的绘画功能。由于具备了如此新颖的绘图功能，以致Painter5.0一经推出就引起了很大的波动。在1999年底，MetaCreations公司又推出了Painter6.0，绘图功能又比前一版本增强了许多，诸如新增了许多画笔，增强了图层支持功能，改进了文本处理功能等等。,（4）AdobeIllustrator。AdobeIllustrator是真正在出版业上使用的标准矢量图绘制工具，由于早先只作为苹果机上的专业绘图软件，因而一直没有广泛流行，直至7.0PC版推出后，才受到国内用户的注意。该软件为创作的线稿提供无与伦比的精度和控制，适合

27、生产任何小型设计到大型的复杂项目，常用于各种专业的矢量图设计。,（5）PhotoImapct。秉承Ulead公司一贯风格，UleadPhotoImapct具有界面友好、操作简单、实用等特点。当然，它在图像处理和网页制作方面的能力也相当卓越，其中提供了大量的模板和组件，可以轻松地设计出相当专业的图像来，适合于非专业的多媒体设计者。,9.4.3常用视频编辑工具介绍,（1）AdobePremiere6.0。AdobePremiere是一个非常优秀的桌面视频编辑软件。它让你使用多轨的影像与声音做合成与剪辑来制作AVI和MOV等动态影像格式。AdobePremiere提供了各种操作界面来达成专业化的剪辑

28、需求。在AdobePremiere6.0中把要制作的影视节目称为一个Project(项目)，由它来集中管理所用到的原始片段、各片段的有序组合、各片段的叠加与转换效果等，并可以生成最终的影视节目。,（2）UleadMediaStudioPro。MediaStudioPro主要的编辑应用程序有VideoEditor、AudioEditor、CGInfinity、VideoPaint，其內容涵盖了视频编辑、影片特效、2D动画制作，是一套整合性完备、面面俱到的视频编辑套餐式软件。它在VideoEditor和AudioEditor的功能和概念上与Premiere的相差不大，最主要的不同是CGInfini

29、ty与VideoPaint在动画制作与特效绘图方面的程序。CGInfinity是一套矢量基础的2D平面动画制作软件，它绘制物件与编辑方面与CorelDraw比较相似。VideoPaint的特效滤镜和百宝箱功能非常强大。,（3）UleadVideoStudio（会声会影）。会声会影是完全针对家庭娱乐、个人纪录片制作之用的简便型编辑视频软件。在操作界面上与MediaStudioPro完全不同，它有一些特殊功能，例如动态电子贺卡、发送视频Email等。会声会影提供了12类114个转场效果，可以用拖曳的方式应用，每个效果都可以做进一步的控制。另外，还可在影片中加入字幕、旁白或动态标题等文字功能。是一套

30、能让一般的计算机使用者应用的视频软件。,9.4.4常用动画编辑工具介绍,创作平面动画的软件有Flash、GIFAnimator5等。（1）Flash。Flash是一款用于矢量图创作和矢量动画制作的专业软件，主要应用在网页设计和多媒体制作中，具有强大的功能且性能独特。Flash制作的矢量图动画大大增加了网页和多媒体设计的观赏性。由于它存储容量小，而且具有矢量图的特性，放大而不失真，图像效果清晰、可以同步音效等特点，再加上它超强的交互性，甚至可以用它来制作游戏，因此很快受到了广大设计人员和电脑爱好者的青睐，渐渐的在网络上出现了一批设计出众的人，他们用Flash表现了精妙绝伦的设计技巧，给人以叹为观