多媒体技术大学计算机基础课程.ppt

1、第8章,多媒体技术基础,本章主要内容,多媒体技术概述 图形图像基础 声音媒体基础 视频基础 计算机动画基础 数据压缩与编码 多媒体应用软件,多媒体的概念,媒体：指交流、传播信息的工具，承载信息之载体 多媒体：Multimedia =Multi + Media 多媒体的内涵：存储信息的实体；传递信息的载体。 多媒体的定义：把文字、声音、图形、图像、动画、视频等多种媒体信息通过计算机进行数字化综合处理，并集成为一个交互式系统的新技术。,多媒体技术,多媒体技术是一种基于计算机科学的综合技术,是正处于发展过程中的一门跨学科的综合性高新技术。 数字化信息处理技术 音频和视频技术 计算机软件和硬件技术 人

2、工智能和模式识别技术 通信和网络技术等,多媒体技术的特征,集成性是指将不同的媒体信息有机地组合成为一个完整的多媒体信息； 交互性是指人们可主动地对媒体信息进行冻结、缩放、变换等操作并产生一种全新信息的交流方式 实时性是指要支持对媒体信息的实时处理而不能产生停顿。实时性的主要表现形式为音频和视频信息，在多媒体信息中特别要强调音频和视频的存在 数字化是指将不同的媒体信息有机地组合成为一个完整的多媒体信息； 多维性是指人们可主动地对媒体信息进行冻结、缩放、变换等操作并产生一种全新信息的交流方式,多媒体系统的组成,多媒体系统的层次结构,多媒体信息的类型,文本 图形图像 声音 视频影像 动画,多媒体技术

3、的应用领域,教育 商业领域 信息领域 工作方式 娱乐与服务,图形图像基础,图形是指从点、线、面到三维空间的黑白或彩色几何图形。图形的格式是一组描述点、线、面等几何图形的大小、形状及其位置、维数的指令集合。图形文件只记录生成图的算法、图上的某些特征点和参数等绘图信息，因此也称矢量图。 用于产生和编辑矢量图形的程序通常称为“draw”程序。计算机常用的矢量图形文件有：3DS、DXF、WMF等等。由于图形只保存算法和特征点及参数等绘图信息，故占用的存储空间很小，放大与缩小不会失真。但显示时需经过重新计算，因而一般图形越复杂显示时间越长。 图像是由像素点阵组成的画面，它用数字描述每个像素点的深度等信息

4、,也称为位图。用于生成和编辑位图图像的软件通常称为“paint”程序。,数字图像基础 :颜色的表示,颜色的特性 颜色可由色调、饱和度、亮度来描述 色调(色相)是视觉系统对一个区域呈现的颜色的感觉 饱和度是相对于明度的一个区域的色彩，是指颜色的纯度 亮度是视觉系统对可见物体发光多少的感知属性，它和人的感知有关,数字图像基础 :颜色的表示,颜色的表示 RGB颜色空间 任何一种颜色都可用红、绿、蓝三种基本颜色按不同的比例混合得到：颜色RGB CMYK颜色空间 任何一种颜色也可以用青色、品红和黄色三种基本颜料按一定比例混合得到 HSB颜色空间 使用色调、饱和度和明度构造,数字图像基础 :图像数字化,数

5、字图像基础 :图像数字化,数字图像 图像数字化后成了像素点的颜色量化数字阵列，这些数据的前后顺序构成了图像的位置关系和颜色成分 位图也可用扫描仪、数码相机等数字设备获取，或者用摄像机、录相机、激光视盘与视频采集卡这类设备，把模拟的图像信号变成数字图像数据。,数字图像基础 :图像数字化,图像属性 分辨率是指组成一幅图像的像素密度。对同样大小的一幅图，如果组成该图的像素数目越多，则说明图像的分辨率越高，看起来就越精细逼真 像素深度是指存储每个像素的颜色所用的二进位数 真彩色指图像的每个像素值中，R、G、B三个基色分量直接决定显示设备的基色强度 伪彩色图像是指每个像素的颜色不是由三个基色分量的数值直

6、接决定,数字图像基础 :文件格式,BMP文件是Windows采用的图像文件存储格式，在Windows环境下运行的所有图像处理软件都支持这种格式。图像色彩逼真，但数据量大 GIF文件是CompuServe公司开发的图像文件存储格式，称为图形交换格式 JPEG文件使用真彩色保存照片效果图像。由于采用高效的压缩算法，图像数据量被大大压缩但图像质量仍然很好。 PNG是便携式网络图像格式，可替代GIF和TIFF文件格式，并增加了一些GIF文件格式所不具备的特性。,数字图像处理方法,数字图像处理是对图像的数字矩阵作数学运算 图像增强处理能有效地去处噪声和失真，使图像变得容易辨识和观看 图像特征提取是为区分

7、对象物和非对象物而进行的图像固有特征取得 图像识别是图像处理的最高级别，是利用提取的景物特征来自动识别是何景物,图像制作软件,常用的图形图像制作软件有Photoshop、Fireworks、CorelDraw、Freehand等。它们的特长在于制作、修饰图像，而不是分析、识别图像。Photoshop用来处理相片和做平面设计，是一个非常好的选择。 在多媒体图形、图像创作中可以用Photoshop解决造型、版式设计、色彩色调处理、文字艺术特效等问题。,数字声音基础 :声音的特点,声音是由机械振动产生的物理波，它由频率和振幅两个基本参数决定。 频率描述了振动的快慢，频率越高声音越尖锐； 振幅描述了振

8、动的强弱，振动越强，引起的声压变化越大，声音就越大。 对声音频率的听觉范围为20Hz20kHz之间，而音强的范围一般在0120dB。,数字声音基础 :声音的特点,声音分类 次音波（频率小于20Hz） 音频波（频率在20Hz20kHz之间） 超音波（频率大于20kHz） 语音 是由人的发声器官产生的声音，频率范围在主要集中在300Hz3kHz之间。 语音用可懂度、清晰度、自然度来衡量。 男性语音频率在100Hz9KHz之间；女性语音频率在150Hz10KHz之间。,数字声音基础 :音频数字化,模拟音频 声音用电压或电流表示时，声音信号在时间和幅度上都是连续的模拟信号 模拟信号有三个基本要素:基准

9、线、频率、振幅,数字声音基础 :音频数字化,数字音频 用一系列数字编码来表示音频信号 特点是保真度好，动态范围大，可无限次复制而不会损失信息，便于编辑和特效处理。 模拟音频数字化 将模拟音频采样、量化的过程 采样是每隔一个时间间隔就在模拟声波上取一个幅度值 量化是用有限个小幅度来表示无限个幅度值的过程,数字声音基础 :音频数字化,采样,量化,声音的模拟信号,声音的数字信号,编码,数字声音基础 :音频文件格式,波形文件（.wav、.voc） WAV文件是Windows下使用的标准波形声音文件格式 MIDI文件（.mid、.cmf） MIDI文件是记录MIDI音乐的文件格式，后缀 .mid MP3

10、文件（.mp3） MP3是基于MPEG压缩标准的一种音频文件格式被广泛应用于音乐的网上发布和传输以及随身听中 流式波形文件（.ra、.wma） .wma是微软公司的流式音频文件，可方便地在因特网上传输和在线播放,数字声音基础 :数字音频处理,对数字音频文件可以使用软件进行编辑处理,常用的音频处理软件有 CoolEdit是一款功能强大、效果出色的多轨录音和音频处理软件 Sound Forge是另一款音频录制、处理软件，它几乎成了PC机上单轨音频处理的代名词,数字声音基础 :数字音频处理,对数字音频的处理主要有： 获取数字音频 编辑音频文件 声音特效 均衡、混响和滤波 多轨合成,视频基础：模拟视频

11、,模拟视频：用模拟电信号形式进行记录、存储和传输的视频为模拟视频。 模拟视频信号是一维时间变量的电信号随时间的变化在垂直方向上的采样结果。这个采样随时间的变化而形成周期，其周期的采样过程称为扫描。 常用的扫描方式有两种：逐行扫描和隔行扫描。逐行扫描是在每一个周期的时间内对一个完整的图像进行扫描，称为一帧。隔行扫描是在同样的时间内对奇数行或偶数行进行扫描。 研究表明，扫描的刷新率在50次/秒以上时，人眼感觉不到光闪烁的变化。,视频基础：模拟视频,常用模拟视频信号有三种：NTSC、PAL和SECAM。 NTSC彩色电视制是1952年美国国家电视标准委员会定义的彩色电视广播标准，称正交平衡调幅制 P

12、AL制彩色电视广播标准，称为逐行倒相正交平衡调幅制 SECAM彩色电视广播标准，称为顺序传送彩色与存储制。,数字视频基础：视频数字化,对计算机来说，无论是文字或图形，还是图像或视频，在计算机上进行处理首先要数字化。 与音频信号相似，对所要处理的一幅画面，通过对每一个象素进行采样，并且按照颜色或者灰度进行量化，就可以得到图像的数字化结果。数字化的结果放在显示缓存区中，与显示器上的点一一对应，这就是位图图像。 对视频按照时间进行数字化所得到的图像序列，就构成了数字视频序列。,数字视频基础：视频数字化,数字视频基础：视频文件格式,视频文件分为动画文件和影像文件两大类 AVI是Microsoft公司开

13、发的数字音频与视频文件格式，它允许视频和音频交错在一起同步播放，支持256色彩色，数据量巨大 MPEG是运动图像压缩算法的国际标准，采用有损压缩方法减少运动图像中的冗余信息。 QuickTime是苹果公司开发的音频视频文件格式,数字视频基础：视频文件格式,Real Video文件(.rm、.rf) 是Real Networks公司开发的流式视频文件格式 ASF文件(.asf)是微软公司开发的流媒体文件格式，用来在因特网上实时播放音频和视频。 WMV文件（.wmv）是微软公司开发的与MP3齐名的视频格式文件 DV格式是一种国际通用的数字视频标准，是数码摄像机在它的MiniDV磁带傻瓜记录影像的文

14、件结构,数字视频处理方法,常见的视频编辑软件有Premiere、Video For Windows、Digital Video Productor等。 Premiere是视频编辑软件中功能较强的一种，其主要功能包括： 编辑和组接各种视频片段，各种特技处理，各种字幕、图标和其它视频效果，配音并对音频片段进行编辑调整，改变视频特性参数（帧率、图像深度、音频采样频率等），设置音频、视频编码及压缩参数，输出生成AVI或MOV格式的数字视频文件，转换成NTSC或PAL的兼容色彩，以便转换成模拟视频信号,动画基础,计算机动画产生原理 动画是由一系列静态画面按照一定的顺序组成，这些静态的画面称为动画的帧。通

15、常情况下，相邻的帧差别不大，其内容的变化存在着一定的规律。当这些帧按顺序以一定的速度播放时，由于眼睛的视觉残留作用的存在，就形成了连贯的动态效果。 计算机动画的类型 计算机动画根据视觉空间的不同可分为二维计算机动画和三维计算机动画。,动画基础,计算机动画的存储格式,FLC格式 GIF格式 SWF格式,动画基础 ：计算机动画的关键术语,帧：帧就是动画中最小单位的单幅影像画面，相当于电影胶片上的每一格镜头。在动画软件的时间轴上帧表现为一个标记。随着时间的推进，动画会按照时间轴的横轴方向播放，而时间轴正是对帧进行操作的场所。 关键帧：关键帧是指动画中定义的更改所在的帧，或包括修改影片的帧动作脚本的帧

16、。 过渡帧(Frame)：两个关键帧之间的部分就是过渡帧，它们是起始关键帧动作向结束关键帧动作变化的过渡部分。,动画基础 ：计算机动画的关键术语,时间轴：时间轴用于组织和控制影片内容在一定时间内播放的层数和帧数。时间轴的主要元件是图层、帧和播放头。 图层：图层就像透明的醋酸纤维薄片一样，一层层地向上叠加。图层可以帮助组织文档中的插图。可以在图层上绘制和编辑对象，而不会影响其它图层上的对象。,数据压缩,数据压缩：用最少的数码来表示信号。,其作用是： 能较快地传输各种信号 在现有的通信干线并行开通更多的多媒体业务 紧缩数据存储容量 降低发信机功率,数据为何能被压缩,数据中间常存在一些多余成分，即冗

17、余度 数据中间尤其是相邻的数据之间，常存在着相关性 人们在欣赏音像节目时，由于耳、目对信号的时间变化和幅度变化的感受能力都有一定的极限,数据压缩过程,预准备,处理,量化,编码,常见的数据压缩的方法,无损压缩 常用的无损压缩有：行程编码、Huffman编码、算术编码、LZW编码等。 有损压缩 常用的有损压缩方法有：PCM(脉冲编码调制)、预测编码、变换编码、插值与外推等。,音频压缩编码,音频编码标准 ITU-T G系列音频编码标准 高保真立体声标准 MPEG是运动图像专家组的缩写，是国际标准化组织中的一个工作组，它制定出了一系列音频和视频的压缩标准。 MPEG在音频上的压缩可以分为MPEG La

18、yer1、MPEG Layer2和MPEG Layer3)，并根据不同的用途，使用不同层次的编码。,音频压缩编码,图像压缩编码,图像压缩标准 JPEG 标准可用于自然景象或任何连续色调图像的数字数据的压缩编码和解码，但不适用于二值图像。 JPEG是ISO和国际电报电话咨询委员会(CCITT)关于静止图像编码的联合专家组名称的缩写 JPEG 2000用以离散小波变换算法为主的多解析编码方式 JPEG 2000统一了面向静态图像和二值图像的编码方式，是既支持低比率压缩又支持高比率压缩的通用编码方式。,数字视频编码标准,MPEG-1标准 称“运动图像和伴随声音的编码，主要用于多媒体存储与再现，如VCD等 PEG-2标准 称“运动图像及其伴音信息的通用编码”，主要用于数字存储媒体、广播电视和通信。DVD技术采用了该标准。 MPEG-4标准 称“甚低速率视听编码”, 主要应用于可视电话、可视邮件等 MPEG-7用来为不同类型的多媒体信息描述定义一个新标准,数字视频编码标准,H.261协议和H.2