第八章-多媒体技术基础课件.ppt

1、第8章 多媒体技术基础,大学计算机基础,第2页,多媒体技术的基本概念 多媒体计算机系统组成 多媒体信息的数字化 多媒体数据的压缩技术 声音和图像文件格式 常用多媒体素材制作,内容摘要,大学计算机基础,第3页,1多媒体技术的发展 多媒体（Multimedia）一词产生于20世纪80年代初。 1984年Apple公司在微机中建立了一种新型的图形化人机接口。 1985年Commodore公司首创Amiga多媒体计算机系统。,8.1 多媒体技术的基本概念,8.1.1 多媒体技术的发展与定义,大学计算机基础,第4页,1986年PHILIPS和SONY公司共同制定了光盘技术标准。 1991年制定了第一个多

2、媒体计算机标准MPC1。 1995年微软公司推出Windows 95，推动了多媒体技术在计算机中的普及。,8.1 多媒体技术的基本概念,8.1.1 多媒体技术的发展与定义,大学计算机基础,第5页,2媒体的表现形式 国际电信联盟（ITU）将媒体分为：感觉媒体、表示媒体、显示媒体、存储媒体和传输媒体五大类。 人类通过视觉得到的信息最多，其次是听觉和触觉。 三者一起得到的信息，达到了人类感受到信息的95%。,8.1 多媒体技术的基本概念,8.1.1 多媒体技术的发展与定义,大学计算机基础,第6页,8.1 多媒体技术的基本概念,8.1.1 多媒体技术的发展与定义,“多媒体”一词源自Multimedia

3、,Multiple 多重、复合,medium的复数形式media 介质、媒介和媒体,3多媒体的定义,大学计算机基础,第7页,4多媒体的特征 多样性 交互性 集成性 实时性,8.1 多媒体技术的基本概念,8.1.1 多媒体技术的发展与定义,大学计算机基础,第8页,5多媒体数据的特点 数据量巨大：一首3分钟的立体声歌曲，如果不压缩，存储量为30MB左右。 数据类型较多：包括文本、声音、图形、图像和视频等。 数据存储容量差别大 数据处理方法不同 数据输入和输出复杂,8.1 多媒体技术的基本概念,8.1.1 多媒体技术的发展与定义,大学计算机基础,第9页,6多媒体文件的存储格式 文件格式是一种信息的数

4、字化存储方式。 文件的存储格式是按照特定的算法，对信息进行压缩形成的一种文件。 不同的文件格式，必须使用不同的编辑或播放软件。,8.1 多媒体技术的基本概念,8.1.1 多媒体技术的发展与定义,大学计算机基础,第10页,7流媒体文件 静态多媒体文件需要先下载，后观看。 流媒体指在因特网中采用流式传输技术的媒体，如音频、视频等。 流媒体文件可以边下载，边播放。 流媒体的关键技术是数据的流式传输。,8.1 多媒体技术的基本概念,8.1.1 多媒体技术的发展与定义,大学计算机基础,第11页,早期的多媒体计算机必须进行专门设计和制造。 目前几乎所有微机都具备了多媒体功能，不需要单独进行设计和制造。 多

5、媒体计算机的硬件结构与普通计算机相同。,8.2 多媒体计算机系统组成,大学计算机基础,第12页,多媒体计算机除了需要较高的硬件配置外，通常还需要音频、视频、光盘驱动器等各种多媒体输入/输出设备。 计算机厂商提供多媒体硬件设备的方式有：一是集成在主板上，二是提供各种接口卡。,8.2 多媒体计算机系统组成,大学计算机基础,第13页,8.2 多媒体计算机系统组成,大学计算机基础,第14页,一台多媒体计算机，不一定包括上述全部配置，但至少应当包括声卡和CD-ROM驱动器。 多媒体计算机的硬件技术要求： 主机处理性能强大。 主机接口齐全。 各种多媒体设备齐全。,8.2 多媒体计算机系统组成,大学计算机基

6、础,第15页,要使计算机能存储和处理声音信号，就必须将模拟音频数字化。 截取模拟信号振幅值的过程称为采样。 采样值以二进制形式表示称为量化编码。 以上工作可由计算机中的声卡或音频处理芯片负责完成。,8.3 多媒体信息的数字化,8.3.1 数字声音,大学计算机基础,第16页,8.3 多媒体信息的数字化,8.3.1 数字声音,图8-3 音频信号数字化过程,大学计算机基础,第17页,数字音频信号可以通过因特网、光盘、电子琴MIDI（乐器设备数字接口 ）接口等输入到计算机。 模拟音频信号一般通过话筒和音频输入接口（Line in）输入到计算机。,8.3 多媒体信息的数字化,8.3.1 数字声音,大学计

7、算机基础,第18页,1矢量图形的特点 矢量图形是用一组指令集合来描述图形的内容，这些描述包括图形的形状、位置、大小、色彩等属性。 在图形文件中，只记录生成图形的算法和图上的某些特征点参数。,8.3 多媒体信息的数字化,8.3.2 数字图像,大学计算机基础,第19页,8.3 多媒体信息的数字化,8.3.2 数字图像,图8-4 矢量图形（左、中）和点阵图形（右）,大学计算机基础,第20页,矢量图形中的曲线是由短的直线逼近的（插补）。 矢量图形的尺寸可以任意变化而不会损失图形的质量。 在矢量图形中可以只编辑修改其中的某一个物体，而不会影响图中其他物体。,8.3 多媒体信息的数字化,8.3.2 数字图

8、像,大学计算机基础,第21页,矢量图形占用的存储空间较小，打印输出和放大时图形质量较高。 矢量图形的缺点： 显示图形时计算时间较多。 将矢量图形输入到计算机中很困难。 目前没有统一的标准和格式。 矢量图形主要用于线框图。,8.3 多媒体信息的数字化,8.3.2 数字图像,大学计算机基础,第22页,2图像的数字化 数字图像可由数码照相机、数码摄像机、扫描仪、手写笔等多媒体设备获取。 数字图像也可以直接在计算机中进行自动生成或人工设计，或由网络、光盘等设备输入。,8.3 多媒体信息的数字化,8.3.2 数字图像,大学计算机基础,第23页,3图像的色彩深度 图像由像素点阵构成，也称为位图。 黑白图像

9、中每个像素点用1位二进制数表示这种图像称为二值图像。 灰度图像中，每个像素点的亮度值用8位二进制数表示，亮度范围有0255个灰度等级。,8.3 多媒体信息的数字化,8.3.2 数字图像,大学计算机基础,第24页,8.3 多媒体信息的数字化,8.3.2 数字图像,大学计算机基础,第25页,8.3 多媒体信息的数字化,8.3.2 数字图像,用像素点描述影像,大学计算机基础,第26页,彩色图像中R、G、B三基色，每种色用8位二进制数表示时，色彩深度为24位，它可以表达1670万种色彩。,8.3 多媒体信息的数字化,8.3.2 数字图像,大学计算机基础,第27页,8.3 多媒体信息的数字化,R数组 8

10、bit表示 G数组 8bit表示 B数组 8bit表示 最大色彩：28 28 28 = 224 = 16777216色,8.3.2 数字图像,R,G,B,大学计算机基础,第28页,位图表达的图像逼真，但是文件较大。 位图的分辨率是固定的。,8.3 多媒体信息的数字化,8.3.2 数字图像,大学计算机基础,第29页,8.3 多媒体信息的数字化,8.3.2 数字图像,矢量图形放大后不失真,点阵图像放大后失真,大学计算机基础,第30页,4图像的分辨率 图像分辨率越大，文件的尺寸越大。 图像分辨率：图像水平与垂直方向像素的总和。 屏幕分辨率：屏幕水平像素垂直像素 印刷分辨率：每英寸像素的个数，一般用d

11、pi（像素/英寸）表示。,8.3 多媒体信息的数字化,8.3.2 数字图像,大学计算机基础,第31页,1动画的类型 动画是多幅按一定频率连续播放的静态图像。 动画利用了人类眼睛的“视觉暂留效应”。,8.3 多媒体信息的数字化,8.3.3 数字视频,大学计算机基础,第32页,帧动画要描绘多帧画面，然后连续播放。 一帧就是一幅画面。,8.3 多媒体信息的数字化,8.3.3 数字视频,帧动画,帧1 帧2 帧3 帧4 帧5 帧6 帧7,大学计算机基础,第33页,矢量动画是一种纯粹的计算机动画形式。,8.3 多媒体信息的数字化,8.3.3 数字视频,矢量动画,大学计算机基础,第34页,变形动画把一个物体

12、从原来的形状改变成为另一种形状。,8.3 多媒体信息的数字化,8.3.3 数字视频,变形动画,大学计算机基础,第35页,2三维动画 三维动画的基本工作： 建模、材质和动画。 （1）建模 建模就是使用软件创建三维形体。 应用最广泛的是多边形建模方式。,8.3 多媒体信息的数字化,8.3.3 数字视频,大学计算机基础,第36页,这种建模方式是基于三角面和四边形面的拼接而形成立体模型。,8.3 多媒体信息的数字化,8.3.3 数字视频,图8-6 三角形面形成的三维模型,大学计算机基础,第37页,（2）材质 物体的色彩、光泽和纹理称为材质。 可以将材质覆盖在三维模型上。 影响材质的因素： 物体本身的颜

13、色和质地； 环境因素，包括灯光和周围的场景等。 设置材质需要美术修养。,8.3 多媒体信息的数字化,8.3.3 数字视频,大学计算机基础,第38页,8.3 多媒体信息的数字化,8.3.3 数字视频,不同材质下的三维模型,大学计算机基础,第39页,（3）动画 动画是三维创作中更难的部分。 动画设计时不但需要熟练的技术，还要有导演能力。,8.3 多媒体信息的数字化,8.3.3 数字视频,大学计算机基础,第40页,3模拟视频标准 NTSC（美国国家电视标准委员会）制式 PAL（隔行倒相）制式（中国采用） SECAM制式,8.3 多媒体信息的数字化,8.3.3 数字视频,大学计算机基础,第41页,NT

14、SC制式特性： 每秒显示30帧画面； 画面水平扫描线为525条； 一帧画面分成2 场，每场262.5 线； 电视画面的长宽比为4:3； 采用隔行扫描方式； 信号类型为YIQ（亮度、色度分量）。,8.3 多媒体信息的数字化,8.3.3 数字视频,大学计算机基础,第42页,PAL制式特性： 每秒显示25帧画面； 每帧水平扫描线为625条； 水平分辨率为240400个像素点； 电视画面的长宽比为4:3； 采用隔行扫描方式； 信号类型为YUV（亮度、色度分量）。,8.3 多媒体信息的数字化,8.3.3 数字视频,大学计算机基础,第43页,4模拟视频信号数字化 模拟视频的数字化需要解决的问题： 电视采用

15、YUV或YIQ信号方式，而计算机采用RGB信号； 电视机画面是隔行扫描，计算机显示器大多采用逐行扫描； 电视图像的分辨率与计算机显示器的分辨率不尽相同。,8.3 多媒体信息的数字化,8.3.3 数字视频,大学计算机基础,第44页,模拟电视信号的数字化工作，主要包括色彩空间转换；光栅扫描的转换以及分辨率的统一等工作。,8.3 多媒体信息的数字化,8.3.3 数字视频,大学计算机基础,第45页,1多媒体信息的数据量 文本数据量 例如，设屏幕的分辨率为1024768，屏幕显示字符大小为1616点阵像素，每个字符用2个字节存储，则满屏字符的存储空间为： 1024/16768/162=6KB,8.4 多

16、媒体数据的压缩技术,大学计算机基础,第46页,矢量图形数据量： 例如，存储一幅由500条直线组成的矢量图形，每条线的坐标用2个字节存储，其他5个属性用1个字节存储，则存储这幅图形的存储空间为： 42+51 500=6.35KB,8.4 多媒体数据的压缩技术,大学计算机基础,第47页,点阵图像数据量： 用扫描仪获取一张11英寸8.5英寸（A4大小）的彩色照片输入计算机，扫描仪分辨率设为300dpi，扫描色彩为24位RGB彩色图，经扫描仪数字化后，图像的存储空间为： 113008.530024/8=24MB,8.4 多媒体数据的压缩技术,大学计算机基础,第48页,数字化高质量音频： CD音乐采样频

17、率为44.1kHz，量化精度为32位。存储一首4分钟的立体声数字化音乐需要的存储空间为： 44100322240/8=80.7MB,8.4 多媒体数据的压缩技术,大学计算机基础,第49页,数字化视频数据量： 存储1秒钟未经压缩的数字化NTSC制式视频图像，需要的存储空间为： 6404802430（帧）/8（bit）=26.4MB,8.4 多媒体数据的压缩技术,大学计算机基础,第50页,2多媒体数据的冗余 空间冗余数据 时间冗余数据 视觉冗余数据,8.4 多媒体数据的压缩技术,大学计算机基础,第51页,3数据的无损压缩 压缩由两个过程组成： 编码过程，将原始数据进行压缩； 解码过程，将编码后的数

18、据还原。 数据压缩分为无损压缩和有损压缩。 无损压缩的压缩率一般为21到51之间。,8.4 多媒体数据的压缩技术,大学计算机基础,第52页,常用的无损压缩算双法： RLE（行程长度编码） Huffman（哈夫曼编码） LZW（算术编码）,8.4 多媒体数据的压缩技术,大学计算机基础,第53页,4数据的有损压缩 人类视觉和听觉器官对图像或声音中的某些成分不大敏感，有损压缩以牺牲这部分信息为代价，换取了较高的压缩比。 有损压缩在还原时，与原始图像存在一定的误差，但效果一般可以接受。 压缩比可以从几倍到上百倍。,8.4 多媒体数据的压缩技术,大学计算机基础,第54页,常用的有损压缩方法有： PCM（

19、脉冲编码调制）、插值、外推、分形压缩等。,8.4 多媒体数据的压缩技术,大学计算机基础,第55页,6JPEG静止图像压缩标准 联合照片专家组（JPEG）JPEG标准适合于彩色图像进行压缩处理。 JPEG标准包含两部分： 第一部分是无损压缩； 第二部分是有损压缩； JPEG压缩率达到2040倍。,8.4 多媒体数据的压缩技术,大学计算机基础,第56页,7MPEG动态图像压缩标准 运动图像专家组（MPEG）负责开发电视图像和声音的压缩标准。 已经开发的MPEG标准有： MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7等。,8.4 多媒体数据的压缩技术,大学计算机基础,第57页,MPEG-1的

20、画面分辨率为352240 一秒钟30幅画面 采用逐行扫描方式 MPEG-1广泛用于VCD、MP3等。,8.4 多媒体数据的压缩技术,大学计算机基础,第58页,MPEG-2压缩比可达到60100倍。 MPEG采用了运动补偿预测和运动补偿插值两种压缩技术。 MPEG-2应用于DVD、HDTV（高清晰度电视）等 MPEG-2的音频与MPEG-1兼容。,8.4 多媒体数据的压缩技术,大学计算机基础,第59页,1多媒体 目前较流行的音频文件有WAV、MP3、WMA、RM 、MID等。 WAV 音频格式具有很高的音质。未经压缩的WAV文件存储容量非常大，一分钟CD音质的音乐大约占用10MB存储空间。,8.

21、5 声音和图像文件格式,8.5.1 主流音频文件格式,大学计算机基础,第60页,MP3是符合MPEG-1音频压缩第3层标准的文件。 MP3压缩比高达1：101：12。 MP3是一种有损压缩。 WMA：微软公司开发的音频文件格式。 RA、RM、RAM： Realnetworks公司开发的流式音频文件格式。,8.5 声音和图像文件格式,8.5.1 主流音频文件格式,大学计算机基础,第61页,MIDI是电子合成乐器的国际标准。 MIDI文件只包含产生某种声音的指令，计算机将这些指令发送给声卡，声卡按照指令将声音合成出来。 MID音乐的缺点： 不能模拟人们的歌声； 在不同的计算机中，可能会有不同的音乐

22、效果。,8.5 声音和图像文件格式,8.5.1 主流音频文件格式,大学计算机基础,第62页,MIDI音乐缺乏真实自然的声音，电子音乐味道太浓。 MIDI音乐主要用于手机等存储器空间有限的多媒体设备。 MIDI文件存储的是命令，而不是声音数据。因此MIDI音乐容易编辑。,8.5 声音和图像文件格式,8.5.1 主流音频文件格式,大学计算机基础,第63页,1点阵图像文件格式 图像文件有：BMP、TIF、JPG、PNG、GIF等。 图像文件格式一般是开放和免费的，这些图像格式也可以相互转换。 BMP格式：文件结构简单，图像文件较大，优点是能被大多数软件接受。,8.5 声音和图像文件格式,8.5.2

23、主流图像文件格式,大学计算机基础,第64页,TIF格式：可在Windows、Linux、UNIX、Mac OS等操作系统中使用。 TIF分成压缩和非压缩两大类。 TIF文件存储的图像质量非常高，但占用的存储空间也非常大。 TIF主要用于美术设计和出版行业。,8.5 声音和图像文件格式,8.5.2 主流图像文件格式,大学计算机基础,第65页,JPG格式：它将不易被人眼察觉的图像颜色删除，从而达到较大的压缩比（2：140：1）。 JPG格式是因特网上的主流图像格式。,8.5 声音和图像文件格式,8.5.2 主流图像文件格式,大学计算机基础,第66页,GIF格式：一种压缩图像存储格式，压缩比较高，文

24、件很小。 GIF格式还允许在一个文件中存储多个图像，因此可实现动画功能。 GIF文件最多只能处理256种色彩。,8.5 声音和图像文件格式,8.5.2 主流图像文件格式,大学计算机基础,第67页,PNG格式：压缩比高于GIF文件，支持图像透明。 网页中有很多图片都是这种格式。 PNG的色彩深度可以是灰度图像的16位，彩色图像的48位。,8.5 声音和图像文件格式,8.5.2 主流图像文件格式,大学计算机基础,第68页,2矢量图形文件格式 CDR格式：CorelDRAW专用格式。 DWG格式：Auto CAD专用格式。 FLA格式：Flash动画专用格式。 WMF格式：Windows图元文件格式

25、。 SVG格式：由因特网联盟组织开发的矢量图形标准。,8.5 声音和图像文件格式,8.5.2 主流图像文件格式,大学计算机基础,第69页,1文字处理软件：COOL 3D 2矢量图形处理软件：CorelDRAW 3点阵图形处理软件：Photoshop 4音频处理软件：Cakewalk Sonar 5动画制作软件：Flash、3D MAX 6视频制作软件：Premiere Pro 7多媒体制作软件：Authorware 8工具软件：ACDSee,8.6 常用多媒体素材制作,8.6.1 常用多媒体软件,大学计算机基础,第70页,8.6 常用多媒体素材制作,8.6.1 常用多媒体软件,图8-7 COO

26、L 3D制作的艺术立体字,大学计算机基础,第71页,8.6 常用多媒体素材制作,8.6.1 常用多媒体软件,矢量图形设计软件CorelDRAW,大学计算机基础,第72页,8.6 常用多媒体素材制作,8.6.1 常用多媒体软件,音频处理软件Cakewalk Sonar,大学计算机基础,第73页,8.6 常用多媒体素材制作,三维动画制作和建模软件 3DS MAX,大学计算机基础,第74页,1Photoshop工作界面 菜单栏 、工具条 、工具参数 、控制面板、绘图区、状态栏。 将光标移到工具图标上，Photoshop会自动显示工具名称。,8.6 常用多媒体素材制作,8.6.2 Photoshop图

27、像处理,大学计算机基础,第75页,8.6 常用多媒体素材制作,大学计算机基础,第76页,2选区操作 选区工具：矩形选区、椭圆选区、多边形套索、磁性套索、魔术棒等。 选择了图像某个部分后，选区的边缘会用闪烁的虚线表示。 选区的操作有：全选、反选、取消选区、羽化、扩展、收缩、变换选区（移动、旋转、变形等）等操作。,8.6 常用多媒体素材制作,8.6.2 Photoshop图像处理,大学计算机基础,第77页,（1）利用选区去除背景,8.6 常用多媒体素材制作,8.6.2 Photoshop图像处理,图8-11 魔术棒容差选择范围的影响,大学计算机基础,第78页,（2）可利用选区进行抠图,8.6 常用多媒体素材制作,8.6