【计算机基础课件】多媒体技术基础

1、第九章 多媒体技术基础,大学计算机基础,第九章多媒体技术基础,9.1多媒体技术概述 9.2媒体信息的数字化技术 9.3多媒体数据压缩技术 9.4常用多媒体素材处理软件 9.5 Photoshop图像处理简介 9.6 Flash动画制作基础,9.1 多媒体技术概述,9.1.1多媒体技术的发展与定义 9.1.2多媒体技术主要特征 9.1.3多媒体计算机系统组成 9.1.4多媒体的关键技术,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。 位图的概念描述图像 光盘技术标准CD-I Windows 95，多媒体技术在计算机中得到广泛的普及 。,9.1.1 多媒体技术的

2、发展与定义,9.1.1 多媒体技术的发展与定义,多媒体技术发展的两条主线: 视频技术的发展 AVIStream(流格式) MPEG 音频技术的发展 以单机为主的WAV和MIDI网络音乐压缩技术的发展。,9.1.1 多媒体技术的发展与定义,2.媒体的表现形式,3. 多媒体定义 多媒体技术是一种将文字、声音、图像、动画、视频与计算机集成在一起的技术，而不是指多种媒体本身。 媒体定义为：多媒体是利用计算机把文本、声音、图形、图像、动画和视频等多种媒体进行综合处理，使多种信息建立逻辑连接，集成为一个具有交互性的系统。,9.1.1 多媒体技术的发展与定义,1.多媒体技术主要特征 (1) 多样性 (2)

3、交互性 (3) 集成性 (4) 实时性,9.1.2 多媒体技术主要特征,2. 多媒体数据的特点 (1) 数据量巨大 (2) 数据类型较多 (3) 数据存储容量差别大 (4) 数据处理方法不同 (5) 数据输入和输出复杂,9.1.2 多媒体技术主要特征,3. 多媒体文件的存储格式 文件格式实际上是一种信息的数字化存储方式。,9.1.2 多媒体技术主要特征,4. 流媒体文件 多媒体文件又可分为静态多媒体文件和流式媒体文件（简称为流媒体）。 静态多媒体文件无法提供网络在线播放功能。 流媒体指在因特网中采用流式传输技术的连续时基媒体，如音频、视频等多媒体文件。,9.1.2 多媒体技术主要特征,采用两种

4、方式提供多媒体所需的硬件设备： 一是把各种多媒体部件都集成在计算机主板上。 二是有很多厂商生产各种与多媒体有关硬件接口卡和设备，这些具有多媒体功能的接口卡，可以很方便地插入到计算机的标准总线（如PCI）或直接连接到标准接口（如USB）中。,9.1.3 多媒体计算机系统组成,9.1.3 多媒体计算机系统组成,多媒体计算机的接口与设备,多媒体计算机的硬件技术要求主要有3点： 要求主机处理性能强大。 要求主机接口齐全。 各种多媒体设备齐全。,9.1.3 多媒体计算机系统组成,9.1.4 多媒体的关键技术,1. 视频音频数据压缩/解压缩技术 2. 大容量信息存储技术 3. 多媒体输入/输出技术 4.

5、多媒体专用芯片技术 5. 其他多媒体技术,9.2 多媒体信息的数字化,多媒体计算机对这些元素进行处理时，首先需要将这些资料来源不同、信号形式不一、编码规格不同的外部信息，改造成为计算机能够处理的信号，然后按规定格式对这些信息进行编码。 文本信息的数字化 图形信息的数字化 图像信息的数字化 音频信息的数字化 动画信息的数字化 视频信息的数字化,9.2.1 文本信息的数字化,文本（Text）由字符型数据（数字、字母、符号、汉字等）组成，文本信息的数字化主要是对文本信息在计算机中的表示进行统一的二进制编码。 1. ASCII（ASCII码） 计算机中常用的字符编码标准有ASCII（美国标准信息交换编

6、码），它用1个字节的低7位（最高位为0）表示128个不同的字符。 2. GB2312-80（国标码） 我国在GB2312-80信息交换用汉字编码字符集基本集国家标准中规定：一个汉字用两个字节表示，每个字节只用低7位，最高位为0。,9.2.2 图形信息的数字化,1.矢量图形 矢量图形是用一组指令集合来描述图形的内容 。,矢量图形（左）和点阵图形（右）,2.矢量图形格式的特点 优点： 占用的存储空间较小，打印输出和放大时图形质量较高。 缺点： 显示图形时计算时间较多。 无法使用简单廉价的设备，将图形输入到计算机中并且矢量化。 矢量图形目前没有统一的标准和格式。,9.2.2 图形信息的数字化,9.2

7、.2 图形信息的数字化,3.矢量图形文件格式 (1) CDR格式：矢量图形设计软件CorelDRAW专用格式。 (2) IA格式：Adobe公司矢量图形设计软件Illustrator专用格式。 (3) DWG格式：计算机辅助设计软件Auto CAD专用格式。 (4) 3DS格式：三维动画设计软件3DS MAX专用图形格式。 (5) FLA格式：Flash动画设计软件专用格式。 (6) VSD格式：微软公司网络结构图设计软件Visio专用格式。 (7) WMF格式：Windows中的图元文件格式. (8) EMF格式：微软公司开发的Windows 32位扩展图元文件格式。,9.2.3 图像信息的

8、数字化,1. 图像的数字化 数字图像（Image）由多媒体设备获取，这些多媒体设备按照计算机能够接受的格式，对自然图像进行数字化处理，然后通过多媒体设备与计算机之间的接口传输到计算机，并且以文件的形式存储在计算机中。 多媒体设备或计算机对一幅自然图像进行数字化时，首先必须把连续的自然图像进行离散化处理，离散化的结果就产生了数字图像。,2.图像的色彩深度,9.2.3 图像信息的数字化,二值图像,灰度图像,彩色图像,3. 图像的分辨率 图像分辨率 屏幕分辨率 印刷分辨率 分辨率之间的关系,9.2.3 图像信息的数字化,4. 图像文件格式 BMP格式 TIF格式 JPG格式 GIF格式 PNG格式,

9、9.2.3 图像信息的数字化,9.2.4音频信息的数字化,1. 音频信号的数字化处理,音频信号数字化过程,9.2.4音频信息的数字化,2. 音频文件的格式 (1) WAV格式：WAV 文件是微软公司和IBM公司共同开发的PC标准音频格式，具有很高的音质。 (2) MP3格式：MP3是一种符合MPEG-1音频压缩第3层标准的文件。MP3压缩比高达1:101:12。 (3) WMA格式：WMA微软公司开发的一种音频文件格式。 (4) RA、RM、RAM：它们是Real networks公司开发的一种流式音频文件格式，它主要用于在低速率的因特网上实时传输音频信息。,9.2.4 音频信息的数字化,3.

10、 MIDI音乐文件 MIDI（乐器数字接口）是电子合成乐器的统一国际标准。 优点： 生成的文件较小 节省内存空间 MIDI音乐容易编辑。,9.2.4 音频信息的数字化,9.2.5 动画信息的数字化,1. 动画的类型 动画（Animation）是多幅按一定频率连续播放的静态图像。 帧动画是由多帧内容不同而又相互联系的画面，连续播放而形成的视觉效果。 矢量动画是一种纯粹的计算机动画形式。 变形动画是把一个物体从原来的形状改变成为另一种形状，在改变过程中，把变形的参考点和颜色有序地重新排列，就形成了变形动画。,2. 三维动画 （1） 建模。 （2） 材质。 （3） 动画。,基于三角形面和四边形面形成

11、的立体模型,9.2.5 动画信息的数字化,9.2.6 视频信息的数字化,1. 模拟视频标准 目前国际上流行的视频制式标准分别为： NTSC（美国国家电视标准和员会）制式 PAL（隔行倒相）制式 SECAM制式,2. 模拟视频信号数字化 NTSC制式和PAL制式的电视是模拟信号，计算机要处理这些视频图像，必须进行数字化处理。 模拟视频信号的数字化一般采样以下方法： (1) 复合数字化 (2) 分量数字化,9.2.6 视频信息的数字化,9.3多媒体数据压缩技术,9.3.1 多媒体信息的数据量 9.3.2 多媒体数据的冗余 9.3.3 数据压缩技术 9.3.4 JPEG静止图像压缩标准 9.3.5

12、MPEG动态图像压缩标准,9.3.1 多媒体信息的数据量,文本数据量 矢量图形数据量 点阵图像数据量 数字化声音数据量 数字化高质量音频 数字化视频数据量,文本数据量 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（水平分辨率）/16（点）768（垂直分辨率）/16（点）2（B）=6KB,9.3.1 多媒体信息的数据量,矢量图形数据量 存储一幅由500条直线组成的矢量图形，也就是要存储构造图形的线条信息，每条线的信息可由起点坐标（x1，y1）、终点坐标（x2，y2）、线条颜色、线条宽度、线条类型（虚线、实线等）等属

13、性表示，其中4个坐标属性每个用2个字节存储，其它5个属性用1个字节存储，则存储这幅图形的存储空间为： 4（坐标点）2（字节）+5（属性）1（字节）500（条）=6.35KB,9.3.1 多媒体信息的数据量,点阵图像数据量 如果用扫描仪获取一张11英寸8.5英寸（相当于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： 11（英寸）300（dpi）8.5（英寸）300（dpi）24（位）/8（B）=24MB,9.3.1 多媒体信息的数据量,数字化声音数据量 模拟电话的声音频率为4kHz，为了达到这个指标，采样频率必须为

14、8kHz，量化精度为8位，1秒钟电话语音传输的数据量为： 8000（Hz）8（位）1（秒）=64kbps,9.3.1 多媒体信息的数据量,数字化高质量音频 人们听到的最高声音频率为 22kHz，制作CD音乐时，为了达到这个指标，因此采样频率为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： 44100（Hz）32（位）2（声道）240（秒）/8（B）=80.7MB,9.3.1 多媒体信息的数据量,数字化视频数据量 TSC制式的视频图像分辨率为640480，每秒显示30幅视频画面（帧频为30fps），色彩采样精度为24位，因而存储1秒钟未经压缩的数字化NTSC

15、制式视频图像，需要的存储空间为： 640（水平分辨率）480（垂直分辨率）24（位）30（帧）/8（B）=26.4MB,9.3.1 多媒体信息的数据量,9.3.2 多媒体数据的冗余,多媒体信息中存在大量的数据冗余，数据压缩技术就是利用了数据的冗余性，来减少图像、声音、视频中的数据量。 (1) 空间冗余数据 (2) 时间冗余数据 (3) 视觉冗余数据,9.3.3 数据压缩技术,1.压缩处理过程： 编码过程，即将原始数据经过编码进行压缩； 解码过程，即将编码后的数据还原为可以使用的数据。 2.数据压缩分类 可分为无损压缩和有损压缩两大类：,1）无损压缩 无损压缩利用数据的统计冗余进行压缩，解压缩后

16、可完全恢复原始数据，而不引起任何数据失真。常用的无损压缩算法有：RLE编码、Huffman编码、LZW编码等。 2）有损压缩 有损压缩以牺牲人类视觉和听觉器官不大敏感的信息为代价，换取了较高的压缩比。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、外推、分形压缩、小波变换等。 3）混合压缩 混合压缩利用了各种单一压缩方法的长处，在压缩比、压缩效率及保真度之间取得最佳地折衷。,9.3.3 数据压缩技术,9.3.4 JPEG静止图像压缩标准,国际标准化组织（ISO）和国际电报电话咨询委员会（CCITT）共同成立的联合图片专家组（JPEG），于1991年提出了“多灰度静止图像

17、的数字压缩编码”（简称JPEG标准）。这个标准适合于彩色和单色多灰度等级的图像进行压缩处理。 JPEG标准支持很高的图像分辨率和量化精度。它包含两部分：第一部分是无损压缩，采用差分脉冲编码调制（DPCM）的预测编码。第二部分是有损压缩，采用离散余弦变换（DCT）和Huffman编码，通常压缩率达到2040倍。 JPEG算法主要存储颜色变化，尤其是亮度变化，因为人眼对亮度变化要比对颜色变化更为敏感。,JPEG算法压缩过程,9.3.5 MPEG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数据编码和解码标准，这个专家组开发的标准都称为MPEG标准。到目前为止，已经开发和正在开

18、发的MPEG标准有：MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7等。MPEG-3随着发展已经被MPEG-2所取代，MPEG-4则主要用于视频通信会议。MPEG算法除了对单幅电视图像进行编码压缩外（帧内压缩），还利用图像之间的相关特性，消除电视画面之间的图像冗余，这大大提高了视频图像的压缩比，MPEG-2压缩比可达到60100倍。,MPEG-1广泛应用于VCD视频节目。 MPEG-2应用于DVD，也用于HDTV（高清晰度电视）、广播、通信和计算机领域。 MPEG-4是一种针对低速率（64kbps）下的视频、音频压缩算法。它的显著特点是基于节目内容的编码 。 MPEG-7的正式名称为“多媒体