多媒體技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域

1、多媒體技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域清點(diǎn)人數(shù)，組織教學(xué)。復(fù)習(xí)：多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成授新：一、多媒體技術(shù)研究的主要方向多媒體涉及的技術(shù)范圍很廣，是多種學(xué)科和多種技術(shù)交叉的領(lǐng)域。目前，多媒體技術(shù)研究的主要方向有以下幾個(gè)方面：1、多媒體數(shù)據(jù)的表示技術(shù)包括文字、聲音、圖形、圖像、動(dòng)畫、影視等媒體在計(jì)算機(jī)中的表示方法。由于多媒體的數(shù)據(jù)量大得驚人， 尤其是聲音和影視， 包括高清晰度數(shù)字電視 （High DefinitionTelevision，簡(jiǎn)稱 HDTV ）這類的連續(xù)媒體，為克服數(shù)據(jù)傳輸通道帶寬和存儲(chǔ)器容量的限制，投入了大量的人力和物力來(lái)開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮技術(shù)；人機(jī)接口技術(shù)，如語(yǔ)音識(shí)別和文本語(yǔ)音轉(zhuǎn)換（ Text

2、 To Speech，簡(jiǎn)稱 TTS）也是多媒體研究中的重要課題；虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality ，簡(jiǎn)稱 VR）是當(dāng)今多媒體技術(shù)研究中的熱點(diǎn)技術(shù)之一。2、多媒體數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)技術(shù)多媒體數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)大容量信息的存儲(chǔ)和管理。在發(fā)展集中式的海量存儲(chǔ)技術(shù)的同時(shí)，也在向分布存儲(chǔ)、并行訪問(wèn)的方向發(fā)展。分布數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)與多媒體存儲(chǔ)技術(shù)將在計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)中融合起來(lái)。3、多媒體的應(yīng)用開(kāi)發(fā)包括多媒體 CD-ROM 節(jié)目（ Title ）制作、多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)、環(huán)球超媒體信息系統(tǒng)（Web）、多目標(biāo)廣播技術(shù)（ Multicasting ）、影視點(diǎn)播（ Video On Demand，簡(jiǎn)稱 VOD ）、電視會(huì)

3、議（ VideoConferencing）、遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)、多媒體信息的檢索等。4、多媒體創(chuàng)作和編輯工具的研究開(kāi)發(fā)基本目標(biāo)是功能強(qiáng)大、適應(yīng)性強(qiáng)、使用方便等，為將來(lái)人人都會(huì)使用多媒體創(chuàng)作和編輯工具提供了條件。二、音頻信息處理1多媒體技術(shù)的特點(diǎn)是交互式地綜合處理聲音、文字和圖像等多種信息。在多媒體系統(tǒng)中，語(yǔ)音和音樂(lè)是必不可少的，沒(méi)有音頻的視頻是不可接受的。音頻和視頻同步，使視頻圖像更具真實(shí)性。娓娓動(dòng)聽(tīng)的音樂(lè)和解說(shuō)，使靜態(tài)圖像變得更加豐富多彩?？梢曤娫?、電視會(huì)議中的聲音更為重要。1. 聲音的基本概念聲音是人類進(jìn)行交流和認(rèn)識(shí)自然的主要媒體形式。從本質(zhì)上說(shuō)，聲音是通過(guò)一定介質(zhì)（如空氣、水等）傳播的一種連續(xù)

4、的波，在物理學(xué)中稱為聲波。聲音的強(qiáng)弱體現(xiàn)在聲波的振幅上，音調(diào)的高低體現(xiàn)在聲波的周期或頻率上。聲波是隨時(shí)間連續(xù)變化的模擬量，它有以下三個(gè)重要指標(biāo)：1）振幅聲波的振幅通常是指音量，它是聲波波形的高低幅度，表示聲音信號(hào)的強(qiáng)弱程度。2）周期聲音信號(hào)的周期是指兩個(gè)相鄰聲波之間的時(shí)間長(zhǎng)度，即重復(fù)出現(xiàn)的時(shí)間間隔，以秒為單位。3）頻率聲音信號(hào)的頻率是指信號(hào)每秒鐘變化的次數(shù)，即為周期的倒數(shù)，以赫茲(Hz)為單位。聲音質(zhì)量是用聲音信號(hào)的頻率范圍來(lái)衡量，頻率范圍又叫頻域或頻帶，不同種類的聲源其頻帶也不同。一般而言，聲源的頻帶越寬，表現(xiàn)力越好，層次越豐富。2. 聲音的數(shù)字化聲音是一種具有一定的振幅和頻率且隨時(shí)間變化的

5、聲波，通過(guò)話筒等轉(zhuǎn)化裝置可將其變成相應(yīng)的電信號(hào)，但這種電信號(hào)是一種模擬信號(hào)，不能由計(jì)算機(jī)直接處理，必須先對(duì)其進(jìn)行數(shù)字化，即將模擬的聲音信號(hào)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC 變換成計(jì)算機(jī)所能處理的數(shù)字聲音信號(hào)，然后利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)、編輯或處理。在數(shù)字聲音回放時(shí)，由數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC 將數(shù)字聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為實(shí)際的聲波信號(hào)，經(jīng)放大由揚(yáng)聲器播出。把模擬聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字聲音信號(hào)的過(guò)程稱為聲音的數(shù)字化，它是通過(guò)對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行采樣、量化和編碼來(lái)實(shí)現(xiàn)的。1）采樣以固定的時(shí)間間隔（采樣周期）抽取模擬信號(hào)的幅度值。采樣后得到的是離散的聲音振幅2樣本序列，仍是模擬量。采樣頻率越高，聲音的保真度越好，但采樣獲得的數(shù)據(jù)量也越大。在

6、MPC 中，采樣頻率標(biāo)準(zhǔn)定為11.25kHz、22.05kHz、44.1kHz。2）量化把采樣得到的信號(hào)幅度的樣本值從模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。數(shù)字量的二進(jìn)制位數(shù)是量化精度。在 MPC 中，量化精度標(biāo)準(zhǔn)定為 8 位、 16 位。采樣和量化過(guò)程稱為模 /數(shù)（ A/D ）轉(zhuǎn)換。3）編碼把數(shù)字化聲音信息按一定數(shù)據(jù)格式表示。3. 音頻文件的格式音頻數(shù)據(jù)都是以文件的形式保存在計(jì)算機(jī)中。音頻的文件格式主要有WAV 、 MP3、 WMA等，專業(yè)數(shù)字音樂(lè)工作者一般都使用非壓縮的WAV 格式進(jìn)行操作， 而普通用戶更樂(lè)于接受壓縮率高、文件容量相對(duì)較小的：MP3 或 WMA 格式。三、圖像信息處理圖像是多媒體中攜帶信息的

7、極其重要的媒體，有人發(fā)表過(guò)統(tǒng)計(jì)資料，認(rèn)為人們獲取的信息的 70%來(lái)自視覺(jué)系統(tǒng)，實(shí)際就是文字、圖像和視頻。人們最易接受的是圖像和視頻，而視頻也是由圖像組成的，可見(jiàn)圖像在多媒體中的重要性。計(jì)算機(jī)繪制的圖片有兩種形式：圖形和圖像。圖形又稱矢量圖形或幾何圖形，它是用一組指令來(lái)描述的，這些指令給出構(gòu)成該畫面的所有直線、曲線、矩形、橢圓等的形狀、位置、顏色等各種屬性和參數(shù)。這種方法實(shí)際上是用數(shù)學(xué)方法來(lái)表示圖形，然后變成許許多多的數(shù)學(xué)表達(dá)式，再編制程序，用語(yǔ)言來(lái)表達(dá)。計(jì)算機(jī)在顯示圖形時(shí)從文件中讀取指令并轉(zhuǎn)化為屏幕上顯示的圖形效果。圖像又稱點(diǎn)陣圖像或位圖圖像，它是指在空間和亮度上已經(jīng)離散化的圖像。可以把一幅位

8、圖圖像理解為一個(gè)矩形，矩形中的任一元素都對(duì)應(yīng)圖像上的一個(gè)點(diǎn)，在計(jì)算機(jī)中對(duì)應(yīng)于該點(diǎn)的值為它的灰度或顏色等級(jí)。這種矩形的元素就稱為像素，像素的顏色等級(jí)越多則圖像越逼真。因此，圖像是由許許多多像素組合而成的。響圖像數(shù)字化質(zhì)量的主要參數(shù)有分辨率、顏色深度等，在采集和處理圖像時(shí)，必須正確理3解和運(yùn)用這些參數(shù)。四、視頻處理視頻信息是連續(xù)變化的影像，通常是指實(shí)際場(chǎng)景的動(dòng)態(tài)演示，例如電影、電視、攝像資料等。視頻信息帶有同期音頻，畫面信息量大，表現(xiàn)的場(chǎng)景復(fù)雜，常采用專門的軟件對(duì)其進(jìn)行加工、修改。連續(xù)的圖像變化每秒超過(guò) 24 幀（ Frame）畫面時(shí)，根據(jù)視覺(jué)暫留原理，人眼無(wú)法辨別每幅單獨(dú)的靜態(tài)畫面，看上去是平滑

9、連續(xù)的視覺(jué)效果。這樣的連續(xù)畫面叫做視頻。當(dāng)連續(xù)圖像變化每秒低于 24 幀畫面時(shí)，人眼有不連續(xù)的感覺(jué)，叫做動(dòng)畫（ Cartoon）。視頻的數(shù)字化模擬視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)入計(jì)算機(jī)時(shí)，每幀畫面均應(yīng)對(duì)每一像素進(jìn)行采樣，并按顏色或灰度量化，故每幀畫面均形成一幅數(shù)字圖像。 對(duì)視頻按時(shí)間逐幀進(jìn)行數(shù)字化得到的圖像序列即為數(shù)字視頻。因此，可以說(shuō)圖像是離散的視頻，而視頻是連續(xù)的圖像。五、虛擬現(xiàn)實(shí)1、虛擬現(xiàn)實(shí)的概念虛擬現(xiàn)實(shí)（ VR ，Virtual Reality ）技術(shù)也稱虛擬靈境或人工環(huán)境，是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它利用計(jì)算機(jī)技術(shù)生成一個(gè)逼真的具有視、聽(tīng)、觸等多種感知的虛擬環(huán)境，用戶通過(guò)使用各種交互設(shè)

10、備，同虛擬環(huán)境中的實(shí)體相互作用，使之產(chǎn)生身臨其境感覺(jué)的交互式視景仿真和信息交流。它是一種先進(jìn)的數(shù)字化人機(jī)接口技術(shù)。2、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)由輸入部分、輸出部分、虛擬環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)、虛擬現(xiàn)實(shí)軟件組成。1）輸入部分虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)通過(guò)輸入部分接收來(lái)自用戶的信息。用戶基本輸入信號(hào)包括用戶的頭、手位置及方向、聲音等。其輸入設(shè)備主要有：2）輸出系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)根據(jù)人的感覺(jué)器官的工作原理，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的輸出設(shè)備，使人對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的虛擬環(huán)境得到雖假猶真、身臨其境的感覺(jué)。3）虛擬環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)4虛擬環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)的作用是存放整個(gè)虛擬環(huán)境中所有物體的各方面信息，包括物體及其屬性如約束、物理性質(zhì)、行為、幾何、材質(zhì)等。4）虛擬現(xiàn)實(shí)軟件3、分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)在遠(yuǎn)程教育、工程技術(shù)、建筑、電子商務(wù)、交互式娛樂(lè)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、大規(guī)模軍事訓(xùn)練等領(lǐng)域都有著極其廣泛的應(yīng)用前景，利用它可以創(chuàng)建多媒體通信、設(shè)計(jì)協(xié)作系統(tǒng)、實(shí)境式電子商務(wù)、網(wǎng)絡(luò)游戲、虛擬社區(qū)全新的應(yīng)用系統(tǒng)。六、流媒體流媒體 (Streaming Media)指在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上按時(shí)間先后次序傳輸和播放的連續(xù)音 /視頻數(shù)據(jù)流。以前人們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)上看電影或聽(tīng)音樂(lè)時(shí)，必須先將整個(gè)影音文件下載并存儲(chǔ)在本地計(jì)算機(jī)上，然后才可以觀看。與傳