第6章多媒體技術(shù)課件

第七章多媒體技術(shù)7.1多媒體技術(shù)概述媒體（medium）是指人們用于傳播和表示各種信息的載體，媒體分有感覺媒體、表示媒體、顯示媒體、存儲媒體和傳輸媒體五大類。媒體7.1.1多媒體技術(shù)的基本概念1.媒體、多媒體和多媒體技術(shù)7.1.1多媒體技術(shù)的基本概念多媒體是指利用計算機(jī)交互式綜合技術(shù)和數(shù)字通信網(wǎng)技術(shù)處理文本、圖形/圖像和聲音等多種媒體，使多種信息建立邏輯連接，集成一個交互系統(tǒng)。多媒體多媒體技術(shù)是指利用計算機(jī)技術(shù)把多種媒體信息綜合一體化，使它們建立起邏輯聯(lián)系，并能進(jìn)行加工處理的技術(shù)。多媒體技術(shù)7.1.1多媒體技術(shù)的基本概念2.多媒體技術(shù)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在兩個方面，首先是處理對象的多樣性，其次是涉及媒體種類的多樣性。多樣性交互性是多媒體有別于傳統(tǒng)信息交流媒體的關(guān)鍵特性。傳統(tǒng)信息交流媒體只能單向地、被動地傳播信息，而多媒體技術(shù)則可以實(shí)現(xiàn)人對信息的主動選擇和控制，用戶可以根據(jù)自己的意愿來選擇信息的呈現(xiàn)范圍和方式。交互性所有信息都是通過數(shù)字化編碼后的結(jié)果，采用數(shù)字化信息有效地解決了數(shù)據(jù)在處理傳輸過程中的失真問題數(shù)字化集成性主要表現(xiàn)在兩個方面，即信息媒體的集成和處理工具的集成。集成性1985年1986年1987年1993和1995年1997年1984年1985年8月美國Apple公司在研制Macintosh計算機(jī)時，創(chuàng)造性地使用了位映射（bitmap）、窗口（windows）、圖標(biāo)（icon）等技術(shù)。7.1.2多媒體技術(shù)的發(fā)展1985年1986年1987年1993和1995年1997年1984年1985年8月美國Commodore公司率先推出了世界上第一臺多媒體計算機(jī)Amiga。7.1.2多媒體技術(shù)的發(fā)展1985年1986年1987年1993和1995年1997年1984年1985年8月美國Microsoft公司借鑒Apple公司在Macintosh計算機(jī)上所使用的技術(shù)而推出了運(yùn)行在DOS基礎(chǔ)上的Windows系統(tǒng)。

7.1.2多媒體技術(shù)的發(fā)展1985年1986年1987年1993和1995年1997年1984年1985年8月交互式緊湊光盤系統(tǒng)CD-I的出現(xiàn)，將多種媒體信息以數(shù)字化的形式，存儲在650MB的只讀光盤上，使用戶可交互地讀取光盤中的內(nèi)容。

7.1.2多媒體技術(shù)的發(fā)展1985年1986年1987年1993和1995年1997年1984年1985年8月交互式數(shù)字視頻系統(tǒng)-DVI的出現(xiàn)，DVI以計算機(jī)為基礎(chǔ)，用光盤存儲和檢索圖像、聲音以及其他的信息。

7.1.2多媒體技術(shù)的發(fā)展1985年1986年1987年1993和1995年1997年1984年1985年8月1993年5月提出了MPC-2標(biāo)準(zhǔn)；1995年6月提出了MPC-3標(biāo)準(zhǔn)。

7.1.2多媒體技術(shù)的發(fā)展1985年1986年1987年1993和1995年1997年1984年1985年8月美國Intel公司推出了具有MMX（多媒體擴(kuò)展指令集）技術(shù)的奔騰處理器，使它成為多媒體計算機(jī)硬件體系的一個標(biāo)準(zhǔn)。

7.1.2多媒體技術(shù)的發(fā)展7.1.3多媒體計算機(jī)系統(tǒng)多媒體計算機(jī)MPC（MultimediaPersonalComputer）是具有多媒體功能的能綜合處理文字、圖形圖像、聲音、視頻和動畫的，并使多種媒體建立聯(lián)系且具有交互能力的計算機(jī)。多媒體計算機(jī)由多媒體硬件系統(tǒng)和多媒體軟件系統(tǒng)組成。多媒體計算機(jī)由以下部分構(gòu)成：多媒體計算機(jī)的硬件系統(tǒng)多媒體主機(jī)音頻處理設(shè)備視頻處理設(shè)備多媒體計算機(jī)的軟件系統(tǒng)多媒體操作系統(tǒng)多媒體設(shè)備驅(qū)動軟件多媒體處理系統(tǒng)工具教育與培訓(xùn)娛樂多媒體電子

出版物其它領(lǐng)域醫(yī)療商業(yè)媒體

元素7.1.4多媒體技術(shù)的應(yīng)用7.1.5多媒體信息處理的關(guān)鍵技術(shù)1.多媒體信息的類型文本圖形和圖像音頻視頻動畫7.1.5多媒體信息處理的關(guān)鍵技術(shù)2.多媒體信息處理的關(guān)鍵技術(shù)數(shù)據(jù)壓縮/解壓縮技術(shù)數(shù)據(jù)存儲技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)多媒體數(shù)字技術(shù)7.2音頻處理技術(shù)基礎(chǔ)7.2.1聲音的數(shù)字化處理1.聲音的數(shù)字化處理采樣當(dāng)把模擬信號變成數(shù)字信號時，按固定時間間隔在模擬聲音波形上截取幅度值，把時間上連續(xù)信號變成離散信號的過程，稱為采樣。量化量化就是把每個采好樣的模擬值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。量化的過程就是先將整個幅度劃分為有限的量化階距的集合，把落在同一階距的幅度值歸為一類，并賦予相同的量化值。編碼將數(shù)字信號格式化，把每個量化數(shù)據(jù)表示成二進(jìn)制形式存儲。常見的編碼方法有脈沖編碼調(diào)制（PCM）、差分脈沖編碼調(diào)制（DPCM）和自適應(yīng)差分編碼調(diào)制（ADPCM）等。文件大小=取樣頻率×量化位數(shù)×聲道數(shù)×?xí)r間（秒）/8（B）聲音的數(shù)字化過程7.2.1聲音的數(shù)字化處理2.聲音的壓縮音頻壓縮編碼技術(shù)主要有熵編碼（如Huffman編碼、算術(shù)編碼）、波形編碼、參數(shù)編碼、混合編碼和感知編碼等。波形編碼的特點(diǎn)是在高碼率的條件下獲得高質(zhì)量的音頻信號，適用于高保真度音響和音樂信號的壓縮，它在ISDN網(wǎng)絡(luò)中有應(yīng)用。感知編碼是一種有損壓縮，其音頻信息壓縮率達(dá)10：1，甚至12：1，但是人耳卻分辨不出失真，所以經(jīng)常應(yīng)用于音響領(lǐng)域，Dolby公司的AC-3就采用了該編碼方式。在語音編碼領(lǐng)域，各廠家都在大力開發(fā)與推廣自己的編碼技術(shù)，比如ITU-T開發(fā)的G系列語音壓縮標(biāo)準(zhǔn)，主要應(yīng)用于電話方面。目前常見的聲音壓縮標(biāo)準(zhǔn)有MPEG-1Audio、MPEG-2Audio、MPEG-4Audio和DolbyAC-3等。格式說

明WAV（.wav）微軟公司制定的聲音格式，在Windows操作系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。WAV源于wave一詞，意謂“波”。它的音質(zhì)可以達(dá)到CD標(biāo)準(zhǔn)，但占用存儲空間大。1分鐘長度的聲音文件大約在10MB左右。MP3（.mp3）MP3是目前最流行的一種音樂文件格式，相同時長的MP3文件大小只有WAV文件的1/10左右，而音質(zhì)和CD格式相當(dāng)。WMA（.wma）WMA也是微軟推出的音頻格式，在壓縮比和音質(zhì)方面都超過MP3，即使在較低的采樣頻率下也能產(chǎn)生較好的音質(zhì)，并且支持流式播放，具有防復(fù)制能功。APE（.ape）APE是一種無損壓縮音頻技術(shù)，在不降低音質(zhì)的前提下能有限地壓縮WAV音軌文件，壓縮比率一般在55%左右。在音質(zhì)上，相對于WMA、MP3、AAC等有損數(shù)據(jù)壓縮的格式有著絕對的優(yōu)勢。MIDI（.mid）MIDI是musicalinstrumentdigitalinterface（樂器數(shù)字化接口）的縮寫，它是由世界主要樂器制造廠商建立起的一個數(shù)字音樂國際標(biāo)準(zhǔn)，用來規(guī)定計算機(jī)音樂程序、電子合成器和其它電子設(shè)備之間的交換信息和控制信號的方法。它記錄的不是數(shù)字化后的聲音波形數(shù)據(jù)，而是一系列描述樂曲的符號指令。CD格式（.cda）CDA格式是CD的單軌文件，長度固定為44個字節(jié)。當(dāng)時確定CD唱片格式標(biāo)準(zhǔn)時，電腦上用的CD-ROM格式并未確定，故未考慮要讓CD-ROM驅(qū)動器識別CD唱片，后來為了電腦上方便使用CD音軌，規(guī)定一個CD音軌就是一個.CDA文件。7.2.2常見的數(shù)字化音頻格式Windows內(nèi)置的“錄音機(jī)”軟件“錄音機(jī)”是Windows內(nèi)置的一款簡單易用的音頻處理軟件，它可以和電腦聲卡配合同時完成聲音錄制，可以完成簡單混合和編輯聲音文件，但其的功能很有限，只能播放和錄制不超過1分鐘的聲音。AdobeAuditionAdobeAudition是一款專業(yè)級的數(shù)字音頻軟件，它的前身是Syntrillium公司旗下著名的數(shù)字音頻處理軟件CoolEditPro。后被Adobe公司收購，改造升級為現(xiàn)有版本。Cubase7.2.3常見的音頻處理軟件7.3圖形圖像處理圖形是用數(shù)學(xué)方法描述的一系列點(diǎn)、線、面形狀，它存儲的數(shù)據(jù)主要是生成圖形的數(shù)學(xué)描述。圖形又稱為矢量圖、向量圖。圖像它是用像素值陣列表示的圖，位圖文件中存儲的是構(gòu)成圖像的每個像素點(diǎn)的亮度、顏色等信息，一幅位圖圖像是由成千上萬個像素點(diǎn)信息構(gòu)成的。圖像又叫位圖、點(diǎn)陣圖、柵格圖像。7.3.1圖形與圖像放大4倍后的矢量圖放大4倍后的位圖圖形與圖像的放大效果對比類

型格式說

明位

圖Bmp微軟公司繪圖軟件專用格式，是與一種與設(shè)備無關(guān)的圖像格式，支持RGB、索引、灰度等顏色模式，但不支持Alpha通道。GIF由美國CompuServe公司開發(fā)的，最高支持256種色彩，用于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)母袷?，有GIF87a和GIF89a兩個規(guī)格，具有交錯、透明色和動畫效果。jpeg（JPG）一種壓縮效率很高的有損壓縮格式，對單色和彩色圖像的壓縮比分別可達(dá)10：1和15：1，支持CMYK、RGB和灰度等顏色模式，但不支持Alpha通道。PNG針對網(wǎng)絡(luò)圖像開發(fā)的文件格式，色彩深度多達(dá)48位，支持無損壓縮、交錯和透明色。TIFF一種跨平臺的位圖圖像格式，它在Photoshop中支持24個通道，是除了PSD格式外唯一能存儲多個通道的格式，采用無損壓縮，多用于排版印刷及噴繪廣告行業(yè)。PSDPhotoshop軟件的專用文件格式，能保存圖層、通道、路徑等信息，便于再次修改，該格式文件一般較大。矢

量

圖WMF圖元文件，屬于位圖和矢量圖的混合形式，MicrosoftOffice軟件中的一些剪貼畫以此格式存儲。EPS用PostScript語言描述的一種ASCII碼文件格式。AIAdobeIllustrator專用的矢量文件格式。DXFAutoCAD的矢量文件格式，以ASCII碼方式存儲。EMF擴(kuò)展圖元文件。CDRCorelDRAW軟件專用的矢量文件格式。7.3.2常見的圖形圖像文件格式7.3.3常用的圖形圖像處理軟件PhotoshopPhotoshop是Adobe公司旗下最為出名的圖像處理軟件之一，集圖像掃描、編輯修改、圖像合成和圖像輸出于一體的圖像處理軟件，深受廣大平面設(shè)計人員和電腦美術(shù)愛好者的喜愛。CorelDRAWCorelDRAW是一款由加拿大的Corel公司開發(fā)的矢量圖型編輯軟件。CorelDRAW以其優(yōu)異的矢量圖編輯處理功能廣泛的應(yīng)用于廣告出版、商標(biāo)設(shè)計、標(biāo)志制作、模型繪制、插圖描畫、排版及分色輸出、雜志設(shè)計和報紙編輯等諸多領(lǐng)域。美圖秀秀（光影魔術(shù)手）美圖秀秀是美圖網(wǎng)推出的一款免費(fèi)的圖片處理軟件。它號稱使用簡單，1分鐘能做出影樓級照片，海量精選素材每天更新，主要面向非專業(yè)人員和圖像的平常應(yīng)用。案例及拓展練習(xí)7.4動畫與視頻處理動畫動畫是通過連續(xù)播放一系列畫面，給視覺造成連續(xù)變化的效果。這個效果由于人的眼睛的“視頻暫留”特性造成的——即人的視覺會短暫保留之前觀看到的影像，在前一影像消失之前觀看另一影像，就會產(chǎn)生影像之間連續(xù)變化的效果。幀影像動畫中最小單位的單幅影像畫面，相當(dāng)于電影膠片上的每一格鏡頭。一幀就是一副靜止的畫面，連續(xù)的幀就形成動畫。我們通常說幀數(shù)，就是在1秒鐘時間里傳輸?shù)膱D片數(shù)，也可以理解為圖形處理器每秒鐘能夠刷新幾次，通常用fps（FramesPerSecond）表示。7.4.1動畫制作概述AdobeFlashFlash原來是美國Macromedia公司推出的動畫制作軟件，后來公司及軟件產(chǎn)品線被Adobe收購。用Flash制作的動畫文件很小，有利于互聯(lián)網(wǎng)傳輸，且其采用流式播放技術(shù)，可以邊下載邊播放動畫。UleadGIFAnimatorUleadGIFAnimator是由友立公司出版的GIF動畫制作軟件，可以把一系列圖片保存為GIF動畫格式，還能產(chǎn)生二十多種2D或3D的動態(tài)效果，它內(nèi)置現(xiàn)成的特效可以方便的套用，還能將AVI文件轉(zhuǎn)成動畫GIF文件。3Dmax是Discreet公司開發(fā)的（后被Autodesk公司合并）基于PC系統(tǒng)的三維動畫渲染和制作軟件。7.4.2常見動畫制作軟件7.4.3視頻處理概述1.視頻與數(shù)字視頻視頻是連續(xù)變化的運(yùn)動圖像，當(dāng)連續(xù)的圖像變化每秒超過24幀畫面時，人類視覺無法會把它們當(dāng)成平滑連續(xù)的視頻效果，這樣連續(xù)變化的畫面就構(gòu)成視頻。視頻可以分為模擬視頻和數(shù)字視頻。數(shù)字視頻(DigitalVideo)是指先用視頻捕捉設(shè)備將外界影像的顏色和亮度信息轉(zhuǎn)變成電信號，再記錄到儲存介質(zhì)上。播放時視頻信號被轉(zhuǎn)變成幀信息，并以每秒約25幅的速度顯示出來，使人眼睛認(rèn)為它是連續(xù)不間斷的運(yùn)動著。模擬視頻要在計算機(jī)中使用必須經(jīng)過數(shù)字化處理，它和音頻數(shù)字化一樣經(jīng)過采樣、量化和編碼，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制表示的數(shù)字信號。格

式說

明AVI（.avi）AVI（AudioVideoInterleaved）格式，即音頻/視頻交錯格式，是將語音和影像同步組合在一起的文件格式。它對視頻文件采用了一種有損壓縮方式，但壓縮比較高，因此盡管畫面質(zhì)量不是太好，但其應(yīng)用范圍仍然非常廣泛。該格式文件體積龐大，壓縮標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，兼容性差，播放時易出現(xiàn)編碼錯誤。MPEG（.mpg）運(yùn)動圖像壓縮算法的國際標(biāo)準(zhǔn)格式，采用有損壓縮方法減少運(yùn)動圖像中的冗余信息，同時保證每秒30幀的圖像動態(tài)刷新速率，被大多數(shù)的計算機(jī)平臺支持。MPEG文件的圖像和音質(zhì)非常好，并有統(tǒng)一的壓縮標(biāo)準(zhǔn)，兼容性好。QuickTime（.mov）MOV即MOV（Moviedigitalvideotechnology）即QuickTime影片格式，它是Apple公司開發(fā)的一個音頻、視頻文件格式，在某些方面它甚至比WMV和RM更優(yōu)秀，并能被眾多的多媒體編輯及視頻處理軟件所支持。RM（.rm、.rmvb）RM格式包含在RealNetworks公司所制定的音頻視頻壓縮規(guī)范RealMedia中，它是視頻流技術(shù)的開拓者，它可以在低速率的網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)不間斷的視頻播放。RM文件的大小取決于制作時選擇的壓縮率。

ASF（.asf）ASF（AdvancedStreammingFormat）即高級串流格式。它是微軟公司W(wǎng)indowsMedia的核心。這是一種包含音頻、視頻、圖像以及控制命令腳本的數(shù)據(jù)格式。ASF采用MPEG-4的壓縮算法，壓縮率和圖像質(zhì)量都比較高。WMV（.wmv）WMV是一個基于微軟自有技術(shù)開發(fā)的能在Internet上實(shí)時傳播多媒體的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。WMV格式具有網(wǎng)絡(luò)回放、可擴(kuò)充的媒體類型、部件下載、可伸縮的媒體類型、多語語支持等優(yōu)點(diǎn)。7.4.4常見的視頻文件格式AdobePremiereAdobePremiere是由Adobe公司推出的一款專業(yè)級視頻編輯軟件。它具有素材組織管理、素材剪輯處理、過渡效果制作、濾鏡效果編輯和視頻輸出等功能，有很好的兼容性，可以與Adobe公司推出的其他軟件相互協(xié)作。會聲會影會聲會影（CorelVideoStudio）是一套專為個人及家庭所設(shè)計的影片剪輯軟件。用戶可以快速完成剪輯、輸出的影片剪輯。7.4.5常見視頻編輯和處理軟件7.5多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)7.5.1數(shù)據(jù)壓縮算法分類

無損壓縮有損壓縮用無損編碼壓縮的數(shù)據(jù)是可以完全恢復(fù)的，故也稱無失真編碼或可逆編碼。無損編碼的特點(diǎn)是壓縮比較小。有損壓縮又稱為有失真編碼，即在編碼過程中要丟失一些人的視（聽）覺不敏感的信息，且丟失的信息不可恢復(fù)。有損編碼的特點(diǎn)是壓縮比較大，壓縮比越大，丟失的數(shù)據(jù)越多，還原后的效果越差。

7.5.2靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEG

JPEG標(biāo)準(zhǔn)即ISO/IEC1091-1標(biāo)準(zhǔn)，是theJointPhotographicExpertsGroup的縮寫，它主要適用于連續(xù)色調(diào)、多級灰度、彩色或者單色的靜態(tài)圖像的壓縮，但也可用于對連續(xù)運(yùn)動圖像進(jìn)行壓縮，壓縮時將連續(xù)圖像的每一幀看作一幅靜止圖像進(jìn)行壓縮，若壓縮/解壓速度足夠快，還可以實(shí)時處理視頻信號，構(gòu)成以JPEG為基礎(chǔ)的實(shí)時視頻系統(tǒng)。

7.5.2靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)

經(jīng)過JPEG標(biāo)準(zhǔn)壓縮后的視頻圖像數(shù)據(jù)量大大減小，一般可達(dá)到10∶1～80∶1的壓縮比，對同樣的硬盤可以存儲更多的圖像，因而在現(xiàn)代數(shù)字視