多媒體技術概述

關于多媒體技術概述4.1多媒體基本概念4.1.1基本概念4.1.2多媒體技術的發(fā)展和應用4.1.3多媒體個人計算機4.1.4多媒體硬件系統(tǒng)4.1.5多媒體軟件系統(tǒng)第2頁,共63頁，2024年2月25日，星期天1）媒體(Medium)

媒體是指承載信息的載體。

在計算機領域媒體有兩種含義。一是指存儲信息的實體，如磁帶、磁盤、光盤、半導體存儲器等；二是指承載信息的載體，如數(shù)值、文字、聲音、視頻、圖形、圖像等。4.1.1多媒體基本概念第3頁,共63頁，2024年2月25日，星期天2）多媒體(Multimedia)

多媒體是多種媒體的綜合，主要包括文字、圖像、聲音、動畫等。4.1.1多媒體第4頁,共63頁，2024年2月25日，星期天3）多媒體技術多媒體技術是一種綜合性的全數(shù)字技術。它以數(shù)字技術為基礎，融合通信技術（電話、傳真）、傳播技術（廣播、電視）和計算機技術為一體，能夠處理、傳送和存儲文字、圖形、圖像、聲音、視頻等多種媒體信息，并具有人機交互功能和可編程環(huán)境。1.1媒體與多媒技術第5頁,共63頁，2024年2月25日，星期天1990年，MPC（MultimediaPCMarketingCouncil)組成，主要目的是建立多媒體個人計算機（MPC）的硬件最低功能標準，即MPC標準。

MPC聯(lián)盟規(guī)定多媒體計算機應包括5個基本的單元：個人計算機、只讀光盤驅動器、聲卡、MicrosoftWindows3.1操作系統(tǒng)及括音器與耳機，并對CPU、存儲器容量和屏幕顯示功能等規(guī)定了最低的規(guī)格標準。第6頁,共63頁，2024年2月25日，星期天

多媒體個人計算機（MPC）是具備多媒體處理功能并符合MPC標準的個人計算機。4.1.3多媒體個人計算機MPC標準：個人計算機、只讀光盤、聲卡、windows操作系統(tǒng)、音箱或耳機第7頁,共63頁，2024年2月25日，星期天4.1.3多媒體個人計算機MPC的主要特征：個人計算機、只讀光盤、聲卡、windows操作系統(tǒng)、音箱或耳機MPC的基本組成：多媒體硬件系統(tǒng)+多媒體軟件系統(tǒng)第8頁,共63頁，2024年2月25日，星期天多媒體計算機的硬件系統(tǒng)第9頁,共63頁，2024年2月25日，星期天多媒體操作系統(tǒng)多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)多媒體壓縮/解壓縮軟件多媒體聲像同步軟件多媒體通信軟件多媒體應用軟件多媒體計算機的軟件系統(tǒng)第10頁,共63頁，2024年2月25日，星期天4.1.4多媒體軟件系統(tǒng)應用軟件多媒體軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件應用軟件多媒體設備驅動程序多媒體操作系統(tǒng)多媒體素材制作軟件多媒體平臺軟件工具軟件平面圖像制作軟件音頻處理軟件活動圖像制作軟件第11頁,共63頁，2024年2月25日，星期天常用的多媒體軟件有多媒體抓圖軟件HyperSnap，圖形設計軟件Illustrator、Freehand；

圖像處理軟件AdobePhotoshop，PhotoPaint；音頻編輯軟件SoundForge，CoolEdit、二維動畫制作軟件AnimitorGif，F(xiàn)lash；三維動畫制作軟件3DMAX，Maya；視頻編輯軟件Premiere等。多媒體作品創(chuàng)作工具有PowerPoint，Authorware，網(wǎng)頁制作工具FrontPage和Dreamweaver等。.2.1多媒體計算機系統(tǒng)的基本組成第12頁,共63頁，2024年2月25日，星期天4.2多媒體處理技術與常用軟件的使用多媒體信息壓縮技術數(shù)據(jù)壓縮是指在不丟失信息的前提下，按照一定的算法對數(shù)據(jù)進行重新組織，減少數(shù)據(jù)的冗余和存儲的空間，提高其傳輸、存儲和處理效率的一種技術方法。第13頁,共63頁，2024年2月25日，星期天信息量與數(shù)據(jù)量的關系

I=D-duI—

信息量D—數(shù)據(jù)量du—冗余量第14頁,共63頁，2024年2月25日，星期天2、多媒體數(shù)據(jù)壓縮的可能性

1）空間冗余例:圖像中的“A”是一個規(guī)則物體。光的亮度、飽和度及顏色都一樣，因此，數(shù)據(jù)A有很大的冗余。A第15頁,共63頁，2024年2月25日，星期天2）時間冗余

例:序列圖像F2F1AA第16頁,共63頁，2024年2月25日，星期天3）結構冗余圖像有非常強的紋理結構。如草席圖結構上存在冗余。第17頁,共63頁，2024年2月25日，星期天4）知識冗余圖像的理解與某些基礎知識有關。例:人臉的圖像有同樣的結構：嘴的上方有鼻子，鼻子上方有眼睛，鼻子在中線上……

第18頁,共63頁，2024年2月25日，星期天

6）視覺冗余視覺冗余是非均勻、非線性的。例:人類視覺分辨率為2，但常用2就是數(shù)據(jù)冗余。68第19頁,共63頁，2024年2月25日，星期天

在多媒體信息中包含大量冗余的信息，把這些冗余的信息去掉，就實現(xiàn)了壓縮。數(shù)據(jù)壓縮技術有三個重要指標，一是壓縮前后所需要的信息存儲量之比要大；二是實現(xiàn)壓縮的算法要簡單，壓縮、解壓速度快，盡可能地做到實時壓縮和解壓；三是恢復效果要好，要盡可能的完全恢復原始數(shù)據(jù)。第20頁,共63頁，2024年2月25日，星期天按壓縮方法分:(1)無損壓縮

(2)有損壓縮第21頁,共63頁，2024年2月25日，星期天

該方法在壓縮時去掉部分冗余信息，而這些被丟失信息經(jīng)過解壓后可以完整的被恢復到壓縮前的狀態(tài)，是一個可逆的過程。因此，冗余壓縮法不會產(chǎn)生數(shù)據(jù)失真，一般用于文本、數(shù)據(jù)的壓縮，以保證完全的恢復原始數(shù)據(jù)。但這種方法的壓縮比較小，一般在2:1～5:1之間。冗余壓縮法（無損壓縮法）第22頁,共63頁，2024年2月25日，星期天熵壓縮法（有損壓縮法）

該方法壓縮時會丟失部分冗余信息，且這些被丟失信息不能被恢復，是一個不可逆的過程。解壓后的數(shù)據(jù)存在一定程度的失真。這種壓縮方法的壓縮比可達幾十到上百，常用于圖像、聲音、動態(tài)視頻等數(shù)據(jù)的壓縮。第23頁,共63頁，2024年2月25日，星期天聲音是是由空氣振動產(chǎn)生的，是一種波。振動的聲波是隨時間變化的模擬量，包括振幅、周期和頻率。4.2.2數(shù)字音頻編輯聲音按頻率可分為三種：次聲波：頻率低于20Hz的；可聽聲波：頻率在20Hz～20KHz的；超聲波：頻率高于20KHz的；第24頁,共63頁，2024年2月25日，星期天數(shù)字音頻的采樣和量化數(shù)字音頻的采樣：模擬聲音在時間上是連續(xù)的，而數(shù)字音頻是一個數(shù)字序列，在時間上是斷續(xù)的。因此當把模擬聲音變成數(shù)字聲音時，需要每隔一個時間間隔在模擬聲音波形上取一個幅度值，稱之為采樣，采樣的時間間隔稱為采樣周期。聲波模擬電信號聲波時間離散取樣數(shù)字信號二進制碼流話筒采樣量化編碼10011011000…第25頁,共63頁，2024年2月25日，星期天數(shù)字音頻的量化：在數(shù)字音頻技術中，把采樣得到的表示聲音強弱的模擬電壓用數(shù)字表示。模擬電壓的幅值是連續(xù)的，而用數(shù)字表示音頻幅度時，只能把無窮多個電壓幅度用有限個數(shù)字表示，即把某一幅度范圍內的電壓用一個數(shù)字表示，這稱之為量化。聲波模擬電信號聲波時間離散取樣數(shù)字信號二進制碼流話筒采樣量化編碼10011011000…第26頁,共63頁，2024年2月25日，星期天采樣頻率f：1/T，每秒鐘的采樣次數(shù)

；(采樣頻率不應低于原始聲音的最高頻率的2倍，這樣才能把以數(shù)字表達的聲音還原成原來的聲音。

)量化位數(shù)：存放采樣點振幅值A的二進制位數(shù)；聲道數(shù)：聲音通道的個數(shù)，立體聲為雙聲道。第27頁,共63頁，2024年2月25日，星期天聲音文件格式Wave格式文件（.Wav）記錄了真實聲音的二進制采樣數(shù)據(jù)，通常文件較大。MPEG音頻文件（.MP1/.MP2/.MP3）采用MPEG音頻壓縮標準進行壓縮的文件。

WMA格式文件:WindowsMedia音頻格式

RealAudio音頻文件(RA、RM、RMX

)

適用于在網(wǎng)絡上的在線音樂欣賞

MIDI格式文件（.MID）第28頁,共63頁，2024年2月25日，星期天MIDI文件MIDI是MusicInstrumentDigitalInterface的縮寫，翻譯過來就是“數(shù)字化樂器接口”，也就是說它的真正涵義是一個供不同設備進行信號傳輸?shù)慕涌诘拿Q。

MIDI文件則不是直接記錄樂器的發(fā)音，而是記錄了演奏樂器的各種信息或指令，如用哪一種樂器，什么時候按某個鍵，力度怎么樣等等。

由于MIDI文件記錄的是一系列的計算指令而不是數(shù)據(jù)化后的波形數(shù)據(jù)，因此占用的存儲空間比WAV文件要小很多。MIDI文件的錄制比較復雜，這要學習一些使用MIDI創(chuàng)作并改編作品的專業(yè)知識，并且還必須有專門工具，如鍵盤合成器等。第29頁,共63頁，2024年2月25日，星期天常用音頻編輯軟件Windows錄音機GoldWaveAdobeAudition返回前進播放停止錄音進度控制第30頁,共63頁，2024年2月25日，星期天4.2.3數(shù)字圖像處理第31頁,共63頁，2024年2月25日，星期天圖形和圖像靜態(tài)圖像分為位圖和矢量圖。矢量圖是指用數(shù)學方法生成基本幾何圖形組成的圖形，如直線、方框、圓/圓弧、多邊形、任意曲線等。如：直線可以用直線起點和終點的坐標描述：Rect，0，0，200，200；

位圖是按圖像點陣形式存儲各像素的顏色或灰度級編碼。第32頁,共63頁，2024年2月25日，星期天位圖和矢量圖的比較：矢量圖文件需要的存儲空間較??；矢量圖顯示時需要經(jīng)過計算轉換成屏幕上可顯示的形狀，因而顯示速度沒有位圖快。位圖適于表現(xiàn)含有大量細節(jié)的畫面，并可直接、快速地顯示或印出。位圖是一種點陣圖形，本身的大小和精度是確定的，因此對圖像進行放大會降低圖像質量，使是圖像變得模糊不清。矢量圖是通過算法生成的，與分辨率無關，可任意放大或縮小，都不會降低清晰度。有些復雜圖像（如一張現(xiàn)實世界的照片）無法用數(shù)學方法描述，就不能用矢量法表示，而應采用位圖法表示。第33頁,共63頁，2024年2月25日，星期天1圖形和圖像第34頁,共63頁，2024年2月25日，星期天圖像數(shù)字的屬性

分辨率：單位長度中包含的點（像素）的多少。分為圖像分辨率和設備分別率

240dpi72dpi第35頁,共63頁，2024年2月25日，星期天圖像數(shù)字的屬性

顏色深度是指表示一個像素所需的二進制位數(shù)。顏色深度數(shù)值顏色數(shù)量圖像1212單色（二值）圖像42416索引16色圖像828256索引256色圖像1621665536增強色圖像242241677216真彩色圖像322324292967296真彩色圖像第36頁,共63頁，2024年2月25日，星期天4位色彩編碼第37頁,共63頁，2024年2月25日，星期天16色、256色、24位位圖第38頁,共63頁，2024年2月25日，星期天色彩模式RGB000000001111111110000000000011001111101001111101第39頁,共63頁，2024年2月25日，星期天色彩模式CMYK當光線照射到物體上時，物體會吸收一部分光線，并反射剩余的光線，反射的光線就是我們看到的物體的顏色。C—靛青M—品紅Y—黃K--黑主要用于印刷第40頁,共63頁，2024年2月25日，星期天色彩模式HSB用H—色相S—飽和度B—亮度來描述顏色第41頁,共63頁，2024年2月25日，星期天常用圖像文件格式位圖文件格式BMP和DIB格式文件與設備無關的位圖格式文件，Windows環(huán)境中經(jīng)常使用.GIF格式文件

Internet上的重要文件格式之一，最大不超過64KB，

256色以內，壓縮比較高，與設備無關。JPEG格式文件（.JPG）

利用JPEG方法壓縮,Internet上重要文件格式之一，適用于處理256色以上、大幅面圖像。

第42頁,共63頁，2024年2月25日，星期天常用圖像文件格式矢量圖文件格式swf(shockwaveflash)動畫設計軟件Flash的專用格式，是一種支持矢量的動畫文件格式，

WMF格式文件位圖與矢量圖的混合體,Windows中許多剪貼畫圖像是以該格式存儲的。廣泛應用于桌面出版印刷領域。

第43頁,共63頁，2024年2月25日，星期天常用圖像軟件AdobePhotoshopAdobeIllustratorAdobeFireworksCorelDrawAutoCAD第44頁,共63頁，2024年2月25日，星期天動畫與視頻編碼動畫組成動態(tài)圖像的每幀圖像是由人工或計算機產(chǎn)生的靜態(tài)圖像視頻組成動態(tài)圖像的每幀圖像是攝取的外界景物的靜態(tài)照片一般采用每秒鐘24到30幀的幀速進行靜態(tài)圖像的拍照第45頁,共63頁，2024年2月25日，星期天視覺暫留第46頁,共63頁，2024年2月25日，星期天5、動畫與視頻編碼動態(tài)圖像數(shù)字化過程第47頁,共63頁，2024年2月25日，星期天動畫與視頻編碼視頻文件格式AVI（AudioVideoInterface交互存儲音頻和視頻）是微軟公司采用的音頻視頻交錯格式。AVI格式文件將視頻信號和音頻信號混合交錯的存儲在一起MPEG/.MPG/.DAT包括了MPEG-1,MPEG-2和MPEG-4在內的多種視頻格式WMV英文全稱為WindowsMediaVideo，也是微軟推出的一種采用獨立編碼方式并且可以直接在網(wǎng)上實時觀看視頻節(jié)目的文件壓縮格式RM與RMVBRA是目前主流網(wǎng)絡視頻格式RMVB是一種由RM視頻格式升級延伸出的新視頻格式第48頁,共63頁，2024年2月25日，星期天第49頁,共63頁，2024年2月25日，星期天8.2計算機病毒及其防范計算機病毒:《中華人民共和國計算機安全保護條例》中的定義：是指編制、或者在計算機程序中插入的、破壞計算機功能或者毀壞數(shù)據(jù)、影響計算機使用、并能自我復制的一組計算機指令或者程序代碼。第50頁,共63頁，2024年2月25日，星期天計算機病毒發(fā)展簡史世界上第一例被證實的計算機病毒是在1983年，出現(xiàn)了計算機病毒傳播的研究報告。同時有人提出了蠕蟲病毒程序的設計思想；1984年，美國人Thompson開發(fā)出了針對UNIX操作系統(tǒng)的病毒程序。

1988年11月2日晚，美國康爾大學研究生羅特·莫里斯將計算機病毒蠕蟲投放到網(wǎng)絡中。該病毒程序迅速擴展，造成了大批計算機癱瘓，甚至歐洲聯(lián)網(wǎng)的計算機都受到影響，直接經(jīng)濟損失近億美元。第51頁,共63頁，2024年2月25日，星期天美國將帶有計算機病毒的芯片裝在伊拉克從法國購買的用于防空系統(tǒng)的新型打印機中，在海灣戰(zhàn)爭的關鍵時刻，導致伊拉克的指揮中心癱瘓而無法指揮。第52頁,共63頁，2024年2月25日，星期天計算機病毒在中國的發(fā)展情況在我國，80年代末，有關計算機病毒問題的研究和防范已成為計算機安全方面的重大課題。

1982年“黑色星期五”病毒侵入我國；1985年在國內發(fā)現(xiàn)更為危險的“病毒生產(chǎn)機”，生存能力和破壞能力極強。這類病毒有1537、CLME等。進入90年代，計算機病毒在國內的泛濫更為嚴重。

CIH病毒是首例攻擊計算機硬件的病毒，它可攻擊計算機的主板，并可造成網(wǎng)絡的癱瘓。第53頁,共63頁，2024年2月25日，星期天計算機病毒的特性可執(zhí)行性傳染性隱蔽性潛伏性非授權可執(zhí)行性破壞性可觸發(fā)性變種性第54頁,共63頁，2024年2月25日，星期天計算機病毒的破壞行為（1）攻擊系統(tǒng)數(shù)據(jù)區(qū)

（2）攻擊文件

（3）攻擊內存

（4）干擾系統(tǒng)運行，使運行速度下降

（5）干擾鍵盤、喇叭或屏幕

（6）攻擊CMOS（7）干擾打印機

（8）網(wǎng)絡病毒破壞網(wǎng)絡系統(tǒng)第55頁,共63頁，2024年2月25日，星期天計算機病毒的分類按寄生方式分:引導型文件型病毒復合型病毒按破壞性分:良性病毒惡性病毒按鏈接方式分:源碼型病毒嵌入