多媒体技术概述

1、多媒体应用技术5-2一、媒体与多媒体一、媒体与多媒体 1.1.媒体媒体( (媒介、媒质媒介、媒质) ) 媒体是信息表示、传递和存储的载体媒体是信息表示、传递和存储的载体 纸张、磁盘、光盘纸张、磁盘、光盘 文本、图形、图像文本、图形、图像 声音、动画、视频声音、动画、视频多媒体应用技术5-3 媒体的种类媒体的种类( (CCITT)CCITT) 人的感官，如视觉、听觉等人的感官，如视觉、听觉等 为了处理和传输感觉媒体而人为了处理和传输感觉媒体而人为构造的媒体，如文本、图形、动画等为构造的媒体，如文本、图形、动画等 获取和表现信息的物理设备，获取和表现信息的物理设备，如键盘、鼠标器、显示器和音箱等如

2、键盘、鼠标器、显示器和音箱等 用来存放表示媒体的介质，如用来存放表示媒体的介质，如磁盘、光盘和内存等磁盘、光盘和内存等 传输数据的载体，如光缆传输数据的载体，如光缆多媒体应用技术5-4 2. 2.多媒体多媒体 通常是指通常是指表示媒体表示媒体，也就是，也就是 静态媒体静态媒体：文本、图形、图像：文本、图形、图像 动态媒体动态媒体：声音、动画、视频：声音、动画、视频 多媒体是融合两种或两种以上表示媒体多媒体是融合两种或两种以上表示媒体的一种人机交互式信息交流和传播媒体。的一种人机交互式信息交流和传播媒体。 多媒体的实质多媒体的实质：各种媒体数字化。：各种媒体数字化。多媒体应用技术5-5二、多媒体

3、技术二、多媒体技术 将多种媒体信息通过计算机进行将多种媒体信息通过计算机进行数字化采集、编码、存储、传输、处理和再数字化采集、编码、存储、传输、处理和再现等，使多种媒体信息建立逻辑连接，并集现等，使多种媒体信息建立逻辑连接，并集成一个具有交互性的计算机系统。成一个具有交互性的计算机系统。 利用计算机综合处理利用计算机综合处理图文声像图文声像。 多样性多样性 集成性集成性 交互性、实时性交互性、实时性多媒体应用技术5-6一、多媒体系统的层次结构一、多媒体系统的层次结构多媒体硬件系统多媒体硬件系统：多媒体控制板卡及：多媒体控制板卡及I/OI/O电路电路多媒体驱动程序多媒体驱动程序：用来控制和操纵多

4、媒体硬件：用来控制和操纵多媒体硬件多媒体操作系统多媒体操作系统：CD-RTOS(CD-RTOS(专用专用) ),Windows(,Windows(通用通用) )多媒体应用软件多媒体应用软件多媒体开发工具多媒体开发工具多媒体操作系统多媒体操作系统多媒体驱动程序多媒体驱动程序多媒体硬件系统多媒体硬件系统多媒体应用技术5-7二、多媒体系统的基本组成二、多媒体系统的基本组成多媒体应用技术5-8 多媒体素材制作工具多媒体素材制作工具 文字特效制作软件：文字特效制作软件：MS Word/MS Word/艺术字艺术字 音频处理软件：音频处理软件：Syntrillium CooleditSyntrillium

5、 Cooledit Twelve Tone Cakewalk Twelve Tone Cakewalk 图形图像处理软件：图形图像处理软件： Corel CorelDRAW Corel CorelDRAW Adobe Photoshop Adobe Photoshop多媒体应用技术5-9 动画制作软件：动画制作软件：Macromedia Flash MXMacromedia Flash MX Discreet 3ds max Discreet 3ds max 视频编辑软件：视频编辑软件：Adobe PremiereAdobe Premiere 多媒体著作工具多媒体著作工具 Microsoft

6、PowerPointMicrosoft PowerPoint Macromedia Authorware Macromedia Authorware 多媒体编程语言多媒体编程语言 VBVB、VC+VC+多媒体应用技术5-10一、图形图像信息处理一、图形图像信息处理 1.1.图形图形( (矢量图形、几何图形矢量图形、几何图形) ) 矢量图是用一组指令来描述的，这些指矢量图是用一组指令来描述的，这些指令给出构成图形的各种属性和参数。例如：令给出构成图形的各种属性和参数。例如： 圆圆( (圆心坐标圆心坐标, ,半径及粗细半径及粗细, ,色彩色彩) ) 优缺点优缺点：图形文件占用空间较少：图形文件占用

7、空间较少 图形复杂时耗时相对较长图形复杂时耗时相对较长 绘图软件绘图软件：CorelDRAWCorelDRAW FreeHand FreeHand多媒体应用技术5-11 2. 2.图像图像( (位图图像、点阵图像位图图像、点阵图像) ) 位图是指在空间和亮度上已离散化的图位图是指在空间和亮度上已离散化的图像，通过描述每一像素的颜色或亮度来表示像，通过描述每一像素的颜色或亮度来表示该图像。它适应表现包含大量细节的图片，该图像。它适应表现包含大量细节的图片，如明暗、浓淡、层次和色彩变化等。如明暗、浓淡、层次和色彩变化等。 优缺点优缺点：色彩和色调丰富，景物逼真：色彩和色调丰富，景物逼真缩放处理易失

8、真，数据量大缩放处理易失真，数据量大 绘画软件绘画软件：PhotoshopPhotoshop PhotoImpact PhotoImpact多媒体应用技术5-12图形与图像的比较图形与图像的比较图形图形图像图像文件大小文件大小与图形的复杂程度有关，与图形的复杂程度有关，一般较小一般较小与图像的尺寸和颜色有与图像的尺寸和颜色有关，一般较大关，一般较大文件内容文件内容图形指令图形指令图像点阵数据图像点阵数据缩放、旋转处理缩放、旋转处理 无失真无失真有失真有失真处理技术处理技术绘制、创造和艺术性绘制、创造和艺术性获取、复制和技巧性获取、复制和技巧性适合范围适合范围表现变化的曲线表现变化的曲线简单图案

9、、运算结果简单图案、运算结果表现自然和细节景物表现自然和细节景物层次、色彩较丰富层次、色彩较丰富图形图形图像图像真实感图形绘制真实感图形绘制模式识别技术模式识别技术多媒体应用技术5-13 3.3.图像的数字化图像的数字化 连续空间位置的离散和数字化连续空间位置的离散和数字化 亮度值的离散和数字化亮度值的离散和数字化多媒体应用技术5-14 4.4.图像的主要参数图像的主要参数 分辨率分辨率 分辨率直接影响图像质量。分辨率直接影响图像质量。 显示分辨率显示分辨率：指在显示器上能够显示的：指在显示器上能够显示的像素数目。像素数目。(640(640* *480,800480,800* *600,102

10、4600,1024* *768)768) 图像分辨率图像分辨率：指数字图像的实际像素数：指数字图像的实际像素数目，它反映图像在屏幕中显示的大小。目，它反映图像在屏幕中显示的大小。 像素分辨率像素分辨率：指像素的宽高比：指像素的宽高比(1:1),(1:1),在在像素分辨率不同的机器间传输图像会变形。像素分辨率不同的机器间传输图像会变形。多媒体应用技术5-15 颜色深度颜色深度 指记录每个像素所使用的二进制位数。指记录每个像素所使用的二进制位数。 彩色图像彩色图像：可使用的最多颜色数目：可使用的最多颜色数目 灰度图像灰度图像：可使用的亮度级别数目：可使用的亮度级别数目位数位数颜色数颜色数说明说明4

11、 4位位1616种种Windows 3.xWindows 3.x中画笔支持中画笔支持1616种颜色种颜色8 8位位256256种种多媒体应用中的最低颜色深度多媒体应用中的最低颜色深度1616位位3276832768种种RGB5:5:5,RGB5:5:5,剩余剩余1 1位表示其它属性位表示其它属性( (透明度透明度) )2424位位1616M M种种真彩色，超出人眼所能识别的颜色范围真彩色，超出人眼所能识别的颜色范围3232位位1616M M种种RGB8:8:8,RGB8:8:8,剩余剩余8 8位表示其它属性位表示其它属性( (透明度透明度) )多媒体应用技术5-16 图像文件的大小是指在磁盘上

12、存储整幅图像文件的大小是指在磁盘上存储整幅图像所需的字节数。图像所需的字节数。 数据量图像分辨率颜色深度数据量图像分辨率颜色深度/8(/8(B)B) 例题例题 一幅一幅640640480480的真彩色图像，未的真彩色图像，未压缩的图像数据量是多少？压缩的图像数据量是多少？ 640 64048048024/824/8921600921600B B900KB900KB多媒体应用技术5-17 5.5.图像的文件格式图像的文件格式 BMPBMP：WindowsWindows标准图像文件格式标准图像文件格式 JPGJPG：一种高效率压缩格式：一种高效率压缩格式(1:10(1:1020)20) GIFGI

13、F：用于交换图片的，对灰度：用于交换图片的，对灰度图像表现佳，但不超过图像表现佳，但不超过256256色的图像。色的图像。 PNGPNG：流式网络图形格式，它使用：流式网络图形格式，它使用LZ77LZ77派生的无损数据压缩算法。派生的无损数据压缩算法。 PNGPNG存储灰度图像时图像深度达存储灰度图像时图像深度达1616位位 PNGPNG存储彩色图像时图像深度达存储彩色图像时图像深度达4848位位多媒体应用技术5-18 6.6.图像的获取方法图像的获取方法 采用扫描仪、数码相机进行模数转换采用扫描仪、数码相机进行模数转换 从数字图像库、网上获取从数字图像库、网上获取 具有绘画基础的用户自行绘制

14、具有绘画基础的用户自行绘制 7.7.图像的处理技术图像的处理技术 图像处理手段很多，所有处理都是建立图像处理手段很多，所有处理都是建立在对数据进行数学运算的基础上，一般用户在对数据进行数学运算的基础上，一般用户可通过图像处理软件可通过图像处理软件( (PhotoshopPhotoshop) )来完成。来完成。 例如：图像亮度、对比度的调整等。例如：图像亮度、对比度的调整等。多媒体应用技术5-19二、音频信息处理二、音频信息处理 1.1.声音信号的类型声音信号的类型 模拟信号模拟信号( (自然界、物理自然界、物理) ) 数字信号数字信号( (计算机计算机) ) 2.2.声音数字化过程声音数字化过

15、程采样采样量化量化编码编码模拟信号模拟信号数字信号数字信号模拟信号模拟信号数字信号数字信号A/D ADCD/A DAC多媒体应用技术5-20 3. 3.声音数字化过程声音数字化过程连续的模拟声音信号连续的模拟声音信号声音信号的采样声音信号的采样离散的音频信号离散的音频信号多媒体应用技术5-21 4. 4.声音数字化三要素声音数字化三要素采样频率采样频率量化位数量化位数声道数声道数每秒钟抽取声波每秒钟抽取声波幅度样本的次数幅度样本的次数每个采样点用多少二每个采样点用多少二进制位表示数据范围进制位表示数据范围使用声音通道的使用声音通道的个数个数采样频率越高采样频率越高声音质量越好声音质量越好数据量

16、也越大数据量也越大量化位数越多量化位数越多音质越好音质越好数据量也越大数据量也越大立体声比单声道立体声比单声道的表现力丰富，的表现力丰富，但数据量翻倍但数据量翻倍11.02511.025kHzkHz22.05 kHz22.05 kHz44.1 kHz44.1 kHz 8 8位位256 256 个值个值1616位位6553665536个值个值单声道单声道立体声立体声多媒体应用技术5-22 5.5.声音数字化计算公式声音数字化计算公式 数据量采样频率量化位数数据量采样频率量化位数 声道数声道数/8/8( (字节字节/ /秒秒) )采样频率采样频率( (kHz)kHz)量化位数量化位数( (bit)

17、bit)数据量数据量( (KB/s)KB/s)单声道单声道立体声立体声11.02511.0258 810.7710.7721.5321.53161621.5321.5343.0743.0722.0522.058 821.5321.5343.0743.07161643.0743.0786.1386.1344.144.18 843.0743.0786.1386.13161686.1386.13172.27172.27多媒体应用技术5-23 6.6.数字音频的文件格式数字音频的文件格式 WAVWAV是是Microsoft/IBMMicrosoft/IBM共同开发的共同开发的PCPC波形波形文件。因未

18、经压缩，文件数据量很大。文件。因未经压缩，文件数据量很大。 特点特点：声音层次丰富，还原音质好：声音层次丰富，还原音质好 MP3(MPEG Audio layer3)MP3(MPEG Audio layer3)是一种按是一种按MPEGMPEG标准的音频压缩技术制作的音频文件。标准的音频压缩技术制作的音频文件。 特点特点：高压缩比：高压缩比(11:1)(11:1)，优美音质，优美音质多媒体应用技术5-24 WMA(Windows Media Audio)WMA(Windows Media Audio)是是Windows Windows MediaMedia格式中的一个子集格式中的一个子集( (音

19、频格式音频格式) )。 特点特点：压缩到：压缩到MP3MP3一半一半 MIDI(MIDI(乐器数字接口乐器数字接口) )是由一组声音或乐是由一组声音或乐器符号的集合。器符号的集合。 特点特点：数据量很小，缺乏重现自然音：数据量很小，缺乏重现自然音多媒体应用技术5-25三、视频信息处理三、视频信息处理 1.1.视觉暂留现象视觉暂留现象 人眼有一种视觉暂留的生物现象，即人人眼有一种视觉暂留的生物现象，即人观察的物体消失后，物体映像在人眼的视网观察的物体消失后，物体映像在人眼的视网膜上会保留一个非常短暂的时间膜上会保留一个非常短暂的时间( (约约0.10.1s)s)。 利用这一现象，将一系列画面中物

20、体移利用这一现象，将一系列画面中物体移动或形状改变很小的图像，以动或形状改变很小的图像，以足够快的速度连续播放，就会足够快的速度连续播放，就会产生连续活动的场景。产生连续活动的场景。多媒体应用技术5-26 2.2.视频的定义视频的定义 视频又称运动图像或活动图像，它是指视频又称运动图像或活动图像，它是指连续地随着时间变化的一组图像。连续地随着时间变化的一组图像。 帧帧：一幅单独的图像：一幅单独的图像 帧率帧率：每秒种播放的帧数，单位是：每秒种播放的帧数，单位是f/sf/s 典型的帧率典型的帧率：2424f/sf/s、25f/s25f/s、30f/s30f/s 常见的视频信号常见的视频信号：电影

21、、电视：电影、电视多媒体应用技术5-27 3.3.电视的制式电视的制式 色度信息处理方法色度信息处理方法三种彩色电视制式三种彩色电视制式 NTSCNTSC制式制式( (美国、日本、中国台湾等美国、日本、中国台湾等) ) National Television Systems National Television Systems Committee (1953Committee (1953，美国美国) ) 3030帧帧/ /秒秒(29.97(29.97fps)fps)，525525行行/ /帧帧 隔行扫描：隔行扫描：2 2场场/ /帧，帧，262.5262.5行行/ /场场 颜色模型：颜色模型

22、：YIQYIQ 宽高比：宽高比：4:3(4:3(帧大小：帧大小：352352* *240)240)多媒体应用技术5-28 PALPAL制式制式( (中国、德国、英国、朝鲜等中国、德国、英国、朝鲜等) ) Phase Alternation Line(1962Phase Alternation Line(1962，德国德国) ) 2525帧帧/ /秒，秒，625625行行/ /帧帧 隔行扫描：隔行扫描：2 2场场/ /帧，帧，312.5312.5行行/ /场场 颜色模型：颜色模型：YUVYUV 宽高比：宽高比：4:3(4:3(帧大小：帧大小：352352* *288)288) SECAMSECA

23、M制式制式( (法国、俄罗斯、东欧国家法国、俄罗斯、东欧国家) ) “ “轮流传送彩色与存储轮流传送彩色与存储”(1966”(1966年，法年，法国国) ) 类似类似PALPAL制式制式多媒体应用技术5-29 4.4.视频的数字化视频的数字化扫描扫描采样采样量化量化编码编码模拟视模拟视频信号频信号数字视数字视频信号频信号视频是连续的图像视频是连续的图像图像是离散的视频图像是离散的视频多媒体应用技术5-30 与模拟视频相比，其与模拟视频相比，其优点优点： 数字视频便于创造性的编辑与合成数字视频便于创造性的编辑与合成 数字视频可不失真地进行多次复制数字视频可不失真地进行多次复制 在网络环境下容易实

24、现资源共享在网络环境下容易实现资源共享 数字视频可与其它媒体组合使用数字视频可与其它媒体组合使用 缺陷缺陷：处理速度慢：处理速度慢 数据量大数据量大( (压缩、光盘压缩、光盘) )多媒体应用技术5-31 5.5.视频的文件格式视频的文件格式 AVI AVI是一种音视频交叉记录的文件格式是一种音视频交叉记录的文件格式, ,微软在微软在19921992年推出年推出AVIAVI文件及其应用软件文件及其应用软件Video for WindowsVideo for Windows。 特点特点：AVIAVI采用帧内压缩，可用一般的采用帧内压缩，可用一般的视频编辑软件进行编辑。视频编辑软件进行编辑。 提供无

25、硬件视频回提供无硬件视频回放，其窗口大小和帧率可放，其窗口大小和帧率可根据播放环境调整。根据播放环境调整。多媒体应用技术5-32 MOV(Movie digital video) MOV(Movie digital video)文件是文件是AppleApple公司在其公司在其MacintoshMacintosh机推出的视频文件机推出的视频文件格式，其相应的视频应用软件格式，其相应的视频应用软件QuickTimeQuickTime。 QuickTime for Macintosh QuickTime for Macintosh QuickTime for Windows QuickTime fo

26、r Windows MOV MOV文件格式的压缩算法文件格式的压缩算法VideoVideo编码支持编码支持1616位图像深度位图像深度的帧内压缩和帧间压缩。的帧内压缩和帧间压缩。多媒体应用技术5-33 MPG MPG文件是采用文件是采用MPEGMPEG算法进行压缩的全算法进行压缩的全运动视频文件格式。它在运动视频文件格式。它在10241024* *768768的分辨率的分辨率下可用每秒下可用每秒2525或或3030帧的速率同步播放全运动帧的速率同步播放全运动视频图像和视频图像和CDCD音乐伴音。音乐伴音。 DATDAT文件也是基于文件也是基于MPEGMPEG压缩算法的一种文件格式压缩算法的一种

27、文件格式, ,它是它是Video CDVideo CD和卡拉和卡拉OK CDOK CD数据文件的扩展名。数据文件的扩展名。多媒体应用技术5-34一、光盘刻录技术一、光盘刻录技术 光盘光盘( (CD-Compact DiscCD-Compact Disc，高密盘，高密盘) ) 特点特点： 存储容量大：存储容量大：CD-ROMCD-ROM650650MBMB DVD4.7GB DVD4.7GB 记录密度高：记录密度高：10107 7-10-108 8bit/cmbit/cm2 2 长期保存信息：长期保存信息：10-10010-100年年 非接触方式、价格低廉非接触方式、价格低廉多媒体应用技术5-3

28、5 1.CD-ROM1.CD-ROM技术技术 CD-ROMCD-ROM是只读光盘或固定型光盘是只读光盘或固定型光盘( (只能只能读，不能改读，不能改- -重写、擦除重写、擦除) )。 一张普通光盘可以存储一张普通光盘可以存储650650MBMB数据数据, ,它包它包括文本、表格、图形、图括文本、表格、图形、图像、视频、音频等文件。像、视频、音频等文件。 凹坑凹坑00 平坦平坦11多媒体应用技术5-36 CD-ROMCD-ROM的工作原理的工作原理： CD-ROMCD-ROM驱动器读取数据时由激光束照射驱动器读取数据时由激光束照射到光盘的平面上，当激光束射到光盘的平坦到光盘的平面上，当激光束射到

29、光盘的平坦部分时，有部分时，有70-80%70-80%的光反射并传输到光检测的光反射并传输到光检测器中，记下器中，记下ONON11； 当激光束照在凹当激光束照在凹坑上时，激光束由于坑上时，激光束由于散射而无法接收到反散射而无法接收到反射信号，则光检测器射信号，则光检测器记下记下OFFOFF00。多媒体应用技术5-37 2.CD-R2.CD-R技术技术 CD-RCD-R是只写一次型光盘或追记型光盘是只写一次型光盘或追记型光盘( (可写一次，写过后不能修改，只能读写可写一次，写过后不能修改，只能读写) )。 CD-RCD-R光盘主要用于信光盘主要用于信息存档或备份大型系统，息存档或备份大型系统，它比它比CD-ROMCD-ROM多了一层多了一层塑料塑料层层( (记忆数据记忆数据) )。多媒体应用技术5-38 CD-RCD-R光盘的工作原理光盘的工作原理： 刻录机将数据写入刻录机将数据写入CD-RCD-R光盘时，以高功光盘时，以高功率激光束照射光盘的塑料层。该位置的有机率激光束照射光盘的塑料层。该位置的有机染料会融化并产生化学反应染料会融化并产生化学反应( (类似凹坑类似凹坑) )，而，而没有被高功率激光束照射的位置可以靠反射没有被高功率激光束照射的位