大学生计算机基础多媒体技术

1、 如何让计算机发出美妙动听的声音如何让计算机发出美妙动听的声音?如何在计算如何在计算机屏幕上呈现丰富多彩的画面机屏幕上呈现丰富多彩的画面?.所有这些都源所有这些都源自于自于多媒体技术。多媒体技术。 引言引言了解多媒体计算机件软硬件方面的基本概念与基础知识。了解多媒体计算机件软硬件方面的基本概念与基础知识。多媒体多媒体软软硬件硬件媒体及分类媒体及分类图像信息数字化图像信息数字化音频信号数字化音频信号数字化动画与视频动画与视频数据压缩数据压缩教学目的教学目的理解计算机中音频、图像等信息的获取与处理、多媒体理解计算机中音频、图像等信息的获取与处理、多媒体数据压缩原理等知识。数据压缩原理等知识。 多媒

2、体技术多媒体技术1、多媒体计算机的概念一、多媒体计算机技术概述一、多媒体计算机技术概述 在计算机或通讯领域，在计算机或通讯领域，媒体媒体是指是指信息的载体信息的载体或者或者信息信息的存储实体的存储实体，信息载体包括，信息载体包括数字、文字、声音、图形、图数字、文字、声音、图形、图像、视频；信息像、视频；信息的存储实体包括磁盘、光盘、的存储实体包括磁盘、光盘、U盘等。而就盘等。而就多媒体计算机而言，多媒体计算机而言，媒体媒体则是指则是指信息载体信息载体。 根据国际电信联盟的定义，媒体可分为根据国际电信联盟的定义，媒体可分为5种：种： 感觉媒体感觉媒体 表示媒体表示媒体 显示媒体显示媒体 存储媒体

3、存储媒体 传输媒体传输媒体2.为传送和表达感觉媒体而人为为传送和表达感觉媒体而人为研究出来的媒体研究出来的媒体 (如如ASCII、汉字、汉字、图像、声音、视频编码等图像、声音、视频编码等)1.人类通过感观直接人类通过感观直接感知的信息感知的信息 (文字、文字、声音、图像等声音、图像等)3.输入和输出信息的媒输入和输出信息的媒体体(如键盘、鼠标、显如键盘、鼠标、显示器、打印机等示器、打印机等)4.存储表示媒体存储表示媒体的介质的介质 (软盘、软盘、硬盘、光盘等硬盘、光盘等)5. 传输信息的媒体。传输信息的媒体。 (如光纤、电缆等如光纤、电缆等)感觉媒体感觉媒体存储媒体存储媒体传输媒体传输媒体显示

4、媒体显示媒体显示媒体显示媒体表示媒体表示媒体 多媒体多媒体：通常是指：通常是指文字、声音、图文字、声音、图像、图形、动画、视频像、图形、动画、视频等各种媒体的组等各种媒体的组合。合。 多媒体计算机技术多媒体计算机技术：计算机综合处：计算机综合处理多种媒体信息理多种媒体信息文本、图形、图像、文本、图形、图像、音频、视频和动画音频、视频和动画，使多种信息建立逻，使多种信息建立逻辑连接，集成为一个系统且具有交互性。辑连接，集成为一个系统且具有交互性。 多 媒 体 计 算 机 可 用 公 式 简 单 描 述 为 ：多 媒 体 计 算 机 可 用 公 式 简 单 描 述 为 ： MPC=高性能高性能PC

5、CD-ROM驱动器声卡驱动器声卡1文本：包含字母、数字、汉字等基本元素。文本：包含字母、数字、汉字等基本元素。 2图形：又称矢量图。图形：又称矢量图。2、多媒体计算机的主要多媒体计算机的主要元素元素: : 3. 图像：又称位图或像素图。图像：又称位图或像素图。4. 动画：采用编程或动画软件创作的连续画面。动画：采用编程或动画软件创作的连续画面。编程或动画制作软件生成的画面编程或动画制作软件生成的画面5. 音频：指人耳能听到的连续变化的音波。音频：指人耳能听到的连续变化的音波。6. 视频：动态的影视图像。视频：动态的影视图像。 数字音频信号、压缩音频信号数字音频信号、压缩音频信号用电视摄像设备捕

6、捉的实物场景用电视摄像设备捕捉的实物场景 1984年，年，Apple公司推出公司推出Machintosh图形操作系统。图形操作系统。 1985年，世界上第一台多媒体计算机问世。年，世界上第一台多媒体计算机问世。 1986年，推出光盘系统。年，推出光盘系统。 1990年，多媒体个人计算机协会制定年，多媒体个人计算机协会制定MPC1标准。标准。 1995年，年，Windows95操作系统问世。操作系统问世。Apple计算机计算机(1984)Commodore Amiga系统系统(1984)多媒体技术的发展历史多媒体技术的发展历史 多媒体特点是：多媒体特点是： (1) 多样性：多样性：多媒体不只处理

7、一种媒体，而是综合处理多多媒体不只处理一种媒体，而是综合处理多种媒体，包括图文声像信息。种媒体，包括图文声像信息。 (2) 集成性：集成性：多媒体的集成性一方面表现在信息载体的集多媒体的集成性一方面表现在信息载体的集成，另一方面是多媒体设备的集成。成，另一方面是多媒体设备的集成。 (3) 交互性：交互性：多种媒体系统可以实现人机互动，用户可以多种媒体系统可以实现人机互动，用户可以根据需要来使用系统。根据需要来使用系统。4、多媒体技术的特点和关键技术多媒体技术的特点和关键技术 多媒体技术涉及的领域众多，其多媒体技术涉及的领域众多，其关键技术关键技术主要表现在主要表现在以下几个方面：以下几个方面：

8、关键技术关键技术涉及范围涉及范围数据的输入输出技术如何将声音、图像、视频、动画等信息方便、快速、准确地输入计算机，这些信息又如何准确地还原，是多媒体技术研究的首要任务。数据的压缩编码和解码技术多媒体信息的最大问题是数据量太大，要解决在有限空间中的存储和在有限带宽上的传输，数据压缩编码是最有效的方法，而与之对应的解码则实现对压缩数据进行还原。数据存储技术音频、视频、图像等信息需要相当大的存储空间，因此发展大容量存储器的是解决多媒体信息存储的一个关键问题。虚拟现实技术利用计算机技术生成的一个逼真的具有视、听、触及嗅觉的感觉世界，可以用人的自然手法对这个虚拟实体进行交互动作。 未来多媒体技术的发展：

9、未来多媒体技术的发展：5、 多媒体技术的发展和应用多媒体技术的发展和应用未来发展趋势未来发展趋势说说 明明多媒体技术智能化把人工智能领域某些研究课题和多媒体计算机技术很好地结合。例如，文字的识别和输入，汉语语音的识别和输入，自然语言理解和机器翻译，图形的识别和理解，机器人视觉和计算机视觉，知识工程以及人工智能的一些课题。多媒体信息实时处理和压缩编码算法芯片化随着技术的进步，如果压缩算法采用国际标准设计原则，多媒体功能采用集中解决、体系结构设计和算法相结合的方案，就能够把多媒体信息实时处理和压缩编码算法直接放置到CPU芯片中，从而大大改善多媒体计算机的性能指标。虚拟现实技术虚拟现实技术是指运用多

10、种技术综合形成一种模拟现实环境的人造环境，用户在该环境中通过五官和大脑的亲自体验和活动参与到该人造的、虚拟的环境中，可以与之交互。让你感觉到如同置身于真实世界一样。它是多媒体技术的最高境界。多媒体计算机硬件系统多媒体计算机硬件系统1、基本硬件设备、基本硬件设备 光盘存储器光盘存储器 声卡声卡 用于处理声音，是多媒体计算机的基本配置。用于处理声音，是多媒体计算机的基本配置。声卡的基本工作原理声卡的基本工作原理 声卡中最为关键的三个部件分别是声卡中最为关键的三个部件分别是: 数字信号处理器数字信号处理器(DSP) 主要用于实现对声音的模主要用于实现对声音的模/数数(A/D)转换和数转换和数/模模(

11、D/A)转转换。换。 混合信号处理器混合信号处理器(简称混音器简称混音器) 是用于实现对各种音频源进行混音。是用于实现对各种音频源进行混音。 音乐合成器音乐合成器 声卡可以通过内部合成器或外接到计算机声卡可以通过内部合成器或外接到计算机MIDI端口的端口的外部合成器播放外部合成器播放MIDI文件。文件。 声卡的作用主要有：声卡的作用主要有： A/D(模模/数数)转换转换将模拟量的自然声音转化成数字化将模拟量的自然声音转化成数字化的声音，然后以文件形式保存在计算机中。的声音，然后以文件形式保存在计算机中。 D/A(数数/模模)转换转换把数字化的声音转换成模拟量的自把数字化的声音转换成模拟量的自然

12、声音并输出到声音还原设备中。然声音并输出到声音还原设备中。 输入、输出功能输入、输出功能可以将模拟信号引入声卡并转换可以将模拟信号引入声卡并转换成数字信号；也可以将数字信号转换成模拟信号送到输出端成数字信号；也可以将数字信号转换成模拟信号送到输出端口驱动音响设备发出声音。口驱动音响设备发出声音。音频卡的基本原理音频卡的基本原理扩展设备：扩展设备： 具有代表性的扩展设备有：具有代表性的扩展设备有：触摸屏、视频卡、扫描仪、数触摸屏、视频卡、扫描仪、数码相机、数字摄像机、摄像头码相机、数字摄像机、摄像头等等。等等。 触摸屏：触摸屏：属于输入设备，可通过手指直接触及屏幕属于输入设备，可通过手指直接触及

13、屏幕上的菜单、光标、接钮等。上的菜单、光标、接钮等。 系统主要由系统主要由传感器、控制部件、驱动程序传感器、控制部件、驱动程序组成。组成。 当用手指或其它设备触摸显当用手指或其它设备触摸显示器前面的触摸屏时，所摸到的示器前面的触摸屏时，所摸到的位置以坐标形式被触摸屏控制器位置以坐标形式被触摸屏控制器检测到，并通过接口送到检测到，并通过接口送到CPU，从而确定用户所输入的信息。从而确定用户所输入的信息。 扫描仪工作原理：把原件朝下放在扫描仪的玻璃台上，扫扫描仪工作原理：把原件朝下放在扫描仪的玻璃台上，扫描仪内发出光照射原件，反射光线经光学镜面导向后，照射到描仪内发出光照射原件，反射光线经光学镜面

14、导向后，照射到CCD的光敏器件上。的光敏器件上。CCD将不同颜色光的强度转换成等价的电将不同颜色光的强度转换成等价的电信号，再送到模数转换器中转换成代表每个像素的数字值。步信号，再送到模数转换器中转换成代表每个像素的数字值。步进电机驱动扫描头沿平台作微增量运动进电机驱动扫描头沿平台作微增量运动,每移动一步，即获得一每移动一步，即获得一行像素值。行像素值。 扫描仪：扫描仪：是一种图形输入设备。配合适当的应用软件后，是一种图形输入设备。配合适当的应用软件后，扫描仪还可以进行中、英文智能识别。扫描仪还可以进行中、英文智能识别。 数码相机：数码相机： 采用采用CCD作为记录图像的介质，作为记录图像的介

15、质，CCD实实际上是一块布满光敏元件的感光板，际上是一块布满光敏元件的感光板， 它通过它通过光照的不同引起的电荷分布的不同来记录被摄光照的不同引起的电荷分布的不同来记录被摄入的物体，入的物体，CCD上的感光元件越多则像素就上的感光元件越多则像素就越多，图像越清晰。越多，图像越清晰。1.光信号转换成电信号光信号转换成电信号2.电信号再转换成数字信号电信号再转换成数字信号3.编码、压缩等处理编码、压缩等处理4.保存压缩数字图像保存压缩数字图像 数码摄像机数码摄像机: 数码摄像机是将图像信号和音频信号进行数码摄像机是将图像信号和音频信号进行模数转换压缩处理后再将这两路信号送给磁头模数转换压缩处理后再

16、将这两路信号送给磁头完成记录的存储。完成记录的存储。 存储介质主要有四种：存储介质主要有四种：DV带；带；DVD可擦可擦写光盘；微型硬盘；大容量存储卡写光盘；微型硬盘；大容量存储卡。目前，数。目前，数码摄像机普遍趋于采用大容量存储卡做存储介码摄像机普遍趋于采用大容量存储卡做存储介质。质。 电子白板电子白板: 目前，比较流行的交互式电子白板，可利目前，比较流行的交互式电子白板，可利用特定的定位笔代替鼠标在白板上进行操作。用特定的定位笔代替鼠标在白板上进行操作。三、三、多媒体计算机软件系统多媒体计算机软件系统 多媒体产品的创作主要依靠多媒体产品的创作主要依靠媒体创作软件媒体创作软件。常见的媒体。常

17、见的媒体创作软件分创作软件分4大类。大类。类别类别说说 明明图形处理软件主要进行矢量图的加工与处理。主要进行图像的加工与处理。音频处理软件主要对音乐进行模数转换、数字音频的处理、合成、声音还原等。视频处理软件主要对视频影像、动画进行加工、合成等。媒体平台软件用于多媒体素材的组合与处理、交互功能的实现、输入输出控制、界面生成等。音频信息的获取和处理音频信息的获取和处理 人耳感觉到空气分子的人耳感觉到空气分子的振动振动就是就是声音声音。由振动产生的。由振动产生的声音有两个基本参数，它们是频率和幅度。声音的频率是声音有两个基本参数，它们是频率和幅度。声音的频率是指每秒钟振动的次数，用指每秒钟振动的次

18、数，用Hz表示，幅度则表示声音大小和表示，幅度则表示声音大小和强弱程度。人说话时的信号频率范围一般在强弱程度。人说话时的信号频率范围一般在3003000Hz，称为话音信号。称为话音信号。 超声波超声波振幅周期频率 按照带宽可将声音质量分为按照带宽可将声音质量分为4级：级： 数字激光唱盘数字激光唱盘CD-DA。属于音质的最高等级。属于音质的最高等级。 调频无线电广播，简称调频无线电广播，简称FM质量。音质其次。质量。音质其次。 调幅无线电广播，简称调幅无线电广播，简称AM质量。音质较差。质量。音质较差。 电话质量。音质最低等级。电话质量。音质最低等级。音频信息的数字化：音频信息的数字化： 数字音

19、频信号是由模拟声音经数字音频信号是由模拟声音经采样、量化和编码采样、量化和编码得来得来的。其信号在时间和幅度上都用离散的数字序列表示。的。其信号在时间和幅度上都用离散的数字序列表示。音频音频信号的数字化过程信号的数字化过程 采样就是每间隔一段时间就读一次声音信号的幅度，量采样就是每间隔一段时间就读一次声音信号的幅度，量化就是把采样得到的声音信号幅度转换为数字值。化就是把采样得到的声音信号幅度转换为数字值。 采样频率是指计算机每秒钟采集多少个声音样本。采样频率是指计算机每秒钟采集多少个声音样本。(1) 采样采样 采样频率越高，单位时间所得到的振幅值就会越多，采样频率越高，单位时间所得到的振幅值就

20、会越多，因而对于原声音曲线的模拟也就越精确。因而对于原声音曲线的模拟也就越精确。 采样频率采样频率声音信号最高频率声音信号最高频率 2 奈奎斯特奈奎斯特(Nyquist)采样定理：采样定理： 主流声卡的采样频率一般可分为主流声卡的采样频率一般可分为22.05KHz、44.1KHz、48KHz三个等级，三个等级，22.05只能达到只能达到FM广播的声质，广播的声质，44.1KHz则则是理论上的是理论上的CD音质界限，音质界限，48KHz则更加精确一些。则更加精确一些。 量化的过程是将采样后的信号按整个声波的幅度划量化的过程是将采样后的信号按整个声波的幅度划分成分成有限个区段有限个区段，然后把落入

21、某个区段内的值归为一类，并赋予，然后把落入某个区段内的值归为一类，并赋予相同的相同的量化值量化值。通常，声卡可按。通常，声卡可按8位、位、16位、位、32位、位、64位分类，位分类，这些数字指的是声卡的量化精度。这些数字指的是声卡的量化精度。 (2) 量化量化 高的采样频率、量化精度，就可以减少失真。但由此得高的采样频率、量化精度，就可以减少失真。但由此得到的数字音频信号数据量也就越大。到的数字音频信号数据量也就越大。 由于经采样和量化后的音频信号数据量很大，所以一般由于经采样和量化后的音频信号数据量很大，所以一般要先对数字化的音频信息进行编码和压缩，然后再在计算机要先对数字化的音频信息进行编

22、码和压缩，然后再在计算机内传输和存储。内传输和存储。 (3) 编码编码 众所周知，我们今天使用的计算机属于电子数字计算机，它只能处众所周知，我们今天使用的计算机属于电子数字计算机，它只能处理离散的二进制数字信息，而客观世界连续变化的量。这里理离散的二进制数字信息，而客观世界连续变化的量。这里“连续连续”与与“离散离散”之间的之间的“鸿沟鸿沟”就给我们带来了问题：离散量的精确度是有限就给我们带来了问题：离散量的精确度是有限的，数字信号不能达到无限的精确。因此，数字世界可以近似地表示真的，数字信号不能达到无限的精确。因此，数字世界可以近似地表示真实世界，但不能完全模拟；模实世界，但不能完全模拟；模

23、/数、数数、数/模转换需要耗费计算机系统大量的模转换需要耗费计算机系统大量的时间和资源，但这是必须付出的代价。现在你也许明白了，计算机采用时间和资源，但这是必须付出的代价。现在你也许明白了，计算机采用二进制，实在是二进制，实在是“迫不得已迫不得已”！数字音频文件格式：数字音频文件格式：存储格式扩展名特点WAV格式*.WAV来源于对声音模拟波形采样，量化、编码。标准的WAV文件通常保存的是不压缩的声音数据。因而，这种文件最大的缺点是占用存储空间大。适用领域：音频原始素材保存。该格式是通用音频格式。MP3格式*.MP3采用1:101:20压缩率制作的数字音频文件。标准的MP3格式按1:10压缩，所

24、采用的比特率是128Kbps。RA格式*.RA最早的因特网流媒体音频，(RealNetworks公司开发)，音质相对较差。特点是可在低的带宽下在网上实时播放。WMA格式*.WMA因特网流媒体音频，(Windows Media Audio 微软开发)，用于在互联网上播放的压缩音频文件。质量优于RA。MIDI格式*.MIDMIDI文件并不是一段录制好的声音，而是记录声音的信息，然后在告诉声卡如何再现音乐的一组指令。这样一个MIDI文件每存1分钟的音乐只用大约510KB。APE格式*.APE是一种音频无损压缩格式，APE文件大小可压缩到传统无损格式 WAV 文件的一半；类似的无损压缩格式还有FLAC

25、、TAK、TTA、WV等。AIF格式*.AIFApple计算机的波形音频文件格式。 未压缩的未压缩的WAV格式音频文件和格式音频文件和CD音频光盘的存储容量计音频光盘的存储容量计算如下：算如下：存储量存储量=采样频率采样频率采样量化位数采样量化位数声道数声道数时间时间/8 【例例】采样频率为采样频率为44.1KHz，采样数据量化位数为，采样数据量化位数为16位、位、双声道，一张双声道，一张60分钟的分钟的CD唱片所占存储容量为：唱片所占存储容量为： (44.110001623600)/8=635040000(B) 606(M) 声道数：记录声音时，如果每次生成一个声波数据，称为单声道。每声道数

26、：记录声音时，如果每次生成一个声波数据，称为单声道。每次生成次生成2个声波数据，则称立体声双声道（声音在录制过程中被分配到两个声波数据，则称立体声双声道（声音在录制过程中被分配到两个独立的声道，增加了声音的方位感和现场感觉）。随着三维音效技术的个独立的声道，增加了声音的方位感和现场感觉）。随着三维音效技术的发展，目前环绕立体声已从发展，目前环绕立体声已从5.1声道发展到声道发展到7.1声道声道(增加了中左和中右两个增加了中左和中右两个发音点发音点)，声音效果更加完美的。，声音效果更加完美的。 比特率是指经过编码（压缩）后的音频数据每秒钟需要比特率是指经过编码（压缩）后的音频数据每秒钟需要用多少

27、个比特来表示。用多少个比特来表示。比特率越高音频的质量就越好，但编比特率越高音频的质量就越好，但编码后的文件就越大。码后的文件就越大。 经压缩的音频文件的比特率计算方法如下：经压缩的音频文件的比特率计算方法如下：比特率比特率=未压缩的音频文件比特率未压缩的音频文件比特率/压缩比压缩比 【例例】一个未压缩的一个未压缩的WAV波形音频文件，其采样频率为波形音频文件，其采样频率为44.1KHz、数据量化位数为、数据量化位数为16位、立体声双声道，该文件的位、立体声双声道，该文件的比特率为比特率为44100216=1411200 (bps)1378 (kbps)。如果把。如果把它压缩成比特率为它压缩成

28、比特率为128kbps的的mp3格式的音频文件，则该格式的音频文件，则该 mp3格式的音频文件：格式的音频文件： 压缩比压缩比= 1378 /128 = 10.7662、图像信息的获取和处理、图像信息的获取和处理 我们先来看看计算机是如何在屏幕上显示图像的。一幅我们先来看看计算机是如何在屏幕上显示图像的。一幅虎皮鹦鹉的照片看起来细腻平滑。可是，当我们放大它的眼虎皮鹦鹉的照片看起来细腻平滑。可是，当我们放大它的眼睛部分，却发现细节部分其实并没有那么平滑。当我们将图睛部分，却发现细节部分其实并没有那么平滑。当我们将图片放得更大时，你会注意到，图片其实是由一大堆小方块拼片放得更大时，你会注意到，图片

29、其实是由一大堆小方块拼成的，它们被称为成的，它们被称为像素像素。在计算机显示器和打印机中，人的。在计算机显示器和打印机中，人的肉眼并不能看见如此微小的像素。正因为是那么的小，一张肉眼并不能看见如此微小的像素。正因为是那么的小，一张图片往往需要数以百万、千万计的像素构成。图片往往需要数以百万、千万计的像素构成。图像与图形的区别： 在计算机中，表示在计算机中，表示“图图”的手段有两种，一种是的手段有两种，一种是图像图像，一种是一种是图形图形，二者有很大区别。，二者有很大区别。 图像由图像由像素像素构成，构成，像素像素是组成图像最基本的是组成图像最基本的元素元素，每个，每个图像点用若干个图像点用若干

30、个二进制位二进制位进行描述。进行描述。图像又称位图图像又称位图，相对于，相对于矢量图形，位图占据的存储空间比较大，缩放时会产生锯齿矢量图形，位图占据的存储空间比较大，缩放时会产生锯齿现象。由于位图占用存储空间较大，一般需要进行数据压缩。现象。由于位图占用存储空间较大，一般需要进行数据压缩。图像通常用于表现自然景观、人物、动物、植物等复杂的场图像通常用于表现自然景观、人物、动物、植物等复杂的场景。景。 图形，又称图形，又称矢量图矢量图。图形使用坐标、运算关系以及颜色。图形使用坐标、运算关系以及颜色数据进行描述，是由具有方向和长度的矢量线段构成。数据进行描述，是由具有方向和长度的矢量线段构成。 图

31、形图形不需要保存每个像素的颜色值，而是仅仅保存几个参数，因不需要保存每个像素的颜色值，而是仅仅保存几个参数，因而数据量小。放大和缩小图形时，也是根据参数的缩放重新而数据量小。放大和缩小图形时，也是根据参数的缩放重新描绘图形，不会像位图那样产生锯齿现象。描绘图形，不会像位图那样产生锯齿现象。矢量图常用于表矢量图常用于表现直线、曲线以及由各种线段围成的图形，不适于描述色彩现直线、曲线以及由各种线段围成的图形，不适于描述色彩丰富、复杂的自然影像丰富、复杂的自然影像 。 (1) 颜色的基本描述颜色的基本描述 彩色可用彩色可用亮度、色调和饱和度亮度、色调和饱和度来描述，人眼看到任意来描述，人眼看到任意彩

32、色光都是这三个特性的综合效果。彩色光都是这三个特性的综合效果。亮度亮度是光作用于人眼是光作用于人眼时所引起的明亮程度的感觉，时所引起的明亮程度的感觉，色调色调是反映的是颜色的种类，是反映的是颜色的种类，饱和度是指颜色的纯度，饱和度是指颜色的纯度，饱和度饱和度越深颜色越鲜明。越深颜色越鲜明。亮度亮度色调色调饱和度饱和度色彩的明暗程度色彩的明暗程度颜色的种类颜色的种类色彩的纯度色彩的纯度图像颜色的基本概念:(2) 颜色模型颜色模型 在不同的应用场合，人们需要用不同的描述颜色的量化在不同的应用场合，人们需要用不同的描述颜色的量化方法，这便是颜色模型。例如，显示器采用方法，这便是颜色模型。例如，显示器

33、采用RGB模型；打印模型；打印机采用机采用CMYK模型；从事艺术绘画的人习惯用模型；从事艺术绘画的人习惯用HSL模型等。模型等。在一个多媒体计算机系统中，常常涉及用几种不同的颜色模在一个多媒体计算机系统中，常常涉及用几种不同的颜色模型表示图像的颜色。型表示图像的颜色。 RGB模型模型 自然界常见的各种彩色光，都可由红自然界常见的各种彩色光，都可由红(R)、绿、绿(G)、蓝、蓝(B)三种颜色光按不同比例相三种颜色光按不同比例相配而成。同样，绝大多数颜色也可以分解成配而成。同样，绝大多数颜色也可以分解成红、绿、蓝三种色光，这就是色度学中最基红、绿、蓝三种色光，这就是色度学中最基本原理本原理三基色原

34、理。三基色原理。 把三种基色光按不同比例相加，称之为相加混色。显示把三种基色光按不同比例相加，称之为相加混色。显示彩色图像用彩色图像用RGB三基色，被称为相加混色模型。该模型主要三基色，被称为相加混色模型。该模型主要用于计算机显示。用于计算机显示。 CMY模型模型 三基色是青、品红和黄色，简称为三基色是青、品红和黄色，简称为CMY，适用于彩色印刷或彩色打印。在实际印刷过程适用于彩色印刷或彩色打印。在实际印刷过程中还须再加上黑色，这样就称中还须再加上黑色，这样就称CMYK模型。在模型。在该模型中当白光照到有不同比例该模型中当白光照到有不同比例C、M、Y、K油墨的纸上，部分光谱被吸收，而另一部分被

35、油墨的纸上，部分光谱被吸收，而另一部分被反射回眼睛，产生颜色。所以反射回眼睛，产生颜色。所以CMYK模型产生模型产生颜色的方法又被称为减色法。颜色的方法又被称为减色法。 YUV模型模型 适用于彩色电视系统，其中适用于彩色电视系统，其中Y表示亮度信号，表示亮度信号，UV表示色表示色差信号。差信号。 HSL色彩空间色彩空间:H表示色调，表示色调，S表示颜色的饱和度，表示颜色的饱和度，L表示光的亮度。表示光的亮度。采用采用YUV模型来表示彩色图像模型来表示彩色图像 88 像素像素 1616像素像素 3232像素像素 6464像素像素 (1) 采样：采样：图像采样就是对图像在水平方向和垂图像采样就是对

36、图像在水平方向和垂直方向上等间隔地分割成矩形网状结构，每个矩形直方向上等间隔地分割成矩形网状结构，每个矩形网格称为像素点。像素总数就是图像的分辨率。网格称为像素点。像素总数就是图像的分辨率。 图像数字化过程也要经过图像数字化过程也要经过采样、量化采样、量化和和编码编码这三个步骤。这三个步骤。 (2) 量化：量化：是将采样值划分成各种等级，用一定位数的二是将采样值划分成各种等级，用一定位数的二进制数来表示采样的值。量化位数越大，则越能真实地反映进制数来表示采样的值。量化位数越大，则越能真实地反映原有图像的颜色，但得到的数字图像容量也越大。原有图像的颜色，但得到的数字图像容量也越大。 在量化时表示

37、量化的色彩值在量化时表示量化的色彩值(或灰度值或灰度值)所需的二进制位所需的二进制位数称为量化字长。一般可用数称为量化字长。一般可用8位、位、16位、位、24位或更高的量化位或更高的量化字长来表示图像的颜色。字长来表示图像的颜色。 (3) 编码：编码：图像编码是按一定的规则，将量化后的数据图像编码是按一定的规则，将量化后的数据以二进制形式存储在文件中。以二进制形式存储在文件中。图像的数字化图像的数字化数字图像表示数字图像表示 (1) 分辨率分辨率 与图像有关的分辩率主要有以下几种：与图像有关的分辩率主要有以下几种： 图像分辩率图像分辩率:是指数字图像水平和垂直方向的像素点数，是指数字图像水平和

38、垂直方向的像素点数，用点的用点的“列数列数行数行数”表示。图像分辨率实际上是对一幅表示。图像分辨率实际上是对一幅模拟图像采样的数量。对同样尺寸的一幅图，数字化时图模拟图像采样的数量。对同样尺寸的一幅图，数字化时图像分辨率越高，则组成该图的像素数量越多，看起来就越像分辨率越高，则组成该图的像素数量越多，看起来就越细致。图像分辨率是图像固有的属性，图像分辨率的高低细致。图像分辨率是图像固有的属性，图像分辨率的高低直接影响图像的质量。直接影响图像的质量。图像的属性图像的属性: 扫描分辩率：扫描分辩率：采样时，每英寸长度取得的像素点数。采样时，每英寸长度取得的像素点数。扫描分辩率越高，像素就越多，得到

39、的图像就越细腻。扫描分辩率越高，像素就越多，得到的图像就越细腻。 打印分辩率：打印分辩率：如果将图像打印在纸上，单位尺寸上打印如果将图像打印在纸上，单位尺寸上打印的点数反映图像的分辩能力。的点数反映图像的分辩能力。 屏幕分辨率：屏幕分辨率：以显示器的水平和垂直像素表示。屏幕分以显示器的水平和垂直像素表示。屏幕分辨率体现显示设备的显示能力，显示器的最大屏幕分辨率辨率体现显示设备的显示能力，显示器的最大屏幕分辨率与它的硬件参数以及显示卡有关。与它的硬件参数以及显示卡有关。 (2) 颜色数量和深度颜色数量和深度 与自然界中的影像不同，数字化图像的颜色数量是有与自然界中的影像不同，数字化图像的颜色数量

40、是有限的，这是因为表示图像的二进制数的位数是有限的。根限的，这是因为表示图像的二进制数的位数是有限的。根据量化的颜色深度的不同，图像可分为据量化的颜色深度的不同，图像可分为二值（二值（黑白二值）、黑白二值）、灰度灰度和和彩色图像彩色图像三大类。三大类。 黑白图像黑白图像：每个像素只有两种值，黑或白，需要用一：每个像素只有两种值，黑或白，需要用一位信息表示。位信息表示。 灰度图像：灰度图像：是每个像素只有一个采样颜色的图像。这是每个像素只有一个采样颜色的图像。这类图像通常显示为从最暗黑色到最亮的白色的灰度，分成类图像通常显示为从最暗黑色到最亮的白色的灰度，分成若干个等级。若干个等级。 彩色图像：

41、彩色图像：每个像素通常由红每个像素通常由红(R)、绿、绿(G)、兰、兰(B)三个三个分量来表示的，分量值介于分量来表示的，分量值介于0255之间。之间。颜色深度颜色深度颜色总数颜色总数图像名称图像名称12单色图像单色图像416索引索引16 色图像色图像8256索引索引256 色图像色图像1665536HIColor 图像图像2416672216True Color 图像图像 颜色深度是指在某颜色深度是指在某一颜色系统中图像的每一颜色系统中图像的每个颜色所用的二进制位个颜色所用的二进制位数，而颜色数量是指该数，而颜色数量是指该颜色系统中共有多少种颜色系统中共有多少种颜色。颜色。 对于同一幅数字图

42、像，采用不同的文件格式保存时，其图对于同一幅数字图像，采用不同的文件格式保存时，其图像数据量、色彩数量和表现力会有不同。像数据量、色彩数量和表现力会有不同。 数字图像的文件格式与数据量：数字图像的文件格式与数据量： (1) 图像文件的格式图像文件的格式文件格式文件格式颜色深度颜色深度(最大最大)说明说明BMP 32bit Windows用位图，鲜艳、细腻、但尺寸大用位图，鲜艳、细腻、但尺寸大GIF 8bit 256索引颜色，尺寸小，有小动画效果索引颜色，尺寸小，有小动画效果JPEG 32bit JPEG压缩文件，质量高、尺寸小、略失真压缩文件，质量高、尺寸小、略失真PSD 24bit Phot

43、oshop专用，图像细腻专用，图像细腻TIFF 24bit 通用图像文件，用于扫描仪、出版印刷通用图像文件，用于扫描仪、出版印刷 一幅未经压缩的数字图像数据量计算公式如下：一幅未经压缩的数字图像数据量计算公式如下： 图像数据量大小图像数据量大小 = 像素总数像素总数图像颜色深度图像颜色深度8 例如：一幅例如：一幅 640480 ，256 色图像为色图像为 64048088 = 307200 (字节字节)(2) 图像文件的数据量图像文件的数据量图像信息的获取方法：图像信息的获取方法： (1) 使用数码相机拍照使用数码相机拍照 (2) 使用扫描仪扫描使用扫描仪扫描 (3) 使用现成图像使用现成图像

44、 (4) 使用图像处理软件绘制使用图像处理软件绘制像素点个数像素点个数8位颜色深度位颜色深度位转换为字节位转换为字节7.5.1 动画的概念和发展历史7.5 动画与视频信息动画与视频信息扫描样张扫描样张光电转换器光电转换器数字信号数字信号输出输出 动画由多幅画面组成，当画面快速连续地播放时，由于动画由多幅画面组成，当画面快速连续地播放时，由于人类眼睛存在人类眼睛存在“视觉滞留效应视觉滞留效应”而产生动感。所谓而产生动感。所谓“视觉滞视觉滞留效应留效应”是指当被观察的物体消失后，物体仍在大脑视觉神是指当被观察的物体消失后，物体仍在大脑视觉神经中停留短暂的时间。利用这一特性，在一幅画面还没有从经中停

45、留短暂的时间。利用这一特性，在一幅画面还没有从视觉里消失，马上播放下一幅画面，就给人造成一种流畅的视觉里消失，马上播放下一幅画面，就给人造成一种流畅的视觉变化效果。视觉变化效果。 电脑动画是指利用计算机来创作的动画。电脑动画的原电脑动画是指利用计算机来创作的动画。电脑动画的原理与传统动画基本相同，只是在传统动画的基础上，把计算理与传统动画基本相同，只是在传统动画的基础上，把计算机技术用于动画的处理。机技术用于动画的处理。电脑动画：3、 动画与视频信息动画与视频信息扫描样张扫描样张光电转换器光电转换器数字信号数字信号输出输出 电脑动画有两大类：电脑动画有两大类：帧动画；矢量动画帧动画；矢量动画。

46、 矢量动画矢量动画是经过电脑计算而生成是经过电脑计算而生成的动画，主要表现变化的图形、线条、的动画，主要表现变化的图形、线条、文字和图案。矢量动画通常采用编程文字和图案。矢量动画通常采用编程或矢量动画制作软件来完成。或矢量动画制作软件来完成。 帧动画帧动画借鉴传统动画的概念，一借鉴传统动画的概念，一帧对应一个画面，每帧的内容不同。帧对应一个画面，每帧的内容不同。当连续演播时，形成动画视觉效果。当连续演播时，形成动画视觉效果。 制作动画的设备和软件：制作动画的设备和软件： 常用的动画制作软件：常用的动画制作软件： Flash网页动画软件。网页动画软件。 3DS Max三维造型和动画软件。三维造型

47、和动画软件。常见的动画文件格式：扫描样张扫描样张光电转换器光电转换器数字信号数字信号输出输出存储格式存储格式扩展名扩展名特点特点SWF格式*.SWFFlash动画软件的一种文件输出格式。属于矢量格式，占用的存储空间较小。GIF格式*.GIF一种动态图片格式，也称为GIF89a格式文件。目前Internet上大量采用的彩色动画文件多为这种格式，很多图像浏览器都可以直接观看该类动画文件。扫描样张扫描样张光电转换器光电转换器数字信号数字信号输出输出 视频处理：视频处理： 视频与动画没有本质的区别。视频来自于数码摄像机拍视频与动画没有本质的区别。视频来自于数码摄像机拍摄和经数字化的模拟摄像资料等，常用

48、于表现真实场景。动摄和经数字化的模拟摄像资料等，常用于表现真实场景。动画则是借助于编程或动画制作软件生成一系列景物画面。画则是借助于编程或动画制作软件生成一系列景物画面。 常用的视频编辑软件：常用的视频编辑软件： Premiere视频编辑软件。视频编辑软件。 绘声绘影绘声绘影视频编辑软件。视频编辑软件。 按照处理方式的不同，视频可以分为按照处理方式的不同，视频可以分为: 模拟视频：模拟视频：是一种用于传输图像和声音，并且其信号是一种用于传输图像和声音，并且其信号在时间和幅度上都连续的电信号。在时间和幅度上都连续的电信号。 数字视频：数字视频：是指将模拟视频信号经过数字化处理，转是指将模拟视频信

49、号经过数字化处理，转换成二进制格式表示的视频信号。换成二进制格式表示的视频信号。扫描样张扫描样张光电转换器光电转换器数字信号数字信号输出输出 常见的视频文件格式常见的视频文件格式：存储格式存储格式扩展名扩展名特点特点AVI格式格式(标准标准) *.AVI通用的视频文件格式。兼容好、调用方便、图像质量好，但文件体积过于庞大。通用的视频文件格式。兼容好、调用方便、图像质量好，但文件体积过于庞大。DV AVI格式格式*.AVI数码数码AVI格式。非传统格式。非传统AVI格式，数码摄像机使用这种格式记录视频数据的。格式，数码摄像机使用这种格式记录视频数据的。DivX格式格式*.AVI采用采用DivX编

50、码的编码的AVI格式。它将格式。它将DVD的视频部分通过特殊的的视频部分通过特殊的DivX编码压缩处理编码压缩处理成只有原来成只有原来10%大小的大小的.AVI格式文件，质量接近格式文件，质量接近DVD光盘。光盘。MPEG格式格式*.MPG用用MPEG算法压缩得到的视频文件。算法压缩得到的视频文件。VCD是用是用MPEG-1格式压缩的；格式压缩的；DVD 是用是用MPEG-2格式压缩的。格式压缩的。RM格式格式*.RM视频流媒体技术始创者。图像质量较差。特别适合带宽较小的网络用户使用。视频流媒体技术始创者。图像质量较差。特别适合带宽较小的网络用户使用。RMVB格式格式*.RMVB它是流媒体它是

51、流媒体RM影片格式上的升级。影片格式上的升级。RMVB在保证了影片整体的视听觉效果的前在保证了影片整体的视听觉效果的前提下文件大小比提下文件大小比DivX影片减少了将近影片减少了将近45%。AIF格式格式*.ASF微软开发的流格式视频文件。是可以直接在网上观看视频节目的文件压缩格式。微软开发的流格式视频文件。是可以直接在网上观看视频节目的文件压缩格式。它的图像质量比它的图像质量比VCD差一点，但比同是视频差一点，但比同是视频“流流”格式的格式的 RM 格式要好。特别格式要好。特别适合在网页中插播。适合在网页中插播。WMV格式格式*.WMV微软开发的一种可在网上实时播放流格式视频文件。效果好于微

52、软开发的一种可在网上实时播放流格式视频文件。效果好于ASF和和RM格式的格式的视频文件。视频文件。FLV格式格式*.FLV流媒体视频格式。它的出现有效地解决了视频文件导入流媒体视频格式。它的出现有效地解决了视频文件导入Flash后，使导出的后，使导出的SWF文件体积庞大，不能在网络上很好的使用等缺点。文件体积庞大，不能在网络上很好的使用等缺点。多媒体数据压缩概述：多媒体数据压缩概述：4、多媒体数据压缩、多媒体数据压缩 电脑里的数据压缩其实类似于瘦身运动，不外有两大电脑里的数据压缩其实类似于瘦身运动，不外有两大功用：功用：第一，可以节省空间。第二，可以减少对带宽的占第一，可以节省空间。第二，可以

53、减少对带宽的占用。用。 简单地说，如果没有数据压缩技术，我们就没法用简单地说，如果没有数据压缩技术，我们就没法用 WinRAR为为 Email 中的附件瘦身；如果没有数据压缩技术，中的附件瘦身；如果没有数据压缩技术，市场上的数码录音笔就只能记录不到市场上的数码录音笔就只能记录不到 20 分钟的语音；如分钟的语音；如果没有数据压缩技术，从果没有数据压缩技术，从 Internet 上下载一部电影也许要上下载一部电影也许要花半年的时间花半年的时间 (1) 多媒体数据压缩的多媒体数据压缩的必要性必要性 【例】计算存储【例】计算存储2分钟的分钟的段段CD音质的立体声音乐所需音质的立体声音乐所需的存储容量

54、。的存储容量。 对于对于CD音质的声音，采样频率是音质的声音，采样频率是44.IkHz，量化位数为，量化位数为16位立体声双声道。因此，位立体声双声道。因此，1秒钟所需的存储容量为秒钟所需的存储容量为 (44.11000162)8 l20 = 20676KB20MB(2) 多媒体数据压缩的多媒体数据压缩的可能性可能性 多媒体数据可以被压缩，是因为其中存在着冗余信息。多媒体数据可以被压缩，是因为其中存在着冗余信息。 (3) 多媒体数据压缩的分类多媒体数据压缩的分类 多媒体数据压缩可分为有损压缩和无损压缩两类多媒体数据压缩可分为有损压缩和无损压缩两类:数据压缩方法数据压缩方法无损压缩无损压缩(文本或程序文本或程序)有损压缩有损压缩(图像、音频、视频图像、音频、视频) 无损压缩是无损压缩是可逆的编码方法可逆的编码方法，经无损压缩编码的多媒，经无损压缩编码的多媒体数据能完全恢复，没有任何