《多媒体应用》全套教学课件

1、Welcome to the world of“Multimedia” 学时分配（36学时）课堂讲解，27学时地点： 3D106； 时间：112周上机实验，9学时地点：机房；时间：第7，9，11周上课时间：周三晚18：3020：25The plan了解多媒体基于原理Text, image, audio, video,flash的格式和基本展现原理掌握多种媒体软件的基本使用图形图像设计软件Photoshop影视制作软件Premiere 音频编辑软件Cool Edit动画制作软件Flash多媒体创作工具Authorware？网页制作软件FrontpageGrading Final Exam: 70

2、%最后一次课，闭卷考试Studio: 20%实现3个实验出勤: 10% 说明 通识课内容广而博，点到为至，不能都详细讲理解不了的领域，多问，或课下找相关资料注意不转牛角尖，是“通识”的，不是“专业”的上机是实践的好机会，可互通有无，要去 和计算机学的关系？计算机的实用层面：Windows使用， QQ聊天，收发Email，上网，Office办公软件使用，Photoshop图像处理，Flash 动画，网页制作 计算机的应用层面：高级语言程序设计，数据结构，算法设计，操作系统，编译原理，汇编语言，计算机组成原理，嵌入式系统，数据库基础，计算机网络，计算机安全，图像处理，人工智能计算机的理论层面：计算

3、理论，计算复杂性，形式语义学，体系结构，分布式算法，密码学，数理逻辑，图论与集合论 课堂教学内容第一章 多媒体基础第二章 多媒体的硬件和软件环境第三章 音频与图像信息的获取与处理第四章 视频与动画的编辑与制作第五章 多媒体应用设计原理第六章 基于流程图的创作工具Authoware 6.0第七章 网络多媒体应用设计 上机内容 内容 学时Photoshop合成照片 3Flash制作沿S线跑的汽车 3FrontPage制作个人主页 3The Story So FarMultimedia in Computer在计算机出现之前：结绳为数远古的人们用石头来计算捕获的猎物，石头就是他们的计算工具在拉丁语中

4、，“计算”的单词Calculus，其本意就是用于计算的小石子 在计算机出现之前：壁画 Depicting Our WorldPrehistoric Painting, Lascaux Cave, 13,000 - 15,000 B.C. Ancient Egypt在计算机出现之前：算盘古代：商业活动中用来记录和计算的设备中国的算盘（公元前3000年）古巴比伦的粘土板（公元前4000年）在计算机出现之前：机械计算1642年，年仅19岁的法国科学家布雷兹帕斯卡借鉴了珠算原理，发明了机械计算机；德国科学家格特弗里德莱布尼兹改进了前者的设计，发明了“步进式计算机”，能够进行乘、除和平方的计算。20世纪

5、初，英国剑桥大学数学教授Babbage前瞻性地提出计算机领域的一个重要思想：人类有可能设计出一种机械装置，完成一系列计算，并把信息转化为数字，用机器对它们进行处理。 History of Computing启蒙时期：对钟表机构的好奇心与实验Pascaline（1642）：B. Pascal发明的一种用钟表元件构成的、能够做两个十进制数加减法的机器Leibnitzs Wheel（17世纪后期）:德国数学家Gottfried Leibnitz发明的一种计算器History of Computing工业革命时期：纺织技术提花织机（1728）飞梭织机（1733）History of Computing

6、1821年，英国数学家C. Babbage（1791-1871）设计了差分机，这是第一台可自动进行数学变换的机器，因此他被称为“计算之父”。此后，他又设计了能够处理数学公式的分析机。然而，这两种机器都没有真正实现。Ada Lovelace（1815-1852）为 Babbage 的分析机设计了程序，被称为“第一位程序员”。19世纪诗人拜伦的独生女儿，数学家 ADA（阿达）语言，以纪念这位“世界上第一位软件工程师”。 第一台计算机 Eniac 1946Brief History15681995Pre his1837Still FilmMultimedia is everywhere多媒体已经成了

7、社会的必需品所有设备走向数字化All Devices going Digital所有内容走向数字化All Content going Digital无处不在的网络BROADBAND/Wired and WirelessEntertainment,E-Business, ServicesMEDIAPre-Recorded Content Personal MediaConditional Access/Cable, Satellite, Broadcast, Wireless Services,EntertainmentAny Content+, Any Place, Any Device, A

8、ny Time+ As AuthorizedMOBILE MULTIMEDIAEntertainment,Personal Pictures and Video, Services多媒体应用音乐创作舞蹈创作美术创作摄影创作电影制作电视剧和电视节目制作电视点播系统多媒体娱乐计算机游戏服装CADCAD的主要技术：图形处理技术、工程分析技术、数据管理技术、软件设计与接口技术等。服装设计建筑CAD机械CAD Computer Aided Design：使用计算机辅助完成产品或工程的设计。奥迪效果图和线框图机械CAD系统所生成的零件、装配件 计算机辅助设计与制造(CAD/CAM) 医学中航天、电视中网上

9、3D地图/3dmap/轮船、飞机、汽车导航长江三峡地区图卫星遥感（google earth)Animation（制作）计算机动画逐步进入实用阶段。1996 IndependenceDay 因其可视效果获Oscar.Toy Story 成为第一部具有全三维计算机动画特点的电影影视制作：动画真正的“肉人”只有近处的几十人而已，200米外全是3D假人：Copy+添细节Troythings and alikeTroy“Tekken Tag Tournament” Playstation 2 游戏Capture wayAdvance-Virtual Reality old way!New way -身体

10、就是控制器,微软Kinect /t/n/2010-06-18/1001409440.shtml/jiaocheng/Soft/201007/20100708145758_2.shtmlKinect: 镜头 RGB彩色影像红外线发射器和红外线CMOS摄影机所构成 3D深度感应器 声音讯号 Crysis 孤岛危机 动态模糊Motion Blur属于Pixel Shader像素渲染特效。 光线投射效果（God Ray） 一种模拟实际视觉效果的新特效，该特效也是基于Pixel-Shader。 Ongoing Research - 光照扭曲光线使得它绕过人体？ Harry Potters invisib

11、ility cloak?(哈利.波特的的隐身衣)书桌前趴着一个“隐形人”Optical-camouflage technology developed at the University of TokyoRendering: Texture and Action SynthesisThe baby cannot walk but he can fly Compositing Procedure1. Extract Sprites (e.g using Intelligent Scissors in Photoshop)Composite by David Dewey2. Blend them

12、into the composite (in the right order)RaytracingMay-June 2001 First Place Winner InternetRay Tracing Competition: warm_up by Norbert KernModeling, animation, rendering of things that dont exist.Pirates of the CaribbeanCreate things dont exist柱子是圆的还是方的Testing是静的还是动的Visual illusions是静的还是动的Visual illu

13、sions/lombrozo/home/illusionsDistance-Size Illusion/lombrozo/home/illusions歧义少女的脸 Vs 巫婆的鼻子 少女的项链 Vs 巫婆的嘴巴 少女的脖子 Vs 巫婆的下巴ImageAudioVideo3D Buddha3D Terrain第一章 多媒体基础Image多媒体分类文本（Text）图象（Image）图形（Graphics）语音（Speech）音频（Audio）视频（Video）动画（Animation）多媒体 + Internet + 无线=网络社会在任何时候、任何地点、任何设备上获取感兴趣的信息。无线多媒体Int

14、ernet 理解多媒体、多媒体技术的概念 明确多媒体中的主要元素及其特点 了解多媒体的关键特性以及这些特 性之间的关系 了解多媒体的关键技术、主要应用 领域和发展方向 了解多媒体数据中的冗余以及几种 主要压缩算法学习目标1.1 多媒体的基本概念1.1.1 多媒体及其分类1.1.2 多媒体与多媒体技术1.1.3 多媒体系统1.1.4 多媒体信息的基本元素多媒体的定义“多媒体”一词译自英文“Multimedia”即“Multiple”和”Media”的合成其核心词是媒体何谓多媒体呢？媒体（medium）在计算机领域有两种含义：即媒质和媒介。媒质：存储信息的实体，如磁盘、光盘、磁带、半导体存储器等。

15、媒介：传递信息的载体，如数字、文字、声音、图形和图像等。普通概念的“媒体” ，可分为以下五种类型：感觉媒体（本课程所指）表示媒体显示媒体存储媒体传输媒体P 2能直接作用于人们的感觉器官，使人产生感觉的媒体。感觉媒体ImageAudioVideo3D Buddha为传送感觉媒体而人为研究出来的媒体。借助于此种媒体，便能更有效的存储或传送感觉媒体。如语言编码、电报码等信息的表达/表示。表示媒体深山密林里，No手机信号发报机要不是钱壮飞同志，我们这些人都会死在国民党反动派手里 周恩来 发报机：摩尔斯电码 S 三短O 三长Morse code：由五个长短不一的音响信号,来组成0-9和26个英文字母 通

16、信中，使电信号和感觉媒体之间产生转换的媒体；用于表现的物理设备。 显示媒体传输媒体的物理设备，如电缆、光缆、电磁波等。传输媒体Civilization of scienceCivilization of science存放媒体的物理设备，如纸张、磁带、磁盘、光盘存储媒体多媒体计算机技术的定义：计算机综合处理多种媒体信息，文本图形、图像、音频和视频，使多种信息建立逻辑连接，集成为一个系统并具有交互性。1.1.2 多媒体与多媒体技术多媒体计算机技术的三个主要特性信息载体的多样性交互性集成性信息载体的多样性是相对于计算机而言的，即指信息媒体的多样性。多媒体就是要把计算机处理的信息多样化或多维化，从而

17、改变计算机信息处理的单一模式，使人们能交互的处理多种信息。信息载体的多样性交互性多媒体的交互性是指用户可以与计算机的多种信息媒体进行交互操作从而为用户提供了更加有效地控制和使用信息的手段。集成性集成性是指以计算机为中心综合处理多种信息媒体，包括：信息媒体的集成 + 处理这些媒体的设备的集成。信息媒体的集成包括信息的多通道统一获取、多媒体信息的统一组织和存储、多媒体信息表现合成等方面。 多媒体设备的集成包括硬件和软件两个方面。多媒体媒体元素是指多媒体应用中可显示给用户的媒体组成。1.1.3 多媒体中的媒体元素及特征音频动画视频文本图形图像文本(text)文本分为非格式化文本文件和格式化文本文件。

18、非格式化文本文件：只有文本信息没有其他任何有关格式信息的文件，又称为纯文本文件。如“.TXT ”文件。（例:copy)格式化文本文件：带有各种文本排版信息等格式信息的文本文件。如“.DOC ”文件。图形（Graphic） 指用计算机绘制的画面，如直线、圆、圆弧、矩形、任意曲线和图表等。图形的格式是一组描述点、线、面等几何图形的大小、形状及其位置、维数的指令集合。在图形文件中只记录生成图的算法和图上的某些特征点，因此也称矢量图。用于产生和编辑矢量图形的程序通常称为“ draw ”程序。微机上常用的矢量图形文件有：“.3DS”（用于 3D 造型）、“.DXF”（用于CAD）、“.WMF”（用于桌面

19、出版）等等。由于图形只保存算法和特征点，因此占用的存储空间很小。但显示时需经过重新计算，因而显示速度相对慢些。图像（Image） 图像是指由输入设备捕捉的实际场景画面，或以数字化形式存储的任意画面。静止的图像是一个矩阵，阵列中的各项数字用来描述构成图像的各个点（称为像素点 pixel ）的强度与颜色等信息。这种图像也称为位图（ bit-mapped picture ）。About 图片*bmp424D4690000000000000460000002800000080000000900000000100*10000300000000900000A00F0000A00F0000000000000

20、0000000*00F80000E00700001F00000000000000*02F184F104F184F184F106F284F106F204F286F206F286F286F2 .BMP文件可分为四个部分：位图文件头、位图信息头、彩色板、图像数据阵列 图像文件头。424Dh=BM，表示是Windows支持的BMP格式。 *.bmp图形 vs 图像图形 graphic 外部轮廓线条构成的矢量图。譬如计算机绘制的直线、圆、矩形、曲线、图表等。（用flash制作的动画）图像image 由像素点阵构成的位图 。譬如相机、摄像机产生的数字图像 图形vs图像数据描述 图形用一组指令集合来描述图形

21、的内容，如描述构成该图的各种图元位置维数、形状等。描述对象可任意缩放不会失真。图像用数字任意描述像素点、强度和颜色。描述信息文件存储量较大，所描述对象在缩放过程中会损失细节或产生锯齿。用于生成和编辑位图图像的软件通常称为“ paint ” 程序。图像文件在计算机中的存储格式有多种，如 BMP、PCX、TIF、TGA、GIF、JPG 。图像处理时要考虑三个因素(p4)：分辨率图像深度与显示深度图像文件大小分辨率屏幕分辨率：显示器屏幕上水平与垂直 方向的像素个数。图像分辨率： dpi (dot per inch) 图像的水平与垂直方向的 像素个数。像素分辨率：像素的宽和高之比一般为 1:1。 De

22、mo:画图板图像深度和显示深度图像深度（也称图像灰度、颜色深度）表示数字位图图像中每个像素上用于表示颜色的二进制数字位数。 显示深度：表示显示器上每个点用于显示颜色的 2 进制数字位数。若显示器的显示深度小于数字图像的深度，就会使数字图像颜色的显示失真。Demo:色板颜色深度颜色总数图像名称12单色图像416索引16 色图像8256索引256 色图像1665536HIColor 图像2416672216True Color 图像颜色深度与显示的颜色数目 存在三种不同的锥状细胞，分别对三种不同波长的光线敏感，产生不同的感受， 称为 红绿蓝 三基色 红 - 700 nm 绿 - 546.1 nm

23、蓝 - 435.8 nm色度学知识三基色原理原理：所有色彩均由三种基本色彩合成 三基色相互独立，任何一种基色不可能由其他两种基色合成C点为白光C接近但不等于 x=y=z=1/3图像文件大小用字节表示图像文件大小时，一幅未经压缩的数字图像的数据量大小计算如下：图像数据量大小 = 像素总数图像深度8例如：一幅 640480 的 256 色图像为64048088 = 307200 字节bit1 bit，就是1位二进制数：0或1B 1B（Byte）8bit（最小存取单位）KB1KB(KiloByte)1024Byte，记为KMB1MB(MegaByte)1024KB，记为MGB1GB(GigaByte

24、)1024MB，记为GTB1TB(TeraByte)1024GB，记为TPB1PB(PetaByte)1024TB，记为PEB1EB(ExaByte)1024PB，记为E信息单位Comparison:宽度：271高度：300颜色：2大小：9.9 KB宽度：271高度：300颜色：4大小：？19.8 KBComparison:宽度：271高度：300色数：256大小：79.4 KB宽度：271高度：300颜色：真彩色大小：238.2 KB24位8位视频(Video)视频是由一幅幅单独的画面序列（帧frame）组成 ，这些画面以一定的速率（fps）连续地投射在屏幕上，使观察者具有图像连续运动的感觉

25、。视频文件的存储格式有AVI、MPGMOV等。视频标准主要有NTSC制和PAL制两种。NTSC 标准为30fps，每帧525行。PAL 标准为25fps，每帧625行。视频的技术参数有：帧速数据量图像质量音频（Audio）数字音频可分为波形声音语音和音乐。波形声音实际上已经包含了所有的声音形式，它可以将任何声音都进行采样量化，相应的文件格式是WAV 文件或VOC文件。语音也是一种波形，所以和波形声音的文件格式相同。音乐是符号化了的声音，乐谱可转变为符号媒体形式。对应的文件格式是MID 或CMF 文件。计算机音频技术主要包括声音的采集、数字化、压缩/解压缩以及声音的播放。数字化主要包括采样和量化

26、这两个方面。采样频率（sampling rate）是将模拟声音波形转换为数字时，每秒钟所抽取声波幅度样本的次数，单位是Hz（赫兹）。量化数据位数（也称量化级）是每个采样点能够表示的数据范围，经常采用的有8 位、12 位和16 位。例如，8 位量化级表示每个采样点可以表示256 个不同量化值，而16 位量化级则可以表示65536 个不同的量化值记录声音时，如果每次生成一个声道数据，称为单声道；每次生成两个声波数据，称为立体声（双声道）。全息声音例（带耳机欣赏）：/playlist/playindex.do?lid=2962642&cid=23全息音响：声音必须分别传送到特定的耳朵里 立体声 ：两

27、支音箱的声音都同时到两个耳朵 完整记录并再现声源的全部信息：声强I、相位Q、振动V 数字音频的存储量：可用以下公式估算声音数字化后每秒所需的存储量（未经压缩的）存储量 = 采样频率量化位数8例如，数字激光唱盘（CD-DA）的标准采样频率为44.1 kHz，量化位数为16 位，立体声。一分钟 CD-DA 音乐所需的存储量为 44.1 K162608 = 10584 KB若使用双声道，存储量再增加一倍Sampling Resolution8 bitSamplingFrequency11 KHz+127+64+320-32-64-12801001010Comparison:Sampling Reso

28、lution16 bitSamplingFrequency22 KHz+32767+512+1280-128-512-327680010101100011000Comparison:图像采样动画是活动的画面，实质是一幅幅静态图像的连续播放。动画的连续播放既指时间上的连续，也指图像内容上的连续。计算机设计动画有两种：帧动画造型动画动画(animation)帧动画是由一幅幅位图组成的连续的画面，就如电影胶片或视频画面一样要分别设计每屏幕显示的画面。造型动画是对每一个运动的物体分别进行设计，赋予每个动元一些特征，然后用这些动元构成完整的帧画面。动元的表演和行为是由制作表组成的脚本来控制。存储动画的文

29、件格式有FLC、MMM等多媒体技术的应用多媒体技术的发展方向多媒体技术的应用就目前而言，多媒体技术已在商业教育培训、电视会议、声像演示等方面得到了充分应用。在教育与培训方面的应用在通信方面的应用在其他方面的应用在教育与培训方面的应用多媒体技术使教材不仅有文字、静态图像,还具有动态图像和语音等。使教育的表现形式多样化，可以进行交互式远程教学。利用多媒体计算机的文本、图形、视频、音频和其交互式的特点,可以编制出计算机辅助教学 CAI( Computer Assisted Instruction )软件，即课件。在通信方面的应用多媒体技术在通信方面的应用主要有：可视电话视频会议信息点播（Inform

30、ation Demand）计算机协同工作 CSCW（Computer Supported Cooperative Work）信息点播有桌上多媒体通信系统和交互电视ITV。计算机协同工作CSCW是指在计算机支持的环境中，一个群体协同工作以完成一项共同的任务。计算机的交互性，通信的分布性和多媒体的现实性相结合，将构成继电报电话、传真之后的第四代通信手段。在其他方面的应用多媒体技术给出版业带来了巨大的影响，其中近年来出现的电子图书和电子报刊就是应用多媒体技术的产物。利用多媒体技术可为各类咨询提供服务，如旅游、邮电、交通、商业、金融、宾馆等。多媒体技术还将改变未来的家庭生活，多媒体技术在家庭中的应用将

31、使人们在家中上班成为现实。多媒体技术的发展方向目前，多媒体主要从以下几个方向发展：多媒体通信网络环境的研究和建立将使多媒体从单机单点向分布、协同多媒体环境发展，在世界范围内建立一个可全球自由交互的通信网。对该网络及其设备的研究和网上分布应用与信息服务研究将是热点。1利用图像理解、语音识别、全文检索等技术，研究多媒体基于内容的处理、开发能进行基于内容的处理系统是多媒体信息管理的重要方向。多媒体标准仍是研究的重点：各类标准的研究将有利于产品规范化，应用更方便。它是实现多媒体信息交换和大规模产业化的关键所在。23多媒体技术与相邻技术相结合，提供了完善的人机交互环境。多媒体仿真智能多媒体等新技术层出不

32、穷，扩大了原有技术领域的内涵，并创造新的概念。多媒体技术与外围技术构造的虚拟现实研究仍在继续进展。多媒体虚拟现实与可视化技术需要相互补充，并与语音、图像识别、智能接口等技术相结合，建立高层次虚拟现实系统。45将来多媒体技术将向着以下六个方向发展；1).高分辨化，提高显示质量；2).高速度化，缩短处理时间；3).简单化，便于操作；4).高维化，三维、四维或更高维；5).智能化，提高信息识别能力；6).标准化，便于信息交换和资源共享。1.2.1 数据压缩/解压缩技术研制MPC需要解决的关键问题之一是要使计算机能适时地综合处理声、文图信息。选用合适的数据压缩技术，有可能将字符数据量压缩到原来的1/2

33、左右，语音数据量压缩到原来的1/2-1/10，图像数据量压缩到原来的1/2-1/60。如今已有压缩编码/解压缩编码的国际标准JPEG 和MPEG 。1.2.2 大容量信息存储技术利用数据压缩技术，在一张CD-ROM光盘上能够存取70多分钟全运动的视频图像或者十几个小时的语言信息或数千幅静止图像。在CD-ROM 基础上，还开发了 CD-I和CD-V、可录式光盘CD-R、高画质、高音质的光盘DVD以及PHOTO CD 等。存储器DVDFeaturesingle-sided, single-layersingle-sided, dual-layerdouble-sided, single-layer

34、double-sided, dual-layerCapacity4.7 GB8.5 GB9.4 GB17 GB1.2.3 多媒体网络通信技术建立信息通道，传输文本、图形、图像音频、视频、动画等 研究的问题：如何传输得快、准1.2.4 多媒体专用芯片技术专用芯片是多媒体计算机硬件体系结构的关键。为了实现音频、视频信号的快速压缩、解压缩和播放处理，需要大量的快速计算，只有采用专用芯片，才能取得满意的效果。多媒体计算机专用芯片可归纳为两种类型：一种是固定功能的芯片；另一种是可编程的数字信号处理器（DSP）芯片。1.2.5 人机交互技术 HCI (Human Computer Interface)控制

35、信息显示信息GUI ( Graphic User Interface)：WIMPW指窗口(Window)：用户可以随意在屏幕上创建、移动、缩放窗口， 在不同的窗口中可以执行不同的任务I指图标 (Icon)：它形象化地标示一个对象或功能；M指菜单 (Menu)：提供选项功能，避免命令记忆之苦；P指定位设备 (Pointing Devices) ：便于用户对屏幕对象进行直接操作。BCI近几年在science和nature杂志上发表关于BCI（Brain Computer Intelligence）领域的研究进展大脑皮质分区日本2007：用意念控制火车运行科幻？ 数据帽日本2007：用意念控制火车运

36、行数据头盔计算机火车控制器火车2008.01美国猴子用意念遥控日本机器人 美国杜克大学神经学专家米古尔尼可雷里斯 猴子大脑植入电极,记录250到300个神经元的活动 猴子：“艾多亚” 日本京都的机器人 计算机 高速网络日本：2009年3月，测试者演示操纵机器人 一个人想象四个简单动作时(如移动右手、移动左手、跑步和吃饭)，可阅读头皮上电流模式以及大脑血流变化的技术 日本：2009年3月，测试者演示操纵机器人 本田成功分析了此类思维模式，然后通过无线方式把信息传输给人形机器人阿西莫(Asimo)。 日本：2009年3月，测试者演示操纵机器人 人机自然交互技术HCI简史人适应计算机的历史！1960

37、年代一70年代：键盘，字符界面1980年代一90年代：鼠标，图形界面目前仍然以鼠标，图形界面为主，书写、听觉等为辅未来计算机适应人的未来！到2015年左右，我们会如何使用计算机？下一代自然人机界面会是什么？需要大家的想象力！Human_orientedComputer_orientedFormal User Interface Informal User InterfaceMulti-modal Human/Computer InteractionVirtual RealityPerceptual User Interface/Recognition-based InterfaceVoice-

38、based Interaction (Voice Recognition)Calligraphic Sketch-based User Interface虚拟现实技术虚拟现实的定义可归纳为：利用计算机技术生成的一个逼真的视觉、听觉触觉及嗅觉等的感觉世界，用户可以用人的自然技能对这个生成的虚拟实体进行交互考察。虚拟现实技术是在众多相关技术上发展起来的一个高度集成的技术，是计算机软硬件技术、传感技术、机器人技术、人工智能及心理学等飞速发展的结晶。 虚拟现实 Virtual RealityVR(Virtual Reality,译作灵境、幻真 )。实现虚拟现实的方法：QucikTime VR：展现一个

39、三维的空间VRML:构建一个真正的三维空间VR的表现形式：全景模式：物体固定,镜头移动物体模式：物体运动,镜头固定（3D扫描仪）场景模式：物体和镜头都运动。飞行等模拟训练 。游戏。 虚拟现实 （Virtual Reality）虚拟播音员：（ananova）安娜诺娃 3D电影带上偏振眼镜，左眼只能看到左投影机的画面，右眼只能看到右投影机的画面，从而产生立体视觉 左右眼视差产生距离原理：左右眼产生距离差兔子、鱼，左右眼视角大，难靠近；但交叉少，距离测算差，“守株待兔”每只眼睛在水平方向能够看到的最大角度都是120，互相重叠区多。“余光看不清东西”“对运动不敏感” 。“鳄鱼”的正前方最安全沉浸式环境

40、下遗址、遗迹、石窟环幕 3D 电影全息屏幕Lations全息背投幕 Game遥控手柄虚拟现实遥控手柄数字媒体：编码、理解、传输与安全版权保护与媒体安全10110100(数字)视频编码压缩Video Coding(Compression)10110100(数字)视频解码(解压缩)(Video decoding)视频 / 图像(Video/Image)拍摄(摄像设备)媒体理解视觉/Vision视知觉(大脑)视感觉(眼睛)客观世界视觉信息/知识(Visual Info./ Knowledge) 第 2 章 多媒体的硬件环境 目录 2.1 多媒体计算机系统的组成结构 2.2 光存储设备 2.3 多媒体

41、常用外部设备 2.1 多媒体系统的组成结构 硬件系统: 计算机主要配置、 各种外部设备、 与各外部设备的控制接口卡(多媒体实时压缩和解压缩电路)软件系统: 多媒体驱动软件、多媒体操作系统、 多媒体数据处理软件、多媒体创作工具软件 多媒体应用软件多媒体计算机系统组成结构如下图所示。多媒体应用软件第8层软件系统多媒体创作软件第7层多媒体数据处理软件第6层多媒体操作系统第5层多媒体驱动软件第4层多媒体输入/输出控制卡及接口第3层硬件系统多媒体计算机硬件第2层多媒体外围设备第1层 1多媒体硬件系统的组成 多媒体硬件系统是由计算机传统硬件设备光盘存储器(CD-ROM)、音频输入/输出和处理设备、视频输入

42、/输出和处理设备等组合而成。主机显示器视频卡声卡CD-ROM摄像机影碟机录像机麦克风扬声器收录机MIDI合成器声卡是处理和播放多媒体声音的关键部件常见的输入设备：麦克风、收录机和电子乐器常见的输出设备：扬声器、音响设备。声卡由声源获取声音，并进行模拟/数字转换或压缩，而后存入计算机中进行处理。 卡上的输入/输出接口可以与摄像机、影碟机、录像机和电视机等设备相连。视频卡采集来自输入设备的视频信号，并完成由模拟量到数字量的转换、压缩，以数字化形式存入计算机中，数字视频可在计算机中进行播放多媒体操作系统大致可分为两类： 为特定的交互式多媒体系统使用的 如Commodore公司为其推出的多媒体计算机A

43、miga系统开发的多媒体操作系统Amiga DOS，hilips和SONY 公司为他们联合推出的CD-I 系统设计的多媒体操作系统CD-RTOS (Real Time Operation System)等。通用的多媒体操作系统。通用操作系统逐步增加了管理多媒体设备和数据的内容，为多媒体技术提供支持，成为多媒体操作系统。目前流行的Windows 9x、Windows NT主要适用于多媒体个人计算机；Macintosh是广泛用于苹果机的多媒体操作系统。 多媒体驱动软件 多媒体驱动软件是多媒体计算机软件中直接和硬件打交道的软件。它完成设备的初始化，完成各种设备操作以及设备的关闭等。驱动软件一般常驻内

44、存，每种多媒体硬件需要一个相应的驱动软件。 多媒体操作系统 操作系统： 负责控制和管理计算机的所有软硬件资源，对各种资源进行合理地调度和分配，控制计算机的硬件和软件之间的协调运行，向用户提供友好的人机界面。多媒体操作系统简言之就是具有多媒体功能的操作系统。对多媒体数据和多媒体设备的管理和控制功能，具有综合使用各种媒体的能力，灵活地调度多种媒体数据并能进行相应的传输和处理，使各种媒体硬件和谐地工作。 多媒体数据处理软件 多媒体数据处理软件是专业人员在多媒体操作系统之上开发的。在多媒体应用软件制作过程中，对多媒体信息进行编辑和处理是十分重要的，多媒体素材制作的好坏，直接影响到整个多媒体应用系统的质

45、量。常见的音频编辑软件有Sound Edit、Cool Edit 等，图形图像编辑软件有Illustrator、CorelDraw、Photoshop等，非线性视频编辑软件有Premiere，动画编辑软件有Animator Studio和3D Studio MAX等。 多媒体创作软件 多媒体创作软件是帮助开发者制作多媒体应用软件的工具，如Authorware、Director等。能够对文本、声音、图像、视频等多种媒体信息进行控制和管理，并按要求连接成完整的多媒体应用软件。 多媒体应用系统 多媒体应用系统又称多媒体应用软件。它是由各种应用领域的专家或开发人员利用多媒体开发工具软件或计算机语言，组

46、织编排大量的多媒体数据而成为最终多媒体产品，是直接面向用户的。多媒体应用系统所涉及的应用领域主要有文化教育教学软件、信息系统、电子出版、音像影视特技、动画等。数字化的多媒体信息量非常大，要占用巨大的存储空间。 光盘存储器具有存储容量大、工作稳定、密度高、寿命长、介质可换、便于携带、价格低廉等优点，已成为多媒体信息存储普遍使用的载体。 2.2 光存储设备 光存储技术概述 光存储技术是通过激光在记录介质上进行读写数据的存储技术。其基本原理是：改变一个存储单元的某种性质(如反射率、反射光极化方向等)，使其性质的变化反映被存储的二进制数0、1。在读取数据时，光电检测器检测出光强和光极性的变化，从而读出

47、存储在介质上的数据。 1系统的组成 2系统的技术指标 3光盘系统的分类 1系统的组成 光盘系统 = 光盘驱动器 + 光盘盘片光盘驱动器的读写头是用半导体激光器和光路系统组成的光学头，光盘盘片采用磁光材料。驱动器采用一系列透镜和反射镜，将微细的激光束引导至一个旋转光盘上的微小区域。 2系统的技术指标 衡量一个光盘系统特性的主要技术指标:存储容量、平均存取时间、数据传输率、接口标准(1). 存储容量存储容量是指能存储在光盘中的信息容量。CD光盘常用的容量为650MB。(2). 数据传输率数据传输率一般是指单位时间内光盘驱动器读取出的数据量。该数值与光盘转速和存储密度有关。对于CD-ROM，其数据传

48、输率已从初期的150KBs提高到3600Bs。(3).平均存取时间平均存取时间：计算机向光盘驱动器发出命令，到光盘驱动器在光盘上找到需读写的信息的位置并接受读写命令。平均寻道时间：光学头沿半径移动全程13长度的时间。平均等待时间：盘片旋转半周的时间平均存取时间=平均寻道时间+平均等待时间+读写光学头稳定时间。(4). 接口标准目前常用的光盘驱动器接口标准有SCSI和IDE两种。SCSI接口型数据传输快，需配备相应的SCSI控制卡；IDE接口的光驱使用方便价格便宜。 3光盘系统的分类 按照光盘系统的读写能力，常用的光存储器件可分为三类：(1). 只读型(CD-ROM)CD-ROM光盘的内容是在制

49、作光盘时写入的，用户可任意多次读信息，而不能往盘上写信息。(2). 一次写光盘系统(CD-R)用户可对其做一次写入内容，以后只读。(3). 可重写型(CD -RW)像磁盘一样具有可擦写性。它又分磁光型(MO)和相变型(PC)两种形式。 CD-ROM光盘系统 CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)系统包括：CD-ROM驱动器 + CD-ROM盘片。其中CD-ROM盘片是多媒体信息的载体；CD-ROM驱动器通过连线与计算机相连，完成对CD-ROM盘片上的数据读取。 1CD-ROM盘的结构和读写原理 2CD-ROM盘的规格 3CD-ROM驱动器的安装与使用 4光盘

50、的保养 1CD-ROM盘的结构和读写原理 CD-ROM盘片是用塑料压制成的圆盘，盘片的直径为120mm，中心定位孔为15mm，厚度为1.2mm。CD-ROM盘片用单面存储数据，另一面用来印刷商标。最上层是涂了漆的保护层，该层上可印商标。第二层是铝反射层，当驱动器读光盘时用来反射激光光束。第三层是用聚碳酸脂压制的透明衬底，同时压制出的预刻槽用来对光道径向定位，信息通常存储在光道上。CD-ROM光盘的信息是沿着盘面由内向外螺旋形信息轨道(光道)的一系列凹坑的形式存储的。光道上不论内圈还是外圈，各处的存储密度是一样的。光道的间距为1.6m，光道宽度为0.6m，光道上凹坑深约为0.12m。在CD-RO

51、M盘片上记录信息时，使用功率较强的激光光源，将其聚集成1m的光，照射到介质表面上，并用输入数据来调制光的强弱。激光束会使介质表面的微小区域温度升高，从而产生微小的凹坑，于是改变了表面的反射性质，该过程叫做烧蚀。在读光盘时，CD-ROM驱动器的激光器发出的激光束经透镜整形和聚焦后照在螺旋磁道上，对光道进行扫描。由于从凹坑和非凹坑反射回来的激光强度不同，可检测出来，从而读出“0”、“1”信号，再现原来烧蚀在光道上的信息。注意：凹坑和非凹坑本身并不代表“0”或“1”，而是凹坑端部的前沿和后沿代表“1”，其它代表“0”。1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0光盘底板激光束 2CD-RO

52、M盘的规格 根据光盘的信息存储标准，CD-ROM盘的规格和用途如下。(1). CD-DACD-DA(CD-Digital Audio)，是数字激光唱盘，用来存储音乐歌曲等。它的信息存放标准是根据 1SO红皮书定义的。(2). CD-ROMCD-ROM信息存放标准是根据1988年IS09660黄皮书定义的。用于作为计算机的辅助存储器。ISO (International Standardization Organization) 国际标准化组织(3). CD-RCD-R(Compact Disk-Recordable) 一种可刻录多次的光盘。(4). VCDVCD(Video-CD)是激光视盘标

53、准。(5).Photo CD 用来存储数字照片的标准 (6).DVD-ROMDCD(Digital Versatile Disc) 具有更高存储密度，为普通CD的9倍以上。(7). 蓝光DVD 和H 下一代DVD，可存储25G，双层可存储50G。 1. CD-R盘片的特点 (1). CD-R盘片的尺寸与CD-ROM盘相同。(2). CD-R与CD-ROM兼容，写入CD-R盘上信息可在CD-ROM驱动器上读出。(3). 用户在CD-R盘上写入信息后不得再擦除。根据ISO9660橙皮书标准，虽不能把以前写入的数据擦除，但允许在CD-R盘的空白部分多次写入数据。 2. CD-R的刻录和读取原理 CD

54、-R与CD-ROM记录数据的方法相同，也是将数据由内向外刻录在螺旋轨道上。使用CD-R刻录机刻录CD-R盘的原理如下：将刻录机的写激光聚焦后，通过CD-R空白盘的聚碳酸脂层照射到有机染料层的表面上，激光束照射时产生的热量将有机染料烧熔，在光道上形成光痕。必须注意在CD-R刻录数据过程中工作不能中断。如果CD-R在螺旋轨道上顺序刻写数据时，中途由于某种原因使得刻录中断，则再次刻录时CD-R无法找到中断时的位置，这张CD-R盘就报废了。 3. CD-R刻录机的选择 衡量CD-R刻录机性能的技术指标主要包括它所支持的CD数据格式种类、刻录方式、读速度、缓存器大小、平均无故障时间和数据错误率等。(1)

55、. 数据格式。在选购前，首先应弄清要刻录什么格式的盘，再选择刻录机的类型及配套刻录软件。CD-R刻录机及其配套软件包应支持红皮书、黄皮书、橙皮书、绿皮书、白皮书及CD-ROMXA标准。现有的CD-R刻录机一般均支持CD-DA、CD-ROM、CD-ROM/XA、VCD和CD-I五种光盘数据格式。(2). 刻录方式。CD-R刻录机的刻录方式:整盘刻录、轨道刻录、多段刻录。整盘刻录必须将不超过光盘容量的所有数据一次性写入CD-R光盘。轨道刻录和多段刻录则允许用户分多次将数据按轨道记录到CD-R盘上，但是多次写入数据会有盘片空间浪费。(3). 刻录机的写入速度。刻录机的写入速度可分为1X(单倍速)、2

56、X(双倍速)和4X(四倍速)等。(4). 缓存区(Buffer)的容量。(5). 平均无故障时间(MTBF)。(6). 数据可靠性。 4. CD-R盘片的刻录 CD-R盘的制作一般可分为数据准备、文件集中和组织、预主录(卷特性、文件表)、模拟、ISO9660映像等步骤。最终录制之前的整个过程统称预主录。预主录包括选择光盘卷结构、选择目录和文件、规定文件属性。规定这些信息后，预主录软件将对源目录扫描并报告任何不一致性。然后阅读数据文件并写出映像文件(该映像文件基本上已是一个具有完整CD卷的拷贝)。在这个阶段，有些软件包把该映像文件作为检验的模拟CD使用。在整个录制过程中，记录系统的数据速率必须保

57、持恒定。 5. CD-R刻录机的安装与使用 以IDE接口的清华同方CDD 8432刻录机为例进行说明。(1). 刻录机的安装步骤1 关闭计算机及所有外设的电源并放掉身 上的静电后打开主机箱。步骤2 卸下一个空闲的用于安装5.25英寸驱动 器的挡板，将CD-R刻录机固定在机箱的 支架上。步骤3 连接电源。步骤4 连接IDE数据线，步骤5 安装完毕后重新盖好机箱盖。步骤6 安装随机附带的驱动程序及刻录软件。(2). 刻录机的使用步骤1 将一张空白CD-R盘放入刻录机托盘内。步骤2 单击计算机“程序”菜单的“Easy CD Creator”，刻录机操作界面如下图所示。步骤3 在操作界面中选择刻录的数

58、据格式。若 想制作一张数据光盘，则在操作界面中 单击“数据CD”按钮，弹出数据CD窗口。步骤4 在数据CD窗口中从资源管理器选择所需 刻录的数据文件或文件夹。步骤5 重复步骤4，直到数据CD版面包含想刻录 的所有文件和文件夹。步骤6 单击工具栏上的“制作CD”工具图标，弹出 下图所示对话框。步骤7 在CD制作设置对话框中目标设备区设置 写入速度、复制数量，制作选项区选择 制作CD盘时是否进行数据测试，写入方 式区设置刻录机的刻录方式。步骤8 CD制作进程窗口如下图所示。系统首先 生成系统文件，接着写出映像文件，然 后刻录到CD-R盘片轨道上。 CD-RW光盘刻录技术 CD-RW驱动器被称为可以

59、多次写入、多次读取的“可擦写光盘刻录机”。 工作原理：利用不同温度的相变原理来实现CD-RW盘片的反复擦写功能。因为染料层的结晶/非结晶过程是一可逆反应，故盘片内的数据可以反复擦写。为实现反复擦写数据，使用三种能量不相同的激光： 高能激光：又被称为写入激光，使染料层达到非结晶状态。 中能激光：也称为擦除激光，使染料层融化并将它转化为结晶态。 低能激光：也称为读出激光，它不能改变染料层的状态，通常用于读取盘片数据。 在写入数据期间，用写入激光束照射在空白CD-RW盘片的某一特定区域上，激光温度高于染料层融化点温度（500 700 ）。这时被照射区域内的所有原子迅速移动而形成液态。然后，又在很短的

60、时间内充分冷却下来，这种液体状态也就是所谓的非结晶态。这种状态造成了染料体积的收缩，从而在激光照射的地方形成了一个凹坑，以便储存数据。而当擦除激光束照射在相变的染料层时，由于激光束的温度未达到染料融化点但又高于结晶温度（200 ）， 照射一段充足的时间（至少长于最小结晶时间），则原子又会还原到原状态（如结晶态）。 2.3 多媒体常用外部设备 如照片可使用扫描仪数字化并输入到计算机，摄像机、录像机的视频信号也可数字化存储到计算机中，以及图像信息可通过打印机输出，开发的多媒体应用系统需要使用刻录机将软件制作成光盘进行传播等。 1 扫描仪 2 数码照相机 3 触摸屏 4 彩色打印机 1 扫描仪 扫描