大学计算机基础（第四版） 第7章 多媒体技术

多媒体技术第7章〖本章教学重点〗了解多媒体技术的相关概念掌握音频处理技术掌握图形图像处理技术掌握视频处理技术掌握微课的制作方法多媒体技术概述音频处理技术7.17.27.3图形图像处理技术7.4视频处理技术7.5多媒体技术应用—制作微课7.1多媒体技术概述

7.1.1多媒体技术定义1.多媒体定义多媒体的英文词是multimedia，它由Multiple（多重、复合）和medium的复数形式media（介质、媒介和媒体）两部分组成，顾名思义，multimedia意味着非单一媒体，指的是文本、图形、视频、声音、音乐或数据等多种形态信息的处理和集成呈现，是多种媒体的综合。2.多媒体技术定义媒体技术就是利用电脑把文字、图形、影像、动画、声音及视频等多种媒体通过计算机进行数字化采集、获取、加工处理、存储和传播而综合为一体化的技术，是计算机技术、音频技术、视频技术、图形图像技术、数据压缩和编码技术、网络通信技术等多种技术的融合，是一门综合性高新技术。7.1.1多媒体技术定义3.多媒体技术的应用主要表现在以下几个方面：（1）教育培训（2）商业广告（3）影视娱乐（4）信息发布（5）电子出版（6）虚拟现实7.1.2多媒体技术的特征1.载体的多样性：载体的多样性体现在信息采集或生成、传输、存储、处理和显现的过程中，要涉及到多种感知媒体、表示媒体、传输媒体、存储媒体或呈现媒体，或者多个信源或信宿的交互作用。2.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。7.1.2多媒体技术的特征3.协调性：每一种媒体都有其自身规律，各种媒体之间必须有机地配合才能协调一致。多种媒体之间的协调以及时间、空间和内容方面的协调是多媒体的关键技术之一。4.实时性：

所谓实时性是指在多媒体系统中多种媒体间无论在时间上还是在空间上都存在着紧密的联系，是具有同步性和协调性的群体。5.集成性：

是指以计算机为中心综合处理多种信息媒体，它包括信息媒体的集成和处理这些媒体的设备的集成。7.2音频处理技术音频（Audio）是指频率在20Hz~20kHz的可听见的声音，多媒体音频处理技术主要包括四个方面：音频数字化、语音处理、语音合成及语音识别。计算机处理音频信号前，首先要将模拟的声音信号数字化，产生数字音频。为中心综合处理多种信息媒体，它包括信息媒体的集成和处理这些媒体的设备的集成。7.2.1音频处理技术1.模拟信号转化为数字信号模拟信号数字化有三个基本过程：采样、量化、编码。对输入的模拟信号波形以适当的时间间隔来观测，将各个时刻观测到的波形幅值定量，并用“0”，“1”组成的二进制数码序列来表示。其中，以适当的时间间隔观测模拟信号波形幅值的过程叫采样，通过采样过程使连续的信号变成离散的信号；将采样时刻的信号幅值四舍五入到与其最接近的整数值的过程叫量化，表示采样值的大小；将量化后的各个整数用一个二进制的数码序列来表示叫编码，将这些连续、平滑变化的模拟量转化为数字化信息，需要通过模/数转换器进行转换,需要通过一定的传感器来进行量化，从而实现模/数(A/D)转换。7.2.1音频处理技术（1）采样采样过程，要求每隔一定时间对模拟信号抽取一个观测值，其中，经采样后得到的一系列离线的抽样数值称为样本序列；时间间隔的大小叫采样周期，用Ts表示；单位时间内的采样次数称为采样频率fs；采样频率的选择遵循采样定理，又称为亨利.奈奎斯特采样定理。（2）量化采样后得到的信号在时间上是离散的，但是在幅值还是连续的，所以，量化过程是把经过采样得到的瞬时幅值离散化，通常用二进制表示。如果把信号幅度取值的数目加以限定，用有限个数值描述信号幅度，即实现了量化。（3）编码编码是将采样、量化后得到的数值用二进制数码表示出来，编码要考虑两个问题，数据的二进制表示和二进制数据的压缩。将量化后的数值运用二进制数码表示出来，这样计算机才能处理、存储和传输图像和声音，另一方面还要考虑数据的传输问题，要采用特定的技术使得所要描述的数据的二进制符号数量达到最少。7.2.1音频处理技术2.音频信息的数字化数字声音的质量取决于采样频率和量化分级的细密程度。采样频率越高，量化的分辨率越高，所得数字化声音的保真程度也越好，但是它的数据量也会越大。采样频率越高，模拟信号的波形就划分的越细，经过离散数字化的波形就越接近于原始波形。3.音频数据的压缩音频数据的压缩，一般考虑降低采样频率、降低量化位数。根据亨利.奈奎斯特采样定理以及音频信号的带宽等因素，一般考虑将音频的采样频率确定为44.1kHz，这个采样频率能够保证声音的高质量还原。7.2.2常用的音频文件格式1.WAV格式WAV是微软公司（Microsoft)开发的一种声音文件格式，扩展名为“wav”。主要用于保存Windows平台的音频数据。2.MP3格式MP3格式是现今应用最多的音频文件格式，该格式主要用于存放MP3（MovingPictureExpertsGroupAudioLayerIII，动态影像专家压缩标准音频层面3）编码压缩的声音数据。3.MIDI格式MIDI是MusicalInstrumentDigitalInterface的英文缩写，又称作乐器数字接口，是数字音乐/电子合成乐器的统一国际标准。它定义了计算机音乐程序、数字合成器及其它电子设备交换音乐信号的方式，规定了不同厂家的电子乐器与计算机连接的电缆和硬件及设备间数据传输的协议，可以模拟多种乐器的声音。7.2.2常用的音频文件格式4.WMA格式

WMA是WindowsMediaAudio英文缩写，是微软公司力推的一种音乐文件格式，WMA格式是以减少数据流量但保持音质的方法来达到更高的压缩率目的，其压缩率一般可以达到1:18。7.2.3音频处理软件音频处理软件能进行音频信号的录入、编辑、缩混等处理，利用音频处理软件能完成各种音频制作处理工作。常见的音频处理软件主要有：AdobeAudition、GoldWave、SonicSoundForge等。其中AdobeAudition是目前较流行的专业数字音频处理软件，它强大的音频录入、编辑、特效功能，受到使用者的青睐。AdobeAudition的使用方法（略）。7.3图形图像处理技术图形与图像是人类视觉所能感受到的一种形象化的媒体，它可以形象、生动、直观地表现出大量的信息，因而是人类自古以来获取、交流信息的重要形式之一。7.3.1图形图像的基本知识1.位图图像位图图像，也称点阵图像或像素图像，是由像素组成的图像，每个像素都被分配一个特定的位置和颜色值。2.矢量图形矢量图形，也称向量图形，是由矢量定义的直线和曲线组成，保存图像时将存储其形状和填充特性。3.像素像素是构成图像的基本单位，它是一个正方形的颜色块。图像都是由若干的像素构成，这些像素排列成纵列和横行。每一个像素都有不同的颜色值，单位面积上的像素越多，图像就越清晰。7.3.1图形图像的基本知识4.分辨率分辨率是指单位长度上的像素个数。单位长度上像素越多，图像就越清晰，反之则模糊。5.图形图像色彩模式色彩模式决定了用于显示和打印图像的颜色模型，以及描述和重现色彩的方式。（1）RGB色彩模式（2）CMYK色彩模式（3）Lab色彩模式（4）索引色彩模式（5）位图模式（6）灰度模式7.3.2常用的图形图像文件格式1.PSD格式(*.PSD)PSD是PhotoshopCC2019特有的图像文件格式，支持PhotoshopCC2019中所有的图像类型，它可以将所编辑的图像文件中的所有有关图层和通道的信息记录下来。2.BMP格式(*.BMP)BMP是标准的Windows图像格式，支持RGB、索引色、灰度和位图色彩模式，但是不支持Alpha通道。BMP格式采用无损压缩，其优点是图像不会出现失真，缺点是文件占用的磁盘空间较大。3.JPEG格式(*.JPG)JPEG是一种压缩率很高的有损压缩格式，适用于保存大尺寸的图像文件，以及用于网络输出的图像文件。7.3.2常用的图形图像文件格式4.GIF格式(*.GIF)GIF格式可以极大地节省存储空间，因此常常用于保存作为网页数据传输的图像文件。5.TIFF格式(*.TIF)TIFF是一种应用非常广泛的位图图像格式，几乎被所有的绘画、图像编辑和页面排版应用程序所支持。TIFF格式常用于应用程序之间和计算机平台之间交换文件。6.EPS格式(*.EPS)EPS格式可以用于存储矢量图形，几乎所有的矢量绘制和页面排版软件都支持该格式。在PhotoshopCC2019中打开其他应用程序创建的包含矢量图形的EPS文件时，PhotoshopCC2019会对此文件进行栅格化，将矢量图形转换为位图图像。7.3.3常用的图形图像处理软件计算机中的图形图像分为矢量图形和位图图像2种。处理图形图像的软件分为2类：一类是进行图形绘制的软件，另一类是对已有的位图图像进行处理的软件。常见的绘图软件有AdobeIllustrator、CorelDRAW等软件，常用的图像处理软件有AdobePhotoshop、CorelPhotoPaint等软件。图像处理软件AdobePhotoshop处理图像的方法（略)。7.4视频处理技术

7.4.1视频概述视频（Video）泛指将一系列静态影像以电信号的方式加以捕捉、纪录、处理、储存、传送与重现的各种技术。日常生活中的看到的电视、电影、录像或者使用手机、摄像机等拍摄的活动图像都属于视频。视频是由一系列连续的静态图像画面构成的，这些连续画面中的每一幅图像在视频中称为一帧（frame），帧是构成视频图像的基本单元。连续的图像变化每秒超过24帧（frame）画面以上时，根据视觉暂留原理，人眼无法辨别单幅的静态画面;看上去是平滑连续的视觉效果，这样连续的画面就是视频。1.视频信息的主要技术指标（1）帧率（2）数据量7.4.1视频概述2.视频信息的压缩数据压缩是指对原始数据进行重新编码，去除原始数据中冗余数据的过程。视频信息在数字化的过程中，为了获得满意的图像或视频画面，用户往往使用更高的图像分辨率和像素深度，这个过程会产生了大量的冗余数据，这些冗余的数据是无用多余的数据，通过数据压缩尽可能删除这些冗余数据，减少数据量。国际标准化组织和国际电报电话咨询委员会于1991年提出了针对连续色调静止图像的压缩编码标准——联合图像专家组JPEG（JointPhotographicExpertsGroup，）标准。该标准适用于黑白及彩色照片、彩色传真和印刷图片。JPEG图像压缩算法能够在提供良好的压缩性能的同时，具有比较好的重建质量，被广泛应用于图像、视频处理领域。7.4.2常用的视频文件格式1.MPEG格式文件MPEG是MotionPictureExpertsGroup的英文缩写，是运动图像压缩算法的国际标准。它采用有损压缩方法减少运动图像种的冗余信息，最高压缩比可达200:1。2.AVI格式文件AVI（AudioVideoInterleaved，音频视频交错）是为Windows操作系统设计的数字视频格式，采用Intel公司的视频有损压缩技术，实现了音频和视频信息同步播放，是目前较为流行的视频文件格式，文件的扩展名为avi。7.4.2常用的视频文件格式3.MOV格式文件MOV格式文件是Apple公司在QuickTimeForWindows视频应用软件中使用的视频文件格式。文件的扩展名为mov。4.WMV格式文件WMV（WindowsMediaVideo）格式是Microsoft公司推出的一种视频文件格式，WMV的主要优点能实现本地或网络回放、可扩充或伸缩的媒体类型、多语言支持、优先级化的流间关系以及扩展性等。7.4.2常用的视频文件格式5.MP4格式文件MP4(MPEG-4Part14)是一种常见的视频文件按格式，它是在“ISO/IEC14496-14”标准文件中定义的，属于MPEG-4的一部分，是“ISO/IEC14496-12(MPEG-4Part12ISObasemediafileformat)”标准中所定义的媒体格式的一种实现，后者定义了一种通用的媒体文件结构标准。6.ASF格式文件ASF(AdvancedStreamingformat高级流格式)是MICROSOFT推出的一种可以直接在网上观看视频节目的文件压缩格式。ASF使用了MPEG-4的压缩算法，有较好的压缩率和图像的质量。ASF是网上即时观赏的视频流格式，它的图像质量要高于RAM格式。7.4.3视频信息处理软件视频信息处理软件有两类，一类是视频播放软件，一类是视频编辑软件。1.常用视频播放软件常用的视频播放软件有：超级解霸、Windows操作系统自带的MediaPlayer以及RealPlayer，这些视频播放软件界面操作简单易用，功能