大学计算机基础-第11章多媒体技术基础与应用

第11章多媒体技术基础与应用7/12/20232第11章多媒体技术基础与应用多媒体数据处理的特点及应用声音处理图形图像处理多媒体视频与动画本章小结11.1多媒体数据处理的特点及应用11.1.1多媒体与多媒体技术媒体（medium）是信息表示和传输的载体。媒体在计算机领域有两种含义：一是指媒质，即存储信息的实体，如磁盘、光盘、磁带、半导体存储器等；二是指传递信息的载体，如数字、文字、声音、图形和图像等。7/12/20234多媒体（Multimedia）是指能够同时获取、处理、编辑、存储和展示两种以上不同类型信息媒体的技术。这些信息媒体包括文字、声音、图形、图像、动画与视频等。多媒体技术：计算机综合处理文本、图形、图像、音频与视频等多种媒体信息，使多种信息建立逻辑连接，集成为一个系统并且具有交互性。7/12/2023511.1.2多媒体信息的类型1.文本（Text）计算机中基本的信息表示方式，包含了字母、数字以及各种专用符号。文本分为非格式化文本和格式化文本。

2.图形（Graphics）一般是指通过绘图软件绘制的由直线、圆、圆弧、矩形、任意曲线和图表等组成的画面。常用的矢量图形文件格式有.3ds（用于3D造型）、.

dxf（用于计算机辅助设计CAD）及.wmf（用于桌面出版）等。7/12/202363.图像（Image）通过扫描仪、数字照相机、摄像机等输入设备捕捉的真实场景画面，或以数字化形式存储的任意画面。图像文件在计算机中的存储格式常用的有：.bmp、.tif、.gif及.jpg等。

4.音频（Audio）包括话语、音乐以及各种动物和自然界（如风、雨、雷等）发出的各种声音。常见的文件格式有.wav、.mid、.mp3、.ra等。7/12/202375.视频（Video）视频图像来自录像带、摄像机、影碟机等视频信号源的影像，是对自然景物的捕捉，数字化后以视频文件格式存储。常见的文件格式有.avi、.mpg、.mov等。

6.动画（Animation）利用了人眼的视觉特性所得到的，当一系列形或像的画面按一定的时间在人的视线中经过时，人脑就会产生物体运动的印象。常见的文件格式有.flc、.mmm等。7/12/2023811.1.3多媒体信息处理的关键技术多媒体数据压缩技术多媒体数据存储技术集成电路制作技术

多媒体输入/输出技术多媒体通信技术虚拟现实技术多媒体数据库技术7/12/2023911.1.4多媒体系统的组成具有多媒体功能的微型计算机系统习惯上被人们称为“多媒体个人计算机”（MPC）。1.多媒体个人计算机标准“多媒体个人计算机市场协会（Multimedia

PCMarketing

Council）”对个人计算机的多媒体技术进行规范化管理而制定了相应标准。MPC1标准公布于1991年，1993年5月公布MPC2标准，1995年6月又推出了MPC3。MPC3标准内容如表所示。7/12/2023107/设备与软件配置标准中央处理器Pentium或兼容CPU系统时钟75MHz内存8MB硬盘540MB鼠标2鍵键盘101键接口串行接口、并行接口、游戏棒接口MIDI接口具备MIDI合成与混音功能的MIDI输入输出接口显示模式VGA或更高等级显示模式，分辨率为640×480，65536（64K）色光盘驱动器4倍速CD-ROM，数据传输率600KB/s，平均访问时间<250ms600KB/s传输时，CPU占用量<=40%；300KB/s传输时，CPU占用量<=20%音频16位数字声音，波表合成功能，MIDI回放视频回放支持MPEG1视频文件播放（硬件或软件）12操/2作02系3

统Windows3.11和DOS6.0

112．多媒体系统的组成多媒体个人计算机包括硬件和软件两个方面。（1）硬件音频设备：录放音设备、MIDI合成器、高性能的声卡、话筒、耳机等；图像设备：扫描仪、数码相机、数字化仪、打印机；视频设备：视频播放机、视频采集卡、视频编辑卡、动态压缩卡、数字录像机、数字摄像机、投影仪等；存储部分：光盘、光盘驱动器、光盘刻录机等。7/12/202312（2）多媒体系统的软件组成系统软件：包括多媒体操作系统、多媒体设备驱动程序、多媒体素材制作软件、多媒体编辑与创作工具等。应用软件：如多媒体课件、多媒体演示系统、多媒体模拟系统、多媒体导游系统等。7/12/20231311.1.5多媒体技术的特点集成性交互性实时性7/12/20231411.1.6多媒体技术的应用和发展多媒体技术的应 用多媒体演示系 统多媒体网络数字电视应用多媒体技术的发 展智能化立体化7/12/20231511.2声音处理11.2.1声音的特性声音是由空气中分子的振动而产生的。自然界的声音是一个随时间而变化的连续信号，通常用模拟的连续波形描述声波的形状。基线是测量模拟信号的基准点。振幅A，表示声音信号的强弱程度，即反映音量。周期T，周期的倒数1/T即为频率f，以赫兹（Hz）为单位。周期及频率反映出声音的音调。7/12/202317基线振幅周期单一频率声波7/12/202318单音，振幅和频率不变的声音信号。一般只能由专用电子设备产生。带宽，声音信号的频率范围。声音按频率可分为：次音信号—频率小于20Hz的信号，或称为亚音信号；音频信号—频率范围为20Hz～20kHz的信号；话音信号—音频范围内，人的发音器官发出的声音频率大约是80～3400Hz，人说话时信号频率通常为

300～3000Hz，称为话音信号；超音频信号—高于20kHz的信号，或称超声波信号。7/12/20231911.2.2声音信号的数字化1.声音信号的数字化数字化的过程由声卡中的模拟/数字（A/D）转换功能来完成。一般经过声音的采样、量化和编码三个阶段。声音的模拟信号量化采样编码声音的数字信号7/12/2023202.数字音频的技术指标采样频率：单位时间内的采样次数，通常用赫兹（Hz）表示。量化位数：存放采样点振幅值的二进制位数。

声道数：声音产生的波形个数。单声道只记录和产生一个波形；双声道产生两个波形，即立体声。记录每秒钟存储声音容量的公式为：采样频率×采样精度（位数）×声道数÷8=字节数例如，采样频率为44.1kHz，采样精度16位的立体声声音，其1秒钟声音的数据量为：

44100×16×2÷8=176400（字节）7/12/20232111.2.3常用的声音文件格式WAVE文件格式（扩展名为.wav）MPEG文件MIDI文件（扩展名是.mid）RA文件CD-DA7/12/20232211.2.4声音的录制与播放打开“录音机”程序执行“开始|所有程序|附件|娱乐|录音机”命令。录制声音删除声音文件中的一部分在当前文件中插入另一个声音文件用录音机程序混合声音文件此外，使用“效果”菜单中的命令，还可以进行“加速”、“减速”、“添加回音”和“反向”等编辑。7/12/20232311.2.5音量的控制执行“开始|所有程序|附件|娱乐|音量控制”命令或：双击任务栏右铡“音量”图标，可以打开

“主音量”窗口，如图所示。7/12/20232411.3图形图像处理11.3.1图形/图像的获取与输入1.用图形工具软件生成利用Paint

Brush、Photoshop等图形软件创作图形。2.图像扫描利用图像扫描仪对图纸之类平面图像的采集。3.数字摄像输入利用电视摄像机或数码照相机，把照片、艺术作品甚至实际场景输入计算机从而获得一幅数字图像。4.利用录像机和电视机捕获图像对录像机和电视机的视频输出进行采集，通过视频卡和有关软件生成数字图像。5.从图片库中获取在已有的各类图片库中选择。7/12/20232611.3.2图像的色彩模式常见的有RGB模式、CMYK模式、灰度模式和索引模式等。如果图像仅用于显示，则应用RGB（红、绿、蓝）模式；如果图像用于印刷输出，则常用CMYK（青、品红、黄、黑）模式；索引模式则常用在GIF格式的WEB图像。7/12/20232711.3.3图像的数字化数字化—把连续图像变成数字图像的过程。

1.图像数字化的过程采样量化编码7/12/2023282.图像的属性参数图像的分辨率组成一幅图像的像素密度的度量方法，通常使用单位打印长度上的图像像素的数目多少，即用每英寸多少点（DPI）表示。扫描分辨率对图像采样时单位距离内采样的点数，扫描分辨率用每英寸点数（DPI）表示。显示分辨率确定显示图像的区域大小。7/12/202329图像深度也称图像的位深，是指描述图像中每个像素的数据所占的二进制位数。真彩色在组成一幅彩色图像的每个像素值中，有R、G、B共3个基色分量，每个基色分量直接决定显示设备的基色强度，这样产生的彩色称为真彩色。7/12/20233011.3.4常用图像文件格式BMP（扩展名.bmp）GIF（扩展名.gif）JPEG格式（扩展名为.jpg）WMF（扩展名为.wmf）PCXPICTPSDPDF7/12/20233111.4多媒体视频与动画视频技术将一幅幅独立的图像组成的序列按一定的速

率连续播放，利用人类的视觉暂留现象在眼

前形成连续运动的画面，每幅独立的图像称

为一帧，通常每秒钟播放25帧（PAL制，中国、欧洲用）或30帧（NTSC制，北美用）。视频分类模拟视频、数字视频。7/12/2023333.描述视频信息时常用的技术参数帧速每秒钟播放的静止画面数，用帧/秒表示；数据量一个未经过压缩的视频数据量是每帧图像的数据量乘以帧速；画面质量与原始图像质量有关，也和视频数据的压缩比有关。7/12/20233411.4.1视频的编辑与处理数字化视频图像数据的获取直接选用数字化的视频图像；利用数字摄像机获得数字视频图像；利用摄像机、视频采集卡捕获图像。视频图像的数字化对于视频采集，需要把模拟信号转换成计算机能处理的数字信号。图像的数字化过程也采用采样、量化、编码3个步骤进行。7/12/202335视频图像的实现策略 设计数字信号处理器 传真视频图像技术压缩和解压缩的非对称性可缩放性技术视频的编辑与处理实现数字视频文件的创作步骤：捕获、编辑、修饰、压缩7/12/20233611.4.2主流视频文件的格式1.影像视频文件格式

AVI（扩展名.avi）MOV（扩展名.mov）MPG/MPEG。DAT（扩展名.dat）2.流媒体文件RealMedia简称RM，主要包括RA（RealAudio）、RV（RealVideo）和RF（RealFlash）三部分。QuickTimeASF7/12/20233711.4.3动画技术基础动画就是在一定时间内连续显示的一系列图像或帧。其中每一帧都会较前一帧有轻微的变化，当这些帧被连续、快速地播放时，就会产生运动的视觉效果。7/12/2023381.动画分类分为二维动画与三维动画。二维动画制作软件，常用的有Ulead

GifAnimator、Photoshop、Firework、MacromediaFlash、Animo

PEGS等。二维动画被大量用于卡通片的制作，而且也是目前网页动画的主流。三维动画制作软件，目前世界上公认的三大软件分别是3D

MAX、SoftImage

3D与Maya。三维动画逼真，被广泛用在影视、广告、游戏、教育等领域。7/12/2023392.动画与视频异同点相同点：视频和动画都是由一系列的“帧”（Frame）组成的，相邻帧的画面很相似，但并不相同。当以一定的帧速率将这些帧播放出来时，画面就产生了动感。帧速率越大，动态图像就越平滑，图像的质量也就越高。多媒体中视频最高帧速率达到30f/s（帧/秒）。多媒体视频和动画都需要很强的计算能力，都需要足够的内存和处理速度以及性能良好的显示系统；7/12/202340不同点：视频是由摄像