多媒体技术与应用(教案)

多媒体技术与应用（教案）

第1章多媒体技术基本知识

教学目标

1.掌握多媒体技术的定义。

2.掌握多媒体及各类媒体的特点。

3.多媒体的应用和发展及多媒体的关键技术等基础知

识。

教学重点

1.多媒体的含义；

2.多媒体技术的主要特性；3.多媒体的产生和发展;

4.多媒体技术研究的主要内容；5.多媒体技术的应

用及前景。

教学难点

1.多媒体技术的主要特性；2.多媒体技术的应用及

前景。

教学方法

讲授法，列举法

教学课时

4学时

教学过程

新课引入

现代计算机的使用中越来越多的利用到多媒体技术，比

如网络、电影电视、音乐等，那么具体什么叫做多媒体呢？

多媒体又包含那些常见的组成部分呢？这节课我们来学习

这方面的内容。新知教学

多媒体技术的概念

在多媒体技术中，媒体是一个重要的概念。那么，什么

是媒体呢？媒体是信息用来表示和信息传输的载体。

国际电报电话咨询委员会曾对媒体做如下分类：A、

感觉媒体B、表示媒体(RepresentationMedium)C、

表现媒体(PresentationMedium)D>存储媒体(Storage

Medium)

E、传输媒体(TransmissionMedium)

注意：在多媒体技术中，我们所说的媒体一般指的是

感觉媒体。

多媒体技术及其特点

所谓多媒体技术就是计算机交互式综合处理多种媒体

信息，如文本、图形、图像和声音，使多种信息建立逻辑连

接，集成为一个系统并具有交互性。简言之，多媒体技术就

是以集成性、多样性和交互性为特征的综合处理声音、文字、

图形、图像等信息的计算机技术。多媒体技术的特性：

集成性、交互性、实时性

三个方面，这是多媒体的主要特征，此外还有非循序性、

非纸张输出形式等。多媒体技术的发展历程

启蒙发展阶段标准化阶段

多媒体数据的压缩编码和解码算法是多媒体计算机的

关键技术之一。目前多媒体编码和压缩广为采用的是ISO和

ITU联合制定的数字化图像压缩国际标准。具体来说，有三

个主要标准：

A、JPEG标准。它是联合图像专家组JPEG(Joint

PhotographicExpertsGroup)建立的适用彩色和单

色、多灰度连续色调、静态图像压缩国际标准。

B、MPEG系列标准。为了制定有关运动图像压缩标

准，ISO建立一个运动图像专家组MPEG(MovingPicture

ExpertsGroup)

C、标准。ITU推荐的标准即PX64kbps方案，其标

题是“64kbps视声服务用视像编码方式”，它是ITUSGXV

视频编码专家组负责制定的。多媒体技术研究的主要内

容

视频音频数据压缩/解压缩技术多媒体专用芯片技

术多媒体输入与输出技术多媒体软件技术1、多媒体

操作系统

2、多媒体素材采集与制作技术3、多媒体xx与创作工

具4、多媒体数据库技术5、超文本/超媒体技术6、多媒

体应用开发技术多媒体通信技术虚拟现实技术

多媒体技术应用及发展前景多媒体技术的应用

多媒体技术的典型应用教育和培训咨询和演示

娱乐和游戏管理信息系统视频会议系统视频服务系统

计算机支持协同工作

多媒体技术的发展前景

A、家庭教育和个人娱乐是目前国际多媒体市场的主流

B、内容演示和管理信息系统(MIS)是多媒体技术应用的

重要方面C、多媒体通信和分布式多媒体系统是多媒体

技术今后的发展方向

课后小结

本节课我们主要向大家介绍了多媒体技术的一些基本

概念，比如多媒体的含义、主要特征、产生和发展阶段等等。

通过本节课的学习，要求大家掌握这些基本概念，以便为将

来的学习做出铺垫。

课后作业

L什么是多媒体技术？试举例说明其基本特征。

2.能否称图文并茂、声像俱全的彩电为多媒体系统？为

什么？

第2章媒体及媒体的数字化

教学目标。

1.掌握常见的音频、图片、视频、动画等的数字化技

术和具体格式。2.掌握文字媒体和声音媒体的常见编码和

量化方式。

教学重点：

1.文字媒体中汉字的编码规律及方式；2.音频的三

要素及采样量化过程。

教学难点

音频的采样和量化计算规则。

教学方法

讲授法、演示法、实验法

教学课时：

5课时

教学过程

复习引入：

媒体是信息的载体，也可以是信息的表现形式。人类利

用视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉来感受各种信息，因此，

媒体也可分为：视觉类媒体、听觉类媒体、触觉类媒体、嗅

觉类媒体和味觉类媒体,其中嗅觉类和味觉类媒体目前在计

算机中尚不能方便地实现。本章介绍文字、声音、图形、图

像、动画、视频等媒体的特性，以及这些媒体在计算机中的

表示即数字化问题。新知教学：文字

英文

在计算机中，英文采用ASCII码。ASCII是美国信息交

换标准代码的英文缩写，它是一个7个二进制位组成的数字

编码系统，该编码系统包括大小写字母、标点符号、阿拉伯

数字、数学符号、控制字符等，共128个字符。目前，ASCII

码已在计算机领域中得到了最广泛的应用。

汉字

1.汉字的输入编码

A、数字编码B、拼音码C、字型编码2.汉

字内码

汉字内码是用于汉字信息的存储、交换、检索等操作的

机内代码，一般采用两个字节表示。汉字机内代码中两个字

节的最高位均规定为“1”。目前又出现了Unicode字符编

码集，其实就是一个大字符集.

3.汉字字模码

字模码是用点阵表示的汉字字形代码，它是汉字的输出

形式。

根据汉字输出的要求不同，点阵的多少也不同。简易汉

字为16X16点阵，提高型汉字为24X24点阵，32X32点阵,

甚至更高。

汉字的输入编码、汉字内码、字模码是计算机中用于输

入、内部处理、输出三种不同用途的编码，不要混为一类。

音频

音频，常常被作为“音频信号”或“声音”的同义语，

是属于听觉类媒体，其频率范围大约在20Hz〜22kHz之间。

声音具有音调、音强、音色三要素。音调与频率有关，

常见频带有：电话音频是200〜3400Hz、调幅广播是50〜

7000Hz.调频广播是20〜15000Hz、CD激光唱盘是20〜

220XXHzo音强与幅度有关，振幅范围20〜195dB。音色是混

入基音的泛音所决定的。

数字音频

数字音频是指用一系列的数字来表示音频符号，即把模

拟音频信号转换成有限个数字表示的离散序列，从而实现音

频数字化音频信号数字化过程如下：选择采样频率，进

行采样；选择分辨率，进行量化；形成声音文件。

1.采样

采样就是把时间上连续的信号，通过抽取样本，变成在

时间上不连续的信号序列，即A/D模数转换，其功能是将模

拟信号变换成数字信号

在多媒体中，对于音频，最常用的有三种采样频率：；…

其中22kHz和MkHz采样频率是最常采用的频率。

2.分辨率一量化位数另一个指标是“分辨率”，

它是指把采样所得的值数字化，即用二进制来表示模拟量.

3.声音文件

声音通道的个数表明声音记录是只产生一个波形还是

产生两个波形。双声道的立体声，需要两倍的存储空间。

对于单声道，录音文件大小的公式为：S=RXDXX1

其中，S表示文件大小，单位为字节；

R表示采样速度，单位为Hz,也可叫采样频率；D表示

录音的时间，单位为秒；

r表示分辨率，单位为二进制位，如8位、16位等；

式中的数字1表示对应的单声道。公式中的“除以8”

是为了将二进制位换算成以字节作为单位，一个字节等于八

位二进制位。

对立体声，决定数字录音文件大小的公式与单声道的情

况类似，如下式所示：S=RXDXX2

其中各符号的含义与上式相同，唯一不同的是乘以数字

2,表示对应立体声，也就是说，立体声的文件大小为单声

道两倍。

在多媒体技术中，存储声音信息的常用文件格式主要

有：WAV文件、VOC文件、MIDI文件、AIF文件、SNO文件、

RMI文件、MP3文件,WMA文件，PCM文件等。乐器数字接

口

声音有两类：一类是直接获取的声音，一类是合成声音。

合成声音可以是音乐或语言，现在已形成标准。

MIDI是乐器数字接口的英文缩写。MIDI信息数字化的

乐谱、音符序列、定时及合成音乐的乐器定义组成。当一组

MIDI信息经音乐合成的解释便能演奏出音乐。

数字化声音和MIDI的比较

与MIDI数据相比，数字化的声音是声音的实际表示。

它代表了声音的瞬间幅度。因为它与设备无关，每次播放时

都发出相同的声音。MIDI数据是与设备有关的，即MIDI音

乐文件所产生的声音与用来播放的特定的MIDI设备有关。

1.MIDI数据优点

文件紧凑，所占空间小，MIDI文件的大小与回放质量完

全无关。

在不需要改变音调降低音质的情况下，可以通过改变其

速度来改变MIDI文件的长度。2.MIDI数据缺点

MID文件的声音质量一般不如WAV文件的声音声音。

因MIDI数据并不是声音，仅当MIDI回放设备与产生时

所指定设备相同时，回放的结果才是精确的。

MIDI不能用来回放语音对话。

课后小结

本节课我们学习了多媒体的两种组成元素：文字和音

频，并着重了解了文字的编解码规律，音频的采样和量化法

则，同时对数字声音和MIDI声音文件进行了比较。今后的

学习中我们还将了解更多的媒体组成元素，希望大家能努力

联系实际，开拓思维。

课后作业

1.如何提高音频文件的音质？

第三节图形与图像第四节动画

教学目标。

1.掌握位图与矢量图的概念、区别以及常见的图像文

件格式。2.了解动画的原理和视觉暂留的具体含义。

教学重点：

1.位图和矢量图的区别。2.常见的图像格式及其特

点。

3.动画的原理和常见的动画格式及制作软件。

教学难点

1.常见图像格式的特点2.动画的常见制作软件

教学方法

讲授法、演示法、实验法

教学课时：

5课时

教学过程

复习引入：

上节课我们学习了多媒体中的文字和音频媒体的常见

特性和文件格式，那么这节课我们来学习在计算机网络中使

用频率非常高的图片和动画文件的一些特性。新课讲授：

图形与图像位图图像

位图图像是指在空间和亮度上已经离散化的图像.1.

位图的概念

位图的基本参数包括：

图像分辨率：组成一幅图像的纵向和横向的象素的个数

图像深度：表示每个象素信息的位数

图像颜色数：如图像深度为24,则颜色数为224

图像的数据量：如一幅分辨率800X600的24位真彩图

像，所占存储空间为：800X600X244-8=1440000byte7

byte2.位图的产生方法

用画图程序获得；

用荧光屏抓取程序从荧光屏上直接抓取，然后把它加到

画图程序或应用程序中；用扫描仪或数字化的视频图像抓

取设备从照片、艺术作品或电视图像抓取；购买现成的图

像库。

3.图像的数字化

媒体计算机处理图像和视频，首先必须把连续的图像函

数f(x,y)进行空间和幅值的离散化处理，空间连续坐标的离

散化，叫做采样；f(x,y)颜色的离散化，称之为量化。两种

离散化结合在一起，叫做数字化，离散化的结果称为数字图

像。①采样②量化

采样是对图像函数f(x,y)的空间坐标进行离散化处理，

而量化是对每个离散点像素的灰度或颜色样本进行数字化

处理。4.位图处理

图像的抓取图像的XX

5.图像优化6.图像压缩

矢量图形

矢量是用其两个端点位置来描述的一条直线。矢量图

形是用一个指令集合来描述的。矢量图形是用一个指令集合

来描述的。

矢量图与位图的比较

1.空间2.性能

图像文件的格式

Windows使用设备无关位图DIB作为其通用的图像文件

格式。

数字水印

1、概念：

数字水印是嵌在数字产品中的数字信号，可以是图像、

文字、符号、数字等一切可以作为标记、标识的信息。

2、特点：

3、用途：

防止非法复制：数字水印技术并不能直接阻止复制行

为，而是通过验证产品的所有权来揭露非法复制、传播行为,

从而鉴别资料的真伪。4、原理:

数字水印的制作过程可看是作将产权等信息作为附加

噪声融合在原数字产品当中，但不致影响人的感官对数字作

品的感觉欣赏，即利用了人在感觉上的冗余。

动画

动画是指运动的画面，动画在多媒体中是一种非常有用

的信息交换工具。视觉暂留

动画之所以成为可能，是因为人类的眼睛具有一种所谓

“视觉暂留”的生物现象。在观察过物体之后，物体的映像

将在人眼的视网膜上保留一短暂的时间。

造型动画和帧动画

用计算机实现动画有两种：一种为帧动画，另一种为造

型动画。帧动画是一幅幅连续的画面组成的图像或图形序列;

造型动画是对每一个活动的对像分别进行设计，并构造每一

对象的特征，然后用这些对象组成完整的画面。

技术参数

1.帧速度2.数据量3.图像质量

课后小结

本节课我们学习了多媒体的图片和动画元素，对矢量图

和位图进行了比较，了解了常见的动画的制作原理。今后的

学习中我们还将了解更多的媒体组成元素，希望大家能努力

联系实际，开拓思维。

课后作业

1.常见的图像分为哪两大类？各有什么格式？

2.动画的最基本组成的单位是什么？如何实现动画效

果的？

第五节视频第六节色彩空间

教学目标。

1.掌握视频的获取方法和常见的视频格式。

2.掌握图像的颜色模型和各种颜色空间及其转换技

术。

教学重点：

1.常见的视频格式及其特点。2.颜色空间及其转换

技术。

教学难点

颜色空间及其转换技术

教学方法

讲授法、演示法、实验法

教学课时：

6课时

教学过程

复习引入：

上节课我们学习了图片和动画的一些常见知识，这节课

我们来学习计算机视频和色彩的一些多媒体技术。新课教

学：视频

数字视频基础

视频的获取与XX

1.对硬件的要求2.输入捕获视频文件3.视

频的采集常用视频文件的格式

文件文件5.其他格式

色彩空间

视觉系统对颜色的感知

人的视觉系统对颜色的感知可归纳出如下几个特性：1）

眼睛本质上是一个照相机。

2）红、绿和蓝三种锥体细胞对不同频率的光的感知程

度不同，对不同亮度的感知适度也不同，这就

意味着，人们可以使用数字图像处理技术来降低表示图

像的数据量而不使人感到图像质量明显下降。

3）自然界的任何一种颜色都可以R、G、B这3种颜色

值之和来确定，它们构成一个三维的RGB

矢量空间。图像的颜色模型

1、显示彩色图像用RGB相加混色模型

从理论上讲，任何一种颜色都可用三种基本颜色按不同

的比例混合得到。

某

红、绿、蓝三种光产生颜色示意图

一种颜色和这三种颜色之间的关系可用下面的式子来

描述：颜色二R+G+B

2、打印彩色图像用CMY相减混色模型

一个不发光的物体为无源物体，它的颜色该物体吸收或

者反射哪些光波决定，用彩色墨水或颜料进行混合，绘制的

图画就是一种无源物体，用这种方法生成的颜色称为相减

色。在理论上说，任何一种颜色都可以用三种基本颜料按一

定比例混合得到。这三种颜色是青色、品红(Magenta)和黄

色，通常写成CMY,称为CMY模型。3.YUV和YIQ彩色空

间

在现代彩色电视系统中，通常采用三管彩色摄像机或彩

色GGD摄像机,把摄得的彩色图像信号,经分色镜分成ROGOBO

三个分量的信号，分别进行放大和Y校正得到RGB,再经过

矩阵变换电路得到亮度信号Y、色差信号R-Y和B-Y,最后

发送端将Y、R-Y及B-Y三个信号进行编码，用同一信道发

送出去。这就是我们常用的YUV彩色空间。4.HIS彩色空

间

5.其它彩色空间表示

彩色空间的转换

YUV空间和RGB空间的转换方程如下:

UVY

RGB33)0,GB;180,GBRGBH136090arctan(F/

其中

2RGB

FGBmin(R,G,B)S1I

HIS空间和RGB空间的转换方程

课后小结

本节课我们学习了计算机多媒体的另外两种常见元素，

视频和色彩空间的知识，这部分内容比较抽象，希望同学们

能够在今后的学习中多用实践来加以掌握和巩固，同时能在

生活中学以致用。

课后作业

1.讲述衡量数据压缩好坏的标准。2.简述多媒体视

频常见格式及其特点。

第3章音视频处理与xx

第一节音频处理与XX

教学目标

1.了解常见的音频播放器。

2.掌握使用GoldWave来进行录音和音频xx的基本方

法。

教学重点

使用GoldWave来进行录音和音频

教学难点

使用GoldWave来进行录音和音频

教学方法

讲授法，实验法，项目法

教学课时

3学时

教学过程

新课引入

上一章节我们学习了计算机多媒体的一些常见组成元

素，这节课我们就来具体学习多媒体音频的处理和xx方法。

新知教学

一、声音的播放

用听ndows提供播放器播放声音1.录音机

移到文件首移到文件尾播放停止录音

2.媒体播放机

3.CD播放器

4.用豪杰超级解霸播放声音

5.

特殊格式声音的播放MP3音频播放器

6.金山影霸音频播放器

7.

RealPlayer网上在线播放器

二、录制和xx声音

用Windows提供的录音机录制和xx声音

录制一段独白

声音的连接配乐诗朗诵回音效果反向播放声

音剪辑

改变声音的音质

GoldWave专业数字音频处理软件

GoldWave是一个专业性的数字音频处理软件。不仅具有

播音、录音功能，而且录音效果极佳，可以采用不同的采样

频率录制声音，并能将录制结果存储

为.WAV.AU.SND.RAW.AFC等格式；另外，还具有声

音的剪辑，以及增加声音特殊效果的功能。

声音的转换

本节详细介绍了豪杰超级解霸的音频解霸、MP3格式转

换器和MP3数字CD抓轨，进行各种音频格式文件间的相互

转换。

课后小结

本节课我们学习了计算机音频的xx和处理技术，希望

同学们在实际使用中重点比较不同播放器的区别以及掌握

声音处理软件GoldWave的使用技巧。

课后作业

1.在声音的合成过程中，如果素材之间的声道模式不统

一，将会发生什么现象？2.录制声音时，如果发生录不到

声音的现象，应如何解决？

第二节视频处理与XX

教学目标

1.了解常见的视频播放器。

2.掌握使用视频xx软件来进行视频xx的基本方法。

教学重点

使用超级解霸和HyperSnap-DX来进行视频采集和xx的

方法。

教学难点

使用HyperSnap-DX来对不同情况的视频要求进行操作。

教学方法

讲授法，实验法，项目法

教学课时

4学时

教学过程

新课引入

上一章节我们学习了计算机多媒体的音频的xx和处理

方法。这节课我们就来具体学习多媒体视频的处理和xx方

法。新知教学

1.用Windows媒体播放机播放

MicrosoftWindowsMediaPlayer是一种通用的多媒体

播放机，可用于接收以当前最流行格式制作的音频、视频和

混合型多媒体文件。

2.使用豪杰超级解霸播放

豪杰超级解霸3000具有强大的影音播放功能，除具一

般的视频播放功能外，还可以播放市场上最近流行的压缩电

影，可以流畅播放RM的影音文件，还可以实现网上在线播

放。3.特殊视频格式的播放

1)金山影霸(KingPlayer)是一套集音、视频播放于一

体的媒体播放软件，支持多种视频文件格

式：.RM.RA.MPEG.DAT.VOB.AVI。

2).RealPlayer是一个网上在线收听收看实时音频、视

频和flash的最佳工具，如第三章图3-7所示。它可以观看

数千小时的实况和预先录制的剪辑；可以观看体育比赛、实

况电视、电台、新闻、访谈、音乐、讲座以及更多其它节目。

3).PowerDVD是一个DVD播放器，如第三章图3-8所

示。它具有卓越的影音效果和广泛的硬件支持能力，支持多

种播放制式和多种视频文件格式。

4).东方影都IH是新一代数字处理播放器。具有智能

去除画面的毛刺功能，画面自缩放，色彩均衡调节，可以看

出超逼真的画面。具有更加全面的DVD支持功能，区码自动

检测，轻松实现DVD专有特效，如画面自缩放，多字幕，多

章节选择，多声道伴音。它还具有网络点播功能，如网络音

乐、电影、广播、轻松在线接听；多碟连放，多画面点播、

快速图像浏览器，其多速率播放功能，可让电脑用户仔细品

味精彩瞬间。其全新纠错缓存技术，充分发挥硬件优势，使

画面看起来流畅清晰。5).QuickTime也是目前比较流行的

媒体播放器。

它支持多种音乐和影像文件的播放，并可直接播放

Flash动画。QuickTime在文件的压缩比、视频回放功能，

以及影像处理等方面相对其他视频播放软件，具有明显优

势。

二、视频XX

1.用超级解霸XX

豪杰超级解霸3000具有：视频转换功能和视频捕捉功

能。

2.图像捕捉工具HyperSnap-DX具有：

普通窗口的图像捕捉功能超长窗口的图像捕捉功能

游戏界面的图像捕捉功能视频播放窗口的图像捕捉功能

3.视频制作工具

AVIConstructor是一个视频制作工具，可将一系列的

图形文件创建为AVI动画，并可以插入音乐，制作出完美的

动画作品。

课后小结

本节课我们学习了计算机视频的xx和处理技术，希望

同学们在实际使用中重点比较不同播放器的区别以及掌握

视频XX软件HyperSnap-DX等的使用技巧。

课后作业

1.能够进行超长图像捕捉的条件是什么？

2.在对MPEG文件进行刻录时出现错误的原因是什么？

如何解决？

第4章多媒体计算机系统组成

教学目标

1.了解计算机多媒体功能卡的功能和用途。2.掌握

计算机多媒体系统的组成硬件和软件。3.了解多媒体存储

技术的核心内容。

4.了解多媒体计算机的发展和当今的硬件要求。

教学重点

1.2.3.4.

多媒体功能卡。

多媒体信息获取与显示设备，多媒体存储技术，典型

多媒体平台。

5.多媒体个人计算机。

教学难点

3.多媒体存储技术4.多媒体个人计算机

教学方法

讲授法，实验法，项目法

教学课时

12学时

教学过程

新课引入：

上节课我们学习了计算机多媒体中视音频的xx和处理

技术，以上属于计算机的软件系统，那么这节课我们来学习

相关的硬件系统及多媒体计算机硬件的组成。新知教学：

多媒体功能卡

数字音频卡L音频卡的功能

音频卡的主要功能是音频的录制与播放，xx与合成，

MIDI接口，文-语转换，CD-ROM接口及游戏接口等。

2.音频卡的体系结构

音频卡有下列部件组成：MIDI输入输出电路，MIDI合

成器芯片，用来把CD音频输入与线输入相混合电路，带有

脉冲编码调制电路的模数转换器，用于把模拟信号转换为数

字信号以生成波形文件，用来压缩和解压缩音频文件的压缩

芯片，用来合成语音输出的语音合成器，用来识别语音输入

的语音识别电路，及输出立体声的音频输出或线输出的输出

电路等

音频卡的结构体系

1)数字化声音处理

声音卡用数字信号处理器DSP芯片管理所有声音输入/

输出和MIDI操作。DSP芯片带有自己的RAM和EPROM,存

放声音处理(I/O)、ADPCM编码/译码程序和中间运算结果。

声卡的数字化声音接口有如下两种传送方式：

①直接传送方式②DMA传送方式

数字音频信息获取与处理技术工作原理

2)混音器

音频卡上的混音器(Mixer)芯片可对以下音频源进行混

合：数字化声音(DAC),调频FM合成音乐(FM),CD-Audio音

频(CD-ROM),线路输入(AUX),话筒输入(MIC),PC扬声输出

(SPK),混音器还提供以下I/O功能：

⑴可选择声音I/O模式，即单声道或立体声模式；⑵

从话筒、CD或线路输入中选择输入源；

⑶可选I/O滤波器，即低、高通滤波器或关闭滤波功能,

用滤波器对声音作过滤处理。

音频卡混音器原理

3)合成器

标准的PC多媒体平台通过内部合成器(Synthesizer)或

通过外界到计算机MIDI端口的外部合成器播放MIDI文件。

合成器的类型有两种：⑴频率调制FM合成；

⑵波形表(WaveTable)合成。

频率调制FM合成器

3.音乐合成与MIDI接口1)MIDI音乐合成

MIDI是指乐器数字接口，任何电子乐器，只要有处理

MIDI消息的微处理器，且有合适的硬件接口，都可成为一个

MIDI设备。MIDI消息，实际上就是乐谱的数字描述。

目前声卡的音乐合成主要有两种方法：一种是常用的调

频合成法，另一种就是波表合成法。衡量声卡的音乐合成器

的性能好坏的参数主要有以下三个：

①音色数目②发音数③音乐的兼容性

2)MIDI接口

MIDI规范允许MIDI装置已预先说明的方式通信。为了

提供单电缆连接和通信端口准，关键之一是物理连接的标准

化。

MIDI标准中规定MPC包括一个内部合成器和标准MIDI

端口。

①MIDIIn：接收从其它MIDI装置传来的消息。②MIDI

Out：发送某装置生成的原始MIDI消息。向其它设备发送消

息。③MIDIThru：传送从输入口接收的消息到其它MIDI

装置。数字视频卡

1.视频图像显示1)显示系统技术

为了显示原始图像可接受的复制图，需要使用各种显示

系统技术来解码信号和压缩数据。在视窗中显示图像和全运

动视频的一个重要方面是动态的重新设定视窗尺寸，满足用

户的喜好。重新设定视窗尺寸会引起显示像素的数目变化。

组合图形、图像和全运动视频的应用要求有动态伸缩的功

能，是单监视器体系结构中的混合与伸缩技术解决得的。在

实践中，系统的性能可有相当大的变化层次。对于屏幕，这

些技术包括下列三个方面：①VGA混合

②可伸缩的VGA混合③双缓冲VGA混合/伸缩

2)视频显示技术标准①第一代标准：MDA和CGA②第

二代标准：EGA③第三代标准：VGA④第四代标准：XGA

3)CRT显示系统①屏幕尺寸

CRT显示系统有三种常用的尺寸概念：显像管尺寸(Tube

size)＞可视尺寸(Viewablesize)和光栅尺寸(Raster

size)o

②荫罩和点间距

监视器的屏幕扫描线组成，扫描线像素阵列组成，屏幕

分辨率是每条扫描线的像素数乘以扫描线数定义的。荫罩

(ShadowMask)是安装在荧光屏内侧的上面刻蚀有数万个小

圆孔的薄钢板。大多数彩色显示器使用3个电子枪，荫罩孔

的作用在于保证3个电子束共同穿过同一个荫罩孔，准确的

激发红、绿、蓝色荧光粉。

点间距使用毫米测量的一个组中心到下一个组中心的

距离。假设分辨率是1024X768,那么按下列计算就会得出

点间距：

dp=X=X=dp=X=X=这意味着为了很清晰地显示

1024X768的分辨率，需要点间距的监视器。③荧光粉类

型

荧光粉是一种涂在显像管内表面的化学物质。红、绿、

蓝荧光粉组成三元组的形式。当电子流击中荧光粉，它就发

光，产生可见的彩色。④刷新频率与闪烁

水平刷新频率或水平扫描频率是对扫描线显像速度的

衡量，用kHz来衡量。标准监视器具有的水平刷新频率是。

消除闪烁的三种办法：提高刷新频率，延长荧光粉的余辉时

间，减少亮度。⑤隔行和非隔行扫描

隔行(Interlaced)扫描是指显示器在每遍扫描使隔一

行更新一行数据，更新整个屏幕的数据需要两遍扫描。对于

非隔行(Noninterlaced)扫描方式，扫描时逐行进行数据更

新，以便扫描完成全部数据更新。⑥显示缓冲区与颜色定

义

对于PC显示系统来说，它有两种显示模式：字母数字

模式和图形模式(GraphicsMode)o在显示适配器上，有一

块存储器，用于存放显示器显示是对应的格式数据，称为视

频存储器(VRAM)或显示缓冲器。

⑦模拟信号接口和数字信号接口

显示器与显示板之间连接线的信号形式有两种：数字信

号和模拟信号。

⑧视频BIOS

视频基本输入/输出系统(BIOS)可以放在ROM中，用户

程序调用它来完成某些与显示有关的控制和操作，如光标显

示，字符显示，基本图形点线的显示，获取视频信息与设置

颜色等。4)平板显示系统

平板显示系统能够使用被动矩阵单色，主动矩阵单色，

被动矩阵彩色与主动矩阵彩色四种基本技术。

①被动LCD矩阵显示②主动LCD矩阵显示

2.视频采集卡的工作原理

视频信号的采集就是将视频信号经硬件数字化后，再将

数字化数据存储。1)视频卡的分类与功能简介①视频采

集卡②视频播放卡③电视转换卡

视频卡是一种对实时视频图像进行数字化、冻结、存储

和输出处理的工具。视频卡的功能还包括图像的放大修整、

按比例绘制、像素显示调整、捕捉特定镜头、若干视频源图

像叠合等，还可以在VGA上开窗口且与VGA信号叠加显示和

压缩处理。视频卡一般提供以下七个功能：①全活动数字

图像的显示、抓取、录制，支持MicrosoftVideoforWindowso

②可从录像机(VCR),摄像机，ID,IV等视频源中抓取定格，

存储输出图像。③近似真彩色YUV格式图像缓冲区，可将

缓冲区映射到高端内存。④可按比例缩放、剪切、移动于

扫描视频图像。

⑤色度、饱和度、亮度、对比度及R,G,B三色比例可调。

⑥可用软件选端口地址和IRQo

⑦具有若干可用软件相互切换的视频输入源，以其中一

个做活动显示。2)视频采集卡的工作原理

视频信号获取器总体框图

视频

信号源、摄像机、录像机或激光视盘的信号首先经过A/D

变换，送到多制式数字解码器进行解码，得到YUV数据；视

频窗口控制器对其进行剪裁，改变比例后存入帧存储器。帧

存储器的内容在窗口控制器的控制下，与VGA同步信号或视

频编码器的同步信号同步,再送到D/A变换器变成模拟的RGB

信号，同时送到数字是视频xx器进行视频编码，最后输出

到VGA监视器及电视机或录像机。1)A/D变换和数字解码

首先TDA8708或TDA8709对彩色全电视信号进行A/D变

换，其工作原理如图所示。它三个视频输入端，通过编程控

制视频选择位0和选择位I,选择三个输入端的任一个作为

输入。然后送到具有前卫电路和自动增益功能的运算放大

器，最后经过A/D变换器将彩色全电视信号转换成8位数字

信号，送给彩色多制式数字解码器。2）窗口控制器

窗口控制器82c900IAPC-Video是Chips公司产生的适

用于ISA总线PC的视频获取、显示用的专用控制芯片。其

窗口控制器总体逻辑框图如图所示，可分成四部分：

⑴PC总线接口部分主要包括I/O寄存器地址映射，帧存

储地址映射，及帧存储器读/写等功能。

⑵视频输入剪裁、变比例部分的主要功能是把视频数据

按照使用者的定义处理后送到VRAM读/写模块中。

（3）VRAM读/写、刷新控制部分主要完成对外接VRAM的访

问和选体等控制。

⑷输出窗口VGA同步、色键控制部分组要用来驱动主存

储器的数据与VGA的视频信号同步，送到D/A转换器变成模

拟的RGB信号，然后通过一个模拟开关与VGA视频信号叠加

输出到VGA监视器上。

3）帧存储器系统

4）数模转换和矩阵变换

这部分D/A转换器SAA9065和视频信号处理器TDA4680

两个器件组成。5）视频信号和VGA信号的叠加6）数字式

多制式视频信号编码部分多媒体信息获取设备

触摸屏

触摸屏（TouchScreen）是一种定位设备。当用户用手指

或其它设备触摸安装在计算机显示器前面的触摸屏时，所摸

到的位置被触摸屏控制器测到，通过串行口或者其它接口送

到CPU,从而确定用户所输入的信息。

1.触摸屏的作用和应用

触摸屏技术构造的应用系统非常适合以下领域：（1）

自动控制及监测（2）展示

（3）信息检索和查询（4）培训和教育：2.触摸屏的分

类

1.按安装方式分类：外挂式置式整体式投影

仪式

2.从结构特性与技术分类：

红外电阻膜电容表面声波压力矢量3.触摸屏的

技术指标性能/指标清晰度反光性透光率红外很好

很少100%电容有些模糊较大85%无有四线电阻有

些模糊较小55%无无五线电阻较好有75%无无表

面声波很好很少92%有无10ms最大分辨率79X63

压力轴响应无漂移反应速度光干扰无1024X1024

1024X10244096X40964096X409650nls-300ms15ms-24

ms10ms-20ms10ms不能超范围没有此问题没有此问

题没有此问题没有此问题没有此问题没有此问题没有

此问题电磁场干扰没有此问题有防刮擦色彩失真寿

命好无怕硬物敲击怕锐器有有100万次怕锐器无

3000万次较好无5000万次不定，传感器20XX万次多

6.五类触摸屏的特色对比

综合来说，五类技术中比较有特色的是：表面声波技术、

第二代五线电阻技术、抗光干扰红外线技术。表面声波技术

的纯粹玻璃屏不怕刮擦和用力、寿命长、精度高、清晰透亮,

还有压力轴响应。第二代五线电阻技术提高了电阻技术的寿

命，虽然清晰度、透光率不如声波技术高，但精度最高，可

用尖细的触摸物，不怕任何干扰和污染，最适合工控领域。

抗光干扰红外线技术的最大优势是价格非常低廉，安装方

便，屏幕前不加任何东西，因而不存在透光和清晰的问题，

也不怕刮擦和用力；缺点是精度低，只能用手指来点，不够

美观豪华。

扫描仪

扫描仪是一种图像输入设备，利用光电转换原理，通过

扫描仪光电的移动或原稿的移动，把黑色或彩色的原稿信息

数字化后输入计算机中，他还用于文字识别、图像识别等新

的领域。1.扫描仪的结构原理（1）结构

CCD和CIS是扫描仪的两种核心技术，CCD称为光电耦

合传感技术（CCD,ChargeCoupledDevice）,CIS称为接触式

光电传感技术

（2）信息数字化原理

以平面式扫描仪为例，把原件面朝下放在扫描仪的玻璃

台上，扫描仪内发出光照射原件，反射光线经一组平面镜和

透镜导向后，照射到CCD的光敏器件上。来自CCD的电量送

到模数装换器中，将电压转换成代表每个象素色调或颜色的

数字值。步进电机驱动扫描头延平台作微量运动，每移动一

步，即获得一行像素值。2.扫描仪的分类1）按扫描方式

分类①手动式扫描仪②平面式扫描仪③滚筒式扫描仪

④胶片扫描仪2）按扫描幅面分类

最常见的为A4和A3幅面的台式扫描仪3）按扫描分辨

率分类

分辨率有600dpi、1200dpi、4800dpi4）按灰度与彩色

分类灰度扫描仪彩色扫描仪

5）按反射式或透射式分类反射式扫描仪透射式扫描

仪

数码相机

数码相机镜头、CCD、A/D、MPU、内置存储器、LCD、PC

卡和接口等部分组成L数码相机的结构原理1）CCD矩形

网格阵列2）存储介质3）接口

2.数码相机的工作过程1）成像2）模数转换输入/

输出接口接口接口

多媒体存储技术

光存储系统光盘驱动器和光盘盘片组成。光存储的基本

特点是用激光引导测距系统的精密光学机构取代硬盘驱动

器的精密机械结构。

光存储技术原理

存储技术是通过光学的方法读写数据的一种存储技术，

其工作原理是改变一个存储单元的性质，使其性质的变化反

映出被存储的数据，识别这种性质的变化，就可以读出存储

数据。1.光存储的类型

1）只读型光存储系统2）一次写型光存储系统3）可重

写型光存储系统2.光存储系统的技术指标1.尺寸2.容

量

1）格式化容量2）用户容量

3.平均存取时间、平均寻道时间和平均等待时间

平均存取时间是指从计算机向光盘驱动器发出命令开

始，到光盘驱动器在光盘上找到读/写的信息的位置并接收

读/写命令为止的一段时间4.数据传输速率1）数据传输

速率

2）同步传输速率、异步传输速率和传输速率3）突发

传输速率4）持续传输速率5.误码率

6.平均无故障时间

3.光存储格式标准和类型标准名称红皮书黄皮书

绿皮书盘的名称CD-DA应用目的存储音乐节目播放时

间74分钟显示的图像YellowCD-ROM存储文图声像等

存储650MB的数动画、静态图像、动多媒体节目据图像存

储文图声像等存储多达760MB动画、静态图像CD-I多媒体

节目的数据橙皮书CD-MO读/写入文图声白皮书

Video-CD存储影视节目存储模拟电视数字声音存储照

片70分钟数字影视红皮书+CD-VideoCD-BridgePhoto

CD质量5-6分钟模拟电视图像20分钟数字声音log琰

苣U静态图像蓝皮书

LD存储影视节目200分钟模拟电视图像CD-ROM光

存储系统

1)CD-ROM2)CD-R3)CD-RW

DVD光存储系统

DVD的英文全名是DigitalVideoDisk,即数字视频光

盘或数字影盘，它利用MPEG2的压缩技术存储影像。也有人

称DVD是DigitalVersatileDisk,是数字多用途的光盘。

五种规格如下：⑴DVD-ROM:计算机软件只读光盘，用途

类似CD-ROMo⑵DVD-Video:家用的影音光盘，用途类似

LD或VideoCD。⑶DVD-Audio:音乐盘片，用途类似音乐

CD

⑷DVD-R（或称DVD-Write-Once）:限写一次的DVD,用

途类似CD-R⑸DVD-RAM（或称DVD-Rewritable）:可多次读

/写的光盘，用途类似M0多媒体个人计算机MPC硬件系

统

MPC硬件系统

MPC规范

MPC联盟规定多媒体计算机包括五个基本的部件:个人

计算机,MIDI640X48065536色352X24030f/s（352X

28825f/s）15b/pixel硬盘容量30MBCD-ROM150KB/s最

大寻址时间Is声卡显示器8b数字声音、8个合16b数字

声音、8个合成16b数字声音、WaveTable（波成音,MIDI640

X48016色音，MIDI640X480256色视频播放I/O

端口MIDII/O,摇杆端MIDII/O,摇杆端口，串MIDII/O,

摇杆端口，串并联口，串并联端口并联端口端口操作系

统DOS版本以上、DOS版本以上带多媒体扩展三种MPC

最低功能要求标准

MPC性能1）图像处理能力2）声音的处理能力3）MIDI

乐器数字接口4）动画处理能力

5）多媒体数据的存储6）MPC之间的信息传递

MPC计算机之间的多媒体信息传递方法有以下四种

（1）可移动式硬盘包括便携式硬盘片、打印口外接硬

盘、抽拉式硬盘盒（2）可移动光盘CD-ROM,WORM,可擦

写光盘（3）网络：电子邮件，局域网，远程网（4）串口通

信

课后小结

本节课我们学习了多媒体计算机硬件系统的组成和常

见的计算机多媒体硬件的功能和作用。了解了多媒体存储的

相关技术，同时学习了计算机多媒体技术的发展阶段。希望

同学们能联系实际加以学习和记忆。

课后作业

1.简述多媒体硬件系统的组成。

2.列举常见的多媒体计算机硬件系统的硬件标准。

第5章多媒体信息的输入技术

教学目标

1.了解数码扫描仪驱动程序的安装方法，掌握扫描图

片的方法。

2.了解数码相继驱动程序的安装方法，掌握数码相机

简单的摄影技能。3.掌握用数码摄像机拍摄影片的基本方

法。

4.掌握数码摄像机与计算机、电视机等的连接方法和

信号传输。

教学重点

6.扫描仪与计算机的正确连接方法。7.图片扫描的

设置及进行扫描的方法。

8.数码相机的拍摄方法和相片导入计算机的基本方

法。

9.数码摄像机拍摄影片的基本技法及与计算机等的连

接输入方法。

教学难点

1.数码相机的拍摄方法和相片导入计算机的基本方

法。

2.数码摄像机拍摄影片的基本技法及与计算机等的连

接输入方法。

教学方法

讲授法，项目法，实验法

教学课时

6学时

教学过程

新课引入

现在的办公环境中越来越多的使用到多媒体信息，比如

扫描仪，数码相机，数码摄像机等设备，那么这些现代化的

设备应该如何使用，又有哪些注意事项呢，我们这节课就来

学习这方面的内容。新知教学

一、扫描仪图像信息输入技术1.图像扫描仪驱动程序

的安装

2.图像扫描的操作

二、数码照相机信息采集与输入计算机技术1.像片的

摄制、xx与输入技术基础数码相片摄制的基本方法图示

2.数码相片的简易xx方法

照片局部放大

照片局部放大操作按钮显示图

静止图像的旋转效果图

3.数码相片向计算机输入的方法

驱动程序的安装

安装影像自动复制软件

安装影像xx软件

三、简易影片的摄制、xx与输入技术基础1.用数码

相机摄制、xx影片与输入计算机拍摄影片前的设置

2.简易影片xx的基本方法删除影片文件

删除按钮

3.电影文件的剪切

电影文件的剪切在这里主要是指，电影拍摄后，对那些

不需要的部分进行删除，再将去掉被删除部分的前后需要部

分加以衔接。

四、数码摄像机信息采集与输入计算机技术拍摄简易

影片过程图示

图像的播放操作图示

影像录像带复制的连线方式图示

录制录像或电视节目的连线方式图示

计算机与录像机的连接方式图示

课后小结

本节课我们学习了扫描仪，数码相机，数码摄像机的具

体连接和使用方法，希望同学们在今后的工作和生活中不断

加以实践，从而掌握这些实际拍摄和实用技法。

课后作业

1.对一幅画进行扫描。

2.将数码摄像机拍摄的内容导入计算机中的步骤是什

么？

第6章多媒体数据管理

教学目标

1.掌握多媒体数据管理的特点和途径；

2.掌握多媒体数据库的特点和体系结构和数据模型；

3.了解基于内容的检索和查询和MPEG-7。

教学重点

1.多媒体数据管理的特点和途径；2.多媒体数据库

的特点和体系结构；3.多媒体数据模型；4.基于内容的

检索和查询；5.MPEG-7介绍。

教学难点

1.多媒体数据管理的特点和途径；2.多媒体数据模

型；3.MPEG-7介绍。

教学方法

讲授法，项目法，实验法

教学课时

6学时

教学过程

新课引入：

在这一章将主要学习多媒体数据管理的特点、要求和途

径，多媒体数据库特点和体系结构、多媒体数据模型和基于

内容的检索和查询，及对MPEG-7的简单介绍。新知教学：

概述

传统数据库与多媒体数据库不同的体系结构

数据库的比较

多媒体对数据库设计的影响主要表现在以下八个方面:

数据库的组织和存储

媒体种类的增多增加了数据处理的困难数据库的内

容查询、多解查询用户接口的支持

多媒体信息的分布对多媒体数据库体系带来巨大的影

响长事务多多媒体数据库对服务质量的要求

多媒体数据管理还要考虑版本控制的问题1.多媒体

数据管理的途径

文件管理系统和特定的逻辑目录

传统的字符、数值数据库管理系统的扩充多媒体数据

库管理系统

超文本和超媒体一一非线性网络结构的数据模型2.

多媒体数据库管理系统的功能

多媒体数据库管理系统必须能表示和处理各种媒体的

数据，除了传统的规则数据外，重点是如图形、图像、声音

等等这样的不规则数据

多媒体数据库管理系统必须能反映和管理各种媒体数

据的特性，和表示各种媒体数据之间的空间或时间的关联

多媒体数据库管理系统应具有物理数据独立性、逻辑数

据独立性和媒体数据独立性多媒体数据库管理系统的数

据操作功能多媒体数据库管理系统的网络功能

多媒体数据库管理系统应具有开放功能，提供多媒体数

据库的应用程序接口API,并提供独立于外设和格式的接口，

以便基于多媒体的数据库的应用程序方便可靠的访问数据

库。多媒体数据库管理系统还应提供事务和版本管理功能

多媒体数据库体系结构多媒体数据库的一般形式

1、集中统一型多媒体数据库管理系统的体系结构

集中统一型多媒体数据库管理系统是指单独一个多媒

体数据库管理系统来管理和建立一个集中的数据库，统一管

理各种多媒体资源，并这个多媒体数据库管理系统来管理对

象空间及目的数据的集成。

2、联邦性多媒体数据库管理系统的体系结构

联邦性多媒体数据库管理系统是将不同类型的多媒体

资源分别建立不同的数据库，每个数据库都有自己的管理系

统，它们各自管理自己的数据库。

3、客户/服务型多媒体数据库管理系统的体系结构

客户/服务型多媒体数据库管理系统和联邦性结构有一

定相似性，但它支持网络功能。它也是多个数据库管理系统

来组成，每个数据库管理系统管理不同类型多媒体资源。这

种结构支持客户/服务模式，这就要在数据库管理系统和用

户之间加入一个多媒体数据库服务器及中间件，用户程序通

过相应的接口与服务器相连

多媒体数据库的层次划分

从多媒体数据库的体系结构可以看出多媒体数据库可

以划分为四个层次：媒体支持层、存取与存储数据模型层、

概念数据模式层、多媒体用户接口层，如图所示：

多媒体数据库的层次结构

多媒体数据模型数据模型概述

数据库管理系统一般按层次划分为三种模式：物理模

式、概念模式和外部模式，如图所示:

DBMS的三层模式

物理模式又称为内部模式，其主要功能是定义数据存储

组织方法，如数据库文件的格式、索引文件组织方法、数据

库在网络上的分布方法等，有时，该模式还称作存储模式，

它对用户是透明的。

概念模式是实现一个数据库管理系统的核心，而数据模

型是实现概念模式的基础。

数据模型是数据库管理系统中用于提供信息数据表示

和操作手段的形式构架，数据模型通常数据结构、数据操作

和完整性约束三部分组成，也称数据模型三要素。

数据结构是对数据库系统静态特性的描述，是所研究的

对象类型的集合。

数据库主要有两大类操作；检索和更新

所谓完整性规则是指给定的数据模型中数据及它们之

间的关联所具有的制约和依存规则，用以限定符合数据模型

的数据库状态及状态的变化，以保证数据库数据的正确、有

效、相容和一致扩充的关系数据模型

模型扩充的主要技术策略有三种：

使关系数据库管理技术和操作系统中文件系统功能相

结合，实现对多媒体非格式化数据的管理。

将关系元组中格式化数据和非格式化数据直接装在一

起形成一个完整的元组，存放在数据页面或数据页面组中。

将元组中非格式化数据分成两部分，一部分是格式化数

据本身，另一部分是对非格式化数据的引用。

三种策略的关键是要扩充数据类型，解决非格式化数据

的语义解释。面向对象的数据模型面向对象的基本概

念：

对象：是问题领域中的事物的表示或描述，世界上任何

事物都是对象。属性：组成对象的数据称为对象的属性。

方法：定义在对象属性上的一组操作称为对象的方法，

方法体现了对象的行为功能。

对象类：类描述的是具有相似性质的一组对象，这组对

象具有一般行为、一般关系及一般语义。

子类和父类：一个类可以分成若干子类，这个被分成若

干子类的类称为父类。

消息：在面向对象系统中，对象间的通信和请求对象完

成某种处理工作是通过消息传递实现的，消息传递相当于一

个间接的过程调用。

继承性：子类不仅可以继承父类对象的部分或全部属性

和方法，还可以拥有自己的属性和方法多态性：不同的数

据对象可以具有某种意义相同的行为，但却有不同的行为方

式。面向对象的数据模型在支持多媒体应用方面具有自己

独特的优点:

⑴聚集层次：多媒体信息往往是多种媒体所提供信息

的组合，聚集抽象机制实现不同媒体信息的

有机组合.

(2)关系建模设施：除了聚集层次反映的多媒体数据之

间的层次关系外，多媒体数据还具有更复杂的复杂交叉关

系，多媒体数据模型应能提供相应的建模设施。

(3)方法管理：对多媒体数据的存取需要通过具体媒体

技术解决

(4)多种属性的支持和语义信息的维护：实际上是要求

多媒体数据库系统支持抽象数据类型。(5)支持特性传

播：多媒体应用不仅需要在聚集层次上子类能够自动继承超

类的内容，同时也需要聚集层次上各节点的某些属性能够沿

着层次结构自动向下传播。

(6)支持模式的演进：能够动态地修改层次各节点的模

式，支持模式演进。

(7)版本管理：能对每次操作有所反映，版本的创建和

控制及版本变化的通知是十分重要的。(8)并发控制和

数据恢复：支持多个用户对同一个数据的访问。

(9)数据共享：具有更加灵活的读写控制。(10)快速

存储和灵活交付：应该对多媒体数据的物理表示和逻辑表示

进行有效的映射管理，拥有高效的存储管理子系统，保证媒

体数据流的灵活交付。

基于内容的检索与查询

基本概念

基于表示：这种检索和查询仅与数据类型和结构有关，

不分析