第一章 多媒体基本概念

第一章多媒体概念(gàiniàn)多媒体基本概念多媒体元素(yuánsù)多媒体信息的数据压缩多媒体系统多媒体技术共三十三页1.1多媒体基本概念媒体与多媒体媒体分类(fēnlèi)

多媒体的关键特性共三十三页1.1.1媒体与多媒体媒体：是指传播信息的介质。准确的说，媒体又称媒质或媒介，是信息表示、信息传递和信息存储的载体。多媒体是指将多个不同但相互(xiānghù)关联的媒体综合集成在一起而产生的一种传播、存储和表现信息的全新载体。多媒体经常作为多媒体技术的同义词。共三十三页1.1.2媒体分类(fēnlèi)

按承载信息的方式来划分感觉媒体、表示媒体、显示媒体、存储媒体、传输媒体按计算机处理数据的形式来划分文本、声音、图形(túxíng)、图像、动画和视频从人机交互的角度来划分视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉共三十三页1.1.3多媒体的关键(guānjiàn)特性信息(xìnxī)载体的多样化信息载体的集成性信息载体的交互性共三十三页1.2多媒体元素(yuánsù)文本图形图像(túxiànɡ)声音动画视频共三十三页1.2.1文本(wénběn)文本文件非格式化文本文件，如“.txt”文件；格式化文本文件，如“.doc”文件。微机(wēijī)中ASCII编码GB-2312编码计算机获取文字的方法键盘、手写、语音、OCR共三十三页1.2.2图形(túxíng)图形一般指由计算机绘制的画面如直线、矩形(jǔxíng)、圆、圆弧、任意曲线和图表等，机械结构图、建筑结构图都是典型的组合图形。图形文件只记录生成图的算法和图上的某些特征点，因此又称为矢量图。共三十三页1.2.3图像(túxiànɡ)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，它用数字来描述像素点、强度和颜色。 静止的图像就象一个矩阵，由一些排成行列的点组成(zǔchénɡ)，这些点称之为像素点，这类图像又称为位图。计算机中常用的图像文件 BMP、GIF、JPG共三十三页1.2.4声音(shēngyīn)声音是一种(yīzhǒnɡ)物体震动产生的波 按照其频率的不同，可分为次声波（频率低于20Hz）、超声波（频率高于20kHz）和可听声波（频率在20Hz与20kHz之间），可听声波也称为音频波。常用的声音文件 WAV、MID、MP3共三十三页1.2.5动画动画是动态图画。实质是一幅幅静态图像的连续播放，一幅静态图像称为一帧。计算机设计(shèjì)动画方法有两种造型动画、帧动画。常用的动画文件 GIF、FLI/FLC、SWF共三十三页1.2.6视频(shìpín)将若干幅有联系的图像画面（帧）连续播放便形成(xíngchéng)了视频 视频的每一帧，实际上就是一幅静态图像，多幅图像连续播放（电影的播放速度是24帧／秒），对于人眼就会产生图像“动”的效果。计算机中主要的视频文件 AVI、MPG、ASF共三十三页1.3多媒体信息的数据压缩(shùjùyāsuō)多媒体数据压缩概述数据压缩技术基础数据压缩方法(fāngfǎ)

多媒体数据压缩标准共三十三页1.3.1多媒体数据压缩(shùjùyāsuō)概述多媒体信息的数据量冗余的基本概念数据(shùjù)冗余的种类共三十三页多媒体信息的数据量1声音数据量=（采样频率×量化位数×声道数×声音持续时间）／8电话(diànhuà)话音(8k×8×1×3600)/8=28125(KB)≈27.47(MB)CD音乐(44.1k×16×2×3600)/8=635040(KB)≈620(MB)5.1声道（44.1k×16×5.1×3600）/8=1581398(KB)≈1544(MB) ≈1.5(GB)共三十三页多媒体信息的数据量2静态图像数据量=（垂直方向分辨率×水平方向分辨率×颜色深度(shēndù)）／8真彩色位图图像分辨率为640×480，颜色数为16777216：

(640×480×24)／8=900(KB)

相机(如NikonD200)拍摄的照片图像分辨率为3882×2592，颜色深度为24位： (3882×2592×24)／8≈29479(KB)≈28.8(MB)共三十三页多媒体信息的数据量3动态视频数据量=（分辨率×颜色深度）×帧频×播放时间／8 彩电PAL制式帧频为25，每帧画面为625行，宽高比为4:3，每秒数据量：((625×4/3)×625×24)×25／8≈38147(KB)≈37.25(MB)需要的传输带宽为312.5Mbps；每小时的数据量约为131GB；在650MB的光盘中只能(zhīnénɡ)存放不到18秒的视频。高清晰度电视（HDTV）分辨率为1920×1080，帧频为30，每秒数据量为：(1920×1080×24)×30／8=182250(KB)≈177.98(MB)需要的传输带宽为1423.8Mbps；每小时的数据量约为626GB。共三十三页冗余(rǒnɡyú)的基本概念多媒体信息的数据量=信息量＋冗余数据量多媒体信息的数据冗余主要体现(tǐxiàn)在两个方面冗余的具体表现是相同或相似信息的重复无法传递或播出的信号，这部分信号的数据可以被压缩剔除共三十三页数据(shùjù)冗余的种类空间冗余时间冗余结构冗余知识冗余视觉(shìjué)冗余听觉冗余编码冗余共三十三页1.3.2数据压缩技术(jìshù)基础熵的概念(gàiniàn)量化数据压缩技术的性能指标共三十三页熵的概念(gàiniàn)信息熵 用来(yònɡlái)表示一条信息中真正需要编码的信息量，即该信息数据压缩的理论极限。信源S的熵定义为： H(s)=∑pilog2(1/pi) pi是符号Si在S中出现的概率； log2(1/pi)表示包含在Si中的信息量，也就是编码Si所需要的位数。 例如一幅灰度图像采用256级灰度，如果一个像素点取值每一个灰度级的概率均为pi=1／256，则每一个灰度级的编码需要8个二进制位，即每一个像素点就需要8位编码表示。共三十三页熵计算(jìsuàn)实例有一幅(yīfú)100个像素组成的灰度图像，灰度共有5级，分别用符号A、B、C、D和E表示，100个像素中各级灰度的像素数如下：灰度级灰度A灰度B灰度C灰度D灰度E像素个数

502510105如果用3个二进制位表示5个等级的灰度值，也就是每个像素用3位表示，编码这幅图像总共需要300位；按照香农理论，这幅图像的熵为：

H(s)=(50/100)log2(100/50)+(25/100)log2(100/25)+(10/100)log2(100/10)+(10/100)log2(100/10)+(5/100)log2(100/5) ≈1.88(bit) 这就是说每个符号用1.88位表示，100个像素需用188位。共三十三页量化采样率与比特率量化处理(chǔlǐ)

频带(Hz)带宽(kHz)采样频率(kHz)量化位数声道数比特率(kbps)电话200~32003.088164远程会议50~70007.016161256数字音频光盘20~2000020.044.11621411.2数字音频带20~2000020.048.01621536共三十三页数据压缩(shùjùyāsuō)技术的性能指标信息压缩比压缩后多媒体信息的质量(zhìliàng)

压缩和解压缩的速度数据压缩处理的硬件和软件开销共三十三页1.3.3数据压缩(shùjùyāsuō)方法根据解码后数据是否能够完全无损地恢复原始数据来进行划分无损压缩、有损压缩根据压缩方法的原理进行分类预测(yùcè)编码、统计编码、变换编码、行程编码、算术编码、量化与向量量化编码、分频带编码、结构编码以及基于知识的编码等共三十三页1.3.4多媒体数据压缩(shùjùyāsuō)标准

音频压缩标准（MP3）静止图像压缩标准（JPEG）运动(yùndòng)图像压缩标准（MPEG）视频通信编码标准（H.264）共三十三页1.4多媒体系统共三十三页1.4.1多媒体硬件(yìnɡjiàn)系统共三十三页1.4.2多媒体软件系统多媒体系统软件多媒体支撑(zhīchēng)软件多媒体应用软件共三十三页1.5多媒体技术多媒体技术特点(tèdiǎn)

多媒体关键技术共三十三页1.5.1多媒体技术特点(tèdiǎn)

集成性与控制性交互性与实时性非线性与灵活性共三十三页1.5.2多媒体关键技术多媒体数据压缩技术多媒体数据库技术信息(xìnxī)展现与交互技术多媒体通信技术虚拟现实技术共三十三页内容(nèiróng)总结第一章多媒体概念。是指将多个不