大学精品课件:第4章多媒体技术基础.ppt
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1、第第4章章 多媒体技术基础多媒体技术基础 4.1 4.1 多媒体的概念多媒体的概念 4.2 4.2 光盘存储系统光盘存储系统 4.3 4.3 多媒体声音信号处理多媒体声音信号处理 4.4 4.4 多媒体图像信息处理多媒体图像信息处理 4.5 4.5 计计算机图形处理技术简介算机图形处理技术简介 4.64.6多媒体多媒体视频信息处理视频信息处理 4.1.1 媒体的分类 媒体分类 媒体(Medium)这个术语有两种含义,即媒质和媒 介。一种是指存储信息的介质(媒质),第二种是 指信息的表现形式或载体(媒介)。 根据ITU(国际电信联盟)下属的国际电报电话咨询 委员会CCITT的定义,媒体可以分为5
2、种类型: 感觉媒体 表示媒体 显示媒体 存储媒体 传输媒体 第4章第1节 4.1.2 多媒体与多媒体技术 1. 多媒体的定义 多媒体(multimedia)就是各种感觉媒体的组合。 是融合两种以上媒体的人机交互式信息交流和传播 媒体。 定义1: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,使多种信息建立逻辑连接,集成为一个系 统并具有交互性。 定义2:所谓多媒体技术就是在数值、文字、图形等由计 算机处理的信息中,使静止图像、语音、影像等时间 序列信息相互关联,同步处理的技术。 第4章第1节 3. 多媒体技术的主要特性 多样性 集成性 交互性 4. 多媒体的关键技术 大容量数据存储技术;
3、 数据压缩编码与解码技术; 虚拟实现技术 多媒体数据库技术 智能多媒体技术 多媒体信息检索。 第4章第1节 2多媒体技术 多媒体技术是利用计算机综合处理多媒 体信息(文本、声音、视频、图形、图像等) 的技术,它使多种信息建立逻辑连接,集成 为一个具有交互性的系统。 4.1.3 多媒体计算机系统 多媒体系统是指利用计算机技术和多媒体技术来处理 和控制多媒体信息的系统。 多媒体计算机系统的层次结构,图 4-3 第4章第1节 4.1.2 多媒体系统组成 1多媒体硬件 多媒体硬件系统由多媒体计算机主机、多媒体 接口卡、多媒体外部设备、光盘存储器等组合 而成。一个常见的多媒体硬件系统如图4-2所示。 (
4、1)音频卡 音频卡(audio card)是计算机进行声音处理的适 配器,它用于处理音频信号,又称为声音卡或简称 为声卡。声卡的作用是实现声波和数字音频信号的 相互转换。 声卡上有模数转换芯片(ADC),可以把来自话筒、 收录音机、激光唱机等设备的语音、音乐等声音变 成数字信号交给电脑处理,并以文件形式存储。 第4章第1节 4.1.2 多媒体系统组成 图图4-2 多媒体系统硬件系统及常用外部设置多媒体系统硬件系统及常用外部设置 第4章第1节 4.1.2 多媒体系统组成 声卡的主要部件有:音频输入/输出接口、Wave和 MIDI合成器、DSP数字信号处理器和混音器组成。 声卡的技术指标有: 采样
5、频率和量化位数 MIDI合成方式 DSP数字信号处理器 音频压缩 声卡与外部音频设备的连接如图4-4所示。 第4章第1节 4.1.2 多媒体系统组成 声卡后面一般有以下几个插孔: 线路输入插孔 (LINE IN) 麦克风输入插孔(MIC IN) 第4章第1节 4.1.2 多媒体系统组成 扬声器输出插孔 (SPK OUT) 线路输出插孔 (LINE OUT) 游戏柄接口/乐器数字接口插座(MIDI) (2)视频卡 视频卡是一种对模拟视频进行捕捉并转换为数字视 频的部件,是多媒体视频信号处理平台, 它的主要功 能是对实时视频图像作数字化、冻结、存储、输出 处理。 视频采集卡的功能是连接摄像机、影碟
6、机、TV等设 备,以便获取、处理和表现各种动画和数字化视频 媒体。 第4章第1节 4.1.2 多媒体系统组成 (3)光盘存储器 光盘(Compact disc,CD)意为高密度盘,是一种 大容量信息存储介质,它通过光学方式来记录和读 取二进制信息。 光盘驱动器用于读取和写入光盘片中的信息,其核 心部件是半导体激光器和光路系统组成的光学头。 常用的光盘存储器类型: CD-ROM CD-R和CD-RW DVD-ROM DVD刻录机 第4章第1节 4.1.2 多媒体系统组成 光盘分类 第4章第1节 4.1.2 多媒体系统组成 (4)扫描仪 扫描仪是除键盘和鼠标之外被广泛应用于计算机的 输入设备,它是
7、常用的静态照片、文字、工程图输 入设备。 扫描仪是光机电一体产品,主要由光学成像部分、 机械传动部分和转换电路部分集成。 扫描仪的工作步骤 将欲扫描的原稿正面朝下铺在扫描仪的玻璃板上,原稿可 以是文字稿件或者图纸照片。 开始扫描时,扫描仪内部的可移动光源和扫描头与图稿进 行相对运动来完成扫描。 照射到原稿上的光线经反射后穿过一个很窄的缝隙,形成 横向光带,又经过一组反光镜,由光学透镜聚焦并进入分 光镜,经过棱镜和红绿蓝三色滤色镜得到的RGB三条彩色 光带,分别照到各自的CCD上。 第4章第1节 4.1.2 多媒体系统组成 扫描仪的主要技术指标 分辨率 色彩数 灰度级 扫描速度 2常用多媒体软件
8、 (1)文字处理软件:Word / WPS (2)图像处理软件:PhotoShop / Fireworks / PageMaker / Windows画图 (3)图形制作软件:Auto CAD / CorelDRAW (4)动画制作软件:Flash / 3DS Studio Max / MAYA / Cool 3D 第4章第1节 4.1.2 多媒体系统组成 (5)音频处理软件:Cool Edit Pro / GoldWave / Windows录音机 (6)视频处理软件:Premiere / Ulead MediaStudio / Windows Movie Maker (7)多媒体平台软件:
9、Authorware / Director / Toolbook / 方正奥思 第4章第1节 4.1.3 多媒体技术的应用 1教育与培训 教育与培训是多媒体技术的一个重要应用领域, 多媒体技术的应用改进了传统的教学与培训模 式。 实践已证明多媒体教学系统有如下效果: (1)学习效果好; (2)说服力强; (3) 教学信息的集成使教学内容丰富,信息量大; (4)感官整体交互,学习效率高; (5)各种媒体与计算机结合可以使人类的感官与想 象力相互配合,产生前所未有的思维空间与创造资 源。 第4章第1节 4.1.3 多媒体技术的应用 2多媒体电子出版物 中国国家新闻出版署对电子出版物定义为“电 子出
10、版物,是指以数字代码方式将图、文、声、 像等信息存储在磁、光、电介质上,通过计算 机或类似设备阅读使用,并可复制发行的大众 传播媒体。” 电子出版物具有传统媒体无法比拟的优点,它 具有交互性强、存储信息量大、图文声并茂、 易于交流与携带、利于共享等特点,因而得到 迅速的普及。 第4章第1节 4.1.3 多媒体技术的应用 3娱乐 多媒体应用于声光艺术品和游戏产品中,使音 乐、电视、电影和游戏发生了革命性的变化, 如三维游戏、虚拟现实、数字音乐以及数字视 频DVD等,都是娱乐中应用多媒体的例子。 4多媒体通信 信息点播有桌上多媒体通信系统和交互电视 ITV。 第4章第1节 4.2.1 声音信号数字
11、化 声音是一种在时间和幅度上都是连续的波 形,是一种模拟信号,它不能由计算机直 接处理。 这种声音信号数字化过程需要三个步骤: 采样、量化和编码。 对模拟音频信号进行采样量化编码后,得 到数字音频,数字音频的质量取决于采样 频率,量化位数和声道数三个因素。 第4章第2节 4.2.1 声音信号数字化 采样频率是指一秒钟时间内采样的次数,采样 频率越高,即采样的间隔时间越短,则在单位 时间内计算机得到的声音样本数据就越多,对 声音波形的表示越精确,声音的保真度也越好, 所要求的存储空间也越大。 量化位数是描述每个采样点样值的二进制位数, 也称“量化精度”,表示的是声音振幅的量化 精度,以位(bit
12、)为单位。 反映数字音频质量的另一个因素是声道(或通 道)个数,是指一次采样所记录产生的声音波 形个数。 采样频率、量化位数、声道数的值越大,形成 的数字音频文件也就越大。 第4章第2节 4.2.2 常见的声音文件格式 1WAV格式 它基本上是按照声波的实际振动的波形进行存 储,是数字音频技术中最常用的格式,还原的 音质较好,但它是未经压缩的格式,所需存储 空间较大。 2MIDI格式 MIDI文件记录的是一系列指令而不是数字化后 的波形数据,所以它占用存储空间比WAV文件 要小很多;同时MIDI采用命令处理声音,容易 编辑,因此受到音乐家和作曲家的广泛接受和 使用。 第4章第2节 4.2.2
13、常见的声音文件格式 3MP3格式 MP3可以将高保真的CD声音以1012倍的比 率压缩,并基本保持其音质不失真。 因为MP3是经过压缩产生的文件,因此需要专 门的播放软件进行还原,互联网上提供许多 MP3播放软件可供下载,比较出色的有Foobar 2000、Winamp、千千静听等。 4WMA格式 WMA在压缩比上进行了优化,使其在相同音质 条件下文件体积可以变得更小,压缩速度也更 快。 第4章第2节 4.2.2 常见的声音文件格式 5CD-DA格式 常见的CD唱片是数字音频录制的,它用凹坑来表示二 进制信息0和1,将信息直接写在盘片上,重现时用激 光读出这些信息,再通过数/模转换成模拟音频。
14、 6其他格式 被认为是网络灵魂的文件格式Real audio(*.RA/*.RM) 和苹果公司开发的,被Macintosh平台和应用程序所支 持的文件格式AIFF(*.AIF/*.AIFF)等。 在多媒体制作中,选择数字音频格式可从三方面综合 考虑:多媒体集成软件是否支持该格式、文件长度和 保真性等。 第4章第2节 4.2.3 声音文件的获取与处理 目前声音文件的获取方式可归纳为两种基 本类型:一种是自己创建的,另一种是利 用现成的素材。 1 Windows XP自带的“录音机” Windows XP附件程序“娱乐”项中提供的 “录音机”软件功能基本上与生活中使用的录 音机相同。它只可以录制、
15、编辑和播放WAV格 式文件,效果一般。 第4章第2节 4.2.3 声音文件的获取与处理 2多轨音频编辑软件Cool Edit Pro 2.0 Cool Edit Pro 2.0是由美国Syntrillium软件公司推出 的一款功能强大的多轨音频软件,能高质量地完成 录音、编辑、合成等多种任务。 第4章第2节 4.3.1 图像信息数字化 图像的采样是指把空间上连续的图像用许 多等距的水平线与竖直线分割开来,转换 成离散点的过程,也就是用空间上部分点 的灰度值来表示图像。 在量化时所确定的离散取值个数称为量化 级数,为表示量化后各像素的色彩值所需 的二进制位数称为量化位数(或颜色深 度),一般常用
16、8位、16位、24位和32位来 表示图像的颜色,它决定了彩色图像中可 出现的最多颜色数,或者灰度图像中的最 大灰度等级数。 第4章第3节 4.3.1 图像信息数字化 量化位数越多,图像色彩越丰富、越逼真。 图像文件的大小与图像的分辨率和图像颜 色深度有关。一幅未经压缩的图像文件的 存储容量可以按照下面的公式进行估算: 图像存储容量(字节)=图像水平方向的像素 数垂直方向的像素数颜色深度/8 第4章第3节 4.3.2 分辨率 1显示器分辨率 显示器分辨率是指计算机显示器本身的物理分 辨率,对CRT显示器而言是指屏幕上的荧光粉 点,对LCD显示器来说是指显示屏上的像素, 这是在生产制造时加工出来的
17、。 显示器分辨率通常用“水平像素数垂直像素 数”的形式表示,如640480、1 024768等, 也可以用规格代号表示,如VGA、XGA和 SXGA等。 第4章第3节 4.3.2 分辨率 2屏幕分辨率 屏幕分辨率是指实际显示图像时计算机所采用 的分辨率,用户可在“控制面板”的“显示” 属性的“设置”下根据需要设置“屏幕分辨 率” ,它必须小于或等于显示器分辨率,而显 示器分辨率描述的是显示器自身的像素点数量, 则是固有的不可改变的。 3图像分辨率 图像分辨率是指在计算机中保存和显示一幅数 字图像所具有的分辨率,它和图像的像素有直 接的关系,图像分辨率表示的是图片在长和宽 上占的点数的单位。 第
18、4章第3节 4.3.2 分辨率 图像分辨率决定图像的质量,对于同样尺寸的 一幅图,如果图像分辨率越高,则组成该图的 图像像素数目就越多,像素点也越小,图像越 清晰、逼真。 图像分辨率与显示器分辨率是两个不同的概念, 显示器分辨率用于确定显示图像的区域大小, 而图像分辨率用于确定组成一幅图像的像素数 目。 第4章第3节 4.3.3 图形和图像 数字图像指图形和静态图像两种,它们是 构成动态图像的基础,关于动态图像后面 将予以介绍。 图形也称为矢量图是指用计算机绘图工具 绘制的画面,图形中通常包括直线、曲线、 圆、方框、图表等成分,是以数学方法描 述的、通过计算机指令来表示的图形。 第4章第3节
19、4.3.3 图形和图像 矢量图形不受分辨率影响,可以对图形的各个 成分进行任意移动、缩放、旋转和扭曲等变换 操作和以任意分辨率在输出设备上打印出来, 都不失真或不遗漏细节。矢量图形不需存放大 量数据,文件规模小。 静态图像亦称为位图指的是由扫描仪、数码相 机等图像采集设备捕捉实际的画面产生的数字 图像,是由像素点阵构成的点阵图。 矢量图与位图的主要区别如表4-2所示。 第4章第3节 4.3.4 常见的图像文件格式 1BMP位图格式 最典型的应用BMP格式的程序就是Windows的 画笔。它的颜色存储格式有1位、4位、8位及 24位,该格式是当今应用比较广泛的一种格式。 2GIF格式 它主要用于
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