第九章 多媒體技術(shù)基礎(chǔ)

單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,/44,第九章 多媒體技術(shù)根底,9.1 多媒體技術(shù)的根本概念,9.2 多媒體計算機系統(tǒng),9.3 多媒體信息的數(shù)字化和壓縮技術(shù),9.4 多媒體素材制作,9.1多媒體技術(shù)的根本概念 多媒體,媒體,存儲信息的物理實體，如磁盤、光盤等,信息的表現(xiàn)形式或載體,多媒體,融合兩種或兩種以上媒體的一種人機交互式信息交流和傳播媒體，使用的媒體,包括文字、圖形、圖像、聲音、動畫和視頻,多媒體技術(shù),是一種基于計算機的綜合技術(shù)，包括,數(shù)字化信息的處理技術(shù)、音頻和視頻技術(shù)、計算機硬件和軟件技術(shù)、人工智能和模式識別技術(shù)、通信和圖像技術(shù)等,，是一門跨學科的綜合技術(shù)多媒體技術(shù)的特性,多樣性 媒體、處理方式,集成性 媒體、設(shè)備與軟件的集成,交互性 用戶與多媒體信息,數(shù)字化 媒體信息以數(shù)字的形式存儲和處理,實時性 聲音媒體和視頻媒體,多媒體信息的類型,1文本,2圖形,由直線、圓、圓弧、任意曲線等組成的畫面，以矢量形式存儲3圖像,通過掃描儀、數(shù)字照相機、攝像機等設(shè)備捕捉的真實場景的畫面，數(shù)字化后以位圖格式存儲4動畫,利用了人眼的視覺特性所得到的畫面印象。

5.視頻,來自視頻信號源的影像6音頻,話語、音樂以及各種動物和自然界發(fā)出的各種聲音多媒體信息處理的關(guān)鍵技術(shù),1,.多媒體數(shù)據(jù),壓縮技術(shù),節(jié)省存儲空間,，提高通信介質(zhì)的傳輸效率，使計算機,實時處理和播放,視頻、音頻信息成為可能2.多媒體數(shù)據(jù),存儲技術(shù),數(shù)字化數(shù)據(jù)存儲的介質(zhì)有：硬盤、光盤和磁帶等CD/ROM光盤容量：,650MB左右,單面單密度DVD：,4.7GB,雙面雙密度DVD：,17GB,3.集成電路制作技術(shù),為多媒體技術(shù)的進一步開展創(chuàng)造了有力的條件4.多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù),研究多媒體信息的特征、建立多媒體數(shù)據(jù)模型；,有效地組織和管理多媒體信息；,多媒體信息的檢索和統(tǒng)計5.虛擬現(xiàn)實技術(shù),利用計算機生成一種模擬環(huán)境，通過多種傳感設(shè)備，使人能夠沉浸在計算機生成的虛擬境界中，并能夠通過語言、手勢等自然的方式與之進行實時交互，創(chuàng)立了一種適人化的多維信息空間6.多媒體網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù),多媒體通信技術(shù)支持是保證多媒體通信實施的條件資料:虛擬現(xiàn)實,多媒體技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域,1.多媒體教育,2.電子出版物,3.,多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,互聯(lián)網(wǎng)直播,視頻點播,遠程教育,視頻會議系統(tǒng),9.2 多媒體計算機系統(tǒng),多媒體應(yīng)用系統(tǒng),多媒體計算機主機、外圍設(shè)備,多媒體編輯與創(chuàng)作,工具,多媒體庫函數(shù)、素材制作工具,多媒體操作系統(tǒng),設(shè)備驅(qū)動軟件、接口程序,多媒體系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu),MPC標準(多媒體計算機主機標準),在普通微機的根底上增加以下4類軟、硬件設(shè)備：,聲/像輸入設(shè)備：例如，話筒、錄音機、攝像機、,光驅(qū)、掃描儀等。

聲/像輸出設(shè)備：例如，音效、投影儀、刻錄光驅(qū)等功能卡：例如，電視卡、視頻卡(采集、壓縮、輸出)、,網(wǎng)卡等軟件支持：音響、視頻和通訊信息以及實時、,多任務(wù)處理軟件資料:多媒體的根本設(shè)備,多媒體計算機硬件系統(tǒng),多媒體計算機硬件系統(tǒng)示意圖,光盤機,掃描儀,電視機,揚聲器,顯示器,網(wǎng)絡(luò)通信,主機,音,頻,卡,話筒,音響設(shè)備,MIDI,視頻,卡,影碟機,錄像機,攝像機,打印機,網(wǎng)卡,多媒體接口卡,1.,音頻卡又稱聲卡,，是處理音頻信號的硬件,2.,圖形加速卡,圖形加速卡擁有圖形函數(shù)加速器和顯存，,專門用來執(zhí)行圖形加速任務(wù)，可以減少,CPU,處理圖形的負擔,工作在CPU和顯示器之間，控制計算機的圖形輸出現(xiàn)在的顯示卡上都集成有圖形處理芯片組，成為圖形加速卡資料:圖形加速卡,3.,視頻采集卡,視頻采集卡可以,獲取數(shù)字化視頻信息,，提供硬件壓縮功能,Video復合視頻接口，將亮度、彩色信號和同步信號合成一個信號S-Video別離視頻接口，將亮度和色度信號分成兩個獨立的模擬信號連接模擬視頻設(shè)備資料:電視信號,4.,IEEE 1394卡,標準的IEEE 1394接口可以同時,傳送,數(shù)字視頻信號,以及,數(shù)字音頻信號,，相對于模擬視頻接口，IEEE 1394技術(shù)在采集和回錄過程中沒有任何信號的損失。

現(xiàn)在的IEEE 1394卡多為,PCI接口,，只要插入到計算機主板相應(yīng)的PCI插槽上就可以提供視頻采集功能,信息獲取設(shè)備,數(shù)碼照像機DC,數(shù)碼照像機所拍攝到的照片是以文件形式存儲在相機內(nèi)的存儲卡中，將數(shù)碼照像機中的照片存儲到計算機中，先用連接線將數(shù)碼照像機與計算機連結(jié)起來數(shù)碼照像機的驅(qū)動程序就會將相機的存儲卡視為計算機的一個可移動磁盤，存儲卡中的圖像會以略圖方式顯示,數(shù)碼設(shè)備,數(shù)碼照像機的性能指標：,分辨率：分辨率越高，所拍圖象的質(zhì)量也越高,顏色深度：對色彩的分辨率，現(xiàn)在一般都可以到達24位，,生成真彩色的圖象,存儲介質(zhì)：閃速存儲器,數(shù)據(jù)輸出方式：輸出接口為串行口、USB接口或1394接口數(shù)碼攝像機DV,數(shù)碼攝像機的優(yōu)點是動態(tài)拍攝效果好，數(shù)碼攝像機使用的小尺寸電荷耦合器件CCD與其鏡頭的不匹配，在拍攝靜止圖像時的效果不如數(shù)碼照像機使用iLink纜線連接DV與計算機，一端連接計算機上的IEEE 1394卡上的接口，另一端接在DV In/Out接口，然后翻開DV的電源并把DV調(diào)到VCR狀態(tài)，操作系統(tǒng)會自動識別DV設(shè)備啟動采集編輯軟件，將存儲在DV帶上的數(shù)碼影像輸入到計算機如果要將,DV,上的數(shù)碼影像,輸出到電視機,，需要使用,RCA,線纜,。

RCA,線纜包含了三個接頭：紅色代表右邊的音頻線路、白色代表左邊的音頻線路、黃色代表視頻線路，兩端的外觀都一樣接右聲道,接左聲道,接視頻,多媒體計算機軟件系統(tǒng),多媒體計算機軟件系統(tǒng),多媒體應(yīng)用系統(tǒng),多媒體計算機主機、外圍設(shè)備,多媒體編輯與創(chuàng)作,工具,多媒體庫函數(shù)、素材制作工具,多媒體操作系統(tǒng),設(shè)備驅(qū)動軟件、接口程序,系統(tǒng)軟件,9.3多媒體信息的數(shù)字化和壓縮技術(shù) 音頻信息,復雜的聲波由許許多多具有不同振幅和頻率的正弦波組成波形相對基線的最大位移稱為振幅A，反映音量；,波形中兩個相鄰的波峰或波谷之間的距離稱為振動周期T，周期的倒數(shù)1/T即為頻率f，以赫茲Hz為單位正常人所能聽到的聲音頻率范圍為20 Hz20 kHz振幅,頻率,模擬信號,模擬音頻的數(shù)字化,用計算機對音頻信息處理，就要將模擬信號如語音、音樂等轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號振幅,頻率,1/T,采樣點,T,振幅,1/T,T,采樣,:每隔一定時間間隔對模擬波形,上取一個幅度值采樣頻率為,40.1kHz,可獲得原始聲音波形，,高質(zhì)量聲音量化,:將每個采樣點得到的幅度,值以數(shù)字存儲編碼,:將采樣和量化后的數(shù)字,數(shù)據(jù)以一定的格式記錄下來,模擬信號,采樣,量化,編碼,數(shù)字信號,數(shù)字音頻的技術(shù)指標,采樣頻率,:,每秒鐘的,采樣次數(shù),量化位數(shù)(采樣精度),：,存放采樣點振幅值的,二進制位數(shù),。

通常量化位數(shù)有,8,位、,16,位，,分別表示有,2,8,、,2,16,個等級聲道數(shù),：,聲音通道的個數(shù),，,立體聲,為雙聲道,每秒鐘存儲聲音容量的公式為：,采樣頻率采樣精度聲道數(shù)/8=字節(jié)數(shù),例如，用44.10 kHz的采樣頻率，16位的精度存儲，那么錄制1秒鐘的立體聲節(jié)目，其WAV文件所需的存儲量為：,44 100162/8=176 400字節(jié),聲音文件容量大小的計算,計算一首采樣頻率為22.05KHz，16位，長度為3分鐘的立體聲音頻所占空間約為多少？,Wave格式文件.Wav,記錄了真實聲音的二進制采樣數(shù)據(jù)，通常文件較大MIDI格式文件.MID,數(shù)字音樂的國際標準.記錄的是音符數(shù)字，文件顯得更加緊湊、小在多媒體應(yīng)用中，一般WAV文件存放的是解說詞，MIDI文件存放的是背景音樂MPEG音頻文件.MP1/.MP2/.MP3,采用MPEG音頻壓縮標準進行壓縮的文件是有損壓縮,RA音頻文件.ra,流媒體，壓縮的，較小，適合網(wǎng)上實時播放,數(shù)字音頻的文件格式,WAV,文件,MIDI,文件,圖形和圖像,圖形,：矢量圖形,由,點、線等組成,的有邊界畫面，由繪圖軟件繪制的，以,矢量圖形,文件形式存儲，存放的是各個圖元的,大小、位置、形狀、顏色、維數(shù)等屬性的指令集合,，對圖形中的各個圖元進行,縮放、移動、旋轉(zhuǎn)而不失真,，占用的存儲,空間小,。

圖像,：位圖圖形,由圖像設(shè)備輸入的,真實場景畫面產(chǎn)生的映像,，數(shù)字化后以,位圖形式,存儲存儲的是構(gòu)成圖像的,每個像素點的亮度、顏色,，文件大小與分辨率和色彩的顏色種類有關(guān)，,放大和縮小要失真,，占用的空間比矢量,文件大,圖形,：矢量圖形,由,點、線等組成,的有邊界畫面，由繪圖軟件繪制的，以,矢量圖形,文件形式存儲，存放的是各個圖元的,大小、位置、形狀、顏色、維數(shù)等屬性的指令集合,，對圖形中的各個圖元進行,縮放、移動、旋轉(zhuǎn)而不失真,，占用的存儲,空間小,圖像,：位圖圖形,由圖像設(shè)備輸入的,真實場景畫面產(chǎn)生的映像,，數(shù)字化后以,位圖形式,存儲存儲的是構(gòu)成圖像的,每個像素點的亮度、顏色,，文件大小與分辨率和色彩的顏色種類有關(guān)，,放大和縮小要失真,，占用的空間比矢量,文件大,矢量圖形：,矢量圖形文件存儲的是描述生成圖形的指令，本身就是數(shù)字信息，因此,不必對,圖形中的,每一點進行數(shù)字化處理,圖像：,現(xiàn)實中的圖像是一種模擬信號,圖像的數(shù)字化是指將一幅真實的圖像轉(zhuǎn)變成計算機能夠接受的數(shù)字形式圖像數(shù)字化過程：,圖像的采樣、量化及編碼,圖形和圖像的數(shù)字化,1采樣：,圖像的采樣就是將連續(xù)的圖像轉(zhuǎn)化成離散點的過程，采用的實質(zhì)是用假設(shè)干個像素點萊描述整幅圖像，也稱為圖像的分辨率，用點的“列數(shù)行數(shù),分辨率越高，圖像越清晰，存儲量越大。

圖像數(shù)字化過程,2量化：,將表示圖像色彩濃淡的連續(xù)變化值離散化為整數(shù)值的過程一般用8位、16位、24位、32位等來表示圖像的顏色，也稱為顏色深度24位可表示224=16777216 種顏色，稱為真彩色1,3編碼：,圖像文件的分辨率和像素位的顏色深度決定了圖像文件的大小，計算圖像存儲大小公式：,列數(shù)行數(shù)像素的顏色深度/8=字節(jié)數(shù),例如：分辨率為640480的真彩色屏幕的幀存儲器的容量是：,又如：分辨率640480的256色屏幕的幀存儲器的容量是,6404808/8=307200字節(jié)64048024/8=921600字節(jié)例：12801024分辨率的“真彩色電視圖像，按每秒30幀計算，顯示1分鐘，那么需要：,計算存儲,視頻或電視圖像,大小的公式：,列數(shù)行數(shù)像素的顏色深度/8 幀/秒=字節(jié)數(shù),12801024243060/8 6.6 GB,假設(shè)每秒播放25幀畫面，每幀影像像素數(shù)為720*576的真彩方式，請計算半分鐘的該影視數(shù)據(jù)所占空間？,視頻,視頻,是將一幅幅獨立,圖像組成的序列,按照一定的,速率連續(xù)播放,，利用視覺暫留現(xiàn)象在人的眼前呈現(xiàn)出連續(xù)運動的畫面模擬視頻和數(shù)字視頻文件大小的計算：,分辨率,幀,/,秒,采樣深度,時間秒,640480,24 30 60/8,=1 658 880 000字節(jié),常用圖像文件格式,BMP和DIB格式文件,與設(shè)備無關(guān)的位圖格式文件，包含的圖像信息較豐富，幾乎不壓縮，Windows環(huán)境中經(jīng)常使用.,GIF格式文件,Internet上的重要文件格式之一，最大不超過64 KB，,256色以內(nèi)，壓縮比較高。

也有連續(xù)的動畫,JPEG格式文件.JPG,利用JPEG方法壓縮,壓縮比高，Internet上重要文件格式之一，適用于處理256色以上、大幅面圖像WMF格式文件,位圖與矢量圖的混合體,Windows中許多剪貼畫圖像,是以該格式存儲的廣泛應(yīng)用于桌面出版印刷領(lǐng)域常用視頻文件格式,AVIAudio-Video Interleaved文件,將視頻與音頻信息交錯地保存在一個文件中，較好地解決了音頻與視頻的同步問題，已成為Windows視頻標準格式文件未壓縮,MOV文件,合成視頻、音頻、動畫、靜止圖像等多種素材未壓縮,MPG(.mpg)文件,是按照MPEG標準壓縮的全屏視頻的標。