1、1(60),多媒体技术概述音频信息的表示与处理图形、图像的表示和处理视频信息的处理动画多媒体数据压缩标准,多媒体基础,2(60),媒体：即信息的载体在计算机领域的含义有两种：（1）存储信息的载体，如磁盘、存储器等（2）传递信息的载体，如数字，声音等其中（2）为主要学习范畴。,6.1 多媒体技术概述,6.1.1 多媒体的概念及分类,3(60),多媒体的分类： （1）按CCITT的定义，有：感觉媒体、表示媒体、显示媒体（表现媒体）、存储媒体、传输媒体 （2）按获得媒体的途径，有：视觉媒体、听觉媒体、触觉媒体、其他媒体,6.1.1 多媒体的概念及分类,4(60),多媒体：直接作用于人的感官的文字、图
2、形、图像、动画、声音和影像等各种媒体的统称，是多种信息载体的表现形式和传递方式。多媒体技术：把文字、图形、图像、动画、音频和视频等各种媒体通过计算机进行数字化的采集、获取、加工处理、存储和传播而综合为一体化的技术。即把声、文、图、像和计算机集成在一起的技术。,6.1.2 多媒体及多媒体技术,5(60),多样性 集成性 (多媒体技术的集成、各种媒体设备的集成)交互性,6.1.3 多媒体技术的特性,6(60),6.1.4 多媒体技术的发展（自学）,7(60),多媒体教育 电子出版物 多媒体网络应用互联网的直播、视频点播、远程教育、视频会议系统end of 6.1,6.1.5 多媒体技术的应用领域,
3、8,6.2 音频的表示和处理,6.2.1 音频的数字化（重点） 6.2.2 声音合成技术 6.2.3 常用的音频文件格式 6.2.4 声音处理软件,9(60),6.2.1 音频的数字化（重点）,多媒体信息在计算机中进行处理，其核心问题是数字化，即转化为二进制数字进行处理，处理后再输出。在其过程中要经过“模数”转换或“数模”转换。音频信号转为数字信号的过程如下：,10(60),实现音频的数字化就是将模拟音频信号转换成有限个数字表示的离散序列。音频数字化涉及音频的采样、量化和编码。,选择采样频率，进行采样；选择分辨率，进行量化；形成数字化声音。,6.2.1 音频的数字化（重点）,11(60),（1
4、）声音采样,计算机并不直接使用连续平滑的波形来表示声音。它是以固定的时间间隔对波形的幅值进行采样，用得到的一系列数字量来表示声音。,6.2.1 音频的数字化（重点）,12(60),奈奎斯特采样定理：采样频率只要高于被采样信号最高频率的2倍，就能获得满意的声音还原效果。,采样频率：单位时间内的采样次数。 常用的采样频率：11.025kHz(语言效果)、22.05kHz(音乐效果)和44.1kHz(高保真效果),6.2.1 音频的数字化（重点）,13(60),（2）量化,采样得到的数据只是一些离散的值，将这些离散的值用计算机中的若干二进制位来表示，这一过程称作量化。显然，量化的过程中要损失一些精度
5、。 量化精度：若采样位数为R，则有2R个量化级；量化级分得越细，对声音信号的反应越灵敏，即量化精度越高，存储的数据量也就越大。,6.2.1 音频的数字化（重点）,14(60),3位量化只能表示8个值；0.75，0.5，0.25，0，-0.25，-0.5，一0.75和-1，可以看出量化位数越少，波形就越难辨认，还原后的声音质量也就越差。,6.2.1 音频的数字化（重点）,15(60),对声音进行数据压缩，减少数据量，并组织数据，便于存储和处理。,（3）编码,6.2.1 音频的数字化（重点）,16(60),波形声音的主要参数包括：取样频率，量化位数，声道数目，使用的编码方法及码率。码率即每秒中的数
6、据量，数字声音未压缩前，码率的计算机公式为：码率(b/s)=采样频率量化位数声道数,6.2.1 音频的数字化（重点）,17(60),（要会计算） 例如：双声道立体声，采样频率为11.025kHz，8位量化，其码率为: 11.025*8*2=176.4(kb/s)=22.05(kB/s)存储一分钟这样的声音数据，容量需要:22.05(kB/s) 60(s)=1323KB,6.2.1 音频的数字化（重点）,18(60),（1）乐器数字接口MIDI（了解） MIDI是多媒体计算机所支持的一种声音产生方法，与波形音频产生和记录声音的方法不同，它不支持记录声音的波形信息，而是说明音乐信息的一系列指令，如
7、音符序列、节拍速度等，即它通过描述声音产生数字化的乐谱。,6.2.2 声音合成技术,19(60),MIDI声音特点： 占用数据量小 编辑修改方便灵活。因为MIDI文件存储的是命令，而不是声音波形；容易编辑。 处理语音能力较差，并且受合成器中乐器组合限制，不能保证一个MIDI文件在不同声音卡上播放时效果一样。,6.2.2 声音合成技术,20(60),（2）语音合成（Speech synthesis）语音合成：使计算机模仿人的发声，自动生成语音的过程。合成的语音必须是可理解的，听上去要尽量自然，可理解是一个基本的前提。例如：在股票交易、航班等动态查询，电话中相关信息的查询等就要用到该技术。,6.2
8、.2 声音合成技术,21(60),1.波形信息文件格式：WAV、MP3WAV记录了真实的声音采样数据，文件的数据量较大；MP3是采用MPEG-1第3层的压缩编码的音频文件 2.合成音乐文件格式：MID、RMI、MODRMI和MOD都是MIDI文件格式，MOD格式的通用性强一些。,6.2.3 常用音频文件格式,22(60),主要功能：波形的编辑；声音强度调节；添加声音的特殊效果；格式转换功能声音编辑软件GoldWave,6.2.4 声音处理软件（了解）,end of 6.2,23(60),6.3.1 图像的数字化 6.3.2 矢量图形表示 6.3.3 图形、图像处理软件,6.3 图形、图像的表示
9、和处理（重点）,24(60),图形: 即矢量图形或几何图形，是用一组命令来描述 ,这些命令用来描述构成画面的直线、矩形、圆、圆弧、曲线等的形状、位置、颜色等各种属性和参数。图像：通过描述画面中每一个像素的亮度或颜色来表示画面的，也称为点阵图像或位图图像(Bitmap)方法。,25(60),（1）图像的获取计算机获取图像的过程称为图像的获取， 其步骤为：采样量化,6.3.1 图像的数字化,26(60),采样：对图像进行离散化处理。经采样得到N*M的离散样本阵列，整个样本阵列构成位图，每个采样点称为一个像素。 量化：对每个采样点的灰度或颜色进行数字化处理，即用二进制进行编码，表示图像的颜色。,6.
10、3.1 图像的数字化,27(60),描述图像的重要属性是：图像分辨率彩色空间图像颜色深度和最大颜色数图像的数据量,（2） 图像的表示,6.3.1 图像的数字化,28(60),图像的分辨率：指图像的尺寸，即水平方向上与垂直方向上所包含的像素个数。与屏幕分辨率未必相同。 彩色空间：即颜色模型，指图像所使用的彩色描述方法，如：RGB颜色模型、CMYK颜色模型等。,6.3.1 图像的数字化,29(60),举例：分辨率与图像尺寸的关系,520x376,260x188,130x94,在显示比例相同时，显示在屏幕上的图像尺寸与图像分辨率成正比,30(60),图像颜色深度和最大颜色(灰度)数：图像颜色深度-组
11、成该图像的所有颜色分量的位数之和，如8位或24位，即表达彩色的所有二进制位数。最大颜色(灰度)数-指图像中可能出现的不同颜色(灰度)的最大数目。,图像颜色深度决定最大颜色(灰度)数,6.3.1 图像的数字化,31(60),注意：1位所表示的颜色数为2（黑白）；8位所表示的颜色数为256（灰色）；RGB使用24位来表示彩色。,6.3.1 图像的数字化,32(60),图像数据量：一幅图像的数据量可按下式进行计算(以字节为单位)图像数据量图像宽度图像高度图像深度/8,几种常用图像的数据量见 P163,6.3.1 图像的数字化,33(60),（1）矢量图形的组织图元：指一些形状简单的物体，如点、直线、
12、曲线、圆、多边形、球体、立方体、矢量字体等。 用一组命令和数学公式描述这些图元，包括它们的形状、位置、颜色等信息。用简单的图元可以构成复杂的图形 。,6.3.2 矢量图形的表示,34(60),（2）矢量图形的特点尺寸可以任意变化而不损失图像的质量；快速打印和屏幕显示；文件较小；高度的可编辑性；缺乏真实感。,6.3.2 矢量图形的表示,35(60),(1)位图类图像文件 BMP、GIF、PNG、JPEG、TIFF、RAW等 (2)矢量图形文件SVG、WMF、EPS、CDR等,6.3.3 常用的图形图像文件格式,36(60),（1）图形图像处理软件的主要功能图形图像文件的处理（打开、存储、格式转换
13、）图像编辑功能；图像处理功能（色彩效果、亮度效果等）；图像颜色的处理功能；图形图像的绘制能力。,6.3.4 图形、图像处理软件（了解）,37(60),（2）图形绘制软件的主要功能图形图像文件处理；矢量图形的绘制能力；矢量图形的处理能力。,6.3.4 图形、图像处理软件（了解）,38(60),（3）常见图形绘制软件AutoCADPhotoshopCorel Drawend of 6.3,6.3.4 图形、图像处理软件（了解）,39(60),6.4.1 视频信息采集 6.4.2 视频信息主要技术参数 6.4.3 常见视频文件格式 6.4.4 视频信息处理软件,6. 4 视频信息处理,40(60),
14、视频即动态图像。视频信息的采集，其目的就是将模拟信号转换为数字信号。其设备是：视频采集卡（用于信号转换），如DV卡。视频采集卡包括：视频信号采集模块；音频信号采集模块；总线接口模块。摄像头、数字摄像机等不需视频采集卡。,6.4.1 视频信息采集,41(60),帧速每秒钟播放多少幅视频图像，一般帧速在12帧/s以上，就可以显示比较连续的画面； 数据量每帧图像的数据量帧速播放时间,6.4.2 视频信息主要技术参数,42(60),1.AVI（Audio Video Interleaved）该格式是对音频/视频采用有损压缩的方式，其压缩率较高，并可将音频和视频混合在一起。目前，AVI主要应用于多媒体光
15、盘上，保存影像信息。缺点：不适应在网络上对视频流的实时播放。 2.MOV Quick Time的文件格式，图像质量比AVI好。,6.4.3 常见视频文件格式,43(60),3.MPEG 以MPEG压缩和解压缩技术为基础图像格式，后缀：MPG 4.DAT VCD专用格式，是基于MPEG压缩算法的一种格式。,6.4.3 常见视频文件格式,44(60),1.数字视频信息播放软件其播放软件要具有实时解压缩的功能；如：超级解霸、Media Player等。 2.数字视频信息编辑软件如：QuickTime软件。,6.4.4 视频信息处理软件,end of 6.4,45(60),6.5.1 动画的概念 6.
16、5.2 动画的种类 6.5.3 动画的实现方法 6.5.4 二维动画和三维动画（自学） 6.5.5 动画制作软件（自学）,6. 5 动 画（了解）,46(60),动画 即运动的图画，就是将一幅幅静止图像进行连续播放。连续 体现在播放时间上的连续和播放图像上的连续。,6.5.1 动画的概念,47(60),1.过程动画 强调控制物体运动变化的过程，相对于空间环境的位置变化或环境本身的变化，也就是要么环境变，要么物体变。 2.变形动画 通过计算机的运算，实现物体自身形态的变化，如确定第一幅画面，然后在此基础上通过一些算法生成后续的动画画面。,6.5.2 动画的种类,48(60),1.逐帧动画其核心在
17、产生关键帧画面，然后在此基础上利用相关算法生成其他帧画面，再利用缓冲技术产生动画。在播放前已经生成所有的每一帧画面。 2.实时动画在动画的实现过程中绘制每一帧画面，边播放边生成画面。,6.5.3 动画的实现方法,end of 6.5,49(60),一、 数据压缩方法概述 二、 数据压缩的国际标准,6.6 多媒体数据压缩标准,50(60),为什么需要数据压缩？,多媒体的特点之一：数据量大；多媒体信息有大量的冗余。,51(60),数据压缩是通过编码技术/数学运算将原来较大的文件变为较小文件的数字处理技术，以降低数据存储时占用的存储空间。数据压缩的前提是无失真或允许一定失真，以尽可能少的数据表示信号
18、。数据解压缩是把压缩数据还原成原始数据或与原始数据相近的数据的技术。,一、 数据压缩方法概述,52(60),常用数据压缩方法： 无损压缩方法特点：能确保解压缩后的数据不失真，一般用于文本数据、程序以及重要图片和图像的压缩，压缩比一般为2:1-5:1。 典型的无损压缩软件有：WinZip、WinRar等。无损压缩的编码方法有：行程编码、哈夫曼编码、二进制算术编码等。,一、 数据压缩方法概述,53(60),有损压缩方法是以牺牲某些信息为代价，换取较高的压缩比，一般用于图像、视频和音频数据的压缩，压缩比高达几十到几百倍。,大多数常用的图像压缩标准，总是上述2类方法的混合使用，例如JPEG，MPFG等
19、。有损压缩的编码有：预测编码、PCM编码、变换编码、矢量编码等。,一、 数据压缩方法概述,54(60),衡量数据压缩方法优劣需考虑的因素：信息的压缩比；实现压缩/还原算法的难易程度；重现精度。,一、 数据压缩方法概述,55(60),联合图像专家组（Joint Photographic Experts Group ,JPEG ）,静止图像压缩标准运动图像专家组（Moving Picture Experts Group,MPEG）,动态图像压缩标准,二、 数据压缩的国际标准,56(60),1.JPEG静止图像压缩标准JPEG对单色及彩色图像的压缩比通常约为：10:1和15:1，常用于CD-ROM等
20、，压缩后的扩展名为：jpg。,二、 数据压缩的国际标准,57(60),2.MPEG编码标准MPEG压缩标准是针对运动图像而设计的、基本方法是在单位时间内采集并保存第一帧信息，然后就只存储其余帧相对第一帧发生变化的部分，以达到压缩的目的。,二、 数据压缩的国际标准,58(60),MPEG分成MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4等不同的规范。MPEG-1：基于数字存储媒体运动图像和声音的压缩标准,着眼于解决多媒体的存储问题,例如：VCD、MP3。 MPEG-2：通用的图像和声音压缩标准。广泛应用于：数字电视、DVD、VOD等领域。,二、 数据压缩的国际标准,59(60),MPEG-4,视频和音频对象的压缩,是继MPEG-2制定的国际标准。MPEG-4的目标是：支持各种网络条件下交互式的多媒体应用，主要侧重于对多媒体信息内容的访问。,二、 数据压缩的国际标准,60(60),3. MP3压缩MPEG-1标准的一部分，压缩比为1:12end of 6.6 & 6,二、 数据压缩的国际标准,
