1、大学计算机基础,电子与信息工程学院,了解多媒体的基本概念了解声音的相关特性了解数字音频的获取过程理解图形图像的概念了解色彩空间的基本知识了解数字视频的相关技术,第七章 多媒体技术, 要 求,媒体（Media）：指传播信息的媒介，为信息的传播提供载体或平台。简单地说，就是信息的载体。我们通常所说的媒体是指信息的物理载体（即存储和传递信息的实体，如：书本、挂图、磁盘、光盘、磁带以及相关的播放设备等）或信息的表现形式（即传播形式，如：文字、声音、图像、动画等）。,7.1.1媒体,国际电话电报咨询委员会CCITT把媒体分成5类：感觉媒体 指直接作用于人的感觉器官，使人产生直接感觉的媒体，如：引起听觉反
2、应的声音，引起视觉反应的图像等。表示媒体 指传输感觉媒体的中介媒体，即用于数据交换的编码，如：图像编码（JPEG、MPEG等）、文本编码（ASCII码、GB2312等）和声音编码等。,7.1.1媒体,表现媒体 指进行信息输入和输出的媒体，如：键盘、鼠标、扫描仪、话筒、摄像机等为输入媒体，显示器、打印机、喇叭等为输出媒体。存储媒体 指用于存储表示媒体的物理介质，如：硬盘、软盘、磁盘、光盘、ROM及RAM等。传输媒体 指传输表示媒体的物理介质，如：电缆、光缆等。,7.1.1媒体,多媒体（Multimedia），以数字化为基础，能够对多种媒体信息（文字、声音、图形、图像、动画与视频等）进行采集、编码
3、、存储、传输、处理和表现，综合处理多种媒体信息并使之建立起有机的逻辑联系，集成为一个系统并具有良好交互性的技术。多媒体不仅指多媒体本身，而且包括处理和应用它的一整套技术。所以说“多媒体”与“多媒体技术”是同义词。,7.1.2多媒体与多媒体技术,多媒体技术有以下几个主要特点：集成性控制性交互性非线性实时性,7.1.2多媒体与多媒体技术,80年代声卡的出现，不仅标志着电脑具备了音频处理能力，也标志着电脑的发展终于开始进入了一个崭新的阶段，多媒体技术发展阶段。1988年MPEG（Moving Picture Expert Group，运动图像专家小组）的建立又对多媒体技术的发展起到了至关重要的作用。
4、90年代，随着硬件技术的提高，自Inter80486进入市场以后，多媒体时代终于到来。多媒体技术未来的发展可以概括为两个方面：智能化网络化,7.1.3媒体技术发展及应用,多媒体的应用不限于在计算计上处理和表现，许多家电设备、工业控制系统、现场监视系统等多媒体终端将构成一个立体的网络系统相互协作处理信息。多媒体技术主要应用有以下几方面：视频会议系统虚拟现实超文本（Hypertext）家庭视听,7.1.3媒体技术发展及应用,多媒体个人计算机（Multimedia Personal Computer， MPC）就是具有了多媒体处理功能的个人计算机，它的硬件结构是在一般所用的个人机基础之上添加了一些专
5、门用于处理多媒体信息的软硬件配置。,7.1.4多媒体个人计算机,声音指机械振动或气流扰动引起周围弹性媒质发生波动，产生声波。声波传到人耳，经过人类听觉系统的感知就是声音。声音大体又分为两种：乐音指振动起来是有规律的、单纯的，并有准确的高度（也叫音高）的音。噪音指没有一定高度的音。它的振动即无规律又杂乱无章的音，我们称它为噪音。,7.2.1声音的基本特性,声音特性包括响度，音色，音调三个主要特征，人们就是根据这三个主要特征区分声音。响度指人主观上感觉声音的大小（俗称音量），由“振幅” 和人离声源的距离决定，振幅越大响度越大，人和声源的距离越小，响度越大。分贝（dB）指一种测量声音的相对响度的单位
6、,7.2.1声音的基本特性,音色又称音品，指声音的感觉特性。音调的高低决定于发声体振动的频率，响度的大小决定于发声体振动的振幅，但不同的发声体由于材料、结构不同，发出声音的音色也就不同，这样我们就可以通过音色的不同去分辨不同的发声体音色是声音的特色。根据不同的音色，即使在同一音高和同一声音强度的情况下，也能区分出是不同乐器或人发出的。,7.2.1声音的基本特性,声音频率的高低叫做音调，音调表示人的听觉分辨一个声音的调子高低的程度。 音调主要由声音的频率（频率单位Hz，赫兹，）决定。人耳听觉范围2020000Hz。20Hz以下称为次声波，20000Hz以上称为超声波。,7.2.1声音的基本特性,
7、数字音频是一种利用数字化手段对声音进行录制、存放、编辑、压缩或播放的技术，它是随着数字信号处理技术、计算机技术、多媒体技术的发展而形成的一种全新的声音处理手段。数字声音相对传统用磁带存储音频具有存储方便、存储成本低廉、存储和传输的过程中没有声音的失真、编辑和处理非常方便等特点。数字音频的主要应用领域是音乐后期制作和录音。,7.2.2数字音频基础,数字音频的特征：采样率 是通过波形采样的方法记录1秒钟长度的声音，需要多少个数据。声音的采样频率常用的有44.1KHz、32KHz和22.05KHz。量化级 指描述声音波形的数据是多少位的二进制数据，通常用bit做单位，如16bit、24bit。16b
8、it量化级记录声音的数据是用16位的二进制数，因此，量化级也是数字声音质量的重要指标。如：标准CD音乐的质量就是16bit。,7.2.2数字音频基础,声道是指声音在录制或播放时在不同空间位置采集或回放的相互独立的音频信号，所以声道数也就是声音录制时的音源数量或回放时相应的扬声器数量。如：单声道、立体声、5.1声道等。比特率是另一种数字音乐压缩效率的参考性指标，表示记录音频数据每秒钟所需要的平均比特值，通常我们使用Kbps作为单位。CD中的数字音乐比特率为1411.2Kbps近乎于CD音质的MP3数字音乐需要的比特率是112Kbps128Kbps。压缩率通常指音乐文件压缩前和压缩后大小的比值，用
9、来简单描述数字声音的压缩效率。,7.2.2数字音频基础,声音的数字化包括三大步骤：采样、量化、编码,7.2.2数字音频基础,图形 指由外部轮廓线条构成的矢量图，即由计算机绘制的直线、圆、矩形、曲线、图表等。图像 是由扫描仪、摄像机等输入设备捕捉实际的画面产生的数字图像。由像素点阵构成的位图。图像用数字描述像素点、强度和颜色。,7.3.1图形与图像,7.3.1图形与图像,矢量图形,像素图像,7.3.1图形与图像,描述数字图像的主要参数有以下两点：图像分辨率指图像中存储的信息量。这种分辨率有多种衡量方法，典型的是以每英寸的像素数（PPI）来衡量。图像分辨率决定了图像输出的质量，而图像分辨率和图像尺
10、寸的值一起决定文件的大小。,7.3.2数字图像的主要参数,36ppi 10ppi 2ppi,显示分辨率是显示器在显示图像时的分辨率，分辨率是用点来衡量的，显示器上这个“点”就是指像素。显示分辨率的数值是指整个显示器所有可视面积上水平像素和垂直像素的数量。如：800600的分辨率，是指在整个屏幕上水平显示800个像素，垂直显示600个像素。显示分辨率的水平像素和垂直像素的总数总是成一定比例的，一般为4:3、16:9、16:10。,7.3.2数字图像的主要参数,图像色彩深度指在计算机图形学领域表示在位图或者视频帧缓冲区中储存1像素的颜色所用的位数，它也称位/像素（bpp），色彩深度越高，可用的颜色
11、就越多。常见的色彩深度有：单色 黑白二色。8位灰阶 ，有256个层次。24位彩色（真彩色） 有R、G、B共3个基色分量，每种占一个字节（8位）即每种基色有256个层次，它们的组合便有256256256种颜色。通常称为“百万色”，,7.3.2数字图像的主要参数,7.3.2数字图像的主要参数,24位 8位 单色,颜色科学已形成一门新的学科，它是一门交叉科学，涉及物理学、生理学、心理学等几个学科的知识。颜色的辨认是人眼受到波长和强度的辐射能的刺激，所引起的一种视神经的感觉，是人们受到物理刺激所产生的心理反应。现代色彩生理、心理实验结果表明，色彩能唤起人们各种不同的情感联想。,7.3.3色彩空间,颜色
12、的描述与度量色调 是彩色彼此相互区别的特性，物体的色调决定于光源的光谱组成和物体表面所反射（或透射）的各波长辐射的比例对人眼所产生的感觉。明度 是眼睛对光源和物体表面的明暗程度的感觉，主要是由光线强弱决定的一种视觉经验。饱和度 是指色彩的鲜艳程度。,7.3.3色彩空间,人眼对红、绿、蓝最为敏感，人的眼睛就像一个三色接收器的体系，大多数的颜色可以通过红、绿、蓝三色按照不同的比例合成产生。同样绝大多数单色光也可以分解成红绿蓝三种色光。这是色度学的最基本原理，即三基色原理。三种基色是相互独立的，任何一种基色都不能有其它两种颜色合成。,7.3.3色彩空间,红绿蓝三基色按照不同的比例相加合成混色称为相加
13、混色，表现如下：红色+绿色=黄色 绿色+蓝色=青色 红色+蓝色=品红 红色+绿色+蓝色=白色,7.3.3色彩空间,RGB模式是显示器所采用的模式，也是Photoshop中最常使用的一种色彩模式。扫描输入和绘制的图像，几乎都是以RGB模式存储的，RGB模式使用红、绿、蓝三原色按不同比例的强度来混合，生成其他各种颜色。在RGB色彩模式下，每一个像素由24位数据表示，红、绿、蓝三原色各使用8位，因而每一种原色都可以表现出256种不同浓度的色调，3种色彩叠加就可形成1677万种色，这也就是真彩色。,7.3.3色彩空间,7.3.3色彩空间,要获得一副数字图像必须将图像中的像素转换成数字信息，以便在计算机
14、上进行处理和加工。将模拟图像转换为数字图像需要经过以下几步：对一幅连续的图样的采样：将图像划分为很多的小区域。,7.3.4图像数字化过程,得到图像采样结果：采样的每个区域只能由一个像素来表示所以图像一部分信息会丢失,7.3.4图像数字化过程,量化：将采样区域内的颜色值取与计算机色彩空间内相近的值。,7.3.4图像数字化过程,存储量化结果,7.3.4图像数字化过程,图形、图像存储格式图形存储格式：常用的图形文件存储格式，包括：CDR格式、AI格式、DXF格式、EPS格式图像存储格式：常用的图像文件存储格式，包括：BMP格式、TIFF格式、JPEG格式、GIF格式、PSD格式、PDF格式,7.3.
15、4图像数字化过程,视频（Video，又翻译为视讯）是根据视觉暂留原理，人眼无法辨别单幅的静态画面，看上去是平滑连续的视觉效果，这样连续的画面叫做视频。数字视频是以数字形式记录的视频，和模拟视频相对的。数字视频有不同的产生方式，存储方式和播出方式。,7.4.1数字视频基础,数字视频有以下特性：FPS每秒传输帧数。更确切的解释是“每秒钟填充图像的帧数（帧/秒）”。常见媒体的FPS帧率：电影 24fps，即一秒钟内在屏幕上连续投射出24张静止画面；电视（PAL） 25fps ，欧洲，亚洲，澳洲等地的电视广播格式；电视（NTSL） 30fps ，美国，加拿大，日本等地的电视广播格式；,7.4.1数字视
16、频基础,视频分辨率：各种电视规格分辨率比较视频的画面大小称为“分辨率”。数字视频以像素为度量单位。常见的视频分辨率主要由以下几种：标清 是物理分辨率在720p以下的视频格式。高清 是物理分辨率在720p（1280720）的视频格式；全高清（FULL HD） 分辨率19201080显示；4K分辨率指40962160的像素分辨率，属于超高清分辨率。,7.4.1数字视频基础,视频编码方式就是指通过特定的压缩技术，将某个视频格式的文件转换成另一种视频格式文件的方式。目前主要采用MJPEG、MPEG1/2、MPEG4（SP/ASP）、H.264/AVC、VC-1、Real Video等几种视频编码技术。采用不同的压缩技术，将很大程度影响视频的清晰度、存储量（带宽）、稳定性还有价格。,7.4.2数字视频编码,
