1、第 4章 医学 多媒体技术 基础主要内容4.1 多媒体技术概述4.2 多媒体信息处理4.3 实用多媒体技术4.4 数据压缩技术4.5 虚拟现实技术4.1 多媒体技术概述1. 媒体 含义： 一 指存储信息的实体，如软盘、硬盘、光盘、磁带、半导体存储器等 ； 二 指携带信息的载体，如文本、图形 /图像、声音、视频、动画等。这里，我们所说的 “ 媒体 ” 指的是第二种，即携带信息的载体。2. 多媒体 (Multimedia) 顾名思义 ，即两种或两种以上媒体的有机组合。表现形式有：文字、声音、图形、图像、动画、视频等。3. 多媒体技术 (Multimedia Technique) 就是把文本、图形
2、/图像、声音、视频、动画等媒体通过计算机集成在一起的技术。多媒体技术的主要特点1. 多样性 ：信息 媒体的多样性是指计算机 能处理多种信息媒体 ，也就是能对不同的输入信息可以经过加工、变换或处理输出新的信息，而不是简单的记录和重放。1. 交互性：多媒体技术则可以实现人对信息的主动选择、编辑和控制，即人机交互操作 。多媒体技术的主要特点3. 集成性 ：对文字、图像、图形、声音、视频、动画等信息进行综合处理，使各媒体协调一致。多媒体 的集成性主要表现在在两个方面，一方面是信息媒体的集成，即将各种不同的媒体信息有机地同步，集成为一个完整、协调的多媒体信息。另一方面是各种不同的显示或表现媒体设备的集成
3、。3. 实时性：多媒体技术还表现在信息处理的实时性。如在多媒体系统中，由于声音和活动视频图像与时间密切相关 ，使 声音和图像在播放时不出现 停滞（要实时同步）。 这样，在进行多媒体交互时，就好像面对面一样。多媒体计算机与网络lMPC(Multimedia Personal Computer)计算机 能够集声、文、图、像处理于一体，诞生了有多媒体处理能力的计算机。所谓多媒体计算机是指具有多媒体处理功能的 个人计算机多媒体 技术与网络技术的结合使得计算机的信息具有资源共享、信息交换和信息分布处理、分布控制等特点。4.2多媒体信息处理l 4.2.1多媒体 信息的组成 u 文字u 图形 /图像u 声音
4、u 视频u 动画4.2多媒体信息处理l 4.2.2多媒体 信息处理的特点 l 数据类型 复杂 l 数据信息量大 l 数据的实时性要求高 l 数据的分布性广 l 数据的交互性要求强 4.2.3 声音 信息处理 (声音信息数字化)l 声音 l 声音信号数字化 l 采样l 数字化l 声音文件的存储格式 声音信息数字化及存储 声波采样与数字化 采样频率 f： 1/T， 每秒钟的采样次数 ；采样点精度 ： 存放采样点振幅值 A的二进制位数 ；声道数 ： 声音通道的个数 ， 立体声 为双声道。每秒钟存储声音容量的公式为：采样频率 采样精度（位数） 声道数 /8=字节数 振幅时间采样点ATl 采样频率： 采
5、样频率高，声音保真度越好。声音的频率范围20KHz到 22KHz,进行数字化时，在多媒体技术中常用的标准采样频率为 44.1KHz、 48KHz或更高。l 采样精度： 采样数据位数对声音的音质有重大影响。分 8位A/D转化器（采样信号分 256份）， 16位 A/D转换器（ 65536份），后者比前者音质好（音质细腻）。l 声道数：单声道、双声道、杜比 5.1或 7.1声道的环绕立体声等。采样量化 编码(2)声音文件的格式l 波形音频文件（ WAV）文件所需要的空间很大，可以以任何声源录制生成，在各种计算机上的播放效果基本一致。l 数字音频文件（ MID）MIDI代表音乐数字接口，是数字音乐的
6、一个国际标准，文件所需空间很小，其中包含的不是采样数据，而是一些指令。 MIDI文件无法得到自然界中的所有声音，播放效果还与合成器的质量有关，不同档次的声卡差异较大。l 光盘数字音频文件 (CD-DA)采样频率 44.1KHz、采样数据 16位；能完全重现原声音的效果。 CD唱片对声音的生成、处理、还原方法与 WAVE文件基本相同，是通过数字采样技术制作的，但不生成 WAV文件，而是把采样数据直接写在光盘上。l MP3文件采用 ISO成立的运动图像专家组 (Moving Picture Experts Group, MPEG)制定的 MPEG-1的音频压缩技术生成。 其压缩是一种有损压缩 ，l
7、 WMA文件WMA文件是 Microsoft公司的压缩音频文件格式，其压缩率一般可以达到 1:18。文件扩展名为 .WMA. WMA的全称是 Windows Media Audio，是微软力推的一种音频格式。 WMA格式是以减少数据流量但保持音质的方法来达到更高的压缩率目的。l RealAudio文件RealAudio文件是 RealNetworks公司开发的一种新型流式音频（Streaming Audio）文件格式；它采用 RealNetworks所制定的音频、视频压缩规范进行有损压缩，主要用于在低速率的广域网上实时传输音频信息。文件扩展名为： .RA、 .RM 或 .RAM。4.2.4 图
8、形 图像信息处理1. 图形和图像l 图形 : 指从点、线、面到三维空间的黑白或彩色几何图，也称矢量图，这类图形比较适合用数学方法来表示，所以可以减少存储量。图形有二维和三维之分，图形的绘制一般需要专门的绘图软件，如：AutoCAD、 CorelDraw等。图形文件即可以存储为矢量文件也可以存储为位图文件 l 图像： 不像图形有明显规律的线条，在计算机中很难用矢量来表示，基本上只能用点阵来表示，每个点组成图像，这点称为像素，图像文件一般存为位图文件。电脑中的图像分为 点阵图像 与 矢量图形6464像素点阵图像模拟图像的数字化采集得到的是点阵图像矢量图形2.多媒体信息的 数字化采集 与 生成l（
9、2）图象的数字化采集图像采样与量化就是把图像分割成为一系列小区域，用特定位数的二进制数值来表示每一个小区域的亮度、色彩等特征。具体的做法就是对图像在水平方向和垂直方向上等间隔地分割成矩形网状结构，所形成的矩形微小区域，称之为像素点。一幅图像画面可被表示成 MN个像素构成的像素点的集合， MN称为 图像的分辨率 。2.多媒体信息的 数字化采集与生成l（ 2）图象的数字化采集图像采样时的分辨率是影响图像质量的重要指标。分辨率越高，得到的图像样本就越细腻逼真，图像的质量越高。6464像素 128128像素 1616像素2.多媒体信息的 数字化采集与生成l（ 2）图象的数字化采集在图像量化时，一个黑白
10、图像（灰度图像），若只有黑白之分，则可用 “0”或 “1”两个值来表示，只须使用一位二进制数据表示每个像素的颜色值。当使用 8位时，可表示 256级的灰度值。对于单色灰度图像，只用一组二进制数据。彩色图像一般用三组二进制数据分别表示每个像素的红（ R）、绿（ G）、蓝（ B）三个基色，其每个像素产生的数据位数为三组二进制数据的位数之和。使用 3X8位 (24位真彩色 ) 使用 4位 (16级灰度 ) 使用 1位 (2色 ) 分辨率屏幕分辨率 ：显示器屏幕上的最大显示区域，即水平与垂直方向的像素个数。如： 1440*900图像分辨率 ：图像分辨率是指组成一幅图像 的像素密度的度量方法。分辨率的单
11、位为 PPI(Pixels Per Inch)，通常叫做 ：像素 每英寸，即每英寸图像内有多少个 像素 点。图像深度图像图像 深度深度 （也称图像灰度、颜色深度）（也称图像灰度、颜色深度）表示数字位图图像中每个像素上用于表示 颜色 的二进制数字位数。如：图像深度为 2，能表示 颜色的种类为 2的 2次方 4种颜色。若深度为 24，即 255种红色和 255种绿色和 255种 蓝色混合 出 16672216 种颜色。它能够表达 自然界各种 颜色，通常称之真彩色 “ True Color” 。图形图像的存储格式l 图像文件存储着二进制编码形式保存的像素信息。它可看成是一个两维矩阵，每个矩阵元素就是
12、像素。像素是表示图像的最基本单位。每个像素的二进制编码位数称为幅值深度或像素深度。图像的典型像素深度为 1、 2、 4、 8、 12、 16或 24位。图形图像的存储格式l 常见的 图像文件 格式l BMP 格式 l JPEG 格式l GIF格式 l WMF格式l PSD格式 l EMF格式 l PNG格式 图形图像的存储格式l 常见的图像文件格式l EPS格式 l TGA格式l SVG格式 l TIFF格式l BMP（ Bitmap）格式BMP（位图格式）是 DOS和 WindowS兼容计算机系统的标准Windows图像格式。 BMP格式支持 RGB、索引颜色、灰度和位图颜色模式，但不支持
13、Alpha通道。 BMP格式支持 1、 4、 24、32位的 RGB位图 。l JPEG（ Joint Photographic Experts Group）格式JPEG（联合图片专家组）是目前所有格式中压缩率最高的格式。大多数彩色和灰度图像都使用 JPEG格式压缩图像，压缩比很大而且支持多种压缩级别的格式，当对图像的精度要求不高而存储空间又有限时， JPEG是一种理想的压缩方式。在WorldWideweb和其它网上服务的 HTML文档中， JPEG用于显示图片和其它连续色调的图像文档。 JPEG支持 CMYK、 RGB和灰度颜色模式。 JPEG格式保留 RGB图像中的所有颜色信息，通过选择性
14、地去掉数据来压缩文件。l GIF（ Graphic Interchange Format）格式GIF（图像交换格式）是一种 LZw压缩格式，用来最小化文件大小和电子传递时间。在 WorldWideWeb和其它网上服务的 HTML（超文本标记语言）文档中， GIF文件格式普遍用于现实索引颜色和图像。 GIF还 支持 灰度模式 。l TIFF（ TagImage File Format）格式TIFF（标记图像文件格式）用于在应用程序之间和计算机平台之间交换文件。 TIFF是一种灵活的图像格式，被所有绘画、图像编辑和页面排版应用程序支持。几乎所有的桌面扫描仪都可以生成 TIFF图像。而且 TIFF格
15、式还可加入作者、版权、备注以及自定义信息，存放多幅图像。l 图像文件的压缩l 图像 会存储所有的像素信息，所需的存储量远多于图形或文本的存储量。为了解决数据量大的问题，需要对图像进行压缩处理。压缩方式分为两类：即有损压缩和无损压缩。 4.2.5 视频 信息处理l 视频技术最早是从电视系统发展而来的，根据人眼的视觉暂留原理，每秒钟中超过 24副连续画面变换时，人眼将无法识别出静态的图像，看上去是平滑连续的视觉效果，这种连续的画面就是视频。 加上伴音信息，存储视频需要的数据非常大，必须压缩后才能使用。所以视频都有一个先压缩再解压的过程，由于不同的公司推出了各自的压缩编码，因此对应很多视频格式。视频
16、信息处理l 常见视频格式l AVI格式 l MOV格式 l MPG/MPEG/DAT格式 l FLIC格式 或 FLV格式l RM/RAM/RMVB格式 l WMV格式 l 常见视频处理软件 ：Windows Movie Make， Adobe Premiere 会 声会影 ，格式工厂 。 4.3 实用多媒体技术 4.3.1 网络 多媒体信息搜索 网络多媒体信息搜索是通过搜索引擎来完成的 。搜索引擎 也是专用计算机，可以理解为存在于网上的一个非常大的数据库，库里收集了大量的信息，通过输入关键字 (词 ) 等方式，可为用户查找出相关的资料或链接信息。通过链接，形成一个全球性的信息查询网络。较著名的免费搜索引擎有雅虎、 Google 、百度、天网、搜狐等。4.3 实用 多媒体技术 4.3.2 多媒体 素材整理与加工1.图片 素材的加工(1)抓屏l 截 图 :使用键盘中的 Print Screen键实现全屏截图，也就是可以截图我们所看到的显示器所有界面；使用Alt + Print Screen 键实现处于活动窗口的截图；使用其他软件的截图功能， 如 Win7附件中的 “ 截图工具” 软件。l 打开 计算机画图工具 (开始 程序 附件 画图 )；l 粘贴 图片 (按住 Ctrl V键 )；l 保存 图片 (文件菜单 保存 )。
