多媒体制作技术及应用

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1、宗绪锋 主编,21世纪高等院校规划教材,多媒体制作技术及应用,第1章 多媒体技术概述,1.1 多媒体基本概念,1.1.1 多媒体及多媒体技术 在计算机技术领域中，媒体（Medium）是指信息传递和存储的最基本的技术和手段，它包括两个方面的含义，一方面是指存储信息的实体（媒质）；另一方面是指传递信息的载体（媒介）。 媒体可分为5种： 1感觉媒体（Perception Medium） 2表示媒体（Representation Medium） 3显示媒体（Presentation Medium） 4存储媒体（Storage Medium） 5传输媒体（Transmission Medium）,1.1

2、 多媒体基本概念,1.1.1 多媒体及多媒体技术 一般所说的“多媒体”，不仅指多种媒体信息本身，而且还指处理和应用各种媒体信息的相应技术，因此，“多媒体”通常是指“多媒体技术”。 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文本、图形、图像和声音，使多种信息建立逻辑连接，集成为一个系统并具有交互性。简言之，多媒体技术就是计算机综合处理声、文、图信息的技术，具有集成性、实时性和交互性。,1.1.2 多媒体技术的特性,1集成性 多媒体技术提供了多维信息空间下的视频与音频信息的获取和表示的方法，广泛采用文字、声音、图形、图像、动画、视频等多样化的信息形式，使得人们的思维表达有了更充分、更自由的

3、扩展空间。 多媒体的集成性主要表现在两个方面，即多媒体信息载体的集成和处理这些多媒体信息的设备的集成。多媒体信息载体的集成是指将文字、声音、图形、图像、动画、视频等信息集成在一起，综合处理，组合成一个完整的多媒体信息；多媒体信息的设备的集成包括计算机系统、存储设备、音响设备、视频设备等的集成，是指将各种媒体在各种设备上有机地组织在一起，形成多媒体系统，从而实现声、文、图、像的一体化处理。,1.1.2 多媒体技术的特性,2交互性 交互性是多媒体技术的关键特性，它向用户提供了更加有效地控制和使用信息的手段，可以增加对信息的注意和理解，延长信息的保留时间，使人们获取信息和使用信息的方式由被动变为主动

4、。人们可以根据需要对多媒体系统进行控制、选择、检索和参与多媒体信息的播放和节目的组织。 目前，交互的主要方式是通过观察屏幕的显示信息，利用鼠标、键盘或触摸屏等输入设备对屏幕的信息进行选择，达到人机对话的目的。随着信息处理技术和通信技术的发展，还可以通过语音输入、网络通信控制等手段来进行交互。,1.1.2 多媒体技术的特性,3实时性 由于多媒体技术是研究多种媒体集成的技术，其中声音和活动的图像是与时间密切相关的，这就要求对它们进行处理以及人机的交互、显示、检索等操作都必须实时完成，特别是在多媒体网络和多媒体通信中，实时传播和同步支持是一个非常重要的指标。如在播放声音和图像时，不能出现停顿现象，并

5、且要保持同步，否则会影响播放的效果。,1.2 多媒体信息的表示,1.2.1 文字 1西文字符编码 在计算机中，西文采用ASCII码表示。 2汉字编码 （1）汉字的输入编码 当前采用的编码方式主要有数字编码、音码、型码及音型码四类。 （2）汉字内码 每个汉字在计算机内部都由惟一的编码汉字内码来表示。 （3）汉字字模码 字模码是用点阵表示的汉字字形代码，它是汉字的输出形式。,1.2 多媒体信息的表示,1.2.2 数字音频 音频（Audio）也称“音频信号”或“声音”，其频率范围约在20Hz20kHz。 声音主要包括波形声音、语音和音乐3种类型。 声音是一种振动波，波形声音是声音的最一般形态，它包含

6、了所有的声音形式； 语音是一种包含有丰富的语言内涵的波形声音，人们对于语音，可以经过抽象，提取其特定的成分，从而达到对其意义的理解，它是声音中的一种特殊媒体； 音乐就是符号化了的声音，和语音相比，它的形式更为规范，如音乐中的乐曲，乐谱就是乐曲的规范表达形式。,1.2.2 数字音频,1数字音频 数字音频是指用一系列数字表示的音频信号，是对声音波形的表示。 在计算机内的音频必须是数字形式的，因此必须把模拟音频信号转换成由有限个数字表示的离散序列，实现音频的数字化。 波形描述了声音在空气中的振动，波形最高点（或最低点）与基线间的距离为振幅，波形中两个连续的波峰间的距离称为周期，每秒钟内出现的周期数称

7、为波形的频率，在捕捉声音时，以一定的时间间隔对波形进行采样，产生一系列的振幅值，将这一系列的振幅值用数字来表示，就生成波形文件。,1.2.2 数字音频,2MIDI MIDI（Musical Instrument Digital Interface，乐器数字接口）是一种技术规范，是数字音乐的国际标准。MIDI信息是描述一段音乐的指令，它是音乐行为的记录，包括音长、音量、音高等音乐的主要信号。当MIDI信息通过一个音乐合成器进行播放时，该合成器对一系列的信息进行解释，然后产生出一段相应的音乐。 由于MIDI文件是一系列指令，所以占用的磁盘空间小，一般用于处理较长的音乐。,1.2.3 图形与图像,1

8、图形 图形是指由点、线、面以及三维空间所表示的几何图。在几何学中，几何元素通常用矢量表示，所以图形也称矢量图形。矢量图形是以一组指令集合来表示的，这些指令用来描述构成一幅图所包含的直线、矩形、园、圆弧、曲线等的形状、位置、颜色等各种属性和参数。 在显示图形时，需要相应的软件读取和解释这些指令，将其转换为屏幕上所显示的形状和颜色。,1.2.3 图形与图像,2图像 图像是一个矩阵，其元素代表空间的一个点，称之为像素（Pixel），每个像素的颜色和亮度用二进制数来表示，这种图像也称为位图。对于黑白图用1位值表示，对于灰度图常用4位（16种灰度等级）或8位（256种灰度等级）来表示某一个点的亮度，而彩

9、色图像则有多种描述方法。位图图像适合于表现比较细致、层次和色彩比较丰富、包含大量细节的图像。,1.2.3 图形与图像,3图形与图像的区别与联系 图形与图像的区别主要体现在4个方面： （1）数据来源不同 （2）处理方法不同 （3）理论基础不同 （4）用途不同 图形、图像技术既存在着区别，又是相互关联的。把两者相结合，可以进行立体成像，也可以进行真实感的图形设计，将几何模型和数据转变成计算机图像。 多媒体系统和虚拟现实系统中，多利用图形、图像这两种技术进行完美的立体成像。,1.2.4 数字视频,我们的眼睛具备一种“视觉停留”生物现象，如果以足够快的速度不断播放每次略微改变物体的位置和形状的一幅幅图

10、像，眼睛将感觉到物体在连续运动。 视频（Video）系统就是应用这一原理产生的动态图像。这一幅幅图像被称为帧（Frame），它是构成视频信息的基本单元。 数字化视频系统是以数字化方式记录连续变化的图像信息的信息系统，并可在应用程序的控制下进行回放，甚至通过编辑操作加入特殊效果。,1.2.5 计算机动画,动画（Animation）和视频类似，都是由一帧帧静止的画面按照一定的顺序排列而成，每一帧与相邻帧略有不同，当帧以一定的速度连续播放时，视觉暂留特性造成了连续的动态效果。 计算机动画和视频的主要差别类似图形与图像的区别。 计算机动画是用计算机表现真实对象和模拟对象随时间变化的行为和动作，是计算机

11、图形技术绘制出连续画面，是计算机图形学的一个重要的分支； 数字视频主要指模拟信号源经过数字化后的图像和同步声音的混合体。 目前，在多媒体用中有将计算机动画和数字视频混同的趋势。,1.2.6 超文本与超媒体,1 超文本与超媒体的基本概念 超文本（Hypertext）可以简单地定义为收集、存储和浏览离散信息，以及建立和表示信息之间关系的技术。从概念上讲，一般把已组成网（Web）的信息成为超文本，而把对其进行管理使用的系统称为超文本系统。 超文本具有非线性的网状结构，这种结构可以按人脑的联想思维方式把相关信息块联系在一起，通过信息块中的“热字”、“热区”等定义的链来打开另一些相关的媒体信息，供用户浏

12、览。 随着多媒体技术的发展，超文本中的媒体信息除了文字外，还可以是声音、图形、图像、视频等多媒体信息，从而引入了“超媒体”这一概念，超媒体=多媒体+超文本。,1.2.6 超文本与超媒体,2超文本/超媒体组成要素 超文本/超媒体是由相对独立的结点信息和表达它们之间关系的链所组成的信息网络。 （1）结点 结点是超文本/超媒体表达信息的基本单位，是围绕一个特殊主题组织起来的的数据集合。 （2）链 链也是组成超文本/超媒体的基本单位，用来连接相关的结点。链形式上是从一个结点指向另一个结点的指针，本质上表示不同结点间存在着信息联系。 （3）网络 由节点和链构成的网络是一个有向图。,1.3 多媒体计算机系

13、统,1.3.1 多媒体计算机系统组成 多媒体计算机系统是一个能综合处理多种媒体信息的计算机系统，由多媒体硬件系统和多媒体软件系统组成。一个完整的多媒体计算机系统，应该包括6个层次的结构。,计算机基本硬件系统,多媒体硬件设备,多媒体核心系统软件 （操作系统、硬件驱动程序）,多媒体制作平台与工具,多媒体创作、编辑软件,多媒体应用系统,第一层,第三层,第四层,第六层,第五层,第二层,硬件系统,软件系统,1.3.2 多媒体个人计算机系统,由多媒体计算机系统的组成可以看出，多媒体个人计算机（MPC）并不是一种全新的个人计算机，它是在现有PC机基础上加上一些硬件板卡及相应软件，使其具有综合处理声、文、图信

14、息的功能。 1 MPC的配置 （1） CD-ROM驱动器 （2） 声卡 （3） 视频卡 视频采集卡 视频解压卡 视频转换卡 （4） 软件环境 2 MPC的技术标准,1.4 多媒体光盘存储系统,1.4.1 光盘及其特点 CD（Compact Disc，高密盘）是采用光学方式来记录和读取二进制信息的，所以称之为光盘。 光盘是一种数字式记录存储器，具有容量大、耐用、易保存、标准化等优点，并且非常适合于大量生产，所以被广泛地作为计算机软件、多媒体出版物、计算机游戏等发行量大的电子出版物。 光盘在存储多媒体信息方面具有以下主要的特点。 1记录密度高 2存储容量大 3采用非接触方式读/写信息 4信息保存时

15、间长 5不同平台可以互换 6多种媒体融合 7价格低廉,1.4.2 光盘的标准,为了使不同生产厂家生产的光盘能够在遵循对应规范的光盘驱动器中使用，国际标准化组织ISO对光盘的物理尺寸、转速、存储容量、数据传输速率、误码率、编码方法和数据格式等多项技术参数作了详细的规定。这些技术规范为软件、硬件设计人员提供了详细的技术说明，也为软件、硬件开发人员进行技术开发提供了依据。由于国际标准化组织在制定和采纳光盘标准规范文件时，使用了不同颜色的封面，人们也就习惯以标准规范文件的封面颜色来区分不同的光盘标准。,1.4.2 光盘的标准,1红皮书（Red Book）规范 红皮书是CD标准的第一个文件，即CD-DA

16、（CD-Digital Audio）激光数字音频光盘规范，发表于1981年。红皮书详细规定了CD-DA光盘的物理特性、数据编码和错误校正格式。 CD系列的所有产品都建立在红皮书规范之上，其后的各种光盘标准都是以红皮书规范为基础改进制定的,1.4.2 光盘的标准,2黄皮书（Yellow Book ）规范 CD-ROM开发人员1985年在High Sierra旅馆集会，提出了CD-ROM的基本标准， 1988年正式被国际标准化组织制定为IS0 9660规范，即黄皮书规范。IS0 9660规范以红皮书为基础，详细规定了CD-ROM数据存放和逻辑结构的格式，其核心思.想是将光盘上的数据以数据块的方式来组织，专用于存储计算机数据或软件。CD-ROM扇区数据格式的定义分为Mode l和Mode 2两种规范，Mode 1主要用于存放对误码率要求较高的计算机软件或数据，Mode 2主要用于存放对误码率要求不高的图像或声音数据。,1.4.2 光盘的标准,3绿皮书（Green Book ）规范 绿皮书是1987