最新计算机第08章 多媒体信息处理与应用讲解

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1、8.1 多媒体技术概述 8.2 多媒体信息的数字化 8.3 PhotoShop及其简单图像处理 8.4 Flash及其基本动画制作 第8章 多媒体信息处理与应用 1 8.1 多媒体技术概述 8.1.1 多媒体技术的基本概念 1. 媒体与媒体的分类 （1）感觉媒体：使人能直接产生感觉的一类媒体 。视 觉媒体（文本、图形图像等）；听觉媒体（语言、音乐 等）。 （2）表示媒体：人为地研究出来的媒体，即用于数据 交换的编码。如语言编码、电报码、条形码等。 （3）表现媒体：使电信号与感觉媒体之间转换的媒体 ，如键盘、鼠标器、显示器、打印机等输入、输出设备 。 （4）存储媒体：用于存储表示媒体的媒体，如纸

2、张、 磁带、磁盘、光盘等。 （5）传输媒体：用于传输表示媒体的媒体，常用的有 电话线、电缆、光纤、电磁波等。 2 8.1 多媒体技术概述 8.1.1 多媒体技术的基本概念 2. 计算机中媒体的含义 媒体在计算机领域有两种含义：一种是 指用以存储信息的实体，如磁带、磁盘、 光盘和半导体存储器，中文译为媒质；另 一种是指传递信息的载体（即计算机中的 数据），如数字、文字、声音、图形、图 像、视频动画等，中文译为媒介。 在计算机多媒体技术中的媒体是指传递 信息的载体（即计算机中的数据） 。 3 8.1 多媒体技术概述 8.1.1 多媒体技术的基本概念 3. 多媒体的定义 多媒体是一种以计算机为中心的

3、多种媒 体的有机组合，这些媒体包括文本、声 音、图形、图像、动画、视频等，并且 人们在接受这些媒体信息时具有一定的 主动性和交互性。 多媒体定义强调三点： 以计算机为中心； 各种媒体的有机结合。 交互性。 4 8.1 多媒体技术概述 8.1.2 多媒体技术的基本特征 1. 多维性：在处理信息范围上具有空间扩 展和放大的 能力。 2. 集成性：不仅是多种媒体信息的集成； 而且是多种技术的集成。 3. 交互性：传统信息交流特点单向性 ；多媒体信息交流特点双向性。 5 8.1 多媒体技术概述 8.1.3 多媒体技术的应用 1. 家庭娱乐 2. 教育与培训 3. 商业应用 4. 网络通信 5. 办公自

4、动化 以上列举的是一些主要应用领域，还有 其他.。 6 8.1 多媒体技术概述 8.1.4 多媒体计算机系统的组成 1. 多媒体计算机硬件系统 （1）光盘存储器 CD-ROM光盘 ：只读存储器；主要存储 计算机程序。 CD-R与CD-RW光盘 ： CD-R单次写入、 多次可读光盘； CD-RW可修改、可删除 、可重写数据光盘。 VCD光盘：含视频的光盘，可存74分钟影 视节目。 DVD光盘 ：大容量数字通用光盘；有单 、双面，单、双层之分；容量：几个GB 十几个GB。 7 8.1 多媒体技术概述 8.1.4 多媒体计算机系统的组成 1. 多媒体计算机硬件系统 （2）音频卡：俗称声卡。 （3）视

5、频卡：处理视频信息的硬件，种类 多： 视频捕捉与播放卡：捕捉、压缩、 存储、编辑和播放视频和音频信号。 视频压缩卡：按JPEG或MPEG标准 对视频和音频信号进行压缩和还原。 视频转换卡：将计算机输出的数字 视频信号转换为各种制式的模拟电视信 号。 MPEG卡 ：基于MPEG标准的压缩 和解压缩。 （4）其他设备 ：投影机、触摸屏、扫描仪 、数码相机、摄像机、录像机等。 8 8.1 多媒体技术概述 8.1.5 多媒体信息的计算机处理 1. 视觉媒体处理 视觉媒体处理通常包括：视频处理，即 视频的数字化及编辑加工。图像处理，即 图像的数字化、各种编辑加工、图形和图 像的动态生成。图像压缩，包括静

6、态图像 压缩编码、动态视频压缩编码。 2. 听觉媒体处理 听觉媒体处理简单地说就是对声音的处 理，即音频处理，包括音频采样、量化、 压缩编码、合成及处理、语音识别等。 9 8.2 多媒体信息的数字化（重点、难点） 8.2.1 模拟信号与数字信号 1. 模拟信号 在时间上或幅度上连续的信号称为模拟信 号。 图8-1 模拟信号 图(a) ：时间和幅度都连续；图(b)：时间离散，但幅 度连续（只要时间足够长，各种幅值都有）。 10 8.2 多媒体信息的数字化 8.2.1 模拟信号与数字信号 2. 数字信号 如果把信号幅度的取值数目人为加以限定（ 量化处理），得到由有限种数值大小组成的 信号就被称为离

7、散幅度信号。 采样值经过量化处理后在幅度值上也取离散 值。在时间和幅度上都是离散的数值可以称 为数字信号（准数字信号）；严格说来还要 经过编码表示才是真正的数字信号。 11 8.2 多媒体信息的数字化 8.2.2 模拟信号的数字化 1.抽样 所谓抽样（也叫采样）就是每隔一定的时 间间隔T，抽取模拟信号的一个瞬时幅度值( 抽样值)，抽样后所得出的一系列在时间上 离散的抽样值称为样值序列 。 抽样的作用是使得信号在时间上离散化。 2.量化 对时间离散数据用有限数目的幅值表示， 即利用预先规定的有限个值来表示模拟信号 抽样值的过程称为量化。 量化的作用是使得信号在幅度上离散化。 12 8.2 多媒体

8、信息的数字化 8.2.2 模拟信号的数字化 2. 量化 ：线性量化(最简单)、非线性量化(复杂 )。 线性量化也叫均匀量化，就是把原信号的取 值范围按等距离分割的量化。其量化间隔 取决于输入信号的最大值umax、最小值umin 、量化值数目M(量化区间数M-1 )。即： （umax umin）/ (M-1) 一般情况下，由于M1，所以量化间隔可 近似为: （umax umin）/ M 模拟信号的不同幅度分别对应不同的二进制 值，如果用k位二进制码组来表示该样值的 大小，那么，k位二进制码组只能表示M=2k 个离散样值。例如，采用8位编码可将模拟 信号量化为28=256个量化级(即样值序列中只

9、可能有256种不同值)，实际中常采取24位或 30位编码。量化后样值的取值大小就是有限 的了。 13 8.2 多媒体信息的数字化 8.2.2 模拟信号的数字化 3. 编码 需要把抽样、量化后的信号转换成数字编码脉冲，这一过 程称为编码。 最简单的编码方式是二进制编码。具体说来，就是用n比特 二进制码来表示已经量化了的样值，每个二进制数对应一个量 化值，然后把它们排列，得到由二值脉冲组成的数字信息流。 编码前一般要确定两个因素： （1）每一个量化值的编码位数，它决定量化精度； （2）每一组代码与量化值对应的规则（如，常用自然二进制 编码，即编码值对应量化值的二进制数）。 14 一种均匀量化和自然

10、二进制编码示意图： 8种区间的中值分别为：0,1,7。前三个取样点对应 的区间中值分别为4，5，6；则前三个取样点的量化 值分别为4，5，6；编码值则分别为100,101,110。 图8-3 量化和编码原理示意图 15 8.2 多媒体信息的数字化 8.2.3 数字化声音 1. 声音信号数字化 声音进入计算机的第一步就是数字化，数 字化实际上就是采样、量化和编码。 图8-4 声音的采样、量化和编码 16 8.2 多媒体信息的数字化 8.2.3 数字化声音 2.取样频率 (Hz, KHz) 取样频率不应低于声音信号最高频率的两 倍，这样才能能把以数字表达的声音还原成 原来的声音，这叫做无损数字化(

11、Lossless Digitization)。 3. 样本精度(Bit Per Sample, bps) 若量化一个样本信号用n位二进制信息表 示，其相应量化级数为2n，则量化信号精确 度可达1/2n。即1个单位大小的信号，最多 引起1/2n数量级的量化误差，与这个量化误 差数量级相当的信号强度叫做量化噪声强度 。因此，量化位数越多，声音的质量越高， 但需要的存储空间也越多。把存储一个样本 信号所需的二进制位数叫做样本精度，也叫 样本位数、位深。度量单位是bps(Bit Per Sample)。 17 8.2 多媒体信息的数字化 8.2.3 数字化声音 3. 样本精度 采样精度的另一种表示方法

12、是信号噪声比，简 称为信噪比(Signal-to-Noise Ratio，SNR)， 并用下式计算： SNR10 log (Vsignal)2 / (Vnoise)220 log (Vsignal / Vnoise) (db) 其中，Vsignal表示信号电压，Vnoise表示噪声电 压；SNR的单位为分贝(db) 例如：假设Vnoise1，采样精度为1位表示 Vsignal21，它的信噪比SNR6分贝。(注： log(2)=log10(2)=0.301.) 又如：假设Vnoise1，采样精度为16位表 示Vsignal216，则它的信噪比SNR20 log (216) 96分贝。 18 8.

13、2 多媒体信息的数字化 8.2.3 数字化声音 4. 声音质量与数据率 根据声音的频带，声音的质量分成5个等级。 由低到高分别是电话到数字录音带(DAT)的声 音。参见教材表8-1。 声音的数据率、数据量的计算公式： 数据率=采样频率（Hz） 样本精度（bps） 声 道数/8, （单位：Bps，字节/秒）。 声音数据量 = 声音数据率时长 例如: 估算下列CD音质的声音文件的大小：声音 的采样频率为44.1kHz，分辨率为16位（即样 本精度=16bps），立体声（即声道数2）， 录音时间为10s。 解答：声音数据量 = （44.11000）16210（b ）1764（KB）。 （估算采用工业

14、近似： 1KB 1000B) 19 8.2 多媒体信息的数字化 5. 常见声音文件的格式及其转换 （1）常见声音文件的格式 WAV、MP3、WMA、RA、MID、VQF、CD，等常见音频格式。 （2）音频格式的转换 一些常见的格式转换软件： 极速火龙CD压缩器； Audio Converter； RealAudio Encoder ； Wisecroft Ripper ； Midi2Wav ； Amazing MIDI 。 20 8.2 多媒体信息的数字化 8.2.4 数字化图像 1. 图像的数字化 （1） 图像数字化的步骤 采样、量化与编码。 （2）图像数字化的设备 扫描仪和数码相机。 2.

15、数字图像的基本概念 （1）图形和图像 矢量图形或几何图形，简称图形（Graphics ）。点阵图像或位图图像，简称图像（ Image）。 21 8.2 多媒体信息的数字化 8.2.4 数字化图像 （2）分辨率 屏幕分辨率：计算机的显示屏幕由若干点（称为像素）组 成，屏幕分辨率是指屏幕上的像素总数，即屏幕上的最大显示 区域。通常表示为：宽度高度，单位是像素。 以VGA方式的640480屏幕分辨率为例，表明整个屏幕宽度 方向每行为640个像素，高度方向为每列480个像素。 图像分辨率：是指在每个单位长度上包含的像素数，度 量单位为ppi（Pixel Per Inch，ppi），即“像素英寸”。有时

16、人 们也把“图像的像素大小（宽度高度）”称作图像分辨率，如 说256256分辨率的图像；严格地讲，256256是指图像的像素 大小（总共含多少像素点），而不能称作图像的分辨率。 像素分辨率：是指一个像素的长和宽的比例（也称为像素 的长度比），通常是1:1的(小正方形点）。 22 8.2 多媒体信息的数字化 8.2.4 数字化图像 （3）颜色深度 图像中可能出现的不同颜色的最大数目，用存储一个像 素所需的二进制位数表示。如某图像中每个像素的颜色用24个 二进制位来描述，则该图像的颜色深度为24，可以包含（224 ）16777216种不同的颜色（真彩色）。 （4）图像文件大小 图像文件的大小是指在磁盘上存储整幅图像所需占的字节 数，估算公式（单位：字节）： 位图数据字节数图像像素数目图像深度/8 (字节) 如,像素大小为256256、颜色深度为8位的图像，其数据量 为： 2562568/