第7章计算机多媒体技术及应用(第13讲课件

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1、2020/8/1,福建工程学院软件人才培养基地 计算机导论,1,第 7 章 计算机多媒体技术及应用(第13讲),讲授：黄瑞兴,第7章 计算机多媒体技术及应用,多媒体技术概述 多媒体计算机系统 多媒体元素制作技术 虚拟现实技术 多媒体技术应用与发展,2020/8/1,2,福建工程学院软件人才培养基地 计算机导论,7.1 多媒体技术概述,多媒体技术是近几年来全球信息化发展的比较热门的技术，由于它不仅能处理数据与文本，而且还能处理图形、图像、声音等信息，得到了迅速的发展。,2020/8/1,3,福建工程学院软件人才培养基地 计算机导论,7.1.1 多媒体与多媒体技术,通常所说的“媒体”（Media）

2、有两种含义 一种是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； 另一种含义是指信息的表现形式（或者说传播形式），如文字、声音、图像、动画等。 多媒体Multimedia计算机中的媒体，主要是指信息的表现形式，即计算机不仅能处理文字、数值之类的信息，而且还能处理声音、图形、电视图像等各种不同形式的信息。,2020/8/1,4,福建工程学院软件人才培养基地 计算机导论,7.1.1 多媒体与多媒体技术,多媒体技术则是指把文字、音频、视频、图形、图像、动画等多种媒体信息通过计算机进行数字化采集、获取、压缩解压缩、编辑、存储等加工处理，然后以单独或合成形式表现出来的一体化技

3、术。 多媒体系统是在计算机控制下对多媒体信息进行处理、编辑、表现、存储、通信和集成的信息系统。,2020/8/1,5,福建工程学院软件人才培养基地 计算机导论,7.1.1 多媒体与多媒体技术,多媒体技术的几个主要特点： 集成性: 能够对信息进行多通道统一获取、存储、组织与合成 控制性: 处理和控制多媒体信息，并按人的要求以多种媒体形式表现出来，同时作用于人的多种感官 交互性: 使用如键盘、鼠标器、触摸屏、声音、数据手套等设备，实现人对信息的主动选择和控制,2020/8/1,6,福建工程学院软件人才培养基地 计算机导论,7.1.1 多媒体与多媒体技术,多媒体技术的几个主要特点： 非线性: 更灵活

4、、更具变化的方式 实时性: 实时控制多媒体信息 信息使用的方便性: 可按自己的需要、兴趣、任务要求、偏爱和认知特点来使用信息，获取图、文、声等信息 信息结构的动态性: 可按目的和认知特征重新组织信息，增加、删除或修改节点，重新建立链。,2020/8/1,7,福建工程学院软件人才培养基地 计算机导论,7.1.2 多媒体应用系统中的媒体元素,文本指各种字体、尺寸、格式及色彩 图形(Graphics)和图像(Image) 处理图像时一般要考虑三个因素：分辨率、图像亮度和颜色表示、图像文件大小 视频(Video)指连续播放有联系的图像数据 音频(Audio) 影响数字声音波形质量的三个主要因素：采样频

5、率、采样精度、通道数 声音文件常用的格式有：波形音频文件、数字音频文件和MPEG音频文件等 动画指用计算机生成连续播放的图像。,2020/8/1,8,福建工程学院软件人才培养基地 计算机导论,7.2 多媒体计算机系统,多媒体个人计算机（Multimedia Personal Computer）一般是指能够综合处理文字、图像、动画、声音、音乐等多种媒体信息（特别是指传统微机无法处理的图像信号、音频信号和视频信号等）的个人计算机 通常是在个人计算机（PC）上增加多媒体板卡以及多媒体外部设备组成。 多媒体计算机CPU性能较高，存储容量较大，有很强的多媒体处理功能，可实现图形、图像实时处理，显示分辨率

6、高，速度快。,2020/8/1,9,福建工程学院软件人才培养基地 计算机导论,7.2.1 多媒体计算机的构成,多媒体系统由多媒体硬件和软件构成。 计算机处理媒体信息时，首先通过表现媒体的输入设备将感觉媒体转换成表示媒体，并存放在存储媒体中，计算机从存储媒体中获取表示媒体信息后进行加工、处理；最后利用表现媒体的输出设备将表示媒体还原成感觉媒体。通过传输媒体，计算机也可将从存储媒体中得到的表示媒体传送到网络中的另一台计算机。,2020/8/1,10,福建工程学院软件人才培养基地 计算机导论,7.2.1 多媒体计算机的构成,输入设备,输出设备,CPU,存储器,表现媒体,表示媒体,感觉媒体,感觉媒体,

7、存储媒体,表示媒体,表现媒体,传输媒体,2020/8/1,11,福建工程学院软件人才培养基地 计算机导论,7.2.2 多媒体计算机的硬件构成,多媒体接口卡：有声卡、语音卡、视频压缩卡、视频捕获卡、视频播放卡、光盘接口卡、图像扫描仪接口卡等 多媒体CPU(如Intel 公司的MMX多媒体增强指令集技术可以大大提高应用程序对二维三维图形和图象的处理能力) 多媒体输入设备：键盘、鼠标、音频、视频、图像等。 输出设备：显示器、打印机、音频、视频。 通信设备 其他设备。,2020/8/1,12,福建工程学院软件人才培养基地 计算机导论,7.2.3 多媒体计算机的软件系统,多媒体系统的软件体系结构是一个层

8、次结构，可分为六层。 驱动程序 视频音频信息处理 多媒体操作系统 多媒体素材制作软件 开发工具著作语言 多媒体应用程序.,2020/8/1,13,福建工程学院软件人才培养基地 计算机导论,7.3 多媒体元素制作技术,多媒体涉及的技术范围很广，技术很新，研究内容很深，是多种学科和多种技术交叉的领域。多媒体技术的研究和应用开发主要在下列几个方面： 音频信息处理 图形图像信息处理 视频信息的处理,2020/8/1,14,福建工程学院软件人才培养基地 计算机导论,7.3.1 音频信息处理,在多媒体技术中处理的信号主要是音频信号。要处理的声音媒体可分为三类。 波形声音：包含了所有声音形式，这是因为计算机

9、可以将任何声音信号通过采样、量化、编码进行传输，在需要的时候，还可以将其恢复。 语音：一般指人说话的话音，它不仅是一种波形声音，而且还通过语气、语速、语调携带更加丰富的信息。这些信息往往可以通过特殊的软件进行抽取，所以把它作为一种特殊的媒体单独研究。 音乐：音乐是一种符号化了的声音，这种符号就是乐谱，乐谱则是转变为符号媒体形式的声音。,2020/8/1,15,福建工程学院软件人才培养基地 计算机导论,7.3.1 音频信息处理,音频卡(也称声卡)由数据总线驱动器、总线接口和控制器、数字声音处理器、混合信号处理器、接口电路以及多个音乐合成器等部件构成。外部接口： 线路输入口：连接录音机、CD播放机

10、或其他音频信号用于声音录制。 话筒输入口：连接话筒，用于话筒输入。 扬声器输出口：与耳机、立体声扬声器或立体声放大器连接，用于声音输出。 MIDI和操纵杆端口：连接MIDI和标准PC操纵杆。,2020/8/1,16,福建工程学院软件人才培养基地 计算机导论,声卡工作原理框图,2020/8/1,17,福建工程学院软件人才培养基地 计算机导论,声音的数字化转换,多媒体计算机发出的声音有两种来源。一是获取，即利用获取的语音或音乐经过数字化转换、编码后又以文件的形式保存下来，输出时再进行解码和数模转换，还原成为原来的波形；另一种是合成，计算机通过一种专门定义的语言去驱动一些预制的语言或音乐的合成器，借

11、助合成器产生的数字声音信号还原成相应的语言或音乐。,2020/8/1,18,福建工程学院软件人才培养基地 计算机导论,声音数字化示意图,声音进入计算机的第一步就是数字化，即把模拟信号转变成数字信号。连续的弯曲弧线代表模拟信号，而曲线上一个个点就是代表数字信号，用一点代替一段曲线，就是数字化过程.,2020/8/1,19,福建工程学院软件人才培养基地 计算机导论,声音素材的采集和制作,通过计算机中的声卡，从麦克风中采集语音生成wav文件。 通过计算机声卡的电子乐器数字接口MIDI (Music Instrument Digital Interface)，采集音乐，形成MIDI文件；或用连接在计算

12、机上的MIDI键盘创作音乐，形成MIDI文件。 使用专门的软件抓取CD或VCD光盘中的音乐，生成声源素材后利用声音编辑软件对声源素材进行剪辑、合成，最终生成所需的声音文件。 专门用于声音编辑的软件，如Cool Edit Pro/2000、Sound Forge、Wave Edit、Gold Wave等声音编辑器，对声音的录制和编辑的功能都很强大。,2020/8/1,20,福建工程学院软件人才培养基地 计算机导论,7.3.2 图形图像信息处理,图形图像的基础知识 扫描仪 图象文件格式及其转换 图象素材的采集和制作,2020/8/1,21,福建工程学院软件人才培养基地 计算机导论,图形图像的基础知

13、识,图像一般用扫描仪扫描图形或照片、静态图像，并用图像编辑软件进行加工生成的。 自然界绝大多数颜色可以分解成红、绿、蓝三种色光，即色度学中三基色原理。把三种基色光按不同比例相加称之为相加混色。 彩色可用亮度、色调和饱和度来描述，通常把色调和饱和度通称为色度，因此，亮度表示某彩色光的明亮程度，而色度则表示颜色的类别与深浅程度。,2020/8/1,22,福建工程学院软件人才培养基地 计算机导论,扫描仪（Scanner）,扫描仪利用光电转换原理，采取扫描的方式把普通图片颜色灰度信号转换为数字图像信号，再输入到计算机中以文件的形式保存。还可用于文字识别、图像识别等。 扫描仪可分为单色与彩色。与计算机的

14、连接有三种接口方式：SCSI、并行打印接口EPP及通用串行总线口USB。 在扫描仪中，低频光源的光线反射到由电荷耦合器件CCD(Charge-Coupled Device)制成的光敏二极管矩阵上，形成模拟信号，然后再转换成数字信号。,2020/8/1,23,福建工程学院软件人才培养基地 计算机导论,图像素材的采集和制作,可用扫描仪得到高精度的彩色图像，也可用数码相机。 图像素材抓屏软件。常用的抓屏软件有HyperSnap-DX、Capture Profession、PrintKey、SnagIt等。 图形图像编辑软件有：Windows“附件”中的画笔。用于三维造型AutoCAD ，CorelD

15、raw、Macromedia Freehand、Illustrator等都是创作和编辑矢量图形的常用软件。PhotoShop是公认的最优秀的专业图像编辑软件之一。,2020/8/1,24,福建工程学院软件人才培养基地 计算机导论,7.3.3 视频信息的处理,视频及有关的基本概念 视频卡 视频文件的格式 流媒体及流式视频文件,2020/8/1,25,福建工程学院软件人才培养基地 计算机导论,视频及有关的基本概念,视频信息是由一幅幅单独的称为帧(Frame)的画面序列组成，这些画面以一定的速率连续地投射在屏幕上，就可看到活动的影像。 普通的视频信号和音频一样都是模拟的，因此，必须经过数字化过程，再

16、将数字化视频信号经过编码成为电视信号，才能录制到录像带上或在电视上播放。 视频的数据传输对数据的传输率有一定要求。如果设备的数据传输速率达不到视频数据传输的要求，视频画面就会出现间断和不连续。,2020/8/1,26,福建工程学院软件人才培养基地 计算机导论,视频信息获取流程框图,2020/8/1,27,福建工程学院软件人才培养基地 计算机导论,视频卡,视频卡将激光视盘机、摄像机或放像机等设备输出的视频图像信号转换成计算机数字图像的主要硬件设备之一。按功能可分成以下几种类型： 视频采集卡 视频输出卡 解压卡：指的是能看VCD电影的MPEG解压卡,俗称“电影卡”。 压缩卡：主要是为制作影视节目和电子出版物用 电视接收卡,2020/8/1,28,福建工程学院软件人才培养基地 计算机导论,视频采集卡的连接,2020/8/1,29,福建工程学院软件人才培养基地 计算机导论,数据压缩编码,数据压缩编码是信息科学中的重要研究课题。未经压缩的数字化信息的例子： 印在B5纸上的文件，用中等分辨率(300dpi)的扫描仪采样，其数据量约为52.9Mb页。 双通道立体声激光唱盘(CD