多媒体技术09151.ppt

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1、第九章 多媒体技术,多媒体时代已经到来！,内容提要,9.1 多媒体技术的基本概念,多媒体 媒体（Medium） Things in the middle 信息传送和存储的最基本技术和手段。 在计算机信息领域中泛指一切信息载体：一种指信息的存储实体，如磁带、磁盘、光盘等。另一种指信息的表现形式，如文字、图像、图形、动画、音频、视频等。 多媒体 以交互方式将文本、图形、图像、音频、视频等多种媒体信息， 经过计算机设备的获取、操作、编辑、存储等综合处理后，以单独或合成的形态表现出来的技术方法。 是融合两种或两种以上媒体的一种人机交互式信息交流和传播媒体。 多媒体技术 利用计算机通过文字、图像、图形、

2、动画、音频、视频等多种信息的交互混合，以数字化的方式集成在一起，从而使计算机具有表现、处理、存储多媒体信息的综合能力和交互能力。其功能包括多媒体的录入、压缩、储存、解压缩、变换、传输、播放、显示等。 以计算机技术为核心。,9.1 多媒体技术的基本概念,多媒体技术的特性 数字化 数字化信息的高速、清晰、直接、仿真是前所未有的。 集成性 以计算机为中心综合多种信息媒体。 包括媒体的集成以及多媒体设备的集成。 包括信息的多通道统一获取、统一组织和存储、表现合成等。 实时性 多媒体技术必须支持实施处理。 多样性 计算机所能处理的信息空间范围扩展放大不再局限于数值、文本或图形和图像。 交互性 人和计算机

3、可以“对话”，进行交互操作。,9.1 多媒体技术的基本概念,多媒体信息处理的关键技术 数字化技术 多媒体信号的数字化处理是多媒体技术发展的前提和基础。 数据压缩技术 数字化的音频、视频信号数据量非常大，必须进行处理。 多媒体数据的压缩冗余度很大，具有很大压缩潜力。 超大规模集成电路制造技术VLSI 多媒体信息的处理需要进行大量的计算，必须要有高速的数字信号处理器芯片支持。 大容量光盘存储器 数字化的多媒体信息经过压缩处理后仍然包含大量的数据。 多媒体同步技术 多媒体技术需要同时处理多种多媒体信息，各种媒体信息之间往往存在着一定的依从关系。 超文本与超媒体 多媒体计算机处理的信息之间呈现着丰富而

4、复杂的关联结构。 相互关联的文本信息按照逻辑关系组成一个个相对独立的信息块结点Node 每个结点之间都有若干个互相指向的指针链Link 用链将各结点连接起来网Network 超文本和超媒体,9.1 多媒体技术的基本概念,多媒体技术的应用领域 教育培训 休闲旅游 商业广告 影视娱乐 电子出版 过程模拟 信息管理 军事模拟 网络应用 多媒体技术的发展方向 智能化 三维化,9.2 多媒体信息的数字化和压缩技术,9.2.1 音频信息 声波是由机械振动产生的波。当声波进入人耳，鼓膜振动导致内耳里的微细感骨的振动，将神经冲动传向大脑，听者感觉到的这些冲动就是声音。,音频信息 音频模拟信号：模拟音频技术通过

5、模拟电压的幅度表示声音的强弱。模拟声音的录制是将代表声音波形的电信号转换到适当的媒体上。 音频数字信号 声音信息的数字化过程是每隔一个时间间隔在模拟声音波形上取一个幅度值（称为采样，采样的时间间隔称为采样周期），并把采样得到的表示声音强弱的模拟电压用数字表示（称为量化）。,采样频率越高，数字化音频的质量也就越高。 量化位数越大，对音频信号的采样精度就越高。,奈奎斯特采样定律 人耳20Hz20kHz之间 44.1kHz,9.2 多媒体信息的数字化和压缩技术,音频的数字化过程 模拟信号采样量化编码数字信号 产生声音； 对模拟音频进行采样、量化，编码为一定字长的二进制序列； 在计算机内传输和存储；

6、播放时，由数/模转换器解码，将二进制恢复为原始声音信号，由音响设备输出。 声音的压缩与合成 存储量=采样频率量化位数/8声道数时间 1分钟的双声道、采样频率为44.1KHz、采样精度为16位的立体声： 44 10016/8260=10 584 000 10.3 MB 数据压缩的方法 无损压缩 有损压缩 声音合成 调频合成 波表合成,9.2 多媒体信息的数字化和压缩技术,音频信息 常见数字音频文件的格式 WAV文件 MIDI文件 CD音轨文件 MP3文件 WMA文件 AU文件,9.2 多媒体信息的数字化和压缩技术,图形和图像 图形和图像的关系 图形是矢量；图像是位图 图形的显示依据图元的顺序；图

7、像的显示与图像内容无关 图形可以变换而无失真；图像变换则会发生失真 图形能以图元为单位进行编辑；图像则不行； 图形实际是对图像的抽象 计算机图像的类型 位图（Bit-mapped Graphics） 矢量图（Vector Graphics）,9.3 多媒体信息的数字化和压缩技术,9.2.2 图形和图像 计算机图像的技术参数 分辨率 屏幕分辨率（Screen Resolution） 图像分辨率（Image Resolution） 像素分辨率（Pixel Resolution） 图像深度 指存储每个像素所用的二进制位数，度量图像的质量。 图像颜色数 一幅位图图像中最多使用的颜色数。 计算机图像文件

8、的大小 图像数据量=图像的总像素图像深度/8（B） 一幅分辨率为640 480的256色原始图像的大小： 640（列）480（行） 8/8=307 200 B=300 KB 一幅分辨率为640 480的真彩色（24位）图像的大小： 640（列）480（行） 24/8=921600 B=900 KB0.879 MB,图形和图像 常用的计算机图像文件格式,BMP（Bitmap） 图像类型位图（光栅）图像 使用背景在Microsoft Windows下的显示和存储 版权所有Microsoft公司 支持软件Windows Paint以及任何运行在Windows下的软件 优点在Microsoft Win

9、dows下得到广泛支持。包含的图像信息丰富 缺点占用磁盘空间过大，在单机上比较流行，这是Windows平台上的标准图像格式,图形和图像 常用的计算机图像文件格式,JPG（Microsoft Windows Metafile） 图像类型压缩位图（光栅）图像 使用背景摄影图像的存储和显示 版权所有 Joint Photographic Experts Group （联合摄影专家组） 支持软件桌面出版、图形艺术、视频捕获 优点支持 24 位颜色，并保留照片和其它连续色调图像中存在的亮度和色相的显著和细微变化，多平台广泛支持 缺点每次以 JPEG 格式存储图像时都会产生损失，损失累积会造成图像质量严重

10、下降,图形和图像 常用的计算机图像文件格式,GIF（Graphics Interchange Format） 图形交换格式 图像类型压缩位图（光栅）图像 使用背景图像网络传输 版权所有 Unysis公司 支持软件 桌面出版、图形艺术、视频捕获 优点磁盘空间占用较少，支持动态和单色透明效果，渐显方式 缺点 GIF是一种8位彩色文件格式，不能存储超过256色的图像,图形和图像 常用的计算机图像文件格式,TIFF （Tagged Image File Format） 标签图像文件格式 图像类型位图（光栅）图像 使用背景用于桌面排版以及与之相关的应用程序的数据交换 版权所有由Aldus和Microso

11、ft联合开发和积极支持 支持软件桌面出版、图形艺术 优点跨平台，对媒体之间的数据交换，TIFF位图模式是最佳选择之一 缺点 TIFF的全面性也产生了一些问题,图形和图像 常用的计算机图像文件格式,PNG （Portable Network Graphic Format） 流式网络图形格式 图像类型位图图像，使用无损压缩。 使用背景应用于Java程序或网页中。 版权所有 无 支持软件网络应用 优点压缩比高，文件容量小。 缺点 多用于图标文件使用。,图形和图像 常用的计算机图像文件格式,PDF（Portable Document Format） 可移植文档图形格式 图像类型以PostScript

12、Level2语言为基础，覆盖矢量图像和点阵图形，支持超链接。 使用背景电子出版软件的文档格式。 版权所有 Adobe公司 支持软件PDF文件阅读器，如Adobe Reader。 优点与操作系统无关。用PDF制作的电子书具有纸版书的质感和阅读效果，可以“逼真地”展现原书的原貌，而显示大小可任意调节，给读者提供了个性化的阅读方式。 缺点 难以编辑处理。,9.2 多媒体信息的数字化和压缩技术,9.2.3 视频信息 视频信号的制式 NTSC制式 每秒30帧，水平扫描线为525条，水平分辨率为240400像素，隔行扫描。 PAL制式 每秒25帧，水平扫描线为625条，水平分辨率为240400像素，隔行扫

13、描。 SECAM制式 每秒25帧，水平扫描线为525条，水平分辨率为625像素。 视频信号的数字化 模拟信号转换成数字信号模数转换 数字信号转换成模拟信号数模转换 视频信息的大小 分辨率为分辨率为12801024的“真彩色”高质量的电视图像，按每秒30帧计算，显示1分钟，则需要 1280(列)1024(行)24/830(帧/秒)60秒(字节/230) GB=6.59 GB,9.2 多媒体信息的数字化和压缩技术,视频信息 动画文件的格式 FLIC动画 Autodesk公司出品 使用无损压缩方法，画面效果十分清晰，本身不能存储同步声音。 应用于动画图形中的动画序列、计算机辅助设计和计算机游戏应用程

14、序 MMM动画 微软公司多媒体动画文件格式。由Director软件生成。 一般集成在应用程序中。 SWF动画 由Flash制作的矢量动画格式。在缩放时不会失真。 可以与HTML文件充分结合，并能添加MP3音乐，广泛应用于网页中。,视频文件的格式,AVI（Audio-Video lnter1eaved） 是目前较为流行的视频文件格式，采用有损压缩技术。主要应用在多媒体光盘上，用来保存电影、电视等各种影像信息，有时也出现在Internet上，供用户下载、欣赏新影片的精彩片段。 常用的AVI视频编码器有Inter Indeo 5.03、Microsoft RLE、Microsoft Video、Ci

15、nepak Codec by Radius等。常用的AVI音频编码器有：Inter Audio Software、True Speech、Microsoft GSM、MS-ADPCM等。 DV AVI的格式是一种伴随着DV摄像机而出现的新数字视频文件格式。,视频文件的格式,RM格式 RealMedia，是RealNetworks公司所制定的音频视频压缩规范。 可以根据不同的网络传输速率制定出不同的压缩比率，从而实现在低速率的网络上进行影像数据实时传输和播放。,视频文件的格式,RMVB格式 RealMedia Variable Bit 打破RM格式平均压缩采样的方式，在保证平均压缩比的基础上，设

16、定了一般为平均采样率2倍的最大采样率值。 接近DVD品质的视听效果。 用RealPlayer、暴风影音等播放软件播放。,视频文件的格式,WMV格式 Windows Media Video，微软公司推出的流媒体格式。 同等视频质量下，WMV的文件容量非常小，适合在网络上播放和传输。 网络播放。,视频文件的格式,MPG格式 MPG文件以MPEG压缩和解压缩技术为基础对全运动视频图像进行压缩，并配以具有接近CD音质的伴音信息。根据内部使用的视频压缩编码不同，MPG格式还可以细分为Mpeg-1、Mpeg-2和Mpeg-4格式，通常其文件名后缀都是MPG。,视频文件的格式,3GP格式 3rd Generation Partnership Project，一种流媒体视频编码格式。 能够发送大量的数据到移动电话网络。 MP4的简化版本，减少了存储空间和频宽需求，适用于手机等移动设备。 两种标准： 3GPP 3GPP2,9.2 多媒体信息的数字化和压缩技术,多媒体数据压缩的必要性,以视频信号为例： 每秒播放25帧画面（PAL） 每帧影像像素数为720576 全彩方式存储,72057624/