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1、 计 算 机 应 用 基 础 胡建华第5章 数字媒体及其应用主要内容5.0 多媒体技术的相关概念5.1 多媒体技术的发展和应用5.2 多媒体计算机的组成5.3 多媒体数据采集和数字化5.4 数据压缩技术5.5 *动画技术5.6 *图象技术计 算 机 应 用 基 础 胡建华要求 掌握多媒体、多媒体技术和表示媒体的概念,以 及多媒体技术的基本特征 了解多媒体技术的发展和应用 了解多媒体计算机的软、硬件结构 掌握多媒体数据的采集和数字化过程(声音、图 象、视频) 掌握常见的多媒体文件格式及其特点,了解常用 多媒体播放软件 了解数据压缩的相关概念及两大国际压缩标准计 算 机 应 用 基 础 胡建华5.
2、0 多媒体技术的相关概念计 算 机 应 用 基 础 胡建华5.0.1 媒体的概念及分类媒体的概念:媒体是信息的载体,如日常生活中的报纸电视、文本、图象、声音、视频等计 算 机 应 用 基 础 胡建华媒体的分类(5类) 感觉媒体(Perception Medium):直接作用于感觉器官 ,使人产生感觉的媒体,如引起听觉反应的声音、视觉反 应的图象等 表示媒体(Representation Medium):是指为传播或表 达信息,按照一定信息编码规则建立的对象,常见的表示 媒体有文本、声音、图片、视频和动画等 表现媒体( Presentation Medium ):指用于信息输入 和输出的设备,如
3、键盘、扫描仪、显示器等 存储媒体( Storage Medium ):如各种存储设备 传输媒体( Transmission Medium ):指能够传送数据 信息的物理介质,电缆、双绞线、光纤等计 算 机 应 用 基 础 胡建华 多媒体的概念:就是将文本、声音、图 形、图象、动画和视频等多种媒体有机 的结合在一起综合而成的 信息的一种复 杂的表示媒体 相关的媒体从时效性上可分为:v静态媒体:如文本,图形,静态图 象v时变媒体:如声音、动画、视频5.0.2 多媒体5.0.3 多媒体技术多媒体技术(Multimedia Technique )就是计算机交互、综合处理多种媒体信息 -文本、声音、图形
4、、图象、视频和动画 等,将多种媒体有机地结合在一起,通过计 算机及其它电子设备进行处理和控制,并支 持完成一系列交互操作的信息技术。该技术 几乎包含了当今计算机领域内最新的硬件和 软件技术。5.0.4 多媒体技术的基本特征 多样性:即处理媒体的多样性,多种媒体信息- 文本、声音、图形、图象、视频和动画等 交互性:既用户对多媒体的可操控性,用户可控 制播放内容、可检索所需信息、可提问和作答、 录入与输出等 实时性:展现在视频播放的连续性等方面 集成性:一是指把不同的媒体设备集成在一起, 形成多媒体系统,如多媒体计算机的软、硬件集 成;二是指多种媒体信息集成在一起 使用的便捷性:网络服务都使用了多
5、媒体技术5.0.5 多媒体计算机 多媒体计算机(Multimedia Personal Computer,MPC)一般来说指:能够对多种媒体 进行综合处理,支持研制或播放多媒体产品的计 算机 多媒体计算机一般以基本计算机为基础,提高其 处理多媒体的能力,如CPU中增加MMX( Multimedia Extension多媒体增强指令集),配 备大容量的存储设备、安装支持多媒体功能的操 作系统及多媒体处理用的相关软件、配置高质量 显卡和显示器以及其它相关外围设备等计 算 机 应 用 基 础 胡建华5.1 多媒体技术的发展和应用计 算 机 应 用 基 础 胡建华5.1.1 多媒体技术的发展 初期阶段
6、Amiga是世界上第一台真正的多媒体计算机,1985年 由美国Commodore公司推出;同年CD-ROM被Philips和 Sony联合推出;1990年Microsoft的Windows3.0正式推 出 标准化阶段PMC-4.0标准(表5-1),主要是对高质量硬件 的要求计 算 机 应 用 基 础 胡建华 发展至今天:在许多技术上都得到了相 当大的发展 数据压缩技术: 存储管理技术:1990年Informis的多媒 体关联数据库Online就被提出了 软件设计技术:可视化程序设计,OOP 超媒体技术(HyperMedia Technique) :是多媒体信息的一种组织技术,支持跳转 阅读,最
7、好的例子就是WWW和帮助文件计 算 机 应 用 基 础 胡建华5.1.2 多媒体技术的应用多媒体技术的应用十分广泛:如 学习、教学、产品发布、形象设计、 游戏、影视作品出版发行、网络服务 等等计 算 机 应 用 基 础 胡建华5.2 多媒体计算机的组成计 算 机 应 用 基 础 胡建华5.2.1 多媒体计算机的硬件组成硬件组成=基本配置+扩展设备计 算 机 应 用 基 础 胡建华5.2.2 多媒体计算机的软件组成多媒体驱动软件:如声卡驱动程序、显卡 驱动程序、视频卡驱动 程序等 多媒体操作系统:其基本功能就是提供处理多媒体信息的各种基本操 作和管理方法,使得各种媒体硬件和谐工作,支持实时同步播
8、放。 Windows就是一种典型的通用多媒体操作系统。多媒体数据准备软件:是用于采集、合成各种媒体元素的工具软件, 如音频编辑软件Sound Edit、Cool Edit,三维动画制作软件 Animator、3DSMAX,图象编辑软件Photoshop、CoreDraw,视频编辑 处理软件Adobe Premimere、Media Studio等等多媒体创作软件:是提供给创作者制作多媒体作品的工具。如 Authorware、Flash MX、Photoshop 7.0、Tool Book、Director等多媒体应用系统:是多媒体平台上设计开发的面向应用的多媒体作品 ,如网络电玩等 计 算 机
9、 应 用 基 础 胡建华5.3 多媒体数据采集和数字化5.3.1 多媒体数据采集 数据采集的概念就是将文本、声音、图形、图象、视频 等这些媒体转换成计算机所能识别的数字 信号的过程,即用0、1序列表示常用采集方法: 文本采集:常用手工录入或扫描+识别 声音采集:计算机软件录制如total recorder、录音机录 制+音频输入/输出功能+音频截取 图形、图象采集:计算机软件绘制、扫描仪扫描、数码 相机拍摄、从屏幕截取、从视频捕获(用视频卡自带程 序或播放程序) 视频采集:视频卡+数码摄象机、视频卡+有线电视信号 后期处理:如格式转换、除噪等等可使用我们前面提到 的编辑软件实现5.3.2 声音
10、信息的数字化1 . 模拟信号(Analog)和数字信号(Digital)的概念:模拟信号是一种指时间和幅度上都连续的信号,相 应的数字信号是前者的一个子集,是对前者经采样( 时 间离散化)、量化(幅值离散化)、编码(可能压缩) 而得到的近似表示前者的数据序列。2 .声音信号的数字化过程 方法: 取样(sampling):时间离散化 量化(quantization):幅值离散化 编码(encoding) 硬件实现:声卡中的A/D转换器3 .相关概念及定律采样定律:fs2f 意思是如果采样频率fs2倍的采样信号最高频率 ,就可以根据所采样本还原出原来的声音,实现无损数 字化(Lossless di
11、gitization) 采样精度由表示样本时所采用的二进制位数 决定,如样本用16位表示,样本数据值则是 065535中的一个数字,精度就是1/65536计 算 机 应 用 基 础 胡建华4 .声音信息的计量 问题一个声音文件中的声音取样频率为44.1kHz,量化位数8 位,声道数2,声音播放时间为10分钟,不采用压缩技术,请估 计该文件约有多大? 计算公式文件的字节数=采样频率量化位数声道数时间8注意:单位必须一致计 算 机 应 用 基 础 胡建华5.声音文件的格式 常见格式及相应的文件扩展名文件格式文件扩展名WAV文件.WAVCD文件.CDAMIDI文件.MID .RMIAudio文件.M
12、P3 .MP2 .MP1 . MPA .ABSDVD文件.VOB计 算 机 应 用 基 础 胡建华WAV文件 即波形文件,是微软专门为Windows设计 的波形文件存储格式。 文件扩展名:.WAV 获取过程:采样+量化+编码 缺点是:文件太大 适用于所有声音MIDI文件 MIDI(Musical Instrument Digital Interface) 乐器和计算机等电子设备之间交换信息与控制信 号的一种标准协议 文件扩展名:.MID .RMI 文件内容:是指令集,指示MIDI设备发出规定的 演奏音符、决定演奏多长时间、音量的变化和生 成音响效果等 优点是:文件小,容易编辑,是几乎所有多媒体
13、 创作软件都支持的背景音乐格式 仅适用于音乐MP3文件 MP3(MPEG Audio Layer 3) 是MPEG(Moving Picture Expert Group活动图象专家组)制定的 音频压缩协议之一,其压缩原理重要是抛弃人类 无法辨识的那部分声音,压缩比一般可达到1:10 1:12 文件扩展名:.mp3 一首30M的WAV格式的歌曲,转换成该格式,文件 大小仅3M左右其它格式文件v RMI是Microsoft公司的MIDI文件格式 v VOC是Creative公司的MIDI文件格式 v AIF是Apple公司的专用音频文件格式 v SND是Next计算机的波形音频文件格式计 算 机
14、 应 用 基 础 胡建华6 .音频处理与编辑软件 录音机:可录制和编辑WAV文件 CD播放机:播放CD 媒体播放机(Media Player):可用于播放当前最流行格 式的音频、视频和混合型多媒体文件豪杰超级音频解霸3000:是一个万能音频播放器,可以实现压缩、解 压缩音频文件、卡拉OK、播放VCD及CD音频,甚至读TXT文件、转换MP3 格式、MP3数字抓轨(抓取CD歌曲转为MP3格式)等功能另有网上在线收听用的RealPlayer、专门播放MP3的winamp、播放DVD 光盘中音频文件的PowerDVD、可实现格式互转的Total Recorder等计 算 机 应 用 基 础 胡建华5.3.3 图象信息数字化(1)图象的属性分辨率:是一副图象的象素密度的度量方法,是 该图象横向象素数纵向象素数,如:一副320 240的 图象,共76800个象素注:不同于显示分