大学it第8章 多媒体

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1、第8章 多媒体l 多媒体世界 l 多媒体中的基本概念 l 多媒体技术 l 多媒体计算机系统 l 多媒体应用8.1 多媒体世界8.1.1 多媒体的发展过程8.1.2 多媒体的未来8.1.1 多媒体的发展过程l 声卡出现 1987年8月，创新音乐系统（C/MS）问世，这是第一块得到众多音 乐软件支持的12复音立体声音乐合成卡，也标志着计算机的发展终于开 始进入了多媒体技术发展阶段。l MPEG建立 1988年MPEG（Moving Picture Expert Group，运动图像专 家小组，简称MPEG）的建立推动了多媒体技术的发展。l 两条发展主线：视频技术、音频技术 从AVI出现开始，视频技

2、术进入蓬勃发展时期。这个时期内的三次高潮 主导者分别是AVI、Stream（流格式）以及MPEG。 音频技术的发展大致经历了两个阶段：一个是以单机为主的WAV和 MIDI，一个就是随后出现的形形色色的网络音乐压缩技术。8.1.1 多媒体的未来l交互式多媒体 网络和计算机技术相交融的交互式多媒体将成为21世纪多 媒体发展方向。所谓交互式多媒体是指不仅可以从网络上接 受信息、选择信息，还可以发送信息，其信息以多媒体的形 式传输。利用这一技术，人们能够在家里购物、点播自己喜 欢的电视节目。21世纪的交互式多媒体技术的实现将以电 视或者以个人计算机为基础。l 技术综合性 多媒体正在迅速的、以意想不到的

3、方式进入人们生活的多 个方面，大的趋势是各个方面都将朝着当今新技术综合的方 向发展，它不仅影响信息的包装方式和信息的使用方式，而 且将改变我们互相通信的方式。8.2 多媒体中的基本概念8.2.1 媒体及其五种形式 8.2.2 多媒体信息类型 8.2.3 超文本与超媒体 8.2.1 媒体及其五种形式媒体是信息存储、表示和传播的载体。国际电话电报咨询委员会把媒体分成五类:l 感觉媒体l 表示媒体l 表现媒体l 存储媒体l 传输媒体8.2.1 媒体及其五种形式1. 感觉媒体（Perception Medium）：指直接作用于人的感觉器 官，使人产生直接感觉的媒体。如引起听觉反应的声音，引起视觉反 应

4、的图像等。 2. 表示媒体（Representation Medium）：指传输感觉媒体的 中介媒体，即用于数据交换的编码。如图像编码、文本编码和声音编 码等。这是为了加工、处理和传输感觉媒体而人为地研究、构造出来 的一类媒体。 3. 表现媒体（Presentation Medium）：指进行信息输入和输出 的媒体。如键盘、鼠标、扫描仪、话筒、摄像机等为输入媒体；显示 器、打印机、喇叭等为输出媒体。 4. 存储媒体（Storage Medium）：指用于存储表示媒体的物理 介质。如硬盘、软盘、磁盘、光盘、ROM及RAM等。 5. 传输媒体（Transmission Medium）：指传输表示媒

5、体的物 理介质。如双绞线、同轴电缆和光缆等。 8.2.2 多媒体信息类型1. 文本：以文字和各种专用符号表达的信息形式，主要用 于对知识的描述性表示。 2. 图像：多媒体系统中最重要的信息表现形式之一。常用 的图像文件格式：BMP、JPEG、PDF、PNG、TIFF等。 3. 动画：利用人的视觉暂留特性，快速播放一系列连续运 动变化的图形图像。常用的动画文件格式：GIF、SWF等。 4. 声音：最为典型的多媒体信息，有多种文件格式。常用 的声音文件格式：MID、WAV、MP3、WMA等。 5. 视频影像：视频影像具有时序性与丰富的信息内涵，是 最复杂的多媒体信息类型。常用的视频文件格式有AVI

6、、 MPG、MOV等。8.2.3 超文本与超媒体超文本技术是一种非线性化存储、管理和浏览文字信息的 技术。超文本以节点为单位组织信息，在节点与节点之间 通过表示它们之间关系的“链”加以连接，构成表达特定内 容的信息网络。在超文本中，用户可以通过“链”直接查阅 与之相关联的文本。 随着多媒体技术的发展，链结构的内容扩展为多种媒体形 式，此时通称为超媒体。 超文本主要是以文字的形式表示信息，建立的链接关系主 要是文句之间的链接关系。超媒体除了使用文本外，还使 用图形、图像、声音、动画或影视片段等多种媒体来表示 信息，建立的链接关系是文本、图形、图像、声音、动画 和影视片段等媒体之间的链接关系。8.

7、 3 多媒体技术8.3.1 多媒体技术的特点8.3.2 音频信息处理技术 8.3.3 图像信息处理技术 8.3.4 视频信息处理技术8.3.1 多媒体技术的特点多媒体技术是信息技术领域的综合性技术，它具有4个方 面的特点，即多样性、交互性、集成性和实时性。1. 多样性：信息媒体的多样性和媒体处理方式的多样性 。 2. 集成性：指以计算机为中心，综合处理多种信息媒体 的特性，包括信息媒体的集成和处理这些信息媒体的设备 、软件的集成。 3. 交互性：通过多媒体设备和各种媒体信息，使参与的 各方能够对有关信息进行编辑、控制和传递。 4. 实时性：多媒体系统在处理信息时有着严格的时序要 求和很高的速度

8、要求。8.3.2 音频信息处理技术声音是多媒体信息的重要组成部分，音频信息处 理技术的发展极大地促进了多媒体技术的推广应 用。声音的采样和量化、音频信息的压缩和编码、 音频文件格式等是音频信息处理技术的基本内容 。8.3.2 音频信息处理技术1. 声音的采样和量化声音为模拟信号，要在计算机中实现声音的处理，就要 首先将其转化为数字信号，转化方法是对模拟信号进行 采样和量化。经过采样和量化后，以数字形式保存起来 。模拟信号 采样和量化 8.3.2 音频信息处理技术为了声音的保真，就要有更高的采样频率和更高的量化精度。量化 精度越高，声音样本的位数越多；采样频率越高，单位时间内产生 的数据个量就越

9、大。一般情况下，采样量化后生成的音频文件会比较大，在多媒体系统 中存储和传输时需要对其进行压缩，在尽量保真的情况下减小文件 的大小，以提高处理和传输效率。 音频信号的处理过程8.3.2 音频信息处理技术2音频压缩技术和编码标准音频压缩技术指的是对原始数字音频信号流（ PCM编码）运用适当的数字信号处理技术，在不 损失有用信息量，或所引入损失可忽略的条件下 ，降低编码量。压缩编码必须具有相应的逆变换 ，称为解压缩或解码。广泛应用的音频压缩标准：MPEG-1MPEG-1、MPEG-MPEG- 2 2等。 8.3.2 音频信息处理技术3. 常用的音频文件 (1) PCM格式：广泛用于CD音乐中，对音

10、源无损伤，通常 被用来储存声音素材。(2) WAV格式：微软公司开发的一种声音文件格式，几乎 所有的音频编辑软件都支持WAV格式，缺点是文件大。 (3) MP3格式：目前最流行的音频格式，也是最为广泛的 网络流媒体格式。文件小、音质好，是一种主流音频格式。 (4) WMA格式：微软公司开发文件格式，它常用的网络流 媒体格式。在同音质的情况下文件仅为MP3文件的1/2，是 源文件的1/24。(5) MID格式： MID文件格式用于存储MIDI音乐信息。 8.3.3 图像信息处理技术多媒体图像信息处理是一个复杂的过程，要经过采 集、编码、压缩、存储、分析处理、显示等多个环 节。本节仅对 图像采集、

11、编码和压缩原理、图像编码标 准、常用图像文件等知识作简要介绍。8.3.3 图像信息处理技术1. 采集 图像的采集要经过采样和量化，把图像在水平和垂直方向分 解成许多的点，记录下每个点的颜色值，分解成红、绿、蓝 三种基色的组合存储起来。 采集图像的设备有多种，扫描仪、数码相机等都是常用的设 备，摄像机（或数字摄像机）采集的视频图像也是重要的图 像来源。 黑白图像量化时保存的是像素点的灰度（亮度）值，如量化 成256个灰度级，保存时就要占8位空间（1个字节）；彩色 图像量化时保存的是像素点中三种基色的亮度值，如每个基 色亮度值量化成256个灰度级，三种颜色就要占用24位，即 3个字节。8.3.3

12、图像信息处理技术2. 编码和压缩图像数字化之后的数据量非常大，要占用非常多的存储空间 ，传输时也要占用非常多的时间，因此，对图像进行编码和 压缩就显得很重要。图像数据压缩主要是根据下面两个基本事实来实现的：一个 是图像数据中有许多重复的数据，使用数学方法来表示这些 重复数据就可以减少数据量；另一个是人的眼睛对图像细节 和颜色的辨认有一个极限，把超过极限的部分去掉，也就达 到了压缩数据的目的。利用前一个事实的压缩技术是无损压 缩技术，利用后一个事实的压缩技术是有损压缩技术。实际 的图像压缩是综合使用各种有损和无损压缩技术来实现的。 8.3.3 图像信息处理技术3. 图像压缩标准1）MPEG-1：

13、为工业级标准而设计，适用于不同带宽的设备。2）MPEG-2：设计目标是高级工业标准的图象质量以及更高的 传输率。除了作为DVD的指定标准外，还用于为广播、有线电视 网、电缆网络以及卫星直播提供广播级的数字视频。 3）MPEG-4：主要应用于视频电话、视频电子邮件和电子新闻 等。4）JPEG/ JPEG2000：JPEG是专用于静态图形的压缩标准 ，它用有损压缩方式去除冗余的图像数据。JPEG格式是目前网 络上最流行的图像格式，文件压缩率高。8.3.3 图像信息处理技术4. 常用的图像文件 1）BMP格式：包含的图像信息较丰富，几乎不进行压缩， 占用较大的磁盘空间。 2）GIF格式：压缩比高，文

14、件小，缺点是不能存储超过 256色的图像。 3）JPEG格式：灵活，允许使用不同的压缩比例对图像文 件进行压缩，文件较小，下载速度快，是网络上最受欢迎的 图像格式。 4）JPEG2000格式：其压缩率比JPEG高约30%左右， JPEG2000 同时支持有损和无损压缩。 5）TIFF格式：图像格式复杂、存贮信息多，有利于原稿的 复制。8.3.3 图像信息处理技术6）PSD格式：Photoshop的专用格式。7）PNG格式：图像保真好，存贮形式丰富，兼有GIF和 JPG的色彩模式。另一个特点是能把图像文件压缩到极限以 利于网络传输，又能保留所有与图像品质有关的信息，PNG 采用无损压缩方式来压缩

15、文件。 8）SWF格式：Flash动画格式，基于矢量技术，无级缩放 不失真，在网页动画和网页图片设计中广泛应用。9）SVG格式：是一种开放标准的矢量图形语言，可以直接 用代码来描绘图像，用任何文字处理工具打开SVG图像，通 过改变部分代码来使图像具有互交功能，并可以随时插入到 HTML中通过浏览器观看浏览。 8.3.4 视频信息处理技术1. 视频信号处理过程2. 视频数据的编码和压缩 视频数据的编码和压缩是以声音与图像编码和压缩 为基础的，主要采用的是MPEG系列标准。8.3.4 视频信息处理技术3. 视频图像的编辑处理视频图像的编辑处理主要包括视频内容和视频效果 的编辑处理与视频内容的分析两

16、个方面。这些处理 基本上都要在计算机上完成，其处理的实质是对图 像点阵数据的运算。4. 视频文件类型MPEG、DAT、MOV、AVI、RM、RA、 RAM、ASF等。8.4 多媒体计算机系统多媒体计算机系统是指能够对文字、图像、视频等多种媒体 进行处理的计算机系统，即具有多媒体功能的计算机系统， 简称MPC（Multimedia Personal Computer）。MPC是在普通PC的基础上增加一些硬件及相应的软件，从 而具有综合处理文字、声音、图像、视频等多媒体信息的功 能。8.4.1 多媒体计算机的硬件系统8.4.2 多媒体计算机的软件系统8.4.1 多媒体计算机的硬件系统通常认为，声卡、视频卡和光盘驱动器是多媒体 计算机的基本硬件，多媒体硬件系统的基本组成 如图所示。8.4.1 多媒体计算机的硬件系统1. 声卡声卡的作用是实现声音模拟信号和数字信号之间的相互转换。在实现声 音采集时，声卡获取来自传声器（Microphone）、音频输入端口（Line In)或光盘驱动器中CD声音的模拟信号，通过模数转换器将声波振幅 信号转换成数字信号