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1、1,第四章 多媒体技术基础,本章内容 多媒体的概念 声音处理 图像处理 动画处理 视频处理,2,3.1 多媒体的概念,媒体(Media)是指承载或传递信息的载体。 媒体具有多种形式： 1. 存储信息的实体载体，如纸张、磁盘等； 2. 表述信息的逻辑载体，如文字、声音、图形、图像等。,3,1、媒体的分类,根据CCITT的定义，媒体可分为五种：感觉媒体：例如声音、文字、图像及物质的质地、形状等。表示媒体：例如语言、图像、视频的编码方式。 显示媒体：例如输入显示媒体（键盘等）和输出显示媒体（显示器等）。 存储媒体：例如磁盘、光盘等。 传输媒体：例如双绞线、光纤等。,4,2、多媒体与多媒体技术,通常人
2、们将各种感觉媒体包括文字、声音、图形、图像、动画、视频称为多媒体。 多媒体技术：以计算机为中心，把语音、图像和视频处理技术等集成在一起的技术。 多媒体技术涉及：数字化信息处理技术、音频和视频技术、计算机软硬件技术、人工智能和模式识别技术、通信和网络技术。,5,3、多媒体计算机系统,多媒体计算机系统的组成： 硬件系统 软件系统（操作系统） 多媒体API（应用程序接口） 多媒体创作工具软件 多媒体应用系统,6,4.2 声音处理基础,1、音频信号的类型 音频信号可分为两类：语音信号和非语音信号。,规则音频是一种连续变化的模拟信号，可用一条连续的曲线来表示，这条曲线可分解成一系列正弦波的线性叠加。,7
3、,2、音频的数字化过程,计算机要处理音频信息，首先要将模拟音频信号（如语音5.7 Internet的服务 与应用、音乐等）转变成数字信号，这个过程称之为模数转换（AD）。 模拟信号数字化过程的三个步骤：采样、量化和编码。,8,1）采样,采样是指用每隔一定时间间隔，在模拟声音的波形上取一个幅度值，把时间上的连续信号变成时间上的离散信号。 采样周期：即采样的时间间隔，（其倒数为采样频率） 采样频率：每秒钟对模拟信号的采样次数 目前最常用的三种采样频率分别为：电话效果（11 kHz）、FM电台效果（22 kHz）和CD效果（44.1 kHz）。,9,2）量化,量化：对声波波形幅度的数字化。 量化位数
4、：量化时采用的二进制位数，位数越多，精度也越高，音质越细腻。 例如，用16个二进制位（bit）表示声音，可将声音强度分为216 =65536级。 每秒声音的数据量=采样频率量化位数声道数/8（字节）,10,采样率为2000Hz，量化等级为20的采样量化过程,在相同的采样频率下，量化位数愈高，声音的质量越 好；在相同量化位数的情况下，采样频率越高，声音 效果也就越好。,11,编码：是按照一定的格式，把量化后的值用二进制数字表示，并加入一些纠错、同步和控制的数据。 常用的编码方式：脉冲编码调制（PCM），特点是抗干扰能力强、失真小、传输特性稳定。,3）编码,12,3、数字音频的文件格式,波形文件
5、.wavWAV文件来源于对声音模拟波形的采样，并以不同的量化位数把这些采样点的值转换成二进制数，然后存入磁盘。WAV文件支持多种压缩算法，支持多种音频位数、采样频率和声道，但文件尺寸过大。,Microsoft 公司,13,MPEG音频文件.mp1/.mp2/.mp3这里的音频文件格式指的是MPEG标准中的音频部分（音频层）。根据压缩质量和编码处理的不同分为3层，分别对.mp1/.mp2/.mp3这3种声音文件。 MPEG音频文件的压缩是一种有损压缩,其中MPEG3音频编码具有10：112：1的高压缩率，用.mp3格式来储存，一般只有.wav文件的1/10，而音质要次于CD格式或WAV格式的声音
6、文件。使用Winamp播放。,14,RealAudio文件 .RA/.RM/.RAM一种新型流式音频（Streaming Audio）文件格式，使用Real Player播放。特点：可以实时传输音频信息，尤其是在网速较慢的情况下，仍然可以较为流畅地传送数据，因此RealAudio主要适用于网络上的在线播放。,RealNetworks 公司出品,15,VOC文件VOC文件是Creative公司的波形音频文件格式，也是声霸卡使用的音频文件. AIFF文件.AIF/.AIFF苹果公司开发的声音文件格式，被Macintosh平台和应用程序所支持。 CD音乐格式.CDACD存储采用了音轨的形式，其取样频
7、率为44.1kHz，16位量化位数，是一种近似无损的格式。,16,MIDI文件 .MID/.RMIMIDI是数字乐器接口的国际标准，规定了使用数字编码来描述音乐乐谱的规范。计算机就是根据MIDI文件中存放的对MIDI设备的命令，即每个音符的频率、音量、通道号等指示信息进行音乐合成的。MID文件的优点是短小；缺点是播放效果因软、硬件而异。 ASF文件 .ASF/.WMAASF和WMA都是微软公司针对Real公司开发的新一代网上流式数字音频压缩技术。这种压缩技术的特点是同时兼顾了保真度和网络传输需求，所以具有一定的先进性。可以利用WinAMP或媒体播放机播放。,17,4.3 图像处理基础,1、计算
8、机图像处理的概念图像处理就是对图像信息进行加工处理，以满足人的视觉和实际应用的要求。主要内容包括： 图像数字化 图像变换 图像编码压缩 图像增强与重构 图像分割 图像识别,图像来自客观世界，通常 由扫描仪、数码相机或视 频采集装置等设备获取。,18,2、图像的数字化过程,图像数字化过程分为：采样、量化和编码。 1）图像采样是将二维空间上模拟的连续亮度或色彩信息，转化为一系列有限的离散数值。,像素,把图像分割成离散的小区域即像素。,一幅图像是MN个像素的集合， MN表示图像的分辨率。,19,2）图像量化是将采样值划分成各种等级，用一定位数的二进制数来表示采样的值。量化位数越大，则越能真实地反映原
9、有图像的颜色。但得到的数字图像的容量也越大。 3）图像编码是按一定的规则，将量化后的数据用二进制数据存储在文件中。位图文件（.bmp）：Microsoft Windows 中使用的一种非压缩图像文件格式。,20,常见的几种位图图像： 黑白图像：每个像素点仅用1bit表示。 灰度图像：每个点由从0 (黑色)到2n (白色)的亮度值来表现，其中间的值来表现不同程度的灰。每个像素点用nbit表示。 彩色图像：任何一种颜色均可台用红、绿、蓝三种原色调配出来。每种颜色用若干位来表示。,21,例：一张分辨率为800600的256色的图像需要多少的存储空间？,位图存储量=像素点个数 * 每像素占用空间,位转
10、换为字节,800*600 * 8/8 = 480000Byte 480KB,像素点个数,256=28个不同的色彩，用 8位表示,22,3、位图与矢量图,计算机可以处理的图可以分成两类：数字图像和图形。 数字图像：模拟图像经过采样，量化和编码得到的数字信号，以位图的形式存储； 图形是由计算机软件生成或数学公式计算生成（形状、大小及色彩），以矢量图的形式存储。,23,1）位图 位图(Bitmap)是由许多的像素组合而成的平面点阵图，其中每个像素的颜色、亮度和属性是用一组二进制像素值来表示的，因此数据量大，适合表现层次和色彩丰富，细致的图像。 常用图像处理软件：画笔、Photoshop。,24,2）
11、 矢量图 矢量图使用直线和曲线来描述图形，这些图形的元素是一些点、线、矩形、多边形、圆和弧线等等，它们都是通过数学公式计算获得的，因此矢量图形文件体积一般较小。 矢量图形优点是无论放大、缩小或旋转等不会失真；缺点是难以表现色彩层次丰富的逼真图像效果。 矢量图形设计软件 ：AutoCAD、CorelDRAW等,25,图形与图像的联系在实际应用中，图形图像技术是相互关联的，二者结合可以使视觉效果和质量更完善。随着图形图像技术的发展，两者间相互交叉、相互渗透。,26,4、图像的压缩与编码,数据之所以能够压缩是基于原始信源的数据存在着很大的冗余度。 图像压缩：采用编码技术来压缩图像信息的比特量。 图像
12、压缩分类：有损压缩和无损压缩。 经典压缩编码方法：预测编码和变化编码。,27,5、图像文件格式,位图文件 .bmp/.dibBMP(Bitmap)是Windows中的标准图像文件格式，可达24位全彩色模式，与设备无关，一般不压缩。 JPEG文件 .jpg/.jpegJPEG压缩率高，并且最小化图像质量损失。它是数码照相时保存的格式,也可以用作网页图像。注意：由于采用有损压缩，一个太高的压缩率会导致图形质量变差。,28,GIF文件 .gifGIF 图像色彩丰富，压缩率较高，GIF 格式还支持动画，它是网页图片的标准格式。 TIFF文件 .tiff PCX文件 .pcx MAC PAINT .MP
13、T/.MAC PHOTOShop格式 .PSD,29,4.5 视频处理,1、视频的定义视频是其内容随时间变化的一组动态图像，所以视频又叫运动图像或活动图像。 视频信号的特点：图像内容随时间变化伴随有与画面动作同步的声音 图像与视频的区别：静止的图片称为图像，视频是运动的图像；信源方式不同。,30,2、视频的分类,按照处理方式的不同：视频分为模拟视频和数字视频。 模拟视频：是一种传输图像和声音的连续的变动电信号。 数字视频(digital video-DV)：经过数字化的视频信号。,31,3、常见的数字视频文件：,1）AVI文件 .AVIAVI是音频视频交错（Audio Video Interl
14、eaved）的英文缩写，它是Microsoft公司开发允许视频和音频交错在一起同步播放， AVI文件目前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。,32,2）MPEG文件 .MPEG/.MPG/.DAT MPEG文件格式是运动图像压缩算法的国际标准，它包括MPEG视频、MPEG音频和MPEG系统(视频、音频同步)三个部分。MPEG的平均压缩比为501，最高可达2001，压缩效率非常高，同时图像和音响的质量也非常好。 MPEG1是VCD的视频图像压缩标准；MPEG2是DVD的视频图像压缩标准；MPEG4是网络视频图像压缩标准之一，特点是压缩比高、成像清晰，数据的损失很小。主要应用于视像电话、视像电子邮件等，对传输速率要求较低。,33,3）RealVideo文件.RA/.RM/.RMVBRealVideo文件是RealNetworks公司开发的一种新型流式视频文件格式，主要用来在低速率的广域网上实时传输活动视频影像，可以根据网络数据传输速率的不同而采用不同的压缩比率（RMVB），从而实现影像数据的实时传送和实时播放。 4）MICROSOFT流媒体文件.ASF/.WMV 5）QuickTime文件 .MOVApple公司开发的QuickTime文件格式作为开发MPEG-4规范的统一数字媒体存储格式。,
