多媒体技术及应用教学课件ppt作者吕小星第1章多媒体概述

《多媒体技术及应用教学课件ppt作者吕小星第1章多媒体概述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《多媒体技术及应用教学课件ppt作者吕小星第1章多媒体概述（73页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、2014,第1章 多媒体概述,主讲人：吕小星,第1章 多媒体概述,学习内容1.多媒体技术的基本概念2.数据压缩的基本概念和基本原理3.超文本系统的基本概念4.虚拟现实技术的基本概念实训内容从互联网上收集多媒体技术发展的最新动态,2,第1章 多媒体概述,学习目标理解：多媒体技术、数据压缩、超文本系统的基本概念，数据压缩的基本原理。了解：虚拟现实技术的基本概念、多媒体技术的发展趋势。,3,第1章 多媒体概述,1.1 多媒体技术的定义多媒体技术使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频的能力，它以形象丰富的声、文、图信息和方便的交互性，极大的改善了人机界面，改变了使用计算机的方式，从而为计算机进入人

2、类生活和生产的各个领域打开了方便之门，给人们的工作、生活和娱乐带来深刻的变化。,4,第1章 多媒体概述,1.1.1 多媒体的定义 1. 媒体（1）定义：媒体（Medium）是指承载或传递信息的载体。（2）种类： 感觉媒体：人接触信息的感觉形式，如视觉、听觉、触觉等；表示媒体：信息的表示形式，如图形、图像、声音、视频等；显示媒体：表现和获取信息的物理设备，如显示器、扬声器、摄象机等；存储媒体：存储数据的物理设备，如磁盘、光盘、优盘等；传输媒体：传输数据的物理设备，如光缆、电缆、电磁波、交换设备等。（3）在计算机领域中媒体有两种含义，一是指用以存储信息的实体，一是指信息的载体。多媒体技术中的媒体是

3、指后者。,5,第1章 多媒体概述,2. 多媒体 （1）多媒体一词译自于20世纪80年代初出现的英文单词“Multimedia” （2）定义：文本、声音、图形、图像、动画和视频是信息的载体，其中两个或多于两个的组合构成了多媒体。 （3）常见的多媒体的定义定义1：多媒体是对文本、图形、声音、图像等多种媒体信息进行统一的处理，实现信息有效表现的手段。定义2：多媒体是一种技术的平台，用户通过计算机能对文本、图形、动画、声音进行整合。定义3：多媒体是一种传递媒体信息多样化的状态。它是以计算机对图像、声音、文本等多种媒体进行整合的一维化处理。定义4：利用计算机交互式地综合处理各种媒体信息：文本、图形、图像

4、、声音，使它们建立起一定的逻辑连接，集成为一种具有交互性的系统。,6,第1章 多媒体概述,1.1.2 多媒体的主要元素 1. 文本 （1）文本一般由文字、数字和符号等构成，在计算机中文本是用字符代码及字符格式表示出来的数据。 （2）文本是一种最基本的传播媒体，也是多媒体信息系统中出现最频繁的媒体。 （3）文本文件的常见格式包括：TXT、CSV、DOC、RTF、WPS、PDF、CAJ等。 2. 图形 （1）图形也称矢量图形，一般指用计算机绘制的画面，如直线、圆、圆弧、矩形、任意曲线和图表等。 （2）矢量图形文件中只记录生成图的算法和图上的某些特征点， （3）对矢量图形的各个部分分别进行控制很方便

5、。 （4）矢量图形一般在多媒体素材的创建过程中使用。,7,第1章 多媒体概述,1.1.2 多媒体的主要元素 3. 图像 （1）图像是指由照相机和摄像机等数字化采集设备捕捉的实际场景画面，或用计算机图像处理软件创建的景物。 （2）图像是由许多的像素按照其在图像中所处的位置排列所构成的平面点阵图。 （3）常见的图像文件格式包括：JPG、GIF、PNG、BMP等。 4. 音频 （1）音频（一般指人耳能听到的声音）包括语音、音乐和效果声。 （2）常见的音频文件格式包括：WAV、MP3、RA、WMA、MID等。,8,第1章 多媒体概述,1.1.2 多媒体的主要元素 5. 动画 （1）动画是移动的画面，实

6、质是一幅幅静态图像的连续播放所形成的动态感觉。 （2）动画一般是指人们的主观设计而非摄像机摄下的影像。 （3）动画可分为二维动画（平面）和三维动画（立体）两类。 （4）动画的常见格式包括：SWF、GIF、AVI等。 6. 视频 （1）视频一般是指用摄像机拍摄的动态影像。 （2）视频可记录和反映真实世界的实际场景和画面。 （3）数字视频常见的存储格式包括：AVI、MPEG、ASF、WMV、MOV、RM、RMVB、FLV等。,9,第1章 多媒体概述,1.1.3 多媒体技术的定义1. 定义多媒体计算机技术 （Multimedia Computing Technology）是计算机综合处理多种媒体信息

7、：文本、图形、图像、音频和视频，使多种信息建立逻辑连接，集成为一个系统并具有交互性。2. 简单地说 （1）计算机综合处理声、文、图信息； （2）具有集成性和交互性。,10,第1章 多媒体概述,1.1.4 多媒体技术的特性,11,1多样性 （1）信息媒体的多样化，有人称之为信息多维化。计算机所能处理的信息不再局限于数值、文本。 （2）多媒体体信息的多维化不仅仅指输入，还有输出。 2交互性 （1）交互性是多媒体计算机可以与使用者作交互性沟通的特性。 （2）交互性不仅能够为使用者提供按照自己的意愿解决问题的性能，而且可以帮助使用者通过交谈式的沟通进行学习。 3集成性 （1）多媒体信息媒体的集成 （2

8、）处理这些媒体的设备与设施的集成，即系统的集成,图2-1 多媒体创作流程,第1章 多媒体概述,1.2 数据压缩技术数据压缩技术是多媒体技术的关键技术，也是多媒体技术发展的基础，数字化的多媒体信息尤其是数字视频、音频信号的数据量特别庞大，具有海量性，如果不对其进行有效的压缩就难以得到实际的应用。,12,第1章 多媒体概述,1.2.1 什么是数据压缩1.定义数据压缩就是以最少的数码表示信源所发的信号，减少容纳给定消息集合或数据采样集合的信号空间。(1)定义中的“信源”可以是数据、静止图象、语音、电视或其他需要存储和传输的信号； (2)“信号空间”是指信号集合所占的空域、时域和频域空间。 (3)“最

9、少”是指在保证信源的一定质量或者说是有效的前提下的最少。,13,第1章 多媒体概述,1.2.1 什么是数据压缩2.数据压缩的分类 （1）有损压缩是指经过压缩后经解码再还原的信号与原信号不能严格一致。 （2）无损压缩是指压缩后经解码还原的信号与原信号严格一致。,14,第1章 多媒体概述,1.2.2 数据压缩的必要性1.对多媒体数据进行压缩，主要原因就是多媒体数据的海量性。 2.未压缩信源的大致比特率3.如果不进行数据压缩处理，计算机系统就无法对它进行存储和传输。,15,第1章 多媒体概述,1.2.3 数据压缩的可能性多媒体数据压缩是必要的，那么能否对多媒体数据进行压缩呢？ 1.根据信息论，只要信

10、源中存在数据冗余就存在压缩的可能性。 2.“信息量”与“数据量”之间的关系 信息量=数据量-冗余量， 即 I = D - du。 “I”表示信息量； “D”表示数据量； “du”表示冗余量，,16,第1章 多媒体概述,3. 图像数据的空间冗余和时间冗余(1) 空间冗余 空间冗余也称为空域相关，一幅图像是由若干个像素组成的，在相邻像素之间相关性很大，有很大的信息冗余，这就是空间冗余。(2) 时间冗余 时间冗余也称为时域相关。在运动图像中，相邻帧之间也存在着很大的相关性，它表示在时间轴上相邻的两帧图像是相似的，这种冗余为时间冗余。,17,第1章 多媒体概述,4. 图像其它类型的冗余(1) 结构冗余

11、 有些图像的纹理区，图像的像素值存在着明显的分布模式。例如，方格状的地板图案等。我们称此为结构冗余。已知分布模式，可以通过某一过程生成图像。 (2) 知识冗余 有些图像的理解与某些基础知识有相当大的相关性。这类规律性的结构可以由先验知识和背景知识中得到，我们称此类冗余为知识冗余。 例如：人脸的图像有固定的结构。比如说嘴的上方有鼻子，鼻子的上方有眼睛，鼻子位于正脸图像的中线上，等等 。,18,第1章 多媒体概述,4. 图像其它类型的冗余(3) 视觉冗余 人类的视觉系统对图像场的敏感区是非均匀和非线性的。然而，在记录原始的图像数据时，通常假定视觉系统是线性的和均匀的，对视觉敏感和不敏感的部分同等对

12、待，从而产生了比理想编码更多的数据，这就是视觉冗余。视觉冗余是非均匀、非线性的。 例:人类视觉分辨率为26，但常用28就是数据冗余。,19,第1章 多媒体概述,4. 图像其它类型的冗余（4）图像区域的相同性冗余 它是指在图像中的两个或多个区域所对应的所有像素值相同或相近，从而产生的数据重复性存储，这就是图像区域的相似性冗余。 （5）纹理的统计冗余 有些图像纹理尽管不严格服从某一分布规律，但是它在统计的意义上服从该规律。利用这种性质也可以减少表示图像的数据量，所以我们称之为纹理的统计冗余。,20,第1章 多媒体概述,1.2.4 数据压缩的基本原理 数据压缩技术的理论基础是信息论。根据信息论的原理

13、，可以找到最佳数据压缩编码方法，数据压缩的理论极限是信息熵。 1. 信息 信息是用不确定的量度定义的，也就是说信息被假设为由一系列的随机变量所代表，它们往往用随机出现的符号来表示。 2. 信息量 信息量指从N个相等的可能事件中选出一个事件所需要的信息度量和含量。也可以说是辨别N个事件中特定事件所需提问“是”或“否”的最小次数。,21,第1章 多媒体概述,1.2.4 数据压缩的基本原理2. 信息量 例如：从64个数（164的整数）中选定某一个数，提问：“是否大于32？”，则不论回答是与否，都消去半数的可能事件，如此下去，只要问6次这类问题，就可以从64个数中选定一个数，则所需的信息量是 设从N中

14、选定任一个数 的概率为 ，假定任选一个数的概率都相等，即 ，则信息量 可定义为：,22,第1章 多媒体概述,1.2.4 数据压缩的基本原理2. 信息量当 ，相应的信息量单位为比特（bit）； 当 ，相应的信息量单位为奈特（Nat）； 当 ，相应的信息量单位为哈特（Hart）；,23,第1章 多媒体概述,1.2.4 数据压缩的基本原理3. 信息熵在信息论中称为信源 的“熵”(Entropy) ，它的含义是信源 发出任意一个随机变量的平均信息量。(1) 当处于事件发生之前， 是不确定性的度量； (2) 当处于事件发生之时， 是一种惊奇性的度量； (3) 当处于事件发生之后， 是获得信息的度量； (

15、4) 还可以理解为是事件随机性的度量。,24,第1章 多媒体概述,1.2.4 数据压缩的基本原理4. 最大离散熵定理所有概率分布 所构成的熵，以等概率时为最大。 5. 熵的范围6. 信息熵的最大值与熵值之间的差值，就是信源X所含的冗余度。,25,第1章 多媒体概述,1.2.4 数据压缩的基本原理 7.香农编码定理 在编码中用熵值衡量是否为最佳编码，熵值是平均码长的下限。 若用 表示编码器输出的平均码长，则： (1) 时，有冗余，不是最佳编码； (2) 不可能发生，只能有 （3-1） (3) 稍大于时 时，为最佳编码。 (4) 在论述平均码长在构成瞬时可解码的编码方式时，香农指出应满足 （3-2

16、） 称式（3-1）和式（3-2）为香农编码定理。,26,第1章 多媒体概述,1.2.5 数据压缩编码的方法多媒体数据压缩方法根据不同的依据可产生不同的分类。 第一种，根据质量有无损失可分为有损失编码和无损失编码。 第二种，按照其作用域在空间域或频率域上分为：空间方法、变换方法和混合方法。 第三种，根据是否自适应分为自适应性编码和非自适应性编码。,27,第1章 多媒体概述,1.2.5 数据压缩编码的方法1.预测编码 (1) 编码器记录与传输的不是样本的真实值，而是它与预测值的差。这一方法称为DPCM（differential pulse code modulation）方法。 (2) 预测值由欲编码图像信号的过去信息决定。 (3) 通常采用线性预测，比例系数由其统计特性估计得到。 (4) 预测不仅可以在相邻像素值之间进行，而且可以在行与行之间进行。 (5) 由于空间相关性，真实值与预测值的差值变化范围远远小于真实值的变化范围，因而可以采用较少的位数来表示。,