计算机网络与多媒体技术 孙淑霞 1

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1、1,成都理工大学网络教育学院,2,第一章 多媒体基础知识,1、教学时间安排： 理论教学32学时，实验教学16学时。 2、教材与参考书： 教材：计算机网络与多媒体技术 肖阳春等编 3、考试与成绩： 考试：全校统考 成绩：期末考试成绩+平时成绩（上课、 上机、完成作业等）,教学安排,3,.3,.2,.4,.1,多媒体的概念 ,计算机中的各种媒体及相关知识 ,模拟信号与数字信号,主要内容,多媒体其他相关知识 ,4,多媒体的定义,“多媒体”一词译自英文“Multimedia” 即“Multiple”和”Media”的合成 其核心词是媒体,何谓多媒体呢？,5,媒质：存储信息的实体，如磁盘、 光盘、磁带、

2、半导体存储器等。 媒介：传递信息的载体，如数字、 文字、声音、图形和图像等。,媒体（medium）在计算机领域有 两种含义：即媒质和媒介。,6,通常概念的“媒体” ，可分为以下 五种类型：,7,8,显示媒体：用于通信中使电信号和 感觉媒体之间产生转换用的媒体。如输 入、输出设施，键盘鼠标器、显示器、 打印机等。,存储媒体：用于存放某种媒体的媒 体如纸张、磁带、磁盘、光盘等。,传输媒体：用于传输某些媒体的媒 体，如电话线、电缆光纤等。,9,以计算机为中心 各种媒体的有机组合 交互性,多媒体的定义,多媒体是一种以计算机为中心的多种媒体的有机组合，这些媒体包括文本、图形、动画、静态视频、动态视频和声

3、音等，并且人们在接受这些媒体信息时具有一定的主动性和交互性。,10,多媒体计算机技术的定义： 计算机综合处理多种媒体信息，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。,计算机技术及其特性,多媒体计算机技术的三个主要特性,11,信息载体的多维性是相对于计算机 而言的，即指信息媒体的多样性。 多媒体就是要把计算机处理的信息 多样化或多维化，从而改变计算机信息 处理的单一模式，使人们能交互的处理 多种信息。,信息载体的多维性,12,交互性,多媒体的交互性是指用户可以与 计算机的多种信息媒体进行交互操作 从而为用户提供了更加有效地控制和 使用信息的手段。,13

4、,集成性,集成性是指以计算机为中心综合处 理多种信息媒体，它包括信息媒体的集 成和处理这些媒体的设备的集成。 信息媒体的集成包括信息的多通道 统一获取、多媒体信息的统一组织和存 储、多媒体信息表现合成等方面。 多媒体设备的集成包括硬件和软件 两个方面。,14,多媒体层次结构,15,多媒体技术的运用与发展,1984年，美国Apple公司推出被认为是代表多媒体技术兴起的Macintosh系列机，引入了位映像的概念(bitmap)，使用了窗口（windows）和图标（icon）作为用户界面，使人们感到耳目一新。,发展的标志,CD-ROM、WINDOWS、Sound Record（录音机）、DVI A

5、ction Media 750 、NEC、Philips 、SONY、视频卡、声音卡、图形加速卡、解压卡,16,多媒体技术的运用与发展,17,数字信号,在时间上和数值上都是不连续变化的信号为数字信号（ Digital Signal）。电路中的信号是数字信号的电路称为数字电路（Digital Circuit）。数字电路中最常 用的是0、1两种数值组成的数字信号，这 种二值信号又称为二进制信号。,18,模拟信号与数字信号,在时间上和数值上连续变化的信号称为模拟信号（Analog Signal），电路信号是模拟信号的电路称为模拟电路（Analogous Circuit） 。,脉冲信号和脉冲电路,所谓

6、电压和电流脉冲，是指存在时间极短的电压和电流信号。就广义来说，通常把按非正弦规律变化的电压和电流信号统称为脉冲信号。,模拟信号,19,几种常见脉冲波形,20,模拟信号与数字信号的关系与处理,能够将模拟量转换为数字量的器件称为模/数转换器（Analog-Digital Converter），简称 ADC或A/D,能够将数字量转换成模拟量的器件称为数/模转换器（Digital-Analog Converter），简称DAC或D/A,转换精度和转换速度是衡量D/A转换器和A/D转换器性能的主要指标,21,多媒体媒体元素是指多媒体应用中 可显示给用户的媒体组成。,多媒体中的媒体元素及特征,音频,动画,

7、视频,文本,图形,图像,22,文 本,文本分为非格式化文本文件和格式 化文本文件。 非格式化文本文件：只有文本信息 没有其他任何有关格式信息的文件，又 称为纯文本文件。如“.TXT ”文件。 格式化文本文件：带有各种文本排 版信息等格式信息的文本文件。 如“.DOC ”文件。,23,图 形,图形（Graphic）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。 图形的格式是一组描述点、线、面 等几何图形的大小、形状及其位置、维 数的指令集合。 在图形文件中只记录生成图的算法 和图上的某些特征点，因此也称矢量图。,24,用于产生和编辑矢量图形的程序通常称为“ draw ”

8、程序。 微机上常用的矢量图形文件有： “.3DS”（用于 3D 造型）、“.DXF”（用于CAD）、“.WMF”（用于桌面出版）等等。 由于图形只保存算法和特征点，因此占用的存储空间很小。但显示时需经过重新计算，因而显示速度相对慢些。,图 形,25,图 像,图像（Image）是指由输入设备捕捉的 实际场景画面，或以数字化形式存储的任 意画面。 静止的图像是一个矩阵，阵列中的各 项数字用来描述构成图像的各个点（称为 像素点 pixel ）的强度与颜色等信息。这种 图像也称为位图（ bit-mapped picture ）。,26,用于生成和编辑位图图像的软件通 常称为“ paint ” 程序。

9、图像文件在计算机中的存储格式有 多种，如 BMP、PCX、TIF、TGA、GIF、 JPG 等，一般数据量都较大。,图像处理时要考虑三个因素：,图 像,27,分 辨 率,28,图像深度和显示深度,图像深度（也称图像灰度、颜色深度） 表示数字位图图像中每个像素上用于表示颜 色的二进制数字位数。也就是指图像中可能 出现的不同颜色的最大数目.,29,颜色深度与显示的颜色数目,30,空间 描述一个200像素*200像素的红边，蓝色填充的矩形，用矢量图形表示方法为：Rect，0，0，200，200，red，blue，大概需占30个字节的空间。 用位图表示（分辨率为8位）需要占用200*200/8个字节的

10、空间。 两者的存储文件大小区别很大。,矢量图和位图的比较,31,矢 量 图 形 举例,32,图像文件大小,用字节表示图像文件大小时，一幅未经 压缩的数字图像的数据量大小计算如下：,图像数据量大小 = 像素总数图像深度8,例如：一幅 640480 的 256 色图像为 64048088 = 307200 字节,33,Comparison:,宽度：271 高度：300 颜色：2 大小：9.9 KB,宽度：271 高度：300 颜色：4 大小：19.8 KB,34,Comparison:,宽度：271 高度：300 颜色：256 大小：79.4 KB,宽度：271 高度：300 颜色：真彩色 大小：

11、238.2 KB,35,36,37,38,Comparison:,39,Comparison:,40,图像与图形的关系,生成位图图像的软件工具通常称为绘图 （Paint）程序，可以制定颜色画出每个像素点 来生成一幅画。它所需空间比矢量图形大得多， 因为位图必须指明屏幕上显示的每个像素点的 信息。但显示一幅图像所需的CPU计算量要远 小于显示一幅图形的CPU计算量，这是因为显 示图像一般只需把图像写入到显示缓冲区中， 而显示一幅图形则需要 CPU计算组成每个图元 （如点、线等）的像素点的位置与颜色，这需 要很强的CPU计算能力。,41,声音是由物体振动引发的一种物理现象。例如，讲话时声带的振动、

12、小提琴弦的振动、扬声器纸盆的振动都会造成空气的振动，这种振动会不断地向四周传播，当被人耳接收时，我们就听到了声音。,多媒体中的音频信息,42,音频,数字音频（Audio）可分为波形声音 语音和音乐。,43,波形声音实际上已经包含了所有的 声音形式，它可以将任何声音都进行采 样量化，相应的文件格式是WAV 文件或 VOC文件。 语音也是一种波形，所以和波形声 音的文件格式相同。 音乐是符号化了的声音，乐谱可转 变为符号媒体形式。对应的文件格式是 MID 或CMF 文件。,音频,44,45,数字化声音信号,声音是由物体的振动产生的，这种振动引起 了周围空气压力的震荡，我们称这种震荡的 函数表现形式

13、为波形。,46,若使用计算机处理声音信息，首先要 解决的问题就是声音信号的数字化，即将 用连续波形曲线表示的声音信号，在时间 和幅度值上离散化。,数字化声音信号,47,计算机音频技术主要包括声音的采 集、数字化、压缩/解压缩以及声音的 播放。 数字化主要包括采样和量化这两个 方面。 采样频率（sampling rate）是将模拟 声音波形转换为数字时，每秒钟所抽取 声波幅度样本的次数，单位是 Hz（赫兹）。,音 频,48,量化数据位数（也称量化级）是每 个采样点能够表示的数据范围，经常采 用的有8 位、12 位和16 位。 例如，8 位量化级表示每个采样点 可以表示256 个不同量化值，而16

14、 位量 化级则可以表示65536 个不同的量化值,记录声音时，如果每次生成一个声 道数据，称为单声道；每次生成两个声 波数据，称为立体声（双声道）。,音 频,49,在时间轴上，每隔一个固定的时间间隔 （虚线表示）对波形曲线的振幅进行一次取 值，这被称为采样。由于曲线在振幅方向是 连续的，所以必须将无限个可能的取值映射 到计算机可表示的一个有限取值范围内（通 常是一个整型取值范围），这被称为量化。,50,数字音频的存储量： 可用以下公式估算声音数字化后每 秒所需的存储量（未经压缩的）,存储量 = 采样频率量化位数8,例如，数字激光唱盘（CD-DA）的标 准采样频率为44.1 kHz，量化位数为1

15、6 位，立体声。一分钟 CD-DA 音乐所需的 存储量为 44.1 K162608 = 10584 KB,若使用双声道，存储量再增加一倍,51,Sampling Resolution 8 bit Sampling Frequency 11 KHz,52,Sampling Resolution 16 bit Sampling Frequency 22 KHz,53,WAV 文件,54,MIDI,MIDI文件的扩展名为“.MID”， MIDI （Musical Instrument Digital Interface） 是乐器数字接口的英文缩写 它与波形文件不同，记录的不是声音本身， 而是将每个音符记录为一个数字，因此 比较节省空间，可以满足长时间音乐的 需要。,MIDI的特点是其文件内部记录的是演奏 数字音乐的全部动作过程。比如，音色、音 符、延时、音量、力度等信息，所以其数据 量相当小。,55,MIDI 的主要限制是缺乏重现真实 自然的能力。采用波表法进行音乐合成 的声音卡可以使MIDI 音乐的质量大大 提高。,MIDI,56,57,动画是活动的画面，实质是一幅幅 静态图像的连续播放。动画的连续播放 既指时间上的连续，也指图像内容上的 连续。 计算机设计动画有两种：一种是帧 动画，一种是造型动画。,动 画,58,帧动画是