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1、多媒体技术应用多媒体技术应用基础知识基础知识 内容提要内容提要概述概述多媒体文件格式多媒体文件格式多媒体数据描述多媒体数据描述8基本概念基本概念8多媒体技术的应用领域多媒体技术的应用领域认识多媒体制作软件认识多媒体制作软件 概念:多媒体概念:多媒体媒体媒体媒体媒体在计算机信息领域中泛指一切信息载体:一种指信息的存储实体,如磁带磁带磁带磁带、磁盘磁盘磁盘磁盘、光盘光盘光盘光盘等。另一种指信息的表现形式,如文字文字文字文字、图像图像图像图像、图形图形图形图形、动画动画动画动画、音频音频音频音频、视频视频视频视频等。多媒体多媒体多媒体多媒体是融合两种或两种以上媒体的一种人机交互式信息交流和传播媒体。
2、 概念:多媒体技术概念:多媒体技术8基本条件:以计算机技术为核心8具有人机交互的特点8多媒体技术所处理的多种媒体是逻辑关联的复合数据多媒体技术多媒体技术多媒体技术多媒体技术是利用计算机通过文字文字文字文字、图像图像图像图像、图图图图形形形形、动画动画动画动画、音频音频音频音频、视频视频视频视频等多种信息的交互混合,以数字化的方式集成在一起,从而使计算机具有表现表现表现表现、处理处理处理处理、存储存储存储存储多媒体信息的综合能力和交互能力。 多媒体技术的应用领域多媒体技术的应用领域多媒体在商业娱乐8演示文稿、商业广告、产品演示、人员培训、多媒体游戏系统、影视创作(电脑特技)等等 多媒体技术的应用
3、领域多媒体技术的应用领域乘客是对数字化演员着色而成计算机建模(45英尺长)船尾流和海水来自胶片,远处的海面由计算机生成天空和云彩使用绘图软件绘制软件制作烟效果风速、风向等 多媒体技术的应用领域多媒体技术的应用领域多媒体在学校家庭8教学演示、多媒体课件、电子相册、装潢设计、远程教育等等 多媒体技术的应用领域多媒体技术的应用领域视频剪辑主题按钮超文本超媒体信息检索图片链接 多媒体技术的应用领域多媒体技术的应用领域多媒体在公共场所8各类信息查询系统、各类银行提款系统等。 多媒体技术的应用领域多媒体技术的应用领域虚拟现实(V Virtual R Reality)88虚拟现实虚拟现实虚拟现实虚拟现实是利
4、用计算机生成一种模拟环境(如飞机驾驶舱、操作现场等),通过多种传感设备使用户“投入”到该环境中,实现用户与该环境直接进行“自然”交互的技术。8多通道8存在感8交互性8自主性 什么是什么是MPCMPCMPC不仅含有“多媒体个人计算机”之意,而且还代表MPC的工业标准。MPC标准的具体内容包括:8对个人计算机增加多媒体功能所需的软硬件进行最低标准的规范。8规定多媒体个人计算机硬件设备和操作系统等的量化指标。8制定高于MPC标准的计算机部件的升级规范。8确定MPC的三级标准:MPC1、MPC2和MPC3。 多媒体创作硬件配置多媒体创作硬件配置8CPU: Intel Pentium 4或AMD 648
5、内存:不低于512MB8硬盘:120GB到200GB8光驱:优先选择DVD刻录机8声卡:支持44.1KHz或48KHz采样,16bit量化的声卡8显示卡:主流32M或64M缓存的显示卡8网卡:内置10 /100 Mbps网卡 多媒体创作所需硬件设备多媒体创作所需硬件设备平板式扫描仪平板式扫描仪平板式扫描仪平板式扫描仪DVDDVDDVDDVD刻录机刻录机刻录机刻录机数码相机数码相机数码相机数码相机图图图图形形形形输输输输入入入入板板板板数数数数码码码码摄摄摄摄像像像像机机机机 媒体的分类媒体的分类8文本文本文本文本是人与计算机之间进行信息交换的主要媒体。8图图图图用来补充文字信息,可以增强人们对
6、展示信息的理解和记忆。8音频音频音频音频是人们最熟悉、最习惯的方式交换信息。 多媒体数据描述多媒体数据描述(1)(1)图形图形图形图形与与图像图像图像图像图形图形图形图形是计算机在平面坐标系和空间坐标系中,通过对运算表达式进行矢量运算和对坐标数据进行描述而形成的运算结果。由于图形具有方向和长度,又被称作“矢量图矢量图矢量图矢量图”。 多媒体数据描述多媒体数据描述(1)(1)图形与图像图形与图像图形与图像图形与图像图像图像图像图像是自然界中的客观景物通过某种系统的映射,使人们产生视觉感受。在计算机中,图像用像素点进行描述。有序排列的像素点表达了自然景物的形象和色彩,而像素点又是由二进制进行描述的
7、。因此,图像又称作“位图位图位图位图”。图像分静态图像静态图像静态图像静态图像和动态图像动态图像动态图像动态图像两种。 多媒体数据描述多媒体数据描述(2)(2)动态图像动态图像动态图像动态图像动态图像动态图像动态图像动态图像由于人眼睛的视觉滞留效应,当多幅图像连续放映时,就看到了所谓的动态图像(标准25-30帧/秒)。动态图像可分为两种类型。当人工绘制的图形或计算机产生的图形以动态形式表现出来时,称为“动画动画动画动画”;当图像是实时获取的自然景物时,称为“视频信号视频信号视频信号视频信号”。 视频信号描述视频信号描述视频模拟信号视频模拟信号视频模拟信号视频模拟信号视频模拟信号视频模拟信号视频
8、模拟信号视频模拟信号就是常见的电视信号和录像机信号,视频模拟图像的存储通常采用磁介质。PAL(欧洲大部分国家、中国,每秒25帧)NTSC(美国、日本,每秒30帧)SECAM(法国,每秒25帧)优点优点优点优点:技术成熟、价格低、系统可靠性较高。缺点缺点缺点缺点:不适宜做长期存放,不适宜做多次复制。随着时间的推移,录像带上的图像信号强度会逐渐衰减,造成图像质量下降、色彩失真等现象。 视频信号描述视频信号描述视频数字信号视频数字信号视频数字信号视频数字信号获取方法获取方法获取方法获取方法:模拟视频输入(视频采集卡)数字视频输入(1394卡)主要视频格式主要视频格式主要视频格式主要视频格式:Quic
9、k Time(苹果机)Video for Windows (PC机)特点特点特点特点:保存时间长,无信号衰减问题。可以无限制地复制副本,永远不存在失真问题。 动画概念动画概念动画动画动画动画动作的变化是动画的本质动作的变化是动画的本质动作的变化是动画的本质动作的变化是动画的本质动画由很多内容连续但各不相同的画面组成。由于每幅画面中的物体位置和形态不同,在连续观看时,给人以活动的感觉。随着动画的发展,除了动作的变化,还发展出颜色的变化、材料质地的变化、光线强弱的变化等。 动画概念动画概念电脑动画电脑动画电脑动画电脑动画三个发展阶段:再现绘画过程形状变化 纯电脑动画按动画性质分:帧动画帧动画帧动画
10、帧动画和矢量动画矢量动画矢量动画矢量动画按表现形式分:二维动画二维动画二维动画二维动画、三维动画三维动画三维动画三维动画和变形动画变形动画变形动画变形动画 多媒体数据描述多媒体数据描述(3)(3)声音声音声音声音声波声波声波声波是由机械振动产生的波。当声波进入人耳,鼓膜振动导致内耳里的微细感骨的振动,将神经冲动传向大脑,听者感觉到的这些冲动就是声音声音声音声音。 多媒体数据描述多媒体数据描述(3)(3)音频模拟信号音频模拟信号音频模拟信号音频模拟信号模拟音频技术通过模拟电压的幅度表示声音的强弱。模拟声音的录制是将代表声音波形的电信号转换到适当的媒体上。音频数字信号音频数字信号音频数字信号音频数
11、字信号声音信息的数字化过程是每隔一个时间间隔在模拟声音波形上取一个幅度值(称为采样采样采样采样,采样的时间间隔称为采样周期),并把采样得到的表示声音强弱的模拟电压用数字表示(称为量化量化量化量化)。 音频的数字化音频的数字化采样频率越高,数字化音频的质量也就越高。量化位数越大,对音频信号的采样精度就越高。奈奎斯特采样定律 人耳20Hz20kHz之间 44.1kHz 多媒体数据压缩的必要性多媒体数据压缩的必要性以视频信号为例:8每秒播放25帧画面(PAL)8每帧影像像素数为7205768全彩方式存储1帧1.2MBA4幅面(21cm29.7cm)的彩色照片,用扫描仪采样(300dpi),像素用24
12、bit彩色信号表示。数据量 :(21/2.54 300) (29.7/2.54 300)*24/8 = 26MBCD音质信号,采样频率44.1KHz,量化位数16。(立体声CD 音质信号) 数据压缩的条件数据压缩的条件8数据冗余度数据冗余度音频信号和视频信号等原始数据通常存在很多用处不大的空间,空间越多,数据的“冗余度”也越大。8人类不敏感因素人类不敏感因素对某些频率的音频信号不敏感;人眼也存在“视觉掩盖效应”,即对亮度比较敏感,而对边缘的强烈变化不敏感;并且对彩色细节的分辨能力远比亮度细节的分辨能力低。 数据冗余数据冗余空间冗余空间冗余空间冗余空间冗余:规则物体的表面具有物理相关性,将其表面
13、数字化后表现为数据冗余。数据冗余数据冗余数据冗余数据冗余是指信息所具有的各种性质中多余的无用空间,其多余的程度叫做“冗余度”。颜色相同的区域规则有序排列的图形 数据冗余数据冗余时间冗余时间冗余时间冗余时间冗余:视频信号和动画一般为位于一时间轴区间的一组连续画面,其中的相邻帧往往包含相同的背景和移动物体,只不过移动物体所在的空间位置略有不同,所以后一帧的数据与前一帧的数据有许多共同的地方,这种共同性是由于相邻帧记录了相邻时刻的同一场景画面。 影响数据压缩的要素影响数据压缩的要素压缩比压缩比压缩比压缩比8压缩前后文件大小之比,越高越好,但受速度、消耗资源等的影响图像质量图像质量图像质量图像质量8还
14、原后与原图像相比,评估的方法有客观评估和主观评估压缩与解压缩速度压缩与解压缩速度压缩与解压缩速度压缩与解压缩速度8与压缩方法和压缩编码的算法有关,一般压缩比解压缩计算量大,因而压缩比解压缩慢8对称压缩,适用于:实时系统,例如视频会议。8不对称压缩,适用于:例如VCD 的制作与播放。 数据压缩标准数据压缩标准音频压缩依据8人耳对各频率的灵敏度是不同的8频率之间的掩蔽效应8短暂掩蔽效应ISO的“MPEG MPEG 音频音频音频音频”标准对声音的编码进行规定,其中包括音频编码方法,存储方法和解码方法 MPEG音频压缩音频压缩MPEG音频压缩利用编码技术,将源文件重新进行编码压缩,其次是利用数据压缩,
15、将人类听觉中的不敏感部分删除,从而达到缩小文件尺寸的目的。音频层根据压缩质量和编码复杂度分为Layer1Layer1、Layer2Layer2、Layer3Layer3三层1:4的压缩比1:61:8的压缩比1:101:12的压缩比Wave原始文件MPEG-1 Audio Layer1MPEG-1 Audio Layer2MPEG-1 Audio Layer3 数据压缩标准数据压缩标准国际标准化组织(ISO)和国际电报电话咨询委员会(CCITT)制定用于多媒体图像压缩的标准88静态图像的静态图像的静态图像的静态图像的JPEGJPEG国际标准国际标准国际标准国际标准支持有损压缩,压缩比可用参数调整
16、,在压缩比达25:1时,压缩后还原的图像与原始图像相比较,人们很难区分其中的差别。88动态图像的动态图像的动态图像的动态图像的MPEGMPEG国际标准国际标准国际标准国际标准MPEG-1和MPEG-2提供了压缩视频音频的编码表示方式,为VCD、DVD、数字电视等产业的发展打下了基础。MPEG-4采用了基于对象的编码方法,使压缩比和编码效率得到了显著的提高。MPEG-7采用标准化技术对多媒体内容进行描述和检索。MPEG-21的重点是为从多媒体内容发布到消费所涉及的所有标准建立一个基础体系,支持连接全球网络的各种设备透明地访问各种多媒体资源。 两种类型的数字音频两种类型的数字音频8计算机声音有两种
17、产生途径4一种是通过数字化录制直接获取(波形音频)4另一种是利用声音合成技术实现(MIDI)8声音合成技术声音合成技术声音合成技术声音合成技术是用微处理器和数字信号处理器代替发声部件,模拟出声音波形数据,然后将这些数据通过数模转换器转换成音频信号并发送到放大器,合成出声音或音乐。8MIDIMIDI(乐器数字接口)是在1983年有MIDI制造者协会(MMA)提出作为一个控制电子乐器的标准化串行通信协议提出的。该协议允许电子合成器互相通信,而不考虑制造厂家是谁。 音频文件格式音频文件格式媒体格式 扩展名 相关公司或组织 主要优点 主要缺点 适用领域WAVwav Microsoft可通过增加驱动程序
18、而支持各种各样的编码技术不适于传播和用作聆听,Windows平台下使用音频原始素材保存mp3 Fraunhofer-IIS在低至128kbps的比特率下提供接近CD音质的音频质量。广泛的支持音质欠佳一般聆听和高保真聆听Real Media ra, RealNetworks rma在极低的比特率环境下提供可听音频质量不适于除网络传播之外的用途。音质不是很好网络音频流传输 音频文件格式音频文件格式媒体格式 扩展名 相关公司或组织 主要优点 主要缺点 适用领域Windows Media功能齐全,使用方便。同时支持无失真、有失真、语音压缩方式失真压缩方式下音质不高。平台限制音频档案级别保存,一般聆听,
19、网络音频流传输wma, asfMicrosoftMID MIDI RMI XMI等音频数据为乐器的演奏控制,通常不带有音频采样没有波表硬件或软件配合时播放效果不佳与电子乐器的数据交互,乐曲创作等MIDIAssociationOgg Vorbis OGG Xiph Foundation在极低的比特率环境下提供接近CD音质的音频。开放源代码,跨平台发展较慢,推广力度不足一般聆听和高保真聆听 音频文件格式音频文件格式媒体格式 扩展名 相关公司或组织 主要优点 主要缺点 适用领域ape无失真压缩。部分开放代码由于是个人作品,使用上存在一定风险高保真聆听和音频档案级别保存Matthew T.Ashlan
20、dMonkeysAudioaiff可通过增加驱动程序而支持各种各样的编码技术一般限于苹果电脑平台使用音频原始素材保存aiffApple vox vox Dialogic面向语音的编码文件格式缺乏足够的信息,不适应作存档用途。淘汰 图像文件格式图像文件格式BMPBMP(BitmapBitmap)8图像类型图像类型图像类型图像类型位图(光栅)图像8使用背景使用背景使用背景使用背景在Microsoft Windows下的显示和存储8版权所有版权所有版权所有版权所有Microsoft公司8支持软件支持软件支持软件支持软件Windows Paint以及任何运行在Windows下的软件8优点优点优点优点在
21、Microsoft Windows下得到广泛支持。包含的图像信息丰富8缺点缺点缺点缺点占用磁盘空间过大,在单机上比较流行,这是Windows平台上的标准图像格式 图像文件格式图像文件格式TIFF TIFF (Tagged Image File FormatTagged Image File Format)标签图像文件格式标签图像文件格式标签图像文件格式标签图像文件格式8图像类型图像类型图像类型图像类型位图(光栅)图像8使用背景使用背景使用背景使用背景用于桌面排版以及与之相关的应用程序的数据交换8版权所有版权所有版权所有版权所有由Aldus和Microsoft联合开发和积极支持8支持软件支持软件
22、支持软件支持软件桌面出版、图形艺术8优点优点优点优点跨平台,对媒体之间的数据交换,TIFF位图模式是最佳选择之一8缺点缺点缺点缺点 TIFF的全面性也产生了一些问题 图像文件格式图像文件格式JPGJPG(Microsoft Windows MetafileMicrosoft Windows Metafile)8图像类型图像类型图像类型图像类型压缩位图(光栅)图像8使用背景使用背景使用背景使用背景摄影图像的存储和显示8版权所有版权所有版权所有版权所有 Joint Photographic Experts Group (联合摄影专家组)8支持软件支持软件支持软件支持软件桌面出版、图形艺术、视频捕获
23、8优点优点优点优点支持 24 位颜色,并保留照片和其它连续色调图像中存在的亮度和色相的显著和细微变化,多平台广泛支持8缺点缺点缺点缺点每次以 JPEG 格式存储图像时都会产生损失,损失累积会造成图像质量严重下降 图像文件格式图像文件格式GIF(Graphics Interchange Format)图形交换格式8图像类型图像类型图像类型图像类型压缩位图(光栅)图像8使用背景使用背景使用背景使用背景图像网络传输8版权所有版权所有版权所有版权所有 Unysis公司8支持软件支持软件支持软件支持软件 桌面出版、图形艺术、视频捕获8优点优点优点优点磁盘空间占用较少,支持动态和单色透明效果,渐显方式8缺
24、点缺点缺点缺点 GIF是一种8位彩色文件格式,不能存储超过256色的图像 JPEG与与GIF比较比较原图101K JPEG压缩20K GIF压缩41K原图27K JPEG压缩19K GIF压缩3K 图像文件格式图像文件格式8JPEG2000JPEG2000同时支持有损和无损压缩,压缩率比JPEG高约30%左右。支持渐进传输,“感兴趣区域”特点8PSDPSD(Photoshop DocumentPhotoshop Document)PSD其实是Photoshop进行平面设计的一张“草稿图”,它里面包含有各种图层、通道、遮罩等多种设计的样稿8PNGPNG(Portable Network Grap
25、hicsPortable Network Graphics)一种新兴的网络图像格式,结合GIF及JPG两家之长,缺点是不支持动画应用效果 图像文件格式图像文件格式8SWFSWF(Shockwave FormatShockwave Format)矢量技术制作,越来越成为网页动画和网页图片设计制作的主流8SVGSVG(Scalable Vector GraphicsScalable Vector Graphics)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可以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可以随时插入到HTML中通过浏览器来观看 动态图像文件格式动态图
26、像文件格式AVIAVI(Audio-Video lnter1eavedAudio-Video lnter1eaved)8是目前较为流行的视频文件格式,采用有损压缩技术。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,有时也出现在Internet上,供用户下载、欣赏新影片的精彩片段。8常用的AVI视频编码器有Inter Indeo 5.03、Microsoft RLE、Microsoft Video、Cinepak Codec by Radius等。常用的AVI音频编码器有:Inter Audio Software、True Speech、Microsoft GSM、MS-ADPCM等
27、。8DV AVI的格式是一种伴随着DV摄像机而出现的新数字视频文件格式。 动态图像文件格式动态图像文件格式MPGMPG格式格式格式格式8MPG文件以MPEG压缩和解压缩技术为基础对全运动视频图像进行压缩,并配以具有接近CD音质的伴音信息。根据内部使用的视频压缩编码不同,MPG格式还可以细分为Mpeg-1、Mpeg-2和Mpeg-4格式,通常其文件名后缀都是MPG。 动态图像文件格式动态图像文件格式SWFSWF格式格式格式格式8SWF是Micromedia公司的Flash软件支持的矢量动画格式,它采用曲线方程描述其内容,不是由点阵组成内容,因此这种格式的动画在缩放时不会失真,非常适合描述由几何图
28、形组成的动画,如教学演示等。由于这种格式的动画可以与HTML文件充分结合,并能添加MP3音乐,因此被广泛地应用于网页上,成为一种“准”流式媒体文件。 多媒体制作软件多媒体制作软件8素材制作软件素材制作软件素材制作软件素材制作软件文字编辑软件、图像处理软件、动画制作软件、音频采集与处理软件、视频处理软件等8多媒体著作软件多媒体著作软件当媒体素材完成之后,再使用著作软件系统把它们结合在一起,形成一个互相关联的整体。该软件系统还提供操作界面的生成、添加交互控制、数据管理等功能。Windows Media Player,QuickTime、RealOne、豪杰超级解霸Adobe Premiere、St
29、orm Edit、贝尔FreeEditDV、Pinnacle Studio、Ulead Video Studio、MGI VideoWave 素材制作软件素材制作软件Adobe PhotoshopMcromedia FireworksUlead PhotoImpactCorel Photo HouseKais Photo SoapAdobe Photo deluxeMicrosoft PhotoDrawCorel PainterDabbler工程制图软件AutoCAD图形艺术创作软件FreeHand、Illustrator、CorelDrawCorel PrintHouse、EazyDrawF
30、lashGIF AnimatorAnimator Pro3D MAXMayaPoser音乐大师CakeWalkCoolEditGoldWave文字编辑文字编辑文字编辑文字编辑图像图像图像图像8图像处理类8自然媒体绘画类8矢量插图类动画制作动画制作动画制作动画制作8平面动画类8三维动画类音频类工具音频类工具音频类工具音频类工具8音乐制作软件8音乐编辑软件视频处理软件视频处理软件视频处理软件视频处理软件 多媒体著作工具多媒体著作工具8以图标和流程图为基础的编辑工具(如Authorware)8以页面为基础的编辑工具(如ToolBook)8以时间轴为基础的编辑工具(如Director )8传统的编程工
31、具(如Visual Basic) 根据使用者分类软件根据使用者分类软件商用商用商用商用/ /家庭软件家庭软件家庭软件家庭软件8家庭用户和一般商业用户的一个共同特点:需要使用这个工具但不是整天使用这个工具,而且不希望花很多学习软件使用的时间就可以完成任务。8这类软件通常操作界面易学、易用,具有向导等辅助工具,针对性较强。专业软件专业软件专业软件专业软件8专业软件主要是为从事某一行业的专业人员设计,因此这类软件更多地强调了软件功能的强大,强调了操作人对最终效果的精确控制,而对操作的复杂性,学习软件的难度相对就考虑得少。8通常专业软件具有如下特点:功能强大,具有多个独立控制窗口;操作逻辑清晰,支持大
32、量的热键命令。 交互式多媒体项目小组交互式多媒体项目小组在今天的商业环境下,高质量多媒体的开发是跨学科、跨部门或跨组织的。由各类专家组成的交互式多媒体项目小交互式多媒体项目小交互式多媒体项目小交互式多媒体项目小组组组组是取得成功的重要因素。8提高劳动生产率;8更容易了解“顾客的声音”;8形成更富有创造性的方法; 项目小组成员项目小组成员8项目领导(包括客户方)8教育设计人员8课件脚本作者8艺术指导8图形艺术家8音频/视频专家8著作系统专家8质量保证专家8系统分析和集成人员8软件工程师和程序员 计算机文化基础计算机文化基础 http:/ 53知识回顾知识回顾Knowledge Knowledge ReviewReview