第9章多媒体技术

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1、第第9章多媒体技术基础章多媒体技术基础本章导读本章导读 学习完本章以后，你将能够：v了解多媒体技术的基本概念；v了解多媒体系统结构的基本组成与功能；v了解数据压缩技术及数据压缩标准；v了解并掌握图像处理的方法。内容介绍内容介绍 多媒体技术是基于计算机、电子技术和通信技术发展起来的一门新的学科，多媒体技术使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力，其丰富的声、文、图信息和方便的交互性与实时性，改善了人机界面，改善了计算机的使用方式，丰富了计算机的应用领域。本章主要内容如下： 9.1 多媒体技术的基本概念 9.2 多媒体信息的数字化 9.3 多媒体数字压缩技术 9.4 常用多媒素材处理软

2、件 9.5 Photoshop图像处理 9.6 Flash动画制作教学目的教学目的要求学生了解多媒体的基本概念、多媒体信息及技术的特点、多媒体计算机系统的基本组成;了解声音、图像之类的多媒体信息在计算机中的表示;了解基本的数据压缩原理。教学重点教学重点数据压缩原理。教学难点教学难点 多媒体信息在计算机中的表示。关键词关键词多媒体技术；信息数字化；数据压缩；Photoshop授课时量授课时量理论学时：4 实验学时：29.1 多媒体技术的基本概念 包括多媒体技术的定义、特征及多媒体计算机的基本组成9.1.1 多媒体技术的发展与定义v19841984年年，美国Apple（苹果）公司,在世界上首次使用

3、Bitmap（位图）概念对图像进行描述，实现了对图像的简单处理、存储以及相互之间的传送等。在微机中建立在微机中建立了一种新型的图形化人机接口。了一种新型的图形化人机接口。(图像)v19851985年年，美国Commodore公司将世界上首台多媒体计算机系统展示在人们面前，这台计算机命名为Amiga。同年，激光只读存储器CD-ROM问世。(计算机)v19861986年年，PHILIPS和SONY公司共同制定了光盘技术标准，可以在光盘上存储650MB数据。(存储)v19901990年年1111月月，Microsoft（微软）、PHILIPS等公司成立“多媒体个人计算机市场协会（Multimedia

4、 PC Marketing Council）”，负责计算机多媒体技术的规范化管理和多媒体计算机标准的制订。19911991年年MPC1标准，1993年5月MPC2标准，19951995年年6 6月月MPC3。(计算机系统标准)v19951995年，年，MicrosoftMicrosoft公司推出了公司推出了Windows 95Windows 95，这时多媒体这时多媒体技术在微机中得到广泛的普及。技术在微机中得到广泛的普及。v国际电信联盟（国际电信联盟（ITUITU）将媒体分为：将媒体分为：感觉媒体、表示媒体、感觉媒体、表示媒体、显示媒体、存储媒体和传输媒体显示媒体、存储媒体和传输媒体五大类。五

5、大类。什么是多媒体 多媒体（Multimedia）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，使用的媒体包括:文字（Text）图形（Graphic）图像（Image）声音（Audio）动画（Flash）电视图像（Video）文本文本声音声音图形图形图像图像动画动画信息载体信息载体信息载体信息载体的组合的组合的组合的组合什么是多媒体技术v多媒体技术是利用计算机对文字、图像、图形、动画、音频、视频等多种信息进行综合处理、建立逻辑关系和人机交互作用的产物。v多媒体技术利用计算机技术将各种媒体以数字化的方式集成在一起，从而使计算机具有了表现、处理、存储多种媒体信息的综合能力。v是解决

6、“怎样进行多种媒体综合的技术（获取、处理、编辑、存储和展示等）”。9.1.2 多媒体技术主要特征v集成性（Integrating） 多媒体技术是多种媒体的有机集成，还包括媒体设备的集成 。v协同性（Cooperating） 各种媒体之间必须有机地配合才能协调一致。多种媒体之间符合人的自然交流方式 。v交互性（Interactive） 交互性是指用户与计算机之间进行数据交换、媒体交换和控制权交换的一种特性。v实时性（Real-Time） 多媒体实时交互、使之呈现连续性。v数字化（Digitized） 多媒体信息都是以数字形式存储和传输。v数据量大 一页A4纸文字的数据量约为20kB，一幅640*

7、480经压缩的照片数据量约为180kB，1分钟MPEG1压缩视频大约需要10MB的存储空间。v要求传输速度高 对于MPEG1的压缩视频文件，要求的数据传输率为1.5Mbit/s。MPG2-DVD(7M)，网络流一般32k-1024k。多媒体数据的特点v数据量巨大v数据类型多v数据类型间区别大 v多媒体数据的输入和输出复杂。多媒体文件的存储格式v文件格式是一种信息的数字化存储方式。v多媒体文件包含文件头和数据两大部分。文件头多媒体数据v多媒体文件分类： 静态多媒体文件 无法提供网络在线播放功能。它需要无法提供网络在线播放功能。它需要先下载，后观先下载，后观看。看。流式媒体文件（简称流媒体）v在因

8、特网中采用流式传输技术的连续时基媒体，如在因特网中采用流式传输技术的连续时基媒体，如音频、视频等文件。音频、视频等文件。v流媒体文件的数据可以随时传送、随时播放流媒体文件的数据可以随时传送、随时播放。v实现流媒体的关键技术是数据的流式传输。实现流媒体的关键技术是数据的流式传输。9.1.3 多媒体计算机系统组成 多媒体计算机（Multimedia Computer）是具有多媒体处理能力的计算机系统 。v声/像输入设备主要用于将多媒体信息输入计算机：光驱、声卡、视频采集卡、麦克风、电子琴、扫描仪、录音机、VCD/DVD、数字照相机、摄像机等。v功能卡用于对多媒体信息进行处理：电视卡、Modem卡、

9、视频编辑卡、VCD压缩卡、网卡等。 v声像输出设备用于输出多媒体系统：光盘刻录机、声卡、视频转换卡、音箱、立体声耳机、录音机、录像机、打印机等。多媒体计算机系统示意图 v计算机厂商提供多媒体硬件设备的方式有：一是计算机厂商提供多媒体硬件设备的方式有：一是集成在主板上，二是提供各种接口卡。集成在主板上，二是提供各种接口卡。v在一台具体的多媒体计算机硬件配置中，不一定在一台具体的多媒体计算机硬件配置中，不一定都包括上述全部配置，但都包括上述全部配置，但至少应当包括声卡和至少应当包括声卡和CD-CD-ROMROM驱动器驱动器。v多媒体计算机的硬件技术要求：多媒体计算机的硬件技术要求： 主机处理性能强

10、大。主机处理性能强大。 主机接口齐全。主机接口齐全。 各种多媒体设备齐全各种多媒体设备齐全。9.2 多媒体信息的数字化 包括文本信息、图形信息、图像信息、音频信息、动画信息、视频信息9.2.1 文本信息的数字化v文本信息的数字化主要是对文本信息在计算机中的表示文本信息的数字化主要是对文本信息在计算机中的表示进行统一的二进制编码。进行统一的二进制编码。vASCIIASCII码码用用1 1个字节的低个字节的低7 7位（最高位为位（最高位为0 0）表示）表示128128个不个不同的英文字符。同的英文字符。vGB2312-80GB2312-80（国标码）规定：一个汉字用两个字节表示，国标码）规定：一个

11、汉字用两个字节表示，每个字节只用低每个字节只用低7 7位，最高位为位，最高位为0 0。60006000余汉字余汉字。vGBKGBK（大字库）是大字库）是GB2312-80GB2312-80的扩展。的扩展。2000020000余汉字。余汉字。vUnicode Unicode （大字符集），是对国际标准大字符集），是对国际标准ISO/IEC10646ISO/IEC10646编编码的一种称谓，其目标是对全球所有文字进行统一编码码的一种称谓，其目标是对全球所有文字进行统一编码。9.2.2 图形信息的数字化v矢量图形是用一组指令集合来描述图形的内容，这些描述包括图形的形状、位置、大小、色彩等属性。v在矢

12、量图形文件中，只记录生成图形的算法和图上的某些特征点参数。v矢量图形占用的存储空间较小，打印输出和放大矢量图形占用的存储空间较小，打印输出和放大时图形质量较高。时图形质量较高。v矢量图形的缺点：矢量图形的缺点：显示图形时计算时间较多显示图形时计算时间较多。无法使用廉价设备将图形输入到计算机中并且无法使用廉价设备将图形输入到计算机中并且矢量化。矢量化。矢量图形目前矢量图形目前没有统一的标准和格式没有统一的标准和格式，大部分，大部分矢量图形格式存在知识产权问题。矢量图形格式存在知识产权问题。9.2.3 图像信息的数字化v图像由像素点阵构成，也称为位图。图像由像素点阵构成，也称为位图。v黑黑白白图图

13、像像中中每每个个像像素素点点用用1 1位位二二进进制制数数表表示示这这种种图图像称为二值图像。像称为二值图像。v灰灰度度图图像像中中，每每个个像像素素点点的的亮亮度度值值用用8 8位位二二进进制制数数表示，亮度范围有表示，亮度范围有02550255个灰度等级。个灰度等级。v彩彩色色图图像像中中R R、G G、B B三三基基色色，每每种种色色用用8 8位位二二进进制制数数表表示示时时，色色彩彩深深度度为为2424位位，它它可可以以表表达达16701670万万种色彩种色彩。用像素点描述用像素点描述的自然影像的自然影像RGB 彩色图像 R R G BG BR R GG B BR R数组数组数组数组

14、8bit 8bit表示表示表示表示(256(256阶梯阶梯阶梯阶梯) )GG数组数组数组数组 8bit 8bit表示表示表示表示(256(256阶梯阶梯阶梯阶梯) )B B数组数组数组数组 8bit 8bit表示表示表示表示(256(256阶梯阶梯阶梯阶梯) )最大色彩：最大色彩：最大色彩：最大色彩：2 28 8 2 28 8 2 28 8 = 2 = 22424 = 16777216 (16.7M) = 16777216 (16.7M)分辩率v图像分辨率：数字化图像水平与垂直方向像素的图像分辨率：数字化图像水平与垂直方向像素的总和。总和。 v屏幕分辨率：一般用显示器屏幕水平像素屏幕分辨率：一

15、般用显示器屏幕水平像素垂直垂直像素表示。像素表示。v印刷分辨率：图像在打印时，每英寸像素的个数，印刷分辨率：图像在打印时，每英寸像素的个数，一般用一般用dpidpi（像素像素/ /英寸）表示英寸）表示 。v图像文件格式 图像文件有：图像文件有：BMP、TIF、JPG、PNG、GIF等，这些图像文件格式标准是开放和免费的，等，这些图像文件格式标准是开放和免费的，这些图像格式也可以相互转换。这些图像格式也可以相互转换。是Windows中最常用的图像文件格式。文件结构简单，形成的图像文件较大。是一种适用于彩色、单色和多灰度静止数字图像的压缩标准。压缩的性能优异，应用广泛。也是一种压缩图像存储格式，压

16、缩比较高，文件很小。允许在一个文件中存储多个图像，因此可实现动画功能。 点阵图像放大失真点阵图像放大失真 矢量图形放大不失真矢量图形放大不失真图形与图像的区别v存储方式的区别：图形存储的是画图的函数；图像存储的则是像素的位置信息和颜色信息以及灰度信息。v缩放的区别：图形在进行缩放时不会失真，可以适应不同的分辨率；图像放大时会失真，可以看到整个图像是由很多像素组合而成的。v处理方式的区别：对图形，我们可以旋转、扭曲、拉伸等等；而对图像，我们可以进行对比度增强、边缘检测等等。v算法的区别：对图形，我们可以用几何算法来处理；对图像，我们可以用滤波、统计的算法。v其他：图形不是主观存在的，是我们根据客

17、观事物而主观形成的；图像则是对客观事物的真实描述。9.2.4 音频信息的数字化v声音的特性声波：声波：当物体在空气中振动时，便会发出连续的波，叫声波（Sound Wave）声音：声音：大脑对声波的感知就是声音（Sound）幅度幅度（Amplitude）：指声音的大小、强弱程度。频率频率（Frequency）是指信号每秒钟变化的次数，用赫兹（Hz）表示。带宽带宽 ：声音信号的频率范围称为带宽高保真声音的频率范围为 1020 000Hz，它的带宽约为20kHz 人的发音器官发出的声音频率大约是809000Hz 频率小于20Hz的信号称为亚音信号亚音信号或称次声波次声波高于20kHz的信号称为超音频

18、信号超音频信号或称超声波超声波频率范围为20Hz20kHz的信号称为音频信号音频信号次声波次声波次声波次声波人耳可听域人耳可听域人耳可听域人耳可听域超声波超声波20Hz 2020,000Hz20,000Hz 20,000Hz女女性性语语音音150Hz 150Hz 9,000Hz 9,000Hz电电话话语语音音200Hz 200Hz 3,400Hz 3,400Hz调调 幅幅 广广 播播(AM)50Hz 50Hz 7,000Hz 7,000Hz调调 频频 广广 播播(FM)20Hz 20Hz 15,000Hz 15,000Hz高高级级音音响响10Hz 10Hz 40,000Hz 40,000Hz男

19、男性性语语音音100Hz 100Hz 8,000Hz 8,000Hz声声声声源源源源种种种种类类类类频频频频带带带带宽宽宽宽度度度度在多媒体技术中，处理在多媒体技术中，处理的声音信号主要是音频的声音信号主要是音频信号，它包括音乐、话信号，它包括音乐、话音、风声、雨声、鸟叫音、风声、雨声、鸟叫声、机器声等。声、机器声等。v 音频数字化 模拟信号 数字信号转换转换转换转换数字音频信号数字音频信号可以通过因特网、光盘、电子琴可以通过因特网、光盘、电子琴MIDIMIDI接口等输入到计算机。接口等输入到计算机。模拟音频信号模拟音频信号一般通过话筒和音频输入接口一般通过话筒和音频输入接口（Line inL

20、ine in）输入到计算机，然后由计算机声卡转输入到计算机，然后由计算机声卡转换为数字音频信号。换为数字音频信号。v音频文件的格式波形文件如WAV、MP3音乐文件音乐文件如手机如手机MIDIMIDI音乐音乐WAV WAV 音频格式具有很高的音频格式具有很高的音质。未经压缩的音质。未经压缩的WAVWAV文件文件存储容量非常大，一分钟存储容量非常大，一分钟CDCD音质的音乐大约占用音质的音乐大约占用10MB10MB存储空间。存储空间。MP3MP3是一种符合是一种符合MPEG-1MPEG-1音频音频压缩第压缩第3 3层标准的文件。层标准的文件。MP3MP3压缩比高达压缩比高达1 1：101101：1

21、212。MP3MP3是一种有损压缩。是一种有损压缩。MIDIMIDI是电子合成乐器的统一国际是电子合成乐器的统一国际标准。在标准。在MIDIMIDI文件中，只包含产文件中，只包含产生某种声音的指令，计算机将这生某种声音的指令，计算机将这些指令发送给声卡，声卡按照指些指令发送给声卡，声卡按照指令将声音合成出来。令将声音合成出来。MIDMIDMIDMID音乐的缺点：一是音乐的缺点：一是音乐的缺点：一是音乐的缺点：一是不不不不能模拟人们的歌声能模拟人们的歌声能模拟人们的歌声能模拟人们的歌声，其次，其次，其次，其次在不同的计算机中，在不同的计算机中，在不同的计算机中，在不同的计算机中，MIDIMIDI

22、MIDIMIDI可能会有不同的音乐效果。可能会有不同的音乐效果。可能会有不同的音乐效果。可能会有不同的音乐效果。MIDIMIDIMIDIMIDI音乐主要用于手机等音乐主要用于手机等音乐主要用于手机等音乐主要用于手机等存储器空间有限的多媒体存储器空间有限的多媒体存储器空间有限的多媒体存储器空间有限的多媒体设备。设备。设备。设备。 9.3 多媒体数据压缩技术 包括多媒体数据的冗余，数据压缩技术9.3.2 多媒体数据的冗余v数字化的图形 、图像、视频、音频等多媒体信息数据量很大，其中存在着大量的数据冗余，而数据压缩技术就是利用了数据的冗余，来减少图形 、图像、视频、音频中的数据量。空间冗余数据空间冗

23、余数据 时间冗余数据时间冗余数据视觉冗余数据视觉冗余数据9.3.3 数据压缩技术数据压缩技术v数据压缩数据压缩无损压缩无损压缩 无损压缩利用数据的统计冗余进行压缩无损压缩利用数据的统计冗余进行压缩 有损压缩有损压缩 人类视觉和听觉器官对图像或声音中的某些成分不大敏感，有损压缩以牺人类视觉和听觉器官对图像或声音中的某些成分不大敏感，有损压缩以牺牲这部分信息为代价，换取了较高的压缩比。牲这部分信息为代价，换取了较高的压缩比。混合压缩混合压缩 混合压缩利用了各种单一压缩方法的长处，在压缩比、压缩效率及保真度之混合压缩利用了各种单一压缩方法的长处，在压缩比、压缩效率及保真度之间取得最佳地折衷。例如，间

24、取得最佳地折衷。例如，JPEGJPEG和和MPEGMPEG标准就采用了混合编码的压缩方法。标准就采用了混合编码的压缩方法。无损压缩解压缩后可完全恢复原始数据，而不引起任何数据失真。无损压缩的压缩率一般为21到51之间有损压缩在还原图像时，与原始图像存在一定的误差，但视觉效果一般可以接受，压缩比可以从几倍到上百倍RLERLE编码是将数据流中连续编码是将数据流中连续出现的字符用单一记号表示。出现的字符用单一记号表示。例如：字符串例如：字符串ABCAAABBBBCCCCCABCAAABBBBCCCCC可以压缩可以压缩为：为：1A1B1C3A4B5C1A1B1C3A4B5C。PEGPEG标准支持很高的

25、图像分辨率和量标准支持很高的图像分辨率和量化精度。它包含两部分：第一部分是化精度。它包含两部分：第一部分是无损压缩，第二部分是有损压缩，无损压缩，第二部分是有损压缩，JPEGJPEG算法的设计思想是：恢复图像时算法的设计思想是：恢复图像时不重建原始画面，而是生成与原始画不重建原始画面，而是生成与原始画面类似的图像，丢掉那些没有被注意面类似的图像，丢掉那些没有被注意到的颜色。到的颜色。 9.5 Photoshop图像处理9.5.1 Photoshop工作界面菜单栏菜单栏工具箱工具箱状态栏状态栏绘图区绘图区工具参数工具参数控制面板控制面板v选择画笔选择画笔v绘图时图像比例绘图时图像比例v选区操作选

26、区操作可以利用选区去除背景图像可以利用选区去除背景图像可以利用选区进行抠图可以利用选区进行抠图v图层操作图层操作背景图层、透明图层、不透明图层、效果图层、背景图层、透明图层、不透明图层、效果图层、文字图层、形状图层文字图层、形状图层9.5.2 选区操作v图层是相对独立的图层是相对独立的，可以对它们进，可以对它们进行：选择、命名、增加、删除、复行：选择、命名、增加、删除、复制、移动、打开制、移动、打开/ /关闭、栅格化、合关闭、栅格化、合并、锁定等操作。并、锁定等操作。v被选中的层才可以进行移动或是其被选中的层才可以进行移动或是其他操作。他操作。v高层次的图层会遮挡低层次的图层高层次的图层会遮挡

27、低层次的图层内容。内容。v背景图层位于最底部，无法移动，背景图层位于最底部，无法移动，无法改变不透明度。无法改变不透明度。v图层不透明度降低后，图层中的图图层不透明度降低后，图层中的图像会呈现出半透明的效果。像会呈现出半透明的效果。9.5.3 图层操作参考文献参考文献v胡晓峰等.多媒体技术教程.北京:人民邮电出版社,2002v赵士滨等.多媒体技术与创作.北京:人民邮电出版社,1999复习思考复习思考v谈谈多媒体技术在计算机中的应用。v请从网上查询设计多媒体作品的原则是什么。v谈谈你对网络课程、网络课件与电子教案的认识以及它们的区别。自测题自测题选择题1. 在一片直径为5英寸的CD-I光盘上，可

28、以存储（ ）MB的数据。 （A）128 （B）256 （C）650 （D）10242. （ ）性是指用户可以与计算机进行人机对话操作。 （A）兼容 （B）安全 （C）交互 （D）可靠3. 语音和视频信号对（ ）性要求严格，不容许出现任何延迟。 （A）实时 （B）压缩 （C）可靠 （D）安全4. 文件格式实际上是一种信息的（ ）存储方式。 （A）数字化 （B）文件化 （C）多媒体 （D）图形5. 多媒体文件包含文件头和（ ）两大部分。 （A）声音 （B）图像 （C）视频 （D）数据6. 数据（ ）是多媒体的关键技术。 （A）交互性 （B）压缩 （C）格式 （D）可靠性7. 选用合适的数据压缩技术

29、，有可能将字符数据量压缩到原来的（ ）%左右。 （A）10 （B）20 （C）50 （D）808. 目前通用的压缩编码国际标准主要有（ ）和MPEG。 （A）JPEG （B）AVI （C）MP3 （D）DVD9. MPEG是一个（ ）压缩标准。 （A）视频 （B）音频 （C）视频和音频 （D）电视节目10. ASCII码用1个字节的低7位表示（ ）个不同的英文字符。 （A）128 （B）256 （C）1024 （D）无数个11. GB2312-80信息交换用汉字编码字符集基本集国家标准规定：一个汉字用（ ）个字节表示。 （A）1 （B）2 （C）3 （D）412. GBK是GB2312-80的

30、扩展，它包含了大约（ ）万个汉字。 （A）1 （B）2 （C）3 （D）513. 矢量图形是用一组（ ）集合来描述图形的内容。 （A）坐标 （B）指令 （C）点阵 （D）曲线14. 灰度图像中亮度表示范围有0（ ）个灰度等级。 （A）128 （B）255 （C）1024 （D）160万15. 图像印刷分辨率单位一般用（ ）表示。 （A）KB （B）像素 （C）dpi （D）bit/s16. GIF文件的最大缺点是最多只能处理（ ）种色彩。 （A）128 （B）256 （C）512 （D）160万17. 截取模拟信号振幅值的过程称为（ ）。 （A）采样 （B）量化 （C）压缩 （D）编码18.

31、三维动画最基本的工作是：（ ）、材质和动画。 （A）建模 （B）设计 （C）渲染 （D）光照19. 使用最广泛和简单的建模方式是（ ）建模方式。 （A）数字化 （B）结构化 （C）多媒体 （D）多边形20. 在三维动画中，往往把物体的色彩、光泽和纹理称为（ ）。 （A）表面 （B）材质 （C）贴图 （D）模型21. （ ）制式是美国国家电视标准委员会制定的彩色电视广播标准。 （A）PAL （B）DVD （C）MP4 （D）NTSC22. PAL制式的电视画面每秒显示（ ）帧画面。 （A）16 （B）25 （C）30 （D）6023. 数据压缩技术利用了数据的（ ）性，来减少图像、声音、视频中的

32、数据量。 （A）冗余 （B）可靠 （C）压缩 （D）安全24. MPEG-1压缩算法广泛应用于（ ）视频节目。 （A）VCD （B）DVD （C）HDTV （D）PAL25. DVD视频节目和HDTV编码压缩都是采用（ ）压缩标准。 （A）MPEG-1 （B）MPEG-2 （C）MPEG-4 （D）MP326. CorelDRAW是加拿大Corel公司开发的（ ）图形设计软件。 （A）矢量 （B）点阵 （C）动画 （D）位图27. Cakewalk Sonar是一款非常优秀的（ ）工作站软件。 （A）音乐 （B）图形 （C）视频 （D）多媒体28. Authorware是Macromedia公司推出的（ ）制作软件。 （A）动画 （B）图形 （C）视频 （D）多媒体29. Photoshop是目前使用最广泛的专业（ ）处理软件。 （A）动画 （B）图像 （C）音频 （D）多媒体30. 在Flash中，（ ）表示动画中的一幅图形。 （A）帧 （B）舞台 （C）场景 （D）时间轴本章结束本章结束