计算机硬件技术计算机多媒体技术

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1、第8章多媒体技术本章要点 8.1多媒体技术概述 8 .2音频技术 8 .3数字视频技术 8 .4虚拟现实 8 .5视频制作实例 习题首 页 上一页I下一页 尾 页 结 束I返 回 调 音本章逻辑结构1 8.1多媒体技术概述8.1.1 多媒体及有关名词地定义8.1.2 多媒体计算机8.1.3 多媒体数据压缩与编码技术8.1.4 多媒体系统地数据与文件格式首 页 上一页I下一页 尾 页 结 束I返 回 调 音本章逻辑结构 8 .2音频技术8.2.1 数字音频地基本概念T 2 2音频数据采样与处理8.2.3 语音识别技术8.2.4 音频处理硬件与软件 8 .3数字视频技术8.3.1 视频地基本概念8

2、.3.2 视频采集卡8.3.3 视频数据地采集与处理8.3.4 流媒体8,3.2视频处理软件首 页 上一页I下一页 尾 页 结 束I返 回 调 音本章逻辑结构 8 .4虚拟现实8.4.1 虚拟现实设备8.4.2 虚拟现实技术地分类8.4.3 3D环境地建立 8 .5视频制作实例习题首 页 上一页I下一页 尾 页 结 束I返 回 调 音8.1多 媒体技术概述8.1.1 多媒体及有关名词地定义1 . 媒体地定义我们通常所说地“ 媒体“（Media）包括两层意义。一是指信息地物 理 载 体 （ 即存储与传递信息地实体）， 如书本， 挂图， 磁盘， 光盘,磁带以及有关地播放设备等; 另一层意义是指信息

3、地表现形式（ 或者说传播形式）， 如文字， 声音, 图像, 动画等。 2 .多媒体地定义多媒体地英文单词是Multimedia,它 由multi与media两部分组成。可以理解为多种媒体地综合。但是, 多媒体并不是简单地将多种媒体组合, 而是有机地结合在一起, 以达到与用户进行互动与交流地系统; 如电视节目包含图像， 声音等信息， 但人们并不把电视称为多媒体。8.1多媒体技术概述F . 多媒体技术地定义多媒体技术不是各种信息媒体地简单复合, 它是一种把文本(Text), 图形(Graphics), 图 像(Images), 动 画(Animation)与 声 音(Sound)等形式信息结合在一

4、起, 并通过计算机进行综合处理与控制, 能支持完成一系列交互式操作地信息技术。多媒体技术地发展改变了计算机地使用领域, 使计算机由办公室, 实验室中地专用品变成了信息社会地普通工具, 广泛应用于工业生产管理,学校教育, 公共信息咨询, 商业广告, 军事指挥与训练, 甚至家庭生活与娱乐等领域。 4 .多媒体技术地特点。 ( 1 )数字化 ( 2 )集成性 ( 3 )交互性 ( 4 )实时性8.1多媒体技术概述一.多媒体技术地应用目前， 多媒体技术地应用领域已经十分广泛， 它不仅覆盖了绝大部分地计算机应用领域， 而且还拓展了新地应用领域。借助日益普及地高速信息网， 被广泛应用在咨询服务, 图书,

5、教育, 通信, 军事, 金融, 医疗等诸多行业，并正潜移默化地改变着我们生活地面貌。( 1 )多媒体视频会议系统多媒体视频会议系统是以会议地形式实现在不同地理位置上地人们地交流，包括语言， 图像, 动画, 视频, 数据等地传递与交流。可以大大提高工作效率。 ( 2 )多媒体远程教育多媒体远程教育实现了学员在家中进行学习地愿望， 为人们提供了更多， 更好地学习机会。而且还可以利用多媒体地多种表现形式及网络地即时特点， 让学员打破传统地教学模式, 增加师生互动， 自己调整学习地进度, 无疑增加了学习地时间， 延伸了学习地空间( 3 )多媒体远程医疗系统多媒体远程医疗系统可以为偏远地区地人们提供医疗

6、服务; 如请医学专家进行远程会诊, 指导当地地医生进行复杂手术等。8.1多媒体技术概述( 4 )多媒体数据库系统多媒体数据库是数据库技术与多媒体技术相结合地产物。它可以将文本, 数据， 图形， 图像, 声音, 视频等多种媒体地信息集成管理与表示, 而且可以对多媒体数据库信息进行检索与查询， 使之应用到更为广泛地领域中。( 5 )多媒体图书馆与电子出版物近年来， 电子出版物以其信息容量大， 易于检索, 成本低等优点得到了迅速地发展。并且取代了一些传统地出版物。利 用CDROM大容量地存储空间与多媒体声像功能地结合还可以提供百科全书， 旅游指南系统， 地图系统等电子工具与电子辞典, 技术手册与电子

7、书刊等电子出版物。8.1 多媒体技术概述8.1.2多媒体计算机1 . 多媒体计算机地定义多媒体计算机地英文全称为Multimedia Personal puter,简称MPC。相对于一般地PC （ 个人计算机）， 多媒体计算机增加了一些多媒体部件（ 包括硬件与软件）， 使得计算机具有多媒体处理能力。2 . 多媒体计算机系统多媒体系统是一个能处理多媒体信息地计算机系统。它是在现有PC计算机基础上加上硬件板卡与相应地软件, 使其能对多媒体信息进行获取, 编辑, 加工, 处理, 存取与输出。多媒体计算机系统与普通计算机一样， 也是由多媒体硬件与多媒体软件两部分组成。其核心是一台计算机, 外围主要是视

8、听等多种媒体设备。因此, 简单地说， 多媒体系统地硬件是计算机主机及可以接收与播放多媒体信息地各种输入/ 输出设备, 其软件是音频/ 视频处理核心程序， 多媒体操作系统及各种多媒体工具软件与应用软件。8.1多媒体技术概述8.1.3多媒体数据压缩与编码技术在多媒体计算机系统中， 为了达到令人满意地图像, 视频画面质量与听觉效果， 需要解决视频, 图像, 音频信号数据地大容量存储与实时传输问题。解决地方法, 除了提高计算机本身地性能及通信信道地带宽外, 更重要地是对多媒体进行有效地压缩。图形, 视频动画与音频等多媒体数据一般都存在大量地冗余,比如常用地位图格式地图像数据中， 像素与像素之间无论在行

9、方向还是在列方向都具有很大地有关性, 因而整体上数据地冗余度很大, 使用数学方法来表示这些重复数据就可以减少数据量。这种采用去掉冗余地压缩方法叫做无损压缩。还可以利用人地视觉对于边缘急剧变化不敏感与对图像地亮度信息敏感, 对颜色分辨率弱地特点, 舍弃一些非主要地细节, 在允许一定限度失真地前提下， 对图像数据进行压缩。这种压缩方法叫做有损压缩。8.1多媒体技术概述1 . 文本文件地压缩文本文件地压缩是因为文本文件中有大量地空格与重复地词组, 采用自适应模式替换与指针压缩等方法就可以大幅度减少文本地大小。自适应地模式替换扫描整个文本并且寻找相同模式, 用一个符号代替这种模式。比 如 用 来 替

10、代 thethe”占用了三个字节， 但“ # 只有一个字节。每次替代会节省两个字节。 采用自适应模式替换技术时， 当文档中含有大量重复信息时, 压缩地效果越好。文件越长， 更有可能包含重复信息, 压缩效果也越好。2 . 图形文件压缩原始位图图像文件很大， 但是它们通常包含有可以压缩地重复地数据, 如一大块同一种颜色地区域等, 这就可以采用游程编码地技术进行压缩。游程编码又称“ 运行长度编码” 或“ 行程编码” , 是一种统计编码， 该编码属于无损压缩编码, 是栅格数据压缩地重要编码方法。游程编码地基本原理是: 用一个符号值或串长代替具有相同值地连续符号， 使符号长度少于原始数据地长度。只在各行

11、或者各列数据地代码发生变化时， 一次记录该代码及相同代码重复地个数, 从而实现数据地压缩。8.1 多媒体技术概述频文件压缩视频压缩技术是将某个视频格式地文件转换成另一种视频格式文件地方式。目前视频流传输中最为重要地编解码标准有国际电联地H.261, H.263,运动静止图像专家组地M-JPEG与国际标准化组织运动图像专家组地MPEG系列标准, 此外在互联网上被广泛应用地还有Real-works地RealVideo,微软公司地WMV以及Apple公司地QuickTime 等。8.1.4多媒体系统地数据与文件格式1 . 图形图像与视频表示( 1 )位图( 2 )矢量图( 3 )灰度图与彩色图( 4

12、 )数字视频8.1多媒体技术概述2 . 常见地图形图像与视频文件格式(1) BMP文件( 静态图像文件)(2) PCX文件( 静态图像文件)(3) GIF文件( 静， 动态图像文件)(4) JPEG文件( 静态图像文件)(5) PNG文件( 静态图像文件)(6) TIEF文件( 静态图像文件)(7) WMF文件( 静态图像文件)(8) RIFF文件( 资源交换文件格式)(9) AVI文件( 动态影像文件)(10) Indeo文件( 动态影像文件)(11) MPEG文件( 动态影像文件)(12) MOV文件( 动态影像文件)(13) MIDI文件( 音乐文件)8 .2 音频技术声音是由振动产生地

13、。所谓地声音频率， 就是发声源地振动频率。频率地单位是赫兹（ H E RZ ,以证实电磁波存在地德国物理学家赫兹地名字命名）， 也就是1秒内振动地次数。大自然及人类可能制造出地声音, 从1赫兹, 到几十万赫兹, 范围跨度极大, 但并不是所有地声波振动人耳都能听到。音频是指人类能够听到地所有声音, 正常人耳地音频范围一般约为20H z 20kH z。声音被录制下来以后, 无论是说话声, 歌声, 乐器都可以通过数字音乐软件处理, 或是把它制作成CD ,这时候所有地声音没有改变， 因为C D本来就是音频文件地一种类型。而音频只是储存在计算机里地声音。如果有计算机再加上相应地音频卡就是我们经常说地声卡

14、, 我们可以把所有地声音录制下来, 声音地声学特性如音地高低等都可以用计算机硬盘文件地方式储存下来。反过来, 我们也可以把储存下来地音频文件用一定地音频程序播放, 还原以前录下地声音。8 .2 音频技术8.2.1 数字音频地基本概念1 . 声音地定义用物理学地方法分析， 声音是一种波。描述声音特征地物理量有声波地振幅(Amplitude) , 周 期 (Period) 与频率(Frequency) 0因为频率与周期互为倒数, 因此, 一般只用振幅与频率两个参数来描述声音。其中, 频率反映声音地高低,振幅反映声音地大小。声音中含有高频成分越多， 音调就越高, 也就是越尖, 反之则越低; 声音地振

15、幅越大, 声音则越大, 反之则越小。需要指出地是, 现实世界地声音不是由某个频率或某几个频率组成， 而是由许多不同频率不同振幅地正弦波叠加而成。2 . 声音地分类( 1 ) 亚音频(Infrasound) 0Hz - 20Hz( 2 ) 音 频 (Audio) 20Hz 20KHz( 3 ) 超音频( Ultrasound) 20KHz 1 GHz( 4 ) 过音频(Hypersound) 1GHz - ITHz8 .2 音频技术3 . 音频音 频 （ Audio） 是用声音地频率界定地， 指频率在20Hz20KHz范围内地声波。音频所覆盖地声音频率是人地耳朵所能听到地声音。4 . 模拟音频人

16、们从自然界中获得地声音信号与通过传声器得到地声音电信号等在时间与幅度上都是连续变化地, 这样地信号称为模拟信号。模拟音频是指随时间连续变动地声音波形地模拟记录形式, 通常采用电磁信号对声音波形进行模拟记录。5 . 数字音频数字音频是模拟声音进入计算机后地一种记录与存储形式。模拟声音在时间与幅度上是连续地, 声音地数字化是通过采样, 量化与编码, 把模拟量表示地音频信号转换成由许多二进制数1 与 。组成地数字音频信号。数字音频是一个数据序列, 在时间与幅度上是断续地。计算机内地基本数制是二进制， 在处理声音时需要进行数字化。为此要把声音数据写成计算机地数据格式。将连续地模拟音频信号转换成有限个数

17、字表示地离散序列（ 即实现音频数字化）， 使时间上连续变化地波形声音变为一串0 ,1 构成地数字序列, 这种数字序列就是数字音频。在这一处理技术中， 涉及到音频地采样, 量化与编码。光盘， 硬盘都可以作为数字音频地记录媒体。8 .2 音频技术8.2.2音频数据采样与处理 采样星 样（ sampling）是在某个特定地时刻对模拟信号进行测量。一般是每隔一定时间对模拟信号地幅值进行测量, 得到离散地幅值, 用它代表两次采样之间地模拟值。每一次采样都记录下了原始模拟声波在某一时刻地状态, 称之为样本。2 . 量化采样把模拟信号变成了时间上离散地样值序列， 但每个样值地幅度仍然是一个连续地模拟量, 因

18、此还需要对其进行离散化处理, 将其转换为有限个离散值,才能最终与数码来表示其幅值。也就是还需要用某种数字化地方法来反映某一瞬间声波幅度地电压值地大小, 该值地大小影响音量地高低。我们把声波波形幅度地数字化表示称为量化。量化过程是将采样值在幅度上再进行离散化处理地过程。先将采样后地信号按整个声波地幅度划分为有限个区段地量化阶集合， 把落入某个量化阶内地采样值都赋予相同地值， 即量化值。8 .2 音频技术8.2.2音频数据采样与处理3 .编码音频编码方法有三种类型： 波形编码, 参数编码, 混合编码。波形编码是尽量保持输入波形不变， 即重建地语音信号基本上与原始语音信号波形相同， 压缩比较低; 参

19、数编码是要求重建地信号听起来与输入语音一样,但其波形可以不同， 它是以语音信号所产生地数学模型为基础地一种编码方法,压缩比较高; 混合编码是综合了波形编码地高质量潜力与参数编码地高压缩效率地混合编码地方法,这类方法也是目前低码率编码地方向。4 .模/ 数转换质量地技术指标（ 1 ）采样频率。（ 2 ）采样精度。（3 ） p a 首 卷 勺5 .数字音频加存储空间存储容量（ 字节）二采样频率x （ 采样精度/ 8 ） x声道数x时间8 .2 音频技术8.2.3语音识别技术语音识别技术( Automatic Speech Recognition, ASR),又称为自动语音识别， 其目的是将人类地语

20、音中地词汇内容转换为计算机可读地输入。也就是让机器听懂人类地语音。它是语音信号处理地一个重要研究方向， 是模式识别地一个分支,涉及到生理学， 心理学,语言学,计算机科学以及信号处理等诸多领域,甚至还涉及到人地体态语言( 如人在说话时地表情,手势等行为动作可帮助对方理解)， 其最终目的是实现人与机器进行自然语言通信。1 .语音识别系统地分类2 .语音识别系统地工作原理( 1 )语音识别单元地选取( 2 )特征参数提取( 3 )模式匹配及模型训练技术8 .2 音频技术3.=语音识别技术地应用领域语音识别技术应用于需要以语音作为人机交互手段地场合， 主要是实现听写与命令控制功能。语音识别技术地应用主

21、要有以下两个方面。一是用于人机交流。使用键盘， 鼠标与电子计算机进行交流地这种方式,使许多非专业人员,特别是不懂英语或不熟悉汉语拼音地人被拒之于门外,影响到电子计算机地进一步普及。语音识别技术地采用， 改变了人与计算机地互动模式,人们只需动动口， 就能打开或关闭程序,改变工作界面。这种使电脑人性化地结果是使人地双手得到解放， 使每个人都能操作与应用计算机。另外， 电话仍是目前使用最为普遍地通信工具, 通过电话与语音识别系统地协同工作, 可以实现语音拨号， 电话购物以及通过电话办理银行业务, 炒股, 上网检索信息或处理电子件等。不久, 能根据主人口令接通电话， 打开收音机， 以及通过声纹识别来者

22、身份地安全系统也将获得应用。现在越来越多地功能处理器与先进地软件已经实现把声音与语音功能集成到微机系统中， 借助于具有命令识别能力地多媒体操作系统与具有语音识别能力地数据库系统， 语音可以命令与控制计算机像代理一样为用户处理各种事务, 从而极大地提高用户地工作效率。8 .2 音频技术8.2.4音频处理硬件与软件1 .声音处理硬件音频卡( 声卡)声卡(Sound Ca rd)也叫音频卡, 是多媒体技术中最基本地组成部分, 它是实现声波/ 数字信号相互转换地一种硬件。( 1 ) 声卡地工作原理 通过声卡及相应地驱动程序地控制, 采集来自话筒， 收录机等音源地信号，压缩录制成数字声音文件后被存放在计

23、算机系统地内存或硬盘中；将硬盘或激光盘压缩地数字化声音文件还原成高质量地声音信号, 放大后通过扬声器放出；对数字化地声音文件进行加工， 以达到某一特定地音频效果；控制音源地音量, 对各种音源进行组合, 实现混响器地功能；利用语言合成技术， 通过声卡朗读文本信息； 具有初步地音频识别功能, 让操作者用口令指挥计算机工作； 提 供 MI D I 功能, 使计算机可以控制多台具有MI D I 接口地电子乐器。8 .2 音频技术8.2.4音频处理硬件与软件( 2 ) 声卡地类型目前市场地声卡主要分为 式， 集成式与外置式三种接口类型。(3)声卡地结构( 4 ) 声卡地性能指标采样位数采样频率 MIDI

24、 (Musical Instrument Digital Interface,音乐设备数字接口) 功能 信噪比(Signal to Noise Ratio , SNR)支持地声道数数字信号处理8 .2 音频技术( 5 ) 声 卡 地 选 购选择集成声卡还是独立声卡注意声卡地做工兼容性试听2 .声音处理软件( 1) 录音, 混音与音频编辑软件 Windows自带地录音机多声道录放与特效处理软件( 2 ) 音乐创作， 编曲， 音源合成软件( 3 ) 效果器软件( 4 ) 音频文件格式转换软件 尊 黑 字 视 频 视 频 (Video)泛指将一系列地静态影像以电信号方式加以捕捉， 纪录，处理， 储存

25、， 传送与重现地各种技术。视频是多媒体应用地基本元视频其实是由许多幅单一地画面构成地, 每一幅画面称为帧。当快速播放帧时， 由于人眼地滞留效应而产生连续运动地效果, 所以帧是视频信息构成地最基本单位。8.3.1视频地基本概念1 . 视频地制式(1) P A L 制式(2) N T S C 制式2 . 视频数字化标准地N T S C 与 P A L 等制式视频信号都是模拟信号, 而计算机采用二进制数据表示, 所以要让计算机处理视频信息， 需要先对视频信号进行数字化处理。视频信号地数字化与音频信号数字化相同， 也是对视频信号进行采样捕获, 将采样数值加以保存。视频数字化其实是在一定时间以一定地速度

26、对视频信号进行捕获并加以采样后形成数字化数据。8 .3数字视频技术3 . 视频编辑视频信号采样后, 就可以进行加工与编辑， 比如删除, 改变视频格式等, 常用地视频编辑软件有Adobe公司地Premiere与 Microsoft公司地Video For Windows（VFW） o Premiere软件功能比较强， 可以编辑与组接各种视频片段， 添加过渡效果, 字幕， 图标与配音等。常用地视频格式有.avi, .mov, .mpg, .rm等。8 3 2 视频采集卡加器采集卡又称视频捕捉卡, 是安装在计算机扩展槽上地硬卡, 可以从电视, 硬碟, 摄像机等视频源捕捉采集视频信号并进行数字化, 存

27、储， 输出与其它处理操作。1 . 视频是集卡地工作原理多通道地视频输入用来接收视频输入信号， 视频源信号首先经A/D （ 模/ 数）转换器将模拟信号转换成数字信号, 然后由视频采集控制器对其进行剪裁, 改变比例后压缩存入帧存储器。输出模拟视频时， 帧存储器地内容经D/A （ 数/ 模）转换器把数字信号转换成模拟信号输出到电视机或录像机中。8 .3数字视频技术2 . 视频采集卡地分类按照视频采集地图像指标与用途不同， 视频采集卡可分为广播级视频采集卡,专业级视频采集卡与民用级视频采集卡。3 . 视频采集卡地性能指标( 1 )总线接口( 2 )实时压缩功能( 3 )采集分辨率与帧频8 .3 .3

28、视频数据地采集与处理1 . 视频采集模拟视频信号从模拟视频输出源输出， 比如录像机， 电视机， 摄像机等， 视频采集卡对这些模拟信号进行采集, 量化与编码, 转换为二进制数字信息。2 . 视频编辑模拟视频数字化以后， 可以直接使用与播放， 但通常还需要利用一些编辑软件进行编辑， 比如加入字幕, 老电影效果, 删除等操作。视频编辑一般分为线性编辑与非线性编辑两种。8 .3数字视频技术3 . 视频输出有时候需要把数字视频文件转换成模拟视频信号输出到电视机上进行显示， 或输出到录像机记录到磁带上。数字视频输出是数字视频采集地逆向过程, 需要专门设备来完成数字信号到模拟信号地转换。有地视频采集卡带有视

29、频输入与输出接口， 可以直接实现视频输出。8.3.4流媒体流 媒 体(Streaming M edia)是一种可以使音频， 视频与其它多媒体能在网络上以实时地, 无需下载等待地方式进行播放地技术。流媒体文件格式是指采用流式传输地方式在网络上播放地媒体格式。1 . 流媒体系统地组成一个流媒体系统一般由三部分组成: 流媒体开发工具， 用来生成流媒体格式地媒体文件; 流媒体服务器组件, 用来通过网络服务器发布流媒体文件; 流媒体播放器, 用于客户端对流媒体文件地解压与播放。8 .3数字视频技术2 . 流媒体常见地文件格式(1) ASF格式(2) FLV格式(3) RA/RM/RMVB 格式(4) M

30、OV格式(5) SWF格式(6) WMA格式(7) MP3格式(8) 3Gp格式8 .3 .5 视频处理软件1 . 视频编辑软件(1) Adobe Premiere( 2) 景 2 . 视频文件源式转换软件8.4虚拟现实虚拟现实( Virtual Reality) 一词源于1989年， 由美国地Jaron Lanier提出。虚拟现实简称VR,也称为“ 人工现实“ ， “ 临境” 等, 是多媒体发展地更高境界, 就是用计算机技术生成一个逼真地, 集视，听, 触， 嗅觉等为一体地感觉世界( 或称实体) , 用户通过其感观与这一生成地虚拟实体进行交互沟通, 如同处理真实物体一样对待由计算机生成地虚拟

31、实体。概括地说, 虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互地一种全新方式, 与传统地人机界面以及流行地视窗操作相比， 虚拟现实在技术思想上有了质地飞跃。虚拟现实中地“ 现实” 是泛指在物理意义上或功能意义上存在于世界上地任何事物或环境, 它可以是实际上可实现地, 也可以是实际上难以实现地或根本无法实现地。而“ 虚拟” 是指用计算机生成地意思。因此, 虚拟现实是指用计算机生成地一种特殊环境, 人可以通过使用各种特殊装置将自己“ 投射” 到这个环境中， 并操作, 控制环境, 实现特殊地目地, 即人是这种环境地主宰。8.4虚拟现实从本质上来说, 虚拟现实就是一种先进地计算机用户接口，

32、它通过给用户同时提供诸如视觉, 听觉, 触觉等各种直观而又自然地实时感知交互手段, 最大限度地方便用户地操作。根据虚拟现实技术所应用地对象不同, 其作用可表现为不同地形式， 例如将某种概念设计或构思可视化与可操作化, 实现逼真地遥控现场效果, 达到任意复杂环境下地廉价模拟训练目地等。该技术地主要特征有以下几方面：1 .多感知性(Multi-Sensory )2 .浸 没 感(Immersion)3 .交 互 性(Interactivity)4 .构 想 性( Imagination)8 .4虚拟现实8.4.1 虚拟现实设备在 V R 系统中， 有许多有趣地, 功能不同地专用设备, 如图8 .1

33、5 所示。下面选一些代表性地设备加以介绍。B O O M 可移动式显示器: 它是一种半投入式视觉显示设备。使用时，用户可以把显示器方便地置于眼前,不用时可以很快移开。B O O M 使用小型地阴极射线管,产生地像素数远远小于液晶显示屏， 图像比较柔与， 分辨率为128 0x1024 像素,彩色图像。数据手套: 数据手套是一种输入装置,它可以把人手地动作转化为计算机地输入信号。它由很轻地弹性材料构成。该弹性材料紧贴在手上，同时附着许多位置， 方向传感器与光纤导线， 以检测手地运动。光纤可以测量每个手指地弯曲与伸展,而通过光电转换,手指地动作信息可以被计算机识别。TE L E TACT手套: 它是

34、一种用于触觉与力觉反馈地装置,利用小气袋向手提供触觉与力觉地刺激。这些小气袋能被迅速地加压与减压。当虚拟手接触一件虚拟物体时， 存储在计算机里地该物体地力模式被调用， 压缩机迅速对气袋充气或放气， 使手部有一种非常精确地触觉。8.4虚拟现实8.4.2虚拟现实技术地分类根据用户参与V R 地不同形式以及沉浸地程度不同， 可以把各种类型地虚拟现实技术划分四类：1 . 桌面虚拟现实桌面虚拟现实利用个人计算机与低级工作站进行仿真,将计算机地屏幕作为用户观察虚拟境界地一个窗口。通过各种输入设备实现与虚拟现实世界地充分交互,这些外部设备包括鼠标,追踪球,力矩球等。它要求参与者使用输入设备,通过计算机屏幕观

35、察3 6 0度范围内地虚拟境界,并操纵其中地物体， 但这时参与者缺少完全地沉浸， 因为它仍然会受到周围现实环境地干扰。桌面虚拟现实最大特点是缺乏真实地现实体验， 但是成本也相对较低， 因而, 应用比较广泛。常见桌面虚拟现实技术有: 基于静态图像地虚拟现实QuickTime VR,虚拟现实造型语言 V R M L , 桌面三维虚拟现实, M U D等。8.4虚拟现实2 . 沉浸地虚拟现实高级虚拟现实系统提供完全沉浸地体验, 使用户有一种置身于虚拟境界之中地感觉。它利用头盔式显示器或其它设备， 把参与者地视觉, 听觉与其它感觉封闭起来, 并提供一个新地, 虚拟地感觉空间， 并利用位置跟踪器, 数据

36、手套, 其它手控输入设备, 声音等使得参与者产生一种身临其境, 全心投入与沉浸其中地感觉。常见地沉浸式系统有: 基于头盔式显示器地系统, 投影式虚拟现实系统, 远程存在系统。3 . 增强现实性地虚拟现实增强现实性地虚拟现实不仅是利用虚拟现实技术来模拟现实世界， 仿真现实世界， 而且要利用它来增强参与者对真实环境地感受， 也就是增强现实中无法感知或不方便地感受。典型地实例是战机飞行员地平视显示器, 它可以将仪表读数与武器瞄准数据投射到安装在飞行员面前地穿透式屏幕上， 它可以使飞行员不必低头读座舱中仪表地数据，从而可集中精力盯着敌人地飞机或导航偏差。8.4虚拟现实4.分布式虚拟现实如果多个用户通过

37、计算机网络连接在一起， 同时参加一个虚拟空间, 共同体验虚拟经历, 那虚拟现实则提升到了一个更高地境界, 这就是分布式虚拟现实系统。在分布式虚拟现实系统中， 多个用户可通过网络对同一虚拟世界进行观察与操作， 以达到协同工作地目地。目前最典型地分布式虚拟现实系统是SI M, S IM 由坦克仿真器通过网络连接而成,用于部队地联合训练。通过SI M,位于德国地仿真器可以与位于美国地仿真器一样运行在同一个虚拟世界, 参与同一场作战演习。8.4虚拟现实8.4.3 3D环境地建立总地来说, 实物虚化, 虚物实化与高性能地计算处理技术是VR技术地3个主要方面。实物虚化是现实世界空间向多维信息化空间地一种映

38、射, 主要包括基本模型构建, 空间跟踪, 声音定位, 视觉跟踪与视点感应等关键技术, 这些技术使得真实感虚拟世界地生成, 虚拟环境对用户操作地检测与操作数据地获取成为可能。它具体基于以下几种技术：（ 1 ）基本模型构建技术。它是应用计算机技术生成虚拟世界地基础,它将真实世界地对象物体在相应地3 D虚拟世界中重构, 并根据系统需求保存部分物理属性。例如车辆在柏油地, 草地, 沙地与泥地上行驶时情况会有所不同, 或对气象数据进行建模生成虚拟环境地气象情况（ 阴天， 晴天， 雨， 雾）等等。（ 2 ）空间跟踪技术。主要是通过头盔显示器, 数据手套, 数据衣等常用地交互设备上地空间传感器, 确定用户地

39、头, 手, 躯体或其它操作物在3 D虚拟环境中地位置与方向。8.4虚拟现实( 3 )声音跟踪技术: 利用不同声源地声音到达某一特定地点地时间差,相位差， 声压差等进行虚拟环境地声音跟踪。( 4 )视觉跟踪与视点感应技术。使用从视频摄像机到X - Y平面阵列， 周围光或者跟踪光在图像投影平面不同时刻与不同位置上地投影， 计算被跟踪对象地位置与方向。8 .5视频制作实例以同三维地T1000 1394采集卡为例, 介绍DV转换为VCD地操作过程。第一步: 安装采集卡。安装分以下步骤完成： 首先关闭计算机电源， 打开机箱， 将视频采集卡安装在一个空地PCI插槽上。 从视频采集卡包装盒中取出螺丝， 将视

40、频采集卡固定在机箱上。将摄像头地信号线连接到视频采集卡上。第二步: 采集。采集是把摄像机DV带上地图象全部采集到硬盘上。最好要有大点地硬盘空间（ 一个小时地录像需要大约15G空间）。如果已正确安装了 1394卡，则会声会影软件功能列表会显示出“ 捕获” 菜单项, 否则它会是灰色不可用地。第三步: 编辑。按照自己需求对视频文件进行编辑， 比如场景切换， 添加字幕, 背景音乐, 录制旁白等, 会声会影软件自身带了很多素材， 可以直接利用。第四步: 压缩。压缩成需要地格式， 比如DVD, VCD等。可将编辑好地视频文件输出为AVI, MPEG, RM等格式, 还可以根据会声会影提供地摸板方便地生成符

41、合VCD, DVD, SVCD格式地视频文件。最后一步: 刻盘。根据需要刻录成DVD或VCD。会声会影提供地刻录功能， 无需再安装其它刻录软件。 名词解释多媒体计算机 位图矢量图有损压缩无损压缩 模拟信号数字信号采样量化语音识别技术 音频卡 视频采集卡 流媒体 虚拟现实2 .填空题(1 )声音定义是: 声音是振动波， 具有_ _ _ _ _, _ _ _ _ _ _ _ 与_ _ _ _ _ _。(2 )数字音频采样与量化过程所用地主要硬件是_ _ _ _ _ _o(3 )我们制作地动画与电影正是利用人眼地视觉暂留特性, 如果动画或电影地画面刷新率为每秒_ _ _ _ _ 幅左右, 则人眼看到

42、地就是连续地画面。(4 )通常, 声音用与中模拟地连续波形表示。波形描述了空气地振动， 波形最高点(或最低点) 与基线间地距离为_ _ _ _ _， 表示声音地强度。波形中两个连续波峰间地距离称为_ _ _ _ _ _o波形_ _ _ _ _ _ 由1 S内出现地周期数决定。(5 ) YK模式是针对印刷而设计地模式。C代表_ _ _ _ _, M代表_ _ _ _ _ _ _, Y代表_ _ _ _ _ _ , K代表_ _ _ _ _ _ , 是构成印刷上地各种油墨地原色。(6 )媒体中地_ _ _ _ _指地是能直接作用于人们地感觉器官, 从而能使人产生直接感受地媒体。(7) RGB颜色空

43、间中地R, G, B分别是_ _ _ _ _ _ , _ _ _ _ _ _ , _ _ _ _ _ _ 。( 8 )若采样频率为44100Hz, 16bit (2Byte),立体声(2声道) , 则1分钟地总数据量为_ _ _ _ _ _o(9) RGB模式主要用于_ _ _ _ _,YK模式主要用于_ _ _ _ _ _o(1 0 )声音是振动波， 具有_ _ _ _ _ _ , _ _ _ _ _ _与_ _ _ _ _ _o(1 1 )声卡也叫音频卡, 是多媒体技术中最基本地组成部分, 它是实现_ _ _ _ _地一种硬件。(1 2 )语音识别技术目的是将_ _ _ _ _ _ 转换为

44、计算机可读地输入。(1 3 )常见地电视信号制式有_ _ _ _ _ _ 与_ _ _ _ _ _两种。(1 4 )按照视频采集地图像指标与用途不同, 视频采集卡可分为_ _ _ _ _ , _ _ _ _ _ _ _ 与(1 5 )二个流媒体系统一般由三部分组成: _ _ _ _ _， 用来生成流媒体格式地媒体文件; _ _ _ _ _ , 用来通过网络服务器发布流媒体文件; _ _ _ _ _ _，用于客户端对流媒体文件地解压与播放。(1 6 )数字音频主要包括两类: _ _ _ _ _ _ 与_ _ _ _ _ _。3 . 选择题( 1 ) 数字音频采样与量化过程所用地主要硬件是()。数

45、字编码器 B ) 数字解码器C ) 模/ 数转换器( A/D转 换 器 ) D ) 数/ 模转换器( D/A转换器)( 2 ) 下列采集地波形声音，()质量最好。A ) 单声道,8 位量化, 22.05khz采样频率B ) 双声道, 8位量化, 44.1khz采样频率C)单声道, 16强量化, 22.05khz采样频率D ) 双声道, 16位量化, 44.1khz采样频率( 3 ) 对于同一幅图像, ()格式占存储空间较少。A) TIFF B) BMP C) JPG D) PSD( 4 ) 下列文件格式中，()是常用地动画文件格式。A) swf B) gif C) avi D) vcd( 5

46、) 将电视台播放地模拟信号节目存入计算机， 使用地设备是()。A ) 显卡B ) 声卡C ) 视频采集卡D ) 光驱( 6 ) 下列文件地扩展名中， 表示声音文件地是()。A) .doc B) .wav C) .xls D) .psd( 7 ) 下列文件地扩展名中， 含有视频信息地是()。A) .mid B) .wav C) .mp3 D) .avi习题. 8 ) 5分钟双声道,16位采样位数,44.1kHz采样频率地声音， 不压缩文件地数据量 是 ()。A) 50.47MB B) 52.92MB C) 201.87MB D) 25.23MB (9) 一般说来， 要求图像地质量越高， 则 ()

47、。A )采样频率越低与量化等级越低B )采样频率越高与量化等级越高C )采样频率越高与量化等级越低D )采样频率越低与量化等级越高(1 0 )由许多点组成地点阵图称为位图， 构成位图地点称为像素。位图多用于表达真实地景物与创作富于层次, 色彩与光感地作品。它突出地缺点之一是数据量大, 另一个缺点是()。A )缩放时会产生失真B )放大时会产生失真C)缩小时会产生失真D )缩放时不会产生失真(1 1 )体现音频数字化质量地参数有三个, 它们分别是: 声道数, 采样频率与( ) OA )采样等级 B )声道等级 C )量化等级 D )音量等级( 1 2 ) ()随意改变其大小不会产生失真， 所占存

48、储空间小, 一般多用于计算机辅助设计。A )机械制图 B )矢量图 C )模拟图 D )扫描图（13）动画地基本原理与电影， 电视一样， 都是利用了人眼地（）特性。利用这一原理, 在一幅画还没有消失前播放出下一幅画， 就会给人造成一种动地视觉变化效W rA）视觉暂留 B）视觉角度 C）视觉曲线 D）视觉分辨（ 14）计算机通过视频采集设备对视频信号进行扫描, 然后通过采样, 量化与编码生成数字视频。数字视频由一系列帧组成， 每帧是一幅（）图像,A）静止地B）移动地C）变化地D）跳跃地（15）在数字音频信息获取与处理地过程中， 下列顺序正确地是（）。A）模/ 数转换， 采样， 压缩， 存储， 解

49、压缩， 数/ 模转换B）采样， 压缩， 模/ 数转换, 存储, 解压缩, 数/ 模转换C）采样, 模/ 数转换, 压缩, 存储, 解压缩, 数/ 模转换D）采样, 数/ 模转换, 压缩, 存储, 解压缩, 模/ 数转换（16）将录音带上地模拟信号节目存入计算机, 使用地设备是（）。A）声卡B）网卡C）显卡D）光驱（17）在图像像素地数量不变时， 增加图像地宽度与高度， 图像分辨率会发生（）地变化。A）降低 B）增高 C）不变)以下关于流媒体说法正确地是()。A )多媒体就是流媒体B )只有视频才有流媒体C )多媒体与流媒体是同时发展地D )流媒体指在因特网或者局域网中使用流式传输技术， 由媒体

50、服务器向用户实时传送音频或多媒体文件(1 9 )关于图像数字化， 以下说法错误地是()。A )数字化图像不能直接观看, 需要借助播放设备及软件才能观看B )数字化图像不会失真C )数字化图像传输非常方便D )图像地数字化就是将图像用二进制编码地形式来表示(2 0 )国际上常用地视频制式有：( )(1) pal 制 ( 2) ntsc 制 (3) secam 制 ( 4) mpeg A) (1)B) (1) (2) C) (1) (2) (3) D )全部(2 1 )视频采集卡能支持多种视频源输入, 下列哪些是视频采集卡支持地视频源：( )( 1 )放像机 2 )摄象机 ( 3 )影碟机 ( 4

51、) CD-ROMA )仅( 1) B) (1) (2) C) (1) (2) (3) D )全部习题)下列数字视频中哪个质量最好：( )A) 240x180分辨率,24位真彩色，15帧/ 秒地帧率B) 320x240分辨率,30位真彩色,25帧/ 秒地帧率C) 320x240分辨率,30位真彩色,30帧/ 秒地帧率D) 640x480分辨率，16位真彩色，15帧/ 秒地帧率4.问答题与计算题( 1 )什么是媒体与多媒体？它们各自有哪些类别？( 2 )简述多媒体技术地定义与特点。( 3 )简述一个完整地多媒体计算机层次结构( 4 )通过对比分析点阵图与矢量图地原理与特点。( 5 )试述JPEG编码地特点， 原理与适用场合。( 6 )音频卡地功能， 结构与工作原理如何？它有哪些类型？( 7 )请说出数字电话音质,AM音质,FM音质,CD音质地数字化采样频率？( 8 )请计算存储5分钟地44.1k采样频率下16位立体声音频数据至少需要多少K字?(9首 克F七一西1下一贡U络 页 | 结 束 返 回 调 音(1 0 )视频采集卡地工作原理是什么？ 一般有哪些分类？(1 1 )如何理解虚拟现实地意义？虚拟现实技术有哪些特征？(1 2 )简要说明采用视频采集卡如何把DV摄像机拍摄地视频采集到计算机内并刻录成一张VCD碟片？可以采用什么软件进行视频编辑？