第九章 多媒體技術(shù)基礎(chǔ)

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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,/44,第九章 多媒體技術(shù)根底,9.1 多媒體技術(shù)的根本概念,9.2 多媒體計算機系統(tǒng),9.3 多媒體信息的數(shù)字化和壓縮技術(shù),9.4 多媒體素材制作,9.1多媒體技術(shù)的根本概念 多媒體,媒體,存儲信息的物理實體，如磁盤、光盤等,信息的表現(xiàn)形式或載體,多媒體,融合兩種或兩種以上媒體的一種人機交互式信息交流和傳播媒體，使用的媒體,包括文字、圖形、圖像、聲音、動畫和視頻,。,多媒體技術(shù),是一種基于計算機的綜合技術(shù)，包括,數(shù)字化信息的處理技術(shù)、音頻和視頻技術(shù)、計算機硬件和軟件技術(shù)、人工智能和模式識別技術(shù)、通信和圖像

2、技術(shù)等,，是一門跨學(xué)科的綜合技術(shù)。,多媒體技術(shù)的特性,多樣性 媒體、處理方式,集成性 媒體、設(shè)備與軟件的集成,交互性 用戶與多媒體信息,數(shù)字化 媒體信息以數(shù)字的形式存儲和處理,實時性 聲音媒體和視頻媒體,多媒體信息的類型,1文本,2圖形,由直線、圓、圓弧、任意曲線等組成的畫面，以矢量形式存儲。,3圖像,通過掃描儀、數(shù)字照相機、攝像機等設(shè)備捕捉的真實場景的畫面，數(shù)字化后以位圖格式存儲。,4動畫,利用了人眼的視覺特性所得到的畫面印象。,5.視頻,來自視頻信號源的影像。,6音頻,話語、音樂以及各種動物和自然界發(fā)出的各種聲音。,多媒體信息處理的關(guān)鍵技術(shù),1,.多媒體數(shù)據(jù),壓縮技術(shù),節(jié)省存儲空間,，提高

3、通信介質(zhì)的傳輸效率，使計算機,實時處理和播放,視頻、音頻信息成為可能。,2.多媒體數(shù)據(jù),存儲技術(shù),數(shù)字化數(shù)據(jù)存儲的介質(zhì)有：硬盤、光盤和磁帶等。,CD/ROM光盤容量：,650MB左右,單面單密度DVD：,4.7GB,雙面雙密度DVD：,17GB,3.集成電路制作技術(shù),為多媒體技術(shù)的進一步開展創(chuàng)造了有力的條件。,4.多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù),研究多媒體信息的特征、建立多媒體數(shù)據(jù)模型；,有效地組織和管理多媒體信息；,多媒體信息的檢索和統(tǒng)計。,5.虛擬現(xiàn)實技術(shù),利用計算機生成一種模擬環(huán)境，通過多種傳感設(shè)備，使人能夠沉浸在計算機生成的虛擬境界中，并能夠通過語言、手勢等自然的方式與之進行實時交互，創(chuàng)立了一種適人

4、化的多維信息空間。,6.多媒體網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù),多媒體通信技術(shù)支持是保證多媒體通信實施的條件。,資料:虛擬現(xiàn)實,多媒體技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域,1.多媒體教育,2.電子出版物,3.,多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,互聯(lián)網(wǎng)直播,視頻點播,遠程教育,視頻會議系統(tǒng),9.2 多媒體計算機系統(tǒng),多媒體應(yīng)用系統(tǒng),多媒體計算機主機、外圍設(shè)備,多媒體編輯與創(chuàng)作,工具,多媒體庫函數(shù)、素材制作工具,多媒體操作系統(tǒng),設(shè)備驅(qū)動軟件、接口程序,多媒體系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu),MPC標準(多媒體計算機主機標準),在普通微機的根底上增加以下4類軟、硬件設(shè)備：,聲/像輸入設(shè)備：例如，話筒、錄音機、攝像機、,光驅(qū)、掃描儀等。,聲/像輸出設(shè)備：例如，音效、投影儀、刻錄

5、光驅(qū)等。,功能卡：例如，電視卡、視頻卡(采集、壓縮、輸出)、,網(wǎng)卡等。,軟件支持：音響、視頻和通訊信息以及實時、,多任務(wù)處理軟件。,資料:多媒體的根本設(shè)備,多媒體計算機硬件系統(tǒng),多媒體計算機硬件系統(tǒng)示意圖,光盤機,掃描儀,電視機,揚聲器,顯示器,網(wǎng)絡(luò)通信,主機,音,頻,卡,話筒,音響設(shè)備,MIDI,視頻,卡,影碟機,錄像機,攝像機,打印機,網(wǎng)卡,多媒體接口卡,1.,音頻卡又稱聲卡,，是處理音頻信號的硬件,2.,圖形加速卡,圖形加速卡擁有圖形函數(shù)加速器和顯存，,專門用來執(zhí)行圖形加速任務(wù)，可以減少,CPU,處理圖形的負擔(dān),。,工作在CPU和顯示器之間，控制計算機的圖形輸出。,現(xiàn)在的顯示卡上都集成有

6、圖形處理芯片組，成為圖形加速卡。,資料:圖形加速卡,3.,視頻采集卡,視頻采集卡可以,獲取數(shù)字化視頻信息,，提供硬件壓縮功能,Video復(fù)合視頻接口，將亮度、彩色信號和同步信號合成一個信號。,S-Video別離視頻接口，將亮度和色度信號分成兩個獨立的模擬信號。連接模擬視頻設(shè)備。,資料:電視信號,4.,IEEE 1394卡,標準的IEEE 1394接口可以同時,傳送,數(shù)字視頻信號,以及,數(shù)字音頻信號,，相對于模擬視頻接口，IEEE 1394技術(shù)在采集和回錄過程中沒有任何信號的損失。,現(xiàn)在的IEEE 1394卡多為,PCI接口,，只要插入到計算機主板相應(yīng)的PCI插槽上就可以提供視頻采集功能,信息獲

7、取設(shè)備,數(shù)碼照像機DC,數(shù)碼照像機所拍攝到的照片是以文件形式存儲在相機內(nèi)的存儲卡中，將數(shù)碼照像機中的照片存儲到計算機中，先用連接線將數(shù)碼照像機與計算機連結(jié)起來。數(shù)碼照像機的驅(qū)動程序就會將相機的存儲卡視為計算機的一個可移動磁盤，存儲卡中的圖像會以略圖方式顯示,數(shù)碼設(shè)備,數(shù)碼照像機的性能指標：,分辨率：分辨率越高，所拍圖象的質(zhì)量也越高,顏色深度：對色彩的分辨率，現(xiàn)在一般都可以到達24位，,生成真彩色的圖象,存儲介質(zhì)：閃速存儲器,數(shù)據(jù)輸出方式：輸出接口為串行口、USB接口或1394接口。,數(shù)碼攝像機DV,數(shù)碼攝像機的優(yōu)點是動態(tài)拍攝效果好，數(shù)碼攝像機使用的小尺寸電荷耦合器件CCD與其鏡頭的不匹配，在拍

8、攝靜止圖像時的效果不如數(shù)碼照像機。,使用iLink纜線連接DV與計算機，一端連接計算機上的IEEE 1394卡上的接口，另一端接在DV In/Out接口，然后翻開DV的電源并把DV調(diào)到VCR狀態(tài)，操作系統(tǒng)會自動識別DV設(shè)備。啟動采集編輯軟件，將存儲在DV帶上的數(shù)碼影像輸入到計算機。,如果要將,DV,上的數(shù)碼影像,輸出到電視機,，需要使用,RCA,線纜,。,RCA,線纜包含了三個接頭：紅色代表右邊的音頻線路、白色代表左邊的音頻線路、黃色代表視頻線路，兩端的外觀都一樣。,接右聲道,接左聲道,接視頻,多媒體計算機軟件系統(tǒng),多媒體計算機軟件系統(tǒng),多媒體應(yīng)用系統(tǒng),多媒體計算機主機、外圍設(shè)備,多媒體編輯與

9、創(chuàng)作,工具,多媒體庫函數(shù)、素材制作工具,多媒體操作系統(tǒng),設(shè)備驅(qū)動軟件、接口程序,系統(tǒng)軟件,9.3多媒體信息的數(shù)字化和壓縮技術(shù) 音頻信息,復(fù)雜的聲波由許許多多具有不同振幅和頻率的正弦波組成。,波形相對基線的最大位移稱為振幅A，反映音量；,波形中兩個相鄰的波峰或波谷之間的距離稱為振動周期T，周期的倒數(shù)1/T即為頻率f，以赫茲Hz為單位。正常人所能聽到的聲音頻率范圍為20 Hz20 kHz。,振幅,頻率,模擬信號,模擬音頻的數(shù)字化,用計算機對音頻信息處理，就要將模擬信號如語音、音樂等轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。,振幅,頻率,1/T,采樣點,T,振幅,1/T,T,采樣,:每隔一定時間間隔對模擬波形,上取一個幅度值

10、。采樣頻率為,40.1kHz,可獲得原始聲音波形，,高質(zhì)量聲音。,量化,:將每個采樣點得到的幅度,值以數(shù)字存儲。,編碼,:將采樣和量化后的數(shù)字,數(shù)據(jù)以一定的格式記錄下來,模擬信號,采樣,量化,編碼,數(shù)字信號,數(shù)字音頻的技術(shù)指標,采樣頻率,:,每秒鐘的,采樣次數(shù),量化位數(shù)(采樣精度),：,存放采樣點振幅值的,二進制位數(shù),。,通常量化位數(shù)有,8,位、,16,位，,分別表示有,2,8,、,2,16,個等級。,聲道數(shù),：,聲音通道的個數(shù),，,立體聲,為雙聲道,。,每秒鐘存儲聲音容量的公式為：,采樣頻率采樣精度聲道數(shù)/8=字節(jié)數(shù),例如，用44.10 kHz的采樣頻率，16位的精度存儲，那么錄制1秒鐘的立

11、體聲節(jié)目，其WAV文件所需的存儲量為：,44 100162/8=176 400字節(jié),聲音文件容量大小的計算,計算一首采樣頻率為22.05KHz，16位，長度為3分鐘的立體聲音頻所占空間約為多少？,Wave格式文件.Wav,記錄了真實聲音的二進制采樣數(shù)據(jù)，通常文件較大。,MIDI格式文件.MID,數(shù)字音樂的國際標準.記錄的是音符數(shù)字，文件顯得更加緊湊、小。,在多媒體應(yīng)用中，一般WAV文件存放的是解說詞，MIDI文件存放的是背景音樂。,MPEG音頻文件.MP1/.MP2/.MP3,采用MPEG音頻壓縮標準進行壓縮的文件。是有損壓縮,RA音頻文件.ra,流媒體，壓縮的，較小，適合網(wǎng)上實時播放,數(shù)字音

12、頻的文件格式,WAV,文件,MIDI,文件,圖形和圖像,圖形,：矢量圖形,由,點、線等組成,的有邊界畫面，由繪圖軟件繪制的，以,矢量圖形,文件形式存儲，存放的是各個圖元的,大小、位置、形狀、顏色、維數(shù)等屬性的指令集合,，對圖形中的各個圖元進行,縮放、移動、旋轉(zhuǎn)而不失真,，占用的存儲,空間小,。,圖像,：位圖圖形,由圖像設(shè)備輸入的,真實場景畫面產(chǎn)生的映像,，數(shù)字化后以,位圖形式,存儲。存儲的是構(gòu)成圖像的,每個像素點的亮度、顏色,，文件大小與分辨率和色彩的顏色種類有關(guān)，,放大和縮小要失真,，占用的空間比矢量,文件大,。,圖形,：矢量圖形,由,點、線等組成,的有邊界畫面，由繪圖軟件繪制的，以,矢量圖

13、形,文件形式存儲，存放的是各個圖元的,大小、位置、形狀、顏色、維數(shù)等屬性的指令集合,，對圖形中的各個圖元進行,縮放、移動、旋轉(zhuǎn)而不失真,，占用的存儲,空間小,。,圖像,：位圖圖形,由圖像設(shè)備輸入的,真實場景畫面產(chǎn)生的映像,，數(shù)字化后以,位圖形式,存儲。存儲的是構(gòu)成圖像的,每個像素點的亮度、顏色,，文件大小與分辨率和色彩的顏色種類有關(guān)，,放大和縮小要失真,，占用的空間比矢量,文件大,。,矢量圖形：,矢量圖形文件存儲的是描述生成圖形的指令，本身就是數(shù)字信息，因此,不必對,圖形中的,每一點進行數(shù)字化處理,。,圖像：,現(xiàn)實中的圖像是一種模擬信號,。,圖像的數(shù)字化是指將一幅真實的圖像轉(zhuǎn)變成計算機能夠接受

14、的數(shù)字形式。,圖像數(shù)字化過程：,圖像的采樣、量化及編碼,圖形和圖像的數(shù)字化,1采樣：,圖像的采樣就是將連續(xù)的圖像轉(zhuǎn)化成離散點的過程，采用的實質(zhì)是用假設(shè)干個像素點萊描述整幅圖像，也稱為圖像的分辨率，用點的“列數(shù)行數(shù),分辨率越高，圖像越清晰，存儲量越大。,圖像數(shù)字化過程,2量化：,將表示圖像色彩濃淡的連續(xù)變化值離散化為整數(shù)值的過程。一般用8位、16位、24位、32位等來表示圖像的顏色，也稱為顏色深度。24位可表示224=16777216 種顏色，稱為真彩色。,1,3編碼：,圖像文件的分辨率和像素位的顏色深度決定了圖像文件的大小，計算圖像存儲大小公式：,列數(shù)行數(shù)像素的顏色深度/8=字節(jié)數(shù),例如：分辨

15、率為640480的真彩色屏幕的幀存儲器的容量是：,又如：分辨率640480的256色屏幕的幀存儲器的容量是,6404808/8=307200字節(jié)。,64048024/8=921600字節(jié)。,例：12801024分辨率的“真彩色電視圖像，按每秒30幀計算，顯示1分鐘，那么需要：,計算存儲,視頻或電視圖像,大小的公式：,列數(shù)行數(shù)像素的顏色深度/8 幀/秒=字節(jié)數(shù),12801024243060/8 6.6 GB,假設(shè)每秒播放25幀畫面，每幀影像像素數(shù)為720*576的真彩方式，請計算半分鐘的該影視數(shù)據(jù)所占空間？,視頻,視頻,是將一幅幅獨立,圖像組成的序列,按照一定的,速率連續(xù)播放,，利用視覺暫留現(xiàn)象

16、在人的眼前呈現(xiàn)出連續(xù)運動的畫面。,模擬視頻和數(shù)字視頻文件大小的計算：,分辨率,幀,/,秒,采樣深度,時間秒,640480,24 30 60/8,=1 658 880 000字節(jié),常用圖像文件格式,BMP和DIB格式文件,與設(shè)備無關(guān)的位圖格式文件，包含的圖像信息較豐富，幾乎不壓縮，Windows環(huán)境中經(jīng)常使用.,GIF格式文件,Internet上的重要文件格式之一，最大不超過64 KB，,256色以內(nèi)，壓縮比較高。也有連續(xù)的動畫,JPEG格式文件.JPG,利用JPEG方法壓縮,壓縮比高，Internet上重要文件格式之一，適用于處理256色以上、大幅面圖像。,WMF格式文件,位圖與矢量圖的混合體,Windows中許多剪貼畫圖像,是以該格式存儲的。廣泛應(yīng)用于桌面出版印刷領(lǐng)域。,常用視頻文件格式,AVIAudio-Video Interleaved文件,將視頻與音頻信息交錯地保存在一個文件中，較好地解決了音頻與視頻的同步問題，已成為Windows視頻標準格式文件。未壓縮,MOV文件,合成視頻、音頻、動畫、靜止圖像等多種素材。未壓縮,MPG(.mpg)文件,是按照MPEG標準壓縮的全屏視頻的標