第1讲多媒体基础

第一部分多媒体基础知识1.1多媒体技术概述1.1.1多媒体技术的发展1.1.2多媒体技术的基本概念1.1.3多媒体技术的应用1.1.4多媒体的关键技术1.2多媒体硬件系统1.2.1多媒体输入输出设备1.2.2多媒体接口设备1.2.3多媒体存储设备1.3多媒体软件系统1.3.1多媒体软件1.3.2多媒体应用系统的设计流程第1讲多媒体基础1.1.1多媒体技术的发展多媒体技术最早起源于20世纪80年代中期。1984年，美国Apple公司推出了世界上第一台具有多媒体特性的Macintosh计算机，具有了图形用户界面和用鼠标进行交互。1985年，美国Commodore公司推出了世界上第一台真正的多媒体系统Amiga，具有了完备的视听处理功能，CD-ROM则实现了大容量多媒体信息的存储和处理，促进了多媒体技术的发展。1986年，Philips公司和Sony公司联合研制并推出了CD-I标准，使多媒体信息的存储规范化和标准化，用户可以通过交互的方式播放光盘中的内容。1990年，Microsoft和Philips等10多家有名厂商制定了多媒体个人计算机标准MPC1，对多媒体计算机所需配置的软硬件规定了最低标准和量化指标，随后又陆续发布了MPC2、MPC3、MPC4标准。1996年，推出的杜比数字环绕音响AC97标准，使听觉达到了环绕立体音的效果。1997年，Intel公司推出了具有MMX技术的奔腾处理器，成为多媒体计算机新的标准。基本配置要求CPUPentium/133MHz～200MHz内存容量16MB硬盘容量1.6GB软盘容量1.44MBCD-ROM10～16倍速声卡16位精度，44.1kHz/48kHz采样频率带波表显示卡24位/32位真彩色VGA操作系统Windows95、WindowsNT表1.1MPC4.0标准1.1.2多媒体技术基本概念(一)什么是多媒体1.媒体（1）在现实世界中，媒体（Media）就是人们用于传播和表示各种信息的手段。如报纸、杂志、电视机、收音机等。（2）国际电报电话咨询委员会把媒体分成5类：①感觉媒体（PerceptionMedium）指直接作用于人的感觉器官，使人产生直接感觉的媒体，如引起听觉反应的声音，引起视觉反应的图像等。②表示媒体（RepresentationMedium）指为传播和表达某种感觉媒体而制定的信息编码，如计算机中存储图像的JPEG编码、存储文本的ASCII码等。③表现媒体（PresentationMedium）指用于信息输入和输出的设备，如键盘、鼠标、扫描仪等为计算机系统中的输入媒体，显示器、打印机等为输出媒体。④存储媒体（StorageMedium）指存储信息的物理介质，如磁盘、光盘等。⑤传输媒体（TransmissionMedium）指传送数据信息的物理介质，如电缆、光纤等。（3）计算机领域的媒体有两种含义①存储信息的载体，如磁盘、光盘和半导体存储器。②信息的表示形式，如文字、声音（也叫音频）、图形、图像、动画和视频。多媒体计算机中所说的媒体是指信息的表示形式。2.多媒体与多媒体技术（1）多媒体（Multimedia）指文本、声音、图形、图像、动画和视频等多种媒体成分的结合。计算机能处理的多媒体信息从时效性上分为静态媒体（指文字、图形、图像等媒体）和时变媒体（指声音、动画、活动影像等媒体）两大类。（2）多媒体技术（MultimediaTechnique）是一种将文本、声音、图形、图像、动画和视频等形式的信息结合在一起，并通过计算机进行综合处理和控制，能够完成一系列交互式操作的信息技术。3.多媒体计算机具有对多种媒体进行综合处理，并在它们之间建立逻辑关系，使之集成为一个交互式系统的计算机称为多媒体计算机（MultimediaPersonalComputer，简称MPC）。多媒体计算机融高质量的视频、音频、图像等多种媒体信息的处理于一身并具有大容量的存储器，能给人们带来一种图、文、声、像并茂的视听感受。4.多媒体技术的主要特征（1）集成性将不同的媒体信息、不同的媒体设备与计算机软硬件有机结合在一起。（2）交互性实现人对信息的主动选择和控制。（3）非线性借助超文本链接（HyperTextLink）的方法，将内容以一种更灵活、更具变化的方式呈现给使用者，改变了人们以往采用章、节、页的框架循序性学习的读写模式。（4）多维性用户可以按照自己的需要、兴趣、任务要求、偏爱和认知特点来使用信息，选取图、文、声、像等信息表现形式。多媒体以其丰富多彩的表现形式、高超的交互能力、高度的集成性、灵活多变的适应性得到了广泛的应用。(二)多媒体中的表示媒体1．文字多媒体系统中最基本和最为普遍的媒体。多媒体中的文字在形式上应使画面活泼、多姿多彩；在内容上一个界面中的文字不易过多，应与反映的主题相关。2.图形和图像指人物画、景物照及其它各种形式的图案。图形图像通常比文字更具直观性和吸引力。用图来替代文字描述，或是以图为主辅以文字说明，会更让人赏心悦目，记忆深刻。3.音频指数字化的声音。通常用作解说词、背景音乐和音效。4.动画将一段好的动画片穿插在多媒体信息系统中，不仅可使整体风格更为活泼，同时也更吸引人。动画通常是专业人员利用动画制作软件绘制而成的。5.视频影像通过摄像机、录像机等设备捕获的动态画面。与人们用软件工具绘制出来的动画相比，更具真实感和纪实性。在多媒体信息系统中适时加入一些紧扣主题内容的动态视频，会起到画龙点睛的作用。1.1.3多媒体技术的应用1、教育培训优点①直观生动，说服力强，学习效果好。②与传统教学手段相比，教学内容丰富，传递的信息量大。③多媒体教学更能培养学生的想象力和创造力。2、多媒体通信•多媒体视频点播系统(VOD)•交互式电视(ITV)•计算机支持的协同工作(CSCW)•多媒体会议系统•多媒体家电产品3、娱乐利用网络看电视、电影和动画，而且可以进行交互控制，网络电脑游戏更是突破了传统游戏的玩法。4、电子出版物以数字方式将各种多媒体元素如图、文、声、像等信息存储在磁盘或光盘等介质上，通过计算机或类似设备进行阅读使用，并可复制发行的大众传播媒体。5、军事广泛应用于作战指挥与作战模拟。1.1.4多媒体的关键技术1．多媒体数据存储与管理技术*2．多媒体数据压缩/解压缩技术*3．虚拟现实技术利用计算机生成一种模拟环境，创建了一种适人化的多维信息空间。4．多媒体数据库技术多媒体数据库应支持多种媒体的集成管理和综合描述，支持同一媒体的多种表现形式，支持复杂媒体的表示和处理，能对多种媒体进行查询和检索。5．多媒体通信技术音频和视频的网络宽带快速传输技术仍将是多媒体技术的研究热点。6．多媒体信息检索技术Web图像、声音、视频的快速检索7.多媒体专用芯片技术（1）数据压缩与编码技术:图像、声音、视频等数字化媒体信息的数据量通常都很大。在多媒体系统中，必须使用编码压缩技术来要解决它们的大容量存储和实时传输问题。压缩算法分为无损压缩和有损压缩两种，不同的计算方法产生不同形式的压缩编码。目前，国际上的两种数据压缩编码标准：①JPEG标准适用于具有连续色调和多级灰度的静止图像，一般对单色图像的压缩比为10:1，对彩色图像的压缩比为15:1。②MPEG标准适用于运动图像和音频信息。目前最常用的有MPEG-1和MPEG-2两种。前者适用于VCD光碟，压缩比通常为50:1；后者适用于DVD光碟，压缩比可达200:1。（2）多媒体专用芯片技术采用超大规模集成电路（VLSI）技术，是多媒体硬件系统体系结构的关键技术。多媒体计算机的专用芯片分为两类：一类是固定功能的芯片，另一类是可编程数字信号处理器芯片。（3）多媒体数据存储技术大容量、高速度的光盘存储设备解决了多媒体信息存储空间问题。随着网络技术的不断发展，超媒体数据快速增长，要求网络存储能力必须不断提高，以适应多媒体数据的处理和存储。（4）多媒体存储管理技术多媒体数据库将传统数据库对单调的文字和数字管理发展成对图像、声音和视频资料进行的管理。1.2多媒体硬件系统一个完整的多媒体计算机系统包括硬件系统和软件系统两个方面，MPC标准规定了多媒体计算机系统的最低要求，凡符合或超过这种规范的系统以及能在该系统上运行的软硬件都可以用MPC标识。目前，一般PC机的配置都符合或超过MPC标准。1.2多媒体硬件系统1．扫描仪扫描仪是一种可将静态图像输入到计算机里的图像采集设备。扫描仪内部具有一套光电转换系统，可以把各种图片信息转换成计算机的图像数据，并传送给计算机，再由计算机进行图像处理、编辑、存储和打印输出。工作过程如下：1）扫描仪的光源发出均匀光线照到图像表面；2）经过A/D转换，把当前扫描线的图像转换成电平信号；3）步进电机驱动扫描头移动，读取下一行图像数据；4）经过扫描仪的CPU处理后，图像数据暂存在缓冲区中；5）按照先后顺序把图像数据传输至计算机并存储起来。（2）扫描仪的分类平板式扫描仪手持式扫描仪滚筒式扫描仪（1）扫描仪的工作原理1.2.1多媒体输入输出设备输入设备：键盘、鼠标、麦克风、扫描仪、数码相机、数码摄象机、光笔、数字化仪、触摸屏等。输出设备：显示器、打印机、扬声器、刻录机、绘图仪等。1）分辨率（dpi，每英寸扫描的像素点数）水平分辨率×垂直分辨率水平分辨率（光学分辨率）：由扫描仪的传感器以及传感器中的单元数量决定，光学分辨率越高，扫描仪解析图像细节的能力越强，扫描的图像越清晰。垂直分辨率（机械分辨率）：是步进电机在平板上移动时所走的步数。2）色彩位数：决定扫描仪对颜色的区分能力。一般的扫描仪至少有30位色彩位数，能表达230种颜色高档扫描仪拥有36位色彩位数，能表达约687亿种颜色。3）灰度：决定图像亮度的层次范围灰度越高图像层次越丰富，目前可达256级灰度。4）扫描速度：在指定的分辨率和图像尺寸下的扫描时间。5）扫描幅面：扫描仪支持的幅面大小，如A4、A3、A1和A0。（3）扫描仪的主要性能指标2．数码相机（1）数码相机的工作原理将数码照相机的镜头对着被拍摄的物体，按动快门，图像便会被分成红、绿、蓝三种光线，然后投影在CCD（电荷耦合器件）上，CCD把光线转换成电荷，其强度随被捕捉影象上反射的光线强度而改变，然后CCD把这些电荷送到模/数转换器，对光线数据编码，再储存到存储装置中。在软件支持下，可在屏幕上显示照片，还可进行放大和修饰处理。（2）数码相机的性能指标与传统相机类似的指标有：镜头大小、快门速度、光圈大小以及闪光灯工作模式等。数码相机特有的性能指标包括：1）分辨率：分辨率越高，打印的照片尺寸越大。640×480可打印的尺寸约为3×5英寸，1024×768可打印5×2）颜色深度：24位或36位，可以生成真彩色的图像。3）存储能力及存储介质：决定了相机可拍摄照片的数量。4）数据输出方式：串行口输出，高档相机提供IEEE-1394高速接口。5）连续拍摄：两张照片之间需要等待的时间间隔越短，连续拍摄的能力越强。是一种利用电子传感器把光学影像转换成电子数据的照相机。与普通的全自动照相机很相似，区别在于前者在存储器中储存图像数据，后者通过胶片曝光来保存图像。（2）刻录机的性能指标1）刻录速度读取速度：12X、16X写入速度：2X、4X、5X、6X、8X2）接口方式内置式：IDE、SATA（速度比IDA快）和SCSI接口（服务器）外置式：SCSI接口、并行口及USB接口等笔记本外置接口：PCMCIA（速度慢）、1394接口（4针、速度快）、USB接口3）缓冲区大小刻录时数据必须先写入缓存，在刻录的同时后续的数据不断写入缓存中，以保持数据的连续传输，传输的中断容易导致刻录失败。缓存容量一般为：512KB～8MB4）支持的格式：一般支持CD-ROM、CD-R、和CD-RW、DVD等格式。5）刻录方式：整盘刻写、轨道刻写和多段刻写，有的刻录机还支持增量包刻写方式，允许在一条轨道中多次追加数据。3．刻录机内置式（1）刻录机的分类外置式1．声卡（1）声卡的组成音频信号处理芯片：处理输入的音频信号，它控制采样频率和采样精度。音效合成芯片：主要控制输出音