第5章多媒体技术基础

1第五章多媒体技术基础5.1概述5.2音频处理技术5.3图形及图像处理技术5.4动画及视频处理技术25.1概述5.1.1多媒体的基本概念多媒体即Multimedia，是融合两种或两种以上媒体的人机交互的信息交流和传播媒体Multimedia一词于1983年被作为专门术语而正式使用媒体在计算机领域中有两种含义：1、第一种指存储信息的实体，如报纸、书刊，磁带，磁盘，半导体存储器和光盘等2、第二种指传播信息的载体，如数字，声音，文字，动画，图像和视频等35.1.1多媒体的基本概念（续）“多媒体”意含可以存储、处理和传播各种信息的实体，被衍生理解为能够处理和提供声、图、文多媒介信息的计算机系统和微处理器控制的终端设备多媒体技术是一种在90年代崛起的全新的计算机技术多媒体技术可以在计算机上对文本、图形、动画、光存储、图像、声音等媒介进行综合处理，并能使处理结果实现图、文、声、像并茂，达到生动活泼的新境界45.1.1多媒体的基本概念（续）多媒体技术的特点，决定了一个非常直观的、鼠标驱动的、基于图形的用户界面而且在计算机的交互性中加进高质量的图像、动画、优质声音，使计算机的性能更强大、使用更简便多媒体由于计算机的参与，使得其具有交互性这一个重要特征与电视不一样，人不是是被动接受者，而是主动者人们可以借助键盘，鼠标，触摸屏，遥控杆，声音等输入设备，通过计算机程序去控制多媒体播放55.1.1多媒体的基本概念（续）随着计算机软硬件技术的不断发展以及声音、视频技术的成熟，已经有众多的多媒体产品陆续进入市场，并形成了新的行业其应用已经深入到计算机应用的各个领域，对人们生活产生深远影响。65.1.2多媒体技术的特性多媒体具有信息载体多样化、交互性和集成性三个关键特性，同时也是多媒体研究必须解决的重要问题信息载体多样化指的是信息载体不再局限单一的文本和图像等媒体，而是涉及多种感官的信息载体如：早期的计算机处理的信息主要是文本和图片，比较单一，多媒体技术使计算机处理的信息呈现出多样化，不仅有文本，还有图形、图像、动画、声音和视频等人们对信息的接收和发送主要在五个感觉空间：视觉，听觉，触觉，嗅觉和味觉7信息载体多样化、交互性和集成性在计算机多媒体技术出现之前，人们只能对信息进行单一的处理计算机技术的迅猛发展和多媒体技术的出现，使得人们可以通过计算机把各种感觉空间的信息进行加工处理，有机地结合在一起，使之在信息交互中，更加人性化交互性是向人们提供更加有效的控制和使用信息的手段在多媒体技术出现之前，人们都是习惯于被动接收信息。例如看电视和听广播8信息载体多样化、交互性和集成性人们只能选择接受信息或者不接受信息，不能对信息获取和处理过程进行自由控制和干预计算机技术和多媒体技术的出现，改变这一切。计算机多媒体技术可以使得各种信息经过加工处理，使得人们可以与媒体进行交互并自由控制，可以在信息一体化环境中自由翱翔集成性是不同媒体信息、不同视听设备及软、硬件技术的有机结合事实上，很多多媒体技术在早期都可以单独使用，但是这种单一的使用，效果不是很好9信息载体多样化、交互性和集成性通过多媒体技术，可以把各种信息媒体进行同时地和统一地表示。各种媒体信息虽然通过多通道获取，但是他们也可以进行统一的获取、存储和加工处理。多媒体信息系统是大的信息系统，系统里的各种设备和设施可以作为一个整体进行集成。105.1.3多媒体文件格式我们常见多媒体元素主要有文本，图形，图像，音频，视频和动画等1.文本①TXT文件纯文本文件，可以通过记事本，editplus等文本编辑器进行编辑②RTF文件即RichTextFormat，由微软公司开发的跨平台文档格式。常用编辑工具都可以打开③DOC、DOCX文件MicrosoftWord文件，微软制定的封闭格式，因此其兼容性也较低。使用MicrosoftOffice进行处理11多媒体文件格式④WPS文件金山软件公司的一种办公软件WPSoffice专用文件格式2.图片①BMP图片文件BMP是微软公司为其Windows环境设置的标准图像格式，该格式图像文件的色彩极其丰富，但是文件尺寸比较大②TIFF图片文件TIFF是TagImageFileFormat的缩写。该格式图像文件可以在许多不同的操作系统和应用软件间交换信息，其应用相当广泛。12多媒体文件格式③PNG图片文件PNG即PortableNetworkGraphic，是作为GIF的替代品开发的，能够避免使用GIF的常见问题。它继承GIF了许多特征，支持真彩色图像④JPEG图片文件JPEG是JointPhotographicExpertsGroup的缩写。JPEG格式的图像文件和其他格式的最大区别是JPEG使用有损压缩算法，印刷时不宜使用此格式⑤PSD、PDD图片文件PSD、PDD是Photoshop专用的图像文件格式⑥EPS图片文件CorelDraw、FreeHand等软件均支持EPS格式，它属于矢量图格式，输出质量非常高，可用于绘图和排版13多媒体文件格式3.音频①WAV音频文件Wav文件是微软公司开发的一种声音文件格式，用于保存Windows平台的音频信息资源、但其文件尺寸较大，多用于存储简短的声音片段②MPEG音频文件（MP1、MP2、MP3）MPEG文件格式是运动图像压缩算法的国际标准，MPEG标准包括MPEG视频、MPEG音频和MPEG系统（视频、音频同步）三个部分前面介绍的MP3音频文件就是MPEG音频的一个典型应用MPEG压缩标准是针对运动图像而设计的MPEG的平均压缩比为50：1，最高可达200：1，压缩效率非常高，同时图像和音响的质量也非常好14多媒体文件格式③ASF文件ASF是AdvancedStreamingFormat的缩写，它是Microsoft公司的影像文件格式，是WindowsMediaService的核心ASF是一种数据格式，音频、视频、图像以及控制命令脚本等多媒体信息通过这种格式，以网络数据包的形式传输，实现流式多媒体内容发布④RM文件RM是RealMedia的缩写，是RealNetworks公司开发的视频文件格式，也是出现最早的视频流格式它可以是一个离散的单个文件，也可以是一个视频流，它在压缩方面做得非常出色，生成的文件非常小，已成为网上直播的通用格式，并且这种技术已相当成熟⑤MOV文件这是著名的APPLE（美国苹果公司）开发的一种视频格式，默认的播放器是苹果的QuickTimePlayer几乎所有的操作系统都支持QuickTime的MOV格式，现在已经是数字媒体事实上的工业标准，多用于专业领域15多媒体文件格式4.动画①GIFGIF是GraphicsInterchangeFormat（图形交换格式）的缩写，是由CompuServe公司于1987推出的一种高压缩比的彩色图像文件格式，主要用于图像文件的网络传输最初，GIF只是用来存储单幅静止图像后发展为可以同时存储若干幅静止图像并进而形成连续的动画目前Internet上很多动画文件都是GIF文件②SWFSWF是基于Adobe公司Shockwave技术的流式动画格式，是用Flash软件生成的格式由于其体积小、功能强、交互能力好、支持多个层和时间线程等特点，越来越多地应用到网络动画中SWF文件是Flash的一种发布格式，已广泛用于Internet上。客户端浏览器安装flash插件即可播放165.1.4多媒体技术的发展及应用多媒体技术的一些概念和方法起源于20世纪60年代多媒体技术实现于20世纪80年代中期1984年美国苹果公司在研制Macintosh计算机时，为了增加图形处理功能，改善人机交互界面，创造性地使用了位映射、窗口、图符等技术1987年苹果公司又引入了“超级卡”，使Macintosh机成为易用、易学习、能处理多媒体信息的机器图5-117多媒体技术的发展及应用1985年：美国Commodore公司Amiga计算机，多媒体先驱1986年：Philips和Sony发明交互式光盘系统（CD-I）1987年：美国RCA公司发明交互式数字影像系统（DVI）1990年：世界主要PC的软件和硬件公司联合在一起的多媒体PC市协会MPC(MultimediaPersonalComputer)，并发布MPCI，所有PC厂商都要配合的遵照规范，也真正带动了CD出版跟书籍相关的物品的风行。18多媒体技术的发展及应用1993年：MPCⅡ引入的软件，使许多人可以在计算机上播放和赏识VCD及动漫片1995年代至今：MPCIII发布，多媒体时代到来，Internet广泛应用，信息社会的概念产生目前，多媒体技术正向三个方面发展，计算机系统的多媒体化1.多媒体技术与点播电视、智能化家电、识别网络通信等技术互相结合，使多媒体技术进入教育、咨询、娱乐、企业管理和办公室自动化等领域；2.多媒体技术与控制技术相互渗透，进入工业自动化测控等领域。3.多媒体技术今后的发展方向是多媒体通信和分布式多媒体系统19多媒体的应用多媒体应用主要体现在以下四个方面：分布式多媒体系统电子出版物多媒体家电多媒体数据库20分布式多媒体系统分布式多媒体系统包括分布式多媒体会议系统、多媒体视频点播系统、多媒体监控及监测系统、远程医疗和远程教学系统以及电视购物和家庭办公等多种应用系统1.多媒体会议系统包括会议控制和管理系统、文件和程序共享并提供交互使用的电子白板、基于超文本和超媒体的文档制作系统、多媒体管理数据库以及音频、视频、实时采集压缩和传输系统可以是点对点多媒体信息的交互和传输，也可以是点对多和多对多的交互和传输其网络平台可以在局域网上运行，也可以在令牌环网、城域网、广域网以及ISDN网上运行，甚至可以在Internet、Intranet或公用电话网上运行多媒体会议系统一般分为两大类：一类是基于会议室的视频会议系统(Room-basedVidoConferencing)，另一类是桌面视频会议系统(Desk-topVideoConferencing)21多媒体会议系统①会议室的视频会议系统主要用于会议室，在室内设一个节点(终点会议室)，当然也可以把全部会议设备安装在一个可移动的支架上，在不同的会议室来回移动。随着会议室型系统的发展成熟，已经被大量部署使用。生产这类系统的厂家有PictureTel、美国视讯公司Vtel和CLI、英国的GPT公司和BT公司、日本的Sony公司等。②桌面会议系统是基于微机的会议系统，它既可以作为会议系统使用，也可以独立作为微机使用，比较方便、灵活国外著名的产品有:Intel公司的Proshare200系统，支持H.320标准协议，在LAN和窄带ISDN网上可实现20帧/秒的传输;CLI公司的DesktopVideo，在ISDN网上使用。国内也有不少单位推出了多媒体会议系统，如深圳华为公司推出的会议室型系统、清华大学计算机系推出的基于MPEG-1桌面会议系统，利用H.323标准，在局域网的平台上实现，还有其它一些科研单位和院校也推出了相应的系统22多媒体视频点播系统的组成部分2.多媒体视频点播系统(MOD或VOD)VOD系统由四部分组成，即视频服务器、数字视频解码器/接收器(机顶盒)、带宽交换网络和用户接入网络①视频服务器主要是为用户提供视频数据流，响应用户的请求，协调多个用户的传送，一般视频服务器可安装上百至上千部电影，供用户点播②机顶盒功能是节目选择、解码以及状态诊断和出错处理③带宽交换网络主要提供节目和信令数据的传输与交换④用户接入网络指从交换局到用户间的线路设备，如光纤到路边(FTTC)、光纤到大楼(TTB)和光纤到户(FTTH)23多媒体视频点播系统的功能主要功能是在一个小区中用户不需要从电视频道上收看电视节目，而可以任意点播视频点播系统中的影片，并可随意切换、重复点播，用户能够控制快进与快退、向前与向后查看、开始、暂停、取消或移到别的场景，这为用户提供了极大的方便另外，还可利用该系统对