第8讲多媒体计算机

第8讲多媒体计算机大学计算机基础第一部分计算机基础知识本讲要点:多媒体基本概念多媒体的概念和特点多媒体计算机系统组成多媒体计算机硬件和软件系统多媒体技术（本讲重点、难点）声音的存储以及各种格式声音文件图像的存储以及各种图像文件图形的概念各种视频文件压缩技术多媒体应用软件制作过程各种多媒体工具介绍8.1多媒体基本概念8.1多媒体基本概念8.1.1媒体和多媒体媒体（media）：信息的载体。信息的物理载体，如磁盘、光盘、磁带、卡片等。信息的存在和表现形式，如文字、声音、图像、动画等。多媒体（multimedia）：两个或两个以上的单媒体的有机组合。8.1多媒体基本概念8.1.2多媒体技术的特点多维性集成性实时性交互性8.1多媒体基本概念8.1.3多媒体技术的应用教育培训多媒体通信过程模拟商业展示电子出版家庭娱乐8.1多媒体基本概念8.1.4多媒体技术的发展方向网络化智能化标准化多领域融合虚拟现实8.2多媒体计算机系统8.2多媒体计算机系统多媒体应用软件第六层多媒体软件系统多媒体创作软件第五层多媒体数据处理软件第四层多媒体核心系统软件第三层多媒体计算机硬件第二层多媒体硬件系统多媒体外围设备第一层多媒体计算机系统组成结构8.2多媒体计算机系统8.2.1多媒体硬件系统多媒体硬件系统组成框图8.2多媒体计算机系统多媒体个人计算机（MultimediaPersonalComputer，简称MPC）通常把配置了声卡和CD-ROM驱动器的个人计算机称为多媒体个人计算机。8.2多媒体计算机系统8.2.2多媒体软件系统多媒体驱动软件支持多媒体的操作系统或操作环境多媒体数据处理软件多媒体编辑创作软件多媒体应用软件8.3多媒体技术8.3多媒体技术8.3.1音频处理技术1.声音声音是由于声源的振动而产生的。通常用一种连续的模拟波形来表示声音，该波形描述了声波的形状，表示一个模拟波信号有三个要素：基线、周期和振幅。单音波形复音波形8.3多媒体技术2.计算机的音频处理计算机中处理的信息必须是二进制数字。所以计算机要处理声音，必须先将声音数字化。声音的数字化过程涉及采样、量化和编码三个过程。声音的数字化8.3多媒体技术采样指每隔一个时间间隔在声音的波形上截取一个振幅值，把时间上的连续信号变成时间上的离散信号。该时间间隔T称为采样周期，其倒数1/T称为采样频率。采样频率越高，采样的间隔时间越短，在单位时间内计算机得到的声音样本数据就越多，对声音波形的表示也越精确，声音的质量就越好，声音文件占用的存储空间也越大。常用的采样频率有：11.025kHz、22.05kHz、44.1kHz等。8.3多媒体技术量化指把在幅度上连续取值的每一个样本转换为离散值表示，就是将采样得到的声波上的幅度值数字化。量化的过程是先将采样后的信号按整个声波的幅度划分成有限个区段的集合，把落入某个区段内的采样值归为一类，并赋于相同的量化值。采样信号的量化值采用二进制表示，表示采样信号的幅度二进制数的位数称量化位数。在相同的采样频率之下，量化位数愈高，测量的采样值就越精确，声音的质量越好，声音文件占用的存储空间也越大。声音信号的量化精度一般为8bit，12bit，16bit。8.3多媒体技术编码指按照一定的格式把经过采样和量化得到的离散数据记录下来，并在有效的数据中加入一些用于纠错、同步和控制的数据。音频信号编码通常采用的是波形编码方法，它直接对波形采样、量化和编码，算法简单，易于实现，在声音恢复时能保持原有的特点，因此被广泛应用。常用的声音编码格式有：PCM编码方法、DPCM编码、ADPCM压缩编码等。8.3多媒体技术除了采样、量化、编码外，影响声音数字化效果的另一个重要因素是声道。声道指声音的通道数，是一次采样记录产生的声音波形的个数。记录声音时，如果每次生成一个声道数据，称为单声道；每次生成两个声道数据，称为双声道。立体声音乐能使听众获得身临其境的感觉就是使用双声道的效果。随着声道数的增加，声音文件的存储容量也会成倍增加。8.3多媒体技术模拟波形声音数字化后音频文件的存储量可以使用以下公式计算：存储量=采样频率×量化位数÷8×声道数×时间例如，要将一段一分钟的音乐进行数字化，采用44.1kHz的采样频率，16位量化位数，立体声效果，则生成的音频文件的存储量为：44100×16÷8×2×60=10584000Byte≈10336KB≈10MB8.3多媒体技术3.声卡声卡是计算机处理和播放声音的关键部件，它通过主板上的扩展槽中与主机相连。声音输入/输出设备通过输入输出接口与声卡连接。声卡通过输入设备获取声音，如果接收的是数字音频信号，则直接保存到计算机中；如果接收的是模拟信号，则先将模拟信号转变为数字信号，再存入计算机中进行处理。计算机播放音频文件时，通过声卡将音频文件进行解压缩、数字/模拟转换，再送到输出设备播放。8.3多媒体技术声卡一般由Wave合成器、MIDI合成器、混音器、MIDI设备接口、CD-ROM接口、DSP数字信号处理器等组成。声卡有以下主要功能：录制与播放波形音频文件。编辑与合成波形音频文件。MIDI音乐录制和合成。语音转换和语音识别。8.3多媒体技术4.常用音频文件的格式WAVMIDCDAMP3RMWMA8.3多媒体技术8.3.2图形图像处理技术1.图形与图像图像由像素点构成，每个像素点的颜色信息采用一组二进制数描述，因此图像又称为位图。图像的数据量较大，适合表现自然景观、人物、动植物等引起人类视觉感受的事物。像素点组成的图像8.3多媒体技术图形也称为矢量图，它使用点、直线和曲线来描述，这些直线和曲线由计算机通过某种算法计算获得。图形文件保存的是绘制图形的各种参数，信息量较小，占用空间小。对图形进行放大、缩小或旋转等操作都不会失真。图形一般用来表达比较小的、易于用直线、曲线表现的图像，不适合表现色彩层次丰富的逼真图像。矢量图形8.3多媒体技术2.图像分辨率和颜色深度图像由像素点组成，影响图像质量的因素主要包括分辨率和颜色深度。分辨率表示图像中像素点的密度，单位是dpi（DotPerInch），表示每英寸长度上像素点的数量。图像分辨率越高，包含的像素越多，表现细节就越清楚。但分辨率高的图像占用磁盘空间大，传送和显示速度慢，所以应该根据实际情况选择合适的图像分辨率。8.3多媒体技术分辨率对图像质量的影响8.3多媒体技术数字化图像中每个像素点的颜色都要用二进制数据表示。表示一个像素需要的二进制数的位数叫做颜色深度。彩色或灰度图像的颜色可以使用4位、8位、16位、24位和32位二进制数来表示。颜色深度是图像的另一个重要指标，颜色深度越高，可以描述的颜色数量就越多，图像的质量越好。图像的颜色深度与图像质量8.3多媒体技术图像包含像素越多、颜色深度越大，包含的数据量越大，图像质量就越好，占用的空间也越大。一幅未经压缩的图像占用的存储空间可以使用以下公式计算：(长度×分辨率)×(宽度×分辨率)×颜色深度/8例：一幅长10厘米、宽8厘米，分辨率为300dpi的24位颜色深度的图像占用的存储空间为：(10×0.3937×300)×(8×0.3937×300)×24/8≈3.19MB注意:图像长度应换算成英寸计算1厘米=0.3937英寸8.3多媒体技术3.常用图像格式BMPGIFJPGTIFFPNG8.3多媒体技术8.3.3视频处理技术1.视频的基本概念视频是由一幅幅静止图像序列组成，其中每幅图像称为1帧，这些帧以一定的速率播放。由于人眼的视觉暂留效应便产生了连续画面。如果再把音频信号加进去，便可实现视频，音频信号的同步播放。8.3多媒体技术模拟视频模拟视频是基于模拟以及图像的广播与显示所确定的国际标准。模拟视频图象具有成本低和还原度好等优点。但其缺点是经长期存放后，视频质量会下降，经多次复制后，图像会有明显失真。8.3多媒体技术数字视频（1）将模拟视频信号输入计算机进行数字化视频编辑，最后制成数字化视频产品。（2）视频图像由数字摄像机拍摄下来，从信号源开始，就是无失真的数字视频。当输入计算机时，不再考虑视频质量的衰减问题，然后进行视频编辑制成产品。8.3多媒体技术全动态视频全动态视频就是每秒显示30帧图像的视频。用这种显示速度去刷新画面，可以消除不稳定的感觉，不会产生闪烁和跳跃。全屏幕视频全屏幕视频是指显示的视频图像可以铺满整个屏幕，而不是局限于一个小窗口中，这与显示分辨率有关。8.3多媒体技术视频的数字化视频的数字化是将模拟视频信号转化为数字视频的处理过程，通常也称为视频捕捉。普通电视信号以及传统摄像机拍摄的视频信号都是模拟信号，这些模拟视频必须进行数字化后才能被计算机处理、使用。视频信号数字化一般要经过采样、量化、彩色空间变换、编码等过程。视频数字化一般都由专门的视频采集卡来完成。8.3多媒体技术2.视频文件的常见格式AVIMPEGMOVRM/RMVBASFWMVDIVX8.3多媒体技术3.视频标准NTSC制式PAL制式SECAM制式8.3多媒体技术8.3.4多媒体数据压缩技术数字化的图像、音频、视频的数据量非常大，对数据的存储、信息的传输以及计算机的运行速度都带来了极大的压力。使用数据压缩技术减少信息的数据量，将信息以压缩的形式进行存储和传输，既节省了存储空间，又提高了通信干线的传输效率。8.3多媒体技术冗余信息类别：空间冗余时间冗余信息熵冗余结构冗余知识冗余视觉听觉冗余8.3多媒体技术数据压缩类型：无损压缩去掉或减少数据中的冗余数据，这些冗余数据可以重新插入到数据中，可逆。有损压缩去掉多媒体数据中人类视觉和听觉器官中不敏感的部分来减少信息量，减少的信息不能再恢复，不可逆的混合压缩综合无损压缩和有损压缩的长处，在压缩比、压缩效率和保真度之间取得最佳折中。8.3多媒体技术数据压缩时应该注意的问题：压缩比要大，即压缩前后的信息存储量之比要大；恢复效果要好，要尽可能的恢复原始数据；压缩算法要简单，压缩和解压速度要快，尽可能做到实时压缩和解压。8.4多媒体应用软件制作8.4多媒体应用软件制作8.4.1多媒体创作工具页面型多媒体创作工具ToolBook、HyperCard、PowerPoint时间型多媒体创作工具Director、Action图标型多媒体创作工具Authorware、IconAuthor程序型多媒体创作工具VB、VC8.4多媒体应用软件制作8.4.2多媒体应用软件的开发过程需求分析规划设计素材采集与加工产品集成测试与修改作品发布与评价编写脚本多媒体应用软件的开发过程8.4多媒体应用软件制作1.需求分析需求分析要确定作品要求达到的目标，并分析其必要性和可行性，具体包括以下任务：确定对象和目标。确定内容和形式。明确条件与限制。8.4多媒体应用软件制作2.规划设计规划与设计是根据需求分析，形成一个清晰可行的设计方案。规划主要由整体规划、内容设计、结构设计、版面设计、工作计划几个部分组成。8.4多媒体应用软件制作3.编写脚本编写脚本是多媒体软件开发的核心。脚本是多媒体软件的设计蓝图，设计者应该根据设计主题和设计目标确定软件的具体表现方法和内容。脚本的设计还要根据创作工具的特点以及人接受信息的心理特性等综合因素来考虑。脚本的设计过程实际上就是一个创意过程，对软件的最终质量起决定性作用。8.4多媒体应用软件制作4.素材采集与加工素材采集与加工是根据设计方案的具体需求，采集需要的素材，例如文本、图片、动画、声音和视频等，并对各种素材进行加工和创作。图片的处理与合成。文本信息的选取与加工。动画的构思与制作。声音的处理与加工。视频的处理与加工。8.4多媒体应用软件制作5.产品集成作品集成是按照作品的设计方案，使用多媒体创作软件将已经准备好的各种素材资料或制作好的功能板块集成，生成完整的多媒体软件。8.4多媒体应用软件制作6.测试与修改多媒体软件完成后还要对软件进行测试，检查作品中是否存在错误，请专