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多媒体技术应用主编赵佩华多媒体技术应用第三章多媒体信息处理技术本章要点：◆多媒体数据的分类及特点◆多媒体信息的计算机表示◆多媒体数据压缩和编码技术◆音频信息处理◆视频信息处理多媒体技术应用第三章多媒体信息处理技术3．1多媒体数据的分类媒体是承载信息的载体，是信息的表示形式。信息媒体元素是指多媒体应用中可以显示给用户的媒体组成元素，目前主要包括文本、图形、图像、声音、动画和视频等媒体。3．1．1多媒体数据的特点◆多媒体数据具有数据量巨大、数据类型多、数据类型间差别大、数据输入和输出复杂等特点。◆多媒体数据类型多，包括图形、图像、声音、文本和动画等多种形式，即使同属于图像一类，也还有黑白、彩色、高分辨率和低分辨率之分，由于不同类型的媒体内容和格式不同，其存储容量、信息组织方法等方面都有很大的差异。多媒体技术应用第三章多媒体信息处理技术3．1．2多媒体数据的分类1．文字文本是各种文字的集合。它是用得最多的一种符号媒体形式，是人和计算机交互作用的主要形式。2．音频音频泛指声音，除语音、音乐外，还包括各种音响效果。将音频信号集成到多媒体中，可提供其他任何媒体不能取代的效果，从而烘托气氛、增加活力。多媒体技术应用第三章多媒体信息处理技术3．图形、图像一般地说，凡是能被人类视觉系统所感知的信息形式或人们心目中的有形想象都称为图像。事实上，无论是图形，还是文字、视频等，最终都以图像的形式出现，但是由于在计算机中对它们分别有不同的表示、处理及显示方法，一般把它们看成不同的媒体形式。图形文件基本上可以分为两大类：位图和向量图多媒体技术应用第三章多媒体信息处理技术4．动画图像或图形都是静止的。由于人眼的视觉暂留作用，在亮度信号消失后亮度感觉仍可保持1／20s～1／10s。利用人眼视觉惰性，在时间轴上，每隔一段时间在屏幕上展现一幅有上下关联的图像、图形，就形成了动态图像。任何动态图像都是由多幅连续的图像序列构成的，序列中的每幅图像称为一帧，如果每一帧图像是由人工或计算机生成的图形时，称为动画；若每帧图像为计算机产生的具有真实感的图像时，称为三维真实感动画；当图像是实时获取的自然景物图像时就称为动态影像视频，简称视频。用计算机制作动画的方法有两种：一种称为造型动画，另一种称为帧动画。多媒体技术应用第三章多媒体信息处理技术5．视频影像视频是动态图像的一种。与动画一样，由连续的画面组成，只是画面图像是自然景物的图像。视频一词源于电视技术，但电视视频是模拟信号，而计算机视频则是数字信号。计算机视频图像可来自录像带、摄像机等视频信号源，这些视频图像使多媒体应用系统功能更强、更精彩。视频信号的输出一般是标准的彩色全电视信号，所以，在将其输入到计算机之前，先要进行数字化处理，即在规定时间内完成取样、量化、压缩和存储等多项工作。多媒体技术应用第三章多媒体信息处理技术3．2多媒体信息的计算机表示3．2．1文本文件格式常用的文本文件格式有TXT、RTF以及WORD格式的DOC、DOT文件。3．2．2声音文件格式常用的声音文件格式有WAV、MID和MP3等。◆Windwos使用的标准数字音频称为波形文件，文件的扩展名为WAV。◆MIDI是一种技术规范，它定义了一种把乐器设备连接到计算机所需的电缆端口的标准以及控制PC和MIDI设备之间信息交换的规则。◆MP3文件是一种压缩格式的声音文件，其扩展名为MP3。MP3文件的特点是音质好、数据量小。多媒体技术应用第三章多媒体信息处理技术3．2．3图形、图像文件格式◆为了适应不同应用的需要，图像可以以多种格式进行存储。例如，Windows中的图像以BMP或DIB格式存储。另外还有很多图像文件格式，如PCX、PIC、GIF、TGA和JPG等等。◆不同格式的图像可以通过工具软件来转换。◆常见的图形文件的格式有如下几种：BMP、PCX、GIF、TIF、JPG、TGA等。多媒体技术应用第三章多媒体信息处理技术◆GIF文件格式是为制定彩色图像传输协议而开发的。是一种压缩图像存储格式，压缩比高，文件长度小。◆BMP是一种与设备无关的图形文件格式，它是Windows软件推荐使用的一种格式。◆JPG文件原来是在AppleMac机器上使用的一种图像格式，使用JPG方法进行图像数据压缩，近年来PC机上十分流行。◆TGA图形文件格式结构比较简单，它由描述图形属性的文件头以及描述各点像素值的文件体组成。◆TIF格式由Aldus和Microsoft合作开发，最初用于扫描仪和桌面出版业，支持所有图像类型。◆PCX图形文件格式主要用于商业性PCPaintbrush图形软件。多媒体技术应用第三章多媒体信息处理技术3．2．4影像文件格式影像文件通常泛指自扫描仪或视频卡读入的静态画面（影像）。因为这种影像不容易像圆、直线、方形、曲线等图形元件那样清楚地被定义，所以，都是以点阵的方式存入文件。换句话说，我们可以将影像文件视为位图图形文件。目前，在动态图像的文件格式中，常用的有：AVI、MOV、MPG和DAT文件等。多媒体技术应用第三章多媒体信息处理技术AVI格式的文件将视频信号和音频信号混合交错地存储在一起，是一种不需要专门硬件参与就可以实现大量视频压缩的视频文件格式。在各种多媒体演示系统中被广泛应用。MOV文件格式是QuickforWindows视频处理软件所选用的视频文件格式，与AVI文件格式相同，一般认为，MOV文件的图像质量较AVI格式好。MPG文件是使用MPEG方法进行压缩的全运动视频图像，在适当的条件下，可在1024×768的分辨率下以每秒24、25或30帧的速率播放有128000种颜色的全运动视频图像和同步CD音质的伴音。DAT是VideoCD或KaraokeCD（卡拉OK）数据文件的扩展名，也是基于MPEG压缩方法的一种文件格式。DIR是Macromedia公司使用的Director多媒体著作工具产生的电影文件格式。多媒体技术应用第三章多媒体信息处理技术3．3多媒体数据压缩和编码技术3．3．1多媒体的数据量、信息量和冗余多媒体计算机面临的最大难题是大量数据的存储与传送问题。在所有可能的数据库中，图像是数据量最大的数据类型。数据是用来记录和传送信息的，或者说数据是信息的载体。对于人类而言，真正有用的不是数据本身，而是数据所携带的信息。信息量与数据量的关系是：信息量=数据量+数据冗余多媒体数据中存在的数据冗余类型有：空间冗余、时间冗余、编码冗余、结构冗余、知识冗余和视觉冗余等。多媒体技术应用第三章多媒体信息处理技术3．3．2数据压缩的基本方法多媒体是将文本、图形、音频、视频、动画、通信和计算机技术结合在一起的一种新技术。人们发现，在处理图形、图像、声音、动画、影像等多媒体信息时，必须要占用相当大的存储空间。目前硬件技术所能提供的计算机存储资源与实际需求相差很大，这就给多媒体信息的存储带来了很大的困难，并已成为有效获取和使用多媒体信息的瓶颈。因此，以压缩的方式存储数字化的多媒体信息是解决这一问题的唯一途径。数据压缩处理一般由两个过程组成：一是编码过程，将原始数据经过编码进行压缩，以便存储与传输；二是解码过程，对编码数据进行解码，还原为可以使用的数据。多媒体技术应用第三章多媒体信息处理技术3．3．3音频信号的压缩编码音频信号是多媒体信息的重要组成部分。音频信号可以分成电话质量的语音、调幅广播质量的音频信号和高保真立体声信号。语音信号的频率范围是300Hz到3400Hz。只有当信源产生的信号有冗余时，才能对其进行压缩。统计结果表明，在语音信号中主要包括频域冗余和时域冗余。此外考虑到人的听觉机理特征，也能对语音信号实行压缩。从方法上看，声音信号的编码方式可以分为三大类：波形编码、分析合成编码、混合型编码声音信号的处理过程如下：编码器分析合成解码器输入信号输出信号二进制编码多媒体技术应用第三章多媒体信息处理技术3．3．4视频信号的压缩编码1．视频信号的压缩编码分类在多媒体系统中，图像压缩方法主要利用消除图像在空间和时间上很强的相关性带来的数据冗余度来满足应用要求。图像压缩方法可以分成两种类型：有损压缩和无损压缩。2．视频信号的压缩编码标准早在20世纪80年代中期，国际电报电话咨询委员会（CCITT）的研究小组就开始提出了国际视频编码标准。JPEG和MPEG就是得到国际标准化组织认可并推荐的两个国际标准。多媒体技术应用第三章多媒体信息处理技术3．4音频信息处理声音素材采集的二种方法：利用现成的素材或对现成素材进行修改后直接使用。由用户自己创建。声音文件的采集和制作如下：1．录音①将音频设备连接到计算机上。②在“文件”菜单中,单击“新建”命令。③开始录音。④录完后在“文件”菜单中，单击“另存为”命令。⑤输入要保存的文件名，则录音完毕。多媒体技术应用第三章多媒体信息处理技术2．编辑声音文件①调整声音文件的音量。②调整声音文件的音量。③修改声音文件的格式。④修改声音文件的速度。⑤反向播放声音文件。⑥在声音文件中添加回音。⑦删除声音文件的一部分。⑧将声音录制到声音文件中。⑨将声音文件插入到另一个声音文件中。⑩混合声音文件。多媒体技术应用第三章多媒体信息处理技术3．将声音添加到文档中将声音文件插入到文档的步骤：①在“文件”菜单中，单击“打开”命令，定位要插入的声音文件，然后双击该文件。②在“编辑”菜单中，单击“复制”命令。③打开要在其中复制声音的文档，然后单击要插入声音的位置。④在“编辑”菜单中，单击“粘贴插入”或“粘贴混入”命令。将声音文件链接到文档的步骤：①在“文件”菜单中，单击“打开”命令，定位要链接的声音文件，然后双击该文件。②在“编辑”菜单中，单击“复制”命令。③打开要在其中链接声音的文档，然后单击要插入声音的位置。④单击“粘贴链接”命令，然后单击“确定”按钮。多媒体技术应用第三章多媒体信息处理技术3．5视频信息处理3．5．1视频信息的处理1．视频处理系统简介视频信号的应用大致分为三个过程：视频信息的采集、视频信息的编辑以及视频信息的应用。⑴视频信号的捕获借助于视频采集卡将模拟视频信号转换成数字视频信号，同时对转换后的数字视频信息进行压缩处理，并将压缩后的数据保存。⑵视频信息的编辑对视频媒体信息的编辑处理无须利用专用的视频编辑系统，可借助普通编辑软件来完成。⑶视频信息的应用在多媒体系统中应用视频图像信息可以为系统增辉添色。多媒体技术应用第三章多媒体信息处理技术2．视频采集和编辑软件的功能①提供视频获取功能，可以与视频采集卡协同工作以实现视频图像截取。实时采集视频信号时，采集精度取决于视频卡和PC机的功能。同时提供了图像编辑和压缩功能，将图像数据转变为文件。②提供无硬件视频回放功能。借助于某些算法可以在窗口中播放活动视频图像。③提供AVI文件格式，它保存了声音和视频的所有信息，并有相应的同步机制以确保播放时声音和视频同步。④能从硬盘或CD-ROM中有效地读出并播放视频信息。⑤将多种媒体数据综合处理为一个视频文件。⑥具有多种活动图像的特技处理功能。多媒体技术应用第三章多媒体信息处理技术3．5．2用“超级解霸”获取和处理视频信息1．从DVD上抓取图像DVD中有许多精彩画面，如何将这些画面截取下来，作为多媒体制作的素材呢？用“超级解霸”可以非常方便地抓取DVD上的画面。①运行“超级解霸”程序②通过“滑块”将画面定格到要抓取的一帧上；③单击“截取一幅图像”按钮.④选择保存文件夹，输入文件名，在“保存类型”中选择适当的图像文件类型，单击“保存”按钮。多媒体技术应用第三章多媒体信息处理技术3．5．2用“超级解霸”获取和处理视频信息2.从视频上“剧情快照”用“超级解霸”不仅可以抓取单个画面，还可以从视频上“剧情快照”。使用“超级解霸”从VCD上“剧情快照”的操作步骤如下：①单击“更多”按钮，展开所有隐藏按钮。②单击“剧情快照”按钮，所有快照图片会自动保存到本地电脑。