多媒体技术基础第1章

第1章多媒体技术基础2008年1月上一页下一页回目录教学目标要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1、多媒体的基本概念。2、常见的媒体元素。3、多媒体制作常用软件工具。4、多媒体制作流程与设计原则。要求一般理解与掌握的内容有：5、多媒体制作所需的软硬件环境。6、人机交互界面设计与屏幕设计。7、多媒体技术的发展趋势。8、无损压缩和有损压缩。9、多媒体数据压缩标准。上一页下一页回目录授课内容1-4多媒体数据压缩技术1-4-1数据为何能被压缩1-4-2无损压缩和有损压缩1-4-3多媒体数据压缩标准1-5光存储技术1-5-1光存储的原理1-5-2光存储技术的发展1-6多媒体技术的研究发展方向1-1多媒体的基本概念1-1-1什么是多媒体1-1-2什么是多媒体技术1-1-3常见的媒体元素1-1-4多媒体能做什么1-2多媒体制作所需的软硬件环境1-2-1多媒体计算机的硬件1-2-2多媒体计算机的软件1-2-3多媒体制作常用软件工具1-3多媒体制作流程与设计原则1-3-1多媒体制作流程1-3-2人机交互界面设计与屏幕设计上一页下一页回目录1-1-1什么是多媒体媒体也称为媒质或媒介，它是表示和传播信息的载体。文字、声音、图形、音像、动画、视频……各种已知或未知的信息载体都可称为媒体。承载信息的实际载体（媒质）：纸、磁盘、光盘、半导体芯片表述信息的逻辑载体（媒介）：文字、图形、图像、音频、视频1．感觉媒体2．表示媒体3．显示媒体4．传输媒体5．存储媒体上一页下一页回目录●“多媒体”一词源自“Multimedia”Multiple多重、复合medium的复数形式media介质、媒介和媒体教学进程1.1基本概念1.1.1媒体的种类通常所指的多媒体就是上述感觉媒体的组合，也就是声音、图像、图形、动画、文字、数据、文件等各种媒体的集合。上一页下一页回目录教学进程●虚拟现实技术√数据头盔（头戴式显示器）√数据手套（手套式输入设备）虚拟现实的定义可归纳为：利用计算机技术生成的一个逼真的视觉、听觉触觉及嗅觉等的感觉世界，用户可以用人的自然技能对这个生成的虚拟实体进行交互考察。虚拟现实技术是在众多相关技术上发展起来的一个高度集成的技术，是计算机软硬件技术、传感技术、机器人技术、人工智能及心理学等飞速发展的结晶。上一页下一页回目录媒体的种类媒体经历了单媒体和多媒体时期单媒体：计算机只能处理文字和数字。多媒体：信息媒体包括文字、图像、图形、动画与视频。上一页下一页回目录1-1-２什么是多媒体技术多媒体技术是指对文字、音频、视频、图形、图像和动画等多媒体信息通过计算机进行数字化采集、获取、压缩/解压缩、编辑和存储等加工处理，再以单独或合成形式表现出来的一体化技术。上述关于多媒体技术的定义说明1.多媒体技术是计算机技术2.多媒体技术涉及的对象：文字、图像、图形、动画、音频、视频等多种信息。3.多媒体技术面向对象进行综合处理，并建立逻辑关系4.多媒体技术建立了人-机之间的交互，提供控制功能。上一页下一页回目录教学进程1.1.3多媒体技术的特点√以数字化形式存储和传输√信息载体的多样化√集成性√交互性√实时性√非线性信息载体的多样性交互性集成性信息载体的多样性是相对于计算机而言的，即指信息媒体的多样性。多媒体就是要把计算机处理的信息多样化或多维化，从而改变计算机信息处理的单一模式，使人们能交互的处理多种信息。集成性是指以计算机为中心综合处理多种信息媒体，它包括信息媒体的集成和处理这些媒体的设备的集成。信息媒体的集成包括信息的多通道统一获取、多媒体信息的统一组织和存储、多媒体信息表现合成等方面。多媒体设备的集成包括硬件和软件两个方面。多媒体的交互性是指用户可以与计算机的多种信息媒体进行交互操作从而为用户提供了更加有效地控制和使用信息的手段。上一页下一页回目录指包含可以链接到其他相关字段或者文档的超链接的文本，用户可以很方便地浏览相关内容Internet中的信息组织就是以超文本的方式形式教学进程1.1.4超文本与超媒体●超文本（Hypertext）:“链接”●超媒体（Hypermedia）超文本中采用图形、图像、音频、视频等信息，就构成了超媒体。信息的组织形式：节点→链→网。上一页下一页回目录超媒体和超文本的不同之处超文本主要是以文字的形式表示信息，建立链接关系主要是文句之间的链接关系主要是文句之间的链接关系。超媒体：除了使用文本外，还使用图形、图像、声音、动画或影视片断等多种媒体来表示信息，建立的链接关系是文本、图形、图像、声音、动画和影视片断等媒体之间的链接关系。上一页下一页回目录1-1-３常见的媒体元素名称说明文本指各种文字，包括各种字体、尺寸、格式及色彩的文本。非格式化文本文件（纯文本文件).txt文件；格式化文本文件.doc；图形和图像图形是指从点、线、面到三维空间的黑白或彩色几何图；图像是由像素点阵组成的画面。视频是图像数据的一种，若干有联系的图像数据连续播放便形成了视频。音频音频包括音乐语音和各种音响效果。动画是利用了人眼的视觉暂留特性，快速播放一连串静态图像，在人的视觉上产生平滑流畅的动态效果就是动画。二维计算机动画按生成的方法可以分为逐帧动画、关键帧动画和造型动画等几大类。上一页下一页回目录1.1.3多媒体技术的产生与发展教学进程Development●信息载体革命的3个重要里程碑文字的出现纸和印刷术的发明信息数字化、比特化上一页下一页回目录教学进程1.1.3多媒体促进通信、娱乐和计算机的融合1946年，世界上第一台电脑问世。1975年，世界上第一台个人电脑问世。1835年，莫尔斯发明有线通信机。1876年，贝尔发明电话1900年，发明收音机。1925年，发明电视机。1877年，爱迪生发明留声机。1982年发明激光唱片CD。19世纪，世界上最早的照片出现。1893年爱迪生发明无声电影。1951年提出Video构想。1975年，家用录像机开发成功。15世纪发明活页印刷技术。1562年世界上最早报纸发行。世界上最早的杂志发行电脑通信可视电话数字电视数字音响视频点播电子出版物进入多媒体时时代上一页下一页回目录1.1.4多媒体的应用和发展教学进程通信系统多媒体办公系统教育培训影视娱乐业工业领域、科学研究广告、出版业医疗影像及诊断系统1.2.1应用上一页下一页回目录将来多媒体技术将向着以下六个方向发展；1).高分辨化，提高显示质量；2).高速度化，缩短处理时间；3).简单化，便于操作；4).高维化，三维、四维或更高维；5).智能化，提高信息识别能力；6).标准化，便于信息交换和资源共享。1.1.4发展上一页下一页回目录1-2-1多媒体计算机的硬件–多媒体计算机的主要硬件除了常规的硬件如主机、软盘驱动器、硬盘驱动器、显示器、网卡之外，还要有音频信息处理硬件、视频信息处理硬件及光盘驱动器等部分。上一页下一页回目录1-2-2多媒体计算机的软件1．多媒体核心软件–包括多媒体操作系统和音／视频支持系统，或音／视频核心，或媒体设备驱动程序等。2．多媒体工具软件–包括多媒体数据处理软件、多媒体软件工作平台、多媒体软件开发工具和多媒体数据库系统等。3．多媒体应用软件–它是综合运用多媒体工具软件而编辑的实用性多媒体软件系统，是最终用户使用的多媒体产品。上一页下一页回目录1-2-3多媒体制作常用软件工具多媒体应用范围经典软件举例图像处理Photoshop、CorelDRAW、FireWorks、AutoCAD音频处理SoundForge、CoolEdit、GoldWave视频处理Premiere、PersonalAVIEditor、VideoStudio文字处理动画制作Word、WpsImageReady、Animator、3DSMAX多媒体合成Authorware、Director、Dreamweaver、Flash多媒体程序设计语言VisualBasic上一页下一页回目录1-3-1多媒体制作流程1．创作脚本2．流程图3．素材选取与加工4．媒体集成5．产品发布了解客户需求创作脚本CChhaapptteerr11制作流程图素材选取加工媒体集成产品发布总体评价修改上一页下一页回目录1-3-2人机交互界面设计与屏幕设计1．界面设计原则–（1）用户原则–（2）信息最小量原则–（3）帮助和提示原则–（4）媒体最佳组合原则2．屏幕设计原则–布局：屏幕布局因功能不同考虑的侧重点不同。各功能区要重点突出，功能明显。①平衡原则。②预期原则。③经济原则。④顺序原则。⑤规则化原则。–文字与用语：文字和用语除作为正文显示媒体出现外，还在设计题头、标题、提示信息、控制命令，会话等功能时展现。①用语简洁性。②文字格式。③信息内容。上一页下一页回目录1-3-2人机交互界面设计与屏幕设计颜色的使用①限制同时显示的颜色数。②画面中活动对象颜色应鲜明，而非活动对象应暗淡。③尽量避免不兼容的颜色放在一起，如黄与蓝，红与绿等，④若用颜色表示某种信息或对象属性，尽量用常规准则表示。上一页下一页回目录1-4-1数据为何能被压缩首先，数据中间常存在一些多余成分，既冗余度。比如下面的字符串：KKKKKKAAAAVVVVAAAAAA上面的字符串可以被编码为下面的形式：6K4A4V6A其次，数据中间尤其是相邻的数据之间，常存在着相关性。因此，有可能利用某些变换来尽可能地去掉这些相关性。上一页下一页回目录教学进程1.4多媒体数据压缩技术1.4.1多媒体数据的冗余类型●图像数据表示中存在着大量的冗余，图像数据压缩技术就是利用图像数据的冗余性来减少图像数据量的方法。常见图像数据冗余类型如下：空间冗余时间冗余视觉冗余●●上一页下一页回目录●空间冗余一幅图像表面上各采样点的颜色之间往往存在着空间连贯性，基于离散像素采样来表示物体表面颜色的像素存储方式可利用空间连贯性，达到减少数据量的目的。例如，在静态图像中有一块表面颜色均匀的区域，在此区域中所有点的光强和色彩以及饱和度都是相同的，因此数据有很大的空间冗余。上一页下一页回目录上一页下一页回目录●时间冗余运动图像一般为位于一时间轴区间的一组连续画面，其中的相邻帧往往包含相同的背景和移动物体，只不过移动物体所在的空间位置略有不同，所以后一帧的数据与前一帧的数据有许多共同的地方，这种共同性是由于相邻帧记录了相邻时刻的同一场景画面，所以称为时间冗余。同理，语音数据中也存在着时间冗余。Frame1Frame2Frame3Frame4Frame5Frame6Frame7上一页下一页回目录●视觉冗余人类的视觉系统对图像场的敏感度是非均匀的。但是，在记录原始的图像数据时，通常假定视觉系统近似线性的和均匀的，对视觉敏感和不敏感的部分同等对待，从而产生比理想编码（即把视觉敏感和不敏感的部分区分开来的编码）更多的数据，这就是视觉冗余。上一页下一页回目录1-4-2无损压缩和有损压缩无损压缩–无损压缩利用数据的统计冗余进行压缩，可完全恢复原始数据而不引入任何失真，但压缩率受到数据统计冗余度的理论限制，一般为2:1到5:1。这类方法广泛用于文本数据、程序和特殊应用场合的图像数据（如指纹图像、医学图像等）的压缩。–经常使用的无损压缩方法有Shannon-Fano编码、Huffman编码、游程（Run-length）编码、LZW编码（Lempel－Ziv－Welch）和算术编码等。上一页下一页回目录1-4-2无损压缩和有损压缩有损压缩–有损压缩方法利用了人类视觉对图像中的某些频率成分不敏感的特性，允许压缩过程中损失一定的信息；虽然不能完全恢复原始数据，但是所损失的部分对理解原始图像的影响较小，却换来了大得多的压缩比。有损压缩广泛应用于语音、图像和视频数据的压缩。衡量一个压缩编码方法优劣的重要指标是：(1)压缩比要高；(2)压缩与解压缩要快；(3)解压缩的图像质量要好。上一页下一页回目录1-4-3多媒体数据压缩标准目前已公布的数据压缩标准有：–用于静止图像压缩的JPEG标准；–用于视频和音频编码的MPEG系列标准；–用于视频和音频通信的H.261、H