第9章 多媒体技术基础

第9章多媒体技术基础9.1多媒体技术的基本概念9.2多媒体信息的数字化9.3多媒体数据压缩技术9.4常用多媒体素材处理软件9.5Photoshop图像处理9.6Flash动画制作9.1多媒体技术的基本概念包括多媒体技术的定义、特征、多媒体计算机的基本组成及多媒体的关键技术。20世纪60年代以来，技术专家们就致力于研究将声音、图形、图像和视频作为新的信息形式输入和输出到计算机，使计算机的应用更为容易和丰富多彩。9.1多媒体技术的基本概念9.1.1多媒体技术的发展与定义9.1.2多媒体技术主要特征9.1.3多媒体计算机系统组成9.1.4多媒体的关键技术9.1.1多媒体技术的发展与定义1984年，美国Apple（苹果）公司,在世界上首次使用Bitmap（位图）概念对图像进行描述，实现了对图像的简单处理、存储以及相互之间的传送等。在微机中建立了一种新型的图形化人机接口。(图像)1985年，美国Commodore公司将世界上首台多媒体计算机系统展示在人们面前，这台计算机命名为Amiga。同年，激光只读存储器CD-ROM问世。(计算机)1986年PHILIPS和SONY公司共同制定了光盘技术标准，可以在光盘上存储650MB数据。(存储)1991年，Microsoft（微软）、PHILIPS等公司成立“多媒体个人计算机市场协会（MultimediaPCMarketingCouncil）”，负责计算机多媒体技术的规范化管理和多媒体计算机标准的制订。1991年MPC1标准，1993年5月MPC2标准1995年6月MPC3。(计算机系统标准)1995年Microsoft公司推出了Windows95，这时多媒体技术在微机中得到广泛的普及。国际电信联盟（ITU）将媒体分为：感觉媒体、表示媒体、显示媒体、存储媒体和传输媒体五大类。感觉媒体是人们接收信息的主要来源，而多媒体技术充分利用了这种优势。2.媒体的表现形式3.多媒体定义多媒体（Multimedia）是融合两种或两种以上媒体的一种人-机交互式信息交流和传播媒体，使用的媒体包括:文字（Text）图形（Graphic）图像（Image）声音（Audio）动画（Flash）和电视图像（Video）文本声音图形图像动画信息载体的组合多媒体是利用计算机把文本、声音、图形、图像、动画和视频等多种媒体进行综合处理，使多种信息建立逻辑连接，集成为一个具有交互性的系统多媒体技术利用计算机技术将各种媒体以数字化的方式集成在一起，从而使计算机具有了表现、处理、存储多种媒体信息的综合能力。是解决“怎样进行多种媒体综合的技术（获取、处理、编辑、存储和展示等）”。9.1.2多媒体技术主要特征(1)多样性计算机处理的信息由数值、字符和文本，发展到音频信号、静态图形信号、动态图像信号，这使计算机具备了处理多媒体信息的能力(2)交互性（Interactive）交互性是指用户可以与计算机进行交互操作，从而为用户提供有效地控制和使用信息的手段1.多媒体技术主要特征(3)集成性（Integrating）多种信息形式的集成多媒体把各种单一的技术和设备集成在一个系统中对多种信息源的数字化集成(4)实时性（Real-Time）实时性是指视频图像和声音必须保持同步性和连续性2.多媒体数据的特点数据量巨大数据类型较多数据存储容量差别大数据处理方法不同数据输入和输出复杂3.多媒体文件的存储格式文件格式是一种信息的数字化存储方式多媒体文件包含文件头和数据两大部分多媒体文件静态多媒体文件无法提供网络在线播放功能。它需要先下载，后观看流式媒体文件（简称流媒体）在因特网中采用流式传输技术的连续时基媒体，如音频、视频等文件。流媒体文件的数据可以随时传送、随时播放。实现流媒体的关键技术是数据的流式传输。4.流媒体文件9.1.3多媒体计算机系统组成多媒体计算机（MultimediaComputer）是具有多媒体处理能力的计算机系统声/像输入设备主要用于将多媒体信息输入计算机：光驱、声卡、视频采集卡、麦克风、电子琴、扫描仪、录音机、VCD/DVD、数字照相机、摄像机等。功能卡用于对多媒体信息进行处理：电视卡、Modem卡、视频编辑卡、VCD压缩卡、网卡等。声／像输出设备用于输出多媒体系统：光盘刻录机、声卡、视频转换卡、音箱、立体声耳机、录音机、录像机、打印机等。多媒体计算机系统示意图计算机厂商提供多媒体硬件设备的方式有：一是集成在主板上，二是提供各种接口卡。在一台具体的多媒体计算机硬件配置中，不一定都包括上述全部配置，但至少应当包括声卡和CD-ROM驱动器。多媒体计算机的硬件技术要求：主机处理性能强大。主机接口齐全。各种多媒体设备齐全。9.1.4多媒体的关键技术1.视频音频数据压缩、解压缩技术数据压缩、解压缩是多媒体的关键技术目前通用的压缩编码国际标准主要有：JPEG(联合图像专家小组)，用于静态图像压缩；MPEG(活动图像专家小组)，用于动态视频图像压缩2.大容量信息存储技术大容量光盘存储器的出现，解决了多媒体信息存储空间及交换问题光盘具有存储容量大、介质可交换、数据保存寿命长、价格低廉等优点1996年推出了新一代光盘标准DVD，它使光盘的数据存储容量达到了4.7GB～17GB3.多媒体输入/输出技术媒体变换技术指改变媒体的表现形式媒体识别技术指对信息进行一一对应的映像过程媒体综合技术指把一些低级别的信息表示成高级别的模式4.多媒体专用芯片技术专用芯片是多媒体计算机硬件的关键指改变媒体的表现形式多媒体专用芯片有两种类型一种是固定功能的专用芯片另一种是可编程的DSP(数字信号处理器)芯片5.其他多媒体技术多媒体软件技术主要研究加强多媒体操作系统的功能和兼容性多媒体内容的编辑与创作多媒体应用程序开发多媒体数据库管理技术多媒体通信技术9.2多媒体信息的数字化9.2.1文本信息的数字化9.2.2图形信息的数字化9.2.3图像信息的数字化9.2.4音频信息的数字化9.2.5动画信息的数字化9.2.6视频信息的数字化9.2.1文本信息的数字化文本信息的数字化主要是对文本信息在计算机中的表示进行统一的二进制编码。ASCII码用1个字节的低7位（最高位为0）表示128个不同的字符。GB2312-80（国标码）规定：一个汉字用两个字节表示，每个字节只用低7位，最高位为0。共收录6763个简体汉字、682个符号GBK（大字库）是GB2312-80的扩展。包含了20902个汉字，所有字符都可以一对一映射到Unicode2.0标准中Big5(大五码)与GB231280国标码不兼容，共定义了13868个字符Unicode（大字符集），是对国际标准ISO/IEC10646编码的一种称谓，其目标是对全球所有文字进行统一编码。9.2.2图形信息的数字化矢量图形是用一组指令集合来描述图形的内容，这些描述包括图形的形状、位置、大小、色彩等属性。1.矢量图形的特点在矢量图形文件中，只记录生成图形的算法和图上的某些特征点参数。矢量图形占用的存储空间较小，打印输出和放大时图形质量较高。矢量图形的缺点：显示图形时计算时间较多。无法使用廉价设备将图形输入到计算机中并且矢量化。矢量图形目前没有统一的标准和格式，大部分矢量图形格式存在知识产权问题。CDR格式IA格式DWG格式3DS格式SWF格式VSD格式WMF格式2.矢量图形文件格式EMF格式SVG格式9.2.3图像信息的数字化图像由像素点阵构成，也称为位图。黑白图像中每个像素点用1位二进制数表示这种图像称为二值图像。灰度图像中，每个像素点的亮度值用8位二进制数表示，亮度范围有0~255个灰度等级。彩色图像中R、G、B三基色，每种色用8位二进制数表示时，色彩深度为24位，它可以表达1670万种色彩。用像素点描述的自然影像RGB彩色图像RGBRGBR数组—8bit表示(256阶梯)G数组—8bit表示(256阶梯)B数组—8bit表示(256阶梯)最大色彩：28×28×28=224=16777216(16.7M)图像的分辩率图像分辨率：数字化图像水平与垂直方向像素的总和。屏幕分辨率：一般用显示器屏幕水平像素×垂直像素表示。印刷分辨率：图像在打印时，每英寸像素的个数，一般用dpi（像素/英寸）表示。图像文件格式图像文件有：BMP、TIF、JPG、PNG、GIF等，这些图像文件格式标准是开放和免费的，这些图像格式也可以相互转换。是Windows中最常用的图像文件格式。文件结构简单，形成的图像文件较大。是一种适用于彩色、单色和多灰度静止数字图像的压缩标准。压缩的性能优异，应用广泛。也是一种压缩图像存储格式，压缩比较高，文件很小。允许在一个文件中存储多个图像，因此可实现动画功能。图像文件格式点阵图像放大失真矢量图形放大不失真图形与图像的区别存储方式的区别：图形存储的是画图的函数；图像存储的则是像素的位置信息和颜色信息以及灰度信息。缩放的区别：图形在进行缩放时不会失真，可以适应不同的分辨率；图像放大时会失真，可以看到整个图像是由很多像素组合而成的。处理方式的区别：对图形，我们可以旋转、扭曲、拉伸等等；而对图像，我们可以进行对比度增强、边缘检测等等。算法的区别：对图形，我们可以用几何算法来处理；对图像，我们可以用滤波、统计的算法。其他：图形不是主观存在的，是我们根据客观事物而主观形成的；图像则是对客观事物的真实描述。9.2.4音频信息的数字化声音的特性⑴声波：当物体在空气中振动时，便会发出连续的波，叫声波（SoundWave）⑵声音：大脑对声波的感知就是声音（Sound）⑶幅度（Amplitude）：指声音的大小、强弱程度。⑷频率（Frequency）是指信号每秒钟变化的次数，用赫兹（Hz）表示。1.音频信号的数字化处理音频数字化模拟信号数字信号转换数字音频信号可以通过因特网、光盘、电子琴MIDI接口等输入到计算机。模拟音频信号一般通过话筒和音频输入接口（Linein）输入到计算机，然后由计算机声卡转换为数字音频信号音频文件的格式波形文件如WAV、MP3音乐文件如手机MIDI音乐2.音频文件格式目前较流行的音频文件有WAV、MP3、WMA、RM、MID等。WAV音频格式具有很高的音质。未经压缩的WAV文件存储容量非常大，一分钟CD音质的音乐大约占用10MB存储空间。MP3是一种符合MPEG-1音频压缩第3层标准的文件。MP3压缩比高达1：10~1：12。MP3是一种有损压缩。WMA格式在低比特率时(如48kbit/s)，相同音质的WMA文件比MP3小许多RA、RM、RAM格式它们是Realnetworks公司开发的一种流式音频文件格式，主要用于在低速率的Internet上实时传输音频信息MID音乐的缺点：一是不能模拟人们的歌声，其次在不同的计算机中，MIDI可能会有不同的音乐效果。另外，MIDI音乐缺乏重现真实自然声音的能力，电子音乐味道太浓。MIDI音乐主要用于手机等存储器空间有限的多媒体设备。3.MIDI音乐文件MIDI是电子合成乐器的统一国际标准。在MIDI文件中，只包含产生某种声音的指令，计算机将这些指令发送给声卡，声卡按照指令将声音合成出来。9.2.5动画信息的数字化1.动画的类型动画(Animation)是多幅按一定频率连续播放的静态图像。动画利用了人类眼睛的“视觉暂留效应”。动画主要有帧动画、矢量动画和变形动画3种类型。帧动画帧动画是由多帧内容不同而又相互联系的画面，连续播放而形成的视觉效果矢量动画矢量动画是一种纯粹的计算机动画形式变形动画变形动画是把一个物体从原来的形状改变成为另一种形状，在改变过程中，把变形的参考点和颜色有序地重新排列，就形成了变形动画2.三维动画三维动画是为了表现真实的三维立体效果，物体无论旋转、移动、拉伸、变形等，都能通过计算机动画表现它的空间感觉。建模建模就是使用计算机软件创建三