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多媒体信息现在学习的是第1页，共55页第一节 多媒体技术概念一.多媒体的概念及特点1.基本概念（1）媒体媒体在计算机科学中包含两层含义，其一是指信息的物理载体，另一种含义是指信息的存在和表现形式现在学习的是第2页，共55页（2）多媒体 多媒体来自英文“Multimedia”，该词由Multiple（多）和Media（媒体）复合而成，多媒体是两个或两个以上的单媒体的有机组合。现在学习的是第3页，共55页（3）超文本与超媒体 超文本是一种使用于文本、图形或计算机的信息组织形式。它使得单一的信息元素之间相互交叉引用。现在学习的是第4页，共55页（4）流媒体 流媒体是应用流技术在网络上传输的多媒体文件 流技术就是把连续的影像和声音信息经过压缩处理后放到网站服务器，让用户一边下载一边观看、收听，而不需要等待整个压缩文件全部下载到自己机器后，才可以观看的网络传输技术。现在学习的是第5页，共55页2.多媒体技术的特点（1）多维性：多维性是指多媒体技术具有的处理信息范围的空间扩展和放大能力。（2）集成性：结合文字、图形、声音、图像、动画等各种媒体的一种应用（3）交互性：人的行为与计算机的行为互为交流沟通的关系现在学习的是第6页，共55页二.多媒体元素及其特征1.文本（text）优点：存储空间小 缺点：形式呆板，仅能利用视觉获取，靠人的思维进行理解2.矢量图形 优点：可以不失真缩放、占用存储空间小 缺点：仅能表现对象结构，表现对象质感方面的能力较弱现在学习的是第7页，共55页3.图像 优点：形象、直观、信息量大 缺点：占用存储空间大4.声音和音乐 优点：可以给人多感官刺激，增强对文字、图像等类型媒体信息的理解。缺点：数据量庞大5.动画 动画就是运动的图画。用计算机实现的动画有两种，一种叫造型动画，另一种叫帧动画。帧动画是由一幅幅连续的画面组成的图像序列，这是产生各种动画的基本方法。现在学习的是第8页，共55页6.视频（1）帧速：每秒钟播放的静止画面数（帧/秒）（2）数据量：未经过压缩的数据量为帧速乘以每幅图像数据量（3）画面质量：画面质量除了原始图像质量外，还与视频数据的压缩比有关。现在学习的是第9页，共55页三.多媒体技术应用与发展1.多媒体技术的应用（1）教育与培训（2）企业形象设计与商业应用（3）文化娱乐（4）多媒体通信应用现在学习的是第10页，共55页2.多媒体技术的发展（1）多媒体通信网络的研究和建立（2）智能处理（3）多媒体标准的规范（4）多学科交互现在学习的是第11页，共55页第二节 音频技术一.声音与计算机音频处理 1.1.声音声音 一切能发出声音的物体叫声源。声音就是由于声源的振动而产生的，由于声源的振动，借助于它们周围的空气介质，把这种振动以机械波的形式由近及远地传向远方，就形成了声波。声波传入人耳，致使耳膜也产生振动，这种振动被传导到听觉神经，就产生了“声音”的感觉。现在学习的是第12页，共55页2.2.声音的计算机处理声音的计算机处理 声音声音 模拟信号模拟信号 数字信号数字信号 模拟信号模拟信号声声音音3.3.音频的数字化过程音频的数字化过程模拟声音信号取 样量 化编 码数字声音011010011101现在学习的是第13页，共55页（1）采样计算机并不直接使用连续平滑的波形来表示声音。它是以固定的时间间隔对波形的幅值进行采样，用得到的系列数字量来表示声音。采样频率采样频率：单位时间内的采样次数。：单位时间内的采样次数。采样定理：采样频率只要高于被采样信号最高频率的2倍，就能获得满意的声音还原效果。现在学习的是第14页，共55页（2）量化 采样得到的数据只是一些离散的值，将这些离散的采样得到的数据只是一些离散的值，将这些离散的采样得到的数据只是一些离散的值，将这些离散的采样得到的数据只是一些离散的值，将这些离散的值用计算机中的若干二进制位来表示，这一过程称作量化。值用计算机中的若干二进制位来表示，这一过程称作量化。值用计算机中的若干二进制位来表示，这一过程称作量化。值用计算机中的若干二进制位来表示，这一过程称作量化。量化精度量化精度量化精度量化精度 ：若采样位数为：若采样位数为：若采样位数为：若采样位数为R R R R，则有，则有，则有，则有2 2 2 2R R R R个量化级个量化级个量化级个量化级 ；量化；量化；量化；量化级分得越细，对声音信号的反应越灵敏，即量化精度越高，存级分得越细，对声音信号的反应越灵敏，即量化精度越高，存级分得越细，对声音信号的反应越灵敏，即量化精度越高，存级分得越细，对声音信号的反应越灵敏，即量化精度越高，存储的数据量也就越大。储的数据量也就越大。储的数据量也就越大。储的数据量也就越大。现在学习的是第15页，共55页3 3 3 3位位位位量量量量化化化化只只只只能能能能表表表表示示示示8 8 8 8个个个个值值值值；可可可可以以以以看看看看出出出出量量量量化化化化位位位位数数数数越越越越少少少少，波波波波形形形形就就就就越越越越难难难难辨辨辨辨认认认认，还原后的声音质量也就越差。还原后的声音质量也就越差。还原后的声音质量也就越差。还原后的声音质量也就越差。现在学习的是第16页，共55页（3）编码 采样量化后的二进制音频数据还要按一定的规则进行组织，以利于计算机处理。声道数：在采集声音波形时，是产生一个还 是两个波形现在学习的是第17页，共55页二.声音的压缩与合成1.声音压缩（1）声音文件压缩的必要性 声音信号数据化处理后得到的数据量可以用下式来计算：数据量 采样频率采样精度/8通道个数时间（秒）（单位：字节）例如：一段1分钟双声道、采样频率44.1kHz、采样精度16位的声音数字化后不压缩，数据量为：44.11000216/86010.1MB现在学习的是第18页，共55页（2）数据压缩的方法 无损压缩：压缩后信息没有损失的压缩方法。一般用于磁盘文件的压缩。常用的无损压缩方法有Haffman、Lempei-Eiv法。有损压缩：压缩后的信息有一些损失的压缩方法。这种压缩采取在压缩的过程中丢掉某些不致对原始数据产生误解的信息，它是有针对性地化简一些不重要的数据，从而加大压缩力度，大大提高压缩比现在学习的是第19页，共55页2.声音合成（1）FM合成：利用硬件电子电路产生具有一定基频的正弦波，通过频率的高低控制音高，通过波形的幅度去控制响度，时值的控制由信号的持续时间来确定。优点：成本较低缺点：真实感较差现在学习的是第20页，共55页（2）波表合成：将乐器发出的声音采样后，将数字音频信号事先存放于ROM芯片或硬盘中构成波形表。当进行合成时，再将波表中相应乐器的波形记录播放出来。优点：声音比较逼真缺点：需要大量存储空间和数据压缩技术现在学习的是第21页，共55页三.声音文件格式与特点1.WAV格式：由外部音源(麦克风、录音机)录制后，经声卡转换成数字化信息以扩展名.wav存储。优点：能记录各种单声道或立体声的声音信息，并能保证声音不失真。缺点：占用的磁盘空间太大现在学习的是第22页，共55页2.MIDI格式：存放的不是声音采样信息，而是将乐器弹奏的存放的不是声音采样信息，而是将乐器弹奏的每个音符记录为一连串的数字，然后由声卡上的合成器根据每个音符记录为一连串的数字，然后由声卡上的合成器根据这些数字代表的含义进行合成后由扬声器放声音。这些数字代表的含义进行合成后由扬声器放声音。文件扩展名为.mid 优点：在播放时对记录进行合成，占用的磁盘空间非常小 缺点：效果较差，只适合于记录乐曲3.MP3格式：采用MPEG2 Layer 3标准对WAVE音频文件进行压缩而成优点：能以较小的比特率、较大的压缩率达到近乎完美的CD音质现在学习的是第23页，共55页第三节 图形图像技术一.图形和图像计算机显示的画面按生成方法分类：计算机显示的画面按生成方法分类：计算机显示的画面按生成方法分类：计算机显示的画面按生成方法分类：图像图像图像图像图形图形图形图形现在学习的是第24页，共55页图形：图形：计算机通过软件计算机通过软件合成的图形合成的图形计算机合成的图像，称为：矢量图形，简称计算机合成的图像，称为：矢量图形，简称图形图形。现在学习的是第25页，共55页图像：将从现实世界获得的图像的全部图像：将从现实世界获得的图像的全部像素信息数字化像素信息数字化1280*960*24b1280*960*24b从现实世界中通过数字化设备获取的图像，称为：点阵图像、位图图从现实世界中通过数字化设备获取的图像，称为：点阵图像、位图图像像简称简称图像图像现在学习的是第26页，共55页二.图像的文件格式1.GIF格式 GIF 是美国 Compu Serve 公司于1987年制定的格式，分静态GIF和动态GIF两种，支持透明背景图像，适用于多种操作系统，“体型”很小，适合在WEB中使用，是 Internet上重要文件格式之一，支持64000像素的图像。2.BMP格式 BMP是一种与设备无关的图像文件格式，它是和微软Windows操作系统绑定在一起的一种位图图像格式，Windows软件的图像信息默认以该格式存储。最大优点是能被大多数软件“接受”，所以又称为“通用格式”。其文件分三部分：文件头、信息头和图像数据。文件头用来说明文件类型、实际图像数据长度和起始位置、分辨率等，信息头是彩色映射。现在学习的是第27页，共55页3.TIFF格式 TIFF也缩写成 TIF，它是由原Aldus和微软公司合作开发的用于扫描仪和桌面出版系统的文件格式，称为标记图像文件格式。有压缩和不压缩两种格式4.JPEG格式 JPEG文件的扩展名为JPG，其最大特点是采用JPEG 方法压缩而成，其压缩比高，并可在压缩比和图像质量之间平衡，用最经济的存储空间得到较好的图像质量。现在学习的是第28页，共55页5.WMF格式 WMF是一种比较特殊的文件格式，是位图和矢量图的一种混合体现在学习的是第29页，共55页三.图像的属性参数1.分辨率（1）显示分辨率：指显示屏上能够显示出的像素数目（2）图像分辨率：指组成一幅图像的像素密度（3）像素分辨率：指一个像素的宽和高之比，不同的像素的宽高比将导致图像变形，因此在这种情况下必须进行比例调整现在学习的是第30页，共55页2.像素位深度：指存储每个像素所用的位（bit）数，它用来度量图像的颜色数。位图中每点的色彩位数可分为1位、8位、16位、24位以及32位真彩色等格式。深度位1的图像只能有2种颜色（黑色和白色；深度为4的图像可以有16种颜色；深度为8的图像可表示256种颜色。现在学习的是第31页，共55页黑白图像黑白图像黑白图像黑白图像 1 1 1 1位位位位256256256256级灰度级灰度级灰度级灰度 8 8 8 8位位位位彩色图像彩色图像彩色图像彩色图像(RGB(RGB(RGB(RGB颜色模型颜色模型颜色模型颜色模型)24242424位位位位一幅位图所需的存储空间可以用下式计算：文件的字节数（位图高度位图宽度）位图深度8现在学习的是第32页，共55页四.图形图像的获取与输入1.用图形工具软件生成2.图像扫描3.数字摄像输入4.利用录象机和电视机捕获图像5.视频抓帧6.用捕获屏幕软件获取7.从图片库中获取现在学习的是第33页，共55页五.图形图像处理软件1.Photoshop 集图像扫描、图像编辑、绘图、图像合成及图像输出等集图像扫描、图像编辑、绘图、图像合成及图像输出等多种功能于一体，是一个流行的图像处理工具。多种功能于一体，是一个流行的图像处理工具。图像的滤镜操作图像的滤镜操作绘图功能绘图功能文字编辑功能文字编辑功能图层操作图层操作图像的显示控制图像的显示控制图像区域的选择图像区域的选择图像的编辑操作图像的编辑操作现在学习的是第34页，共55页2.CorelDraw 在计算机图形绘制软件中，CorelDraw是一款优秀的产品。它是绘制矢量图的高手，功能强大且应用广泛，几乎涵盖了所有的计算机图形应用，在制作板报、宣传画册、广告招贴，以及绘制图标、商标等计算机图形设计领域中占有重要的地位。现在学习的是第35页，共55页第四节 视频技术一.多媒体视频1.视频基础知识（1）视频：指动态视频，它是以一定速度连续投射到屏幕上的一幅幅活动的图像（2）模拟视频：基于模拟信号产生的视频（3）数字视频：基于数字技术生成的视频。数字视频有两层涵义：一是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；二是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。现在学习的是第36页，共55页（4）全运动视频：每秒显示25帧或30帧图像的视频 全屏幕视频：是指显示的视频图像充满整个屏幕，而不是局限于一个小窗口中，这与显示分辨率有关（5）视频的数字化：视频的数字化就是指在一段时间内以一定的速度对视频信号进行捕获并加以采样后形成数字化数据的处理过程。现在学习的是第37页，共55页2.视频文件格式（1）AVI格式：Windows默认的格式称为AVI（Audio Video Interactive）格式，也称音频视频交错文件，因其扩展名规定为AVI，简称AVI 文件（2）MPEG文件：MPEG是视频文件的另一主要格式，扩展名为*.MPEG，也可简称为MPG文件。现在学习的是第38页，共55页（3）DAT文件 DAT 是Video CD 或 Karaoke CD 数据文件的扩展名。这种文件的结构与MPG文件格式基本相同。目前市场流行的VCD光盘中的节目大多以DAT文件格式存放 （4）MOV文件 MOV是APPLE 公司在Quick Time For Windows 视频应用软件中使用的视频文件。该视频应用软件原在Macintosh 系统中运行，现已移植到 Microsoft 的Windows 环境下。（5）Dir 文件 Dir（Director Moves)是Macromedia 公司使用的 Director 多媒体著作工具产生的电影文件格式。现在学习的是第39页，共55页3.电视视频制式标准（1）NTSC制式 NTSC 即National Television Systems Committee，是美国国家电视标准委员会1952年定义的彩色电视广播标准，称为正交平衡调幅制。（2）PAL制式 PAL 即Phase-Alternative Line，1962年原西德制定的彩色电视广播标准，称为相位逐行交变，又称逐行倒相制。现在学习的是第40页，共55页（3）SECAM制式 SECAM即Sequential Color and Memory System，由法国制定，称为顺序传送彩色与存储制。（4）数字高清晰度电视HDTV 频道利用率高，现有模拟电视信号带宽可传输1路数字HDTV信号或4路SDTV或68路数字LDTV信号，抗干扰能力强，清晰度高，音频效果好。现在学习的是第41页，共55页二.视频信号的压缩压缩方式不敏感的生理特性软件压缩有损压缩无损压缩图像信息的冗余信息硬件压缩现在学习的是第42页，共55页 图像的压缩有静态图像压缩编码国际标准（JPEG，Joint Photographic Experts Group）和动态图 像 压 缩 编 码 国 际 标 准（MPEG，Moving Pictures Experts Group）。JPEG 是一种压缩比为201的帧内压缩方法，MPEG是一种压缩比可达1001的帧间压缩法。现在学习的是第43页，共55页第五节 动画处理 随着计算机信息技术的发展，人们对计算机动画已不再感到陌生，从日常生活中的动画电影到平常多媒体课件中的动画演示，人们逐渐地接受了这种直观生动的媒体形式。电脑动画以其生动、形象、直观等突出特点，为多媒体课件和网页制作增添了无穷的活力，动画媒体可以使制作的多媒体课件更加富有特色和感染力，可以起到事半功倍的效果。现在学习的是第44页，共55页一.动画的概念和分类1.动画的基本概念 是通过连续画面来显示运动的技术,连续的画通过一定的播放速度,可达到预期的运动效果。把一系列变化微小的画面（其中每一个画面称做一帧）按照一定的时间间隔产生在屏幕上，就可以得到物体在运动的效果。现在学习的是第45页，共55页2.动画的分类本质表现形式矢量动画：经过计算机计算生成的动画，表现为变换的图形、线条和文字等帧动画：由一帧一帧的画面，连续播放而形成的二维动画：平面的动画表现形式，它运用传统动画的概念，通过平面上物体的运动或变形，来实现的动画，三维动画：指模拟三维立体场景中的动画效果，虽然它也是由一帧帧的画面组成的，但它表现了一个完整的立体世界变形动画：通过计算机计算，把一个物体从原来的形状改变成为另一种形状，在改变的过程中把变形的参考点和颜色有序地重新排列现在学习的是第46页，共55页二维动画和三维动画二维动画和三维动画（1 1）二维动画）二维动画 一一一一般般般般是是是是指指指指计计计计算算算算机机机机辅辅辅辅助助助助动动动动画画画画，主主主主要要要要是是是是辅辅辅辅助助助助动动动动画画画画制制制制作作作作者制作动画。者制作动画。者制作动画。者制作动画。动画动画现在学习的是第47页，共55页（2）三维动画 采用计算机模拟真实的三维空间，在计算机中构造采用计算机模拟真实的三维空间，在计算机中构造三维的几何造型，并赋予它表面颜色、纹理。然后，设计三维物三维的几何造型，并赋予它表面颜色、纹理。然后，设计三维物体的运动、变形，设计对物体的照明灯光、灯光强度、位置及移体的运动、变形，设计对物体的照明灯光、灯光强度、位置及移动。动。现在学习的是第48页，共55页变形动画：依靠计算机的快速运算能力，实现物依靠计算机的快速运算能力，实现物依靠计算机的快速运算能力，实现物依靠计算机的快速运算能力，实现物体自身形态的变化。体自身形态的变化。体自身形态的变化。体自身形态的变化。现在学习的是第49页，共55页二.动画制作系统组成 计算机动画制作系统由一个用于动画制作的计算机硬件、软件系统组成的。它是在交互的计算机图形系统上配备相应的动画设备和动画软件形成的 主机和动画制作软件是动画系统中最重要的部件。目前用于动画系统的主机有工作站和微机两种。动画系统中的彩色图形显示器也是很重要的设备，显示器性能的优劣，直接影响到动画系统的质量。分辨率和颜色数是显示器的两个重要指标。计算机动画系统除常见的图形输入设备外，还必须备有图形扫描仪、摄像机、大容量硬盘等设备。现在学习的是第50页，共55页三.动画文件的格式1.GIF动画格式 于GIF图像采用了无损数据压缩方法中压缩率较高的LZW算法，文件尺寸较小，因此被广泛采用。2.FLIC FLI/FLC格式 FLIC是FLC和FLI的统称，其中，FLI是最初的基于320200像素的动画文件格式，而FLC则是FLI的扩展格式，采用了更高效的数据压缩技术，其分辨率也不再局限于320200像素。3.SWF格式 采用曲线方程描述其内容，不是由点阵组成内容，因此这种格式的动画在缩放时不会失真，非常适合描述由几何图形组成的动画，如教学演示等。现在学习的是第51页，共55页4.AVI格式 AVI是对视频、音频文件采用的一种有损压缩方式，该方式的压缩率较高，并可将音频和视频混合到一起，因此尽管画面质量不是太好，但其应用范围仍然非常广泛。5.MQV、QT格式 MOV、QT都是QuickTime的文件格式。该格式支持256位色彩，支持RLE、JPEG等领先的集成压缩技术，提供了150多种视频效果和200多种MIDI兼容音响和设备的声音效果，能够通过Internet提供实时的数字化信息流、工作流与文件回放，国际标准化组织(ISO)最近选择QuickTime文件格式作为开发MPEG4规范的统一数字媒体存储格式。现在学习的是第52页，共55页四.动画制造软件1.Gif Animator Ulead Gif Animator是一款功能超强的GIF动画制作软件，堪称动画制作领域中的佼佼者，可以快速地制作出梦幻多变的GIF动画。Gif Animator之中内建了各种制作动画时会使用到的各种功能，其中包括了各种变形特效、图形最佳化、以及动画编辑的工具，让用户在使用GIF Animator的时候可以专心于漂亮的GIF动画制作上，而不用担心因为使用工具的技巧不熟练而无法随心所欲。2.Flash Flash 是制作动画使用最多的软件，它的主要特点如下。（1）使用矢量图形和流式播放技术，可以任意缩放尺寸而不影响图形的质量；也可以边播放边下载，从而缓解了网页浏览者焦急等待的情绪。（2）通过使用关键帧和图符使得所生成的动画文件非常小，下载迅速现在学习的是第53页，共55页（3）把音乐、动画、声效、交互方式融合在一起（4）多样的文件导入导出格式（5）强大的动画编辑功能现在学习的是第54页，共55页4.3DS MAX 三维动画设计是为了表现真实的三维立体效果，把物体无论旋转、移动、拉伸、变形等操作，都能通过计算机动画表现出来的空间感觉。三维动画是真正的计算机动画。使用较多的三维动画制作软件主要有3DS MAX、MAYA和SoftImage 3D，这些软件各有特点，应用有一定的难度，需要具有较高的艺术和制作水平。3DS MAX是AutoDesk公司推出的三维动画制作软件。自1997年以来，3DS MAX已推出了成熟的2.0、3.0、4.0、5.0和6.0版，并成为微机制作三维动画的代表产品。3DS MAX是微机上最畅销的三维动画和建模软件，它具有1000多种特性，为电影、视频制作提供了独特直观的建模和动画功能以及高速的图像生成能力。它具有完善人物设计和模拟动画的效果，并增加了MAX Script编程语言，使三维动画的创建更加得心应手，设计的动画也越来越接近真实的世界。现在学习的是第55页，共55页