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1多媒体技术多媒体技术第1章 概述2课程主要内容（36课时）o第1章多媒体技术概述(4课时)o第2章声音处理(4课时)o第3章图形与图像处理(6课时)o第4章视频处理(4课时)o第5章动画制作(6课时)o第6章多媒体作品制作(6课时)o第7章流媒体(2课时)o总结复习、学生考查作品演示检查(4课时)第1章 概述o本课程考核方式为考查。以考查作品成绩和平时成绩相结合进行综合评定，最终成绩由以下四部分组成：n考查作品成绩考查作品成绩7070；n平时检测成绩平时检测成绩1515；n上课考勤占上课考勤占1515（缺勤达点名次数的（缺勤达点名次数的1/31/3者，者，此项成绩以零分计算）。此项成绩以零分计算）。课程考核方式第1章 概述4考查内容及考查作品提交方法o考查内容为本课程所有实验整合后实验作品，要求具体内容不得雷同。o将各次实验作品整合到一个PPT或FLASH作品中，并以“学号（尾3位）+姓名”命名作品。o由学习委员收集后，打包发送到老师邮箱。第1章 概述5实验内容（16课时）o实验1声音获取与处理及合成(2课时)o实验2图像素材采集、图像处理与编辑(4课时)o实验3视频编辑(2课时)o实验4简单Flash动画制作(4课时)o实验5简单Authorware多媒体作品制作(4课时)6第1章多媒体技术概述1.1多媒体及多媒体技术基本概念1.2多媒体数据压缩技术1.3多媒体硬件技术和软件技术1.4多媒体技术的发展1.5多媒体技术的应用第1章 概述学习目标：o掌握多媒体、多媒体技术的相关概念o掌握数据压缩技术的相关概念，了解常用的音频和视频压缩编码方法o了解多媒体技术的应用领域o核心概念：核心概念：媒体；多媒体信息；超文本；多媒体技术；数据压缩7第1章 概述81.1多媒体及多媒体技术基本概念多媒体技术是计算机技术和社会需求相结合的产物。多媒体信息处理功能已成为当前个人计算机的标准配置。参照爱因斯坦能量公式，当今信息环境(E)可表示为：E=mC2其中，m多媒体，C计算机，C通信第1章 概述9媒体定义o媒体(Media)多媒体（Multimedia）o媒体的含义n媒介：指存储信息的实体，如磁盘、光盘；n媒质：指传递信息的载体，如数字、文字、声音、图形等；n多媒体技术中的媒体多媒体技术中的媒体，是指信息的载体，是人们为了表达思想或感情所使用的手段、方法或工具，体现为信息的表现形式和传递方式。第1章 概述10多媒体定义o多媒体n广义指的是能传播文字、声音、图形、图像、动画和视频等多种类型信息的手段、方式或载体。n狭义指在计算机控制下把文字、声音、图形、图像、动画和视频等多种类型的信息混合在一起交流传播的手段、方式或载体，如因特网等。第1章 概述11媒体分类o按国际电报电话咨询委员会（CCITT）标准，媒体分为五类：n感觉媒体：能直接作用于人们的感觉器官，使人们产生直接感觉，帮助人们感知周围世界的媒体。n表示媒体：为了传送感觉媒体而人为研究出来的媒体，是使用计算机对信息的表示方法的描述。n显示媒体：通信中实现电信号和感觉媒体之间转换功能的媒体，通常指能够输入或输出信息的工具和设备。第1章 概述12媒体分类n显示媒体：通信中实现电信号和感觉媒体之间转换功能的媒体，通常指能够输入或输出信息的工具和设备。n存储媒体：用于存放某种信息数据的载体。如纸张、磁带、磁盘、光盘等保存表示媒体的介质（软盘、硬盘、光盘等）。n传输媒体：用于传输信息数据的媒体。如光纤、电缆、微波无线链路、红外无线链路等传输信息数据的物理载体。第1章 概述13媒体的特性通常媒体有以下几个主要特性。o1.重现力重现力:指媒体不受时间、空间的限制，能将记录、存储的内容随时重新使用的能力。不同媒体的重现能力是不同的，如实时的广播与电视瞬间即逝，难以重现；录音、录像与电影媒体能将记录存储的信息反复重放使用；幻灯、投影与计算机课件也能根据教师与学习者的需求反复重现。o2.表现力表现力:指各类媒体表现客观事物的时间、空间、声音、颜色以及运动特征的能力。由于信息不是事物本身而是事物的表征，而不同媒体用不同的符号去表征或描述事物，因而对事物运动状态与规律具有不同的表现力。第1章 概述14媒体的特性o3.传播力传播力:指媒体把各种符号形态的信息传递到一定空间范围内再现的能力，有无限接触和有限接触之分。如计算机网络和有线电视系统能将信息传送到更广阔的范围，而幻灯、投影、录音、录像等只能在有限的教学场所播放等。o4.参与性参与性:指在应用媒体时使用者参与活动的机会。可分为行为参与和感情参与。如电影、电视、广播等媒体，具有较强的表现力与感染力，容易引起情感上的反应，从而激发人们感情上的参与；而多媒体计算机的交互作用，能使人们根据本人的需要去控制行为进程，因此，它是一种行为与感情上参与程度高的媒体。第1章 概述15媒体的特性o5.可控性：可控性：指使用者对媒体操纵控制的难易程度。像幻灯、投影、录音、录像及计算机媒体等比较容易操纵，而对于广播、电视，只能按电台播出的时间去视听，不易操纵。第1章 概述16多媒体信息和多媒体技术o多媒体信息：集文本、图形、图像、动画、音频、视频为一体的综合媒体信息。具有数据量巨大、数据类型多、不同数据类型之间区别大、数据输入和输出复杂等特点。o多媒体技术：通过计算机对文字、数据、图形、图像、动画和声音等多种媒体元素信息进行综合处理和管理，使用户可以通过多种感官与计算机进行实时信息交互的技术。o多媒体技术将多种类型的媒体元素媒体元素（文本、图形、图像、音频、动画、视频）综合在一起，建立彼此间的逻辑连接，并能支持交互式操作。第1章 概述17媒体元素按照媒体的物理性能分类，媒体可分为：o光学投影类媒体，主要通过光学放大元件，把透明或不透明的图片、标本、实物放大投射到银幕上，以呈现教学信息。如幻灯机和幻灯片、投影器和投影片等。o电声类媒体，能将声音信号转化为音频电信号和磁信号，并记录、传输、放大、播放的媒体。如扩音机、收音机、录音机、激光唱机和唱片、录音带等。第1章 概述18多媒体技术的主要特征o1.多样性多样性：指信息媒体的多样性，体现在信息采集或生成、传输、存储、处理和显现的过程中，涉及多种感知媒体、表示媒体、传输媒体、存储媒体或呈现媒体，或者多个信源或信宿的交互作用。o2.集成性：集成性：以计算机为中心能够对多种信息媒体进行获取、存储、组织与合成。主要表现在多媒体信息的集成，以及操作这些媒体信息的工具和设备集成两个方面。o3.交互性：交互性：多媒体应用系统中人与系统之间的相互控制，可以实现人对信息的主动选择和控制。第1章 概述19多媒体技术的主要特征o4.协同性：协同性：指多媒体通信终端上显示的图像、声音和文字必须以同步方式工作。各种媒体之间的协调以及时间、空间和内容方面的协调是多媒体的关键技术之一。o5.实时性：实时性：在多媒体系统中声音与活动的视频图像、动画之间的同步特性。声音、活动图像和视频都强调实时性，多媒体系统必须提供同步和实时处理的能力，能够实时地反映他们之间的联系。第1章 概述20多媒体技术的主要特征o6.非线性：非线性：不同于传统循序性的读写模式，多媒体技术借助超链接的方法，以一种更灵活、更具变化的方式呈现内容。o7.使用便捷性：使用便捷性：支持用户按照自己的需要、兴趣、任务要求、偏爱和认知特点来使用信息，用户能够任意选择图、文、声等信息表现形式第1章 概述21多媒体技术相关概念o超文本：超文本：是一种采用超链接的方法将各种不同空间的文字信息组织在一起的网状文本，可视为由若干信息结点和表示信息节点之间相关性的链构成的一个具有一定逻辑结构和语义关系的非线性网络。o超媒体：超媒体：采用超文本方式的非线性网状结构对块状多媒体信息（包括文本、图形、图像、动画、声音、视频等）进行组织和管理的技术。第1章 概述22多媒体技术相关概念o流媒体：流媒体：又叫流式媒体，指采用流式传输的方式在Internet播放的媒体格式。实际上，流媒体并非一种新的媒体，而是指一种将视频、音频和相关媒体数据流同时从网络服务器端（发送端）向网络客户端（接收端）传输的方式。该方式具有连续、实时的特性。第1章 概述23多媒体技术相关概念o多媒体系统：多媒体系统：指能够对数值、文本、图形、图像动画、声音和视频等多媒体元素信息进行采集、编辑存储、播放、同步和变换等处理的计算机系统，包括多媒体硬件系统和多媒体软件系统。第1章 概述24多媒体技术相关概念o虚拟现实：虚拟现实：综合应用计算机图像处理、模拟与仿真、传感、显示系统等技术和设备，以模拟仿真的方式，通过计算机生成逼真的三维视觉、听觉和触觉等感觉，给用户提供一个真实反映操作对象变化与相互作用的三维图像环境，从而构成一个虚拟世界虚拟世界；用户使用各种特殊装置特殊装置将自己“投射”到该环境中，并操作和控制环境操作和控制环境。第1章 概述25多媒体技术相关概念虚拟现实技术具有如下基本特征：o（1）多感知性（视觉、听觉、触觉、味觉和嗅觉感知）o（2）沉浸感（临场感）o（3）交互性o（4）构想性（不仅可以再现真实存在的环境，也可随意构想客观世界不存在的、甚至是不可能发生的环境）第1章 概述261.2多媒体数据压缩技术o原始多媒体信息数据中除有用信息外，还包含的大量无用信息数据冗余数据冗余。o多媒体数据压缩技术的核心是，在保证一定质量的前提下，尽可能减少多媒体信息中的数据冗余，利用最短的时间和最小的空间，传输和存储最多的多媒体信息数据。第1章 概述27数据冗余的种类多媒体信息中的数据冗余一般有以下6种：o1.空间冗余：空间冗余：图像中同一种色彩区域的相邻像素的色彩信息相同，具有色彩信息相关性，产生数据冗余。o2.时间冗余：时间冗余：前后两幅相邻图像有很多相同之处，存在有很大的相关性，产生时间冗余。o3.信息熵冗余（编码冗余）：信息熵冗余（编码冗余）：信息熵是指一组数据所携带的信息量。数据编码过程中，码元长度对应信息出现概率，但码元长度按概率对应的数据量往往大于信息量，由此产生了信息熵冗余。第1章 概述28数据冗余的种类o4.结构冗余：结构冗余：某些图像存在结构上的一致，构成了图像数据结构冗余。o5.知识冗余：知识冗余：图像理解与某些知识有很大的相关性。如人脸的图像有固定的结构，这个结构规律是我们所熟知的，这就是知识冗余。o6.视觉、听觉冗余：视觉、听觉冗余：因人眼对色差信号（如亮度和色度的差别、高亮度区和非高亮度区差别、边缘和非边缘区别）的变化不敏感，所以，图像变化在许可的阈值范围内，允许在数据压缩和量化过程中引入噪声。第1章 概述29数据压缩概念o数据压缩处理包括编码和解码两个过程。o编码就是为了达到某种目的（如减少数据量）而将原始数据进行某种变换的过程。o解码是编码的逆过程。o根据解码后的数据与原始数据是否一致，数据压缩方法可分两类：无损压缩和有损压缩（压缩会引起一些信息损失，解压缩后的数据与原来的数据有所不同，但不会让人对原始资料表达的信息产生误解）。第1章 概述30常用的压缩编码算法o1.预测编码算法：预测编码算法：根据离散信号之间存在的关联性，利用信号的过去值对信号现在值进行编码，达到数据压缩的目的。如差分脉码调制DPCM算法、自适应差分脉码调制ADPCM算法等。o2.变换编码算法变换编码算法:先对信号用某种函数进行变换，从一种信号域交换到另一种信号域，再对变化后的信号进行编码。变换编码方法主要包括：离散傅里叶变换。第1章 概述31常用的压缩编码算法o3.统计编码算法统计编码算法:利用消息出现概率的分布特性来进行数据压缩编码。为了减少信息数据符号出现概率不同而产生的信息熵冗余，对出现概率大的符号用短的码字表示，反之则用长码字表示，从而提高码字符号的平均信息量。统计编码是一种无损编码。o4.子带编码子带编码SBC算法算法:根据人的感官对时频组合信号敏感程度的不同进行数据压缩编码，用某种方法将输入信号划分成不同频段（时段）上的子信号，根据各子信号的特性分别编码。对信号中重要部分分配较多的码字，反之分配较少的码字第1章 概述32常用的压缩编码算法o5.行程编码算法行程编码算法:最早开发的最简单数据压缩方法，尤其适用于0、1成片出现的数据压缩。当数据中0出现较多时，对0的持续长度进行编码，让1保持不变，反之亦然。o6.结构编码算法结构编码算法:求出图像中的边界轮廓、纹理等结构特征，然后保存这些结构特征及参数信息。解码时根据结构和参数信息进行合成，恢复出原图像。o7.基于知识的编码算法基于知识的编码算法:对于人脸等可用规则描述的图像，先利用人们已知的知识形成规则库，并用一些参数描述图像的变化，再联合使用参数和模型来实现图像的编码和解码。第1章 概述33音频数据压缩编码技术音频压缩技术可分为三类：o基于语音波形预测的编码方法：基于语音波形预测的编码方法：根据人耳的听觉特性，利用抽样和量化来表示音频信号的波形，使编码后的信号与原始信号的波形尽可能一致的编码方法。常用的算法包括PCM、DPCM、ADPCM、子带编码SBC等。o基于参数的编码方法：基于参数的编码方法：一种压缩比更高，能够对传码率进行大压缩的技术。采用该方法通信时，发送端只需将相关参数进行编码、发送，在接收端则可根据这些参数重建信号。线性预测编码LPC是一种非常重要的参数编码方法。第1章 概述34音频数据压缩编码技术o混合编码方法：混合编码方法：结合波形编码和参数编码两种方法的优点。既利用语音生成模型，通过对模型中的参数进行编码，减少波形编码中被编码对象的动态范围或数目；又使编码的过程产生接近原始语音波形的合成语音，以保留说话人的各种自然特征，提高了合成语音质量。目前普遍使用的时域合成分析AbS编译码器就是基于混合编码方法的编码器。第1章 概述35图像及视频数据压缩编码技术图像及视频数据压缩技术可划分为两代：o基于像素的第一代图像编码技术：基于像素的第一代图像编码技术：核心在于，如何给一个基于一定分割方式（如8*8像素）得到的图像消息序列分配合适的码字。o基于图像内容及人类视觉系统特性的第二代图像编码基于图像内容及人类视觉系统特性的第二代图像编码技术：技术：核心在于，按照怎样的方式结合人眼的视觉特性获得图像消息序列。第1章 概述36典型的图像及视频数据压缩编码方法o1.预测编码方法：预测编码方法：分为帧内预测编码（多用差分脉冲编码调制法DPCM）和帧间预测编码（根据序列图像帧间在时间上的强相关性减少帧序列内图像信号的冗余，运动补偿法是常用的帧间预测编码方法）。o2.正交变换方法：正交变换方法：图像信号的能量集中在低频端，如果将图像信号通过傅里叶变换或Z变换等变换到频域后，只要对频域空间量化器进行非均匀比特分配，即对高能量区分配较多的比特数，低能量区分配较少的比特数，就可获得较高的压缩比。目前广泛应用的有快速傅里叶变换、代数分解及矩阵分解等多种快速算法的离散余弦变换DCT方法。第1章 概述37典型的图像及视频数据压缩编码方法o3.空间空间-时间域变换方法：时间域变换方法：预测编码与变换相结合的混合编码方法。o4.算术编码方法：算术编码方法：一种无损压缩编码方法，其基本原理是：信息用0到1之间的一个间隔（范围）来表示被处理信息中的一个字符。这个间隔的大小（即编码间隔）取决于信息符号的概率。信息中的符号越多，编码表示的间隔就越小，表示这一间隔所需的二进制位数就越多。信息源中连续的符号，根据某一模式生成概率的大小来减小范围，出现概率大的符号比出现概率小的符号减小的范围少。第1章 概述38典型的图像及视频数据压缩编码方法o5.模型基图像序列的编码方法：模型基图像序列的编码方法：第二代图像编码技术。该方法中，在发送端，图像分析模块利用已知的模型分析输入图像，提取图像紧凑和必要的描述信息，得到一些数据量不大的模型参数。在接收端，通过同样的脸部三维模型，利用传送过来的被估计和量化后的脸部运动参数，就能重建“原来”的图像。重建的图像可以十分逼真。o6分形图像编码方法分形图像编码方法：利用图像中一些重要特征（如直边缘和平坦区域都是缩放变换时不变化的量等），通过粗尺度图像特征逼近精细图像特征。第1章 概述39典型的图像及视频数据压缩编码方法o7小波变换编码方法：小波变换编码方法：正交变换方法中，对整个时间轴进行处理，完全没利用频带时间信息，使得高频分量被丢弃，导致重建的图像产生“边缘”效应，图像边界变得模糊不清。为了减除“边缘”效应，可改用能够充分利用频带的时间信息的小波变换来代替正交变换。小波变换时，先用时频窗口对图像信号进行划分，对频带的不同部分可以用不同的窗宽来分析。对低频信号，采用宽时间、窄频率窗小波，以得到高的频率分辨率；对高频信号则采用窄时间、宽频率窗小波，以得到高的时间分辨率。采用高频分量采用逐渐精细的时域取样步长的方法，对图像边缘等细节进行高效编码。第1章 概述401.3 多媒体硬件技术和软件技术多媒体硬件技术和软件技术o硬件技术：硬件技术：包括计算机硬件、声音/视频处理器、多种媒体输入/输出设备及信号转换装置、通信传输设备及接口装置等技术。o专用芯片技术专用芯片技术（固定功能的芯片、可编程的数字信号处理器芯片）。o输入输出技术（输入输出技术（改变媒体表现形式的媒体变换技术、语音识别及触摸屏媒体识别技术、信息进行更进一步的分析处理和理解信息内容的媒体理解技术、语音合成器等把低维信息表示映像到高维的模式空间的综合技术。第1章 概述411.3 多媒体硬件技术和软件技术多媒体硬件技术和软件技术o软件技术：软件技术：包括多媒体操作系统、多媒体素材采集与制作技术、多媒体编辑与创作工具、多媒体数据库技术第1章 概述421.4多媒体技术的发展o20世纪80年代初，麻省理工学院成立媒体实验室，从事有关多媒体信息处理的理论与技术研究。o1984年，Apple公司推出的Macintosh微机引入位图概念来处理图形图像，并使用了窗口和图标作为用户接口。改善后的图形用户界面（GraphicalUserInterface，GUI）受到普遍欢迎，鼠标作为交互输入设备的应用更是大大方便了用户操作。位图概念的提出，标志着多媒体技术的诞生。随后几年间，多媒体技术得到大力发展。第1章 概述43发展简史o1985年，美国Commodore公司推出了世界上第一台具有影视与动画功能的、真正的多媒体系统Amiga。同年，美国微软公司推出了Windows这一个具有多媒体功能且用户界面友好的窗口操作系统。o1986年，Philips和Sony联合推出了CD-I系统，它把各种多媒体信息以数字化的形式存放在650MB的CD-ROM上，用户可通过读取光盘中的内容来进行播放。第1章 概述44发展简史o1987年，美国RCA公司推出了DVI系统，它以计算机技术为基础，用标准光盘来存储和检索静止图像、活动图像、声音和其它数据。同年，Apple公司引入了“超级卡（Hypercard）”，使Macintosh微机成为用户可以方便使用的、能处理多种媒体信息的机器。o1989年，Intel/IBM把DVI芯片装在IBMPS/2微机上，宣布将DVI技术开发成一种普及化商品ActionMedia750，其软件支持为AVSS（AudioVideoSupportSystem）。第1章 概述45发展简史o20世纪90年代，为了使多媒体技术和众多相关设备具有更好的通用性和兼容性，人们开始制定一系列的技术标准和设备标准，并不断更新和发展这些标准。o1990年，Philips等14家厂商组成多媒体市场协会。o1991年，第六届国际多媒体和CD-ROM大会宣布CD-ROM/XA标准，填补了原有标准在音频方面的不足。同年，Intel/IBM推出ActionMedia750及AVK（AudioVideoKernel）。同年，微软召开多媒体开发者会议，制定出MPC1.0版技术规范。第1章 概述46发展简史o1992年，Intel和IBM共同研制的DVIActionMedia750II在Comdex博览会上荣获了最佳多媒体产品奖和最佳展示奖。同年，静止图像压缩标准JPEG成为数字图像压缩的国际标准。随后，动态图像压缩标准MPEG和语音信息压缩标准H.26X等多媒体计算机及技术标准逐渐被建立。o1993年，美国贝尔大西洋公司并购美国电讯传播公司，为发展新型CATV、开发多媒体信息服务、实现“信息高速公路”起了巨大的推动作用。同年，国际标准化组织国际电子学委员会正式采纳MPEG-1标准，用于运动图像和伴音进行编码。第1章 概述47发展简史o1994年，第1届WWW大会首次提出虚拟现实建模语言标准。o1995年，微软正式公布了32位的微机操作系统Windows95。同年，美国ProgressiveNetworks公司推出了声音播放软件RealAudio，标志着流媒体技术的诞生。o1997年，Intel公司推出了具有多媒体扩展技术（MultiMediaeXtensions，MMX）的奔腾处理器，成为多媒体计算机的一个标准。MMX技术是在CPU中加入了特地为视频信号（VideoSignal）、音频信号（AudioSignal）以及图像处理（GraphicalManipulation）而设计的指令。第1章 概述48发展简史o1998年，MPEG-4标准制订，解决了多媒体系统之间的交互性。同年，万维网发布了扩展标记语言XML1.0。o2001年，MPEF-7标准制订，为多媒体信息提供一种标准化的描述。到目前为止，微软已相继推出了Windows98、Windows2000、WindowsXP、Windows2003、WindowsVista和Windows7等操作系统。o近年来，多媒体技术已成为电子与信息领域的热门技术，多媒体产品已成为电子与信息领域的热门产品。第1章 概述49多媒体技术的发展趋势在当今数字化、网络化、全球一体化的信息时代，已呈现出多媒体技术集成化、多媒体终端的智能化和嵌入化、多媒体技术网络化的发展趋势。第1章 概述501.5多媒体技术的应用多媒体技术的应用分为4种类型。o以IP电话、实时电视会议、远程医疗等为代表的实时实时交互应用交互应用；o以音频点播（AOD）、视频点播（VOD）、交互式多媒体游戏等为代表的非实时交互应用非实时交互应用；o以网络收音机、网络电视、手机电视、移动电视等为代表的实时非交互应用实时非交互应用；o以网络广告、时移电视等为代表的非实时非交互应用非实时非交互应用。第1章 概述51多媒体技术应用领域o1.商业领域：商业领域：游戏、教育、档案、图书、娱乐、艺术、股票债券、金融交易、建筑设计、家庭、通讯等。o2.教育领域：教育领域：帮助模拟课堂教学环境，实现资源共享、人机交互等功能。o3.公共服务等其他领域：公共服务等其他领域：多媒体技术应用于银行、邮局业务查询、旅游景点导航、书城、电脑城资料及报价查询系统等触摸屏查询软件；应用于大型企业资料、电话号码查询等黄页查询系统；应用于医疗远程诊断、远程手术的多媒体新技术等，这些为公共服务和现代生活方式带来了巨大的改变。第2章 音频处理第2章音频处理o2.1音频的基础知识概述o2.2音频编辑软件SonySoundForgeo2.3案例导航52第2章 音频处理学习目标：o掌握数字音频的基础知识o了解数字音频的常见格式o了解数字音频的压缩技术o掌握SoundForge软件的基本操作方法o 核心概念：核心概念：音频；采样；量化；编码；音频压缩技术53第2章 音频处理2.1.1音频信号的物理特征模拟音频信号有两个重要的物理特征：频率和振幅。乐音的3个主要特征是：音调、响度和音色。音调与频率有关，频率越高，音调越高；响度与振幅相关，振幅越大，声音响度越大；音色则由混入基音的泛音所决定。所谓声音的质量,是指经传输、处理后音频信号的保真度。54第2章 音频处理2.1.2音频信号的数模转换1采样采样就是以适当的时间间隔检测和得到模拟信号波形在采样点的幅值。采样的过程是每隔一个时间间隔在模拟声音的波形上取一个幅度值，把时间上的连续信号，变成时间上的离散信号。该时间间隔称为采样周期，其倒数为采样频率。55第2章 音频处理2.1.2音频信号的数模转换2量化要用一种数字化的方法来反映某一瞬间声波幅度的电压值的大小。该值的大小影响音量的高低。我们把对声波波形幅度进行数字化表示称为“量化”。3编码音频编码，就是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，并在有用的数据中加入一些用于纠错、同步和控制的数据。56第2章 音频处理2.1.3常见音频格式简介oWAVoMPEGoMP4oMIDIoWMAoRealAudiooAPEoCD57第2章 音频处理2.2音频编辑软件SonySoundForgeSonySoundForge是一款非常出色的音频编辑软件。虽然它同时最多只可以处理一条立体声音轨(相当于2根单声道声轨)。但它可以把几条声轨的内容混合在一起，进行处理。对于多媒体音频编辑、电台和电视台音频节目处理、录音等等，SoundForge是合适的，它不需要非常好的硬件系统，它的可操作性在同类软件里是最出类拔萃的。SoundForge还可根据视频文件来编辑音频文件。比如，根据一段视频来编辑和处理音频，令得到的音频可以和视频内容同步播放，就象电影配音、视频广告同步配乐等。58第2章 音频处理2.2.1SoundForge工作界面o1.主界面o2.工具栏o3.波形数据窗口59第2章 音频处理2.2.2SoundForge基本操作o1.打开现有的音频文件o2.新建音频文件o3.播放音频文件o4.录音o5.音频文件中的选段o6.波形数据窗的播放工具o7.波形数据窗口的激活60第2章 音频处理2.2.3基本声音编辑o1.复制声音数据o2.覆写声音数据o3.移动声音数据o4.删除声音数据o5.保存声音数据o6.音频状态及格式显示o7.转换音频格式61第2章 音频处理2.2.4声音效果处理o1.声音的处理o2.使用Mix制造混音效果o3.合唱效果与回音效果o4.混响效果o5.去噪音o6.视频文件中的声音处理62第2章 音频处理2.3案例导航o2.3.1歌曲串烧实例o实例任务实例任务：将两个音频素材合成一个，制作歌曲串烧的效果。o实例制作步骤：（1）启动SoundForge软件后，打开某音频文件如“最炫民族风”,通过反复试听，选取歌曲中经典片段。执行【复制】操作，将其【粘贴到新建】到工作区，建立一新的声音文件。63第2章 音频处理o（2）打开“小苹果”声音文件，如同刚才的操作，通过反复试听，选取歌曲中经典片段，执行【复制】操作。o（3）在刚建的声音文件中，确定好光标位置，比如定位在音频的最后。执行“粘贴”操作。那么，选取的两段音频就连接在一起了。64第2章 音频处理o（3）保存声音文件。执行【文件】|【保存】命令，将文件命名为“歌曲串烧”。o（4）试听。点击播放按钮。大家会发现在听歌曲时，会发现两首歌的连接处，声音会不自然，有些唐突，下面我们简单做个处理。设置淡入淡出效果。65第2章 音频处理o（5）在第一首歌的结束处，选取一小段音频，执行【处理】|【淡出】命令，执行【淡出】操作。试听几次，至到效果满意为止。然后，在第二首歌的开头处，同样选取一小段音频，执行【处理】|【淡出】命令，执行【淡入】操作。注意注意：在【淡出】菜单项中有个【图形】命令，可以根据需要设置淡入淡出曲线。66第2章 音频处理2.3.2去除噪音和回音制作实例o实例任务实例任务：录制一段声音文件，并利用SoundForge去除声音文件的噪音，并制作回音效果。o实例制作步骤：（1）录制一段声音并保存。（2）从菜单栏【文件】的【打开】命令里将声音文件打开，先按播放键听听噪音是不是很大。67第2章 音频处理（3）选择【效果】下的【噪声门】（4）在弹出的对话框里我们选择【预置】里【喧闹声门2】，如果你的WAV文件噪音不是很大可以选择【喧闹声门1】，然后按【确定】。（5）按播放听听看，如果发现某一段噪音还是很厉害则进行下面的步骤。68第2章 音频处理（6）如果发现这段噪音不和说话声音混在一起，我们可以考虑用静音这个功能。先按下面的放大镜按钮放到1:32的情况下，拖动鼠标选中噪音部分，然后按【处理】下的【静音】。经过以上的处理，噪音基本被消灭。这里教的只是很初级的去噪音方法，其实对不同质量声音要用不同参数来处理。（7）将去除噪音后的文件保存，并继续用该文件来制作回音。69第2章 音频处理（8）选择菜单栏里的【效果】/【延迟/回音】/【简易均衡器】。（9）在弹出的对话框【预置】/【EchoChamber】，想要更强烈的回音你可以选择【GrandCanyon】，然后按【确定】。（10）观察波形特征，听听效果。注意，处理回音时，要给原来WAV文件后面留一段静音来放置回音，另外可以在尾部做个淡出,使他更逼真。70第2章 音频处理o结束7172第3章图形与图像处理3.1图形与图像处理3.2图像处理的基本概念3.3图像的采集3.4矢量绘图软件CorelDraw3.5图像处理软件Photoshop3.6案例导航第3章图形与图像处理学习目标：o掌握图形和图像的基本概念o了解图形和图像的获取方法o掌握CorelDraw和Photoshop的基本操作方法和图形图像处理技巧o核心概念：核心概念：矢量图；位图；色彩模型；分辨率；颜色深度；图层；通道；路径；滤镜73第3章图形与图像处理743.1图形与图像处理o图形与图像是人类视觉所感受到的一种形象化的信息，其最大特点是直观可见、形象生动。o图形与图像处理应用范围遍及科技、教育、商业和艺术等领域。图像与视频技术关系密切，实际应用中的许多图像就来自于视频采集。第3章图形与图像处理75图形处理的研究内容o图形的几何变换。o曲线和曲面拟合。o图形的建模或造型。o图形的隐线和隐面消除。o图形的阴暗处理。o图形的纹理产生。o图形的配色。第3章图形与图像处理76数字图像处理的研究内容o1图像变换图像变换o2图像压缩编码图像压缩编码o3图像增强和复原图像增强和复原o4图像分割图像分割o5图像识别图像识别第3章图形与图像处理77数字图像处理的基本特点o数字图像处理的信息量很大。o数字图像处理占用的频带较宽。o数字图像中各个像素是不独立的，其相关性较大。o数字图像处理的图像一般是给人观察和评价的，因此受人的因素影响较大。第3章图形与图像处理783.2图像处理的基本概念o亮度：亮度是指光作用于人眼时所引起的明亮程度的感觉，它与被观察物体的发光强度有关。o色调：色调是当人们看到一种或多种波长的光时所产生的彩色感觉。它反映颜色的种类，是决定颜色的基本特性。o饱和度：饱和度是指颜色的纯度或者说是指颜色的深浅程度，即掺入白光的程度。对于同一色调的彩色光，饱和度越深颜色越鲜明或称颜色越纯。第3章图形与图像处理79色彩模型n在进行视频图像处理时，常常会涉及到用几种不同色彩模型（颜色模型）来表示图像的颜色。n使用色彩模型的目的是尽可能多的、有效的描述各种颜色，以便需要时能方便的加以选择。n各个应用领域一般使用不同的色彩模型，如计算机显示时采用的是RGB模型，彩色电视信号传输时采用YUV模型，打印输出彩色图像时用CMY模型。第3章图形与图像处理80RGB模型自然界常见的各种颜色，都可以由红（R）、绿（G）、蓝（B）3种颜色光按不同比例相配而成。对于任意彩色光F，其配色方程可写成：F=rR+gG+bB其中r、g、b为三色系数，rR、gG、bB为F彩色光的三色分量。现在使用的彩色显示器和电视机都是利用这三基色混合原理来显示彩色图像，而把彩色图片输入到计算机的彩色扫描仪则是利用它的逆过程。第3章图形与图像处理81YUV模型模型彩色电视信号不是按红、绿、蓝分别发送的，原因：1.彩色电视信号必须与黑白电视兼容，也就是说黑白电视应该可以接收彩色信号。2.人眼对色度的感觉远不如对灰度敏感，因此反映颜色的色差可以用较窄的带宽发送，这样可以降低发送成本，在有限的频带里发送更多的信号。彩色图像信号经分色棱镜分为RGB3个分量的信号，再经过矩阵变换电路将彩色信号分解成亮度信号Y和色差信号U、V。第3章图形与图像处理82YUV模型模型亮度信号Y和色差信号U、V与RGB3个分量的关系：在发送端，将YUV3个信号用同一信道发送出去，但YUV信号之间是相互分离的，即可单独对Y、U、V3种信号单独编辑。第3章图形与图像处理83HSL模型模型HSL模型是使用H、S和L3个参数来生成颜色。H为颜色的色调，改变它的数值可生成不同的颜色表示；S为颜色的饱和度，改变它可使颜色变亮或变暗；L为颜色的亮度参量。o在Windows的画图软件中，在编辑颜色对话框里显示了采用HSL和 RGB色 彩 模型与颜色的对应关系。第3章图形与图像处理84CMY模型模型oCMY（CyanMagentaYellow）模型是采用青、品红、黄色3种基本颜色按一定比例合成颜色的方法。o计算机屏幕显示彩色图像时采用的是RGB模型，而在打印时一般需要转换成CMY模型。o理论上，利用CMY三原色混合可以制作出所需要的各种色彩，但实际上同量的CMY混合后并不能产生完全的黑色或灰色。因此，在印刷时必须再加上黑色（K），这样又称为CMYK模式。第3章图形与图像处理85黑白模式与灰度模式黑白模式与灰度模式黑白模式采用1bit来表示一个像素，只能显示黑色和白色。黑白模式无法表示层次复杂的图像，但可以制作黑白的线条图。灰度模式如果用8bit来表示一个像素，即将纯黑和纯白间的层次等分为256级，就形成了256级灰度模式，可以用来模拟黑白照片的图像效果。第3章图形与图像处理86分辨率分辨率o分辨率是一个统称，一般有显示器分辨率、图像分辨率、打印分辨率和扫描分辨率等，在处理图像时要理解它们之间的区别。显示器分辨率：是指在某一种显示方式下，计算机屏幕上最大的显示区域，以水平和垂直的像素表示。图像分辨率：是指数字化图像的大小，以水平和垂直的像素表示。扫描分辨率：是指每英寸图像可转换的线数。打印分辨率：是指图像打印时每英寸可识别的点数。第3章图形与图像处理87颜色深度颜色深度o位图图像中像素的颜色（或亮度）信息使用若干二进制数据位来表示。数据位的个数称为图像颜色的深度数据位的个数称为图像颜色的深度。颜色深度反映了构成图像的颜色总数目。单色图像：深度为1bit的图像（一般为黑色和白色）索引彩色图像：颜色深度为4bit和8bit的图像真彩色图像：颜色深度为24bit的图像第3章图形与图像处理88矢量图矢量图o矢量图（vector）通常被称为图形，图形处理主要是把图案当作矢量来处理。o矢量图形特点是：精度高、灵活性大，并且它们设计出来的作品可以任意放大、缩小而不变形。o矢量图通常是采用特别的绘图软件生成，如AutoCAD、FreeHand、CorelDraw以及三维造型软件3DStudio等。o矢量图常被用来设计图案、商标、标志等一些适合印刷的美术作品。第3章图形与图像处理89矢量图矢量图用CorelDraw绘制的矢量图形第3章图形与图像处理90位图位图o位图（Bitmap）称为点阵图像，是由无数个像素组成的。这些点可以进行不同的排列和染色以构成图像。位图图像的信息实际上是由一个数字阵列所组成，阵列中的各项数字用来描述构成图像的各个像素的强度与颜色等信息。o位图图像适合表现细致、层次和色彩丰富、包含大量细节的图像。第3章图形与图像处理91位图数码相机拍摄的数字照片第3章图形与图像处理92矢量图和位图的区别矢量图和位图的区别o矢量图在进行缩放、旋转等操作后不会产生失真。位图在进行缩放、旋转等操作后可能出现失真现象。o位图的表现力强，层次和色彩丰富，适合于表现自然的、细节的景物。o位图与矢量图形之间可以互相转换。第3章图形与图像处理93图像文件格式图像文件格式图像在存储媒体中存储的格式称为图像文件格式。1BMP：BMP文件是一种与设备无关的图像文件，它是Windows系统软件推荐使用的一种格式。2PCX：PCX是为Zsoft公司研制开发的图像处理软件PCPaintbrush设计的文件格式。3TIFF：TIFF称为标记图像文件格式。它是Alaus和Microsoft公司为扫描仪和桌面出版系统研制开发的较为通用的图像文件格式。第3章图形与图像处理94图像文件格式图