大学计算机教程-第9章 多媒体技术基础.ppt

计算机科学与工程学院算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程第第9 9章章 多媒体技术基本知识多媒体技术基本知识 2/21/20231第第3章章 多媒体技术基本知识多媒体技术基本知识 计算机科学与工程学院算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程第第9 9章章 多媒体技术基本知识多媒体技术基本知识 多多媒媒体体技技术术使使计计算算机机具具有有综综合合处处理理声声音音、文文字字、图图像像和和视视频频的的能能力力，它它以以形形象象丰丰富富的的声声、文文、图图信信息息和和方方便便的的交互性，极大地改善了人机界面，交互性，极大地改善了人机界面，多多媒媒体体技技术术的的出出现现从从根根本本上上改改变变了了以以往往基基于于字字符符的的各各种种计算机处理。计算机处理。首首先先是是语语音音和和图图像像的的实实时时获获取取、传传输输及及存存储储，使使人人们们获获取取和和交交互互信信息息流流的的渠渠道道豁豁然然开开朗朗，既既能能听听其其声声，又又能能见见其其人人，千千里里之之外外，近近在在咫咫尺尺，改改变变了了人人们们的的交交互互方方式式、生生活方式和工作方式；活方式和工作方式；其其次次是是促促进进了了各各个个学学科科的的发发展展和和融融合合，开开拓拓了了计计算算机机在在国国民民经经济济各各个个领领域域中中的的广广泛泛应应用用，从从而而对对整整个个社社会会结结构构产生重大影响。产生重大影响。多多媒媒体体计计算算机机加加速速了了计计算算机机进进入入家家庭庭和和社社会会各各个个方方面面的进程，的进程，给人类的工作和生活带来一场革命。给人类的工作和生活带来一场革命。2/21/20232第第3章章 多媒体技术基本知识多媒体技术基本知识 计算机科学与工程学院算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程9.1 9.1 多媒体计算机的定义和关键技术多媒体计算机的定义和关键技术 9.2 多媒体技术的特性9.3 数字音频基础 9.4 图像和图形基础 第第9 9章章 多媒体技术基本知识多媒体技术基本知识 9.5 视频与动画基础9.6 多媒体数据的压缩与编码9.7 多媒体应用系统的制作过程2/21/20233第第3章章 多媒体技术基本知识多媒体技术基本知识 计算机科学与工程学院算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程 媒体（媒体（MediumMedium）：）：在计算机领域中有两种含义：在计算机领域中有两种含义：一一是是指指用用以以存存储储信信息息的的实实体体，如如磁磁带带、磁磁盘盘、光光盘盘和和半半导体存储器；导体存储器；二二是是指指信信息息的的载载体体，如如数数字字、文文字字、声声音音、图图形形和和图图像像。多媒体技术中的媒体是指后者。多媒体技术中的媒体是指后者。人类感知信息的途径是：人类感知信息的途径是：视觉：视觉：是人类感知信息最重要的途径，人类从外部世界获是人类感知信息最重要的途径，人类从外部世界获 取信息的取信息的70%80%70%80%是从视觉获得；是从视觉获得；听觉：听觉：人类从外部世界获取信息的人类从外部世界获取信息的1010是从听觉获得；是从听觉获得；嗅嗅觉觉、味味觉觉、触触觉觉：通通过过嗅嗅、味味、触触觉觉获获得得的的信信息息量量约约占占1010。9.1 9.1 多媒体计算机的定义和关键技术多媒体计算机的定义和关键技术多媒体计算机的定义和关键技术多媒体计算机的定义和关键技术 2/21/20234第第3章章 多媒体技术基本知识多媒体技术基本知识 计算机科学与工程学院算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程 多多媒媒体体计计算算机机（Multimedia Multimedia Computing Computing TechnologyTechnology）的的定义是：定义是：计计算算机机综综合合处处理理多多种种媒媒体体信信息息（包包括括文文本本、图图形形、图图像像、音音频频和和视视频频），使使多多种种信信息息建建立立逻逻辑辑连连接接，集集成成为为一一个个系系统统并具有交互性。并具有交互性。简简单单地地说说，多多媒媒体体计计算算机机具具有有综综合合处处理理声声、文文、图图信信息息的的能能力力以以及及具具有有集集成成性性和和交交互互性性，即即多多媒媒体体计计算算机机具具有有信信息息载体多样性、集成性和交互性。载体多样性、集成性和交互性。把把一一台台普普通通的的计计算算机机变变成成多多媒媒体体计计算算机机要要解解决决的的关关键键技技术是：术是：）视频音频信号获取技术；）视频音频信号获取技术；）多媒体数据压缩编码和解码技术；）多媒体数据压缩编码和解码技术；）视频音频数据的实时处理和特技；）视频音频数据的实时处理和特技；）视频音频数据的输出技术。）视频音频数据的输出技术。9.1 9.1 多媒体计算机的定义和关键技术多媒体计算机的定义和关键技术多媒体计算机的定义和关键技术多媒体计算机的定义和关键技术 9.1.1 9.1.1 多媒体计算机的定义及其关键技术多媒体计算机的定义及其关键技术2/21/20235第第3章章 多媒体技术基本知识多媒体技术基本知识 计算机科学与工程学院算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程 在在计计算算机机发发展展的的初初期期，人人们们只只能能用用数数值值这这种种媒媒体体承承载载信信息息。当时只能通过当时只能通过0 0和和1 1两种符号表示信息，两种符号表示信息，2020世世纪纪5050年年代代到到7070年年代代，出出现现了了高高级级程程序序设设计计语语言言，开开始始用用文文字字作作为为信信息息的的载载体体，人人们们可可以以用用文文字字（如如英英文文）编编写写源源程程序序，输输入入计计算算机机，使使用用英英文文文文字字同同计计算算机机交交往往，对对于于文文化化水水平较低，特别是非英语国家，仍然是件困难的事情。平较低，特别是非英语国家，仍然是件困难的事情。2020世世纪纪8080年年代代开开始始，人人们们致致力力于于研研究究将将声声音音、图图形形和和图图象象作作为为新新的的信信息息媒媒体体输输入入输输出出计计算算机机，这这将将使使计计算算机机的的应应用用更更为为直观、容易。直观、容易。超大规模集成电路的超大规模集成电路的密度密度增加了；增加了；超大规模集成电路的超大规模集成电路的速度速度增加了；增加了；CD-ROMCD-ROM可可作作为为低低成成本本、大大容容量量PCPC机机的的只只读读存存储储器器双双通通道道VRAMVRAM的引进；的引进；网络技术的广泛使用。网络技术的广泛使用。9.1 9.1 多媒体计算机的定义和关键技术多媒体计算机的定义和关键技术多媒体计算机的定义和关键技术多媒体计算机的定义和关键技术 利用多媒体是计算机技术发展的必然趋势利用多媒体是计算机技术发展的必然趋势2/21/20236第第3章章 多媒体技术基本知识多媒体技术基本知识 计算机科学与工程学院算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程9.1 多媒体计算机的定义和关键技术 9.2 9.2 多媒体技术的特性多媒体技术的特性9.3 数字音频基础 9.4 图像和图形基础 第第9 9章章 多媒体技术基本知识多媒体技术基本知识 9.5 视频与动画基础9.6 多媒体数据的压缩与编码9.7 多媒体应用系统的制作过程2/21/20237第第3章章 多媒体技术基本知识多媒体技术基本知识 计算机科学与工程学院算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程1.1.信息载体多样性信息载体多样性9.2 9.2 多媒体技术的特性多媒体技术的特性多媒体技术的特性多媒体技术的特性 2.2.交互性交互性 3.3.协同性协同性 4.4.实时性实时性 5.5.集成性集成性 2/21/20238第第3章章 多媒体技术基本知识多媒体技术基本知识 计算机科学与工程学院算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程9.1 多媒体计算机的定义和关键技术 9.2 多媒体技术的特性9.3 9.3 数字音频基础数字音频基础 9.4 图像和图形基础 第第9 9章章 多媒体技术基本知识多媒体技术基本知识 9.5 视频与动画基础9.6 多媒体数据的压缩与编码9.7 多媒体应用系统的制作过程2/21/20239第第3章章 多媒体技术基本知识多媒体技术基本知识 计算机科学与工程学院算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程1.1.声音采样声音采样 声声音音采采样样是是把把模模拟拟声声音音波波形形按按相相等等时时间间间间隔隔划划分分为为许许多多片片断断，每每个个片片断断用用一一个个数数值值进进行行量量化化，从从而而将将连连续续的的波波形形转转化化为为离离散散的数字信号。的数字信号。影影响响采采样样后后的的数数字字音音频频质质量量的的因因素素有有：采采样样频频率率、采采样样量量化大小和声道数。化大小和声道数。1)1)采采样样频频率率是是指指单单位位时时间间内内的的采采样样次次数数。声声卡卡一一般般提提供供 l1.025KHzl1.025KHz、22.05KHz22.05KHz和和 441KHz 441KHz 三种不同的采样频率。三种不同的采样频率。2)2)采采样样的的量量化化大大小小反反映映了了对对采采样样点点进进行行数数字字化化时时所所选选用用的的精精度度，用用记记录录每每次次采采样样样样本本值值大大小小的的数数据据位位数数来来表表示示，通通常常有有 8 8 位位、16 16 位位和和 32 32 位位。16 16 位位声声音音，衡衡量量的的样样本本值值有有 65536 65536 个个等等级。级。3)3)声声道道数数指指所所处处理理的的声声音音是是单单声声道道还还是是立立体体声声。单单声声道道在在声声音音处处理理过过程程中中只只有有单单数数据据 流流，而而立立体体声声则则需需要要左左、右右声声道道的的两个数据流。两个数据流。9.3 9.3 数字音频基础数字音频基础数字音频基础数字音频基础 9.3.1 9.3.1 声音及其数字化声音及其数字化2/21/202310第第3章章 多媒体技术基本知识多媒体技术基本知识 计算机科学与工程学院算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程2.2.其他相关技术其他相关技术 1)1)MIDIMIDI (Musical(Musical Instrument Instrument Digital Digital Interface)Interface)是是数数字字音音乐乐的的国国际际标标准准。它它定定义义了了计计算算机机音音乐乐程程序序、合合成成器器及及其其他他电电子子设设备备交交换换信信息息和和电电子子信信号号的的方方式式，可可以以解解决决不不同同电电子子乐乐器器之之间间 不不兼兼容容的的问问题题。PC PC 能能够够通通过过内内部部合合成成器器或或连连接接到到MIDI MIDI 端端口口的的外外部部合合成成器器播播放放 MIDI MIDI 文件。文件。MIDI MIDI 文件演奏音乐的存储量最少。文件演奏音乐的存储量最少。2)2)采采样样后后的的数数字字声声音音的的大大小小为为采采样样频频率率量量化化位位数数声声道道数数时时间间 (秒秒 )/8)/8。例例如如以以 22.05KHz 22.05KHz 采采样样频频率率对对模模拟拟信信号号采采样样，采采样样的的量量化化位位数数为为1616位位，录录制制 4 4 秒秒双双声声道道声声音音，获获得得的的数数据据量量为为22.0522.051000164/8=352800 1000164/8=352800 字节。字节。3)3)实实现现计计算算机机语语音音输输出出通通常常有有两两种种方方法法：一一是是文文 /语语转转换换，二二是是录录音音 /重重放放。第第一一种种方方法法是是基基于于声声音音合合成成技技术术的的一一种种声声音音产产生生技技术术，它它可可用用于于语语音音合合成成和和音音乐乐合合成成。而而第第二二种种方方法法是是最最简简单单的的音音乐乐合合成成方方法法，曾曾相相继继产产生生了了调调频频（FMFM）音音乐乐合合成成技技术术和和波形表波形表(Wave Table)(Wave Table)音乐合成技术。音乐合成技术。9.3 9.3 数字音频基础数字音频基础数字音频基础数字音频基础 9.3.1 9.3.1 声音及其数字化声音及其数字化2/21/202311第第3章章 多媒体技术基本知识多媒体技术基本知识 计算机科学与工程学院算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程1.WAVE1.WAVE 扩扩展展名名为为 WAVWAV，是是微微软软公公司司开开发发的的一一种种声声音音文文件件格格式式，用用于于保保存存 Windows Windows 平平台台的的音音频频信信号号。该该格格式式记记录录声声音音的的波波形形，只只要要采采样样频频率率高高，采采样样字字节节长长，机机器器速速度度快快，利利用用该该格格式式记记录录的的声音文件能够和原声基本一致文件太大声音文件能够和原声基本一致文件太大。2.MOD2.MOD 扩扩展展名名 MODMOD，ST3ST3，XTXT，S3MS3M，FAR FAR 和和 669 669 等等，该该格格式式的的文文件件里里存存放放乐乐谱谱和和乐乐曲曲使使用用的的各各种种音音色色样样本本，具具有有回回放放效效果果明明确确、音音色色种种类类无无限限等等优优点点。但但它它也也有有一一些些致致命命弱弱点点，以以至至于于现在已经逐渐被淘汰，目前只在一些游戏程序中使用。现在已经逐渐被淘汰，目前只在一些游戏程序中使用。3.MPEG-33.MPEG-3 扩扩展展名名 MP3MP3：MPEG-l MPEG-l layer3layer3，是是将将WAVWAV声声音音数数据据进进行行数数据据压压缩缩后后产产生生的的音音乐乐文文件件格格式式。它它的的音音频频数数据据流流为为112kbit/s 112kbit/s 或或 128kbit/s128kbit/s，与与CDCD音音质质相相仿仿，但但压压缩缩率率非非常常高高，成成为为目目前前最最流流行行的声音文件格式，在网络、可视电话和通信方面应用广泛。的声音文件格式，在网络、可视电话和通信方面应用广泛。9.3 9.3 数字音频基础数字音频基础数字音频基础数字音频基础 9.3.2 9.3.2 音频文件的常用存储格式音频文件的常用存储格式 2/21/202312第第3章章 多媒体技术基本知识多媒体技术基本知识 计算机科学与工程学院算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程4.Real Audio4.Real Audio 扩扩展展名名RARA，是是RealNetworksRealNetworks公公司司开开发发的的一一种种流流式式音音频频格格式式。这这种种格格式式以以强强大大的的压压缩缩率率 和和相相对对较较小小的的失失真真在在众众多多格格式式中中脱脱颖颖而而出出。出出现现早早，技技术术成成熟熟。但但其其压压缩缩率率和和音音质质的的综综合合表表现现一一般般，有被后起之秀取代的危机。有被后起之秀取代的危机。5.Creative Musical Format5.Creative Musical Format 扩扩展展名名CMFCMF，Creative Creative 公公司司的的专专用用音音乐乐格格式式，和和 MIDI MIDI 差差不不多多，只只是是音音色色、效效果果上上有有些些特特色色，专专用用于于FMFM声声卡卡，但但其其兼兼容容性较差。性较差。6.CD Audio 6.CD Audio 音乐音乐 CD CD 扩扩展展名名CDACDA，是是CDCD唱唱片片采采用用的的格格式式，又又叫叫“红红皮皮书书”格格式式，记记录录的的是是波波形形流流，音音色色和和音音质质都都非非常常好好。但但缺缺点点是是音音乐乐文文件件只只能能存存储储在在光光盘盘中中，不不是是以以普普通通文文件件形形式式存存储储，无无法法编编辑辑，占占用用空空间间大大。一一张张光光盘盘只只能能存存储储1010余余首首CDCD音音乐乐，却却能能存存储储100 100 多多首首 MP3 MP3 歌曲。歌曲。9.3 9.3 数字音频基础数字音频基础数字音频基础数字音频基础 9.3.2 9.3.2 音频文件的常用存储格式音频文件的常用存储格式 2/21/202313第第3章章 多媒体技术基本知识多媒体技术基本知识 计算机科学与工程学院算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程7.MIDI7.MIDI 扩扩展展名名MIDMID，目目前前最最成成熟熟的的音音乐乐格格式式，实实际际上上已已经经成成为为一一种种产产业业标标准准。作作为为音音乐乐工工业业的的数数据据通通信信标标准准，MIDI MIDI 能能指指挥挥各各种种音音乐乐设设备备的的运运转转，而而且且具具有有统统一一的的标标准准格格式式 能能够够模模仿仿原原始始乐乐器器的的各各种种演演奏奏技技巧巧甚甚至至无无法法演演奏奏的的效效果果，而而且且文文件件的的长长度度非非常常小小，可可用用于于为为不不同同乐乐器器创创建建数数字字声声音音，可可以以模模拟拟大大提提琴琴、小小提提琴琴和和钢钢琴琴等等常常见见乐乐器器。MIDI MIDI 文文件件不不包包含含数数字字化化后后的的声声音音波波形形数数据据，只只包包含含产产生生声声音音的的指指令令 （严严格格来来讲讲，它它不不属属于于数数字字音音乐乐家家族族中中的的成成员员），这这些些指指令令包包括括使使用用什什么么MIDIMIDI设设备备的的音音色色、声声音音的的强强弱弱以以及及声声音音持持续续的的时时间间等等。在在播播放放声声音音时时，计计算算机机将将这这些些指指令令发发送送给给声声卡卡，声声卡卡按按指指令令将将声声音音合合成成出出来来。MIDI MIDI 音音乐乐在在不不同同场场合合下下重重放放时时，效效果果可可能能不不同同，取取决决于于音音乐乐合合成成器器的的质质量量。其其缺缺点点是是不不能能很很好好地地重重现现真真实实自自然然界界中中的的声声音音，如如水水流流、鸟鸣等，鸟鸣等，表现语音能力差。表现语音能力差。9.3 9.3 数字音频基础数字音频基础数字音频基础数字音频基础 9.3.2 9.3.2 音频文件的常用存储格式音频文件的常用存储格式 2/21/202314第第3章章 多媒体技术基本知识多媒体技术基本知识 计算机科学与工程学院算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程 MIDIMIDI消消息息实实际际上上就就是是乐乐谱谱的的数数字字表表示示。与与波波形形声声音音比比，MIDI MIDI 数数据据不不是是声声音音而而是是指指令令，因因此此它它的的数数据据量量要要比比波波形形声声音音少少得得多多。如如 30 30 分分钟钟的的立立体体声声高高品品质质音音乐乐，用用波波形形文文件件无无压压缩缩录录制制，约约需需300MB 300MB 的的存存储储空空间间；而而同同样样的的MIDIMIDI数数据据，则则只只需需 200KB200KB。两两者者相相差差1500 1500 倍倍之之多多。另另外外，对对 MIDIMIDI的的编编辑辑很很灵灵活活，可可以以自自由由地改变曲调、音色等属性。地改变曲调、音色等属性。波波形形声声音音与与设设备备无无关关，MIDI MIDI 数数据据是是与与设设备备有有关关的的，即即MIDIMIDI音乐文件所产生的声音与用来回放的特定的音乐文件所产生的声音与用来回放的特定的MIDIMIDI设备有关。设备有关。至至于于MIDIMIDI文文件件，是是指指存存放放MIDIMIDI信信息息的的标标准准文文件件格格式式。MIDI MIDI 文文件件中中包包含含音音符符、定定时时和和多多达达 16 16 个个通通道道的的演演奏奏定定义义，文文件件包包括括每每个个通通道道的的演演奏奏音音符符信信息息：键键通通道道号号、音音长长、音音量量和和力力度度（击击键键时时，键键达达到到最最低低位位置置的的速速度度）。由由于于 MIDIMIDI文文件件比比波波形形文文件件需需要的磁盘空间少，在设计多媒体节目时，将有很大的灵活性。要的磁盘空间少，在设计多媒体节目时，将有很大的灵活性。9.3 9.3 数字音频基础数字音频基础数字音频基础数字音频基础 9.3.3 9.3.3 波形声音与波形声音与 MIDI MIDI 音乐的比较音乐的比较 2/21/202315第第3章章 多媒体技术基本知识多媒体技术基本知识 计算机科学与工程学院算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程9.1 多媒体计算机的定义和关键技术 9.2 多媒体技术的特性9.3 数字音频基础 9.4 9.4 图像和图形基础图像和图形基础 第第9 9章章 多媒体技术基本知识多媒体技术基本知识 9.5 视频与动画基础9.6 多媒体数据的压缩与编码9.7 多媒体应用系统的制作过程2/21/202316第第3章章 多媒体技术基本知识多媒体技术基本知识 计算机科学与工程学院算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程 我我们们知知道道，彩彩色色都都可可用用亮亮度度、色色调调和和饱饱和和度度来来描描述述，人人眼眼中看到的任一彩色光都是这三个特征的综合效果。中看到的任一彩色光都是这三个特征的综合效果。通通常常我我们们把把色色调调和和饱饱和和度度通通称称为为色色度度，亮亮度度是是用用来来表表示示某某彩彩色色光光的的明明亮亮程程度度，而而色色度度则则表表示示颜颜色色的的类类别别与与深深浅浅程程度度。自自然然界界常常见见的的各各种种颜颜色色光光，都都可可由由红红 (R)(R)、绿绿 (G)(G)、蓝蓝 (B)(B)三三种种颜颜色色光光按按不不同同比比例例相相配配而而成成。同同样样，绝绝大大多多数数颜颜色色光光也也可可以以分分解成红、绿、蓝三种色光解成红、绿、蓝三种色光 这就形成了色度学中最基本的原理这就形成了色度学中最基本的原理-三原色原理三原色原理(RGB)(RGB)。9.4 9.4 图像和图形基础图像和图形基础图像和图形基础图像和图形基础 有关色彩的基本常识有关色彩的基本常识 2/21/202317第第3章章 多媒体技术基本知识多媒体技术基本知识 计算机科学与工程学院算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程1.1.矢量图与位矢量图与位一一般般来来说说，目目前前的的图图形形 (图图像像 )格格式式大大致致可可以以分分为为两两大大类类：一一类类为为位位图图；另另一一类类称称为为描描绘绘类类、矢矢量量类类或或面面向向对对象象的的图图形形 (图图像像 )。前前者者是是指指在在空空间间和和亮亮度度上上已已经经离离散散化化的的图图像像。通通常常把把一一幅幅位位图图图图像像近近似似为为一一个个矩矩阵阵，矩矩阵阵中中的的一一个个元元素素 (像像素素 )对对应应图图像像的的一一个个点点，相相应应的的值值表表示示该该点点的的灰灰度度等等级级或或颜颜色色。后后者者是是以以数数学学方方法法描描述述的的一一种种由由几几何何元元素素组组成成的的图图形形 （图图像像)，即即用用一一个个指指令令集集合合来来描描述述的的，这这些些指指令令用用来来描描述述图图中中线线条条的的形状、位置和颜色等各种属性和参数。形状、位置和颜色等各种属性和参数。矢矢量量图图与与位位图图比比较较，主主要要看看空空间间和和性性能能两两方方面面。一一般般说说来来，要要看看图图像像的的复复杂杂程程度度，简简单单的的图图使使用用矢矢量量图图描描述述好好一一些些，复复杂杂的的图图使使用用位位图图好好一一些些。前前者者对对图图像像的的表表达达细细致致、真真实实，缩缩放放后后图图形形 (图图像像 )的的分分辨辨率率不不变变，在在专专业业级级的的图图形形 (图图像像 )处处理理中中运用较多。运用较多。9.4 9.4 图像和图形基础图像和图形基础图像和图形基础图像和图形基础 目前常见的图形（图像）格式目前常见的图形（图像）格式 2/21/202318第第3章章 多媒体技术基本知识多媒体技术基本知识 计算机科学与工程学院算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程2.2.图像与图形文件格式的区别图像与图形文件格式的区别 图图形形一一般般指指用用计计算算机机绘绘制制的的画画面面，如如直直线线、圆圆、圆圆弧弧、任任意意曲曲线线和和图图表表等等；图图像像则则是是指指由由输输入入设设备备捕捕捉捉的的实实际际场场景景画画面面或或以以数数 字化形式存储的任意画面。字化形式存储的任意画面。图图像像都都是是由由一一些些排排成成行行列列的的像像素素组组成成的的，在在计计算算机机中中的的存存储储格格式式有有 BMPBMP，PCXPCX，TIF TIF 和和 GIFD GIFD 等等，一一般般数数据据量量都都较较大大。它它除除了了可可以以表表达达真真实实的的照照片片，也也可可以以表表现现复复杂杂绘绘画画的的某某些些细细节节，并并具具有有灵灵活和富于创造力等特点。活和富于创造力等特点。在在图图形形文文件件中中只只记记录录生生成成图图的的算算法法和和图图上上的的某某些些特特征征点点，也也称称矢矢量量图图。在在计计算算机机还还原原输输出出时时，相相邻邻的的特特征征点点之之间间用用特特定定的的很很多多段段小小直直线线连连接接形形成成曲曲线线.它它的的最最大大优优点点是是容容易易进进行行移移动动、缩缩放放、旋旋转转和和扭扭曲曲等等变变换换，主主要要用用于于表表示示线线框框型型的的图图画画、工工程程制制图图和和美美术术字字等等。常常用用的的矢矢量量图图形形文文件件有有 3DS3DS（用用于于3D3D造造型型）、DXF(DXF(用用于于CAD)CAD)和和 WMF(WMF(用于桌面出版用于桌面出版)等。等。9.4 9.4 图像和图形基础图像和图形基础图像和图形基础图像和图形基础 目前常见的图形（图像）格式目前常见的图形（图像）格式 2/21/202319第第3章章 多媒体技术基本知识多媒体技术基本知识 计算机科学与工程学院算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程3.3.图形图形(图像图像)的一些相关技术指标的一些相关技术指标1)1)分辨率分辨率 分分辨辨率率分分为为屏屏幕幕分分辨辨率率和和输输出出分分辨辨率率两两种种，前前者者用用每每英英寸寸行行数数表表示示，数数值值越越大大图图形形(图图像像)质质量量越越好好；后后者者衡衡量量输输出出设设备备的精度，以每英寸的像素点数表示。的精度，以每英寸的像素点数表示。2)2)色彩数和图形灰度色彩数和图形灰度 色色彩彩数数据据和和图图形形灰灰度度用用位位(bit)(bit)表表示示，一一般般写写成成2 2的的 n n 次次方方，n n 代代表表位位数数。当当图图形形(图图像像)达达到到 24 24 位位时时，可可表表现现16771677万万种种颜颜色，即真彩。灰度的表示法类似。色，即真彩。灰度的表示法类似。9.4 9.4 图像和图形基础图像和图形基础图像和图形基础图像和图形基础 目前常见的图形（图像）格式目前常见的图形（图像）格式 2/21/202320第第3章章 多媒体技术基本知识多媒体技术基本知识 计算机科学与工程学院算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程3)3)常见的图形文件格式常见的图形文件格式(1)BMP(1)BMP：最常用的位图格式，可表现最常用的位图格式，可表现 2 2 位到位到 24 24 位的色彩。位的色彩。(2)(2)DIBDIB：它描述图像的能力基本与它描述图像的能力基本与BMPBMP相同相同，并且能运行于并且能运行于 (3)(3)多种硬件平台多种硬件平台，只是文件较大。只是文件较大。(3)(3)DIFDIF：DIFDIF是是AutoCADAutoCAD中的图形文件，它以中的图形文件，它以ASCIIASCII方式存储方式存储 (4)(4)图形，表现图形在尺寸大小方面十分精确。图形，表现图形在尺寸大小方面十分精确。(4)(4)WMFWMF：具有文件短小、图案造型化的特点。该类图形比较具有文件短小、图案造型化的特点。该类图形比较 (5)(5)粗糙，并只能在粗糙，并只能在 Microsoft Office Microsoft Office 中调用编辑。中调用编辑。(5)GIF(5)GIF：GIF GIF 是在各种平台的各种图形处理软件上均可处理的是在各种平台的各种图形处理软件上均可处理的 经过压缩的图形格式经过压缩的图形格式，存储色彩最高只能达到存储色彩最高只能达到 256 256 种。种。(6)(6)JPGJPG：JPG JPG 是可以大幅度地压缩图形文件的一种图形格式是可以大幅度地压缩图形文件的一种图形格式，色色 (7)(7)彩数最高可达到彩数最高可达到 2424位，位，被广泛应用于被广泛应用于 Internet Internet 上。上。(7)(7)TIFTIF：TIF TIF 文件体积庞大文件体积庞大，细微层次的信息较多细微层次的信息较多，最高支持的最高支持的(8)(8)色彩数可达色彩数可达 24 24 位。位。9.4 9.4 图像和图形基础图像和图形基础图像和图形基础图像和图形基础 目前常见的图形（图像）格式目前常见的图形（图像）格式 2/21/202321第第3章章 多媒体技术基本知识多媒体技术基本知识 计算机科学与工程学院算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程9.1 多媒体计算机的定义和关键技术 9.2 多媒体技术的特性9.3 数字音频基础 9.4 图像和图形基础 第第9 9章章 多媒体技术基本知识多媒体技术基本知识 9.5 9.5 视频与动画基础视频与动画基础9.6 多媒体数据的压缩与编码9.7 多媒体应用系统的制作过程2/21/202322第第3章章 多媒体技术基本知识多媒体技术基本知识 计算机科学与工程学院算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程当当序序列列中中每每帧帧图图像像是是通通过过实实时时摄摄取取自自然然景景象象或或活活动动对对象象 而而得得时时，我我们们称称之之为为影影像像视视频频，或或简简称称为为视视频频；当当序序列列中中每每帧帧图图像像是是由由人人工工或或计计算算机机产产生生的的图像时，我们常称作动画。图像时，我们常称作动画。多多媒媒体体数数字字视视频频有有5 5个个重重要要的的技技术术参参数数将将最最终终影影响响视视频频图图像像的的质质量量，它它们们分分别为帧速、分辨率、颜色数、压缩比和关键帧。别为帧速、分辨率、颜色数、压缩比和关键帧。1)1)帧帧速速：常常用用的的有有 25 25 帧帧/秒秒、30 30 帧帧 /秒秒。帧帧速速越越高高，数数据据量量越越大大，质质量量越越好。好。2)2)分分辨辨率率：视视频频分分辨辨率率越越大大，数数据据量量越越大大，质质量量越越好好。这这里里要要注注意意区区分分视视频分辨率和视频显示分辨率频分辨率和视频显示分辨率(显示像素点数显示像素点数)。3)3)颜颜色色数数：指指视视频频中中最最多多能能使使用用的的颜颜色色数数。颜颜色色位位数数越越多多，色色彩彩越越逼逼真真，数据量也越大。数据量也越大。4)4)压压缩缩比比：压压缩缩比比较较小小时时对对图图像像质质量量不不会会有有太太大大影影响响，而而压压缩缩比比超超过过一一定定数数值值后后，将将会会明明显显看看出出图图像像质质量量下下降降，而而且且压压缩缩比比越越大大，回回放放时时所所需需的的解解压时间也越长。压时间也越长。5)5)关关键键帧帧：视视频频数数据据具具有有很很强强的的帧帧间间相相关关性性，动动态态视视频频压压缩缩正正是是利利用用帧帧间间相相关关性性的的特特点点，通通过过前前后后两两个个关关键键帧帧动动态态合合成成中中间间的的视视频频帧帧。对对于于含含有有频频繁运动的视频图像序列，关键帧数少就会出现图像不稳定的现象。繁运动的视频图像序列，关键帧数少就会出现图像不稳定的现象。9.5 9.5 视频与动画基础视频与动画基础视频与动画基础视频与动画基础9.5.1 9.5.1 动画与视频动画与视频 2/21/202323第第3章章 多媒体技术基本知识多媒体技术基本知识 计算机科学与工程学院算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程1.1.QuicktimeQuicktime 苹苹果果公公司司的的低低成成本本、全全运运动动视视频频的的方方式式，现现在在在在软软件件压压缩缩和和解解压压缩缩中中也也开开始始采采用用这这种种方方式式了了。其其向向量量量量化化是是Quicktime Quicktime 软软件件的的压压缩缩技技术术之之一一，它它在在最最高高为为30 30 帧帧/秒秒下下提提供供的的视视频频分分辨辨率率是是320320240240，其压缩率能从其压缩率能从2525到到200 200。2.AVI2.AVI 是是微微软软公公司司采采用用的的音音频频视视频频交交错错格格式式，应应用用非非常常广广泛泛。视视频频文文件件通通常常由由视视频频和和音音频频两两部部分分构构成成，没没有有经经过过压压缩缩，数数据据量量非非常常大大，图图像像和和声声音音质质量量较较好好。AVI AVI 很很重重要要的的一一个个特特点点是是可可伸伸缩缩性性，使使用用 AVI AVI 算法时的性能依赖于与它算法时的性能依赖于与它 一起使用的基础硬件。一起使用的基础硬件。3.MPEG 3.MPEG 格式格式 用用MPEGMPEG压压缩缩标标准准压压缩缩后后的的全全运运动动视视频频图图像像，压压缩缩比比可可达达100:1100:1至至200:10200:104.MOV4.MOV格式格式 MOVMOV是是Apple Apple 公公司司推推出出的的视视频频格格式式，包包括括音音频频的的AIFF AIFF 格格式式和和视频的视频的MOVMOV格式，目前可由格式，目前可由QuickTime QuickTime 播放。播放。9.5 9.5 视频与动画基础视频与动画基础视频与动画基础视频与动画基础常见的视频文件格式常见的视频文件格式 2/21/202324第第3章章 多媒体技术基本知识多媒体技术基本知识 计算机科学与工程学院算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程9.1 多媒体计算机的定义和关键技术 9.2 多媒体技术的特性9.3 数字音频基础 9.4 图像和图形基础 第第9 9章章 多媒体技术基本知识多媒体技术基本知识 9.5 视频与动画基础9.6 9.6 多媒体数据的压缩与编码多媒体数据的压缩与编码9.7 多媒体应用系统的制作过程2/21/202325第第3章章 多媒体技术基本知识多媒体技术基本知识 计算机科学与工程学院算机科学与工程学院 大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程大学计算机教程 数数据据压压缩缩是是一一种种数数据据处处理理方方法法，作作用用是是将将一一个个文文件件的的数数据据容容量量减减小小，而而又又基基本本保保持持原原来来 文文件件的的内内容容，主主要要目目的的就就是是减减少少信信息息的的存存储储空空间间，以以便便于于信信息息传传输输。当当然然，在在需需要要这这些些信信息息 时时，需要通过解压缩将信息还原。需要通过解压缩将信息还原。数数据据压压缩缩技技术术的的三三个个重重要要指指标标是是压压缩缩前前后后所所需需的的信信息息存存储储量量之之比比、压压缩缩算算法法和和恢恢复复效效果果。压压缩缩编编码码方方法法也也分分为为两两类类：无无损损压压缩缩 (也也称称冗冗余余压压缩缩)和和有有损损压压缩缩。有有 损损压压缩缩会会减减少少信信息息量量，损失的信息是