多媒体技术基础课件.ppt

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1、讲课学时数：讲课学时数：2 南昌大学科学技术学院多媒体技术基础多媒体技术基础多媒体技术基础 一、多媒体技术的概念一、多媒体技术的概念 及关键技术及关键技术 二、计算机图像基础知识二、计算机图像基础知识 三、图像压缩技术三、图像压缩技术一、多媒体技术的概念及关键技术一、多媒体技术的概念及关键技术1、什么叫多媒体？、什么叫多媒体？ 信息的载体，如数字、文字、声音 、图形 和图像。2. 什么叫多媒体技术？什么叫多媒体技术？ 计算机交互式综合处理 多媒体信息，并在这些信息间建立逻辑连接，集成为一个系统且具有交互性。3. 什么是多媒体计算机？ 多媒体计算机(MPC：Multimedia Personal

2、 Computer)指以计算机为基础，采用多媒体技术，把多种信息媒体集成并控制起来的系统。 多媒体计算机系统构成有两种形式：一种是直接设计和实现的多媒体计算机；另一种是现在的PC机加上声卡、音响、CD光驱和能支持多媒体的操作系统而组成。 多样化 集成化 交互性 其中最重要的特性是：交互性5. 超文本/超媒体技术概念超文本（Hypertext）对信息进行表示和管理的一种方法。它以节点（知识点或信息块）为基本单位。节点之间用链来连接。节点和链形成一种非线性网状结构，这个网状结构就是超文本的信息组织方式。超文本结构类似于人类的联想记忆结构，它采用一种非线性的网状结构组织块状信息，没有固定顺序。 随着

3、多媒体应用的出现和发展，文本这种组织管理信息的方式自然被引入到对多媒体信息的管理中。这种系统就被称为超媒体系统。多媒体技术促进了通讯、娱乐和计算机的融合计算机制造厂商研制多媒体计算机，可以作为可视电话、视频会议系统终端、卡拉OK机、电视机、录象机、VCD机、游戏机等。 要把一台普通的计算机变成多媒体计算机要解决的关键技术是：l声音信息技术l视频信息技术l光盘存储技术l多媒体核心软件 从物理学的角度来看，声音可用波形来表示。为了进入计算机进行处理，必须把它转换成二进制表示，这个过程称为“数字化”。 声音的数字化为三步：首先按一定的频率对声音波形进行采样 ；然后对得到的每个样本值进行模数转换（称为

4、A/D转换），最后再对产生的二进制数据进行编码（有时还需进行数据压缩），按照规定的统一格式进行表示。采样频率（kHz） 转换精度（比特） 每分钟的数据量（MB） 质量与应用 44.1 165.3相当于激光唱片质量，用于最高质量要求的场合。 22.051682.651.32相当于调频广播质量，可用作伴音和声响效果。 11.0251681.320.66相当于调幅广播质量，可用作伴音和解说词。 声音的声音的MIDI MIDI（Musical Instrument Digital Interface） ：是一种把音乐乐谱、弹奏的乐器、击键力度等用符号进行记录的方法，主要适用于表现各种乐器所演奏的乐曲，

5、尚不能用来表示语言等其它声音。 视频信息的信息量最丰富，它是最引人入胜的一种承载信息的媒体。视频信息的处理是多媒体技术的核心。 有关压缩知识在后面介绍。 融声、文、图于一体的多媒体信息其特点是信息量极大且实时性很强，尤其是数字视频信息。因此，多媒体应用必须解决大容量存储器问题。选用大容量硬盘在开发阶段是可以的，但提供给用户就不行了。采用CD (Compact Disc)光盘存储器是一个较好的解决方案。 光盘的分类光盘的分类只读光盘只读光盘 读写光盘读写光盘( (即平时所讲的刻录机即平时所讲的刻录机) )CD-ROM 光盘：CD(compact disc)-ROM称为光碟存储器，其容量大、体积小

6、，图、文、声并茂，阅读方便，它的大小一般为560MB，可以存放放映72分钟的影片。DVD光盘：DVD(digital video disk)是比VCD更高的新一代CD产品，其存储容量大于4.7G，读出速度可达10Mb/秒，每张光盘可存放两小时以上的高清晰度电视节目。返回返回计算机计算机 自然界常见的各种颜色光，都是由红自然界常见的各种颜色光，都是由红(R)、绿、绿(G)、蓝、蓝(B)三种颜色光按不同比三种颜色光按不同比例相配而成，同样绝大多数颜色也可以例相配而成，同样绝大多数颜色也可以分解成红、绿、蓝三种色光，这就是色分解成红、绿、蓝三种色光，这就是色度学中最基本的原理度学中最基本的原理三基色

7、原理三基色原理。 红色红色+绿色绿色=黄色黄色红色红色+蓝色蓝色=品红品红绿色绿色+蓝色蓝色=青色青色红色红色+绿色绿色+蓝色蓝色=白色白色 CMY 即代表彩色打印机生成的颜色用三种颜色来表示，称为三色相减模型，C代表青色，M代表品红色，Y代表黄色。等量的CMY混合得到黑色，等量的MY混合可得到红色，等量的CY混合可得绿色，等量的CM混合可得到监色。 CMYK 即代表印刷上用的四种油墨色，C代表青色，M代表洋红色，Y代表黄色。因为在实际应用中，以上三色很难形成成真正的黑色，最多不过是褐色，因此又引入了K黑色。 矢量图形 矢量图形是一种抽象化的图像，是对图像依据某个标准进行分析而产生的结果。它不

8、直接描述数据的每一点，而是描述产生这些点的过程及方法。 图形以一组指令的形式存在。指令可描述：线、圆、弧、矩形的大小和形状及曲面、光照、材质等。 图形的显示过程：解释指令，以计算时间换存储空间 真彩色是指在组成一幅彩色图象的每个象素值中，有R、G、B三个基色分量，每个基色分量直接决定显示设备的基色强度，这样产生的彩色称为真彩色。如果用RGB 8:8:8方式表示一幅彩色图象，就是R、G、B都用8比特来表示，每个基色分量占一个字节，共3个字节，可生成的颜色数就是224 16777216种。在许多场合，真彩色图通常是指RGB 8:8:8，也常称为全彩色(full color)图象。伪彩色伪彩色(ps

9、eudo color) 伪彩色图象的含义是，每个象素的颜色不是由每个基色分量的数值直接决定，而是把象素值当作彩色查找表CLUT (color look-up table)的表项入口地址，去查找一个显示图象时使用的R、G、B强度值，用查找出的R、G、B强度值产生的彩色称为伪彩色。：显示屏上能够显示出的象素数目一样大小屏幕能够显示的象素越多，说明设备的分辨率越高，显示的图象质量也就越高！：组成一幅图象的象素密度的度量方法对同样大小的一幅图，如果组成该图的图象象素数目越多，则说明图象的分辨率越高，看起来就越逼真。相反，图象显得越粗糙。返回返回 过去计算机企图综合处理声、文、图，但是不可以原因在于：文

10、件量过大21世纪的人类社会将是信息化社会，数字化后的信息，尤其是数字化后的视频和音频信息具有数据海量性，它给信息的存储和传输造成较大的困难，成为阻碍人类有效地获取和使用信息的瓶颈问题之一。因此，研究和开发新型有效的多媒体数据压缩编码方法，以压缩的形式存储和传输这些数据将是最好的选择。PAL 制式 25帧/秒NTSC制式 30帧/秒以PAL制25帧/秒为例，视频每秒钟的数据量 512512 3 825=180Mbps过去计算机的总线为ISAISA总线的传输率为150KB/s 变成bit为1508=1.2Mbps 把180Mbps的视频流经过传输率为150KB/的s ISA总线送到计算机的硬盘几乎

11、是不可能的。差不多要压缩近似200倍。 现在VCD的标准MPEG-1的固定传输率为1.5Mbps 通过MPEG-1可以把这个视频流传输到计算机并存储。 如何压缩数据？ 图Bitmap存储器颜色相同的块帧内压缩不变化的只传送一次，传送一个运动矢量 目前常用的压缩编码方法可以分为两类： 无损压缩法：不会减少信息量，是可逆的方法，压缩比低 有损压缩法：会减少信息量，是不可逆的方法，压缩比高(2) 无损压缩法无损压缩法 行程编码（RLE编码）用像素的颜色值和相同颜色像素的个数来表示。 哈夫曼编码（Huffman编码）一幅图像中颜色概率出现多的用短码表示，出现少的用较长码表示。 LZQ编码（Lempel

12、-Ziv-Weltch编码）是一种“词典编码”方法，用简短的编码代替较长的实际图像数据，以达到减少图像数据的存储空间。(3) 有损压缩有损压缩法法 预测编码 变换编码 量化与向量量化编码 分频带编码4.静态图像压缩标准静态图像压缩标准JPEG JPEG(Joint Photographic Experts Group) 是一个由 ISO和IEC两个组织机构联合组成的一个专家组，负责制定静态的数字图象数据压缩编码标准，因此又称为JPEG标准。JPEG是一个适用范围很广的静态图象数据压缩标准，既可用于灰度图象又可用于彩色图象。 JPEG(Joint Photograhics Expert Grou

13、p)联合国图像图形 专家组开发了两种基本的压缩算法，一种是采用以DCT(Discrete Cosine Transform)为基础的有损压缩算法，另一种是采用以预测技术为基础的无损压缩算法。使用有损压缩算法时，在压缩比为25:1的情况下，压缩后还原得到的图象与原始图象相比较，非图象专家难于找出它们之间的区别，因此得到了广泛的应用。5.动态图像压缩标准动态图像压缩标准MPEGMPEG本是Moving Pictures Experts Group,动态图象专家组的英文缩写，这个专家组始建于1988年，专门负责为CD建立视频和音频标准，其成员均为视频、音频及系统领域的技术专家。对于今天我们所范指的M

14、PEG-X版本，是指一组由ITU(International Telecommunications Union)和ISO(International Standards Organization)制定发布的视频、音频、数据的压缩标准。 首先，由于在一开始它就是做为一个国际化的标准来研究制定，所以，MPEG具有很好的兼容性。 其次，MPEG能够比其他算法提供更好的压缩比，最高可达200:1。 更重要的是，MPEG在提供高压缩比的同时，对数据的损失很小。(1) 动态图像压缩标准动态图像压缩标准MPEG-1 MPEG-1制定于1992年，工业级标准，可适用于不同带宽的设备，如CD-ROM、Video

15、-CD、CD-I等。它可针对SIF标准分辨率的图象进行压缩，传输速率为1.5Mbits/sec，每秒播放30帧，具有CD-A音质，图像质量级别基本与VHS（Video Home System）相当。 MPEG-1也被用于数字电话网络上的视频传输，如非对称数字用户线路(ADSL)，视频点播(VOD)，以及教育网络等。同时，MPEG-1也可被用做记录媒体或是在INTERNET上传输音频。(2) 动态图像压缩标准动态图像压缩标准MPEG-2 MPEG-2制定于1994年，设计目标是高级工业标准的图象质量以及更高的传输率。 MPEG-2所能提供的传输率在3-10Mbits/sec间,其在NTSC制式下

16、的分辨率可达720 x486，MPEG-2也可提供并能够提供广播级的视像和CD级的音质。MPEG-2的音频编码可提供左、右、中及两个环绕声道,以及一个加重低音声道，和多达7个伴音声道(DVD可有8种语言配音的原因)。 由于MPEG-2在设计时的巧妙处理，使得大多数MPEG-2解码器也可播放MPEG-1格式的数据，如VCD。 除了作为DVD的指定标准外，MPEG-2还可用于为广播有线电视网，电缆网络以及卫星直播(Direct Broadcast Satellite)提供广播级的数字视频。 MPEG-2的另一特点是，其可提供一个较广的范围改变压缩比，以适应不同画面质量，存储容量，以及带宽的要求。

17、对于最终用户来说，由于现存电视机分辨率限制，MPEG-2所带来的高清晰度画面质量(如DVD画面)在电视上效果并不明显，到是其音频特性(如加重低音，多伴音声道等)更引人注目。(3) 动态图像压缩标准动态图像压缩标准MPEG-3 MPEG-3的设计目标是高清晰度电视。 MPEG-3要求传输速率在20Mbits/sec -40Mbits/sec间，但这将使画面有轻度扭曲。 但由于MPEG-2的出色性能表现，已能适用于HDTV，使得原打算为HDTV设计的MPEG-3，还没出世就被抛弃了。(4) 动态图像压缩标准动态图像压缩标准MPEG-4 MPEG-4适用于窄带可视电话，通过语音与图象的合成，利用数学

18、知识、计算机显示与人工智能技术以最少量的数据来建立精确的画面，是交互式基于内容的压缩标准。 MPEG-4不提出算法，只提出最后的格式，让人们研究各自的算法 压缩软件是一类用于磁盘管理的工具软件，它能够帮助用户减少资料占有的存储空间，增加用户资料的安全性，使用户能够系统、合理地管理自己的磁盘，而WinZip可以说是压缩软件中的一个杰出代表了。 WinZip跟Windows资源管理器结合得很紧密，最常用的压缩和解压缩操作已集成到鼠标右键菜单中，点按右键即可轻松完成压缩解压缩。 WinZip支持分卷压缩，支持创建自解压文件，但只能把已有的ZIP文件转化成EXE可执行文件。 WinZip支持密码加密（只能在压缩时用），以免别人发现你的重要资料和隐私。压缩软件压缩软件WinZip应用要点：应用要点：(1) 如何压缩文件或文件夹。(2) 如何解压缩文件或文件夹。(3) 如何做自解压缩文件或文件夹。(4) 如何还原自解压缩文件或文件夹。 在课堂上作演示。返回返回