多媒体辅助教学系统模板课件.pptx
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1、一、多媒体基本概念1.多媒体:将多种媒体综合集成、交互式处理而生成的一种传播和表现信息的全新载体。(主要是视觉媒体和听觉媒体,触觉媒体、嗅觉媒体等较少涉及。)2.多媒体的特性:多样性:多种单媒体,如文本(Text)、图形(Graphic)、图像(Image)、视频(Video)、声音(Sound)、动画(Animation)等的复合。第六章第六章 多媒体辅助教学系统多媒体辅助教学系统1谢谢观赏2019-6-23集成性:将多种媒体信息统一进行数字化处理,建立它们相互间的逻辑关系,集成为一个整体。包括信息的多通道统一获取、信息的统一组织与存储、信息的统一加工处理以及信息的表现合成等。数字化是集成的
2、基础。此外,多媒体的硬件和软件也相应集成为一体。交互性:用户可以干预、控制信息处理和表现。信息的检索(用户可以随意挑选感兴趣的信息)、参与或控制信息的组织或表现过程(改变模拟的参数以改变模拟的结果,控制某些角色的行为从而改变事情的结局)、用户进入到与信息环境一体化的虚拟现实中,通过视觉、听觉、触觉甚至嗅觉和味觉与机器交流信息,达到与真实环境相同的境界。2谢谢观赏2019-6-233.多媒体技术 指利用计算机将文字、声音、图形、图像(静态或动态)等多种媒体综合集成,实现多媒体的人机交互的手段和方法,也就是所谓多媒体计算(Multimedia Computing)技术。多媒体技术包括:多媒体的数字
3、化技术、多媒体的编码与数据压缩技术、多媒体通讯技术、多媒体网络技术、多媒体信息的组织、管理和表现技术、多媒体软硬件平台、超媒体技术、虚拟现实(Virtual Reality)技术等。多媒体素材的种类:主要有文本(Text)、图形(Graphic)、图像(Image)、视频(Video)、声音(Sound)、动画(Animation)等。3谢谢观赏2019-6-23二、听觉媒体 凡是通过声音以听觉传递信息的媒体,都属于听觉媒体声音的三个要素:音调、音强和音色 波形的频率决定了音调的高低,波形的振幅决定了音强泛音决定了音色泛音越丰富则音色越优美。声音到达左右两耳的相对时差和不同的方向感、不同的强度
4、,就产生立体声的效果根据声音不同的特点和处理方法,听觉媒体分为波形声音、音乐和语音三类频率范围越宽,声音的质量越好。保真度、空间感、音响效果是重要的指标。对于语音,其质量则以可懂度、清晰度、自然度来衡量4谢谢观赏2019-6-23 表6-1 不同种类声音的频率范围 声音种类 频率范围 电话语音 200Hz-3.4kHz 调幅广播 50Hz-7kHz 调频广播 20Hz-15kHz 宽带音响 20Hz-20kHz振幅周期1.波形声音采样与数字化 每秒钟的采样数称为采样频率。采样频率越高,则将声波等份得越细,经过离散化的声波越接近于原始的波形。这意味着声音的保真度越高。人的耳朵能感觉到的声波的频率
5、在20赫兹(Hz)到20000赫兹之间。不同声道的声音到达左右两耳的相对时差和方向感、强度不同,就产生立体声的效果。5谢谢观赏2019-6-23时间振幅采样频率:每秒钟的采样数;采样频率越高,则将声波等分得越细,经过离散化的声波越接近于原始的波形。声音的保真度越高。亨利奈奎斯特(Harry Nyquist)采样定律:只要采样频率高于输入的声音信号中最高频率的两倍,就可以从采样中恢复原始波形。标准采样频率:44.10kHz,22.05kHz,11.025kHz。6谢谢观赏2019-6-23采样点精度:记录振幅的值有不同的测量精度。8位采样可以表现256级差异(语音),16位采样可以表现65536
6、级差异(高保真度),其表现的细腻程度已经超过人耳所能识辨的限度。声道数:声音通道的个数。单声道只记录和产生一个波形声音,双声道产生两个波形声音也称为立体声。采样频率 样本精度 每分钟声音 (kHz)(bit)所需存储量(MB)11.025 8 0.66 11.025 16 1.32 22.05 8 1.32 22.05 16 2.64 44.10 8 2.64 44.10 16 5.297谢谢观赏2019-6-232.FM音乐合成 乐音与噪音的区别:乐音有周期性的基频谱和基频的倍频谐波谱,而噪音没有周期性也没有固定的基频。乐音除了具备声音的三个要素音调、音强和音色之外,还有一个要素,即乐音振动
7、持续的时间时值。合成音乐的基本原理:利用波形发生器产生一定基频的正弦波,通过频率的高低控制音高,通过波形的幅度控制音强,通过信号的持续时间控制时值。因为不同的音色所包含丰富的谐波成分很多,音色的控制和模拟比较困难。8谢谢观赏2019-6-23FM(调频)合成:使作为载波的高频振荡波的频率按调制信号变化的一种调制方式。改变不同的调制波频率,就可以合成具有不同频谱的波形,再现某些乐器的音色。FM可以得到具有独特效果的电子模拟声,产生富有幻觉的、自然界不具备的非自然音色。不过,FM的声音单调,缺乏乐器声的力度变化,与实际乐器的声效仍有差别。声音卡可以合成多达20种FM立体声音乐。9谢谢观赏2019-
8、6-233.波形表技术对真实乐器发出的声音采样,将数字音频信号存储在ROM芯片或硬盘中,称为波形表。进行合成时再将相应乐器的波形记录播放出来。波形表技术可以产生比FM更为丰富逼真的乐音,所需要的存储空间也要大得多。波形表合成芯片一般能完成FM合成的所有功能。许多声音卡(如声霸卡)都配备了音乐创作的和演奏软件,提供FM音乐驱动程序,并可利用文字编辑器写类似于简谱格式的文件,然后生成FM音乐文件。10谢谢观赏2019-6-234.MIDI音乐(Musical Instrument Digital Interface)MIDIMIDI是一套将乐谱数字化的方法和存储的标准文件格式,以及将音乐设备连接到
9、计算机所需电缆和端口定义的标准,和控制PC机和MIDI设备之间信息交换的规则。乐谱的MIDI数字化描述称为MIDI消息(Message)。MIDI消息经过特定的微处理器(音乐合成芯片)处理,就会解释MIDI消息并产生特定乐器、特定音高和时值的音乐,达到演奏的效果。11谢谢观赏2019-6-23三、视觉媒体视觉媒体的种类(1)位图图像(Bit-mapped Image)位图图像是对视觉信号直接量化。它将原始的视觉信号离散化为空间的点,称为像素。对像素的颜色、亮度(或灰度)加以数据描述,得到图像数据。将这些数据作为文件存储,即为图像文件。在显示时,像素与显示器的显示点一一对应,故称为位图影射图像,
10、简称位图图像,也称为点阵图像。(2)矢量图形(Vector-based Graphics)图形是对图像的一种抽象,它不直接描述图像的每一个点,而是依据某个标准对图像进行分析,抽取实体特征,形成产生图形的算法,并以一组指令的形式存储。显示时执行指令,即可产生屏幕图形。图形上的点的位置通常用矢量来描述,故称为矢量图形。对于复杂的彩图,算法描述和计算的困难很大,效果不理想。CorelDraw、AutoCAD等图像处理软件使用矢量图形。12谢谢观赏2019-6-23(3)动态图像(Moving Picture)动态图像是连续渐变的静态图像或图形序列,随着时间的变化而产生的运动视觉的一种视觉媒体。如果序
11、列中的单帧图像是摄取实景得到的真实图像,则称其为影像视频,简称视频。如果序列中的单帧图像是人工或计算机产生的图形,则称其为动画。动态图像具有实时运动感和自然真实感。(4)符号 表示数值,也可以表示语言、文字。特定的符号可以表示物体或事件。(5)体图(Volume Graphics)运用科学计算可视化技术,将三维空间数据转换为可视图像。13谢谢观赏2019-6-232位图图像参数(1)分辨率 分辨率是影响位图质量的重要指标。通常使用的分辨率有三种,即屏幕分辨率、图像分辨率、像素分辨率。屏幕分辨率是指在某种显示模式下,计算机显示屏幕的最大区域内的水平方向和垂直方向的像素个数。图像分辨率是指图像数字
12、化时,在水平方向和垂直方向表示图像的像素个数。图像分辨率越高,数字化后得到的图像的质量越好。图像分辨率与屏幕分辨率是不同的概念,前者反映了捕获图像时解析图像的精确度,后者反映了显示图像时解析图像的精确度。14谢谢观赏2019-6-23(2)颜色数颜色数是指图像能使用的颜色的数目,即所谓色调的丰富与否。颜色数取决于每个像素用多少存储位数(bit)来存储颜色信息。每个像素所占用的存储位数称为图像深度或像素深度。目前使用的图像深度有1,4,8,24四种。假如红、绿、蓝三基色分别各用8位表示,则每个像素的颜色用24位表示,即图像深度为24,那么可以表示224=16,777,216种不同的颜色。这时图像
13、已经很接近自然界真实的颜色,故称为真彩色(True Color)图像。15谢谢观赏2019-6-23(3)数据量 位图图像的数据量是所需存储空间的度量。它取决于图像幅面的大小、所使用的分辨率以及颜色深度等情况的综合。位图图像的数据量是很大的。位图图像的存储和显示一般都要用数据压缩编码和解码技术。若屏幕分辨率为640480,颜色数为8位,则满屏图像的数据量为:6404808/8=307200(字节)3位图图像文件的格式 位图图像仍以文件方式存储。位图图像文件一般由两部分组成:图像说明部分和图像数据部分。针对不同的应用目标,各类公司先后开发了多达数十种位图图像文件格式。其中在多媒体PC中较常用的格
14、式有PCX、BMP、GIF、TIFF、TGA、DIB等。16谢谢观赏2019-6-23BMP(BitMap)是一种位映射存储方式、与设备无关的图像文件格式,有压缩和非压缩之分。作为图像资源使用的文件一般都是不压缩的BMP文件。Windows的图像资源多以该格式存储。GIF(Graphics Interchange Format)格式由美国联机服务商CompuSever开发,是Internet上WWW的重要文件格式之一。GIF格式是无损压缩,压缩比比较高,文件长度比BMP格式约小1/3-1/2。TIFF(Tagged Image File Format)格式也称为TIF格式,由Aldus公司(后
15、与Adobe公司合并)和Microsoft公司合作开发。最早用于扫描仪和桌面排版。其文件有压缩和非压缩两类。非压缩的文件独立于软、硬件,有良 好 的 兼 容 性。许 多 主 流 软 件 如 CorelDRAW、PhotoShop、PageMaker、PhotoStyler等均支持这种格式。17谢谢观赏2019-6-234矢量图形的特点和文件格式 通过对复杂的自然图像分析、抽象,提取特征,以算法描述,并以绘图指令表示各个有独立意义的基本信息单位,运行这些指令构成的程序,就可以生成矢量图形。特点:(1)矢量图形不是自然图像的逐点描述,而是视觉重点的抽象表达,因此是图像的信息子集。(2)矢量图形可以
16、用数学方法描述和变换,能够对图形元素分别控制,实施规则化的灵活变换。(3)矢量图形占用的存储空间比位图图像小得多,易于保存和传输。利用图形学技术,可以由矢量图形构造实体造型、三维物体显示、真实感场景生成等,成为计算机辅助工程的研究热点。18谢谢观赏2019-6-23常见的矢量图形文件的格式有:DXF/DXB:AutoDisk AutoCAD图形交换格式DRW:Lotus Freelance/Micrografx软件GEM:面向对象的GEM文件格式GL:HP绘图仪图形语言PIF:IBM Picture Interchange FormatPICT:MacDraw,Apple软件CGM:Compu
17、ter Graphics Metafile其中CGM是一套与设备无关的图形文件ISO标准,它为图形设备接口标准化创造了条件,提供了不同图形系统的图形集成的手段。国际标准化组织提出了窗口管理系统(GUI),计算机图形设备接口(CGI)、图形核心系统(GKS)等基本图形软件的标准。19谢谢观赏2019-6-235数字视频图像的特点与处理从物理意义上看,动态图像是由多幅单帧图像序列连续显示构成的。电视、电影、计算机动画及其混合形式,是以不同技术处理和实现的动态图像,其概念的实质是相同的。动态图像有三个基本的特点:具有时间连续性,因而适合表现对象的运动过程;帧与帧之间具有相关性,邻帧之间只有10%以下
18、的像素有亮度变化,1%以下的像素有色度变化,因而数据压缩余地大;具有实时性,播放时必须在0.05秒至0.1秒内完成画面更换,因而数据量大,要求通讯频带宽。20谢谢观赏2019-6-23 数字视频图像是在彩色电视的集成上发展起来的。它将彩色电视的视频图像数字化,按照特定的标准编码存储、传输。目前电视有三种不同的制式(不包括高清晰度电视HDTV):PAL制(我国及东南亚国家采用)、NTSC制(美国等国家采用)、SECAM制。视频图像数字化除了要经过采样、A/D转换、解码之外,由于电视的彩色一般采用Y(亮度)、U、V(色差)分量表示,而计算机常用R(红)、G(绿)、B(蓝)分量表示,因此存在彩色空间
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