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1、计算机文化数字媒体算机文化数字媒体本讲稿第一页，共七十页第第8章章 数字媒体数字媒体2本章内容本章内容A部分:数字声音B部分:位图图形C部分:矢量图形与三维图形D部分:数字视频E部分:数字版权管理本讲稿第二页，共七十页第第8章章 数字媒体数字媒体3数字声音数字声音数字音频基础知识便携式音频播放器MIDI音乐语音识别与语音合成本讲稿第三页，共七十页第第8章章 数字媒体数字媒体4数字音频基础知识数字音频基础知识数字音频在数字设备中以二进制格式表示的音乐、语音和其他声音计算机数据的存储是以0、1（序列）的形式存取的数字音频就是首先将音频文件转化成二进制数据保存,播放的时候就把这些数据转换为模拟信号送

2、到喇叭播出本讲稿第四页，共七十页1、模拟声波是具有连续值的光滑曲线2、要将波数字化，就要将这个波切成竖直的叫做“样本”的片段3、每个样本的高度被转换成二进制数据并存储起来本讲稿第五页，共七十页采样率采样率采样率（也称为采样速度或者采样频率）定义了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数，它用赫兹（Hz）来表示。采样率：简单地说就是通过波形采样的方法记录1秒钟长度的声音，需要多少个数据（声音每秒被测量的次数）。44KHz采样率的声音就是要花费44000个数据来描述1秒钟的声音波形。原则上采样率越高，声音的质量越好。本讲稿第六页，共七十页第第8章章 数字媒体数字媒体7计算机怎么生成数字音频计算

3、机怎么生成数字音频声卡声卡负责将存储在音频文件的数字比特转换成音乐、声音效果和语音数字信号处理器处理数字音频文件的专门电路：1、播放时，把数字转换成模拟波2、录音时，将模拟波转换成数字3、需要的时候，处理压缩和解压缩本讲稿第七页，共七十页声卡从微处理器接收数据声卡的数字信号处理器将数据解压缩，并将其转换成模拟信号声卡将模拟信号发送给扬声器本讲稿第八页，共七十页第第8章章 数字媒体数字媒体9数字音频格式数字音频格式最常见的数字音频格式包括ACC（.acc）、AIFF（.aif）、MP3（.mp3）、RealAudio（.ra、.rx）、Wave（.wav）和WMA（.wma）WAV（无损的音乐）

4、：是微软公司开发的一种声音文件格式，WAV格式的声音文件质量和CD相差无几，也是目前PC机上广为流行的声音文件格式，几乎所有的音频编辑软件都“认识”WAV格式。MP3（流行的风尚）：其文件尺寸小，音质好；所以在它问世之初还没有什么别的音频格式可以与之匹敌，因而为.mp3格式的发展提供了良好的条件。直到现在，这种格式还是风靡一时，作为主流音频格式的地位难以被撼动。WMA（最具实力的敌人）：WMA(Windows Media Audio)格式是来自于微软的重量级选手，后台强硬，音质要强于MP3格式本讲稿第九页，共七十页第第8章章 数字媒体数字媒体10MIDI音乐音乐乐器数字接口(MusicalIn

5、strumentDigitalInterface,MIDI)是20世纪80年代初为解决电声乐器之间的通信问题而提出的。MIDI传输的不是声音信号,而是音符、控制参数等指令,它指示MIDI设备要做什么,怎么做,如演奏哪个音符、多大音量等。它们被统一表示成MIDI消息(MIDIMessage)MIDI仅仅是一个通信标准，它是由电子乐器制造商们建立起来的，用以确定电脑音乐程序、合成器和其他电子音响的设备互相交换信息与控制信号的方法。本讲稿第十页，共七十页MIDI文件是一种描述性的“音乐语言”，它将所要演奏的乐曲信息用字节进行描述。譬如在某一时刻，使用什么乐器，以什么音符开始，以什么音调结束，加以什么

6、伴奏等等，也就是说MIDI文件本身并不包含波形数据，所以MIDI文件非常小巧。很多流行的游戏、娱乐软件中都有不少以MID为扩展名的MIDI格式音乐文件。本讲稿第十一页，共七十页合成原理合成原理现在的声卡大都采用的是波表合成，它首先将各种真实乐器所能发出的所有声音（包括各个音域、声调）进行取样，存储为一个波表文件。在播放时，根据MIDI文件记录的乐曲信息向波表发出指令，从“表格”中逐一找出对应的声音信息，经过合成、加工后回放出来本讲稿第十二页，共七十页第第8章章 数字媒体数字媒体13MIDI音乐音乐MIDI（乐器数字接口）为合成器、电子MIDI设备和计算机等存储音乐制定了一种标准方式具有MIDI

7、功能的声卡包含了波表一组预先录制的乐器的声音本讲稿第十三页，共七十页MIDI优缺点优缺点文件小不能生成高质量的作品没有真实声音的完整回音本讲稿第十四页，共七十页第第8章章 数字媒体数字媒体15语音识别和语音合成语音识别和语音合成语音合成是利用机器生成类似口语单词的过程文字语音转换软件语音识别是机器“理解”口语单词的能力语音识别软件本讲稿第十五页，共七十页语音合成语音合成语音合成，又称文语转换（TexttoSpeech）技术，能将任意文字信息实时转化为标准流畅的语音朗读出来，相当于给机器装上了人工嘴巴。语音合成，就是让电脑把输入的文字用人类的声音朗读出来，这样，在看一些资料的时候，就不需要费眼睛

8、去看了。文语转换过程是先将文字序列转换成音韵序列，再由系统根据音韵序列生成语音波形本讲稿第十六页，共七十页语音识别语音识别与机器进行语音交流，让机器明白你说什么，这是人们长期以来梦寐以求的事情语音识别技术就是让机器通过识别和理解过程把语音信号转变为相应的文本或命令的高技术所谓语音识别，就是电脑用户，可以通过麦克风向计算机下达命令，计算机根据命令进行操作，还可以通过麦克风来输入文字，这样，可比使用键盘输入汉字来快的多微软在office和vista中都应用了自己开发的语音识别引擎，微软语音识别引擎的使用是完全免费的本讲稿第十七页，共七十页让电脑学会让电脑学会“听话听话”和和“说话说话”-语音识别与

9、语音合成软件语音识别与语音合成软件 一、语音专家语音专家是1款语音识别软件,它把电脑使用过程中经常使用的操作，比如打开注册表编辑器，打开记事本程序等，制作成语音命令，您只要通过麦克风输入指定的语音，就可以执行这些操作。比如，您通过麦克风说“注册表”，就立即打开注册表编辑器，这样，就减少了操作步骤，减轻了劳动。您还可以通过语音来输入汉字，当然了，不可能保证百分之百的准确，不过，输入的准确率还是比较高的。本讲稿第十八页，共七十页二、语音大师语音大师是1款语音识别软件，可以语音输入文字，软件安装以后会在桌面上建立1个快捷方式，点这个快捷方式就可以启动语音大师了。语音大师在启动以后，会出现1个对话框，

10、要求您输入语音命令，和输入这个语音命令所对应的文字，以后如果您想在什么地方输入文字，只要您使用麦克风说出事先设定的语音命令，就可以输入指定的文字，比如，你设定的语音命令是你好，输入的文字是你好，您在QQ上或者word或者其它的需要输入文字的地方，通过麦克风说你好，就可以输入你好这2个文字了。本讲稿第十九页，共七十页三、语音精灵语音精灵是1个语音合成软件,使用了TTS技术，就是TextToSpead,可以把文本转化成语音，然后读出来.可以朗读txt文件,可以把朗读的语音保存为wav文件，这样，如果，我们在电脑上看资料的时候，如果感觉到眼不舒服，就可以使用这个软件来朗读资料，减轻了眼睛的疲劳。本讲

11、稿第二十页，共七十页第第8章章 数字媒体数字媒体21位图图形位图图形位图基础知识扫描仪和照相机图像分辨率颜色深度与调色板图像压缩位图图形格式本讲稿第二十一页，共七十页第第8章章 数字媒体数字媒体22位图图形位图图形位图图形是使用颜色点来描绘图像的，我们称之为像素像素，这些像素是在网格内安排好的。创建图像的方式同马赛克镶嵌极为类似。由点阵组成每个点的颜色都存储为二进制数字本讲稿第二十二页，共七十页第第8章章 数字媒体数字媒体23图像分辨率图像分辨率以横向和纵向所含像素数目来表示分辨率越高，包含的数据（更大的文件大小）越多而且质量越好本讲稿第二十三页，共七十页第第8章章 数字媒体数字媒体24图像分

12、辨率图像分辨率可以通过裁减来减小位图文件的大小位图是依赖分辨率的本讲稿第二十四页，共七十页第第8章章 数字媒体数字媒体25图像分辨率图像分辨率在提高位图的分辨率时，可能要进行像素插补有些图像可能会出现像素化现象本讲稿第二十五页，共七十页每个像素的色彩信息由RGB组合或者灰度值表示。根据颜色信息所需的数据位分为1、4、8、16、24及32位等，位数越高颜色越丰富，相应的数据量越大。其中使用1位表示一个像素颜色的位图因为一个数据位只能表示两种颜色，所以又称为二值位图。通常使用24位RGB组合数据位表示的的位图称为真彩色位图。本讲稿第二十六页，共七十页RGB(red,gree,blue)(红、绿、蓝

13、)是最常见的彩色模型，它是一种正方体的空间结构模型。红、绿、蓝是相互正交的坐标轴，每个坐标轴都量化为0255,0对应最暗，255对应最亮。彩色立方体中任一点都表示一种颜色，RGB图像又称真彩色图像，它是利用R,G,B三个分量表示一个像素的颜色，通过三基色可以合成出任意颜色。常见颜色的RGB数值，黑色(0,0,0)白色(255,255,255)灰色(128,128,128)红色(255,0,0)绿色(0,255,0)蓝色(0,0,255)青色(0,255,255)品红(255,0,255)黄色(255,255,0)。本讲稿第二十七页，共七十页图像压缩图像压缩图像压缩是指以较少的比特有损或无损地表

14、示原来的像素矩阵的技术,也称图像编码.图像压缩：减少表示数字图像时需要的数据量图像压缩的目的是用更加高效的格式存储和传输数据。图像数据之所以能被压缩，是因为数据中存在着冗余：图像中相邻像素间的相关性引起的空间冗余；图像序列中不同帧之间存在相关性引起的时间冗余；不同彩色平面或频谱带的相关性引起的频谱冗余。本讲稿第二十八页，共七十页图像压缩可以是有损数据压缩也可以是无损数据压缩。无损压缩行程编码有损压缩首先调整邻接像素颜色对图像进行预处理，然后使用行程编码本讲稿第二十九页，共七十页位图图形格式位图图形格式BMP：Windows 位图位图 Windows位图可以用任何颜色深度（从黑白到24位颜色）存

15、储单个光栅图像。Windows位图文件格式与其他MicrosoftWindows程序兼容。它不支持文件压缩，也不适用于Web页。从总体上看，Windows位图文件格式的缺点超过了它的优点。本讲稿第三十页，共七十页PCX：PC 画图画图“PC画图”图片会以任何颜色深度存储单个光栅图像。画笔图片更广泛地用于较早的Windows程序和基于MS-DOS的程序。画笔图片与许多较新的程序兼容。PCX图片支持“行程长度编码”(RLE)内部压缩。优点：PCX在许多基于Windows的程序和基于MS-DOS的程序间是标准格式。PCX支持内部压缩。缺点：PCX不受Web浏览器支持。现在不常使用本讲稿第三十一页，共

16、七十页JPEG：JPEG图片以24位颜色存储单个光栅图像。JPEG是与平台无关的格式，支持最高级别的压缩，不过，这种压缩是有损耗的。渐近式JPEG文件支持交错。优点：摄影作品或写实作品支持高级压缩。利用可变的压缩比可以控制文件大小。JPEG广泛支持Internet标准。缺点：有损耗压缩会使原始图片数据质量下降。JPEG不适用于所含颜色很少、具有大块颜色相近的区域或亮度差异十分明显的较简单的图片。本讲稿第三十二页，共七十页GIF：GIF图片以8位颜色或256色存储单个光栅图像数据或多个光栅图像数据。GIF图片支持透明度、压缩、交错和多图像图片（动画GIF）。优点：GIF广泛支持Internet标

17、准。支持无损耗压缩和透明度。动画GIF很流行，易于使用许多GIF动画程序创建。缺点：GIF只支持256色调色板，因此，详细的图片和写实摄影图像会丢失颜色信息，而看起来却是经过调色的。在大多数情况下，无损耗压缩效果不如JPEG格式或PNG格式。本讲稿第三十三页，共七十页TIFF：标记图像文件格式标记图像文件格式 TIFF以任何颜色深度存储单个光栅图像。TIFF可以被认为是印刷行业中受到支持最广的图形文件格式。TIFF支持可选压缩，不适用于在Web浏览器中查看。优点：TIFF是广泛支持的格式，尤其是在Macintosh计算机和基于Windows的计算机之间。支持有损压缩。缺点：TIFF不受Web浏

18、览器支持。本讲稿第三十四页，共七十页第第8章章 数字媒体数字媒体35矢量图形和三维图形矢量图形和三维图形矢量图形基础知识矢量图形位图转换Web上的矢量图形三维图形本讲稿第三十五页，共七十页矢量图形矢量图形矢量图像，也称为面向对象的图像或绘图图像，在数学上定义为一系列由线连接的点。矢量文件中的图形元素称为对象。每个对象都是一个自成一体的实体，它具有颜色、形状、轮廓、大小和屏幕位置等属性。本讲稿第三十六页，共七十页第第8章章 数字媒体数字媒体37矢量图形基础知识矢量图形基础知识本讲稿第三十七页，共七十页既然每个对象都是一个自成一体的实体，就可以在维持它原有清晰度和弯曲度的同时，多次移动和改变它的属

19、性，而不会影响图例中的其它对象。本讲稿第三十八页，共七十页本讲稿第三十九页，共七十页本讲稿第四十页，共七十页本讲稿第四十一页，共七十页矢量图矢量图vector也叫做向量图，就是缩放不失真的图像格式。矢量图是通过多个对象的组合生成的，对其中的每一个对象的纪录方式，都是以数学函数来实现的，也就是说，矢量图实际上并不是象位图那样纪录画面上每一点的信息，而是纪录了元素形状及颜色的算法，当你打开一付矢量图的时候，软件对图形象对应的函数进行运算，将运算结果图形的形状和颜色显示给你看。本讲稿第四十二页，共七十页无论显示画面是大还是小，画面上的对象对应的算法是不变的，所以，即使对画面进行倍数相当大的缩放，其显

20、示效果仍然相同不失真举例来说，矢量图就好比画在质量非常好的橡胶膜上的图，不管对橡胶膜怎样的常宽等比成倍拉伸，画面依然清晰，不管你离得多么近去看，也不会看到图形的最小单位本讲稿第四十三页，共七十页优越之处优越之处保存最少的信息，文件大小比位图要小，并且文件大小与物体的大小无关可以无限地放大这个圆，它仍然保持平滑；用多边形表示的曲线将会显现出不是真正的曲线在放大的时候，直线与曲线都不会成比例地变粗，它只会保持不变或者要小于缩放比例；为了看起来比较平滑，使用简单几何形状表示的不规则曲线将会成比例地变粗，并且看起来不再像这些几何形状保存的物体参数可以在后面修改。这也就是说物体的运动、缩放、旋转、填充等

21、都不会降低绘制的精度。另外，可以用与设备无关的单位表示，这样更好地栅格设备上进行栅格化从三维的视角来看，由于阴影可以抽象为形成它们的光线，所以矢量图形的阴影渲染更加真实。这样就可以得到真实感的图像及渲染效果。本讲稿第四十四页，共七十页第第8章章 数字媒体数字媒体45矢量图形基础知识矢量图形基础知识改变大小时矢量图形比位图效果更佳矢量图形占用的存储空间通常比位图少矢量图形通常不如位图图像真实在矢量图形中编辑对象比在位图图形中容易本讲稿第四十五页，共七十页第第8章章 数字媒体数字媒体46矢量图形基础知识矢量图形基础知识本讲稿第四十六页，共七十页矢量图形格式也很多，如AdobeIllustrator

22、的*.AI、*.EPS和SVG、AutoCAD的*.dwg和dxf、CorelDRAW的*.cdr、windows标准图元文件*.wmf和增强型图元文件*.emf等等。当需要打开这种图形文件时，程序根据每个元素的代数式计算出这个元素的图形，并显示出来。就好象我们写出一个函数式，通过计算也能得出函数图形一样编辑这样的图形的软件也叫矢量图形编辑器。如：AutoCAD、CorelDraw、Illustrator、Freehand等。本讲稿第四十七页，共七十页第第8章章 数字媒体数字媒体48矢量图形矢量图形位图转换位图转换光栅化会为矢量图像添加栅格并确定每个像素的颜色描图软件会定位位图图像中对象的边界

23、并将得到的形状转换为矢量图形对象本讲稿第四十八页，共七十页第第8章章 数字媒体数字媒体49Web上的矢量图形上的矢量图形SVG(可缩放矢量图形)和Flash都是用于Web的矢量图形格式使用矢量图形的优点一致的画质可搜索性文件小巧本讲稿第四十九页，共七十页第第8章章 数字媒体数字媒体50三维图形三维图形存储为一组指令含有构成线框的线条的位置和长度渲染过程会用表面纹理和颜色覆盖线框光线追踪为三维图像加上了光亮和阴影本讲稿第五十页，共七十页第第8章章 数字媒体数字媒体51三维图形三维图形三维图形软件提供了绘制线框以及制定渲染所要的颜色和纹理的工具本讲稿第五十一页，共七十页本讲稿第五十二页，共七十页二

24、维三维动画二维三维动画二维动画的特点：二维动画是对手工传统动画的一个改进。就是可将事先手工制作的原动画逐帧输入计算机，由计算机帮助完成绘线上色的工作，并且由计算机控制完成纪录工作。三维动画的特点：三维动画首先建立角色、实物和景物的三维数据模型。三维动画在三维动画空间运动、或远或近、或旋转或移动，或变形或变色等。然后，在计算机内部“架上”虚拟的摄像机，调整好镜头，“打上”灯光，最后形成一系列栩栩如生的画面。它是根据三维数据在计算机内部生成的，运动轨迹和动作的设计也是在三维空间中考虑的。本讲稿第五十三页，共七十页FlashFlash由macromedia公司推出的交互式矢量图和Web动画的标准。网

25、页设计者使用Flash创作出既漂亮又可改变尺寸的导航界面以及其他奇特的效果。Flash动画可以放在网上供人欣赏和下载，由于使用的是矢量图技术，具有文件小、传输速度快、播放采用流式技术的特点，因此动画是边下载边播放，如果速度控制得好，则根本感觉不到文件的下载过程。所以Flash动画在网上被广泛传播。本讲稿第五十四页，共七十页特性特性被大量应用于互联网网页的矢量动画文件格式。使用向量运算VectorGraphics的方式，产生出来的影片占用存储空间较小。使用Flash创作出的影片有自己的格式swf该公司声称全世界97%的网络浏览器都内建Flash播放器FlashPlayer本讲稿第五十五页，共七十

26、页第第8章章 数字媒体数字媒体56数字视频数字视频数字视频基础知识创建视频的连续镜头视频传输视频编辑视频输出桌面视频、PDA视频和Web视频视频DVD本讲稿第五十六页，共七十页第第8章章 数字媒体数字媒体57数字视频基础知识数字视频基础知识数字视频就是先用摄像机之类的视频捕捉设备,将外界影像的颜色和亮度信息转变为电信号，再记录到储存介质（如录像带）。播放时，视频信号被转变为帧信息，并以每秒约30帧的速度投影到显示器上，使人类的眼睛认为它是连续不间断地运动着的。本讲稿第五十七页，共七十页视频压缩视频压缩视频信号数字化后数据带宽很高，通常在20MB/秒以上，因此计算机很难对之进行保存和处理。采用压

27、缩技术以后通常数据带宽右以降到1-10MB/秒，这们就可以将视频信号保存在计算机中并作相应的处理视频压缩技术是计算机处理视频的前提本讲稿第五十八页，共七十页视频图像数据有极强的相关性，也就是说有大量的冗余信息如果在一个60秒的视频作品中每帧图像中都有位于同一位置的同一把椅子,有必要在每帧图像中都保存这把椅子的数据吗?冗余信息可分为空域冗余信息和时域冗余信息。压缩技术就是将数据中的冗余信息去掉（去除数据之间的相关性），压缩技术包含帧内图像数据压缩技术、帧间图像数据压缩技术等本讲稿第五十九页，共七十页无损压缩无损压缩无损一词的意思是“不丢失数据”。当一个文件以无损格式压缩时,全部数据仍然存在,这与

28、压缩文档很相似文档文件虽然变小了,但解压缩之后每一个字都还存在。您可以反复保存无损视频而不会丢失任何数据这种压缩只是将数据压缩到更小的空间。无损压缩节省的空间较少,因为在不丢失信息的前提下,只能将数据压缩到这一程度。本讲稿第六十页，共七十页有损压缩有损压缩有损压缩丢弃一些数据,以便获得较低的位速。压缩结果是文件变小,但包含的源数据也更少。每次以有损文件格式保存文件时,都会损失很多数据即使用同一种格式保存也是如此。一条好的经验是,只在项目的最后阶段才使用有损压缩。本讲稿第六十一页，共七十页第第8章章 数字媒体数字媒体62DRM基础知识基础知识数字版权管理（DRM：DigitalRightsMan

29、agement）是版权持有人为了限制对数字内容的访问和使用所用到的一系列技术本讲稿第六十二页，共七十页第第8章章 数字媒体数字媒体63信号加扰和数字水印信号加扰和数字水印信号加扰会扰乱有线电视或卫星电视的图像，直到机顶盒或其他授权过的装置对图像进行解扰才能正常显示数字水印是插入到图像中某个位置的比特图案，或是用来追踪、识别、校验和控制内容使用的内容流本讲稿第六十三页，共七十页第第8章章 数字媒体数字媒体64CD拷贝保护拷贝保护拷贝保护是指用来防止消费者复制内容的技术本讲稿第六十四页，共七十页第第8章章 数字媒体数字媒体65DVD DRM拷贝生成管理是一种能指定内容流可以被复制的次数的数字水印本

30、讲稿第六十五页，共七十页第第8章章 数字媒体数字媒体66DVD DRM模拟保护系统是指任何向视频流中插入信号以防止视频的模拟输出被复制的DRM技术CSS(内容扰乱系统)是一种对存储在DVD上内容进行加密并控制对内容的使用的DRM技术本讲稿第六十六页，共七十页第第8章章 数字媒体数字媒体67DVD DRM本讲稿第六十七页，共七十页第第8章章 数字媒体数字媒体68DVD DRMDVE区码指定了能合法使用DVD光盘和播放器的地理区域AACS(高级访问内容系统)是一种用来加密和保护光盘上内容的DRM技术本讲稿第六十八页，共七十页第第8章章 数字媒体数字媒体69数字下载的数字下载的DRM用来控制从iTunes商店下载的音乐的FairPlay微软为许多在线音乐商店（包括Zune）提供了DRM技术本讲稿第六十九页，共七十页第第8章完章完数字媒体数字媒体本讲稿第七十页，共七十页