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1、q多媒体技术多媒体技术1.多媒体技术的基本概念2.多媒体信息的数字化采集与生成3.数字化多媒体信息的压缩存储技术4.多媒体信息的编辑处理1.多媒体技术的基本概念n什么是多媒体（什么是多媒体（Multimedia)与多媒体技术与多媒体技术n媒体媒体又称媒介、媒质，它的英文是medium(单数)和media(复数)，1指的是用于分发信息和展现信息的手段、方法、工具、设备或装置。n 多媒体技术多媒体技术就是计算机交互式综合处理多种媒体信息文本、图形、图像和声音，使多种信息建立逻辑连接，集成为一个系统并具有交互性。简言之，多媒体技术就是计算机综合处理声、文、图信息的技术，具有集成性、交互性、数字化和实
2、时性。1.多媒体技术的基本概念n（1）集成性 多媒体的集成性主要表现在两个方面，即多媒体信息的集成和处理这些多媒体信息的设备的集成。多媒体信息的集成是指将文字、声音、图形、图像、动画、视频等信息集成在一起，综合处理，表现一个完整的多媒体化信息；多媒体设备的集成包括计算机系统、存储设备、音响设备、视频设备等的集成，是指将各种媒体在各种设备上有机地组织在一起，形成多媒体系统，从而实现声、文、图、像的一体化处理。1.多媒体技术的基本概念n多媒体计算机（图）能对文本、声音、图形、图像等多种媒体进行采集、存储、能对文本、声音、图形、图像等多种媒体进行采集、存储、编辑处理和表现（输出）编辑处理和表现（输出
3、）1.多媒体技术的基本概念n（2）交互性 交互性是多媒体技术的关键特性，它向用户提供了更加有效地控制和使用信息的手段，可以增加对信息的注意和理解，延长信息的保留时间，使人们获取信息和使用信息的方式由被动变为主动。人们可以根据需要对多媒体系统进行控制、选择、检索和参与多媒体信息的播放和节目的组织。目前，交互的主要方式是通过观察屏幕的显示信息，利用鼠标、键盘或触摸屏等输入设备对屏幕的信息进行选择，达到人机对话的目的。随着信息处理技术和通信技术的发展，还可以通过语音输入、网络通信控制等手段来进行交互。1.多媒体技术的基本概念n（3）实时性 由于多媒体技术是研究多种媒体集成的技术，其中声音和活动的图像
4、是与时间密切相关的，这就要求对它们进行处理以及人机的交互、显示、检索等操作都必须实时完成，特别是在多媒体网络和多媒体通信中，实时传播和同步支持是一个非常重要的指标。如在播放声音和图像时，不能出现停顿现象，并且要保持同步，否则会影响播放的效果。2.多媒体信息的数字化采集与生成（1）文字的数字化编码（2）声音的数字化采集（3）图像的数字化采集（4）MIDI音乐与电脑动画2.多媒体信息的数字化采集与生成n（1）文字的数字化编码1西文字符编码 在计算机中，西文采用ASCII码表示。2汉字编码 （1）汉字的输入编码 （2）汉字内码 （3）汉字字形码2.多媒体信息的数字化采集与生成n（2）声音的数字化采集
5、人们之所以能听到各种声音，是因为不同频率的声波通过空气产生振动，对人耳刺激的结果。规则音频是一种连续变化的模拟信号，可用一条连续的曲线来表示，称为声波。因声波是在时间和幅度上都连续变化的量，所以称为模拟量。模拟音频信号有两个基本参数：频率和振幅。声音的频率体现音调的高低声音的振幅决定了音量的强弱程度。时间时间振幅振幅(dB)2秒秒1秒秒2.多媒体信息的数字化采集与生成n（2）声音的数字化采集如果要用计算机对模拟音频信息进行处理，则首先要通过A/D（模/数）转换设备将模拟音频信号变成数字信号，实现音频信号的数字化。数字化的声音易于用计算机软件处理，现在几乎所有的专业化声音录制器、编辑器都是数字的
6、。对模拟音频的数字化过程涉及到音频的采样、量化和编码。采样采样量化量化编码编码00112.多媒体信息的数字化采集与生成n（2）声音的数字化采集采样频率采样频率采样频率是指计算机每秒钟采集多少个声音样本。采样频率越高，即采样的间隔时间越短，则在单位时间内计算机得到的声音样本数据就越多，对声音波形的表示也越精确。只有采样频率高于声音信号最高频率的两倍时，才能把数字信号表示的声音较好地还原为原来的声音。人耳的听力范围:2020KHz CD音乐的采样频率为：44.1kHz DV录象的声音采样频率为：48kHz采样采样量化量化编码编码00112.多媒体信息的数字化采集与生成n（2）声音的数字化采集量化位
7、数量化位数在相同的采样频率之下，量化位数愈高，声音的质量越好。同样，在相同量化位数的情况下，采样频率越高，声音效果也就越好。如CD音乐的量化位数为：16bit采样采样量化量化编码编码00112.多媒体信息的数字化采集与生成n（2）图像的数字化采集电脑中的图像分为点阵图像与矢量图形6464像素像素点阵图像点阵图像模拟图像的数字化采集得到的是点阵图像矢量图形矢量图形2.多媒体信息的数字化采集与生成n（2）图象的数字化采集图像采样与量化就是把图像分割成为一系列小区域，用特定位数的二进制数值来表示每一个小区域的亮度、色彩等特征。具体的做法就是对图像在水平方向和垂直方向上等间隔地分割成矩形网状结构，所形
8、成的矩形微小区域，称之为像素点。一幅图像画面可被表示成MN个像素构成的像素点的集合，MN称为图像的分辨率。2.多媒体信息的数字化采集与生成n（2）图象的数字化采集图像采样时的分辨率是影响图像质量的重要指标。分辨率越高，得到的图像样本就越细腻逼真，图像的质量越高。6464像素128128像素 1616像素2.多媒体信息的数字化采集与生成n（2）图象的数字化采集在图像量化时，一个黑白图像（灰度图像），若只有黑白之分，则可用“0”或“1”两个值来表示，只须使用一位二进制数据表示每个像素的颜色值。当使用8位时，可表示256级的灰度值。对于单色灰度图像，只用一组二进制数据。彩色图像一般用三组二进制数据分
9、别表示每个像素的红（R）、绿（G）、蓝（B）三个基色，其每个像素产生的数据位数为三组二进制数据的位数之和。使用使用3 3X8 8位位(24(24位真彩色位真彩色)使用使用4 4位位(16(16级灰度级灰度)使用使用1 1位位(2(2色色)2.多媒体信息的数字化采集与生成n多媒体数据资料的获取声音资料的获取：.使用录音软件通过声卡录制外部声音.使用录音软件录制电脑内部的声音.从光盘、网络等其他途径获取.使用专业软件合成2.多媒体信息的数字化采集与生成n多媒体数据资料的获取图像资料的获取：1使用扫描仪扫入图像2使用摄像机捕捉3利用抓图热键获取图像4使用数字照相机拍摄5从光盘、网络等其他途径获取图像
10、6利用专业软件创建图像2.多媒体信息的数字化采集与生成n（4）MIDI音乐与电脑动画音乐合成音乐合成MIDI（Musical Instrument Digital Interface，乐器数字接口）MIDI声音记录电子乐器键盘的弹奏过程（也可用电脑软件模拟），是将乐曲进行一种数字化的描述，这种描述称为MIDI消息。当需要播放这段音乐时，从相应的MIDI文件中读出MIDI消息，由合成器来解释这些消息中的符号，并生成所需要的乐器的声音波形，经放大后由扬声器输出。在计算机中播放MIDI信息须使用带有合成器的声卡。特点：音乐符号化的一种方法数据量少易于编辑、修改适用于表示各种乐曲演奏的音乐尚不能表示声
11、音2.多媒体信息的数字化采集与生成n（4）MIDI音乐与电脑动画电脑动画电脑动画1二维动画二维动画是平面动画，常用于影视制作、教学演示、互联网应用等。常用的二维动画制作软件有：（1）传统动画制作Animator Studio 为Autodesk公司推出的Windows版二维动画制作软件，集动画制作、图像处理、音乐编辑、音乐合成等多种功能于一体。Morph动画变形软件Morph用于制作变形动画，简单易学。2.多媒体信息的数字化采集与生成n（4）MIDI音乐与电脑动画电脑动画电脑动画1二维动画（）FLASH动画软件FLASH使用矢量图形制作动画，具有缩放不失真、文件体积小、适合在网上传输等特点。可
12、嵌入声音、电影、图形等各种文件，还可进行交互性控制。目前，FLASH在网页制作、多媒体开发过程中得到广泛应用，已成为交互式矢量动画的标准。2.多媒体信息的数字化采集与生成n（4）MIDI音乐与电脑动画电脑动画电脑动画1二维动画（3）GIF动画制作GIF动画以其制作简单、适用广泛，在网页动画中的地位无可替代。目前GIF动画制作软件非常多。Ulead Gif Animator：是制作Gif动画工具中功能最强大、操作最简单的动画制作软件之一。利用这种专门的动画制作程序，可以轻松方便地制作出自己需要的动画来。ImageReady、Fireworks2.多媒体信息的数字化采集与生成n（4）MIDI音乐与
13、电脑动画电脑动画电脑动画2三维动画三维动画属于造型动画，可以模拟真实的三维空间。通过计算机构造三维几何造型，并给表面赋予颜色、纹理，然后设计三维形体的运动、变形，调整灯光的强度、位置及移动，最后生成一系列可供动态实时播放的连续图像。三维动画可以实现某些形体操作，如：平移、旋转、模拟摄像机的变焦、平转等。3ds max、MAYA、Softimage XSI3.数字化多媒体信息的压缩存储技术（1）声音的压缩技术与文件格式 不经过压缩处理的声音文件(44KHz,128bit)（如CD音频、WAV文件），每分钟约需M的存储空间。而MP3文件仅为M左右。1WAV文件文件WAV文件又称波形文件，是Micr
14、osoft公司的音频文件格式。WAV文件来源于对声音的模拟波形的采样，并以不同的量化位数把这些采样点的值转换成二进制数，然后存入磁盘，这就产生了波形文件。文件扩展名为.WAV2VOC文件文件VOC文件是Creative公司所使用的标准音频文件格式，也是声霸卡（Sound Blaster）所使用的音频文件格式，其与WAV文件类似。3.数字化多媒体信息的压缩存储技术（1）声音的压缩技术与文件格式 3MP3文件文件采用ISO成立的运动图像专家组(Moving Picture Experts Group,MPEG)制定的MPEG-1的音频压缩技术生成。其压缩是一种有损压缩，根据压缩质量和编码复杂程度的
15、不同可分为3层（MPEG Audio Layer1/2/3），分别对应MP1、MP2和MP3这三种声音文件。CD音质的音乐，未经压缩需要10MB存储空间，而经过MP3压缩编码后只有1MB左右，其音质基本保持不失真。文件扩展名为.MP3WMA文件文件WMA文件是Microsoft公司的压缩音频文件格式，其压缩率一般可以达到1:18。文件扩展名为.WMA3.数字化多媒体信息的压缩存储技术（1）声音的压缩技术与文件格式 5RealAudio文件文件 RealAudio文件是RealNetworks公司开发的一种新型流式音频（Streaming Audio）文件格式；它采用RealNetworks所制
16、定的音频、视频压缩规范进行有损压缩，主要用于在低速率的广域网上实时传输音频信息。文件扩展名为：.RA、.RM 或.RAM。6AIFF文件文件 AIFF是音频交换文件格式（Audio Interchange File Format）的英文缩写，是苹果计算机公司开发的一种声音文件格式，被Macintosh平台及其应用程序所支持，其他专业音频软件包也同样支持这种格式。文件扩展名为：.AIF，.AIFF。3.数字化多媒体信息的压缩存储技术（2）图像的压缩技术与文件格式分辨率为800X600的真彩色图象文件，不经过压缩处理（如BMP文件），每幅约需.4M的存储空间。而JPEG文件仅为0.1M左右。1BM
17、P格式格式 BMP文件是Windows使用的标准图像文件格式，Windows系统的图标和背景都采用这种格式。BMP是一种典型的位映射存储形式，它支持 RGB、索引颜色、灰度和位图颜色模式。文件扩展名为.BMP2JPEG格式格式 JPEG是按ISO成立的联合摄影专家组(Joint Photographic Exprerts Group，JPEG)制订的DCT压缩标准来压缩存储的图像文件格式，JPEG使用一种有损压缩算法，但是损失很小，以至于人们很难察觉。用户可以根据自己的需要选择JPEG文件的压缩比。JPEG图像文件格式是目前应用范围非常广泛的一种图像文件格式。文件扩展名为.JPG3.数字化多媒
18、体信息的压缩存储技术（2）图像的压缩技术与文件格式 3GIF格式格式 GIF（Graphics Interchange Format)是由CompuServe公司为了制定彩色图像传输协议而发的无损压缩格式。通常用于以较大色块而非连续色阶呈现的图像。在多媒体制作和网页制作中经常用到这种格式的文件。GIF格式已成为网页图片的标准格式，除了它的文件较小，可以减少下载时间外，还支持透明效果和动画效果。文件扩展名为.GIF 4PNG格式格式PNG流式网络图形格式(Portable Network Graphic Format，PNG)是20世纪90年代中期开始开发的图像文件存储格式，其目的是企图替代GI
19、F文件格式。PNG使用无损压缩技术，支持透明效果。文件扩展名为.PNG3.数字化多媒体信息的压缩存储技术（2）图像的压缩技术与文件格式 5TGA格式格式 TGA格式(Tagged Graphics)是由美国Truevision公司为其显示卡开发的一种图像文件格式，已被国际上的图形、图像工业所接受。TGA的结构比较简单，属于一种图形、图像数据的通用格式，在多媒体领域有很大影响，是计算机生成图像向电视转换的一种首选格式。TGA格式采用无损压缩，支持透明效果。文件扩展名为.TGA 6PSD格式格式 PSD格式是Adobe公司开发的图像处理软件PhotoShop中自建的标准文件格式，是PhotoSho
20、p的默认文件格式，它支持PhotoShop的所有功能，能保存没有合并的图层、通道和蒙板等信息。文件扩展名为.PSD3.数字化多媒体信息的压缩存储技术（）动态图像的压缩技术与文件格式分辨率为720X576的DV录象资料，每分钟约需200M的存储空间。而高质量的MPEG-2视频仅为50M左右，MPEG-4则仅为M左右。MPEG系列：由国际标准化组织ISO成立的运动图像专家组(Moving Picture Experts Group,MPEG)制定主要有：nMPEG-1 MPEG-1制定于1992年，它是将视频数据压缩成12Mb/s的标准数据流。它主要用于家用VCD，对于的彩色画面，清晰度为3522
21、88，采用25帧/秒，压缩比为50：1时，实时录像一个小时，需存储空间为600MB左右。MP3声音文件格式使用的是这一技术的音频Layer 3部分。3.数字化多媒体信息的压缩存储技术（）动态图像的压缩技术与文件格式nMPEG-MPEG-2 是与ITU-T共同制定于1994年，传输速率在310Mbit/s之间。广泛用于DVD影象的压缩。分辨率为（720486），它是高质量视频音频编码标准。MPEG-2标准数据量较大，不便存放和传输。nMPEG-3MPEG-3 原定为HDTV提供20-40Mbps视频压缩技术。后因MPEG-2具有同等效果而停止。与音频MP3无关。nMPEG-4 MPEG-4于19
22、98 年11 月公布，MPEG-4标准主要应用于网络视频传送、手持视频播放设备。其传输速率要求较低，在4800-64000bits/sec之间，分辨率为176X144。MPEG-4利用很窄的带宽，通过帧重建技术，压缩和传输数据，以求得最少的数据获得最佳的图象质量。DivX、XviD和MPEG-4采用同类压缩技术。3.数字化多媒体信息的压缩存储技术（）动态图像的压缩技术与文件格式国际电信联盟(ITUT)制定的H.26X系列,主要应用于视频通信中。nH.261、H.263与MPEG-4类似的视频传输编码技术，但互不兼容。nH.262由ITU-T与MPEG联合制定，相当于MPEG-2nH.264H.
23、264标准是ITU-T的VCEG(视频编码专家组)和ISO的MPEG(活动图像专家组)的联合视频组(JVT，Joint Video Team)开发的标准,也称为MPEG-4 AVC，它作为MPEG-4 Part10，是“高级视频编码”。H.264具有很强的抗误码特性，可适应丢包率高、干扰严重的信道中的视频传输。nAVSAVS是我国第一个具有自主知识产权的数字音视频编解码技术标准。3.数字化多媒体信息的压缩存储技术（）动态图像的压缩技术与文件格式MOV格式RM格式Networks公司所制定的音频视频压缩规范称之为Real Media，用户可以使用RealPlayer或RealOne Player
24、对符合RealMedia技术规范的网络音频/视频资源进行实况转播，并且RealMedia还可以根据不同的网络传输速率制定出不同的压缩比率，从而实现在低速率的网络上进行影像数据实时传送和播放。这种格式的另一个特点是用户使用RealPlayer或RealOne Player播放器可以在不下载音频/视频内容的条件下实现在线播放。RMVB格式这是一种由RM视频格式升级延伸出的新视频格式，它的先进之处在于RMVB视频格式打破了原先RM格式那种平均压缩采样的方式，在保证平均压缩比的基础上合理利用比特率资源，就是说静止和动作场面少的画面场景采用较低的编码速率，这样可以留出更多的带宽空间，而这些带宽会在出现快
25、速运动的画面场景时被利用。这样在保证了静止画面质量的前提下，大幅地提高了运动图像的画面质量，从而图像质量和文件大小之间就达到了微妙的平衡。3.数字化多媒体信息的压缩存储技术（）动态图像的压缩技术与文件格式ASF格式格式 它的英文全称为Advanced Streaming format，它是微软为了和现在的Real Player竞争而推出的一种视频格式，用户可以直接使用Windows自带的Windows Media Player对其进行播放。由于它使用了MPEG-4的压缩算法，所以压缩率和图像的质量都很不错 WMV格式3GP格式3GP是一种类似MP4文件格式,广泛应用于手机视频的一种文件格式,目
26、前对3GP视频支持较好的软件有QuickTime6.5和realplay10.AVI文件它的英文全称为Audio Video Interleaved，即音频视频交错格式。它于1992年被Microsoft公司推出，随Windows3.1一起被人们所认识和熟知。所谓“音频视频交错”，就是可以将视频和音频交织在一起进行同步播放。这种视频格式的优点是图像质量好，可以跨多个平台使用，但是其缺点是体积过于庞大，而且更加糟糕的是压缩标准不统一，因此经常会遇到高版本Windows媒体播放器播放不了采用早期编码编辑的AVI格式视频，而低版本Windows媒体播放器又播放不了采用最新编码编辑的AVI格式视频。其实解决的方法也非常简单，我们将在后面的视频转换、视频修复部分中给出解决的方案。4.多媒体信息的编辑处理常用处理软件（以Adobe公司为主）图片：Photoshop声音：Auditon（原CoolEdit）视频：Premiere，AfterEffect动画：Flash