多媒體技術(shù)概論

1、多媒體課件制作多媒體課件制作楊偉杰楊偉杰 信息技術(shù)系信息技術(shù)系第一部分 多媒體理論基礎(chǔ)第二部分 基于流程圖的創(chuàng)作工具Authoware 第三部分 多媒體素材的編輯與制作第四部分 多媒體軟件設(shè)計(jì)第五部分 Flash 動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)第六部分 Director 動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)第七部分 網(wǎng)絡(luò)多媒體應(yīng)用設(shè)計(jì) 理解多媒體、多媒體技術(shù)的概念 明確多媒體中的主要元素及其特點(diǎn) 多媒體的硬件設(shè)備 了解多媒體的關(guān)鍵特性以及這些特 性之間的關(guān)系 了解多媒體的關(guān)鍵技術(shù)、主要應(yīng)用 領(lǐng)域和發(fā)展方向 了解多媒體數(shù)據(jù)中的冗余以及幾種 主要壓縮算法學(xué)習(xí)目標(biāo)1.1.1 多媒體的定義“多媒體”一詞譯自英文“Multimedia”即“Multip

2、le”和”Media”的合成其核心詞是媒體何謂多媒體呢？媒質(zhì)：存儲(chǔ)信息的實(shí)體，如磁盤(pán)、光盤(pán)、磁帶、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等。媒介：傳遞信息的載體，如數(shù)字、文字、聲音、圖形和圖像等。媒體（medium）在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域有兩種含義：即媒質(zhì)和媒介。*通常概念的“媒體” ，可分為以下五種類(lèi)型：感覺(jué)媒體表示媒體顯示媒體存儲(chǔ)媒體傳輸媒體感覺(jué)媒體：能直接作用于人們的感覺(jué)器官，從而能使人產(chǎn)生直接感覺(jué)的媒體。如語(yǔ)音、音樂(lè)、各種圖像、動(dòng)畫(huà)、文本等。表示媒體：為了傳送感覺(jué)媒體而人為研究出來(lái)的媒體。借助于此種媒體，便能更有效的存儲(chǔ)或傳送感覺(jué)媒體。如語(yǔ)言編碼、電報(bào)碼等。顯示媒體：用于通信中使電信號(hào)和感覺(jué)媒體之間產(chǎn)生轉(zhuǎn)換用的媒體。如輸

3、入、輸出設(shè)施，鍵盤(pán)鼠標(biāo)器、顯示器、打印機(jī)等。存儲(chǔ)媒體：用于存放某種媒體的媒體如紙張、磁帶、磁盤(pán)、光盤(pán)等。傳輸媒體：用于傳輸某些媒體的媒體，如電話線、電纜光纖等。多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)的定義：計(jì)算機(jī)綜合處理多種媒體信息，文本圖形、圖像、音頻和視頻，使多種信息建立邏輯連接，集成為一個(gè)系統(tǒng)并具有交互性。1.1.2 計(jì)算機(jī)技術(shù)及其特性多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)的四個(gè)主要特性交互性高質(zhì)性實(shí)時(shí)性集成性因?yàn)槁曇艏盎顒?dòng)的視頻圖像是與時(shí)間密切相關(guān)的,這就決定了多媒體技術(shù)必須要支持實(shí)時(shí)處理.如播放時(shí),聲音與圖像都不能出現(xiàn)停頓現(xiàn)象.實(shí)時(shí)性交互性多媒體的交互性是指用戶(hù)可以與計(jì)算機(jī)的多種信息媒體進(jìn)行交互操作從而為用戶(hù)提供了更加有效地控

4、制和使用信息的手段。交互性多媒體的交互性是指用戶(hù)可以與計(jì)算機(jī)的多種信息媒體進(jìn)行交互操作從而為用戶(hù)提供了更加有效地控制和使用信息的手段。集成性集成性是指以計(jì)算機(jī)為中心綜合處理多種信息媒體，它包括信息媒體的集成和處理這些媒體的設(shè)備的集成。信息媒體的集成包括信息的多通道統(tǒng)一獲取、多媒體信息的統(tǒng)一組織和存儲(chǔ)、多媒體信息表現(xiàn)合成等方面。多媒體設(shè)備的集成包括硬件和軟件兩個(gè)方面。高質(zhì)性多媒體的高質(zhì)性是指多媒體技術(shù)以全數(shù)字化方式加工和處理聲音與圖像信息,精確度高,聲音和圖像的質(zhì)量效果好.lMPC-I標(biāo)準(zhǔn)：1990年制定。lMPC-II標(biāo)準(zhǔn)：1993年5月制定。lMPC-III標(biāo)準(zhǔn)：1995年6月制定。項(xiàng)目MP

5、C-IMPC-IIMPC-IIIRAM2MB4MB8MB運(yùn)算處理器16MHZ386SX25MHZ486SX75HZPentimu同等級(jí)X86硬盤(pán)容量30MB160MB540MBCD-ROM150KB/s最大尋址時(shí)間1S300Kb/s最大尋址時(shí)間400MSCD-ROMXA600Kb/s最大尋址時(shí)間200MSCD-ROMXA聲卡8Bit數(shù)字聲音8個(gè)合成音MIDI16Bit數(shù)字聲音8個(gè)合成音MIDI16Bit數(shù)字聲音WaveTable（波表）MIDI顯卡64048016色64048065536色64048065536色視頻播放35224030fps(352288)25fps15bit/Pixel輸入

6、輸出端口MIDII/O，遙桿端口，串并聯(lián)端口MIDII/O，遙桿端口，串并聯(lián)端口MIDII/O，遙桿端口，串并聯(lián)端口多媒體媒體元素是指多媒體應(yīng)用中可顯示給用戶(hù)的媒體組成。1.1.3 多媒體中的媒體元素及特征音頻動(dòng)畫(huà)視頻文本圖形圖像文本文本分為非格式化文本文件和格式化文本文件。非格式化文本文件：只有文本信息沒(méi)有其他任何有關(guān)格式信息的文件，又稱(chēng)為純文本文件。如“.TXT ”文件。格式化文本文件：帶有各種文本排版信息等格式信息的文本文件。如“.DOC ”文件。圖形圖形（Graphic）一般指用計(jì)算機(jī)繪制的畫(huà)面，如直線、圓、圓弧、矩形、任意曲線和圖表等。圖形的格式是一組描述點(diǎn)、線、面等幾何圖形的大小、

7、形狀及其位置、維數(shù)的指令集合。在圖形文件中只記錄生成圖的算法和圖上的某些特征點(diǎn)，因此也稱(chēng)矢量圖。用于產(chǎn)生和編輯矢量圖形的程序通常稱(chēng)為“ draw ”程序。微機(jī)上常用的矢量圖形文件有：“.3DS”（用于 3D 造型）、“.DXF”（用于CAD）、“.WMF”（用于桌面出版）等等。由于圖形只保存算法和特征點(diǎn)，因此占用的存儲(chǔ)空間很小。但顯示時(shí)需經(jīng)過(guò)重新計(jì)算，因而顯示速度相對(duì)慢些。圖像 圖像（Image）是指由輸入設(shè)備捕捉的實(shí)際場(chǎng)景畫(huà)面，或以數(shù)字化形式存儲(chǔ)的任意畫(huà)面。靜止的圖像是一個(gè)矩陣，陣列中的各項(xiàng)數(shù)字用來(lái)描述構(gòu)成圖像的各個(gè)點(diǎn)（稱(chēng)為像素點(diǎn) pixel ）的強(qiáng)度與顏色等信息。這種圖像也稱(chēng)為位圖（ bi

8、t-mapped picture ）。用于生成和編輯位圖圖像的軟件通常稱(chēng)為“ paint ” 程序。*圖像文件在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)格式有多種，如 BMP、PCX、TIF、TGA、GIF、JPG 等，一般數(shù)據(jù)量都較大。圖像處理時(shí)要考慮三個(gè)因素：分辨率圖像深度與顯示深度圖像文件大小分辨率屏幕分辨率：顯示器屏幕上的最大顯示 區(qū)域，即水平與垂直方向 的像素個(gè)數(shù)。圖像分辨率：數(shù)字化圖像的大小，即該 圖像的水平與垂直方向的 像素個(gè)數(shù)。像素分辨率：像素的寬和高之比一般為 1:1。 圖像深度和顯示深度圖像深度（也稱(chēng)圖像灰度、顏色深度）表示數(shù)字位圖圖像中每個(gè)像素上用于表示顏色的二進(jìn)制數(shù)字位數(shù)。顯示深度：表示顯示器上

9、每個(gè)點(diǎn)用于顯示顏色的 2 進(jìn)制數(shù)字位數(shù)。若顯示器的顯示深度小于數(shù)字圖像的深度，就會(huì)使數(shù)字圖像顏色的顯示失真。顏色深度顏色深度顏色總數(shù)顏色總數(shù)圖像名稱(chēng)圖像名稱(chēng)12單色圖像單色圖像416索引索引16 色圖像色圖像8256索引索引256 色圖像色圖像1665536HIColorHIColor 圖像圖像2416672216True ColorTrue Color 圖像圖像顏色深度與顯示的顏色數(shù)目圖像文件大小用字節(jié)表示圖像文件大小時(shí)，一幅未經(jīng)壓縮的數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)量大小計(jì)算如下：圖像數(shù)據(jù)量大小 = 像素總數(shù)圖像深度8例如：一幅 640480 的 256 色圖像為64048088 = 307200 字節(jié)Co

10、mparison:寬度：271高度：300顏色：2大?。?.9 KB寬度：271高度：300顏色：4大?。?9.8 KBComparison:寬度：271高度：300顏色：256大小：79.4 KB寬度：271高度：300顏色：真彩色大?。?38.2 KB音頻數(shù)字音頻（Audio）可分為波形聲音語(yǔ)音和音樂(lè)。波形聲音實(shí)際上已經(jīng)包含了所有的聲音形式，它可以將任何聲音都進(jìn)行采樣量化，相應(yīng)的文件格式是WAV 文件或VOC文件。語(yǔ)音也是一種波形，所以和波形聲音的文件格式相同。音樂(lè)是符號(hào)化了的聲音，樂(lè)譜可轉(zhuǎn)變?yōu)榉?hào)媒體形式。對(duì)應(yīng)的文件格式是MID 或CMF 文件。 1聲音的基本特征 聲音是由空氣中分子的振

11、動(dòng)而產(chǎn)生的。自然界的聲音是一個(gè)隨時(shí)間而變化的連續(xù)信號(hào)，可近似地看成是一種周期性的函數(shù)。通常用模擬的連續(xù)波形描述聲波的形狀，單一頻率的聲波可用一條正弦波表示，如下圖所示。振幅周期基線計(jì)算機(jī)音頻技術(shù)主要包括聲音的采集、數(shù)字化、壓縮/解壓縮以及聲音的播放。數(shù)字化主要包括采樣和量化這兩個(gè)方面。采樣頻率（sampling rate）是將模擬聲音波形轉(zhuǎn)換為數(shù)字時(shí)，每秒鐘所抽取聲波幅度樣本的次數(shù)，單位是Hz（赫茲）。 分辨量化數(shù)據(jù)位數(shù)（也稱(chēng)量化級(jí)）每個(gè)采樣點(diǎn)能夠表示的數(shù)據(jù)范圍，經(jīng)常采用的有8 位、12 位和16 位。例如，8 位量化級(jí)表示每個(gè)采樣點(diǎn)可以表示256 個(gè)不同量化值，而16 位量化級(jí)則可以表示65

12、536 個(gè)不同的量化值記錄聲音時(shí)，如果每次生成一個(gè)聲道數(shù)據(jù)，稱(chēng)為單聲道；每次生成兩個(gè)聲波數(shù)據(jù)，稱(chēng)為立體聲（雙聲道）。(1). 采樣和量化 (c) 采樣信號(hào)的量化(a) 模擬音頻信號(hào)(b) 音頻信號(hào)的采樣數(shù)字化音頻的過(guò)程如下圖所示。Sampling Resolution8 bitSamplingFrequency11 KHz+127+64+320-32-64-12801001010Comparison:Sampling Resolution16 bitSamplingFrequency22 KHz+32767+512+1280-128-512-327680010101100011000Compa

13、rison:記錄聲音時(shí)，如果每次生成一個(gè)聲道數(shù)據(jù)，稱(chēng)為單聲道；每次生成兩個(gè)聲波數(shù)據(jù)，稱(chēng)為立體聲（雙聲道）。數(shù)字音頻的存儲(chǔ)量：可用以下公式估算聲音數(shù)字化后每秒所需的存儲(chǔ)量（未經(jīng)壓縮的）存儲(chǔ)量 = 采樣頻率量化位數(shù)8例如，數(shù)字激光唱盤(pán)（CD-DA）的標(biāo)準(zhǔn)采樣頻率為44.1 kHz，量化位數(shù)為16 位，立體聲。一分鐘 CD-DA 音樂(lè)所需的存儲(chǔ)量為 44.1 K162608 = 10584 KB若使用雙聲道，存儲(chǔ)量再增加一倍 2.3.2 MIDI音頻 MIDI音頻是將電子樂(lè)器鍵盤(pán)上的彈奏信息記錄下來(lái)，包括鍵名、力度、時(shí)值長(zhǎng)短等，是樂(lè)譜的一種數(shù)字式描述。當(dāng)需要播放時(shí)，只需從相應(yīng)的MIDI文件中讀出MI

14、DI消息，生成所需要的聲音波形，經(jīng)放大后由揚(yáng)聲器輸出。如下圖所示。合成器揚(yáng)聲器MIDI鍵盤(pán)MIDI接口音序器 1. 什么是MIDI 2. MIDI設(shè)備配置 3. MIDI文件的特點(diǎn) MIDI是Musical Instrument Digital Interface(樂(lè)器數(shù)字接口)的縮寫(xiě)。MIDI是一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，是計(jì)算機(jī)和MIDI設(shè)備之間進(jìn)行信息交換的一整套規(guī)則，包括各種電子樂(lè)器之間傳送數(shù)據(jù)的通信協(xié)議。 1. 什么是MIDI *MIDI設(shè)備就是處理MIDI信息所需的硬件設(shè)備，其基本組成包括： 2. MIDI設(shè)備配置 (1). MIDI端口 (2). MIDI鍵盤(pán) (3). 音序器(Sequenc

15、er)(4). 合成器 (1). MIDI端口 一臺(tái)MID設(shè)備可以有一至三個(gè)MIDI端口，分別稱(chēng)為MIDI In、MIDI Out、MIDI Thru。它們的作用是：MIDI In：接收來(lái)自其它MIDI設(shè)備的MIDI信息。MIDI Out：發(fā)送本設(shè)備生成的MIDI信息到其它設(shè)備。MIDI Thru：將從MIDI In端口傳來(lái)的信息轉(zhuǎn)發(fā)到相連的另一臺(tái)MIDI設(shè)備上。(2). MIDI鍵盤(pán) MIDI鍵盤(pán)是用于MIDI樂(lè)曲演奏的，MIDI鍵盤(pán)本身并不發(fā)出聲音，當(dāng)作曲人員觸動(dòng)鍵盤(pán)上的按鍵時(shí)，就發(fā)出按鍵信息，所產(chǎn)生的僅僅是MIDI音樂(lè)消息，從而由音序器錄制生成MIDI文件。(3). 音序器(Sequen

16、cer)用于記錄、編輯、播放MIDI的聲音文件，音序器有以硬件形式提供的，目前大多為軟件音序器。音序器可捕捉MIDI消息，將其存入MIDI文件，MIDI文件擴(kuò)展名為 .MID。音序器還可編輯MIDI文件。(4). 合成器 MIDI文件的播放是通過(guò)MIDI合成器，合成器解釋MIDI文件中的指令符號(hào)，生成所需要的聲音波形，經(jīng)放大后由揚(yáng)聲器輸出，聲音的效果比較豐富。1). MIDI合成方式MIDI合成方式主要有調(diào)頻合成(FM)和波形表合成(Wave Table)兩種方式。調(diào)頻合成方式，其原理是根據(jù)傅立葉級(jí)數(shù)而來(lái)。波形表合成的原理是ROM中已存儲(chǔ)著各種實(shí)際樂(lè)器的聲音采樣，合成時(shí)以查表方式調(diào)用這些樣本將

17、其還原回放。2). 硬波形表合成與軟波形表合成硬波表合成方式的數(shù)字聲音樣本被保存在ROM內(nèi)或RAM(可動(dòng)態(tài)更換)內(nèi)。而軟波表的數(shù)字化樣本保存于系統(tǒng)主存中，合成運(yùn)算靠CPU完成，最終的音頻合成靠聲卡上的WAVE合成器來(lái)完成。軟波表實(shí)際上是針對(duì)合成MIDI音樂(lè)而開(kāi)發(fā)的一套軟件，其主要作用是控制高速CPU來(lái)完成波表MIDI合成器的部分功能。 3. MIDI文件的特點(diǎn) (1). 由于MIDI文件只是一系列指令的集合，因此它比數(shù)字波形文件小得多，大大節(jié)省了存儲(chǔ)空間。(2). 使用MIDI文件，其聲音卡上必需含有硬件音序器或者配置有軟件音序器。(3). MIDI聲音適于重現(xiàn)打擊樂(lè)或一些電子樂(lè)器的聲音，利用MIDI聲音方式可用計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行作曲。(4). 對(duì)MIDI的編輯很靈活，在音序器的幫助下，用戶(hù)可自由地改變音調(diào)、音色以及樂(lè)曲速度等，以達(dá)到需要的效果。動(dòng)畫(huà)是活動(dòng)的畫(huà)面，實(shí)質(zhì)是一幅幅靜態(tài)圖像的連續(xù)播放。動(dòng)畫(huà)的連續(xù)播放既指時(shí)間上的連續(xù)，也指圖像內(nèi)容上的連續(xù)。計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)動(dòng)畫(huà)有兩種：一種是幀動(dòng)畫(huà)，一種是造型動(dòng)畫(huà)。動(dòng)畫(huà)幀動(dòng)畫(huà)是由一幅幅位圖組成的連續(xù)的畫(huà)面，就如電影膠片或視頻畫(huà)面一樣要分別設(shè)計(jì)每屏幕顯示的畫(huà)面。造型動(dòng)畫(huà)是對(duì)每一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，賦予每個(gè)動(dòng)元一些特征，然后用這些動(dòng)元構(gòu)成完整的幀畫(huà)面。動(dòng)元的表