多媒體技術(shù)及應(yīng)用

1、 第7章 多媒體技術(shù)及運用 本章主要內(nèi)容7.1 多媒體技術(shù)概述 7.2 多媒體計算機系統(tǒng)7.3 多媒體信息的數(shù)字化7.4 多媒體數(shù)據(jù)的緊縮與編碼 7.5 多媒體制造軟件 7.1 多媒體技術(shù)概述 7.1.1 多媒體的根本概念7.1.2 多媒體技術(shù)簡介1. 媒體 7.1.1 多媒體的根本概念 2. 多媒體 多媒體是指信息表示媒體的多樣化，如數(shù)字、 文字、聲音、圖形、圖像、動畫、視頻。 媒體有多種含義，例如， 存儲信息的介質(zhì)：如 磁盤、光盤等。 信息的載體： 數(shù)字、文字、圖像、聲音等。 多媒體技術(shù)中的媒體指后者。 常見的多媒體信息類型及其特點1. 文本 文本是以文字和各種公用符號表達的信息方式。2.

2、 圖像 圖像是經(jīng)過掃描儀、數(shù)字照相機、攝像機等輸入設(shè)備捕捉的真實場景的畫面。3. 圖形 圖形是指由外部輪廓線條構(gòu)成的矢量圖。即由計算機繪制的直線、圓、矩形、曲線、圖表等。常見的多媒體信息類型及其特點 4. 音頻 音頻包括話語、音樂以及自然界發(fā)出的各種聲音。 5. 視頻 視頻是運用攝像機獲取的自然人物和景物，并拍成延續(xù)的幀圖像，并以一定的速度延續(xù)進展播放。 6. 動畫 動畫是由人工或計算機繪制出來的延續(xù)圖像或圖形。人眼“視覺暫留效應(yīng) 7.1.2. 多媒體技術(shù)簡介 簡單地說，多媒體技術(shù)就是利用計算機綜合處置多媒體信息的技術(shù)。多媒體技術(shù)以數(shù)字技術(shù)為根底，將通訊技術(shù)、廣播技術(shù)和計算機技術(shù)融于一體，可以

3、對文字、圖形、圖像、聲音、視頻等多媒體信息進展存儲、傳送和處置的綜合性技術(shù)。 多媒體技術(shù)的詳細義務(wù)是把多種媒體信息經(jīng)過計算機進展數(shù)字化采集、存儲、緊縮與解緊縮、編輯、復(fù)制和傳輸?shù)燃庸ぬ幹茫僖詥为毣蚝铣傻姆绞奖憩F(xiàn)出來。 多媒體信息處置的關(guān)鍵技術(shù)1. 緊縮與解緊縮技術(shù)2. 多媒體輸入輸出技術(shù)3. 多媒體信息存儲技術(shù)4. 多媒體公用芯片技術(shù)5. 多媒體系統(tǒng)軟件技術(shù) 多媒體技術(shù)主要特征1. 數(shù)字化 數(shù)字化是指文字、數(shù)字、圖形、圖像、動畫、音頻、視頻等多種媒體都是以二進制數(shù)字的方式進展存儲和傳播的。2. 交互性 交互性是指用戶可以與計算機的多媒體信息進展交互操作，用戶可以有效控制和運用信息。3. 多樣

4、化 多樣化是指計算機所能處置的信息媒體的多樣化。4. 集成性 集成性是指以計算機為中心綜合處置多種信息媒體，包括信息媒體的集成和處置這些媒體的硬件、軟件的集成。 多媒體技術(shù)的運用領(lǐng)域1. 教育與培訓(xùn)2. 多媒體信息發(fā)布3. 多媒體電子出版物4. 文娛游戲5. 電子商務(wù)6. 虛擬現(xiàn)實 多媒體計算機的層次構(gòu)造 7.2. 多媒體計算機系統(tǒng)MPC)1. 多媒體計算機的硬件構(gòu)造 多媒體計算機關(guān)鍵設(shè)備 1.聲卡 處置音頻信息 2.視頻卡 處置圖像視頻信息 3.光盤驅(qū)動器CD-ROM、DVD等 大容量的集成交互式信息存儲介質(zhì) 多媒體軟件系統(tǒng)多媒體運用軟件多媒體系統(tǒng)軟件 多媒體驅(qū)動軟件 多媒體操作系統(tǒng)多媒體工

5、具軟件多媒體數(shù)據(jù)處置軟件多媒體創(chuàng)作軟件多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)程序設(shè)計言語多媒體硬件開發(fā)工具或函數(shù)多媒體編輯軟件2. 多媒體計算機軟件系統(tǒng) 7.3 多媒體信息的數(shù)字化 什么是數(shù)字化？ 簡單地說，多媒體信息的數(shù)字化就是把模擬方式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為計算機可以讀取的數(shù)字方式。 在數(shù)字化過程中，將多種方式的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢远攘康臄?shù)字，再以這些數(shù)字建立起適當(dāng)?shù)臄?shù)字化模型，把它們轉(zhuǎn)變?yōu)橐幌盗卸M制編碼數(shù)字信號，在計算機內(nèi)部進展一致處置。例如，數(shù)字化后的照片就是我們通常說的數(shù)碼照片，而MP3格式就是一種常用的數(shù)字化的音樂格式。 圖像的數(shù)字化 圖像數(shù)字化是指將一幅真實畫面如照片轉(zhuǎn)變成計算機可以接受的數(shù)字方式。其數(shù)字化過程

6、為： 采樣 量化 編碼 圖像的數(shù)字化過程 1. 采樣 圖像采樣就是將時間和空間上延續(xù)的圖像轉(zhuǎn)換成離散點的過程，其本質(zhì)就是用假設(shè)干個像素點來描畫這一幅圖像，稱為圖像的分辨率。 2. 量化 量化是在圖像離散化后，將表示圖像顏色濃淡的延續(xù)變化值離散化為整數(shù)值即灰度級的過程，從而實現(xiàn)圖像的數(shù)字化。 3. 編碼 圖像編碼是指在滿足一定質(zhì)量的條件下，以較少的比特數(shù)表示圖像的技術(shù)。 聲音的數(shù)字化 將模擬音頻轉(zhuǎn)換為數(shù)字音頻，構(gòu)成聲音文件，也要經(jīng)過采樣、量化及編碼的過程。音頻波形的PCM編碼 采樣點t1t2t3t4t5t6t7. 幅值0011010101111001101111011110.7.4 多媒體數(shù)據(jù)的

7、編碼與緊縮7.4.1 數(shù)據(jù)緊縮的必要性 7.4.2 數(shù)據(jù)緊縮的能夠性7.4.3 數(shù)據(jù)緊縮與編碼技術(shù) 7.4.1 數(shù)據(jù)緊縮的必要性 多媒體信息數(shù)字化后產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量是極大的： 例1 存儲3分30秒的CD音質(zhì)立體聲歌曲 44.1kHz2B2210 = 37044KB = 36.2M 例2 存儲一幅分辨率為352288的靜態(tài)寫真彩色圖像 3522883B=304.13kB 例3 存儲1分鐘視頻 每秒25幀 304.13kB2560=456195kB=456.2M 海量的數(shù)據(jù)對于數(shù)據(jù)的存儲、傳輸以及加工均帶來了宏大的壓力，因此必需對多媒體數(shù)據(jù)進展有效的緊縮，去掉數(shù)據(jù)中的冗余信息。 數(shù)據(jù)緊縮的目的是便于存

8、儲、處置和傳輸。 7.4.2 數(shù)據(jù)緊縮的能夠性 數(shù)據(jù)冗余是指在數(shù)據(jù)中存在的多余成分。多媒體數(shù)據(jù)，尤其是音頻和圖像信息，在數(shù)字化表示后存在著大量的反復(fù)數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)冗余的存在，這就為數(shù)據(jù)緊縮提供了能夠性。 數(shù)據(jù)緊縮技術(shù)的目的就是盡量消除這些冗余，大大減少多媒體信息的數(shù)據(jù)量。 數(shù)據(jù)冗余的幾種類型 1. 空間冗余 一幅圖像內(nèi)的任何一個場景都是由假設(shè)干像 素點構(gòu)成的，一幅圖像中或延續(xù)運動的圖像之間 都有能夠存在著大量的顏色或亮度一樣、相近的 像素塊。這就是空間冗余。 2. 時間冗余 以時間為根底的媒體數(shù)據(jù)，例如視頻信息，在 延續(xù)的畫面中存在著一樣的部分，這就是時間冗余。 3. 視覺和聽覺冗余 人的視覺

9、和聽覺系統(tǒng)由于生理特性的限制， 對媒體信息中的某些成分不敏感或無法感知。 數(shù)據(jù)緊縮技術(shù)是多媒體技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)。經(jīng)過數(shù)據(jù)緊縮手段把龐大的信息數(shù)據(jù)量降下來，以緊縮方式存儲和傳輸。 緊縮處置普通是由兩個過程組成：一是編碼過程，即將原始數(shù)據(jù)經(jīng)過編碼進展緊縮，以便存儲與傳輸；二是解碼過程，稱為解壓，就是把編碼數(shù)據(jù)復(fù)原為可以運用的數(shù)據(jù)。因此，數(shù)據(jù)緊縮方法也稱為編碼方法。 7.4.3 數(shù)據(jù)緊縮與編碼技術(shù) 按照緊縮方法能否產(chǎn)生失真分類, 數(shù)據(jù)緊縮可分為三種類型： 1. 無損緊縮 緊縮后的文件經(jīng)過解壓，得到的文件同 緊縮前完全一致。 2. 有損緊縮 緊縮后的文件經(jīng)過解壓，得到的文件會 有信息的某些損失。 3.

10、 混合緊縮 利用各種單一緊縮的優(yōu)點，以求在緊縮比、 緊縮效率及保真度之間獲得最正確折中。 一、 數(shù)據(jù)緊縮的方法 無損緊縮 無損緊縮是對文件本身的緊縮，和其它數(shù)據(jù)文件的緊縮一樣，是對文件的數(shù)據(jù)存儲方式進展優(yōu)化，對數(shù)據(jù)信息中反復(fù)的內(nèi)容只存儲一次，文件可以完全復(fù)原，不會影響文件內(nèi)容，對于數(shù)碼圖像而言，也就不會使圖像細節(jié)有任何損失。 我們常用的WinRAR、WinZip等緊縮軟件都是無損緊縮軟件。 有損緊縮 所謂有損緊縮是利用了人類對圖像或聲波中的某些頻率成分不敏感的特性，允許緊縮過程中損失一定的信息；雖然不能完全恢復(fù)原始數(shù)據(jù)，但是所損失的部分對了解原始圖像的影響較小，卻換來了大得多的緊縮比。有損緊縮

11、廣泛運用于語音，圖像和視頻數(shù)據(jù)的緊縮。 數(shù)據(jù)緊縮技術(shù)的三個重要目的 1. 緊縮比要大 即文件緊縮前后所需的 信息存儲容量之比值要大。 2. 實現(xiàn)緊縮的算法要簡單 緊縮、解壓速度快。 3. 數(shù)據(jù)恢復(fù)效果好，失真小 盡能夠恢復(fù)原始數(shù)據(jù)。二、常用的數(shù)據(jù)緊縮技術(shù)規(guī)范 音頻緊縮規(guī)范 1. MP3 mp3是目前廣泛采用的一種音頻緊縮技術(shù)，其特點是： 緊縮比高，文件體積小，且能較好的堅持原來音樂的音質(zhì)。 2. WAV wav是Windows系統(tǒng)所運用的音頻文件格式，稱為波形文件，它記錄了對實踐聲音進展采樣的數(shù)據(jù)，能重現(xiàn)各種聲音，但文件的體積大。 視頻緊縮規(guī)范 1.JPEG - 靜態(tài)圖像緊縮規(guī)范 JPEG是一

12、個適用范圍很廣的靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)緊縮規(guī)范，既可用于灰度圖像又可用于彩色圖像。JPEG 圖像文件是目前運用的最廣泛的靜態(tài)圖像文件，JPEG 采用的是有損緊縮方法，由于它采用了高效的DCT 變換、哈夫曼編碼等技術(shù)，既實現(xiàn)了高緊縮比，又可到達圖像的高質(zhì)量。 2.MPEG - 動態(tài)圖像視頻緊縮規(guī)范 MPEG是關(guān)于運動圖像的一系列緊縮規(guī)范。 其緊縮原理為： 動態(tài)圖像是由一系列靜態(tài)圖像構(gòu)成的，每一幅靜態(tài)圖像稱為一幀。但假設(shè)每一幅靜態(tài)圖像都運用JPEG的緊縮算法來緊縮，那么緊縮后的數(shù)據(jù)總量相當(dāng)宏大，所以，采用的方法是用JPEG的方式記錄某一幀，在隨后的幀中，僅僅記錄該幀和前一幀不同的地方，一樣的那么不再記錄。 三、 文件的緊縮與解壓 在運用計算機的過程中經(jīng)常需求對計算機中的一些大文件或不經(jīng)常用到的文件進展打包緊縮，再保管。這樣，既可保證文件不易損壞，又節(jié)省了硬盤運用空間，同時也便于傳輸，例如，在發(fā)電子郵件時通常要先對大文件進展緊縮后再發(fā)送。 常用的緊縮與