大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)（第四版） 第7章 多媒體技術(shù)

多媒體技術(shù)第7章〖本章教學(xué)重點(diǎn)〗了解多媒體技術(shù)的相關(guān)概念掌握音頻處理技術(shù)掌握?qǐng)D形圖像處理技術(shù)掌握視頻處理技術(shù)掌握微課的制作方法多媒體技術(shù)概述音頻處理技術(shù)7.17.27.3圖形圖像處理技術(shù)7.4視頻處理技術(shù)7.5多媒體技術(shù)應(yīng)用—制作微課7.1多媒體技術(shù)概述

7.1.1多媒體技術(shù)定義1.多媒體定義多媒體的英文詞是multimedia，它由Multiple（多重、復(fù)合）和medium的復(fù)數(shù)形式media（介質(zhì)、媒介和媒體）兩部分組成，顧名思義，multimedia意味著非單一媒體，指的是文本、圖形、視頻、聲音、音樂(lè)或數(shù)據(jù)等多種形態(tài)信息的處理和集成呈現(xiàn)，是多種媒體的綜合。2.多媒體技術(shù)定義媒體技術(shù)就是利用電腦把文字、圖形、影像、動(dòng)畫、聲音及視頻等多種媒體通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字化采集、獲取、加工處理、存儲(chǔ)和傳播而綜合為一體化的技術(shù)，是計(jì)算機(jī)技術(shù)、音頻技術(shù)、視頻技術(shù)、圖形圖像技術(shù)、數(shù)據(jù)壓縮和編碼技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多種技術(shù)的融合，是一門綜合性高新技術(shù)。7.1.1多媒體技術(shù)定義3.多媒體技術(shù)的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）教育培訓(xùn)（2）商業(yè)廣告（3）影視娛樂(lè)（4）信息發(fā)布（5）電子出版（6）虛擬現(xiàn)實(shí)7.1.2多媒體技術(shù)的特征1.載體的多樣性：載體的多樣性體現(xiàn)在信息采集或生成、傳輸、存儲(chǔ)、處理和顯現(xiàn)的過(guò)程中，要涉及到多種感知媒體、表示媒體、傳輸媒體、存儲(chǔ)媒體或呈現(xiàn)媒體，或者多個(gè)信源或信宿的交互作用。2.交互性：是指用戶可以與計(jì)算機(jī)的多種信息媒體進(jìn)行交互操作從而為用戶提供了更加有效地控制和使用信息的手段。7.1.2多媒體技術(shù)的特征3.協(xié)調(diào)性：每一種媒體都有其自身規(guī)律，各種媒體之間必須有機(jī)地配合才能協(xié)調(diào)一致。多種媒體之間的協(xié)調(diào)以及時(shí)間、空間和內(nèi)容方面的協(xié)調(diào)是多媒體的關(guān)鍵技術(shù)之一。4.實(shí)時(shí)性：

所謂實(shí)時(shí)性是指在多媒體系統(tǒng)中多種媒體間無(wú)論在時(shí)間上還是在空間上都存在著緊密的聯(lián)系，是具有同步性和協(xié)調(diào)性的群體。5.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。7.2音頻處理技術(shù)音頻（Audio）是指頻率在20Hz~20kHz的可聽(tīng)見(jiàn)的聲音，多媒體音頻處理技術(shù)主要包括四個(gè)方面：音頻數(shù)字化、語(yǔ)音處理、語(yǔ)音合成及語(yǔ)音識(shí)別。計(jì)算機(jī)處理音頻信號(hào)前，首先要將模擬的聲音信號(hào)數(shù)字化，產(chǎn)生數(shù)字音頻。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。7.2.1音頻處理技術(shù)1.模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)數(shù)字化有三個(gè)基本過(guò)程：采樣、量化、編碼。對(duì)輸入的模擬信號(hào)波形以適當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔來(lái)觀測(cè)，將各個(gè)時(shí)刻觀測(cè)到的波形幅值定量，并用“0”，“1”組成的二進(jìn)制數(shù)碼序列來(lái)表示。其中，以適當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔觀測(cè)模擬信號(hào)波形幅值的過(guò)程叫采樣，通過(guò)采樣過(guò)程使連續(xù)的信號(hào)變成離散的信號(hào)；將采樣時(shí)刻的信號(hào)幅值四舍五入到與其最接近的整數(shù)值的過(guò)程叫量化，表示采樣值的大小；將量化后的各個(gè)整數(shù)用一個(gè)二進(jìn)制的數(shù)碼序列來(lái)表示叫編碼，將這些連續(xù)、平滑變化的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字化信息，需要通過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換,需要通過(guò)一定的傳感器來(lái)進(jìn)行量化，從而實(shí)現(xiàn)模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換。7.2.1音頻處理技術(shù)（1）采樣采樣過(guò)程，要求每隔一定時(shí)間對(duì)模擬信號(hào)抽取一個(gè)觀測(cè)值，其中，經(jīng)采樣后得到的一系列離線的抽樣數(shù)值稱為樣本序列；時(shí)間間隔的大小叫采樣周期，用Ts表示；單位時(shí)間內(nèi)的采樣次數(shù)稱為采樣頻率fs；采樣頻率的選擇遵循采樣定理，又稱為亨利.奈奎斯特采樣定理。（2）量化采樣后得到的信號(hào)在時(shí)間上是離散的，但是在幅值還是連續(xù)的，所以，量化過(guò)程是把經(jīng)過(guò)采樣得到的瞬時(shí)幅值離散化，通常用二進(jìn)制表示。如果把信號(hào)幅度取值的數(shù)目加以限定，用有限個(gè)數(shù)值描述信號(hào)幅度，即實(shí)現(xiàn)了量化。（3）編碼編碼是將采樣、量化后得到的數(shù)值用二進(jìn)制數(shù)碼表示出來(lái)，編碼要考慮兩個(gè)問(wèn)題，數(shù)據(jù)的二進(jìn)制表示和二進(jìn)制數(shù)據(jù)的壓縮。將量化后的數(shù)值運(yùn)用二進(jìn)制數(shù)碼表示出來(lái)，這樣計(jì)算機(jī)才能處理、存儲(chǔ)和傳輸圖像和聲音，另一方面還要考慮數(shù)據(jù)的傳輸問(wèn)題，要采用特定的技術(shù)使得所要描述的數(shù)據(jù)的二進(jìn)制符號(hào)數(shù)量達(dá)到最少。7.2.1音頻處理技術(shù)2.音頻信息的數(shù)字化數(shù)字聲音的質(zhì)量取決于采樣頻率和量化分級(jí)的細(xì)密程度。采樣頻率越高，量化的分辨率越高，所得數(shù)字化聲音的保真程度也越好，但是它的數(shù)據(jù)量也會(huì)越大。采樣頻率越高，模擬信號(hào)的波形就劃分的越細(xì)，經(jīng)過(guò)離散數(shù)字化的波形就越接近于原始波形。3.音頻數(shù)據(jù)的壓縮音頻數(shù)據(jù)的壓縮，一般考慮降低采樣頻率、降低量化位數(shù)。根據(jù)亨利.奈奎斯特采樣定理以及音頻信號(hào)的帶寬等因素，一般考慮將音頻的采樣頻率確定為44.1kHz，這個(gè)采樣頻率能夠保證聲音的高質(zhì)量還原。7.2.2常用的音頻文件格式1.WAV格式WAV是微軟公司（Microsoft)開(kāi)發(fā)的一種聲音文件格式，擴(kuò)展名為“wav”。主要用于保存Windows平臺(tái)的音頻數(shù)據(jù)。2.MP3格式MP3格式是現(xiàn)今應(yīng)用最多的音頻文件格式，該格式主要用于存放MP3（MovingPictureExpertsGroupAudioLayerIII，動(dòng)態(tài)影像專家壓縮標(biāo)準(zhǔn)音頻層面3）編碼壓縮的聲音數(shù)據(jù)。3.MIDI格式MIDI是MusicalInstrumentDigitalInterface的英文縮寫，又稱作樂(lè)器數(shù)字接口，是數(shù)字音樂(lè)/電子合成樂(lè)器的統(tǒng)一國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。它定義了計(jì)算機(jī)音樂(lè)程序、數(shù)字合成器及其它電子設(shè)備交換音樂(lè)信號(hào)的方式，規(guī)定了不同廠家的電子樂(lè)器與計(jì)算機(jī)連接的電纜和硬件及設(shè)備間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議，可以模擬多種樂(lè)器的聲音。7.2.2常用的音頻文件格式4.WMA格式

WMA是WindowsMediaAudio英文縮寫，是微軟公司力推的一種音樂(lè)文件格式，WMA格式是以減少數(shù)據(jù)流量但保持音質(zhì)的方法來(lái)達(dá)到更高的壓縮率目的，其壓縮率一般可以達(dá)到1:18。7.2.3音頻處理軟件音頻處理軟件能進(jìn)行音頻信號(hào)的錄入、編輯、縮混等處理，利用音頻處理軟件能完成各種音頻制作處理工作。常見(jiàn)的音頻處理軟件主要有：AdobeAudition、GoldWave、SonicSoundForge等。其中AdobeAudition是目前較流行的專業(yè)數(shù)字音頻處理軟件，它強(qiáng)大的音頻錄入、編輯、特效功能，受到使用者的青睞。AdobeAudition的使用方法（略）。7.3圖形圖像處理技術(shù)圖形與圖像是人類視覺(jué)所能感受到的一種形象化的媒體，它可以形象、生動(dòng)、直觀地表現(xiàn)出大量的信息，因而是人類自古以來(lái)獲取、交流信息的重要形式之一。7.3.1圖形圖像的基本知識(shí)1.位圖圖像位圖圖像，也稱點(diǎn)陣圖像或像素圖像，是由像素組成的圖像，每個(gè)像素都被分配一個(gè)特定的位置和顏色值。2.矢量圖形矢量圖形，也稱向量圖形，是由矢量定義的直線和曲線組成，保存圖像時(shí)將存儲(chǔ)其形狀和填充特性。3.像素像素是構(gòu)成圖像的基本單位，它是一個(gè)正方形的顏色塊。圖像都是由若干的像素構(gòu)成，這些像素排列成縱列和橫行。每一個(gè)像素都有不同的顏色值，單位面積上的像素越多，圖像就越清晰。7.3.1圖形圖像的基本知識(shí)4.分辨率分辨率是指單位長(zhǎng)度上的像素個(gè)數(shù)。單位長(zhǎng)度上像素越多，圖像就越清晰，反之則模糊。5.圖形圖像色彩模式色彩模式?jīng)Q定了用于顯示和打印圖像的顏色模型，以及描述和重現(xiàn)色彩的方式。（1）RGB色彩模式（2）CMYK色彩模式（3）Lab色彩模式（4）索引色彩模式（5）位圖模式（6）灰度模式7.3.2常用的圖形圖像文件格式1.PSD格式(*.PSD)PSD是PhotoshopCC2019特有的圖像文件格式，支持PhotoshopCC2019中所有的圖像類型，它可以將所編輯的圖像文件中的所有有關(guān)圖層和通道的信息記錄下來(lái)。2.BMP格式(*.BMP)BMP是標(biāo)準(zhǔn)的Windows圖像格式，支持RGB、索引色、灰度和位圖色彩模式，但是不支持Alpha通道。BMP格式采用無(wú)損壓縮，其優(yōu)點(diǎn)是圖像不會(huì)出現(xiàn)失真，缺點(diǎn)是文件占用的磁盤空間較大。3.JPEG格式(*.JPG)JPEG是一種壓縮率很高的有損壓縮格式，適用于保存大尺寸的圖像文件，以及用于網(wǎng)絡(luò)輸出的圖像文件。7.3.2常用的圖形圖像文件格式4.GIF格式(*.GIF)GIF格式可以極大地節(jié)省存儲(chǔ)空間，因此常常用于保存作為網(wǎng)頁(yè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱D像文件。5.TIFF格式(*.TIF)TIFF是一種應(yīng)用非常廣泛的位圖圖像格式，幾乎被所有的繪畫、圖像編輯和頁(yè)面排版應(yīng)用程序所支持。TIFF格式常用于應(yīng)用程序之間和計(jì)算機(jī)平臺(tái)之間交換文件。6.EPS格式(*.EPS)EPS格式可以用于存儲(chǔ)矢量圖形，幾乎所有的矢量繪制和頁(yè)面排版軟件都支持該格式。在PhotoshopCC2019中打開(kāi)其他應(yīng)用程序創(chuàng)建的包含矢量圖形的EPS文件時(shí)，PhotoshopCC2019會(huì)對(duì)此文件進(jìn)行柵格化，將矢量圖形轉(zhuǎn)換為位圖圖像。7.3.3常用的圖形圖像處理軟件計(jì)算機(jī)中的圖形圖像分為矢量圖形和位圖圖像2種。處理圖形圖像的軟件分為2類：一類是進(jìn)行圖形繪制的軟件，另一類是對(duì)已有的位圖圖像進(jìn)行處理的軟件。常見(jiàn)的繪圖軟件有AdobeIllustrator、CorelDRAW等軟件，常用的圖像處理軟件有AdobePhotoshop、CorelPhotoPaint等軟件。圖像處理軟件AdobePhotoshop處理圖像的方法（略)。7.4視頻處理技術(shù)

7.4.1視頻概述視頻（Video）泛指將一系列靜態(tài)影像以電信號(hào)的方式加以捕捉、紀(jì)錄、處理、儲(chǔ)存、傳送與重現(xiàn)的各種技術(shù)。日常生活中的看到的電視、電影、錄像或者使用手機(jī)、攝像機(jī)等拍攝的活動(dòng)圖像都屬于視頻。視頻是由一系列連續(xù)的靜態(tài)圖像畫面構(gòu)成的，這些連續(xù)畫面中的每一幅圖像在視頻中稱為一幀（frame），幀是構(gòu)成視頻圖像的基本單元。連續(xù)的圖像變化每秒超過(guò)24幀（frame）畫面以上時(shí)，根據(jù)視覺(jué)暫留原理，人眼無(wú)法辨別單幅的靜態(tài)畫面;看上去是平滑連續(xù)的視覺(jué)效果，這樣連續(xù)的畫面就是視頻。1.視頻信息的主要技術(shù)指標(biāo)（1）幀率（2）數(shù)據(jù)量7.4.1視頻概述2.視頻信息的壓縮數(shù)據(jù)壓縮是指對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行重新編碼，去除原始數(shù)據(jù)中冗余數(shù)據(jù)的過(guò)程。視頻信息在數(shù)字化的過(guò)程中，為了獲得滿意的圖像或視頻畫面，用戶往往使用更高的圖像分辨率和像素深度，這個(gè)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生了大量的冗余數(shù)據(jù)，這些冗余的數(shù)據(jù)是無(wú)用多余的數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)壓縮盡可能刪除這些冗余數(shù)據(jù)，減少數(shù)據(jù)量。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織和國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)于1991年提出了針對(duì)連續(xù)色調(diào)靜止圖像的壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)——聯(lián)合圖像專家組JPEG（JointPhotographicExpertsGroup，）標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)適用于黑白及彩色照片、彩色傳真和印刷圖片。JPEG圖像壓縮算法能夠在提供良好的壓縮性能的同時(shí)，具有比較好的重建質(zhì)量，被廣泛應(yīng)用于圖像、視頻處理領(lǐng)域。7.4.2常用的視頻文件格式1.MPEG格式文件MPEG是MotionPictureExpertsGroup的英文縮寫，是運(yùn)動(dòng)圖像壓縮算法的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。它采用有損壓縮方法減少運(yùn)動(dòng)圖像種的冗余信息，最高壓縮比可達(dá)200:1。2.AVI格式文件AVI（AudioVideoInterleaved，音頻視頻交錯(cuò)）是為Windows操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的數(shù)字視頻格式，采用Intel公司的視頻有損壓縮技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了音頻和視頻信息同步播放，是目前較為流行的視頻文件格式，文件的擴(kuò)展名為avi。7.4.2常用的視頻文件格式3.MOV格式文件MOV格式文件是Apple公司在QuickTimeForWindows視頻應(yīng)用軟件中使用的視頻文件格式。文件的擴(kuò)展名為mov。4.WMV格式文件WMV（WindowsMediaVideo）格式是Microsoft公司推出的一種視頻文件格式，WMV的主要優(yōu)點(diǎn)能實(shí)現(xiàn)本地或網(wǎng)絡(luò)回放、可擴(kuò)充或伸縮的媒體類型、多語(yǔ)言支持、優(yōu)先級(jí)化的流間關(guān)系以及擴(kuò)展性等。7.4.2常用的視頻文件格式5.MP4格式文件MP4(MPEG-4Part14)是一種常見(jiàn)的視頻文件按格式，它是在“ISO/IEC14496-14”標(biāo)準(zhǔn)文件中定義的，屬于MPEG-4的一部分，是“ISO/IEC14496-12(MPEG-4Part12ISObasemediafileformat)”標(biāo)準(zhǔn)中所定義的媒體格式的一種實(shí)現(xiàn)，后者定義了一種通用的媒體文件結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。6.ASF格式文件ASF(AdvancedStreamingformat高級(jí)流格式)是MICROSOFT推出的一種可以直接在網(wǎng)上觀看視頻節(jié)目的文件壓縮格式。ASF使用了MPEG-4的壓縮算法，有較好的壓縮率和圖像的質(zhì)量。ASF是網(wǎng)上即時(shí)觀賞的視頻流格式，它的圖像質(zhì)量要高于RAM格式。7.4.3視頻信息處理軟件視頻信息處理軟件有兩類，一類是視頻播放軟件，一類是視頻編輯軟件。1.常用視頻播放軟件常用的視頻播放軟件有：超級(jí)解霸、Windows操作系統(tǒng)自帶的MediaPlayer以及RealPlayer，這些視頻播放軟件界面操作簡(jiǎn)單易用，功能