第五章 多媒體技術

第五章多媒體技術本章講解提綱5.1多媒體技術基礎5.3圖像5.4動畫5.5視頻5.2音頻5.6多媒體數(shù)據(jù)壓縮5.1多媒體技術基礎5.1.1多媒體相關概念1.媒體

在計算機領域中，所謂媒體是指傳遞信息的載體，如數(shù)字、文字、聲音、圖像和圖形。例如大家使用的智能手機，我們每天都刷朋友圈，那么獲得信息的媒介就是上面的圖文并茂。文字多媒體多媒體多媒體中的媒體●多媒體技術教學進程如何學好多媒體？文字圖形矢量圖形對象●通過計算而描述的矢量圖形文字圖形圖像位圖圖像對象●用像素點描述的自然影像文字圖形圖像動畫多畫面幀動畫單畫面矢量動畫FRAME01FRAME02FRAME03FRAME04FRAME05FRAME06FRAME07動畫對象●單畫面矢量動畫、多畫面幀動畫文字圖形圖像動畫音頻●midi音頻●

wav音頻●

mp3壓縮音頻音頻對象●音頻數(shù)字信號、壓縮音頻信號文字圖形圖像動畫音頻視頻音頻+視頻AudioVedioInformation視頻對象●END視頻數(shù)字信號AVI、壓縮視頻信號MPG2.媒體的種類1）感覺媒體：如語言、音樂、自然界中的各種聲音、圖像、動畫、文本等。2）表示媒體：如語言編碼、文本編碼、圖像編碼、電報碼、條形碼等等。3）顯示媒體：包括鼠標器、鍵盤、掃描儀、攝像機、光筆、話筒、顯示器、音箱和打印機等。4）存儲媒體：有磁帶、磁盤、光盤等。5）傳輸媒體：如電話線、同軸電纜、光纖等。3.多媒體的定義多媒體是多種信息載體的表現(xiàn)形式和傳遞方式，就是用多種媒介方法傳輸信息。在計算機的控制下，多媒體是將文字、圖形、圖像、聲音、動畫和視頻等多種類型的媒體混合在一起的信息交流和傳輸工具。4.多媒體技術的定義多媒體技術是計算機技術、通信技術、音頻技術、視頻技術、圖像壓縮技術、文字處理技術等多種技術的一種綜合技術。

簡單地說：多媒體技術就是把聲、文、圖、像和計算機結合在一起的技術。5.2音頻

5.2.1聲音的特性聲音的定義：聲音是由物體的振動產生的，是一種機械振動波。可以用正弦波y=Asin(x)或余弦y=Acos(x)來模擬表示。聲源：是一種振動源，它使周圍的介質產生振動，并以波的形式進行傳播。傳播介質：主要指空氣、液體、固體等。聲音主要有兩個參數(shù)：頻率（反映音調）和振幅（反映強弱）。聲音的分類：根據(jù)聲波的特征，可以將其分為規(guī)則聲音和不規(guī)則聲音。其中規(guī)則聲音又可以分為語音、音樂和音效，不規(guī)則聲音指的是噪音。人可聽到的頻率范圍：20Hz?20kHz。低于20Hz為次聲波，比如大象的叫聲；高于20kHz為超聲波，比如海豚的叫聲。聲音的頻率次聲波人耳可聽域超聲波<20Hz20～20,000Hz>20,000Hz女性語音150Hz～10,000Hz電話語音200Hz～3,400Hz調幅廣播(AM)50Hz～7,000Hz調頻廣播(FM)20Hz～15,000Hz高級音響10Hz～40,000Hz男性語音100Hz～9,000Hz聲源種類頻帶寬度●聲音4級質量標準：數(shù)字激光唱盤CD-DA質量，其信號帶寬為10?20kHz;調頻廣播FM質量，其信號帶寬為20?15kHz;調幅廣播AM質量，其信號帶寬為50?7kHz;電話的話音質量，其信號帶寬為200?3400Hz。其中數(shù)字激光唱盤的聲音質量最高，電話的話音質量最低。●聲音的三要素●音調——(高低)(高)(低)●音強——(強弱)(弱)(強)(停)●音色——(特質)鋼琴吉他小號小提琴聲音的基本表示形式：模擬音頻和數(shù)字音頻。5.3圖像5.3.1圖像的基本概念及屬性1.圖像信號的分類計算機中的圖形圖像分為矢量圖和位圖。（1）矢量圖矢量圖（Vector-basedimage）是用一系列計算機指令來描述和記錄一幅圖，這些指令是用來描述點、線、面等幾何圖形的大小、形狀、及其位置、維數(shù)的集合，能夠描繪出物體的輪廓、形狀或外部的界限。（2）位圖

圖像是指由輸入設備捕捉的實際場景畫面，或以數(shù)字化形式存儲的任意畫面。靜止圖像是由一些排列成行和列的點組成的矩陣，數(shù)組中的各項數(shù)字是用來描述構成圖像的各個點的強度與顏色等信息，稱之為位圖。

（3）矢量圖與位圖的比較圖像類型文件內容文件大小顯示速度應用特點矢量圖圖形指令與圖的復雜程度有關，文件數(shù)據(jù)量小圖越復雜，顯示越慢易于編輯，適合“繪制”，但表現(xiàn)力弱位圖圖像點陣數(shù)據(jù)與圖的尺寸和顏色有關，文件數(shù)據(jù)量大與圖的內容有關

適合“獲取”和“復制”表現(xiàn)力強，但編輯比較復雜2.分辨率（1）顯示分辨率：顯示分辨率是顯示器在顯示圖像時的分辨率，分辨率是用點來衡量的，顯示器上這個“點”就是指像素(pixel)。顯示分辨率的數(shù)值是指整個顯示器所有可視面積上水平像素和垂直像素的數(shù)量。例如800×600的分辨率，是指在整個屏幕上水平顯示800個像素，垂直顯示600個像素。

（2）圖像分辨率：圖像分辨率指圖像中存儲的信息量，是每英寸圖像內有多少個像素點，分辨率的單位為PPI，通常叫做：像素/每英寸。對同樣大小的一幅圖，組成像素數(shù)目越多，則說明圖像的分辨率越高，看起來圖像就越逼真；反之，圖像會顯得粗糙。（3）打印分辨率：打印機分辨率又稱為輸出分辨率，是指在打印輸出時橫向和縱向兩個方向上每英寸最多能夠打印的點數(shù)，通常以“點/英寸”即DPI表示。

（1）色調又稱為色相是當人眼看到一種或多種波長的光時所產生的彩色感覺

2.色彩三要素(決定畫面色彩的主要因素)5.3.2圖像的顏色構成1.顏色的定義顏色是光的輻射刺激視網膜而引起觀察者通過視覺而獲得的景象。（2）飽和度

是指顏色的純度即摻入白光的程度，或者說是指顏色的深淺程度。對于同一色調的彩色光，飽和度越深顏色越鮮明或者說越純。例如，當紅色加進白光之后沖淡為粉紅色，其基本色調還是紅色，但飽和度降低。

（3）亮度

是視覺系統(tǒng)對可見物體輻射或者發(fā)光多少的感知屬性。是光作用于人眼時所引起的明亮程度的感覺，它與被觀察物體的發(fā)光強度有關，由于其強度不同，看起來可能亮一些或暗一些。顯然，彩色光的強度(降)→黑色，強度(升)→白色。（1）黑白圖像：圖像的每個像素只能是黑或者白，沒有中間的過渡，故又稱為二值圖像。二值圖像的顏色深度為1。（2）灰度圖像：每個像素的信息由一個量化的灰度級來描述的圖像，沒有彩色信息，只有256級的明暗變化，顏色深度為8。（3）彩色圖像：每個像素的信息由RGB三原色構成的圖像，其中RGB是由不同的灰度級來描述的，顏色深度為24。3.顏色深度

顏色深度簡單說就是最多支持多少種顏色。一般是用“位”來描述的。5.4動畫5.4.1動畫的基本概念1.動畫的產生原理動畫是通過在某種介質上記錄一系列單個畫面，并通過以一定的速率回放所記錄的畫面而產生運動視覺的技術。它的基本原理與電影、電視一樣，都是視覺原理，也稱視覺暫留現(xiàn)象。醫(yī)學已證明，人類具有“視覺暫留”的特性，就是說人的眼睛看到一幅畫或一個物體后，在1/24秒內不會消失。2.動畫的分類（1）傳統(tǒng)動畫：利用了電影原理，即人眼的視覺暫留現(xiàn)象，將一張張逐漸變化的并能清楚地反映一個連續(xù)動態(tài)過程的靜止畫面，經過攝像機逐幀地拍攝編輯，再通過電視的播放系統(tǒng)，使之在屏幕上活動起來。（2）計算機動畫：計算機動畫的關鍵技術體現(xiàn)在計算機動畫制作軟件及硬件上。（3）全動畫：全動畫是指在動畫制作中，為了追求畫面的完美、動作的細膩和流暢，按照每秒播放24幅畫面的數(shù)量制作的動畫。全動畫對花費的時間和金錢在所不借，迪斯尼公司出品的大量動畫產品就屬于這種動畫。（4）半動畫：半動畫又叫“有限動畫”，采用少于每秒24幅的繪制畫面來表現(xiàn)動畫，常見的畫面數(shù)一般為每秒6幅。5.4.2計算機動畫1.計算機動畫的分類（1）按動畫制作的原理分類1）二維動畫。二維動畫是平面動畫，它是用二維空間來模擬真實三維空間效果，做成一幅一幅的圖片然后連續(xù)起來成為動畫。2）三維動畫。三維動畫是采用計算機技術，使用相關的軟件來模擬真實空間，畫中的景物有正面、側面和頂面，調整三維空間的視點，能夠看到不同的內容。設計過程中，首先對設計對象進行三維造型，然后再進行對象運行或變形軌跡分析。三維動畫具有前后（縱深）的運動效果，所以增加了立體感和空間感。其畫面效果真實感強。（2）按運動的控制方法分類1）關鍵幀動畫。在動畫畫面相鄰部分形狀或內容變化不大的情況下，制作兩個關鍵幀，利用電腦采用補償內插生成中間幀序列。關鍵幀以及背景畫面，可以用攝像機、掃描儀、數(shù)字化儀直接實現(xiàn)數(shù)字化輸入，這大大改進了傳統(tǒng)動畫畫面的制作過程。如Flash軟件中，幀、關鍵幀和空白關鍵的使用。2）算法動畫。算法動畫又稱為實時動畫，它是采用各種算法來實現(xiàn)運動物體的運動控制或模擬攝像機的運動控制，為了用戶利用計算機制作動畫方便，一般動畫制作軟件對于光照效果和水的波紋等特效都有相應的算法在支持，一般適用于三維動畫，一個動畫制作軟件的好壞主要取決于該軟件所具有算法功能的強弱。（3）按動畫設計方法分類1）幀動畫。幀動畫是由一幅幅位圖組成的連續(xù)畫面，這是產生各種動畫的最基本方法。通過計算機來處理傳統(tǒng)動畫，畫面是通過逐幀圖像的更替造成的運動效果。很適合于表演細膩的動畫。2）造型動畫。造型動畫是對每一個運行的對象分別進行設計，并構造每一個對象的特征，然后用這些對象組成完整的畫面，并可以進行實時變換，從而生成視覺動畫。在造型設計上，要求動畫人物“形象生動、動態(tài)夸張、表情風趣、結構準確、并始終圍繞敘事要求和情節(jié)需要”，應具有本民族的美術欣賞習慣和文化元素或者精神面貌的代表性。5.5視頻5.5.1視頻的基本知識1.視頻的概念視頻是實時獲取的自然對象。視頻信號有模擬信號和數(shù)字信號之分，模擬視頻信號就是常見的電視信號和錄像機信號，采用模擬方式對圖像進行還原處理，這種圖像被稱為“視頻模擬圖像”。5.6多媒體數(shù)據(jù)壓縮5.6.1數(shù)據(jù)壓縮的必要性和可能性1.數(shù)據(jù)壓縮的必要性多媒體數(shù)據(jù)包含文本、數(shù)字、圖形、圖像、動畫、音頻和視頻等。在多媒體系統(tǒng)中圖像和動態(tài)視頻信息數(shù)據(jù)量非常之巨大，所需要的存儲空間是十分巨大和驚人的。為了存儲和傳輸這些數(shù)據(jù)，對其進行有效壓縮將是多媒體發(fā)展中必須要解決的最關鍵的技術之一。2.數(shù)據(jù)壓縮的可能性

1）人的聽覺和視覺等具有有限性和不敏感性。

2）存在各種數(shù)據(jù)冗余5.6.2數(shù)據(jù)壓縮的技術指標衡量一種多媒體數(shù)據(jù)壓縮方法的好壞主要有如下的性能指標：1）壓縮比。指原始數(shù)據(jù)量與壓縮后的數(shù)據(jù)量之比。2）壓縮算法的復雜程度。指實現(xiàn)多媒體數(shù)據(jù)壓縮的算法要簡單。3）壓縮與解壓