第7章 數(shù)字多媒體處理及應(yīng)用

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)UniversityComputerFoundation校內(nèi)規(guī)劃教材·計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院***1、能闡述多媒體技術(shù)基本概念、特點(diǎn)及典型應(yīng)用。2、能闡述多媒體對象數(shù)字化處理一般步驟。3、能根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求使用常用軟件對典型多媒體對象-圖像、聲音、視頻等進(jìn)行有效處理。第7章數(shù)字多媒體處理及應(yīng)用7.1多媒體技術(shù)概述什么是多媒體技術(shù)？多媒體技術(shù)是融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、音頻技術(shù)、視頻技術(shù)、圖像壓縮技術(shù)等的一門新興技術(shù)。它通過計(jì)算機(jī)綜合處理文字、聲音、圖形、圖像和視頻等多種媒體信息，并以交互式界面展示出來，使人們能夠更高效地獲取信息和交互操作。你知道哪些典型的應(yīng)用呢？

多媒體技術(shù)基本概念1、媒體的定義及分類媒體（Media）是表示和傳播信息的載體，如電視、廣播、報(bào)紙、視頻等，旨在向人們傳遞信息。具有兩方面含義：一是存儲信息的實(shí)體，如磁帶、磁盤、光盤等；二是表示和傳遞信息的載體，如文字、聲音、圖像、視頻、動畫等。7.1.1

多媒體技術(shù)基本概念1、媒體的定義及分類7.1.101感覺媒體直接作用于人的感覺器官02表示媒體傳輸感覺媒體的中介03顯示媒體呈現(xiàn)感覺媒體的設(shè)備或技術(shù)04存儲媒體用于存儲感覺媒體和處理表示媒體的設(shè)備或技術(shù)05傳輸媒體用于傳輸感覺媒體和處理表示媒體的設(shè)備或技術(shù)媒體分類

多媒體技術(shù)基本概念1、媒體的定義及分類7.1.1證件照上傳操作中各類媒體關(guān)系

多媒體技術(shù)基本概念2、多媒體的定義和特點(diǎn)多媒體（Multimedia）的英文由Multiple（多重）和Media（媒體）組合而成的，即融合兩種或兩種以上媒體的一種人機(jī)交互式信息交流和傳播的媒體。多媒體技術(shù)特點(diǎn)：多樣性、集成性、交互性、實(shí)時性7.1.1

常見多媒體對象文本圖形圖像

聲音視頻動畫7.1.2

多媒體技術(shù)應(yīng)用

目前，多媒體技術(shù)在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，典型領(lǐng)域有：

（1）教育培訓(xùn)領(lǐng)域（2）商業(yè)宣傳領(lǐng)域（3）文化娛樂領(lǐng)域（4）多媒體通信領(lǐng)域（5）醫(yī)療診斷領(lǐng)域7.1.37.2.1

圖像基本概念圖像是人類視覺的基礎(chǔ)，是自然景物的客觀反映，是人類認(rèn)識世界和人類本身的重要源泉。廣義上，圖像就是所有具有視覺效果的畫面，目前，多媒體系統(tǒng)中的圖像一般指的是數(shù)字圖像，即以數(shù)字形式存儲和處理的圖像，可利用計(jì)算機(jī)對它進(jìn)行處理。

圖像基本概念圖形由點(diǎn)、線、面及三維空間表示的幾何圖是運(yùn)算形成的抽象化產(chǎn)物縮放等操作時不會失真7.2.1圖像指用像素值陣列所表示的圖，也稱為位圖或點(diǎn)陣圖適合表現(xiàn)細(xì)節(jié)、層次和色彩豐富的視覺效果局部放大易失真

圖像基本概念7.2.1圖形與圖像呈現(xiàn)信息對比

圖像基本概念單色、灰度、彩色圖像色相、明度、純度（飽和度）是色彩的3個基本屬性，也稱為色彩三要素單色圖像即黑白圖像，只有黑、白兩色，又稱為“二值圖像”灰度圖像即只有明度信息沒有色相、純度信息的圖像彩色圖像，是指包含色彩三要素的圖像7.2.1單色圖像灰度圖像彩色圖像

圖像基本概念顏色模型顏色模型，是用來精確標(biāo)定和生成各種顏色的一套規(guī)則和定義（1）RGB模型絕大部分的可見光譜都可以用紅色（R）、綠色（G）、藍(lán)色（B）3種顏色按照不同的比例和強(qiáng)度的混合來計(jì)算。在計(jì)算機(jī)普遍使用RGB模型。7.2.1

圖像基本概念顏色模型顏色模型，是用來精確標(biāo)定和生成各種顏色的一套規(guī)則和定義（2）YUV模型YUV模型也叫YCbCr模型，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)亮度信息，其中Y表示亮度，U、V是構(gòu)成色彩的兩個分量，分別反映了藍(lán)色分量、紅色分量與亮度信息的差值。一般在PAL彩色電視制式中使用。7.2.1

圖像基本概念顏色模型顏色模型，是用來精確標(biāo)定和生成各種顏色的一套規(guī)則和定義（3）CMY模型CMY模型是油料或顏料的三基色，是青（Cyan）、品紅（Magenta）和黃（Yellow）簡稱為CMY，是印刷圖像中常見模型。由于在印刷時CMY模型不可能產(chǎn)生真正的黑色，在印刷業(yè)中實(shí)際使用的使用的是CMYK顏色模型，K表示黑色，用于彌補(bǔ)三個顏色混合不夠黑的問題。7.2.1

圖像基本概念圖像質(zhì)量指標(biāo)圖像的質(zhì)量包括兩個含義：一是圖像和標(biāo)準(zhǔn)圖像的逼近程度，待比較的圖像越接近標(biāo)準(zhǔn)圖像，其越逼真。7.2.1

圖像基本概念圖像質(zhì)量指標(biāo)圖像的質(zhì)量包括兩個含義：一是圖像的可讀性，是指由圖像傳達(dá)給人或機(jī)器信息的能力，該指標(biāo)通常與人眼的主觀感覺相關(guān)。7.2.1誰是曹操？誰是關(guān)羽？

圖像基本概念圖像質(zhì)量指標(biāo)（1）分辨率描述單位長度上像素點(diǎn)的數(shù)量。圖像分辨率一般使用PPI（PixelPerInch，像素/英寸）表示，圖片、手機(jī)和顯示器的分辨率通常水平像素×垂直像素表示。一幅圖像的像素方陣的像素?cái)?shù)目或單位長度的像素?cái)?shù)目越多，圖像就越精細(xì)，細(xì)節(jié)表現(xiàn)就越豐富，表明圖像的分辨率越高。另一種分辨率描述單位是DPI（DotPerInch，點(diǎn)/英寸），多出現(xiàn)于打印或印刷領(lǐng)域。7.2.1

圖像基本概念圖像質(zhì)量指標(biāo)（2）色彩深度用于表現(xiàn)、存儲每個像素圖像信息所用的二進(jìn)制碼的位數(shù)，也稱作位/像素。單色黑白圖像的色彩深度為1位，只包含兩種顏色?；叶葓D像來說，色彩深度決定了該圖像能夠包含的最多灰度等級數(shù)，例如8位色彩深度的灰度圖像最多包含256個灰度級別。彩色圖像中色彩深度一般為24，代表最多可提供224種顏色，也稱作真彩色，可提供比肉眼能識別的更多顏色。色彩深度值越高，越能真實(shí)地還原色彩，畫面越自然、逼真，所需的存儲空間也越大。7.2.1圖像數(shù)字化過程現(xiàn)實(shí)場景是連續(xù)的--空間連續(xù)--顏色連續(xù)計(jì)算機(jī)只能表示離散的量，在計(jì)算機(jī)中處理圖像必須先進(jìn)行圖像數(shù)字化7.2.2連續(xù)圖像采樣量化編碼數(shù)字圖像空間離散化顏色離散化對顏色編碼圖像數(shù)字化基本過程圖像數(shù)字化過程1、圖像采樣7.2.2對一幅原始圖像按一定間隔自左向右、自上而下提取畫面信息圖像數(shù)字化過程2、圖像量化7.2.2將近似的顏色劃分為同一種顏色，將顏色取值限定在有限個取值范圍內(nèi)現(xiàn)實(shí)世界顏色量化后顏色灰度圖像圖像數(shù)字化過程3、圖像編碼7.2.2按照一定壓縮編碼技術(shù)，把量化后的十進(jìn)制樣本值用二進(jìn)制形式表示出來數(shù)字圖像文件格式7.2.3圖像在存儲時包括圖像說明和圖像數(shù)據(jù)兩部分內(nèi)容。圖像的說明部分指明圖像的格式、深度、高度、寬度和壓縮方法等內(nèi)容。這些內(nèi)容一般存放在文件的頭部，有時也會有部分內(nèi)容存放在文件的尾部。圖像的數(shù)據(jù)部分描述圖像中每個像素的值和彩色變換表等。典型的圖像格式：（1）BMP格式：它采用位映射的方式存儲像素?cái)?shù)據(jù)，不進(jìn)行壓縮（2）JPG格式：目前靜態(tài)圖像中使用最為廣泛的一種圖像存儲格式（3）GIF格式：而在打開文件的時候可以形成動畫效果（4）PNG格式：可移植性網(wǎng)絡(luò)圖像格式（5）PSD格式：是Adobe公司的圖像處理軟件Photoshop的專用格式常用圖像處理軟件1．常見圖像處理軟件分類7.2.4（1）系統(tǒng)自帶的圖像處理工具操作系統(tǒng)自帶圖像處理工具，如Windows自帶畫圖程序、截圖工具（2）專業(yè)圖像處理工具很多大型軟件公司如Adobe、ACDSystems提供專業(yè)圖像處理軟件（3）智能終端圖像處理軟件美圖秀秀、Snapseed、PhotoshopExpress等常用圖像處理軟件2．專業(yè)圖像處理軟件——Photoshop7.2.4Photoshop是Adobe公司旗下知名的圖像處理軟件，一般也簡稱為PS，它是集圖像合成、編輯制作、輸入與輸出于一體的專業(yè)圖像處理軟件。Photoshop從1990年第一個版本AdobePhotoshopV1.0誕生至今，已經(jīng)有33年的發(fā)展歷史，現(xiàn)已經(jīng)成為最流行的圖像處理必備軟件之一，截止到2023年6月，目前最新的版本是AdobePhotoshop2023。常用圖像處理軟件2．專業(yè)圖像處理軟件——Photoshop7.2.4常用圖像處理軟件2．專業(yè)圖像處理軟件——Photoshop7.2.4Photoshop的主要功能有：①圖像編輯：此功能是Photoshop最基礎(chǔ)的功能，圖像剪切、旋轉(zhuǎn)、縮放、自由變形、斜切、透視等變換，還能進(jìn)行復(fù)制、粘貼、旋轉(zhuǎn)、過渡等圖像處理操作，以及針對圖像修飾、修補(bǔ)等操作。②圖像合成：Photoshop可以將多張圖片合成為一張圖片，也可以將一張圖片合成為多張圖片，還可以在不同的圖片間添加特效，以達(dá)到特殊的效果。③校色調(diào)色：Photoshop可以對圖像的顏色進(jìn)行校正，如調(diào)整亮度、對比度等，還可以進(jìn)行顏色分離、色彩平衡等調(diào)整。④特效制作：Photoshop具有豐富的特效濾鏡，如雜色、風(fēng)格化、扭曲、模糊、液化等，可以通過這些特效濾鏡來制作出各種特殊的效果。⑤添加文字：Photoshop提供了多種添加文字的工具，如文字蒙版、文字動畫、文字變形等，可以用來制作各種文字效果。⑥動畫制作：Photoshop支持音頻視頻的剪輯，可以將視頻和音頻融合到一起，制作出各種動畫效果。圖像處理應(yīng)用7.2.5在使用Photoshop進(jìn)行圖像處理時，一般要遵循以下流程：（1）明確需求。（2）擬定創(chuàng)意，并繪制初稿。（3）明確主色調(diào)。（4）整理素材和文案。（5）后期制作。圖像處理應(yīng)用7.2.5【任務(wù)7-1】主題宣傳海報(bào)制作任務(wù)需求：創(chuàng)作一個面向校內(nèi)大學(xué)生群體的讀書社招新的宣傳海報(bào)（見書本或視頻上操作步驟）。圖7-6圖7-7圖7-8圖像處理應(yīng)用7.2.5圖7-9圖7-10圖7-11圖7-16本課小結(jié)相關(guān)概念：（1）媒體，是指在信息傳播過程中間攜帶和傳遞信息的一切形式的物質(zhì)工具，一方面表示存儲信息的實(shí)體，另一方面也表示傳遞信息的載體。（2）媒體可以分為感覺媒體、表示媒體、顯示媒體、存儲媒體和傳輸媒體5種類型。（3）多媒體，是指融合2種或2種以上的一種人機(jī)交互式的信息交流和傳播的媒體。（4）常見的多媒體對象包括文本、圖形、圖像、音頻、視頻等。（5）圖像的數(shù)字化處理過程主要分為采樣、量化與編碼3個步驟。相關(guān)實(shí)踐：

使用Photoshop完成圖像處理7.3.2

音頻數(shù)字化聲音是通過空氣傳播的一種連續(xù)的波，又稱為聲波。由空氣振動引起耳膜的振動，由人耳所感知。聲音是一種模擬信號，可以分解為一系列正弦波的線性疊加。7.3音頻信息處理7.3.1

聲音和音頻基本概念7.3音頻信息處理聲音：模擬信號計(jì)算機(jī)：處理數(shù)字信號音頻數(shù)字化7.3.2音頻數(shù)字化1、音頻采樣采樣是每隔一定時間間隔采集一個聲音的幅度值，把時間上連續(xù)的模擬信號在時間軸上離散化的過程。理論上來說采樣頻率越高，聲音的還原度就越高，聲音就越真實(shí)。7.3音頻信息處理7.3.2音頻數(shù)字化2、音頻量化經(jīng)過采樣后將幅度上連續(xù)取值的每一個樣本轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制表示。量化位數(shù)越多，則音頻幅度劃分的等級個數(shù)即量化等級就越多。離散的幅度值數(shù)量越多，數(shù)字化后的音頻動態(tài)范圍越廣。7.3音頻信息處理7.3.2音頻數(shù)字化3、音頻編碼音頻的編碼即按照一定的規(guī)則，把量化后的十進(jìn)制數(shù)據(jù)用二進(jìn)制表示出來。7.3音頻信息處理7.3.2音頻數(shù)字化4、常見的音頻格式常用的音頻編碼格式有MP3、WAV、WMA、MIDI、MOV等。（1）MP3：是一種音頻壓縮技術(shù)，是計(jì)算機(jī)、手機(jī)、MP3設(shè)備、隨身數(shù)碼設(shè)備等常用的音頻文件格式（2）WAV：是微軟公司專門為Windows開發(fā)的一種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字音頻文件，該文件能記錄各種單聲道或立體聲的聲音信息，并能保證聲音不失真7.3音頻信息處理7.3.2音頻數(shù)字化4、常見的音頻格式常用的音頻編碼格式有MP3、WAV、WMA、MIDI、MOV等。（3）WMA：是微軟公司推出的一種音頻文件格式。WMA在壓縮比和音質(zhì)方面都有著出色的表現(xiàn)，壓縮率可以比MP3更高，能在較低的采樣頻率下也產(chǎn)生較好的音質(zhì)。（4）MIDI：是一種編曲類的音頻格式文件，是編曲界最廣泛的音樂標(biāo)準(zhǔn)格式，可稱為“計(jì)算機(jī)能理解的樂譜”（5）MOV：是蘋果系統(tǒng)中常用的音頻、視頻封裝格式文件，是QuickTime封裝格式。7.3音頻信息處理7.3.3常用的音頻處理軟件1、格式工廠格式工廠是一款多功能的多媒體格式轉(zhuǎn)換軟件，適用于Windows系統(tǒng)?？梢詫?shí)現(xiàn)大多數(shù)視頻、音頻及圖像不同格式之間的相互轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換可以具有設(shè)置文件輸出配置，增添數(shù)字水印等功能。2．AdobeAuditionAdobeAudition是由Adobe公司開發(fā)的一個專業(yè)音頻編輯和混合環(huán)境的音頻處理軟件。Audition專門為在照相室、廣播設(shè)備和后期制作設(shè)備方面的音頻和視頻專業(yè)人員設(shè)計(jì)，可提供齊全的音頻混合、編輯、控制和效果處理等功能。它具有操作簡單，制作的音質(zhì)效果飽滿、細(xì)致的優(yōu)點(diǎn)。7.3音頻信息處理7.3.4音頻處理應(yīng)用【任務(wù)7-2】音頻格式轉(zhuǎn)換【任務(wù)7-3】配樂詩朗誦7.3音頻信息處理視頻（Video）以動態(tài)影像記錄現(xiàn)實(shí)世界，具備信息攜帶最為豐富、表現(xiàn)力最強(qiáng)的特點(diǎn)，是多媒體信息較為重要的組成部分。隨著目前新媒體、自媒體的發(fā)展，使用攝像機(jī)和智能終端記錄生活，并發(fā)布到如抖音、快手等社交平臺已成為目前一種流行的社交媒體手段，是多媒體技術(shù)的研究熱點(diǎn)。7.4視頻信息處理7.4.1視頻概述視頻是由一幅幅內(nèi)容連續(xù)的圖像組成。當(dāng)連續(xù)的圖像按照一定的速度快速播放時，由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象，就會產(chǎn)生連續(xù)的動態(tài)畫面效果，也就是視頻，通常還伴有聲音。根據(jù)視頻處理的方式不同，視頻可以分為模擬視頻和數(shù)字視頻。模擬視頻，是指由連續(xù)的模擬信號組成的視頻，如電視上播放的視頻。

數(shù)字視頻，是指以數(shù)字形式記錄的視頻，如在網(wǎng)絡(luò)上傳播的視頻、計(jì)算機(jī)上的視頻等。 7.4視頻信息處理7.4.2視頻數(shù)字化視頻數(shù)字化是將視頻信號經(jīng)過視頻采集卡轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻文件存儲在數(shù)字載體中。需要經(jīng)過采樣、量化和編碼3個步驟。

因視頻的編碼方式、文件擴(kuò)展名和技術(shù)規(guī)格不同，視頻文件的格式也是有區(qū)別的，常見的視頻格式：（1）MPEG（2）ASF（3）MOV（4）WMV（5）FLV7.4視頻信息處理7.4.3常用視頻處理軟件（1）PC端視頻制作與處理軟件常見的PC端視頻剪輯軟件有AdobePremiere、AdobeAfterEffects、FinalCutPro、愛剪輯、會聲會影、剪映、快剪輯等。（2）智能終端視頻制作處理軟件在智能終端上用于短視頻剪輯的軟件主要有剪映、快影、VUE、快剪輯、Inshot、巧影、萬興