《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程》課件第6章

第6章計(jì)算機(jī)多媒體基礎(chǔ)6.1多媒體技術(shù)概述6.2多媒體創(chuàng)作工具介紹6.3圖像的基礎(chǔ)知識(shí)6.4聲音的基礎(chǔ)知識(shí)6.5視頻的基礎(chǔ)知識(shí) 6.1多媒體技術(shù)概述

6.1.1多媒體的有關(guān)概念

1．媒體(Medium)

媒體又常常稱為媒介，是日常生活和工作中經(jīng)常用到的詞匯，如我們經(jīng)常把報(bào)紙、廣播、電視等稱為新聞媒體，報(bào)紙通過(guò)文字、廣播通過(guò)聲音、電視通過(guò)圖像和聲音來(lái)傳送信息。我們把傳播信息的載體稱為媒體。媒體有兩層含義：一是指承載信息所使用的符號(hào)系統(tǒng)，如文本、圖形、圖像、音頻、視頻、動(dòng)畫等，媒體呈現(xiàn)時(shí)采用的符號(hào)系統(tǒng)將決定媒體的信息表達(dá)功能；二是指存儲(chǔ)、加工和傳遞信息的實(shí)體，如書本、掛圖、投影片、錄像帶、計(jì)算機(jī)以及相關(guān)的播放、處理設(shè)備等。

多媒體計(jì)算機(jī)中所說(shuō)的媒體是指前者，即計(jì)算機(jī)不僅能處理文字、數(shù)值之類的信息，還能處理聲音、圖形、電視圖像等各種不同形式的信息。

2．多媒體(Multimedia)

關(guān)于“多媒體”概念的標(biāo)準(zhǔn)定義目前還沒(méi)有統(tǒng)一，“多媒體”一詞譯自英文Multimedia，這是一個(gè)合成詞，即由Multiple(多種)和Media(媒體)兩個(gè)單詞組成的合成詞，所以一般理解為“多種媒體的綜合”。

在計(jì)算機(jī)信息處理領(lǐng)域中，所謂多媒體是指計(jì)算機(jī)與人進(jìn)行交流的多種媒體信息，包括文本、圖形、圖像、聲音、動(dòng)畫、視頻等信息。文本：指以文字和各種專用符號(hào)表達(dá)信息的形式。它是現(xiàn)實(shí)生活中使用最多的一種信息存儲(chǔ)和傳遞方式，用文本表達(dá)信息給人以充分的想象空間。

圖形：一般指矢量圖，如幾何圖形、統(tǒng)計(jì)圖、工程圖等。

圖像：通常指位圖，它是多媒體軟件中最重要的信息表現(xiàn)形式之一，決定了一個(gè)多媒體軟件的視覺(jué)效果。

聲音：是多媒體中最容易被人感知的媒體形式，聲音的格式主要有波形聲音(WAVE)和樂(lè)器聲音(MIDI)兩種。

動(dòng)畫：指表現(xiàn)連續(xù)動(dòng)作的圖形或圖像，如縮放、旋轉(zhuǎn)、淡入淡出等。實(shí)際上動(dòng)畫是由一些表現(xiàn)連續(xù)動(dòng)作的幀構(gòu)成的。目前最典型的動(dòng)畫形式就是Flash動(dòng)畫、GIF動(dòng)畫。

視頻：指活動(dòng)的影像，例如電影、電視、VCD等都屬于視頻。視頻文件的主要格式有AVI、MPEG、MOV等。

3．多媒體技術(shù)(MultimediaTechnology)

多媒體技術(shù)不是各種信息媒體的簡(jiǎn)單復(fù)合，它是一種將文本、圖形、圖像、聲音、動(dòng)畫、視頻等形式的信息結(jié)合在一起，并通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行綜合處理和控制，能支持完成一系列交互式操作的信息技術(shù)。概括地說(shuō)，多媒體技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)對(duì)文本、圖形、圖像、聲音、動(dòng)畫、視頻等多種信息綜合處理、建立邏輯關(guān)系和人機(jī)交互作用的技術(shù)。

多媒體技術(shù)有以下幾個(gè)主要特點(diǎn)：

(1)多樣性：指信息載體的多樣化，包括文本、圖形、圖像、視頻、語(yǔ)音等多種媒體信息。

(2)集成性：能夠以計(jì)算機(jī)為中心綜合處理多種信息媒體，包括信息媒體的獲取、存儲(chǔ)、組織與合成。

(3)交互性：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，從而為用戶提供更加有效地控制和使用信息的手段。

(4)實(shí)時(shí)性：指當(dāng)用戶給出操作命令時(shí)，馬上會(huì)得到相應(yīng)的多媒體反饋信息。實(shí)時(shí)多媒體分布系統(tǒng)把計(jì)算機(jī)的交互性、通信的分布性和電視的真實(shí)性有機(jī)地結(jié)合在一起。

(5)數(shù)字化：指多媒體中的各種媒體都是以數(shù)字形式存放在計(jì)算機(jī)中。

總之，多媒體技術(shù)是一門基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的，包括數(shù)字信號(hào)的處理技術(shù)、音頻和視頻技術(shù)、多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(硬件和軟件)技術(shù)、多媒體通信技術(shù)、圖像壓縮技術(shù)、人工智能和模式識(shí)別等的綜合技術(shù)。

4．多媒體計(jì)算機(jī)(MultimediaComputer)

多媒體計(jì)算機(jī)是能夠?qū)β曇?、圖像、視頻等多媒體信息進(jìn)行綜合處理的計(jì)算機(jī)。多媒體計(jì)算機(jī)一般指多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī)(MPC)，目前來(lái)說(shuō)，普通個(gè)人計(jì)算機(jī)都具有多媒體處理功能，只是在配置上增加一些相關(guān)的外設(shè)即可。

多媒體計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)成如下：

主機(jī)：即PC。

視頻、音頻輸入設(shè)備：包括攝像機(jī)、話筒、錄音機(jī)等。

視頻、音頻輸出設(shè)備：包括電視機(jī)、投影儀、揚(yáng)聲器、立體聲耳機(jī)等。

功能卡：包括視頻卡、聲卡、顯卡、網(wǎng)卡等。

存儲(chǔ)設(shè)備：包括CD-ROM、磁盤驅(qū)動(dòng)器、刻錄機(jī)等。

交互設(shè)備：包括鍵盤、鼠標(biāo)等。

軟件：包括操作系統(tǒng)、各種硬件驅(qū)動(dòng)程序和各種應(yīng)用程序。圖6-1多媒體計(jì)算機(jī)構(gòu)成示意圖6.1.2多媒體技術(shù)的應(yīng)用

1．家庭娛樂(lè)

數(shù)字影視和娛樂(lè)工具已進(jìn)入我們的生活，例如，家庭有線電視可以通過(guò)增加機(jī)頂盒和鋪設(shè)高速光纖電纜，將單向有線電視改造成為雙向交互電視系統(tǒng)。這樣用戶看電視時(shí)就可以使用點(diǎn)播、選擇等方式隨心所欲地找到自己想看的節(jié)目。

另外，游戲是多媒體一個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域，運(yùn)用了三維動(dòng)畫、虛擬現(xiàn)實(shí)等先進(jìn)多媒體技術(shù)的游戲軟件變得更加豐富多彩，給日常生活帶來(lái)了更多的樂(lè)趣?，F(xiàn)在的大型網(wǎng)絡(luò)游戲幾乎都運(yùn)用了多媒體技術(shù)，情節(jié)生動(dòng)、聲情并茂。此外，在網(wǎng)絡(luò)上看電影、聽(tīng)音樂(lè)、視頻聊天等都屬于多媒體技術(shù)的具體應(yīng)用。

2．教育培訓(xùn)

教育培訓(xùn)是多媒體技術(shù)最有前途的應(yīng)用領(lǐng)域之一，世界各國(guó)的教育學(xué)家們正努力研究用先進(jìn)的多媒體技術(shù)改進(jìn)教學(xué)與培訓(xùn)。以多媒體計(jì)算機(jī)為核心的現(xiàn)代教育技術(shù)使教學(xué)變得豐富多彩，并引發(fā)教育的深層次改革。計(jì)算機(jī)多媒體教學(xué)已在較大范圍內(nèi)替代了基于黑板的教學(xué)方式，利用多媒體技術(shù)編制的教學(xué)課件、測(cè)試和考試課件能創(chuàng)造出圖文并茂、繪聲繪色、生動(dòng)逼真的教學(xué)環(huán)境和交互式學(xué)習(xí)方式，從而大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，提高教學(xué)質(zhì)量。另外，在行業(yè)培訓(xùn)方面，用于軍事、體育、醫(yī)學(xué)和駕駛等方面的多媒體培訓(xùn)系統(tǒng)不僅提供了生動(dòng)的場(chǎng)景，而且能夠設(shè)置各種復(fù)雜環(huán)境，非常有利于培訓(xùn)的進(jìn)行。

3．商業(yè)應(yīng)用

多媒體技術(shù)的商業(yè)應(yīng)用很廣泛，它不僅給我們的日常生活帶來(lái)了無(wú)限的便利和輕松，而且也給廣大的商家?guī)?lái)了巨大的利潤(rùn)。例如，產(chǎn)品展示、企業(yè)宣傳片、電視廣告等多媒體作品在進(jìn)行企業(yè)與產(chǎn)品推廣的同時(shí)，為商家贏得了商機(jī)。

此外，還有一些便民性質(zhì)的多媒體查詢系統(tǒng)，在提高企業(yè)服務(wù)質(zhì)量等方面起到了積極的作用。例如，醫(yī)院、交通、電信、商業(yè)等部門可以將公共信息都存放在多媒體系統(tǒng)中，向公眾提供多媒體咨詢服務(wù)，用戶可通過(guò)觸摸屏進(jìn)行操作，查詢到所需的多媒體信息資料。

4．電子出版物

國(guó)家新聞出版總署規(guī)定：電子出版物是指以數(shù)字代碼方式將圖、文、聲、像等信息存儲(chǔ)在磁、光、電介質(zhì)上，通過(guò)計(jì)算機(jī)或類似設(shè)備閱讀使用，并可復(fù)制發(fā)行的大眾傳播媒體。從內(nèi)容上劃分，電子出版物可分為電子圖書、辭書手冊(cè)、文檔資料、報(bào)刊雜志、教育培訓(xùn)、娛樂(lè)游戲、宣傳廣告、信息咨詢和簡(jiǎn)報(bào)等多種類型，例如，圖書所附帶的多媒體教學(xué)光盤實(shí)際上就是一種電子出版物。

多媒體電子出版物是一種存儲(chǔ)在光盤、磁盤上的電子圖書，它具有存儲(chǔ)容量大、媒體種類多、攜帶方便、檢索迅速、可長(zhǎng)期保存、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。

5．廣播電視、通信領(lǐng)域

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)和多媒體技術(shù)結(jié)合是現(xiàn)代通信發(fā)展的必然要求。多媒體通信技術(shù)可以把電話、電視、圖文傳真、音響、攝像機(jī)等各類電子產(chǎn)品與計(jì)算機(jī)融為一體，完成多媒體信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸、音頻播放和視頻顯示。目前，多媒體技術(shù)在廣播電視、通信領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)取得許多新進(jìn)展，多媒體會(huì)議系統(tǒng)、多媒體交互電視系統(tǒng)、多媒體電話、遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)和公共信息查詢等一系列應(yīng)用正在改變著我們的生活。

6．其他領(lǐng)域中的應(yīng)用

多媒體技術(shù)在辦公自動(dòng)化方面主要體現(xiàn)在對(duì)聲音和圖像的處理上。采用語(yǔ)音自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)可以將語(yǔ)言轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的文字，同時(shí)又可以將文字翻譯成語(yǔ)音。通過(guò)OCR(OpticalCharacterRecognition，光學(xué)字符識(shí)別)系統(tǒng)可以自動(dòng)輸入手寫文字并以文字的格式存儲(chǔ)。

利用多媒體技術(shù)可以進(jìn)行多媒體測(cè)試，如心理測(cè)試、健康測(cè)試、設(shè)備測(cè)試、環(huán)境測(cè)試和系統(tǒng)測(cè)試等；還可以進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)會(huì)議、虛擬現(xiàn)實(shí)等。另外，多媒體技術(shù)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、旅游業(yè)、軍事、航空航天等領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用。目前，多媒體技術(shù)正朝著高分辨率、高速度、操作簡(jiǎn)單、智能化和標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展，它將集娛樂(lè)、教學(xué)、通信、商務(wù)等功能于一體。從多媒體發(fā)展前景上看，家庭教育和個(gè)人娛樂(lè)是目前國(guó)際多媒體市場(chǎng)的主流，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高和社會(huì)需求的不斷增長(zhǎng)，多媒體技術(shù)的覆蓋范圍和應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)繼續(xù)擴(kuò)大。6.1.3多媒體技術(shù)的發(fā)展

多媒體技術(shù)是不斷發(fā)展和不斷完善的。如今，多媒體技術(shù)的發(fā)展已成為信息技術(shù)發(fā)展的重要組成部分。并不是有了計(jì)算機(jī)以后就產(chǎn)生了多媒體技術(shù)，多媒體技術(shù)的發(fā)展是從第四代計(jì)算機(jī)開(kāi)始的。

20世紀(jì)50年代誕生的計(jì)算機(jī)，只能識(shí)別0、1組合的二進(jìn)制代碼，后來(lái)逐漸發(fā)展成能處理文本和簡(jiǎn)單幾何圖形的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并具備了處理復(fù)雜信息的技術(shù)潛力。

1972年，第一款8008處理器問(wèn)世，標(biāo)志著第四代計(jì)算機(jī)的誕生。這時(shí)的計(jì)算機(jī)已經(jīng)有了揚(yáng)聲器，能夠發(fā)出嘟嘟聲，例如，用戶按錯(cuò)了某個(gè)鍵時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出警告聲音。這時(shí)內(nèi)置的PC揚(yáng)聲器雖然簡(jiǎn)陋，但是卻為多媒體技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

1984年，美國(guó)App1e公司在研制蘋果計(jì)算機(jī)時(shí)，為了改善人機(jī)交互界面，引入了位圖(Bitmap)的概念來(lái)對(duì)圖形進(jìn)行處理，創(chuàng)造性地使用了圖形窗口界面，標(biāo)志著計(jì)算機(jī)多媒體時(shí)代的到來(lái)。

1985年，微軟公司推出了多窗口圖形操作環(huán)境——Windows操作系統(tǒng)。同年，美國(guó)Commodore個(gè)人計(jì)算機(jī)公司率先推出世界上第一臺(tái)多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

1987年，創(chuàng)新音樂(lè)系統(tǒng)(C/MS)出現(xiàn)，這是第一塊被眾多音樂(lè)軟件支持的音效合成卡，它的出現(xiàn)標(biāo)志著計(jì)算機(jī)具備了音頻處理能力，也標(biāo)志著多媒體技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段。

1988年，MPEG(運(yùn)動(dòng)專家小組)的建立進(jìn)一步推動(dòng)了多媒體技術(shù)的發(fā)展。自從MPEG建立到今天已經(jīng)十多年了，在這十多年中，多媒體技術(shù)的發(fā)展速度是驚人的，其中，硬件、軟件的多媒體功能都得到了飛速的發(fā)展。

1990年，由微軟公司聯(lián)合一些主要的個(gè)人計(jì)算機(jī)廠商組成了多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī)市場(chǎng)聯(lián)盟，簡(jiǎn)稱MPC聯(lián)盟。建立聯(lián)盟的主要目的是建立多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī)(MPC)的技術(shù)規(guī)范。它規(guī)定多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī)的最低配置為：80386SX/16MHz的CPU，2MB的RAM和640×480像素16色的圖形顯示，特別是它規(guī)定了1X的CD-ROM和8位的聲卡，強(qiáng)調(diào)了多媒體計(jì)算機(jī)的基本組成要求。

1993年，由IBM和Intel等數(shù)十家軟硬件公司組成了多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī)市場(chǎng)協(xié)會(huì)(MPMC)，發(fā)布了MPC2.0技術(shù)規(guī)范，提高了對(duì)CPU和RAM的配置要求，對(duì)聲卡的配置要求達(dá)到了16位，對(duì)CD-ROM的速度要求也提高了一倍，圖形顯示達(dá)到65536色。隨后，MPMC相繼推出了MPC3.0技術(shù)規(guī)范和MPC4.0技術(shù)規(guī)范，對(duì)多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī)的最低配置要求不斷提升，并且采用Windows95操作系統(tǒng)作為支持，形成了較完善的多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

多媒體技術(shù)的發(fā)展是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，其中，既有硬件對(duì)多媒體技術(shù)的支持，也有軟件對(duì)多媒體技術(shù)的擴(kuò)展。但是總的來(lái)說(shuō)，多媒體技術(shù)的發(fā)展主要遵循了兩條主線：一是視頻技術(shù)的發(fā)展；二是音頻技術(shù)的發(fā)展。多媒體計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)是多媒體數(shù)據(jù)的壓縮編碼和譯碼技術(shù)。目前廣泛使用的國(guó)際技術(shù)規(guī)范包括靜態(tài)圖像的壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)JPEG、運(yùn)動(dòng)圖像的壓縮編碼系列標(biāo)準(zhǔn)MPEG和面向可視電話與電視會(huì)議系統(tǒng)的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)H.26X等，此外，還有音頻的壓縮編碼、CD-ROM和DVD存儲(chǔ)編碼等技術(shù)規(guī)范。

6.2多媒體創(chuàng)作工具介紹

6.2.1素材處理軟件

在創(chuàng)作多媒體作品時(shí)會(huì)使用到大量的素材，如文字素材、圖像素材、聲音素材、視頻素材等，所以要學(xué)會(huì)對(duì)這些素材的處理。

1．文字素材的處理

在多媒體信息載體中，文字是最重要的一種信息傳播媒介。無(wú)論計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展到何種程度，文字依然是最重要的載體，因此，幾乎所有的應(yīng)用軟件都有文字處理功能。如果多媒體作品對(duì)文字的要求不高，那么，多媒體創(chuàng)作軟件本身就可以完成文字的錄入、編輯。如果要對(duì)文字進(jìn)行編輯與藝術(shù)加工，則要借助專業(yè)的文字處理軟件Word或WPS等。

2．圖像素材的處理

在多媒體作品中，圖像素材占據(jù)了很大的比例。處理圖像素材是制作多媒體作品之前的一項(xiàng)關(guān)鍵工作，主要分為兩大類：一是多媒體作品的界面設(shè)計(jì)；二是多媒體內(nèi)容中出現(xiàn)的圖像。

設(shè)計(jì)多媒體作品的界面時(shí)，要處理主界面與次界面中的背景圖像，還要制作藝術(shù)字、導(dǎo)航按鈕等，而對(duì)于多媒體作品中的圖像，主要是裁剪、調(diào)色、改變圖像大小等。目前對(duì)于圖像素材處理，最實(shí)用的軟件是Photoshop。

Photoshop是美國(guó)Adobe公司開(kāi)發(fā)的專業(yè)圖像處理軟件，是目前功能最強(qiáng)大、用戶最多的圖像編輯軟件，它提供了色彩調(diào)整、圖像修飾和各種濾鏡效果等功能。利用其強(qiáng)大的圖像編輯工具，可以有效地對(duì)圖像進(jìn)行處理、創(chuàng)意或者制作。

1990年，Photoshop版本1.0正式發(fā)行。1997年，Photoshop4.0版本發(fā)行，力挫所有競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，正式開(kāi)啟了全球Photoshop時(shí)代；2003年，Adobe將Photoshop8.0更名為PhotoshopCS。目前的最新版本是PhotoshopCS6，即Photoshop13.0。

Photoshop的應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛，它已經(jīng)成為圖像處理領(lǐng)域中的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在廣告設(shè)計(jì)、多媒體界面制作、網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)、數(shù)碼攝影、印刷出版等方面都有涉及。

3．聲音素材的處理

創(chuàng)作多媒體作品時(shí)經(jīng)常要用到音效、配音、背景音樂(lè)等。聲音的格式很多，如基于PC系統(tǒng)的WAV、MIDI格式，基于MAC系統(tǒng)的SND、AIF格式，這些格式之間經(jīng)常需要轉(zhuǎn)換，因此，聲音素材的采集整理需要更多軟件的支持。

音頻編輯軟件很多，用戶可以選擇一款適合自己的。

(1)?CreativeWaveStudio“錄音大師”：它是CreativeTechnology公司SoundBlasterAWE64聲卡附帶的音頻編輯軟件。在Windows環(huán)境下它可以錄制、播放和編輯8位和16位的波形音樂(lè)。

(2)?CakeWalk：是TwelveToneSystem公司開(kāi)發(fā)的音樂(lè)編輯軟件，利用它可以創(chuàng)作出具有專業(yè)水平的“計(jì)算機(jī)音樂(lè)”。

(3)?GoldWave：是GoldWave公司出品的一個(gè)聲音編輯軟件，體積小巧、功能強(qiáng)大，可以對(duì)音樂(lè)進(jìn)行播放、錄制、編輯以及轉(zhuǎn)換格式等處理。它支持的音頻格式很多，包括WAV、OGG、VOC、AIF、AFC、SND、MP3、VOX、AVI、MOV、APE等，并且可以從CD、VCD或DVD以及其他視頻文件中提取聲音，內(nèi)含豐富的音頻處理特效。

4．動(dòng)畫素材的處理

多媒體作品中使用的動(dòng)畫主要有兩種：二維動(dòng)畫和三維動(dòng)畫。通常情況下，比較普及的二維動(dòng)畫軟件是Flash，而三維動(dòng)畫軟件是3DSmax。當(dāng)然也可以使用一些小型的制作工具，如Swish、Cool3D等。

Flash前身是FutureWave公司開(kāi)發(fā)的FutureSplashAnimator，是一個(gè)基于矢量的動(dòng)畫制作軟件。1996年被Macromedia收購(gòu)后定名為Flash，由于其本身的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，很快成為主流網(wǎng)絡(luò)動(dòng)畫制作軟件。2007年被Adobe公司收購(gòu)并進(jìn)行后續(xù)開(kāi)發(fā)，目前最新版本是AdobeFlashCS6。由于越來(lái)越強(qiáng)大的AS功能，F(xiàn)lash不僅在二維動(dòng)畫制作方面表現(xiàn)突出，也常常用來(lái)開(kāi)發(fā)多媒體項(xiàng)目，所以Flash既是一個(gè)動(dòng)畫制作軟件，也是一個(gè)多媒體開(kāi)發(fā)工具。

3DSmax是目前世界上應(yīng)用最廣泛的三維建模、動(dòng)畫、渲染軟件，完全滿足制作高質(zhì)量的三維動(dòng)畫的需要。

3DSmax的前身是基于DOS操作系統(tǒng)的3DStudio系列軟件，是Discreet公司開(kāi)發(fā)的(后被Autodesk公司合并)基于PC操作系統(tǒng)的三維動(dòng)畫渲染和制作軟件。它的出現(xiàn)降低了CG制作的門檻，使得普通用戶也可以參與動(dòng)畫的制作。在多媒體制作領(lǐng)域，該軟件主要用來(lái)制作片頭、工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程模擬、商品模型等。

5．視頻素材的處理

視頻以其生動(dòng)、活潑、直觀的特點(diǎn)，在多媒體系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，并扮演著極其重要的角色。例如制作企業(yè)的多媒體宣傳片、產(chǎn)品推廣宣傳片等要用到大量的視頻文件，常用的視頻素材是AVI、MOV和MPG格式的視頻文件。視頻處理軟件主要有AdobePremiere和會(huì)聲會(huì)影。

AdobePremiere是Adobe公司推出的一個(gè)功能十分強(qiáng)大的處理影視作品的視頻和音頻編輯軟件。目前最新版本為AdobePremiereProCS6，廣泛應(yīng)用于廣告制作和電視節(jié)目制作中。它可以完成視頻素材的組織與管理、剪輯處理、制作千變?nèi)f化的過(guò)渡效果與濾鏡效果、創(chuàng)建字幕、實(shí)現(xiàn)音頻與視頻的分離與合成等。

會(huì)聲會(huì)影是美國(guó)友立公司推出的一款非常著名的視頻編輯軟件，具有圖像抓取和編修功能，是操作簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)悍的DV、HDV影片剪輯軟件，它支持各類編碼，包括音頻和視頻編碼。會(huì)聲會(huì)影不僅符合家庭或個(gè)人所需，甚至可以挑戰(zhàn)專業(yè)級(jí)的影片剪輯軟件，在國(guó)內(nèi)的普及度較高，會(huì)聲會(huì)影適合普通大眾使用，界面簡(jiǎn)潔明快，上手容易。6.2.2多媒體開(kāi)發(fā)軟件

1．Director

Director是Macromedia公司推出的一款交互式多媒體項(xiàng)目集成開(kāi)發(fā)工具，具有強(qiáng)大的面向?qū)ο箝_(kāi)發(fā)能力，用戶可以根據(jù)需要將圖片、聲音、三維動(dòng)畫、視頻電影、數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)、Internet鏈接等技術(shù)集成在一個(gè)作品中，從而制作出復(fù)雜的多媒體交互程序，廣泛應(yīng)用于多媒體光盤、教學(xué)/匯報(bào)課件、觸摸屏軟件、網(wǎng)絡(luò)電影、網(wǎng)絡(luò)交互式多媒體查詢系統(tǒng)、企業(yè)多媒體形象展示、游戲和屏幕保護(hù)程序等的開(kāi)發(fā)制作。

1989年，Macromedia推出Director1.0，時(shí)過(guò)兩年，升級(jí)到Director2.0，加入了Lingo語(yǔ)言，使Director具有了交互功能。隨著版本的不斷升級(jí)，Director的功能越來(lái)越強(qiáng)大，不僅可以使用Xtra外部模塊來(lái)擴(kuò)展Director的功能，而且Lingo的功能也逐步強(qiáng)大，幾乎可以完成各種編程要求。2005年Adobe收購(gòu)了Macromedia公司，3年后推出了Director11.0，擁有更富彈性、更易使用的創(chuàng)作環(huán)境，利用它可以創(chuàng)作出更強(qiáng)大的交互式程序、三維虛擬游戲等多媒體作品，目前的最新版本是Director12.0。

Director具有以下特點(diǎn)：

(1)提供了專業(yè)的編輯環(huán)境，高級(jí)的調(diào)試工具以及方便易用的屬性面板，使得Director的操作簡(jiǎn)單方便，大大提高了開(kāi)發(fā)的效率。

(2)支持廣泛的媒體類型，包括多種圖像格式以及QuickTime、AVI、MP3、WAV、AIFF、高級(jí)圖像合成、動(dòng)畫、同步和聲音播放效果等40多種媒體類型。

(3)強(qiáng)大的交互功能使創(chuàng)作者可以隨心所欲地開(kāi)發(fā)多媒體項(xiàng)目，不熟悉編程的用戶可以通過(guò)拖放預(yù)設(shè)的Behavior完成交互的制作，而程序員則可以通過(guò)Lingo制作出更復(fù)雜的交互效果、數(shù)據(jù)跟蹤及二維和三維動(dòng)畫效果。

(4)?Director獨(dú)有的Shockwave3D引擎可以輕松地創(chuàng)建互動(dòng)的三維空間，實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)，制作交互的三維游戲，提供引人入勝的用戶體驗(yàn)。

(5)可擴(kuò)展性強(qiáng)。Director采用了Xtra體系結(jié)構(gòu)，可以為Director添加無(wú)限的自定義特性和功能。

2．Authorware

Authorware是Macromedia公司開(kāi)發(fā)的多媒體制作工具。它是一種解釋型、基于流程的多媒體制作軟件，被用于創(chuàng)建互動(dòng)的程序，其中整合了聲音、文本、圖形、簡(jiǎn)單動(dòng)畫以及數(shù)字電影，是一款非常優(yōu)秀的多媒體創(chuàng)作軟件，易學(xué)易用，創(chuàng)作出來(lái)的作品效果好，非常適合初學(xué)多媒體創(chuàng)作的用戶使用。但是，遺憾的是2005年Adobe收購(gòu)Macromedia公司以后，停止了Authorware的升級(jí)與開(kāi)發(fā)，但是仍然有很多Authorware愛(ài)好者使用該軟件開(kāi)發(fā)多媒體作品、匯報(bào)演示、教學(xué)課件等。

Authorware具有以下特點(diǎn)：

(1)具備強(qiáng)大的集成能力。Authorware的優(yōu)勢(shì)在于支持多種格式的多媒體元素，可以將文本、圖形圖像、動(dòng)畫、視頻、聲音等多媒體素材集成到一起，并以特有的方式進(jìn)行合理的組織安排，最終以適當(dāng)?shù)男问綄⒏鞣N素材交互地表現(xiàn)出來(lái)，形成一個(gè)交互性強(qiáng)、富有表現(xiàn)力的作品。

(2)具備強(qiáng)大的交互能力。Authorware具有強(qiáng)大的人機(jī)交互性，提供了按鈕、熱區(qū)域、熱對(duì)象、目標(biāo)區(qū)、下拉菜單、條件、文本輸入、按鍵、重試限制、時(shí)間限制、事件等11種交互方式，基本上可以滿足用戶的不同需要。同時(shí)，為了加強(qiáng)程序的交互性，Authorware還提供了許多與交互方式有關(guān)的系統(tǒng)變量和函數(shù)。

(3)具備直觀易用的開(kāi)發(fā)界面。Authorware的工作環(huán)境中提供了一個(gè)非常直觀的“設(shè)計(jì)窗口”，窗口中有一條貫穿上下的直線，稱為“流程線”，流程線上的圖標(biāo)稱為“設(shè)計(jì)圖標(biāo)”。用戶在流程線上按照一定的規(guī)則將設(shè)計(jì)圖標(biāo)組合起來(lái)，然后對(duì)設(shè)計(jì)圖標(biāo)的屬性加以適當(dāng)?shù)脑O(shè)置，就可以實(shí)現(xiàn)多媒體的整合功能，這是Authorware的一個(gè)主要特點(diǎn)，是其他軟件不具備的。

(4)具備高效開(kāi)發(fā)模塊。Authorware允許將以前的開(kāi)發(fā)成果以模塊或庫(kù)的形式保存下來(lái)反復(fù)使用，這樣便于分工合作，避免大量的重復(fù)勞動(dòng)。同時(shí)，Authorware還提供了一種智能化的設(shè)計(jì)模板——知識(shí)對(duì)象，開(kāi)發(fā)者可以根據(jù)需要選用不同的知識(shí)對(duì)象，完成特定的多媒體功能，大大提高了工作效率。

(5)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理與編程能力。Authorware雖然是可視化編程環(huán)境，但是它提供了豐富的變量與函數(shù)，而且還允許用戶自定義變量與函數(shù)，以完成復(fù)雜的數(shù)據(jù)運(yùn)算。另外，它支持開(kāi)放式數(shù)據(jù)庫(kù)的連接、ActiveX技術(shù)、JavaScript技術(shù)等，可擴(kuò)展性極強(qiáng)。因此，正確運(yùn)用Authorware的腳本語(yǔ)言，可以開(kāi)發(fā)出專業(yè)多媒體應(yīng)用程序。

3．其他工具

除了前面介紹的兩個(gè)比較流行的工具外，還有一些其他的可用于多媒體開(kāi)發(fā)的工具，如Flash、PowerPoint等。

前面已經(jīng)介紹過(guò)Flash，它是目前最專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)動(dòng)畫軟件之一。近幾年，隨著軟件功能的不斷增強(qiáng)，特別是AS3.0的出現(xiàn)，大大加強(qiáng)了其編程能力，被廣泛地應(yīng)用在多媒體開(kāi)發(fā)、課件制作等領(lǐng)域。

PowerPoint是微軟公司Office中的成員之一，主要用于制作演示文稿、電子講義等，是一款簡(jiǎn)單易學(xué)的多媒體軟件，可以用來(lái)制作要求不高的演示類多媒體項(xiàng)目。

Dreamweaver是目前最流行的站點(diǎn)開(kāi)發(fā)與制作工具，能夠處理多種媒體信息，可以用于開(kāi)發(fā)基于Web頁(yè)的媒體作品。

6.3圖像的基礎(chǔ)知識(shí)

6.3.1位圖與矢量圖

1．位圖

位圖又稱為“柵格圖或點(diǎn)陣圖”，由描述圖像的各個(gè)像素點(diǎn)的明暗強(qiáng)度與顏色的位數(shù)集合組成，工作方式類似于在畫布上作畫。將圖像放大到一定的程度，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它是由一個(gè)個(gè)小柵格組成的，這些小柵格稱為像素，像素是圖像中最基本的元素，位圖圖像的大小與質(zhì)量取決于圖像中像素的多少。Photoshop編輯的圖像就是位圖，處理位圖時(shí)，實(shí)際上是編輯像素而不是圖像本身。因此，在表現(xiàn)圖像中的陰影和色彩的細(xì)微變化方面或者進(jìn)行一些特殊效果處理時(shí)，位圖是最佳的選擇，但是位圖的清晰度與其分辨率有關(guān)，所以，利用Photoshop處理圖像時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置分辨率，否則圖像中將出現(xiàn)鋸齒邊緣，甚至?xí)z漏圖像的細(xì)節(jié)，如圖6-2所示。

圖6-2位圖

2．矢量圖

矢量圖由一些幾何圖形，如點(diǎn)、線、矩形、多邊形、圓和弧線等元素組成，在計(jì)算機(jī)中記錄了這些幾何圖形的形狀參數(shù)與屬性參數(shù)，這些參數(shù)值決定了圖形應(yīng)如何顯示在屏幕上。例如：一個(gè)圓可以表示成圓心在(x1，y1)上，半徑為r的圖形；一個(gè)矩形可以通過(guò)指定左上角的坐標(biāo)(x1，y1)和右下角的坐標(biāo)(x2，y2)的四邊形來(lái)表示；線條可以用一個(gè)端點(diǎn)的坐標(biāo)(x1，y1)和另一個(gè)端點(diǎn)的坐標(biāo)(x2，y2)的連線來(lái)表示。當(dāng)然還可以為每種元素再加上一些屬性，如邊框線的寬度、顏色，邊框線是實(shí)線還是虛線，中間填充什么顏色等；然后把這些元素的代數(shù)式和它們的屬性作為文件存盤，就生成了所謂的矢量圖(也叫向量圖)，所以矢量圖文件相對(duì)比較小，而且圖形顏色的多少與文件大小基本無(wú)關(guān)。矢量圖可以按任意分辨率進(jìn)行打印，而不會(huì)丟失細(xì)節(jié)或降低清晰度。因此，矢量圖形最適合表現(xiàn)醒目的圖形。由于矢量圖沒(méi)有精度的概念，因而任意縮放圖形都不會(huì)出現(xiàn)鋸齒，如圖6-3所示。圖6-3矢量圖6.3.2圖像文件的屬性

1．分辨率

在位圖中，圖像的分辨率是指單位長(zhǎng)度上的像素?cái)?shù)，習(xí)慣上用每英寸中的像素?cái)?shù)來(lái)表示(即pixelsperinch，ppi)。相同尺寸的圖像，分辨率越高，單位長(zhǎng)度上的像素?cái)?shù)越多，圖像越清晰；分辨率越低，單位長(zhǎng)度上的像素?cái)?shù)越少，圖像越粗糙。例如，分辨率為72ppi時(shí)，1×1英寸的圖像總共包含5184個(gè)像素(72像素寬×72像素高=5184)。同樣是1×1英寸，但分辨率為300ppi的圖像總共包含90000個(gè)像素，所以高分辨率的圖像通常比低分辨率的圖像表現(xiàn)出更精細(xì)的顏色變化。這里介紹的是圖像的分辨率。實(shí)際上，分辨率是一個(gè)很綜合的概念，還代表著輸入、輸出或者顯示設(shè)備的清晰度等級(jí)。我們?cè)谔幚韴D像時(shí)，涉及到顯示器的分辨率、圖像的分辨率和打印機(jī)的分辨率三個(gè)方面。

顯示器的分辨率是指在顯示器屏幕上單位長(zhǎng)度顯示的像素?cái)?shù)。通常顯示器的分辨率是96ppi。在Photoshop中，圖像的像素是直接轉(zhuǎn)換為顯示器的像素的。因此，96ppi、1×1厘米的圖像在顯示器上顯示為原大??；但是192ppi、1×1厘米的圖像在顯示器上則顯示為2×2厘米。打印機(jī)的分辨率是指輸出圖像時(shí)單位長(zhǎng)度上的油墨點(diǎn)數(shù)，通常以dpi表示。打印機(jī)的分辨率決定了輸出圖像的質(zhì)量。

一般地，圖像的質(zhì)量取決于圖像自身的分辨率及打印機(jī)的分辨率，而與顯示器的分辨率無(wú)關(guān)。

2．顏色深度

顏色深度也稱做位深，是指表示一個(gè)像素所需的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)，以比特(bit)作為單位。顏色深度一般寫成2的n次方，n代表位數(shù)，反映了構(gòu)成圖像顏色的總數(shù)目，位數(shù)越高，圖像的顏色越豐富。當(dāng)用1位二進(jìn)制數(shù)表示像素時(shí)，即單色(黑白)圖像，這時(shí)只有黑色、白色兩種顏色，如圖6-4所示；當(dāng)用8位二進(jìn)制數(shù)表示像素時(shí)，即灰度圖像，它可以由0～255不同灰度值來(lái)表示圖像的灰階，如圖6-5所示；當(dāng)位數(shù)達(dá)到24位時(shí)，可以表現(xiàn)出1680萬(wàn)種顏色。一般認(rèn)為當(dāng)采用24位色彩深度時(shí)就已經(jīng)達(dá)到人眼分辨能力的極限，因此24位顏色也稱為“真彩色”。圖6-4黑白圖像圖6-5灰度圖像

3．圖像文件大小

計(jì)算機(jī)以字節(jié)(byte)為單位表示圖像文件的大小，數(shù)據(jù)量大是圖像數(shù)據(jù)的顯著特點(diǎn)，即使使用壓縮算法存儲(chǔ)的文件格式，數(shù)據(jù)量也是相當(dāng)大的，圖像文件的大小與圖像所表現(xiàn)的內(nèi)容無(wú)關(guān)，與圖像的尺寸、分辨率、顏色數(shù)量等文件格式有關(guān)。

一般地，圖像文件越大，所占用的計(jì)算機(jī)資源就越多，處理速度就越慢。6.3.3顏色模式

1．RGB顏色模式

RGB顏色模式是基于光色的一種顏色模式，所有發(fā)光體都是基于該模式工作的，例如，電視機(jī)、電腦顯示器、幻燈片等都是基于RGB模式來(lái)還原自然界的色彩。

在該模式下，R代表Red(紅色)，G代表Green(綠色)，B代表Blue(藍(lán)色)，這三種顏色就是光的三原色，每一種顏色都有256個(gè)亮度級(jí)別，所以三種顏色通過(guò)不同比例的疊加就能形成約1680萬(wàn)種顏色(真彩色)，幾乎可以得到大自然中所有的色彩。

通俗地理解RGB模式，可以把它想象成紅、綠、藍(lán)三盞燈，當(dāng)它們的光相互疊加的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生不同的色彩，如圖6-6所示，并且每盞燈有256個(gè)亮度級(jí)別，當(dāng)值為0時(shí)表示“燈”關(guān)掉，當(dāng)值為255時(shí)表示“燈”最亮。圖6-6RGB模型圖6-7CMYK模型

2．CMYK顏色模式

CMYK顏色模式是針對(duì)印刷的一種顏色模式。印刷需要油墨，所以CMYK模式對(duì)應(yīng)的媒介是油墨(顏料)。在印刷時(shí)，通過(guò)洋紅(Magenta)、黃色(Yellow)、青色(Cyan)三原色油墨進(jìn)行不同配比的混合，可以產(chǎn)生非常豐富的顏色信息，我們使用從0至100%的濃淡來(lái)控制。從理論上來(lái)說(shuō)，只需要C、M、Y三種油墨就足夠了，它們?nèi)齻€(gè)100%地混合在一起就應(yīng)該得到黑色。但是由于目前制造工藝還不能造出高純度的油墨，所以C、M、Y混合后的結(jié)果實(shí)際是一種暗紅色。因此，為了滿足印刷的需要，單獨(dú)生產(chǎn)了一種專門的黑墨(Black)，這就構(gòu)成了CMYK印刷4分色，如圖6-7所示。

3．HSB顏色模式

HSB顏色模式是一種從視覺(jué)的角度定義的顏色模式?；谌祟悓?duì)色彩的感覺(jué)，HSB模型描述顏色的三個(gè)特征將色彩分為H(Hue，色相)、S(Saturation，飽和度)和B(Brightness，亮度)三個(gè)要素。色相即顏色的名稱，是指光經(jīng)過(guò)折射或反射后產(chǎn)生的單色光譜，即純色，它組成了可見(jiàn)光譜，并用360°的色輪來(lái)表現(xiàn)；飽和度指顏色的純度或鮮濁度，表示色相中彩色成分所占的比例，用0～100%的百分比來(lái)度量；亮度指顏色的相對(duì)明暗程度，通常以0～100%的百分比來(lái)度量。

4．索引顏色模式

索引顏色模式最多使用256種顏色，當(dāng)將圖像轉(zhuǎn)換為索引顏色模式時(shí)，通常會(huì)構(gòu)建一個(gè)調(diào)色板存放并索引圖像中的顏色。如果原圖像中的一種顏色沒(méi)有出現(xiàn)在調(diào)色板中，程序會(huì)選取已有顏色中最相近的顏色或使用已有顏色來(lái)模擬該種顏色。

在索引顏色模式下，通過(guò)限制調(diào)色板中顏色的數(shù)目可以減小文件大小，同時(shí)保持視覺(jué)上的品質(zhì)不變。在網(wǎng)頁(yè)中常常需要使用索引模式的圖像。6.3.4常見(jiàn)的圖像文件格式

1．JPEG格式

JPEG是JointPhotographicExpertsGroup(聯(lián)合圖像專家組)的縮寫，文件后輟名為.jpg或.jpeg，是使用最廣泛的圖像格式，是一種有損壓縮格式，能夠?qū)D像壓縮在很小的儲(chǔ)存空間內(nèi)，壓縮技術(shù)十分優(yōu)越，可以用最少的磁盤空間得到較好的圖象質(zhì)量。但是要注意，使用過(guò)高的壓縮比例將會(huì)影響圖像的質(zhì)量，如果追求高品質(zhì)圖像，不宜采用過(guò)高的壓縮比例。

JPEG是一種很靈活的圖像格式，具有調(diào)節(jié)圖像質(zhì)量的功能，允許用不同的壓縮比例對(duì)圖像文件進(jìn)行壓縮，支持多種壓縮級(jí)別，壓縮比率通常在10:1到40:1之間。壓縮比越大，品質(zhì)就越低；相反地，壓縮比越小，品質(zhì)就越好。

在Photoshop中以JPEG格式儲(chǔ)存時(shí)，提供了13個(gè)壓縮級(jí)別，以0～12表示。其中0級(jí)壓縮比最高，圖像品質(zhì)最差；即使采用細(xì)節(jié)幾乎無(wú)損的12級(jí)質(zhì)量保存時(shí)，壓縮比也可達(dá)5:1。一幅大小為4.28Mb的BMP格式的圖像，采用JPEG格式保存時(shí)，其大小僅為178Kb，壓縮比達(dá)到24:1。正是由于采用JPEG格式壓縮有損圖像質(zhì)量，所以我們?cè)诒４鍶PEG格式的圖像時(shí)，需要在圖像質(zhì)量和文件尺寸之間尋找平衡點(diǎn)。

2．PSD格式

PSD是Photoshop圖像處理軟件的專用文件格式，文件擴(kuò)展名是.psd，可以支持圖層、通道、蒙版和不同色彩模式的各種圖像特征，是一種非壓縮的原始文件保存格式，所以占據(jù)的磁盤空間較大。掃描儀不能直接生成該種格式的文件。PSD文件有時(shí)容量會(huì)很大，但由于可以保留所有原始信息，在圖像處理中對(duì)于尚未制作完成的圖像，選用PSD格式保存是最佳的選擇。

現(xiàn)在，F(xiàn)lash、Director等多媒體軟件開(kāi)始支持PSD格式圖像的導(dǎo)入，這為軟件之間的配合工作提供了極大的方便。

3．PNG格式

PNG是PortableNetworkGraphics(可移植性網(wǎng)絡(luò)圖像)的縮寫，是網(wǎng)絡(luò)上接受的最新圖像文件格式。PNG能夠提供長(zhǎng)度比GIF小30％的無(wú)損壓縮圖像文件，同時(shí)提供24位和48位真彩色圖像，并且PNG格式的圖像支持背景透明，這為制作多媒體與網(wǎng)頁(yè)中的導(dǎo)航按鈕、標(biāo)題圖片等提供了非常好的支持，既可以保證圖像顏色的層次，又能夠做到背景透明。

由于PNG比較新，所以目前并不是所有的程序都支持這種格式，但Photoshop可以處理PNG圖像文件，也可以用PNG圖像文件格式進(jìn)行存儲(chǔ)。

4．BMP格式

BMP格式是Windows最早支持的位圖格式，文件幾乎不壓縮，占用磁盤空間較大，它的顏色存儲(chǔ)格式有1位、4位、8位及24位。該格式仍然是當(dāng)今應(yīng)用比較廣泛的一種格式，但由于其文件尺寸比較大，所以多應(yīng)用在單機(jī)上，不受網(wǎng)絡(luò)歡迎。

5．AI格式

AI格式是Adobe公司開(kāi)發(fā)的矢量圖象處理軟件Illustrator所使用的文件格式，也是當(dāng)今最流行的矢量圖像格式之一，廣泛應(yīng)用于印刷出版業(yè)等?，F(xiàn)已成為業(yè)界矢量圖的標(biāo)準(zhǔn)，幾乎所有的圖形軟件都能導(dǎo)入AI格式。它的優(yōu)點(diǎn)是占用硬盤空間小，打開(kāi)速度快，方便格式轉(zhuǎn)換。

6．CDR格式

CDR格式是繪圖軟件CorelDRAW的專用圖形文件格式。由于CorelDRAW是矢量圖形繪制軟件，所以CDR可以記錄文件的屬性、位置和分頁(yè)等。但它在兼容度上比較差，其他圖像編輯軟件打不開(kāi)此類文件。

6.4聲音的基礎(chǔ)知識(shí)

6.4.1聲音的定義

聲音是因物體的振動(dòng)而產(chǎn)生的一種物理現(xiàn)象，振動(dòng)使物體周圍的空氣繞動(dòng)而形成聲波，聲波以空氣為媒介傳入人們的耳朵，于是人們就聽(tīng)到了聲音。因此，從物理上講，聲音是一種波。用物理學(xué)的方法分析，描述聲音特征的物理量有聲波的振幅(Amplitude)、周期(Period)和頻率(Frequency)，因?yàn)轭l率和周期互為倒數(shù)，所以，一般只用振幅和頻率兩個(gè)參數(shù)來(lái)描述聲音。

頻率反映聲音的高低，振幅反映聲音的大小。聲音中含有高頻成分越多，音調(diào)就越高，也就是越尖；反之則越低。聲音的振幅越大，聲音則越大，反之則越小。

需要指出的是，現(xiàn)實(shí)世界的聲音不是由某個(gè)頻率或某幾個(gè)頻率組成的，而是由許多不同頻率、不同振幅的正弦波疊加而成。6.4.2聲音的分類

聲音的分類有多種標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)客觀需要可有以下三種分類標(biāo)準(zhǔn)。

(1)按頻率劃分，可分為亞音頻、音頻、超音頻和過(guò)音頻。頻率分類的意義主要是為了區(qū)分音頻聲音和非音頻聲音。

亞音頻(Infrasound)：0Hz～20Hz。

音頻(Audio)：20Hz～20kHz。

超音頻(Ultrasound)：20kHz～1GHz。

過(guò)音頻(Hypersound)：1GHz～1THz。

(2)按原始聲源劃分，可分為語(yǔ)音、樂(lè)音和聲響。按發(fā)出聲音的聲源分類，是為了針對(duì)不同類型的聲音使用不同的采樣頻率進(jìn)行數(shù)字化處理和依據(jù)它們產(chǎn)生的方法和特點(diǎn)采取不同的識(shí)別、合成和編碼方法。

語(yǔ)音：指人類為表達(dá)思想和感情而發(fā)出的聲音。

樂(lè)音：彈奏樂(lè)器時(shí)樂(lè)器發(fā)出的聲音。

聲響：除語(yǔ)音和樂(lè)音之外的所有聲音，如風(fēng)聲、雨聲和雷聲等自然界或物體發(fā)出的聲音。

(3)按存儲(chǔ)形式劃分，可分為模擬聲音和數(shù)字聲音。

模擬聲音：對(duì)聲源發(fā)出的聲音采用模擬方式進(jìn)行存儲(chǔ)，通常采用電磁信號(hào)對(duì)聲音波形進(jìn)行模擬記錄，如用錄音帶錄制的聲音。

數(shù)字聲音：對(duì)聲源發(fā)出的聲音采用數(shù)字化處理，用0、1表示聲音的數(shù)據(jù)流或者是計(jì)算機(jī)合成的語(yǔ)音和音樂(lè)。6.4.3聲音的數(shù)字化

人們平時(shí)聽(tīng)到的聲音是典型的連續(xù)信號(hào)，不僅在時(shí)間上是連續(xù)的，在幅度上也是連續(xù)的。我們把時(shí)間和幅度上都連續(xù)的信號(hào)稱為模擬信號(hào)，由于計(jì)算機(jī)只能處理數(shù)字信息，所以聲音進(jìn)入計(jì)算機(jī)的第一步就是數(shù)字化，從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，就是將連續(xù)的模擬聲音信息通過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以處理的數(shù)字信息。

數(shù)字化聲音的具體原理是：輸入模擬聲音信號(hào)，然后按照固定的時(shí)間間隔獲取模擬聲音信號(hào)的振幅值，再將獲取的振幅值用若干二進(jìn)制數(shù)表示，從而將模擬聲音信號(hào)變成數(shù)字聲音信號(hào)。衡量聲音數(shù)字化的質(zhì)量有以下三個(gè)指標(biāo)。

(1)采樣頻率。

采樣頻率是指每秒鐘對(duì)模擬信號(hào)采取樣本的次數(shù)。采樣頻率越高，聲音的質(zhì)量也就越好。在多媒體技術(shù)中通常采用三種音頻采樣頻率：11kHz、22kHz和44kHz。一般在允許失真條件下，盡可能將采樣頻率選低些，以減少數(shù)據(jù)量。

常用的音頻采樣頻率和適用情況如下：

8kHz——適用于語(yǔ)音采樣，能達(dá)到電話語(yǔ)音音質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求；

11kHz——可用于對(duì)語(yǔ)音和最高頻率不超過(guò)5kHz的聲音采樣，能達(dá)到電話語(yǔ)音音質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)以上，但不及調(diào)幅廣播的音質(zhì)要求；

16kHz和22kHz——適用于對(duì)最高頻率在10kHz以下的聲音采樣，能達(dá)到調(diào)幅廣播(FM)的音質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；

44kHz和48kHz——主要用于對(duì)音樂(lè)采樣，可以達(dá)到激光唱盤的音質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)最高頻率在20kHz以下的聲音，一般采用44kHz的采樣頻率，可以減少對(duì)數(shù)字聲音的存儲(chǔ)開(kāi)銷。

(2)量化位數(shù)。

量化位數(shù)是指在采集聲音時(shí)使用多少二進(jìn)制位來(lái)存儲(chǔ)數(shù)字聲音信號(hào)。這個(gè)數(shù)值越大，分辨率就越高，錄制和回放的聲音就越真實(shí)。量化位數(shù)客觀地反映了數(shù)字聲音信號(hào)對(duì)輸入聲音信號(hào)描述的準(zhǔn)確程度。目前常用的有8位、12位和16位三種，位數(shù)越多，音質(zhì)越好，但存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量也越大。

(3)聲道數(shù)。

聲道數(shù)包括單聲道和雙聲道(立體聲)兩種。6.4.4常見(jiàn)聲音文件格式

1．WAV格式

WAV格式是微軟公司開(kāi)發(fā)的一種聲音文件格式，是最早的數(shù)字音頻格式，被Windows平臺(tái)及其應(yīng)用程序廣泛支持。

WAV格式存放的是模擬聲音波形經(jīng)數(shù)字化采樣、量化和編碼后得到的音頻數(shù)據(jù)，原本由聲音波形而來(lái)，所以WAV文件又稱波形文件。WAV文件對(duì)聲源類型的包容性強(qiáng)，只要是聲音波形，不管是語(yǔ)音、樂(lè)音還是各種各樣的聲響，甚至于噪音都可以用WAV格式記錄并重放。

WAV格式采用44kHz的采樣頻率，16位量化位數(shù)，因此WAV的音質(zhì)與CD相差無(wú)幾，但WAV格式對(duì)存儲(chǔ)空間需求太大不便于交流和傳播。

2．MP3格式

MP3的全稱是MovingPictureExpertsGroupAudioLayerIII。簡(jiǎn)單地說(shuō)，MP3就是一種音頻壓縮技術(shù)，由于這種壓縮方式的全稱叫MPEGAudioLayer3，所以人們把它簡(jiǎn)稱為MP3，從本質(zhì)上講仍是波形文件。MP3是利用MPEGAudioLayer3技術(shù)，將音樂(lè)以1:10甚至1:12的壓縮率壓縮成容量較小的文件。換句話說(shuō)，能夠在音質(zhì)丟失很小的情況下把文件壓縮到更小的程度。

正是因?yàn)镸P3體積小、音質(zhì)高的特點(diǎn)使得MP3格式成為網(wǎng)上音樂(lè)的代名詞。每分鐘MP3格式的音樂(lè)只有1MB左右大小。與一般聲音壓縮編碼方案不同，MP3主要是從人類聽(tīng)覺(jué)心理和生理學(xué)模型出發(fā)研究出的一套壓縮比高、聲音壓縮品質(zhì)又能保持很好的壓縮編碼方案。

3．WMA格式

WMA的全稱是WindowsMediaAudio，是微軟力推的一種音頻格式。WMA格式以減少數(shù)據(jù)流量但保持音質(zhì)的方法來(lái)達(dá)到更高的壓縮目的，其壓縮率一般可以達(dá)到1:18，生成的文件大小只有相應(yīng)MP3文件的一半。此外，WMA還可以通過(guò)DRM(DigitalRightsManagement)方案加入防止拷貝，或者限制播放時(shí)間和播放次數(shù)，甚至是播放機(jī)器的限制，可以有力地防止盜版。

4．MIDI格式

MIDI的含義是樂(lè)器數(shù)字接口(MusicalInstrumentDigitalInterface)，它本來(lái)是由全球的數(shù)字電子樂(lè)器制造商建立起來(lái)的一個(gè)通信標(biāo)準(zhǔn)，以規(guī)定計(jì)算機(jī)音樂(lè)程序、電子合成器和其他電子設(shè)備之間交換信息與控制信號(hào)的方法。

MIDI文件記錄的是MIDI消息，它不是數(shù)字化后得到的波形聲音數(shù)據(jù)，而是一系列指令。在MIDI文件中，包含著音符、定時(shí)和多達(dá)16個(gè)通道的演奏定義。每個(gè)通道的演奏音符又包括鍵、通道號(hào)、音長(zhǎng)、音量和力度等信息。顯然，MIDI文件記錄的是一些描述樂(lè)曲如何演奏的指令而非樂(lè)曲本身。

與波形聲音文件相比，同樣演奏長(zhǎng)度的MIDI音樂(lè)文件比波形音樂(lè)文件所需的存儲(chǔ)空間要少很多。例如，同樣30分鐘的立體聲音樂(lè)，MIDI文件大約只需200kB，而波形文件大約要300MB。MIDI格式的文件一般用.mid作為文件擴(kuò)展名。

6.5視頻的基礎(chǔ)知識(shí)

6.5.1視頻的定義與分類

視頻(Video)是由一幅幅單獨(dú)的畫面(稱為幀F(xiàn)rame)序列組成，這些畫面以一定的速率(幀率fps，即每秒播放幀的數(shù)目)連續(xù)地投射在屏幕上，與連續(xù)的音頻信息在時(shí)間上同步，使觀察者具有對(duì)象或場(chǎng)景在運(yùn)動(dòng)的感覺(jué)。所以就其本質(zhì)而言，視頻是內(nèi)容隨時(shí)間變化的一組動(dòng)態(tài)圖像，所以視頻又叫運(yùn)動(dòng)圖像或活動(dòng)圖像。

在視頻文件中，一幀就是一幅靜態(tài)畫面，快速連續(xù)地顯示幀就會(huì)形成運(yùn)動(dòng)的圖像，每秒鐘顯示幀數(shù)越多，所顯示的動(dòng)作就會(huì)越流暢。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，人們發(fā)現(xiàn)要想看到連續(xù)不閃爍的畫面，幀與幀之間的時(shí)間間隔最少要達(dá)到二十四分之一秒。

視頻與圖像是兩個(gè)既有聯(lián)系又有區(qū)別的概念：靜止的圖片稱為圖像(Image)，運(yùn)動(dòng)的圖像稱為視頻(Video)。視頻與圖像兩者的信號(hào)源不同，視頻的輸入是攝像機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)以及可以輸出連續(xù)圖像信號(hào)的設(shè)備；圖像的輸入靠掃描儀、數(shù)碼相機(jī)等設(shè)備。

按照視頻的存儲(chǔ)和處理方式不同，視頻可分為模擬視頻和數(shù)字視頻兩大類。

(1)模擬視頻。

模擬視頻(AnalogVideo)屬于傳統(tǒng)的電視視頻信號(hào)的范疇，模擬視頻信號(hào)是基于模擬技術(shù)以及圖像顯示的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)來(lái)產(chǎn)生視頻畫面的。早期視頻的記錄、存儲(chǔ)和傳輸都采用模擬方式，例如在電視上所見(jiàn)到的視頻圖像，它是以一種模擬電信號(hào)的形式來(lái)記錄的，并依靠模擬調(diào)幅的手段在空間傳播，再用盒式磁帶錄像機(jī)將其作為模擬信號(hào)存放在磁帶上。模擬視頻具有如下特點(diǎn)：

以模擬電信號(hào)的形式來(lái)記錄信息。

依靠模擬調(diào)幅的手段在空間傳播。

使用磁帶錄像機(jī)將視頻作為模擬信號(hào)存放在磁帶上。

模擬視頻不適合網(wǎng)絡(luò)傳輸，在傳輸效率方面先天不足，而且圖像隨時(shí)間和頻道的衰減較大，不便于分類、檢索和編輯。

(2)數(shù)字視頻。

數(shù)字視頻(DigitalVideo)是對(duì)模擬視頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化后的產(chǎn)物，它是基于數(shù)字技術(shù)記錄視頻信息的。模擬視頻可以通過(guò)視頻采集卡將模擬視頻信號(hào)進(jìn)行A/D(模/數(shù))轉(zhuǎn)換，這個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程就是視頻捕捉(或采集)過(guò)程，將轉(zhuǎn)換后的信號(hào)采用數(shù)字壓縮技術(shù)存入計(jì)算機(jī)磁盤中就成為數(shù)字視頻。數(shù)字視頻具有如下特點(diǎn)：

數(shù)字視頻可以不失真地進(jìn)行無(wú)數(shù)次復(fù)制。

數(shù)字視頻便于長(zhǎng)時(shí)間的存放而不會(huì)有任何的質(zhì)量降低。

可以對(duì)數(shù)字視頻進(jìn)行非線性編輯，并可增加特技效果等。

數(shù)字視頻數(shù)據(jù)量大，在存儲(chǔ)與傳輸?shù)倪^(guò)程必須進(jìn)行壓縮編碼。6.5.2數(shù)字視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)

未壓縮的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)量是非常大的，因而需要采用有效的途徑對(duì)其進(jìn)行壓縮。人們從視頻數(shù)據(jù)的冗余可能出發(fā)，分析研究出一系列編碼壓縮算法，其方法可分為幀內(nèi)壓縮和幀間壓縮兩種。

與音頻壓縮編碼相類似，為了使圖像信息系統(tǒng)及設(shè)備具有普遍的交互操作性，一些相關(guān)的國(guó)際化組織先后審議制定了一系列有關(guān)圖像編碼的標(biāo)準(zhǔn)，其中MPEG系列標(biāo)準(zhǔn)由運(yùn)動(dòng)圖像專家組(MovingPictureExpertsGroup)制定。

MPEG系列標(biāo)準(zhǔn)包含MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7和MPEG-21等5個(gè)具體標(biāo)準(zhǔn)，每種編碼都有各自的目標(biāo)問(wèn)題和特點(diǎn)。

1．MPEG-1

MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)于1988年5月提出，1992年11月形成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。它的設(shè)計(jì)思想是在1～1.5Mb/s的低帶寬條件下提供盡可能高的圖像質(zhì)量(包括音頻，以下所指圖像均包括音頻)。這是世界上第一個(gè)用于運(yùn)動(dòng)圖像及其伴音的編碼標(biāo)準(zhǔn)，主要應(yīng)用于VCD，圖像尺寸為352像素?×?288像素，標(biāo)準(zhǔn)帶寬為1.2Mb/s，每秒30幀。

2．MPEG-2

MPEG-2發(fā)布于1994年，設(shè)計(jì)目標(biāo)是高級(jí)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的圖象質(zhì)量以及更高的傳輸率，能提供的傳輸率在3～10Mb/s之間，其在NTSC制式下的分辨率可達(dá)720像素×486像素，MPEG-2可提供廣播級(jí)的視頻和CD級(jí)的音質(zhì)。MPEG-2的音頻編碼可提供左、右、中及兩個(gè)環(huán)繞聲道，以及一個(gè)加重低音聲道和多達(dá)7個(gè)伴音聲道。

由于MPEG-2在設(shè)計(jì)時(shí)的巧妙處理。使得大多數(shù)MPEG-2解碼器也可播放MPEG-1格式的數(shù)據(jù)，如VCD。MPEG-2除了作為DVD的指定標(biāo)準(zhǔn)外，還可用于為廣播、有線電視網(wǎng)、電纜網(wǎng)絡(luò)以及衛(wèi)星直播提供廣播級(jí)的數(shù)字視頻。

3．MPEG-4

MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)于1993年提出，1998年發(fā)布。MPEG-4是為了播放流式媒體的高質(zhì)量視頻而專門設(shè)計(jì)的，它可利用很窄的帶寬，通過(guò)幀重建技術(shù)壓縮和傳輸數(shù)據(jù)，以求使用最少的數(shù)據(jù)獲得最佳的圖像質(zhì)量。

該標(biāo)準(zhǔn)是一種基于對(duì)象的視音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。MPEG-4