計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與多媒體課件-第4章

第4章多媒體音視頻技術(shù)4.1數(shù)字視頻基礎(chǔ)4.2數(shù)字視頻的采集與處理4.3視頻新技術(shù)簡(jiǎn)介4.4數(shù)字音頻技術(shù)本章小結(jié)

思考與設(shè)計(jì)

4.1數(shù)字視頻基礎(chǔ)

4.1.1視頻的基本概念

1．視頻的定義視頻是指連續(xù)隨時(shí)間變化的一組圖像，也稱為運(yùn)動(dòng)圖像或活動(dòng)圖像。由于人的眼睛存在一種視覺(jué)殘留現(xiàn)象，即物體的映像在眼睛的視網(wǎng)膜上會(huì)保留大約0.1秒的短暫時(shí)間。因此，只要將一系列連續(xù)的圖像以足夠快的速度播放，人眼就會(huì)覺(jué)得畫(huà)面是連續(xù)活動(dòng)的。

Video：Video一詞(源自于拉丁語(yǔ)的“我看見(jiàn)”)通常指各種動(dòng)態(tài)影像的儲(chǔ)存格式，例如：數(shù)位視頻格式，包括DVD、QuickTime與MPEG-4，以及類(lèi)比的錄像帶，包括VHS與Betamax。

幀：幀是一個(gè)完整且獨(dú)立的窗口視圖，作為要播放的視圖序列的一個(gè)組成部分。

幀速率：幀速率為每秒播放的幀數(shù)，兩幅連續(xù)幀之間的播放時(shí)間間隔即延時(shí)通常是恒定的。

2．視頻的分類(lèi)

按照處理方式不同，視頻可以分為模擬視頻和數(shù)字視頻兩種。

1)模擬視頻

模擬視頻是用于記錄視頻圖像和聲音，并隨時(shí)間連續(xù)變化的電磁信號(hào)。早期的視頻都是采用模擬方式存儲(chǔ)、處理和傳輸?shù)?。但模擬視頻在復(fù)制、傳輸?shù)确矫娲嬖诓蛔?，也不利于分?lèi)、檢索和編輯。

2)數(shù)字視頻

數(shù)字視頻是將模擬視頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理后得到的視頻信號(hào)。數(shù)字視頻與模擬視頻相比在存儲(chǔ)、復(fù)制、編輯、檢索和傳輸?shù)确矫嬗兄豢杀葦M的優(yōu)勢(shì)。數(shù)字化后的視頻具有便于編輯處理，有利于視頻再現(xiàn)，便于分類(lèi)和檢索的優(yōu)點(diǎn)。

4.1.2視頻信號(hào)的可視表示

縱橫比是視頻寬與高的比例關(guān)系，如圖4-1所示。傳統(tǒng)視頻都采用寬比高為4∶3的比例，如我們常用的600?×?480、800?×?600、1024?×?768等屏幕分辨率。

圖4-1視頻的縱橫比

視頻能以交錯(cuò)掃描或循序掃描來(lái)傳送。交錯(cuò)掃描是早年廣播技術(shù)不發(fā)達(dá)、帶寬甚低時(shí)用來(lái)改善畫(huà)質(zhì)的方法，NTSC、PAL與SECAM皆為交錯(cuò)掃描格式。在循序掃描系統(tǒng)當(dāng)中，每次畫(huà)面更新時(shí)都會(huì)刷新所有的掃描線。

視頻分辨率，即各種電視規(guī)格分辨率比較視頻的畫(huà)面大小稱為“分辨率”。數(shù)位視頻以像素為度量單位，而類(lèi)比視頻以水平掃描線數(shù)量為度量單位。

4.1.3模擬電視制式與信號(hào)類(lèi)型

1．模擬電視制式

NTSC(全國(guó)電視系統(tǒng)委員會(huì)制式)：基于調(diào)幅技術(shù)，30幀/秒，525線，美國(guó)、日本使用。

PAL(逐行倒相制式)：基于調(diào)幅技術(shù)，25幀/秒，625線，中國(guó)、西歐使用。

SECAM(順序與存儲(chǔ)彩色電視系統(tǒng))：基于調(diào)頻技術(shù)，25幀/秒，625線，法國(guó)、東歐使用。

2．模擬視頻信號(hào)類(lèi)型

(1)高頻或射頻信號(hào)：電視節(jié)目的信號(hào)在空中傳輸前，必須被調(diào)制成高頻或射頻信號(hào)，每個(gè)信號(hào)占用一個(gè)頻道，以防止多路節(jié)目互相干擾。傳統(tǒng)無(wú)線電視、有線電視都是使用這種信號(hào)進(jìn)行傳輸?shù)摹?/p>

(2)復(fù)合視頻信號(hào)：它是將電視信號(hào)中的亮度、色差和同步信號(hào)復(fù)合而成的單一信號(hào)，即將全電視信號(hào)分離出伴音后的信號(hào)。這種信號(hào)的帶寬較低，一般只有水平240線左右的分辨率。

(3)分量視頻信號(hào)：它將視頻中的每個(gè)基色分量，如RGB、YUV或YIQ分別作為獨(dú)立的信號(hào)進(jìn)行傳送。

(4)

S-Video信號(hào)：它是一種兩分量視頻信號(hào)，將亮度和色度信號(hào)分為兩路進(jìn)行傳送，是復(fù)合信號(hào)和分量信號(hào)之間的一種折中方案。由于減少了色度和亮度信號(hào)的相互干擾，S-Video信號(hào)的水平分辨率可達(dá)420線，比復(fù)合信號(hào)的效果要好得多。

如圖4-2所示，為各類(lèi)視頻信號(hào)線實(shí)例圖。

圖4-2視頻信號(hào)線分類(lèi)

4.1.4視頻的數(shù)字化

視頻數(shù)字化是指以一定的速度對(duì)模擬視頻信號(hào)進(jìn)行采樣、量化等處理生成數(shù)字信號(hào)的過(guò)程，該過(guò)程主要包括色彩空間的轉(zhuǎn)換、光柵掃描的轉(zhuǎn)換以及分辨率的統(tǒng)一等。

模擬視頻數(shù)字化的方法主要有復(fù)合數(shù)字化和分量數(shù)字化兩種，目前使用得較多的是后一種。分量數(shù)字化法先把復(fù)合視頻信號(hào)中的亮度和色度分離，得到Y(jié)UV或YIQ分量，然后用三個(gè)模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器對(duì)三個(gè)分量分別進(jìn)行數(shù)字化處理，最后再轉(zhuǎn)換成RGB空間。

電視圖像的數(shù)字化通常有以下兩種：

(1)先從復(fù)合彩色電視圖像中分離出彩色分量，如YUV、YIQ、RGB，然后用三個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器分別對(duì)之進(jìn)行數(shù)字化處理。

(2)用一個(gè)高速A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)彩色信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，然后在數(shù)字域中進(jìn)行分離，獲得分量數(shù)據(jù)。

4.1.5視頻編碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

由于視頻數(shù)字化后的數(shù)據(jù)量十分巨大，因此必須對(duì)數(shù)字視頻進(jìn)行壓縮編碼，所以視頻編碼技術(shù)也稱為視頻壓縮技術(shù)。目前最常用的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)是MPEG和H.26x標(biāo)準(zhǔn)兩大類(lèi)。

1．MPEG標(biāo)準(zhǔn)

MPEG的全稱是MovingPictureExpertsGroup(運(yùn)動(dòng)圖像專(zhuān)家組)，是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)和國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)建立的聯(lián)合技術(shù)委員會(huì)1(JTC1)的第29分委員會(huì)(SC29)的第11工作組。

2．H.26x標(biāo)準(zhǔn)

H.26x標(biāo)準(zhǔn)是指由國(guó)際電信同盟遠(yuǎn)程通信標(biāo)準(zhǔn)化組(ITU-T)制定的一系列視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，該組織的前身是國(guó)際電報(bào)與電話咨詢委員會(huì)(CCITT)。H.26x主要應(yīng)用于實(shí)時(shí)視頻通信領(lǐng)域，包括H.261、H.262、H.263和H.264等標(biāo)準(zhǔn)，其中H.262標(biāo)準(zhǔn)等同于MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)，H.264標(biāo)準(zhǔn)則被納入了MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)的第10部分。

4.1.6常見(jiàn)視頻文件格式

1．蘋(píng)果公司的MOV

QuickTime制定了其稱做QuickTimeMovie的多媒體文件格式。它的跨平臺(tái)能力是毋庸置疑的，目前QuickTimeMovie格式正日趨普及。

2．微軟的AVI

AVI文件格式是從微軟公司W(wǎng)IN3.1就開(kāi)始出現(xiàn)的生命力不息的舊視頻格式，采用的是音頻視頻交錯(cuò)技術(shù)。其算法具有可伸縮性，兼容好、調(diào)用方便、圖像質(zhì)量好，但是文件體積過(guò)于龐大。

3．RealNetwork公司的RM

RM是RealNetworks公司所制定的視頻壓縮規(guī)范RealMedia中的一種。RealMedia是目前Internet上最流行的跨平臺(tái)的客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)多媒體應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，其采用音頻/視頻流和同步回放技術(shù)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)上全帶寬的多媒體回放技術(shù)。在RealMedia規(guī)范中主要包括三類(lèi)文件：RealAudio、RealVideo和RealFlash。

4．MPEG-4

MPEG-4采用最新視頻壓縮方案，有DivX和Microsoft兩個(gè)版本。DivX的制作者是一名國(guó)外的電腦玩家，而DivX其實(shí)是由Microsoft的MPEG-4視頻格式與MP3音頻格式結(jié)合而成的。

5．ASF

ASF是一種數(shù)據(jù)格式，最大優(yōu)點(diǎn)就是體積小，因此適合網(wǎng)絡(luò)傳輸，使用微軟公司的最新媒體播放器(MicrosoftWindowsMediaPlayer)可以直接播放該格式的文件。

6．WMV

WMV是Microsoft公司出品的視頻格式文件，希望用其取代QuickTime之類(lèi)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及WAV、AVI之類(lèi)的文件擴(kuò)展名。

7．FLV

FLV流媒體格式是一種新的視頻格式，全稱為FlashVideo。由于它形成的文件極小、加載速度極快，使得網(wǎng)絡(luò)觀看視頻文件成為了可能。它的出現(xiàn)有效地解決了視頻文件導(dǎo)入Flash后，使導(dǎo)出的SWF文件體積龐大而不能在網(wǎng)絡(luò)上很好使用等缺點(diǎn)。

4.2數(shù)字視頻的采集與處理

4.2.1視頻采集系統(tǒng)

1．視頻的采集視頻采集是指通過(guò)視頻采集設(shè)備將模擬視頻轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻，并以數(shù)字視頻文件格式保存下來(lái)。一個(gè)視頻采集系統(tǒng)主要包括視頻信號(hào)源設(shè)備、視頻采集設(shè)備以及配置有大容量存儲(chǔ)設(shè)備和視頻處理軟件的高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

2．視頻的采集過(guò)程

設(shè)置音頻和視頻源，將視頻源設(shè)備的視頻輸出與采集卡相連、音頻輸出與聲卡相連；準(zhǔn)備好多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)環(huán)境，啟動(dòng)采集程序、預(yù)覽采集信號(hào)、設(shè)置采集參數(shù)后進(jìn)行采集；播放采集的視頻數(shù)據(jù)，如果丟幀嚴(yán)重可以修改采集參數(shù)或優(yōu)化采集環(huán)境后重新采集，直到滿足要求；根據(jù)需要對(duì)采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的編輯，如剪切掉起始處、結(jié)尾處和中間部分無(wú)用的視頻序列，減少存儲(chǔ)空間的占用。

4.2.2非線性編輯系統(tǒng)

非線性編輯系統(tǒng)是相對(duì)于傳統(tǒng)的使用磁帶和電影膠片的線性編輯系統(tǒng)而言的。由于傳統(tǒng)的線性編輯系統(tǒng)將視頻信號(hào)順序記錄在磁帶等介質(zhì)上，因此在編輯時(shí)也必須順序查找所需的視頻畫(huà)面。而非線性編輯系統(tǒng)將數(shù)字化的視音頻信號(hào)記錄在硬盤(pán)等介質(zhì)上，可以對(duì)任意一幀畫(huà)面進(jìn)行隨機(jī)讀取和存儲(chǔ)，從而可以實(shí)現(xiàn)編輯的非線性化。

非線性編輯系統(tǒng)將傳統(tǒng)的電視節(jié)目制作系統(tǒng)中的各種設(shè)備集成于一臺(tái)計(jì)算機(jī)內(nèi)，利用非線性編輯軟件，如Premiere、Vegas等，對(duì)視頻圖像和聲音進(jìn)行編輯處理，再將編輯好的信號(hào)錄制在磁帶上。

與傳統(tǒng)的編輯系統(tǒng)相比，非線性編輯系統(tǒng)的設(shè)備更加小型化、功能集成度更高，可以任意地剪輯、修改、復(fù)制、調(diào)動(dòng)畫(huà)面順序且都不會(huì)引起畫(huà)面質(zhì)量的下降，克服了傳統(tǒng)設(shè)備的致命弱點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，非線性編輯系統(tǒng)的價(jià)格不斷下降，利用一臺(tái)多媒體計(jì)算機(jī)、一套視頻轉(zhuǎn)換卡和一套編輯軟件就可以組建一個(gè)初級(jí)的非線性編輯系統(tǒng)。

4.2.3常用視頻編輯處理軟件

常用的視頻編輯處理軟件Primere是Adobe公司開(kāi)發(fā)的一種非線性視頻編輯軟件，它可以配合多種硬件對(duì)視頻進(jìn)行捕獲和輸出，能對(duì)視頻、聲音、動(dòng)畫(huà)、圖像、文本等多種素材進(jìn)行編輯加工，并生成廣播級(jí)的影視文件。目前非專(zhuān)業(yè)人員常用的是Ulead公司開(kāi)發(fā)的會(huì)聲會(huì)影(CorelVideoStudio)視頻編輯軟件(見(jiàn)視頻實(shí)驗(yàn)部分)，用戶可以利用截取、編輯、特效、覆疊、標(biāo)題、音頻與輸出等七大步驟，把影片、圖片、聲音等素材結(jié)合成視頻文件。最新版的會(huì)聲會(huì)影支持多種視頻格式以及多種攝影器材。

4.3視頻新技術(shù)簡(jiǎn)介

4.3.1HD高清技術(shù)

HD高清是英文“HighDefinition”的中文縮寫(xiě)形式，意思是“高分辨率”，共有四個(gè)含義：高清電視，高清設(shè)備，高清格式，高清電影。通常把物理分辨率達(dá)到720p以上的格式稱為高清，英文表述HighDefinition，簡(jiǎn)稱HD。所謂全高清(FullHD)，是指物理分辨率高達(dá)1920?×?1080的逐行掃描，即1080p高清，是目前頂級(jí)的高清規(guī)格。

1．HDTV

HDTV是High

DefinitionTelevision的簡(jiǎn)稱，翻譯成中文是“高清晰度電視”的意思。HDTV技術(shù)源于DTV(DigitalTelevision)“數(shù)字電視”技術(shù)，HDTV技術(shù)和DTV技術(shù)都是采用數(shù)字信號(hào)，而HDTV技術(shù)屬于DTV的最高標(biāo)準(zhǔn)，擁有最佳的視頻、音頻效果。HDTV與當(dāng)前采用模擬信號(hào)傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)電視系統(tǒng)不同，HDTV采用了數(shù)字信號(hào)傳輸。由于HDTV從電視節(jié)目的采集、制作到電視節(jié)目的傳輸，以及到用戶終端的接收全部實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，因此HDTV給我們帶來(lái)了極高的清晰度，分辨率最高可達(dá)1920?×?1080，幀率高達(dá)60fps，這些都是目前的DVD所無(wú)法比擬的。

高清標(biāo)準(zhǔn)：美國(guó)的高清標(biāo)準(zhǔn)主要有兩種格式，分別為1280

×?720p/60和1920?×?1080

i/60；歐洲傾向于1920?×?1080i/50；其中以720p為最高格式，行頻支持為45?kHz，而1080?i/60

Hz的行頻支持只需33.75?kHz，1080?i/50

Hz的行頻要求就更低了，僅為28.125?kHz。我們經(jīng)?？吹降腍DTV分辨率是1280?×?720和1920?×?1080，這對(duì)于如今的顯示器而言的確是不小的考驗(yàn)，如果分辨率進(jìn)一步提高，那么將很難在現(xiàn)有的顯示器上獲得更加出色的畫(huà)質(zhì)，因?yàn)榇藭r(shí)的瓶頸在于顯示設(shè)備。

除了分辨率是HDTV的關(guān)鍵，編碼算法也是不可忽視的環(huán)節(jié)。HDTV基本可以分為MPEG2-TS、WMV-HD和H.264這三種算法，不同的編碼技術(shù)自然在壓縮比和畫(huà)質(zhì)方面有著區(qū)別。相對(duì)而言，MPEG2-TS的“壓縮比”較差，而WMV-HD和H.264更加先進(jìn)一些。而十分容易理解的是，“壓縮比”較差的編碼技術(shù)對(duì)于解碼環(huán)境的要求也比較低，也就是說(shuō)在硬件設(shè)備方面的要求可以降低。

2．BD與HDDVD

BD(Blu-RayDisc)，稱為藍(lán)光(Blu-ray)或藍(lán)光盤(pán)(Blu-rayDisc，縮寫(xiě)為BD)，利用波長(zhǎng)較短(405?nm)的藍(lán)色激光讀取和寫(xiě)入數(shù)據(jù)，并因此而得名。而傳統(tǒng)DVD需要光頭發(fā)出紅色激光(波長(zhǎng)為650?nm)來(lái)讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)，通常來(lái)說(shuō)波長(zhǎng)越短的激光，能夠在單位面積上記錄或讀取更多的信息。

目前為止，藍(lán)光是最先進(jìn)的大容量光碟格式，BD激光技術(shù)的巨大進(jìn)步，使你能夠在一張單碟上存儲(chǔ)25～50?GB的文檔文件。這是現(xiàn)有(單碟)DVD的數(shù)倍。在速度上，藍(lán)光允許1到2倍或者說(shuō)每秒4.5至9兆的記錄速度。

3．HDDVD

HDDVD是一種數(shù)字光儲(chǔ)存格式的藍(lán)色光束光碟產(chǎn)品，由HDDVD推廣協(xié)會(huì)負(fù)責(zé)制定及開(kāi)發(fā)。HDDVD與其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手藍(lán)光光碟相似，盤(pán)片均是和CD同樣大小(直徑為120毫米)的光學(xué)數(shù)字儲(chǔ)存媒介，使用405納米波長(zhǎng)的藍(lán)光。HDDVD由東芝、NEC、三洋電機(jī)等企業(yè)組成的HDDVD推廣協(xié)會(huì)負(fù)責(zé)推廣，惠普(同時(shí)支持BD)、微軟及英特爾等相繼加入HDDVD陣營(yíng)，而主流片廠環(huán)球影業(yè)亦是成員之一。

4．HDMI

高清晰度多媒體接口(HighDefinitionMultimediaInterface，HDMI)是一種數(shù)字化視頻/音頻接口技術(shù)，是適合影像傳輸?shù)膶?zhuān)用型數(shù)字化接口，其可同時(shí)傳送音頻和視頻信號(hào)，最高數(shù)據(jù)傳輸速度為5Gb/s。同時(shí)無(wú)需在信號(hào)傳送前進(jìn)行數(shù)/?；蛘吣?數(shù)轉(zhuǎn)換。HDMI可搭配寬帶數(shù)字內(nèi)容保護(hù)(HDCP)，以防止具有著作權(quán)的影音內(nèi)容遭到未經(jīng)授權(quán)的復(fù)制。

5．HDMI高清線

高清晰度多媒體接口之間必須由HDMI高清線連接?，F(xiàn)根據(jù)HDMI標(biāo)準(zhǔn)，高清線分為hdmi1.0、hdmi1.1、hdmi1.2、hdmi1.3、hdmi1.4。隨著技術(shù)的發(fā)展，1.0和1.1已經(jīng)淘汰了，現(xiàn)市面上多為1.2、1.3和1.4的線。但是只有1.4標(biāo)準(zhǔn)的HDMI線具有雙向傳輸能力。

6．高清技術(shù)常識(shí)

(1)高清電視機(jī)≠高清電視。高清電視機(jī)只是收視高清頻道的設(shè)備之一。用戶僅購(gòu)買(mǎi)高清電視機(jī)，并不能保證收視到高清頻道，因?yàn)槭找暩咔孱l道還需要一臺(tái)高清機(jī)頂盒。

(2)高清頻道≠標(biāo)清頻道。高清頻道是一種對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的還原，具有革命性、顛覆性的視聽(tīng)升級(jí)；標(biāo)清頻道是對(duì)公共頻道的延伸和補(bǔ)充，它的內(nèi)容更豐富、廣告更少?？傊咔孱l道與標(biāo)清頻道各有各的優(yōu)勢(shì)。高清電視機(jī)可以收視標(biāo)清頻道，但僅僅收視標(biāo)清頻道，是對(duì)高清電視機(jī)的浪費(fèi)。

(3)真正的高清電視?=?高清電視機(jī)?+?高清機(jī)頂盒?+?高清頻道。真正意義上的高清電視，必須具備高清電視機(jī)、高清機(jī)頂盒和高清頻道三個(gè)條件，三者缺一不可。用高清機(jī)頂盒接收信號(hào)，用高清電視機(jī)顯示出高清頻道的效果，才能看上真正的高清電視。

(4)真高清和偽高清的差別。真高清是指通過(guò)高清電視機(jī)和機(jī)頂盒等設(shè)備把有線網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)母咔逡曇纛l信號(hào)如實(shí)的還原出來(lái)。

4.3.2IMAX技術(shù)

IMAX(即ImageMaximum的縮寫(xiě))是一種能夠放映比傳統(tǒng)膠片更大和更高解像度的電影放映系統(tǒng)。整套系統(tǒng)包括以IMAX規(guī)格攝制的影片拷貝、放映機(jī)、音響系統(tǒng)、銀幕等。標(biāo)準(zhǔn)的IMAX銀幕為22米寬、16米高，但完全可以在更大的銀幕上播放，而且迄今為止不斷有更大的IMAX銀幕出現(xiàn)。

IMAX會(huì)直接與導(dǎo)演團(tuán)隊(duì)合作，通過(guò)獨(dú)特的數(shù)字原底翻版技術(shù)(DMR)來(lái)銳化畫(huà)面、清除畫(huà)面顆粒和瑕疵、提升分辨率等，從而提升畫(huà)面質(zhì)量，并盡可能創(chuàng)造最優(yōu)的畫(huà)質(zhì)在世界上最好的投影系統(tǒng)中播放。這些技術(shù)僅僅是IMAX為了達(dá)到更高亮度、色彩飽和度和對(duì)比度的過(guò)程中的部分技術(shù)，另外，還有在IMAX的數(shù)字原底翻版技術(shù)處理過(guò)程中，充分利用音響系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍的延展性對(duì)聲道進(jìn)行重新混制的技術(shù)。

IMAX的數(shù)字影院系統(tǒng)通過(guò)使用一整套的綜合IMAX專(zhuān)利技術(shù)，讓觀眾在觀影的時(shí)候持續(xù)享有身臨其境之感。這種稱為IMAXExperience?(IMAX觀影體驗(yàn)?)的體驗(yàn)來(lái)自于以下幾種技術(shù)因素：

IMAX革命性的投影技術(shù)，放映水晶般清晰的畫(huà)面；

IMAX強(qiáng)大的音響系統(tǒng)，提供激光校準(zhǔn)的數(shù)字音響；

IMAX影院的幾何設(shè)計(jì)，最大限度拓寬觀影視野。

近期，IMAX宣布將于2013年底投放新一代數(shù)字技術(shù)。同現(xiàn)有的數(shù)字技術(shù)相比，新型IMAX數(shù)字激光投影設(shè)備將會(huì)呈現(xiàn)更為優(yōu)質(zhì)的亮度和清晰度、更廣闊的色域以及更為深邃的黑色，同時(shí)消耗的電量更少，耐用時(shí)間更長(zhǎng)，此項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)也將使能夠投射的屏幕寬度可以超過(guò)30米。IMAX的目標(biāo)是使人們有理由離開(kāi)家庭娛樂(lè)設(shè)備，讓大家把去影院觀影當(dāng)成是不容錯(cuò)過(guò)的盛事，并始終在探索的路上希望通過(guò)新方式來(lái)不斷提升觀眾的IMAX觀影體驗(yàn)。無(wú)論是在技術(shù)上的進(jìn)步、影片上映時(shí)間的提前，還是包括向頂尖導(dǎo)演配備最尖端的IMAX攝像機(jī)，都是為了讓它們能以超乎想象的方式表達(dá)出想要講述的故事。

4.4數(shù)字音頻技術(shù)

4.4.1數(shù)字音頻技術(shù)基本概念數(shù)字音頻是多媒體技術(shù)經(jīng)常采用的一種形式，它的主要表現(xiàn)形式是語(yǔ)音、自然聲和音樂(lè)。通過(guò)這些表現(xiàn)形式，能夠有力地烘托主題的氣氛，尤其對(duì)于自學(xué)型多媒體系統(tǒng)和多媒體廣告、視頻特技等領(lǐng)域，數(shù)字音頻技術(shù)顯得更加重要。

聲音是振動(dòng)的波，是隨時(shí)間連續(xù)變化的物理量，聲音有3個(gè)重要指標(biāo)：

振幅(Amplitude)——波的高低幅度，表示聲音的強(qiáng)弱。

周期(Period)——兩個(gè)相鄰波之間的時(shí)間長(zhǎng)度。

頻率(Frequency)——每秒鐘振動(dòng)的次數(shù)，以Hz為單位。

人類(lèi)一直被包圍在豐富多彩的聲音世界中，聲音是人類(lèi)進(jìn)行交流和認(rèn)識(shí)自然的主要媒體形式，語(yǔ)音、音樂(lè)和自然之聲構(gòu)成了聲音的豐富內(nèi)涵。聲音有以下基本特點(diǎn)：

1．聲音的傳播方向

聲音依靠介質(zhì)的振動(dòng)進(jìn)行傳播。聲源實(shí)際上是一個(gè)振動(dòng)源，它使周?chē)慕橘|(zhì)(空氣、液體、固體)產(chǎn)生振動(dòng)，并以波的形式進(jìn)行傳播，人耳如果感覺(jué)到這種傳播過(guò)來(lái)的振動(dòng)，再反映到大腦，就意味著聽(tīng)到了聲音。

2．聲音的三要素

聲音的三要素是音調(diào)、音色和音強(qiáng)，就聽(tīng)覺(jué)特性而言，這三者決定了聲音的質(zhì)量。

(1)音調(diào)——代表了聲音的高低。音調(diào)與頻率有關(guān)，頻率越高，音調(diào)越高，反之亦然。

(2)音色——具有特色的聲音。聲音分純音和復(fù)音兩種類(lèi)型。所謂純音，是指振幅和周期均為常數(shù)的聲音；復(fù)音則是具有不同頻率和振幅的混合音，大自然中的聲音大部分是復(fù)音。復(fù)音中的低頻音是“基音”，它是聲音的基調(diào)，其他頻率音稱為諧音，也叫泛音。

(3)音強(qiáng)——聲音的強(qiáng)度，也叫響度，音量也是指音強(qiáng)。音強(qiáng)與聲波的振幅成正比，振幅越大，強(qiáng)度越大。CD音樂(lè)盤(pán)、MP3音樂(lè)以及其他形式的聲音強(qiáng)度是一定的，可以通過(guò)播放設(shè)備的音量控制改變聆聽(tīng)的響度。

3．?dāng)?shù)字化聲音的特征

實(shí)際存儲(chǔ)中，人們需要將自然聲或其他種類(lèi)的聲音轉(zhuǎn)換成待處理的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字音頻信號(hào)，這就是數(shù)字音頻的采樣，也是獲得數(shù)字化聲音的基本手段。數(shù)字化聲音有以下特征：

(1)采樣頻率。在一定的時(shí)間間隔內(nèi)采集的聲音樣本數(shù)被稱為采樣頻率。每個(gè)樣本是一個(gè)極小的聲音片段，它被轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)存儲(chǔ)，采樣次數(shù)和存儲(chǔ)聲音數(shù)據(jù)使用的二進(jìn)制位數(shù)直接影響還原聲音的質(zhì)量。采樣頻率越高，在一定的時(shí)間間隔內(nèi)采集的樣本數(shù)越多，音質(zhì)就越好。

(2)量化。采樣頻率只解決了音頻波形信號(hào)在時(shí)間坐標(biāo)(橫軸)上把一個(gè)波形切成若干等份的數(shù)字化問(wèn)題，但是還是需要用某種數(shù)字化的方法來(lái)反映某一瞬間聲波幅度的大小(該值的大小影響音量的高低)，于是就有了對(duì)聲波波形幅度的數(shù)字化表示的方法稱為“量化”?！傲炕背Ｓ昧炕粩?shù)來(lái)表示，它是指每個(gè)聲音的采樣點(diǎn)在計(jì)算機(jī)中用多少個(gè)二進(jìn)制位來(lái)存儲(chǔ)和表示。

(3)聲道數(shù)。聲音通道的個(gè)數(shù)稱為聲道數(shù)，是指一次采樣所記錄產(chǎn)生的聲音波形個(gè)數(shù)。隨著聲道數(shù)的增加，占用的存儲(chǔ)容量將成倍增長(zhǎng)。單聲道是產(chǎn)生一個(gè)聲音波形，只有單數(shù)據(jù)流；雙聲道(立體聲)是有左右聲道兩個(gè)數(shù)據(jù)流，產(chǎn)生兩個(gè)聲音波形；環(huán)繞立體聲有3個(gè)聲道。

(4)音頻文件數(shù)據(jù)量的計(jì)算。無(wú)論質(zhì)量如何，聲音的數(shù)據(jù)量都非常大。如不經(jīng)過(guò)壓縮，聲音的數(shù)據(jù)量的計(jì)算公式為：數(shù)據(jù)量?=?采樣頻率?×?量化位數(shù)?×?聲道數(shù)?×?持續(xù)時(shí)間/8。

4.4.2主要音頻文件格式

1．WAV文件

2．MP3格式

3．RM格式

4．WMA格式

5．AAC文件

6．OGG文件

7．APE文件

8．FLAC文件

9．MIDI文件

1．WAV文件

WAV文件又稱為波形文件。它是最基本的一種聲音格式，錄制簡(jiǎn)單，幾乎所有的多媒體集成軟件都支持這種格式的聲音文件，這是它最大的優(yōu)點(diǎn)，其最大的缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)量大。WAV格式是微軟公司開(kāi)發(fā)的，它符合RIFF(ResourceInterchangeFileFormat)文件規(guī)范。

WAV文件的擴(kuò)展名是.wav。

2．MP3格式

MP3是一種數(shù)據(jù)音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)方法，全稱為MPEGLayer3，是VCD影像壓縮標(biāo)準(zhǔn)MPEG的一個(gè)組成部分，用該壓縮標(biāo)準(zhǔn)制作存儲(chǔ)的音樂(lè)就稱為MP3音樂(lè)。MP3音頻文件的壓縮是一種有損壓縮，能基本保持低音頻部分不失真，但MP3壓縮算法犧牲了聲音文件中12～16?kHz高音頻部分的質(zhì)量來(lái)減少文件存儲(chǔ)空間。

MP3文件的擴(kuò)展名是?.mp3。

3．RM格式

RM是RealMedia文件的簡(jiǎn)稱，是Real公司開(kāi)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)流媒體文件格式。RM文件使用流媒體技術(shù)將連續(xù)的音頻分割成帶有順序標(biāo)記的數(shù)據(jù)包，這些數(shù)據(jù)包通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳遞，接收的時(shí)候由接收方將這些數(shù)據(jù)包重新按順序組織起來(lái)播放。

RM文件的擴(kuò)展名是.rm。

4．WMA格式

WMA是WindowsMediaAudio的縮寫(xiě)，是微軟公司力推的數(shù)字音樂(lè)格式，其最大的特點(diǎn)是具有版權(quán)保護(hù)功能，并且比MP3更強(qiáng)大的壓縮能力。WMA格式的可保護(hù)性極強(qiáng)，甚至能限定播放機(jī)器、播放時(shí)間及播放次數(shù)，這對(duì)于作為版權(quán)擁有者的唱片公司來(lái)說(shuō)是一種相當(dāng)有用的壓縮技術(shù)。

WMA文件的擴(kuò)展名是?.wma。

5．AAC文件

AAC文件是采用MPEG-2AAC編碼標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字音頻文件，AAC的全稱是AdvancedAudioCoding(高級(jí)音頻編碼)，它是MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)中一種聲音感知編碼的標(biāo)準(zhǔn)，也是利用人耳的聽(tīng)覺(jué)特性來(lái)減少聲音數(shù)據(jù)量的，是一種有損壓縮方式。

AAC文件的擴(kuò)展名是?.aac。

6．OGG文件

OGG的全稱為OGGVobis，是一種完全免費(fèi)、開(kāi)放和沒(méi)有專(zhuān)利限制的音頻壓縮格式。它支持多聲道，壓縮時(shí)采用的聲學(xué)模型比MP3更先進(jìn)，支持可變編碼率(VBR)和平均編碼率(ABR)兩種編碼方式，可以在相對(duì)較低的數(shù)據(jù)率下實(shí)現(xiàn)比MP3更好的音質(zhì)。

OGG文件的擴(kuò)展名是?.ogg。

7．APE文件

APE是一種無(wú)損壓縮音頻格式，可以使用Monkey’sAudio這個(gè)軟件將WAVE文件壓縮為APE文件，壓縮率可達(dá)2∶1以上，并且能夠?qū)崟r(shí)解碼播放。由于是無(wú)損壓縮，將APE文件解壓縮后得到的WAVE文件可以與壓縮前的源文件完全一致，因此APE文件的音質(zhì)比MP3、AAC、WMA等有損壓縮格式要好得多。

APE文件的擴(kuò)展名是?.ape。

8．FLAC文件

FLAC的全稱為FreeLosslessAudioCodec，也是一種無(wú)損壓縮音頻格式，被編碼的聲音數(shù)據(jù)沒(méi)有信息損失。它是世界上第一個(gè)完全開(kāi)放和免費(fèi)的無(wú)損音頻壓縮格式，因此使用該格式不受任何專(zhuān)利限制，目前已被大量的軟件和硬件產(chǎn)品所支持。

FLAC文件的擴(kuò)展名是?.flac。

9．MIDI文件

MIDI格式的聲音文件與前面介紹的幾種文件格式都不相同，它記錄的不是數(shù)字化的聲音波形數(shù)據(jù)，而是一系列描述樂(lè)曲的符號(hào)指令(如按鍵、持續(xù)時(shí)間、音量、力度等)，它占的存儲(chǔ)空間是所有聲音格式中最少的。MIDI文件的播放效果與硬件的關(guān)系很大，使用不同合成器合成的樂(lè)音差別很明顯。

MIDI文件的擴(kuò)展名一般為?.mid、.rml等。

4.4.3音頻編輯與處理

【例4.1】

CoolEdit錄制歌曲。

(1)插件安裝。安裝好CoolEditPro2.0中文版后，在軟件的安裝目錄下，新建一個(gè)“DX”文件夾，然后把所有插件都安裝到文件夾“DX”中。電腦錄歌必備的插件有：高音激勵(lì)器BBE、壓限效果器WaveC4、混響效果器Ultrafunk。插件安裝后，需要在軟件里面執(zhí)行“效果”→“刷新效果列表”操作，安裝的插件才會(huì)出現(xiàn)在軟件的“效果—DirectX”菜單下。

(2)錄音前的準(zhǔn)備。首先，把耳機(jī)作為監(jiān)聽(tīng)音箱(就是說(shuō)用耳機(jī)來(lái)聽(tīng)伴奏音樂(lè)，若改用普通音箱，那么在錄音時(shí)會(huì)錄入伴奏音樂(lè)和人聲的混合聲音)；接著，把麥克風(fēng)調(diào)試好。雙擊Windows右下角的“音量”圖標(biāo)，打開(kāi)“主音量”對(duì)話框，然后點(diǎn)擊“選項(xiàng)”→“屬性”菜單，調(diào)整錄音屬性。需要把“錄音”項(xiàng)打勾，并選中“麥克風(fēng)”一欄，其他的不要選擇，因?yàn)橐浀闹皇亲约阂穆曇簟?/p>

(3)錄音界面。打開(kāi)CoolEditPro2.0后，會(huì)自動(dòng)建立一個(gè)新工程，界面如圖4-3所示。圖中，標(biāo)注1是多軌與單軌模式的切換按鈕；標(biāo)注2指錄音時(shí)要點(diǎn)亮“R”、“S”、“M”(分別代表“錄音狀態(tài)”、“獨(dú)奏”、“靜音”)中的“R”，表示將在該軌道中進(jìn)行錄音；標(biāo)注3是錄音鍵，點(diǎn)擊開(kāi)始錄音(再點(diǎn)擊左上方的停止鍵可以結(jié)束錄音)。

圖4-3錄音界面

(4)噪音采樣。由于外部環(huán)境、電腦風(fēng)扇、麥克風(fēng)以及聲卡品質(zhì)等原因，會(huì)在聲音的錄制過(guò)程中產(chǎn)生噪音，并影響錄音質(zhì)量。因此，降噪處理是音頻的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，降噪處理首先需要對(duì)噪音進(jìn)行采樣，如圖4-4所示。

圖4-4噪音采樣

在第三軌處點(diǎn)亮R，點(diǎn)擊錄音鍵，不要出聲，先錄下一段10～20秒左右的空白噪音文件。進(jìn)入單軌模式，選擇“效果”→“噪音消除”→“降噪器”對(duì)話框，單擊“噪音采樣”按鈕，幾秒后出現(xiàn)噪聲樣本的圖樣，然后點(diǎn)擊“關(guān)閉”按鈕。噪音采樣結(jié)束后，噪音樣本信息已記錄進(jìn)軟件。切換回多軌模式并刪除第三軌中的噪音采樣文件，如圖4-5所示。

圖4-5噪音采樣文件

(5)導(dǎo)入伴奏音樂(lè)。右鍵單擊第一軌，選擇“插入”→“音頻文件”，導(dǎo)入伴奏音樂(lè)文件(最好選擇自己比較熟悉的歌曲，可以是mp3、wav等格式的音樂(lè)文件)，如圖4-6所示。伴奏音樂(lè)可以從網(wǎng)上下載。

圖4-6導(dǎo)入伴奏音樂(lè)

(6)歌曲的跟唱錄制。準(zhǔn)備好歌