1、第七章第七章 多媒體技術(shù)多媒體技術(shù)7.1 7.1 多媒體技術(shù)概述多媒體技術(shù)概述7.1.1 7.1.1 多媒體技術(shù)的基本概念多媒體技術(shù)的基本概念1. 1. 媒體、多媒體和多媒體技術(shù)媒體、多媒體和多媒體技術(shù)7.1.1 7.1.1 多媒體技術(shù)的基本概念多媒體技術(shù)的基本概念7.1.1 7.1.1 多媒體技術(shù)的基本概念多媒體技術(shù)的基本概念2. 2. 多媒體技術(shù)的特點(diǎn)多媒體技術(shù)的特點(diǎn)1985 年年1986 年年1987 年年1993和和1995 年年1997 年年1984 1984 年年1985 年年8月月美國(guó)Apple公司在研制Macintosh計(jì)算機(jī)時(shí)，創(chuàng)造性地使用了位映射（bitmap）、窗口（wi

2、ndows）、圖標(biāo)（icon）等技術(shù)。 7.1.2 7.1.2 多媒體技術(shù)的發(fā)展多媒體技術(shù)的發(fā)展1985 1985 年年1986 年年1987 年年1993和和1995 年年1997 年年1984 年年1985 年年8月月美國(guó)Commodore公司率先推出了世界上第一臺(tái)多媒體計(jì)算機(jī)Amiga。 7.1.2 7.1.2 多媒體技術(shù)的發(fā)展多媒體技術(shù)的發(fā)展1985 年年1986 年年1987 年年1993和和1995 年年1997 年年1984 年年1985 1985 年年8 8月月美國(guó)Microsoft公司借鑒Apple公司在Macintosh計(jì)算機(jī)上所使用的技術(shù)而推出了運(yùn)行在DOS基礎(chǔ)上的Win

3、dows系統(tǒng)。 7.1.2 7.1.2 多媒體技術(shù)的發(fā)展多媒體技術(shù)的發(fā)展1985 年年1986 1986 年年1987 年年1993和和1995 年年1997 年年1984 年年1985 年年8月月交互式緊湊光盤(pán)系統(tǒng)CD-I的出現(xiàn)，將多種媒體信息以數(shù)字化的形式，存儲(chǔ)在650MB的只讀光盤(pán)上，使用戶可交互地讀取光盤(pán)中的內(nèi)容。 7.1.2 7.1.2 多媒體技術(shù)的發(fā)展多媒體技術(shù)的發(fā)展1985 年年1986 年年1987 1987 年年1993和和1995 年年1997 年年1984 年年1985 年年8月月交互式數(shù)字視頻系統(tǒng)-DVI的出現(xiàn)，DVI以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，用光盤(pán)存儲(chǔ)和檢索圖像、聲音以及其他的

4、信息。 7.1.2 7.1.2 多媒體技術(shù)的發(fā)展多媒體技術(shù)的發(fā)展1985 年年1986 年年1987 年年19931993和和1995 1995 年年1997 年年1984 年年1985 年年8月月1993年5月提出了MPC-2標(biāo)準(zhǔn)；1995年6月提出了MPC-3標(biāo)準(zhǔn)。 7.1.2 7.1.2 多媒體技術(shù)的發(fā)展多媒體技術(shù)的發(fā)展1985 年年1986 年年1987 年年1993和和1995 年年1997 1997 年年1984 年年1985 年年8月月美國(guó)Intel公司推出了具有MMX（多媒體擴(kuò)展指令集）技術(shù)的奔騰處理器，使它成為多媒體計(jì)算機(jī)硬件體系的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。 7.1.2 7.1.2 多媒體技

5、術(shù)的發(fā)展多媒體技術(shù)的發(fā)展7.1.3 7.1.3 多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)多媒體計(jì)算機(jī)MPC（Multimedia Personal Computer）是具有多媒體功能的能綜合處理文字、圖形圖像、聲音、視頻和動(dòng)畫(huà)的，并使多種媒體建立聯(lián)系且具有交互能力的計(jì)算機(jī)。多媒體計(jì)算機(jī)由多媒體硬件系統(tǒng)和多媒體軟件系統(tǒng)組成。多媒體計(jì)算機(jī)由以下部分構(gòu)成：教育與培訓(xùn)教育與培訓(xùn)娛樂(lè)娛樂(lè)多媒體電子多媒體電子出版物出版物其它領(lǐng)域其它領(lǐng)域醫(yī)療醫(yī)療商業(yè)商業(yè)媒體媒體元素元素7.1.4 7.1.4 多媒體技術(shù)的應(yīng)用多媒體技術(shù)的應(yīng)用7.1.5 7.1.5 多媒體信息處理的關(guān)鍵技術(shù)多媒體信息處理的關(guān)鍵技術(shù)1. 1. 多媒體信

6、息的類型多媒體信息的類型7.1.5 7.1.5 多媒體信息處理的關(guān)鍵技術(shù)多媒體信息處理的關(guān)鍵技術(shù)2. 2. 多媒體信息處理的關(guān)鍵技術(shù)多媒體信息處理的關(guān)鍵技術(shù)7.2 7.2 音頻處理技術(shù)基礎(chǔ)音頻處理技術(shù)基礎(chǔ)7.2.17.2.1聲音的數(shù)字化處理1. 1. 聲音的數(shù)字化處理聲音的數(shù)字化處理采樣采樣-當(dāng)把模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)時(shí)，按固定時(shí)間間隔在模擬聲音波形上截取幅度值，把時(shí)間上連續(xù)信號(hào)變成離散信號(hào)的過(guò)程，稱為采樣。量化量化-量化就是把每個(gè)采好樣的模擬值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。量化的過(guò)程就是先將整個(gè)幅度劃分為有限的量化階距的集合，把落在同一階距的幅度值歸為一類，并賦予相同的量化值。編碼編碼-將數(shù)字信號(hào)格式化，把每

7、個(gè)量化數(shù)據(jù)表示成二進(jìn)制形式存儲(chǔ)。常見(jiàn)的編碼方法有脈沖編碼調(diào)制（PCM）、差分脈沖編碼調(diào)制（DPCM）和自適應(yīng)差分編碼調(diào)制（ADPCM）等。-文件大小=取樣頻率量化位數(shù)聲道數(shù)時(shí)間（秒）/8（B）聲音的數(shù)字化過(guò)程7.2.17.2.1聲音的數(shù)字化處理2. 2. 聲音的壓縮聲音的壓縮音頻壓縮編碼技術(shù)主要有熵編碼（如Huffman編碼、算術(shù)編碼）、波形編碼、參數(shù)編碼、混合編碼和感知編碼等。波形編碼的特點(diǎn)是在高碼率的條件下獲得高質(zhì)量的音頻信號(hào)，適用于高保真度音響和音樂(lè)信號(hào)的壓縮，它在ISDN網(wǎng)絡(luò)中有應(yīng)用。感知編碼是一種有損壓縮，其音頻信息壓縮率達(dá)10：1，甚至12：1，但是人耳卻分辨不出失真，所以經(jīng)常應(yīng)用

8、于音響領(lǐng)域，Dolby公司的AC-3就采用了該編碼方式。在語(yǔ)音編碼領(lǐng)域，各廠家都在大力開(kāi)發(fā)與推廣自己的編碼技術(shù)，比如ITU-T開(kāi)發(fā)的G系列語(yǔ)音壓縮標(biāo)準(zhǔn)，主要應(yīng)用于電話方面。目前常見(jiàn)的聲音壓縮標(biāo)準(zhǔn)有MPEG-1 Audio、MPEG-2 Audio、MPEG-4 Audio和Dolby AC-3等。格式格式說(shuō)說(shuō) 明明WAV（.wav）微軟公司制定的聲音格式，在Windows操作系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。WAV源于wave一詞，意謂“波”。它的音質(zhì)可以達(dá)到CD標(biāo)準(zhǔn)，但占用存儲(chǔ)空間大。1分鐘長(zhǎng)度的聲音文件大約在10MB左右。MP3（.mp3）MP3是目前最流行的一種音樂(lè)文件格式，相同時(shí)長(zhǎng)的MP3文件大小只有

9、WAV文件的1/10左右，而音質(zhì)和CD格式相當(dāng)。WMA（.wma）WMA也是微軟推出的音頻格式，在壓縮比和音質(zhì)方面都超過(guò)MP3，即使在較低的采樣頻率下也能產(chǎn)生較好的音質(zhì)，并且支持流式播放，具有防復(fù)制能功。APE（.ape）APE是一種無(wú)損壓縮音頻技術(shù)，在不降低音質(zhì)的前提下能有限地壓縮WAV音軌文件，壓縮比率一般在55%左右。在音質(zhì)上，相對(duì)于WMA、MP3、AAC等有損數(shù)據(jù)壓縮的格式有著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。MIDI（.mid）MIDI是musical instrument digital interface（樂(lè)器數(shù)字化接口）的縮寫(xiě)，它是由世界主要樂(lè)器制造廠商建立起的一個(gè)數(shù)字音樂(lè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，用來(lái)規(guī)定計(jì)算機(jī)音

10、樂(lè)程序、電子合成器和其它電子設(shè)備之間的交換信息和控制信號(hào)的方法。它記錄的不是數(shù)字化后的聲音波形數(shù)據(jù)，而是一系列描述樂(lè)曲的符號(hào)指令。CD格式（格式（.cda）CDA格式是CD的單軌文件，長(zhǎng)度固定為44個(gè)字節(jié)。當(dāng)時(shí)確定CD唱片格式標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，電腦上用的CD-ROM格式并未確定，故未考慮要讓CD-ROM驅(qū)動(dòng)器識(shí)別CD唱片，后來(lái)為了電腦上方便使用CD音軌，規(guī)定一個(gè)CD音軌就是一個(gè).CDA文件。7.2.2 7.2.2 常見(jiàn)的數(shù)字化音頻格式常見(jiàn)的數(shù)字化音頻格式WindowsWindows內(nèi)置的內(nèi)置的“錄音機(jī)錄音機(jī)”軟件軟件“錄音機(jī)”是Windows內(nèi)置的一款簡(jiǎn)單易用的音頻處理軟件，它可以和電腦聲卡配合同時(shí)完成

11、聲音錄制，可以完成簡(jiǎn)單混合和編輯聲音文件，但其的功能很有限，只能播放和錄制不超過(guò)1分鐘的聲音。Adobe AuditionAdobe AuditionAdobe Audition是一款專業(yè)級(jí)的數(shù)字音頻軟件，它的前身是Syntrillium公司旗下著名的數(shù)字音頻處理軟件Cool Edit Pro。后被Adobe公司收購(gòu)，改造升級(jí)為現(xiàn)有版本。CubaseCubase7.2.3 7.2.3 常見(jiàn)的音頻處理軟件常見(jiàn)的音頻處理軟件7.3 7.3 圖形圖像處理圖形圖像處理圖圖形形是用數(shù)學(xué)方法描述的一系列點(diǎn)、線、面形狀，它存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)主要是生成圖形的數(shù)學(xué)描述。圖形又稱為矢量圖、向量圖。圖圖像像它是用像素值陣列

12、表示的圖，位圖文件中存儲(chǔ)的是構(gòu)成圖像的每個(gè)像素點(diǎn)的亮度、顏色等信息，一幅位圖圖像是由成千上萬(wàn)個(gè)像素點(diǎn)信息構(gòu)成的。圖像又叫位圖、點(diǎn)陣圖、柵格圖像。7.3.1 7.3.1 圖形與圖像圖形與圖像放大4倍后的矢量圖放大4倍后的位圖圖形與圖像的放大效果對(duì)比類類 型型格式格式說(shuō)說(shuō) 明明位位圖圖Bmp微軟公司繪圖軟件專用格式，是與一種與設(shè)備無(wú)關(guān)的圖像格式，支持RGB、索引、灰度等顏色模式，但不支持Alpha通道。GIF由美國(guó)CompuServe公司開(kāi)發(fā)的，最高支持256種色彩，用于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)母袷?，有GIF87a和GIF89a兩個(gè)規(guī)格，具有交錯(cuò)、透明色和動(dòng)畫(huà)效果。jpeg（JPG）一種壓縮效率很高的有損壓縮格

13、式，對(duì)單色和彩色圖像的壓縮比分別可達(dá)10：1和15：1，支持CMYK、RGB和灰度等顏色模式，但不支持Alpha通道。PNG針對(duì)網(wǎng)絡(luò)圖像開(kāi)發(fā)的文件格式，色彩深度多達(dá)48位，支持無(wú)損壓縮、交錯(cuò)和透明色。TIFF一種跨平臺(tái)的位圖圖像格式，它在Photoshop中支持24個(gè)通道，是除了PSD格式外唯一能存儲(chǔ)多個(gè)通道的格式，采用無(wú)損壓縮，多用于排版印刷及噴繪廣告行業(yè)。PSDPhotoshop軟件的專用文件格式，能保存圖層、通道、路徑等信息，便于再次修改，該格式文件一般較大。矢矢量量圖圖WMF圖元文件，屬于位圖和矢量圖的混合形式，Microsoft Office軟件中的一些剪貼畫(huà)以此格式存儲(chǔ)。EPS用P

14、ostScript語(yǔ)言描述的一種ASCII碼文件格式。AIAdobe Illustrator專用的矢量文件格式。DXFAutoCAD的矢量文件格式，以ASCII碼方式存儲(chǔ)。EMF擴(kuò)展圖元文件。CDRCorelDRAW軟件專用的矢量文件格式。7.3.2 7.3.2 常見(jiàn)的圖形圖像文件格式常見(jiàn)的圖形圖像文件格式7.3.3 7.3.3 常用的圖形圖像處理軟件常用的圖形圖像處理軟件PhotoshopPhotoshop是Adobe公司旗下最為出名的圖像處理軟件之一，集圖像掃描、編輯修改、圖像合成和圖像輸出于一體的圖像處理軟件，深受廣大平面設(shè)計(jì)人員和電腦美術(shù)愛(ài)好者的喜愛(ài)。CorelDRAWCorelDRA

15、W是一款由加拿大的Corel公司開(kāi)發(fā)的矢量圖型編輯軟件。CorelDRAW以其優(yōu)異的矢量圖編輯處理功能廣泛的應(yīng)用于廣告出版、商標(biāo)設(shè)計(jì)、標(biāo)志制作、模型繪制、插圖描畫(huà)、排版及分色輸出、雜志設(shè)計(jì)和報(bào)紙編輯等諸多領(lǐng)域。美圖秀秀（光影魔術(shù)手）美圖秀秀是美圖網(wǎng)推出的一款免費(fèi)的圖片處理軟件。它號(hào)稱使用簡(jiǎn)單，1分鐘能做出影樓級(jí)照片，海量精選素材每天更新，主要面向非專業(yè)人員和圖像的平常應(yīng)用。案例及拓展練習(xí)7.4 7.4 動(dòng)畫(huà)與動(dòng)畫(huà)與視頻處理視頻處理動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)是通過(guò)連續(xù)播放一系列畫(huà)面，給視覺(jué)造成連續(xù)變化的效果。這個(gè)效果由于人的眼睛的“視頻暫留”特性造成的即人的視覺(jué)會(huì)短暫保留之前觀看到的影像，在前一影像消失之前觀

16、看另一影像，就會(huì)產(chǎn)生影像之間連續(xù)變化的效果。幀幀影像動(dòng)畫(huà)中最小單位的單幅影像畫(huà)面，相當(dāng)于電影膠片上的每一格鏡頭。一幀就是一副靜止的畫(huà)面，連續(xù)的幀就形成動(dòng)畫(huà)。我們通常說(shuō)幀數(shù)，就是在1秒鐘時(shí)間里傳輸?shù)膱D片數(shù)，也可以理解為圖形處理器每秒鐘能夠刷新幾次，通常用fps（Frames Per Second）表示。7.4.1 7.4.1 動(dòng)畫(huà)制作概述動(dòng)畫(huà)制作概述Adobe FlashAdobe FlashFlash原來(lái)是美國(guó)Macromedia公司推出的動(dòng)畫(huà)制作軟件，后來(lái)公司及軟件產(chǎn)品線被Adobe收購(gòu)。用Flash制作的動(dòng)畫(huà)文件很小，有利于互聯(lián)網(wǎng)傳輸，且其采用流式播放技術(shù)，可以邊下載邊播放動(dòng)畫(huà)。Ulead

17、 GIF AnimatorUlead GIF AnimatorUlead GIF Animator是由友立公司出版的GIF動(dòng)畫(huà)制作軟件，可以把一系列圖片保存為GIF動(dòng)畫(huà)格式，還能產(chǎn)生二十多種2D或3D的動(dòng)態(tài)效果，它內(nèi)置現(xiàn)成的特效可以方便的套用，還能將AVI文件轉(zhuǎn)成動(dòng)畫(huà)GIF文件。3D max3D max是Discreet公司開(kāi)發(fā)的（后被Autodesk公司合并）基于PC系統(tǒng)的三維動(dòng)畫(huà)渲染和制作軟件。7.4.2 7.4.2 常見(jiàn)動(dòng)畫(huà)制作軟件常見(jiàn)動(dòng)畫(huà)制作軟件NoImage7.4.3 7.4.3 視頻處理概述視頻處理概述1. 1. 視頻與數(shù)字視頻視頻與數(shù)字視頻視頻是連續(xù)變化的運(yùn)動(dòng)圖像，當(dāng)連續(xù)的圖像變

18、化每秒超過(guò)24幀畫(huà)面時(shí)，人類視覺(jué)無(wú)法會(huì)把它們當(dāng)成平滑連續(xù)的視頻效果，這樣連續(xù)變化的畫(huà)面就構(gòu)成視頻。視頻可以分為模擬視頻和數(shù)字視頻。數(shù)字視頻(Digital Video)是指先用視頻捕捉設(shè)備將外界影像的顏色和亮度信息轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，再記錄到儲(chǔ)存介質(zhì)上。播放時(shí)視頻信號(hào)被轉(zhuǎn)變成幀信息，并以每秒約25幅的速度顯示出來(lái)，使人眼睛認(rèn)為它是連續(xù)不間斷的運(yùn)動(dòng)著。模擬視頻要在計(jì)算機(jī)中使用必須經(jīng)過(guò)數(shù)字化處理，它和音頻數(shù)字化一樣經(jīng)過(guò)采樣、量化和編碼，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制表示的數(shù)字信號(hào)。格格 式式說(shuō)說(shuō) 明明AVI（.avi）AVI（Audio Video Interleaved）格式，即音頻/視頻交錯(cuò)格式，是將語(yǔ)音和影像同步組

19、合在一起的文件格式。它對(duì)視頻文件采用了一種有損壓縮方式，但壓縮比較高，因此盡管畫(huà)面質(zhì)量不是太好，但其應(yīng)用范圍仍然非常廣泛。該格式文件體積龐大，壓縮標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，兼容性差，播放時(shí)易出現(xiàn)編碼錯(cuò)誤。MPEG（.mpg）運(yùn)動(dòng)圖像壓縮算法的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)格式，采用有損壓縮方法減少運(yùn)動(dòng)圖像中的冗余信息，同時(shí)保證每秒30幀的圖像動(dòng)態(tài)刷新速率，被大多數(shù)的計(jì)算機(jī)平臺(tái)支持。MPEG文件的圖像和音質(zhì)非常好，并有統(tǒng)一的壓縮標(biāo)準(zhǔn)，兼容性好。QuickTime（.mov）MOV即MOV（Movie digital video technology）即QuickTime影片格式，它是Apple公司開(kāi)發(fā)的一個(gè)音頻、視頻文件格式，在某

20、些方面它甚至比WMV和RM更優(yōu)秀，并能被眾多的多媒體編輯及視頻處理軟件所支持。RM（.rm、.rmvb）RM格式包含在RealNetworks公司所制定的音頻視頻壓縮規(guī)范RealMedia中，它是視頻流技術(shù)的開(kāi)拓者，它可以在低速率的網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)不間斷的視頻播放。RM文件的大小取決于制作時(shí)選擇的壓縮率。 ASF（.asf）ASF（Advanced Streamming Format）即高級(jí)串流格式。它是微軟公司W(wǎng)indows Media的核心。這是一種包含音頻、視頻、圖像以及控制命令腳本的數(shù)據(jù)格式。ASF采用MPEG-4的壓縮算法，壓縮率和圖像質(zhì)量都比較高。WMV（.wmv）WMV是一個(gè)基于微軟自

21、有技術(shù)開(kāi)發(fā)的能在Internet上實(shí)時(shí)傳播多媒體的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。WMV格式具有網(wǎng)絡(luò)回放、可擴(kuò)充的媒體類型、部件下載、可伸縮的媒體類型、多語(yǔ)語(yǔ)支持等優(yōu)點(diǎn)。7.4.4 7.4.4 常見(jiàn)的視頻文件格式常見(jiàn)的視頻文件格式Adobe PremiereAdobe PremiereAdobe Premiere是由Adobe公司推出的一款專業(yè)級(jí)視頻編輯軟件。它具有素材組織管理、素材剪輯處理、過(guò)渡效果制作、濾鏡效果編輯和視頻輸出等功能，有很好的兼容性，可以與Adobe公司推出的其他軟件相互協(xié)作。會(huì)聲會(huì)影會(huì)聲會(huì)影會(huì)聲會(huì)影（Corel Video Studio）是一套專為個(gè)人及家庭所設(shè)計(jì)的影片剪輯軟件。用戶可以快速完成

22、剪輯、輸出的影片剪輯。7.4.5 7.4.5 常見(jiàn)視頻編輯和處理軟件常見(jiàn)視頻編輯和處理軟件7.5 7.5 多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)無(wú)損壓縮無(wú)損壓縮有損壓縮有損壓縮用無(wú)損編碼壓縮的數(shù)據(jù)是可以完用無(wú)損編碼壓縮的數(shù)據(jù)是可以完全恢復(fù)的，故也稱無(wú)失真編碼或全恢復(fù)的，故也稱無(wú)失真編碼或可逆編碼。無(wú)損編碼的特點(diǎn)是壓可逆編碼。無(wú)損編碼的特點(diǎn)是壓縮比較小。縮比較小。有損壓縮又稱為有失真編碼，即在編碼過(guò)程中要丟失有損壓縮又稱為有失真編碼，即在編碼過(guò)程中要丟失一些人的視（聽(tīng)）覺(jué)不敏感的信息，且丟失的信息不一些人的視（聽(tīng)）覺(jué)不敏感的信息，且丟失的信息不可恢復(fù)。有損編碼的特點(diǎn)是壓縮比較大，壓縮比越大，可恢復(fù)。有損編碼的特點(diǎn)是壓縮比較大，壓縮比越大，丟失的數(shù)據(jù)越多，還原后的效果越差。丟失的數(shù)據(jù)越多，還原后的效果越差。 JPEG JPEG標(biāo)準(zhǔn)即ISO/IEC1091-1標(biāo)準(zhǔn)，是the Joint Photographic Experts Group的縮寫(xiě)，它主要適用于連續(xù)色調(diào)、多級(jí)灰度、彩色或者單色的靜態(tài)圖像的壓縮，但也可用于對(duì)連續(xù)運(yùn)動(dòng)圖像進(jìn)行壓縮，壓縮時(shí)將連續(xù)圖像的每一幀看作一幅靜止圖像進(jìn)行壓縮，若壓縮/解壓速度足夠快，還可以實(shí)時(shí)處理視頻