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多媒體技術(shù)（第七章）

第七章多媒體技術(shù)如何讓計算機發(fā)出美妙動聽的聲音?如何在計算機屏幕上呈現(xiàn)豐富多彩的畫面?.....所有這些都源自于——多媒體技術(shù)。

引言本章討論的問題了解多媒體計算機件軟硬件方面的基本概念與基礎(chǔ)知識。知識點多媒體軟硬件媒體及分類圖像信息數(shù)字化音頻信號數(shù)字化動畫與視頻數(shù)據(jù)壓縮教學(xué)目的理解計算機中音頻、圖像等信息的獲取與處理、多媒體數(shù)據(jù)壓縮原理等知識。第七章多媒體技術(shù)7.1多媒體計算機技術(shù)概述2.為傳送和表達感覺媒體而人為研究出來的媒體(如ASCII、漢字、圖像、聲音、視頻編碼等)1.人類通過感觀直接感知的信息(文字、聲音、圖像等)3.輸入和輸出信息的媒體(如鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、打印機等)4.存儲表示媒體的介質(zhì)(軟盤、硬盤、光盤等)5.傳輸信息的媒體。

(如光纖、電纜等)感覺媒體存儲媒體傳輸媒體顯示媒體顯示媒體表示媒體7.1多媒體計算機技術(shù)概述

多媒體：通常是指文字、聲音、圖像、圖形、動畫、視頻等各種媒體的組合。

多媒體計算機技術(shù)：計算機綜合處理多種媒體信息——文本、圖形、圖像、音頻、視頻和動畫，使多種信息建立邏輯連接，集成為一個系統(tǒng)且具有交互性。

多媒體計算機可用公式簡單描述為：

MPC=高性能PC＋CD-ROM驅(qū)動器＋聲卡1．文本：包含字母、數(shù)字、漢字等基本元素。2．圖形：又稱矢量圖。通過計算而描述的矢量圖形多媒體多媒體多媒體如何從事多媒體教學(xué)各類文字和符號1234ABCD☆※?！怼臁?/p>

??？；φβ7.1多媒體計算機技術(shù)概述多媒體計算機的主要元素:3.圖像：又稱位圖或像素圖。4.

動畫：采用編程或動畫軟件創(chuàng)作的連續(xù)畫面。用像素點描述的自然影像編程或動畫制作軟件生成的畫面多畫面幀動畫單畫面矢量動畫7.1多媒體計算機技術(shù)概述1984年，Apple公司推出Machintosh圖形操作系統(tǒng)。1985年，世界上第一臺多媒體計算機問世。1986年，推出光盤系統(tǒng)。1990年，多媒體個人計算機協(xié)會制定MPC1標(biāo)準(zhǔn)。1995年，Windows95操作系統(tǒng)問世。Apple計算機(1984)CommodoreAmiga系統(tǒng)(1984)7.1多媒體計算機技術(shù)概述

7.1.2多媒體技術(shù)的發(fā)展歷史7.1多媒體計算機技術(shù)概述

多媒體技術(shù)涉及的領(lǐng)域眾多，其關(guān)鍵技術(shù)主要表現(xiàn)在以下幾個方面：關(guān)鍵技術(shù)涉及范圍數(shù)據(jù)的輸入輸出技術(shù)如何將聲音、圖像、視頻、動畫等信息方便、快速、準(zhǔn)確地輸入計算機，這些信息又如何準(zhǔn)確地還原，是多媒體技術(shù)研究的首要任務(wù)。數(shù)據(jù)的壓縮編碼和解碼技術(shù)多媒體信息的最大問題是數(shù)據(jù)量太大，要解決在有限空間中的存儲和在有限帶寬上的傳輸，數(shù)據(jù)壓縮編碼是最有效的方法，而與之對應(yīng)的解碼則實現(xiàn)對壓縮數(shù)據(jù)進行還原。數(shù)據(jù)存儲技術(shù)音頻、視頻、圖像等信息需要相當(dāng)大的存儲空間，因此發(fā)展大容量存儲器的是解決多媒體信息存儲的一個關(guān)鍵問題。虛擬現(xiàn)實技術(shù)利用計算機技術(shù)生成的一個逼真的具有視、聽、觸及嗅覺的感覺世界，可以用人的自然手法對這個虛擬實體進行交互動作。7.2.1多媒體計算機硬件系統(tǒng)7.2多媒體計算機系統(tǒng)7.2多媒體計算機系統(tǒng)(1)基本硬件設(shè)備①光盤存儲器(見第三章)②聲卡用于處理聲音，是多媒體計算機的基本配置。聲卡的基本工作原理7.2多媒體計算機系統(tǒng)

聲卡中最為關(guān)鍵的三個部件分別是:①數(shù)字信號處理器(DSP)

主要用于實現(xiàn)對聲音的模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換和數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換。②混合信號處理器(簡稱混音器)

是用于實現(xiàn)對各種音頻源進行混音。③音樂合成器聲卡可以通過內(nèi)部合成器或外接到計算機MIDI端口的外部合成器播放MIDI文件。

7.2多媒體計算機系統(tǒng)

聲卡的作用主要有：①A/D(模/數(shù))轉(zhuǎn)換——將模擬量的自然聲音轉(zhuǎn)化成數(shù)字化的聲音，然后以文件形式保存在計算機中。②D/A(數(shù)/模)轉(zhuǎn)換——把數(shù)字化的聲音轉(zhuǎn)換成模擬量的自然聲音并輸出到聲音還原設(shè)備中。③輸入、輸出功能——可以將模擬信號引入聲卡并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；也可以將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號送到輸出端口驅(qū)動音響設(shè)備發(fā)出聲音。音頻卡的基本原理7.2多媒體計算機系統(tǒng)(2)擴展設(shè)備具有代表性的擴展設(shè)備有：觸摸屏、視頻卡、掃描儀、數(shù)碼相機、數(shù)字?jǐn)z像機、攝像頭等等。數(shù)碼照相機彩色掃描儀數(shù)碼攝像機觸摸屏

攝像頭視頻卡

掃描儀工作原理：把原件朝下放在掃描儀的玻璃臺上，掃描儀內(nèi)發(fā)出光照射原件，反射光線經(jīng)光學(xué)鏡面導(dǎo)向后，照射到CCD的光敏器件上。CCD將不同顏色光的強度轉(zhuǎn)換成等價的電信號，再送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器中轉(zhuǎn)換成代表每個像素的數(shù)字值。步進電機驅(qū)動掃描頭沿平臺作微增量運動,每移動一步，即獲得一行像素值。7.2多媒體計算機系統(tǒng)②掃描儀：是一種圖形輸入設(shè)備。配合適當(dāng)?shù)膽?yīng)用軟件后，掃描儀還可以進行中、英文智能識別。掃描樣張光電轉(zhuǎn)換器導(dǎo)軌光源數(shù)字信號輸出識別反射光線③數(shù)碼相機采用CCD作為記錄圖像的介質(zhì)，CCD實際上是一塊布滿光敏元件的感光板，它通過光照的不同引起的電荷分布的不同來記錄被攝入的物體，CCD上的感光元件越多則像素就越多，圖像越清晰。7.2多媒體計算機系統(tǒng)1.光信號轉(zhuǎn)換成電信號2.電信號再轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號3.編碼、壓縮等處理4.保存壓縮數(shù)字圖像7.2多媒體計算機系統(tǒng)7.2.2多媒體計算機軟件系統(tǒng)7.2多媒體計算機系統(tǒng)

多媒體產(chǎn)品的創(chuàng)作主要依靠媒體創(chuàng)作軟件。常見的媒體創(chuàng)作軟件分4大類。類別說明圖形處理軟件主要進行矢量圖的加工與處理。圖像處理軟件主要進行圖像的加工與處理。音頻處理軟件主要對音樂進行模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字音頻的處理、合成、聲音還原等。視頻處理軟件主要對視頻影像、動畫進行加工、合成等。媒體平臺軟件用于多媒體素材的組合與處理、交互功能的實現(xiàn)、輸入輸出控制、界面生成等。7.3音頻信息的獲取和處理

按照帶寬可將聲音質(zhì)量分為4級：①數(shù)字激光唱盤CD-DA。屬于音質(zhì)的最高等級。②調(diào)頻無線電廣播，簡稱FM質(zhì)量。音質(zhì)其次。③調(diào)幅無線電廣播，簡稱AM質(zhì)量。音質(zhì)較差。④電話質(zhì)量。音質(zhì)最低等級。7.3音頻信息的獲取和處理

早期記錄聲音的技術(shù)，是利用設(shè)備的物理參數(shù)隨著聲波的連續(xù)變化而變化的特性，來模擬和記錄聲音，如通過話筒進行錄音。當(dāng)人對著話筒講話時，話筒能根據(jù)它周圍空氣壓力的變化而輸出相應(yīng)連續(xù)變化的電壓值，以電壓的大小表示聲音的強弱。這種變化的電壓值便是一種對人的講話聲音的模擬，是一種模擬量，它不僅在時間上連續(xù)，在幅值上也是連續(xù)的。聲音的錄制是將代表聲音波形的電信號轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的電磁信號記錄在錄音磁帶上。我們把在時間和幅值上都連續(xù)的信號稱為模擬信號。計算機只能處理時間和幅度上都離散的數(shù)字信號。因此，對連續(xù)的模擬聲音信號必須先進行數(shù)字化處理。

7.3.2音頻信息的數(shù)字化7.3音頻信息的獲取和處理

數(shù)字音頻信號是由模擬聲音經(jīng)采樣、量化和編碼得來的。其信號在時間和幅度上都用離散的數(shù)字序列表示。音頻信號的數(shù)字化過程

采樣就是每間隔一段時間就讀一次聲音信號的幅度，量化就是把采樣得到的聲音信號幅度轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。7.3音頻信息的獲取和處理

量化的過程是將采樣后的信號按整個聲波的幅度劃分成有限個區(qū)段，然后把落入某個區(qū)段內(nèi)的值歸為一類，并賦予相同的量化值。通常，聲卡可按8位、16位、32位、64位分類，這些數(shù)字指的是聲卡的量化精度。

(2)量化7.3音頻信息的獲取和處理

高的采樣頻率、量化精度，就可以減少失真。但由此得到的數(shù)字音頻信號數(shù)據(jù)量也就越大。

由于經(jīng)采樣和量化后的音頻信號數(shù)據(jù)量很大，所以一般要先對數(shù)字化的音頻信息進行編碼和壓縮，然后再在計算機內(nèi)傳輸和存儲。(3)編碼

眾所周知，我們今天使用的計算機屬于電子數(shù)字計算機，它只能處理離散的二進制數(shù)字信息，而客觀世界連續(xù)變化的量。這里“連續(xù)”與“離散”之間的“鴻溝”就給我們帶來了問題：離散量的精確度是有限的，數(shù)字信號不能達到無限的精確。因此，數(shù)字世界可以近似地表示真實世界，但不能完全模擬；模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換需要耗費計算機系統(tǒng)大量的時間和資源，但這是必須付出的代價?，F(xiàn)在你也許明白了，計算機采用二進制，實在是“迫不得已”！7.3音頻信息的獲取和處理7.3.3數(shù)字音頻文件格式存儲格式擴展名特點WAV格式*.WAV來源于對聲音模擬波形采樣，量化、編碼。標(biāo)準(zhǔn)的WAV文件通常保存的是不壓縮的聲音數(shù)據(jù)。因而，這種文件最大的缺點是占用存儲空間大。適用領(lǐng)域：音頻原始素材保存。該格式是通用音頻格式。MP3格式*.MP3采用1:10～1:20壓縮率制作的數(shù)字音頻文件。標(biāo)準(zhǔn)的MP3格式按1:10壓縮，所采用的比特率是128Kbps。RA格式*.RA最早的因特網(wǎng)流媒體音頻，(RealNetworks公司開發(fā))，音質(zhì)相對較差。特點是可在低的帶寬下在網(wǎng)上實時播放。WMA格式*.WMA因特網(wǎng)流媒體音頻，(WindowsMediaAudio微軟開發(fā))，用于在互聯(lián)網(wǎng)上播放的壓縮音頻文件。質(zhì)量優(yōu)于RA。MIDI格式*.MIDMIDI文件并不是一段錄制好的聲音，而是記錄聲音的信息，然后在告訴聲卡如何再現(xiàn)音樂的一組指令。這樣一個MIDI文件每存1分鐘的音樂只用大約5～10KB。APE格式*.APE是一種音頻無損壓縮格式，APE文件大小可壓縮到傳統(tǒng)無損格式WAV文件的一半；類似的無損壓縮格式還有FLAC、TAK、TTA、WV等。AIF格式*.AIFApple計算機的波形音頻文件格式。7.3音頻信息的獲取和處理

未壓縮的WAV格式音頻文件和CD音頻光盤的存儲容量計算如下：存儲量=采樣頻率×采樣量化位數(shù)×聲道數(shù)×?xí)r間/8【例】采樣頻率為44.1KHz，采樣數(shù)據(jù)量化位數(shù)為16位、雙聲道，一張60分鐘的CD唱片所占存儲容量為：

(44.1×1000×16×2×3600)/8=635040000(B)≈606(M)

聲道數(shù)：記錄聲音時，如果每次生成一個聲波數(shù)據(jù)，稱為單聲道。每次生成2個聲波數(shù)據(jù)，則稱立體聲雙聲道（聲音在錄制過程中被分配到兩個獨立的聲道，增加了聲音的方位感和現(xiàn)場感覺）。隨著三維音效技術(shù)的發(fā)展，目前環(huán)繞立體聲已從5.1聲道發(fā)展到7.1聲道(增加了中左和中右兩個發(fā)音點)，聲音效果更加完美的。7.3音頻信息的獲取和處理

比特率是指經(jīng)過編碼（壓縮）后的音頻數(shù)據(jù)每秒鐘需要用多少個比特來表示。比特率越高音頻的質(zhì)量就越好，但編碼后的文件就越大。

經(jīng)壓縮的音頻文件的比特率計算方法如下：比特率=未壓縮的音頻文件比特率/壓縮比【例】一個未壓縮的WAV波形音頻文件，其采樣頻率為44.1KHz、數(shù)據(jù)量化位數(shù)為16位、立體聲雙聲道，該文件的比特率為44100×2×16=1411200(bps)≈1378(kbps)。如果把它壓縮成比特率為128kbps的mp3格式的音頻文件，則該mp3格式的音頻文件：壓縮比=1378/128=10.7667.4圖像信息的獲取和處理

我們先來看看計算機是如何在屏幕上顯示圖像的。一幅虎皮鸚鵡的照片看起來細(xì)膩平滑?？墒?，當(dāng)我們放大它的眼睛部分，卻發(fā)現(xiàn)細(xì)節(jié)部分其實并沒有那么平滑。當(dāng)我們將圖片放得更大時，你會注意到，圖片其實是由一大堆小方塊拼成的，它們被稱為像素。在計算機顯示器和打印機中，人的肉眼并不能看見如此微小的像素。正因為是那么的小，一張圖片往往需要數(shù)以百萬、千萬計的像素構(gòu)成。7.4.1圖像與圖形的區(qū)別7.4圖像信息的獲取和處理

在計算機中，表示“圖”的手段有兩種，一種是圖像，一種是圖形，二者有很大區(qū)別。7.4圖像信息的獲取和處理

圖像由像素構(gòu)成，像素是組成圖像最基本的元素，每個圖像點用若干個二進制位進行描述。圖像又稱位圖，相對于矢量圖形，位圖占據(jù)的存儲空間比較大，縮放時會產(chǎn)生鋸齒現(xiàn)象。由于位圖占用存儲空間較大，一般需要進行數(shù)據(jù)壓縮。圖像通常用于表現(xiàn)自然景觀、人物、動物、植物等復(fù)雜的場景。

圖形，又稱矢量圖。圖形使用坐標(biāo)、運算關(guān)系以及顏色數(shù)據(jù)進行描述，是由具有方向和長度的矢量線段構(gòu)成。圖形不需要保存每個像素的顏色值，而是僅僅保存幾個參數(shù)，因而數(shù)據(jù)量小。放大和縮小圖形時，也是根據(jù)參數(shù)的縮放重新描繪圖形，不會像位圖那樣產(chǎn)生鋸齒現(xiàn)象。矢量圖常用于表現(xiàn)直線、曲線以及由各種線段圍成的圖形，不適于描述色彩豐富、復(fù)雜的自然影像。7.4.2顏色的基本概念7.4圖像信息的獲取和處理

顏色是人的視覺系統(tǒng)對可見光的感知結(jié)果。人之所以能看到空間某位置上的景物存在，是因為有光線照在該景物上，并且經(jīng)其反射或透射作用射入人的眼中，從而在視網(wǎng)膜上產(chǎn)生感知信號。如在陽光下看到的紅色物體，就是由于該物體吸收了白光中的其他光、反射了紅光而形成的。而人們所看到的發(fā)光體的顏色則由物體本身發(fā)射的光波形成，如燈光、電視、顯示器等。

光是一種電磁波，人只能感知到其中一段波長的可見光。人類的視覺系統(tǒng)將不同波長的光感知為不同的顏色。7.4圖像信息的獲取和處理(1)顏色的基本描述彩色可用亮度、色調(diào)和飽和度來描述，人眼看到任意彩色光都是這三個特性的綜合效果。亮度是光作用于人眼時所引起的明亮程度的感覺，色調(diào)是反映的是顏色的種類，飽和度是指顏色的純度，飽和度越深顏色越鮮明。亮度色調(diào)飽和度色彩的明暗程度顏色的種類色彩的純度7.3圖像信息的獲取和處理(2)顏色模型

在不同的應(yīng)用場合，人們需要用不同的描述顏色的量化方法，這便是顏色模型。例如，顯示器采用RGB模型；打印機采用CMYK模型；從事藝術(shù)繪畫的人習(xí)慣用HSL模型等。在一個多媒體計算機系統(tǒng)中，常常涉及用幾種不同的顏色模型表示圖像的顏色。①RGB模型自然界常見的各種彩色光，都可由紅(R)、綠(G)、藍(B)三種顏色光按不同比例相配而成。同樣，絕大多數(shù)顏色也可以分解成紅、綠、藍三種色光，這就是色度學(xué)中最基本原理——三基色原理。7.3圖像信息的獲取和處理

把三種基色光按不同比例相加，稱之為相加混色。顯示彩色圖像用RGB三基色，被稱為相加混色模型。該模型主要用于計算機顯示。②CMY模型三基色是青、品紅和黃色，簡稱為CMY，適用于彩色印刷或彩色打印。在實際印刷過程中還須再加上黑色，這樣就稱CMYK模型。在該模型中當(dāng)白光照到有不同比例C、M、Y、K油墨的紙上，部分光譜被吸收，而另一部分被反射回眼睛，產(chǎn)生顏色。所以CMYK模型產(chǎn)生顏色的方法又被稱為減色法。7.3圖像信息的獲取和處理③YUV模型適用于彩色電視系統(tǒng)，其中Y表示亮度信號，UV表示色差信號。④HSL色彩空間:H表示色調(diào)，S表示顏色的飽和度，L表示光的亮度。

采用YUV模型來表示彩色圖像7.4圖像信息的獲取和處理

8×8像素16×16像素32×32像素64×64像素

(1)采樣：圖像采樣就是對圖像在水平方向和垂直方向上等間隔地分割成矩形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每個矩形網(wǎng)格稱為像素點。像素總數(shù)就是圖像的分辨率。

對于現(xiàn)實世界的自然景物或使用光學(xué)透鏡系統(tǒng)在膠片上記錄下來的圖像中任何兩點之間有無窮多個點，圖像顏色變化也會有無窮多個值。這種在二維空間中位置和顏色都是連續(xù)變化的圖像叫做連續(xù)圖像或模擬圖像，一幅模擬圖像在用計算機進行處理前必須先轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式。和聲音類似，圖像數(shù)字化過程也要經(jīng)過采樣、量化和編碼這三個步驟。7.4圖像信息的獲取和處理

(2)量化：是將采樣值劃分成各種等級，用一定位數(shù)的二進制數(shù)來表示采樣的值。量化位數(shù)越大，則越能真實地反映原有圖像的顏色，但得到的數(shù)字圖像容量也越大。在量化時表示量化的色彩值(或灰度值)所需的二進制位數(shù)稱為量化字長。一般可用8位、16位、24位或更高的量化字長來表示圖像的顏色。(3)編碼：圖像編碼是按一定的規(guī)則，將量化后的數(shù)據(jù)以二進制形式存儲在文件中。圖像的數(shù)字化數(shù)字圖像表示7.4圖像信息的獲取和處理

(1)分辨率

與圖像有關(guān)的分辯率主要有以下幾種：

·圖像分辯率:是指數(shù)字圖像水平和垂直方向的像素點數(shù)，用點的“列數(shù)×行數(shù)”表示。圖像分辨率實際上是對一幅模擬圖像采樣的數(shù)量。對同樣尺寸的一幅圖，數(shù)字化時圖像分辨率越高，則組成該圖的像素數(shù)量越多，看起來就越細(xì)致。圖像分辨率是圖像固有的屬性，圖像分辨率的高低直接影響圖像的質(zhì)量。7.4.4圖像的屬性·掃描分辯率：采樣時，每英寸長度取得的像素點數(shù)。掃描分辯率越高，像素就越多，得到的圖像就越細(xì)膩。7.4圖像信息的獲取和處理

·打印分辯率：如果將圖像打印在紙上，單位尺寸上打印的點數(shù)反映圖像的分辯能力?！て聊环直媛剩阂燥@示器的水平和垂直像素表示。屏幕分辨率體現(xiàn)顯示設(shè)備的顯示能力，顯示器的最大屏幕分辨率與它的硬件參數(shù)以及顯示卡有關(guān)。

(2)顏色數(shù)量和深度與自然界中的影像不同，數(shù)字化圖像的顏色數(shù)量是有限的，這是因為表示圖像的二進制數(shù)的位數(shù)是有限的。根據(jù)量化的顏色深度的不同，圖像可分為二值（黑白二值）、灰度和彩色圖像三大類。7.4圖像信息的獲取和處理

·黑白圖像：每個像素只有兩種值，黑或白，需要用一位信息表示。

·灰度圖像：是每個像素只有一個采樣顏色的圖像。這類圖像通常顯示為從最暗黑色到最亮的白色的灰度，分成若干個等級。

·彩色圖像：每個像素通常由紅(R)、綠(G)、蘭(B)三個分量來表示的，分量值介于0~255之間。顏色深度顏色總數(shù)圖像名稱12單色圖像416索引16色圖像8256索引256色圖像1665536HI—Color圖像24TrueColor圖像

顏色深度是指在某一顏色系統(tǒng)中圖像的每個顏色所用的二進制位數(shù)，而顏色數(shù)量是指該顏色系統(tǒng)中共有多少種顏色。7.4圖像信息的獲取和處理

①真彩色當(dāng)某個圖像的顏色深度達到或高于24bit時，其顏色數(shù)量已經(jīng)足夠多，且圖像的色彩和表現(xiàn)力非常強，基本上還原了自然影像，習(xí)慣上把這種圖像叫做“真彩色圖像”。真彩色的每個像素的顏色由RGB基色分量的數(shù)值直接決定。每個基色分量占一個字節(jié)，共有3個字節(jié)即24bit，可生成的顏色數(shù)為224=16777216種顏色。而32位真彩色是用其中的24位描述顏色部分，另外8位記錄256級灰度，用以加強真彩色的質(zhì)量。32級灰度

8級灰度

黑白二值16色圖像24位圖像7.4圖像信息的獲取和處理

②索引色真彩色模式使用了超過1600萬種的顏色。許多應(yīng)用程序不需要如此大的顏色范圍。索引色（或調(diào)色板色，偽彩色）模式僅使用其中的一小部分。在該模式中，每個應(yīng)用程序從大的色彩集中選擇一些顏色（通常是256種）并對其建立索引。對選中的顏色賦一個值。

顏色深度小于24bit的圖像其像素顏色取自一個顏色查找表中最接近的顏色，這種方法顯示的顏色不是圖像本身真正的顏色，稱為偽彩色。這就類似藝術(shù)家可能在他們的畫室用到很多種顏色，但一次僅用到他們調(diào)色板中的一些。7.3圖像信息的獲取和處理

對于同一幅數(shù)字圖像，采用不同的文件格式保存時，其圖像數(shù)據(jù)量、色彩數(shù)量和表現(xiàn)力會有不同。7.4.5數(shù)字圖像的文件格式與數(shù)據(jù)量

(1)圖像文件的格式文件格式顏色深度(最大)說明BMP32bitWindows用位圖，鮮艷、細(xì)膩、但尺寸大GIF8bit256索引顏色，尺寸小，有小動畫效果JPEG32bitJPEG壓縮文件，質(zhì)量高、尺寸小、略失真PSD24bitPhotoshop專用，圖像細(xì)膩TIFF24bit通用圖像文件，用于掃描儀、出版印刷7.3圖像信息的獲取和處理

一幅未經(jīng)壓縮的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)量計算公式如下：圖像數(shù)據(jù)量大小=像素總數(shù)×圖像顏色深度÷8

例如：一幅640×480，256色圖像為

640×480×8／8=307200(字節(jié))(2)圖像文件的數(shù)據(jù)量7.4.6圖像信息的獲取方法(1)使用數(shù)碼相機拍照

(2)使用掃描儀掃描

(3)使用現(xiàn)成圖像

(4)使用圖像處理軟件繪制像素點個數(shù)8位顏色深度位轉(zhuǎn)換為字節(jié)7.5.1動畫的概念和發(fā)展歷史7.5動畫與視頻信息掃描樣張光電轉(zhuǎn)換器數(shù)字信號輸出

動畫由多幅畫面組成，當(dāng)畫面快速連續(xù)地播放時，由于人類眼睛存在“視覺滯留效應(yīng)”而產(chǎn)生動感。所謂“視覺滯留效應(yīng)”是指當(dāng)被觀察的物體消失后，物體仍在大腦視覺神經(jīng)中停留短暫的時間。利用這一特性，在一幅畫面還沒有從視覺里消失，馬上播放下一幅畫面，就給人造成一種流暢的視覺變化效果。電腦動畫是指利用計算機來創(chuàng)作的動畫。電腦動畫的原理與傳統(tǒng)動畫基本相同，只是在傳統(tǒng)動畫的基礎(chǔ)上，把計算機技術(shù)用于動畫的處理。7.5.2電腦動畫7.5動畫與視頻信息掃描樣張光電轉(zhuǎn)換器數(shù)字信號輸出

電腦動畫有兩大類：幀動畫；矢量動畫。

矢量動畫是經(jīng)過電腦計算而生成的動畫，主要表現(xiàn)變化的圖形、線條、文字和圖案。矢量動畫通常采用編程或矢量動畫制作軟件來完成。

幀動畫借鑒傳統(tǒng)動畫的概念，一幀對應(yīng)一個畫面，每幀的內(nèi)容不同。當(dāng)連續(xù)演播時，形成動畫視覺效果。7.5.3制作動畫的設(shè)備和軟件

常用的動畫制作軟件：

Flash——網(wǎng)頁動畫軟件。

3DSMax——三維造型和動畫軟件。7.5.4常見的動畫文件格式7.5動畫與視頻信息掃描樣張光電轉(zhuǎn)換器數(shù)字信號輸出存儲格式擴展名特點SWF格式*.SWFFlash動畫軟件的一種文件輸出格式。屬于矢量格式，占用的存儲空間較小。GIF格式*.GIF一種動態(tài)圖片格式，也稱為GIF89a格式文件。目前Internet上大量采用的彩色動畫文件多為這種格式，很多圖像瀏覽器都可以直接觀看該類動畫文件。7.5動畫與視頻信息掃描樣張光電轉(zhuǎn)換器數(shù)字信號輸出7.5.5視頻處理

視頻與動畫沒有本質(zhì)的區(qū)別。視頻來自于數(shù)碼攝像機拍攝和經(jīng)數(shù)字化的模擬攝像資料等，常用于表現(xiàn)真實場景。動畫則是借助于編程或動畫制作軟件生成一系列景物畫面。

常用的視頻編輯軟件：

Premiere——視頻編輯軟件。繪聲繪影——視頻編輯軟件。

按照處理方式的不同，視頻可以分為:·模擬視頻：是一種用于傳輸圖像和聲音，并且其信號在時間和幅度上都連續(xù)的電信號。

·數(shù)字視頻：是指將模擬視頻信號經(jīng)過數(shù)字化處理，轉(zhuǎn)換成二進制格式表示的視頻信號。7.5動畫與視頻信息掃描樣張光電轉(zhuǎn)換器數(shù)字信號輸出7.5.6

常見的視頻文件格式存儲格式擴展名特點AVI格式(標(biāo)準(zhǔn))*.AVI通用的視頻文件格式。兼容好、調(diào)用方便、圖像質(zhì)量好，但文件體積過于龐大。DVAVI格式*.AVI數(shù)碼AVI格式。非傳統(tǒng)AVI格式，數(shù)碼攝像機使用這種格式記錄視頻數(shù)據(jù)的。DivX格式*.AVI采用DivX編碼的AVI格式。它將DVD的視頻部分通過特殊的DivX編碼壓縮處理成只有原來10%大小的.AVI格式文件，質(zhì)量接近DVD光盤。MPEG格式*.MPG用MPEG算法壓縮得到的視頻文件。VCD是用MPEG-1格式壓縮的；DVD是用MPEG-2格式壓縮的。RM格式*.RM視頻流媒體技術(shù)始創(chuàng)者。圖像質(zhì)量較差。特別適合帶寬較小的網(wǎng)絡(luò)用戶使用。RMVB格式*.RMVB它是流媒體RM影片格式上的升級。RMVB在保證了影片整體的視聽覺效果的前提下文件大小比DivX影片減少了將近45%。AIF格式*.ASF微軟開發(fā)的流格式視頻文件。是可以直接在網(wǎng)上觀看視頻節(jié)目的文件壓縮格式。它的圖像質(zhì)量比VCD差一點，但比同是視頻“流”格式的RM格式要好。特別適合在網(wǎng)頁中插播。WMV格式*.WMV微軟開發(fā)的一種可在網(wǎng)上實時播放流格式視頻文件。效果好于ASF和RM格式的視頻文件。FLV格式*.FLV流媒體視頻格式。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，不能在網(wǎng)絡(luò)上很好的使用等缺點。7.6.1多媒體數(shù)據(jù)壓縮概述7.6多媒體數(shù)據(jù)壓縮

電腦里的數(shù)據(jù)壓縮其實類似于瘦身運動，不外有兩大功用：第一，可以節(jié)省空間。第二，可以減少對帶寬的占用。簡單地說，如果沒有數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，我們就沒法用WinRAR為Email中的附件瘦身；如果沒有數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，市場上的數(shù)碼錄音筆就只能記錄不到20分鐘的語音；如果沒有數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，從Internet上下載一部電影也許要花半年的時間……

當(dāng)我們在BBS上用“7456”代表“氣死我了”，或是用“B4”代表“Before”的時候，我們至少應(yīng)該知道，這其實就是一種最簡單的數(shù)據(jù)壓縮。7.6多媒體數(shù)據(jù)壓縮

嚴(yán)格意義上的數(shù)據(jù)壓縮起源于人們對概率的認(rèn)識。當(dāng)我們對文字信息進行壓縮編碼時，如果為出現(xiàn)概率較高的字母賦予較短的編碼，為出現(xiàn)概率較低的字母賦予較長的編碼，總的編碼長度就能縮短不少。壓縮就是去掉信息中的冗余，即保留不確定的信息，去除確定的信息(可推知的)。換句話說，數(shù)據(jù)壓縮就是將龐大數(shù)據(jù)中的冗余信息(數(shù)據(jù)間的相關(guān)性)去掉，保留相互獨立的信息分量。

數(shù)據(jù)壓縮是在數(shù)據(jù)包含的信息量不損失或損失不大的情況下，減少數(shù)據(jù)占用的存儲空間。從壓縮后的數(shù)據(jù)文件恢復(fù)出原來數(shù)據(jù)的過程稱為解壓縮。7.6多媒體數(shù)據(jù)壓縮(1)多媒體數(shù)據(jù)壓縮的必要性

【例】計算存儲2分鐘的—段CD音質(zhì)的立體聲音樂所需的存儲容量。

對于CD音質(zhì)的聲音，采樣頻率是44.IkHz，量化位數(shù)為16位立體聲雙聲道。因此，1秒鐘所需的存儲容量為

(44.1×1000×16×2)／8×l20=20676KB≈20MB

【例】計算存儲352×240的真彩色圖像所需存儲容量。

對于真彩色的圖像，像素深度為24位，因此該圖像所需的存儲容量為：

(352×240×24)/8=253440B=247.5KB

【例】計算1分鐘視頻所需的存儲容量。假設(shè)分辨率為640×480，真彩色，PAL制式25幀／秒，不含音頻數(shù)據(jù)。

1分鐘視頻所需的存儲容量為：

(640×480×24)/825×60=≈1.29GB7.6多媒體數(shù)據(jù)壓縮

例如，有一幅圖，其大部分區(qū)域的背景為白色，在這個區(qū)域中，相鄰的像素具有相同的顏色特征。在原始數(shù)據(jù)中需要連續(xù)記錄每個像素的RGB值。如果先記錄這個像素的RGB值，再記錄這個像素連續(xù)重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)，則表達的信息量并沒有發(fā)生變化，但使用的數(shù)據(jù)量將會大大減少。在視頻中，相鄰兩幀的畫面可能幾乎相同，差異部分很小，此時就沒有必要記錄相同的畫面，對于后一幀只需記錄與前一幀的差異即可。人的聽覺系統(tǒng)對于不同頻率的聲音的敏感性是不同的，并不能察覺所有頻率的變化，因此那些不被聽覺所感知的變化可以被忽略，沒有必要存儲或傳輸……(2)多媒體數(shù)據(jù)壓縮的可能性

多媒體數(shù)據(jù)可以被壓縮，是因為其中存在著冗余信息。7.6多媒體數(shù)據(jù)壓縮(3)多媒體數(shù)據(jù)壓縮的分類多媒體數(shù)據(jù)壓縮可分為有損壓縮和無損壓縮兩類:數(shù)據(jù)壓縮方法無損壓縮(文本或程序)有損壓縮(圖像、音頻、視頻)

無損壓縮是可逆的編碼方法，經(jīng)無損壓縮編碼的多媒體數(shù)據(jù)能完全恢復(fù)，沒有任何偏差和失真。有損壓縮是不可逆編碼方法，經(jīng)有損壓縮編碼的多媒體不能完全恢復(fù)，但聽覺或視覺效果一般可被接受。

信息的丟失無論是在文本文件還是程序文件中都是不能接受的，但是在圖片、音頻或視頻文件中是可以接受的。這是因為我們的眼睛和耳朵并不能夠分辯出如此細(xì)小的差別。(1)JPEG標(biāo)準(zhǔn)：適合靜態(tài)彩色和灰度圖像。以JPEG方式壓縮的文件擴展名為.JPG。一般對單色和彩色圖像的壓縮