第2章多媒體的基本技術(shù)2.1音頻處理技術(shù)2.2圖像處理技術(shù)2.3視頻處理技術(shù)2.1音頻處理技術(shù)2.1.1聲音與計算機音頻處理

1.聲音聲音是表達(dá)思想和情感的一種必不可少的媒體。人們可以通過聲音傳遞語言、交流思想或獲得信息，通過聲音欣賞美妙的音樂，也可以通過聲音來感覺豐富多彩的大自然。聲音是怎樣產(chǎn)生的？人們又是怎樣聽到聲音的呢？一切能發(fā)出聲音的物體叫聲源。聲音就是由于聲源的振動而產(chǎn)生的，由于聲源的振動，借助于它們周圍的介質(zhì)，把這種振動以機械波的形式由近及遠(yuǎn)地傳向遠(yuǎn)方，這就是聲波。聲波傳入人耳，致使耳膜也產(chǎn)生振動，這種振動被傳導(dǎo)到聽覺神經(jīng)，人們就產(chǎn)生了“聲音”的感覺。為了研究聲音，人們通常用一種連續(xù)的模擬波形來表示聲音，該波形描述了聲波的形狀。表示一個模擬波信號有三個要素：基線、周期和振幅。

振幅即波形的最高點(或最低點)與基線間的距離，它表示了聲音音量的大小。周期是波形中兩個相鄰波峰之間的距離，它表示完成一次振動過程所需的時間，其大小體現(xiàn)了振動進(jìn)行的速度。從物理學(xué)中我們知道，頻率是周期的倒數(shù)，周期越短，頻率越高。頻率的單位為赫茲。人的耳朵只能感覺到振動頻率為20～20?000赫茲的聲波，超出此范圍的振動波不能引起聽覺器官的感覺。

2.計算機的音頻處理計算機是怎樣處理聲音的呢？由前所述，人耳聽到的聲音是一種具有振幅和周期性(頻率)的聲波，計算機要處理這種聲波，可以通過話筒把機械波轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的電信號。電信號也是一種連續(xù)的模擬信號，其幅度表示聲音的強弱，而計算機只能處理數(shù)字量，不能處理這種模擬量，因此只有把這種模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，計算機才有可能對它進(jìn)行處理。這種轉(zhuǎn)換就是模/數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D轉(zhuǎn)換)，它是由模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)的。經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字聲音信號交給計算機處理，處理后的數(shù)據(jù)需經(jīng)過數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換電路還原成模擬信號，再進(jìn)行放大輸出到喇叭或耳機，變成人耳能夠聽到的聲音。

綜上所述，聲音(模擬信號)經(jīng)過計算機處理并回放的過程是：先將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，讓計算機處理，再經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換還原為聲音。這一過程就是音頻的數(shù)字化技術(shù)。音頻的數(shù)字化技術(shù)是多媒體聲音處理技術(shù)中最基本的也是最主要的技術(shù)。下面僅就音頻數(shù)字化的模/數(shù)轉(zhuǎn)換過程予以介紹。

(1)采樣。采樣也稱抽樣，是將連續(xù)變化的模擬音頻信號變成計算機能處理的離散化數(shù)字信號的第一步。其做法是每隔一定時間，對模擬音頻信號的幅值進(jìn)行抽樣測試，得到離散的幅值，并用該值表示兩次抽樣之間的模擬幅值。單位時間抽樣的次數(shù)稱為抽樣頻率。抽樣頻率越高，所得到的離散幅值的數(shù)據(jù)點就越逼近于連續(xù)音頻信號，同時抽樣所得到的數(shù)據(jù)量也越大。多媒體電腦中支持的采樣頻率通常為44.1kHz、22.05kHz及11.025kHz。(2)量化。采樣所得到的數(shù)據(jù)是一定的離散值，將這些離散值用若干二進(jìn)制的位來表示，這一過程稱為量化。量化即是將采樣所得到的信號振幅值用一組二進(jìn)制脈沖序列來表示。離散化的數(shù)據(jù)經(jīng)量化變成二進(jìn)制表示一般會損失一些精度，這主要是因為計算機只能表示有限的數(shù)值。例如用8位二進(jìn)制表示十進(jìn)制整數(shù)，只能表示出28～127之間的整數(shù)值。也就是256個量化級。如果用16位二進(jìn)制數(shù)，則具有65536(64K)個量化級。量化級對應(yīng)的二進(jìn)制位數(shù)稱為量化位數(shù)，也稱“量化精度”。雖然量化位數(shù)越多，量化精度就越高，對原始波形的模擬越細(xì)膩，聲音的音質(zhì)就越好，但數(shù)據(jù)量也越大。16位采樣比8位采樣的聲音質(zhì)量好，但所需的存儲量大。一般來說，講話內(nèi)容以8位，11.025kHz的頻率采樣，所得的音質(zhì)可與調(diào)幅廣播的音質(zhì)相比。(3)編碼。

采樣量化后的二進(jìn)制音頻數(shù)據(jù)還要按一定的規(guī)則進(jìn)行組織，以利于計算機處理，這就是編碼。最簡單的編碼方案是直接用二進(jìn)制的補碼表示，也稱作脈沖編碼調(diào)制(PCM，PulseCodeModulation）。

在多媒體電腦中，要對音頻進(jìn)行處理，必須在PC機上添加一塊聲卡。聲卡是多媒體升級套件中的核心部件之一，其外形與插在計算機主機箱內(nèi)的其他硬件插板相仿，也是一塊可以插在擴展槽內(nèi)的電路板，但包含有完成音頻處理功能的電子元件，具有模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC，AnalogtoDigitalConverter）,用于錄制數(shù)字化聲音文件，并且有數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（DAC，DigitaltoAnalogConverter）,用于將經(jīng)計算機處理后的數(shù)字音頻轉(zhuǎn)換回聲音的模擬信號，實現(xiàn)聲音的播放功能。

聲卡通過一秒內(nèi)對聲音進(jìn)行上千次的采樣、閱讀，把模擬聲波轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息、數(shù)字化的聲音存儲在擴展名為.WAV的波形文件中。當(dāng)聲音被記錄時，聲卡中的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器把模擬聲波轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；當(dāng)聲音重放時，聲卡中的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器把波形文件里的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)變成模擬波形輸出。2.1.2聲音的壓縮與合成

1.數(shù)據(jù)壓縮的必要性

聲音文件所需的存儲空間可用下式來計算：

說明：

采樣率：采樣率越大，數(shù)字信號越接近模擬信號，但所要求的存儲空間也越大。量化位數(shù)：量化位數(shù)越大，所得的量化值越接近原始波形采樣值，但所要求的信息存儲量也越大。聲音信息通道：雙聲道立體聲比單聲道的聲音逼真豐富，但需要成倍于單聲道的信息容量。以16位、22.05kHz的頻率錄制1分鐘的立體聲，所需存儲空間為5.292MB，如果錄制1小時的立體聲呢？其所要求的存儲空間為60×5.292=317.52MB。

2.數(shù)據(jù)壓縮的基本思想

數(shù)據(jù)壓縮是將數(shù)據(jù)盡可能減少的處理。其實質(zhì)就是查找和消除信息的冗余量。被壓縮的對象是原始數(shù)據(jù)，壓縮后得到的數(shù)據(jù)是壓縮數(shù)據(jù)，二者容量之比為壓縮比，對應(yīng)壓縮的逆處理是解壓縮。無損壓縮：用在要求重構(gòu)的信號與原始信號完全一致的場合。無損壓縮方法可以把數(shù)據(jù)壓縮到原來的1/2或1/4，即壓縮比為2∶1或4∶1，一般用于磁盤文件的壓縮。常用的無損壓縮方法有Haffman,Lempei-Eiv法。

有損壓縮：用在重構(gòu)的信號不一定非得要與原始信號完全相同的場合。這種壓縮采取在壓縮的過程中丟掉某些不致對原始數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤解的信息，以大大提高壓縮比。有損壓縮包括ADPCM(AdaptiveDifferentialPulseCodeModulation)自適應(yīng)差值脈沖編碼調(diào)制算法，MPEG（MovingPicturesExpertsGroup）等算法。壓縮算法往往涉及許多較復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式，這里只要求學(xué)生理解壓縮的基本思想，而不必深究具體算法的實現(xiàn)。無論哪種類型的數(shù)據(jù)壓縮，其基本方法一種是將相同的或相似的數(shù)據(jù)歸類，使用較少的數(shù)據(jù)量來描述原始數(shù)據(jù)，達(dá)到減少數(shù)據(jù)量的目的；另一種是有針對性地化簡一些不重要的數(shù)據(jù)，從而加大壓縮力度。3.聲音的合成技術(shù)目前常用的有調(diào)頻合成(FM，F(xiàn)requencyModulation）和波表合成(WT，WaveTable)兩種方式。從頻譜的角度分析樂音和噪音，兩者的區(qū)別在于前者由穩(wěn)定的周期性基頻譜和其信頻諧波譜構(gòu)成，即樂音具有諧和性，而后者則無固定的基頻。普通聲音具有音高、音色和響度三要素。樂音除了應(yīng)具備此三要素外，還應(yīng)考慮樂音振動的持續(xù)時間——時值。

音高：指聲波的基頻，不同的音高所對應(yīng)的頻率也不同，基頻越低，給人的感覺越低沉。音色：音色由聲音的頻譜決定，各階諧波的比例不同，隨時間衰減的程度不同，音色也就不同。響度：是指對聲音程度的衡量，人耳對于聲音細(xì)節(jié)的分辨與響度直接有關(guān)，響度過高或過低，都會影響人耳對樂音的聽判，只有響度適中，人耳辨音才最敏感。時值：樂音振動的持續(xù)時間具有明顯的相對性，時值的變化導(dǎo)致旋律的行進(jìn)：或平緩均勻，或跳躍顛簸，以表達(dá)不同的情感。

1)調(diào)頻合成原理雅瑪哈在其早期的合成器DX系列中引入了一種稱為調(diào)頻的合成方法。FM是將作為載波的高頻振蕩波的頻率按調(diào)制信號規(guī)律變化的一種調(diào)制方式。用FM調(diào)頻方式產(chǎn)生聲音的基本原理起源于傅里葉分析原理：各種聲音由各種不同的諧波組合形成，因此通過調(diào)諧一系列正弦波就可以模擬出各種各樣的聲音。

FM合成音樂的方法是：利用硬件電子電路產(chǎn)生具有一定基頻的正弦波，通過頻率的高低控制音高，通過波形的幅度控制響度，時值的控制由信號的持續(xù)時間來確定。通過處理諧波可以改變增益、衰減等參數(shù)，便可創(chuàng)造出不同音色的音樂。

FM合成方法的成本較低，但由于很難找出模擬真實樂器的完美諧波的組合，因而合成出來的樂器聲音與真實樂器的聲音相比較還有一些差距。FM合成的聲音比較單調(diào)，缺乏真實樂器的飽滿和力度的變化，真實感較差。

2)波表合成技術(shù)。

波表合成技術(shù)是電腦中合成音效技術(shù)的又一形式。波表是為了改進(jìn)FM合成技術(shù)的缺點而發(fā)展起來的。其原理是：在將真實樂器所發(fā)出的聲音采樣后，再將數(shù)字音頻信號事先于ROM芯片或硬盤中構(gòu)成波形表。存儲于ROM中的采樣樣本通常稱為硬波表，存儲于硬盤中的稱為波表。當(dāng)進(jìn)行合成時，再將波表中相應(yīng)樂器的波形記錄播放出來。因此所發(fā)出的聲音比較逼真，但各波形文件也需要大量的存儲空間來記錄真實樂音，因此一般同時要采用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)。2.1.3WAV文件與MIDI文件1.WAV格式

WAV文件來源于對聲音模擬波形的采樣。用不同的采樣頻率對聲音的模擬波形進(jìn)行采樣，可以得到一系列離散的采樣點；以不同的精度（8位或16位）把這些采樣點的值轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼，然后存磁盤，就產(chǎn)生了聲音的WAV文件，即波形文件。

WAV文件是由采樣數(shù)據(jù)組成的，所以它需要的存儲容量很大。存儲容量可用下面的公式推導(dǎo)：例如，用44.1kHz的采樣頻率對聲波進(jìn)行采樣，每個樣本值用16位精度存儲，則錄制1分鐘的立體聲節(jié)目，其WAV文件所需存儲量為1?058?400字節(jié)，可見存儲需求量相當(dāng)可觀。當(dāng)然，如果對聲音質(zhì)量的要求不是太高，則可以通過降低采樣頻率，采用較低的樣本精度或利用單聲道來錄制WAV文件。

一般情況下，WAV文件是不可能壓縮的。這是因為WAV文件所記錄的音頻數(shù)字信息中很少有像圖像中存在的大量數(shù)據(jù)重復(fù)現(xiàn)象，一般數(shù)據(jù)壓縮算法很難有所作為，即使經(jīng)過壓縮，壓縮比也不高，壓縮結(jié)果也仍然需要很大的存儲空間。錄制WAV文件是比較簡單和方便的，無論是Windows還是聲卡的應(yīng)用程序都提供了數(shù)字錄音的功能，使用起來如同用普通錄音機錄音一樣，雖然犧牲了一些磁盤空間，但能獲得較高質(zhì)量的聲音。如果既要獲得高品質(zhì)的音響效果，又要節(jié)省空間，那么MIDI文件可謂是一個兩全齊美的好方法。

2.MIDI文件

MIDI是MusicalInstrumentDigitalInterface的縮寫，意為樂器數(shù)字接口。它是由世界上主要電子樂器制造廠商建立起來的一個通信標(biāo)準(zhǔn)，用以規(guī)范計算機音樂程序以及電子合成器和其他電子設(shè)備之間交換信息與控制信號的方法。

MIDI文件并沒有記錄任何聲音信息，而只是記載了用于描述樂曲演奏過程中的一系列指令，這些指令包含了音高、音長、通道號等主要信息，并以擴展名為.MID的文件格式存儲起來。

與WAV文件不同的是，MIDI文件并不對音樂進(jìn)行聲音采樣，而只是將樂器彈奏的每個音符記錄為一連串?dāng)?shù)字，然后用聲卡上的合成器根據(jù)這個數(shù)字所代表的含義進(jìn)行合成，最后通過揚聲器播放音樂。波形文件利用對聲音模擬的方法，MIDI文件利用對聲音用符號描述的方法。采用模仿的方法，是為了精確地重現(xiàn)聲音，而符號描述的方法，則是創(chuàng)造一種可識別聲音的符號，并可用符號虛構(gòu)或重建原始聲音，因而效率較高。MIDI文件實際上是一張表格，就好比是一張樂譜，它描述了各種音符以及這些音符的播放及延時，所以MIDI文件比WAV文件要小得多。例如，一段持續(xù)10余秒的立體聲音樂，若用MIDI格式只需2KB的存儲空間，而以WAV格式存放則需2MB左右。當(dāng)然，可以通過采取諸如降低采樣頻率等措施來縮小存儲空間，但即使以22.05kHz的采樣頻率，8位樣本精度所產(chǎn)生的WAV文件，其存儲容量也是MIDI文件的數(shù)百倍。由于MIDI文件比WAV文件要小得多，所以預(yù)先裝入MIDI文件比裝入WAV文件容易，這為設(shè)計多媒體項目和指定何時播放音樂帶來很大的靈活性。MIDI文件的主要缺點是處理語音能力差，缺乏重現(xiàn)自然語言的能力，不能獨立合成，因此用戶可以在需要語言的地方，將WAV文件與MIDI文件配合使用。聲音采樣文件的優(yōu)點是可以從任何聲源錄制聲音，且可以保證它仍在任意一臺計算機上播放的效果大致相同，而MIDI文件則要受合成器中樂器組合的限制，其聲音質(zhì)量很大程度上取決于聲卡重新合成樂器聲音功能的強弱。相比之下，MIDI文件的錄制較復(fù)雜，這需要掌握一些使用MIDI創(chuàng)作編輯作業(yè)的專業(yè)知識，并且還須有專門的工具。2.1.4聲音的錄制與播放1.錄制聲音文件錄制聲音文件的步驟如下：

(1)在“錄音機”窗口的“文件”菜單中，單擊“新建”命令；

(2)打開麥克風(fēng)，單擊“錄音”按鈕，開始錄音制作；(3)在“文件”菜單上，單擊“另存為”命令，保存新錄制的聲音文件。2.聲音的播放

在“錄音機”窗口的“文件”菜單上，單擊“打開”命令，在對話窗口選擇波形類型的聲音文件（文件名后綴為.WAV）,然后單擊“開始播放”按鈕，進(jìn)行所選聲音文件的播放。單擊“停止”按鈕，停止播放。另外，如果要播放MIDI音樂，可以利用“附件”中的“媒體播放機”來播放。2.2圖像處理技術(shù)2.2.1圖形與圖像圖形一般指用計算機繪制的畫面，如直線、圓、矩形、任意曲線和圖表等。圖像則是指由輸入設(shè)備捕捉的實際場景畫面或以數(shù)字化形式存儲的任意畫面，是真實物體重現(xiàn)的影像。它們的共性之一是：二者都是靜態(tài)的，和時序無關(guān)。

它們之間的重要差別是：圖形是用一組命令來描述的，這些命令用來描述畫面的直線、圓、曲線等的形狀、位置、顏色等各種屬性和參數(shù)；而圖像是通過畫面上的每一個像素的亮度或顏色來表示畫面的；圖形可以容易地分解成不同成分單元，分解后的成分間有明顯的界限，而要將圖像分解成不同的成分則較難，各個成分間的分界往往有模糊之處，有些區(qū)間很難區(qū)分該屬于哪個成分，它們彼此平滑地連接在一起。2.2.2圖像的文件格式

1.GIF格式（GraphicsInterchangeFormat）

GIF是美國CompuServe公司于1987年制定的格式，目的是能夠在不同平臺上交流使用，是Internet上WWW中的重要文件格式之一，支持64000像素的圖像。2.BMP格式(Bitmap)

BMP是一種與設(shè)備無關(guān)的圖像文件格式，它是隨微軟Windows軟件推出的一種位圖形式的圖像格式，Windows軟件的圖像資源多數(shù)以該格式存儲。其文件分三部分：文件頭、信息頭和圖像數(shù)據(jù)。文件頭用來說明文件類型、實際圖像數(shù)據(jù)長度和起始位置、分辨率等，信息頭是彩色映射。3.PCX格式

PCX是E-soft公司為其圖像處理軟件PaintBrush(畫筆)配套推出的一個圖像格式，是經(jīng)過壓縮的格式，多數(shù)位圖文件都能轉(zhuǎn)換成這種格式。它包括三類文件：各種單色的PCX文件，不超過16色的彩色PCX文件，共有256種顏色的PCX文件。大多數(shù)圖像編輯軟件均能處理這種格式的文件，各種掃描儀的輸出也能生成PCX文件。4.TIFF格式(TaggedImageFileFormat)TIFF也縮寫成TIF它是由原Aldus和微軟公司合作開發(fā)的用于掃描儀和桌面出版系統(tǒng)的文件格式，稱為標(biāo)記圖像文件格式。其有壓縮和不壓縮的兩種格式，以其靈活而獲得青睞，多數(shù)應(yīng)用程序都支持這種格式。５.JPG格式這是一種較新的格式，稱為JPEG文件交換格式，采用JPEG方法壓縮而成，其壓縮比高，并可在壓縮比和圖像質(zhì)量之間平衡，用最經(jīng)濟的存儲空間得到較好的圖像質(zhì)量。2.2.3圖形／圖像的獲取與輸入

１.用圖形工具軟件生成利用PaintBrush、Photoshop等圖形軟件去創(chuàng)作所需要的圖形，它們都具有大致相同的功能，能用鼠標(biāo)（或數(shù)字化儀）描繪各種形狀的圖形，并可填色、填圖案、變形、剪切、粘貼，也可標(biāo)注各種文字符號。用這種方法可以很方便地生成一些小型簡單的畫面，如圖案、標(biāo)志等，設(shè)計修改都很方便，成本較低。

２.圖像掃描圖像掃描儀主要應(yīng)用在圖紙之類平面的圖像采集的場合，根據(jù)其外形和產(chǎn)生圖像的方式通常將其分為手持式、平板式和滾筒式等三種類型，根據(jù)其對顏色的辨別能力又分為單色、灰度和彩色三種。滾筒式掃描儀多用于輸入較大尺寸的圖像。平板式掃描儀帶有感應(yīng)窗的自動移動裝置，只需將掃描對象平放在掃描面板上即可，是投資較低并能獲得較高質(zhì)量圖像的較理想的選擇。手持式掃描儀造價低廉，可直接對書本雜志上的圖像進(jìn)行掃描，而不必將圖像裁剪下來，因而在MPC中使用較多。

３.數(shù)字?jǐn)z像輸入

利用電視攝像機或數(shù)字式照相機，可把照片、藝術(shù)作品甚至實際場景輸入計算機來產(chǎn)生一幅數(shù)字圖像。這種方式與普通照相機、錄像機相比，省去了膠片及沖洗過程，可以直接將采集的數(shù)字圖像信息保存在內(nèi)部存儲器中。攝像機與掃描儀的差別是：掃描儀只能輸入平面的圖像，而攝像機可以捕獲三維空間的景物，即使是輸入平面的圖像，速度也比掃描儀快。掃描儀只能輸入靜止的圖像，而攝像機既可輸入靜止圖像，也能輸入活動圖像。

４.利用錄像機和電視機捕獲圖像

可以對錄像機和電視機的視頻輸出進(jìn)行采集，通過視頻卡和有關(guān)軟件生成數(shù)字圖像。

５.視頻抓幀打開“超級解霸五”播放器，播放VCD影碟；如果播放到某一精彩畫面，立即按下暫停鍵，讓畫面靜止；然后再點擊有照相機外形的按鈕，出現(xiàn)一個對話框，提示將此時的圖像畫面存盤；我們可以在對話框中指明存儲文件名及存盤路徑，按“OK”即可將這一精彩鏡頭抓取存盤，此圖像文件以后可讓你隨時調(diào)用。

６.從圖片庫中獲取

現(xiàn)有的圖片大多都以光盤形式保存，收集了世界上各地著名攝影師所拍攝的各類圖片，主要包括：自然風(fēng)光、花鳥魚蟲、風(fēng)土人情、城市景觀、邊框水紋、裝飾按鈕等，供你根據(jù)不同場合選擇使用。2.2.4圖像的存儲與輸出1.圖像的存儲存儲器是保存圖像數(shù)據(jù)和處理過程中的有關(guān)數(shù)據(jù)的裝置。由于一般圖像的數(shù)據(jù)量是很大的，因此作為圖像處理系統(tǒng)的輔助存儲器既要求容量足夠大，也要求有相當(dāng)快的速度。磁盤作為圖像文件的存儲器，在速度和容量方面大都能基本滿足要求。采用大容量的硬盤作為圖像處理系統(tǒng)的存儲裝置是很適合的。光盤存儲容量可達(dá)600多MB，它在可保存性方面極其優(yōu)越，是保存圖像數(shù)據(jù)的理想介質(zhì)，特別適用于一些具有容量大、保存期長等特點的用途，例如圖像數(shù)據(jù)庫等。

２.圖像的輸出設(shè)備圖像輸出設(shè)備是指在圖像處理系統(tǒng)中將已輸入計算機的數(shù)字化圖像（處理過或未處理過的）輸出為清晰逼真的圖像的設(shè)備。這些輸出圖像可以供分析、識別、保存和使用。輸出設(shè)備可分為在膠片基紙面等介質(zhì)上記錄輸出的硬拷貝裝置和僅僅顯示輸出的軟拷貝裝置。常用的輸出設(shè)備有打印機，繪圖儀等。打印機是一種傳統(tǒng)的計算機輸出設(shè)備。除了普通的字符輸出外，圖像輸出也是其重要功能。打印機通常分為擊打式和非擊打式兩種。擊打式打印機的主力是點陣針式打印機。這類打印機結(jié)構(gòu)簡單，可靠性好，易于維護(hù)，但缺點是打印的精度和質(zhì)量不很高，打印時噪聲大。非擊打式打印機現(xiàn)在越來越多，典型的有噴墨打印機、激光打印機、熱轉(zhuǎn)印打印機、熱升華打印機等。噴墨打印機采用熱噴墨技術(shù)，使墨水通過不同粗細(xì)的噴嘴噴出，并用電場控制其飛行方向，以描繪出圖像。噴墨打印機具有噪聲低，精度高，記錄后不需任何處理，費用低等特點。激光打印機采用電子掃描技術(shù)，可以快速打印高質(zhì)量的文字、圖形和圖像，而且噪聲低。熱升華打印機先加熱含有染料的色帶，然后把染料(通過升華或汽化)融化到透明膠片或特殊的紙上。熱升華打印機輸出的圖像非常精致，打印質(zhì)量如同照片一樣。熱轉(zhuǎn)印打印機的打印方式是把加熱的蠟?zāi)迟N在打印機或透明膠片上。2.3視頻處理技術(shù)2.3.1視頻的基本概念

１.模擬視頻

模擬視頻是基于模擬以及圖像的廣播與顯示所確定的國際標(biāo)準(zhǔn)。模擬視頻圖像具有成本低和還原度好等優(yōu)點。但其缺點是經(jīng)長期存放后，視頻質(zhì)量會下降，經(jīng)多次復(fù)制后，圖像會有明顯失真。

2．?dāng)?shù)字視頻數(shù)字視頻是基于數(shù)字技術(shù)以及其他更好拓展的顯示標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)字視頻有兩層涵義：一是將模擬視頻信號輸入計算機進(jìn)行數(shù)字化視頻編輯，最后制成數(shù)字化視頻產(chǎn)品；二是視頻圖像由數(shù)字?jǐn)z像機拍攝下來，從信號源開始就是無失真的數(shù)字視頻，當(dāng)輸入計算機時，不再考慮視頻質(zhì)量的衰減問題，然后進(jìn)行視頻編輯制成產(chǎn)品?，F(xiàn)在的數(shù)字視頻技術(shù)主要是指第一層涵義，即模擬視頻的數(shù)字化。視頻信號數(shù)字化后，就克服了模擬視頻的缺點，可以不失真地進(jìn)行無限次拷貝，可以用許多新方法對數(shù)字視頻進(jìn)行創(chuàng)造性的編輯(如電視特技等)，可以真正實現(xiàn)將視頻融入計算機系統(tǒng)中以及實現(xiàn)用計算機播放電影節(jié)目等。

3.全動態(tài)和全屏幕視頻

視頻就是快速連續(xù)地投射到屏幕上的一幅幅圖像。全動態(tài)視頻就是每秒顯示30幀圖像的視頻。用這種顯示速度去刷新畫面，足以消除任何不穩(wěn)定的感覺，不會產(chǎn)生閃爍和跳躍。全屏幕視頻是指顯示的視頻圖像應(yīng)該充滿整個屏幕，而不是局限于一個小窗口中，這與顯示分辨率有關(guān)。在VGA方式（640×480）中可以將原先的視頻（768×576）基本充滿屏幕。但在SVGA方式（800×600或1024×768）中，全動態(tài)視頻的畫面將只占屏幕的一部分，而不是充滿整個屏幕。如果充滿全屏，畫面就會變得粗糙許多。

４.視頻的數(shù)字化視頻的數(shù)字化就是指在一段時間內(nèi)以一定的速度對視頻信號進(jìn)行捕獲并加以采樣后形成數(shù)字化數(shù)據(jù)的處理過程。各種制式的普通電視信號都是模擬信號，然而計算機只能處理數(shù)字信號，因此必須將模擬信號的視頻轉(zhuǎn)化為數(shù)字化信號的視頻。視頻信號數(shù)字化與音頻信號數(shù)字化一樣，這中間一般要經(jīng)過采樣、量化（A/D轉(zhuǎn)換）、解碼和彩色空間變換等過程，將視頻數(shù)字化的過程也常稱為捕捉。

1）AVI文件。

Windows規(guī)定的格式稱為AVI（AudioVideoInteractive）格式，也稱音頻—視頻交錯文件，因其擴展名規(guī)定為AVI，簡稱AVI文件。由于數(shù)字化的視頻信號實際上包括圖像和聲音兩部分?jǐn)?shù)據(jù)，而AVI文件能將這兩部分?jǐn)?shù)據(jù)交叉組合在一起，形成一個文件，因而在播放時可以達(dá)到聲音與圖像同步播放的效果。

2）MPEG文件。

視頻文件的另一主要格式是MPEG，其擴展名為D.MPEG，也可簡稱為MPG文件，它是按MPEG標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓縮的全運動視頻圖像，在1024×768的分辨率下可以以25幀每秒或30幀每秒的速度同步播放，有128000種顏色。對于全運動視頻圖像和CD音質(zhì)的伴音，一般需要有專門的MPEG壓縮卡來制作它們的文件，播放時也要有MPEG壓縮卡支持，或是在帶圖形加速功能的顯示適配器的配合下，采用軟件解壓縮方法。

3）DAT文件。

DAT是VideoCD或KaraokeCD數(shù)據(jù)文件的擴展名。這種文件的結(jié)構(gòu)與MPG文件格式基本相同。目前市場流行的VCD光盤中的節(jié)目大多以DAT文件格式存放。DAT文件中的片斷可以通過某些軟解壓軟件提供的攝像功能來截取并轉(zhuǎn)換成MPG文件。

4）MOV文件。

MOV是APPLE公司在QuickTimeForWindows視頻應(yīng)用軟件中使用的視頻文件。該視頻應(yīng)用軟件原在Macintosh系統(tǒng)中運行，現(xiàn)已移植到Microsoft的Windows環(huán)境下。

5）Dir文件。

Dir(DirectorMoves)是Macromedia公司使用的Director多媒體著作工具產(chǎn)生的電影文件格式。2.3.2視頻信號的壓縮視頻圖像文件所占用的存儲空間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于聲音文件所占用的存儲空間。例如，一幅分辨率為640×480的圖像，若像素深度為24位，所需的存儲空間約為900KB，這樣的圖像若按30幀/秒的速度播放，則每秒鐘視頻圖像所占用的空間約為27MB，播放一分鐘所需的存儲空間約為1600MB；若分辨率為1280×720，則每分鐘所需的存儲空間更是一個驚人的數(shù)字。因此，要處理視頻信號必須對其進(jìn)行壓縮，以減少處理的時間、存儲的空間、傳輸?shù)臅r間和帶寬。數(shù)據(jù)壓縮有兩種類型，一種是無損壓縮，一種是有損壓縮。如果丟失個別數(shù)據(jù)不會造成太大的影響，則忽略它們是個好主意，此時可采用有損壓縮；如果要求壓縮數(shù)據(jù)必須準(zhǔn)確無誤，則應(yīng)采用無損壓縮。數(shù)據(jù)圖像壓縮一般采用有損壓縮。有損壓縮利用了兩種特性。一是利用了圖像信息本身包含許多冗余信息的特性。例如，相鄰像素之間往往含有相同的顏色值，這叫做像素之間的冗余度，此外還有相鄰的行或列間、幀與幀之間都有很大的相關(guān)性，因而整體上數(shù)據(jù)的冗余度很大，使視頻圖像數(shù)據(jù)具有很大的壓縮潛力，因此在允許一定限度失真的前提下，可以對視頻圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行大幅度的壓縮。另一種是利用了人的視覺和聽覺對某些信號不那么敏感的生理特性，因此會對丟失一些信息不致于產(chǎn)生誤解。例如，人的眼睛對圖像的亮度敏感，而對色彩的分辨力卻較弱。這些人類視覺、聽覺的特性對于實現(xiàn)壓縮均很有利，使人在信息壓縮了之后還不知不覺。圖像的壓縮目前已有靜態(tài)圖像壓縮編碼國際標(biāo)準(zhǔn)(JPEG，JointPhotographicExpertsGroup)和動態(tài)圖像壓縮編碼國際標(biāo)準(zhǔn)(MPEG，MovingPicturesExpertsGroup)可遵循。

JPEG是一種壓縮比為20∶1的幀內(nèi)壓縮方法，MPEG是一種壓縮比可達(dá)100∶1的幀間壓縮方法。

MPEG標(biāo)準(zhǔn)包括MPEG視頻、MPEG音頻和MPEG視頻同步系統(tǒng)三個部分。該壓縮標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)是將具有電視質(zhì)量的視、音頻聯(lián)合單一數(shù)據(jù)流的速率降至1.5Mb/s，它是針對運動圖像設(shè)計的。其基本方法是：在單位時間里采集并保存第一幀的信息，以后就只存儲其余幀相對第一幀發(fā)生變化的部分，以達(dá)到壓縮的目的。MPEG壓縮標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)幀間壓縮，壓縮效率非常高，在微機上有統(tǒng)一格式，兼容性好。2.3.3視頻標(biāo)準(zhǔn)1.NTSC制式

NTSC制式是由美國國家電視系統(tǒng)委員會（NationalTelevisionSystemCommittee）在1953年制定的一種兼容的彩色電視制式。它規(guī)定每一幀視頻畫面由525行水平掃描線構(gòu)成，以30幀每秒的速率傳送，每一幀由兩次掃描完成。每一次掃描畫出一個場，兩個場構(gòu)成一幀。由兩個場形成一幀的過程稱為隔行掃描，這是一種防止熒光屏閃爍的技術(shù)。

NTSC制式在美國、日本等國和臺灣等地區(qū)廣泛使用。2.PAL制式

PAL(PhaseAlternateLine)是指“相位逐行交變”，又稱逐行倒相制。它是聯(lián)邦德國1963年制定的一種兼容的彩色電視制式，是把彩色加到黑白電視中去的一