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第 8 章 多媒体技术. 主要内容. 多媒体技术的概念、特性及关键技术 图形图像技术 音频技术 视频技术 动画制作. 8.1 多媒体技术概述. 多媒体技术以数字技术为基础，融通信技术、广播技术和计算机技术等于一体，用于对文字、声音、图像、动画等进行处理。本章在介绍多媒体技术之前，先介绍一些多媒体的基本概念及基本特点。. 8.1.1 多媒体的定义. 1. 媒体的概念
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主要内容 • 多媒体技术的概念、特性及关键技术 • 图形图像技术 • 音频技术 • 视频技术 • 动画制作
8.1 多媒体技术概述 多媒体技术以数字技术为基础，融通信技术、广播技术和计算机技术等于一体，用于对文字、声音、图像、动画等进行处理。本章在介绍多媒体技术之前，先介绍一些多媒体的基本概念及基本特点。
8.1.1 多媒体的定义 1.媒体的概念 在计算机领域中，媒体有两种含义，即媒质和媒介。媒质是指信息的存储实体和播放实体，例如磁盘、光盘、磁带、半导体存储器等。媒介是指传递信息的载体，例如数字、文字、声音、图形和图像等。
8.1.1 多媒体的定义 2.媒体的分类 （1）感觉媒体：能直接作用于人的感觉器官，从而能使人产生直接感觉的媒体。 （2）表示媒体：为了处理和传送感觉媒体而人为研究出来的媒体。借助于此种媒体，便能更有效的存储或传送感觉媒体。 （3）显示媒体：用于通信中使电信号和感觉媒体之间产生转换用的媒体，它又分为输入媒体和输出媒体。 （4）存储媒体：用于存储表示媒体的物理介质。 （5）传输媒体：用于传输表示媒体的物理介质。
8.1.1 多媒体的定义 3.多媒体的概念 多媒体就是指将文字、声音、图形、图像等多种媒体集成应用，并与计算机技术相结合融会到数字环境中的应用。 多媒体技术是一种对多媒体信息进行综合处理的技术，是指把文本、图形、图像、声音、动画以及活动视频等多种媒体信息通过计算机进行数字化采集、获取、压缩/解压缩、编辑、存储等加工处理，使多种信息建立逻辑连接，再以单独或合成形式表现出来的一体化技术。
8.1.2 多媒体的特征 1．集成性 2．多维性 3．交互性 4．数字化
8.1.3 多媒体的关键技术 1.数据压缩与编码技术 2.数字图像技术 3.数字音频技术 4.数字视频技术 5.多媒体网络技术 6.超媒体技术
8.1.3 多媒体技术的应用 1.教育与培训 2.远程会议 3.商业广告和影视娱乐 4.医疗
8.2 图形图像技术 图形和图像是人们非常乐于接受的信息载体，是多媒体技术的重要组成部分。一副图像可以形象生动地表示大量丰富的信息，具有文本和声音无法比拟的优点。
8.2.1 图形图像的基本概念 1.图形 图形一般指用计算机绘制的包括点、线、面和体构成的图形，如直线、圆弧、矩形、圆锥体等。通常在图形文件中只记录生成图形的算法和描述该图形形状、大小、位置、颜色等的各种属性和参数，因此也称矢量图。
8.2.1 图形图像的基本概念 2.图像 在计算机中，图像也称为“位图”，通过像素点进行描述。一幅图像就是由若干行和若干列的像素点组成的阵列表达了自然景物的形象和色彩，而像素点又是由二进制进行描述的。 图像一般分静态图像和动态图像两种。静态图像只有一副图片，动态图像是由多幅连续的、顺序的序列构成的，序列中的每幅图像称为一“帧”。
8.2.2 图像的数字化过程 要在计算机中处理图像，必须先把真实的图像通过数字化转变成计算机能够接受的显示和存储格式，然后再用计算机进行分析处理。图像的数字化过程主要分采样、量化与编码三个步骤。如图8.1所示。 图8.1 图像数字化过程
8.2.2 图像的数字化过程 1.图像采样 采样的实质就是要用多少点来描述一幅图像，采样结果质量的高低就是用图像分辨率来衡量。简单来讲，对二维空间上连续的图像在水平和垂直方向上等间距地分割成矩形网状结构，所形成的微小方格称为像素点。一副图像就是被采样成有限个像素点构成的集合。
8.2.2 图像的数字化过程 2.图像量化 量化是指要使用多大范围的数值来表示图像采样之后的每一个点。量化的结果是图像能够容纳的颜色总数，它反映了采样的质量。所以，量化位数越来越大，表示图像可以拥有更多的颜色，自然可以产生更为细致的图像效果。但是，也会占用更大的存储空间。两者的基本问题都是视觉效果和存储空间的取舍。
8.2.2 图像的数字化过程 3.压缩编码 数字化后得到的图像数据量十分巨大，必须采用编码技术来压缩其信息量。编码压缩技术是实现图像传输与储存的关键。 常见的有图像的预测编码、变换编码、分形编码、小波变换图像压缩编码等。
8.2.3 图像文件的格式 1.BMP格式 2.JPEG格式 3.GIF格式 4.TIFF格式 5.PNG格式 6.PSD格式 7.WMF格式
8.2.4 图像的基本属性 1.分辨率 图像分辨率是指数字化图像的大小，用水平和垂直方向包含像素点的数目来表示。但需要注意的是，图像分辨率与屏幕分辨率是有区别的。屏幕分辨率是指在某种特定的显示方式下，计算机屏幕的最大显示区域，而图像分辨率指的是图像本身的像素构成的平面大小。
8.2.4 图像的基本属性 2.图像深度 对于黑白图像，用灰度级来表示图像颜色的深浅和亮度的等级。图像最低灰度级别只有两级（1位），即黑白两种像素，称为二值图。常用的灰度级别为256级，对应的二进制编码表示8位，图像灰度取值范围为0～255，图像最暗点的灰度值为0，最亮点的灰度值为255。
8.2.4 图像的基本属性 3.图像文件大小 图像文件的大小是指用于图像存储时所需存储的字节数。图像文件大小=图像高×图像宽×图像深度/8。
8.2.5 图像的模式 1.RGB模式 RGB颜色模式在我们的生活中是最常见的颜色模式。红、绿、蓝三种颜色按不同比例混合可以得到自然界中大部分颜色，因此称为三原色。RGB颜色模式也称加色模式，采用加色法，主要用于屏幕显示的彩色图像，以及基于红绿蓝色料的彩色打印机打印彩色图等。
8.2.5 图像的模式 2.CMYK模式 CMYK模式是印刷中普遍使用的色彩模式。是通过青（C）、品红（M）、黄（Y）、黑（K）四色印刷油墨叠印到承印物上形成图像，产生颜色的。CMYK颜色模式也称减色模式，采用减色法呈色。
8.2.5 图像的模式 3.Lab模式 Lab颜色模式是一个理论上包括了所有人眼可见色彩的一种颜色模式，完全实现了颜色的数字化描述。Lab颜色是一种与设备无关的颜色模式，在任何时候任何设备上都是唯一的。 在Lab模式中，L表示亮度，可在0~100范围变化；A表示在红色到绿色范围内变化的颜色分量；B表示在蓝色到黄色范围内变化的颜色分量。A和B两个分量变化值的范围都是-120到+120。
8.2.5 图像的模式 4.HSB模式 HSB模式是一种按照人体视觉特点开发的颜色模式，将色彩分解为色调、饱和度、亮度三方面的描述。HSB颜色模式是由RGB三基色转换为Lab模式，再在Lab模式的基础上考虑了人对颜色的心理感受这一因素而转换成的。因此这种颜色模式比较符合人的视觉感受，让人觉得更加直观一些。
8.2.5 图像的模式 5.灰度模式 灰度模式可以表示从0（黑色）到255（白色）之间的256级灰度，图像的过度平滑细腻，该模式能够产生色调丰富的黑白图像。灰度图可以从RGB模式或CMYK模式转换得到。
8.2.5 图像的模式 6.位图模式 位图模式是用黑白二色来描述图像中的像素。由于此模式中只有黑、白两种颜色，因此位图模式的图像也称为黑白图像。只有灰度模式或Lab模式图像才能转换为位图模式图像，其它模式的图像必须首先转换为这两种模式的图像后，才能再转换为位图模式图像。
8.2.6 图像的获取与输入 1.利用抓图热键获取图像 2.利用QQ的屏幕截图功能获取图像 3.利用扫描仪获取图像 4.利用数码照相机获取图像 5.视频抓帧 6.从素材光盘及其它途径获取图像 7.使用图形工具软件生成
8.2.7 图形图像处理软件 1.Painter Painter是一种计算机绘图软件。有人称为“自然绘笔”，它是给画家“换笔”的优秀软件。它内含丰富的画笔，让画家用计算机作画与用笔有同样的感觉。另外，它还提供丰富的笔触，如笔尖的粗细、大小，笔触的宽窄、浓淡变化等。 2.CorelDraw CorelDraw是一种可以创作出具有印刷质量美术作品的软件。它不但具有一般图形处理软件对于点、线、面的绘制、修改、编辑、闭合区域的填充以及版面的布置等功能，而且个性鲜明，具有一些让艺术家们使用起来得心应手的特色工具。
3.See与ACDSee See与ACDSee是两种在不同操作系统下的图像浏览软件兼格式转换工具。See用于DOS操作系统，能支持最流行的绝大部分软件格式。 ACDSee的浏览图像功能非常强大，能识别二十多种图片格式。并可以设定自动浏览方式，指定单张图片延迟和浏览间隔时间，设置图像大小，手动调节图片放大(Zoom in)或缩小 (Zoom out)；可自动实现全屏、指定缩放级别视图或最佳方式(Zoom best fit)等视图方式。
4.Photoshop Photoshop是由Adobe公司研制开发的图形图像制作、编辑软件。该软件在绘图、色彩调整等方面有着出色的表现，这使得它在图像处理软件界处于领先地位，目前最新版本是Adobe Photoshop CS5。 Photoshop主要用于图像合成编辑、滤镜模拟、特技处理、修复照片、调整色调等。
8.2.8 图形图像处理软件Photoshop CS3 图8.2 Photoshop工作界面 1.Photoshop工作界面
8.2.8 图形图像处理软件Photoshop CS3 2.使用Photoshop调整图像 3.Photoshop的选区 4.Photoshop的图层 5.Photoshop滤镜 6.Photoshop综合实例
8.3 音频技术 声音是人们表达思想和情感的重要媒体，通过声音人们传递语言、交流思想、表达信息；通过声音欣赏美妙的音乐；也可以通过声音来感觉丰富多彩的大自然景象。
8.3.1 数字音频基础知识 1.声音 一切能发出声音的物体叫声源。声音就是由于声源的振动而产生的。由于声源的振动，借助于它们周围的空气介质，把这种振动以机械波的形式由近及远地传向远方，就形成了声波。声音传入人耳，致使耳膜也产生振动，这种振动被传到听觉神经，就产生了“声音”的感觉。
8.3.1 数字音频基础知识 • 2.数字音频的分类 • 音频通常分为三类： （1）波形音频 （2）MIDI音频 （3）CD音频
8.3.2 声音信号的数字化 1.声音信号的数字化 声音是连续的信号。在一个指定的时间范围里，声波的幅度值是无穷多。计算机无法直接处理模拟信号，只能处理数字信号。数字信号量在一个时间范围内只有有限的几个幅值。将声音转化为数字信号量的过程称为声音信号的数字化。 数字化声音第一步是由声卡的模拟量/数字量转换来完成，通常要经过采样、量化和编码三个过程。
8.3.2 声音信号的数字化 2.影响音频质量的因素 （1）采样频率：单位时间内的采样次数称为采样频率。采样频率越高，所得音频信号的质量越好。采样频率通常用赫兹（Hz）表示。 （2）采样精度：采样精度是指每次采样所获得的数据所使用的二进制量化位数。位数越多，音质越好。 （3）声道数：声道数是指所使用的声音通道的数目，分单声道、双声道（立体声）和多声道。声道数表明了一次采样的声音波形数。
8.3.3 声音文件的格式 1.WAV格式 2.MIDI格式 3.MP3格式 4.RA格式 5.VOC格式 6.AU格式
8.3.4 数字音频处理软件GoldWave 1.GoldWave界面 图8.3 “GoldWave”主窗口
8.3.4 数字音频处理软件GoldWave • 2.GoldWave的主要功能 • （1）以不同的采样频率录制声音信号 • （2）声音剪辑 • （3）增加特殊效果 • 3.利用GoldWave录音 • 4.裁剪声音 • 5.设置混响效果
8.4 视频技术 在人类信息活动中，视觉信息媒体以其生动而备受人们的欢迎。人类70%的信息来源于视频。
8.4.1 数字视频基础知识 1.视频 所谓视频就是一组随时间不断变化的图形，当每秒变化的图像数超过24幅时，就会产生平滑的效果。我们把其中一幅单独的图像称为帧，每秒钟播放的帧数称为帧频。
8.4.1 数字视频基础知识 2.模拟视频 模拟视频是指获取的自然景物的真实图像信号。模拟视频信号具有成本低和还原性好等优点，视频画面往往会给人一种身临其境的感觉。但其缺点是经长期存放后，视频质量会下降，经多次复制后，图像会有明显失真。
8.4.1 数字视频基础知识 3.数字视频 数字视频是基于数字技术以及图像显示标准的视频信息。数字视频有两层含义，一是将模拟视频信号输入计算机进行数字视频编辑，最后制成数字化视频产品；二是视频图像由数字摄像机拍摄下来，从信号源开始，就是无失真的数字视频。
8.4.2 视频的数字化 视频的数字化就是指在一段时间内以一定的速度对视频信号进行捕获并在加以采样后形成数字化数据的处理过程。各种制式的普通电视信号都是模拟信号，然而计算机只能处理数字信号，因此必须将模拟信号的视频转换为数字信号的视频。 视频信号数字化与音频信号数字化一样，要经过采样、量化、解码和彩色空间变换等处理过程。
8.4.3 常见视频文件格式 1.MPEG格式 2.AVI格式 3.MOV格式 4.DV格式 5.ASF格式 6.RM/RMVB
8.4.4 视频制式标准 1.NTSC制式 NTSC（National Television Systems Committee）是美国国家电视系统标准委员会在1953年制定的一种兼容的彩色电视广播标准，称为正交平衡调幅制，是目前常用的视频标准。它主要在美国、加拿大、日本、韩国、菲律宾和中国台湾应用。它定义了彩色电视机对于所接受的电视信号的解码方式，色彩的处理方式，屏幕的扫描频率。 NTSC采用的色彩模型是YIQ。扫描方式是隔行扫描，帧频为30帧/s（29.97帧/s）。每帧图像有525行扫描线。
8.4.4 视频制式标准 2.PAL制式 PAL（Phase Alternate Lock）是1962年原西德制定的一种兼容彩色电视广播标准，称为相位逐行交变，又称逐行倒相制。德国、英国、中国以及朝鲜等国家采用这种制式。 PAL采用的色彩模型是YUV 。扫描方式是隔行扫描，帧频为25帧/s。每帧图像有625行扫描线。
8.4.4 视频制式标准 3.SECAM制式 SECAM（Sequential Color and Memory System）是由法国制定，称为顺序传送彩色与存储制。法国、苏联及东欧国家采用这种制式。 SECAM采用的色彩模型是YUV。扫描方式是隔行扫描，帧频为25帧/s。每帧图像有625行扫描线。
8.4.4 视频制式标准 4.HDTV制式 HDTV（Hign Definition Television）是数字高清晰度电视，是继黑白模拟电视、彩色模拟电视之后的第三代电视系统。HDTV与当前采用模拟信号传输的传统电视系统不同，它采用了数字信号传输。HDTV的分辨率最高可达1920×1080，帧率高达60fps。 HDTV的屏幕宽高比由原先的4：3变成了16：9，若使用大屏幕显示则有亲临影院的感觉。同时由于运用了数字技术，信号抗噪能力也大大加强，在声音系统上，HDTV支持杜比5：1声道传送，有很强的现场感。
