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多媒體系統的基本觀念與技術

多媒體系統的基本觀念與技術. 多媒體系統的分類. 開發系統 提供繪圖、影像處理軟體 提供樂器數位介面 (MIDI) 等音訊編輯軟體 提供音樂片段、商標圖案、攝影圖片、中西文字體等素材 節目製作、電視編輯、多媒體製作 展示系統 教育系統 家用系統. 多媒體電腦簡介. 1. 硬體設備 2. 音視訊資訊的壓縮及還原 3. 多媒體設備的 I/O 控制 4. 作業系統的多媒體擴充 先佔式多工、易於擴充 、資料同步、物件導向、靈活性高 5. 多媒體資料準備軟體 聲音錄製、編輯、影像掃瞄、動態視訊採集、動畫生成編輯軟體 6. 多媒體編輯與寫作工具

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多媒體系統的基本觀念與技術

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Presentation Transcript

  1. 多媒體系統的基本觀念與技術

  2. 多媒體系統的分類 • 開發系統 • 提供繪圖、影像處理軟體 • 提供樂器數位介面(MIDI) 等音訊編輯軟體 • 提供音樂片段、商標圖案、攝影圖片、中西文字體等素材 • 節目製作、電視編輯、多媒體製作 • 展示系統 • 教育系統 • 家用系統

  3. 多媒體電腦簡介

  4. 1. 硬體設備 2. 音視訊資訊的壓縮及還原 3. 多媒體設備的I/O控制 4. 作業系統的多媒體擴充 先佔式多工、易於擴充、資料同步、物件導向、靈活性高 5. 多媒體資料準備軟體 聲音錄製、編輯、影像掃瞄、動態視訊採集、動畫生成編輯軟體 6. 多媒體編輯與寫作工具 文書處理、繪圖、影像處理、動畫製作、聲音編輯、視訊編輯軟體 7. 多媒體應用軟體 多媒體電腦的層次結構

  5. 多媒體資訊來源的數位化 • 脈衝編碼調變(PCM) • 取樣(sampling) • 取樣定理：用一定速率的離散取樣序列可以代替一個連續的頻帶有限信號而不失任何資訊。 • 量化(quantization) • 用有限的離散值來近似無限多個連續值。 • 會造成量化失真。 • 編碼(coding)

  6. 資料壓縮之必要性 • 以影片資料為例 • 解析度 320x240、顏色 256 (8 bits)、30 frames per second • 每秒資料量： 320x240x8x30 = 18,432,000bits = 2.3 MB • 每分鐘資料量：2.3 MB x 60 = 138 MB • 90 分鐘影片資料量：138 MB x 90 = 12.44 GB

  7. Why Data Compression ? 786488 bytes 23116 bytes, Cr=34.0

  8. Why Data Compression ? 786488 bytes 33079 bytes, Cr=23.78

  9. Why Data Compression ? 786488 bytes 49746 bytes, Cr=15.80

  10. Why Data Compression ? 786488 bytes 26614 bytes, Cr=29.55

  11. Why Data Compression ? 786488 bytes 25485 bytes, Cr=30.86

  12. 為何資料可以被壓縮? • 資料累贅(data redundancy) • 資料中所含重複或不必要的資料 • 編碼累贅(coding redundancy) • 符號間之累贅(inter-symbol redundancy) • 畫面間累贅(inter-frame redundancy)

  13. 資料壓縮技術 • 無失真編碼(lossless coding) • 經過壓縮後, 可再將資料完全回復成原始資料。 • 統計編碼 • 霍夫曼編碼、游程編碼、算數編碼、LZW編碼 • 有失真編碼(lossy coding) • 只能將資料完全回復成近似原始資料。 • 特徵抽取 • 量化方法 • 均勻量化、線性預測、向量量化、神經網路、DCT、DFT、HAAR

  14. 資料壓縮比 • Compression ratio original data size ------------------------- compressed data size

  15. Run-Length Encoding • used to reduce the size of a repeating string of characters. • This repeating string is called a run, typically RLE encodes a run of symbols into two bytes , a count and a symbol. • Supported by most bitmap file formats such as TIFF, BMP and PCX. • Example I: • AAAAAAAAAAAAAAA • With RLE, this would only require two bytes to store, the count (15) is stored as the first byte and the symbol (A) as the second byte: 15A • Example II: • 000ppppppXXXXaaa • With RLE, it can be compressed to form 3(0),6(p),4(X),3(a) • Compression ratio = 16/8 :1 = 2:1.

  16. 多媒體國際標準 • H.261: px64kB/s視聽服務用的視訊編碼器 • JPEG: 連續色調靜態影像的數位壓縮和編碼 • MPEG-1: 用於數位儲存媒介的活動影像及伴音，約1.5MB/s的編碼 • JBIG: 二值影像的累進編碼壓縮 • MPEG-2:活動影像及伴音的編碼 • MHEG: 多媒體和超媒體資訊的編碼表示法 • AVIs: 多媒體腳本編碼

  17. 多媒體資訊的儲存 • 唯讀型光碟 • CD(Compact Disc):500-600M • 一次可寫多次可讀型光碟 • WORM(Write-Once Read - Many times):200M-1G • CDR(CD-Recordable):650M • 可擦寫型光碟（E-RW） • 相變型光碟(PCD):1G • 磁光型光碟(MOD):230M, 650M • 可讀寫光碟機(CD-RW) • 隨身碟

  18. 黃皮書規定資料傳輸速率為153.6kb/s 640x480x256的資料要傳2秒 光碟機

  19. CDR光碟 • 燒錄系統 • 電腦、CDR燒錄器、硬碟（1G以上）、SCSI介面、製作軟體 • 燒錄步驟 • 創作；將原始資料送入電腦。 • 預製作：在硬碟上生成CDR映像，將檔案格式轉成ISO9660格式。 • 製作。 • 應用 • 大容量儲存、資訊發布、CD-ROM樣品、備份資料、替代Photo CD。 • 相關網站

  20. 數位視訊影碟 • VCD(Video CD) • 一片VCD碟片可存放70分鐘的影視節目，影像為MPEG-1品質，聲音接近CD-DA品質。 • VCD撥放機能夠撥放CD-DA雷射唱片、Karaoke CD碟片、CD-ROM碟片、CD-I碟片。 • DVD(Digital Video Disc) • 單面4.7G，133分鐘 • MPEG-2的壓縮技術

  21. 儲存裝置 • 磁帶 Reel tape -> QIC->DAT • Floppy disk • ZIP, LS-120 drive • Hard disk • MO (Magneto-Optical Disc) • CD • DVD

  22. CD-ROM光碟片的規格 • 1980 由 Philips 公司發明 • 直徑 12公分 • 孔徑 1.5公分 • 厚度1.2 mm

  23. 光碟片容量 • 分: 秒 :段(sector) • 1 sector contains 2KB of data (Mode 1) • 74 min x 60 sec x 75 sectors x 2 KB = 650 MB (unformatted) • File system: ISO 9660 • Logical block size :512, 1024, 2048 Bytes

  24. CD-R 燒錄軟體 • Adaptec Easy CD Creator(data, music)- 支援 disc at once, session at once- 支援 ISO 9660 (8.3 file name) - JOLIET(supports 64 characters file name)- 為避免data underflow, 通常先在硬碟上建立一 virtual image, 再從virtual image 寫到光碟上 • CD Copier Deluxe (複製整片 CD)

  25. CD-RW燒錄軟體 • Adaptec Direct CD (將 CD-RW當作硬碟使用)- 需先經過格式化 (formatting)- Universal Disk Format (UDF) - takes 50-90 minutes to format- 格式化後光碟片容量為 529MB- 一般 Multi-read 光碟機需安裝 UDF reader 方可讀取CD-RW 資料

  26. 選購燒錄機須知 • 兼具CD-R, CD-RW功能 • 燒錄/複寫/讀取: example 4x/2x/24x • 緩衝區(buffer)容量 >=2 MB • 支援光碟格式 • 連接介面: SCSI, IDE, USB • 附加軟體

  27. VCD • Video CD • MPEG-I data • 整合文字,圖形,靜態影像,聲音,MIDI,動畫等多媒體資料 • 1993: VCD 1.1 • 1994: VCD 2.0

  28. VCD 2.0 規格 • Video- SIF resolution: 352x240/352x288, 24 bits color- Still image resolution: 704x480/704x576- Frame rate: 29.97Hz/25Hz • Audio- Layer 1 & 2, sampling 32K, 44.1K, 48K- 16 bits stereo

  29. 製作影音光碟片 • 直接以電腦製作動畫 • 將錄影帶轉成影音光碟片- 個人電腦- 影像捕捉卡- 編解碼軟體 (MPEG-I real-time encoding/decoding software)- Video CD 製作軟體

  30. DVD功能 • 多國語言 • 多角度拍攝 • 多種字幕 • 鎖碼 • 多種劇情 • 16:9或 4:3 螢幕比 • 區碼 (regional code)

  31. DVD Player • 是否支援 CD, VCD, Karaoke • Regional code • 是否挑片

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