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第 十一 章 多媒体技术基础

第 十一 章 多媒体技术基础. 目 录. 11.1 多媒体概述 11.2 硬件与软件 11.3 多媒体素材的编辑制作 11.4 多媒体创作工具. 4.1 Word 的启动与退出. 11.1 多媒体概述. 11.1.1 多媒体的基本概念. 多媒体 ：是 指两个或两个以上媒体的有机组合 。 多媒体 技术 ：是 指通过计算机综合处理文本、图形、图像、动画、音频及视频 等多 种信息，使它们建立一种逻辑连接，并集成为一个交互性系统的技术。

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第 十一 章 多媒体技术基础

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  1. 第十一章 多媒体技术基础

  2. 目 录 • 11.1 多媒体概述 • 11.2 硬件与软件 • 11.3 多媒体素材的编辑制作 • 11.4 多媒体创作工具

  3. 4.1 Word 的启动与退出 11.1 多媒体概述

  4. 11.1.1 多媒体的基本概念 • 多媒体：是指两个或两个以上媒体的有机组合 。 • 多媒体技术：是指通过计算机综合处理文本、图形、图像、动画、音频及视频 等多 种信息，使它们建立一种逻辑连接，并集成为一个交互性系统的技术。 • 媒体： 媒体（medium）是信息的载体，是用于分发和展现信息的手段、方法、工具、设备或装置。

  5. 11.1.1 多媒体的基本概念 • 媒体在计算机领域有两种含义：即媒质和媒介。 • 媒质是存储信息的物理实体，如磁盘、光盘、磁带、半导体存储器等。 • 媒介是信息的存在和表现形式，如数字、文字、声音、图形和图像等。

  6. 11.1.1 多媒体的基本概念 • CCITT对媒体的分类: • 感觉媒体：能直接作用于人们的感觉器官，从而能使人产生直接感觉的媒体。例如，语音、音乐、各种图像、动画和文本等。 • 表示媒体：为了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。例如，语音编码、电报码等。

  7. 11.1.1 多媒体的基本概念 • CCITT对媒体的分类: • 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。例如，输入/输出设备、键盘、鼠标、显示器和打印机等。 • 传输媒体：用于传输某些媒体的介质。例如，电话线、电缆光纤等。 • 存储媒体：用于存放某种媒体的介质。例如，纸张、磁带、磁盘和光盘等。

  8. 11.1.1 多媒体的基本概念 • 多媒体计算机技术及其特性 • 三个主要特性： • 信息载体的多样性：信息载体的多样性是相对于计算机而言的，指的就是信息媒体的多样化或多维化。 • 交互性：交互性是指人、机器以及相互之间的对话或通信，相互获得对方的信息，它是多媒体的特色之一。 • 集成性：集成性是指多媒体系统设备和信息媒体的集成。

  9. 11.1.2 多媒体信息的计算机表示 • 1．文本 • 文本是以文字和各种专用符号表达的信息形式，包含字母、数字、字、词等基本元素。 • 文本可以分为纯文本和格式化文本两大类。 • 纯文本是由ASCII字符和其他字符标准（如汉字编码标准GB2312）字符构成。如DOS下的TXT文件、各种程序设计语言的原程序文件、原数据文件等。

  10. 11.1.2 多媒体信息的计算机表示 • 1．文本 • 格式化文本不仅包含上述字符，而且还含有文字格式（如字体、字号、字形、字色等）和排版格式（如段落缩进、行间距、边框底纹等）等信息。许多字符处理软件如MS Word、WPS等产生的文档均属此类。 • 多媒体系统除具备一般的文本处理功能外，还可应用人工智能技术对文本进行识别、理解、翻译和发音等。

  11. 11.1.2 多媒体信息的计算机表示 • 2．音频 • 数字音频（Audio）可分为波形声音、音乐和语音。 • 波形和音乐又称为非语音信号。 • Windows所用的标准数字音频称为波形文件，文件的扩展名是“.wav”，它记录了对实际声音进行采样的数据，可以重现各种声音，但产生的文件很大。

  12. 11.1.2 多媒体信息的计算机表示 • 2．音频 • 语音是语言的物质载体，是社会交际工具的符号,它包含了丰富的语言内涵，是人类进行信息交流所特有的形式。语音也可以看作是一种波形，所以它和波形声音的文件格式相同。它与非语音信号的区别是不具有复杂的语义和语法信息，信息量低、识别简单。

  13. 11.1.2 多媒体信息的计算机表示 • 2．音频 • 音乐是符号化的声音，是将乐谱转变为符号媒体形式，如MIDI（Musical Instrument Digital Interface，乐器数字接口）文件。它与波形文件不同，记录的不是声音本身，而是将每个音符记录为一个数字，因此比较节省空间，可以满足长时间音乐的需要。但缺乏重现真实自然的能力是MIDI主要问题。

  14. 11.1.2 多媒体信息的计算机表示 • 3．图形 • 图形（Graphic）指用计算机绘制的画面，其本质是用数学方法来描述一幅图，是一组点、线及面等几何图形的大小、形状及其位置和维数的指令集合，因为图形具有方向和长度，因此也被叫做矢量图。例如，直线、圆、曲线和图表等。

  15. 11.1.2 多媒体信息的计算机表示 • 3．图形 • 产生和编辑矢量图形的程序通常称为“draw”程序。常用的矢量图形文件格式有“.3ds”（用于3D造型）、“.dwg”（用于CAD）及“.wmf”（用于桌面出版）等。 • 由于图形只保存算法和特征点，因此占用的存储空间很小。但显示时需经过重新计算，因而显示速度相对慢些。

  16. 11.1.2 多媒体信息的计算机表示 • 4．图像 • 图像（Image）图像是指自然界中的客观景物通过某种系统的映射，使人们产生视觉感受。静止的图像是一个矩阵，由一些排成行列的点组成，这些点称为像素点（Pixel），有序排列的像素点表达了自然景物的形象和色彩，而像素点又是二进制位进行描述的，因此图像又叫做位图（Bitmap）。

  17. 11.1.2 多媒体信息的计算机表示 • 4．图像 • 用于生成和编辑位图图像的软件通常称为“paint”程序。图像文件在计算机中的存储格式有多种，常用的有“.bmp”、“.tif”、“.gif”及“.jpg”等，一般数据量都较大。

  18. 11.1.2 多媒体信息的计算机表示 • 5．动画 • 动画是活动的画面，实质上是一幅幅静态图像的连续播放。连续播放既指时间上的连续，也指图像内容上的连续。 • 通常有两种形式的动画：一种是帧（Frame）动画，一种是造型动画。存储动画的文件格式有“.flc”、“.mmm”等。

  19. 11.1.2 多媒体信息的计算机表示 • 6．视频 • 视频源于电视技术，它由连续的画面序列帧组成，这些画面以一定的速率（Fps）连续地投射在屏幕上，使观察者具有图像连续运动的感觉。视频文件的存储格式有“.avi”、“.mpg”和“.mov”等。 • 电视信号的标准也称为电视的制式。

  20. 11.1.2 多媒体信息的计算机表示 • 6．视频 • 目前世界上常用的电视制式有中国、欧洲使用的PAL制，美国、日本使用的NTSC制及法国等国所使用的SECAM制。 • 动画和视频统称为动态图像,他们的区别在于画面产生形式不同。当序列中每帧图像是人工绘制的图形或计算机产生的图形以图像的形式表现出来时，我们常称作动画; 当序列中每帧图像是通过实时摄取自然景象或活动对象时，我们常称为影像视频，或简称为视频。

  21. 11.1.3 多媒体的基本技术 • 1．视频音频数据压缩/解压缩技术 • （1）多媒体数据的冗余类型 • 空间冗余 时间冗余 • 视觉冗余

  22. 11.1.3 多媒体的基本技术 • 1．视频音频数据压缩/解压缩技术 • （2）数据压缩方法 • 压缩处理一般是由两个过程组成： • 编码过程：即将原始数据经过编码压缩，以便存储与传输； • 解码过程：为第一个过程的逆过程，还原为可以使用的数据。

  23. 11.1.3 多媒体的基本技术 • 1．视频音频数据压缩/解压缩技术 • （2）数据压缩方法 • 数据压缩可分为两种类型： • 无损压缩：常用在原始数据的存档，如文本数据、程序以及珍贵的图片和图像 等。其原理是统计压缩数据中的冗余（重复的数据）部分。 • 有损压缩 ：利用人类视觉和听觉器官对图像或声音的频带中某些频率成分不大敏感，以牺牲这部分信息为代价，换取了较高的压缩比。

  24. 11.1.3 多媒体的基本技术 • 混合压缩： • 是利用了多种单一压缩的长处，以求在压缩比、压缩效率及保真度之间取得最佳折中。该方法被应用在许多情况下，如JPEG 和MPEG 标准就采用了混合编码的压缩方法。

  25. 11.1.3 多媒体的基本技术 • （3）国际标准编码 • 静止图像压缩标准（JPEG标准）：是一个适应于彩色和单色多灰度或连续色调静止数字图像的压缩标准。JPEG标准支持很高的图像分辨率和量化精度。它包含两部分：第一部分是无损压缩；第二部分是有损压缩编码。

  26. 11.1.3 多媒体的基本技术 • （3）国际标准编码 • 运动图像压缩标准（MPEG标准）：兼顾了JPEG标准和CCITT专家组的H.261标准。MPEG标准分成MPEG视频、MPEG音频和MPEG系统3大部分。MPEG算法除了对单幅图像进行编码外（帧内编码），还利用图像序列的相关特性去除帧间图像冗余，大大提高了视频图像的压缩比。

  27. 11.1.3 多媒体的基本技术 • （3）国际标准编码 • 视频通信编码标准：多媒体通信中的电视图像编码标准都采用H.261和H.263。H.261主要用来支持电视会议和可视电话。H.263是在H.261的基础上开发的电视图像编码标准，用于低位速率通信的电视图像编码。

  28. 11.1.3 多媒体的基本技术 • 2．多媒体专用芯片技术 • 为了实现音频、视频信号的快速压缩、解压缩和播放处理，需要大量的快速计算。只有采用专用芯片，才能取得满意的效果。 • 专用芯片可分为两种类型：一种是固定功能的芯片，另一种是DSP（Digital Signal Processor，可编程的数字信号处理器）芯片。

  29. 11.1.3 多媒体的基本技术 • 3．大容量信息存储技术 • 多媒体信息数据给存储系统提出了很高的要求，即存储设备的存储容量必须足够大，以满足多媒体信息的存储要求，同时存储设备速度要快，使多媒体信息能够实时地传输和显示。 • 多媒体信息存储可采用的介质多种多样，有硬盘、光盘和磁带等。

  30. 11.1.3 多媒体的基本技术 • 4．多媒体输入/输出技术 • 多媒体输入/输出技术包括媒体变换技术、媒体识别技术、媒体理解技术和媒体综合技术。 • 媒体变换技术是指改变媒体的表现形式；媒体识别技术是对信息进行一对一的映像过程。

  31. 11.1.3 多媒体的基本技术 • 5．多媒体软件技术 • 多媒体软件技术主要包括以下六个方面的内容： • （1）多媒体操作系统 • （2）素材的采集与制作 • （3）多媒体编辑与创作工具 • （4）多媒体数据库技术 • （5）超文本/超媒体技术 • （6）多媒体应用开发技术

  32. 11.1.3 多媒体的基本技术 • 6．虚拟现实技术 • 虚拟现实（Virtual Reality）的定义可归纳为：利用计算机技术生成的一个逼真的视觉、听觉、触觉及嗅觉等的感觉世界，用户可以用人的自然技能对这个生成的虚拟实体进行交互考察。 • 虚拟现实技术是在众多相关技术上发展起来的一个高度集成的技术，是计算机软硬件技术、传感技术、机器人技术、人工智能及心理学等飞速发展的结晶。

  33. 11.1.4 多媒体技术的应用与发展 • 1．多媒体技术的应用 • （1）在教育与培训方面的应用 • （2）在通信方面的应用 • （3）在其他方面的应用 • 2．多媒体技术的发展方向 • 多媒体通信网络环境的研究和建立； • 多媒体信息管理方向； • 多媒体信息交换和大规模产业化研究； • 多媒体技术与相邻技术相结合的人机交互研究； • 多媒体技术与外围技术构造的虚拟现实研究

  34. 11.2 多媒体计算机系统硬件和软件

  35. 11.2.1多媒体计算机系统的组成结构 • 1．多媒体硬件系统 • 多媒体硬件系统是由计算机传统硬件设备、光盘存储器（CD-ROM）、音频输入/输出和处理设备、视频输入/输出和处理设备等选择性组合而成。

  36. 11.2.1多媒体计算机系统的组成结构 • 2．多媒体软件系统 • 多媒体操作系统 • 媒体素材制作软件 • 多媒体函数库 • 多媒体创作工具 • 多媒体驱动程序

  37. 11.2.2 常用多媒体设备 • 1．扫描仪 • 扫描仪是一种图像输入设备。利用光电转换原理，通过扫描仪光电管的移动或原稿的移动，把黑白或彩色的原稿信息数字化后输入到计算机中。它还用于文字识别、图像识别等新的领域。 • （1）扫描仪的结构、原理 • 由CCD（Charge Coupled Device，电荷耦合器件阵列）、光源及聚焦透镜组成。CCD排成一行或一个阵列，阵列中的每个器件都能把光信号变为电信号。光敏器件所产生的电量与所接收的光量成正比。

  38. 11.2.2 常用多媒体设备 • （2）扫描仪的类型与性能 • 按扫描方式分类分为4种：手动式、平板式、胶片式和滚筒式。 • 按接口标准分类分为3种：SCSI接口、EPP增强型并行接口和USB通用串行总线 接口。 • 按反射式或透射式分类反射式扫描仪用于扫描不透明的原稿，它利用光源照在原稿上的反射光来获取图形信息。透射式扫描仪用于扫描透明胶片，如胶卷、X光片等。

  39. 11.2.2 常用多媒体设备 • （3）扫描仪的技术指标 • 主要包括扫描精度、灰度级、色彩深度以及扫描速度等。 • 扫描精度通常用“光学分辨率×机械分辨率”来衡量。 • （4）扫描仪的使用

  40. 11.2.2 常用多媒体设备 • 2．数码照相机 • 数码照相机使用电荷耦合器件作为成像部件，它把进入镜头照射于电荷耦合器件上的光影信号转换为电信号，再经模/数转换器处理得到数字信息，并把这些信息存储在相机内的存储介质中。

  41. 11.2.2 常用多媒体设备 • 2．数码照相机 • （1）数码相机的结构 • CCD矩形网格阵列 模/数转换器 存储介质 接口（2）主要技术指标 • CCD像素数 • 色彩深度 • 存储功能

  42. 11.2.2 常用多媒体设备 • 3．触摸屏 触摸屏是一种坐标定位装置，属于输入设备。作为一种特殊的计算机外设，它提供了简单、方便、自然的人机交互方式。通过触摸屏，用户可直接用手向计算机输入坐标信息。 • （1）触摸屏原理 • 触摸屏系统一般包括触摸屏控制卡、触摸检测装置和驱动程序3个部分。 • （2）触摸屏的种类 • 红外线触摸屏电阻触摸屏电容式触摸屏

  43. 11.2.2 常用多媒体设备 • 4．彩色打印机 • 如果需要获得接近照片效果的高质量打印，可选择激光彩色打印机。激光彩色打印机使用4个鼓，处理过程极其复杂。主要由着色装置、有机光导带、打印机控制器、激光器、传送鼓、传送滚筒及熔合固化装置构成。

  44. 11.2.2 常用多媒体设备 • 5．CD-ROM系统 • CD-ROM系统包括CD-ROM驱动器和CD-ROM盘片两部分。其中CD-ROM盘片是多媒体信息的载体。CD-ROM驱动器通过连线与计算机相连，主要任务是完成对CD-ROM盘片上的数据读取。

  45. 11.2.2 常用多媒体设备 • 6．CD-R光盘系统 • CD-R驱动器也被称为“光盘刻录机”，通过光盘刻录机可将大量的多媒体信息写到CD-R可记录式光盘上。CD-R光盘可以对数据“一次写入、多次读取”。

  46. 11.2.2 常用多媒体设备 • 6．CD-R光盘系统 • （1）CD-R的刻录和读取原理 • CD-R是将数据由内向外刻录在螺旋轨道上。刻录CD-R盘时，将刻录机的写激光聚焦后，通过CD-R空白盘的聚碳酸酯层照射到有机染料层的表面上。激光束照射时产生的热量将有机染料烧熔，在光道上形成光痕。

  47. 11.2.2 常用多媒体设备 • 6．CD-R光盘系统 • （2）CD-R刻录机的选择 • 衡量CD-R刻录机性能的技术指标主要包括它所支持的CD数据格式种类、刻录方式、读速度、缓存器大小、平均无故障时间和数据错误率等。

  48. 11.2.2 常用多媒体设备 • 6．CD-R光盘系统 • （3）CD-R盘片的刻录 • CD-R盘的制作一般可分为数据准备、文件集中和组织、预主录（卷特性，文件表）、模拟及ISO 9660映像等步骤。最终录制之前的整个过程统称预主录。在整个录制过程中，记录系统的数据速率必须保持恒定。

  49. 11.2.2 常用多媒体设备 • 7．CD-RW和DVD • （1）CD-RW • CD-RW驱动器被称为可以多次写入、多次读取的“可擦写光盘刻录机”。CD-RW 的工作原理是利用不同温度的相变原理来实现CD-RW盘片的反复擦写功能。因为染料层的结晶/非结晶过程是可逆反应，故盘片内的数据可以反复擦写。为了实现反复擦写数据，CD-RW刻录机使用了三种能量不同的激光。

  50. 11.2.2 常用多媒体设备 • 7．CD-RW和DVD • （1）CD-RW • 高能激光：也被称为写入激光，使染料层达到非结晶状态。 • 中能激光：也称为擦除激光，使染料层融化并将它转化为结晶态。 • 低能激光：也称为读出激光，它不能改变染料层的状态，通常用于读取盘片数据。

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