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《 大学信息技术导论 》 第 3 章

《 大学信息技术导论 》 第 3 章. 2004 年 8 月. 第 3 章 多媒体技术. 多媒体技术是一种界面全新的、可以人机交互的多种媒体和多种应用综合集成的信息处理技术，它能改善人机界面 (UI) ，使其更形象友好地表达更多的信息，并逐渐向着人的自然方式发展。. 技术发展简史 1984 年，美国 Apple 公司推出的 Macintosh 机首次引入 Bitmap 和 Icon 作为 UI

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《 大学信息技术导论 》 第 3 章

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  1. 《大学信息技术导论》第3章 2004年8月

  2. 第3章 多媒体技术 多媒体技术是一种界面全新的、可以人机交互的多种媒体和多种应用综合集成的信息处理技术，它能改善人机界面(UI)，使其更形象友好地表达更多的信息，并逐渐向着人的自然方式发展。

  3. 技术发展简史 1984年，美国Apple公司推出的Macintosh机首次引入Bitmap和Icon作为UI 1986年4月，荷兰Philips公司和Sony公司联合公布的CD-I是最早的MPC系统。CD-I：Compact Disk Interactive，650MB的光盘系统） 1987年8月，Apple公司又推出了多媒体卡HyperCard。 1990年11月，Philips和MS等14家有名厂商组成了多媒体市场协会。 （MPC是该协会制定出的标准和标志） 1991年11月，MS公司公布MPC技术标准1.0版，制定了MPC商标。 1993年05月，MS公司公布MPC技术标准2.0版，MPC Level 2。 1995年06月，MS公司公布MPC技术标准3.0版，MPC Level 3。 1996年12月，MS公司公布MPC技术标准4.0版，MPC Level 4。 3.1 多媒体技术的基本知识

  4. 用户界面（UI）的变化 70年代——用户面对的是屏面(Screen),神秘感十足。 那是一个“使人适应计算机的时代”。 80年代——UI是图形界面(GUI)，用户面对的是桌面 Desktop,文件夹,公文包,“文本泡”（ToolTips） 90年代——UI成为多媒体界面(MMUI)，用户面对的是 办公室(Office)，audio,video,3D引入UI， 如台湾Acer公司的Aspire(追求者)电脑， 用语音操作。 3.1 多媒体技术的基本知识

  5. 1. 多媒体 多媒体（Multimedia）同时有“多媒介”和“多手 段”之意。 媒体有五种：感觉媒体、表示媒体、显示媒体、 存储媒体和传输媒体。 在计算机领域媒体(Medium)有两种含义: 一、存储信息的实体，如磁带、磁盘、光盘等； 二、承载信息的载体，如数值、文字、声音、 视频、图形、图像等。 多媒体中的媒体是指第二种含义 3.1.1 多媒体技术的基本概念

  6. 2. 媒体元素 媒体是传播信息的载体。 载体是传播信息的形式,指文字、 声音、动画等，它不同于物理上 的介质（如：空气、电缆等）。 3.1.1 多媒体技术的基本概念

  7. 媒体有多种，在现有的操作系统和多媒体系统中，我们常见的媒体元素和媒体文件有：文本——TEXT，报纸、书本(.TXT .DOC .WPS )图像——IMAGE，照片、电影图像保存的是像素点的“值”： 包括行、列交点、颜色、亮度等。 屏幕图像的抓取：PrtSc和Alt+PrtSc(当前窗口屏面) (.BMP .DIB .TIF .GIF .JPG .RIF .EPS .PAL .RDI .CGM .HGL .PE3)图形——GRAPH，地图、图表(vector graphic: 描述几何图形属 性的指令集合) (.DXF .PIF .SLD .DRW .GKS .IGS .PCX .PIC .PLT .WMF)视频—— Video，CD影牒、录像、动态影像视频 (.AVI .MPG .DAT .MOV .AIF)音频—— Audio，语音、音乐、CD唱片、数字音响 (.WAV .MID .RMI .MP3)动画——“帧”动态图像和三维真实感动画。 Morphing: 变形程序。在两个关键帧(keyframe)之间插 入若干帧(tweening), 实现图像A平滑地转向图像B。 3.1.1 多媒体技术的基本概念

  8. 注意PC视频与TV视频的区别: PC视频是数字信号，TV视频是模拟信号； 数字视频的水平扫描线为480行(或600,768,1024)，逐行扫描，RGB组合 颜色；而彩电制式各国不同，每秒帧数也不同（电影通常每秒24帧）： PAL 制：625行，隔行扫描，每秒25帧(1962年,德国、中国采用) NTSC 制：525行，隔行扫描，每秒30帧(1953年,美国、日本采用) SECAM 制：625行，50Hz系统 (法国、俄国、东欧采用) HDTV(高清晰度TV)：1200行,屏幕长宽比为4:3与视频一致 还应该注意波形音频文件.WAV与数字音频文件.MID的区别。MIDI是描述乐谱的数字存储协议，是声音的一系列符号表示指令，而不是音频信号波形的记录文件(.wav)。若采用8bit,采样频率为22.05kHz来记录一分钟的声音，.wav需要1.32MB，而.mid仅需要4KB。 3.1.1 多媒体技术的基本概念

  9. 3．多媒体技术 多媒体技术是一种综合性的全数字技术。它以数字技术为基础，融合通信技术（电话、传真）、传播技术（广播、电视）和计算机技术为一体，能够处理、传送和储存文字、图形、图像、声音、视频等多种媒体信息，并具有人机交互功能和可编程环境。 4．MPC的系统组成 多媒体计算机(MPC：Multimedia PC)是多媒体技术的一个应用实例，是在个人计算机的基础上融合高质量的图形、立体声、动画等多媒体而组合的软硬件系统。 3.1.1 多媒体技术的基本概念

  10. 3.1.1 多媒体技术的基本概念 图3-1 多媒体电脑硬件系统的基本构成

  11. 5．多媒体关键技术 多媒体数据压缩技术。多媒体芯片技术。多媒体输入输出技术（MCI、API等）多媒体存储技术（CD-ROM、DVD等）多媒体系统软件技术（MMOS、MMDBMS）多媒体数据库技术虚拟现实技术(Virtual Reality) 3.1.1 多媒体技术的基本概念

  12. 6．显示模式 显示器显卡所需要的缓存空间的大小为： Ｓ＝Ａ×Ｂ／８。 显示模式的颜色设定有两种模式： RGB模式和HSB模式。 RGB模式: 混色原理，红、绿、蓝三色 (Red、Green、Blue) HSB模式是用色调(Hue)、饱和度(Saturation) 和亮度(Bright)来设定颜色的。 3.1.1 多媒体技术的基本概念

  13. 色彩 数目 像素位数（A） 分辨率（B） 显存大小 24 = 16 4 640×480 150 KB 28 = 256 8 800×600 468.75 KB 216 =65536 （全彩） 16 1024×768 1.5 MB 224 = 16 M （真彩） 24 1280×1024 3.75 MB 3.1.1 多媒体技术的基本概念 表3-1 显示模式

  14. 7．数字音频 数字音频是一种采样的声音。 采样频率越高，声音回放质量越高，而存储容量也就越大。 采样频率在Windows98上通常有11.025KHz、22.05KHz和44.1KHz。 计算数字录音文件大小(S)的公式为：Ｓ＝采样频率×录音时间(以秒计)×分辨率／８×声道数（双声道为２） 其中分辨率即采样数据的二进制表示的数位。如分辨率为16,则表示有65536个量化级。 3.1.1 多媒体技术的基本概念

  15. 3.1.1 多媒体技术的基本概念 图3-2 数字音频数据采集过程

  16. 1．信息压缩 信息编码、传输、存储、加密、快速播放的需要; 信息本身存在的冗余性（冗余量巨大）;“空域相关”或“帧内相关”；“时域相关”或“帧间相关”；“视觉掩盖效应”； 信息(或数据)压缩与解压缩算法:无损压缩也称之为无失真压缩(Lossless Compression)； 有损压缩亦称为有失真压缩(Loss Compression)； 3.1.2 信息压缩与信息压缩的国际标准

  17. 2．信息压缩的国际标准 JPEG : ISO 10918号标准,80:1(20:1不失真)， 静止图像数据压缩国家标准。 MPEG : ISO 11172号标准,200:1(50:1不失真)， 动态图像数据压缩国家标准。 Px64 : CCITT的H.261号建议,200:1， 目标为视频会议和可视电话。 3.1.2 信息压缩与信息压缩的国际标准

  18. 1．CD-ROM CD-ROM尽管具有耐用、价格低和容量大等诸多优点，但它并不能代替硬盘。因为与硬盘相比，CD-ROM的数据传输速度太慢；且CD-ROM属只读介质，而硬盘是可读写的。这里数据传输速度是指从CD-ROM随机读取数据到内存的速度。为了与音乐CD兼容，早期的CD-ROM标准的传输速度是150Kbps，即俗称的单速光驱。 2．CD盘 CD-DA（1981） 数字化的音乐节目（74分钟） CD-G（1986）　　 静止图像 和音乐节目 CD-ROM（1985） 数字化的文、图、声、象等(650MB) CD-I（1986）　　 数字化的文、图、声、象(静止的)和动画 CD-V（1989）　　 模拟的电视图像 和数字化的声音　　 CD-I FMV（1992） 数字化的电影、电视等节目 卡拉OK（1992）　 数字化的卡拉OK节目 Video-CD（1993 数字化的电影、电视等节目(70分钟,MPEG-1) Photo- 　 照片、艺术品 LD(Laser 存贮影视节目，俗称镭射影碟（200分钟） 3.1.3 CD-ROM与DVD

  19. 3．DVD DVD(Digital Versatile Disk)称为通用数字光盘或多功能数字光盘。目前DVD的容量是CD-ROM的7倍，且播放质量使CD-ROM相形见绌。其中DVD-RW是由HP,Sony和Philips等厂家联合推出的,采用了CD-RW中常见的相变技术。市场上常见的DVD类型有： DVD-ROM （只读DVD，4.75GB，兼容CD-ROM，2700kB/s，20倍于光驱）1997 DVD-R (一次写入型DVD，3.95GB，兼容CD-ROM) 1997 DVD-RW （可擦写型DVD，约数千次，3 GB，不兼容CD-ROM）1998 DVD-RAM （可重写型DVD，有2.58GB、5.2GB、17GB双层双面盘等类型）1998 3.1.3 CD-ROM与DVD

  20. 多媒体技术在应用中 常常要解决好三个问题： 如何建立——多媒体工作环境和平台(Windows) 如何获取——多媒体素材(audio,video,剪贴画) 如何学习——多媒体制作工具(Authorware,VB) 3.2 多媒体技术的应用

  21. 1．支持即插即用 (PnP:Plug and Play)和自动运行功能 .avi: 视频或“电影剪辑”文件（图标无色则无声）。 .mid .rmi: MIDI电子合成音乐文件。 .wav .mp3: Windows音频文件。 .mpg .dat: “影片剪辑”文件 (.mpg是MPEG格式，VCD用.dat)。 .mov .mpe : 关联的文件类型。 还有：.qt .au .aif .aiff .aifc等。 3.2.1 多媒体技术在Windows中的应用

  22. 3.2.1 多媒体技术在Windows中的应用

  23. 3.2.1 多媒体技术在Windows中的应用

  24. 获得位图文件(.BMP)有三种方法：  通过“程序/附件/画图”应用程序产生  通过Print Screen或Alt + Print Screen 命令从剪贴板上粘贴得到 通过扫描仪、数码相机等输入设备得到 3.2.1 多媒体技术在Windows中的应用

  25. 在Windows 9X中，与多媒体设备有关的驱动程序有: C:\Windows\System.iniC:\WINDOWS\SYSTEM: [boot]   MCIOLE DLL 5,584 05-05-99 22:22 [mci] MCIQTZ32 DLL 49,152 05-05-99 22:22 cdaudio=mcicda.drv MCICDA DRV 13,051 05-05-99 22:22 sequencer=mciseq.drv MCISEQ DRV 18,827 05-05-99 22:22 waveaudio=mciwave.drv MCIWAVE DRV 21,947 05-05-99 22:22 avivideo=mciavi.drv MCIAVI DRV 67,515 05-05-99 22:22 videodisc=mcipionr.drv MCIPIONR DRV 13,675 05-05-99 22:22 vcr=mcivisca.drv MCIVISCA DRV 95,531 05-05-99 22:22 MPEGVideo=mciqtz.drv MCIQTZ DRV 11,776 05-05-99 22:22 [vcache] 9 file(s) 297,058 bytes 3.2.1 多媒体技术在Windows中的应用

  26. 3.2.1 多媒体技术在Windows中的应用

  27. 3.2.1 多媒体技术在Windows中的应用 2．多媒体对象的连接：DDE与OLE 动态数据交换（DDE：Dynamic Data Exchange） 对象连接与嵌入（OLE： Object Linking and Embedding） windows用来连接数据对象的两种方法。Windows允许数据在发起对话的应用程序A和响应对话的应用程序B之间传送。两者的区别是： DDE在数据对象A连接B之后，可使A与B之间“热线”传送，A修改时B也同时修改；但修改A中的B时要用到创建B的应用程序（插入文件B时选“链接文件”选项）。同样B上所作的修改也能在A上及时地得到更新。 OLE可使你嵌入或连接在不同Windows应用程序下创建的数据对象。嵌入的对象变成了该文件的一部分，与创建它的原始应用程序无关。OLE在B嵌入A之后，可修改A中连接的数据对象B，但与创建B的应用程序脱离了关系。修改B时只需在A中双击数据对象B便可。

  28. 3.2.1 多媒体技术在Windows中的应用 3.Word与Excel软件中的多媒体应用 微软的字处理软件Word for Windows 允许把各种不同的对象插入到正文之中。这些对象包括：图片、声音、美术剪辑和电影等。AVI电影剪辑可以作为从Word 文档来的OLE目标播放。使用Word也可以用DDE创建到其他程序的连接。比如，把从Excel 电子表格来的图形信息连接到一个Word文档之中。 电子表格(Spreadsheets)已经成为流行的信息管理系统的工具软件。微软的Excel电子表格以行和列的方式组织数据，可以基于用户自己定义的公式进行计算，可以回答what-if类的问题，可以加上特别的注释和建立复杂的图表等。同Word一样，Excel也允许把各种不同的对象插入到表格文件之中。QuickTime和AVI电影也可以与Excel文件连接。

  29. 3.2.2 音频与MIDI 1．声音的采样 多媒体计算机支持两种声音： 波形声音和MIDI声音(即合成音乐) 采样频率：反映计算机取声音样本的快慢。采样 频率越高，声音波形也就表达得越精 确，而需要的存储空间就越大。

  30. 3.2.2 音频与MIDI 表3.2 不同采样频率和样本比特数所需要的存储空间

  31. 3.2.2 音频与MIDI 2．MIDI MIDI(Musical Instrument Digital Interface) 是1983年制定的乐器和计算机的标准语言，是一套指令的约定。它指示乐器即MIDI设备要做什么，怎么做。如播放音符、加大音量、生成音响效果等。MIDI不是声音信号，而是执行某个动作的指令。

  32. 3.2.2 音频与MIDI MIDI有下列几个优点： (1)生成的文件比较小。因为MIDI文件存储 的是指令数据，而不是声音波形。(2)容易编辑。因为编辑指令数据比编辑声 音波形要容易得多。(3)可以作为背景音乐。因为MIDI音乐可以 和其它的媒体，如数字电视、图形、动 画、话音等一起播放，这样可以加强演 示效果。

  33. 3.2.2 音频与MIDI 3．声卡的功能 (1) 录制、编辑和回放数字声音文件(2) 控制声音源的音量，混合后再数字化(3) 记录和回放数字声音文件时进行压缩和解压缩 (4) 通过采用语音合成技术,让计算机朗读文本(5) 语音识别功能,可通过说话指挥计算机的工作(6) 具有MIDI接口（乐器数字接口）

  34. 3.2.2 音频与MIDI 声卡上各连接器的功能如下：Line In 声音信号输入线，用来把有放大器的声音设备 (如录音机)连接到声卡上。Line Out 声音信号输出线，用于连接有内、外置功率放大 器的音箱。 Mic In 麦克风输入，用于连接麦克风。 Speak Out 接耳机(喇叭接口,本身无电源，要通过声卡内置 的功放发音)。MIDI 用于连接MIDI设备的键盘或操纵杆。 CD输入 用于把CD－ROM驱动器的声音输出连接到声卡上， 这样就可以听激光唱盘上的音乐了(CD Audio connect)。 Synthesizer 电子合成器，负责MIDI合成声音信息。ADC/DAC 模数/数模转换器(Analog/Digital Converter), 负责录音和播放。 Mixer 数字混响器。

  35. 3.2.2 音频与MIDI 4．喇叭的选用 （1）是否有磁屏蔽（2）是否带有功率放大器（3）频率范围是否满足要求（4）可控性能：bass及treble的高低、balance(平衡)和音量大小是否可调。

  36. 电脑卡史话 MPC的新成员——电脑卡（P349） IC卡(Integrated Circuit Card,集成电路卡,简称IC卡)。分接触式和非接触式两种。非接触式IC卡也称为射频卡。 （1）射频卡 集成电路卡是一种存储卡，而具有CPU的IC卡又称智能卡(Smart Card)。IC卡的概念于七十年代初提出，首批产品于1976年由法国布尔公司(BULL)制造。IC卡不同于光卡或磁卡等非半导体类卡片，而是采用微电子技术进行信息存贮和处理。IC卡的外形与其它信用卡一样，尺寸大小为85.6×54×0.76(mm)，采用PVC化学塑料作卡基。所不同的是，IC卡在塑胶基片上嵌入了一块特殊封装的具有微处理器及大容量存储器的集成电路芯片，该芯片由RAM或EPROM、EEPROM存储区、CPU、保护电路、输入、输出等几部分组成。IC卡具有存储容量大、处理功能多、数据保密性好、抗干扰能力强（防磁、防静电）、存储可靠、读卡设备简单、作速度快、应用范围广等优点。IC卡读写方便，读写次数可高达百万次以上。

  37. 电脑卡史话 射频卡读写设备与卡上的集成电路无电路接触，由无线电技术进行读写，又可分为本地使用型和远程使用型。射频IC卡国际标准ISO/IEC 10536的主要内容是： ◆ ISO/IEC 10536-1 (1992)：规定了无触点集成电 路卡(CICC)的物理特性。 ◆ ISO/IEC 10536-2 (1995)：CICC与卡耦合设备相 接而提供的每个耦合区的尺寸位置、性质和分配。 ◆ ISO/IEC 10536-3 (1996)：CICC与卡耦合设备之 间提供功率和双向通信的场的性质和特性。 ◆ISO/IEC 10536-4 (1996)：CICC的互操作规程。

  38. 电脑卡史话 （2）接触式IC卡 接触式IC卡也是一种存储卡，这是与识别卡(光电卡和条码卡)的最大区别。接触式IC卡是法国一位新闻工作者Roland Moreno于1974年发明的，其发明专利由法国Innovatron管理。接触式IC卡的外形与其它信用卡一样，卡面上可印有彩色像片或其他文字信息,卡的另一面是IC卡印制板，约1个平方厘米，上面有8个接触点。ISO规定其中6个分别是：Vcc（工作电压）、CLK（时钟）、RST（复位）、Vss（接地）、SDA（双向数据口）和PGM（编程控制）。其余两个保留备用，可作特殊用途。

  39. 电脑卡史话 接触式IC卡国际标准: ISO7816-1: IC卡物理特性，如硬度、韧度及耐弯性。 ISO7816-2: IC卡的尺寸大小及接触点位置和尺寸。 ISO7816-3: 电信号及启动时的传输协议，包括电信号 的定义、电压大小、电流大小、工作频率 及启动传输协议。ISO7816-4: IC卡应用领域的各种规范。目的是对不同 应用领域定义IC卡的通用指令和专用指令 代码，以达到一种IC卡可同时处理多种业 务的能力。

  40. 电脑卡史话 （3）磁卡六十年代后期，美国出现了在印有凸花的塑料卡片上贴上磁条的金融交易卡(FTC)。从此磁卡在世界范围内被接受使用并大量发行。1988年，美国平均每人拥有5张磁卡。磁卡也是一种存储卡，只是容量要比IC卡小的多。通常是在卡片上粘贴一块磁条或干涂上一定面积的磁性材料，用来记录和存储数据信息。磁条在卡的背面，一般宽5mm-1Omm，有3条磁道，第1、2磁道只可读，用于标识，只有第3磁道可读写。 磁卡机(Magnetic Card Reader)是利用磁记录原理从磁卡上读出或写入数据的设备。磁卡机由四个主要部分组成：卡片传送机构、位置检测机构、磁头和电子线路。应用系统中常见的磁卡有信用卡、地铁车票卡、电话磁卡、考勤卡、电子锁、磁卡电度表等。

  41. 电脑卡史话 （4）条码卡 条码卡是集光电技术、计算机技术和印刷技术（有专用的条码印刷机）为一体的自动识别技术。条码（Bar Code）技术起源于40年代后期的美国，1949年美国工程师Joe.Woodland取得了圆形印刷代码图案的专利，并成为美国后来UPC条形码的奠基人。条码卡上的条形符号是由一组宽度不同、反射率不同、平行相邻的黑条(代表1)和白条(代表0)按照规定的编码规则组合而成的，用来表示一种信息。

  42. 电脑卡史话 （4）条码卡 一个完整的条形码符号从左到右由六个位段组成： （a）静 区：无任何条码信息的白色空区，提示阅读 器准备开始扫描条形码。 （b）起始位：条形码符号的起始字符。 （c）信息段：表示物品名称及生产厂家。 （d）校验位：通过对信息段中各字符进行某种算术运算而产生， 译码时进行同样的算术运算并将结果与校验位进行 比较，以增强信息传输的可靠性。 （e）终止位：条形码符号的结束字符，并指示阅读器 对信息段进行校验计算。 （f）静 区：白色空区，提示阅读器准备结束扫描。

  43. 电脑卡史话 （4）条码卡 常见的条码阅读器有： 光笔扫描器：手持固定光束接触式扫描器，工作距离和景深都很小，一般小于1mm，扫描不受条码符号长短的限制。图书卡常用。 槽式扫描器：固定安装的光束扫描器。它是靠手持条码卡移动完成扫描的。考勤卡、银行卡常用。 CCD 扫描器：手持式泛光自动扫描式扫描器。 激光枪：手持移动光束扫描器。工作距离和景深较大，可从几十厘米到十几米。机动性好。

  44. UPC (Universal Product Code)码是1970年美国制定的通用产品代码，是长度固定的、连续型条形码，在美国和加拿大超级市场上得到了成功应用。 UPC码的编码规则是： 字符集由0～9十个数字组成，每个字符条码有7个单位宽度，每个单位宽度是一个窄元素宽度，宽元素的黑条或白条可以是1～4个单位宽度。每个单位的黑条符代表二进制的“1”，每个单位的白条符代表二进制的“0”。每个完整的UPC条形码被一长码（01010）分成两半，而且起始位和终止位也用长码表示。前5位代表生产厂家的编号，后5位为产品代号。起始位后面有1位系统代号，为0表示是规则UPC码。终止位前面有1位是校验位。 电脑卡史话

  45. (5)光电卡 光电卡是集光电技术、通信技术、计算机技术为一体的自动识别技术。光电卡分透射式和反射式两种，区别在于透射式在卡上打成透眼来实现光电转换形成编码，卡片易折损；而反射式不用破坏卡片的完整性便可完成光电转换形成编码。 光电卡外型尺寸86×54×0.76 (mm)。通常用PVC 材料制作，读卡扫描速度无时间限制，读卡反映周期（插卡最长等待时间）小于0.5秒，误码率小于万分之一。通信方面可采用实时485半双工差动通讯，通讯距离可达千米左右。光电卡读卡方式为非接触式，因而磨损小，不受油、水、汽、温度、磁场等外界因素的影响，成本较低。 电脑卡史话

  46. 光电卡、条码卡 磁卡、IC卡 射频卡 电脑卡在现代社会中的应用

  47. 卡式管理系统

  48. 卡式管理系统

  49. 卡式管理系统

  50. 卡式管理系统

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