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第 7 章 多媒体技术

第 7 章 多媒体技术. 7.1 多媒体的基础 知识 7.2 音频处理技术 7.3 图像处理技术 7.4 动画制作技术 7.5 视频处理技术. 7.1 多媒体 基础知识. 7.1.1 多媒体的表现形式与定义 1 ．媒体的表现形式 信息 需要 借助媒体 进行传播，所以说媒体是信息的载体 。 国际 电信联盟（ ITU ）定义 的 媒体为： 感觉 媒体、表示媒体、显示媒体、存储媒体和 传输媒体 。. 7.1.1 多媒体 的表现形式与定义. 媒体 的表现 形式 感觉 媒体是人们接收信息的主要来源. 7.1.1 多媒体 的表现形式与定义.

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第 7 章 多媒体技术

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Presentation Transcript

  1. 第7章 多媒体技术 7.1 多媒体的基础知识 7.2 音频处理技术 7.3 图像处理技术 7.4 动画制作技术 7.5 视频处理技术

  2. 7.1 多媒体基础知识 7.1.1 多媒体的表现形式与定义 1．媒体的表现形式 • 信息需要借助媒体进行传播，所以说媒体是信息的载体。 • 国际电信联盟（ITU）定义的媒体为： • 感觉媒体、表示媒体、显示媒体、存储媒体和传输媒体。

  3. 7.1.1 多媒体的表现形式与定义 • 媒体的表现形式 • 感觉媒体是人们接收信息的主要来源

  4. 7.1.1 多媒体的表现形式与定义 2．多媒体定义 狭义上的多媒体指信息表示媒体的多样化。 广义上的多媒体一词可视为“多媒体技术”的同义词，这里的“多媒体”不是指多种媒体本身，而是指处理和应用它的一整套技术。

  5. 7.1.2 多媒体技术的主要特性 1．多样性 2．交互性 • 交互性指用户可以与计算机进行对话，从而为用户提供控制和使用信息的方式。 3. 集成性 • 多种信息形式的集成 • 各种单一技术和设备集成在一个系统中 • 对多种信息源的数字化集成

  6. 7.1.2 多媒体技术的主要特性 4. 实时性 • 视频图像和声音必须保持同步性和连续性。 • 实时性与时间密切相关 例如：视频播放时，画面不能出现动画感、马赛克等现象，声音与画面必须保持同步等。

  7. 7.1.3 多媒体文件存储格式 1. 信息的编码 • 将信息表示为计算机能识别的二进制编码的过程称为“信源编码”，解码是编码的逆过程。 • 信源编码方法： • 文字等信息利用ASCII标准进行编码 • 音频信号利用PCM技术进行编码 • 视频信号利用MPEG进行信源压缩编码

  8. 7.1.3 多媒体文件存储格式 2. 字符信息的编码 • 最通用的字符编码是ASCII • ASCII定义了128个英文字符，其中33个字符为控制字符，无法显示，另外95个字符为可显示字符。 【例7-3】：用ASCII对字符“1+2”进行编码。 查ASCII表可知，字符1+2的ASCII为： 0011 0001 0010 1011 0011 0010

  9. 7.1.3 多媒体文件存储格式 3．多媒体文件的存储格式 多媒体文件的存储格式是按照特定的算法，对文字、音频或视频信息进行压缩或解压缩形成的一种文件。

  10. 7.1.3 多媒体文件存储格式 多媒体文件包含文件头、数据、文件尾等

  11. 7.1.3 多媒体文件存储格式 4．流媒体文件 • 静态多媒体文件 • 无法在线播放，需要先下载，后观看。 • 流式媒体文件（流媒体） • 在因特网中采用流式传输技术的连续时基媒体，如音频、视频等文件。 • 可随时下载，随时播放。 • 实现流媒体的关键技术是数据的流式传输。

  12. 7.1.3 多媒体文件存储格式 5．多媒体信息的数据量 （1）文本的数据量 例：[1024点/16bit×768点/16bit]×2bit=6KB/屏幕 （2）点阵图像的数据量 例：11英寸×300dpi×8.5英寸×300dpi ×[24bit/8bit]=24MB/A4纸（未压缩） （3）数字化高质量音频的数据量 例：[44100Hz×32bit×2声道×60秒]/8bit =20.2MB/分钟（未压缩）

  13. 7.1.3 多媒体文件存储格式 （4）数字化视频的数据量 例：[640点×480点×24位×30帧×60秒]/8bit =1.5GB/分钟（未压缩） • 多媒体信息的数据量非常之大，因此，数据编码和压缩技术非常重要。 • 多种信息需要不同的数据编码技术 • 海量数据需要高效压缩技术

  14. 7.2 音频处理技术 7.2.1 声音的基本特性 1．声音的物理特性 • 声音在空气中的传播速度为340米/秒 2. 声音的三要素 • 音高、音量和音色。 • 乐音：振动比较有规则，有固定音高； • 噪音：振动则毫无规则，无法形成音高。

  15. 7.2.1 声音的基本特性 （1）音高 • 不同音高是振动频率不同，振动频率越高，音高越高。 • 声音频率的单位是Hz（赫兹） • 1Hz=一秒钟振动一次 例：音乐中的标准A音是440Hz，也就是每秒振动440次。

  16. 次声波 人耳可听域 超声波 <20Hz 20～20,000Hz >20,000Hz 男性语音 100Hz ～ 8,000Hz 女性语音 150Hz ～ 9,000Hz 频 带 宽 度 声 源 种 类 电话语音 200Hz ～ 3,400Hz 调幅广播(AM) 50Hz ～ 7,000Hz 调频广播(FM) 20Hz ～ 15,000Hz 高级音响 10Hz ～ 40,000Hz

  17. 7.2.1 声音的基本特性 （2）音量 • 音量由声波的振幅决定。 • 振动的物理量偏离中心的最大值称为振幅。 • 声波幅度能量变化的压强称为声压，单位为Pa（帕斯卡）。 • 通常采用dB（分贝）表示声音的大小 • 0dB是人耳刚刚能听到的声音 • 3dB内的音量变化，一般人难以察觉。

  18. 7.2.1 声音的基本特性 （3）音色 • 音色是人耳对声音的综合感受。 • 音色与多种因素有关，但主要取决于声音的频谱特性和包络。 • 频谱：指频率谱线，即声音的频率变化和振幅的变化曲线。 • 包络：指声音频率的外轮廓线。 • 钢琴和二胡都发出标准音A时，振动频率都是440Hz，但它们之间的音色相差很远。

  19. 7.2.1 声音的基本特性 声波 声音频谱 声音包络 3. 声音的数字化过程 自然声音是连续变化的模拟量。 音频信号数字化过程

  20. 7.2.1 声音的基本特性 （1）采样 • 采样是在固定时间间隔内对模拟音频信号截取一个振幅值，并用给定字长的二进制数表示。 • 采样次数越多（采样频率越高），数字信号就越接近原声。 • 奈魁斯特（Nyquist）采样定理： 采样频率只要达到信号最高频率的2倍，就能精确描述被采样的信号。

  21. 7.2.1 声音的基本特性 （2）量化 • 量化是对采样信号的振幅进行分级。 例：采样为8位时，28=256个采样等级； 例：采样为16位时，216=65 536个采样等级； 例：采样为32位时，232=4 294 967 296个采样等级。 • 计算机集成声卡一般采用24位采样

  22. 7.2.1 声音的基本特性 （3）编码 将采集的原始数据，按文件类型（如WAV、MP3等）规定进行编码，再加上文件头部，就得到了一个数字音频文件。 这项工作由声卡和音频软件（如Adobe Audition）共同完成。

  23. 7.2.2 音频文件格式 • 音频文件类型 • 波形文件（如WAV、MP3音乐） • 音乐文件（如MIDI音乐） • 波形文件通过录音设备录制原始声音，直接记录了真实声音的二进制采样数据，通常文件较大。

  24. 7.2.2 音频文件格式 （1）WAV格式 • WAV有很高的音质。 • 未压缩的WAV文件存储容量非常大。 （2）MP3格式 • MP3是按MPEG-1第3层标准压缩的文件 • MP3压缩比高达1：10~1：12 • MP3是一种有损压缩

  25. 7.2.2 音频文件格式 （3）WMA格式 • WMA音频文件在低比特率时，相同音质的WMA文件比MP3小了许多。 （4）RA、RM、RAM格式 • 它们是Realnetworks公司开发的一种流式音频文件格式。

  26. 7.2.2 音频文件格式 （5）MID（乐器数字接口）格式 • MIDI是电子合成乐器的统一国际标准。 • MIDI文件只包含产生某种声音的指令，这些指令包括使用什么乐器、乐器的音色、声音的强弱、声音持续时间的长短等。 • MID音乐可以模拟上万种乐器的发音，唯独不能模拟人的声音，这是它最大的缺陷。

  27. 7.2.2 音频文件格式 • MIDI音乐主要用于电子乐器 • MIDI音乐的文件非常小，例如，一首10分钟的MIDI音乐文件，只有几KB大小。 • 可以在计算机上，利用音乐软件随时谱写和演奏MIDI电子音乐，而不需要聘请乐队，甚至不需要用户演奏乐器。

  28. 7.2.3 音频处理软件 1. 多媒体音乐工作站的基本组成 通过计算机音乐系统，一个人可以创作和演奏一部交响音乐。 用户需要进行专业音乐创作时，一台几千元的计算机接上一个MIDI键盘，再安装一些音乐制作软件，就可以进行计算机音乐的学习和创作了。

  29. 7.2.3 音频处理软件 简易音乐工作站组成

  30. 7.2.3 音频处理软件

  31. 7.2.3 音频处理软件

  32. 7.2.3 音频处理软件 2. 多媒体音频处理软件 • 音频处理软件的主要功能： • 音频文件格式转换； • 现场录制声音文件； • 多音轨的音频编辑（删除/插入/复制等）； • 音频特效（消噪/音量调整/淡入/淡出等）； • 多音轨音频的混响处理等 • 音频处理软件编辑功能很强大，但是音乐创作功能很弱。

  33. 7.2.3 音频处理软件 • 音乐工作站软件主要功能： • 具有音频处理软件的所有功能； • 音色选择、音量控制、力度控制、速度控制、节奏控制、声道调整、感情控制、滑音控制、持音控制等； • MIDI音乐输入/输出和编辑； • 五线谱记谱、编辑、打印等。 • 音乐工作站软件主要用于音乐专业人员。

  34. 7.2.3 音频处理软件 3. Cakewalk Sonar音乐工作站软件 Cakewalk SONAR音乐工作站软件几乎包括了所有音乐人需要的计算机音乐制作功能。它主要适用既懂英文，又懂五线谱的专业音乐人士。

  35. 7.2.3 音频处理软件 Cakewalk SONAR 8 Producer Edition 音乐工作站软件

  36. 7.2.3 音频处理软件 苹果计算机Note Ability Pro音乐工作站软件

  37. 7.2.3 音频处理软件 专业音乐工作站硬件和软件

  38. 7.2.3 音频处理软件 4. Adobe Audition音频处理软件 • Audition主要功能： • 音频文件格式转换，音频混合，背景噪音消除，音频编辑，卡拉OK带制作等； • 最多可以混合128个声道； • 可使用45种以上的数字信号处理效果； • 完善的多声道录音，可录制音乐、无线电广播，或为录像配音。

  39. 7.2.3 音频处理软件 Adobe Audition CS 5.5音频编辑软件

  40. 7.2.3 音频处理软件 5.GoldWave • 简单易用的数码录音及编辑软件 • 音频格式转换 • 现场录制声音文件 • 对声音文件进行编辑 • 制作各种音频效果 • 缺点： • 一次只能编辑2个音轨 • 不能处理MIDI、RM等音乐文件

  41. 7.2.3 音频处理软件

  42. 7.3 图像处理技术 7.3.1 图像的数字化 1．图像的数字化 • 数字图像的获取： • 数码照相机拍摄等； • 纸质图像进行数字化处理（扫描仪）； • 直接由计算机软件自动生成（如分形图）； • 在计算机中人工绘制等。

  43. 7.3.1 图像的数字化 2. 图形的编码 图形由像素点阵构成，也称为位图。 点阵图采用点阵表示和存储。 图形的信源编码与分辨率有关，分辨率愈高，图形细节愈清晰，但是图形的存储容量也越大。

  44. 7.3.1 图像的数字化 简单黑白图形的信源编码

  45. 7.3.1 图像的数字化 R数组 — 8bit表示(256级色阶) G数组 — 8bit表示(256级色阶) B数组 — 8bit表示(256级色阶) 最大色彩数：28 × 28 × 28 = 224 = 16777216 (16.7M) R G B R G B RGB 彩色图像

  46. 7.3.1 图像的数字化 不同色彩深度的图形显示效果

  47. 7.3.1 图像的数字化 24位色彩深度的图形编码

  48. 7.3.1 图像的数字化 3．图像的分辨率 图像分辨率越大，图片文件的尺寸越大，也能表现更丰富的图像细节。 图像分辨率较低时，图片会相当粗糙。

  49. 7.3.1 图像的数字化 • 图像分辨率： • 数字化图像水平与垂直方向像素的总和。 • 屏幕分辨率： • 屏幕水平像素×垂直像素 • 印刷分辨率： • 每英寸像素数，用dpi（像素/英寸）表示 。

  50. 7.3.1 图像的数字化 4．JPEG静止图像压缩标准 • JPEG标准包含两部分： • 无损压缩，采用差分脉冲编码调制编码。 • 有损压缩，采用离散余弦变换（DCT）和哈夫曼（Huffman）编码，压缩率达到20~40倍。 • JPEG算法设计思想： 恢复图像时不重建原始画面，而是生成与原始画面类似的图像，丢掉那些没有被注意到的颜色。

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