多媒体技术

1. 多媒体技术

2. 第一章 多媒体技术概论

3. 本章介绍 • 1.1、多媒体的基本概念； • 1.2、多媒体技术的产生与发展； • 1.3、多媒体技术研究的主要内容。

4. 1.1 多媒体的基本概念 • 1.1.1 媒体与多媒体 • 1.1.2 多媒体的特性 • 1.1.3 多媒体计算机

5. 1.1.1 媒体与多媒体 • 媒体的概念 • 媒体（media，medium）： • 用于存储信息的实体，如磁带、磁盘、光盘和半导体存储器等； • 承载信息之载体； • ITU-T（原CCITT）对媒体的分类： • 感觉、表示、显示、存储、传输

6. 1.1.1 媒体与多媒体 • 表示媒体： • 文本：文字、数值、符号等 • 音频：语音 、声响 、音乐等 • 图形： • 图像： • 动画： • 视频

7. 1.1.1 媒体与多媒体 • 文本 • 文本是计算机文字处理程序的基础 • 文本数据可以在文本编辑软件里制作 • 文本文件分类 • 非格式化文本 • 格式化文本文件文件

8. 1.1.1 媒体与多媒体 • 图形 • 图形的概念 • 一般指用计算机绘制的画面，如直线、圆、圆弧、矩形、任意曲线和图表等。图形的格式是一组描述点、线、面等几何图形的大小、形状及其位置、维数的指令集合，在图形文件中只记录生成图的算法和图上的某些特征点，也称矢量图。 • line（x1,y1,x2,y2,color） • circle（x,y,r,color）

9. 1.1.1 媒体与多媒体 • 图形 • 图形的特征 • 图形是对图象进行抽象的结果（人工或自动）； • 图形的矢量化使得有可能对图中的各个部分分别进行控制（放大、缩小、旋转、变形、扭曲、移位等） • 图形的产生需要计算时间

10. 1.1.1 媒体与多媒体 • 图像 • 图像的概念 • 图像是指由输入设备捕捉的实际场景画面，或以数字化形式存储的任意画面。 • 静止的图像是一个矩阵，由一些排成行列的点组成，这些点称之为像素点（pixel），这种图像称为位图（bitmap）。

11. 1.1.1 媒体与多媒体 • 图像 • 图像的主要技术参数 • 分辨率 • 屏幕分辨率 • 计算机显示器屏幕显示图像的最大显示区 • 图像分辨率 • 数字化图像的大小 • 像素分辨率 • 像素的宽高比，一般为1∶1

12. 1.1.1 媒体与多媒体 • 图像 • 图像的主要技术参数 • 图像灰度 • 每个图像的最大颜色数 • 2位：黑白2色； • 4位：16色； • 8位：256色； • 24位：真彩色 • 图像文件大小 • （高×宽×灰度位数）/8 字节

13. 1.1.1 媒体与多媒体 • 图像 • 图形与图象的关系 • 图形是矢量概念，图元；图象是位图概念，象素； • 图形显示图元顺序；图象显示象素顺序； • 图形变换无失真；图象变换有失真； • 图形以图元为单位修改属性、编辑；图象只能对象素或图块处理； • 图形是对图象的抽象，但在屏幕上两者无异

14. 1.1.1 媒体与多媒体 • 视频 • 视频的概念 视频源于电视技术，它由连续的画面组成。这些画面以一定的速率连续地投射在屏幕上，使观察者具有图像连续运动的感觉。

15. 1.1.1 媒体与多媒体 • 视频 • 视频的制式 • PAL制（625/50）:每秒25帧，水平扫描线为625条，水平分辨率240－400个像素，隔行扫描 。62年诞生于德国，应用于中国、新加坡、欧洲地区等（Pal-B、D、G、H、I、N、NC）。 • NTSC制（525/60）:每秒30帧，水平扫描线为525条，水平分辨率240－400个像素，隔行扫描 。53年诞生于美国，应用于美国、日本、台湾等（NTSC-M、NC、Japan等）。

16. 1.1.1 媒体与多媒体 • 视频 • 视频的制式 • SECAM制（625/50）:每秒25帧，水平扫描线为525条、水平分辨率625。由法国人提出，应用于俄罗斯、法国、非洲地区等。 • 视频的数字化 • 指在一段时间内以一定的速度对视频信号进行捕获并加以采样后形成数字化数据的处理过程。

17. 1.1.1 媒体与多媒体 • 视频 • 视频的技术参数 • 颜色空间 • R、G、B（红、绿、蓝） • Y、U、V（Ｙ为亮度，U、V为色差） • H、S、I（色调、饱和度、强度） • 可以通过坐标变换而相互转换 • 帧速 • 每秒钟显示的帧数目， 计量单位为帧率（fps） • 视频根据制式的不同： • 30帧/秒（NTSC）、25帧/秒（PAL）

18. 1.1.1 媒体与多媒体 • 视频 • 视频的技术参数 • 数据量 • 帧速×每幅图像的数据量（不计压缩 ） • 图像质量 • 与数据源质量有关（ > ：表示“好于”） • RGB视频>YUV视频>Y/C视频(S视频)>复合视频 • 与视频数据压缩的倍数有关 注1：UV两个色差信号可合成为一个色度信号C，进而形成Y/C记录方式，这种方式得到的视频称为S视频。 注2：把亮度Y与色度C进一步混合在一起，便形成复合视频。

19. 1.1.1 媒体与多媒体 • 音频 • 分类 • 波形声音 • 包含了所有的声音形式，它可以把任何声音都进行采样量化，并恰当地恢复出来。

20. 1.1.1 媒体与多媒体 • 音频 • 分类 • 语音 • 人的说话声虽是一种特殊的媒体，但也是一种波形，所以和波形声音的文件格式相同。 • 音乐 • 符号化了的声音，乐谱可转变为符号媒体形式。

21. 1.1.1 媒体与多媒体 • 音频 • 数字声音波形质量的主要技术参数 • 采样频率 • 等于波形被等分的份数，份数越多，质量越好 • 11.025KHZ、 22.05KHZ、44.1KHZ • 采样精度 • 每次采样信息量 • 8位、16位 • 通道数 • 声音产生的波形数 • 单声道、立体声道、5.1声道 数据量计算： (采样频率×采样精度×通道数 ×时间 )/8 字节

22. 1.1.1 媒体与多媒体 • 动画 • 动画的概念 • 运动的图画，实质是一幅幅静态图像的连续播放。动画的连续播放既指时间上的连续，也指图像内容上的连续，即播放的相邻两幅图像之间内容相差不大 。 • 计算机设计动画方法 • 造型动画 • 帧动画

23. 1.1.1 媒体与多媒体 • 动画 • 造型动画 • 造型动画是对每个运动的物体分别进行设计，赋予每个对象一些特性，如大小、形状、颜色等，然后用这些对象构成完整的帧画面。 • 造型动画的每帧由图形、声音、文字、调色板等造型元素组成 • 控制动画中每一帧中图元表演和行为的是由制作表组成的脚本。

24. 1.1.1 媒体与多媒体 • 动画 • 帧动画 • 由一系列位图组成连续画面

25. 1.1.1 媒体与多媒体 • 多媒体技术的定义 • 定义：计算机综合处理多种媒体信息（文本、图形、图像、音频、动画和视频），使多种信息建立逻辑连接，集成为一个系统并具有交互性。 • 概括为： • 计算机综合处理声、文、图信息； • 具有集成性和交互性。

26. 视觉 65% 味觉 20% 嗅觉 3% 10% 2% 触觉 听觉 1.1.2 多媒体的特性 • 多样性—适应了信息载体的多样性 • 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，有人称之为信息多维化。

27. 1.1.2 多媒体的特性 • 交互性—易于人和计算机的交互 • 交互可以增加对信息的注意力和理解力，延长信息保留的时间。 • 当交互性引入时，“活动”本身作为一种媒体便介入到了数据转变为信息、信息转变为知识的过程之中。 • 当我们完全地进入到一个与信息环境一体化的虚拟信息空间自由遨游时，这才是交互式应用的高级阶段，这就是虚拟现实（Virtual Reality）。

28. 1.1.2 多媒体的特性 • 交互性—易于人和计算机的交互

29. 1.1.2 多媒体的特性 • 集成性：实现了信息处理的集成性 • 多媒体信息媒体的集成 • 处理这些媒体的设备与设施的集成 1+1〉2

30. 1.1.2 多媒体的特性 • 从应用角度来看，人们对多媒体系统的认识一是来自电视，二是来自计算机。 • 使电视用户有一定的控制权限和使计算机画面更加赏心悦目成了我们改进的目标，这正是电视和计算机结合原因所在。 • 将计算机软硬件技术、数字化声像技术和高速通信网技术集成为一个整体，把多种媒体信息的获取、加工、处理、传输、存储、表现于一体。

31. 1.1.3 多媒体计算机 • 从开发和生长厂商以及应用的角度出发可以分成两大类： • 电视计算机（Teleputer） • 家电制造厂商研制的电视计算机，是把CPU放到家电中，通过编程控制电视机、音响，有人称它为“灵巧/智能”电视——Smart TV; • 计算机电视（Compuvision） • 采用微处理器以及显卡、CD-ROM、音响设备以及扩展的多窗口系统，有人说它的发展方向是TV-Killer

32. 1.1.3 多媒体计算机 • 维纳斯计划（1999年3月，微软耗资数十亿美元，在全球范围内推行使用嵌入式Windows CE 操作系统简化版本的顶置盒或VCD 机，售价只有一台个人电脑的五分之一左右，可以充分利用中国庞大的电视机资源（3.2 亿台），从而可以让中国大多数并不富裕的消费者能够领略到精彩的互联网世界。但最终以失败告终）： • 上网功能 • 傻瓜计算机

33. 1.1.3 多媒体计算机 • 数字家电网络控制平台（清华大学计算机系）： • 联网功能 • 傻瓜计算机功能 • 接受数字电视 • 控制所有家电

34. 1.2 多媒体技术的产生与发展 • 1.2.1 多媒体是技术与应用发展的必然 • 1.2.2 多媒体改善了人类信息的交流

35. 1.2.1 多媒体是技术与应用发展的必然 • 多媒体热潮的兴起 • 多媒体热潮的兴起 • DVI，HyperCard…… • 九十年代一批产品出现 • MPEG(VCD)，MPC，VOD • 连续召开多媒体国际学术研讨会 • MM’93，MM’94，MM’95 • “叫好不叫座” • 94年开始进入低潮期 概念教育阶段 存在问题： 未形成产业群

36. 1.2.1 多媒体是技术与应用发展的必然 • 多媒体的第二次高潮 • 一批设备普及 • CD-ROM，SB…… • 一批产品出现 • VCD，VR，会议系统 • 一批产业出现 • 美国旧金山附近的“Multimedia Gorge” • 向新加坡、台湾等地辐射 • 产业化前景极好 • 用途范围极为广泛 一个新的技术时代的到来！

37. 计算机 大众传播 通 信 服务器 客 户 多 媒 体 信 息 系 统 网 络 客 户 客 户 1.2.1 多媒体是技术与应用发展的必然 计算机 大众传播 计算机 大众传播 通 信 通 信 多媒体技术的产生 文字文字 ······ 0.1.0.1······

38. 1.2.2 多媒体改善了人类信息的交流 • 人的思维模式： • 形象、联想、多样、模糊、并行 • 计算机的工作方式： • 精确、清楚、串行、…… • 人机交互形式 • 人—人（通过计算机）；人—计算机；计算机—人；计算机—计算机 • 多媒体： • 改“人到计算机” • 为“计算机到人”

39. 1.3 多媒体技术研究的主要内容 • 1.3.1多媒体技术的基础 • 1.3.2多媒体软硬件平台技术 • 1.3.3多媒体操作系统技术 • 1.3.4多媒体信息管理技术 • 1.3.5多媒体通信与分布应用技术

40. 1.3.1 多媒体技术的基础 • 多媒体数据的采集、存储、传输和处理是多媒体系统要做的首要工作 • 音频信息处理 • 图形、图像和视频信息处理 • 多媒体动画技术 • 多媒体数据压缩 • 减少媒体数据占用的空间 • 减少传输媒体数据占用的时间

41. 1.3.1 多媒体技术的基础 • 举例：彩色静态图像（RGB） • 设分辨率为512×512，每一种颜色用8bit表示，即R、G、B分别使用256级别表示，则数据量为：512×512×3×8bits

42. 1.3.1 多媒体技术的基础 • 多媒体数据的压缩编码 • PAL制式：25帧/秒 • NTSC制式：30帧/秒 • 以PAL制25帧/秒为例，视频每秒钟的数据量为512×512×3×8×25＝180Mbps

43. 1.3.2 多媒体软硬件平台技术 • 软件及硬件是实现多媒体系统的物质基础，输入、输出、处理、存储、管理和传输都是需要研究的内容。 • 硬件：扫描仪、彩色打印机、机顶盒、数码相机等已经逐步普及，正在逐步向基于网络的、集成一体化的多媒体设备方向努力 • 软件：在Internet发展大潮之中，操作系统、编辑创作软件、以及专业软件遍地开花，并形成了工业标准

44. 1.3.3 多媒体操作系统技术 • 操作系统是多媒体的操作基本环境，多媒体系统首先要求操作系统多媒体化 • 媒体的时间关系 • 同步处理 • 多媒体操作系统其他相关问题

45. 1.3.4 多媒体信息管理技术 • 信息及数据管理是信息系统的核心问题之一 • 多媒体数据量大、种类多，难以管理，主要有两种途径： • 扩展现有的关系型数据库； • 建立面向对象数据库系统，以存储和检索特定信息。

46. 1.3.5 多媒体通信与分布应用技术 • 多媒体系统一般来说是基于网络的分布应用系统，如会议系统、系统工作、视频点播及交互式电视等 • 支持快速的、高带宽的通信和数据交换 • 支持符合多媒体信息特点的通信方式： • 符合实时性要求 • 符合同步性要求

47. 本章重点 • 多媒体是技术与应用发展的必然产物。 • 多媒体标志着一个新的技术时代。 • 多媒体的三大关键特性： • 信息载体的多样性、交互性和集成性 • 多媒体改善了人类信息的交流，缩短了人类信息交流的路径。 • 多媒体技术概念与研究内容。

48. 电子书

49. 家庭影院 • DVD-ROM • 投影仪 • 音响

50. 随选视听 • 视频点播系统