第九章多媒體技術根底9.1多媒體技術的根本概念9.2多媒體計算機系統9.3多媒體信息的數字化和壓縮技術9.4多媒體素材制作9.1多媒體技術的根本概念

多媒體媒體存儲信息的物理實體，如磁盤、光盤等信息的表現形式或載體

多媒體融合兩種或兩種以上媒體的一種人機交互式信息交流和傳播媒體，使用的媒體包括文字、圖形、圖像、聲音、動畫和視頻。多媒體技術

是一種基于計算機的綜合技術，包括數字化信息的處理技術、音頻和視頻技術、計算機硬件和軟件技術、人工智能和模式識別技術、通信和圖像技術等，是一門跨學科的綜合技術。

多媒體技術的特性多樣性媒體、處理方式集成性媒體、設備與軟件的集成交互性用戶與多媒體信息數字化媒體信息以數字的形式存儲和處理實時性聲音媒體和視頻媒體多媒體信息的類型1．文本2．圖形由直線、圓、圓弧、任意曲線等組成的畫面，以矢量形式存儲。3．圖像通過掃描儀、數字照相機、攝像機等設備捕捉的真實場景的畫面，數字化后以位圖格式存儲。4．動畫利用了人眼的視覺特性所得到的畫面印象。5.視頻來自視頻信號源的影像。6．音頻話語、音樂以及各種動物和自然界發出的各種聲音。多媒體信息處理的關鍵技術1.多媒體數據壓縮技術節省存儲空間，提高通信介質的傳輸效率，使計算機實時處理和播放視頻、音頻信息成為可能。2.多媒體數據存儲技術數字化數據存儲的介質有：硬盤、光盤和磁帶等。CD/ROM光盤容量：650MB左右單面單密度DVD：4.7GB雙面雙密度DVD：17GB3.集成電路制作技術為多媒體技術的進一步開展創造了有力的條件。4.多媒體數據庫技術研究多媒體信息的特征、建立多媒體數據模型；有效地組織和管理多媒體信息；多媒體信息的檢索和統計。5.虛擬現實技術利用計算機生成一種模擬環境，通過多種傳感設備，使人能夠沉浸在計算機生成的虛擬境界中，并能夠通過語言、手勢等自然的方式與之進行實時交互，創立了一種適人化的多維信息空間。6.多媒體網絡與通信技術多媒體通信技術支持是保證多媒體通信實施的條件。資料:虛擬現實多媒體技術的應用領域1.多媒體教育2.電子出版物3.多媒體網絡應用

互聯網直播

視頻點播遠程教育

視頻會議系統

9.2多媒體計算機系統多媒體應用系統多媒體計算機主機、外圍設備多媒體編輯與創作工具多媒體庫函數、素材制作工具多媒體操作系統設備驅動軟件、接口程序多媒體系統層次結構

MPC標準(多媒體計算機主機標準)在普通微機的根底上增加以下4類軟、硬件設備：①聲/像輸入設備：例如，話筒、錄音機、攝像機、光驅、掃描儀等。②聲/像輸出設備：例如，音效、投影儀、刻錄光驅等。③功能卡：例如，電視卡、視頻卡(采集、壓縮、輸出)、網卡等。④軟件支持：音響、視頻和通訊信息以及實時、多任務處理軟件。資料:多媒體的根本設備多媒體計算機硬件系統多媒體計算機硬件系統示意圖

光盤機掃描儀電視機揚聲器顯示器網絡通信主機音頻卡話筒音響設備MIDI視頻卡影碟機錄像機攝像機打印機網卡多媒體接口卡1.音頻卡又稱聲卡，是處理音頻信號的硬件2.圖形加速卡圖形加速卡擁有圖形函數加速器和顯存，專門用來執行圖形加速任務，可以減少CPU處理圖形的負擔。工作在CPU和顯示器之間，控制計算機的圖形輸出。現在的顯示卡上都集成有圖形處理芯片組，成為圖形加速卡。資料:圖形加速卡3.視頻采集卡視頻采集卡可以獲取數字化視頻信息，提供硬件壓縮功能Video復合視頻接口，將亮度、彩色信號和同步信號合成一個信號。S-Video別離視頻接口，將亮度和色度信號分成兩個獨立的模擬信號。連接模擬視頻設備。資料:電視信號4.IEEE1394卡標準的IEEE1394接口可以同時傳送數字視頻信號以及數字音頻信號，相對于模擬視頻接口，IEEE1394技術在采集和回錄過程中沒有任何信號的損失。現在的IEEE1394卡多為PCI接口，只要插入到計算機主板相應的PCI插槽上就可以提供視頻采集功能信息獲取設備數碼照像機〔DC〕數碼照像機所拍攝到的照片是以文件形式存儲在相機內的存儲卡中，將數碼照像機中的照片存儲到計算機中，先用連接線將數碼照像機與計算機連結起來。數碼照像機的驅動程序就會將相機的存儲卡視為計算機的一個可移動磁盤，存儲卡中的圖像會以略圖方式顯示數碼設備數碼照像機的性能指標：分辨率：分辨率越高，所拍圖象的質量也越高顏色深度：對色彩的分辨率，現在一般都可以到達24位，生成真彩色的圖象存儲介質：閃速存儲器數據輸出方式：輸出接口為串行口、USB接口或1394接口。數碼攝像機〔DV〕數碼攝像機的優點是動態拍攝效果好，數碼攝像機使用的小尺寸電荷耦合器件CCD與其鏡頭的不匹配，在拍攝靜止圖像時的效果不如數碼照像機。使用iLink纜線連接DV與計算機，一端連接計算機上的IEEE1394卡上的接口，另一端接在DVIn/Out接口，然后翻開DV的電源并把DV調到VCR狀態，操作系統會自動識別DV設備。啟動采集編輯軟件，將存儲在DV帶上的數碼影像輸入到計算機。如果要將DV上的數碼影像輸出到電視機，需要使用RCA線纜。RCA線纜包含了三個接頭：紅色代表右邊的音頻線路、白色代表左邊的音頻線路、黃色代表視頻線路，兩端的外觀都一樣。

接右聲道接左聲道接視頻多媒體計算機軟件系統多媒體計算機軟件系統多媒體應用系統多媒體計算機主機、外圍設備多媒體編輯與創作工具多媒體庫函數、素材制作工具多媒體操作系統設備驅動軟件、接口程序系統軟件9.3多媒體信息的數字化和壓縮技術

音頻信息復雜的聲波由許許多多具有不同振幅和頻率的正弦波組成。波形相對基線的最大位移稱為振幅A，反映音量；波形中兩個相鄰的波峰〔或波谷〕之間的距離稱為振動周期T，周期的倒數1/T即為頻率f，以赫茲〔Hz〕為單位。正常人所能聽到的聲音頻率范圍為20Hz～20kHz。振幅頻率模擬信號模擬音頻的數字化用計算機對音頻信息處理，就要將模擬信號〔如語音、音樂等〕轉換成數字信號。

振幅

頻率1/T

采樣點

T

振幅1/TT采樣:每隔一定時間間隔對模擬波形上取一個幅度值。采樣頻率為

40.1kHz可獲得原始聲音波形，高質量聲音。量化:將每個采樣點得到的幅度值以數字存儲。編碼:將采樣和量化后的數字數據以一定的格式記錄下來模擬信號采樣量化編碼數字信號數字音頻的技術指標采樣頻率:

每秒鐘的采樣次數量化位數(采樣精度)：存放采樣點振幅值的二進制位數。通常量化位數有8位、16位，分別表示有28、216個等級。聲道數：聲音通道的個數，立體聲為雙聲道。每秒鐘存儲聲音容量的公式為：采樣頻率×采樣精度×聲道數/8=字節數例如，用44.10kHz的采樣頻率，16位的精度存儲，那么錄制1秒鐘的立體聲節目，其WAV文件所需的存儲量為：44100×16×2/8=176400〔字節〕聲音文件容量大小的計算計算一首采樣頻率為22.05KHz，16位，長度為3分鐘的立體聲音頻所占空間約為多少？Wave格式文件〔.Wav〕記錄了真實聲音的二進制采樣數據，通常文件較大。MIDI格式文件〔.MID〕數字音樂的國際標準.記錄的是音符數字，文件顯得更加緊湊、小。在多媒體應用中，一般WAV文件存放的是解說詞，MIDI文件存放的是背景音樂。

MPEG音頻文件〔.MP1/.MP2/.MP3〕采用MPEG音頻壓縮標準進行壓縮的文件。是有損壓縮RA音頻文件〔.ra〕流媒體，壓縮的，較小，適合網上實時播放數字音頻的文件格式

WAV文件MIDI文件圖形和圖像圖形：矢量圖形由點、線等組成的有邊界畫面，由繪圖軟件繪制的，以矢量圖形文件形式存儲，存放的是各個圖元的大小、位置、形狀、顏色、維數等屬性的指令集合，對圖形中的各個圖元進行縮放、移動、旋轉而不失真，占用的存儲空間小。圖像：位圖圖形由圖像設備輸入的真實場景畫面產生的映像，數字化后以位圖形式存儲。存儲的是構成圖像的每個像素點的亮度、顏色，文件大小與分辨率和色彩的顏色種類有關，放大和縮小要失真，占用的空間比矢量文件大。圖形：矢量圖形由點、線等組成的有邊界畫面，由繪圖軟件繪制的，以矢量圖形文件形式存儲，存放的是各個圖元的大小、位置、形狀、顏色、維數等屬性的指令集合，對圖形中的各個圖元進行縮放、移動、旋轉而不失真，占用的存儲空間小。圖像：位圖圖形由圖像設備輸入的真實場景畫面產生的映像，數字化后以位圖形式存儲。存儲的是構成圖像的每個像素點的亮度、顏色，文件大小與分辨率和色彩的顏色種類有關，放大和縮小要失真，占用的空間比矢量文件大。矢量圖形：矢量圖形文件存儲的是描述生成圖形的指令，本身就是數字信息，因此不必對圖形中的每一點進行數字化處理。圖像：現實中的圖像是一種模擬信號。圖像的數字化是指將一幅真實的圖像轉變成計算機能夠接受的數字形式。

圖像數字化過程：圖像的采樣、量化及編碼圖形和圖像的數字化〔1〕采樣：圖像的采樣就是將連續的圖像轉化成離散點的過程，采用的實質是用假設干個像素點萊描述整幅圖像，也稱為圖像的分辨率，用點的“列數×行數〞分辨率越高，圖像越清晰，存儲量越大。圖像數字化過程〔2〕量化：將表示圖像色彩濃淡的連續變化值離散化為整數值的過程。一般用8位、16位、24位、32位等來表示圖像的顏色，也稱為顏色深度。24位可表示224=16777216種顏色，稱為真彩色。1〔3〕編碼：圖像文件的分辨率和像素位的顏色深度決定了圖像文件的大小，計算圖像存儲大小公式：列數×行數×像素的顏色深度/8=字節數例如：分辨率為640×480的真彩色屏幕的幀存儲器的容量是：又如：分辨率640×480的256色屏幕的幀存儲器的容量是640×480×8/8=307200〔字節〕。640×480×24/8=921600〔字節〕。例：1280×1024分辨率的“真彩色〞電視圖像，按每秒30幀計算，顯示1分鐘，那么需要：

計算存儲視頻或電視圖像大小的公式：

列數×行數×像素的顏色深度/8×幀/秒=字節數

1280×1024×24×30×60/8≈6.6GB假設每秒播放25幀畫面，每幀影像像素數為720*576的真彩方式，請計算半分鐘的該影視數據所占空間？視頻視頻是將一幅幅獨立圖像組成的序列按照一定的速率連續播放，利用視覺暫留現象在人的眼前呈現出連續運動的畫面。模擬視頻和數字視頻文件大小的計算：分辨率幀/秒采樣深度

時間秒640×480×24×30×60/8=1658880000字節常用圖像文件格式BMP和DIB格式文件與設備無關的位圖格式文件，包含的圖像信息較豐富，幾乎不壓縮，Windows環境中經常使用.GIF格式文件Internet上的重要文件格式之一，最大不超過64KB，256色以內，壓縮比較高。也有連續的動畫JPEG格式文件〔.JPG〕利用JPEG方法壓縮,壓縮比高，Internet上重要文件格式之一，適用于處理256色以上、大幅面圖像。WMF格式文件位圖與矢量圖的混合體,Windows中許多剪貼畫圖像是以該格式存儲的。廣泛應用于桌面出版印刷領域。常用視頻文件格式AVI〔Audio-VideoInterleaved〕文件將視頻與音頻信息交錯地保存在一個文件中，較好地解決了音頻與視頻的同步問題，已成為Windows視頻標準格式文件。未壓縮MOV文件合成視頻、音頻、動畫、靜止圖像等多種素材。未壓縮MPG(.mpg)文件是按照MPEG標準壓縮的全屏視頻的標準文件。DAT文件是VCD專用的格式文件，文件結構與MPG文件格式根本相同。流媒體概述流媒體一種可以使音頻、視頻等多媒體文件能在Internet上以實時的、無需下載等待的流式傳輸方式進行播放的技術應用互聯網直播視頻點播遠程教育視頻會議系統常用流媒體文件RealMediaRA〔RealAudio〕用來傳輸接近CD音質的音頻數據RM〔RealVideo〕在低速率的網絡上實時傳輸活動視頻影像RF〔RealFlash〕一種高壓縮比的動畫格式QuickTime是數字媒體領域事實上的工業標準，是創立3D動畫、實時效果、虛擬現實、A/V和其他數字流媒體的重要根底。ASFASF是一種數據格式，音頻、視