1、第七章第七章 多媒體技術多媒體技術7.1 7.1 多媒體技術概述多媒體技術概述7.1.1 7.1.1 多媒體技術的基本概念多媒體技術的基本概念1. 1. 媒體、多媒體和多媒體技術媒體、多媒體和多媒體技術7.1.1 7.1.1 多媒體技術的基本概念多媒體技術的基本概念7.1.1 7.1.1 多媒體技術的基本概念多媒體技術的基本概念2. 2. 多媒體技術的特點多媒體技術的特點1985 年年1986 年年1987 年年1993和和1995 年年1997 年年1984 1984 年年1985 年年8月月美國Apple公司在研制Macintosh計算機時，創造性地使用了位映射（bitmap）、窗口（wi

2、ndows）、圖標（icon）等技術。 7.1.2 7.1.2 多媒體技術的發展多媒體技術的發展1985 1985 年年1986 年年1987 年年1993和和1995 年年1997 年年1984 年年1985 年年8月月美國Commodore公司率先推出了世界上第一臺多媒體計算機Amiga。 7.1.2 7.1.2 多媒體技術的發展多媒體技術的發展1985 年年1986 年年1987 年年1993和和1995 年年1997 年年1984 年年1985 1985 年年8 8月月美國Microsoft公司借鑒Apple公司在Macintosh計算機上所使用的技術而推出了運行在DOS基礎上的Win

3、dows系統。 7.1.2 7.1.2 多媒體技術的發展多媒體技術的發展1985 年年1986 1986 年年1987 年年1993和和1995 年年1997 年年1984 年年1985 年年8月月交互式緊湊光盤系統CD-I的出現，將多種媒體信息以數字化的形式，存儲在650MB的只讀光盤上，使用戶可交互地讀取光盤中的內容。 7.1.2 7.1.2 多媒體技術的發展多媒體技術的發展1985 年年1986 年年1987 1987 年年1993和和1995 年年1997 年年1984 年年1985 年年8月月交互式數字視頻系統-DVI的出現，DVI以計算機為基礎，用光盤存儲和檢索圖像、聲音以及其他的

4、信息。 7.1.2 7.1.2 多媒體技術的發展多媒體技術的發展1985 年年1986 年年1987 年年19931993和和1995 1995 年年1997 年年1984 年年1985 年年8月月1993年5月提出了MPC-2標準；1995年6月提出了MPC-3標準。 7.1.2 7.1.2 多媒體技術的發展多媒體技術的發展1985 年年1986 年年1987 年年1993和和1995 年年1997 1997 年年1984 年年1985 年年8月月美國Intel公司推出了具有MMX（多媒體擴展指令集）技術的奔騰處理器，使它成為多媒體計算機硬件體系的一個標準。 7.1.2 7.1.2 多媒體技

5、術的發展多媒體技術的發展7.1.3 7.1.3 多媒體計算機系統多媒體計算機系統多媒體計算機MPC（Multimedia Personal Computer）是具有多媒體功能的能綜合處理文字、圖形圖像、聲音、視頻和動畫的，并使多種媒體建立聯系且具有交互能力的計算機。多媒體計算機由多媒體硬件系統和多媒體軟件系統組成。多媒體計算機由以下部分構成：教育與培訓教育與培訓娛樂娛樂多媒體電子多媒體電子出版物出版物其它領域其它領域醫療醫療商業商業媒體媒體元素元素7.1.4 7.1.4 多媒體技術的應用多媒體技術的應用7.1.5 7.1.5 多媒體信息處理的關鍵技術多媒體信息處理的關鍵技術1. 1. 多媒體信

6、息的類型多媒體信息的類型7.1.5 7.1.5 多媒體信息處理的關鍵技術多媒體信息處理的關鍵技術2. 2. 多媒體信息處理的關鍵技術多媒體信息處理的關鍵技術7.2 7.2 音頻處理技術基礎音頻處理技術基礎7.2.17.2.1聲音的數字化處理1. 1. 聲音的數字化處理聲音的數字化處理采樣采樣-當把模擬信號變成數字信號時，按固定時間間隔在模擬聲音波形上截取幅度值，把時間上連續信號變成離散信號的過程，稱為采樣。量化量化-量化就是把每個采好樣的模擬值轉換成數字量。量化的過程就是先將整個幅度劃分為有限的量化階距的集合，把落在同一階距的幅度值歸為一類，并賦予相同的量化值。編碼編碼-將數字信號格式化，把每

7、個量化數據表示成二進制形式存儲。常見的編碼方法有脈沖編碼調制（PCM）、差分脈沖編碼調制（DPCM）和自適應差分編碼調制（ADPCM）等。-文件大小=取樣頻率量化位數聲道數時間（秒）/8（B）聲音的數字化過程7.2.17.2.1聲音的數字化處理2. 2. 聲音的壓縮聲音的壓縮音頻壓縮編碼技術主要有熵編碼（如Huffman編碼、算術編碼）、波形編碼、參數編碼、混合編碼和感知編碼等。波形編碼的特點是在高碼率的條件下獲得高質量的音頻信號，適用于高保真度音響和音樂信號的壓縮，它在ISDN網絡中有應用。感知編碼是一種有損壓縮，其音頻信息壓縮率達10：1，甚至12：1，但是人耳卻分辨不出失真，所以經常應用

8、于音響領域，Dolby公司的AC-3就采用了該編碼方式。在語音編碼領域，各廠家都在大力開發與推廣自己的編碼技術，比如ITU-T開發的G系列語音壓縮標準，主要應用于電話方面。目前常見的聲音壓縮標準有MPEG-1 Audio、MPEG-2 Audio、MPEG-4 Audio和Dolby AC-3等。格式格式說說 明明WAV（.wav）微軟公司制定的聲音格式，在Windows操作系統中被廣泛應用。WAV源于wave一詞，意謂“波”。它的音質可以達到CD標準，但占用存儲空間大。1分鐘長度的聲音文件大約在10MB左右。MP3（.mp3）MP3是目前最流行的一種音樂文件格式，相同時長的MP3文件大小只有

9、WAV文件的1/10左右，而音質和CD格式相當。WMA（.wma）WMA也是微軟推出的音頻格式，在壓縮比和音質方面都超過MP3，即使在較低的采樣頻率下也能產生較好的音質，并且支持流式播放，具有防復制能功。APE（.ape）APE是一種無損壓縮音頻技術，在不降低音質的前提下能有限地壓縮WAV音軌文件，壓縮比率一般在55%左右。在音質上，相對于WMA、MP3、AAC等有損數據壓縮的格式有著絕對的優勢。MIDI（.mid）MIDI是musical instrument digital interface（樂器數字化接口）的縮寫，它是由世界主要樂器制造廠商建立起的一個數字音樂國際標準，用來規定計算機音

10、樂程序、電子合成器和其它電子設備之間的交換信息和控制信號的方法。它記錄的不是數字化后的聲音波形數據，而是一系列描述樂曲的符號指令。CD格式（格式（.cda）CDA格式是CD的單軌文件，長度固定為44個字節。當時確定CD唱片格式標準時，電腦上用的CD-ROM格式并未確定，故未考慮要讓CD-ROM驅動器識別CD唱片，后來為了電腦上方便使用CD音軌，規定一個CD音軌就是一個.CDA文件。7.2.2 7.2.2 常見的數字化音頻格式常見的數字化音頻格式WindowsWindows內置的內置的“錄音機錄音機”軟件軟件“錄音機”是Windows內置的一款簡單易用的音頻處理軟件，它可以和電腦聲卡配合同時完成

11、聲音錄制，可以完成簡單混合和編輯聲音文件，但其的功能很有限，只能播放和錄制不超過1分鐘的聲音。Adobe AuditionAdobe AuditionAdobe Audition是一款專業級的數字音頻軟件，它的前身是Syntrillium公司旗下著名的數字音頻處理軟件Cool Edit Pro。后被Adobe公司收購，改造升級為現有版本。CubaseCubase7.2.3 7.2.3 常見的音頻處理軟件常見的音頻處理軟件7.3 7.3 圖形圖像處理圖形圖像處理圖圖形形是用數學方法描述的一系列點、線、面形狀，它存儲的數據主要是生成圖形的數學描述。圖形又稱為矢量圖、向量圖。圖圖像像它是用像素值陣列

12、表示的圖，位圖文件中存儲的是構成圖像的每個像素點的亮度、顏色等信息，一幅位圖圖像是由成千上萬個像素點信息構成的。圖像又叫位圖、點陣圖、柵格圖像。7.3.1 7.3.1 圖形與圖像圖形與圖像放大4倍后的矢量圖放大4倍后的位圖圖形與圖像的放大效果對比類類 型型格式格式說說 明明位位圖圖Bmp微軟公司繪圖軟件專用格式，是與一種與設備無關的圖像格式，支持RGB、索引、灰度等顏色模式，但不支持Alpha通道。GIF由美國CompuServe公司開發的，最高支持256種色彩，用于網絡傳輸的格式，有GIF87a和GIF89a兩個規格，具有交錯、透明色和動畫效果。jpeg（JPG）一種壓縮效率很高的有損壓縮格

13、式，對單色和彩色圖像的壓縮比分別可達10：1和15：1，支持CMYK、RGB和灰度等顏色模式，但不支持Alpha通道。PNG針對網絡圖像開發的文件格式，色彩深度多達48位，支持無損壓縮、交錯和透明色。TIFF一種跨平臺的位圖圖像格式，它在Photoshop中支持24個通道，是除了PSD格式外唯一能存儲多個通道的格式，采用無損壓縮，多用于排版印刷及噴繪廣告行業。PSDPhotoshop軟件的專用文件格式，能保存圖層、通道、路徑等信息，便于再次修改，該格式文件一般較大。矢矢量量圖圖WMF圖元文件，屬于位圖和矢量圖的混合形式，Microsoft Office軟件中的一些剪貼畫以此格式存儲。EPS用P

14、ostScript語言描述的一種ASCII碼文件格式。AIAdobe Illustrator專用的矢量文件格式。DXFAutoCAD的矢量文件格式，以ASCII碼方式存儲。EMF擴展圖元文件。CDRCorelDRAW軟件專用的矢量文件格式。7.3.2 7.3.2 常見的圖形圖像文件格式常見的圖形圖像文件格式7.3.3 7.3.3 常用的圖形圖像處理軟件常用的圖形圖像處理軟件PhotoshopPhotoshop是Adobe公司旗下最為出名的圖像處理軟件之一，集圖像掃描、編輯修改、圖像合成和圖像輸出于一體的圖像處理軟件，深受廣大平面設計人員和電腦美術愛好者的喜愛。CorelDRAWCorelDRA

15、W是一款由加拿大的Corel公司開發的矢量圖型編輯軟件。CorelDRAW以其優異的矢量圖編輯處理功能廣泛的應用于廣告出版、商標設計、標志制作、模型繪制、插圖描畫、排版及分色輸出、雜志設計和報紙編輯等諸多領域。美圖秀秀（光影魔術手）美圖秀秀是美圖網推出的一款免費的圖片處理軟件。它號稱使用簡單，1分鐘能做出影樓級照片，海量精選素材每天更新，主要面向非專業人員和圖像的平常應用。案例及拓展練習7.4 7.4 動畫與動畫與視頻處理視頻處理動畫動畫動畫是通過連續播放一系列畫面，給視覺造成連續變化的效果。這個效果由于人的眼睛的“視頻暫留”特性造成的即人的視覺會短暫保留之前觀看到的影像，在前一影像消失之前觀

16、看另一影像，就會產生影像之間連續變化的效果。幀幀影像動畫中最小單位的單幅影像畫面，相當于電影膠片上的每一格鏡頭。一幀就是一副靜止的畫面，連續的幀就形成動畫。我們通常說幀數，就是在1秒鐘時間里傳輸的圖片數，也可以理解為圖形處理器每秒鐘能夠刷新幾次，通常用fps（Frames Per Second）表示。7.4.1 7.4.1 動畫制作概述動畫制作概述Adobe FlashAdobe FlashFlash原來是美國Macromedia公司推出的動畫制作軟件，后來公司及軟件產品線被Adobe收購。用Flash制作的動畫文件很小，有利于互聯網傳輸，且其采用流式播放技術，可以邊下載邊播放動畫。Ulead

17、 GIF AnimatorUlead GIF AnimatorUlead GIF Animator是由友立公司出版的GIF動畫制作軟件，可以把一系列圖片保存為GIF動畫格式，還能產生二十多種2D或3D的動態效果，它內置現成的特效可以方便的套用，還能將AVI文件轉成動畫GIF文件。3D max3D max是Discreet公司開發的（后被Autodesk公司合并）基于PC系統的三維動畫渲染和制作軟件。7.4.2 7.4.2 常見動畫制作軟件常見動畫制作軟件NoImage7.4.3 7.4.3 視頻處理概述視頻處理概述1. 1. 視頻與數字視頻視頻與數字視頻視頻是連續變化的運動圖像，當連續的圖像變

18、化每秒超過24幀畫面時，人類視覺無法會把它們當成平滑連續的視頻效果，這樣連續變化的畫面就構成視頻。視頻可以分為模擬視頻和數字視頻。數字視頻(Digital Video)是指先用視頻捕捉設備將外界影像的顏色和亮度信息轉變成電信號，再記錄到儲存介質上。播放時視頻信號被轉變成幀信息，并以每秒約25幅的速度顯示出來，使人眼睛認為它是連續不間斷的運動著。模擬視頻要在計算機中使用必須經過數字化處理，它和音頻數字化一樣經過采樣、量化和編碼，轉換成二進制表示的數字信號。格格 式式說說 明明AVI（.avi）AVI（Audio Video Interleaved）格式，即音頻/視頻交錯格式，是將語音和影像同步組

19、合在一起的文件格式。它對視頻文件采用了一種有損壓縮方式，但壓縮比較高，因此盡管畫面質量不是太好，但其應用范圍仍然非常廣泛。該格式文件體積龐大，壓縮標準不統一，兼容性差，播放時易出現編碼錯誤。MPEG（.mpg）運動圖像壓縮算法的國際標準格式，采用有損壓縮方法減少運動圖像中的冗余信息，同時保證每秒30幀的圖像動態刷新速率，被大多數的計算機平臺支持。MPEG文件的圖像和音質非常好，并有統一的壓縮標準，兼容性好。QuickTime（.mov）MOV即MOV（Movie digital video technology）即QuickTime影片格式，它是Apple公司開發的一個音頻、視頻文件格式，在某

20、些方面它甚至比WMV和RM更優秀，并能被眾多的多媒體編輯及視頻處理軟件所支持。RM（.rm、.rmvb）RM格式包含在RealNetworks公司所制定的音頻視頻壓縮規范RealMedia中，它是視頻流技術的開拓者，它可以在低速率的網絡中實現不間斷的視頻播放。RM文件的大小取決于制作時選擇的壓縮率。 ASF（.asf）ASF（Advanced Streamming Format）即高級串流格式。它是微軟公司Windows Media的核心。這是一種包含音頻、視頻、圖像以及控制命令腳本的數據格式。ASF采用MPEG-4的壓縮算法，壓縮率和圖像質量都比較高。WMV（.wmv）WMV是一個基于微軟自

21、有技術開發的能在Internet上實時傳播多媒體的技術標準。WMV格式具有網絡回放、可擴充的媒體類型、部件下載、可伸縮的媒體類型、多語語支持等優點。7.4.4 7.4.4 常見的視頻文件格式常見的視頻文件格式Adobe PremiereAdobe PremiereAdobe Premiere是由Adobe公司推出的一款專業級視頻編輯軟件。它具有素材組織管理、素材剪輯處理、過渡效果制作、濾鏡效果編輯和視頻輸出等功能，有很好的兼容性，可以與Adobe公司推出的其他軟件相互協作。會聲會影會聲會影會聲會影（Corel Video Studio）是一套專為個人及家庭所設計的影片剪輯軟件。用戶可以快速完成

22、剪輯、輸出的影片剪輯。7.4.5 7.4.5 常見視頻編輯和處理軟件常見視頻編輯和處理軟件7.5 7.5 多媒體數據壓縮技術多媒體數據壓縮技術無損壓縮無損壓縮有損壓縮有損壓縮用無損編碼壓縮的數據是可以完用無損編碼壓縮的數據是可以完全恢復的，故也稱無失真編碼或全恢復的，故也稱無失真編碼或可逆編碼。無損編碼的特點是壓可逆編碼。無損編碼的特點是壓縮比較小。縮比較小。有損壓縮又稱為有失真編碼，即在編碼過程中要丟失有損壓縮又稱為有失真編碼，即在編碼過程中要丟失一些人的視（聽）覺不敏感的信息，且丟失的信息不一些人的視（聽）覺不敏感的信息，且丟失的信息不可恢復。有損編碼的特點是壓縮比較大，壓縮比越大，可恢復。有損編碼的特點是壓縮比較大，壓縮比越大，丟失的數據越多，還原后的效果越差。丟失的數據越多，還原后的效果越差。 JPEG JPEG標準即ISO/IEC1091-1標準，是the Joint Photographic Experts Group的縮寫，它主要適用于連續色調、多級灰度、彩色或者單色的靜態圖像的壓縮，但也可用于對連續運動圖像進行壓縮，壓縮時將連續圖像的每一幀看作一幅靜止圖像進行壓縮，若壓縮/解壓速度足夠快，還可以實時處理視頻