多媒體技術課件第二章第一頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五第二章媒體及媒體處理2.1概述2.2視覺類媒體2.3聽覺類媒體2.4其他類媒體

第二頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五2.1概述目的：從客觀角度介紹聲音、圖象的物理學本性2.1.1媒體數據與信息2.1.2計算機中媒體種類與性質2.1.3多媒體數據的特點第三頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五2.1.1媒體數據與信息媒體：承載信息的載體，信息的表達形式。

信息量的度量

第四頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五2.1.1媒體數據與信息?

數據：是記錄信息的符號，無論那一種媒體，都將以數據的形式存儲、使用、傳播，所以數據是信息的載體。?

信息：數據通過處理加工（解釋）過程形成信息。信息是用數據表達的。?

知識：是對客觀規(guī)律的認識，是高層次的信息。知識是用信息表達的。第五頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五媒體、數據、信息、知識之間關系示意圖第六頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五2.1.2計算機中媒體種類與性質媒體的形式（種類）媒體的性質：有格式的數據才能表達信息的含義不同的媒體所表達信息量不同媒體之間的關系也代表信息媒體可進行相互轉換第七頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五2.1.3多媒體數據的特點數據量大數據類型繁多數據類型之間的差別大多媒體數據的輸入、輸出復雜

第八頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五2.2視覺類媒體2.2.1視覺媒體概述2.2.2位圖圖像2.2.3矢量圖形2.2.4動態(tài)圖像2.2.5符號媒體

第九頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五2.2.1視覺媒體概述?

定義：凡是通過視覺傳遞信息的媒體，都屬于視覺媒體

?

種類：位圖圖像,矢量圖形,動態(tài)圖像（影視）,符號,其他

第十頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五彩色空間的表示及轉換 在多媒體計算機中，常常涉及到幾種不同的色彩空間表示顏色。如計算機顯示時采用RGB彩色空間；彩色印刷時采用CMYK彩色空間；彩色全電視信號數字化時采用YUV彩色空間；為了便于色彩處理和識別，視覺系統又經常采用HSI彩色空間。

1.色彩的基本概念

2.色彩空間的表示

3.色彩空間的轉換第十一頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五

1.色彩的基本概念 顏色與光的波長有關，不同波長的光呈現不同顏色。顏色具有三個特征：色調、亮度、飽和度。色調：表示顏色的種類，如紅、黃、藍等。色彩取決于光的波長，是決定顏色的基本特征。飽和度：是表示顏色的純凈程度，即色彩含有某中單色光的純凈程度。它是按單色光中混入其它色的比例來表示的。亮度：是指色彩所引起的人眼對明暗程度的感覺同一種色調的亮度會因光源的強弱產生不同的變化，同一色調如加上不同比例的黑或白色混合后亮度也會發(fā)生變化。第十二頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五

2.色彩空間的表示(1).計算機顯視器RGB彩色空間(2).彩色印刷CMYK彩色空間(3).彩色電視YUV和YIQ彩色空間(4).HSI彩色空間第十三頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五(1).計算機顯視器RGB彩色空間

RGB彩色空間又稱加色法系統。RGB彩色空間采用三種基本顏色，即RGB(紅，綠，藍)。彩色顯視器的輸入需要RGB三個彩色分量，通過三個分量的不同比例配合，在顯示屏幕上合成所需要的任意顏色，三種顏色均無時顯示黑色。 在RGB彩色空間，任意彩色光F，其配色方程可寫成：

F=r[R]+g[G]+b[B]

其中，r、g、b為三色系數，r[R]、g[G]、b[B]為F色光的三色分量。任意一種色光，其色度可由相對色系數中的任意兩個唯一的確定。第十四頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五RGB相加混色模型絕大部分可見光譜可用紅、綠和藍(RGB)三色光按不同比例和強度的混合來表示。在顏色重疊的位置，產生青色、品紅和黃色。因為RGB顏色合成產生白色，它們也叫作加色。將所有顏色加在一起產生白色──就是說，所有光被反射回眼睛。加色用于光照、視頻和顯示器。例如，顯示器通過紅、綠和藍熒光粉發(fā)射光線產生彩色。圖像的RGB顏色模型第十五頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五(2).彩色印刷CMYK彩色空間

CMYK彩色空間又稱減色法系統。彩色印刷采用靛藍、品紅、黃色和黑色四種油墨印刷各種顏色，通常把這四種顏色簡稱CMYK。靛藍、品紅、黃色三種顏色混合在一起時應呈黑色。在現實中，把等量的靛藍、品紅、黃色油墨混合在一起產生不是黑色而是深棕色。因此又加入一些黑墨以打印真正的黑色。第十六頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五CMY相減混色模型CMYK模型以打印在紙張上油墨的光線吸收特性為基礎，白光照射到半透明油墨上時，部分光譜被吸收，部分被反射回眼睛。理論上，青色(C)、洋紅(M)和黃色(Y)色素能合成吸收所有顏色并產生黑色。由于這個原因，這些顏色叫作減色。因為所有打印油墨都會包含一些雜質，這三種油墨實際上產生一種土灰色，必須與黑色(K)油墨混合才能產生真正的黑色。將這些油墨混合產生顏色叫作四色印刷。圖像的CMYK顏色模型第十七頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五(3).彩色電視YUV和YIQ彩色空間 現代彩色電視系統中，通常采用三管彩色攝像機或彩色電荷耦合器件攝像機，把攝得的彩色圖像信號，經分色棱鏡分成R0G0B0三個分量的信號，分別經放大和校正得到RGB信號，再經過矩陣變換電路得到亮度信號Y、色差信號R-Y和B-Y，最后發(fā)送端將Y、R-Y及B-Y三個信號進行編碼，用同一信道發(fā)送出去。這就是常用的YUV彩色空間。 多媒體計算機中采用了YUV彩色空間，數字化后通常為Y∶U∶V=8∶4∶4或者是Y∶U∶V=8∶2∶2。第十八頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五 美國、日本等國采用的NTSC制，選用了YIQ彩色空間，Y仍為亮度信號，I、Q仍為色差信號，但它們與U、V是不同的，其區(qū)別是色度矢量圖中的位置不同。

I、Q與V、U之間的關系可以表示成：

I=Vcos33o–Usin33o Q=Vsin33o+Ucos33o 選擇YIQ彩色空間的好處是，人眼的彩色視覺特性表明，人眼分辨紅、黃之間顏色變化的能力最強，而分辨藍與紫之間顏色變化的能力最弱。在色度矢量圖中，人眼對于處在紅、黃之間，相角為123o的橙色及其相反方向相角為303o的青色，具有最大的彩色分辨力。第十九頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五(4).HSI彩色空間 在HSI彩色空間中，人們常用H、S、I參數描述顏色特性，其中H表示色調，S表示顏色的飽和度，I表示光的強度。HSI彩色空間能夠減少彩色圖像處理的復雜性，而且更接近人對色彩的認識和解釋。第二十頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五基于人類對顏色的感覺，HSL模型描述顏色的三個基本特征：色相是從物體反射或透過物體傳播的顏色。在0到360度的標準色輪上，色相是按位置度量的。在通常的使用中，色相是由顏色名稱標識的，比如紅、橙或綠色。飽和度，是指顏色的強度或純度。飽和度表示色相中灰成分所占的比例，用從0%（灰色）到100%（完全飽和）的百分比來度量。在標準色輪上，從中心向邊緣飽和度是遞增的。亮度是顏色的相對明暗程度，通常用從0%（黑）到100%（白）的百分比來度量。圖像的HSL顏色模型第二十一頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五

3.色彩空間的轉換(1).RGB與YUV和YIQ之間的轉換 彩色攝像機最初得到的是經過y校正的RGB信號，為了和黑白電視機兼容及壓縮編碼，在傳送過程中包含亮度信號和色差信號，亮度方程簡化如下：

Y=0.3R+0.59G+0.11B

三個色差信號B-Y，R-Y，G-Y中有兩個是獨立的，另一個可用亮度方程和兩個色差信號通過運算得到。第二十二頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五YIQ彩色空間和RGB彩色空間的轉換方法是：將V=0.877(R-Y)，U=0.493(B-Y)，代入下式：

I=Vcos33o–Usin33o Q=Vsin33o+Ucos33o(2).HSI與RGB之間的轉換第二十三頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五為了使用人的視角特性以降低數據量，通常把RGB空間表示的彩色圖像變換到其他彩色空間。彩色空間變換有三種：YIQ,YUV和YCrCbYIQ適用于NTSC彩色電視制式YUV適用于PAL和SECAM彩色電視制式而YCrCb適用于計算機用的顯示器彩色空間的線性變換標準第二十四頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五YUV與YIQ模型在彩色電視制式中，使用YUV和YIQ模型來表示彩色圖像。在PAL彩色電視制式中使用YUV模型，Y表示亮度，UV用來表示色差，U、V是構成彩色的兩個分量；在NTSC彩色電視制式中使用YIQ模型，其中的Y表示亮度，I、Q是兩個彩色分量。YUV/YIQ特點亮度信號(Y)和色度信號(U、V)是相互獨立的可以利用人眼的特性來降低數字彩色圖像所需要的存儲容量。彩色空間的線性變換標準第二十五頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五YUV與RGB彩色空間變換Y=0.299R+0.587G+0.114BU=-0.147R-0.289G+0.436BV=0.615R-0.515G-0.100B寫成矩陣的形式：彩色空間RGB-YUV第二十六頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五YIQ與RGB彩色空間變換Y=0.299R+0.587G+0.114BI=0.596R-0.275G-0.321BQ=0.212R-0.523G+0.311B寫成矩陣的形式：彩色空間RGB-YIQ第二十七頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五YCrCb與RGB彩色空間變換數字域中的彩色空間變換與模擬域的彩色空間變換不同。它們的分量使用Y、Cr和Cb來表示，與RGB空間的轉換關系如下：Y＝0.299R＋0.578G＋0.114BCr＝(0.500R－0.4187G－0.0813B)＋128Cb=(-0.1687R－0.3313G＋0.500B)＋128寫成矩陣的形式：彩色空間RGB-YCrCb第二十八頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五標準單色圖標準灰度圖圖像的種類第二十九頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五256色標準圖像24位標準圖像圖像的種類第三十頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五256色標準圖像轉換成的灰度圖24位標準圖像轉換成的灰度圖圖像的種類第三十一頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五模擬視頻標準 目前國際上流行的視頻制式標準分別為NTSC制式、PAL制式和SECAM制式。 美國、日本、中國臺灣等地區(qū)使用NTSC制式。 中國及歐洲大多數地區(qū)使用PAL制式，PAL制式規(guī)定：每秒25幀，每幀水平掃描線為625條水平分辨率為240-400個像素點，采用隔行掃描方式，場頻(垂直掃描頻率)為50Hz，行頻(水平掃描頻率)為15625Hz。 法國、俄羅斯、非洲地區(qū)采用SECAM制式。第三十二頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五2.2.2位圖圖像圖像概述

圖（picture）：通過攝影或描繪得到外在景物的相似物。像（image）：直接或間接（如拍照）人或物的視覺印象圖像：凡是能為人類視覺系統所感知的信息形式或人們心目中的有形想象。位圖圖像（bitmap）：在空間和亮度上已經離散化了的圖像。

第三十三頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五2.2.2位圖圖像幾個重要的技術參數分辨率：屏幕分辨率、圖像分辨率、像素分辨率圖像顏色數：真彩色概念位圖圖像的數據量：設圖像的垂直方向分辨率為h像素，水平方向分辨率為w像素，顏色深度為c位，則該圖像所需數據空間大小B為：B=(h*w*c)/8(字節(jié))第三十四頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五2.2.2位圖圖像圖像的采集、存儲與輸出采集：掃描儀、攝象機等存儲：包括說明部分和數據兩部分說明部分：圖像格式，深度、高度、寬度、調色板、壓縮方法。數據部分：描述每一個像素顏色的數據。文件格式：tiff,bmp、dib、

tif輸出：顯示器、打印機、錄像帶

第三十五頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五2.2.2位圖圖像圖像的處理：原始采樣圖像要經過處理才能使用。圖像處理主要過程如下：

圖像數據的壓縮：圖像的優(yōu)化：圖像的編輯：圖像格式轉化常用優(yōu)秀圖像處理軟件：PhotoShop,AcdSee等第三十六頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五2.2.3矢量圖形矢量圖形（圖形）概述Graphics是一種抽象化的圖像，是對圖像依據某個標準進行分析而產生的結果。它不直接描述數據的每一點，而是描述產生這些點的過程及方法。圖形以一組指令的形式存在。指令可描述：線、圓、弧、矩形的大小和形狀及曲面、光照、材質等。圖形的顯示過程：解釋指令，以計算時間換存儲空間第三十七頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五2.2.3矢量圖形圖形的特性

圖形是對圖像抽像的結果：可由人工（數字化儀）或計算機來做：圖像分析：計算機自動將圖像轉化位圖形的過程提取對象：單線條、輪廓、圖元，字符、顏色塊等成功的例子：OCR、電路圖、工程圖自然圖像的分析與理解工作正在研究中可對圖中的各個部分進行控制：對圖形可以進行任意的變換：放大、縮小、變形、扭曲、移位疊加等；不破壞圖形特性。圖形的產生需要計算時間

第三十八頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五2.2.3矢量圖形圖形的分類與表示：二維圖形：平面圖形，如工程建筑圖、電子線路圖等圖元：組成圖形的基本單位，是圖形中具有一定意義的較為獨立的信息單位。圖段：有一定聯系的圖元集合三維圖形：三維空間，如三維地圖、計算機輔助設計、仿真系統。

第三十九頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五2.2.3矢量圖形?

圖形的輸入/輸出與存儲輸入：數字化儀、鼠標，掃描儀輸出：繪圖機（矢量方式），打印機（點陣方式）、顯示器芯片：專用圖形處理器件：加快計算速度圖形的存儲格式：DXF，SLD,PIF，DRW

第四十頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五2.2.3矢量圖形?

圖形與圖像的關系:

圖形（矢量、圖元-指令、抽象），圖像（位圖、像素、具體）作變化時：圖形不失真，圖像有失真圖形能以圖元為單位單獨進行屬性修改、編輯圖形是圖像的抽象圖形與圖象各有優(yōu)勢、用途不同

第四十一頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五2.2.4動態(tài)圖像（影視）動態(tài)圖像概述：人眼的視覺惰性（1/20~1/10S）動畫：三維真實感動畫：視頻： 動態(tài)圖像特點

具有時間連續(xù)性：適合于表達“過程”，易于交代事件的“始末”，具有更加豐富的信息內容，具有更強、更生動、更自然的表現力。第四十二頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五2.2.4動態(tài)圖像（影視）動畫（Animation）：運動的圖畫，可分為：造型動畫（cast-basedanimation）：幀動畫（frameanimation）：二維動畫：三維動畫：

影像視頻（簡稱視頻-VIDEO）：主要用于電視、圖像處理有關的技術中。畫面圖像是自然景物的圖像。處理受電視技術的影響。第四十三頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五2.2.4動態(tài)圖像（影視）電視的三大制式：NTSC（NationalTelevisionSystemCommittee（525/60）：1953，美國

PAL(PhaseAlternationLine)（625/50）：1962，西德

SECAM（625/50）：法國第四十四頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五2.2.4動態(tài)圖像（影視）視頻的幾個重要技術參數幀速：數據量：圖像質量： 視頻的特技處理：硬切、淡入淡出、化入化出、拷貝、馬賽克、萬花筒第四十五頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五2.2.5符號媒體概述：一種極為重要的信息媒體，包括各種各樣描述量、語言、數據、標識等形式，最重要的為數值、符號等有結構的符號組。

媒體的特點：需要知識的輔助才可以使用

文本媒體:用的最多的一種符號媒體第四十六頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五2.2.5符號媒體結構化數據：數據庫記錄、元組等關鍵：識別特定的數據結構：定位、域分配、類型

許多其他媒體的信息在轉換為視覺媒體后，一般都可以轉變?yōu)榉栃问椒柮襟w的輸入輸出

輸入：鍵盤、Scanner-OCR，語音輸入輸出：CRT、圖像打印、圖形繪出、聲音第四十七頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五2.3聽覺類媒體

聲音

什么是聲音？客體：物體的振動，產生空氣波動主體：人類通過聽覺器官所感受到空氣波動而產生的心理現象。聽覺范圍：20--20000Hz，人聲：80-3500Hz聽覺：響度--振幅高度--頻率聽覺心理：物體的振動波引起的感受次聲波聲音超聲波人聲2080350020000第四十八頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五

聲音的分類：自然聲音：自然界產生的聲音，風聲、雨聲、鐘聲…人工聲音：人類發(fā)出的聲音 語音：表達語言信息的聲音非語音：不能表達語言的聲音，驚訝、憤怒…語音是最復雜，信息最豐富的聲音媒體。等響曲線：頻率—聲強（同一響度）

音調曲線：頻率—

聲調頻率聲強聲調第四十九頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五2.3.1.語音的產生及特征abcde二、聲音三要素。音調--頻率的高低高音低音，與聲帶、共振腔有關。音強--振幅的大小嗓門大小，由肺部決定。音色--包含頻率的多少泛音，由大大小小的共振腔產生一、語音的產生：a.肺部：空氣和振動的能源

b.喉嚨：聲帶--振動源、決定頻率的大小聲門--聲音的節(jié)奏c.聲道：共振腔

喉管---管狀共振腔口腔---可變共振腔d.鼻腔：共振腔，固定形狀e.發(fā)音器官：牙齒、嘴巴、舌頭