安徽专升本计算机教材

第五章多媒体技术第一节多媒体技术20世纪80年代中后期开始，多媒体计算机技术成为人们关 注的热点之一。多媒体技术是一种迅速发展的综合性电子信息 技术，它给传统的计算机系统、音频和视频设备带来了方向性 的变革，将对大众传媒产生深远的影响。多媒体计算机将加速 计算机进人家庭和社会各个方面的进程，给人们的工作、生活 和娱乐带来深刻的革命。简单的说：多媒体技术就是对文本、声音、图像和图形进行处 理、传输、存储、播放的集成技术。一、基本概念媒体(Medium):信息的载体，如数值、文字、声音、图形、图像 筮 等O多媒体(Multimedia):把文字、声音、图形、图象、动画等多媒 体组合起来形成一个有机的整体。多媒体计算机技术:(MultimediaComputerTec hnology):计算机综合处理多种媒 体信息，文本、图形、图像、音 频和视频，使多种信息建立逻辑连 接，集成为一个系统并具有交互性。简单地说计算机综合处理声、文、 图信息且具有集成性和交互性。二、媒体分类1、感觉媒体(Perceptionmedium ):指的是能直接作用于人们 的感觉器官，从而能使人产生直接感觉的媒体。如语言、音乐、 自然界中的各种声音、各种图像、动画、文本等。2、表示媒体(Representationmedium ):指的是为了传送感觉 媒体而人为研究出来的媒体。借助于此种媒体，便能更有效地 存储感觉媒体或将感觉媒体从一个地方传送到遥远的另一个地 方。诸如语言编码、电报码、条形码等等。设备3、显示媒体(Presentationmedium ):指的是用于通信中使电 信号和感觉媒体之间产生转换用的媒体。如输入、输出设施， 键盘、鼠标器、显示器、打印机等4、存储媒体(Storagemedium)指的是用于存放某种媒体的媒 体。如纸张、磁带、磁盘、光盘等。5、传输媒体(Transmissions medium):指的是用于传输某些媒 体的媒体。常用的有如电话线、电缆、光纤等。三：关键特性：单一媒体1. 集成性多媒体计算机技术是结合文字、图形、影像、声音、 动画等各种媒体的一种应用，并且是建立在数字化处理的基础 上的。它不同于一般传统文件，是一个利用电脑技术的应用来 整合各种媒体的系统。媒体依其属性的不同可分成文字、音频 及视频；其中，文字可分为文字及数字，音频(Audio)可分为音 乐及语音，视频(Video )可分为静止图像、动画及影片等；其 中包含的技术非常广，有电脑技术、超文本技术、光盘储存技 术及影像绘图技术等。2. 交互性。交互性是多媒体计算机技术的特色之一，就是可与 使用者作交互性沟通(InteractiveCommunication )的特性，这 也正是它和传统媒体最大的不同。这种改变，除了提供使用者按 照自己的意愿来解决问题外，更可借助这种交谈式的沟通来帮 助学习、思考，作有系统的查询或统计，以达到增进知识及解 决问题的目的。3 .多样化信息载体的多样化是多媒体的主要特征之一，也是多 媒体研究需要解决的关键问题。多媒体技术的多样性体现在信 息采集或生成、传输、存储、处理和显现的过程中，要涉及到 多种感知媒体、表示媒体、传输媒体、存储媒体或呈现媒体， 或者多个信源或信宿的交互作用。信息载体的多样化使计算机所能处理的信息空间范围扩展 和放大，而不再局限于数值、文本或特殊对待的图形和图像， 这是计算机变得更加人性化所必须的条件PC-CPU INTEL 72 指令 CDROMDOS- WINDOWS第二节多媒体软硬件组成多媒体技术来自不同的技术领域，组成形态及方法有不同的侧重。概括地仍可划分为偏软件技术和偏硬件技术两部分。MPC 1MB GB一：多媒体硬件系统基本组成1. 具有CD-ROM即除了必须的硬盘驱动器外，还必须 有CD-RO驱动器。这成为MPC勺重要标志。2. 具有A/D和D/A转换功能，让语音的模拟信号和数字信号之间能相互转换，从而使多媒体硬件系统有高质量的数字音响功能3. 具有高清晰的彩色显示器，以便显示图形、图像、文字以及 来自光盘的动画与影视节目。4. 具有数据压缩与解压缩的硬件支持，这是解决图像和声音等 大数据量信息所必需的条件。常见设备CD1.光盘驱动器:包括可重写光盘驱动器(CD-R)、WORM光盘驱 动器和CD-ROME动器。其中CD-ROME动器为MPC带来了价 格便宜的650MB存储设备，存有图形、动画、图像、声音、文 本、数字音频、程序等资源的CD-ROM已广泛使用，因此现在 光驱对广大用户来说已经是必须配置的了。而可重写光盘、WOR光盘价格较贵，目前还不是非常普及。另外，DVD出现在 市场上也有些时日了，它的存储量更大，双面可达17GB，是升级换代的理想产品。2.音频卡:在音频卡上连接的音频输入输出设备包括话筒、音频 播放设备、MIDI合成器、耳机、扬声器等。数字音频处理的支持是多媒体计算机的重要方面，音频卡具有 A/D和D/A音频信号的转换功能，可以合成音乐、混合多种声 源，还可以外卜接MIDI电子音乐设备。3.ISA EISA PCI AGP图形加速卡:图文并茂的多媒体表现需要分辨率高，而且同屏显示色彩丰富支持，同的显示卡的 时还要求具有Windows的显示驱动程序，并在Windows下的像素运算速度要快。所以现在带有图形用户接口 GUI加速器的局部总线显示适配器使得Win dows的显示速度大4.视频卡:可 细分为视频捕捉卡、视频处理卡、视频播放卡以及TV编码器等 专用卡，其功能是连接摄像机、VCF影碟机、TV等设备，以便获耳处理和表现各种动画和数字化视频媒体。5. 扫描卡：它是用来连接各种图形扫描仪的，是常用的静态照 片、文字、工程图输入设备。6. 打印机接口 :用来连接各种打印机，包括普通打印机、激光 打印机、彩色打印机等，打印机现在已经是最常用的多媒体输 出设备之一。7. 交互控制接口 ：它是用来连接触摸屏、鼠标、光笔等人机交 互设备的，这些设备将大大方便用户对MPC的使用。8. 网络接口 ：是实现多媒体通信的重要MPCT充部件。计算机 和通信技术相结合的时代已经来临，这就需要专门的多媒体夕卜 部设备将数据量庞大的多媒体信息传送出去或接收进来，通过 网络接口相接的设备包括视频电话机、传真机、LAN和ISDN二：多媒体软件系统基本组成1. 多媒体系统软件是多媒体系统的核心，多媒体各种软件要运行于多媒体操 作系统平台(如,Windows上，故操作系统平台是软件的核心。 多媒体计算机系统的主要系统软件有：(1 )多媒体驱动软件：是最底层硬件的软件支撑环境，直接 与计算机硬件相关的，完成设备初始、各种设备操作、设备的打开和关闭、基于硬件的压缩/解压缩、图像快速变换及功能 调用等。通常驱动软件有视频子系统、音频子系统、及视频/音 频信号获取子系统。（2）驱动器接口程序：是高层软件与驱动程序之间的接口软件。 为高层软件建立虚拟设备。（3）多媒体操作系统：实现多媒体环境下多任务调度，保证音 频视频同步控制及信息处理的实时性，提供多媒体信息的各种 基本操作和管理，具有对设备的相对独立性和可操作性。操作 系统还具有独立于硬件设备和较强的可扩展性。（4）多媒体素材制作软件及多媒体库函数：为多媒体应用程序 进行数据准备的程序，主要为多媒体数据采集软件，作为开发 环境的工具库，供设计者调用。（5）多媒体创作工具、开发环境：主要用于编辑生成多媒体特 定领域的应用软件。是在多媒体操作系统上进行开发的软件工 具。2. 多媒体应用软件多媒体创作平台上设计开发的面向应用领域的软件系统。3. 常见的声音文件格式1) CD标准CD格式是44.1K的采样频率，速率88K/秒，16位 量化位数，因为CD音轨可以说是近似无损的，因此它的声音基 本上是忠于原声的，因此如果你是一个音响发烧友的话，CD是 你的首选。2) . WAVWAV各式是微软公司开发的一种声音文件格式，也叫波形 声音文件，是最早的数字音频格式，被Win dows平台及其应用 程序广泛支持。WAV格式采用44.1kHz的采样频率，16位量 化位数，因此WAV勺音质与CD相差无几，但可入格式对存 储空间需求太大不便于交流和传播。3) . MP3MP3 的全称是 Moving Picture Experts Group Audio Layer IIIO简单的说，MP3就是一种音频压缩技术，由于这种压 缩方式的全称叫MPEG Audio Layer3，所以人们把它简称为 MP3 MP3是利用MPEG Audio Layer 3的技术，将音乐以1:10 甚至1:12的压缩率，压缩成容量较小的文件，换句话说，能够 在音质丢失很小的情况下把文件压缩到更小的程度。而且还非常好的保持了原来的音质。正是因为MP3体积小，音质高的特点使得MP3格式几乎成为网上音乐的代名词。 每分钟音乐的MP3I格式只有1MB左右大小，这样每首歌的大 小只有3-4兆字节。使用MP3播放器对MP3文件进行实时的 解压缩(解码)，这样，高品质的MP3音乐就播放出来了。4) .WMAWMA的全称是Windows Media Audio，是微软力推的一 种音频格式。WMA格式是以减少数据流量但保持音质的方法来 达到更高的压缩率目的，其压缩率一般可以达到1:18，生成的 文件大小只有相应MP3文件的一半。此外，WM还可以通过 DRm Digital Rights Managemen)t方案加入防止拷贝，或者加 入限制播放时间和播放次数，甚至是播放机器的限制，可有力 地防止盗版。4. 常见视频文件格式1) .AVIAVI ( Audio Video In terleaved )，Win dows 的视频多媒体，是从Windows3.1即开始支持的文件格式AVI可以 看作是有多幅连续的图形也就是动画的帧一按顺序组成 的动画文件。由于视频文件的信息量很大，人们研究了很多压缩方法。这些AVI的压缩和解压缩的方法做成驱动程序就缩写 为 codec。2) .ASF英文全称为Advanced Streaming format，它是微软为了 和现在的Real Player竞争而推出的一种视频格式，用户可以直 接使用Windows自带的Windows Media Player对其进行播放。 由于它使用了 MPEG-4的压缩算法，所以压缩率和图像的质量 都很不错(高压缩率有利于视频流的传输，但图像质量肯定会有 损失，所以有时候ASF格式的画面质量不如VCD是正常的)。3) .WMV英文全称为Windows Media Video，也是微软推出的一 种采用独立编码方式并且可以直接在网上实时观看视频节目的 文件压缩格式。WMV格式的主要优点包括：本地或网络回放、可扩充的媒体类型、部件下载、可 伸缩的媒体类型、流的优先级化、多语言支持、环境独立性、 丰富的流间关系以及扩展性等。4) .RM，RMVBReal Networks公司所制定的音频视频压缩规范称为Real Media，用户可以使用RealPlayer或RealOne Player对符合RealMedia技术规范的网络音频/视频资源进行 实况转播并且RealMedia可以根据不同的网络传输速率制定出 不同的压缩比率，从而实现在低速率的网络上进行影像数据实时传送和播放。失真(X1,Y1 X2,Y2 32)OS第三节多媒体关键技术1. 数据压缩在多媒体系统中，由于涉及的各种媒体信息主要是非常 规数据类型，如图形、图像、视频和音频等，这些数据所需要 的存储空间是十分巨大和惊人的。为了使多媒体技术达到实用 水平，除了采用新技术手段增加存储空间和通信带宽外，对数 据进行有效压缩将是多媒体发展中必须要解决的最关键的技术之一经过40多年的数据压缩研究，从PCM编码理论开始，到现今 成为多媒体数据压缩标准的JPEG和MPEG已经产生了各种各样针对不同用途的压缩算法、压缩手 段和实现这些算法的大规模集成电路或计算机软件，并逐渐趋于成熟。.JPG .JPEGJ P E G( Joint Photographic Experts Group),适合于 连续色调、多级灰度、彩色或单色静止图像的国 际标准。知识产权WTO DVDM P E G( Moving Picture Experts Group )，包 括MPEGS频、MPEG人频和MPE彳系统3部分,MPEG! 考虑到音频和视频的同步。2. 数据的组织与管理数据的组织和管理是任何信息系统要解决 的核心问题。数据量大、种类繁多、关系复杂是多媒体数据的 基本特征。以什么样的数据模型表达和模拟这些多媒体信息空 间？如何组织存储这些数据？如何管理这些数据？如何操纵和 查询这些数据？这是传统数据库系统的能力和方法难以胜任的。 目前，人们利用面向对象(OO, Object Oriented)方法和机制 开发了新一代面向对象数据库(OODB , Object Oriented Data Base)，结合超媒体(Hypermedia)技术的应用，为多媒体信息、 的建模、组织和管理提供了有效的方法。3. 多媒体信息的展现与交互在传统的计算机应用中，大多数都 采用文本媒体，所以对信息的表达仅限于显示。在未来的多 媒体环境下，各种媒体并存，视觉、听觉、触觉、味觉和嗅觉 媒体信息的综合与合成，就不能仅仅用显示完成媒体的表现 了。各种媒体的时空安排和效应，相互之间的同步和合成效果， 相互作用的解释和描述等都是表达信息时必须考虑的问题。有 关信息的这种表达问题统称为展现。尽管影视声响技术广泛 应用，但多媒体的时空合成、同步效果、可视化、可听化以及 灵活的交互方法等仍是多媒体领域需要研究和解决的棘手问题。 CE0场地数据100亿4. 多媒体通信与分布处理多媒体通信对多媒体产业的发展、普及和应用有着举 足轻重的作用，构成了整个产业发展的关键和瓶颈。在通信 网络中，如电话网、广播电视网和计算机网络，其传输性能 都不能很好地满足多媒体数据数字化通信的需求。从某些意 义上讲，数据通信设施和能力严重地制约着多媒体信息产业 的发展，因而，多媒体通信一直作为整个产业的基础技术来 对待。当然，真正解决多媒体通信问题的根本方法是信息、 高速公路的实现.方法。多媒体的分布处理是一个十分重要的研究课题。因为 要想广泛地实现信息共享，计算机网络及其在网络上的分布 式与协作操作就不可避免。多媒体空间的合理分布和有效的 协作操作将缩小个体与群体、局部与全球的工作差距。超越 时空限制，充分利用信息，协同合作，相互交流，节约时间 和经费等是多媒体信息分布的基本目标。5. 虚拟/现实技术所谓虚拟现实，就是采用计算机技术生成一个逼真的视觉、听觉、触觉及味觉等感官世界，用户可以直接用人的技能和智慧对这个生成的虚拟实体进行考察和操 纵。这个概念包含三层含义:首先，虚拟现实是用计算机生成 的一个逼真的实体，逼真就是要达到三维视觉、听觉和触 觉等效果；其次，用户可以通过人的感官与这个环境进行交互； 最后，虚拟现实往往要借助一些三维传感技术为用户提供一个 逼真的操作环境。虚拟现实是多媒体发展的更高境界，具有更 高层次的集成性和交互性，成为多媒体技术研究中十分活跃的 一个领域。自测题一：单选1. 多媒体技术的主要特点是。A .实时性和信息量大B .集成性和交互性C.实时性和分布性D.分布性和交互性2. 在多媒体计算机系统中,CD- rom属于。A .存储媒体B 感觉媒体C 表现媒体D.表示媒体3. 所谓多媒体是指 。A. 多种表示和传播信息的载体B. 各种信息的编码C. 计算机的输入输出信息D. 计算机屏幕显示的信息4. 一个完整的多媒体计算机系统，应包含三个组成部分，它们是 0A. 多媒体硬件平台,多媒体软件平台和多媒体创作工具B. 文字处理系统,声音处理系统和图象创作系统C. 主机,声卡和图象卡D. 微机系统,打印系统和扫描程序5. 在以下获取计算机图像的方法中不包括A、绘图软件b、抓图软件c、扫描仪D照相机6. 多媒体应用技术中,VOD指的是 oA. 图像格式B.语音格式C .总线标准D .视频点播7. 多媒体的关键特征主要表现在 三个方面.A. 信息载体的多样性、系统的集成性、媒体的交互性B. 信息载体的多样性、系统的交互性、媒体的集成性C .信息载体的多样性、系统的集成性、媒体的同步性D .信息载体的多样性、系统的实时性、媒体的交互性8. 传统的电视系统之所以不能称为 多媒体系统的主要原因在于它缺乏。A.集成性B .交互性C .实时性D.同步性9. 多媒体数据具有 的特点。A、数据量大和数据类型多类型间区别小.B、数据类型间区别大和数据类型少C、数据量大、数据类型多、数据类型间区别小、输入和输 出不复杂D、数据量大、数据类型多、数据类型间区别大、输入和输 出复杂10. 下述声音分类中质量最好的是。A、CD B、调频无线电广播C、调幅无线电广播D、电话11. CD-ROM。A.仅能存储文字B.仅能存储图像C.仅能存储声音D.能存储 文字、声音和图像12. 下列哪种论述是正确的 。A. 音频卡的分类主要是根据采样的频率来分，频率越高， 音质越好。B. 音频卡的分类主要是根据采样信息的压缩比来分，压缩 比越大，音质越好。C. 音频卡的分类主要是根据接口功能来分，接口功能越多， 音质越好。D. 音频卡的分类主要是根据采样量化的位数来分，位数越 高，量化精度越高，音质越好。13.下列配置中哪些是mpc必不可少的。1.CD-R0M驱动器。 卡。3.高分辩率的图形、 采集卡。A.1B.1、22.高质量的音频图像显示。4.高质量的视频C.1、2、3。.全部14关于MIDI，下列叙述不正确的是。A . MIDI是合成声音B.MIDI的回放依赖设备C . MIDI文件是一系列指令的集合D.使用MIDI,不需要许多的乐理知识15. 下列采样的波形声音质量最好的是。A. 单声道、8位量化、44.1kHz采样频率B. 双声道、8位量化、22.05kHz采样频率C. 双声道、16位量化、44.1kHz采样频率D. 单声道、16位量化、22.05kHz采样频率16. 下列不属于多媒体技术中的媒体的范围的是A.存储信息的实体B.信息的载体C.文本D.图像17. 下面关于多媒体系统的描述中，是不正确 的。A. 多媒体系统是对文字、图形、声音等信息及资源进行管 理的系统B. 数据压缩是多媒体处理的关键技术C. 多媒体系统可以在微机上运行D .多媒体系统只能在微机上运行18. 视频文件的内容包括视频数据和 数据。A.音频B.视频C.动画D.图形19. 要把一台普通的计算机变成多媒体计算机要解决 的关键技术是。.视频音频信号的获耳多媒体数据压缩编码和解码技术C .视频音频数据的实时处理和特技D .视频音频数据的输出技术20. 在多媒体课件中，课件能够根据用户答题情况给予正确和 错误的回复，突出显示了多媒体技术的.多样B .非线性D交互性标准定义的。B .白皮书C .绿21. CD-ROM 是由A .黄皮书皮书D.红皮书二：多选1. 下列关于多媒体计算机的说法，正确的有。A.能够播放音乐B.不能进行文字处理C.可以用来看VCD D.必须上网才能欣赏音乐2 .多媒体信息包括。A.光盘、声卡B.音频、视频C.影像、动画D.文字、图形3. 对于一台多媒体计算机应该配套安装软件。A.多媒体操作系统B.多媒体数据准备软件C.多媒体作品写作软件D.多媒体应用软件4. 在多媒体电脑工作时，听不到任何声音，原因可能是。A.扬声器与声卡连接不正确B.音量控制关得过小C.声卡驱动程序未安装D.没有安装光驱5. 一台多媒体电脑，除了包含常规输入输出设备外，还至少包括 设备。A.CD-ROM B.网卡C.声卡D.音箱6. 在计算机领域中，媒体分为 这几类。A.感觉媒体B.表示媒体C.显示媒体D.存储媒体和传输媒体三填空1多媒体本质上具： 、 等最重要的特性。2. 目前常见的媒体元素主要有文本、和 等3. 多媒体技术的主要特点是信息载体的多样性、多种信息的 综合处理和集成处理,多媒体系统是一个四.简答题1. 多媒体应用系统的什么特点2. 如何安装音频卡？