第6多媒体技术剖析课件

大学计算机基础第第6章章 多媒体技多媒体技术术第第 6 章章 多媒体技术多媒体技术6.1 多媒体技术概述多媒体技术概述 6.2 多媒体计算机系统多媒体计算机系统 6.3 多媒体信息的数字化多媒体信息的数字化 6.4 多媒体数据压缩技术多媒体数据压缩技术 6.5 常用多媒体工具软件常用多媒体工具软件 2024/7/142024/7/14 2 26.1.1 多媒体的概念多媒体的概念 按照传统的理解，按照传统的理解，按照传统的理解，按照传统的理解，媒体媒体媒体媒体是指是指是指是指信息的载体信息的载体信息的载体信息的载体，如报纸、，如报纸、，如报纸、，如报纸、电视、广播、广告、杂志等。信息借助于这些载体电视、广播、广告、杂志等。信息借助于这些载体电视、广播、广告、杂志等。信息借助于这些载体电视、广播、广告、杂志等。信息借助于这些载体得以传播。得以传播。得以传播。得以传播。在计算机科学领域，在计算机科学领域，在计算机科学领域，在计算机科学领域，媒体有两种含义媒体有两种含义媒体有两种含义媒体有两种含义，一种是指，一种是指，一种是指，一种是指信信信信息的物理载体息的物理载体息的物理载体息的物理载体，如磁盘、光盘、磁带、卡片；另一，如磁盘、光盘、磁带、卡片；另一，如磁盘、光盘、磁带、卡片；另一，如磁盘、光盘、磁带、卡片；另一种是指种是指种是指种是指信息的存在和表现形式信息的存在和表现形式信息的存在和表现形式信息的存在和表现形式，如文本（，如文本（，如文本（，如文本（TextText）、）、）、）、图形（图形（图形（图形（GraphicsGraphics）、图像（）、图像（）、图像（）、图像（ImagesImages）、声音）、声音）、声音）、声音（SoundSound）、动画（）、动画（）、动画（）、动画（AnimationAnimation）、视频）、视频）、视频）、视频（VideoVideo）等。多媒体技术中的媒体指的是后者。）等。多媒体技术中的媒体指的是后者。）等。多媒体技术中的媒体指的是后者。）等。多媒体技术中的媒体指的是后者。2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础36.1 多媒体技术概述多媒体技术概述6.1.1 多媒体的概念多媒体的概念 多媒体的英文单词是多媒体的英文单词是Multimedia，它由，它由media和和multi两部分组成。两部分组成。文本、图形、图文本、图形、图像、声音、动画和视频像、声音、动画和视频等都是媒体，其等都是媒体，其中两中两个或两个以上的有机组合就构成了个或两个以上的有机组合就构成了多媒体多媒体。2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础46.1.1 多媒体的概念多媒体的概念 在这个定义中，需要明确以下几点。在这个定义中，需要明确以下几点。（1）多媒体是信息交流和传播的媒体多媒体是信息交流和传播的媒体，从，从这个意义上说，多媒体和电视、报纸、杂志这个意义上说，多媒体和电视、报纸、杂志等媒体的功能是一样的。等媒体的功能是一样的。（2）多媒体是各种媒体的有机组合多媒体是各种媒体的有机组合，这意味，这意味着媒体和媒体之间有内在的逻辑联系，并不着媒体和媒体之间有内在的逻辑联系，并不是说任何几种媒体组合在一起就可以称之为是说任何几种媒体组合在一起就可以称之为多媒体。多媒体。2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础56.1.1 多媒体的概念多媒体的概念（3）多媒体是以计算机为中心构成的人机交多媒体是以计算机为中心构成的人机交互式媒体互式媒体，从这个意义上说，多媒体和目前，从这个意义上说，多媒体和目前大家所熟悉的电视、报纸、杂志等媒体是不大家所熟悉的电视、报纸、杂志等媒体是不相同的。相同的。（4）多媒体信息都是以数字的形式而不是以多媒体信息都是以数字的形式而不是以模拟信号的形式存储和传输的模拟信号的形式存储和传输的。2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础66.1.2 多媒体技术多媒体技术 多多多多媒媒媒媒体体体体技技技技术术术术指指指指运运运运用用用用计计计计算算算算机机机机综综综综合合合合处处处处理理理理多多多多媒媒媒媒体体体体信信信信息息息息(文文文文本本本本、图图图图形形形形、图图图图像像像像、声声声声音音音音、动动动动画画画画、视视视视频频频频等等等等)的的的的技技技技术术术术，使使使使多多多多种种种种信信信信息息息息建建建建立立立立逻逻逻逻辑辑辑辑连连连连接接接接，集集集集成成成成为为为为一一一一个个个个具具具具有交互性的系统。有交互性的系统。有交互性的系统。有交互性的系统。它它它它是是是是一一一一种种种种基基基基于于于于计计计计算算算算机机机机技技技技术术术术的的的的综综综综合合合合技技技技术术术术，包包包包括括括括数数数数字字字字化化化化信信信信息息息息处处处处理理理理技技技技术术术术、图图图图像像像像技技技技术术术术、音音音音频频频频和和和和视视视视频频频频技技技技术术术术、计计计计算算算算机机机机软软软软件件件件和和和和硬硬硬硬件件件件技技技技术术术术、人人人人工工工工智智智智能能能能和和和和模模模模式式式式识识识识别别别别技技技技术术术术、网网网网络络络络应应应应用用用用技技技技术术术术等等等等，是是是是一一一一门门门门正正正正处处处处于于于于发发发发展过程中的跨学科的综合性高新技术。展过程中的跨学科的综合性高新技术。展过程中的跨学科的综合性高新技术。展过程中的跨学科的综合性高新技术。2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础76.1.2 多媒体技术多媒体技术 电视也是使用文字、图片、活动画面和声音电视也是使用文字、图片、活动画面和声音来表达和传播信息的，那么多媒体和电视到来表达和传播信息的，那么多媒体和电视到底有什么不同？底有什么不同？首先，多媒体和模拟电视采用的技术不同。首先，多媒体和模拟电视采用的技术不同。其次，它们所表现出的特性也不相同。其次，它们所表现出的特性也不相同。2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础86.1.3 多媒体的特点多媒体的特点 1多样性多样性 这里的多样性是相对于计算机来说的，指计这里的多样性是相对于计算机来说的，指计算机所能处理的信息空间范围、种类扩大，算机所能处理的信息空间范围、种类扩大，而不再局限于数值、文本，这是计算机变得而不再局限于数值、文本，这是计算机变得更为人性化所必须的条件。更为人性化所必须的条件。2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础9多媒体技术具有以下几个特点：多媒体技术具有以下几个特点：多样性、集成性、交互性、实时性多样性、集成性、交互性、实时性多样性、集成性、交互性、实时性多样性、集成性、交互性、实时性 6.1.3 多媒体的特点多媒体的特点 2集成性集成性 这里的集成性不仅是指多种媒体的集成，将这里的集成性不仅是指多种媒体的集成，将多种媒体信息有机地组合在一起，使文本、多种媒体信息有机地组合在一起，使文本、图形、图像、视频及语音等一体化，综合地图形、图像、视频及语音等一体化，综合地表达一个完整信息，同时也是多种技术的集表达一个完整信息，同时也是多种技术的集成，文本处理技术、静态和动态图像处理技成，文本处理技术、静态和动态图像处理技术、声音处理技术、网络环境应用技术等软术、声音处理技术、网络环境应用技术等软件、硬件技术集合在一起构成复杂的多媒体件、硬件技术集合在一起构成复杂的多媒体技术。技术。2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础106.1.3 多媒体的特点多媒体的特点 3交互性交互性 交互性是多媒体的特色之一，多媒体技术可交互性是多媒体的特色之一，多媒体技术可以实现人对信息的主动选择和控制。例如多以实现人对信息的主动选择和控制。例如多媒体教学光盘，学生可以根据自己的需要选媒体教学光盘，学生可以根据自己的需要选择不同的章节进行学习，对于一次弄不明白择不同的章节进行学习，对于一次弄不明白的内容也可以反复播放。的内容也可以反复播放。2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础116.1.3 多媒体的特点多媒体的特点 4实时性实时性 多媒体技术还表现在信息处理的实时性。如多媒体技术还表现在信息处理的实时性。如在多媒体系统中，由于声音和活动视频图像在多媒体系统中，由于声音和活动视频图像与时间密切相关，所以要求多媒体技术必须与时间密切相关，所以要求多媒体技术必须支持对这些媒体的实时同步处理，使声音和支持对这些媒体的实时同步处理，使声音和视频在播放时不出现停滞。视频在播放时不出现停滞。2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础126.1.4 多媒体关键技术多媒体关键技术 2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础131 1多媒体数据压缩技术多媒体数据压缩技术多媒体数据压缩技术多媒体数据压缩技术 2.2.集成电路硬件压缩技术集成电路硬件压缩技术集成电路硬件压缩技术集成电路硬件压缩技术 3.3.多媒体数据存储技术多媒体数据存储技术多媒体数据存储技术多媒体数据存储技术 4.4.多媒体数据库技术多媒体数据库技术多媒体数据库技术多媒体数据库技术 5.虚拟现实技术虚拟现实技术 6.多媒体通信技术多媒体通信技术 6.1.5 多媒体技术的发展多媒体技术的发展 2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础141 1多媒体技术的启蒙发展阶段多媒体技术的启蒙发展阶段多媒体技术的启蒙发展阶段多媒体技术的启蒙发展阶段 2.2.多媒体技术的标准化阶段多媒体技术的标准化阶段多媒体技术的标准化阶段多媒体技术的标准化阶段 3.3.多媒体技术多媒体技术多媒体技术多媒体技术 的蓬勃发展阶段的蓬勃发展阶段 6.1.6 多媒体技术的应用多媒体技术的应用 2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础151 1多媒体教育多媒体教育多媒体教育多媒体教育 2.2.办公自动化办公自动化办公自动化办公自动化 3.3.多媒体电子出版物多媒体电子出版物多媒体电子出版物多媒体电子出版物 4.4.信息管理与咨询信息管理与咨询信息管理与咨询信息管理与咨询 5.多媒体通信多媒体通信 6.2.1 多媒体计算机系统的层次结多媒体计算机系统的层次结构构 多媒体计算机系统是指能综合处理多种媒体信息，多媒体计算机系统是指能综合处理多种媒体信息，使信息之间能建立联系，并具有交互性的计算机使信息之间能建立联系，并具有交互性的计算机系统。多媒体计算机系统的层次结构如图系统。多媒体计算机系统的层次结构如图6-1所所示。示。2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础16多媒体计算机硬件多媒体设备驱动程序及接口程序多媒体操作系统多媒体工具软件多媒体应用软件图图6-1 多媒体计算机系统的层次结构多媒体计算机系统的层次结构6.2 多媒体计算机系统多媒体计算机系统 6.2.2 多媒体计算机硬件系统多媒体计算机硬件系统 2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础17图图6-2 多媒体计算机硬件系统的基本组成多媒体计算机硬件系统的基本组成6.2.2 多媒体计算机软件系统多媒体计算机软件系统 2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础18（1）多媒体设备驱动程序）多媒体设备驱动程序（2）多媒体设备接口程序）多媒体设备接口程序（3）多媒体操作系统）多媒体操作系统（4）多媒体素材制作软件及）多媒体素材制作软件及 多媒体库函数多媒体库函数（5）多媒体播放工具软件）多媒体播放工具软件（6）多媒体创作工具、开发环境）多媒体创作工具、开发环境系统软件系统软件应用软件应用软件软软件件系系统统6.3.1 声音的数字化声音的数字化 声音媒体的要素声音媒体的要素2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础19三要素：音调、音强、音色三要素：音调、音强、音色频率决定音调频率决定音调振幅决定音强振幅决定音强泛音决定音色泛音决定音色6.3 多媒体信息的数字化多媒体信息的数字化 6.3.1 声音的数字化声音的数字化 声音媒体在计算机中的表示声音媒体在计算机中的表示2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础20 在计算机中声音是以在计算机中声音是以数字形式数字形式存在的。数字声音是存在的。数字声音是将一段声音以固定的时间间隔对声音波形进行采样、将一段声音以固定的时间间隔对声音波形进行采样、量化和编码而得到的。量化和编码而得到的。模拟音频信号采样量化编码数字音频信号图图6-3 模拟音频的数字化过程模拟音频的数字化过程 采样采样采样采样 奈奈奎奎斯斯特特采采样样理理论论：如如果果对对某某一一模模拟拟信信号号进进行行采采样样，则则采采样样后后可可以以还还原原的的最最高高信信号号频频率率只只有有采采样样频频率率的的一一半半；即即只只要要采采样样频频率率高高于于输输入入信信号号最最高频率的两倍，就能从采样信号系列重构原始信号。这叫做无损数字化。高频率的两倍，就能从采样信号系列重构原始信号。这叫做无损数字化。采样原理采样原理连续的模拟信号连续的模拟信号对模拟信号采样对模拟信号采样10/386.3.1 数字化音频的获取数字化音频的获取 量化量化量化量化 在在时时间间轴轴上上已已被被离离散散的的信信号号在在幅幅度度轴轴上上动动态态范范围围内内仍仍会会有有连连续续值值，量量化化的的过过程程就就是是把把采采样样后后信信号号的的电电平平归归并并到到有有限限个个电电平平等等级级上上，并并以以一一个个相相应的数据来表示。量化决定了模拟信号数字化后的动态范围。应的数据来表示。量化决定了模拟信号数字化后的动态范围。量化原理量化原理量化等级的划分量化等级的划分对采样信号量化对采样信号量化按归并方式可以分为只舍不入方式量化和舍入方式量化两种按归并方式可以分为只舍不入方式量化和舍入方式量化两种按归并方式可以分为只舍不入方式量化和舍入方式量化两种按归并方式可以分为只舍不入方式量化和舍入方式量化两种 ，通常选用后者，通常选用后者，通常选用后者，通常选用后者11/386.3.1 数字化音频的获取数字化音频的获取 编码编码编码编码 用用二二进进制制数数表表示示每每个个采采样样的的量量化化值值，完完成成整整个个模模数数转转换换过过程程。编编码码的的作作用用有有两两个个：其其一一是是采采用用一一定定的的格格式式来来纪纪录录数数字字数数据据；其其二二是是采采用用一一定定的的算法来压缩数字数据以减少存储空间和提高传输效率。算法来压缩数字数据以减少存储空间和提高传输效率。编码原理编码原理 一一种种最最方方便便、最最简简单单的的编编码码方方法法是是脉脉冲冲编编码码调调制制，简简称称 PCM 编编码码；这这是是一一种种最最通通用用的的无无压压缩缩编编码码，其其特特点点是是保保真真度度高高，解解码码速速度度快快，但编码后的数据量大。但编码后的数据量大。衡量一种编码方法的性能有两个主要指标衡量一种编码方法的性能有两个主要指标：码流速率：音频信号数字化编码后每秒钟产生的数据流量码流速率：音频信号数字化编码后每秒钟产生的数据流量(kbps)量化噪声：由量化失真引起的噪声，表示为量化后音频信号噪声比量化噪声：由量化失真引起的噪声，表示为量化后音频信号噪声比12/386.3.1 数字化音频的获取数字化音频的获取6.3.1 声音的数字化声音的数字化 声音数字化的质量指标声音数字化的质量指标2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础24采样频率采样频率(标准：标准：44.1kHz44.1kHz、22.05kHz22.05kHz、11.025kHz)11.025kHz)量化位数量化位数(8(8位、位、1616位位)声道数声道数（单声道、双声道）（单声道、双声道）6.3.1 声音的数字化声音的数字化 数字音频的文件格式数字音频的文件格式2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础25WAVMID、RMIMP3VQFRA，RM、RMXASF，ASX，WMA，WAX6.3.2 图像的数字化图像的数字化 凡是具有视觉效果的画面都可以被称为凡是具有视觉效果的画面都可以被称为图像图像，例如记，例如记录在纸上或拍摄在照片上或显示在屏幕上的画面都被录在纸上或拍摄在照片上或显示在屏幕上的画面都被认为是图像。认为是图像。根据记录方式的不同，图像可以分为两大类：根据记录方式的不同，图像可以分为两大类：模拟图像：模拟图像：通过某种物理量（如光和电）的强弱变化通过某种物理量（如光和电）的强弱变化来记录图像上各点的颜色（或灰度）信息。来记录图像上各点的颜色（或灰度）信息。数字图像数字图像：使用数字来记录图像上各点的颜色（或灰：使用数字来记录图像上各点的颜色（或灰度）信息。具体地说，数字图像是一种可以在计算机度）信息。具体地说，数字图像是一种可以在计算机中显示、编辑、保存和输出的图像。中显示、编辑、保存和输出的图像。2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础266.3.2 图像的数字化图像的数字化 一般来说，数字图像目前大致分为两类：一般来说，数字图像目前大致分为两类：矢量图形矢量图形（Graphics）位图图像位图图像（Image）对计算机而言，尽管它们都是一幅图，但图的对计算机而言，尽管它们都是一幅图，但图的产生、处理和存储方式不同。产生、处理和存储方式不同。2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础276.3.2 图像的数字化图像的数字化 矢量图形矢量图形是指由外部轮廓线条构成的矢量图。即由计算机绘是指由外部轮廓线条构成的矢量图。即由计算机绘制的直线、圆、矩形、曲线和图表等。矢量图文件中存储的制的直线、圆、矩形、曲线和图表等。矢量图文件中存储的是一组描述各个图元的大小、位置、形状、颜色和维数等属是一组描述各个图元的大小、位置、形状、颜色和维数等属性的指令集合，通过相应的绘图软件读取这些指令，即可将性的指令集合，通过相应的绘图软件读取这些指令，即可将其转换为输出设备上显示的图形。因此，矢量图文件的最大其转换为输出设备上显示的图形。因此，矢量图文件的最大优点是对图形中的各个图元进行缩放、移动、旋转而不失真，优点是对图形中的各个图元进行缩放、移动、旋转而不失真，而且它占用的存储空间小。下图所示的为作为图形存储在计而且它占用的存储空间小。下图所示的为作为图形存储在计算机中的一幅图。算机中的一幅图。2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础286.3.2 图像的数字化图像的数字化 位图图像位图图像是以矩形点阵形式描述图像的，上面的每一是以矩形点阵形式描述图像的，上面的每一个点被称为个点被称为像素像素像素像素（Pixel）。位图文件中存储的是构）。位图文件中存储的是构成图像的每个像素点的颜色信息，位图文件的大小与成图像的每个像素点的颜色信息，位图文件的大小与图像分辨率和图像颜色有关，放大和缩小要失真，所图像分辨率和图像颜色有关，放大和缩小要失真，所描述对象在缩放过程中会损失细节或产生锯齿。占用描述对象在缩放过程中会损失细节或产生锯齿。占用空间比矢量文件大。下图所示的为作为图像存储在计空间比矢量文件大。下图所示的为作为图像存储在计算机中的一幅图。算机中的一幅图。2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础296.3.2 图像的数字化图像的数字化 位图图像位图图像2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础30图像分辨率：图像分辨率：数字位图图像中像素点的总数目，数字位图图像中像素点的总数目，由水平方向的像素总数和垂直方向的像素总数构由水平方向的像素总数和垂直方向的像素总数构成，如某图像的分辨率为成，如某图像的分辨率为640512像素。像素。图像深度：图像深度：用于表示数字位图图像中每个像素用于表示数字位图图像中每个像素颜色的二进制数字位数颜色的二进制数字位数。也称。也称图像灰度图像灰度，颜色深颜色深度度。6.3.2 图像的数字化图像的数字化 矢量图形与位图图像之间矢量图形与位图图像之间的的区别区别：2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础31 图形图形是用一组指令来描述画面的直线、圆、曲是用一组指令来描述画面的直线、圆、曲线等，而线等，而图像图像则是用画面中每个像素的颜色来描则是用画面中每个像素的颜色来描述的。所以图形很容易分解成不同单元，分解后述的。所以图形很容易分解成不同单元，分解后的成分有明显的界限；而图像分解较难，各成分的成分有明显的界限；而图像分解较难，各成分之间的分界往往有模糊之处，有些区间很难区分之间的分界往往有模糊之处，有些区间很难区分属于哪部分，彼此平滑的连接在一起。图形可以属于哪部分，彼此平滑的连接在一起。图形可以随意缩小放大不会失真，而图像则不能。随意缩小放大不会失真，而图像则不能。6.3.2 图像的数字化图像的数字化 矢量图形与位图图像之间矢量图形与位图图像之间的的区别区别：2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础32 位图占用的存储器空间比较大位图占用的存储器空间比较大。影响位图大小。影响位图大小的因素主要有两个：图像分辨率和图像深度。分的因素主要有两个：图像分辨率和图像深度。分辨率越高，就是组成一幅图像的像素越多，则图辨率越高，就是组成一幅图像的像素越多，则图像文件越大；图像深度越深，就是表达单个像素像文件越大；图像深度越深，就是表达单个像素的颜色亮度的位数越多，图像文件就越大。而矢的颜色亮度的位数越多，图像文件就越大。而矢量图文件的大小则主要取决图形的复杂程度。量图文件的大小则主要取决图形的复杂程度。6.3.2 图像的数字化图像的数字化 矢量图形与位图图像之间矢量图形与位图图像之间的的区别区别：2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础33 矢量图与位图相比，矢量图与位图相比，显示位图文件比显示矢量显示位图文件比显示矢量图文件要快图文件要快。尤其对于复杂图形，使用矢量图形。尤其对于复杂图形，使用矢量图形计算机要花费很长的时间去计算每个对象的大小、计算机要花费很长的时间去计算每个对象的大小、位置、颜色等特性。矢量图侧重于绘制、创造，位置、颜色等特性。矢量图侧重于绘制、创造，而位图偏重于获取、复制。而位图偏重于获取、复制。6.3.2 图像的数字化图像的数字化 图像图像的数字化的数字化2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础34 和前面介绍的模拟声音的数字化过程类似，模拟和前面介绍的模拟声音的数字化过程类似，模拟图像的数字化过程也要经过图像的数字化过程也要经过采样采样、量化量化和和编码编码这这几步。几步。采样采样采样采样 若若对对连连续续彩彩色色图图像像函函数数 f(x,y)沿沿 x 方方向向以以等等间间隔隔 x 采采样样，采采样样点点数数为为 N；沿沿 y 方方向向以以等等间间隔隔 y 采采样样，采采样样点点数数为为 M，则则得得到到 MN 个个离离散散值值 f(x,y)M N。采样频率（间隔。采样频率（间隔 x 和和 y）应满足）应满足奈奎斯特奈奎斯特采样定理。采样定理。采样原理采样原理MMN N36/65数字化图像的获取数字化图像的获取 量化量化量化量化 采采样样是是对对图图像像函函数数 f(x,y)的的空空间间坐坐标标(x,y)进进行行离离散散化化处处理理，而而量量化化则则是是对对每每一一个个离离散散的的样样本本值值，即即像像素素亮亮度度或或颜颜色色样样本本进进行行数数字字化化处处理理。方方法法是在样本幅值的动态范围内进行分层、取整，并以正整数表示。是在样本幅值的动态范围内进行分层、取整，并以正整数表示。量化原理量化原理灰度图像灰度图像量化位数为量化位数为 8 bit真彩色图像真彩色图像量化位数为量化位数为 24 bit黑白图像黑白图像量化位数为量化位数为 1 bit37/65数字化图像的获取数字化图像的获取 编码编码编码编码 用用二二进进制制数数表表示示每每个个采采样样的的量量化化值值，完完成成整整个个模模数数转转换换过过程程。编编码码的的作作用用有有两两个个：其其一一是是采采用用一一定定的的格格式式来来纪纪录录数数字字数数据据；其其二二是是采采用用一一定定的的算法来压缩数字数据以减少存储空间和提高传输效率。算法来压缩数字数据以减少存储空间和提高传输效率。编码原理编码原理38/65数字化图像的获取数字化图像的获取6.3.2 图像的数字化图像的数字化 图像图像文件格式文件格式2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础38BMPDIFWMF GIF JPEGPNGPSDTIFF6.3.3 视频信号的数字化视频信号的数字化 视频文件视频文件是由一系列的静态图像按一定的顺序是由一系列的静态图像按一定的顺序排列组成的，每一幅图像画面称为排列组成的，每一幅图像画面称为帧帧（Frame）。）。视频有两类视频有两类：模拟视频模拟视频和和数字视频数字视频。早期的电。早期的电视、电影等视频信号的纪录、存储和传输都是视、电影等视频信号的纪录、存储和传输都是采用模拟方式，现在出现的采用模拟方式，现在出现的VCD、DVD、数码、数码摄像机等都是数字视频。摄像机等都是数字视频。在模拟视频中，常用的在模拟视频中，常用的两种视频标准两种视频标准：NTSCNTSC制制式式（30帧帧/秒，秒，525行行/帧）和帧）和PALPAL制式制式（25帧帧/秒，秒，625行行/帧），我国采用的是帧），我国采用的是PAL制式。制式。2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础39视频信号的数字化视频信号的数字化2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础40 视频信号数字化视频信号数字化的的目的目的是为了将模拟视频信号经是为了将模拟视频信号经模数转换和彩色空间变换转换成数字计算机可以显模数转换和彩色空间变换转换成数字计算机可以显示和处理的数字信号。示和处理的数字信号。视频模拟信号的数字化过程视频模拟信号的数字化过程同音频相似同音频相似，在一，在一定的时间内以一定的速度对单帧视频信号进行定的时间内以一定的速度对单帧视频信号进行采样采样、量化量化、编码编码等过程，实现模数转换、彩色空间变换等过程，实现模数转换、彩色空间变换和编码压缩等。和编码压缩等。6.3.3 视频信号的数字化视频信号的数字化 6.3.2 图像的数字化图像的数字化 视频文件的格式视频文件的格式2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础41AVIAVI（Audio Video InterleavedAudio Video Interleaved）：）：）：）：将视频和音频交织将视频和音频交织将视频和音频交织将视频和音频交织在一起进行同步播放在一起进行同步播放在一起进行同步播放在一起进行同步播放MPEGMPEG（Moving Picture Expert GroupMoving Picture Expert Group）：）：）：）：运动图像运动图像运动图像运动图像专家组格式专家组格式专家组格式专家组格式DivXDivX：由由由由MPEG-4MPEG-4衍生出的另一种视频编码（压缩）标准衍生出的另一种视频编码（压缩）标准衍生出的另一种视频编码（压缩）标准衍生出的另一种视频编码（压缩）标准MOVMOV：具有跨平台性具有跨平台性具有跨平台性具有跨平台性DATDAT：VCDVCD刻录软件将符合刻录软件将符合刻录软件将符合刻录软件将符合VCDVCD标准的标准的标准的标准的MPEG-1MPEG-1文件自动文件自动文件自动文件自动转换生成的转换生成的转换生成的转换生成的 本地影像视频文件格式本地影像视频文件格式本地影像视频文件格式本地影像视频文件格式6.3.2 图像的数字化图像的数字化 视频文件的格式视频文件的格式2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础42 网络流媒体视频文件格式网络流媒体视频文件格式网络流媒体视频文件格式网络流媒体视频文件格式 RMRM（RealReal PlayerPlayer）：目前主流网络视频格式）：目前主流网络视频格式）：目前主流网络视频格式）：目前主流网络视频格式ASFASF（AdvancedAdvanced Streaming Streaming FormatFormat）：可以直接使）：可以直接使）：可以直接使）：可以直接使用用用用MediaMedia PlayerPlayer播放播放播放播放 WMAWMA（WindowsWindows Media Media VideoVideo）：可以在网上实）：可以在网上实）：可以在网上实）：可以在网上实时观看视频节目时观看视频节目时观看视频节目时观看视频节目RMVBRMVB：提高了运动图像的画面质量：提高了运动图像的画面质量：提高了运动图像的画面质量：提高了运动图像的画面质量3GP3GP：适合于在手机上观看电影：适合于在手机上观看电影：适合于在手机上观看电影：适合于在手机上观看电影6.4.1 多媒体数据压缩方法多媒体数据压缩方法 所谓所谓数据压缩数据压缩就是用最少的数码来表示信号。图就是用最少的数码来表示信号。图像、音频和视频这些媒体具有很大的压缩潜力。像、音频和视频这些媒体具有很大的压缩潜力。因为在多媒体数据中，存在着空间冗余、时间冗因为在多媒体数据中，存在着空间冗余、时间冗余、结构冗余、知识冗余、视觉冗余、图像区域余、结构冗余、知识冗余、视觉冗余、图像区域的相同性冗余、纹理的统计冗余等，它们为数据的相同性冗余、纹理的统计冗余等，它们为数据压缩技术的应用提供了可能的条件。压缩技术的应用提供了可能的条件。数据压缩方法种类繁多，大致上可以分为两大类：数据压缩方法种类繁多，大致上可以分为两大类：无损压缩法无损压缩法和和有损压缩法有损压缩法。2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础436.4 多媒体数据压缩技术多媒体数据压缩技术 6.4.1 多媒体数据压缩方法多媒体数据压缩方法 无损压缩法无损压缩法 无损压缩方法无损压缩方法利用数据的统计冗余利用数据的统计冗余进行压缩，进行压缩，可完全恢复原始数据而不引入任何失真，但可完全恢复原始数据而不引入任何失真，但压缩率受到数据统计冗余度的理论限制，一压缩率受到数据统计冗余度的理论限制，一般为般为2：15：1。无损压缩中经常采用的方法有无损压缩中经常采用的方法有游程编码游程编码(Run-length Encode)、Huffman编码编码、LZW（Lempel Ziv Welch）编码编码和和算术编码算术编码算术编码算术编码等。等。等。等。2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础446.4.1 多媒体数据压缩方法多媒体数据压缩方法 有损压缩法有损压缩法有损压缩法有损压缩法 有损压缩方法有损压缩方法有损压缩方法有损压缩方法利用了人类视觉对图像中的某些频利用了人类视觉对图像中的某些频利用了人类视觉对图像中的某些频利用了人类视觉对图像中的某些频率成分不敏感的特性率成分不敏感的特性率成分不敏感的特性率成分不敏感的特性，允许压缩过程中损失一定，允许压缩过程中损失一定，允许压缩过程中损失一定，允许压缩过程中损失一定的信息；虽然不能完全恢复原始数据，但是所损的信息；虽然不能完全恢复原始数据，但是所损的信息；虽然不能完全恢复原始数据，但是所损的信息；虽然不能完全恢复原始数据，但是所损失的部分对理解原始图像的影响较小，却换来了失的部分对理解原始图像的影响较小，却换来了失的部分对理解原始图像的影响较小，却换来了失的部分对理解原始图像的影响较小，却换来了大得多的压缩比。有损压缩广泛应用于语音、图大得多的压缩比。有损压缩广泛应用于语音、图大得多的压缩比。有损压缩广泛应用于语音、图大得多的压缩比。有损压缩广泛应用于语音、图像和视频数据的压缩。像和视频数据的压缩。像和视频数据的压缩。像和视频数据的压缩。常用的有损压缩方法有常用的有损压缩方法有常用的有损压缩方法有常用的有损压缩方法有PCMPCM(脉冲编码调制脉冲编码调制脉冲编码调制脉冲编码调制)、预测预测预测预测编码编码编码编码、变换编码变换编码变换编码变换编码(离散余弦变换、小波变换等离散余弦变换、小波变换等离散余弦变换、小波变换等离散余弦变换、小波变换等)、插插插插值值值值和和和和外推外推外推外推(空域亚采样、时域亚采样、自适应空域亚采样、时域亚采样、自适应空域亚采样、时域亚采样、自适应空域亚采样、时域亚采样、自适应)等。等。等。等。2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础456.4.2 多媒体数据压缩标准多媒体数据压缩标准 1JPEG静态图像压缩标准静态图像压缩标准 2MPEG运动图像压缩标准运动图像压缩标准3H.26X视频图像压缩编码国际标准视频图像压缩编码国际标准2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础466.5.1 多媒体素材处理软件多媒体素材处理软件 文本工具软件文本工具软件2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础47记事本记事本写字板写字板Micorsoft Office Word 金山金山WPS 6.5 常用多媒体工具软件常用多媒体工具软件 6.5.1 多媒体素材处理软件多媒体素材处理软件 图形工具软件图形工具软件2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础48 AutoCAD CorelDRAWCorelDRAW 6.5.1 多媒体素材处理软件多媒体素材处理软件 图像工具软件图像工具软件2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础49画图画图PhotoshopFreeHand PhotoImpact 6.5.1 多媒体素材处理软件多媒体素材处理软件 动画工具软件动画工具软件2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础50常用的二维动画制作软件有：常用的二维动画制作软件有：Animation Studio、Flash、morph等，等，常用的三维动画制作软件有：常用的三维动画制作软件有：Softimage 3D、3D Studio Max、Cool 3D、Maya、Lightwave 3D Photoshop6.5.1 多媒体素材处理软件多媒体素材处理软件 音频工具软件音频工具软件2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础51Windows XP的录音机的录音机GoldWaveUlead Audio EditorAdobe Audition6.5.1 多媒体素材处理软件多媒体素材处理软件 视频工具软件视频工具软件2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础52Windows XP的的Windows Movie MakerUlead Vedio EditorAdobe Premiere 6.5.2 多媒体创作工具软件多媒体创作工具软件 常用的多媒体创作工具软件：常用的多媒体创作工具软件：2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础53AuthorwarePowerPointDreamweaverFrontPageToolBookHypercard（超卡）（超卡）DrectorActionFlashVisual C+Visual Basic和和Delphi 6.5.3 多媒体播放工具软件多媒体播放工具软件 常用的多媒体播放工具软件：常用的多媒体播放工具软件：2024/7/14北京化工大学北方学院信息学院 大学计算机基础54Windows Media PlayerReal PlayerKMPlayer暴风影音暴风影音千千静听千千静听豪杰超级解霸豪杰超级解霸本章介绍了多媒体技术的概念、多媒体技术的主要本章介绍了多媒体技术的概念、多媒体技术的主要特点、多媒体计算机系统、多媒体信息的数字化处特点、多媒体计算机系统、多媒体信息的数字化处理理多媒体数据压缩技术等。通过本章的学习，重多媒体数据压缩技术等。通过本章的学习，重点掌握多媒体技术的概念、多媒体计算机系统的组点掌握多媒体技术的概念、多媒体计算机系统的组成、多媒体信息的数字化过程：采样、量化、编码；成、多媒体信息的数字化过程：采样、量化、编码；了解多媒体数据压缩的方法和国际标准。最后本章了解多媒体数据压缩的方法和国际标准。最后本章介绍了目前常见的多媒体工具软件，应用这些软件介绍了目前常见的多媒体工具软件，应用这些软件可以制作出丰富多彩的多媒体作品。可以制作出丰富多彩的多媒体作品。