《多媒体应用技术》PPT课件.ppt

第五章多媒体应用技术基础,概述基本概念多媒体技术的应用领域多媒体数据描述多媒体文件格式认识多媒体制作软件,多媒体技术的基本概念,媒体的概念信息传送和存储的最基本技术和手段。在计算机信息领域中泛指一切信息载体：一种指信息的存储实体，如磁带、磁盘、光盘等。另一种指信息的表现形式，如文字、图像、图形、动画、音频、视频等。,多媒体的概念一种以交互方式将文本、图形、图像、音频、视频等多种媒体信息，经过计算机设备的获取、操作、编辑、存储等综合处理后，以单独或合成的形态表现出来的技术和方法。是融合两种或两种以上媒体的一种人机交互式信息交流和传播媒体。,利用计算机通过文字、图像、图形、动画、音频、视频等多种信息的交互混合，以数字化的方式集成在一起，从而使计算机具有表现、处理、存储多媒体信息的综合能力和交互能力。其功能包括多媒体的录入、压缩、储存、解压缩、变换、传输、播放、显示等。以计算机技术为核心。多媒体技术是一种基于计算机技术的综合技术，它包括数字化信息的处理技术、音频和视频技术、计算机软件和硬件技术、人工智能和模式识别技术、通讯和图像技术等，是一门跨学科的综合性技术。,多媒体技术,多媒体技术的基本概念,多媒体技术的特性集成性以计算机为中心综合多种信息媒体。包括媒体的集成以及多媒体设备的集成。包括信息的多通道统一获取、统一组织和存储、表现合成等。实时性多样性计算机所能处理的信息空间范围扩展放大不再局限于数值、文本或图形和图像。数字化数字化信息的高速、清晰、直接、仿真是前所未有的。交互性人和计算机可以“对话”，进行交互操作。,多媒体技术的基本概念,文本（Text）主要指汉字、英语文字等。分为格式化文本和非格式化文本图形（Graphic）指用计算机绘制的画面，如直线、圆、圆弧、矩形、任意曲线和图表等。是一组描述点、线、面等几何图形的大小、形状及其位置、维数的指令集合称为矢量图。占用存储空间小，显示速度相对较慢。图像（Image）指由输入设备捕捉到的实际场景画面，或以数字化形式存储的任意画面。静止图像是一个矩阵，由阵列中的各项数字来描述像素点的强度与颜色等信息称为位图。存储数据量较大。音频（Audio）指计算机能识别的各种声音信息，可分为波形声音、语音和音乐。动画（Animation）指活动的画面。实质上是一幅幅静止图像的连续播放。（时间上连续；内容上连续）视频（Video）由一幅幅单独的画面序列（帧）组成，以一定的速率（fps）连续投射在屏幕上,多媒体信息元素的类型,图形与图像,图形是计算机在平面坐标系和空间坐标系中，通过对运算表达式进行矢量运算和对坐标数据进行描述而形成的运算结果。由于图形具有方向和长度，又被称作“矢量图”。,图形与图像,图像是自然界中的客观景物通过某种系统的映射，使人们产生视觉感受。在计算机中，图像用像素点进行描述。有序排列的像素点表达了自然景物的形象和色彩，而像素点又是由二进制进行描述的。因此，图像又称作“位图”。图像分静态图像和动态图像两种。,5.1多媒体技术的基本概念,多媒体信息处理的关键技术数字化技术多媒体信号的数字化处理是多媒体技术发展的前提和基础。数据压缩技术数字化的音频、视频信号数据量非常大，必须进行处理。多媒体数据的压缩冗余度很大，具有很大压缩潜力。超大规模集成电路制造技术VLSI多媒体信息的处理需要进行大量的计算，必须要有高速的数字信号处理器芯片支持。大容量光盘存储器数字化的多媒体信息经过压缩处理后仍然包含大量的数据。多媒体同步技术多媒体技术需要同时处理多种多媒体信息，各种媒体信息之间往往存在着一定的依从关系。超文本与超媒体多媒体计算机处理的信息之间呈现着丰富而复杂的关联结构。相互关联的文本信息按照逻辑关系组成一个个相对独立的信息块结点Node每个结点之间都有若干个互相指向的指针链Link用链将各结点连接起来网Network超文本和超媒体,5.1多媒体技术的基本概念,多媒体技术的应用领域教育培训休闲旅游商业广告影视娱乐电子出版过程模拟信息管理军事模拟网络应用多媒体技术的发展方向计算机系统本身的多媒体化多媒体技术与视频点播、智能化家电、网络通信等技术相结合多媒体技术与控制技术渗透，进入工业自动化及测控等领域。,多媒体在商业娱乐演示文稿、商业广告、产品演示、人员培训、多媒体游戏系统、影视创作（电脑特技）等等,多媒体在学校家庭,教学演示、多媒体课件、电子相册、装潢设计、远程教育等等,多媒体在公共场所,各类信息查询系统、各类银行提款系统等。,5.2多媒体计算机系统,多媒体计算机系统是指能综合处理能综合处理多媒体信息，使多种信息建立联系，并具有交互性的计算机系统。一般由多媒体计算机硬件系统和多媒体计算机软件系统组成。多媒体硬件系统在个人计算机基础上，添加各种多媒体输入和输出设备及功能卡。并且多媒体开发者使用的硬件设备比普通多媒体应用者设备要求更高。多媒体软件系统软件系统包括多媒体驱动软件、多媒体操作系统、多媒体数据处理软件、多媒体创作工具软件和多媒体应用软件。,多媒体计算机系统的组成,多媒体计算机硬件系统的组成,5.2多媒体计算机系统,多媒体硬件系统音频卡视频卡解压卡多媒体存储设备多媒体输入输出设备操纵控制设备,5.2多媒体计算机系统,多媒体软件系统多媒体驱动程序多媒体操作系统多媒体数据处理程序多媒体创作软件多媒体应用系统,5.2多媒体计算机系统,多媒体个人计算机（MultimediaPersonalComputer，MPC）（1）MPC不仅含有“多媒体个人计算机”之意，还代表MPC的工业标准。（2）MPC的结构多媒体PC机=PC机+CD-ROM驱动器+声卡（3）MPC标准MPC1MPC2MPC31995年月MPC3.0标准，与前二级标准的重大差别是对CPU和外部设备做了较大幅度的提到。MPC3.0标准要求最低的CPU是75MHz的Pentiun（奔腾）系列；40倍速的CD-ROM（光盘）驱动器；配有视频加速器、波形表MIDI合成器等；对动态视频处理，要求具有MPEG的视频解码功能。,5.3多媒体信息的数字化和压缩技术,声波是由机械振动产生的波。当声波进入人耳，鼓膜振动导致内耳里的微细感骨的振动，将神经冲动传向大脑，听者感觉到的这些冲动就是声音。,音频信息,音频模拟信号：模拟音频技术通过模拟电压的幅度表示声音的强弱。模拟声音的录制是将代表声音波形的电信号转换到适当的媒体上。音频数字信号声音信息的数字化过程是每隔一个时间间隔在模拟声音波形上取一个幅度值（称为采样，采样的时间间隔称为采样周期），并把采样得到的表示声音强弱的模拟电压用数字表示（称为量化）。,音频信息,采样频率越高，数字化音频的质量也就越高。,量化位数越大，对音频信号的采样精度就越高。,奈奎斯特采样定律人耳20Hz20kHz之间44.1kHz,5.3多媒体信息的数字化和压缩技术,5.3多媒体信息的数字化和压缩技术,音频信息常见数字音频文件的格式WAV文件MIDI文件CD音轨文件MP3文件WMA文件RealAudio文件,音频文件格式,音频文件格式,音频文件格式,5.3多媒体信息的数字化和压缩技术,（1）图形和图像的关系图形是矢量；图像是位图图形的显示依据图元的顺序；图像的显示与图像内容无关图形可以变换而无失真；图像变换则会发生失真图形能以图元为单位进行编辑；图像则不行；图形实际是对图像的抽象（2）计算机图像的类型位图（Bit-mappedGraphics）矢量图（VectorGraphics）,图形和图像,（3）计算机图像的技术参数分辨率屏幕分辨率（ScreenResolution）图像分辨率（ImageResolution）像素分辨率（PixelResolution）图像深度指存储每个像素所用的二进制位数，度量图像的质量。图像颜色数一幅位图图像中最多使用的颜色数。（4）计算机图像文件的大小图像数据量=图像的总像素图像深度/8（B）一幅分辨率为640480的真彩色（24位）图像的大小：640（列）480（行）24/8=921600B=900KB0.879MB,常用的计算机图像文件格式,BMP（Bitmap）图像类型位图（光栅）图像使用背景在MicrosoftWindows下的显示和存储版权所有Microsoft公司支持软件WindowsPaint以及任何运行在Windows下的软件优点在MicrosoftWindows下得到广泛支持。包含的图像信息丰富缺点占用磁盘空间过大，在单机上比较流行，这是Windows平台上的标准图像格式,图形和图像,TIFF（TaggedImageFileFormat）标签图像文件格式图像类型位图（光栅）图像使用背景用于桌面排版以及与之相关的应用程序的数据交换版权所有由Aldus和Microsoft联合开发和积极支持支持软件桌面出版、图形艺术优点跨平台，对媒体之间的数据交换，TIFF位图模式是最佳选择之一缺点TIFF的全面性也产生了一些问题,常用的计算机图像文件格式,图形和图像,图形和图像常用的计算机图像文件格式,JPG（MicrosoftWindowsMetafile）图像类型压缩位图（光栅）图像使用背景摄影图像的存储和显示版权所有JointPhotographicExpertsGroup（联合摄影专家组）支持软件桌面出版、图形艺术、视频捕获优点支持24位颜色，并保留照片和其它连续色调图像中存在的亮度和色相的显著和细微变化，多平台广泛支持缺点每次以JPEG格式存储图像时都会产生损失，损失累积会造成图像质量严重下降,图形和图像常用的计算机图像文件格式,GIF（GraphicsInterchangeFormat）图形交换格式图像类型压缩位图（光栅）图像使用背景图像网络传输版权所有Unysis公司支持软件桌面出版、图形艺术、视频捕获优点磁盘空间占用较少，支持动态和单色透明效果，渐显方式缺点GIF是一种8位彩色文件格式，不能存储超过256色的图像,图形和图像常用的计算机图像文件格式,JPEG2000同时支持有损和无损压缩，压缩率比JPEG高约30%左右。支持渐进传输，“感兴趣区域”特点PSD（PhotoshopDocument）PSD其实是Photoshop进行平面设计的一张“草稿图”，它里面包含有各种图层、通道、遮罩等多种设计的样稿PNG（PortableNetworkGraphics）新兴的网络图像格式，结合GIF及JPG两家之长，缺点是不支持动画应用效果SWF（ShockwaveFormat）矢量技术制作，越来越成为网页动画和网页图片设计制作的主流SVG（ScalableVectorGraphics）一种开放标准的矢量图形语言；可以直接用代码来描绘图像；可以用任何文字处理工具打开SVG图像；通过改变部分代码来使图像具有互交功能；可以随时插入到HTML中通过浏览器来观看,5.3多媒体信息的数字化和压缩技术,(1)NTSC制式每秒30帧，水平扫描线为525条，水平分辨率为240400像素，隔行扫描。(2)PAL制式每秒25帧，水平扫描线为625条，水平分辨率为240400像素，隔行扫描。(3)SECAM制式每秒25帧，水平扫描线为525条，水平分辨率为625像素。,视频信息,视频信号的制式,视频信号的数字化,模拟信号转换成数字信号模数转换,数字信号转换成模拟信号数模转换,视频信息的大小分辨率为分辨率为12801024的“真彩色”高质量的电视图像，按每秒30帧计算，显示1分钟，则需要,1280(列)1024(行)24/830(帧/秒)60秒(字节/230)GB=6.59GB,视频信息,5.3多媒体信息的数字化和压缩技术,动画文件的格式,FLIC动画Autodesk公司出品使用无损压缩方法，画面效果十分清晰，本身不能存储同步声音。应用于动画图形中的动画序列、计算机辅助设计和计算机游戏应用程序。,MMM动画微软公司多媒体动画文件格式。由Director软件生成。一般集成在应用程序中。,SWF动画由Flash制作的矢量动画格式。在缩放时不会失真。可以与HTML文件充分结合，并能添加MP3音乐，广泛应用于网页中。,视频文件的格式,AVI（Audio-Videolnter1eaved）,是目前较为流行的视频文件格式，采用有损压缩技术。主要应用在多媒体光盘上，用来保存电影、电视等各种影像信息，有时也出现在Internet上，供用户下载、欣赏新影片的精彩片段。,常用的AVI视频编码器有InterIndeo5.03、MicrosoftRLE、MicrosoftVideo、CinepakCodecbyRadius等。常用的AVI音频编码器有：InterAudioSoftware、TrueSpeech、MicrosoftGSM、MS-ADPCM等。,DVAVI的格式是一种伴随着DV摄像机而出现的新数字视频文件格式。,MPG格式,MPG文件以MPEG压缩和解压缩技术为基础对全运动视频图像进行压缩，并配以具有接近CD音质的伴音信息。根据内部使用的视频压缩编码不同，MPG格式还可以细分为Mpeg-1、Mpeg-2和Mpeg-4格式，通常其文件名后缀都是MPG。,SWF格式,SWF是Micromedia公司的Flash软件支持的矢量动画格式，它采用曲线方程描述其内容，不是由点阵组成内容，因此这种格式的动画在缩放时不会失真，非常适合描述由几何图形组成的动画，如教学演示等。由于这种格式的动画可以与HTML文件充分结合，并能添加MP3音乐，因此被广泛地应用于网页上，成为一种“准”流式媒体文件。,视频文件的格式,多媒体数据压缩的必要性,以视频信号为例：,每秒播放25帧画面（PAL）,每帧影像像素数为720576,全彩方式存储,72057624/8=1244160B,=1215KB=1.187MB,1帧1.2MB,A4幅面（21cm29.7cm）的彩色照片，用扫描仪采样（300dpi)，像素用24bit彩色信号表示。数据量：(21/2.54300)(29.7/2.54300)*24/8=26MB,注：1/12英尺=1英寸=2.54厘米;1厘米=1/2.54英寸,ppi（每英寸像素）;dpi（每英寸点数）。,5.3多媒体信息的数字化和压缩技术,数据压缩的条件,5.3多媒体信息的数字化和压缩技术,（1）数据冗余度音频信号和视频信号等原始数据通常存在很多用处不大的空间，空间越多，数据的“冗余度”也越大。,（2）人类不敏感因素对某些频率的音频信号不敏感；人眼也存在“视觉掩盖效应”，即对亮度比较敏感，而对边缘的强烈变化不敏感；并且对彩色细节的分辨能力远比亮度细节的分辨能力低。,数据冗余是指信息所具有的各种性质中多余的无用空间，其多余的程度叫做“冗余度”。,空间冗余：,规则物体的表面具有物理相关性，将其表面数字化后表现为数据冗余。,时间冗余：视频信号和动画一般为位于一时间轴区间的一组连续画面，其中的相邻帧往往包含相同的背景和移动物体，只不过移动物体所在的空间位置略有不同，所以后一帧的数据与前一帧的数据有许多共同的地方，这种共同性是由于相邻帧记录了相邻时刻的同一场景画面。,规则有序排列的图形,颜色相同的区域,5.3多媒体信息的数字化和压缩技术,数据压缩技术的性能指标,压缩比,压缩前后文件大小之比，越高越好，但受速度、消耗资源等的影响。,图像质量还原后与原图像相比，客观评估和主观评估。2:1至5:1之间可逆（无损失）。,压缩解压速度,与压缩方法和压缩编码的算法有关，一般压缩比解压缩计算量大，因而压缩比解压缩慢对称压缩，适用于：实时系统，例如视频会议。,不对称压缩，适用于：例如VCD的制作与播放。,数据压缩技术,常用的压缩技术,可逆编码（无失真）,不可逆编码（有失真）,静态图像JPEG压缩标准支持有损压缩，压缩比可用参数调整，在压缩比达25:1时，压缩后还原的图像与原始图像相比较，人们很难区分其中的差别。,JPEG标准的单色和彩色图像的压缩比分别为10:1和15:1。,动态图像MPEG压缩标准MPEG-1和MPEG-2提供了压缩视频音频的编码表示方式，为VCD、DVD、数字电视等产业的发展打下了基础。MPEG-4采用了基于对象的编码方法，使压缩比和编码效率得到了显著的提高。MPEG-7采用标准化技术对多媒体内容进行描述和检索。MPEG-21的重点是为从多媒体内容发布到消费所涉及的所有标准建立一个基础体系，支持连接全球网络的各种设备透明地访问各种多媒体资源。,压缩比可从25:1到200:1,平均压缩比为50:1对图像无损害。,H.261压缩标准,5.4多媒体制作,素材制作软件文字编辑软件、图像处理软件、动画制作软件、音频采集与处理软件、视频处理软件等,多媒体著作软件当媒体素材完成之后，再使用著作软件系统把它们结合在一起，形成一个互相关联的整体。该软件系统还提供操作界面的生成、添加交互控制、数据管理等功能。,素材制作软件,文字编辑,自然媒体绘画类,矢量插图类,音频类工具,视频处理软件,WindowsMediaPlayer，QuickTime、RealOne、豪杰超级解霸AdobePremiere、StormEdit、贝尔FreeEditDV、PinnacleStudio、UleadVideoStudio、MGIVideoWave,多媒体著作工具,以卡或页为基础的创作工具,ToolBook等,以图标为基础，基于事件的创作工具,Authorware,以时间为基础的创作工具,Director、Flash等,以传统程序设计语言为基础的创作工具,VisualBasic、VisualC+等,多媒体产品的制作过程,产品创意,素材加工与媒体制作,编制程序,成品制作与包装,多媒体光盘的制作包括数据准备、记录光盘、复制光盘等几个步骤,多媒体创作所需硬件设备,5.5Flash动画制作,多媒体产品的制作过程,产品创意,素材加工与媒体制作,编制程序,成品制作与包装,多媒体光盘的制作包括数据准备、记录光盘、复制光盘等几个步骤,5.5Flash动画制作,