1、第第1章数字媒体与数字媒章数字媒体与数字媒体技术体技术ok2022-10-9第1章数字媒体与数字媒体技术ok1 1，课程概述，课程概述数字媒体是一个领域很宽广的新兴学科，也是一类产业，数字媒体是一个领域很宽广的新兴学科，也是一类产业，既是技术、也是艺术。既是技术、也是艺术。（软件学院）（软件学院）数字媒体学科是以信息科学和数字技术为主导，以大众传数字媒体学科是以信息科学和数字技术为主导，以大众传媒为依据，多学科交叉、高度融合的学科。媒为依据，多学科交叉、高度融合的学科。数字媒体产业是数字技术、网络技术、文化产业相融合的数字媒体产业是数字技术、网络技术、文化产业相融合的产物，正高速成长，成为经济
2、发展的新引擎。我国中产物，正高速成长，成为经济发展的新引擎。我国中长期科技发展规划（长期科技发展规划（2006-2020）将其列为重点发展）将其列为重点发展领域。领域。数字媒体包括：数字媒体内容、数字媒体包括：数字媒体内容、数字媒体技术（理论、方数字媒体技术（理论、方法、技术）法、技术）。课程目的：了解数字媒体技术涉及的研究内容、领域及发课程目的：了解数字媒体技术涉及的研究内容、领域及发展趋势，理解数字媒体技术的相关概念、原理、方法展趋势，理解数字媒体技术的相关概念、原理、方法和应用方面的知识。和应用方面的知识。2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok数字媒体内容数字媒体内容数字媒体技术数字媒
3、体技术2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok课程内容及相关说明课程内容及相关说明2 2，先修课程，先修课程高等数学高等数学解析几何解析几何 线性代数线性代数数据结构数据结构数字信号处理数字信号处理C程序设计程序设计 数字图像处理数字图像处理计算机图形学计算机图形学 游戏游戏动漫动漫多媒体多媒体数字传媒数字传媒数字影视数字影视等等等等后修课程后修课程2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok3 3，课程特点，课程特点数字媒体是涉及到计算机软硬件与应用、电子、通信与数字媒体是涉及到计算机软硬件与应用、电子、通信与广播技术，同时涉及到数字媒体内容管理、数字媒体的广播技术，同时涉及到数字媒体内容管理、
4、数字媒体的版权、传媒艺术与文化创意产业、消费电子等领域。版权、传媒艺术与文化创意产业、消费电子等领域。本课程从数字媒体与数字媒体技术的基本概念、原理出本课程从数字媒体与数字媒体技术的基本概念、原理出发，重点介绍数字媒体技术的理论基础，包括数据压缩发，重点介绍数字媒体技术的理论基础，包括数据压缩编码技术、数字音视频处理技术、媒体分析与检索、信编码技术、数字音视频处理技术、媒体分析与检索、信息安全、数字媒体传输、移动流媒体等内容息安全、数字媒体传输、移动流媒体等内容。课程内容及相关说明课程内容及相关说明(续续)2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok本课程的关注点本课程的关注点（以图像为例）（以图
5、像为例）本课程不关心：本课程不关心：承载图片的照相纸、磁带或存储器，那是物理系、化学系或电子系承载图片的照相纸、磁带或存储器，那是物理系、化学系或电子系关心的事情关心的事情图片的主观意义（是否美、传达什么理念），那是艺术系和传媒系图片的主观意义（是否美、传达什么理念），那是艺术系和传媒系的任务的任务本课程关注的是：本课程关注的是：用比特表示任意图像的方法（编码问题）用比特表示任意图像的方法（编码问题）(客观上客观上)图像中存在什么对象、什么场景（理解、识别问题）图像中存在什么对象、什么场景（理解、识别问题）以及用计算机这个工具处理数字媒体的方法以及用计算机这个工具处理数字媒体的方法2010第1
6、章数字媒体与数字媒体技术ok第一部分主要介绍和讨论了数字媒体技术相关的基第一部分主要介绍和讨论了数字媒体技术相关的基本概念、研究内容、理论、方法及关键技术技术，本概念、研究内容、理论、方法及关键技术技术，主要包括数字音频处理技术、数字图像处理技术、主要包括数字音频处理技术、数字图像处理技术、计算机图形技术、数字媒体信息输入输出和存储技计算机图形技术、数字媒体信息输入输出和存储技术、数字媒体传播技术、数字媒体数据库、信息检术、数字媒体传播技术、数字媒体数据库、信息检索及安全等。索及安全等。第二部分则重点介绍和讨论了数字媒体技术的应用第二部分则重点介绍和讨论了数字媒体技术的应用系统与行业领域，主要
7、包括计算机动画、虚拟现实、系统与行业领域，主要包括计算机动画、虚拟现实、数字影视、数字游戏、数字广播、数字出版和数字数字影视、数字游戏、数字广播、数字出版和数字广告等。广告等。4 4，教学范围，教学范围课程内容及相关说明课程内容及相关说明(续续)2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok课程内容及相关说明课程内容及相关说明课程内容课程内容(共共1313部分部分4848学时学时)第第1章章 数字媒体与数字媒体技术数字媒体与数字媒体技术 1.1 数字媒体的基本概念数字媒体的基本概念 1.2 数字媒体技术的研究内容及关键技术数字媒体技术的研究内容及关键技术 1.3 数字媒体技术的应用数字媒体技术的应用
8、第第2章章 数字音频处理技术数字音频处理技术 2.1 数字音频基础数字音频基础 2.2 数字音频压缩技术数字音频压缩技术 2.3 计算机音乐计算机音乐 2.4 数字语音处理技术数字语音处理技术第第3章章 数字图像处理技术数字图像处理技术 3.1 数字图像基础数字图像基础 3.2 数字图像压缩技术数字图像压缩技术 3.3 数字视频处理数字视频处理2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok第第4章章 计算机图形技术计算机图形技术 4.1 计算机图形概述计算机图形概述 4.2 图形绘制图形绘制 4.3 非真实感图形绘制非真实感图形绘制第第5章章 数字媒体信息的输入、存储与输出技术数字媒体信息的输入、存
9、储与输出技术 5.1 数字媒体信息的输入技术数字媒体信息的输入技术 5.2 数字媒体信息存储技术数字媒体信息存储技术 5.3 数字媒体信息输入技术数字媒体信息输入技术第第6章章 数字媒体传播技术数字媒体传播技术 6.1 数字传播技术基础数字传播技术基础 6.2 通信与网络技术通信与网络技术 6.3 流媒体技术流媒体技术课程内容课程内容(续续)课程内容及相关说明课程内容及相关说明(续续)2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok课程内容课程内容(续续)第第7章章 数字媒体数据库、信息检索及安全数字媒体数据库、信息检索及安全 7.1 数字媒体数据库数字媒体数据库 7.2 数字媒体信息检索数字媒体信息
10、检索 7.3 数字媒体信息安全数字媒体信息安全 7.4 数字水印技术数字水印技术第第8章章 计算机动画计算机动画第第9章章 虚拟现实技术虚拟现实技术第第10章章 数字影视数字影视第第11章章 数字游戏数字游戏第第12章章 数字广播数字广播第第13章章 数字出版与数字广告数字出版与数字广告课程内容及相关说明课程内容及相关说明(续续)2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok5 5，实验安排，实验安排(共共2020学时学时)用相关软件包和用相关软件包和C C或或C+C+语言语言(VC)(VC)编写上机实编写上机实验题目，实验内容的安排如下验题目，实验内容的安排如下音频音频视频视频图形图形图像图像综合
11、综合课程内容及相关说明课程内容及相关说明(续续)2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok实验课时间地点安排实验课时间地点安排第第8 8，1010，1212，1414，1616周周周周六六毅字楼毅字楼311实验室实验室课程内容及相关说明课程内容及相关说明(续续)2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok数字媒体技术基础，数字媒体技术基础，张文俊张文俊，上海大学出版上海大学出版社社，20072007。课程内容及相关说明课程内容及相关说明(续续)6 6，教材或参考书，教材或参考书2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok扩展阅读：扩展阅读：1http:/ http:/www.media.mit.edu/
12、2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok课程内容及相关说明课程内容及相关说明(续续)7 7，成绩评定办法，成绩评定办法期末考试（闭卷）：期末考试（闭卷）：70%内容主要选自课程讲述的内容，主要考察学生对数字媒体技内容主要选自课程讲述的内容，主要考察学生对数字媒体技术基本概念、理论和方法的掌握程度，内容不超出教学讲稿术基本概念、理论和方法的掌握程度，内容不超出教学讲稿的范围的范围实验：实验：30%考勤：三次旷课取消考试考勤：三次旷课取消考试2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok联系人联系人主讲教师：聂烜主讲教师：聂烜Email:手机：手机：13572032491 Office：毅：毅411助教
13、：廖建助教：廖建手机：手机：137725459452010第1章数字媒体与数字媒体技术ok第第1 1章数字媒体与章数字媒体与数字媒体技术数字媒体技术1.1 数字媒体的基本概念数字媒体的基本概念1.2 数字媒体技术的研究内容及关键技术数字媒体技术的研究内容及关键技术1.3 数字媒体技术的应用数字媒体技术的应用内容提要：内容提要：2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok什么是媒体？什么是媒体？信息信息形式形式媒体媒体什么是数字媒体？什么是数字媒体？模拟媒体模拟媒体数字媒体数字媒体媒体信息的数字化媒体信息的数字化1.1 1.1 数字媒体的基本概念数字媒体的基本概念2010第1章数字媒体与数字媒体技术
14、ok媒体是指承载信息的载体。媒体是指承载信息的载体。什么是媒体？什么是媒体？2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok信息信息：以某种形式来表示的知识或消息。：以某种形式来表示的知识或消息。媒体媒体：信息形式的承载体、特定形态或表达方式：信息形式的承载体、特定形态或表达方式载体：石头、纸、光盘、无线电、有线网载体：石头、纸、光盘、无线电、有线网感知：视觉、听觉、触觉感知：视觉、听觉、触觉形态：平面、动态、立体形态：平面、动态、立体模式：文字、图像、视频、动画、模式：文字、图像、视频、动画、VR产业：报纸、广播、电视、游戏、互联网产业：报纸、广播、电视、游戏、互联网载体本身通常不是关注的重点，重点
15、是载体和信息的内容载体本身通常不是关注的重点，重点是载体和信息的内容(意义意义)之间的那个部分（更准确地说是之间的那个部分（更准确地说是“媒介媒介”）载体本身没有意义：石头、纸、磁盘载体本身没有意义：石头、纸、磁盘具体信息有具体意义：一个文本、一幅照片具体信息有具体意义：一个文本、一幅照片载体和意义之间的部分是载体和意义之间的部分是“表达模式和表达方法表达模式和表达方法”媒体（媒体（media/mediummedia/medium）2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok信息分类信息分类。人类从外部世界获取信息的70%80%是从视觉获得，10%从听觉获得，其余的10%从触觉、嗅觉和味觉获得20
16、10第1章数字媒体与数字媒体技术ok媒体分类媒体分类根据根据ITUITU（国际电信联盟）的定义，媒（国际电信联盟）的定义，媒体有五种类型：体有五种类型：感觉媒体表示媒体显示媒体存储媒体传输媒体2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok媒体分类媒体分类感知媒体（感知媒体（perception medium）：）：指人的感觉器官（包括视觉、听觉、触觉、嗅觉、指人的感觉器官（包括视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等）所能感觉到的信息的自然种类。如声音、图味觉等）所能感觉到的信息的自然种类。如声音、图形、图像、动画、电影和文本等。目前，计算机主要形、图像、动画、电影和文本等。目前，计算机主要传递视觉和听觉来信
17、息，触觉作为一种感知方式也慢传递视觉和听觉来信息，触觉作为一种感知方式也慢慢引入到计算机中。慢引入到计算机中。2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok媒体分类媒体分类表现媒体（表现媒体（presentation mediumpresentation medium）：）：指进行信息输入和输出的媒体。如显示器、扬声器、打指进行信息输入和输出的媒体。如显示器、扬声器、打印机等输出类显现媒体，以及键盘、鼠标器、扫描仪、话印机等输出类显现媒体，以及键盘、鼠标器、扫描仪、话筒、摄像机等输入类表现媒体筒、摄像机等输入类表现媒体。2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok媒体分类媒体分类表示媒体表示媒体(rep
18、resentation medium)(representation medium)：传输感觉媒体的中介媒体，是人为构造出来的一种媒体。传输感觉媒体的中介媒体，是人为构造出来的一种媒体。如语音编码、图像编码、文本编码和乐谱等。如语音编码、图像编码、文本编码和乐谱等。2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok媒体分类媒体分类存储媒体（存储媒体（storage mediumstorage medium）：）：指存储数据的物理介质，如纸张、硬盘、光盘等。指存储数据的物理介质，如纸张、硬盘、光盘等。2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok媒体分类媒体分类传输媒体（传输媒体（transimission m
19、ediumtransimission medium）：）：指传输数据的物理媒介，如双绞线、同轴电缆、光缆、指传输数据的物理媒介，如双绞线、同轴电缆、光缆、无线电链路等传输媒体。无线电链路等传输媒体。2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok数字媒体与数字媒体技术数字媒体与数字媒体技术数字媒体：数字媒体：数字媒体是指以二进制数的形式记录、处理、传播、获取过程的信息数字媒体是指以二进制数的形式记录、处理、传播、获取过程的信息载体，这些载体包括数字化的文字、图形、图像、声音、视频影像和动画等感载体，这些载体包括数字化的文字、图形、图像、声音、视频影像和动画等感觉媒体，和表示这些感觉媒体的表示媒体（编码
20、）等，通称为觉媒体，和表示这些感觉媒体的表示媒体（编码）等，通称为逻辑媒体逻辑媒体，以及，以及存储、传输、显示逻辑媒体的存储、传输、显示逻辑媒体的实物媒体实物媒体。但通常意义下所称的数字媒体常常指。但通常意义下所称的数字媒体常常指感觉媒体。数字媒体已经成为继语言、文字和电子技术之后的最新的信息载体。感觉媒体。数字媒体已经成为继语言、文字和电子技术之后的最新的信息载体。数字媒体技术：数字媒体技术：实现数字媒体的表示、记录、处理、存储、传输、显示、管理等实现数字媒体的表示、记录、处理、存储、传输、显示、管理等各个环节的硬件和软件技术。各个环节的硬件和软件技术。20052005中国数字媒体技术发展白
21、皮书将数字媒体技术定义为：数字媒体是数字中国数字媒体技术发展白皮书将数字媒体技术定义为：数字媒体是数字化的内容作品，以现代网络为主要传播载体，通过完善的服务体系，分发到终化的内容作品，以现代网络为主要传播载体，通过完善的服务体系，分发到终端和用户进行消费的全过程。端和用户进行消费的全过程。数字媒体技术是以信息科学和数字技术为主导，以大众传播理论为依据，以现代数字媒体技术是以信息科学和数字技术为主导，以大众传播理论为依据，以现代艺术为指导，将信息传播技术应用到文化、艺术、商业、教育和管理领域的科艺术为指导，将信息传播技术应用到文化、艺术、商业、教育和管理领域的科学与艺术高度融合的综合交叉学科。学
22、与艺术高度融合的综合交叉学科。2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok数字媒体技术研究内容数字媒体技术研究内容数字媒体技术主要研究数字媒体信息的获取、处数字媒体技术主要研究数字媒体信息的获取、处理、存储、传播、管理、安全、输出等相关的理理、存储、传播、管理、安全、输出等相关的理论、方法、技术与系统。论、方法、技术与系统。包括计算机技术、通信技术和信息处理技术等各包括计算机技术、通信技术和信息处理技术等各类类IT综合应用技术。综合应用技术。其所涉及的关键技术及内容主要包括数其所涉及的关键技术及内容主要包括数字信息的获取与输出技术、数字信息存储技术、数字信息处理技术、字信息的获取与输出技术、数字信
23、息存储技术、数字信息处理技术、数字传播技术、数字信息管理与安全等。数字传播技术、数字信息管理与安全等。其他还包括在这些关键技术基础上综合的技术。其他还包括在这些关键技术基础上综合的技术。比比如，基于数字传输技术和数字压缩处理技术的广泛应用于数字媒体网如，基于数字传输技术和数字压缩处理技术的广泛应用于数字媒体网络传输的络传输的流媒体技术流媒体技术，基于计算机图形技术的广泛应用于数字娱乐产，基于计算机图形技术的广泛应用于数字娱乐产业的业的计算机动画技术计算机动画技术，以及基于人机交互、计算机图形和显示等技术，以及基于人机交互、计算机图形和显示等技术的且广泛应用于娱乐、广播、展示与教育等领域的的且广
24、泛应用于娱乐、广播、展示与教育等领域的虚拟现实技术虚拟现实技术等。等。2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok数字媒体特点数字媒体特点数字化数字化：媒体信息都是以数字的形式而不是以模：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。拟信号的形式存储和传输的。以计算机为中心以计算机为中心：信息的获取、处理、存储、传：信息的获取、处理、存储、传输和展示都是在计算机控制下完成的。输和展示都是在计算机控制下完成的。集成性集成性：多种信息媒体的集成、处理这些媒体的：多种信息媒体的集成、处理这些媒体的设备的集成。设备的集成。交互性交互性：人的活动（：人的活动（activity）本身能作为一种媒
25、）本身能作为一种媒体介入到信息转变为知识的过程。体介入到信息转变为知识的过程。2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok数字媒体特点数字媒体特点传播特性：传播特性：媒介与媒介技术的进步对社会发展起着重要的推动作用。媒介与媒介技术的进步对社会发展起着重要的推动作用。因此，数字媒体的发展将以传播者为中心转向以受众为因此，数字媒体的发展将以传播者为中心转向以受众为中心，数字媒体将成为集公共传播、信息、服务、文化中心，数字媒体将成为集公共传播、信息、服务、文化娱乐、交流互动于一体的多媒体信息终端。娱乐、交流互动于一体的多媒体信息终端。1.传播者多样化：由于数字方式不像模拟方式需要占用相当大的电传播者多样
26、化：由于数字方式不像模拟方式需要占用相当大的电磁频谱空间，传统模拟方式因频道磁频谱空间，传统模拟方式因频道“稀缺稀缺”导致的垄断将会被打破。导致的垄断将会被打破。2.传播内容海量化传播内容海量化 3.传播渠道交互化传播渠道交互化 4.受传者个性化受传者个性化 5.传播效果智能化：比如借助类似于传播效果智能化：比如借助类似于POS（销售数据系统）的计算（销售数据系统）的计算机系统，数字媒体能够对观众的收视行为及收视效果进行更为精确机系统，数字媒体能够对观众的收视行为及收视效果进行更为精确的跟踪和分析。的跟踪和分析。2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok数字媒体特点数字媒体特点精确化特性：精确化
27、特性：准确把握目标受众的商业需求。准确把握目标受众的商业需求。1.精确化传播是大众传播和分众传播（有效区精确化传播是大众传播和分众传播（有效区分受众人群）极端化的产物。分受众人群）极端化的产物。2.数字媒体的精确化传播数字媒体的精确化传播（1）传播内容个性化。）传播内容个性化。（2）传播者服务个性化。）传播者服务个性化。（3）传播受众个性化。）传播受众个性化。（4）传播形式个性化。）传播形式个性化。2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok数字媒体分类数字媒体分类按照组成元素：按照组成元素：单一媒体（单一媒体（sigle mediasigle media），多媒体），多媒体（multimedia
28、multimedia）从人类感知角度划分：从人类感知角度划分：媒体可以分成听觉媒体、视觉媒体、触媒体可以分成听觉媒体、视觉媒体、触觉媒体、嗅觉媒体和味觉媒体等五大类。觉媒体、嗅觉媒体和味觉媒体等五大类。按来源属性：按来源属性：自然媒体（自然媒体（Natural mediaNatural media）和合成媒体）和合成媒体（Synthetic mediaSynthetic media）。）。自然媒体是指客观世界存在的景物，声音等，经过专门的设备进行自然媒体是指客观世界存在的景物，声音等，经过专门的设备进行数字化和编码处理之后得到的数字媒体，比如数码相机拍的照数字化和编码处理之后得到的数字媒体，比
29、如数码相机拍的照片，数字摄像机拍的影像，片，数字摄像机拍的影像，MP3MP3数字音乐、数字电影电视等。数字音乐、数字电影电视等。合成媒体则是指的是以计算机为工具，采用特定符号，语言或算法合成媒体则是指的是以计算机为工具，采用特定符号，语言或算法表示的，由计算机生成（合成）的文本，音乐，语音，图象和表示的，由计算机生成（合成）的文本，音乐，语音，图象和动画等，比如用动画等，比如用3D3D制作软件制作出来的动画角色。制作软件制作出来的动画角色。2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok数字媒体分类数字媒体分类按照与时间的关系按照与时间的关系，媒体被分为非时间媒体或媒体被分为非时间媒体或静态媒体静态媒
30、体与时间连续与时间连续媒体或媒体或动态媒体动态媒体两类。两类。非时间媒体或静态媒体。它们由不依赖于时间的信息组成。非时间媒体或静态媒体。它们由不依赖于时间的信息组成。时间连续媒体或动态媒体。其显示要求随时间变化连续地播放时间连续媒体或动态媒体。其显示要求随时间变化连续地播放。从网络连接的角度从网络连接的角度，媒体可以分为非实时媒体和实时媒体两大类。媒体可以分为非实时媒体和实时媒体两大类。2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok指运用计算机指运用计算机综合处理综合处理多媒体信息（文本、声音、图形、图多媒体信息（文本、声音、图形、图像）的技术，包括将多种信息建立像）的技术，包括将多种信息建立逻辑的
31、连接逻辑的连接，进而集成，进而集成一个具有一个具有交互性的系统交互性的系统。简单来讲，简单来讲，“数字媒体数字媒体”一般就是指一般就是指“多媒体多媒体”，是由数字技术支，是由数字技术支持的信息传输载体，其表现形式更复杂，更具视觉冲击力，持的信息传输载体，其表现形式更复杂，更具视觉冲击力，更具有互动特性。更具有互动特性。多媒体技术多媒体技术2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok多媒体多媒体计算机计算机0，1通通 信信大众传媒大众传媒文文 本本图象图形图象图形声音声音视频视频MPC邮邮 政政电电 报报电电 话话数字网数字网ISDN信息高速信息高速报报 纸纸广广 播播电电 影影电电 视视HDTVI
32、TV多媒体时代多媒体时代2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok多媒体的分类多媒体的分类非实时类非实时类实时类实时类文本文本数据数据图像图像离散离散连续连续容许时延容许时延不容许时延不容许时延文本文本聊天聊天及时及时消息消息气象气象报告报告流式流式音频音频/视频视频交互式交互式音频音频/视频视频远程远程桌面应用桌面应用媒体类型媒体类型2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok媒体的数字化媒体的数字化数字媒体的来源数字媒体的来源1 1，直接产生，直接产生2 2，模拟媒体数字化，模拟媒体数字化绝大多数数字媒体是对模绝大多数数字媒体是对模拟媒体进行适当处理而得拟媒体进行适当处理而得到的。到的。即数字化
33、模拟媒体。即数字化模拟媒体。如：扫描照片如：扫描照片将磁质唱片存储的音乐转将磁质唱片存储的音乐转录到光盘上录到光盘上2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok为什么要数字化？为什么要数字化？模拟的问题：模拟失真，依赖载体，带宽有限模拟的问题：模拟失真，依赖载体，带宽有限数字化的好处：数字化的好处：通用的存储和传输格式，数字化后处理更方便通用的存储和传输格式，数字化后处理更方便适用于光盘存储和远距离传输适用于光盘存储和远距离传输准确可靠，没有累计失真，可以无损传输和存储准确可靠，没有累计失真，可以无损传输和存储数字化的问题数字化的问题采样率失真，信息丢失采样率失真，信息丢失与模拟相比，需要很大的空
34、间，例如与模拟相比，需要很大的空间，例如35mm照片需要照片需要420万像万像素，高清视频码率大于素，高清视频码率大于 1Gbps需要压缩！需要压缩！2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok媒体数字化过程媒体数字化过程三步骤三步骤采样（采样（Sampling）量化（量化（Quantizing）压缩（压缩（Compression）与编码（）与编码（Coding）SamplerQuantizer&Coderanalog signalsampled signaldigitized signal2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok采样采样通过某种频率的采样脉冲将模拟信息的值取出，变连续的模通过某种
35、频率的采样脉冲将模拟信息的值取出，变连续的模拟信息为离散信号。拟信息为离散信号。奈奎斯特采样定律：奈奎斯特采样定律：采样频率采样频率 原始信号频率的原始信号频率的2 2倍时，倍时，采样信号才可以保真地恢复为原始信号采样信号才可以保真地恢复为原始信号2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok量化量化连续幅度的离散化通过量化来实现，就是把信号的强度划分连续幅度的离散化通过量化来实现，就是把信号的强度划分成一小段一小段，并用某种准则（例如四舍五入）将其数成一小段一小段，并用某种准则（例如四舍五入）将其数值表示出来。如果幅度的划分是等间隔的，就称为值表示出来。如果幅度的划分是等间隔的，就称为线性量线性量
36、化化，否则称为，否则称为非线性量化非线性量化。2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok编码编码用相应位数的二进制代码表示量化后的采用相应位数的二进制代码表示量化后的采样数据。样数据。如果有如果有N个量化级为，那么对应的二进制位数个量化级为，那么对应的二进制位数就为就为log2N。当。当N16，二进制需要，二进制需要4位。位。经过编码之后，每个样本都表示为相应的二经过编码之后，每个样本都表示为相应的二进制代码。进制代码。2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok工程实现问题工程实现问题ADCADC和和DACDACADCADC（Analog-Digital ConvertAnalog-Digital
37、 Convert）DACDAC（Digital-Analog ConvertDigital-Analog Convert）模拟运动图像的数字化模拟运动图像的数字化：首先是在时间维上采样，首先是在时间维上采样，得到得到静止图片静止图片。然后对每幅图片在水平方向采样（。然后对每幅图片在水平方向采样（X X轴），得到轴），得到行图像行图像。然后对每个行图像采样（。然后对每个行图像采样（Y Y轴）。轴）。最后对得到的每个最后对得到的每个样值样值进行量化。进行量化。其他问题：其他问题：性能方面：如带宽、存储容量、处理能力等性能方面：如带宽、存储容量、处理能力等 质量方面：实时性（质量方面：实时性（rea
38、l time）、容错（）、容错（error tolerance）和同步（）和同步（synchronization）等）等 2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok研究内容研究内容图形与图像图形与图像音频与视频音频与视频媒体传播媒体传播 媒体存储媒体存储媒体安全媒体安全关键技术关键技术技术组成技术组成标准化标准化1.2 1.2 数字媒体的研究内容及关键技术数字媒体的研究内容及关键技术2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok媒体：编码、理解、传输与安全媒体：编码、理解、传输与安全版权保护与媒体安全10110100(数字)视频编码压缩Video Coding(Compression)10110100
39、(数字)视频解码(解压缩)(Video decoding)视频/图像(Video/Image)拍摄(摄像设备)媒体理解视觉视觉/Vision视知觉(大脑)视感觉(眼睛)客观世界视觉信息/知识(Visual Info./Knowledge)2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok数字媒体技术的关键技术数字媒体技术的关键技术数字媒体技术数字媒体技术数字信息数字信息获取与输出技术获取与输出技术数字信息数字信息存储技术存储技术数字信息处理数字信息处理与生成技术与生成技术数字传数字传播技术播技术图图像像获获取取与与输输出出数字信数字信息管理息管理数字信数字信息安全息安全声声音音获获取取与与输输出出人人机
40、机交交互互与与技技术术三三维维显显示示技技术术光光存存储储技技术术磁磁存存储储技技术术半半导导体体存存储储技技术术数数字字音音频频处处理理技技术术数数字字图图像像处处理理技技术术计计算算机机图图形形学学数数字字传传输输技技术术通通信信与与计计算算机机网网络络数数据据库库管管理理技技术术数数字字媒媒体体检检索索技技术术数数字字信信息息保保护护技技术术数数字字版版权权管管理理技技术术2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok图形和图像图形和图像矢量图矢量图(Vector)：多用于图形：多用于图形用一组命令来描述图形，这些命令给出构成图形的各种属性和用一组命令来描述图形，这些命令给出构成图形的各种属性
41、和参数，如圆可以是圆心坐标、半径以及粗细和色彩组成的。参数，如圆可以是圆心坐标、半径以及粗细和色彩组成的。优点：图形文件占用空间较少。优点：图形文件占用空间较少。缺点：图形复杂时，耗时相对较长。缺点：图形复杂时，耗时相对较长。位图位图(Bitmap)：多用于图像：多用于图像通过描述画面中每一像素的颜色或亮度来表示该图像，非常适通过描述画面中每一像素的颜色或亮度来表示该图像，非常适合表现包含大量细节的图片合表现包含大量细节的图片(如明暗、浓淡、层次和色彩变化如明暗、浓淡、层次和色彩变化等等)。优点：色彩和色调变化丰富，景物逼真。优点：色彩和色调变化丰富，景物逼真。缺点：缩放等处理后易失真，数据量
42、大。缺点：缩放等处理后易失真，数据量大。2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok图形图形图像图像2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok图像图像图像的基本属性图像的基本属性分辨率：组成图像的像素数目分辨率：组成图像的像素数目颜色深度颜色深度(位数位数)：存储每个像素所用位数：存储每个像素所用位数如：如：640480256色色(即即8位位)300k真彩色和伪彩色：显示图像时，真彩色由真彩色和伪彩色：显示图像时，真彩色由R、G、B直觉决定显示设备直觉决定显示设备的基色强度，而伪彩色则通过颜色查找表来决定。的基色强度，而伪彩色则通过颜色查找表来决定。主要的图像文件格式主要的图像文件格式JPEG(Jo
43、int Picture Expert Group)：有损压缩；多用于照片；：有损压缩；多用于照片；GIF(Graphics Interchange Format)：无损压缩，最多：无损压缩，最多256色，可色，可透明，可动画；多用于小图标；透明，可动画；多用于小图标；TIFF(Tag Image File Format)：未压缩或简单压缩；多用于扫描及：未压缩或简单压缩；多用于扫描及传真；传真；BMP(Bitmap)：Windows中的位图，一般未压缩；中的位图，一般未压缩；EPS(Encapsulated PostScript)：矢量绘图软件和排版软件所使用：矢量绘图软件和排版软件所使用的格
44、式。的格式。2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok数字音频数字音频数字音频的三要素数字音频的三要素采样频率采样频率：根据奈奎斯特理论，采样频率不低于声音信号最高频率的两倍。：根据奈奎斯特理论，采样频率不低于声音信号最高频率的两倍。这样就能把数字表达的声音还原成原来的声音，称为无损数字化。这样就能把数字表达的声音还原成原来的声音，称为无损数字化。采样精度采样精度：用样本值的二进制位数来表示。位数越多精度越高，数据也越：用样本值的二进制位数来表示。位数越多精度越高，数据也越大。量化等级大。量化等级声道数声道数：使用声音通道的个数。立体声比单声道的表现力丰富，但数据量：使用声音通道的个数。立体声比
45、单声道的表现力丰富，但数据量翻倍。翻倍。数据量数据量采样频率量化位数声道数采样频率量化位数声道数/8(字节字节/秒秒)，如，如CD音质：音质：44.1kHz X 16位位 X 2=176KB/s。数字音频的常见文件格式数字音频的常见文件格式WAV：是：是Microsoft/IBM共同开发的共同开发的PC波形文件。因未经压缩，文件数波形文件。因未经压缩，文件数据量很大。特点是声音层次丰富，还原音质好。据量很大。特点是声音层次丰富，还原音质好。MP3：按：按MPEG标准的音频压缩技术制作的音频文件。特点是高压缩比标准的音频压缩技术制作的音频文件。特点是高压缩比(11:1)，优美音质。，优美音质。M
46、IDI(乐器数字接口乐器数字接口)：是由一组声音或乐器符号的集合，特点是数据量：是由一组声音或乐器符号的集合，特点是数据量很小，不是自然音很小，不是自然音2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok视频视频视频：动态图像，是一组图像按时间顺序的连续展示。视频：动态图像，是一组图像按时间顺序的连续展示。利用人眼视觉暂留的原理，通过播放一系列的图片，使人眼产生利用人眼视觉暂留的原理，通过播放一系列的图片，使人眼产生运动的感觉。运动的感觉。按信号组成和存储方式的不同：按信号组成和存储方式的不同：模拟视频模拟视频：是由连续的模拟信号组成的图像序列，像电影、电视：是由连续的模拟信号组成的图像序列，像电影、电
47、视和录像的画面；和录像的画面；数字视频数字视频：是一系列连续的数字图像序列。：是一系列连续的数字图像序列。数字视频的三要素：数字视频的三要素：空间分辨率空间分辨率（即屏幕上的点数）（即屏幕上的点数）颜色分辨率颜色分辨率（即每个点的颜色位数）（即每个点的颜色位数）时间分辨率时间分辨率（即每秒的帧数）（即每秒的帧数）2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok数字视频数字视频基本概念基本概念帧帧：一段视频中的每一幅图像称为一帧。根据视觉暂留原理，要：一段视频中的每一幅图像称为一帧。根据视觉暂留原理，要使人的视觉产生连续的动态感觉，每秒钟图像的播放帧数要在使人的视觉产生连续的动态感觉，每秒钟图像的播放帧
48、数要在2430帧频（每秒播放的帧数）。帧频（每秒播放的帧数）。扫描扫描：传送电视图像时，将每幅图像分解成很多像素，按照一个：传送电视图像时，将每幅图像分解成很多像素，按照一个一个像素、一行一行的方式顺序传送或接收。扫描行数（扫描一个像素、一行一行的方式顺序传送或接收。扫描行数（扫描分辨率）越多，电视清晰度越高。分分辨率）越多，电视清晰度越高。分隔行扫描隔行扫描（常用）和（常用）和逐行逐行扫描扫描。2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok数字视频数字视频数字视频的优点数字视频的优点便于存储和传输，适合于网络应用便于存储和传输，适合于网络应用抗干扰能力强，再现性好抗干扰能力强，再现性好便于计算机编
49、辑处理便于计算机编辑处理增加交互性增加交互性常见的数字视频文件格式常见的数字视频文件格式MPG：采用：采用MPEG组织制定的视频压缩编码算法生成的视频文件。组织制定的视频压缩编码算法生成的视频文件。VCD、SVCD、DVD均采用均采用MPEG视频标准。视频标准。AVI：微软公司推出的一种音频视像交插记录的数字视频文件格式。：微软公司推出的一种音频视像交插记录的数字视频文件格式。MOV：Apple公司在其生产的公司在其生产的Macintosh机（后移植于机（后移植于PC/Windows环环境）推出的视频格式，可以采用不压缩或压缩的方式。境）推出的视频格式，可以采用不压缩或压缩的方式。RM：Rea
50、lNetworks公司所制定的音频视频压缩文件格式，根据网络数公司所制定的音频视频压缩文件格式，根据网络数据传输速率的不同制定了不同的压缩比率，能用于流媒体播放。据传输速率的不同制定了不同的压缩比率，能用于流媒体播放。WMV：Microsoft公司出品的视频格式文件，具有本地或网络回放、可伸公司出品的视频格式文件，具有本地或网络回放、可伸缩的媒体类型、流的优先级化等特点。缩的媒体类型、流的优先级化等特点。AVS：中国自主制定的音视频标准：中国自主制定的音视频标准2010第1章数字媒体与数字媒体技术ok数字媒体技术的发展历程数字媒体技术的发展历程19461946年年第一第一台台电脑电脑问问世。世
