1、2022-11-10多媒体技术的形成和发展多媒体技术的形成和发多媒体技术的形成和发展展多媒体技术的形成和发展1.11.1多媒体技术的形成和发展多媒体技术的形成和发展一、什么是多媒体？（理解）一、什么是多媒体？（理解）文本、声音、图形、图象和动画等是信息的载体，其中两个或多于两个的组合构成了多媒体。多媒体技术的形成和发展多媒体技术的形成和发展多媒体技术的形成和发展多媒体技术的形成和发展多媒体技术的形成和发展多媒体技术的形成和发展多媒体技术的形成和发展多媒体技术的形成和发展多媒体技术的形成和发展多媒体技术的形成和发展多媒体技术的形成和发展多媒体技术的形成和发展第二章第二章 多媒体信息的表示与压缩多
2、媒体信息的表示与压缩2.1 文字一、西文（ASCII码）二、汉字（数字编码、拼音码、字型编码）多媒体技术的形成和发展2.2 音频（Audio）定义：20HZ20KHZ的音频范围分类：波形声音、语音、音乐声音三要素：音调、音强、音色多媒体技术的形成和发展一、数字音频音频数字化：把模拟音频信号转换成有限个数字表示的离散序列。转换过程：选择采样频率，进行采样 选择分辨率，进行量化 形成声音文件多媒体技术的形成和发展数字录音文件大小的计算：S=RD（r/8）1 S以字节为单位多媒体技术的形成和发展声音文件的格式：WAV(waveform)(waveform)au(audio)au(audio)AIF(
3、Audio Interchangeable File(Audio Interchangeable File Format)Format)snd(sound)snd(sound)为扩展名的文件格式为扩展名的文件格式VOC、MIDI、SNO、RMI文件多媒体技术的形成和发展1、WAV文件 存储容量大2、VOC文件3、MIDI文件 用于音乐，与WAV文件不同 多媒体技术的形成和发展二、乐器数字接口（二、乐器数字接口（MIDIMIDI）MIDI信息实际上是一段音乐的描述，只记录产生某种声音的指令，指令中包括了使用MIDI设备的音乐、音量和持续时间长短信息。是数字化的乐谱，由音符序列、定时及合成音色的乐
4、器定义组成。多媒体技术的形成和发展三、数字化声音和三、数字化声音和MIDIMIDI的比较的比较MIDI信息实际上就是乐谱的数字表示。与波形声音相比，MIDI数据不是声音而是指令，因此它的数据量要比波形声音少的多。对MIDI的编辑很灵活，可以自由地改变曲调、音色等属性，波形声音就很难做到这点。波形声音与设备有关，MIDI数据与设备有关，即MIDI音乐文件所产生的声音与用来回放的特定的设备有关。数字化声音最重要的优点就是重放质量的一致性、可靠性比较好，可自始至终保证质量。多媒体技术的形成和发展2.3 视觉媒体计算机的图形、图像均为视觉媒体表示方式：位图表示、矢量表示、曲线表示（动态图像）、符号表示
5、一、图形、图像文件格式 DIB、BMP、PCX、TIFF等多媒体技术的形成和发展二、位图又称点阵图，是一种写实的手法。能够忠实地记录图像中每一个象素的颜色和位置 三、矢量图多媒体技术的形成和发展四、矢量图与位图的比较1、概念上：矢量图（图形）一般指计算机绘制的画面，如直线、圆、圆弧、任意曲线和图表等图像是指由输入设备捕捉的实际场景画面或以数字化形式存储的任意画面。多媒体技术的形成和发展2、存储容量大小 图像是由一些排成行列的像素组成的，在计算机中的存储格式有BMP、TIF、GIFD等。一般数据量比较大。除了可以表达真实的相片，也可以表现复杂绘画的某些细节，具有灵活和富于创造力等特点。在打印输出
6、和放大时，容易发生失真。多媒体技术的形成和发展 图形也称矢量图文件中只记录生成图的算法和图上的某些特征点，容易进行移动、缩放、旋转和扭曲等变换，主要用于表示线框型的图画、工程制图、美术字等。常用的矢量图文件有3DS（用于3D造型）、DXF（用于CAD）、WMF（用于桌面出版）等。图形只保存算法和特征点，相对于位图的大数据量来说，它占用的存储空间也比较小。但是显示速度没有图像快，打印输出和放大时，质量较高不会发生很大失真。多媒体技术的形成和发展五、监视器与颜色监视器的分辨率分类：屏幕分辨率 图像分辨率 像素分辨率多媒体技术的形成和发展2.4 动画（animation）定义：指运动的画面。利用快速
7、变换帧的内容达到运动的效果。制作工具：animation、Flash、3D max等多媒体技术的形成和发展视觉暂留视觉暂留 计算机动画设计主要是为了能够生成和处理一连串的静态画面，并通过高速放映来欺骗人的眼睛，使人们相信屏幕上的画面是动态的。多媒体技术的形成和发展计算机实现动画的两种方法计算机实现动画的两种方法造型动画：对每一个活动的对象分 别进行设计，并构造每一 对象的特征，然后用这些 对象组成完整的画面，进 行实时转换，形成动画。多媒体技术的形成和发展帧动画帧动画是由一幅幅连续的画面组成的画像或图形序列多媒体技术的形成和发展动画和视频动画和视频是连续渐变的静态图像或图形序列，沿时间轴顺次更
8、换显示，从而构成运动视觉的媒体。动画：序列中每帧图像是人工或计算机产生的图像。视频：序列中每帧图像是通过实时摄取自然景象或活动对象。多媒体技术的形成和发展动画技术参数动画技术参数 帧速度 数据量 图象质量多媒体技术的形成和发展2.5 2.5 超文本和超媒体超文本和超媒体定义：超文本：由信息结点和表示结点间相关性的链构成的一个具有一定逻辑结构和语义的网络。超媒体：多媒体超文本多媒体技术的形成和发展多媒体技术的形成和发展超文本主要成分：结点和表示结点间关系的链超文本系统的三层模型：数据库层 超文本抽象机层 用户接口层多媒体技术的形成和发展2.6 2.6 数据压缩数据压缩多媒体冗余信息：空域相关 时
9、域相关 视觉掩盖效应多媒体技术的形成和发展数字压缩技术三个重要指标1、信息存储量之比 大2、压缩的算法 简单3、恢复效果 好多媒体技术的形成和发展基本原理基本原理压缩编码：冗余压缩法（无损压缩法或熵编码）有损压缩法（熵压缩法）多媒体技术的形成和发展（一）变长编码 1、Huffman编码 定义：对统计独立信源达到最小平均码长的编码方法 ，具有惟一可译性。基本原理：按信源符号出现的概率大小进行排序，出现概率大的分配短码，出现概率小的则分配长码。多媒体技术的形成和发展编码过程（1）将信源符号按概率递减顺序排列；（2）把两个最小的概率加起来，作为新符号的概率；（3）重复（1）和（2），直到概率和达到1
10、为止；（4）在每次合并消息时，将被合并的消息赋予1和0或0和1；（5）寻找从每一信源符号到概率为1的路径，记录下路径上的1和0（6）对每一符号写出从码树的根到终结点1、0序列多媒体技术的形成和发展2、算术编码 定义：是一种二元码的编码方法，在不考虑信源统计的情况下，只要监视一小段时间内码出现的频率，不管统计是平稳的或非平稳的，编码的码率总能趋近于信源熵值，每次迭代时的编码算法只处理一个数据符号，并且只有算术运算。多媒体技术的形成和发展原理：也是一种统计编码，每个符号对应0到1上的一段子区间，区间长度为该符号出现的概率。该方法将被编码的符号串（数值串）表示成实数0到1之间的一个区间。初始把它设为
11、整个区间。当出现一个新的待编码符号，先把完整的0到1区间映射到上一次形成的区间，然后新区间取为0到1上的新符号对应区间所映成的像。解码时，根据区间的覆盖性来逐一解出原符号串。多媒体技术的形成和发展预测编码：预测编码：根据某一数据模型利用以往的样本值对新样本值进行预测，然后将样本实际值与预测值的差值进行编码。如果模型足够好，且样本序列的时间相关性较强，那么误差信号的幅度将远小于原始信号，可以用较少的值对其差值量化，得到较好的压缩效果。预测编码常用的是差分脉冲编码调制（DPCM）和自适应的差分脉冲编码调制（ADPCM）。多媒体技术的形成和发展 变换编码：变换编码：是将通常在空间域描写的图像信号，变
12、换到另外一些正交矢量空间（即变换域）中进行描写，而且通过选择合适的变换关系使变换域中描写的各信号分量之间相关性很小或者互不相关，从而达到数据压缩的目的。多媒体技术的形成和发展模型编码：模型编码：是指采用模型的方法对传输的图像进行参数估测。典型的有分形编码。多媒体技术的形成和发展2.7 音频信号的压缩编码一、音频信号编码基础音频冗余主要表现为：时域冗余度 频域冗余度多媒体技术的形成和发展音频信号的编码方式：（1）波形编码，如PCM、APC、ATC等（2）分析合成方法（参数编码方法）如PLC（3）混合编码方法多媒体技术的形成和发展2.8 视频信号的压缩编码一、视频信号的压缩编码分类无损压缩：利用数
13、据的统计特性来进行数据压缩，典型的编码:Huffman编码、算术编码等。不失真 压缩比低有损压缩：利用人的视觉特性使解压缩后的图像看起来与原始图像一样。压缩比高 如：预测编码、变换编码、模型编码及混合编码等。多媒体技术的形成和发展二、视频信号压缩编码的标准 JPEG静止图像压缩算法 MPEG运动图像压缩算法多媒体技术的形成和发展视频压缩方式（补充）：Micosoft Video1:使用8位有损压缩方法压缩模拟视频。它压缩后的动画尺寸大，而且在进行渐变色处理时会出现条纹。多媒体技术的形成和发展 INDEO:是专门处理局部动态影像和色彩、画质细腻的静态图像的压缩编码技术，压缩比低，且需要较高速的C
14、PU才能确保播放品质。处理渐变色和火焰效果时会有严重的马赛克。多媒体技术的形成和发展Radius Cinepak:这种有损压缩方法最初用于压缩24位视频，从而在CD-ROM驱动器上播放，图像质量好，播放速度快，能压缩成黑白动画。它的特点是压缩后尺寸小，渐变色外理时不会出现条玟和马赛克，压缩后火焰效果也不会出现马赛克。但如果使用贴图背景，背景会比较粗糙。多媒体技术的形成和发展Full Frames:在将动画信息以数据流形式存储时，这种方法质量高并得到普便使用。这种方法形成的AVI文件需要大量的硬盘空间，但可为动画提供高质量的单个连续文件。因为它适合于很多机器类型并与桌面视频应用程序兼容，对交互式
15、多媒体产品，是十分有效的。多媒体技术的形成和发展JPEG和MPEG的差别 MPEG视频压缩技术是针对运动图像的数据压缩技术。为了提高压缩比，帧内图像数据和帧间图像数据压缩技术必须同时使用。MPEG通过帧运动补偿有效地压缩了数据的比特数，它采用了三种图像，帧内图、预测图和双向预测图。有效地减少了冗余信息。对于MPEG来说，帧间数据压缩、运动补偿和双向预测，这是和JPEG主要不同的地方。而JPEG和MPEG相同的地方均采用了DCT帧内图像数据压缩编码。多媒体技术的形成和发展另外，MPEG中视频信号包含有静止画面（帧内图）和运动信息（帧间预测图）等不同的内容，量化器的设计比JPEG压缩算法中量化器的
16、设计考虑的因素要多。多媒体技术的形成和发展关于压缩比衡量一个压缩算法好坏的标准，除了解压后的数据有无失真或失真程度之外，是看压缩比的大小。压缩比常用的定义有两种：（1）采样压缩比（2）比特压缩比 多媒体技术的形成和发展数字视频的制式PAL制式NTSC制式多媒体技术的形成和发展影响数字视频质量的因素（1）帧速（2）分辨率（3）颜色数（4）压缩比（5）关键帧 多媒体技术的形成和发展三、多媒体制作三、多媒体制作一、多媒体应用系统开发的一般步骤（1）确定开发对象（2）明确开发方法（3）准备多媒体数据（4）集成一个多媒体系统多媒体技术的形成和发展二、多媒体数据制作概念二、多媒体数据制作概念 根据多媒体应
17、用系统的需要，制作数字音频、数字图像、动画等文件，完成应用系统的多媒体数据准备工作。多媒体技术的形成和发展3.1 3.1 数字音频的制作数字音频的制作一、数字音频的制作过程1 1、音频概述、音频概述声波的表示方法多媒体技术的形成和发展2 2、数字音频的录制准备步骤、数字音频的录制准备步骤（1 1）选择音源）选择音源重要因素：音频的质量多媒体技术的形成和发展（2 2）录制数字音频）录制数字音频A、设置音频硬件配置B、选择采样率和量化位数C、设置音轨的音源和输出端口D、检测输入音频的强度多媒体技术的形成和发展（3）音频的编辑和存储（4）音频的播放（硬件需求）多媒体技术的形成和发展3 3、产生失真的
18、原因及解决方法、产生失真的原因及解决方法原因：（1）信号频带宽，但采样频率不够高，数字音频信号发生混叠；（2）模拟音频信号幅度太大，超过了量化器范围。多媒体技术的形成和发展解决方法：前者：选择与信号相匹配的采样频率后者：可以调整音源的输出幅度或调节采集卡输入放大器的增益，也可选用音频卡的line输入端，而不用microphone输入端。多媒体技术的形成和发展4 4、利用、利用Audio EditorAudio Editor实现音频制作实现音频制作（1）简介（2）数字音频的录制（3）音频特效制作多媒体技术的形成和发展5 5、MIDIMIDI音乐的制作音乐的制作（1）MIDI标准（2）MIDI M
19、apper标准（3）Cakewalk编辑MIDI多媒体技术的形成和发展6 6、数字视频的获取、数字视频的获取 数字视频信息获取与处理过程主要有采样、A/D变换、压缩、存储、解压缩、D/A变换。多媒体技术的形成和发展7 7、利用、利用Adobe PremiereAdobe Premiere实现视频实现视频使用使用多媒体技术的形成和发展8 8、3D Studio Max3D Studio Max动画制作动画制作多媒体技术的形成和发展补充：数字图象的制作 用数码相机摄取，利用图象处理软件进行处理多媒体技术的形成和发展四、多媒体开发环境和工具一、多媒体创作系统1、概念 多媒体创作系统提供一种把内容和功
20、能结合在一起的集成环境。多媒体技术的形成和发展2、功能（1）、视频图象的制作（2）、动画制作（3）、交互式演示系统（4）、展示系统多媒体技术的形成和发展（5）、交互式查询系统（6）、交互式的训练（7）、仿真、厚型和技术的可视化多媒体技术的形成和发展3、系统组成素材库编辑播放多媒体技术的形成和发展二、多媒体开发工具的类型与功能1、类型 （1）基于时间的创作工具 （2）基于图标或流线的创作工具 （3）基于卡片或页面的工具 （4）以传统程序语言为基础的多媒体创作工具多媒体技术的形成和发展2、功能（1）优异的面向对象的编程环境（2）具有较强的多媒体数据I/O能力（3）动画处理能力（4）超级连接能力多媒
21、体技术的形成和发展（5）应用程序的连接能力（6）模块化和面向对象（7）友好的界面、易学易用多媒体技术的形成和发展3、多媒体开发工具的特征（1）编辑特征（2）组织特征（3）编程特征（4）交互式特征（5）性能精确特征（6）播放特征（7）提交特征多媒体技术的形成和发展4、跨平台工具多媒体开发的基本软件的特点多媒体技术的形成和发展5、与多媒体创作工具相关的几个概念（1）创作环境（2）创作系统（3）创作工具（4）集成工具多媒体技术的形成和发展（五）多媒体应用系统的特点一、多媒体应用系统的特点（1）增加计算机的友好性（2）涉及技术领域广、技术层次高（3）多媒体技术的标准化（4）多媒体技术的集成化和工具化多
22、媒体技术的形成和发展二、应用系统开发组三、应用系统开发的各阶段及其主要内容从软件工程的角度分四阶段：（1）计划制定与成本估算（2）设计与制作（3）测试（4）提交多媒体技术的形成和发展各阶段的主要任务1、计划和成本估算 软件计划 成本估算多媒体技术的形成和发展2、设计与制作 程序设计方法 软件界面设计多媒体技术的形成和发展3、测试 测试方法 软件测试策略 测试的复审 排错技术多媒体技术的形成和发展4、提交 软件质量度量模型 软件质量评价过程模型 软件具体评价 软件维护多媒体技术的形成和发展多媒体软件开发过程的理解问题定义 可行性研究 需求分析 总体设计 详细设计 编码 测试 运行和维护多媒体技术
23、的形成和发展五、多媒体卡一、音频卡音频卡的主要功能：1、录制与播放2、编辑与合成多媒体技术的形成和发展3、MIDI接口和音乐合成4、文语转换和语音识别5、CD-ROM接口6、游戏棒接口多媒体技术的形成和发展音频卡的分类音频卡的工作原理（了解）主要组成部分：1、声音的合成与处理 2、混合信号处理器及功率放大器 3、计算机总线接口和控制器多媒体技术的形成和发展音频卡的选择根据处理的语音任务选择合乎需求的设备 重要因素：三种WINDOWS声音选择音频卡的最重要原则符合MPC标准要求的卡，与MPC公布的标准相兼容的音频卡必须能记录和播放频率达22.05khz的音频多媒体技术的形成和发展选择音频卡时应当
24、注意下述几项指标：1、与Adlib和sound Blaster兼容能力2、支持16位采样带宽3、具备混音和合成能力4、采样频率最高能支持44.1khz多媒体技术的形成和发展音频卡的基本技术指标1、采样频率 单位时间内的采样次数2、采样值的量化位数3、声道数4、合成器5、MIDI接口6、I/O设备支持7、即插即用8、兼容性多媒体技术的形成和发展音频卡的安装硬件安装软件安装搜索到新硬件，按系统的提示，一步步执行相应的操作即可。测试多媒体技术的形成和发展二、视频卡1、视频采集 是指将视频信号数字化并记录到文件上的过程。在记录时，视频变成了一系列的图象或者帧，以一定格式存到磁盘上。采集视频的同时可以录
25、制声音。多媒体技术的形成和发展2、数字视频数字视频与模拟信号相比的优点：A、不失真地进行无限次拷贝B、用新的与众不同的方法对视频进行创造性编辑C、用计算机播放电影节目等D、将视频融进计算机化环境中E、用较少的时间和劳动就能创作出精致的高水平的交互产品多媒体技术的形成和发展模拟信号的优点：易于存储 缺点：连续变化的，误差不能避免，而且经过多次复制，误差产生积累数字信号：不是连续变化的，还原性好。多媒体技术的形成和发展视频卡的安装过程硬件安装：插入视频卡、连线配置：帧缓冲区内存的基地址、DMA通道、I/O端口地址、IRQ号、视频标准软件安装驱动程序和相应的应用软件多媒体技术的形成和发展提高MPC系
26、统的性能方法：1、提高处理器性能2、视频子系统系统包括显示卡和显示器，提高显示子系统性能3、提高音频子系统性能4、提高数据传送速率多媒体技术的形成和发展DMA:Directory Memory AccessIRQ :Interrupt Request I/O :输入输出端口 0003FF多媒体技术的形成和发展DMA通道号、IRQ号和I/O端口号 声卡的安装往往要涉及到DMA通道号、IRQ号和I/O端口号等的设置，一般的硬件插卡基本上都有三个参数。在同一时刻同一个DMA通道号、IRQ号和I/O端口号只能分配给一个设备使用，这是IRQ、DMA、I/O端口地址的分配原则，违反它就会发生冲突，而冲突的后果可能是很严重的：IRQ冲突可能经常引起系统崩溃；DMA冲突则会引起冲突一方设备不能正常工作；I/O端口冲突也如此多媒体技术的形成和发展三、视霸卡（了解）四、MPEG卡主要特点及系统要求多媒体技术的形成和发展六、光盘与光驱1、CD-ROM的特点A、标准化 B、存储容量大 C、只读属性D、播放CD音乐 E、交叉平台兼容性F、快速的检索方法 G、不易破坏H、价格低廉2022-11-10多媒体技术的形成和发展
