1、第一节 数字新媒体的技术构成数字新媒体技术v是将抽象的信息变成可感知、可管理和交互的技术v是融合了数字信息处理技术、计算机技术、数字通信与网络技术等的交叉学科与技术领域 第一节 数字新媒体的技术构成v数字新媒体技术主要研究与数字媒体信息相关的获取、处理、传播、管理、安全、输出等相关理论、方法、技术与系统。第一节 数字新媒体的技术构成v数字信息获取与输出技术v数字信息存储技术v数字信息处理与生成技术v数字传播技术v数字信息管理与安全技术一、数字信息获取与输出技术v图像信息获取与输出技术v声音信息获取与输出技术v人机交互技术v数字终端技术数字信息获取设备v键盘、鼠标、光笔、跟踪球、触摸屏等一般输入
2、设备v以及用于图像信息获取的数码相机、数字摄像机、扫描仪、视频采集系统v用于语音和音频输入与合成的声音系统v用于图形绘制与输入的数字化仪v用于运动数据采集与交互的数据手套、数据衣v等 数据手套 扩展阅读：虚拟现实(VR)与数据手套的研究数字输出技术 v包括显示技术、硬拷贝技术、声音系统等。v在显示技术方面，平板高清显示器已经成为一种趋势v三维显示技术也得到长足发展二、数字信息存储技术v磁存储技术v光存储技术v半导体存储技术磁存储技术v磁存储设备主要是硬盘、硬盘阵列和磁带等 v扩展阅读：磁存储技术的新发展光存储v蓝光存储技术在高清晰数字音像记录设备和计算机外存储器方面有很广阔的应用前景 v扩展阅
3、读：光存储半导体存储技术v闪存技术v可移动闪存卡v扩展阅读：半导体存储技术三、数字信息处理与生成技术v数字音频处理技术v数字图像处理技术v计算机图形技术四、数字传播技术v数字通信网技术v计算机网络技术v数字无线技术四、数字传播技术v数字传播技术主要包括数字传输技术和网络技术。v网络包括广播电视网络、计算机网络和公共通信网等 v三网合一 2010年5月批准方案，6月开始实行。2010年到2012年是三网融 合的试点阶段 2013年到2015年是推广阶段。四、数字传播技术v广泛应用IP技术是数字媒体传播技术的发展趋势。vNGN是下一代网络技术的代表。v支持NGN的关键技术主要有IPV6、光纤高速、
4、宽带接入、软交换、3G通信、网络安全等。五、数字信息管理与安全技术v数据库管理技术v数字媒体检索技术v数字信息保护技术v数字版权管理技术第二节 数字音频技术v声音与音频v音频数字化 v音频数据量及质量v数字音频的文件格式一、声音与音频v在物理学上，声音被看成一种波动的能量，即声波一、声音与音频v一般用频率、振幅和波形等三个基本特性来描述声音一、声音与音频v在生理学上，声音是指作用于听觉器官所引起的一种主观感觉v声音的频率、振幅和波形对应到人耳的主观感觉就是音调、响度和音色一、声音与音频v人耳可感受声音频率范围为2020000Hzv声音高于20000Hz为超声波v低于20Hz为次声波一、声音与音
5、频v按照声音的来源和作用，声音可分为人声、乐音和响音v人声包括人物的独白、对白、旁白、歌声、啼笑、感叹等。二、音频数字化v模拟音频信号在能量转换、传输和记录存储以及重放过程中，器其信号是连续不断的。二、音频数字化v数字音频是用一连串二进制数据来保存的音频信号，是一种离散的数据信号方式。二、音频数字化音频数字化过程：v采样v量化v编码二、音频数字化音频数字化过程：v采样二、音频数字化音频数字化过程：v量化二、音频数字化音频数字化过程：v编码vCD光盘就采用了PCM编码（Pulse Code Modulation，脉冲编码调制）vApple公司的iPod和iTunes，Sony公司的Play St
6、ation3等均使用AAC编码（Advance Audio Coding，高级音频编码）三、音频数据量及质量衡量数字音频的质量，通常有三个指标：v采样频率v量化深度v音频流码率三、音频数据量及质量v当前声卡常用的采样频率一般为44.1KHz、11KHz、22KHz、和48KHzv11KHz的采样率获得的声音称为电话音质v22KHz称为广播音质v44.1KHz称为CD音质四、数字音频的文件格式vCD格式（.cda）vCD是常用音频格式中音质最好的格式之一，几乎所有的媒体播放器都支持CD。标准的CD采样位数为16位，最高可达24位。四、数字音频的文件格式vMIDI格式（.mid）vMIDI是Mus
7、ical Instrument Data Interface 的缩写，意思是乐器数字化接口vMIDI本身并不直接提供声音数据，它是一个协议，只包含用于产生特定声音的指令，计算机把这些指令交由声卡去合成相应的声音 四、数字音频的文件格式vMP3格式（.mp3）vMP3全称MPEG Audio Layer-3，是网络数字音乐的普遍格式v1分钟CD质量的音乐未经压缩需10MB存储空间，而经MP3压缩编码后只有1MB左右。四、数字音频的文件格式vMP4格式vMP4和MP3之间并没有必然联系vMP3是一种音频压缩的国际技术标准，而MP4是一个商标名称v每首MP4的乐曲就是一个扩展名为.exe的可执行文件
8、v由于MP3格式的开放性带来了一些音乐版权保护方面的问题，MP4在加密和授权方面做了特别的设计四、数字音频的文件格式vWAVE格式（.wav）vWAVE格式由Microsoft 公司开发，是一种无损压缩格式，缺点是文件体积大v1分钟的WAV文件约占10MB的存储空间，而1分钟的MIDI文件却只有3.4KB 四、数字音频的文件格式vWMA格式(.wma)vWMA全称Windows Media Audio，是Microsoft开发的一种音频格式，其实它就是ASF的音频格式v一般可达18：1左右，但音质要强于MP3，因此，WMA格式是网络电台的首选编码格式四、数字音频的文件格式vRA格式（.ra）v
9、RA全称Real Audio，是一种流式音频格式，主要用于在低速率的网络中实时传输音频信息四、数字音频的文件格式vAPE格式（.ape）vAPE压缩比约为2：1，是一种比较专业的音频格式，播放时最好选用比较专业的播放工具，如Foobar 四、数字音频的文件格式vAU格式（.au）vAU格式是SUN公司推出的一种音频压缩格式，主要用于UNIX操作系统下的数字声音文件 四、数字音频的文件格式vVQF格式（.vqf）vVQF是由NTT与Yamaha共同开发的一种音频压缩技术v把一首4分钟的歌曲压成MP3 大约需4MB，而使用VQF只需2MBv由于MP3在数字音频界的霸主地位已经形成，VQF受关注度并
10、不高，支持它的播放软件也不多，如Yamaha Soundvq四、数字音频的文件格式vAIFF格式（.aiff）vAIFF是是Apple公司开发的一种音频文件格式，全称Audio Interchange File Format，意为音频交换文件格式第三节 数字图像技术v图像颜色模型v图像的基本属性v数字图像的文件格式一、图像颜色模型vRGB颜色模型vCMYK颜色模型vHSB颜色模型vYUV与YIQ颜色模型vCIE Lab颜色模型二、图像的基本属性v分辨率v颜色深度v真彩色、伪彩色与直接色v图像大小图象分辨率（ImageResolution）v指图象中存储的信息量。这种分辨率有多种衡量方法，可以同
11、时表示成“每英寸像素”（ppi）以及图形的长度和宽度。图象分辨率（ImageResolution）v一张分辨率为640 x 480的图片，那它的分辨率就达到了307，200像素，也就是我们常说的30万像素v一张分辨率为1600 x 1200的图片，它的像素就是?万颜色深度v图象的位分辨率（BitResolution）：又称位深，是用来衡量每个像素储存信息的位数v所谓“位”，实际上是指“2”的平方次数，8位即是2的八次方颜色深度v一幅8位色彩深度的图象，所能表现的色彩等级是256级。v16位的发色总数是65536色v24位的发色数是1677万多，它可以达到人眼分辨的极限，被称为真彩色v32位色就
12、并非是2的32次方的发色数，它其实也是1677万多色，不过它增加了8位的灰度 颜色深度v一般常见的有8位、16位、24位或32位色彩v一幅8位色彩深度的图象，所能表现的色彩等级是256级。三、数字图像的文件格式vBMP格式vBitmap（位图）的简写，它是Windows操作系统中的标准图像文件格式 v几乎不进行压缩，图像信息较丰富v占用磁盘空间过大vBMP位图文件默认的文件扩展名是BMP或者bmp，有时它也会以.DIB或.RLE作扩展名。三、数字图像的文件格式vJPEG格式vJPEG格式是由联合照片专家组（Joint Photographic Experts Group）开发v目前各类浏览器均
13、支持JPEG这种图像格式vJPEG文件的扩展名为.jpg或.jpeg，三、数字图像的文件格式vGIF格式vGIF是Graphics Interchange Format的简称，意为图像交换格式。vGIF支持在一幅GIF文件中存放多幅彩色图像，目前Internet上大量采用的彩色动画文件多为这种格式的文件，也称为GIF89a格式文件。三、数字图像的文件格式vTIFF格式vTIFF，全称是tagged image file format是Mac中广泛使用的图像格式v特点是图像格式复杂、存贮信息多 v扩展名为tif或tiff三、数字图像的文件格式vPSD格式vPhotoshop的专用格式Photos
14、hop DocumentvPSD其实是Photoshop进行平面设计的一张草稿图，下次打开文件时可以修改上一次的设计三、数字图像的文件格式vSWF格式v Swf是Shockwave Forma或shock wave flash的缩写v是动画设计软件Flash的专用格式，目前已成为网上动画的事实标准 三、数字图像的文件格式vPNG格式vPNG 是Portable Network Graphic Format的所写，意为流式网络图形格式v能把图像文件压缩到极限以利于网络传输，但又能保留所有与图像品质有关的信息三、数字图像的文件格式vSVG格式vSVG英文全称Scalable Vector Grap
15、hics，意思为可缩放的矢量图形v是一种开放标准的矢量图形语言vSVG可以算是目前最最火热的图像文件格式，将会为Web提供新的图像标准 三、数字图像的文件格式vTGA格式vTGA（Tagged Graphics）v已被国际上的图形、图像工业所接受三、数字图像的文件格式vWMF格式v全称Windows Metafile Forma，意为图元文件格式v文件所占的磁盘空间很小 三、数字图像的文件格式vEPS格式vEncapsulated PostScripvPC机用户较少见。而苹果Mac机的用户则用得较多v分为Photoshop EPS格式和标准EPS格式v主要用于排版、打印等输出工作三、数字图像的
16、文件格式vPCX格式vPCX格式是基于PC的绘图程序的专用格式v一般的桌面排版、图形艺术和视频捕获软件都支持这种格式 vPCX压缩属于无损压缩第四节 数字视频技术v电视扫描v视频信号v电视制式v电视分辨率v数字化标准v视频格式一、电视扫描一、电视扫描(逐行扫描)一、电视扫描（隔行扫描）一、电视扫描（隔行扫描）（interlaced scanning）二、电视制式v电视可用不同的方式来实现。实现电视的一种特定方式，称为电视的一种制式。v电视制式就是用来实现电视图像信号和伴音信号，或其它信号传输的方法，和电视图像的显示格式，以及这种方法和电视图像显示格式所采用的技术标准。二、电视制式v在黑白电视和
17、彩色电视发展过程中，分别出现过许多种不同的制式。二、电视制式v目前世界各国所采用的黑白电视制式有：A、B、C、D、E、F、G、H、I、K、K1、L、M、N等，共计13种（其中A、C、E已不采用）v我国为其中的D、K制。二、电视制式v三种彩色电视制式：即NTSC制、SECAM制和PAL制（对于NTSC制，由于选用的色副载波的频率不同，还可分为NTSC4.43和3.58两种）二、电视制式v正交平衡调幅制National Television Systems Committee，简称NTSC制。v采用这种制式的主要国家有美国、加拿大和日本等。v这种制式的帧速率为29.97fps（帧/秒），每帧525
18、行262线，标准分辨率为720480。二、电视制式v正交平衡调幅逐行倒相制Phase-Alternative Line，简称PAL制。v中国、德国、英国和其它一些西北欧国家采用这种制式。v这种制式帧速率为25fps，每帧625行312线，标准分辨率为720576。二、电视制式v行轮换调频制Sequential Coleur Avec Memoire，简称SECAM制。v采用这种制式的有法国、前苏联和东欧一些国家。v这种制式帧速率为25fps，每帧625行312线，标准分辨率为720576。二、电视制式v在上面三种彩色电视制式的基础上，按伴音信号的调制方式（调频或调幅）和载波频率，还可以把电视制
19、式继续细分成很多种：vD/K：6.5MHz，中国大陆采用vI：6.0MHz,香港地区采用vB/G：5.5MHz、国外部分地区采用vM：4.5MHz,美国、日本、加拿大等国采用 二、电视制式v数字电视制式是指数字电视采用的视音频采样、压缩格式、传输方式和服务信息格式等的规定。v目前主要存在3种比较成熟的制式：v美国的ATSC（先进电视系统委员会）制式v欧洲的DVB（数字视频广播）制式v日本的ISDB（综合服务数字广播）制式 三、电视分辨率v在电视工业中，分辨率指的是在荧光屏等于像高的距离内人眼所能分辨的黑白条纹数，单位是电视线（TV线）。三、电视分辨率v分辨率（resalution）是一个表示平
20、面图像精细程度的概念，通常它是以横向和纵向点的数量来衡量的，表示成水平点数垂直点数的形式。v 1024768、1366768、19201080是现在的主流分辨率 三、电视分辨率三、电视分辨率v弄清物理分辨率与支持分辨率的区别v目前市场上以输入信号的最大分辨率来称为电视分辨率是商家最主要的蒙蔽消费者的手段。三、电视分辨率四、数字化标准五、视频格式基于磁带的模拟格式vVHSvS-VHSvBETACAMvBETACAM SPvM-2 五、视频格式基于磁带的数字格式：vD-2、D-3数字复合格式v数字BETACAM 数字组件格式vDVCPRO数字组件格式vBETACAM SX数字组件格式vDVCPRO
21、50数字组件格式vDVCAM数字组件格式 五、视频格式基于光盘的数字格式vD-5数字组件格式vD-9数字组件格式vD-10数字组件格式五、视频格式基于磁盘的数字格式vAVI格式（.avi）vMPEG格式（.mpeg，.mpg，.dat等）vRM/RMVB格式（.rm，.rmvb）vASF格式/WMV格式（.asf，.wmv）五、视频格式基于磁盘的数字格式vMOV格式（.mov）vDivX格式（.avi）vnAVI格式（.avi）vSWF（.swf)vMTS格式（.mts）vAAM格式（.aam）五、视频格式第五节 数字媒体压缩技术v压缩的分类v图像压缩标准v运动图像压缩标准v声音压缩标准一、压
22、缩的分类v按照信息压缩前后的差异，可分为无损压缩和有损压缩v按照压缩媒体的类型，可分为图像压缩标准、运动图像压缩标准和声音压缩标 一、压缩的分类v无损压缩是利用数据的统计冗余进行压缩，可完全回复原始数据而不引起任何失真。v一般的数据冗余主要体现在空间冗余、时间冗余、结构冗余、视觉冗余、知识冗余和信息熵冗余等方面。一、压缩的分类v有损压缩是指使用压缩后的数据进行还原，还原后的数据与原来的数据有所不同，但不至于对原数据表达的信息造成误解。v有损数据压缩本质上属于破坏型压缩，它将次要的信息数据压缩掉，牺牲一些质量来减少数据量，使压缩比提高。二、图像压缩标准静态图像压缩标准发展史上的主要的几种标准：v
23、二值图像压缩标准vJBIGvJPEGvJPEGLSvMPEG一4VTCvPNG1.JPEG2000二、图像压缩标准vJPEG是Joint Photographic Experts Group(联合图像专家组)的缩写v它制定了第一套国际静态图像压缩标准“多灰度连续色调静态图像压缩编码”，该标准俗称JPEG。二、图像压缩标准vJPEG是一种有损压缩格式，文件后辍名为jpg或jpeg，二、图像压缩标准vPhotoshop软件中以JPEG格式储存时，提供11级压缩级别，以010级表示。其中0级压缩比最高，图像品质最差。二、图像压缩标准vJPEG格式又可分为标准格式又可分为标准JPEG、渐进式、渐进式J
24、PEG及及JPEG2000三种格式三种格式 二、图像压缩标准v标准JPEG格式：此类型图档在网页下载时只能由上而下依序显示图片，直到图片资料全部下载完毕，才能看到全貌。二、图像压缩标准v渐进式JPEG格式：可以在网页下载时，先呈现出图片的粗略外观后，再慢慢地呈现出完整的内容v如果要在网页上使用图片，可以多用这种格式二、图像压缩标准vJPEG2000作为JPEG的升级版，其压缩率比JPEG高约30左右，同时支持有损和无损压缩。vJPEG2000格式有一个极其重要的特征在于它能实现渐进传输，即先传输图像的轮廓，然后逐步传输数据，不断提高图像质量，让图像由朦胧到清晰显示。二、图像压缩标准vJPEG2
25、000还支持所谓的感兴趣区域 特性，可以任意指定影像上感兴趣区域的压缩质量，还可以选择指定的部分先解压缩。三、运动图像压缩标准vMPEG是运动图像专家组的英文（Moving Pictures Experts Group）缩写 vMPEG现在的版本：MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4，MPEG-7。三、运动图像压缩标准vMPEG-1制定于1992年，于1993年公布v质量级别基本与VHS相当v可适用于CD-ROM、Video-CD等v使用MPEG-1的压缩算法，可以将一部120分钟长的电影压缩到1.2GB左右 三、运动图像压缩标准vMPEG-2公布于1994年v是针对DVD和HDTV等制定
26、的运动图像及其伴音编码标准v使用MPEG-2的压缩算法，可以将一部120分钟长的电影压缩到4-8GB三、运动图像压缩标准vMPEG-4标准公布于1998年vMPEG-4不是具体的算法，而是为多媒体数据压缩编码提供的一种框架，旨在建立一种更自由的通信与开发环境vMPEG-4是第一个具有交互性的动态图象标准v 三、运动图像压缩标准v 120分钟的影片，采用MPEG-4的DIVX视频编码技术，可以压缩到600MB左右；用MPEG-4的ASF高级格式流，可以压缩到300MB左右三、运动图像压缩标准vMPEG-7标准公布于2001年。MPEG-7是一个描述多媒体内容的标准，其正式的称谓“多媒体内容描述接
27、口”(Multimedia Content Description Interface)。vMPEG-7针对的问题是对日渐庞大的图像、声音信息的管理和迅速搜索。三、运动图像压缩标准vMPEG-21是一个可以互操作和高度自动化的多媒体框架，正在研发中三、运动图像压缩标准vH.26X系列标准是国际电信联盟ITU制定的v主要有H.261、H.263、H.264等v主要用于实时视频通信领域，如可视电话、会议电视等三、运动图像压缩标准vAVS标准是信息技术先进音视频编码系列标准的简称，是我国具备自主知识产权的第二代信源编码标准。vAVS视频部分2006年正式成为国家标准三、运动图像压缩标准v作为新媒体，
28、IPTV是AVS应用的重中之重v在国内，AVS已经成为中国移动数字多媒体广播标准（CMMB）优先考虑的对象，手机电视是AVS产业化的又一重点 四、声音压缩标准vMP3全称是Moving Picture Experts Group Audio Layer 3。v编码和有损压缩格式，它设计用来大幅度地降低音频数据量 四、声音压缩标准vMP4不是MPEG-1 Layer 4，也不是MPEG-4，而是MPEG-2 AAC技术vAAC与MP3不兼容，制作和播放AAC乐曲，使用的工具与MP3所用到的完全不同vMP4采用以知觉编码为关键技术的A2B音乐压缩技术，该技术不但提高了压缩比，还可以提供版权保护四、
29、声音压缩标准vFLAC即是Free Lossless Audio Codec的缩写，中文可解为无损音频压缩编码第六节 数字媒体存储技术v内存储器v外存储器v光盘存储器一、内存储器二、外存储器三、光盘存储器第七节 数字媒体传输技术v流媒体传输技术vP2P技术一、流媒体传输技术二、P2P技术第八节 数字媒体典型音视频接口vRCA接口vBNC接口vXLR音频接口vAES/EBU及S/PDIF数字音频接口vTRS和TS音频接口vAV接口vS-Video视频接口v模式分量视频接口第八节 数字媒体典型音视频接口vVGA接口vDV接口vDVI数字视频接口vHDMI接口vSDI接口vSDTI接口vFDDI接口vUSB接口vUSB OTG
