1、目录目录第第 5 章章 多媒体技术基础多媒体技术基础目录目录 多媒体技术是一种数字技术，它使计算机具有综合处理文字、图像、声音和视频信息的能力，是当代信息技术的重要发展方向之一。多媒体技术加快了人们认识事物的方式和速度，进入了人类生活和学习的各个领域。获取、存储和交换信息是多媒体技术的重要内容。目录目录 本章主要从多媒体技术的基础知识入手，依次介绍多媒体技术的基本定义组成、主要特征、多媒体数据的类型、多媒体技术的应用领域、多媒体计算机系统的组成、各种媒体信息的数字化处理过程及数据压缩和编码等内容。通过本章的学习，读者能够初步了解多媒体技术的基础知识，为今后的进一步学习奠定基础。章节介绍目录目录
2、 5.1多媒体技术概述 5.2多媒体计算机系统的组成 5.3数字音频处理技术 5.4图形与图像处理技术 5.5多媒体视频处理技术 5.6计算机动画技术目录目录目录目录 5.1多媒体技术概述 诞诞 生生2.1.2 操作系统的功能 所谓媒体是指信息存储与传输的实体或载体。媒体可分为感觉媒体、表示媒体、表现媒体、存储媒体和传输媒体五大类。多媒体的英文名称是multimedia，它由multi和media两部分组成，一般理解为多种媒体的综合。而事实上多媒体技术不是各种信息媒体的简单复合，而是一种把文本（text）、图形（graphic）、图像（image）、动画（animation）和声音（sound
3、）等形式的信息结合在一起，并通过计算机进行综合处理和控制，能支持完成一系列交互式操作的信息技术。5.1.1多媒体技术的定义与发展1）多媒体技术的定义目录目录 5.1多媒体技术概述 诞诞 生生2.1.2 操作系统的功能5.1.1多媒体技术的定义与发展2）多媒体的发展1984年，Apple公司在Macintosh微机中首次使用了位图的概念描述图像，并且在微机中实现了窗口（Windows）的设计，从而建立了一种新型的图形化人机接口。1985年，美国Commodore公司首创了Amiga多媒体计算机系统。1986年，荷兰Philips公司和日本Sony公司共同制定了光盘技术标准CD-I，可以在一片直径
4、为5英寸的光盘上存储650 MB的数据，解决了多媒体中的海量数据存储问题。目录目录 5.1多媒体技术概述 诞诞 生生2.1.2 操作系统的功能5.1.1多媒体技术的定义与发展2）多媒体的发展1991年，美国Microsoft、荷兰Philips等公司成立多媒体个人计算机协会，该协会制定了第一个多媒体计算机的MPC1标准。1992年，美国Intel公司和IBM公司设计和制造了DVI多媒体计算机系统。1995年，Microsoft公司推出了Windows 95操作系统，这时计算机硬件也基本具备了处理数字音频的能力，多媒体软件技术也得到了极大的发展，多媒体技术在微机中得到了普及。目前，多媒体产业成了
5、信息技术产业的又一个经济增长点，许多国家都投入巨资对多媒体技术进行研发。目录目录5.1.2多媒体技术的主要特征Word 2010Word 2010Outlook Outlook 20102010Publisher Publisher 20102010Excel 2010Excel 2010PowerPoint PowerPoint 20102010OneNoteOneNote 2010 2010Access Access 20102010和传统的技术相比，计算机的多媒体技术具有的主要特征：集成性集成性信息使用的信息使用的方便性方便性信息结构的信息结构的动态性动态性交互性交互性实时性实时性控制性
6、控制性非线性非线性 5.1多媒体技术概述目录目录5.1.3多媒体信息的类型 5.1多媒体技术概述1）文本2）图像3）动画4）声音5）视频影像目录目录5.1.3多媒体信息的类型 5.1多媒体技术概述1）文本 文本是以文字和各种专用符号表达的信息形式，它是现实生活中使用最多的一种信息存储和传递方式。用文本表达信息能给人充分的想象空间，它主要用于对知识的描述性表示，如阐述概念、定义、原理和问题以及显示标题、菜单等内容。目录目录5.1.3多媒体信息的类型 5.1多媒体技术概述1）文本 在计算机领域，图像是由扫描仪、摄像机等输入设备捕捉实际的画面产生的数字图像，是由像素点阵构成的位图。图像是多媒体软件中
7、最重要的信息表现方式之一，它是决定一个多媒体软件视觉效果的关键因素。2）图像目录目录5.1.3多媒体信息的类型 5.1多媒体技术概述3）动画 动画是利用人的视觉暂留特性，快速播放一系列连续运动变化的图形图像，也包括画面的缩放、旋转、变换、弹入、弹出等特殊效果。通过动画可以把抽象的内容形象化，使许多难以理解的教学内容变得生动有趣。合理使用动画可以达到事半功倍的效果。目录目录5.1.3多媒体信息的类型 5.1多媒体技术概述1）文本 声音是人们用来传递、交流感情最方便和最熟悉的方式之一。在多媒体课件中，按其表达形式，可将声音分为讲解、音乐和效果3类。4）声音目录目录5.1.3多媒体信息的类型 5.1
8、多媒体技术概述5）视频影像 视频影像具有时序性与丰富的信息内涵，常用于交代事物的发展过程。视频类似于电影和电视，有声有色，在多媒体中充当着重要的角色。目录目录 诞诞 生生5.1.4多媒体技术的应用领域商业2新闻与电子出版物3多媒体通信4教育与教学1 5.1多媒体技术概述多媒体娱乐和游戏5目录目录 诞诞 生生5.1.4多媒体技术的应用领域教育与教学1 5.1多媒体技术概述 教育领域是应用多媒体技术较早的领域。利用多媒体技术编制的教学课件可以将图文、声音和视频并用，创造出图文并茂、生动逼真的教学环境以及交互式的操作方式，从而可大大激发学生学习的积极性和主动性，提高学习效率，改善学习效果和学习环境。
9、但是要制作出优秀的多媒体教学软件耗费巨大，这也是当前计算机辅助教学的“瓶颈”之一。目录目录5.1.4多媒体技术的应用领域商业2 5.1多媒体技术概述 多媒体在商业方面的应用主要包括办公自动化、产品广告和演示系统及查询服务。（1）办公自动化。（2）产品广告和演示系统。（3）查询服务。目录目录 诞诞 生生5.1.4多媒体技术的应用领域新闻与电子出版物3 5.1多媒体技术概述 由于多媒体计算机技术和光盘技术的迅速发展，出版业已经进入多媒体光盘出版物的时代，使出版业发生了又一次革命。电子出版物具有容量大、体积小、价格低、保存时间长等优点，它不但可以记录文字数据信息，而且可以存储图像、声音、动画等视听信
10、息，同时还可以交互式阅读和检索，这是传统出版物所无法比拟的。目录目录 诞诞 生生5.1.4多媒体技术的应用领域多媒体通信4 5.1多媒体技术概述 多媒体计算机技术的一个重要应用领域就是多媒体通信。人们在网络上传递各种多媒体信息，以各种形式相互交流。信息点播系统（information demand）和计算机协同工作系统（computer supported cooperation work，CSCW）能为人们提供更全面的服务。目录目录5.1.4多媒体技术的应用领域 5.1多媒体技术概述多媒体娱乐和游戏5 娱乐和游戏是多媒体的一个重要应用领域。许多最新的多媒体技术往往首先应用于游戏软件，特别是最
11、流行的网络游戏。Internet上的在线音乐、在线影院和在线直播等也大量应用了多媒体技术，可以说，娱乐和游戏是多媒体技术应用最为成功的领域之一。影视制作已充分利用多媒体技术，例如，设计更为逼真的三维场景，应用各种视频特效等，极大地提高了影视制作能力。现今几乎所有的影视作品都应用了多媒体技术。目录目录 多媒体计算机系统是指能综合处理多种媒体信息的计算机系统，由多媒体硬件系统和多媒体软件系统组成。多媒体硬件系统包括基本计算机硬件以及多媒体外部设备和接口卡；多媒体软件系统包括多媒体操作系统、多媒体工具软件以及多媒体应用软件。多媒体计算机系统的层次结构如图5-1所示。5.2多媒体计算机系统的组成目录目
12、录 5.2多媒体计算机系统的组成目录目录5.2.1多媒体硬件系统多媒体硬件系统1）计算机 2 2）多媒体卡多媒体卡 3 3）多媒体外设多媒体外设 5.2多媒体计算机系统的组成目录目录5.2.1多媒体硬件系统多媒体硬件系统 5.2多媒体计算机系统的组成目录目录5.2.2多媒体软件系统多媒体软件系统1）多媒体系统软件 2 2）多媒体支持软件多媒体支持软件3 3）多媒体应用软件多媒体应用软件 5.2多媒体计算机系统的组成目录目录5.2.2多媒体软件系统多媒体软件系统 5.2多媒体计算机系统的组成1）多媒体系统软件 多媒体系统软件即多媒体软件平台或多媒体操作系统，是多媒体软件的核心，其主要任务是提供基
13、本的多媒体软件的开发环境。多媒体软件系统具有图形和音频、视频功能的用户接口，以及实时任务调度、多媒体数据转换和同步算法等功能，能完成对多媒体设备的驱动和控制，对图形用户界面、动态画面的控制。目录目录5.2.2多媒体软件系统多媒体软件系统 5.2多媒体计算机系统的组成 多媒体支持软件是指多媒体创作工具或开发工具等，它是多媒体开发人员用于获取、编辑和处理多媒体信息，编制多媒体应用软件的一系列工具软件的统称。多媒体支持软件可以对文本、声音、图形、图像、动画和视频等多媒体信息进行控制和管理，并把它们按要求制作成完整的多媒体应用软件。多媒体支持软件大致可分为多媒体素材制作工具、多媒体创作工具和多媒体编程
14、语言3种。2 2）多媒体支持软件多媒体支持软件目录目录5.2.2多媒体软件系统多媒体软件系统 5.2多媒体计算机系统的组成3）多媒体应用软件 多媒体应用软件是由多媒体开发人员利用多媒体开发工具制作的多媒体产品，它面向多媒体的最终用户。多媒体应用软件是多媒体系统的必要组成部分，它的功能和表现是多媒体技术的直接体现。常见的多媒体应用软件包括各种多媒体教学软件、培训软件、电子图书等，这些产品都以光盘或网络形式进行传播。目录目录5.35.3数字音频处理技术数字音频处理技术声音的概述 5.3.1 声音是由物体的振动引发的一种物理现象，声源是一个振荡源，它使周围的介质（如空气、水等）产生振动，并以波的形式
15、进行传播。声音随时间连续变化，可以近似地看成一种周期性的函数。它可用三个物理量来描述。（1）振幅，即波形最高点（或最低点）与基线的距离，它表示声音的强弱。（2）周期，即两个相邻波峰之间的时间长度。（3）频率，即每秒钟振动的次数，以Hz为单位。目录目录5.35.3数字音频处理技术数字音频处理技术声音的数字化 5.3.2 把模拟声音信号转变为数字声音信号的过程称为音频信息的数字化，即声音的数字化，它是通过对声音信号进行采样、量化和编码来实现的，声音的数字化过程如图5-3所示。目录目录声音的数字化 5.3.2v 1）采样频率v 2）量化位数v 3）声道数v 4）音频数据量的计算5.35.3数字音频处
16、理技术数字音频处理技术目录目录5.35.3数字音频处理技术数字音频处理技术数字音频文件的格式 5.3.3重新启动重新启动主要格式主要格式MIDI格式WAVE格式WMA格式MP3格式RA格式目录目录常用的数字音频处理软件 5.3.4 常见的声音信息的获取方式是：通过声音数字化接口的录音设备将声音直接或间接录制到计算机中。实际上，这种方法就是将模拟声音信号经过采样、量化进行数字化的过程。另外一种方式是使用现有的音频数据，这是已经数字化好的数字声音信息，通常质量比较高。常用的音频播放和编辑软件包括Windows操作系统自带的“录音机”、Sound Forge、Cool Edit Pro和Gold W
17、ave等。其中Windows操作系统自带的“录音机”程序是一个比较小巧的工具，不但可以进行录音和播放，还可以进行一些简单的音频数据编辑。5.35.3数字音频处理技术数字音频处理技术目录目录常用的数字音频处理软件 5.3.4 如果用户需要自己获取音频信号，那么利用Windows提供的“录音机”就可以实现声音录制，方法如下：（1）将麦克风插头插入声卡提供的标有MIC的插口，并确认已连接好。（2）在“开始”菜单中选择“所有程序”“附件”“录音机”命令，打开“声音-录音机”窗口，如图5-4所示。（3）单击按钮开始录音。（4）单击按钮停止录音。5.35.3数字音频处理技术数字音频处理技术目录目录常用的数
18、字音频处理软件 5.3.4（5）选择“文件”菜单中的“保存”命令将录制好的声音保存成波形声音文件（.wav格式）。（6）声音录制完成后，可以选择“文件”菜单中的“打开”命令将刚才保存好的文件打开，然后单击按钮播放，聆听录制的声音效果。5.35.3数字音频处理技术数字音频处理技术目录目录5.4图形与图像处理技术5.4.1色彩的基本知识色彩的基本知识 颜色是人的视觉系统对可见光的感知结果。从物理学上讲，可见光是指波长为380780 nm 的电磁波。对于不同波长的可见光，人眼感知为不同的颜色，例如，对长波长的光产生红色的感觉，对短波长的光产生蓝色的感觉。人们看到的大多数光不是一种波长的光，而是由许多
19、不同波长的光组合而成的。颜色颜色目录目录5.4图形与图像处理技术5.4.1色彩的基本知识色彩的基本知识 色彩模型色彩模型HSB模型RGB模型CMY模型目录目录5.4图形与图像处理技术5.4.2图像的表示方法图像的表示方法位图图像位图图像 图像是由许多点组成的，这些点称为像素。当许许多多不同颜色的像素组合在一起便构成了一幅完整的图像。矢量图形矢量图形 图形与位图不同，它的图形形状主要由点和线段组成。图形是用一系列计算机指令来描述和记录一幅图的，如画点、画线、画圆和画矩形等，分别对应不同的画图指令。目录目录5.4图形与图像处理技术5.4.3图像的分辨率图像的分辨率图像分辨率图像分辨率扫描分辨率扫描
20、分辨率显示分辨率显示分辨率像素深度像素深度目录目录5.4图形与图像处理技术5.4.4图像的数字化图像的数字化采样编码量化目录目录5.4.5图像文件的格式图像文件的格式5.4图形与图像处理技术常用的图像文件常用的图像文件格式格式BMP格式JPEG格式PNG格式TIFF格式目录目录5.4.6常用的图形图像处理软件常用的图形图像处理软件5.4图形与图像处理技术Microsoft的“画图”软件 Microsoft的“画图”软件是Windows操作系统自带的一个图像处理软件，该软件操作简单、方便，做一些图形的绘制、擦除和裁剪非常方便。在“开始”菜单中选择“所有程序”“附件”“画图”命令可以启动画图程序，
21、启动后的窗口如图5-6所示。目录目录5.4.6常用的图形图像处理软件常用的图形图像处理软件5.4图形与图像处理技术Microsoft的“画图”件目录目录5.4.6常用的图形图像处理软件常用的图形图像处理软件5.4图形与图像处理技术 Adobe Photoshop Photoshop是图像处理领域最著名的软件，是平面设计师的首选创作工具。Photoshop可以让创作者充分表达设计创意，在平面设计、数字摄影、印刷品制作、Web设计和视频制作等领域应用广泛。Photoshop的主要功能如下：（1）调整和改变图像的各种属性，这些属性包括色彩的明暗、浓度、色调和透明度等。目录目录5.4.6常用的图形图像
22、处理软件常用的图形图像处理软件5.4图形与图像处理技术 Adobe Photoshop（2）变形，对图像进行任意角度的扭曲、旋转、拉伸和倾斜等变形操作。（3）滤镜，产生特殊效果，如浮雕效果、动感效果、模糊效果和马赛克等。（4）图层和通道处理，该功能提供了丰富的图像合成效果。目录目录5.5多媒体视频处理技术 Adobe Photoshop 5.5.1多媒体视频概述 1）视频的定义 一般来说，视频（video）是由一幅幅内容连续的图像所组成的，每一幅单独的图像就是视频的一帧。当连续的图像按照一定的速度快速播放时，由于人眼的视觉暂留现象，就会产生连续的动态画面效果，也就是所谓的视频。目录目录5.5多
23、媒体视频处理技术 Adobe Photoshop 5.5.1多媒体视频概述 模拟视频 模拟视频是一种用于传输图像和声音，并且其信号在时间和幅度上都连续的电信号。分类分类 数字视频 数字视频是指将模拟信号经过数字化处理，转换成二进制格式表示的视频信号。目录目录5.5多媒体视频处理技术 Adobe Photoshop 5.5.2视频数字化和数字视频的获取 1）视频数字化 视频数字化的方法有两种：采用分量数字化方式，先把复合视频信号中的亮度和色度分离，得到YUV（P制）或YIQ（N制）分量，然后用三个AD转换器对三个分量分别进行数字化，最后再转换成RGB模式；先对全彩色电视信号进行数字化，然后在数域
24、中进行分离，以获取所希望的YUV（P制）或YIQ（N制）分量，最后再转换成对应的RGB模式。目录目录5.5多媒体视频处理技术 Adobe Photoshop 5.5.3数字视频文件的格式影像文件流媒体文件数码产品中的视频文件（1）AVI格式（2）MOV格式（3）MPEG格式（1）RM格式（2）QT格式（3）ASF格式（1）MP4格式（2）3GP格式目录目录5.5多媒体视频处理技术 Adobe Photoshop 5.5.4常用视频处理软件 Windows Movie Maker Windows Movie MakerAdobe PremiereAdobe Premiere会声会影会声会影Xil
25、isoft Video ConverterXilisoft Video Converter目录目录5.6计算机动画技术 Adobe Photoshop 5.6.1计算机动画概述1 1）动画原理动画原理 动画是指由一系列的静止画面以一定的速度连续播放时，由于视觉暂留现象产生的连续动态的效果。视觉暂留现象是人眼的一个特性，这个特性使人能够把它看到的东西在视网膜上保留一段时间。一般视觉暂留的时间为116112 s。由于视觉暂留现象的存在，可以使一系列虽然近似但在时间上和空间上都不连续的图像连续播放。因此，视觉暂留现象被人们巧妙地运用到电影、电视及动画中。目录目录5.6计算机动画技术 Adobe Ph
26、otoshop 5.6.1计算机动画概述2 2）计算机动画的分类计算机动画的分类 按表现空间的维度，可以把动画分为二维（平面）动画和三维（立体）动画。二维动画制作软件具有图形绘制、素材引入及动画制作功能，动画师借助于计算机导入素材或直接绘制关键帧画面，计算机根据两个关键帧画面利用插补技术生成所需的中间帧画面。但二维动画在表达立体效果时存在很大的障碍。三维动画技术是利用计算机生成模拟三维空间场景及各种物体随时间演变的一系列可供实时播放画面的技术。目录目录5.6计算机动画技术 Adobe Photoshop 5.6.2动画文件的格式常用的动画文件格式常用的动画文件格式GIF格式FLIC格式Flas
27、h格式目录目录5.6计算机动画技术 Adobe Photoshop 5.6.3常用动画制作软件FlashFlash Flash是美国Macromedia公司开发的矢量图编辑和动画创作的专业软件，它创作的动画体积小，可同步下载和播放。在Flash中，用帧表示动画中的一幅图像。Flash主要有以下几项功能：（1）Flash可以绘制图形、编辑文本、创作动画及应用程序。（2）Flash可以导入位图、视频和声音信息。目录目录5.6计算机动画技术 Adobe Photoshop 5.6.3常用动画制作软件FlashFlash（3）Flash支持编程，可以制作交互性很强的动画和应用程序。（4）Flash动画
28、主要由矢量图形组成，文件较小，因此Flash很适合Web开发，Web设计人员可以使用Flash创建导航控件、动画标志、形象的广告及带有同步声音的长篇动画，甚至还可以创建完整的Web站点。目录目录5.6计算机动画技术 Adobe Photoshop 5.6.3常用动画制作软件 Flash主界面如图5-9所示，整个工作环境主要包括菜单栏、工具箱、时间轴、舞台、浮动面板等几部分。目录目录 本本 章章 小小 结结 多媒体技术是现代计算机技术发展的重要成就之一，多媒体技术的发展和应用极大地推动了相关产业的发展，特别是动漫等行业近年来的高速发展，已经逐步形成了多媒体产业，甚至把多媒体技术看作计算机技术的又
29、一次革命。本章主要讲述了多媒体技术的一些基本概念、原理和方法，使读者能从整体上对多媒体技术有直观的了解。本章所涉及的内容包括如下几方面：（1）多媒体技术概述，主要讲述了多媒体技术的定义、发展、主要特征、媒体信息类型及应用领域。目录目录 本本 章章 小小 结结（2）多媒体计算机系统的组成，主要从硬件系统组成和软件系统组成两方面讲解了多媒体计算机系统。（3）多媒体信息的数字化，主要对数字音频、图形与图像、多媒体视频及计算机动画的概念、数字化过程、文件保存格式及常用工具软件进行介绍。目录目录 本本 章章 小小 结结习题习题51）选择题（1）多媒体技术中的媒体一般是指（）。A.硬件媒体B.存储媒体C.
30、信息媒体D.软件媒体（2）所谓媒体是指（）。A.计算机的输入/输出信息B.计算机屏幕显示的信息C.表示和传播信息的载体D.各种信息的编码（3）下列软件中，（）是专业化数字视频处理软件。A.Visual C+B.Adobe PremiereC.PhotoshopD.3D Studio（4）下列声音文件中，（）是波形声音文件格式。A.WAVB.CMFC.VOCD.MID目录目录 课外拓展课外拓展2007年12月20日：Windows 7 M1（Build 6519.1）正式上线；2008年12月12日：Windows 7 Beta（Build 7000）正式上线；2009年4月9日：Windows
31、 7 Preview1（Build 7106）正式上线；2009年4月21日：Windows 7 RC1（Build 7100）正式上线；2009年5月7日：Windows 7 Preview2（Build 7127）正式上线；2009年5月29日：Windows 7 RC2（Build 7200）正式上线；2009年6月8日：Windows 7 Build 7231正式上线；2009年6月18日：Windows 7 Build 7260正式上线；2009年6月22日：Windows 7 Build 7264正式上线；互动多媒体，使人类社会工作和生活的方方面面都沐浴着它所带来的阳光，新技术所带
32、来的新感觉、新体验是以往任何时候都无法想象的，现在随着国民生活水平的提高，很多多媒体技术被应用在了各类展厅中，如：博物馆、科技馆、企业展厅等等，他们被称之为多媒体展厅。目录目录 课外拓展课外拓展2009年7月14日：Windows 7 RTM（Build 7600.16385）正式上线；2011年2月22日：Windows 7 RTM SP1（Build 7601.17514.101119-1850）正式上线。2011年5月12日：北京时间13日，Windows 7 RTM SP1中文版重新发布，解决创建用户名时可能遇到的问题。2013年12月10日:北京时间12月10日消息,Windows 7于10月30日停止销售零售版本；地面互动投影1 1空中翻书2 2球幕系统3 3目录目录 课外拓展课外拓展感觉媒体1 1表示媒体2 2显示媒体3 3存储媒体4 4传输媒体5 5目录目录
