1、音频、视频、图像信息的加工一、基本概念与实例欣赏 自然界中存在的各种声音，都是由于物体振动产自然界中存在的各种声音，都是由于物体振动产生的。物体振动使得空气产生振动波，再由人体生的。物体振动使得空气产生振动波，再由人体内耳接收，形成听觉。这种内耳接收，形成听觉。这种声音的波形变化是连声音的波形变化是连续的，称为模拟音频续的，称为模拟音频。计算机中所存贮的任何信息，包括计算机中所存贮的任何信息，包括声音信息，都声音信息，都是用二进制数值来表示是用二进制数值来表示的，我们把这类音频称为的，我们把这类音频称为数字音频数字音频。（一）数字音频的采集和加工书P8588音频的基本的知识：音频的基本的知识：
2、什么是数字化音频技术？什么是数字化音频技术？把模拟音频转成数字音频，在电脑音乐里就称作把模拟音频转成数字音频，在电脑音乐里就称作采样采样，其过其过程所用到的主要硬件设备便是程所用到的主要硬件设备便是模拟模拟/数字转换器数字转换器（Analog to Digital Converter，即，即ADC）。采样的过程实际上是将通常的模拟音频信号的）。采样的过程实际上是将通常的模拟音频信号的电信号转换成许多称作电信号转换成许多称作“比特（比特（Bit）”的二进制码的二进制码0和和1，这些，这些0和和1便便构成了数字音频文件构成了数字音频文件。模拟信号模拟信号数字信号数字信号采样的频率、采样的位数、比特
3、率(位速率)采样的频率采样的频率(采样率、采率采样率、采率 )是指录音设备在一是指录音设备在一秒钟内对声音信号的采样次数，采样频率越高秒钟内对声音信号的采样次数，采样频率越高声音的还原就越真实越自然。声音的还原就越真实越自然。在当今的主流采集卡上，采样频率一般共分为22.05KHz、44.1KHz、48KHz三个等级。采样位数：可以理解为采集卡处理声音的解析采样位数：可以理解为采集卡处理声音的解析度。这个数值越大，解析度就越高，录制和回度。这个数值越大，解析度就越高，录制和回放的声音就越真实。放的声音就越真实。比特率比特率(码率等码率等)：表示经过编码：表示经过编码(压缩压缩)后的音后的音频数
4、据每秒钟需要用多少个比特来表示，换句频数据每秒钟需要用多少个比特来表示，换句话说是指在一个数据流中每秒钟能通过的信息话说是指在一个数据流中每秒钟能通过的信息量。比特率越高音质越好，但编码后的文件越量。比特率越高音质越好，但编码后的文件越大；如果比特率越少则情况刚好相反。大；如果比特率越少则情况刚好相反。如下图，图中的正弦曲线代表原始音频曲线；填了颜色的方格代表采样后得到的结果，二者越吻合说明采样结果越好。上图中的横坐标便是采样频率；纵坐标便是采样分辨率。X轴：采样频率轴：采样频率Y轴轴:采样分辨率采样分辨率采样的频率越大频率越大则音质越有保证；同理，当纵坐标的采样的分采样的分辨率辨率越小则越有
5、利于音质的提高，即采样的位数越大越好。采样频率一般共分为22.05khz、44.1khz、48khz三个等级。22.05只能达到fm广播的声音品质，44.1khz是cd音质，48khz则是dvd audio或专业领域才会采用。X轴：采样频率轴：采样频率Y轴轴:采样分辨率采样分辨率8位（8Bit）不是说把纵坐标分成8份，而是分成28256份；同理16位是把纵坐标分成21665536份；而24位则分成224=16777216份。现在我们来进行一个计算，看看一个数字音频文件的数据量到底有现在我们来进行一个计算，看看一个数字音频文件的数据量到底有多大。多大。分析：一秒钟内采样44.1千次，每次的数据量
6、是16232bit，一秒钟内的数据量便是44.1k32bit 一个字节（Byte）含有8个位（Bit），一个汉字在电脑里占用两个字节，那么44.1k32bit的空间可以存储（44.1k32bit）/（28）=88200个汉字，也就是说一秒钟的数字音频数据量与近九万个汉字（一部中篇小说）的数据量相当。假设我们是用假设我们是用44.1kHz、16bit来进行立体声（即两个声道）采样，来进行立体声（即两个声道）采样，即采样成标准的即采样成标准的CD音质（也称作红皮书音频）。一秒钟的数字音频数据量音质（也称作红皮书音频）。一秒钟的数字音频数据量相当于多少个汉字？相当于多少个汉字？常见音频文件类型常见音
7、频文件类型 APE格式：是一种无损压缩音频格式 CD Audio目前CD唱片所采用的格式，又叫“红皮书”格式，记录的多是波形流。但缺点是无法编辑，文件长度太大。WAV微软的标准声音格式。Windows本身存放数字声音的标准格式，目前也成为通用性的数字声音文件格式。WAVE文件是以声音的波形来表示声音的，这种音频格式基本上不经过什么压缩，所以体积较大。Ra/Rm/RMXRealNetworks公司开发的主要适用于网络实时数字音频流技术的文件格式，它将音频文件大大压缩，所以在高保真方面远不如MP3，不过体积小，适合实时收听是最大的优势。WMA是微软公司针对Real公司（冤家路窄）开发的新一代网上流
8、式数字音频压缩技术。这种压缩技术的特点是以减少数据流量但保持音质的方法来达到更高的压缩率目的，同时兼顾了保真度和网络传输需求，所以具有一定的先进性，其压缩率一般可以达到1:18。甚至慢慢开始侵蚀MP3的地盘了（相同音质，Wma文件是Mp3文件大小的一半）此外，WMA还可以通过DRM(Digital Rights Management)方案加入防止拷贝，或者加入限制播放时间和播放次数，甚至是限制播放的机器，可有力地防止盗版。MIDI是Musical Instrument Digital Interface的缩写，又称作乐器数字接口，是数字音乐/电子合成乐器的统一国际标准。它定义了计算机音乐程序、
9、数字合成器及其它电子设备交换音乐信号的方式，规定了不同厂家的电子乐器与计算机连接的电缆和硬件及设备间数据传输的协议，可以模拟多种乐器的声音。MIDI文件就是MIDI格式的文件，在MIDI文件中存储的是一些指令。把这些指令发送给声卡，由声卡按照指令将声音合成出来。DVD Audio 是新一代的数字音频格式，与DVD Video尺寸以及容量相同，为音乐格式的DVD光碟，取样频率为“48kHz/96kHz/192kHz”和“44.1kHz/88.2kHz/176.4kHz”可选择，量化位数可以为16、20或24比特，它们之间可自由地进行组合。低采样率的192kHz、176.4kHz虽然是2声道重播专
10、用，但它最多可收录到6声道。而以2声道192kHz/24b或6声道96kHz/24b收录声音，可容纳74分钟以上的录音，动态范围达144dB，整体效果出类拔萃。常见音频文件类型常见音频文件类型 MP3MP3是MPEG-1 LAYER3的简写，是网上最为流行的音乐存放、下载格式。MP4采用的是美国电话电报公司(AT&T)所研发的以“知觉编码”为关键技术的a2b音乐压缩技术，由美国网络技术公司(GMO)及RIAA联合公布的一种新的音乐格式。MP4在文件中采用了保护版权的编码技术，只有特定的用户才可以播放，有效地保证了音乐版权的合法性。另外MP4的压缩比达到了1:15，体积较MP3更小，但音质却没有
11、下降。不过因为只有特定的用户才能播放这种文件，因此其流传与MP3相比差距甚远。VOC文件，在DOS程序和游戏中常会遇到这种文件，它是随声霸卡一起产生的数字声音文件，与WAV文件的结构相似，可以通过一些工具软件方便地互相转换。常见音频文件类型常见音频文件类型 音频的播放软件音频的播放软件 千千静听 Realplayer Media player 暴风影音 音频播放软件的选择有很多，我个人认为，电脑上不必安上太多的音音频播放软件的选择有很多，我个人认为，电脑上不必安上太多的音频播放软件，有频播放软件，有1-2个就足够了，选个适合自己使用的，使用内存小个就足够了，选个适合自己使用的，使用内存小的就可
12、以了的就可以了 录音前应做好的准备：录音前应做好的准备：对自己应该有三问：对自己应该有三问：我要录什么？我要录什么？我为什么要录这些东西？我为什么要录这些东西？我要怎么去录？我要怎么去录？明确内容明确内容明确目的明确目的明确方法明确方法确定主题，这个主题应该是确定主题，这个主题应该是适合于用声音来表现的。适合于用声音来表现的。规划好实际需要录制的内容。规划好实际需要录制的内容。使用目的关系到对音质要求的高使用目的关系到对音质要求的高低，也关系到采集设备的选择。低，也关系到采集设备的选择。选用专业的录音设备进行录制，选用专业的录音设备进行录制，也可以用电脑直接录制（注意也可以用电脑直接录制（注意
13、话筒和声卡的质量），还可以话筒和声卡的质量），还可以用录音笔或带有录音功能的用录音笔或带有录音功能的MP3播放器进行录制等。播放器进行录制等。数字音频的采集与加工数字音频的采集与加工 书书P8688书书P8687 Cooledit Pro 加工：去掉文件中的错误，增加混响加工：去掉文件中的错误，增加混响,合成音轨合成音轨,分离出伴奏音乐等分离出伴奏音乐等用合适的文件格用合适的文件格式保存，如式保存，如WAV格式，格式，mp3格式格式常见的音频处理常见的音频处理软件还有：软件还有：Eo video 等。教师主页，教学软件中提供了这两种软件的下载教师主页，教学软件中提供了这两种软件的下载数字音频小
14、结：数字音频给我们的生活带来了前所未有的变化。它以音质优秀、传播无损耗、可进行多种编辑和转换而成为主流，并且应用于各个方面。例如我们常使用到的音响设备、IP电话、卫星电话、数字卫星电视以及专业录音、制作等。展望未来，数字音频将会应用于更多的领域，而且会拥有更清晰、更真实的音质、更小巧的体积和更方便的传输和转换功能。(二）视频的采集与加工 所谓视频是指连续画面组成的动态场景。一般是通过实际拍摄得到的。视频采集可以有三种方式。书p89常见的视频加工软件有(书p90）：Ulead Video StudioAdobe Premiere ProEDIUS非线性编辑软件霸等 视频文件的格式 常用格式有：M
15、PEG1、VCD、SVCD、AVI、MPEG2、DVD、VOB、MPG、MPEG4、DIVX、ASF、WMV、RM、QUI、FLV.其中AVI是一种最常见的格式定义如下：Audio/Video Interleave（音频/视频隔行扫描）的缩写。AVI是Windows下的指定视频文件格式，也是PC系统中使用最为广泛的视频文件格式，同QUICKTIME和MPEG并称为电脑的三大主流视频技术。AVI格式在PC视频编辑领域的通用性也最好，几乎所有的视频编辑软件都可以直接操作非压缩的AVI文件。MPEG数字视频压缩技术MPEG是活动图象专家组(Moving Picture Expert Group)的缩
16、写。MPEG标准主要有以下五个，MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7及MPEG-21等。MPEG标准的视频压缩编码技术主要利用了具有运动补偿的帧间压缩编码技术以减小时间冗余度，利用DCT技术以减小图象的空间冗余度，利用熵编码则在信息表示方面减小了统计冗余度。这几种技术的综合运用，大大增强了压缩性能。所谓流媒体是指采用流式传输的方式在Internet/Intranet播放的媒体格式，如音频、视频或多媒体文件。流媒体实现的关键技术就是流流媒体实现的关键技术就是流式传输。式传输。流媒体流媒体流式传输流式传输主要指将整个音频和视频及三维媒体等多媒体文件经过特定的压缩方式解析成一个个压
17、缩包，由视频服务器向用户计算机顺序或实时传送。流媒体在播放前并不下载整个文件，只将开始部分内容存入内存，在计算机中对数据包进行缓存并使媒体数据正确地输出。网络视频的下载与录制 维棠FLV视频下载软件：能帮助你下载国内外大多数FLV视频分享网站（如YouTube、Mofile、土豆网、六间房、优酷网等）的视频内容；并且具有断点续传功能，集成了FLV视频播放器、FLV视频转码器，能下载也能播放。欣赏欣赏进行有趣加工的视频文件。进行有趣加工的视频文件。其他可以实现录制在线视频的软件：QQ影音，网络电视软件里的UUSEE的实时录制功能也很强大,还能制定计划任务实现定时录制；超级捕快，可 直接录制保存为
18、AVI、WMV、MPEG、FLV、SWF等各种视频文件。还可以在录制时添加日期、文字、图片等（三）数字化图像的采集加工 采集方式p95 加工软件 p96一、图像的表达特点：书一、图像的表达特点：书P92 形象，生动，色彩丰富 跨越文字的限制，主题表达明确矢量类矢量类位图类位图类二、图像的类型 位图位图(点阵图像):它由许多点（称为像素）组成的。优点：色彩丰富；优点：色彩丰富；缺点：文件容量大、缩放和旋转易失真。缺点：文件容量大、缩放和旋转易失真。相关软件：画图、photoshop、PhotoImpact、Fireworks、Painshop、ACDSee类别类别常用软件常用软件功能特点功能特点
19、适用性适用性简易简易型图型图像软像软件件画图画图Windows自带，对运行环境要求自带，对运行环境要求低，具备基本的绘图功能低，具备基本的绘图功能适宜初学者使用适宜初学者使用美图秀秀美图秀秀丰富的实用工具集，简易的操作丰富的实用工具集，简易的操作界面界面适宜普通家庭和办公适宜普通家庭和办公中的基本图像处理中的基本图像处理普及普及型型 图图像软像软件件ACDSee强大的格式兼容性，方便实用的强大的格式兼容性，方便实用的基本处理功能基本处理功能以看图为主，处理为以看图为主，处理为辅助的一般用户使用辅助的一般用户使用photoshop具有强大功能的软件，集图像扫具有强大功能的软件，集图像扫描、编辑修
20、改、图像制作、广告描、编辑修改、图像制作、广告创意，图像输入及输出于一体创意，图像输入及输出于一体深受广大平面设计人深受广大平面设计人员和电脑美术爱好者员和电脑美术爱好者的喜爱的喜爱位图文件的大小计算BMP与JPG理论大小计算方法：首先计算图片的总像素数然后计算每个像素的大小每个像素的位数。有1（单色），4（16色），8（256色），16（64K色，高彩色），24（16M色，真彩色），32（4096M色，增强型真彩色）等n位2n种颜色的彩色位图近似字节数可以用下面的公式计算：BMP文件大小约等于 54+4*2n+（w*h*n)/8 例如，一个800600的24位几乎占据1.37MB空间 练习：
21、如果图片大小800*600的位图，16色，则这个位图所占空间约为？800*600*4/(8*1024)=234K二、图像的类型 矢量矢量图形（向量图形）：它以数学的向量方式来记录图像内容。优点：色彩变化少、文件容量小、放大或旋转图像不优点：色彩变化少、文件容量小、放大或旋转图像不 会失真。会失真。缺点：不容易制作色彩变化太多的图像缺点：不容易制作色彩变化太多的图像相关软件：Flash、CorelDraw、Adobe Freehand Auto CAD类别类别常用软件常用软件功能特点功能特点适用性适用性普及型普及型 图像软件图像软件Flash可用来制作静态图可用来制作静态图像和可互动的动画，像和
22、可互动的动画，可以任意缩放不失可以任意缩放不失真，文件体积不大。真，文件体积不大。适宜网络图形适宜网络图形和动画的制作，和动画的制作，深受各层次用深受各层次用户的喜爱户的喜爱专业型图专业型图像软件像软件CorelDraw强大的二维、三维强大的二维、三维建模能力，丰富的建模能力，丰富的图形处理功能，可图形处理功能，可以任意缩放不失真。以任意缩放不失真。适宜专业的图适宜专业的图形设计人员使形设计人员使用用请同学们欣赏动画：七巧板 位图图像位图图像矢量图形矢量图形特征特征能较好表现色彩能较好表现色彩浓度与层次浓度与层次可展示清楚线条或文字可展示清楚线条或文字用途用途照片或复杂图像照片或复杂图像文字、
23、商标等相对规则文字、商标等相对规则的图形的图形图影缩放图影缩放结果结果放大或旋转图像放大或旋转图像易失真易失真放大或旋转图像不易失放大或旋转图像不易失真真制作制作3D影像影像不可以不可以可以，不容易制作色彩可以，不容易制作色彩变化太多的图像变化太多的图像文件大小文件大小较大较大较小较小常用的文常用的文件格式件格式BMP、PSD、TIFF、GIF、JPEG、PNGEPS、PS、WMF、SWF、CDR、AI、ID、FLV、DWG 图像与图形的区别图像与图形的区别常见的存储格式描述常见的存储格式描述格式格式优点优点缺点缺点综述综述BMP 在在windows下得到广泛下得到广泛使用使用只能在只能在wi
24、ndows下使用下使用可以以包含每个像素可以以包含每个像素1 1位位、4位、位、8位或位或24位的图像位的图像GIF 文件小巧，支持动画文件小巧，支持动画不能储存不能储存CMYK或或HIS色彩模式的数据色彩模式的数据具有顺序的组织形式具有顺序的组织形式PNG 无损压缩、逐层逼近无损压缩、逐层逼近和支持和支持a通道（可以定通道（可以定义某一部分色彩透明）义某一部分色彩透明）流式网络图形格式流式网络图形格式,是是一种无损压缩的位图一种无损压缩的位图图像格式图像格式 JPG 是一种压缩位图格式，是是一种压缩位图格式，是目前为止用于摄影图目前为止用于摄影图像的最好压缩方法像的最好压缩方法 是数字化图像
25、的主要存是数字化图像的主要存储格式储格式PDF PDF文件使用了工业标文件使用了工业标准的压缩算法，易于准的压缩算法，易于传输与存储。传输与存储。只能使用特定的浏只能使用特定的浏览器才能浏览。览器才能浏览。CDR有临描功能，有临描功能，cdr可以将可以将位图轻易的转化为矢量位图轻易的转化为矢量图，实色填充使得打印图，实色填充使得打印效果与预览一致，印刷效果与预览一致，印刷行业的宠儿行业的宠儿只能使用特定的浏只能使用特定的浏览器才能浏览览器才能浏览CorelDraw专用文件存专用文件存储格式广泛地应用于商标储格式广泛地应用于商标设计、标志制作、模型绘设计、标志制作、模型绘制、插图描画、排版及分制
26、、插图描画、排版及分色输出等诸多领域色输出等诸多领域三、设计图像表达信息 1图像设计与制作的根本目的：传达信息。再到具体的制作过程，都要围绕特定的主题展开。2图像设计与制作过程要注意的方面考虑创意、构图、色彩选择制作方法和工具具体的制作过程考虑图像所针对的人群，符合他们的接受能力、审美意识、社会心理、习俗和禁忌。遵循相关的法律法规。写意生活CD封面制作P97102上机作业 抠图、自由变换、渲染、图层模式与图层样式等基本内容，在很多图像处理中都是必不可少的。Photoshop是一种利用多图层分别处理、综合显效的图像处理软件。作业简评 技术有穷，创意无限新技术图片搜索引擎 TinEye是一个反向图像搜索引擎，也是互联网上第一个使用图像识别技术的图片搜索引擎。请同学们自行体验
