多媒体技术基础第1章.ppt
第1章 多媒体技术基础,2008年1月,教学目标,要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1、多媒体的基本概念。2、常见的媒体元素。3、多媒体制作常用软件工具。4、多媒体制作流程与设计原则。要求一般理解与掌握的内容有：5、多媒体制作所需的软硬件环境。6、人机交互界面设计与屏幕设计。7、多媒体技术的发展趋势。8、无损压缩和有损压缩。9、多媒体数据压缩标准。,授 课 内 容,1-4 多媒体数据压缩技术1-4-1数据为何能被压缩1-4-2无损压缩和有损压缩1-4-3多媒体数据压缩标准1-5 光存储技术1-5-1光存储的原理1-5-2光存储技术的发展1-6 多媒体技术的研究发展方向,1-1 多媒体的基本概念 1-1-1什么是多媒体1-1-2什么是多媒体技术1-1-3常见的媒体元素1-1-4 多媒体能做什么 1-2多媒体制作所需的软硬件环境 1-2-1多媒体计算机的硬件1-2-2多媒体计算机的软件1-2-3多媒体制作常用软件工具1-3 多媒体制作流程与设计原则1-3-1 多媒体制作流程1-3-2 人机交互界面设计与屏幕设计,1-1-1什么是多媒体,媒体也称为媒质或媒介，它是表示和传播信息的载体。文字、声音、图形、音像、动画、视频各种已知或未知的信息载体都可称为媒体。承载信息的实际载体（媒质）：纸、磁盘、光盘、半导体芯片表述信息的逻辑载体（媒介）：文字、图形、图像、音频、视频1感觉媒体 2表示媒体 3显示媒体 4传输媒体 5存储媒体,“多媒体”一词源自“Multimedia”,Multiple多重、复合,medium的复数形式media介质、媒介和媒体,教学进程,1.1 基本概念,通常所指的多媒体就是上述感觉媒体的组合，也就是声音、图像、图形、动画、文字、数据、文件等各种媒体的集合。,教学进程,虚拟现实技术,数据头盔（头戴式显示器）,数据手套（手套式输入设备）,虚拟现实的定义可归纳为：利用计算机技术生成的一个逼真的视觉、听觉触觉及嗅觉等的感觉世界，用户可以用人的自然技能对这个生成的虚拟实体进行交互考察。,虚拟现实技术是在众多相关技术上发展起来的一个高度集成的技术，是计算机软硬件技术、传感技术、机器人技术、人工智能及心理学等飞速发展的结晶。,媒体的种类,媒体经历了单媒体和多媒体时期单媒体：计算机只能处理文字和数字。多媒体：信息媒体包括文字、图像、图形、动画与视频。,1-1-什么是多媒体技术,多媒体技术是指对文字、音频、视频、图形、图像和动画等多媒体信息通过计算机进行数字化采集、获取、压缩/解压缩、编辑和存储等加工处理，再以单独或合成形式表现出来的一体化技术。上述关于多媒体技术的定义说明多媒体技术是计算机技术多媒体技术涉及的对象：文字、图像、图形、动画、音频、视频等多种信息。多媒体技术面向对象进行综合处理，并建立逻辑关系多媒体技术建立了人-机之间的交互，提供控制功能。,教学进程,以数字化形式存储和传输,信息载体的多样化,集成性,交互性,实时性,非线性,信息载体的多样性是相对于计算机而言的，即指信息媒体的多样性。多媒体就是要把计算机处理的信息多样化或多维化，从而改变计算机信息处理的单一模式，使人们能交互的处理多种信息。,集成性是指以计算机为中心综合处理多种信息媒体，它包括信息媒体的集成和处理这些媒体的设备的集成。信息媒体的集成包括信息的多通道统一获取、多媒体信息的统一组织和存储、多媒体信息表现合成等方面。多媒体设备的集成包括硬件和软件两个方面。,多媒体的交互性是指用户可以与计算机的多种信息媒体进行交互操作从而为用户提供了更加有效地控制和使用信息的手段。,教学进程,超文本（Hypertext）:“链接”,超媒体（Hypermedia）,超媒体和超文本的不同之处,超文本主要是以文字的形式表示信息，建立链接关系主要是文句之间的链接关系主要是文句之间的链接关系。超媒体：除了使用文本外，还使用图形、图像、声音、动画或影视片断等多种媒体来表示信息，建立的链接关系是文本、图形、图像、声音、动画和影视片断等媒体之间的链接关系。,1-1-常见的媒体元素,教学进程,Development,信息载体革命的3个重要里程碑,教学进程,1946年，世界上第一台电脑问世。1975年，世界上第一台个人电脑问世。,1835年，莫尔斯发明有线通信机。1876年，贝尔发明电话,1900年，发明收音机。1925年，发明电视机。,1877年，爱迪生发明留声机。1982年发明激光唱片CD。,19世纪，世界上最早的照片出现。1893年爱迪生发明无声电影。1951年提出Video构想。1975年，家用录像机开发成功。,15世纪发明活页印刷技术。1562年世界上最早报纸发行。世界上最早的杂志发行,电脑通信 可视电话 数字电视 数字音响 视频点播 电子出版物,进入多媒体时时代,多媒体的应用和发展,教学进程,通信系统,多媒体办公系统,教育培训,影视娱乐业,工业领域、科学研究,广告、出版业,医疗影像及诊断系统,1-2-1多媒体计算机的硬件,多媒体计算机的主要硬件除了常规的硬件如主机、软盘驱动器、硬盘驱动器、显示器、网卡之外，还要有音频信息处理硬件、视频信息处理硬件及光盘驱动器等部分。,1-2-2多媒体计算机的软件,1多媒体核心软件包括多媒体操作系统和音视频支持系统，或音视频核心，或媒体设备驱动程序等。2多媒体工具软件包括多媒体数据处理软件、多媒体软件工作平台、多媒体软件开发工具和多媒体数据库系统等。3多媒体应用软件 它是综合运用多媒体工具软件而编辑的实用性多媒体软件系统，是最终用户使用的多媒体产品。,1-2-3多媒体制作常用软件工具,1-3-1 多媒体制作流程,1创作脚本2流程图3素材选取与加工4媒体集成5产品发布,1-3-2 人机交互界面设计与屏幕设计,1界面设计原则（1）用户原则（2）信息最小量原则（3）帮助和提示原则（4）媒体最佳组合原则2屏幕设计原则 布局：屏幕布局因功能不同考虑的侧重点不同。各功能区要重点突出，功能明显。平衡原则。预期原则。经济原则。顺序原则。规则化原则。文字与用语：文字和用语除作为正文显示媒体出现外，还在设计题头、标题、提示信息、控制命令，会话等功能时展现。用语简洁性。文字格式。信息内容。,1-3-2 人机交互界面设计与屏幕设计,颜色的使用 限制同时显示的颜色数。画面中活动对象颜色应鲜明，而非活动对象应暗淡。尽量避免不兼容的颜色放在一起，如黄与蓝，红与绿等，若用颜色表示某种信息或对象属性，尽量用常规准则表示。,1-4-1数据为何能被压缩,首先，数据中间常存在一些多余成分，既冗余度。比如下面的字符串：KKKKKKAAAAVVVVAAAAAA上面的字符串可以被编码为下面的形式：6K4A4V6A其次，数据中间尤其是相邻的数据之间，常存在着相关性。因此，有可能利用某些变换来尽可能地去掉这些相关性。,教学进程,1.4 多媒体数据压缩技术,图像数据表示中存在着大量的冗余，图像数据压缩技术就是利用图像数据的冗余性来减少图像数据量的方法。常见图像数据冗余类型如下：,Frame1 Frame2 Frame3 Frame4 Frame5 Frame6 Frame7,1-4-2无损压缩和有损压缩,无损压缩无损压缩利用数据的统计冗余进行压缩，可完全恢复原始数据而不引入任何失真，但压缩率受到数据统计冗余度的理论限制，一般为2:1到5:1。这类方法广泛用于文本数据、程序和特殊应用场合的图像数据（如指纹图像、医学图像等）的压缩。经常使用的无损压缩方法有Shannon-Fano编码、Huffman编码、游程（Run-length）编码、LZW编码（LempelZivWelch）和算术编码等。,1-4-2无损压缩和有损压缩,有损压缩 有损压缩方法利用了人类视觉对图像中的某些频率成分不敏感的特性，允许压缩过程中损失一定的信息；虽然不能完全恢复原始数据，但是所损失的部分对理解原始图像的影响较小，却换来了大得多的压缩比。有损压缩广泛应用于语音、图像和视频数据的压缩。衡量一个压缩编码方法优劣的重要指标是：(1)压缩比要高；(2)压缩与解压缩要快；(3)解压缩的图像质量要好。,1-4-3多媒体数据压缩标准,目前已公布的数据压缩标准有：用于静止图像压缩的JPEG标准；用于视频和音频编码的MPEG系列标准；用于视频和音频通信的H.261、H.263标准；用于二值图像编码的JBIG标准等。,1-5-1光存储的原理,一般来说，CD光盘、DVD光盘等光存储介质采用的存储方式都与软盘、硬盘相同，都是以二进制数据的形式来存储信息。要在这些光盘上存储数据，需要借助激光将电脑转换后的二进制数据用数据模式刻在扁平、具有反射能力的盘片上。而为了识别数据，光盘上定义激光刻出的小坑代表二进制的“1”，而空白处则代表二进制的“0”。,磁介质,教学进程,数据存储技术：大容量、快响应、高可靠,光盘介质与半导体介质,5”光盘,650MB/4.7GBCD-ROM/DVD-ROMCD-R、CD-RWDVD-R、DVD-RW,Smart Media,8MB 1GB,教学进程,1-5-2光存储技术的发展,蓝光光盘 Blu-ray Disc是下一代光存储技术中最为强烈的竞争者,在人类对多媒体的品质要求日益严格的情况下，用以储存高画质的影音以及高容量的资料储存。Blu-ray的命名是来自于其采用的激光波长405纳米（nm），刚好是光谱之中的蓝光，因而得名。HD-DVD蓝光技术最为强大的挑战者 HD-DVD规格，就是改编自目前标准DVD规格而设计的,它完全承袭标准DVD数据层相同厚度，却是不折不扣采用蓝光激光技术，但却拥有较短的光波长度，能储存较密集的数据到盘片上。HD-FVD国内市场的新兴之秀 由中国台湾地区工业技术研究院联合29家厂商所组成的台湾前瞻光存储研发联盟，共同开发了“红光高画质影音光碟机（High Denifition FVD，HD-FVD）”。HD-FVD在播放相同画质的影音节目时，其成本大约是蓝光HD-DVD的1/10，因此HD-FVD是相对具有较强价格竞争力的产品。,1-6 多媒体技术的发展趋势,网络化网络和计算机技术相交融的交互式多媒体将成为21 世纪多媒体发展方向。交互式多媒体是指不仅可以从网络上接受信息、选择信息,还可以发送信息,其信息是以多媒体的形式传输。利用这一技术,人们能够在家里购物、点播自己喜欢的电视节目。多媒体终端的部件化、智能化和嵌入化。近年来随着多媒体技术的发展,TV 与PC 技术的竞争与融合越来越引入注目,数字机顶盒技术适应了TV 与PC 溶合的发展趋势,延伸出“信息家电平台”的概念,使多媒体终端集家庭购物、家庭办公、家庭医疗、交互教学、交互游戏、视频邮件和视频点播等全方位应用为一身,代表了当今嵌入化多媒体终端的发展方向。,1-6 多媒体技术的发展趋势,智能化 多媒体有关图像信息处理技术的研究，已经不再是停留在信号特征这一级，而是发展到了对于图像内容的理解，这对于提高图像信息在网络上的传输速度和提高压缩效率非常重要。三维化如今多媒体技术的研究就是要将计算机视觉技术和图形学技术的内容结合起来，即所谓的增强现实技术。这样做可以将诸如视频会议系统的现场图像和计算机生成的图像叠加在一起，使多媒体的应用效果产生极大的改观，应用范围也随之发生新的拓展。,课后习题参考答案,一、填空题1多样化 交互性 集成性2输入 输出3图形 图像4创作脚本 流程图 素材选取与加工 媒体集成 产品发布 5用户类型 信息最小量原则 帮助和提示原则 媒体最佳组合原则6平衡原则 预期原则 经济原则 顺序原则 规则化原则7有损压缩 无损压缩8JPEG MPEG 视频和音频通信 二值图像编码9光学 激光 激光10智能化 三维化,二、简答题,1多媒体产品的最大特点是什么？答：多媒体技术具有以下的关键特性：多样化、交互性、集成性。最大特点是交互性。交互性是影视作品和多媒体作品的主要区别，是多媒体产品的最大特点。它允许用户参与其中，可以通过各种操作去控制整个过程，可以打乱顺序任意选择，可通过有意或无意的操作来改变某些音频或视频元素的特征。交互实际上就是用户在某种程度上的参与。2多媒体能做什么？答：多媒体的应用已经涵盖到各行各业，如：广告、展示系统、计算机游戏、教学系统、办公自动化和会议系统、交互式数字电视等3简述多媒体的制作流程。答：多媒体的制作流程包括：创作脚本流程图素材选取与加工媒体集成产品发布。,二、简答题,4无损压缩和有损压缩有什么异同？答：无损压缩利用数据的统计冗余进行压缩，可完全恢复原始数据而不引入任何失真，但压缩率受到数据统计冗余度的理论限制，一般为2:1到5:1。由于压缩比的限制，仅使用无损压缩方法不可能解决图像和数字视频的存储和传输问题。有损压缩方法利用了人类视觉对图像中的某些频率成分不敏感的特性，允许压缩过程中损失一定的信息；虽然不能完全恢复原始数据，但是所损失的部分对理解原始图像的影响较小，却换来了大得多的压缩比。5什么是光存储技术？答：光存储技术是一种通过光学方法读/写数据的存储技术，一般情况下使用激光作为光源，所以也可称为激光存储。光盘是集光、机、电三者为一体的信息存储技术，它利用光学方法在记录介质上进行信息读/写。光盘的特点是容量大、寿命长、价格低、携带方便，是永久存储多媒体信息的理想媒体。,
