《多媒体技术与应用》教学大纲(完整版)(DOC35页).doc
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1、第1章多媒体技术基础知识2第1节多媒体技术概述2一.多媒体技术的特点2二.多媒体信息和文件3三.多媒体关键技术及其标准4四.多媒体技术的应用领域5第2节多媒体个人计算机5一.从PC到MPC5二.中央处理器的本地信号处理6三.CD-ROM与DVD-ROM驱动器6四.音频信息处理和声卡6五.图形、图像处理和显示卡7六.视频信息处理和视频卡8七.MPC的外部设备8八.Windows的免费多媒体软件9第3节其他多媒体设备10一.触摸屏10二.数码相机11三.数码视听设备12第4节多媒体素材制作概述12一.多媒体素材12二.文本数据制作13三.图像数据制作13四.动画数据制作13五.声音数据制作14六.
2、视频数据制作14七.音、像制作工具的特点14第一章复习与思考题:15第2章 图像处理软件Photoshop CS317第1节Photoshop CS3 的特点17一、界面与工具17二、浮动面板19第2节图像的选取20一、使用选择工具20第3节图像的创作21一、在Photoshop CS3中绘图21第4节图像的修饰22一、对图像进行修饰处理22二、擦除图像22三、使用路径23第5节使用图层23一、简单图像的制作23第6节使用通道25第7节图像色彩处理25第8节使用滤镜技术26第二章复习与思考题:28第三章 二维动画制作软件FLASH CS328第1节FlashCS3基础知识28一.FlashCS
3、3功能介绍和概述29二、 Flash界面介绍29三、FLASH的工具29第2节 FALSHCS3 对象介绍29一对象的种类介绍:29二、FlashCS中对象的来源30三、元件及元件库的使用30第3节 Flash帧和图层的基本操作30一、概念:30二、图层基本操作31第4节 Flash动画制作初步31一、基本概念31二、简单动画制作32第5节 Flash高级动画制作技巧33一、引导线动画33二、遮罩动画34三、复合动画制作(略)34第6节 声音的编辑和使用34一、导入外部声音34二、引用声音34三、编辑声音34四、给按钮加上声效34第7节 动画发布34第三章复习与思考题:35第1章 多媒体技术基
4、础知识教学目的和要求:1. 掌握多媒体技术的特点。2. 掌握多媒体信息的基本构成和文件格式。3. 掌握多媒体信息处理的基本技术。4. 了解多媒体技术的应用领域。5. 掌握MPC的基本组成。6. 了解中央处理器的本地信号处理。7. 了解其他多媒体设备8. 掌握多媒体素材处理的基本技术课时安排:10学时。第1节 多媒体技术概述一. 多媒体技术的特点多媒体技术就是利用计算机技术来处理文本、图形、图像、声音、视频等多种媒体信息,使之在不同媒体间能够建立起逻辑连接,集成为一个具有交互性的系统。1. 集成性多媒体技术不仅集成了多种媒体,而且集成同了多种技术,包括计算机技术、通信技术、电视技术和其他音像处理
5、技术。通过在同一个文件中把来自多个通道的信息统一获取、组织、存储和合成,使文字、图像、声音等各种媒体信息能在播放时同步地作用于我们的听觉、视觉等感官,从而取得最佳的效果。2. 实时性在多种媒体信息进行综合处理和集成时,声音和动态图像(视频)密切相关,随时间实时变化,这就决定了多媒体技术必须要支持实时处理,播放时,声音和图像不应出现停顿或不同步现象。3. 交互性多媒体技术则可以实现用户对信息的主动选择和控制。在多媒体系统中,用户可以借助交互活动控制信息的传播,甚至参与信息的组织过程,使之对感兴趣的画面或内容进行记录或者专门的研究。4. 数字化在多媒体系统中,所有多媒体信息都是用数字信号表示,易于
6、进行加密、压缩等数值运算,提高信息的安全与处理速度,且抗干扰能力强,在信号的存储和复制中能够达到更高的保真度。 二. 多媒体信息和文件1. 文本媒体文本可区分为英文文本和中文文本,前者由ASCII表示每个字符占用一个字节,后者由符合中国国标的双字节编码表示,每个字符占用两个字节。向计算机输入文本信息主要靠键盘输入,也可以使用扫描仪输入,利用光学字符识别器/阅读器,还可以输入手写字符。2. 声音媒体声音包括音乐与语音。频率范围在20Hz20kHz之间、人耳可以听到的声音称为音频,连续的模拟音频信号须转换为离散的数字信号,组成数字音频后,才能被计算机存储和处理,这个过程就是模拟音频的数字化,包括采
7、样、量化和编码三个环节。在多媒体系统中,用来存储数字音频信息的常用文件有WAV、MID和MP3等多种格式。3. 图形与图像图形是指从点、线、面到三维空间的黑白或彩色几何图形,也称为矢量图形。图形文件有二维与三维之分,二维为平面图形,三维为立体图形。图像以像素作为最小元素,用灰度或色彩来显示图像的黑白或颜色。图像可以通过扫描仪输入计算机,或者用数码照相机拍摄后输入计算机。4. 动画与视频图像人眼有视觉暂留的生理现象,利用这一现象让一系列逐渐变化的画面以足够的速率连续出现,就可以感觉到画面上的物体在连续运动。动画要求的速率为20帧/秒。动画通常是人工创造的连续图形,画面可以逐帧绘制,也可以根据设定
8、的场景,用计算机和图形加速卡等硬件实时计算出下一帧的画面。动画有二维与三维之分。视频图像也是借助于视觉暂留来实现。每一帧视频图像都是一幅静态图像。在视频技术中除继续采用JPEG压缩标准缩小每帧图像所占用的空间外,还采用MPEG动态压缩标准。常用的视频图像文件主要有AVI、MPEG、ASF等格式。5. 多媒体数据文件在多媒体系统中,一切多媒体信息均可用数据文件来存储。有些文件只包含一种媒体类型,也有些可包含多种媒体类型。文件的格式不仅随所描述的媒体而有区别,也随着使用它的公司或软件而不同。多媒体文件通常需要占用较大的存储空间。例如:使用44.1kHz的采样频率进行采样,样本值用16位的精度存储,
9、则录制1分钟的声音,在WAV文件中所需的存储空间为: 采样频率(Hz)样本位数/8时间(s)=44 10016/8 60=5 292 000(B),即5.05MB。显而易见,对声音和图像的质量要求越高,所需的存储空间也越大。同样的内容,如果选择不同的存储格式,文件的大小也会有不小的差异。为了方便多媒体文件的制作,许多公司研制了各种工具软件,供用户选择使用,如素材制作工具,集成创作工具。三. 多媒体关键技术及其标准1. 只读光盘存储器音频、视频文件通常包含大量的数据,传统的软盘已不能满足需求。光盘不仅易于装卸,且具有存储量大、价格低廉等特点。从CD唱盘、VCD影碟,到DVD数字通用光盘,如今已普
10、及,成为多媒体系统大容量存储的首选。只读光盘上记录的信息是使用激光束预先在反射层上刻录的。一般“1”被刻成凹坑,“0”保持为原来的平面。实际读盘时,“1”信号通常都在凹坑的前沿和后沿出现。CD光盘只有单面盘。DVD使用波长更短的红色可见激光,能读取更小的凹坑和更密的光道。DVD可以制成双层盘和双面盘。光盘的读/写都要遵循一定的标准。在光盘的不同标准中,记录数据的格式也不尽相同,因而不能互换。2. 数据压缩和解压缩音、视频文件的大数据量引发了对大容量存储器的要求。压缩和解压缩是减小存储容量和所需数据传输率的有效手段,也是实现对音、视频信息实时处理的重要关键技术。在声音和图像数据中,都存在着冗余的
11、数据。这就为数据压缩提供了可能性。常见的数据冗余种类有空间冗余、时间冗余和感觉冗余等。数据压缩算法可区分为无损压缩和有损压缩两种。前者能在解压缩后还原为原始信号,压缩比一般为24;后者为不可逆压缩,还原后可能会丢失部分信息,但一般人不易察觉它与原始声音、图像之间的区别,而压缩比则可大大提高,达到10100倍。在压缩与解压缩算法中包含了大量运算。为了获得快速的运算与处理速度,常常采用专用芯片,也可以用软件来实现,只是速度比硬件实现慢一些。20世纪80年代,国际标准化组织(ISO)和国际编报电话咨询委员会(CCITT)联合组成了两个专家组联合图像专家组(JPEG)和运动图像专家组(MPEG),制定
12、了两种数据压缩编码系列标准,从20世纪90年代初陆续公布实行。3. 超文本/超媒体技术超媒体 = 超文本 + 多媒体超文本是由若干信息节点和表示信息节点间相关性的“一个由链”所构成的、具有一定逻辑结构和语义的网络。作为交互式的信息显示系统,超文本/超媒体都具有节点和链构成的非线性网状结构,节点是信息存储或显示的基本单位,其大小是可变的,从一个节点指向另一个节点的指针成为链,它代表了节点之间信息的联系。运行在因特网上的万维网,是目前最流行的超文本系统之一。超文本标记语言(HTML)被用作万维网网页的描述语言,不仅用标记来定义网页的格式和组成,也用标记来描述网页中存在的各种超级链接。随着超文本扩展
13、为超媒体,现在HTML也可用来描述音频、视频与动画,并越来越多地被用来制作光盘上的多媒体节目。四. 多媒体技术的应用领域1. 多媒体计算机家用电脑一般都具有丰富的多媒体功能,成为普及多媒体应用的有力工具。近年来出现的新型家用电脑能够集音响、录像与电视功能于一身,甚至打开电脑就实现听CD唱片、观看电视、录制电视节目等多媒体应用功能。2. 多媒体音像设备MPC应用的流行,带动了多媒体外部设备的成长。不仅扫描仪、系列音箱、光盘刻录机等已越来越多地成为MPC用户常用的外部设备,而且涌现了一批既可用作MPC外设、又可独立使用的数码产品。3. 多媒体网络应用从涉及的媒体来区分,现有的因特网应用分为两大类。
14、一类是以文本和图形媒体为主的数据通信,另一类则是以音频和视频媒体为主的多媒体网络应用。IP电话、实时电视会议、声音点播和视频点播,都是当前多媒体网络应用的实例。提高网络带宽、减少时延和抖动是需要解决的问题。4. 多媒体教学与电子出版多媒体教学不仅丰富多彩、便于交互,而且可通过各种计算机辅助教学软件的运用,达到“因人施教”,用“以学生为中心”取代“以教师为中心”的目标。其主要应用表现在多媒体教室、CAI课件和电子出版物等方面。第2节 多媒体个人计算机一. 从PC到MPC1. PC的组成与结构 一般地说,一台传统的PC由中央处理器、内存储器、外存储器、基本外部设备与若干扩展卡组成。各组成部分之间的
15、信息交流可通过总线完成。2. MPC的基本组成早期的PC只能处理文本和数字,借助键盘和显示器用文本媒体进行人机交互。MPC的诞生,使计算机能够集声、文、图、像的处理于一身,同时把人机交互扩充到声音和图像等媒体。1985年,美国Commodore公司制成了世界上第一台多媒体计算机Amiga系统。它采用了当时功能较强的Motorola16位微处理器MC68000为CPU,配置了由该公司研制的Agnus8370(图形处理)、Paula8364(音响处理)、Denise8362(视频处理)等3个专用芯片和专用的多任务操作系统,能支持下拉菜单、多窗口、图符等功能。PC采用的“主板扩展板”的结构,使它很容
16、易被扩展为MPC。例如在PC硬件的基础上增加一台CDROM光驱、一块声卡和一组音箱,就可以构成基本的MPC硬件,即PCCDROM声卡音箱(或耳机)MPC 目前市场上流行的MPC主流产品大都是IBM PC及其兼容机的升级产品,采用Microsoft的Windows作为操作系统。另一重要的MPC产品来自Apple公司的Macintosh系列,它通常配有Macromedia公司的多媒体系列工具,能为用户提供多媒体应用的各种功能。3. MPC的标准 1990年,Microsoft公司在由其召开的多媒体开发工作者会议上,首次提出了多媒体个人计算机的技术标准MPC1.0。1991年,由IBM、Intel等
17、几十家软、硬件公司联合组成了“多媒体PC市场协会”。协会确认MPC1.0为MPC应具备的最低软、硬件标准,同时规定,只有达到或超过MPC1.0标准的计算机,才能使用MPC标志。1993年5月和1995年6月,MPMC又相继公布了经过修订的MPC2.0和MPC3.0标准。二. 中央处理器的本地信号处理 在早期的多媒体系统中,常使用专用的“数字信号处理器”(digital signal processor,DSP)芯片来处理不同的多媒体数据。CPU技术的发展,使我们有可能把声音和图像的处理功能集成到CPU中,由同一个芯片来统一承担CPU与DSP的功能。这就是所谓的CPU“本地信号处理”或“主体信号
18、处理”。目前这种处理方式已被计算机业界所接受,从而使NSP技术成为CPU芯片的一项新标准。其直接影响之一,就是在近几年生产的MPC中,有些原来独立的功能卡已经集成到主板上,从而简化了多媒体扩展卡的配置。1. 多媒体扩展技术 通过对音、视频处理和数据压缩等一系列多媒体功能的分析,Intel公司发现:在多媒体数据处理中,存在着大量的“短整数”处理、频繁相乘和累加以及重复次数很大的短循环等操作。为了提高这些操作的速度,Intel决定扩充CPU的多媒体处理指令,并将它们尽可能固化到硬件中。在1997年1月发布的奔腾处理器中,一举增加了57条与多媒体处理有关的指令;1998年2月发布的奔腾处理器进一步将
19、有关指令扩充到70条。前者称为“多媒体扩展”(Multi Media Extension,MMX);后者称为“流式SIMD扩展”,实际上是MMX的进一步更新。2. MMX技术的主要特点一般地说,MMX技术具有以下主要特点:l 采用SIMD型指令l 具有进行“积和运算”的能力l 能提供“饱和运算”功能三. CD-ROM与DVD-ROM驱动器 对于大容量的多媒体作品,光盘是目前最理想的存储载体。1. 光盘驱动器的分类 按照光盘的分类,光盘驱动器也可区分为CD-ROM光驱与DVD光驱两大类。随着DVD光盘的推广使用,近几年生产的MPC越来越多地用DVD光驱取代CD-ROM光驱,且通常采用内置驱动器的
20、形式。 光驱的速度,对多媒体的播放质量起着重要的作用。按照数据传输率分类,CD-ROM光驱可分为单倍速(150KBps)与多倍速(150KBps倍速数)两大类。第一代DVD数据传输率已达到1MB以上。2. 光盘驱动器的组成 激光头和驱动马达,是光驱中两个最重要的部件。3. 光驱的主要技术指标l 数据传输率l 平均访问时间l 缓冲区大小l 接口类型l CPU占用率四. 音频信息处理和声卡1. 音频信息处理1) 基本观念在MPC中常用的音频数字信号包括以下3种方式:l 波形音频:直接从连续的声音波形中采样获得,并且用扩展名为WAV或VOC的波形文件来存储的数字化音频信号。它既可表示语音,也可用来表
21、示音乐。l CD音频:常指已经存储在CD光盘上的数字音频信号,它与波形音频一样存储在WAV或VOC文件中,也允许同时包含语音与音乐。l MIDI音频:指使用MIDI合成技术生成的音乐信号,通常用扩展名为MID的MIDI文件来存储。由于它仅记录音乐中的音符信息,并不记录声音本身,所以文件容量远较波形文件为小,十分适用于播放长时间伴音的场合,但不能用来描述语音。2) 声音的数字化技术声音是一种由于物体的振动而产生的波,传统上用模拟波形来表示。波形的采样:由于计算机不能直接识别声音的模拟信息,必须转化为数字信息后方可被计算机接受,这一转化的过程称为声波的数字化,其目的是将连续的模拟信号将变成不连续的
22、数字信号,所以也称为模数转换或AD转换。所谓采样,就是按固定的时间间隔(即采样周期)对模拟波形的振幅值进行取样。影响采样质量的因素:采样频率、采样精度以及声道或信道的个数。声音文件的存储:在MPC中,存储声音信息的常用文件格式主要有:WAV文件、VOC文件、MID文件等。3) MIDI技术MIDI音乐是MPC产生音乐的又一重要方式。在MIDI文件中,每个音符记录为一个数字,由声卡把这些数字合称为音乐。由于MIDI文件记录的是一系列指令而不是波形,所以数据量很小。2. 声卡声卡又称音频卡,是MPC中应用最广的设备之一,现在不少MPC已将声卡集成在主板中(称为集成声卡),而不再设置单独的扩展卡。但
23、由于声音质量要求高的多媒体设备,仍需要使用独立的声卡。1) 声卡的一般功能l 录制和播放波形文件l 压缩和解压功能l 音频文件的编辑与合成l 创建和播放MIDI音乐l 语音合成和识别功能2) 声卡的典型组成对应于声卡的功能,其组成部件也区分为波形处理部件和MIDI音乐处理部件两大部分。典型的声卡一般包括:波形音频处理芯片(包括DSP芯片和混合器芯片)、MIDI合成器芯片、常规输入输出端口、MIDI游戏端口等。五. 图形、图像处理和显示卡1. 图形、图像处理1) 基本概念图形与图像是既有联系、又有区别的一对术语。在计算机作图中,图形是用直线、矩形、圆、圆弧和任意曲线绘制出来的画面,如工程图、美术
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