[互联网]第六章多媒体技术基础.ppt
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1、第六章,多媒体技术基础,本章主要内容,多媒体技术概述 计算机中的多媒体设备 数字声音 数字图像 数字视频 用 Fireworks MX 2004编辑图像 FLASH 制作动画,多媒体的概念,媒体:指交流、传播信息的工具,承载信息之载体 Multi+Media=Multimedia过去一般称报纸、出版物、电视及电影等为大众媒体。事实上根据媒体一词的内涵,媒体的含义包括感觉媒体、表示媒体、显示媒体、存储媒体、传输媒体。,多媒体的内涵表示媒体的多样化;一个技术领域一个技术时代多媒体的定义 以数字化为基础,能够对多种媒体信息进行采集、编码、存储、传输、处理和表现,综合处理多种媒体信息并使之建立起有机的
2、逻辑联系,集成为一个系统并能具有良好交互性的技术。,多媒体的分类:感觉媒体,感觉媒体能直接作用于人的感官,让人产生感觉的媒体。例如:通过视觉看到的文字、图形;通过听觉听到的音乐、语音等。感觉媒体包括人类的语言、音乐和自然界的各种声音、活动图像、图形、曲线、动画以及文本等。人类的感觉:听觉、视觉、触觉、嗅觉、味觉。,感觉媒体:声:语音、声响、音乐等 图:图形、图像 影:动画、视频等 文:文字、数值、符号等 其它:动作媒体、触觉媒体等,多媒体的分类:表示媒体,表示媒体为传播和表达某种感觉媒体所指定的各类信息的编码与格式。例如,ASCII码、语音编码,电报码,图像编码,.表示媒体是为传输感觉媒体而研
3、究出来的中间手段,以便能更有效地将感觉媒体从一地传向另一地。,多媒体的分类:显示媒体,显示媒体用于输入和输出感觉媒体的载体输出媒体 显示器,扬声器,打印机,绘图仪、.输入媒体 键盘,鼠标,扫描仪,话筒、摄像机、.显示媒体是用于通信中电信号和感觉媒体之间转换所用的媒体。,多媒体的分类:存储媒体,存储媒体用于存放表示媒体的载体。例如:内存、软磁盘、硬盘、光盘、纸张、.表示媒体保存在存储媒体中,可以让本机随时调用,也可供其他终端远程调用。,多媒体的分类:传输媒体,传输媒体用于把表示媒体从一处传输到另一处的物理实体。例如:各种导线、电缆、电话线、光纤、无线电、红外线.各种媒体的关系,表现媒体(输入设备
4、),存储媒体,表现媒体(输出设备),感觉媒体,感觉媒体,表示媒体,表示媒体,多媒体技术,多媒体技术是一种基于计算机科学的综合技术,是正处于发展过程中的一门跨学科的综合性高新技术。数字化信息处理技术音频和视频技术计算机软件和硬件技术人工智能和模式识别技术通信和网络技术等,多媒体技术的特点,集成性是指将不同的媒体信息有机地组合成为一个完整的多媒体信息;交互性是指人们可主动地对媒体信息进行冻结、缩放、变换等操作并产生一种全新信息的交流方式实时性是指要支持对媒体信息的实时处理而不能产生停顿。实时性的主要表现形式为音频和视频信息,在多媒体信息中特别要强调音频和视频的存在,多媒体技术研究的主要内容,多媒体
5、数据编码解码技术 多媒体硬件平台技术 多媒体操作系统技术 多媒体数据库技术 多媒体通信与分布应用技术,多媒体技术的发展,84年:Apple公司引入位图概念85年:推出了世界上第一台多媒体系统86年:推出了交互式紧凑光盘系统CD-I87年:推出交互式数字视频系统DVI90年:指定MPC_I级标准91年:推出CD-ROM/XA标准92年:正是公布MPEG-I数字电视标准93年:推出了MPC_II级标准,多媒体技术的应用前景,多媒体通信与网络多媒体管理信息系统电子出版物计算机辅助教学(CAI)计算机艺术创作计算机娱乐,计算机中的多媒体设备,多媒体计算机除了基本的计算机配置之外,需要扩充有关声音、图像
6、、视频等获取和转换的设备。最主要的有声音输入输出设备、图形图像输入输出设备、视频输入输出设备、人机交互设备、通信及存储设备。,数字音频接口,音频卡也称为声卡,用于处理音频信息。把家电产品中的非数字音响设备,如录音机、CD唱机、功放、话筒等连接到计算机系统中,实现语音和音乐的输入输出;通过声卡上的MIDI接口,将MIDI键盘、电钢琴、电吉他等电子乐器连接到计算机中,组成个人音乐创作系统。MP3等数字设备通过USB接口可直接连接到计算机中,声卡的功能将输入的模拟声音信号进行模数转换(A/D)、压缩编码,变成二进制的数字声音信号;把经过计算机处理的数字化的声音信号通过解压缩、数模转换(D/A)后用音
7、箱播放出来,或者用录音设备记录下来。,MIDI 是乐器数字接口的英文缩写,泛指数字音乐的国际标准,用于处理电子乐器之间数据的发送和接收。MIDI是乐器和计算机使用的标准规范,它规定了各相连硬件接口规范和通信协议,告知MIDI设备要做什么和怎么做,如演奏音符、加大音量、生成音响效果等。任何电子乐器,只要有处理MIDI消息的处理器和适当的硬件接口,都能成为MIDI装置。,合成器 声卡中一般采用两种不同的方法还原MIDI声音,FM(Frequency Modulation,频率调制)合成和波表(Wave table)合成。FM合成利用调频技术产生多种正弦波叠加波形来模拟实际乐器的声音。波表合成采用波
8、表查找技术来产生MIDI音乐。这种技术是将录制的各种乐器的数字化声音存储在只读存储器中,形成波表存储器。,数字视频接口,图形加速卡 显卡的主要组成部件是图形处理器芯片、显存、BIOS、RAMDAC、接口电路及其它芯片。图形加速卡本身自带图形函数加速器和显存,专门用来执行生成图形的相关运算,大大减少了CPU处理图形函数的负担。加速卡的性能取决于芯片组所提供图形函数运算的能力。按芯片组数据传输带宽可分为64位、128位、256位芯片,目前的芯片多为64位。,视频卡 家电及其视频设备大多使用模拟信号,视频卡可以将它们连接到计算机系统中的接口,并能进行模拟信号与数字信号的转换。视频卡分为:视频压缩解压
9、卡、视频转换卡、视频采集卡、视频叠加卡等。目前的视频卡正朝着专业视频卡和多功能集成卡方向发展。,视频转换卡 分为VGA-TV卡和TV-VGA卡VGA-TV卡的功能是将计算机显示器的VGA信号转换为标准视频信号传送到电视机、大屏幕投影机上,或通过录像机录制在磁带上。TV-VGA卡的核心部件是一个与电视机或录像机功能类似的高频头,用来选择电视频道。该卡的视频输入端子连接到有线电视线上,通过软件操作就可控制电视频道的选择,将接收到的电视信号转换成VGA格式的数字信号传送到显示器上,使计算机可以选台收看所有电视节目。,视频采集卡能将电视信号转换成计算机的数字信号,便于对转换后的数字信号进行剪辑、加工和
10、色彩控制,还可将处理后的数字信号输出到录像带中。通常在采集过程,对数字视频信息还进行一定形式的实时压缩处理。对于数码摄像机这类数字视频源,通过IEEE 1394接口,不必再添加任何采集卡就可以将拍摄的数字视频传输到计算机中。,视频采集卡的连接,视音频信号线,视音频信号线,视音频信号线,电视,录象机,摄象机,VGA输入,VGA输出,S视频端子,视频捕获卡,VGA显示卡,显示器,VGA回路线,VGA数据线,视频信号的获取方法,外部存储设备接口,USB接口 含义是“通用串行总线”,支持即插即用 使用4针插头作为标准插头,采用菊花链形式把所有的外部设备连接起来,能将各种不同的外设接口统一起来。传输速度
11、达到480Mb/s 鼠标、键盘、光盘、刻录机、扫描仪、打印机到数码相机、MP3播放器、U盘等都能使用 USB接口 IEEE1394接口 俗称“火线”,是一种数据传输的开放式技术标准。该接口可同时传送数字视频以及音频信号,并且在视频采集和回录过程中没有任何信号的损失。,视频输入输出设备,图像扫描仪是一种将静态图像输入到计算机里的图像采集设备扫描仪内主要由光源、光学透镜、光电耦合器(CCD)、模数转换器等组成 有手持式、滚筒式、平板式等多种方式接口类型有SCSI、EPP、USB数码照相机 将拍摄的图像直接以数字图像文件保存在存储器中 通过光电耦合器CCD进行图像传感的 数码相机中的图像文件一般都采
12、用JPEG格式,数码摄像机 英文缩写为DV 使用CCD实现影像的采集和数字化的 通常有S-Video、AV、DV In/Out等接口,可连接到多种视频设备上 拍摄、采集、编辑、播放自成一体触摸屏 由传感器、控制器、驱动程序三个主要部分组成传感器探测用户的触摸动作控制器把触摸动作转换为数字信号传到计算机里 驱动程序帮助应用程序与触摸屏打交道,其他输入输出设备,IC卡主要技术包括:硬件技术、软件技术和业务知识 可分为存储卡、智能卡和超智能卡条形码设备 条形码识别技术是集光电技术、通信技术、计算机技术和印刷技术为一体的自动识别技术 条形码由一组宽度不同、平行相邻的黑条和白条并按规定的编码规则组合起来
13、,用来表示某种数据的符号,这些数据可以是数字、字母或某些符号,数字声音基础:声音的特点,声音是由机械振动产生的物理波,它由频率和振幅两个基本参数决定。频率描述了振动的快慢,频率越高声音越尖锐;振幅描述了振动的强弱,振动越强,引起的声压变化越大,声音就越大。对声音频率的听觉范围为20Hz20kHz之间,而音强的范围一般在0120dB。,声音分类 次音波(频率小于20Hz)音频波(频率在20Hz20kHz之间)超音波(频率大于20kHz)语音是由人的发声器官产生的声音,频率范围在主要集中在300Hz3kHz之间。语音用可懂度、清晰度、自然度来衡量。男性语音频率在100Hz9KHz之间;女性语音频率
14、在150Hz10KHz之间。,数字声音基础:音频数字化,模拟音频 声音用电压或电流表示时,声音信号在时间和幅度上都是连续的模拟信号 模拟信号有三个基本要素:基准线、频率、振幅,数字音频 用一系列数字编码来表示音频信号 特点是保真度好,动态范围大,可无限次复制而不会损失信息,便于编辑和特效处理。模拟音频数字化 将模拟音频采样、量化的过程采样是每隔一个时间间隔就在模拟声波上取一个幅度值量化是用有限个小幅度来表示无限个幅度值的过程,数字声音基础:音频压缩编码,多媒体数据压缩编码 数据压缩 减少多媒体数据中的空间冗余、时间冗余、结构冗余、知识冗余、视觉冗余等 压缩方法 无损压缩和有损压缩 编码算法 分
15、为脉冲编码调制、预测编码、统计编码、变换编码、模型编码、混合编码等无损压缩 指数据还原后与原来的数据完全相同 有损压缩 解压后的数据与压缩前的原始数据有一定程度的偏差或失真,音频编码标准 ITU-T G系列音频编码标准高保真立体声标准 MPEG是运动图像专家组的缩写,是国际标准化组织中的一个工作组,它制定出了一系列音频和视频的压缩标准。MPEG在音频上的压缩可以分为MPEG Layer1、MPEG Layer2和MPEG Layer3),并根据不同的用途,使用不同层次的编码。,数字声音基础:音频文件格式,波形文件(.wav、.voc)WAV文件是Windows下使用的标准波形声音文件格式MID
16、I文件(.mid、.cmf)MIDI文件是记录MIDI音乐的文件格式,后缀.mid MP3文件(.mp3)MP3是基于MPEG压缩标准的一种音频文件格式被广泛应用于音乐的网上发布和传输以及随身听中 流式波形文件(.ra、.wma).wma是微软公司的流式音频文件,可方便地在因特网上传输和在线播放,数字声音基础:数字音频处理,对数字音频文件可以使用软件进行编辑处理,常用的音频处理软件有CoolEdit是一款功能强大、效果出色的多轨录音和音频处理软件 Sound Forge是另一款音频录制、处理软件,它几乎成了PC机上单轨音频处理的代名词,对数字音频的处理主要有:获取数字音频 编辑音频文件 声音特
17、效 均衡、混响和滤波 多轨合成,数字图像基础:颜色的表示,颜色的特性 颜色可由色调、饱和度、亮度来描述 色调(色相)是视觉系统对一个区域呈现的颜色的感觉饱和度是相对于明度的一个区域的色彩,是指颜色的纯度 亮度是视觉系统对可见物体发光多少的感知属性,它和人的感知有关,颜色的表示 RGB颜色空间 任何一种颜色都可用红、绿、蓝三种基本颜色按不同的比例混合得到 颜色RGBCMYK颜色空间任何一种颜色也可以用青色、品红和黄色三种基本颜料按一定比例混合得到 HSB颜色空间 使用色调、饱和度和明度构造 YUV和YIQ颜色空间,数字图像基础:图像数字化,数字图像 图像数字化后成了像素点的颜色量化数字阵列,这些
18、数据的前后顺序构成了图像的位置关系和颜色成分 位图也可用扫描仪、数码相机等数字设备获取,或者用摄像机、录相机、激光视盘与视频采集卡这类设备,把模拟的图像信号变成数字图像数据。,图像属性分辨率是指组成一幅图像的像素密度。对同样大小的一幅图,如果组成该图的像素数目越多,则说明图像的分辨率越高,看起来就越精细逼真 像素深度是指存储每个像素的颜色所用的二进位数 真彩色指图像的每个像素值中,R、G、B三个基色分量直接决定显示设备的基色强度伪彩色图像是指每个像素的颜色不是由三个基色分量的数值直接决定,数字图像基础:图像压缩编码,图像压缩标准 JPEG 标准可用于自然景象或任何连续色调图像的数字数据的压缩编
19、码和解码,但不适用于二值图像。JPEG是ISO和国际电报电话咨询委员会(CCITT)关于静止图像编码的联合专家组名称的缩写 JPEG 2000用以离散小波变换算法为主的多解析编码方式 JPEG 2000统一了面向静态图像和二值图像的编码方式,是既支持低比率压缩又支持高比率压缩的通用编码方式。,数字图像基础:文件格式,BMP文件是Windows采用的图像文件存储格式,在Windows环境下运行的所有图像处理软件都支持这种格式。图像色彩逼真,但数据量大GIF文件是CompuServe公司开发的图像文件存储格式,称为图形交换格式 JPEG文件使用真彩色保存照片效果图像。由于采用高效的压缩算法,图像数
20、据量被大大压缩但图像质量仍然很好。PNG是便携式网络图像格式,可替代GIF和TIFF文件格式,并增加了一些GIF文件格式所不具备的特性。,数字图像处理方法,数字图像处理解是对图像的数字矩阵作数学运算图像增强处理能有效地去处噪声和失真,使图像变得容易辨识和观看 图像特征提取是为区分对象物和非对象物而进行的图像固有特征取得 图像识别是图像处理的最高级别,是利用提取的景物特征来自动识别是何景物,数字视频基础:彩色电视制式,NTSC彩色电视制是1952年美国国家电视标准委员会定义的彩色电视广播标准,称正交平衡调幅制PAL制彩色电视广播标准,称为逐行倒相正交平衡调幅制 SECAM彩色电视广播标准,称为顺
21、序传送彩色与存储制。数字彩色电视是从模拟彩色电视基础上发展而来的,目前正在逐步推广使用的高清晰度彩色电视HDTV是彩电的发展方向。,数字视频基础:视频数字化,对计算机来说,无论是文字或图形,还是图像或视频,在计算机上进行处理首先要数字化。与音频信号相似,对所要处理的一幅画面,通过对每一个象素进行采样,并且按照颜色或者灰度进行量化,就可以得到图像的数字化结果。数字化的结果放在显示缓存区中,与显示器上的点一一对应,这就是位图图像。对视频按照时间进行数字化所得到的图像序列,就构成了数字视频序列。,数字视频基础:数字视频标准,MPEG-1标准 称“运动图像和伴随声音的编码,主要用于多媒体存储与再现,如
22、VCD等 PEG-2标准 称“运动图像及其伴音信息的通用编码”,主要用于数字存储媒体、广播电视和通信。DVD技术采用了该标准。MPEG-4标准 称“甚低速率视听编码”,主要应用于可视电话、可视邮件等 MPEG-7用来为不同类型的多媒体信息描述定义一个新标准,H.261协议和H.263协议 是CCITT于1990年、1995年分别制定的,用于ISDN(综合业务数字网络)和PSTN(公共交换电话网络)的视频编码标准。T.120是实时数据会议标准H.320是综合业务数字网(ISDN)视频会议标准H.323是局域网上的多媒体通信标准H.324是公众交换电话网络上的多媒体通信标准。,数字视频基础:视频文
23、件格式,视频文件分为动画文件和影像文件两大类AVI是Microsoft公司开发的数字音频与视频文件格式,它允许视频和音频交错在一起同步播放,支持256色彩色,数据量巨大 MPEG是运动图像压缩算法的国际标准,采用有损压缩方法减少运动图像中的冗余信息。QuickTime是苹果公司开发的音频视频文件格式,Real Video文件(.rm、.rf)是Real Networks公司开发的流式视频文件格式 ASF文件(.asf)是微软公司开发的流媒体文件格式,用来在因特网上实时播放音频和视频。WMV文件(.wmv)是微软公司开发的与MP3齐名的视频格式文件 DV格式是一种国际通用的数字视频标准,是数码摄
24、像机在它的MiniDV磁带傻瓜记录影像的文件结构,数字视频处理方法,常见的视频编辑软件有Premiere、Video For Windows、Digital Video Productor等。Premiere是视频编辑软件中功能较强的一种,其主要功能包括:编辑和组接各种视频片段,各种特技处理,各种字幕、图标和其它视频效果,配音并对音频片段进行编辑调整,改变视频特性参数(帧率、图像深度、音频采样频率等),设置音频、视频编码及压缩参数,输出生成AVI或MOV格式的数字视频文件,转换成NTSC或PAL的兼容色彩,以便转换成模拟视频信号,多媒体应用:视频会议系统,视频会议系统是一种在位于两个或多个地点
25、的一群用户之间,提供语音和运动彩色画面的双向实时传送的视听会话型电信业务 视频会议系统的类型 高档会议室型 桌面会议系统 可视电话型 视频会议系统的组成,视频会议系统的基本功能 视频会议系统工作时,各个会议点的多媒体终端将反映各个会场的主要场景、人物及有关资料的图像、图片以及发言者的声音等同时进行数字化压缩;根据视频会议的控制模式,经过数字通信系统,沿指定方向进行传输;同时在各个会议点的多媒体计算机上,通过数字通信系统实时接收解压缩多媒体会议信息,并在其监视器上实时显示出指定会议参加方的会议场景、人物图像、图片和语音。,多媒体应用:流媒体技术,流媒体技术就是把连续的影像和声音信息经过压缩编码处
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