多媒体技术基础

第八章第八章多媒体技术基础多媒体技术基础8.1 8.1 多媒体的基本概念多媒体的基本概念8.1.1 多媒体技术 媒体：承载信息的载体 多媒体 在计算机信息领域中媒体泛指一切信息载体 一种指信息的存储实体，如磁带、磁盘 ； 一种指信息的表现形式，或多种信息的载体 （媒介）， 声、文、图、形、数五类；指能对多种载体（媒介）上的信息和多种存 储体（媒质）上的信息进行处理的技术。 将文字、图形、图像、视频、动画和声音等 表现信息的媒体结合在一起，并通过计算机进行 综合处理和控制，将多媒体各个要素进行有机组 合，完成一系列随机性交互式操作的技术。多媒体技术8.1.2 媒体分类按照国际电联（ITU国际电信联盟）的定义，媒体有五类： 感觉媒体 如图形、图像、语言、音乐等 表示媒体 如图像编码、声音编码、电报码、条 形码等 显示媒体 如显示器、打印机、扬声器、鼠标、 摄像机等 存储媒体 如软盘、硬盘、光盘等 传输媒体 如同轴电缆、双绞线、光纤、无线链 路等 8.1.3 多媒体技术的特性多样性信息载体的多样性是相对于计算机而言的，指的就是信 息媒体的多样化。 集成性 信息媒体的集成+处理这些媒体的设备与设施的集成 交互性交互可以增加对信息的注意力和理解力，延长信息保留 的时间 数字化多媒体信息都以数字形式存放在计算机中 实时性 声音、影像与时间密切相关8.1.4 超文本和超媒体 超文本：按照人脑的联想思维方式，用网状结构非 线性地组织管理信息的一种先进技术。 超文本把文本按其内部固有的独立性和 相关性划分成不同的基本信息块，也称为节 点。以节点作为信息的单位，它可以是文本 、图形、图像、动画、声音或它们的组合体 。 超媒体：超文本+多媒体。 如果所管理的信息不仅是文字，而且还 包含图形、图像、动画、声音、视频等其他 媒体信息，这些信息之间也是用超级链接组 织的，那就成为一个超媒体系统 。8.2 8.2 多媒体信息的数字化多媒体信息的数字化声音信息的数字化：声音信息的模/数转换A/D转换：将声音信息按一定的频 率和精度进行采样，并进 行编码，从而转换为相应 的Bit序列。采样频率采样频率f f：每秒钟的采样次数每秒钟的采样次数 ； 采样点精度采样点精度 ：存放采样点振幅值存放采样点振幅值A A的二进制位数的二进制位数 ；采采样样样样的的频频频频率和精度越高，声音的保真度就越高，声音的率和精度越高，声音的保真度就越高，声音的 质质质质量也越好，但同量也越好，但同时时时时需要的存需要的存储储储储空空间间间间也越多。也越多。 8.2.1 声音信息的数字化：声音的数/模转换8.2.1 图像信息的数字化1位图图像 位图使用像素表示图像。 一幅图图像可以看成由一个个像素点组组成图像分辨率：指数字化图像的大小，以水平和垂直 的像素数目表示 图像的数字化编码：将每个像素点用若干二进制位 编码来表示该点的颜色颜色深度：每个像素的颜色所使用的二进制位数。如真彩色每个像素点占3个字节，共可表示 224=16777216 种颜色。存储储一幅图图像所需的字节节数：列数×行数×像素的颜色深度/8 例如： 某真彩色画面有500×300个像素点，这幅图象要占用 多少个字节？500*300*3=450000字节2.矢量图形 图形是指由外部轮廓线条构成的矢量图。 矢量图形使用称为“矢量”（包含颜色和位置 信息）的线条和曲线呈现图像。 矢量图形与分辨率无关 在计算机中，矢量图形是用一系列的计算机 指令来表示一幅图 图像和图形的特点： (1)位图可以表现色彩丰富的图像效果 对于复杂的图像，很难用数学的方法对其进行描 述，而位图用记录每一个离散点的颜色方法可逼 真表现自然界各类景物。但是，位图不能任意放 大缩小，且图像数据量大。 (2)矢量图形文件小 图形中保存的是线条和图块的信息，因此矢量图 形文件和分辨率以及图形大小无关，只与图形的 复杂程度有关。 (3)矢量图形大小可以无级缩放 在图形进行缩放、旋转或变形操作时，图形仍具 有很高的显示和印刷质量，而且不会产生锯齿模 糊效果。8.2.3 视频信息的数字化 视频由连续变换的多幅图像构成 动态的画面由一系列的静态画面按一定的顺序排列组成，并配 以同步的声音。 一幅静态的画面称为一“帧”。当以每秒25帧以上的速度播放 时，由于视觉的暂留现象产生动态效果。视频信息大小的计算 信息量/秒 = 像素点个数 * 像素点颜色深度/8*帧数/秒 例：分辨率为1280×1024的“真彩色”高质量的电视图像，按每 秒30帧计算，显示1分钟，则需要：1280×1024×24/8×30（帧/秒）×60秒6.6 GB因此，必须进行图像压缩8.3 8.3 多媒体数据压缩标准多媒体数据压缩标准8.3.1数据压缩的定义数据压缩就是在无失真或允许一定失真的情况下，以尽可 能少的数据表示信源所发出的信号。通过对数据的压缩， 减少数据占用的存储空间，从而减少传输数据所需的时间 。 数据压缩算法分为两类： 无损压缩：用于要求重构的信号与原始信号完全相 同的场合有损压缩 ：有损压缩适用于重构信号不一定非要 与原始信号完全相同的场合。8.3.2多媒体数据压缩标准 最著名的数据压缩标准有：用于静止图像压缩的JPEG标准：1986年，两个国际组织组成了一个联合图片专家组 （Joint Photographic Expert Group），其任务是 建立第一个实用于连续色调图像压缩的国际标准， 简称JPEG标准。 用于视频和音频编码的MPEG系列标准： 1988年，ISO成立了活动图像专家组（Motion Picture Experts Group），负责活动图像及其伴音 的编码标准制定工作。目前已推出了 MPEG-1（主要用于CD-ROM光盘存储等） MPEG-2（主要用于DVD、数字TV等） MPEG-4（主要满满足低成本的视频视频 通信要求等） MPEG-7（主要用于因特网上的个性化新闻服务、广 播、电视节目等） MPEG-21（目的是对全球数字媒体资源进行透明和 增强管理等 ）8.4.1 多媒体文件分类 1音频文件 音频文件专指存放音频数据的文件。 2图像文件 画图像文件专指存放图像数据的文件。 3视频（电影、动画）文件 视频（电影、动画）文件专指存放视频数据的文件。8.4 多媒体文件的格式类型 8.4.2 常用的多媒体文件格式 1 音频文件格式 声音文件：指的是通过录制设备录制的原始声音文 件，一般在直接记录了真实声音的二进制采样数据 的基础上，再进行一些处理。 MIDI文件：则是一种音乐演奏指令序列，相当于乐 谱，可以利用声音输出设备或与计算机相连的电子 乐器进行演奏，由于不包含声音数据，故其文件较 小。 模块文件：同时具有声音文件和MIDI文件的特性， 既包括了如何演奏乐器的指令，又包括了数字声音 信号的采样数据，因此其声音回放质量对音频硬件 的依赖性较小，在不同机器上可以获得基本相似的 声音回放。 “.wav”(Wave form Audio File)文件 “.mp3”文件 “.mid”文件 “.voc”(Voice)文件 “.aif”文件2 图像文件格式GIF：Internet上WWW中的重要文件格式之一，最大不 超过64 KB，只能是256色，压缩比较高，与设备无关 。 BMP：与设备无关的位图格式文件，Windows环境中经 常使用 WMF：位图与矢量图的混合体, Windows中许多剪贴画 图像是以该格式存储的。广泛应用于桌面出版印刷领 域。 JPEG（.JPG）：利用JPEG方法压缩, Internet上 WWW中的重要文件格式之一,适用于处理256色以上 、大幅面图像。3 视频文件格式模拟视频的数字化过程首先需要通过采样，将模 拟视频信号的内容进行分解，得到每个像素点的 色彩组成，然后采用固定采样频率进行采样，生 成数字化视频。 “.avi”文件 “.mpg”文件 “.ra”“.rm”“.ram”文件 “.dat”文件