第五章-多媒体技术基础-2016

5.2 声音
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声音的特性
（3）声波的频率范围称为带宽。一般来讲，带宽 越宽，音质也越好。人耳能够听到的频率范围是 20~20000Hz。
5.2.2 声音的数字化
把模拟声音信号转变为数字声音信号的过程称为声
音的数字化。
声音的数字化通过采样、量化、编码三个步骤来实
现。
5.2.2 声音的数字化
5.1.2 多媒体技术的应用领域
视频会议
远程教学
远程医疗 虚拟现实
网络游戏
交互式电视
5.2 声音
什么是声音 声音就是一种具有一定的频率和振幅且随时间变化的声 波。
声音的特性 （1）声波的频率表现为音调的高低，不同发音，声音 的频率是不同的。通常人能够发出的声音范围是在80 Hz ~3400Hz。 （2）声波的振幅表现为音强，就是声音的大小。通常 我们使用音量来描述音强，以分贝（1dB=20logP）为单 位。人耳的听觉响应与强度成对数关系，一般的人只能 察觉出3dB的音强变化。
5.1.1什么是多媒体技术
媒体的分类
国际电信联盟（ITU）根据媒体的表现形式，将其分为五种类型: 感知媒体 表示媒体
指能使人类听觉、视觉、嗅觉、味觉和触觉器官直接产生 感觉(感知信息内容)的一类媒体，如声音、文字、图像、 气味等，它们是人类有效使用信息的形式。
显示媒体
存储媒体 传输媒体
显示媒体
存储媒体 传输媒体
5.1.1什么是多媒体技术
媒体的分类
国际电信联盟（ITU）根据媒体的表现形式，将其分为五种类型: 感知媒体 表示媒体
显示媒体
存储媒体 传输媒体
用于存放表示媒体以便计算机随时加工处理和调用信息编 码的物理实体，如磁盘、光盘、半导体存储器等。
5.1.1什么是多媒体技术
上不同类型信息媒体的技术 多媒体技术的特点
（1）数字化：多媒体数字化是指文字、数字、图形、图像、音
频、动画和视频等多媒体，都是以数字的形式表示，依赖于计算 机进行存储和传播，而且便于修改和保存。 （2）交互性：交互是指用户可以与计算机的多媒体信息进行交 互操作，并能有效地控制和使用信息。 （3）多样化：多样化是指计算机所能处理的信息媒体的多样化， 包括文字、数字、图形、图像、音频、动画和视频等多种媒体信 息。 （4）集成性：集成性是指以计算机为中心综合处理多种信息媒 体，包括信息媒体的集成和处理这些媒体的硬件、软件的集成。
表示媒体 显示媒体
CPU Output Device
感知 媒体
表示媒体
Storage
存储媒体
传输媒体
5.1.1什么是多媒体技术
什么是数字媒体
数字媒体：指以数字化形式存储、处理和传播信息的媒体；这些信息载 体包括数字化的文字、图形、图像、声音、视频影像和动画等感知媒体， 和表示这些感觉媒体的表示媒体（编码），以及存储、传输、显示表示媒 体的实物媒体。但通常意义下所称的数字媒体常常指感知媒体。 《2005中国数字媒体技术发展白皮书》将数字媒体定义为：数字媒体是 数字化的内容作品，以现代网络为主要传播载体，通过完善的服务体系， 分发到终端和用户进行消费的全过程。 简单来讲，“数字媒体”一般就是指“多媒体”，是由数字技术支持的 信息传输载体，其表现形式更复杂，更具视觉冲击力，更具有互动特性。
5.1.1什么是多媒体技术
媒体的分类
国际电信联盟（ITU）根据媒体的表现形式，将其分为五种类型: 感知媒体 表示媒体
是为了加工、处理、存储和传输感觉媒体而人为地研究、 构造出来的一种媒体。它是在计算机内部采用的特殊表示 形式，即声、文、图、视频等的二进制编码表示。如语音 编码、图像编码、文本编码和乐谱等。
5.1.1什么是多媒体技术
数字媒体涉及的主要对象
文本和符号 图信息 动态信息
FRAME
多画面帧动画
01
FRAME
02
FRAME 03
FRAME
04
FRAME 05
FRAME
06
动态信息可分为动画和视频。它们都具备实时运动感和 自然真实感，所携带的信息量更丰富，更易于理解和接 受，但是数据存储量较大。
5.1.1什么是多媒体技术
数字媒体涉及的主要对象
文本和符号
数字媒体
数字媒体
包括文字、数字和符号信息，是数字媒体信息系统中 出现最频繁的媒体。
5.1.1什么是多媒体技术
数字媒体涉及的主要对象
文本和符号 图信息
分为图形和图像信息。图形一般由线条和色块构成，通过计算 机产生图案。图像一般由客观世界中原来存在的物体映射而成， 是数字化方法记录的 模拟影像。图形、图像是人类最容易接收 的信息。
媒体的分类
国际电信联盟（ITU）根据媒体的表现形式，将其分为五种类型: 感知媒体 表示媒体
显示媒体
存储媒体 传输媒体
Biblioteka Baidu
用来将表示媒体从一台计算机传送到另一台计算机的通信 载体，如同轴电缆、光纤、双绞线、电话线等。
5.1.1什么是多媒体技术
媒体的分类
显示媒体 感知 媒体
Input Device
显示媒体
存储媒体 传输媒体
5.1.1什么是多媒体技术
媒体的分类
国际电信联盟（ITU）根据媒体的表现形式，将其分为五种类型: 感知媒体 表示媒体
即用于把感觉媒体转换成表示媒体、表示媒体转换为感知 媒体的物理设备，前者是计算机的输入设备，如键盘、扫 描仪、话筒等，后者是计算机的输出设备，如显示器、打 印机、音箱等。
5.1.1什么是多媒体技术
数字媒体涉及的主要对象
文本和符号 图信息 动态信息 音频信息 ● midi音频 ● wav音频 ● mp3压缩音频
音频信息可分为规则和不规则音频。有意义的音频信息 是规则音频，如语音、音乐和音效。不规则音频主要指 噪声。
5.1.1什么是多媒体技术
多媒体是指能同时获取、处理、编辑和展示两个以
5.3 图形和图像
RGB彩色空间
5.3 图形和图像
色彩模型
（2）CMYK颜色模式
它由青、品红、黄和黑（Cyan、Magenta、Yellow、
black）4种颜色组成。该颜色模式对应的是印刷用的 四种油墨颜色。 因为将C、M、Y三种油墨颜色混合在一起，印刷出来 的黑色不是很纯正。为了使印刷品为纯黑色，所以将 黑色并入了印刷色中，以表现纯正的黑色，还可以借 此减少其他油墨的使用量。 CMYK模式在本质上与RGB颜色模式没有什么区别， 只是产生色彩的原理不同。
常用的抽样频率
声道数：声音通道的个数
声音记录只产生一个波形即单音或单声道，若产生两
个波形则为立体声或双声道。
5.2.2 声音的数字化
数字化声音的存储空间
数据量＝采样频率×量化位数×声道数/8 思考：存储一段5分钟的CD音质的音乐（采样频率 为44.1KHZ，量化位数为16位，立体声双声道）， 大约需要多少存储空间？
大学计算机基础
第5章 多媒体技术基础
5.1 多媒体技术概述
5.2 声音 5.3 图形和图像
5.4 动画
5.5 视频
5.1.1什么是多媒体技术
什么是媒体
媒体 是信息的载体。媒体又称媒介、媒质，指的是用于分发信息和展现 信息的手段、方法、工具、设备或装置。 承载信息的物理载体。 表示信息的逻辑载体 在计算机领域中，能够表示信息的文字和图像、或者能够输出信息的显 示器和打印机等都可以称为媒体。
5.3.2 图形和图像的数字化
图形图像数字化的第一步：确定“点”数
像素
图形图像上“点”的数目，这里所说的“点”称为
“像素”。 把图形图像上像素的多少称为“像素密度”。
图像分辨率
像素密度用图像分辨率来度量。
图像分辨率的第一种表示：水平方向的像素数×垂直
方向的的像素数。相乘后的结果就是图像的总的像素 的数目。 图像分辨率的另一种表示：单位打印长度上的图像像 素的数目多少，即用每英寸多少点(dpi：dot per inch)。
5.2.3 音频文件的格式
（4）Windows Media Audio格式，文件扩展名是 .WMA
WMA格式是以减少数据流量的方法来达到更高的压缩率目的， 其压缩率一般可以达到1:18。 WMA还提供了数字版权管理（DRM：Digital Rights Management） 技术，可以在WMA文件中加入防拷贝保护（这种内置的版权保护 技术可以限制播放时间和播放次数） （5）MIDI格式，文件扩展名是 .mid MIDI是乐器数字化接口（Musical Instrument Digital Interface）， 是关于数字音乐/电子合成乐器的统一国际标准。它不是具体的记 录每个时刻频率的高低、声波的强弱，而是用数字信号的形式说明 了在这首乐曲中使用了什么乐器（例如钢琴），弹奏的是什么音调 （是1还是7，是高音还是低音），持续的时间是多长（1拍还是1/4 拍）。 由于MIDI文件中只是一些数字化的符号，和wav文件相比，文件的 大小要小很多，适合于在网络上传送。一个播放0.63秒的wav文件 是55KB（字节），而一个播放2分钟的mid文件只有34KB（字节）。
1秒钟的CD音乐需要： 44.1kHz × 16bit × 2声道/8 = 176.4KB 5分钟的CD音乐需要： 176.4*300秒 = 51.7MB
5.2.3 音频文件的格式
（1）WAV格式，文件扩展名为.WAV。
音频文件最基本的格式就是WAV格式。它是把声音信息 直接取样、量化、编码后所得到的数字化音频文件，没有经 过任何压缩，可以得到很好的声音质量，但WAV文件的数据 量大，要占用较大的存储空间。 （2）音乐CD，文件扩展名是 .CDA 音乐CD，即我们一般说的CD光盘上文件所使用的格式。 它可以说是所有音频文件中音质最好的，不过它的最大弱点 就是容量太大。我们在CD光盘中看到以CDA为后缀名的文件 并没有真正包含声音的信息，而只是一个索引信息。不论 CD音乐的长短，看到的“*.cda文件”都是44字节长，直接 复制cda文件到硬盘上是无法播放的。 （3）MP3格式，文件扩展名为 .MP3 MP3是MPEG1 Layer－3规定的音频压缩编码格式，是目 前使用最广泛的音频媒体格式。MP3文件采用一种有损的压 缩算法，具有10∶1～12∶1的高压缩比，解压后的声音质量 仍然相当不错。
5.1.1什么是多媒体技术
媒体的分类
国际电信联盟（ITU）根据媒体的表现形式，将其分为五种类型: 感知媒体 （Perception medium） 表示媒体 （Representation medium）
显示媒体 （Presentation medium）
存储媒体 （Storage medium） 传输媒体 （Transmission medium）
5.3 图形和图像
色彩模型
（3）HSB颜色模式
HSB色彩把颜色分为色相、饱和度、明度（Hue、
Saturation、Brightness）三个因素。 所谓饱和度相当于家庭电视机的色彩浓度，饱和度高 色彩较艳丽。饱和度低色彩就接近灰色。 明度也称为亮度，等同于彩色电视机的亮度，亮度高 色彩明亮，亮度低色彩暗淡，亮度最高得到纯白，最 低得到纯黑。 可以看出，在选取颜色的时候，HSB模式较为直观和 方便。
5.3.2 图形和图像的数字化
图形图像数字化的第二步：如何表示每一个像素。
像素点颜色的表示
黑白图像 灰度图像
真彩色图像：红、绿、蓝3基色都有256个层次，三基色叠
加后就可以产生256×256×256种颜色。
每个像素编码时所需要的二进制代码的位数称为“像素
深度”。
5.2.4 音频数据的采集处理
5.3 图形和图像
色彩模型
（1）RGB颜色模式
自然界中的所有颜色都可以由红、绿、蓝（Red、
Green、Blue）三种颜色合成。 在数字图像中，对RGB三基色各进行8位编码，针对 红（绿/蓝）分量的多少，人为地划分为0～255共256 个等级，0表示不含红色（绿/蓝）成分，255表示含 有100%红色（绿/蓝）成分。 例如一个像素，当它的红、绿、蓝成分分别为255、0、 255时显示为紫色。这样就就构成了约1677万种颜色， 这就是人们常说的真彩色。