第九章 多媒体技术基础

信息获取设备
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数码照像机（DC） 数码照像机所拍摄到的照片是以文件形式存储在相机内的 存储卡中，将数码照像机中的照片存储到计算机中，先用 连接线将数码照像机与计算机连结起来。数码照像机的驱
动程序就会将相机的存储卡视为计算机的一个可移动磁盘 ，存储卡中的图像会以略图方式显示
数码设备
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多媒体计算机主机、外围设备
多媒体计算机软件系统
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9.3多媒体信息的数字化和压缩技术 9.3.1音频信息
复杂的声波由许许多多具有不同振幅和频率的正弦波组成。
波形相对基线的最大位移称为振幅A，反映音量； 波形中两个相邻的波峰（或波谷）之间的距离称为振动周期T ，周期的倒数1/T即为频率f，以赫兹（Hz）为单位。正常人所 能听到的声音频率范围为20 Hz～20 kHz。
6．音频
话语、音乐以及各种动物和自然界发出的各种声音。
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9.1.4 多媒体信息处理的关键技术
1.多媒体数据压缩技术 节省存储空间，提高通信介质的传输效率，使计算机实时 处理和播放视频、音频信息成为可能。 2.多媒体数据存储技术 数字化数据存储的介质有：硬盘、光盘和磁带等。
CD/ROM光盘容量：650MB左右 单面单密度DVD：4.7GB 双面双密度DVD：17GB
方式，请计算半分钟的该影视数据所占空间？
9.3.3 视频
利用视觉暂留现象在人的眼前呈现出连续运动的画面。 模拟视频和数字视频文件大小的计算：
分辨率 采样深度 帧/秒
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视频是将一幅幅独立图像组成的序列按照一定的速率连续播放，
640×480 ×24 ×30 ×60/8 =1 658 880 000字节
数码照像机的性能指标： 分辨率： 分辨率越高，所拍图象的质量也越高
颜色深度：对色彩的分辨率，现在一般都可以达到24位， 生成真彩色的图象 存储介质：闪速存储器 数据输出方式：输出接口为串行口、USB接口或1394接口。
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数码摄像机（DV） 数码摄像机的优点是动态拍摄效果好，数码摄像机使用的 小尺寸电荷耦合器件CCD与其镜头的不匹配，在拍摄静止
资料:虚拟现实
6. 多媒体网络与通信技术 多媒体通信技术支持是保证多媒体通信实施的条件。
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9.1.5 多媒体技术的应用领域
1.多媒体教育 2.电子出版物 3. 多媒体网络应用 互联网直播 视频点播 远程教育 视频会议系统
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9.2 多媒体计算机系统
多媒体应用系统 多媒体编辑与创作工具 多媒体库函数、素材制作工具 多媒体操作系统
多媒体接口卡
1.音频卡又称声卡，是处理音频信号的硬件
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2.图形加速卡 图形加速卡拥有图形函数加速器和 显存，专门用来执行图形加速任务 ，可以减少CPU处理图形的负担。 工作在CPU和显示器之间，控制计 算机的图形输出。 现在的显示卡上都集成有图形处理 芯片组，成为图形加速卡。
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（3）编码： 图像文件的分辨率和像素位的颜色深度决定了图像文
件的大小，计算图像存储大小公式： 列数×行数×像素的颜色深度/8 =字节数
• 例如：分辨率为640×480的真彩色屏幕的帧存储器 的容量是： 640×480×24/8=921600（字节）。 • 又如：分辨率640×480的256色屏幕的帧存储器的 容量是 640×480×8/8=307200（字节）。
实时性
声音媒体和视频媒体
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9.1.3 多媒体信息的类型
1．文本 2．图形
由直线、圆、圆弧、任意曲线等组成的画面，以矢量形式存储。
3．图像
通过扫描仪、数字照相机、摄像机等设备捕捉的真实场景的画面 ，数字化后以位图格式存储。
4．动画
利用了人眼的视觉特性所得到的画面印象。
5. 视频
来自视频信号源的影像。
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第九章 多媒体技术基础
9.1 多媒体技术的基本概念
9.2 多媒体计算机系统
9.3 多媒体信息的数字化和压缩技术 9.4 多媒体素材制作
9.1多媒体技术的基本概念 9.1.1多媒体
媒体 •存储信息的物理实体，如磁盘、光盘等 •信息的表现形式或载体 多媒体
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融合两种或两种以上媒体的一种人机交互式信息交流和传播媒体 ，使用的媒体包括文字、图形、图像、声音、动画和视频。
时间秒
常用图像文件格式
•BMP和DIB格式文件
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与设备无关的位图格式文件，包含的图像信息较丰富，几乎 不压缩，Windows环境中经常使用. •GIF格式文件 Internet上的重要文件格式之一，最大不超过64 KB，
256色以内，压缩比较高。也有连续的动画
•JPEG格式文件（.JPG） 利用JPEG方法压缩, 压缩比高，Internet上重要文件格式之 一，适用于处理256色以上、大幅面图像。 •WMF格式文件 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。
设备驱动软件、接口程序
多媒体计算机主机、外围设备
多媒体系统层次结构
10 / 44 资料:多媒体的基本设备
9.2.1多媒体计算机硬件系统 MPC标准(多媒体计算机主机标准)
在普通微机的基础上增加以下4类软、硬件设备 ：
① 声/像输入设备：例如，话筒、录音机、摄像机、 光驱、扫描仪等。
② 声/像输出设备：例如，音效、投影仪、刻录光驱等。 ③ 功能卡：例如，电视卡、视频卡(采集、压缩、输出)、 网卡等。 ④ 软件支持：音响、视频和通讯信息以及实时、 多任务处理软件。
多媒体技术
是一种基于计算机的综合技术，包括数字化信息的处理技术、音 频和视频技术、计算机硬件和软件技术、人工智能和模式识别技 术、通信和图像技术等，是一门跨学科的综合技术。
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9.1.2 多媒体技术的特性
多样性
集成性 交互性 数字化
媒体、处理方式
媒体、设备与软件的集成 用户与多媒体信息 媒体信息以数字的形式存储和处理
在多媒体应用中，一般WAV文件存放的是解说词，MIDI文件存放 的是背景音乐。
MPEG音频文件（.MP1/.MP2/.MP3） 采用MPEG音频压缩标准进行压缩的文件。 是有损压缩 RA音频文件（.ra） 流媒体， 压缩的，较小，适合网上实时播放
9.3.2 图形和图像
图形：矢量图形
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由点、线等组成的有边界画面，由绘图软件绘制 的，以矢量图形文件形式存储，存放的是各个图元的大 小、位置、形状、颜色、维数等属性的指令集合，对图 形中的各个图元进行缩放、移动、旋转而不失真，占用 的存储空间小。
资料:图形加速卡
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3. 视频采集卡 视频采集卡可以获取数字化视频信息，提供硬件压缩功能
资料:电视信号
Video复合视频接口，将亮度、彩色信号和同步信号合成一个信号。 S-Video分离视频接口，将亮度和色度信号分成两个独立的模拟信号。 连接模拟视频设备。
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4. IEEE 1394卡 标准的IEEE 1394接口可以同时传送数字视频信号以及 数字音频信号，相对于模拟视频接口，IEEE 1394技术 在采集和回录过程中没有任何信号的损失。 现在的IEEE 1394卡多为PCI接口，只要插入到计算机主 板相应的PCI插槽上就可以提供视频采集功能
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数字音频的技术指标
采样频率: 每秒钟的采样次数 量化位数(采样精度) ：存放采样点振幅值的二进制位数。 通常量化位数有8位、16位， 分别表示有28、216个等级。 声道数 ：声音通道的个数 ，立体声为双声道。
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声音文件容量大小的计算
每秒钟存储声音容量的公式为：
采样频率×采样精度×声道数/8=字节数 例如，用44.10 kHz的采样频率，16位的精度存储，则录制1 秒钟的立体声节目，其WAV文件所需的存储量为： 44 100×16×2/8=176 400（字节）
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3.集成电路制作技术 为多媒体技术的进一步发展创造了有力的条件。
4.多媒体数据库技术
研究多媒体信息的特征、建立多媒体数据模型；
有效地组织和管理多媒体信息； 多媒体信息的检索和统计。
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5. 虚拟现实技术 利用计算机生成一种模拟环境，通过多种传感设备，使人能 够沉浸在计算机生成的虚拟境界中，并能够通过语言、手势 等自然的方式与之进行实时交互，创建了一种适人化的多维 信息空间。
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常用视频文件格式
•AVI（Audio-Video Interleaved）文件 将视频与音频信息交错地保存在一个文件中，较好地解决了音频 与视频的同步问题，已成为Windows视频标准格式文件。未压缩
计算一首采样频率为22.05KHz，16位，长度 为3分钟的立体声音频所占空间约为多少？
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数字音频的文件格式
Wave格式文件（. Wav） WAV文件 记录了真实声音的二进制采样数据，通常文件较大。 MIDI格式文件（.MID） 数字音乐的国际标准. 记录的是音符数字，文件显得更加紧 凑、小。 MIDI文件
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图形和图像的数字化
矢量图形： 矢量图形文件存储的是描述生成图形的指令，本身就是数 字信息，因此不必对图形中的每一点进行数字化处理。
图像： 现实中的图像是一种模拟信号。 图像的数字化是指将一幅真实的图像转变成计算机能够接 受的数字形式。 图像数字化过程：图像的采样、量化及编码
图像数字化过程
图像时的效果不如数码照像机。
使用iLink缆线连接DV与计算机， 一端连接计算机上的IEEE 1394卡 上的接口，另一端接在DV In/Out 接口，然后打开DV的电源并把DV 调到VCR状态，操作系统会自动 识别DV设备。启动采集编辑软件， 将存储在DV带上的数码影像输入 到计算机。
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计算存储视频或电视图源自文库大小的公式：
列数×行数×像素的颜色深度/8 ×帧/秒=字节数 例：1280×1024分辨率的“真彩色”电视图像， 按每秒
30帧计算，显示1分钟，则需要：
1280×1024×24×30×60 /8≈ 6.6 GB
假设每秒播放25帧画面，每帧影像像素数为720*576的真彩
如果要将DV上的数码影像输出到电视机，需要使用RCA线 缆。RCA线缆包含了三个接头：红色代表右边的音频线路 、白色代表左边的音频线路、黄色代表视频线路，两端的外 观都一样。
接左声道
接右声道
接视频
9.2.2 多媒体计算机软件系统
多媒体应用系统 多媒体编辑与创作工具 多媒体库函数、素材制作工具 多媒体操作系统 设备驱动软件、接口程序 系 统 软 件
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（1）采样： 图像的采样就是将连续的图像转化成离散点的过程，采 用的实质是用若干个像素点莱描述整幅图像，也称为图像的 分辨率，用点的“列数×行数”
分辨率越高，图像越清晰，存储量越大。
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（2）量化： 将表示图像色彩浓淡的连续变化值离散化为整数值的 过程。一般用8位、16位、24位、32位等来表示图像的颜 色，也称为颜色深度。24位可表示224=16777216 种颜色， 称为真彩色。
频率
模拟信号
振幅
模拟音频的数字化
模拟信号 采样
量化
振幅
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用计算机对音频信息处理，就要将模拟信号（如语音、音乐等） 转换成数字信号。 编码
T 频率 1/T 采样点 T 振幅 1/T
数字信号
采样: 每隔一定时间间隔对模拟波形 上取一个幅度值。采样频率为 40.1kHz可获得原始声音波形， 高质量声音。 量化: 将每个采样点得到的幅度 值以数字存储。 编码: 将采样和量化后的数字 数据以一定的格式记录下来
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图像：位图图形 由图像设备输入的真实场景画面产生的映像，数 字化后以位图形式存储。存储的是构成图像的每个像素 点的亮度、颜色，文件大小与分辨率和色彩的颜色种类 有关，放大和缩小要失真，占用的空间比矢量文件大。
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图形：矢量图形 由点、线等组成的有边界画面，由绘图软件绘制 的，以矢量图形文件形式存储，存放的是各个图元的大 小、位置、形状、颜色、维数等属性的指令集合，对图 形中的各个图元进行缩放、移动、旋转而不失真，占用 的存储空间小。 图像：位图图形 由图像设备输入的真实场景画面产生的映像，数 字化后以位图形式存储。存储的是构成图像的每个像素 点的亮度、颜色，文件大小与分辨率和色彩的颜色种类 有关，放大和缩小要失真，占用的空间比矢量文件大。