大学计算机基础 -多媒体技术
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9.1声道音响系统
第 17 页 共 58 页
数字图像设备 （1）摄像头
镜头 像素 接口 视频捕获能力 调焦功能等参数。
第 18 页 共 58 页
数字图像设备 （2）数码相机
由镜头、 CCD、 A/D（模／ 数转换器）、 MPU（微处理 器）、内置存储器、 LCD（ 液晶显示器）、PC卡（可移 动存储器）和接口（计算机 接口、电视机接口）等部分 组成
矢量图由线条和形状构成，它 们可以被着色或加阴影
第 41 页 共 58 页
矢量图与位图比较，位图的容量一般较大，矢 量图一般较小；位图的文件内容是点阵数据，矢量 图的文件内容是图形指令。从应用的特点看，位图 适合于获取和复制，表现力丰富，但编辑较复杂； 矢量图易于编辑，适于绘制和创建，放大和缩小不 会产生失真，位图放大会产生失真。
第 42 页 共 58 页
改变大小时矢量图比位图效果更佳 矢量图通常比位图需要更少的存储空间 编辑矢量图比编辑位图更容易 矢量图不如位图真实
第 43 页 共 58 页
图像数据编码压缩是指在满足一定图像质量的条 件下，用尽可能少的数据量来表示图像。数字图像 一般可以表示为 f(i,j),i=0,1…,i-1 , j = 0,1,…j-1,它是对二维图像f(x,y)抽样和量化过程 而得到的。在这种表示中存在着冗余度，图像压缩 的目地就是要消除这种冗余度。
矢量图:是由一套可以重建图像的指令构成。不保 存每个像素的颜色值，而是包含了为图像中的每 个对象创建形状、尺寸、位置和颜色等的计算机 需要的指令。
如何识别矢量图
简单判断：具有轮廓不清晰、类似卡通画的画质 准别判断：文件扩展名，如.wmf、.dxt、.mgx、.pict
第 40 页 共 58 页
红、绿、蓝各需要8位 每个红、绿、蓝都被赋予0－255之间的一
个值，0表示没有颜色，255表示最高亮度 的颜色。
第 32 页 共 58 页
HSB：用色相、饱和度、亮度三种基本特性表示颜 色；
索引色模式：为了节约存储空间，把图像中使用的 所有颜色与一个颜色表对应起来；
HSV: 用色调、饱和度和数值来描述彩色系统；
第 19 页 共 58 页
数字图像设备 （3）扫描仪
手动式
平面式
胶片式
第 20 页 共 58 页
滚筒式
视频设备
数码视频摄像机
将视频信号经过数码化处理成0 和1信号并以数码记录的方式， 通过磁鼓螺旋扫描记录在6.35mm 宽的金属视频录像带上，视频信 号的转换和记录都是以数码的形 式存储，从而提高了录制图像的 清晰度，使图像质量轻易达到 500线以上。
2）RAM：显示缓冲存储器， 其容量大小决定了显示颜色数量 的多少和分辨率的高低。
3）控制电路：控制显示的 状态，进行显示指令的处理等。
4）信号输出端子：将显示 信息和控制信号送至显示器。
第 11 页 共 58 页
显卡分类
1）一般显示卡：完成显示基本功能，显示性能的优劣主要 由品牌、工艺质量、缓冲存储器容量等因素确定。
扫描频率：显示器的显示器件是显像管，显像管在工作时 ，电子束按顺序高速扫描整个屏幕，使人们看到近似连续 的显示信息。就理论而言，扫描频率越高，显示质量越好 ，图像越稳定。
显示分辨率：显示器的显示分辨率是一组标称值，以像素 点（pixel）为基本单位。表示方法是320×200、 640×480 ，前面是屏幕横向像素点的总数，后面是屏幕 纵向像素点的总数。
视频
一种活动影像，与电影（Movie）和 电视原理一样—视觉暂留。
第 5 页 共 58 页
动画
视频一般是指对自然界真实影像的 记录，如用摄像机记录下来的自然 风光，而动画通常指人工创作出的 联系图像所组合成的动态影像。
三维模型
三维模型示物体的多边形表示，通常 用计算机或者其它设备进行显示。一般 用三维建模工具或者三维扫描仪获取。
第 25 页 共 58 页
自然界中的图像都是模拟量，电视、电影、照相 机等图像记录与传输设备都是使用模拟信号对图像进 行处理。但是计算机只能处理数字量，而不能处理模 拟图像。所以我们要在在处理图像之前进行图像数字 化。 简单的说，数字图像就是能够在计算机上显示 和处理的图像。
第 26 页 共 58 页
2）图形加速卡：目前以AGP显示卡为主，带有图形加速器。 该卡在显示复杂图像三维图像时速度较快。
3）3D图形卡：专为带有3D图形的高档游戏开发的显示卡， 三维坐标变换速度快，图形动态显示反应灵敏、清晰。
4）显示／TV集成卡：在显示卡上集成了高频头和视频处理 电路，使用该显示卡既可显示正常多媒体信息，又可收看电视节 目。
第 21 页 共 58 页
打印输出设备 （1）针式打印机
优点：便宜、耐用、可打印多种 类型纸张。 缺点：打印效果比较一般，而且 噪声较大
第 22 页 共 58 页
打印输出设备 （2）喷墨打印机
优点：价格较便宜，而且它打印 时噪声较小，图形质量较高。 缺点：墨盒用完了要及时更换， 但相对于针式打印机来说消耗较 高。
如72ppi表示图像中每英寸包含72个像素或点。分 辨率越高，图像越清晰，图像文件所需要的磁盘空间越 大，处理时间也越长。
第 28 页 共 58 页
一般来说，采样 间隔越大，所得图像 像素数越少，空间分 辨率低，质量差，严 重时出现像素呈块状 的棋盘格效应 (Checkerboard Effect)；
动画文件格式 GIF、AVI、SWF等 3D模型文件格式 OBJ、3DS、FBX和X等
第 8 页 共 58 页
多媒体系统层次结构
第 9 页 共 58 页
多媒体系统硬件体系
第 10 页 共 58 页
显示系统
显卡
1）ROM BIOS：固化在存储 器芯片中的只读驱动程序，显卡 的特征参数、基本操作等保存在 其中。
采样间隔越小， 所得图像像素数越多， 空间分辨率高，图像 质量好，但数据量大。
第 29 页 共 58 页
图像的灰度分辨率（ Gray-Level Resolution ） 在数字图像中，灰度级分辨率又称色阶，指图像
中分辨的灰度级科目，即灰度级数目，它与存储灰度级 别所使用的数据类型有关。由于灰度级量度的是投射到 传感器上光辐射值的强度，所以灰度级分辨率也叫辐射 计量分辨率。
5）显示/视频输出集成卡：在显示卡上集成了视频输出电路 ，在把信号送至显示器显示正常信号的同时，还把信号转换成视 频信号，送到视频输出端子，供电视机或录像机接收、录制和播 放。
第 12 页 共 58 页
显示器
CRT显示器
LCD显示器
第 13 页 共 58 页
显示器性能指标
屏幕尺寸：显示器的屏幕尺寸分为三种，即显像管尺寸（ tube size）、可视尺寸（viewable size）和光栅尺寸 (raster size）。其中，显像管尺寸是指显像管正面对角 线的长度，一般以英寸(1英寸=25.4厘米)为单位；可视尺 寸指的是显示器可显示区域对角钱的长度，该尺寸小于显 像管尺寸，一般以毫米为单位：光栅尺寸是指显像管最大 扫描区域的尺寸，用横向数值和纵向数值分别表示区域的 大小。
点距：显示器上最小的发光单位是像素点，像素点是电子 束穿过荧光屏内侧钢板上的阴罩孔激发荧光物质而形成的 ，同色像点之间的距离称为点距，单位为毫米。 点距是 衡量显示器质量好坏的重要指标之一，其数值越小，清晰 度越高，显示器质量越第好14 ，页 但共 技58 术页 难度也越大。
显示器性能指标
数字化图像信息通常有两种存在形式：一种是 位图（也叫点阵图），另一种是矢量图。通常把位图 称为图像，把矢量图称为图形。
第 35 页 共 58 页
200％大小（上图） 200％大小（上
和50％大小（左图） 图）和50％大小
的矢量图
（左图）的位图
第 36 页 共 58 页
什么是位图？ 位图由一系列组成网格的点组成,每个点的颜色
第 3 页 共 58 页
文本 图形
指用计算机绘制的几何形状 如：直线、圆、圆弧、矩形
曲线、图表等，也称矢量图。
图像
由输入设备捕捉的实际场景画面， 或以数字化形式存储的任意画面。 也称位图
第 4 页 共 58 页
音频
数字化的声音，除包括音乐、语音外， 还包括各种音响效果。
第9单元 多媒体技术
第 1 页 共 58 页
• 多媒体基本概念及常见媒体类型 • 多媒体系统组成 • 数字图像处理基础
第 2 页 共 58 页
媒体 :信息交流的中介。 多媒体：多媒体是由两种以上的媒体融合
而成的信息综合表现形式，是多种媒体的 处理、集成和利用的结果。 多媒体技术：具有集成性、实时性和交互 性的计算机综合处理声文图信息的技术。
第 30 页 共 58 页
量化等级越多，所 得图像层次越丰富，灰 度分辨率高，图像质量 好，但数据量大； 量 化等级越少，图像层次 欠丰富，灰度分辨率低 ，会出现假轮廓现象， 图像质量变差，但数据 量小。
第 31 页 共 58 页
RGB模式
三基色：红、绿、蓝 每个像素需要3个字节来存储颜色数据，
What we see
What a computer sees
第 27 页 共 58 页
Source: S. Narasimhan
图像的空间分辨率（ Spatial Resolution ） 图像的空间分辨率是指图像中每单位长度包含的
像素或点的数目。常以像素/英寸（pixels per inch， ppi）为单位表示。
第 38 页 共 58 页
组成位图的网格尺寸取决于分辨率。分辨率用横 向和纵向wenku.baidu.com含像素数目来表示。如150*100
高分辨率的图比低分辨率的图包含更多数据，图 像更清晰。
分辨率越高图像文件越大。 位图拉伸和收缩不改变分辨率。
原始图像的 分辨率为 24*24
第 39 页 共 58 页
拉伸后图像的 分辨率仍为 24*24
3D音效原理
为什么能用几个扬声器（9.1声道、5.1声道、4.1声道 、5声道、4声道，甚至2声道）回放出接近于真实世界的各 种声音和音乐效果？
人类感知声源的位置最基本的理论是双工理论，这种理 论基于两种因素:两耳间声音的到达时间差和两耳间声音的 强度差。时间差是由于距离的原因造成，当声音从正面传来 时距离相等，所以没有时间差，但若偏右3度，则到达右耳 的时间就要比左耳约少30μs，而正是这30μs，使得人耳辨 别出了声源的位置。
颜色数量：颜色数量是指显示器同屏显示的颜色数量，它 主要由显示适配器决定。当显示适配器上的缓冲存储器容 量足够大时，显示器同屏显示的颜色数量也足够多。
第 15 页 共 58 页
音频设备 音频卡即声卡，计算机通过它处理音频信号。音
频卡的关键技术包括数字音频、音乐合成和MIDI。
声卡
第 16 页 共 58 页
第 33 页 共 58 页
CMY：青、洋红、黄三基色叠加颜色； CMYK: 青色、品红、黄色、黑色四原色
叠加颜色； HIS：使用颜色的三要素色调（Hue）、饱
和度（Saturation）和亮度（Intensity ）来描述颜色； Lab颜色模式、YIQ颜色模型，YUV模型等
第 34 页 共 58 页
第 6 页 共 58 页
文本文件格式 TXT、RTF以及WORD格式的DOC、DOCX、DOT文件 声音文件格式 WAV、MID和MP3等 图形、图像文件格式 BMP、PCX、GIF、TIF、JPG、TGA等 影像文件格式 AVI 、MOV、MPG和DAT文件等
第 7 页 共 58 页
都以二进制数字形式存储。 在哪里可以看到位图？
通常用于创建实际的图像，比如照片。 如何创建位图？
可以通过图像处理软件，如Photoshop、 Windows画图；也可以使用扫描仪、数码相机等。
第 37 页 共 58 页
位图被分成一系列颜色不同的像素 点。每个像素点的颜色数据都以二 进制形式存储
第 23 页 共 58 页
打印输出设备 （2）激光打印机
优点：分辨率很高，有的能达到 600dpi以上，打印效果精美细致。 缺点：价格较高。
硒鼓
第 24 页 共 58 页
基于图像处理和模式识别的草莓病害识别研究 （1）图像获取 （2）图像预处理 （3）图像分割 （4）图像特征提取 （5）病害类型的识别
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数字图像设备 （1）摄像头
镜头 像素 接口 视频捕获能力 调焦功能等参数。
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数字图像设备 （2）数码相机
由镜头、 CCD、 A/D（模／ 数转换器）、 MPU（微处理 器）、内置存储器、 LCD（ 液晶显示器）、PC卡（可移 动存储器）和接口（计算机 接口、电视机接口）等部分 组成
矢量图由线条和形状构成，它 们可以被着色或加阴影
第 41 页 共 58 页
矢量图与位图比较，位图的容量一般较大，矢 量图一般较小；位图的文件内容是点阵数据，矢量 图的文件内容是图形指令。从应用的特点看，位图 适合于获取和复制，表现力丰富，但编辑较复杂； 矢量图易于编辑，适于绘制和创建，放大和缩小不 会产生失真，位图放大会产生失真。
第 42 页 共 58 页
改变大小时矢量图比位图效果更佳 矢量图通常比位图需要更少的存储空间 编辑矢量图比编辑位图更容易 矢量图不如位图真实
第 43 页 共 58 页
图像数据编码压缩是指在满足一定图像质量的条 件下，用尽可能少的数据量来表示图像。数字图像 一般可以表示为 f(i,j),i=0,1…,i-1 , j = 0,1,…j-1,它是对二维图像f(x,y)抽样和量化过程 而得到的。在这种表示中存在着冗余度，图像压缩 的目地就是要消除这种冗余度。
矢量图:是由一套可以重建图像的指令构成。不保 存每个像素的颜色值，而是包含了为图像中的每 个对象创建形状、尺寸、位置和颜色等的计算机 需要的指令。
如何识别矢量图
简单判断：具有轮廓不清晰、类似卡通画的画质 准别判断：文件扩展名，如.wmf、.dxt、.mgx、.pict
第 40 页 共 58 页
红、绿、蓝各需要8位 每个红、绿、蓝都被赋予0－255之间的一
个值，0表示没有颜色，255表示最高亮度 的颜色。
第 32 页 共 58 页
HSB：用色相、饱和度、亮度三种基本特性表示颜 色；
索引色模式：为了节约存储空间，把图像中使用的 所有颜色与一个颜色表对应起来；
HSV: 用色调、饱和度和数值来描述彩色系统；
第 19 页 共 58 页
数字图像设备 （3）扫描仪
手动式
平面式
胶片式
第 20 页 共 58 页
滚筒式
视频设备
数码视频摄像机
将视频信号经过数码化处理成0 和1信号并以数码记录的方式， 通过磁鼓螺旋扫描记录在6.35mm 宽的金属视频录像带上，视频信 号的转换和记录都是以数码的形 式存储，从而提高了录制图像的 清晰度，使图像质量轻易达到 500线以上。
2）RAM：显示缓冲存储器， 其容量大小决定了显示颜色数量 的多少和分辨率的高低。
3）控制电路：控制显示的 状态，进行显示指令的处理等。
4）信号输出端子：将显示 信息和控制信号送至显示器。
第 11 页 共 58 页
显卡分类
1）一般显示卡：完成显示基本功能，显示性能的优劣主要 由品牌、工艺质量、缓冲存储器容量等因素确定。
扫描频率：显示器的显示器件是显像管，显像管在工作时 ，电子束按顺序高速扫描整个屏幕，使人们看到近似连续 的显示信息。就理论而言，扫描频率越高，显示质量越好 ，图像越稳定。
显示分辨率：显示器的显示分辨率是一组标称值，以像素 点（pixel）为基本单位。表示方法是320×200、 640×480 ，前面是屏幕横向像素点的总数，后面是屏幕 纵向像素点的总数。
视频
一种活动影像，与电影（Movie）和 电视原理一样—视觉暂留。
第 5 页 共 58 页
动画
视频一般是指对自然界真实影像的 记录，如用摄像机记录下来的自然 风光，而动画通常指人工创作出的 联系图像所组合成的动态影像。
三维模型
三维模型示物体的多边形表示，通常 用计算机或者其它设备进行显示。一般 用三维建模工具或者三维扫描仪获取。
第 25 页 共 58 页
自然界中的图像都是模拟量，电视、电影、照相 机等图像记录与传输设备都是使用模拟信号对图像进 行处理。但是计算机只能处理数字量，而不能处理模 拟图像。所以我们要在在处理图像之前进行图像数字 化。 简单的说，数字图像就是能够在计算机上显示 和处理的图像。
第 26 页 共 58 页
2）图形加速卡：目前以AGP显示卡为主，带有图形加速器。 该卡在显示复杂图像三维图像时速度较快。
3）3D图形卡：专为带有3D图形的高档游戏开发的显示卡， 三维坐标变换速度快，图形动态显示反应灵敏、清晰。
4）显示／TV集成卡：在显示卡上集成了高频头和视频处理 电路，使用该显示卡既可显示正常多媒体信息，又可收看电视节 目。
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打印输出设备 （1）针式打印机
优点：便宜、耐用、可打印多种 类型纸张。 缺点：打印效果比较一般，而且 噪声较大
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打印输出设备 （2）喷墨打印机
优点：价格较便宜，而且它打印 时噪声较小，图形质量较高。 缺点：墨盒用完了要及时更换， 但相对于针式打印机来说消耗较 高。
如72ppi表示图像中每英寸包含72个像素或点。分 辨率越高，图像越清晰，图像文件所需要的磁盘空间越 大，处理时间也越长。
第 28 页 共 58 页
一般来说，采样 间隔越大，所得图像 像素数越少，空间分 辨率低，质量差，严 重时出现像素呈块状 的棋盘格效应 (Checkerboard Effect)；
动画文件格式 GIF、AVI、SWF等 3D模型文件格式 OBJ、3DS、FBX和X等
第 8 页 共 58 页
多媒体系统层次结构
第 9 页 共 58 页
多媒体系统硬件体系
第 10 页 共 58 页
显示系统
显卡
1）ROM BIOS：固化在存储 器芯片中的只读驱动程序，显卡 的特征参数、基本操作等保存在 其中。
采样间隔越小， 所得图像像素数越多， 空间分辨率高，图像 质量好，但数据量大。
第 29 页 共 58 页
图像的灰度分辨率（ Gray-Level Resolution ） 在数字图像中，灰度级分辨率又称色阶，指图像
中分辨的灰度级科目，即灰度级数目，它与存储灰度级 别所使用的数据类型有关。由于灰度级量度的是投射到 传感器上光辐射值的强度，所以灰度级分辨率也叫辐射 计量分辨率。
5）显示/视频输出集成卡：在显示卡上集成了视频输出电路 ，在把信号送至显示器显示正常信号的同时，还把信号转换成视 频信号，送到视频输出端子，供电视机或录像机接收、录制和播 放。
第 12 页 共 58 页
显示器
CRT显示器
LCD显示器
第 13 页 共 58 页
显示器性能指标
屏幕尺寸：显示器的屏幕尺寸分为三种，即显像管尺寸（ tube size）、可视尺寸（viewable size）和光栅尺寸 (raster size）。其中，显像管尺寸是指显像管正面对角 线的长度，一般以英寸(1英寸=25.4厘米)为单位；可视尺 寸指的是显示器可显示区域对角钱的长度，该尺寸小于显 像管尺寸，一般以毫米为单位：光栅尺寸是指显像管最大 扫描区域的尺寸，用横向数值和纵向数值分别表示区域的 大小。
点距：显示器上最小的发光单位是像素点，像素点是电子 束穿过荧光屏内侧钢板上的阴罩孔激发荧光物质而形成的 ，同色像点之间的距离称为点距，单位为毫米。 点距是 衡量显示器质量好坏的重要指标之一，其数值越小，清晰 度越高，显示器质量越第好14 ，页 但共 技58 术页 难度也越大。
显示器性能指标
数字化图像信息通常有两种存在形式：一种是 位图（也叫点阵图），另一种是矢量图。通常把位图 称为图像，把矢量图称为图形。
第 35 页 共 58 页
200％大小（上图） 200％大小（上
和50％大小（左图） 图）和50％大小
的矢量图
（左图）的位图
第 36 页 共 58 页
什么是位图？ 位图由一系列组成网格的点组成,每个点的颜色
第 3 页 共 58 页
文本 图形
指用计算机绘制的几何形状 如：直线、圆、圆弧、矩形
曲线、图表等，也称矢量图。
图像
由输入设备捕捉的实际场景画面， 或以数字化形式存储的任意画面。 也称位图
第 4 页 共 58 页
音频
数字化的声音，除包括音乐、语音外， 还包括各种音响效果。
第9单元 多媒体技术
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• 多媒体基本概念及常见媒体类型 • 多媒体系统组成 • 数字图像处理基础
第 2 页 共 58 页
媒体 :信息交流的中介。 多媒体：多媒体是由两种以上的媒体融合
而成的信息综合表现形式，是多种媒体的 处理、集成和利用的结果。 多媒体技术：具有集成性、实时性和交互 性的计算机综合处理声文图信息的技术。
第 30 页 共 58 页
量化等级越多，所 得图像层次越丰富，灰 度分辨率高，图像质量 好，但数据量大； 量 化等级越少，图像层次 欠丰富，灰度分辨率低 ，会出现假轮廓现象， 图像质量变差，但数据 量小。
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RGB模式
三基色：红、绿、蓝 每个像素需要3个字节来存储颜色数据，
What we see
What a computer sees
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Source: S. Narasimhan
图像的空间分辨率（ Spatial Resolution ） 图像的空间分辨率是指图像中每单位长度包含的
像素或点的数目。常以像素/英寸（pixels per inch， ppi）为单位表示。
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组成位图的网格尺寸取决于分辨率。分辨率用横 向和纵向wenku.baidu.com含像素数目来表示。如150*100
高分辨率的图比低分辨率的图包含更多数据，图 像更清晰。
分辨率越高图像文件越大。 位图拉伸和收缩不改变分辨率。
原始图像的 分辨率为 24*24
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拉伸后图像的 分辨率仍为 24*24
3D音效原理
为什么能用几个扬声器（9.1声道、5.1声道、4.1声道 、5声道、4声道，甚至2声道）回放出接近于真实世界的各 种声音和音乐效果？
人类感知声源的位置最基本的理论是双工理论，这种理 论基于两种因素:两耳间声音的到达时间差和两耳间声音的 强度差。时间差是由于距离的原因造成，当声音从正面传来 时距离相等，所以没有时间差，但若偏右3度，则到达右耳 的时间就要比左耳约少30μs，而正是这30μs，使得人耳辨 别出了声源的位置。
颜色数量：颜色数量是指显示器同屏显示的颜色数量，它 主要由显示适配器决定。当显示适配器上的缓冲存储器容 量足够大时，显示器同屏显示的颜色数量也足够多。
第 15 页 共 58 页
音频设备 音频卡即声卡，计算机通过它处理音频信号。音
频卡的关键技术包括数字音频、音乐合成和MIDI。
声卡
第 16 页 共 58 页
第 33 页 共 58 页
CMY：青、洋红、黄三基色叠加颜色； CMYK: 青色、品红、黄色、黑色四原色
叠加颜色； HIS：使用颜色的三要素色调（Hue）、饱
和度（Saturation）和亮度（Intensity ）来描述颜色； Lab颜色模式、YIQ颜色模型，YUV模型等
第 34 页 共 58 页
第 6 页 共 58 页
文本文件格式 TXT、RTF以及WORD格式的DOC、DOCX、DOT文件 声音文件格式 WAV、MID和MP3等 图形、图像文件格式 BMP、PCX、GIF、TIF、JPG、TGA等 影像文件格式 AVI 、MOV、MPG和DAT文件等
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都以二进制数字形式存储。 在哪里可以看到位图？
通常用于创建实际的图像，比如照片。 如何创建位图？
可以通过图像处理软件，如Photoshop、 Windows画图；也可以使用扫描仪、数码相机等。
第 37 页 共 58 页
位图被分成一系列颜色不同的像素 点。每个像素点的颜色数据都以二 进制形式存储
第 23 页 共 58 页
打印输出设备 （2）激光打印机
优点：分辨率很高，有的能达到 600dpi以上，打印效果精美细致。 缺点：价格较高。
硒鼓
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基于图像处理和模式识别的草莓病害识别研究 （1）图像获取 （2）图像预处理 （3）图像分割 （4）图像特征提取 （5）病害类型的识别