Transcript 第9章 多媒体技术基础
第9章 多媒体技术基础 9.1 多媒体技术的基本概念 9.2 多媒体信息的数字化 9.3 多媒体数据压缩技术 9.4 常用多媒体素材处理软件 9.5 Photoshop图像处理 9.6 Flash动画制作 9.1 多媒体技术的基本概念 20世纪60年代以来，技术专家们就致力于研 究将声音、图形、图像和视频作为新的信息形式 输入和输出到计算机，使计算机的应用更为容易 和丰富多彩。 包括多媒体技术的定义、特征、多媒体计算 机的基本组成及多媒体的关键技术。 9.1 多媒体技术的基本概念 9.1.1 义 多媒体技术的发展与定 9.1.2 多媒体技术主要特征 9.1.3 多媒体计算机系统组成 9.1.4 多媒体的关键技术 9.1.1 多媒体技术的发展与定义 1984年，美国Apple（苹果）公司,在世界上首 次使用Bitmap（位图）概念对图像进行描述， 实现了对图像的简单处理、存储以及相互之间 的传送等。在微机中建立了一种新型的图形化 人机接口。(图像) 1985年，美国Commodore公司将世界上首台多 媒体计算机系统展示在人们面前，这台计算机 命名为Amiga。同年，激光只读存储器CDROM问世。(计算机) 1986年PHILIPS和SONY公司共同制定了光盘 技术标准，可以在光盘上存储650MB数据。(存 储) 1991年，Microsoft（微软）、PHILIPS等公司成 立“多媒体个人计算机市场协会（Multimedia PC Marketing Council）”，负责计算机多媒体技术的 规范化管理和多媒体计算机标准的制订。 1991年MPC1标准，1993年5月MPC2标准 1995年6月MPC3。(计算机系统标准) 1995年Microsoft公司推出了Windows 95，这时 多媒体技术在微机中得到广泛的普及。 2.媒体的表现形式 国际电信联盟（ITU）将媒体分为：感觉 媒体、表示媒体、显示媒体、存储媒体和 传输媒体五大类。 感觉媒体是人们接收信息的主要来源，而 多媒体技术充分利用了这种优势。 3.多媒体定义 多媒体（Multimedia）是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: 文本 文字（Text） 图形（Graphic） 声音 信息载体 图像（Image） 图形 的组合 声音（Audio） 图像 动画（Flash） 动画 和电视图像（Video） 多媒体是利用计算机把文本、声音、图形、图 像、动画和视频等多种媒体进行综合处理，使 多种信息建立逻辑连接，集成为一个具有交互 性的系统 多媒体技术利用计算机技术将各种媒体以数字 化的方式集成在一起，从而使计算机具有了表 现、处理、存储多种媒体信息的综合能力。 是解决“怎样进行多种媒体综合的技术（获取、 处理、编辑、存储和展示等）”。 9.1.2 多媒体技术主要特征 1.多媒体技术主要特征 (1)多样性 计算机处理的信息由数值、字符和文本，发展 到音频信号、静态图形信号、动态图像信号， 这使计算机具备了处理多媒体信息的能力 (2)交互性（Interactive） 交互性是指用户可以与计算机进行交互操作， 从而为用户提供有效地控制和使用信息的手段 (3)集成性（Integrating） 多种信息形式的集成 多媒体把各种单一的技术和设备集成在一个 系统中 对多种信息源的数字化集成 (4)实时性（Real-Time） 实时性是指视频图像和声音必须保持同步性 和连续性 2.多媒体数据的特点 数据量巨大 数据类型较多 数据存储容量差别大 数据处理方法不同 数据输入和输出复杂 3.多媒体文件的存储格式 文件格式是一种信息的数字化存储方式 多媒体文件包含文件头和数据两大部分 4.流媒体文件 多媒体文件 静态多媒体文件 无法提供网络在线播放功能。它需要先下载，后 观看 流式媒体文件（简称流媒体） 在因特网中采用流式传输技术的连续时基媒体， 如音频、视频等文件。 流媒体文件的数据可以随时传送、随时播放。 实现流媒体的关键技术是数据的流式传输。 9.1.3 多媒体计算机系统组成 多媒体计算机（Multimedia Computer）是具 有多媒体处理能力的计算机系统 声/像输入设备主要用于将多媒体信息输入计 算机：光驱、声卡、视频采集卡、麦克风、电 子琴、扫描仪、录音机、VCD/DVD、数字照相机、 摄像机等。 功能卡用于对多媒体信息进行处理：电视卡、 Modem卡、视频编辑卡、VCD压缩卡、网卡等。 声／像输出设备用于输出多媒体系统：光盘 刻录机、声卡、视频转换卡、音箱、立体声耳 机、录音机、录像机、打印机等。 多媒体计算机系统示意图 计算机厂商提供多媒体硬件设备的方式有：一 是集成在主板上，二是提供各种接口卡。 在一台具体的多媒体计算机硬件配置中，不一 定都包括上述全部配置，但至少应当包括声卡 和CD-ROM驱动器。 多媒体计算机的硬件技术要求： 主机处理性能强大。 主机接口齐全。 各种多媒体设备齐全。 9.1.4 多媒体的关键技术 1.视频音频数据压缩、解压缩技术 数据压缩、解压缩是多媒体的关键技术 目前通用的压缩编码国际标准主要有： JPEG(联合图像专家小组)，用于静态图像压缩； MPEG(活动图像专家小组)，用于动态视频图像 压缩 2.大容量信息存储技术 大容量光盘存储器的出现，解决了多媒体信息 存储空间及交换问题 光盘具有存储容量大、介质可交换、数据保存 寿命长、价格低廉等优点 1996年推出了新一代光盘标准DVD，它使光盘 的数据存储容量达到了4.7 GB～17 GB 3.多媒体输入/输出技术 媒体变换技术 媒体识别技术 指改变媒体的表现形式 指对信息进行一一对应的映像过程 媒体综合技术 指把一些低级别的信息表示成高级别的模式 4.多媒体专用芯片技术 专用芯片是多媒体计算机硬件的关键 指改变媒体的表现形式 多媒体专用芯片有两种类型 一种是固定功能的专用芯片 另一种是可编程的DSP(数字信号处理器)芯片 5.其他多媒体技术 多媒体软件技术主要研究加强多媒体操 作系统的功能和兼容性 多媒体内容的编辑与创作 多媒体应用程序开发 多媒体数据库管理技术 多媒体通信技术 9.2 多媒体信息的数字化 9.2.1 文本信息的数字化 9.2.2 图形信息的数字化 9.2.3 图像信息的数字化 9.2.4 音频信息的数字化 9.2.5 动画信息的数字化 9.2.6 视频信息的数字化 9.2.1 文本信息的数字化 文本信息的数字化主要是对文本信息在计算机中的 表示进行统一的二进制编码。 ASCII码用1个字节的低7位（最高位为0）表示128 个不同的字符。 GB2312-80（国标码）规定：一个汉字用两个字节 表示，每个字节只用低7位，最高位为0。共收录6 763个简体汉字、682个符号 GBK（大字库）是GB2312-80的扩展。包含了 20902个汉字，所有字符都可以一对一映射到 Unicode 2.0标准中 Big5(大五码)与GB231280国标码不兼容，共定义了 13 868个字符 Unicode （大字符集），是对国际标准 ISO/IEC10646编码的一种称谓，其目标是对全球所 有文字进行统一编码。 9.2.2 图形信息的数字化 1.矢量图形的特点 矢量图形是用一组指令集合来描述图形的 内容，这些描述包括图形的形状、位置、 大小、色彩等属性。 在矢量图形文件中，只记录生成图形的算 法和图上的某些特征点参数。 矢量图形占用的存储空间较小，打印输出 和放大时图形质量较高。 矢量图形的缺点： 显示图形时计算时间较多。 无法使用廉价设备将图形输入到计算机中并 且矢量化。 矢量图形目前没有统一的标准和格式，大部 分矢量图形格式存在知识产权问题。 2.矢量图形文件格式 CDR格式 EMF格式 IA格式 SVG格式 DWG格式 3DS格式 SWF格式 VSD格式 WMF格式 9.2.3 图像信息的数字化 图像由像素点阵构成，也称为位图。 黑白图像中每个像素点用1位二进制数表 示这种图像称为二值图像。 灰度图像中，每个像素点的亮度值用8位 二进制数表示，亮度范围有0~255个灰度 等级。 彩色图像中R、G、B三基色，每种色用8 位二进制数表示时，色彩深度为24位，它 可以表达1670万种色彩。 用像素点描述 的自然影像 R R G B RGB 彩色图像 R数组 — 8bit表示(256阶梯) G数组 — 8bit表示(256阶梯) B数组 — 8bit表示(256阶梯) 最大色彩：28 × 28 × 28 = 224 = 16777216 (16.7M) G B 图像的分辩率 图像分辨率：数字化图像水平与垂直方 向像素的总和。 屏幕分辨率：一般用显示器屏幕水平像 素×垂直像素表示。 印刷分辨率：图像在打印时，每英寸像 素的个数，一般用dpi（像素/英寸）表 示。 图像文件格式 图像文件格式 图像文件有：BMP、TIF、JPG、PNG、GIF 等，这些图像文件格式标准是开放和免费的， 这些图像格式也可以相互转换。 是一种适用于彩色、单 色和多灰度静止数字图 是Windows中最常用 像的压缩标准。压缩的 的图像文件格式。文件性能优异，应用广泛。 结构简单，形成的图像 文件较大。 也是一种压缩图像存储 格式，压缩比较高，文 件很小。允许在一个文 件中存储多个图像，因 此可实现动画功能。 点阵图像放大失真 矢量图形放大不失真 图形与图像的区别 存储方式的区别：图形存储的是画图的函数；图像存储 的则是像素的位置信息和颜色信息以及灰度信息。 缩放的区别：图形在进行缩放时不会失真，可以适应不 同的分辨率；图像放大时会失真，可以看到整个图像是 由很多像素组合而成的。 处理方式的区别：对图形，我们可以旋转、扭曲、拉伸 等等；而对图像，我们可以进行对比度增强、边缘检测 等等。 算法的区别：对图形，我们可以用几何算法来处理；对 图像，我们可以用滤波、统计的算法。 其他：图形不是主观存在的，是我们根据客观事物而主 观形成的；图像则是对客观事物的真实描述。 9.2.4 音频信息的数字化 1.音频信号的数字化处理 声音的特性 ⑴声波：当物体在空气中振动时，便会发出连续 的波，叫声波（Sound Wave） ⑵声音：大脑对声波的感知就是声音（Sound） ⑶幅度（Amplitude）：指声音的大小、强弱程度。 ⑷频率（Frequency）是指信号每秒钟变化的次数， 用赫兹（Hz）表示。 音频数字化 模拟信号 转换 数字信号 数字音频信号可以通过因特网、光盘、电子琴 MIDI接口等输入到计算机。 模拟音频信号一般通过话筒和音频输入接口 （Line in）输入到计算机，然后由计算机声卡 转换为数字音频信号 2.音频文件格式 音频文件的格式 波形文件 如WAV、MP3 WAV 音频格式具有很高的 音质。未经压缩的WAV文 件存储容量非常大，一分 钟CD音质的音乐大约占用 10MB存储空间。 MP3是一种符合MPEG-1音 频压缩第3层标准的文件。 MP3压缩比高达1：10~1： 12。MP3是一种有损压缩。 音乐文件 如手机MIDI音乐 目前较流行的音频文件有WAV、MP3、 WMA、RM 、MID等。 WMA格式 在低比特率时(如48kbit/s)，相同音质的WMA 文件比MP3小许多 RA、RM、RAM格式 它们是Realnetworks公司开发的一种流式音频 文件格式，主要用于在低速率的Internet上实 时传输音频信息 3.MIDI音乐文件 MIDI是电子合成乐器的统一国际标准。在 MIDI文件中，只包含产生某种声音的指令，计算 机将这些指令发送给声卡，声卡按照指令将声音 合成出来。 MID音乐的缺点：一是不能模拟人们的歌声，其 次在不同的计算机中，MIDI可能会有不同的音乐 效果。另外，MIDI音乐缺乏重现真实自然声音的 能力，电子音乐味道太浓。 MIDI音乐主要用于手机等存储器空间有限的多媒 体设备。 9.2.5 动画信息的数字化 1.动画的类型 动画(Animation)是多幅按一定频率连续播 放的静态图像。动画利用了人类眼睛的“视觉暂 留效应”。动画主要有帧动画、矢量动画和变形 动画3种类型。 帧动画 帧动画是由多帧内容不同而又相互联系的画面， 连续播放而形成的视觉效果 矢量动画 矢量动画是一种纯粹的计算机动画形式 变形动画 变形动画是把一个物体从原来的形状改变成 为另一种形状，在改变过程中，把变形的参 考点和颜色有序地重新排列，就形成了变形 动画 2.三维动画 三维动画是为了表现真实的三维立体效果， 物体无论旋转、移动、拉伸、变形等，都能通过 计算机动画表现它的空间感觉。 建模 建模就是使用计算机软件创建三维形体 材质 在三维动画中，往往把物体的色彩、光泽和 纹理称为材质 影响物体材质的因素有两个方面： 一是物体本身的颜色和质地 二是环境因素，包括灯光和周围的场景等 动画 动画是三维创作中比较难的部分 9.2.6 视频信息的数字化 1.模拟视频标准 NTSC制式 NTSC是1952年由美国国家电视标准委员会制定的 彩色电视广播标准，美国、加拿大等大部分西半球 国家，以及中国的台湾、日本、韩国、菲律宾等均 采用这种制式 PAL制式 PAL是德国在1962年制定的彩色电视广播标准，主 要用于英国一些西欧国家，新加坡、中国、澳大利 亚、新西兰等国家也采用这种制式 SECAM制式 SECAM制式又称塞康制，由法国在1956年提出， 1966年制定的一种彩色电视制式。使用国家主要集 中在法国、东欧和中东一带 2.模拟视频信号数字化 NTSC制式和PAL制式的电视是模拟信号，模拟 视频的数字化存在以下技术问题： 电视采用YUV或YIQ信号方式，而计算机采用RGB 信号方式 电视机画面是隔行扫描，计算机显示器大多采用逐 行扫描 电视图像的分辨率大大低于计算机显示器的分辨率 模拟电视信号的数字化工作，主要包括色 彩空间转换、光栅扫描的转换以及分辨率的统一 等。 模拟视频信号的数字化一般采用以下方法： 复合数字化 分量数字化 3. 视频文件格式 AVI格式 MOV格式 DVAVI格式 ASF格式 MPEG1 WMF格式 MPEG2 RM格式 MPEG4 RMVB格式 DivX格式 9.3 多媒体数据压缩技术 9.3.1 多媒体信息的数据量 9.3.2 多媒体数据的冗余 9.3.3 数据压缩技术 9.3.4 JPEG静止图像压缩标准 9.3.5 MPEG动态图像压缩标准 9.3.1 多媒体信息的数据量 文本数据量 矢量图形数据量 点阵图像数据量 数字化声音数据量 数字化高质量音频 数字化视频数据量 9.3.2 多媒体数据的冗余 数字化的图形 、图像、视频、音频等多 媒体信息数据量很大，其中存在着大量的 数据冗余，而数据压缩技术就是利用了数 据的冗余，来减少图形 、图像、视频、 音频中的数据量。 空间冗余数据 时间冗余数据 视觉冗余数据 无损压缩解压缩后可完全 恢复原始数据，而不引起 任何数据失真。无损压缩 的压缩率一般为2∶1到5∶1 之间 9.3.3 数据压缩技术 有损压缩在还原图像时， 与原始图像存在一定的误 差，但视觉效果一般可以 接受，压缩比可以从几倍 到上百倍 数据压缩 RLE编码是将数据流中连续 无损压缩 出现的字符用单一记号表示。 无损压缩利用数据的统计冗余进行压缩 例如：字符串 ABCAAABBBBCCCCC可 有损压缩 以压缩为： 人类视觉和听觉器官对图像或声音中的某些成分不大敏感， 有损压缩以牺牲这部分信息为代价，换取了较高的压缩比。 1A1B1C3A4B5C。 混合压缩 混合压缩利用了各种单一压缩方法的长处，在压缩比、压 缩效率及保真度之间取得最佳地折衷。例如，JPEG和 MPEG标准就采用了混合编码的压缩方法。 9.3.4 JPEG静止图像压缩标准 JPEG标准支持很高的图像分辨率和量化 精度。它包含两部分： 第一部分是无损压缩，采用差分脉冲编码调 制(DPCM)的预测编码 第二部分是有损压缩，采用离散余弦变换 (DCT)和Huffman编码，通常压缩率达到 20～40倍 JPEG算法的设计思想是：恢复图像时不 重建原始画面，而是生成与原始画面类似 的图像，丢掉那些没有被注意到的颜色 9.3.5 MPEG动态图像压缩标准 MPEG运动补偿压缩技术 为满足高压缩比和节目随机播放两方面的要求， MPEG采用了运动补偿预测和运动补偿插值两种压 缩技术 MPEG1标准 MPEG1视频压缩算法采用了3个基本技术：运动补 偿(预测编码和插补编码)、DCT变换编码技术和熵编 码技术 MPEG2标准 MPEG2标准不仅适用于光存储介质(DVD)，也用于 广播、通信和计算机领域，而且HDTV(高清晰度电 视)编码压缩也是采用MPEG2标准 MPEG4标准 MPEG4是一种针对低速率(小于64kbit/s)下的视频、 音频压缩算法。它的显著特点是基于节目内容的编 码，MPEG4更加注重多媒体系统的交互性、互操作 性、灵活性 MPEG7标准 MPEG7的正式名称为“多媒体内容描述接口”，它主 要研究解决多媒体声像数据的内容检索问题 9.4 常用多媒体素材处理软件 1.文字处理软件 COOL 3D是Ulead公司出品的一个专门制作 三维立体文字效果的软件，它可以方便简单地生 成具有各种特殊效果的3D动画文字。 2.矢量图形处理软件 CorelDraw是加拿大Corel公司开发的矢量图 形设计软件。CorelDraw绘图软件除可进行矢量图 像设计外，还集成了图像编辑、图像抓取、位图 转换、动画制作等一系列实用性很强的程序，构 成了一个高级矢量图形设计和编辑的软件包 。 3.点阵图形处理软件 ① Photoshop是目前应用最广泛的图像处理专 业软件 ② Photo Imapct具有界面友好，操作简单等特 点 ③ Fireworks可以直观地创建和优化用于网页的 图像，并进行精确控制 4.音频处理软件 Cakewalk Sonar Adobe Audition音频处理软件是Adobe 公 司收购Cool Edit Pro音频处理软件后，推出 的音频处理升级软件 GoldWave是一款简单易用的数码录音及编 辑软件，它可以对数字音乐的各种音频格式 进行转换 5.动画制作软件 GIF Animator是台湾友立公司出版的GIF动 画制作软件，软件提供了许多现成的动画特 效 Flash 3DS MAX是AutoDesk的子公司Discreet推 出的三维动画制作和建模软件 6.视频制作软件 Premiere Pro是Adobe公司的一款非线性视 频编辑软件，它拥有大量专业工具，简易的 颜色校正系统，多重可嵌套时间线，精确的 音频编辑工具和环绕声支持 主要适用对视频及后期制作的电视、广告专 业人员。它的缺点是需要强大的硬件工作平 台 7.多媒体制作软件 Authorware是Macromedia公司推出的多媒 体制作软件，它可以合成文本、图像、音频、 动画、视频等多媒体素材，可用于制作内容 丰富的多媒体软件 Authorware提供了11种交互方式供开发者选 择以适应不同的需要 8.工具软件 看图软件ACDSee、屏幕截图软件 HyperSnapDX、屏幕录像软件WinCam、文 件压缩/解压缩软件WinRAR、音频视频播放 软件、视频节目修复软件、视频格式转换软 件、光盘制作软件、音频及视频解码器等软 件 9.5 Photoshop图像处理 9.5.1 Photoshop工作界面 9.5.2 选区操作 9.5.3 图层操作 9.5.4 几何图形制作 9.5.1 Photoshop工作界面 9.5.2 选区操作 选择画笔 绘图时图像比例 选区操作 可以利用选区去除背景图像 可以利用选区进行抠图 图层操作 背景图层、透明图层、不透明图层、效果图 层、文字图层、形状图层 9.5.3 图层操作 •图层是相对独立的，可以对它们进 行：选择、命名、增加、删除、复 制、移动、打开/关闭、栅格化、合 并、锁定等操作。 •被选中的层才可以进行移动或是其 他操作。 •高层次的图层会遮挡低层次的图层 内容。 •背景图层位于最底部，无法移动， 无法改变不透明度。 •图层不透明度降低后，图层中的图 像会呈现出半透明的效果。 9.5.4 几何图形制作 9.6 Flash动画制作 9.6.1 Flash基本概念 9.6.2 动画设计前的准备工作 9.6.3 文字移动动画制作 9.6.4 图片变形动画制作 9.6.1 Flash基本概念 1.Flash工作界面 Flash是一款用于矢量图形创作和矢量动画制作 的专业软件，主要应用在网页设计和多媒体制 作中 Flash动画分为逐帧动画和区间动画 1.Flash工作界面 2.Flash常用名词 场景 帧 关键帧 元件 图层 时间轴 9.6.2 动画设计前的准备工作 1.脚本设计 在制作Flash动画之前，需要先进行动画脚本设 计，将需要表达的内容按时间顺序进行编排 脚本主要用于描述Flash动画的主要情节、主要 画面、解说词、各种效果等，总之需要把创作 思路说明清楚 2.素材准备 在制作Flash动画之前，需要使用各种软件，对 图像、声音、视频等素材进行处理 图片素材一般采用JPG格式文件 音频文件一般采用WAV或MP3文件格式 尽量避免在Flash中使用视频文件 9.6.3 文字移动动画制作 输入文字 插入关键帧 创建补间动画 测试动画（Enter或Ctrl+Enter） 保存动画源文件（文件|另存为） 导出影片文件（文件|导出|导出影片） 9.6.4 图片变形动画制作 图片导入（文件|导入|导入到舞台） 图片大小调整 图片大小变形动画