多媒体计算机技术概述ppt53页课件

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1、 本章主要介绍多媒体计算机硬件与软本章主要介绍多媒体计算机硬件与软件方面的基础知识，以及计算机中音频、件方面的基础知识，以及计算机中音频、图像等信息的获取与处理、多媒体数据压图像等信息的获取与处理、多媒体数据压缩原理等方面的相关内容。缩原理等方面的相关内容。7.1 多媒体计算机技术概述多媒体计算机技术概述 从一般意义上讲，在计算机或通讯领域，媒体从一般意义上讲，在计算机或通讯领域，媒体是指信息的载体或者信息的存储实体，信息载体包是指信息的载体或者信息的存储实体，信息载体包括数字、文字、声音、图形、图像、视频，信息的括数字、文字、声音、图形、图像、视频，信息的存储实体包括磁盘、磁带、光盘、存储实

2、体包括磁盘、磁带、光盘、U盘等。而就多盘等。而就多媒体计算机而言，媒体则是指信息载体。媒体计算机而言，媒体则是指信息载体。7.1 多媒体计算机技术概述多媒体计算机技术概述2.为传送和表达感觉媒体而人为研为传送和表达感觉媒体而人为研究出来的媒体究出来的媒体(如如ASCII、汉字、汉字、图像、声音、视频编码等图像、声音、视频编码等)1.人类通过感观直接人类通过感观直接感知的信息感知的信息(文字、文字、声音、图像等声音、图像等)3.输入和输出信息的媒输入和输出信息的媒体体(如键盘、鼠标、显示如键盘、鼠标、显示器、打印机等器、打印机等)4.存储表示媒体存储表示媒体的介质的介质(软盘、软盘、硬盘、光盘等

3、硬盘、光盘等)5.传输信息的媒体。传输信息的媒体。(如光纤、电缆等如光纤、电缆等)多媒体：多媒体：通常所指的多媒体就是文字、声音、通常所指的多媒体就是文字、声音、图像、图形、动画、视频等各种媒体在计算机统一图像、图形、动画、视频等各种媒体在计算机统一管理下的有机结合。管理下的有机结合。7.1 多媒体计算机技术概述多媒体计算机技术概述 多媒体计算机技术：计算机综合处理多种媒体多媒体计算机技术：计算机综合处理多种媒体信息信息(文本、图形、图像、音频、视频和动画文本、图形、图像、音频、视频和动画)，使，使多种信息建立逻辑连接，集成为一个系统且具有交多种信息建立逻辑连接，集成为一个系统且具有交互性。互

4、性。1984年，年，Apple公司推出公司推出Machintosh图形操作系统。图形操作系统。1985年，世界上第一台多媒体计算机问世。年，世界上第一台多媒体计算机问世。1986年，推出光盘系统。年，推出光盘系统。1990年，多媒体个人计算机协会制定年，多媒体个人计算机协会制定MPC1标准。标准。1995年，年，Windows95操作系统问世。操作系统问世。Apple计算机计算机(1984)Commodore Amiga系统系统7.1 多媒体计算机技术概述多媒体计算机技术概述7.1 多媒体计算机技术概述多媒体计算机技术概述 多媒体特点是：多媒体特点是：(1)多样性：多媒体不只处理一种媒体，而是

5、综合处理多多样性：多媒体不只处理一种媒体，而是综合处理多种媒体，包括图文声像信息。种媒体，包括图文声像信息。(2)集成性：多媒体不是多种媒体简单的收集，而是被有集成性：多媒体不是多种媒体简单的收集，而是被有机地集成为系统。机地集成为系统。(3)交互性：多种媒体系统可以实现人机互动，用户可以交互性：多种媒体系统可以实现人机互动，用户可以根据需要来使用系统。根据需要来使用系统。7.1.3 多媒体技术的特点和关键技术多媒体技术的特点和关键技术 关键技术，包括：关键技术，包括：音频视频信号的获取技术音频视频信号的获取技术 多媒体数据的压缩编码和解码技术多媒体数据的压缩编码和解码技术 音频视频数据的实时

6、处理和特技音频视频数据的实时处理和特技 音频视频数据的输出技术音频视频数据的输出技术多媒体信息的主要元素多媒体信息的主要元素 1文本：包含字母、数字、汉字等基本元素。文本：包含字母、数字、汉字等基本元素。2图形：又称矢量图。图形：又称矢量图。多媒体信息的主要元素多媒体信息的主要元素 3图像：又称位图或像素图。图像：又称位图或像素图。4.动画：采用编程或动画软件创作的连续画面。动画：采用编程或动画软件创作的连续画面。编程或动画制作软件生成的画面编程或动画制作软件生成的画面多媒体信息的主要元素多媒体信息的主要元素 5.音频：指人耳能听到的连续变化的音波。音频：指人耳能听到的连续变化的音波。6.视频

7、：动态的影视图像。视频：动态的影视图像。数字音频信号、压缩音频信号数字音频信号、压缩音频信号用电视摄像设备捕捉的实物场景用电视摄像设备捕捉的实物场景7.1 多媒体计算机技术概述多媒体计算机技术概述 形象教学形象教学 仿真工艺过程仿真工艺过程 模拟交互过程模拟交互过程 电子教案、教学电子教案、教学 网络多媒体教学网络多媒体教学教育教育（形象教学、模拟展示）（形象教学、模拟展示）InternetInternet国际互联网国际互联网 网络多媒体技术网络多媒体技术 网络远程诊断网络远程诊断 网络远程操作网络远程操作 (手术手术)医疗医疗（远程诊断、远程手术）（远程诊断、远程手术）生物形态模拟生物形态模

8、拟 生物智能模拟生物智能模拟 人类行为智能模拟人类行为智能模拟人工智能模拟人工智能模拟（生物、人类智能模拟）（生物、人类智能模拟）商业广告商业广告（特技合成、大型演示）（特技合成、大型演示）影视商业广告影视商业广告 公共招贴广告公共招贴广告 大型显示屏广告大型显示屏广告 平面印刷广告平面印刷广告 电视电视/电影电影/卡通混编特技卡通混编特技 三维成像模拟特技三维成像模拟特技 演艺界演艺界MTVMTV特技制作特技制作 仿真游戏、赌博游戏仿真游戏、赌博游戏影视娱乐业影视娱乐业（电影特技、变形效果）（电影特技、变形效果）7.1 多媒体计算机技术概述多媒体计算机技术概述 (1)多媒体技术智能化多媒体技

9、术智能化 把人工智能领域某些研究课题与多媒体计算机技术结合。把人工智能领域某些研究课题与多媒体计算机技术结合。(2)多媒体信息实时处理和压缩编码算法芯片化多媒体信息实时处理和压缩编码算法芯片化 把多媒体信息实时处理和压缩编码算法直接放置到把多媒体信息实时处理和压缩编码算法直接放置到CPU芯芯片中，从而大大改善多媒体计算机的性能指标。片中，从而大大改善多媒体计算机的性能指标。(3)虚拟现实技术虚拟现实技术 是指运用多种技术综合形成一种模拟现实环境的人造环境，是指运用多种技术综合形成一种模拟现实环境的人造环境，用户在该环境中通过五官和大脑的亲自体验并参与到该虚拟环用户在该环境中通过五官和大脑的亲自

10、体验并参与到该虚拟环境中，可以与之交互。让用户感觉到如同置身于真实世界一样，境中，可以与之交互。让用户感觉到如同置身于真实世界一样，它是多媒体技术的最高境界。它是多媒体技术的最高境界。7.1.5 未来多媒体技术的发展未来多媒体技术的发展7.2 多媒体计算机系统多媒体计算机系统7.2 多媒体计算机系统多媒体计算机系统 (1)基本硬件设备基本硬件设备:光盘存储器光盘存储器 光盘存储器由光盘和光盘驱动器构成。光盘存储器由光盘和光盘驱动器构成。音频卡音频卡 又名又名“声卡声卡”，主要用于处理声音，是多媒体计，主要用于处理声音，是多媒体计算机的基本配置。目前许多计算机的主板上都集成了算机的基本配置。目前

11、许多计算机的主板上都集成了声卡的功能，声卡不再以单独形式存在。声卡的功能，声卡不再以单独形式存在。7.2 多媒体计算机系统多媒体计算机系统 声卡的作用主要有：声卡的作用主要有：A/D(模模/数数)转换转换将作为模拟量的自然声音转化成数将作为模拟量的自然声音转化成数字化的声音，然后以文件形式保存在计算机中。字化的声音，然后以文件形式保存在计算机中。D/A(数数/模模)转换转换把数字化的声音转换成模拟量的自把数字化的声音转换成模拟量的自然声音并输出到声音还原设备然声音并输出到声音还原设备(例如耳机、有源音箱、音箱放例如耳机、有源音箱、音箱放大器等大器等)中。中。输入、输出功能输入、输出功能利用声卡

12、的输入利用声卡的输入/输出端口可以将输出端口可以将模拟信号引入声卡并转换成数字信号；也可以将数字信号转换模拟信号引入声卡并转换成数字信号；也可以将数字信号转换成模拟信号送到输出端口驱动音响设备发出声音。成模拟信号送到输出端口驱动音响设备发出声音。7.6 音频卡的基本原理音频卡的基本原理声卡的主要接口：声卡的主要接口：总线总线(Bus)线路输入线路输入(Line in)话筒输入话筒输入(Mic in)线路输出线路输出(Line out)扬声器输出扬声器输出(Speaker Out)游戏棒游戏棒/MIDI(Joystick/MIDI)7.2 多媒体计算机系统多媒体计算机系统声卡与外部设备的连接示意

13、图声卡与外部设备的连接示意图 音箱音箱2 2、麦克风输入、麦克风输入 3 3、扬声器输出、扬声器输出4、MIDI/操纵杆端口操纵杆端口外部音频设备外部音频设备麦克风麦克风操纵杆操纵杆MIDI声音装置声音装置1 1、线路输入、线路输入7.2 多媒体计算机系统多媒体计算机系统 (1)数字信号处理器数字信号处理器DSP：声卡的核心部件，用于管理：声卡的核心部件，用于管理声音的输入输出以及音频信号的模声音的输入输出以及音频信号的模/数转换和数数转换和数/模转换。模转换。(2)混音器：可以将几个不同声源进行混合录音。混音器：可以将几个不同声源进行混合录音。(3)音乐合成器：主要用于音乐合成器：主要用于M

14、IDI音乐文件的播放。音乐文件的播放。声卡中的关键部件声卡中的关键部件7.2 多媒体计算机系统多媒体计算机系统 (2)扩展设备扩展设备:具有代表性的扩展设备有：触摸屏、视频卡、扫描仪、数具有代表性的扩展设备有：触摸屏、视频卡、扫描仪、数码相机、数字摄像机、各种彩色打印机、彩色投影仪等。码相机、数字摄像机、各种彩色打印机、彩色投影仪等。触摸屏：属于输入设备，可通过手指直接触触摸屏：属于输入设备，可通过手指直接触及屏幕上的菜单、光标、接钮等。及屏幕上的菜单、光标、接钮等。系统主要由传感器、控制部件、驱动程序组成。系统主要由传感器、控制部件、驱动程序组成。当用手指或其它设备触当用手指或其它设备触摸显

15、示器前面的触摸屏时，所摸显示器前面的触摸屏时，所摸到的位置以坐标形式被触摸摸到的位置以坐标形式被触摸屏控制器检测到，并通过接口屏控制器检测到，并通过接口送到送到CPU，从而确定用户所，从而确定用户所输入的信息。输入的信息。7.2 多媒体计算机系统多媒体计算机系统 视频卡：插在主机板的扩展槽内，可以对视频信号视频卡：插在主机板的扩展槽内，可以对视频信号进行数字化转换、编辑和处理，以及保存数字化文件。进行数字化转换、编辑和处理，以及保存数字化文件。通常使用的视频采集卡可接收模拟视频源的信号通常使用的视频采集卡可接收模拟视频源的信号(如录像如录像机、电视机、机、电视机、LD影碟机等影碟机等)，并对该

16、类信号进行数字化处理，并对该类信号进行数字化处理，然后再压缩编码成数字视频信号。然后再压缩编码成数字视频信号。此外，还有一种比较流行的视频采集卡，我们称之为此外，还有一种比较流行的视频采集卡，我们称之为IEEE1394数字视频采集卡。它主要的作用是将数码摄像机中数字视频采集卡。它主要的作用是将数码摄像机中存放在数码摄像带上的视频数据传送到电脑硬盘中，和模拟存放在数码摄像带上的视频数据传送到电脑硬盘中，和模拟采集不同的是它在传送数据的过程中没有任何质量损失。采集不同的是它在传送数据的过程中没有任何质量损失。7.2 多媒体计算机系统多媒体计算机系统 视视频卡频卡数字视频采集卡数字视频采集卡 扫描仪

17、工作原理：把原件面朝下放在扫描仪的玻璃台上，扫描仪工作原理：把原件面朝下放在扫描仪的玻璃台上，扫描仪内发出光照射原件，反射光线经光学镜面导向后，照扫描仪内发出光照射原件，反射光线经光学镜面导向后，照射到射到CCD的光敏器件上。的光敏器件上。CCD将不同颜色光的强度转换成等将不同颜色光的强度转换成等价的电信号，再送到模数转换器中转换成代表每个像素色调价的电信号，再送到模数转换器中转换成代表每个像素色调或颜色的数字值。步进电机驱动扫描头沿平台作微增量运动或颜色的数字值。步进电机驱动扫描头沿平台作微增量运动,每移动一步，即获得一行像素值。每移动一步，即获得一行像素值。7.2 多媒体计算机系统多媒体计

18、算机系统 扫描仪：是一种图形输入设备。配合适当的应用软件扫描仪：是一种图形输入设备。配合适当的应用软件后，扫描仪还可以进行中、英文智能识别。后，扫描仪还可以进行中、英文智能识别。数码照相机数码照相机 数码相机采用数码相机采用CCD作为记录图像的介作为记录图像的介质，质，CCD实际上是一块布满光敏元件的感光实际上是一块布满光敏元件的感光板，板，它通过光照的不同引起的电荷分布的它通过光照的不同引起的电荷分布的不同来记录被摄入的物体。不同来记录被摄入的物体。7.2 多媒体计算机系统多媒体计算机系统1.光信号转换成电信号光信号转换成电信号2.电信号再转换成数字信号电信号再转换成数字信号3.编码、压缩等

19、处理编码、压缩等处理4.保存压缩数字图像保存压缩数字图像 1、CCD和像素和像素 CCD上的感光元件越多则像素就越多，像素越多上的感光元件越多则像素就越多，像素越多则图像越清晰。则图像越清晰。2、存储卡、存储卡 数码相机摄入的像片直接存储在相机存储卡中。数码相机摄入的像片直接存储在相机存储卡中。3、对焦和变焦、对焦和变焦 对焦，是指将透过镜头折射后的影像准确投射到对焦，是指将透过镜头折射后的影像准确投射到CCD感光板上，形成清晰的影像。感光板上，形成清晰的影像。几个技术指标几个技术指标(简介简介)7.2 多媒体计算机系统多媒体计算机系统 1.多媒体设备驱动程序，用于在启动操作系统时把设备的多媒

20、体设备驱动程序，用于在启动操作系统时把设备的状态、型号、工作模式等信息提供给操作系统，并驻留在内存状态、型号、工作模式等信息提供给操作系统，并驻留在内存中供系统调用。中供系统调用。2.多媒体产品制作软件，主要包括图像、视频、音频的编多媒体产品制作软件，主要包括图像、视频、音频的编辑制作。辑制作。3.多媒体平台软件，用于多媒体素材的组合。多媒体平台软件，用于多媒体素材的组合。4.工具软件，用于加工和处理数据，如压缩、加密等。工具软件，用于加工和处理数据，如压缩、加密等。5.应用软件包括，应用软件包括，Windows系统提供的多媒体软件、动画系统提供的多媒体软件、动画播放软件、声音播放软件、光盘刻

21、录软件等。播放软件、声音播放软件、光盘刻录软件等。7.2 多媒体计算机系统多媒体计算机系统7.3 音频信息的获取和处理音频信息的获取和处理 声音是一种机械振动。模拟音频技术把这种机械振动声音是一种机械振动。模拟音频技术把这种机械振动转换成电信号，并以模拟电压的幅度表示声音强弱。转换成电信号，并以模拟电压的幅度表示声音强弱。超声波超声波 模拟音频信号模拟音频信号:声音波形在时间和幅度上都是连续声音波形在时间和幅度上都是连续的，一般用不同的电压表示。由于模拟音频信号是连续的，的，一般用不同的电压表示。由于模拟音频信号是连续的，所以不能由计算机直接处理。所以不能由计算机直接处理。数字音频信号数字音频

22、信号:是把表示声音强弱的模拟电压用数是把表示声音强弱的模拟电压用数字表示。字表示。7.3 音频信息的获取和处理音频信息的获取和处理 模拟信号的数字化过程模拟信号的数字化过程100101100011101 数字音频信号是由模拟声音经采样、量化和数字音频信号是由模拟声音经采样、量化和编码得来的。其信号在时间和幅度上都用离散的编码得来的。其信号在时间和幅度上都用离散的数字序列表示。数字序列表示。7.3 音频信息的获取和处理音频信息的获取和处理 其过程是每隔一个时间间隔在模其过程是每隔一个时间间隔在模拟声音的波形上取一个幅度值，把时拟声音的波形上取一个幅度值，把时间上的连续信号变成时间上的离散信间上的

23、连续信号变成时间上的离散信号。采样频率是指计算机每秒钟采集号。采样频率是指计算机每秒钟采集多少个声音样本。多少个声音样本。(1)采样采样时间上的离散时间上的离散 采样频率越高，单位时间所得到的振幅值就会越多，因采样频率越高，单位时间所得到的振幅值就会越多，因而对于原声音曲线的模拟也就越精确。而对于原声音曲线的模拟也就越精确。采样频率采样频率声音信号最高频率声音信号最高频率 2 奈奎斯特奈奎斯特(Nyquist)采样定理：采样定理：主流声卡的采样频率一般可分为主流声卡的采样频率一般可分为22.05KHz、44.1KHz、48KHz三个等级，三个等级，22.05只能达到只能达到FM广播的声质，广播

24、的声质，44.1KHz则是理论上的则是理论上的CD音质界限，音质界限，48KHz则更加精确一些。则更加精确一些。7.3 音频信息的获取和处理音频信息的获取和处理 量化的过程是将采样后的信号量化的过程是将采样后的信号按整个声波的幅度划分成有限个区按整个声波的幅度划分成有限个区段段(量化间距量化间距)，然后把落入某个间，然后把落入某个间距内的值归为一类，并赋予相同的距内的值归为一类，并赋予相同的量化值。量化值。(2)量化量化幅度上的离散幅度上的离散 失真在采样过程中是不可避免的，从下面两幅图我们可失真在采样过程中是不可避免的，从下面两幅图我们可以直观地看出，当采用更高的采样频率、量化精度，就可以以

25、直观地看出，当采用更高的采样频率、量化精度，就可以减少失真。但由此得到的数字音频信号数据量也就越大。减少失真。但由此得到的数字音频信号数据量也就越大。7.3 音频信息的获取和处理音频信息的获取和处理 由于经采样和量化后的音频信号数据量很大，所由于经采样和量化后的音频信号数据量很大，所以一般要先对数字化的音频信息进行压缩和编码后再以一般要先对数字化的音频信息进行压缩和编码后再在计算机内传输和存储。在播放这些声音时，还需要在计算机内传输和存储。在播放这些声音时，还需要经解码器将二进制编码恢复成原来的模拟声音信号播经解码器将二进制编码恢复成原来的模拟声音信号播放。放。(3)编码编码 输入信号解码器传

26、输/存储编码器输出信号图 7.15 音频信号处理过程 7.3 音频信息的获取和处理音频信息的获取和处理 (1)WAV文件格式：文件格式：来源于对声音模拟波形采样，量来源于对声音模拟波形采样，量化、编码。这种文件最大的缺点是占用存储空间大。适用领化、编码。这种文件最大的缺点是占用存储空间大。适用领域：音频原始素材保存。该格式是通用音频格式。域：音频原始素材保存。该格式是通用音频格式。未压缩的波形音频文件未压缩的波形音频文件WAV和和CD音频光盘的存储容量音频光盘的存储容量计算如下：计算如下：存储量存储量=采样频率采样频率采样量化位数采样量化位数声道数声道数时间时间/8 举例：采样频率为举例：采样

27、频率为44.1KHz，采样数据量化位数，采样数据量化位数(或称采或称采样精度样精度)为为16位、双声道，一张位、双声道，一张60分钟的分钟的CD唱片所占存储容唱片所占存储容量为：量为：(44.110001623600)/8=635040000(B)606(M)7.3 音频信息的获取和处理音频信息的获取和处理 (2)MP3文件格式：文件格式：采用采用1:101:20压缩率制作的数压缩率制作的数字音频文件。必须经过解压缩才能播放，数据量小。字音频文件。必须经过解压缩才能播放，数据量小。(3)RA文件格式：文件格式：最早的因特网流媒体音频，音质相最早的因特网流媒体音频，音质相对较差。特点是可在低的带

28、宽下在网上实时播放。对较差。特点是可在低的带宽下在网上实时播放。(4)WMA文件格式：文件格式：因特网流媒体音频，用于在互因特网流媒体音频，用于在互联网上播放的压缩音频文件。质量优于联网上播放的压缩音频文件。质量优于RA。(5)MID文件格式：文件格式：是一种通过电子乐器弹奏，数字是一种通过电子乐器弹奏，数字化合成的音频文件，占用空间很小。化合成的音频文件，占用空间很小。(6)APE文件格式：文件格式：是一种音频无损压缩格式，可压是一种音频无损压缩格式，可压缩到传统无损格式缩到传统无损格式 WAV 文件的一半；而在音质上超越一般文件的一半；而在音质上超越一般的的 MP3，达到和，达到和 CD

29、相同的音质。相同的音质。(7)AIF文件格式：文件格式：Apple计算机的音频文件格式。计算机的音频文件格式。7.4 图像信息的获取和处理图像信息的获取和处理 图像由像素构成，像素是组成图像最基本的元素，每个图像由像素构成，像素是组成图像最基本的元素，每个图像点用若干个二进制位进行描述。图像通常用于表现自然图像点用若干个二进制位进行描述。图像通常用于表现自然景观、人物、动物、植物等复杂的场景。景观、人物、动物、植物等复杂的场景。图形是由具有方向和长度的矢量线段构成。图形使用坐图形是由具有方向和长度的矢量线段构成。图形使用坐标、运算关系以及颜色数据进行描述，因此把图形叫做标、运算关系以及颜色数据

30、进行描述，因此把图形叫做“矢矢量图量图”。图形的数据量小，常用于表现直线、曲线以及由各。图形的数据量小，常用于表现直线、曲线以及由各种线段围成的图形，不适于描述色彩丰富、复杂的自然影像。种线段围成的图形，不适于描述色彩丰富、复杂的自然影像。图 7.16 图像 图 7.17 图形 7.4 图像信息的获取和处理图像信息的获取和处理 (1)颜色的基本描述颜色的基本描述 彩色可用亮度、色调和饱和度来描述，人眼看到任意彩彩色可用亮度、色调和饱和度来描述，人眼看到任意彩色光都是这三个特性的综合效果。亮度是光作用于人眼时所色光都是这三个特性的综合效果。亮度是光作用于人眼时所引起的明亮程度的感觉。色调是反映的

31、是颜色的种类。饱和引起的明亮程度的感觉。色调是反映的是颜色的种类。饱和度是指颜色的纯度，饱和度越深颜色越鲜明。度是指颜色的纯度，饱和度越深颜色越鲜明。亮度亮度色调色调饱和度饱和度色彩的明暗程度色彩的明暗程度颜色的种类颜色的种类色彩的纯度色彩的纯度7.3 图像信息的获取和处理图像信息的获取和处理电脑彩色电脑彩色RedBlueGreen0 255 灰阶灰阶0 255 灰阶灰阶0 255 灰阶灰阶 自然界常见的各种彩色光都自然界常见的各种彩色光都可以由红可以由红(R)、绿、绿(G)、蓝、蓝(B)三种三种颜色光按不同比例相配而成，这颜色光按不同比例相配而成，这就是色彩学中最基本的原理就是色彩学中最基本

32、的原理三基色原理。三基色原理。把三种基色光按不同比例结把三种基色光按不同比例结合时便产生一个完整的光谱，包合时便产生一个完整的光谱，包含所有的色彩。通常称之为相加含所有的色彩。通常称之为相加混色。混色。7.3 图像信息的获取和处理图像信息的获取和处理(2)颜色空间表示颜色空间表示 RGB色彩空间：由红、绿、蓝色彩空间：由红、绿、蓝3种颜色光按不同比种颜色光按不同比例相配而成，主要用于计算机显示。例相配而成，主要用于计算机显示。CMY色彩空间：三基色是青、品红和黄，简称为色彩空间：三基色是青、品红和黄，简称为CMY，适用于彩色印刷或彩色打印。，适用于彩色印刷或彩色打印。颜色通常用三个独立的属性来

33、描述颜色通常用三个独立的属性来描述，三个独立的变量三个独立的变量综合就构成了一个空间坐标，这就是颜色空间。颜色空间综合就构成了一个空间坐标，这就是颜色空间。颜色空间可分为两大类：基色颜色空间可分为两大类：基色颜色空间(RGB、CMY等等)和色、亮分和色、亮分离颜色空间离颜色空间(YUV、HSL等等)。7.3 图像信息的获取和处理图像信息的获取和处理 YUV和和YIQ色彩空间：适用于彩色电视系统，其中色彩空间：适用于彩色电视系统，其中Y表示亮度信号，表示亮度信号，UV表示色差信号。美国、日本采用表示色差信号。美国、日本采用YIQ彩彩色系统，色系统，Y仍为亮度信号，仍为亮度信号，IQ表示色差信号。

34、表示色差信号。HSL色彩空间色彩空间:H表示色调，表示色调，S表示颜色的饱和度，表示颜色的饱和度，L表示光的亮度。表示光的亮度。采用采用YUV模型来表示彩色图像模型来表示彩色图像7.4 图像信息的获取和处理图像信息的获取和处理 88 像素像素 1616像素像素 3232像素像素 6464像素像素 (1)采样：采样：图像采样就是对图像在水平方向和垂直方图像采样就是对图像在水平方向和垂直方向上等间隔地分割成矩形网状结构，每个矩形网格称为像向上等间隔地分割成矩形网状结构，每个矩形网格称为像素点。像素总数就是图像的分辨率。素点。像素总数就是图像的分辨率。一幅图像在用计算机进行处理之前必须先转化为数字一

35、幅图像在用计算机进行处理之前必须先转化为数字形式。图像数字化过程可分为采样、量化和编码。形式。图像数字化过程可分为采样、量化和编码。7.4 图像信息的获取和处理图像信息的获取和处理 (2)量化：量化：是将采样值划分成各种等级，用一定位数的是将采样值划分成各种等级，用一定位数的二进制数来表示采样的值。量化位数越大，则越能真实地反二进制数来表示采样的值。量化位数越大，则越能真实地反映原有图像的颜色，但得到的数字图像容量也越大。映原有图像的颜色，但得到的数字图像容量也越大。在量化时表示量化的色彩值在量化时表示量化的色彩值(或灰度值或灰度值)所需的二进制位所需的二进制位数称为量化字长。一般可用数称为量

36、化字长。一般可用8位、位、16位、位、24位或更高的量化位或更高的量化字长来表示图像的颜色。字长来表示图像的颜色。(3)编码：编码：图像编码是按一定的规则，将量化后的数图像编码是按一定的规则，将量化后的数据以二进制形式存储在文件中。据以二进制形式存储在文件中。32级灰度级灰度 8级灰度级灰度 2级灰度级灰度 颜色深度为颜色深度为8位的图像位的图像颜色深度为颜色深度为24位的图像位的图像7.4 图像信息的获取和处理图像信息的获取和处理 (1)图像分辨率图像分辨率 是指打印图像时，在每英寸上打印的像素数。是指打印图像时，在每英寸上打印的像素数。(图像的图像的像素大小是指位图在高、宽两个方向的像素数

37、相乘的结果。像素大小是指位图在高、宽两个方向的像素数相乘的结果。)图像的属性图像的属性 (2)颜色数量和深度颜色数量和深度 颜色深度是指在某一颜色系统中图像的每个颜色所用的颜色深度是指在某一颜色系统中图像的每个颜色所用的二进制位数，而颜色数量是指该颜色系统中共有多少种颜色。二进制位数，而颜色数量是指该颜色系统中共有多少种颜色。7.4 图像信息的获取和处理图像信息的获取和处理 颜色深度小于颜色深度小于24bit的图像称为索引彩色图像，其像素颜的图像称为索引彩色图像，其像素颜色取自一个颜色查找表中最接近的颜色，这种方法显示的颜色取自一个颜色查找表中最接近的颜色，这种方法显示的颜色不是图像本身真正的

38、颜色，称为伪彩色。色不是图像本身真正的颜色，称为伪彩色。当某个图像的颜色深度达到或高于当某个图像的颜色深度达到或高于24bit时，其颜色数量时，其颜色数量已经足够多，且图像的色彩和表现力非常强，基本上还原了已经足够多，且图像的色彩和表现力非常强，基本上还原了自然影像，习惯上把这种图像叫做自然影像，习惯上把这种图像叫做“真彩色图像真彩色图像”。真彩色的每个像素的颜色由真彩色的每个像素的颜色由RGB基色分量的数值直接决基色分量的数值直接决定。每个基色分量占一个字节，共有定。每个基色分量占一个字节，共有3个字节即个字节即24bit，可生，可生成的颜色数为成的颜色数为224=16777216，即，即1

39、600万种颜色。万种颜色。而而32位真彩色是用其中的位真彩色是用其中的24位描述颜色部分，另外位描述颜色部分，另外8位位记录记录256级灰度，用以加强真彩色的质量。级灰度，用以加强真彩色的质量。7.3 图像信息的获取和处理图像信息的获取和处理 对于同一幅数字图像，采用不同的文件格式保存时，其图对于同一幅数字图像，采用不同的文件格式保存时，其图像数据量、色彩数量和表现力会有不同。像数据量、色彩数量和表现力会有不同。(1)图像文件的格式图像文件的格式7.3 图像信息的获取和处理图像信息的获取和处理 数据量大是图像文件的显著特点。一幅未经压缩的数字图数据量大是图像文件的显著特点。一幅未经压缩的数字图

40、像数据量大小可按下列公式计算：像数据量大小可按下列公式计算：图像数据量大小图像数据量大小=像素总数像素总数图像颜色深度图像颜色深度8 例如：一幅例如：一幅 640480，256 色图像为色图像为 64048088=307200(字节字节)(2)图像文件的数据量图像文件的数据量像素点个数像素点个数256=28个不同的色彩，个不同的色彩，用用 8位位表示表示位转换为字节位转换为字节7.4 图像信息的获取和处理图像信息的获取和处理扫描样张扫描样张光电转换器光电转换器数字信号数字信号输出输出 (1)使用数码相机拍照使用数码相机拍照 利用数码相机或者数码摄像机直接拍摄自然影像，是最利用数码相机或者数码摄

41、像机直接拍摄自然影像，是最简单的获取图像的手段。简单的获取图像的手段。(2)使用扫描仪扫描使用扫描仪扫描 在扫描图像时，应根据图像的使用场合，选择合适的扫在扫描图像时，应根据图像的使用场合，选择合适的扫描分辨率。分辨率越大，图像的细节部分越清晰，但是图像描分辨率。分辨率越大，图像的细节部分越清晰，但是图像的数据量也会越大。的数据量也会越大。(3)使用现成图像使用现成图像 可从正式出版的图片库光盘或互联网上获得。可从正式出版的图片库光盘或互联网上获得。7.5 动画与视频信息动画与视频信息扫描样张扫描样张光电转换器光电转换器数字信号数字信号输出输出 动画由多幅画面组成，当画面快速连续地播放动画由多

42、幅画面组成，当画面快速连续地播放时，由于人类眼睛存在时，由于人类眼睛存在“视觉滞留效应视觉滞留效应”而产生动而产生动感。所谓感。所谓“视觉滞留效应视觉滞留效应”是指当被观察的物体消是指当被观察的物体消失后，物体仍在大脑视觉神经中停留的时间约为失后，物体仍在大脑视觉神经中停留的时间约为1/24s。换句话说，如果每秒快速更换。换句话说，如果每秒快速更换24个画面或更个画面或更多的画面，那么，前一个画面在脑海中消失之前，多的画面，那么，前一个画面在脑海中消失之前，下一个画面已经映入眼帘，大脑感受的影像是连续下一个画面已经映入眼帘，大脑感受的影像是连续的。的。7.5 动画与视频信息动画与视频信息扫描样

43、张扫描样张光电转换器光电转换器数字信号数字信号输出输出 电脑动画有两大类，一类是帧动画，另一类是电脑动画有两大类，一类是帧动画，另一类是矢量动画。矢量动画。帧动画以帧作为动画构成的基本单位，很多帧帧动画以帧作为动画构成的基本单位，很多帧组成一部动画片。帧动画借鉴传统动画的概念，一组成一部动画片。帧动画借鉴传统动画的概念，一帧对应一个画面，每帧的内容不同。当连续演播时，帧对应一个画面，每帧的内容不同。当连续演播时，形成动画视觉效果。形成动画视觉效果。矢量动画是经过电脑计算而生成的动画，其画矢量动画是经过电脑计算而生成的动画，其画面只有一帧，主要表现变化的图形、线条、文字和面只有一帧，主要表现变化

44、的图形、线条、文字和图案。矢量动画通常采用编程或矢量动画制作软件图案。矢量动画通常采用编程或矢量动画制作软件来完成。来完成。7.5 动画与视频信息动画与视频信息扫描样张扫描样张光电转换器光电转换器数字信号数字信号输出输出 制作动画应尽可能采用高速制作动画应尽可能采用高速CPU，足够大的内，足够大的内存容量，以及大的硬盘空间，制作三维动画时最好存容量，以及大的硬盘空间，制作三维动画时最好配置较高档的显示卡。配置较高档的显示卡。常用的动画制作软件：常用的动画制作软件：Flash网页动画软件。网页动画软件。3D Studio Max三维造型和动画软件。三维造型和动画软件。7.5 动画与视频信息动画与

45、视频信息扫描样张扫描样张光电转换器光电转换器数字信号数字信号输出输出 视频与动画没有本质的区别。视频来自于数码视频与动画没有本质的区别。视频来自于数码摄像机拍摄和经数字化的模拟摄像资料等，常用于摄像机拍摄和经数字化的模拟摄像资料等，常用于表现真实场景。动画则是借助于编程或动画制作软表现真实场景。动画则是借助于编程或动画制作软件生成一系列景物画面。件生成一系列景物画面。常用的视频编辑软件：常用的视频编辑软件：Premiere视频编辑软件。视频编辑软件。绘声绘影绘声绘影视频编辑软件。视频编辑软件。7.5 动画与视频信息动画与视频信息扫描样张扫描样张光电转换器光电转换器数字信号数字信号输出输出 (1

46、)GIF格式：格式：有两种类型，一种是固定画面的图像有两种类型，一种是固定画面的图像文件；另一种是多画面动画文件，均采用文件；另一种是多画面动画文件，均采用256色。色。(2)SWF格式：格式：用用Flash软件制作的动画文件格式。该软件制作的动画文件格式。该格式的动画主要在网络上演播，特点是数据量小，动画流畅，格式的动画主要在网络上演播，特点是数据量小，动画流畅，但不能进行修改和加工。但不能进行修改和加工。(3)AVI格式格式(标准标准)：通用的视频文件格式。兼容好、通用的视频文件格式。兼容好、调用方便、图像质量好，但缺点是文件体积过于庞大。调用方便、图像质量好，但缺点是文件体积过于庞大。(

47、4)DV AVI格式：格式：数码数码AVI格式。它不同于传统格式。它不同于传统AVI格格式，数码摄像机就是使用这种格式记录视频数据的。式，数码摄像机就是使用这种格式记录视频数据的。(5)DivX格式：格式：采用采用DivX编码的编码的AVI格式。它可把格式。它可把DVD视频压缩为原来的视频压缩为原来的10%，质量接近，质量接近DVD视频光盘的效视频光盘的效果。经压缩后的视频文件扩展名也是果。经压缩后的视频文件扩展名也是.avi。7.5 动画与视频信息动画与视频信息扫描样张扫描样张光电转换器光电转换器数字信号数字信号输出输出 (6)MPEG格式：格式：用用MPEG算法压缩得到的视频文件。算法压缩

48、得到的视频文件。VCD是用是用MPEG-1格式压缩的，格式压缩的，DVD 则是用则是用MPEG-2格式压格式压缩的。缩的。(7)RM格式：格式：视频流媒体技术始创者。图像质量较视频流媒体技术始创者。图像质量较差。特别适合带宽较小的网络用户在网上实时观看。差。特别适合带宽较小的网络用户在网上实时观看。(8)RMVB格式：格式：它是它是RM格式的升级。它的文件大格式的升级。它的文件大小比小比DivX影片减少了近影片减少了近45%，而视听觉效果与其相当。，而视听觉效果与其相当。(9)ASF格式：格式：微软开发的适合在网页中插播的流格微软开发的适合在网页中插播的流格式视频文件。式视频文件。(10)WM

49、V：也是微软开发的一种可在网上实时播放也是微软开发的一种可在网上实时播放流格式视频文件。效果好于流格式视频文件。效果好于ASF和和RM格式的视频文件。格式的视频文件。7.6 多媒体数据压缩多媒体数据压缩 图像（图像（30万像素，真彩色）万像素，真彩色）(64048024)81024=900KB 视频（视频（PAL制式制式,每秒每秒25帧）帧）(90025)1024 22MB/s 声音（采样频率声音（采样频率44.1KHz，16位量化，双声道）位量化，双声道）(44.11000162)8 1024=172KB/s 严格意义上的数据压缩起源于人们对概率的认识。当我严格意义上的数据压缩起源于人们对概

50、率的认识。当我们对文字信息进行压缩编码时，如果为出现概率较高的字母们对文字信息进行压缩编码时，如果为出现概率较高的字母赋予较短的编码，为出现概率较低的字母赋予较长的编码，赋予较短的编码，为出现概率较低的字母赋予较长的编码，总的编码长度就能缩短不少。总的编码长度就能缩短不少。压缩就是去掉信息中的冗余，即保留不确定的信息，去压缩就是去掉信息中的冗余，即保留不确定的信息，去除确定的信息除确定的信息(可推知的可推知的)。(1)多媒体数据压缩的必要性多媒体数据压缩的必要性7.6 多媒体数据压缩多媒体数据压缩 1.空间冗余空间冗余图像中的某个区域相邻像素的颜色信息相同，则该相邻像图像中的某个区域相邻像素的

51、颜色信息相同，则该相邻像素在数字化图像中就表现为空间冗余。素在数字化图像中就表现为空间冗余。2.时间冗余时间冗余在一个图像序列的两幅相邻图像中，后一幅图像与前一幅在一个图像序列的两幅相邻图像中，后一幅图像与前一幅图像之间有着较大的相关图像之间有着较大的相关。AA(2)多媒体数据压缩的可能性多媒体数据压缩的可能性 多媒体数据可以被压缩，是因为其中存在着冗余信息。多媒体数据可以被压缩，是因为其中存在着冗余信息。7.6 多媒体数据压缩多媒体数据压缩 3.结构冗余结构冗余 有些图像的纹理区，图像的像素值存在着明显的分布模有些图像的纹理区，图像的像素值存在着明显的分布模式。于是，已知分布模式，可以通过某

52、一过程生成图像。式。于是，已知分布模式，可以通过某一过程生成图像。4.知识冗余知识冗余 有些图像的理解与某些基础知识有相当大的相有些图像的理解与某些基础知识有相当大的相关性。例如，人脸的图像有固定的结构。关性。例如，人脸的图像有固定的结构。5.视觉冗余视觉冗余 是指人的视觉分辩率要低于实际图像而产生的冗余。是指人的视觉分辩率要低于实际图像而产生的冗余。例如，人的视觉对灰度的分辩率为例如，人的视觉对灰度的分辩率为26，而一般图像量化采，而一般图像量化采用的灰度等级为用的灰度等级为28。多媒体数据压缩的主要方法可分为统计编码、预测编码、多媒体数据压缩的主要方法可分为统计编码、预测编码、变换编码等。变换编码等。7.6.2 多媒体数据压缩的主要方法多媒体数据压缩的主要方法 (1)JPEG标准：标准：适合静态彩色和灰度图像。一般对适合静态彩色和灰度图像。一般对单色和彩色图像的压缩比通常分别为单色和彩色图像的压缩比通常分别为10:1和和15:1。以。以JPEG方方式压缩的文件扩展名为式压缩的文件扩展名为.JPG。一副原始图像一副原始图像经经JPEG压缩压缩10倍后的恢复图像倍后的恢复图像 JPEG2000：JPEG的升级版，其压缩率比的升级版，其压缩率比JPEG高高约约30左右。左右。7.6 多媒体数据压缩多媒体数据压缩