多媒体技术基础讲义

多媒体技术基础多媒体技术基础牡丹江市信息技术教师继续教育培训牡丹江市信息技术教师继续教育培训牡丹江市信息技术教师继续教育培训牡丹江市信息技术教师继续教育培训 主讲：冯益华主讲：冯益华主讲：冯益华主讲：冯益华第一章第一章 多媒体技术概述多媒体技术概述 多多多多媒媒媒媒体体体体技技技技术术术术的的的的应应应应用用用用始始始始于于于于20202020世世世世纪纪纪纪80808080年年年年代代代代。随随随随着着着着计计计计算算算算机机机机技技技技术术术术的的的的发发发发展展展展和和和和普普普普及及及及，越越越越来来来来越越越越多多多多的的的的人人人人开开开开始始始始使使使使用用用用计计计计算算算算机机机机，这这这这就就就就要要要要求求求求计计计计算算算算机机机机系系系系统统统统应应应应该该该该具具具具有有有有优优优优秀秀秀秀的的的的人人人人机机机机特特特特性性性性。但但但但是是是是人人人人与与与与计计计计算算算算机机机机交交交交流流流流最最最最方方方方便便便便，最最最最自自自自然然然然的的的的途途途途径径径径是是是是使使使使计计计计算算算算机机机机具具具具有有有有视视视视觉觉觉觉，听听听听觉觉觉觉和和和和发发发发音音音音能能能能力力力力，进进进进而而而而促促促促进进进进了了了了多多多多媒媒媒媒体技术的发展。体技术的发展。体技术的发展。体技术的发展。第一节第一节 多媒体技术的形成和发展多媒体技术的形成和发展一、一、有关概念有关概念1 1、媒体：可以记录信息的材料或形式、媒体：可以记录信息的材料或形式、媒体：可以记录信息的材料或形式、媒体：可以记录信息的材料或形式2 2、信息：数据和消息中所包含的意义，它不随载、信息：数据和消息中所包含的意义，它不随载、信息：数据和消息中所包含的意义，它不随载、信息：数据和消息中所包含的意义，它不随载荷的物理形式的改变而改变。荷的物理形式的改变而改变。荷的物理形式的改变而改变。荷的物理形式的改变而改变。二者关系：相互依存 缺一不可信息与媒体的关系有以下几个特点：（1）媒体不仅仅是信息的载体，在很多时候还是信息的执行者。如，计算机硬件既是软件的载体，也是软件的执行者。（2）一种信息可以有一种以上的媒体。如，电影可以记录在胶片上，也可以记录在光盘或磁盘上。（3）媒体可以是有形的，也可以是无形的。如，聋哑人用打手势与人交流，不需要时手势就不存在了。（4）媒体是有层次的，也是可以相互转化的。如，音乐的载体是声音，而声音的载体是唱片、磁带等不同的媒体。(3)多媒体：声音，图形，图象和动画等是多媒体：声音，图形，图象和动画等是信息的载体，其中两个或多于两个的组合构信息的载体，其中两个或多于两个的组合构成了多媒体。成了多媒体。(4)多媒体技术多媒体技术：在计算机中能够将文字、：在计算机中能够将文字、声音、图象、动画、视频等多种媒体集成为声音、图象、动画、视频等多种媒体集成为一个完整的系统，并且可以与使用者进行交一个完整的系统，并且可以与使用者进行交互操作的信息存储、加工、传输以及再现的互操作的信息存储、加工、传输以及再现的技术。技术。1、集成性：多媒体技术是指将计算机组成一个完整的多种媒体的集成系统。2、交互性：操作者与计算机在多媒体方面能够很方便地进行交流。3、综合性：多媒体技术是一种综合的计算机信息处理技术。二、多媒体技术的特性二、多媒体技术的特性1、CD-ROM 解决了多媒体信息的存储问题。2、高速计算机网络可以传送多媒体信息。3、高速位处理技术，专用集成电路技术和亚微米集成电路技术的发展，为多媒体技术提供了高速处理的硬件环境。4、数据压缩技术。5、多媒体软件技术。三、促进多媒体技术发展的关键技术三、促进多媒体技术发展的关键技术四、多媒体技术的发展四、多媒体技术的发展20世纪50年代：出现阴极射线管。20世纪60年代：显示器的分辨率提高，出现了计算机图形处理理论。20世纪80年代：在计算机中位图（Bit Map）概念和图形用户操作界面。20世纪80年代：出现了激光视盘和只读光盘系统（CD-ROM）。20世纪90年代：各种各样的多媒体产品陆续出现，多媒体技术进入了高速发展时期。五、多媒体技术的现状五、多媒体技术的现状 20 20世纪世纪世纪世纪9090年代后期，在超大规模集成电路的支持下，以计年代后期，在超大规模集成电路的支持下，以计年代后期，在超大规模集成电路的支持下，以计年代后期，在超大规模集成电路的支持下，以计算机技术和网络技术为主导的多媒体技术迅速发展，取得了算机技术和网络技术为主导的多媒体技术迅速发展，取得了算机技术和网络技术为主导的多媒体技术迅速发展，取得了算机技术和网络技术为主导的多媒体技术迅速发展，取得了令人瞩目的进展。令人瞩目的进展。令人瞩目的进展。令人瞩目的进展。CPUCPU的主频已经发展到千兆级的主频已经发展到千兆级内存已经配置了内存已经配置了256MB256MB以上以上硬盘容量达到了硬盘容量达到了120G120G以上以上DVDDVD已经开始配置到个人电脑上已经开始配置到个人电脑上无辐射、高分辨率的液晶显示器进入个人电脑无辐射、高分辨率的液晶显示器进入个人电脑多媒体专用处理芯片的计算能力达到了多媒体专用处理芯片的计算能力达到了20002000兆位兆位/每秒每秒显示卡的图形处理速度和帧存储容量等都有了极大的提高显示卡的图形处理速度和帧存储容量等都有了极大的提高声卡有了新型音效芯片，可以实现专业的音响效果声卡有了新型音效芯片，可以实现专业的音响效果多媒体操作系统、数据压缩技术、人工智能技术、多媒体数据多媒体操作系统、数据压缩技术、人工智能技术、多媒体数据库技术、多媒体网络技术等软件技术也取得了巨大的进展库技术、多媒体网络技术等软件技术也取得了巨大的进展五、多媒体技术的展望五、多媒体技术的展望1、高分辨率多媒体播放（数字电视逐步取代模拟电视）2、高速多媒体数据传输（宽带网络技术使网络的传输速率达到了千兆级）3、智能化多媒体信息服务（多媒体信息服务将更加人性化）4、多媒体技术规范化和标准化一、基于功能和应用分类一、基于功能和应用分类 1、开发系统、开发系统 2、演示系统、演示系统 3、培训系统、培训系统 4、家庭系统、家庭系统第二节第二节 多媒体技术的分类多媒体技术的分类二、基于应用的分类二、基于应用的分类1、多媒体信息咨询系统2、多媒体管理系统3、多媒体辅助教育系统4、多媒体通信系统 5、多媒体娱乐系统 局域网局域网LANLAN（Local Area NetworkLocal Area Network）能够）能够“把分散把分散在一个建筑物或相临几个建筑物中的计算机，终端，在一个建筑物或相临几个建筑物中的计算机，终端，带大容量存储器的外围设备，控制器，显示器以及连带大容量存储器的外围设备，控制器，显示器以及连接其他网络而使用的网络连接器等相互连接起来，以接其他网络而使用的网络连接器等相互连接起来，以很高的速率进行通信很高的速率进行通信”。通常的局域网由三个部分组成：计算机及智能型通常的局域网由三个部分组成：计算机及智能型外围设备，网络接口卡及电缆，网络操作系统及有关外围设备，网络接口卡及电缆，网络操作系统及有关软件。软件。第三节第三节 局域网和广域网局域网和广域网一、局域网的定义一、局域网的定义局域网的拓扑结构总线型星型环型1、设备共享。2、信息共享。3、可进行高速数据通信，也可进行多种媒体信息的通信。4、分布式处理。5、提高兼容性。6、安全性。二、局域网的功能（从应用角度看）：二、局域网的功能（从应用角度看）：1、通信技术2、局域网的访问控制方式和通信协议3、网络操作系统三、局域网应用关键技术三、局域网应用关键技术广域网(WAN 即Wide Area Network)是在较大地理范围内将计算机连起来的计算机网络。四、广域网四、广域网广域网的不规则结构示意图Internet（因特网）（因特网）1 1、InternetInternet的概念的概念 Internet是将全世界不同国家和地区、不同部门和机构的不同类型的国家主干网、广域网、城域网、局域网和计算机通过网络互联设备相互联接的国际计算机互联网络，是一个“计算机网络的网络”。1 1、InternetInternet的发展的发展 Internet Internet的发展大致经历了阿帕网、国家科学基的发展大致经历了阿帕网、国家科学基金网、高级网络服务网和向全球发展四个阶段。金网、高级网络服务网和向全球发展四个阶段。1969年12月，由美国国防部资助的ARPANET在美国四所大学建成；1990年，由美国国家科学基金委员会组建的国家科学基金网取代ARPANET成为Internet的主干网，联入的主机达20万台；1992年，由美国高级网络服务公司组建的高级网络服务网取代国家科学基金网成为Internet的主干网，联入主机达100万台；1993年，美国政府制定了NII国家信息基础设施行动纲领，揭开了数字化信息革命的序幕；1994年，我国与美国政府相互批准中国联入Internet；1995年，高级网络服务网转给美国在线公司运营，这一年被称为Internet年，联入主机达1000万台。Internet主干网的发展：Internet应用信息服务的发展：应用信息服务的发展：60年代-70年代：Telnet远程登陆、电子邮件、FTP文件传送70年代-80年代：BBS电子公告系统、新闻组80年代-90年代：信息浏览和查询、万维网系统90年代末：信息实时传输与通信服务（音视频点播、实时广播与电视、可视电话、视频会议等）Internet在我国的发展：在我国的发展：1994年，第一条Internet专线在中国科学院高能物理研究所接通，同年，清华大学、北京大学和中国科学院建立了示范网；1995年，原邮电部建立了面向社会的中国公用计算机互联网（ChinaNet）；1999年以后，陆续建立了中国联通互联网、中国网通公用互联网、中国移动互联网、中国国际经济贸易互联网等；上网用户：1997年：62万，1998年：210万，1999年：890万，2000年：2250万，2001年：3370万。Internet的未来发展：的未来发展：新的网络概念：旨在提高Internet的速度和安全性新的网络协议：旨在解决IP地址不足、支持多媒体数据高速传输和提高网络安全的协议新的网络应用开发语言：旨在提供网上三维图像、矢量动画和数据库与交互主页的编写环境新的网络应用发展：集中于多媒体数据实时传输与通信的实际应用上2 2、Internet Internet 提供的服务提供的服务1.WWW1.WWW服务服务 WWWWWW的含义是（的含义是（World Wide WebWorld Wide Web，环球信息网），是一个基于超文本方式，环球信息网），是一个基于超文本方式的信息查询服务。通过超文本方式将的信息查询服务。通过超文本方式将InternetInternet上不同地址的信息有机的组上不同地址的信息有机的组织在一起，织在一起，WWWWWW提供了一个友好的界面，大大方便了人们的信息浏览。提供了一个友好的界面，大大方便了人们的信息浏览。2.2.文件传输服务文件传输服务File Transfer ProtocolFile Transfer Protocol（FTPFTP）FTPFTP服务解决了远程传输文件的问题，只要两台计算机都加入互联网并且服务解决了远程传输文件的问题，只要两台计算机都加入互联网并且都支持都支持FTPFTP协议，它们之间就可以进行文件传送。协议，它们之间就可以进行文件传送。3.3.电子邮件服务（电子邮件服务（E-mailE-mail）电子邮件（电子邮件（E-mailE-mail）是）是InternetInternet上使用最广泛和最受欢迎的服务，它是网上使用最广泛和最受欢迎的服务，它是网络用户之间进行快速、简便、可靠且低成本联络的现代通讯手段。络用户之间进行快速、简便、可靠且低成本联络的现代通讯手段。4.4.远程登录服务远程登录服务(Telnet)(Telnet)远程登录是远程登录是InternetInternet提供的最基本的信息服务之一。提供的最基本的信息服务之一。InternetInternet用户的远程用户的远程登录是在网络通讯登录是在网络通讯TelnetTelnet的支持下使自己的计算机暂时成为远程计算机仿的支持下使自己的计算机暂时成为远程计算机仿真终端的过程。真终端的过程。实际上实际上InternetInternet提供的服务远远不止这些，而且随着提供的服务远远不止这些，而且随着InternetInternet的飞速的飞速发展，每天都在诞生新的服务，如今像网络电话（发展，每天都在诞生新的服务，如今像网络电话（InternetPhoneInternetPhone）、网）、网络会议络会议(Netmeeting)(Netmeeting)等都得到极大的应用。等都得到极大的应用。第二章第二章 多媒体信息的表示多媒体信息的表示 文字是人与计算机之间进行信息交换的主要媒体。在现实世界中，文字是人们进行通讯的主要形式，文字包括西文与汉字。第一节第一节 文字文字在计算机中，西文采用ASCII码表示。例如：字符A的ASCII码值为065；字符B的ASCII码值为066。一、西文西文1、汉字的输入编码汉字的输入编码当前采用的方法主要有以下三类：(1)数字编码(2)拼音码(3)字型编码2、汉字内码汉字内码 汉字内码是用于汉字信息的存储，交换，检索等操作的机内代码，一般采用两个字节表示。3、汉字字模码、汉字字模码二、汉字二、汉字 音频指的是大约在20Hz-20kHz的频率范围，是属于听觉类媒体，主要分为波形声音、语音和音乐。声音具有音调，音强，音色三要素。音调与频率有关，音强与幅度有关，音色由混入基音的泛音所决定。声音数据具有很强的前后相关性，数据量大，实时性强，又由于声音是连续的，所以通常把其称之为连续型时基媒体类型。第二节第二节 音频音频音频数字化音频数字化:把模拟音频信号转换成有限个数字表示的 离散序列。在这一处理技术中，要考虑采样，量化和编码采样，量化和编码的问题。一个音频信号转换成在计算机中的表示过程如下：(1)选择采样频率，进行采样；(2)选择分辨率，进行量化；(3)形成声音文件。一、数字音频数字音频采样采样量化量化编码编码声音的模拟电信号声音的数字信号 从上图中我们可以看到，如果声音信号量化后的最大值是一个字节，当从上图中我们可以看到，如果声音信号量化后的最大值是一个字节，当以一定的时间间隔以一定的时间间隔t1、t2、t3、t4对声音信号采样时，所采到的样本模拟量对声音信号采样时，所采到的样本模拟量是是2.7、4.3、4.8、5.1，经过数模转换被量化为数字量，经过数模转换被量化为数字量42、66、77、81，然，然后在根据具体应用程序的需要对量化的声音信号进行编码，从而得到有意后在根据具体应用程序的需要对量化的声音信号进行编码，从而得到有意义的数据。义的数据。数字化音频的过程如下图所示数字化音频的过程如下图所示:模拟音频信号音频信号的采样采样信号的量化声音文件大小声音文件大小声音文件大小声音文件大小=采样频率采样频率采样频率采样频率 时间时间时间时间 声道数声道数声道数声道数 (分辨率分辨率分辨率分辨率/8)/8)如果采样频率为如果采样频率为44.1kHz，分辨率为，分辨率为16位，立体声，录音时间为位，立体声，录音时间为10s，符合，符合CD音音质的声音文件的大小是多少？质的声音文件的大小是多少？注意几个单位的换算细节注意几个单位的换算细节时间单位换算：时间单位换算：1 1分分=60=60秒秒采样频率单位换算：采样频率单位换算：1KHz=1000Hz1KHz=1000Hz数据量单位换算：数据量单位换算：1MB=10241024=1048576B1MB=10241024=1048576B在多媒体技术中，存储声音信息的常用文件在多媒体技术中，存储声音信息的常用文件格式见下表：格式见下表：文件扩展名说 明 auSun公司的声音文件存储格式（8位）aifApple计算机上的声音文件存储格式 cmf声霸卡的MIDI文件存储格式 midWindows的MIDI文件存储格式 mp2MPEG Layer 2 mp3MPEG Layer 3 modMIDI文件存储格式 rmRealNetworks公司的流放式声音文件格式 sndApple计算机上的声音文件存储格式 wavWindows采用的波形声音文件存储格式 MIDI信息实际上是一段音乐的描述，只记录产生某种声音的指令，指令中包含了使用MIDI设备的音乐、音量和持续时间的长短等信息。是数字化的乐谱，由音符序列、定时及合成音乐的乐器定义组成。二、乐器数字接口二、乐器数字接口(MIDI)三、数字化声音和三、数字化声音和MIDI的比较的比较1、MIDI数据优点编辑灵活，可自由转换曲调、音色等 重放质量好 占用空间小2、MIDI数据缺点声音小位图图象、矢量图形、动态图象、符号图象等都位图图象、矢量图形、动态图象、符号图象等都是视觉媒体。是视觉媒体。一、位图图象一、位图图象1、位图的概念：位图是一个用来描述像素的简单、位图的概念：位图是一个用来描述像素的简单的信息矩阵。的信息矩阵。2、位图图象：位图图象是指在在空间和亮度上已、位图图象：位图图象是指在在空间和亮度上已经离散化的图象。它适用于逼真照片或要求精细经离散化的图象。它适用于逼真照片或要求精细细节的图象。细节的图象。第三节第三节 视觉媒体视觉媒体二、图象文件的格式：二、图象文件的格式：PCX格式：是格式：是Zsoft公司开发的，与公司开发的，与PC-paintbrush图形软件一起使用，图形软件一起使用，最高为最高为256色，不支持真彩色的图象存储。色，不支持真彩色的图象存储。BMP格式：是一种与设备无关的图象文件格式，它是格式：是一种与设备无关的图象文件格式，它是Windows推荐使推荐使用的一种位图格式。用的一种位图格式。GIF格式：是美国联机服务商格式：是美国联机服务商CompuServe所开发的，可在不同平台上所开发的，可在不同平台上使用，是使用，是Internet上上WWW中重要的文件格式之一，最大不超过中重要的文件格式之一，最大不超过64K，颜色最多为颜色最多为256色色(8位位)，有，有87a和和89a两个规格，后者支持小型动画。两个规格，后者支持小型动画。TIF格式：由格式：由Aldus和和Microsoft公司联合开发，主要用于桌面出版业。公司联合开发，主要用于桌面出版业。JPG格式：是利用格式：是利用JPEG方法压缩的图象格式。其特点是压缩比高，并方法压缩的图象格式。其特点是压缩比高，并开在压缩比和图象质量之间平衡，主要用于对图象质量要求不是很高的开在压缩比和图象质量之间平衡，主要用于对图象质量要求不是很高的领域。领域。PCD格式：是格式：是kodak公司为专业摄影照片制定的格式，可选择多种分辨公司为专业摄影照片制定的格式，可选择多种分辨率，文件较大，商业图库多用此文件格式。率，文件较大，商业图库多用此文件格式。三、图象的获取：三、图象的获取：CCD摄像：摄像：CCD是电荷耦合器件的简称，也用作摄像机的是电荷耦合器件的简称，也用作摄像机的简称，通过光简称，通过光-电转换的方式获取信号。电转换的方式获取信号。图象扫描：图象扫描仪主要应用于图纸之类的平面图象的图象扫描：图象扫描仪主要应用于图纸之类的平面图象的采集，根据外形和产生图象的方式可分为手持式、平板式采集，根据外形和产生图象的方式可分为手持式、平板式和滚筒式三种类型，它们工作的原理基本相同。和滚筒式三种类型，它们工作的原理基本相同。数字摄影：数字摄影是近十年来兴起的计算机化的数字式数字摄影：数字摄影是近十年来兴起的计算机化的数字式照相机，与普通照相机相比，它省去了胶片和冲洗过程，照相机，与普通照相机相比，它省去了胶片和冲洗过程，而是直接将采集的数字图象信息保存在存储器中。而是直接将采集的数字图象信息保存在存储器中。1、图形：图形是一种抽象化的图象，是把图象按某个标准进行分析而产生的结果。2、矢量图形：矢量图形是用一个指令集合来描述的。这些指令用来描述构成一幅图的所包含的直线、矩形、圆、圆弧、曲线等的形状、位置、颜色等各种属性和参数。四、矢量图形四、矢量图形3 3、矢量图形文件的格式：、矢量图形文件的格式：EPSEPS格式：格式：EPSEPS为为Adobe SystemAdobe System公司的页面描述语言的产物，公司的页面描述语言的产物，该语言是用来描述矢量图形的。该语言是用来描述矢量图形的。WMFWMF格式：是比较特殊的图元文件，在桌面出版印刷领域应格式：是比较特殊的图元文件，在桌面出版印刷领域应用广泛，用广泛，Windows Windows 中许多剪贴画就是以该格式存储的。中许多剪贴画就是以该格式存储的。3DS3DS格式：用于格式：用于3D3D造型。造型。第四节第四节 动画与视频影像动画与视频影像动画与视频影像：动画和数字视频都是由一系列的静止画面按一定的顺序排列而成的，这些静止画面称为祯，画面的每一祯与相邻祯略有不同。当祯画面以一定的速度连续播放时，由于视觉的暂留现象产生了连续的动态效果。动画与视频影像的区别在于图像的产生方式，动画的每祯图像必须通过一些工具软件对图像素材和声音进行编辑制作而成的，而视频影像则要经过视频信号源经数字化后产生的图像和同步声音的混合体。动画是用人工合成的方法对真实世界的一种模拟，而视频影像则是对真实世界的一种记录。一、动画一、动画1、动画的种类（1）过程动画过程动画根据用户提供的指令进行运动，这些指令称为脚本，动画中运动的主体称为角色，角色在角本的控制下运动。该类动画适合描述一个实体的构造过程，如演示或模拟复杂几何形体怎样由简单形体拼接而成等等。（2）运动动画这种动画一般由运动物体的物理规律进行描述，能够准确地再现如物体的碰撞、小球反弹。（3）变形动画变形动画是近年来很流行的一种动画形式，依靠计算机的快速运算功能，通过在相关位置连续进行颜色插值，可将一幅画面渐变为另一幅画面。这种技术在计算机制作科幻影片或产品的广告中经常使用。FLIC格式：早期版本的FLIC文件的扩展名为.FLI，分辨率为320*200，颜色数为256，新版本的文件扩展名改为.FLC，分辨率和颜色数均有所提高。这两种文件均是在Autodesk公司的Animator和Animator Pro以及3D Studio软件中制作和使用的。在Windows中播放该格式动画文件必须用Autodesk公司提供的MCI驱动程序和相应的播放程序AAPlay，这个程序不但能播放FLIC动画，还能加入声音，增强播放效果。2、动画文件格式与播放软件MMM格式：是由Macro Mind公司的Director生成的MMM格式，按照标准的Windows术语，称其为多媒体影片文件，一般集成在完整的应用程序中，单独出现的文件比较少见，必须由专门播放MMM的动画程序驱动。二、视频影像二、视频影像1、视频的制式 由于电视机的普及，对于视频制式的概念一般已不陌生。我国及东南亚大部分国家采用PAL制式，美国等一些国家（包括我国台湾地区）采用NTSC制式。原苏联等欧洲一些国家则采用SECAM制式。各种不同制式的视频标准上的差别主要在于图像扫描以及伴音方式。例如PAL制式要求图像为隔行扫描每秒25帧（也称场），每帧625行，而NTSC制式要求逐行扫描，每秒30帧，每帧525行。因此计算机中要想播出感觉上自然。连续、流畅的视频画面，至少应达到25帧秒的速率。2、视频的数字化 各种制式的普通视频信号都是模拟信号，计算机只能处理数字信号，因此必须将模拟的视频转为数字的视频。这中间一般经过采样、量化（V/D转换）、解码和彩色空间变换等过程。将视频数字化的过程也常称为“捕捉”。AVI格式：AVI（Audio-Video Interleaved）称为音频-视频交错文件，因AVI为文件的扩展名也简称AVI文件。它是Video for Windows视频应用程序中使用的格式。MOV格式：MOV是Apple公司在Quick Time for Windows视频应用软件中使用的视频文件，该视频应用软件要在Macintosh系统中运行，现在已经移植到Microsoft的Windows环境下。MPG格式：MPG是MPC机上的全屏幕活动视频的标准文件，也称为隔行数据流。MPG文件是按MPEG标准进行压缩的全运动视频图像，在1024*768的分辨率下可以每秒24、25或30帧的速度同步播放有128000种颜色的全运动视频图像和CD音质的伴音。DAT格式：DAT是Video CD数据文件的扩展名，这种文件的结构与.MPG文件格式基本相同，播放时需要一定的硬件条件支持。3、视频文件的格式1 1、超文本、超文本 通常，超文本被定义为由信息结点和表示信息结点间相关性的链构成的一个具有一定逻辑结构和语义的网络。2 2、超媒体、超媒体 超媒体=多媒体+超文本第五节 超文本与超媒体超文本与超媒体一、基本概念一、基本概念 超文本的主要成分是结点和表示结点间关系的链构成的信息网络。二、超文本的主要成分二、超文本的主要成分1、结点结点 在超文本系统中，把结点分成不同类型，不同类型的结点表示不同的信息。2、链、链 包括链源，链宿及链的属性。第三章第三章 MPC MPC系统系统 MPC是“多媒体个人计算机”（Multimedia Personal Computer，缩写为MPC）的简称。用户可以通过键盘。鼠标器、操纵杆或触摸屏与计算机通信，同时计算机还可以对音频视频等各种形式的多媒体信息进行输入或输出处理。从发展的眼光看，多媒体系统将来会是怎样的组成，答案很可能是多种多样、丰富多彩的。第一节 MPC的标准 多媒体计算机涉及众多的行业，其应用遍及所有领域，为了让用户能根据需要使用不同厂家生产的产品组成多媒体应用系统，就需要MPC的各部件具有兼容性，而其前提就是能够有一个产品规范，亦即标准。为此，以Microsoft为首的主要多媒体开发厂商成立“多媒体个人计算机市场协会”，包括全球数千家重要的计算机生产厂家，负责制定和推广各种MPC标准。MPC标准是对MPC系统的最低要求，主要规定了将一个以Intel处理器芯片为基础的计算机，转变成为多媒体计算机的最低软硬件规范。自从1991年第一个MPC标准MPC1问世后，随着计算机及多媒体技术的迅速发展已相继制定出了MPC2和MPC3等。需要特别指出的是这里讨论的MPC标准，仅就PC机而言，PC机以外的其它计算机如APPLE公司的Macintosh、SUN及IBM等各类计算机不在此规范之列。MPCMPC技术标准技术标准 该表是1995年6月由新成立的“多媒体个人计算机工作组”制定的。它反映了Pentium系列CPU、MPEG视频压缩技术和Windows的出现给多媒体技术带来的巨大冲击。该标准的主要进步是使MPC能在CD的音响伴奏下用软解压（省掉硬解压卡）的方法播放全屏幕全运动的MPEG视频图像。如今Windows9x操作系统和支持MMX技术和3D技术的CPU芯片已相当普及，实际的多媒体计算机系统已远远超过了这个标准。第二节 MPC的性能 为了能使MPC具有对声音、音乐等音频信号的处理能力，必须在原有的PC系统中增加一块音频处理卡（也称声音卡或声效卡，简称声卡），该卡具有以下功能：（1）录入、处理和重放声波信号 普通的声波（机械波）信号经过声电传感器（如话筒、拾音器等）转换成模拟电信号。为了能用计算机处理，要经过采样和数字量化处理，使之成为数字信号。该过程称为编码。为了能表现立体声，现在的声卡都制成双声道。根据采样原理，为了减小原来模拟信号的失真，采样频率应高于模拟信号中最高频率的2倍。但采样频率越高，需要处理的数字信息量也越多，所以一般要采用数据压缩技术。（2）可以用MIDI技术合成音乐 MIDI技术不是直接对普通（自然）声波进行编码，而是把MIDI乐器上产生的编码记下来存储成M1D1格式的文件，交给计算机处理。也可以通过声卡中的声音合成器与PC机连接的外部M1DI声音合成器产生高质量的音乐效果，也很容易产生各种奇妙富有幻觉的非自然声。一、音频信号处理 MPC有较强的图形处理功能。目前PC机的显示卡一般都为PCI和AGP总线的、具有图形加速功能的真彩色显示卡，分辨率在VGA以上，既可以创建编辑形象逼真的图形，也可以对各种格式的图像文件进行处理。如果配备图像采集卡，还可以处理由摄像机或录像机输入的图像信号。由于图像信号信息量大，一般也都采用压缩技术。二、图形和图像处理 视频图像信号的信息量非常大，压缩处理需要较强的计算功能，所以必须配备硬件压缩卡，才能实时地录入和压缩视频图像，目前在PC机上还不太普及。对于已经压缩的视频图像播放技术，近来发展得较快，基本上不需要硬件的解压缩卡，用软件解压的方法，已能达到效果令人满意的程度。三、视频处理第四章第四章 多媒体信息的压缩多媒体信息的压缩 能处理数字化的声音、图像以及视频信号是多媒体计算机能处理数字化的声音、图像以及视频信号是多媒体计算机的主要特性。而数字化的声音、图像和视频信号的数据量非的主要特性。而数字化的声音、图像和视频信号的数据量非常大。例如对于常大。例如对于VGAVGA分辨率分辨率640*480640*480，按，按2424位彩色计算，需要位彩色计算，需要900K900K，而对于声音信号，按，而对于声音信号，按CDCD质量的标准进行采样，即：采质量的标准进行采样，即：采样频率样频率44.1kHz44.1kHz、1616位的采样量化等级、双声道，则位的采样量化等级、双声道，则1 1分钟的分钟的数据量为：数据量为：60*44.1kHz*2*1660*44.1kHz*2*168 810.4M10.4M字节。如果不经过数字节。如果不经过数据压缩，实时处理数字化的声音、图像和视频信息所需要的据压缩，实时处理数字化的声音、图像和视频信息所需要的存储容量、传输率和计算速度都是目前的计算机难以担任的。存储容量、传输率和计算速度都是目前的计算机难以担任的。因此采取有效的数据压缩是多媒体技术中的关键问题。因此采取有效的数据压缩是多媒体技术中的关键问题。一、数据压缩技术的指标 1 1、压缩前后信息量之比、压缩前后信息量之比 2 2、压缩算法、压缩算法 3 3、恢复效果、恢复效果 在多媒体信息中包含大量冗余的信息，把一些冗余的信息去掉，就实现了压缩。二、压缩的基本原理二、压缩的基本原理压缩编码方法主要分为两类：1、无损压缩：无损压缩由于能确保解压缩后的数据不失真，因此常用在原始数据的存档，如文本数据、程序以及珍贵的图片和图像等。其原理是统计压缩数据中的冗余部分。其压缩比一般为2:1到5:1，因此还不适合实时处理数字声音、视频影像。无损压缩中经常采用的有游程编码、Huffman编码、算术编码和LZW编码等。2、有损压缩：图像或声音的频带宽信息丰富。人类视觉和听觉器官对频带中某些频率成分不大敏感。有损压缩正是以牺牲这部分信息为代价，换取了较高的压缩比。实验证明，一般情况下损失的部分对理解原图像或声音基本没有影响。因此该方法广泛应用于数字声音、图像以及视频数据的压缩。常用的有损压缩方法有：PCM（脉冲编码调制）、预测编码、变换编码等。3、混合压缩：利用了各种单一压缩的长处，以求在压缩比、压缩效率及保真度之间取得最佳折衷。三、压缩方法的分类三、压缩方法的分类 Huffman数据压缩是采用了不等长的数据编码方法。它是统计数据中各字符出现的概率后，按各字符出现频率高低的顺序分别赋予由短到长的代码，从而保证了文件的整体的大部分字符是由较短的编码构成的。按照该方法的统计原理，如果将整条信息（若干个字符）为单位编码，增加到信息上的字符都递增地修改代码，则可进一步提高压缩比。四、Huffman编码介绍Huffman编码方式举例 信源符号的概率如下，求其Huffman编码：X1 X2 X3 X4 X5 X6 X70.35 0.20 0.150.35 0.20 0.150.10 0.10 0.06 0.040.10 0.10 0.06 0.04符号 概率 编码过程X1 0.35X2 0.20X3 0.15X4 0.10X5 0.10X6 0.06X7 0.040.350.200.150.100.100.100.350.200.200.150.100.350.250.200.200.400.350.250.60 1.000.40符号 概率 编码过程X1 0.35 0.35 0.35 0.35 X1 0.35 0.35 0.35 0.35 0.400.40 0.600.60 1.001.00X2 0.20 0.20 0.20 X2 0.20 0.20 0.20 0.250.25 0.350.35 0.400.40X3 0.15 0.15 X3 0.15 0.15 0.200.20 0.200.20 0.250.25X4 0.10 0.10 X4 0.10 0.10 0.150.15 0.200.20X5 0.10 X5 0.10 0.100.10 0.100.10X6 X6 0.060.06 0.100.10X7 X7 0.040.04 0 01 11 100000101000001011010111100001010111101001001101100001010010010011011110110111111000010100100100110111101101110111011111111符号 概率 Huffman编码X1 0.35 00X2 0.20 10X3 0.15 010X4 0.10 011X5 0.10 110X6 0.06 1110X7 0.04 1111求Huffman编码的平均码长平均码长平均码长=所有信源符号出现的概所有信源符号出现的概率率其编码长度，并求和。其编码长度，并求和。2 2 0.35+20.35+2 0.20+30.20+3 0.15+30.15+3 0.0.10+310+3 0.10+40.10+4 0.06+40.06+4 0.04=2.55 0.04=2.55 第五章第五章 多媒体开发环境和工具多媒体开发环境和工具使用多媒体创作系统可以完成：1、视频图象的制作2、动画制作3、交互式演示系统4、展示系统5、交互式查询系统6、交互式的训练7、仿真、原型和技术的可视化第一节第一节 多媒体开发和概述多媒体开发和概述一、多媒体创作系统的功能一、多媒体创作系统的功能三、多媒体开发工具的类型三、多媒体开发工具的类型基于多媒体创作工具的创作方法和结构特点的不同，可将其化分如下几类：1.1、基于时间的创作工具；2.2、基于图标或流线的创作工具；3.3、基于卡片或页面的工具；4.4、以传统程序语言为基础的多媒体创作工具。二、多媒体创作系统的组成二、多媒体创作系统的组成 大致可分为素材库、编辑、播放三个部分。基于应用目标和对象的的不同，多媒体创作工具的功能如下：1.1、优异的面向对象的编程环境2.2、具有较强的多媒体数据I/O能力3.3、动画处理能力4.4、超级连接能力5.5、应用程序的连接能力6.6、模块化和面向对象7.7、友好的页面、易学易用四、多媒体开发工具的功能四、多媒体开发工具的功能第二节第二节 多媒体开发的基本软件多媒体开发的基本软件一、素材制作软件一、素材制作软件1、文字素材编辑（1）文字：是一种特定的符号，可用来表达信息和传播信息。（2）文字素材编辑软件介绍：记事本程序：是一个用来创建简单的文档的基本的文本编辑器。它最常用来查看或编辑文本(.txt)文件。写字板程序：它可以创建和编辑简单文本文档，或者有复杂格式和图形的文档。可以将信息从其他文档链接或嵌入写字板文档。WPS文字：是一款优秀的国产办公软件，WPS文字是WPS Office中的一个组件，在文本处理和文本编辑的功能强大、方便，可以与国外的相关软件媲美。Word：是微软公司出品的Office系列办公软件的组件，是全球使用最广、功能最完善的产品。（1）声音：是多媒体产品中重要的内容，包括解说、效果声、音乐等类型。（2）声音素材编辑软件介绍：录音机程序：是Windows中自带的声音、音乐编辑软件，可以进行简单的录制、混合、播放和编辑声音。WaveStudio：是Creative公司推出的一款音乐编辑软件，该软件不但可以采集声音，而且可以对波形设置专业的特殊效果。SAWPro：是个很专业的音乐编辑软件，除了支持多轨的编辑功能，还可以进行非线性剪辑。最高可以支持到24bit以及96kHz的音乐品质，支持24个输出/输入声道，还可以同时进行多轨录音。cooledit：是一个非常优秀的数字音乐处理程序，他具有目前世界上最完备的音效，同时也支持相当多的音乐文件格式。操作的画面简单，使用者能在简单的训练之后，对整个环境做完全的掌控，即使对电脑没有任何基础，使用Cool Edit Pro也不会有太大的困难。Soundforge：是一个专门的波形编辑和处理软件，它可以对单声道波形或是立体声波形进行各种剪接、加工和施加效果。除功能极为强大外，它的用户界面也设计得十分具有亲和力。该软件曾经被美国电子音乐家评为最佳波形编辑软件。2、声音素材编辑（1）图像：图像通过画面来表达一定的思想，在多媒体素材文件中，位图文件和矢量图文件是两类最为重要的图像文件格式。（2）图像素材编辑软件介绍：画图程序：是Windows中自带的图像处理软件，可以进行简单的图像处理和编辑。PhotoShop：是美国Adobe公司的产品，图像编辑和处理功能强大，是平面处理的标准。Painter：是一款功能非常专业的绘画软件，采用了天然媒体专利技术。Photo-Paint：绘画软件，提供了非常多的绘画工具。PhotoDraw：微软公司提供的产品，是一个非专业的图像处理软件，使用比较简单。3、图像素材编辑（1）动画：动画是由一系列的图像画面组成的队列，画面中的内容通常是逐渐演变的，因此当动画播放时给人的感觉是画面中的对象在变化和运动。（2）动画素材编辑软件介绍：Animator Pro：是Autodesk公司推出的、能在PC上创作动态高分辨率图像的二维图像制作软件和动画软件包。利用该软件，可以在屏幕上进行单个图像的绘画制作，也可以通过创作多个单独的画面，然后把它们组合成动画文件，以FLC格式存储。3D Studio：也是由Autodesk公司推出的一个能在PC上创作动画的软件，它具有建立高分辨率3D模型、着色投影、材质编辑、动画处理、生成、后期剪辑等强大功能。4、动画素材编辑（1）视频：视频集图像和声音为一体，可以真实地再现真实物体和场景。（2）视频素材编辑软件介绍：Premiere：是Adobe公司的推出的非常优秀的视频编辑软件，能对视频、声音、动画、图片、文本进行编辑加工，并最终生成电影文件。Ulead Video Studio：是台湾友利公司推出的视频影像处理软件，它具有超强的视频编辑功能，简单易用的操作界面，高品质的影像效果，可输入各种形式的视频文件进行处理与合成。5、视频素材编辑二、多媒体合成软件二、多媒体合成软件 多媒体合成软件也称为多媒体编辑工具，是一种能把文本、声音、图像、动画、视频等素材集成为一个交互式软件的工具软件。由于要将图、文、声、像、动画和视频信息集成为一个交互式的软件，因而多媒体合成软件一般都比较大。按其对多媒体素材的安排与组织方式的不同，多媒体合成软件大致可以划分为以下三种类型：电子书页式 流程图线式 时间顺序式1、电子书页式 书页式编辑工具也称卡片式编辑工具，这类合成工具，对于各种多媒体信息的管理，采用的是类似于书本的一“页”或一叠“卡片”在组织全书的信息，整个多媒体软件就可以看作是一本“书”。电子书页式多媒体合成软件介绍：Powerpoint：是一个最简单的书页式多媒体合成软件，在这里，一“页”也称为一张“幻灯片”。ToolBook：功能和Powerpoint类似，但它提供了一种描述性的程序设计语言，所以也称为描述语言式多媒体合成软件。方正奥思多媒体创作工具：是一款国产软件，它的基本制作单位是一个具有时间属性的动态页，通过层次结构来安排页之间的逻辑关系。2、流程图线式 流程图线式也称图标式。用它制作软件时，是以流程图为依据，将各种图、文、声、像、动画和视频信息用形象的图标方式依次连接在流程线中，从而形成一个完整的多媒体软件。流程图线式多媒体合成软件介绍：AuthorWare：是一个典型的流程图线式的多媒体合成软件，该软件提供了十几种图标，利用它编辑多媒体软件时，可以先按要求制作好各种多媒体素材，然后用AuthorWare将素材编辑成一个交互式的多媒体软件。3、时间顺序式 在以时间顺序为基础的多媒体合成软件中，对于各种多媒体信息的管理是以时间顺序来决定的。这种排列次序以“帧”为单位，犹如一张张连在一起的电影胶片一样，可以依次播放她们。时间顺序式多媒体合成软件介绍：Director：它是时间顺序式多媒体合成软件的代表，该软件以电影喻符来帮助用户制作多媒体软件。Flash：Flash是美国的MACROMEDIA公司于1999年6月推出的优秀网页动画设计软件。是一种时间顺序式交互动画设计软件，用它可以将音乐，声效，动画以及富有新意的界面融合在一起，以制作出高品质的网页效果。它使用矢量图形和流式播放技术。与位图图形不同的是，矢量图形可以任意缩放尺寸而不影响图形的质量；流式播放技术使得动画可以边播放边下载，从而缓解了网页浏览者焦急等待的情绪。第六章第六章 多媒体卡多媒体卡7.1 音频卡音频卡7.1.1 音频卡的功能：音频卡的功能：(1)音频的录制与播放(2)编辑与合成(3)MIDI接口(4)文语转换(5)CDROM接口(6)游戏接口7.1.2 音频卡的分类音频卡的分类 可以根据数据采样量化的位数对音频卡进行分类，位数越高，音质越好。7.1.3 音频卡工作原理音频卡工作原理7.1.4 音频卡的选择音频卡的选择选择音频卡时应当注意下述几项指标：(1)与Adlib和sound Blaster 兼容能力(2)支持16位采样带宽(3)具备混音和合成能力(4)采样频率最高能支持44.1kHz(5)性能问题(6)压缩7.1.5 音频卡和音频卡和CDROM驱动器驱动器7.1.6 音频卡安装音频卡安装(1)硬件安装(2)软件安装(3)测试7.2 视频卡视频卡 视频采集定义：视频采集视频采集是指将视频信号数字化并记录到文件上的过程。在记录时，视频变成了一系列的图象或者帧，以一定格式存到磁盘上。在采集视频帧的同时可以录制声音，当然也可以只录制视频，编辑时再将同步声音加入到视频序列中。7.2.1 数字视频数字视频7.2.2 数字视频硬件数字视频硬件7.2.3 视霸卡视霸卡7.3 MPEG卡卡7.3.1 MPEG 卡规范卡规范1.音频输出音频输出2.视频播放视频播放3.系统接口系统接口4.支持软件支持软件5.7.3.2 MPEG解霸卡解霸卡6.主要特点及系统要求主要特点及系统要求7.安装步骤安装步骤第八章第八章 光盘与光驱光盘与光驱8.1 光盘光盘 8.1.1 CDROM 的特点的特点 CDROM是只读光盘的英文简称，它是由音频光盘发展而来的一种小型只读存储器。它有着其他可擦除存储设备所没有的许多特点：1.标准化2.存储容量大3.只读属性4.播放CD音乐5.交叉平台兼容性6.快速的检索方法7.多种媒体融合8.不易损坏9.价格低廉8.1.2 支持标准支持标准8.1.3 计算机接口计算机接口 大多数光盘驱动器所采用的控制接口可分为：SCSI接口、专用接口、接口、专用接口、IDE接口、接口、AT接口接口8.1.4 数据传输速率数据传输速率单速、倍速、三倍速和四倍速。单速、倍速、三倍速和四倍速。8.2 光驱光驱8.2.1 分类分类(1)根据光盘驱动器连接的形式不同，分为内置式和外置式。(2)根据光盘装入的形式，分为上端装入式和前端装入式。(3)8.2.2 硬件安装硬件安装(4)8.2.3 软件安装软件安装8.3 盘片制作盘片制作8.3.1 制作制作CDROM 盘片的过程盘片的过程1.资料收集2.应用软件3.数据转换4.索引5.预置6.测试7.刻制8.3.2 应用程序设计应用程序设计1.数据文件的命名和定位2.存储能力3.数据传输速率4.查找时间第九章第九章 常用多媒体设备常用多媒体设备9.1 触摸屏触摸屏9.1.1 触摸屏原理触摸屏原理(P 238)9.1.2 触摸屏的安装触摸屏的安装 触摸屏由以下两个部分组成：1)一个玻璃罩或感应器2)一快控制器 触摸屏的功能：检测并报告手指触摸到屏幕的位置。1 触摸信息的传送2 如何确定触摸屏精确度3 触摸屏的校准方法4触摸屏将信息映射到计算机显示器的方法(1)触摸屏校准(2)触摸屏系统配制(3)9.1.3 系统设置系统设置1.内部串行控制器配制内部串行控制器配制2.外部串行控制器配制外部串行控制器配制3.外接外接PC总线控制器配制总线控制器配制4.9.1.4 测试程序测试程序9.1.5 软件工具软件工具1.DrivePoint2.在DOS环境下的DrivePoint软件包由两个模块组成：(1)触摸屏驱动程序(2)应用定点设备接口2.Microcal3.Microcal是一种诊断程序，用于测试和校准计算机显示器和Micro Touch触摸屏使之相一致。3.演示程序演示程序4.鼠标仿真程序鼠标仿真程序5.Touch Windows 驱动程序驱动程序6.Pad Manager9.1.6 红外触摸屏红外触摸屏1.红外触摸屏种类红外触摸屏种类2.内置式和外挂式2.红外式触摸屏的特点红外式触摸屏的特点(缺点和优点缺点和优点)3.红外式触摸屏工作原理红外式触摸屏工作原理4.9.2 扫描仪扫描仪5.9.2.1 概述概述6.9.2.2 扫描仪如何工作扫描仪如何工作7.9.2.3 扫描的应用扫描的应用8.9.2.4 安装扫描仪安装扫描仪9.9.2.5 扫描仪的性能指标扫描仪的性能指标10.9.2.6 常用扫描作业常用扫描作业9.3 红外传输红外传输9.4 语音输入系统语音输入系统9.4.1 语音输入概述语音输入概述9.4.2 实现语音输入的硬件条件实现语音输入的硬件条件(1)硬件包括语音卡,麦克风和扬声器等。(2)软件则是指语音卡携带的配套软件系统。(3)9.4.3 语音技术语音技术(4)9.5 数字像机数字像机(5)9.5.1 什么是数字像机什么是数字像机9.5.2 数字像机的特点数字像机的特点9.5.3 数字像机的分类数字像机的分类 普及型数字像机和专业用数字像机9.5.4 如何将数字像机和计算机相连如何将数字像机和计算机相连1.首先安装软件2.然后将像机与计算机相连3.如果计算机未能识别出像机已与计算机相连，则必须调整串口和速度设置。4.还必须调整显示器以从像机中看到图片5.9.5.5 图像转换图像转换6.9.6 条形码条形码9.7 磁卡磁卡9.8 IC卡卡9.9 PC传真机传真机1.传真卡的硬件传真卡的硬件2.传真卡的软件传真卡的软件3.传真卡的功能传真卡的功能第十章第十章 多媒体应用多媒体应用10.1 多媒体教学软件多媒体教学软件10.1.1 多媒体教学软件概述多媒体教学软件概述1.计算机在教育中的应用计算机在教育中的应用(1)计算机作为教师计算机作为教师(2)计算机作为学生计算机作为学生(3)计算机作为工具计算机作为工具2.多媒体教学软件的基本要求多媒体教学软件的基本要求3.多媒体教学软件的类型多媒体教学软件的类型10.1.2 多媒体教学软件的教学设计多媒体教学软件的教学设计1.分析学生特性分析学生特性2.确定教学目标确定教学目标3.合理选择与设计媒体信息合理选择与设计媒体信息4.建立教学内容知识结构建立教学内容知识结构5.形成性练习的设计形成性练习的设计6.10.1.3 多媒体教学软件的教学过程多媒体教学软件的教学过程7.10.1.4 多媒体教学软件的稿本编写多媒体教学软件的稿本编写8.稿本编写的目的稿本编写的目的9.文字稿本的编写文字稿本的编写10.脚本的编写脚本的编写10.2 多媒体视频会议系统多媒体视频会议系统10.2.1 多媒体视频会