多媒体技术基础课件

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1、第八章 多媒体技术基础 8.1 多媒体技术的基本概念多媒体技术的基本概念8.2 8.2 多媒体信息的数字化和压缩技术多媒体信息的数字化和压缩技术 8.3 Flash 动画制作动画制作 8.1多媒体技术的基本概念 8.1.1多媒体 媒体媒体存储信息的物理实体，如磁盘、光盘等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信息的表现形式或载体, ,如文字、图形、图像、动画、声音等如文字、图形、图像、动画、声音等多媒体多媒体融合两种或两种以上媒体的一种人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、动画和电视媒体，使

2、用的媒体包括文字、图形、图像、声音、动画和电视图像。图像。多媒体技术多媒体技术 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、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。别技术、通信和图像技术等，是一门跨学科的综合技术。8.1.2 多媒体分类 通常，人们将文本、音频、视频、图形、图像、动画的综合体笼统称为“多媒体”。由此可见，多媒体信息包括以下5种： 文本 图形、图像 动画 声音 视频影像 2 0 k H Z 2 0 H

3、 Z 2 0 H Z 次 声 波 可 听 声 波 超 声 波 f ( H Z ) 2 0 k H Z 8.1.3多媒体技术的特点 (1) (1) 集成性集成性 多媒体的集成性主要表现在在两个方面，一方面是信息媒体的集成，多媒体的集成性主要表现在在两个方面，一方面是信息媒体的集成，即将各种不同的媒体信息有机地同步，集成为一个完整、协调的多媒体信即将各种不同的媒体信息有机地同步，集成为一个完整、协调的多媒体信息；另一方面是各种不同的显示或表现媒体设备的集成。息；另一方面是各种不同的显示或表现媒体设备的集成。 (2) (2) 多样性多样性 信息媒体的多样性是指计算机能处理多种信息媒体，也就是能对不同

4、信息媒体的多样性是指计算机能处理多种信息媒体，也就是能对不同的输入信息可以经过加工、变换或处理输出新的信息，而不是简单的记录的输入信息可以经过加工、变换或处理输出新的信息，而不是简单的记录和重放。和重放。 (3)(3)交互性交互性 多媒体计算机除了可以播放各种媒体信息外，还可以与使用者进行信多媒体计算机除了可以播放各种媒体信息外，还可以与使用者进行信息交换。息交换。 (4)(4)实时性实时性 多媒体技术还表现在信息处理的实时性。如在多媒体系统中，由于声音多媒体技术还表现在信息处理的实时性。如在多媒体系统中，由于声音和活动视频图像与时间密切相关，所以要求多媒体技术必须支持对这些媒和活动视频图像与

5、时间密切相关，所以要求多媒体技术必须支持对这些媒体的实时同步处理，使声音和图像在播放时不出现停滞。体的实时同步处理，使声音和图像在播放时不出现停滞。8.1.4 多媒体信息处理的关键技术多媒体信息处理的关键技术 1. 1. 多媒体数据压缩技术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。和播放视频、音频信息成为可能。2. 2. 多媒体数据存储技术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。数字化数据存储的介质有：硬盘、光盘和磁带等。3. 3. 集成电路制作技术集成电路制

6、作技术为多媒体技术的进一步发展创造了有力的条件。为多媒体技术的进一步发展创造了有力的条件。4.4.多媒体数据库技术多媒体数据库技术v 研究多媒体信息的特征、建立多媒体数据模型；研究多媒体信息的特征、建立多媒体数据模型；v 有效地组织和管理多媒体信息；有效地组织和管理多媒体信息；v 多媒体信息的检索和统计。多媒体信息的检索和统计。多媒体信息处理的关键技术多媒体信息处理的关键技术 5. 5. 虚拟现实技术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、手势等自沉浸在计算机生成的虚拟

7、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。间。6. 6. 多媒体网络与通信技术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。多媒体通信技术支持是保证多媒体通信实施的条件。资料资料:虚拟现实虚拟现实8.1.5 8.1.5 多媒体技术的应用领域多媒体技术的应用领域 1.1.多媒体教育多媒体教育2.2.电子出版物电子出版物 3.3.多媒体网络应用多媒体网络应用 v 互联网直播互联网直播 v 视频点播视频点播v 远程教育远程教育 v 视频会议系统视频会议系统 8.28.2多媒体信息

8、的数字化和压缩技术多媒体信息的数字化和压缩技术 8.2.18.2.1音频信息音频信息 1.基本概念复杂的声波由许许多具有不同振幅和复杂的声波由许许多具有不同振幅和频率的正弦波组成。频率的正弦波组成。周期周期T:T:重复出现的时间间隔重复出现的时间间隔; ;振幅振幅A:A:波形相对基线的最大位移波形相对基线的最大位移, , 表示音量的大小表示音量的大小; ;频率频率f:f:信号每秒钟变化的次数信号每秒钟变化的次数, ,即即1/T1/T 以赫兹以赫兹(Hz)(Hz)为单位。为单位。 C D -D A FM广 播 A M广 播 10 20 50 200 3.4k 7k 15k 20k (H Z) 2

9、0kH Z 电 话 声音按频率分类 正常人所能听到的声音频率范围正常人所能听到的声音频率范围为为20 Hz20 Hz20 kHz20 kHz。 声音质量的频率范围声音质量的频率范围: : CD CD 如随身听如随身听 FM:FM:调频调频 AM:AM:调幅调幅 把调制信号从低频搬移到了高频，以便利用电离层传播, 调频声音的高低变为频率的变化的电信号,调幅就是用声音的高低变为幅度的变化的电信号. 2.模拟音频的数字化用计算机对音频信息处理，就要将模拟信号（如语音、音乐用计算机对音频信息处理，就要将模拟信号（如语音、音乐等）转换成维数字信号。等）转换成维数字信号。采样采样 每隔一定时间间隔对模拟每

10、隔一定时间间隔对模拟 波形上取一个幅度值。波形上取一个幅度值。量化量化 将每个采样点得到的幅度值将每个采样点得到的幅度值 以数字存储。以数字存储。编码编码 将采样和量化后的数字数据将采样和量化后的数字数据 以一定的格式记录下来以一定的格式记录下来模拟信号模拟信号采样采样量化量化编码编码数字信号数字信号 振幅 频率1/T 采样点 T 振幅1/TT 振幅A f 周期T 3.3.数字音频的技术指标数字音频的技术指标 采样频率、量化位数和声道数采样频率、量化位数和声道数采样频率采样频率： 每秒钟的采样次数每秒钟的采样次数量化位数量化位数( (采样精度采样精度) ) ：存放采样点振幅值的二进制位数存放采

11、样点振幅值的二进制位数。通常量化。通常量化位数有位数有8 8位、位、1616位，分别表示有位，分别表示有2 28 8、2 21616个等级。个等级。声道数声道数 ：声音通道的个数声音通道的个数 ，立体声立体声 为双声道。为双声道。每秒钟存储声音容量的公式为：每秒钟存储声音容量的公式为：采样频率采样频率采样精度采样精度声道数声道数/8=字节数字节数例如，用例如，用44.10 kHz的采样频率，的采样频率，16位的精度存储，则录制位的精度存储，则录制1秒钟的秒钟的立体声节目，其立体声节目，其WAV文件所需的存储量为：文件所需的存储量为：44 100162/8=176 400（字节）（字节）采样频率

12、和量化参数比较 采 样 模 拟 信 号 量 化 编 码 成 数 字 信 号 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 4.数字音频的文件格式 WaveWave格式文件（格式文件（. Wav. Wav） 记录了真实声音的二进制采样数据，通常文件较大。记录了真实声音的二进制采样数据，通常文件较大。 MIDIMIDI格式文件（格式文件（.MID.MID） 数字音乐的国际标准数字音乐的国际标准. . 记录的是音符数字，文件小。记录的是音符数字，文件小。 MPEGMPEG音频文件（音频文件（.MP1/.MP2/.MP3.MP1/.MP2/.MP3） 采用采用MPEGMPEG音频压缩标准进行压缩

13、的文件。音频压缩标准进行压缩的文件。 RARA格式文件（格式文件（.ra.ra） RARA（Real AudioReal Audio）是）是Real NetworkReal Network公司制定的音频压缩规公司制定的音频压缩规 范，有较高的压缩比，采用流媒体的方式在网上实时播放范，有较高的压缩比，采用流媒体的方式在网上实时播放。 5.5.声音的录制与播放声音的录制与播放 “录音机”是用于声音文件的录制与播放，还可以对声音进行编辑和特殊效果处理。录制声音录制声音 编辑声音编辑声音删除声音删除声音 当前位置之前或之后当前位置之前或之后插入声音插入声音移动声音移动声音 删除和插入间接完成删除和插入

14、间接完成8.2.2数字图像及处理 1.1.基本概念基本概念 图形和图像图形和图像 图形：由点、线等组成的有边界画面，文件中存放描述图形的指令。图形：由点、线等组成的有边界画面，文件中存放描述图形的指令。 图像：由图像设备输入的无边界画面，数字化后以位图形式存储。图像：由图像设备输入的无边界画面，数字化后以位图形式存储。 图形与图像的数字化图形与图像的数字化 分辨率（行、列）和颜色深度分辨率（行、列）和颜色深度 真彩色每个像素点占真彩色每个像素点占3 3个字节，个字节，2 22424=16777216 =16777216 种颜色。种颜色。 计算存储一秒图像公式：计算存储一秒图像公式： 列数列数行

15、数行数像素的颜色深度像素的颜色深度/8/8 帧帧/ /秒秒=字节数字节数 例：例：12801024分辨率的分辨率的“真彩色真彩色”电视图像，电视图像， 按每秒按每秒30帧计算，显帧计算，显示示1分钟，则需要：分钟，则需要： 1280102433060 6.6 GB2.图像的数字化 采样采样 用多少个像素点的“列数行数”表示，分辨率越高，图像越清晰，存储量也越大。 量化量化 量化是在图像离散化后，将表示图像色彩浓淡的连续变化值离化为整数值的过程。 把量化时所确定的整数值取值个数称为量化级数,也称为颜色深度. 图像图像 采样采样 量化量化 数字图像数字图像 工 具 箱 属 性 工 作 区 域时 间

16、 轴列 号 混 色 器 编 辑 模 式其 它 面 板 颜色深度黑白图 图像的颜色深度为1，则用一个二进制位1和0表示纯白、纯黑两种情况； 灰度图 图像的颜色深度为8，占一个字节，灰度级别为256级。通过调整黑白两色的程度（称颜色灰度）来有效地显示单色图像；RGB 24位真彩色 彩色图像显示时，由红、绿、蓝三基色通过不同的强度混合而成，当强度分成256级（值为0255），占24位，就构成了224=16777216种颜色的“真彩色”图像。灰度图灰度图彩色图彩色图 图像的分辨率和像素位的颜色深度决定了图像文件的大小，计算公式为： 列数行数颜色深度8=图像字节数例8.2 当要表示一个分辨率为64048

17、0的“24位真彩色”图像，则需要： 6404802481MB 由此可见，数字化后的图像数据量十分巨大，必须采用编码技术来压缩信息。它是图像传输与存储的关键。2.2.常用图像文件格式常用图像文件格式BMPBMP和和DIBDIB格式文件格式文件 与设备无关的位图格式文件，与设备无关的位图格式文件，WindowsWindows环境中经常使用环境中经常使用. .GIFGIF格式文件格式文件 Internet上的重要文件格式之一，最大不超过上的重要文件格式之一，最大不超过64 KB， 256色以内色以内，压缩比较高，与设备无关。压缩比较高，与设备无关。JPEGJPEG格式文件（格式文件（.JPG.JPG

18、） 利用利用JPEG方法压缩方法压缩, Internet上重要文件格式之一，上重要文件格式之一， 适用于处理适用于处理256色以上、大幅面图像。色以上、大幅面图像。WMFWMF格式文件格式文件 位图与矢量图的混合体位图与矢量图的混合体, Windows中许多剪贴画图像中许多剪贴画图像 是以该格式存储的。是以该格式存储的。广泛应用于桌面出版印刷领域。广泛应用于桌面出版印刷领域。 3. 3. 图像数据的获取图像数据的获取利用图像处理软件和现成的图像库利用图像处理软件和现成的图像库 最常用的是最常用的是Photoshop,Photoshop,可以绘图可以绘图, ,也可以编辑来自网络、也可以编辑来自网

19、络、CD-ROMCD-ROM光盘上存储的图像库光盘上存储的图像库 “ “画图画图”程序可以获取屏幕界面程序可以获取屏幕界面利用数字化设备获取利用数字化设备获取 数码相机、数字摄象机，将拍摄的自然界景物按数字格式存储数码相机、数字摄象机，将拍摄的自然界景物按数字格式存储通过连接转换转换成计算机中的图像和影象文件。通过连接转换转换成计算机中的图像和影象文件。 扫描仪将照片、艺术作品转换成数字图像文件。扫描仪将照片、艺术作品转换成数字图像文件。 8.2.3 视频 视频视频是将一幅幅独立图像组成的序列按照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，利用视觉暂留现象一定的速率连续播放，利用视觉暂

20、留现象在人的眼前呈现出连续运动的画面。在人的眼前呈现出连续运动的画面。模拟视频常用两种标准：模拟视频常用两种标准：NTSC制式制式(30帧帧/秒，秒，525行行/帧帧)PAL制式（制式（25帧帧/秒，秒，625行行/帧），我国采用帧），我国采用PAL制式。制式。 例例1分钟的数字视频容量分钟的数字视频容量640480 3 30 60=1 658 880 000字节字节分辨率分辨率帧帧/ /秒秒采样深度采样深度 时间时间常用视频文件格式AVI（Audio-Video Interleaved）文件）文件将视频与音频信息交错地保存在一个文件中，较好地解决了音频将视频与音频信息交错地保存在一个文件中，

21、较好地解决了音频与视频的同步问题，已成为与视频的同步问题，已成为WindowsWindows视频标准格式文件。视频标准格式文件。MOV文件文件利用它可以合成视频、音频、动画、静止图像等多种素材。利用它可以合成视频、音频、动画、静止图像等多种素材。MPG(.mpg)文件文件是按照是按照MPEG标准压缩的全屏视频的标准文件。标准压缩的全屏视频的标准文件。DAT文件文件是是VCD专用的格式文件，文件结构与专用的格式文件，文件结构与MPG文件格式基本相同。文件格式基本相同。 流媒体概述 流媒体一种可以使音频、视频等多媒体文件能在一种可以使音频、视频等多媒体文件能在InternetInternet上以实

22、时的、上以实时的、无需下载等待的无需下载等待的流式传输流式传输方式进行播放的技术方式进行播放的技术应用应用 互联网直播互联网直播 视频点播视频点播 远程教育远程教育 视频会议系统视频会议系统常用流媒体文件RealMedia (RealNetworks)RA （RealAudio）用来传输接近）用来传输接近CD音质的音频数据音质的音频数据RM（RealVideo）在低速率的网络上实时传输活动视频影像）在低速率的网络上实时传输活动视频影像RF（RealFlash）一种高压缩比的动画格式）一种高压缩比的动画格式QuickTime(Apple)是数字媒体领域事实上的工业标准，是创建是数字媒体领域事实上

23、的工业标准，是创建3D动画、实时效果、动画、实时效果、虚拟现实、虚拟现实、A/V和其他数字流媒体的重要基础。和其他数字流媒体的重要基础。ASF与与WMA(Microsoft)ASF是一种数据格式，音频、视频、图像以及控制命令脚本等多媒是一种数据格式，音频、视频、图像以及控制命令脚本等多媒体信息通过这种格式，以网络数据包的形式传输，实现流式多媒体信息通过这种格式，以网络数据包的形式传输，实现流式多媒体内容发布。体内容发布。WMV是微软公司推出的与是微软公司推出的与MP3格式齐名的一种音频格式，是用于格式齐名的一种音频格式，是用于高清晰度映像的编解码器。高清晰度映像的编解码器。8.2.5 动画1.

24、 1. 无损压缩（解压缩后信息不失真，可逆）无损压缩（解压缩后信息不失真，可逆） 行程编码：对连续出现的符号用一个计数值来表示，能确保解行程编码：对连续出现的符号用一个计数值来表示，能确保解压后的数据不失真压后的数据不失真 。例用于文字压缩例用于文字压缩:AAAAABBBBCCDDDDDD 5A4B2C6D 对计算机绘制的图像比较合适，对计算机绘制的图像比较合适，AVI的文件的文件 对拍摄的照片色彩丰富不合适对拍摄的照片色彩丰富不合适8.2.4 数据压缩技术 数字化了的视频和音频信号的数量之大是非常惊人的。带来的问题带来的问题 占用存储容量 降低通信干线的信道传输率 影响计算机的处理速度和播放

25、效果问题的解决问题的解决：数据压缩数据压缩：数据压缩：一般可以分为有损压缩和无损压缩两种。数据压缩技术的性能指标数据压缩技术的性能指标 压缩比压缩比:指输入数据和输出数据比。指输入数据和输出数据比。 图像质量图像质量：对于有损压缩，失真情况很难量：对于有损压缩，失真情况很难量化，只能对测试的图像进行估计。而无损压缩不存化，只能对测试的图像进行估计。而无损压缩不存在这一问题。在这一问题。 压缩解压速度压缩解压速度：在静态图像中，对压缩速：在静态图像中，对压缩速度的要求没有对解压速度的要求严格；在动态图像度的要求没有对解压速度的要求严格；在动态图像中，压缩、解压速度都有要求，因为需实时地从摄中，压

26、缩、解压速度都有要求，因为需实时地从摄像机或其他设备中抓取动态视频。像机或其他设备中抓取动态视频。 硬软件系统硬软件系统：有些压缩解压工作可用软件：有些压缩解压工作可用软件实现，在设计系统时必须充分考虑如下两个因素：实现，在设计系统时必须充分考虑如下两个因素：比较复杂的算法，压缩或解压过程比较长；比较简比较复杂的算法，压缩或解压过程比较长；比较简单算法，压缩比和压缩效果比较差。单算法，压缩比和压缩效果比较差。 8.2.4 数据压缩技术 无损压缩（解压缩后信息不失真，可逆）无损压缩（解压缩后信息不失真，可逆） 这类算法主要特点是压缩比较低，为这类算法主要特点是压缩比较低，为2:15:1，一般用来

27、压缩文，一般用来压缩文本数据或本数据或计算机绘制的图像（色彩不丰富）计算机绘制的图像（色彩不丰富）。 典型的编码：典型的编码：l 行程编码：对连续出现的符号用一个计数值来表示，能确保解压后行程编码：对连续出现的符号用一个计数值来表示，能确保解压后的数据不失真的数据不失真 。 例用于文字压缩例用于文字压缩:AAAAABBBBCCDDDDDD 5A4B2C6Dl Huffman编码编码 编码思想：出现频率较高的符号采用短码字，出现频率较低的符号编码思想：出现频率较高的符号采用短码字，出现频率较低的符号采用较长的码字，以达到缩短平均码长来实现数据的压缩。采用较长的码字，以达到缩短平均码长来实现数据的

28、压缩。8.2.4 数据压缩技术 2. 2. 有损压缩有损压缩 有损压缩方法是以牺牲某些信息（这部分信息基本不影有损压缩方法是以牺牲某些信息（这部分信息基本不影响对原始数据的理解）为代价，换取了较高的压缩比。响对原始数据的理解）为代价，换取了较高的压缩比。广泛用于语音、图像和视频数据的压缩。广泛用于语音、图像和视频数据的压缩。 3. 3.数据压缩的国际标准数据压缩的国际标准 v JPEG标准标准 适用于连续色调和多级灰度的静态图像适用于连续色调和多级灰度的静态图像v MPEGMPEG标准标准 适用于运动图像、音频信息。包括适用于运动图像、音频信息。包括MPEGMPEG视频、视频、MPEGMPEG

29、音频、音频、MPEGMPEG系统（视频和音频的同步）。系统（视频和音频的同步）。MPEGMPEG已制定了已制定了MPEG-1MPEG-1、MPEG-2MPEG-2、MPEG-4MPEG-4和和MPEG-7MPEG-7四种。四种。 8.2.4 文件压缩和解压缩软件 压缩工具软件（如压缩工具软件（如ARJARJ、PKZIP PKZIP 、WinZipWinZip、WinRARWinRAR等）对原等）对原来的文件进行压缩处理，这种压缩通常是无损压缩。压缩后来的文件进行压缩处理，这种压缩通常是无损压缩。压缩后所生成的文件称为压缩包，体积只有原来的几分之一甚至更所生成的文件称为压缩包，体积只有原来的几分

30、之一甚至更小。当然，压缩包已经是另一种文件格式了，如果你想使用小。当然，压缩包已经是另一种文件格式了，如果你想使用其中的数据，需要用压缩软件把数据还原，这个过程称作解其中的数据，需要用压缩软件把数据还原，这个过程称作解压缩。压缩。 Flash动画作品案例动画作品案例 静 止 帧 结 束 图 层 名 插 入 图 层 添 加 运 动 层 显 示 /隐 藏 图 层 锁 定 /解 除 图 层层 空 白 关 键 帧 静 止 帧 关 键 帧 当 前 帧 帧 频 运 行 时 间 过 渡 帧 构成Flash动画的基本组成元素,几种类型:图 示NoImage 伸直效果 平滑效果 墨水效果 ：用于选取矢量线 ：

31、文字输入与处理 ： 创建元件创建元件 “插入插入| |新建元件新建元件” “ “插入插入| |转换为元件转换为元件” ” 将场景中的对象转换为元将场景中的对象转换为元件件使用元件使用元件 在场景中的在场景中的“窗口窗口| |库库”，将元件拖到场景，实例，将元件拖到场景，实例化化 ，其它 Alpha通道应用百年校庆：集图片、声音、文字于一体。 发布与输出 制作完动画之后，可以把生成的动画导出为后缀名为.swf的动画播放文件，也可以把它发布为影片，生成网页浏览器支持的HTML、GIF、JPEG文件。 当动画导出为影片或者是完成HTML文档的创建后，就可以上载给有MIME类型文件、能识别Flash影

32、片的浏览器，任何带有Flash播放器（Shockwave Flash Player）的浏览器都可以播放它。发布与输出发布的过程为： 发布设置 选择“文件|发布设置”命令，指定要发布的文件格式和文件名。每种图形格式都有相应的选项，在选择了一种图形格式发布时Flash会自动嵌入该图形的HTML代码。 发布 设置完成后可直接单击发布按钮，或关闭对话框后选择“文件|发布”命令。发布与输出在输出为GIF文件时，如果指定为静态，只输出指定的帧（默认为第1帧），在以动态GIF格式输出时，如果不作指定，Flash输出电影所有的帧；如果要输出电影中的某一段，可以把一段中的开始帧和结束帧的标签设置为First和Last。如果输出为HTML文件，在对应选项卡需要指定模板，模板文件会在输出文件内插入HTML参数。当通过导出影片命令输出为电影时，swf格式为Flash本身特有的文件格式，输出的文件量小，效果不失真。而输出为avi文件后，可在视屏编辑应用程序中进行编辑。