第三章多媒体技术知识.docx
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第三章多媒体技术知识
第三章多媒体技术知识
9.1多媒体技术的基本概念
9.1.1多媒体
1.媒体
定义：
媒体在计算机中有两种定义：
一时指存储信息的物理实体，例如磁盘、光盘、磁带等；一是指信息的表现形式或载体，如图形、图像、文字、视频、声音等。
一般而言，多媒体技术中所说的媒体是指信息表现形式或载体。
2.多媒体和多媒体技术
①多媒体
定义：
多媒体就是指文字、图形、图像、视频、声音、动画等“多种媒体信息的集合”。
分类：
A、静态媒体：
文字、图形、图像等
B、动态媒体：
声音、动画、视频等
②多媒体技术
定义：
多媒体技术是指利用计算机把多种媒体信息综合一体化，
使他们建立起逻辑关系，并能进行加工处理的技术。
9.1.2多媒体技术的特性
多媒体技术的特性主要包括多样性、集成性、交互性和数字化。
1.多样性
多样性是指多媒体的信息表达方式的多样化，也就是说其信息表达方式包括文字、图形、图像、动画、视频、声音等等，信息可以在多维空间下采集。
2.集成性
集成性是指多媒体以计算机为中心，综合处理多种信息媒体的特性。
包括信息媒体的集成，也包括处理这些媒体的信息和软件的集成，
3.交护性
交护性是指相用户提供更加有效地控制和使用信息的手段，它可以增加对信息的注意和理解，延长信息的保留时间，是人们获取使用信息的方式由被动变为主动。
4.数字化
数字化是指各种媒体的信息都是以数字的形式（0和1）进行存储和处理，而不是传统的模拟信号形式。
9.1.3多媒体信息的类型
1.文本
文本是计算机中基本的信息表示方式，包括字母、数字以及各种专用符号。
2.图形
图形一般是指通过绘图软件绘制的有直线、圆、圆弧、任意曲线等组成的画面。
3.图像
图像是通过扫描仪、数字照相机、摄像机等输入设备捕捉到的真实场景的画面。
4.动画
动画是利用人眼的视觉特性所得到的一系列的形或画面按一定的时间在人的视线中经过时产生的运动映像。
5．视频
视频时将来自录像带、摄像机、影碟机等视频信号源的影像数字化后以时评格式存储。
6.音频
音频是包括话语、音乐以及各种动物和自然界发出的各种声音等。
9．1.4多媒体信息处理的关键技术
1．多媒体数据压缩技术
由于多媒体信息中的音频、视频信号数字化后的数据非常庞大，给多媒体的存储、传输、处理带来比较大的压力，于是必须多媒体信息进行数据压缩，解决这一问题的关键就是多媒体数据压缩和编码技术。
2.多媒体数据的存储技术
多媒体信息经过压缩后需要对其进行存储，但仍然需要比较大的空间，所以解决多媒体技术的存储问题便成为关键，要解决这一问题可以操用硬磁盘、光盘和磁带存储，当然这只是相对于一些小的信息，大的信息可以采用多台磁盘及或者光盘及组成的快速、超大容量外存储系统来存储信息量的多媒体数据。
3.多媒体电路制作技术
多媒体信息的处理需要大量的计算，要进行大量的计算必须依靠具有超强数据压缩运算功能的恶专用大规模集成电路。
4.多媒体数据库技术
多媒体数据包含了大量的图像、图形、声音、视频等非结构化数据，所以多媒体数据库技术是相当重要的一个部分相对于多媒体本身而言，而这个问题的解决基于以下三方面：
①研究多媒体信息的特征、建立多媒体数据模型；
②有效的组织和管理多媒体信息；
③多媒体信息的检索和统计。
5.虚拟现实技术
虚拟现实技术是利用计算机生成一种模拟环境，通过多种传感设备，使人沉浸在计算机产生的虚拟环境中，并通过语言手势等自然方式与之交流，创建一种适人话的多为信息空间。
6.多媒体网络与通信技术
多媒体通信要求综合地传输和交换各种信息类型，解决多媒体通通信的根本方法是信息高速公路。
9.1.5多媒体技术的应用领域
1.多媒体教育
教育领域是最早应用多媒体、发展最快、受益面最广的领域。
尤其是CAI的实施。
2.电子出版物
电子出版物也是较早利用多媒体技术的领域之一，电子出版物的载体一般为光盘，目前电子出版物主要包括教学类、文化类和数据库类（专业文献的索引等）。
3.多媒体网络应用
①互联网直播
互联网直播是将摄像机拍摄的实时视频信息传输到专门的视频直播服务器上，视频直播服务器所活动现场的实时过程进行视频信息的采集、压缩，同时通过网络传到用户的机器上，实现现场实况的同步收看，如网上看“春晚”，网上看NBA球赛等。
②视频点播
饰品点播是将多媒体数据传输到视频点播服务器上，并进行压缩存入视频音频库，客户按需求进行点播。
③远程教育
远程教育包括实时教学和交互教学，实时教学相当于互联网直播和视频点播，交互教学目前以流媒体性形式存在。
④视频会议系统
视频会议是视频、音频、图像、图形以及文字等多种多媒体形式的处理和传输。
9.2多媒体计算机系统
9.2.1多媒体计算机硬件系统
多媒体计算机系统一般由多媒体计算机硬件系统和多媒体计算机软件系统组成。
通常5个层次的结构:
最底层：
多媒体计算机主机
第二层：
多媒体操作系统、设备驱动程序
第三层：
多媒体应用程序接口API
第四层：
多媒体编辑与创作系统
第五层：
多媒体应用系统运行平台
1．主机
多媒体计算机主机可以使大、中型机，也可以是工作站，一般在实际生活中，都使用多媒体个人计算机。
2.多媒体接口卡
多媒体接口卡的主要功能是将就算机遇各种外部设备相连，构成一个制作和播出多媒体系统的工作环境。
主要包括以下接口卡：
①声卡
声卡又称之音频卡，是处理音频信号的硬件，是普通计算机MPC升级的重要部件，目前集成在主板上。
主要功能有录制与播放、编辑与合成处理、MIDI接口三部分。
②图形加速卡
图形加速卡工作在CPU和显示器之间，控制计算机的输入。
图形加速卡是以附加卡的形式安装在计算机的扩展槽中。
③视频采集卡
视频采集卡可以获取数字化视频信息，能将视频图像显示在大小不同的视频界面，可提供许多诸如冻结、淡出、旋转等特殊效果。
视频采集卡通常分为广播级、专业级和民用级三等。
④IEEE1394卡
IEEE1394卡能够同时传送数字视频信号和数字音频信号，在日常生活中，更大程度上将其看作视频采集卡来使用。
目前市场上出现的IEEE1394卡可以分作两类：
一是带有解码功能的IEEE1394卡，一是用软件实现解码的IEEE1394卡。
3.信息获取设备
多媒体计算机必须配置必要的外部设备来完成多媒体信息获取，常见的设备有以下几种：
①数码照相机
数码照相机时一种与计算机配套使用的照相机，它是采用存储器保存图像信息，而不是普通照相所采用的曝光技术保存图像。
数码照相机的性能指标有：
分辨率、颜色深度、存储介质、数据输出方式等。
将数码照相上的图片输入到计算机上，事实上是将图片拷贝到计算机上。
②数码摄像机
数码摄像机的优点是动态效果好、电池容量大、而且可以进行长时间采、排、编、播等动作。
数码摄像机与电脑的连线称之为ilink或Firewire缆线。
主要通过IEEE1394接口卡连接。
9.2.2多媒体计算机软件系统
一般将多媒体计算机软件系统分为系统软件和应用软件
1.系统软件
系统软件是多媒体软件的核心，其他多媒体软件的运行依赖于系统软件，主要的系统软件有：
①多媒体驱动软件和接口程序
②多媒体操作系统
③多媒体素材制作工具和多媒体函数库
④多媒体创作工具
2.应用软件
多媒体应用软件是在多媒体创作平台上设计开发的面向应用的软件系统。
应用软件主要是将图、文、声、形有机结合起来使得多媒体变得自然自如人性化。
9.2.3多媒体创作工具
多媒体应用系统的开发是一个比较复杂的过程，因此良好的多媒体创作工具就显得格外重要，它会使整个制作过程简洁化。
1.多媒体创作工具的功能
①提供编程环境以及对各种媒体数据流进行控制；
②处理各种媒体数据；
③生成应用系统和提供程序连接能力；
④用户界面处理和提供人机交互功能；
⑤预演与播放能力。
2.多媒体创作工具的类型
①基于时间序列的创作工具
它是最常见的多媒体编辑软件，主要用来制作卡通、电影等，这类工具的典型代表是MacroMedia公司的Director。
②基于流程图的创作工具
它的最大特点是可以提供一个可视化的程序设计环境，多媒体的创制砸一个流程图中进行安排。
代表工具是MacroMedia公司的Authorware。
③基于描述语言（符号）的创作工具
这类工具是根据脚本描述语言描述设计的制作各种媒体元素，并呈现播放。
这类工具的典型代表是Asymetrix公司的MultimediaToolbook和Macitosh计算机上的Hypercard。
④可视化编程环境
可视化编程是将传统的程序语言可开发好的文本、灰图像结合的一种多媒体设计方案，目前使用广泛的优VisualBasic和VisualC++等两种编程环境。
9.3多媒体信息的数字化和压缩技术
9.3.1音频信息
1.基本概念
声音：
空气分子产生的波的刺激耳膜的震动产生。
他是连续变化的模拟信号。
振幅：
波形相对基线的最大位移，代表字母为A。
振动周期：
波形中两个相邻博峰（或波谷）只见的距离，代表字母为T。
频率：
周期的倒数，代表字母为F。
正常人听到的声音范围为20Hz—20kHz
2.模拟音频的数字化
模拟音频的数字化是指计算机将模拟信号转换成数字信号。
这一过程涉及到采样、量化和编码。
①采样
采样是每隔一段时间对模拟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号。
采样周期、采样频率、是采样程度的衡量标准。
②量化
量化是指将每个采样点得到的幅度值以数字化存储。
量化位数越大，声音质量越高。
③编码
编码是将采样和量化的数据以一定的各式记录下来。
常用的编码方式有脉冲编码调制。
3.数字音频的技术指标
①采样频率
②量化位数
③声道数：
声音通道的个数。
声音容量=采样频率×采样精度×声道数×1/8
4.数字音频的文件格式
①WAV（.wav）文件：
WAV是Microsoft公司采用波形文件存储格式，主要是由外部音源（麦克风、录音机）录制后，经声卡转换成数字化信息以扩展名.wav存储，播放时有扬声器还原成模拟信号输出。
此种格式的文件较大，多用于存储间断的声音片断。
②MIDI（.mid）文件：
MIDI是乐器数字接口的英文缩写，是把电子乐器与计算机相连的一个主子规范。
此种格式是将叶妻弹奏的每个音符记录为一联串的数字，然后又声卡上的合成器根据这些数字代表的含义进行合成后又扬声器播放。
MIDI格式的文件比较小相对于WAV格式而言。
③MPEG（.mp1/.mp2/.mp3）文件
MPEG指的是采用MPEG音频压缩标准进行压缩的文件，它是一种有损压缩，根据压缩的质量和编码的复杂程度的不同可分为3层，分别对应mp1、mp2、mp3三种音频文件。
此种文件压缩比较高、音质接近CD音质、制作简单、便于交换。
④RA（.ra）文件
RA文件是RealNetwork公司制定的音频压缩规范。
它的压缩比较高，采用流媒体的方式在网上实时播放。
9.3.2图形和图像
1.基本概念
①图形：
一般是指通过绘图软件绘制的由直线、圆、圆弧、任意曲线组成的画面，以矢量图形文件形式存储。
②图像：
是由扫描仪、数字照相机、摄像机等输入设备捕捉的真实场景画面产生的映像，数字化后以位图形式存储。
2.图像的数字化
图像的数字化是将一幅真实的图像转变成为计算机能够接受的数字形式，由采样、量化以及编码来完成。
①采样
采样就算是将连续的图像转换成立三点的过程，实质就是用若干个像素来描述一幅图像，即图像的分辨率。
用点的列数和行数表示。
分辨率越高，图像越清晰，存储量越大。
②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散化为整数值得过程。
③编码
编码主要是压缩信息的一种技术，使图像传输和存储的关键。
3.图形图像的文件格式
①BMP（.bmp）文件
它是一种与设备无关的图像文件格式，是Windows环境中经常使用的一种位图格式。
特点：
图像信息丰富、基本无须压缩、存储空间大。
②GPJ（.gif）文件
它是美国联机服务商针对当时传输带宽的限制，开发出的图像格式。
它经历从最初的只能够存储单幅静止图像到多幅动态图像的演变过程。
特点：
压缩比高、磁盘占用空间小、图像以265色味存储上限。
③JPEG（.jpg）文件
它是利用JPEG方法压缩的图像格式。
特点：
压缩比高、压缩/解压缩的方法复杂、存储显示速度慢。
④WMF（.wmf）文件
它是比较特殊的图元文件，属于矢量图形。
诸如Windows中剪贴画大多是以这种格式存储的。
9.3.3视频信息
1.基本概念
视频是由一系列静态图像按一定的顺序排列组成，，每一幅称之为帧。
大包干帧频率达到12帧/秒时就在人的视觉里产生视频显示效果。
视频的分类：
模拟视频和数字视频。
2.视频的数字化
数字视频具有适合于网络使用、可以不失真的无限次复制、编辑计算机创造性编辑处理等优点。
视频的数字华过程同音频一样，在一定的时间内以一定的速度对单帧视频信号进行采样、量化、编码等过程，实现模拟数转换和编码压缩等，通过视频捕捉卡和相应的软件来实现。
3.视频文件
视频文件分为两类：
一类是影像文件，如VCD；另一类是流式视频文件，如在线实况转播。
①影像视频文件格式
A、AVI（.avi）文件：
这种文件可以将视频和音频交错地保护在一个文件中，一般用于保存电影、电视等影像信息。
该文件数据量较大，需要压缩。
B、MOV（.mov）文件：
它是苹果公司在QuikeTimeforWindows视频应用程序中使用的视频文件。
C、MPG/MPEG（.mpg/.mpeg）文件：
它是按照MPEG压缩的全屏视频的标准文件。
D、DAT（.dat）文件：
它是VCD的专用格式文件。
②流媒体
在多媒体制作过程中，动画、视频、声音等类型的媒体一般都采用流式技术来进行处理以便于在网上传输。
目前主要的流媒体格式有以下几种：
A、RealMedia：
它包括RA、RM、RF三种文件格式。
B、QuikeTime：
苹果公司研发的音频、视频文件格式，用于保存视频和音频信息。
C、ASF：
是微软公司开发的一种数据格式，它把音频、视频、图像以及控制命令脚本等多媒体信息通过这种格式，以网络数据报的形式传送，实现流媒体内容的发送。
9.3.4数据压缩技术
数据压缩是通过编码的技术来降低数据存储时所需要的空间，再进行解压缩，一般分为两类：
一类是有损压缩，另一类是无损压缩。
衡量数据压缩技术好坏的四个标准：
A、压缩比：
压缩前后的信息比。
B、恢复效果：
即尽可能的回到原始数据。
C、速度：
即压缩解压缩的速度，尤其是解压缩的速度。
D、开销：
实现压缩的软硬件开销要小。
1.无损压缩
无损压缩的方法原理是统计被压缩数据中重复数据的出现次数来进行编码。
无损压缩能够确保压缩后的数据在复元后不失真，一般用于文本、重要图片图像的压缩。
典型的无损压缩有行程编码和哈夫曼编码。
①行程编码
行程编码的原理是将原始数据中连续出现的信源符号，用一个计数器和该信源信号来代替。
如文本AAABBHHHJJKK占12个字节，但是用行程编码编辑后表示为3A2B3H2J2K，只占10个字节。
特点是方法简单、编码和解码速度快。
②哈夫曼编码
哈夫曼编码是通过用不固定长度的二进制编码代替原始数据来实现，使一种典型的统计编码方法。
哈夫曼编码的步骤：
A、统计原始数据中各信号出现的频率后，按频率高低的顺序排列；
B、将两个最小的概率相加，作为信号源符号的概率；
C、重复上两个步骤，直到概率的和为1；
D、寻找从每一信号到概率1处的路径，记录下路径上的1和0，从而得到每个信源的编码，实现压缩。
2.有损压缩
有损压缩方法是以牺牲某些信息委代价，换取较高的压缩比。
有损压缩具有不可恢复性。
即还原后的数据与原始数据存在差异。
有损压缩的种类很多，包括预测编码、PCM编码、变换编码、矢量编码等。
3.数据压缩的国际标准
①JPEG标准：
该标准适用于连续色调和多级灰度的静态图像。
②MPEG格式：
该标注适用于音频信息和动态图像，包括三部分，MPEG音频、MPEG视频、MPEG系统（包括音频和视频）。
4.文件压缩和解压缩文件
文件压缩和解压缩软件是一类用于磁盘管理的工具软件，以减少资料占有的存储空间。
①Winzip概述
Winzip支持目前常用的压缩文件格式，如ZIP、ARC、ARJ、CBA、LZH等，但不能处理RAR格式。
特点：
压缩速度快、占用系统资源少。
②Winzip使用
A、压缩文件
B、解压缩文件
C、生成分卷压缩文件
D、创建自解压文件
9.4多媒体素材创作
9.4.1WindowsXP的数字媒体
1.WindowsMediaplay
WindowsMediaplay是WindowsXP的数字媒体概念的核心，主要内容包括：
①组织数字媒体文件
WindowsMediaplay有一个媒体库，可以对计算机上的所有的数字媒体文件进行连接，主要方式由以下2种：
A、保存指向计算机或网站上数字媒体文件的连接；
B、使用计算机、网络或Internet上不同的数字媒体方式在Internet上提供信号的广播电台。
②查找和收听广播
WindowsMediaplay中，可以查找和收听一流媒体方式在Internet上提供信号电台的广播。
③使用CD
④适用DVD
⑤查找Internet上的WindowsMedia文件
⑥将文件复制到编写设备
2.录音机
录音机是一个用于数字录音的数字媒体程序，在录制声音时，需要一个高质量的麦克风。
3.WindowsMovieMaker
WindowsMovieMakershiWindowsXP提供的制作电影的数字媒体程序。
WindowsMovieMaker在工作时，创编的文件类型有：
①项目文件
项目是指已经添加到工作区的音频、视频和精致图像等。
②电影文件
电影文件是由通过合并节目中包含的音频内容、视频内容和静止图像等。
扩展名为.wmv。
③收藏文件
收藏文件是一个数据库文件，扩展名为.col。
WindowsMovieMaker制作电影的步骤可以分为四个步骤：
①输入媒体内容
②编辑项目
③预览项目
④发送作品
9.4.2数码摄像光盘制作
1.后期制作
DV后期制作是将拍摄到的素材编辑刻录成DVD、SVCD或VCD。
后期制作克分为三个步骤：
①采集：
通过相关软件将DV摄像采集到计算机上，一般采用的格式为AVI或MPEG；
②编辑：
将输入计算机的素材进行剪辑、添加字母、配音等。
③输出
2.后期制作软件
DV后期制作的软件通常必须具备四个功能：
采集、编辑、压缩和刻录。
常用的制作软件有以下几种：
①UleadVideoStudio（会声会影）是目前常见的采集编辑软件，它全面支持摄像机的全部功能。
而且是无损录制。
②UleadMediaStudio是Ulead公司的产品，自带MPG压缩程序，可以直接输出MPG文件。
③TMPGEnc
TMPGEnc是一套MPEG编码工具，它能够对各种常见的影片文件进行压缩、转换成符合VCD、SVCD、DVD等的视频格式。
④豪杰超级解霸
国产视频的龙头产品，支持多种格式。
⑤NeroBurningRom
它是AheadSoftware公司出品的刻录软件，使支持光盘最丰富的刻录工具。
3.将摄像机拍摄的录像转刻成CD
①采集DV中的视频信号
②视频编辑
③刻录
9.5Flash动画制作
9.5.1Flash的界面组成
Flash是由微软公司开发的平面动画设计软件。
目前使用的有FlashMX版和Flash2007版。
Flash的界面有以下几个部分组成：
菜单栏、标准工具栏、状态栏、绘图工具栏、时间轴面板、工作区等等。
时间轴面板是用来管理不同场景中的图层与帧的关系。
包括图层操作区和帧操作区。
9.5.2Flash基本术语
1.帧
帧是构成Flash动画的基本组成元素。
Flash的时间版上的每一小方格代表一帧，表示动画内容的一个片断。
帧有以下几种分类：
①关键帧
关键帧是一个包含有内容，或对内容的改变起决定性作用的帧。
关键帧包含内容时，在影格内显示黑色实心圆点，当关键帧不包含内容时，在影格内显市空心圆点。
关键帧标记了一个动作的开始或结束。
②静止帧
在前后两个不关联的关键帧之间出现的帧，如果前关键真包含有内容，则静止影格显示灰色，否则显示为白色。
静止帧可以控制动画画面显示时间的长短。
③过度帧
在前后两个关联的关键帧之间的出线的帧，增减过渡帧的帧格式可以控制动画中渐变对象渐变过程所用时间的长短。
2.图层
图层是为了制作复杂动画而引入的一种手段。
每个图层都有各自的时间轴。
图层与图层之间既是相互独立又相互影响。
3.场景
场景时Flash作品中相对独立的一段动画内容，一个Flash可以由若干个场景组成，每个场景中的图层和帧相对独立。
4.Alpha通道
Alpha通道是界定图像中每个象素透明度的通道，用不同的灰度来表示图像的可见程度。
共有256级变化。
9.5.3基本操作
1.绘制线条
选中铅笔，按住鼠标在工作区内拖动即可绘制线段，根据铅笔工具选项，可以绘制不同几何形状的线段。
也可以使用直线工具绘制直线或者用钢笔绘制矢量线。
2.绘制椭圆或矩形
选择椭圆工具或矩形工具，按住鼠标在工作区拖动，即可绘制所需图形。
3.颜色、线形设置
绘图工具栏中的工具对象都有属性面板，可设置绘制对象的线形、线宽和颜色。
使用墨水瓶工具，可可以重新设置用箭头工具所选取对象的边界的颜色，尤其工具改变所选对象的内部颜色。
4.文字输入与处理
用文本工具A输入文字时，属性面板可以对文字格式进行设置。
5.混色器的使用
用“界面/混色器”命令打开混色器面板，可以进行颜色渐变的设置。
6.箭头工具的使用
①选取及移动对象
使用箭头工具可通过单击、双击和拖动选取等多种方法选择对象。
②改变对象的形状
选定对象，将鼠标移动到对象的边缘，可根据鼠标指针形状进行对象形状的改变。
叶可以使用箭头工具所对应的选项按钮来改变对象的形状。
9.5.4电影场景制作
1.设置场景属性
执行“修改/文档”命令，打开“文档属性”对话框，可设置文档属性。
帧频数越大，播放帧数就越多，速度也就越快，动画效果越流畅。
2.图层操作
①添加图层
新建议个Flash，点击图层编辑区的左下方的“插入图层”按钮，就会插入一个新的图层。
②对图层的重名名
如果要改变图层的名称，双击图层名，在弹出的小房框中可以重新输入新的图层名。
③图层状态
A、编辑状态
B、显示/隐藏状态
C、锁定/解锁状态
D、显示形式
④调整图层的顺序
用鼠标选中图层后几年性拖拽。
⑤删除图层
选取要删除的图层。
单击编辑区右下角的“删除图层”按钮即可进行图层的删除。
⑥引导线图层
引导线图层用于辅助其他图层的对象的运动或定位。
单击编辑区左下方的“添加引导层”按钮，可在一般图层前加入引导线图层，也可以通过图层属性的快捷菜单改变图层属性，使之成为引导线图层。
⑦遮罩图层
遮罩图层可以用来屏蔽其下面连接图层的播放显示。
3.帧的操作
鼠标单击某一帧，该帧既被选中，并且成为当前帧，如果要一次选取很多帧，则在所要选取的起始帧处，按下鼠标不放，同时拖拽鼠标至所需要帧的位置即可。
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