实验一基尔霍夫定律的验证齐鲁理工学院.docx
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实验一基尔霍夫定律的验证齐鲁理工学院
多媒体技术与应用
实验指导书
齐鲁理工学院
目录
实验一了解多媒体知识以及软件工具2
实验二声音信号的获取与处理6
实验三压缩技术实践11
实验四多媒体作品制作实践16
实验一了解多媒体知识以及软件工具
一、实验目的与要求
进一步详细了解多媒体技术的发展历史和产生的环境，了解Windows提供的多媒体工具的作用以及基本原理，了解素材制作软件和平台软件的种类和特点，掌握Windows提供的多种多媒体工具的简单使用方法。
通过实验，使学生巩固概念，加深理解，掌握必要的知识。
二、实验环境
“画图”工具（Windows内含）
“录音机”软件（Windows内含）
WindowsMediaPlayer媒体播放机（Windows内含）
三、实验相关知识
1．多媒体技术的发展与产生的环境。
2．什么是多媒体技术，什么是素材制作软件和平台软件。
3．认识和了解各种多媒体数据的存储介质。
4．认识各种多媒体对象，如图像、动画、音频、视频等。
5．了解多媒体技术的各种应用领域及其发展概况。
6．如何制作多媒体产品。
四、实验内容与步骤
1．实验内容
（1）在国际互联网上检索和浏览多媒体技术的发展历史和产生的环境。
并留心观察互联网的网页上众多的多媒体表现手段，例如动态文字、动画、声音以及视频播放内容。
（2）在实验环境或计算机房的计算机界面上，观察各种素材制作软件和平台软件的图标以及文件名称。
常见的软件如：
图像处理类有AdobePhotoshop6.0、ACDSee32、画图、IconCoolEditor；音频处理类有EasyCD-DAExtractor、GoldWave4.26、WindowsMediaPlayer、CD播放器、录音机；动画制作类有WinImages_morph、Flash6.0.exe、GIFConstructionSet32、AdobePremiere6.0；平台软件类有Authorware6、AutoPlayMenuStudio3.0等。
（3）使用Windows提供的“画图”工具，进行改变图像尺寸、添加文字、以多种格式保存图像文件等操作。
操作步骤：
1）打开画图工具。
在Windows桌面上选择“开始/程序/附件/画图”菜单，打开画图工具。
窗口顶部是一组菜单，用于对文件进行操作、编辑等。
左侧是画图工具盒，用于画图。
画图区如同白纸，用于画各种图像或显示图片。
窗口底部是前景/背景色的显示区和调色板，前景色是画笔颜色，用于作画；背景色是底色。
需要改变颜色时，用鼠标左键单击调色板中的某个颜色，可改变前景色；用鼠标右键单击调色板中的某个颜色，可改变背景色。
窗口最后一行是提示栏，用于显示提示信息。
2）打开图像文件。
选择“文件/打开”菜单，从自己搜集的素材库中选择一个图像文件，如“桌面01.bmp”。
注意：
如果选择的文件尺寸很大，要想全部显示该文件，可把画图工具的窗口尺寸调整得大一些。
3）改变图像的尺寸。
选择“图像/拉伸/扭曲”菜单，显示“拉伸和扭曲”画面。
在该画面的水平和垂直两个输入框中分别输入数值，例如40（意思是把图像缩小到原图的40%）。
单击“确定”按钮后，画图工具窗口中的图像被缩小。
4）添加文字。
单击文字按钮，用鼠标左键在图像上画出一个文字书写区域，然后输入文字。
文字背景如果带有底色，单击透明属性按钮即可消除。
把鼠标对准并拖动文字输入框，即可移动文字的位置。
最后单击文字输入框以外区域，结束文字操作。
5）保存。
选择“文件/另存为”菜单，显示“另存为”画面。
在“保存类型”框中，依次进行如下操作：
●选择“24位位图”类型，文件取名为：
type-24b，单击“保存”按钮。
●选择“256色位图”类型，文件取名为：
type-256，单击“保存”按钮。
●选择“16色位图”类型，文件取名为：
type-16，单击“保存”按钮。
当选择“256色位图”和“16色位图”类型保存时，显示“保存为这种格式可能会丢失某些颜色信息。
是否还要继续？
”提示信息。
此时单击“是”按钮，保存图像。
6）选择“文件/退出”菜单，退出画图工具。
（4）使用Windows提供的“录音机”工具，进行声音文件的简单加工。
“录音机”工具具有播放声音、剪裁声音、转换声音采样频率和声道形式等功能，使用简单方便。
操作步骤如下：
1）打开“录音机”工具。
选择“开始/程序/附件/娱乐/录音机”菜单，启动“录音机”。
2）打开声音文件。
选择“文件/打开”菜单，在自己的素材库中选择一个声音文件，如“音乐01.wav”，单击“打开”按钮。
3）单击“播放”按钮聆听。
4）截取声音片断。
单击“播放”按钮，仔细聆听音乐。
当播放到截取点时，单击“停止”按钮，停止播放声音。
选择“编辑”菜单，选择“删除当前位置之前的内容”选项，随后显示询问信息，单击“确定”按钮，截取点之前的声音被删除。
单击“播放”按钮，继续聆听声音，到另一个截取点时，单击“停止”按钮。
再次选择“编辑”菜单，从中选择“删除当前位置之后的内容”选项，当显示询问信息时，单击“确定”按钮，截取点之后的声音被删除。
这样，录音机中只留下需要的声音片断。
5）改变声音的属性。
声音的属性包括采样频率和声道形式等。
一般情况下，改变声音属性的目的是为了减少数据量，减少存储空间，这个问题在制作多媒体产品时显得很突出。
选择“文件/属性”菜单，显示声音的详细资料。
画面中显示了该声音文件的版权、长度、数据大小和音频格式。
当改变音频格式时，其声音的数据量会发生变化。
单击“开始转换”按钮，显示格式转换画面。
单击“属性”栏，从中选择一种属性，例如“11025Hz，8位，单声11KB/s”，然后单击“确定”按钮。
稍候片刻，声音的属性被改变，自动返回到“详细资料”画面，单击“确定”按钮。
改变了声音的属性后，单击“播放”按钮，听到的声音和原来的声音有些差异。
当选择的属性低于原来属性时，数据量减少了，但音质也会降低。
6）保存。
选择“文件/另存为”菜单，指定保存地点和文件名“my_audio.wav”，单击“保存”按钮，编辑加工过的声音文件被保存起来。
7）选择“文件/退出”菜单，退出“录音机”工具。
（5）利用Windows提供的WindowsMediaPlayer（媒体播放机）播放媒体文件。
媒体播放机可播放视频、声音等媒体形式。
在设计、制作多媒体产品时，常用媒体播放机确认各种媒体形式是否正确，是否符合要求，有时还用于确定时间的长短。
操作步骤如下：
1）启动媒体播放机。
选择“开始/程序/附件/娱乐/WindowsMediaPlayer”菜单，显示媒体播放机的主画面。
2）打开媒体文件。
选择“文件/打开”菜单，显示打开文件画面。
在该画面中，单击“浏览”按钮，然后指定一个媒体文件，例如“音乐02.wav”。
该文件一旦被打开，立即自动播放。
3）调整与播放有关的控制参数。
选择“查看/选项”菜单，显示“选项”画面。
从画面看出，一共有五个功能卡片，当前是“播放”卡片。
在“播放”卡片中，用鼠标移动“音量”滑块，调整媒体播放器使用的默认音量。
移动“平衡”滑块，调整立体声的声道平衡。
根据需要，确定与播放有关的参数。
例如播放的次数、是否始终重复、播完后是否快退。
在视频缩放选择框中，可选择“50%”、“100%”、“200%”或“自定义”播放尺寸。
4）查看并设置播放的媒体文件种类。
媒体播放机可以播放很多格式的媒体文件，一般不需要特别的指定。
但是，如果关心到底有哪些文件可以播放，可在“选项”画面中选择“格式”卡片，就能看到众多的媒体文件清单。
观察“格式”卡片画面，“有效格式”栏中列出了一系列可以播放的文件格式，通过移动右侧的滑块，可以看到全部媒体文件格式。
每个文件格式都处于“√”状态，表示媒体播放机可以播放这些文件。
如果不希望使用媒体播放机播放某个格式的媒体文件，可单击该文件前面的“√”，使之消失。
这样，媒体播放机就不再播放该格式文件。
操作完毕后，单击“确定”按钮，使设置生效，退出选项画面。
2．操作提示
（1）在使用画图工具时，放大与缩小图形可直接进行。
方法是：
用矩形选定工具把图形包围起来，然后用鼠标左键拖动矩形四角移动，即可放大与缩小图形。
如果用矩形选定工具把图形包围起来，然后按下键，用鼠标移动图形，即可复制图形。
若复制的图形带有底色，单击工具盒中的透明属性按钮，然后再操作即可。
（2）使用录音机时，除了聆听声音和剪裁以外，还可为声音添加效果，例如加速、减速、添加回音、反转。
方法是：
打开一个声音文件，选择“效果”菜单，从中选择一种效果，例如“加速”，单击“播放”按钮，可听到非常快的声音。
（3）媒体播放机在播放媒体文件时，通常以关联的形式工作，即：
在文件清单中用鼠标双击某个媒体文件，会自动启动媒体播放机播放。
但是，当计算机系统中安装了其他形式的播放器后，有可能中断媒体播放机和媒体文件之间的关联，而改为新的关联。
这时，只有先启动媒体播放机，然后再打开媒体文件进行播放。
五、思考题
1．利用Windows的“资源管理器”观察“type-24b”“type-256”“type-16”三个文件，比较其数据量之间存在的差异，思考为什么会产生这种现象。
2．当使用“录音机”改变音频格式时，其声音的数据量会发生变化，这时的音质会发生变化吗？
3．“关联”的具体含义是什么？
如果媒体播放机与媒体文件之间的关联被中断后，怎样重新建立起来？
六、实验报告要求
1．简述实验目的和要求。
2．简述实验相关基础知识。
3．详细叙述实验内容，按要求写出实验步骤。
4．回答思考题。
实验二声音信号的获取与处理
一、实验目的与要求
本实验通过麦克风录制一段语音信号作为解说词并保存，通过线性输入录制一段音乐信号作为背景音乐并保存。
为录制的解说词配背景音乐并作相应处理，制作出一段完整的带背景音乐的解说词。
二、实验环境
Windows录音机（Windows内含）
CreativeWaveStudio（CreativeSoundBlaster系列声卡自带）
SyntrilliumCoolEdit2000（下载网址：
）
IntelPentium120CPU或同级100%的兼容处理器
大于16MB的内存
8位以上的DirectX兼容声卡
三、实验预备知识
1．模拟音频和数字音频
模拟音频和数字音频在声音的录制和播放方面有很大不同。
模拟声音的录制是将代表声音波形的电信号转换到适当的媒体上，如磁带或唱片。
播放时将记录在媒体上的信号还原为波形。
模拟音频技术应用广泛，使用方便。
但模拟的声音信号在多次重复转录后，会使模拟信号衰弱，造成失真。
数字音频就是将模拟的（连续的）声音波形数字化（离散化），以便利用数字计算机进行处理，主要包括采样和量化两个方面。
2．数字音频的质量
数字音频的质量取决于采样频率和量化位数这两个重要参数。
采样频率是对声音波形每秒钟进行采样的次数。
人耳听觉的频率上限在20kHz左右，根据采样理论，为了保证声音不失真，采样频率应在40kHz左右。
经常使用的采样频率有11.025kHz、22.05kHz和44.lkHz等。
采样频率越高，声音失真越小、音频数据量越大。
量化数据位数（也称量化级）是每个采样点能够表示的数据范围，经常采用的有8位、12位和16位。
例如，8位量化级表示每个采样点可以表示256个（0-255）不同量化值，而16位量化级则可表示65536个不同量化值。
量化位数越高音质越好，数据量也越大。
反映数字音频质量的另一个因素是通道（或声道）个数。
单声道是比较原始的声音复制形式,每次只能生成一个声波数据。
立体声（双声道）技术是每次生成两个声波数据，并在录制过程中分别分配到两个独立的声道输出，从而达到了很好的声音定位效果。
四声道环绕（4.1声道）是为了适应三维音效技术而产生的，四声道环绕规定了4个发音点：
前左、前右，后左、后右，并建议增加一个低音音箱，以加强对低频信号的回放处理。
DolbyAC-3音效（5.1声道）是由5个全频声道和一个超重低音声道组成的环绕立体声。
在多媒体音频技术中，存储声音信息的文件有多种格式，如WAV、MIDI、MP3和Rm等等。
（1）WAV格式
WAV格式的文件又称波形文件，是用不同的采样率对声音的模拟波形进行采样得到的一系列离散的采样点，以不同的量化位数（16位、32位或64位）把这些采样点的值转换成二进制数得到的。
WAV是数字音频技术中最常用的格式，它还原的音质较好，但所需存储空间较大。
（2）MIDI格式
MIDI是MusicalInstrumentDigitalInterface（乐器数字接口）的缩写。
它是由世界上主要电子乐器制造厂商建立起来的一个通信标准，并于1988年正式提交给MIDI制造商协会，便成为数字音乐的一个国际标准。
MIDI标准规定了电子乐器与计算机连接的电缆硬件以及电子乐器之间、乐器与计算机之间传送数据的通信协议等规范。
MIDI标准使不同厂家生产的电子合成乐器可以互相发送和接收音乐数据。
MIDI文件记录的是一系列指令而不是数字化后的波形数据，所以它占用存储空间比WAV文件要小很多。
（3）MP3格式
MP3是对MPEGLayer3的简称，是目前最热门的音乐文件。
其技术采用MPEGLayer3标准对WAVE音频文件进行压缩而成，特点是能以较小的比特率、较大的压缩率达到近乎CD音质。
其压缩率可达1：
12，每分钟CD音乐大约需要1兆字节的磁盘空间。
（4）Rm格式
Rm是RealMedia文件的简称。
RealNetworks公司所制定的音频视频压缩规范称为RealMedia，是目前在Internet上相当流行的跨平台的客户/服务器结构多媒体应用标准，它采用音频/视频流和同步回放技术来实现在Intranet上全带宽地提供最优质的多媒体，同时也能够在Internet上以28.8kb/s的传输速率提供立体声和连续视频。
四、实验内容与步骤
1．实验内容
（1）硬件与软件的准备
目前，多媒体计算机中的音频处理工作主要借助声卡，从对声音信息的采集、编辑加工，直到声音媒体文件的回放这一整个过程都离不开声卡。
声卡在计算机系统中的主要作用是声音文件的处理、音调的控制、语音处理和提供MIDI接口功能等。
进行录制音频信号所需的硬件除了声卡，还有麦克风、音箱以及外界的音源信号设备（如CD唱机、录音机等），把麦克风、音箱、外界音源信号设备与声卡正确连接完成硬件准备工作。
在Windows的【控制面板】/【多媒体】中选择正确的录音和回放设备，并对其进行调试。
（2）用Windows录音机录制解说词
使用Windows录音机录制任意一段语音信号作为解说词，录制完毕后把文件存为Wav格式，文件名为【示例2_1】。
（3）使用CoolEdit录制背景音乐
使用CoolEdit2000录制任意一段语音信号作为背景音乐，要求录制的声音文件采样频率为44100Hz，立体声，量化位数为16位，保存文件的为WAV格式，文件名【示例2_2】。
（4）使用WaveStudio编辑和处理背景音乐
使用WaveStudio对【示例2_2】先进行回声处理，【幅度】值为100%，【回声延迟】为300毫秒。
然后进行【淡入】和【淡出】处理，【幅度】值各为50%。
（5）使用CoolEdit进行混音处理
使用CoolEdit的【Mixpaste】功能对【示例2_1】和【示例2_2】进行混音处理。
把【示例2_2】加入【示例2_1】中去，编辑成为一个完整的带背景音乐的解说词，保存为【示例2_3】。
2．示例
（1）硬件与软件的准备
要录取声音文件需要的硬件主要有：
声卡、麦克风，为了回放所录取的声音还需要配备音箱。
声卡后有几个接口，标有Midi/Game的梯形接口是接Midi键盘和游戏手柄的，标有AudioOut的圆口是接音箱的，标有Mic的圆口是接麦克风的，标有LineIn的圆口是外接音频输入设备的。
在完成了硬件设备的连接后为了使声卡能正常工作还要进行软件的调试。
进入Windows，选择【开始】/【设置】/【控制面板】，选择【多媒体】。
在【多媒体属性】对话框中选择【音频】选项卡，在【声音播放】和【录音】的首选设备中选择声卡所对应的输入和输出选项。
为确保麦克风和线性输入能正常使用，双击位于桌面右下任务栏的喇叭，打开【播放控制】对话框，确认话筒和线性输入的【静音】前没有打"√"。
（2）用Windows录音机录制解说词
步骤1：
首先准备一份所需录制的材料作为解说词。
步骤2：
执行【开始】/【程序】/【附件】/【娱乐】/【录音机】。
打开【录音机】，单击【录音】按钮开始录音。
Windows录音机录制音频文件时一次能录制的时间为60秒，当录制时间大于60秒后，按【录音】按钮继续录制。
当朗读文章结束后，单击【停止】按钮结束录音。
步骤3：
执行菜单【文件】/【另存为】命令，在出现的【另存为】对话框中的【格式】项中单击【更改】按钮。
在弹出的【声音选定】对话框中修改【属性】项为【22.05kHz16位86KB/s】，单击【确定】按钮，返回【另存为】对话框，选好保存的路径，文件名为【示例2_1】，保存类型选Wav。
这样一个完整语音音频文件便保存好了。
（3）使用CoolEdit录制背景音乐
背景音乐可由录音机、CD唱机等输出的模拟音频获取。
首先保证外界音源设备与声卡的LineIn接口正确相连。
步骤1：
选择【开始】/【程序】/【CoolEdit2000】/【CoolEdit2000】，打开CoolEdit2000。
步骤2：
单击工具栏的【Record】按钮。
出现【NewWaveform】对话框，分别选择【SampleRate】为44100，【Channels】为【Stereo】，【Resolution】为【16-bits】，单击【OK】按钮开始录音。
步骤3：
录音结束，单击工具栏的【Stop】按钮完成录音。
步骤4：
执行【File】/【SaveAs…】，打开保存对话框。
选择好路径，文件名为【示例2_2】，保存类型选【WindowsPCM（*.Wav）】，单击【保存】按钮完成对音乐文件的录制。
（4）使用WaveStudio编辑和处理背景音乐
步骤1：
打开【示例2_2】文件，执行【特殊】/【回声】，设置【加入回声】对话框。
在【幅度】框中添入100%，在【回声延迟】框中添入300毫秒，在【将回声加入】单选按钮中选择【两个通道】。
单击【确定】按钮进行处理。
步骤2：
拖动鼠标选取声音波形开头的一部分，执行【特殊】/【淡入…】，设置【淡入】对话框。
在【幅度】中添入50%，选择【淡入】单选按钮为【两个通道】，单击【确定】按钮进行处理。
步骤3：
拖动鼠标选取声音波形结尾的一部分，执行【特殊】/【淡出…】，设置【淡出】对话框。
在【幅度】中添入50%，选择【淡出】单选按钮为【两个通道】，单击【确定】按钮进行处理。
步骤4：
保存文件，完成编辑。
（5）使用CoolEdit进行混音处理
步骤1：
打开【示例2_1】，执行【Edit】/【Mixpaste…】命令，打开【Mixpaste】对话框。
a．在Volume框中，L，R代表左右声道音量，若为单声道文件，则只有一个声道音量调节，若选中【Invert】，则文件在被粘贴前声音数据将会颠倒。
当【Lockleft/Right】被选中时，左右声道调节钮将被锁定，调节时将一起变化。
b．在合成方式框中，选定【Insert】，则被粘贴的文件插入当前文件之中。
选定【Overlap】时，则被粘贴的文件不会取代当前文件中的选定部分，而是以选定的部分与当前文件叠加。
若被粘贴的文件比当前文件的选定部分长，则超出范围的部分将继续被粘贴。
选定【Replace】，则被粘贴的声音文件将覆盖源文件。
选定【Modulate】，则被粘贴的声音文件与当前文件一起调制，即将每采样点的幅值相乘混合后输出。
激活【Crossfade】的输入时间（ms）,则在粘贴前后粘贴的文件有一定的淡入淡出。
c．在选择被粘贴的文件来源框中，选中【FromClipboard】表示被粘贴的文件来源于剪贴板。
【FromwindowsClipboard】表示被粘贴的文件来源于Windows剪贴板。
【FromFile】表示被粘贴的文件来源于新文件，单击【SelectFile…】按钮可选择文件。
d．【LoopPaste】指粘贴文件的次数。
在本实验中，设置L，R为90，选中【Overlap】，设置【Crossfade】值为50，选中【FromFile】，单击【SelectFile…】按钮选择作为背景音乐的文件【示例2_2】，设置【Looppast】为1，单击【OK】按钮完成设置。
步骤2：
处理结束后，打开【File】/【SaveAs…】，选择好路径，文件名存为【示例2_3】，单击【保存】，完成混音处理。
五、思考题
1．数字音频通常使用的采样率为多少？
2．请举出三种多媒体音频技术中常用的存储声音信息的文件格式。
3．怎样使用WaveStudio进行混音处理？
4．使用WaveStudio混音处理后的声音文件如果出现背景音乐过大或过小的问题，如何解决此问题？
六、实验报告要求
1．简述实验目的和要求。
2．简述实验相关基础知识。
3．详细叙述实验内容，按要求写出实验步骤。
4．回答思考题。
实验三压缩技术实践
一、实验目的与要求
掌握压缩软件WINRAR的基本使用。
二、实验环境
1.硬件要求
计算机：
PⅡ450以上的CPU，128MB的内存。
2.软件要求
操作系统：
Windows98以上版本，WINRAR3.2以上版本。
三、实验知识准备
1.压缩的基本理论
（1）数据压缩技术是多媒体技术中的关键技术
在多媒体系统中，由于对视觉、听觉等类媒体信息进行数字化处理之后得到的数据量是巨大的，海量信息数据的存储、显示、传输及其他处理使用目前的软件、硬件技术是难以满足要求的，因而必须对数据进行压缩处理。
通过对多媒体数据进行压缩，可以大幅度地减少多媒体数据的数据量，从而减少所需要的存储容量，提高输入、输出及处理的速度。
所谓数据压缩，就是以一定的质量损失为容限，按照某种方法从给定的信源中推出简化的数据表述。
它通过减少信号空间的量，使信号能安排到给定的消息集或样本集中。
（2）多媒体数据压缩的可能性
从信息论的观点看，描述信源的数据是信息量（信息熵）和信息冗余量之和，去掉冗余不会减少信息量，经过处理仍可原样恢复数据，但若减少了信源熵，数据则不能完全恢复。
不过在允许的范围内损失部分信源熵，数据可以近似地恢复。
多媒体数据之所以能够被压缩就是因为原始信源的多媒体数据中存在着很大的冗余。
研究表明，多媒体数据中主要存在下列6种冗余。
1空间冗余在大多数图像中都存在这种冗余。
在同一幅图像中，规则物体和规则背景的表面物理特性具有相关性，这些相关性在数字化图像中就表现为数据冗余。
例如一幅图中的一个积木块的表面彩色均匀，在这个积木块上的所有点的光强和彩色以及饱和度都是相同的，因此，在这个积木块空间范围内的数据表达有很大的冗余。
2时间冗余在序列图像（电视图像、动态图像）和语音数据中经常包含这种冗余。
图像序列中两幅相邻的图像，后一幅图像与前一幅图像之间有着较大的相关性，这反映为时间冗余。
在语音中，人们说话时，发音过程是一连续和渐变的过程，而不是一个在时间上完全独立的过程，因而存在着时间冗余。
3结构冗余有些图像从大域上看，
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