多媒体技术基础Word格式.docx
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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2OkHz左右，根据采样理论，为了保证声音不失真，采样频率应在4OkHz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）技术是每次生成二个声波数据，并在录制过程中分别分配到两个独立的声道出输出，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、Rm、VQF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文件纪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28.8Kbps的传输速率提供立体声和连续视频。
三、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1_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1_2】。
4．使用WaveStuido编辑和处理背景音乐
使用WaveStuido对【示例1_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1_1】和【示例1_2】进行混音处理。
把【示例1_2】加入【示例1_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1_3】
2）．示例
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，如图1.1所示。
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。
声卡、音箱和麦克风的连接，如图1.2所示。
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Windows98，选择【开始】/【设置】/【控制面板】，选【多媒体】。
在【多媒体属性】对话框中选择的【音频】，在【回放】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“√”，如图1.4所示。
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】继续录制。
当朗读文章结束后,单击【停止】结束录音，如图1.5所示。
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，选【更改】。
在【选择声音】对话框中修改【属性】项为【22.05Hz16位86KB/s】,单击【确定】返回【另存为】对话框，选好保存的路径，文件名存为【示例1_1】，保存类型选Wav，
这样一个完整语音音频文件便保存好了。
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。
选择【开始】/【程序】/【CoolEdit2000】/【CoolEdit2000】，打开CoolEdit2000，
如图1.7所示。
单击工具栏的【Record】按钮，如图1.8所示。
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，
录音结束，单击工具栏的【Stop】按钮完成录音，如图1.8所示。
步骤4：
执行【File】/【SaveAs…】，打开保存对话框，如图1.10所示。
选择好路径，文件名存为【示例1_2】，保存类型选【WindowsPCM（*.Wav）】，单击【保存】完成对音乐文件的录制。
4．使用WaveStudio编辑和处理背景音乐
打开【示例1_2】文件，执行【特殊】/【回声】，设置【加入回声】对话框。
在【幅度】中添入100%，在【回声延迟】中添入300毫秒，在【将回声加入】中选【两个通道】。
单击【确定】进行处理
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%，【淡入】为【两个通道】，单击【确定】进行处理，
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%，【淡出】为【两个通道】，单击【确定】进行处理，
图1.13【淡出】对话框
保存文件，完成编辑。
打开【示例1_1】，执行【Edit】/【Mixpaste…】命令，打开【Mixpaste】对话框
1）.在Volume框中，【VolumeL,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，调节时将一齐变化。
2）.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】，输入时间（ms）,则在粘贴前后粘贴的文件有一定的淡入淡出。
3）.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。
4）.【Looppast】指粘贴文件的次数。
在本实验中设置【VolumeL,R】为90，选中【Overlap】，设置【Crossfade】值为50，选中【FromFile】，单击【SelectFile…】选择作为背景音乐的文件【示例1_2】,【Looppast】为1,单击【OK】完成设置。
处理结束后，打开【File】/【SaveAs…】，选择好路径，文件名存为【示例1_3】单击【保存】，完成混音处理
四、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？
图像处理和图像文件格式的转换
1）学会用选择工具等选取工具选取图像区域
2）了解蒙版、通道的功能及用法
3）学会运用图层选项制作立体效果
4）掌握制作艺术字的途径和方法
5）学会用滤镜制作特殊效果
6）了解如何存储图像并将其压缩为所需格式。
1.Photoshop5.5的窗口组成
Photoshop5.5的窗口由标题栏、菜单栏、工具箱、工作窗口、控制面板、状态栏等六部分组成/
工具箱中存放着各种编辑工具，使用方便。
控制面板的主要作用是辅助工具栏，更改工具的设置。
一些对图层、通道、历史纪录的操作也要在此完成。
在菜单栏里的窗口选项中可以设置此栏中各项的显示与否，也可用鼠标拖动控制面板中的选项，按自己的习惯组合控制面板。
状态栏则是用来显示当前图像的有关状态及一些简要说明和提示。
2．工具箱的使用
Photoshop的基本工具存放在工具箱中,一般置于Photoshop界面的左侧。
当工具的图标右下角有一个小三角时，表示此工具图标中还隐藏了其他工具。
用鼠标点中此图标不放，便可以打开隐藏的工具栏。
点中隐藏的工具后，所选工具便会代替原先工具出现在工具栏里。
当把鼠标停在某个工具上时，Photoshop会提示此工具的名称及快捷键。
而在选定工具后可在右边的控制面板中的选项栏里修改工具的参数及设置（若屏幕上没有选项栏执行菜单【Window】\【ShowOptions】命令即可）。
工具的使用方法很灵活。
这里先简单介绍几种重要工具的基本用法。
1）
【选框】工具
【选框】工具是重要的选图工具，单击【选框】工具不放，会弹出如图所示的隐藏工具面板。
选择工具共有上图所示五种工具,分别是【RectangularMarqueeTool（M）】
（矩形选框）工具，【EllipticalMarqueeTool（M）】
（椭圆选框）工具，【SingleRowMarqueeTool（M）】
（单行选框）工具，【SingleColumnMarqueeTool（M）】
（单列选框）工具，【CropTool（C）】
（裁切）工具。
【选框】工具用于在被编辑图像中选取一个工作区域。
其中【RectangularMarqueeTool（M）】
（矩形选框）工具是用于选取一个任意矩形区域，【EllipticalMarqueeTool（M）】
（椭圆选框）工具用于选取一个任意圆形或椭圆形区域，【SingleRowMarqueeTool（M）】
（单行选框）工具是用于选取图像中任一横行象素，【SingleColumnMarqueeTool（M）】
（单列选框）工具用于选取图像中任一竖行象素，【CropTool（C）】
（裁切）工具较特殊，用于裁切选框以外的部分，以重新设置图像大小。
2）
【套索】工具
【套索】工具也是重要的选图工具，主要是用于选取不规则区域。
如左图所示，依次是【LassoTool（L）】
（套索）工具、【PolygonalLassoTool（L）】
（多边形套索）工具、【MagneticLassoTool（L）】
（磁性套索）工具。
【套索】工具用于手动选择一些极不规则的区域；
【PolygonalLassoTool（L）】
（多边形套索）工具用于选择不规则多边形；
【MagneticLassoTool（L）】
（磁性套索）工具可选择圆滑曲线。
3）
【MagicWandTool（W）】
（魔术棒）工具
用于选取图像中颜色近似的一个封闭区域。
双击工具箱中的图标，可以打开相应工具的控制面板，在控制面板里可以修改颜色的容差以决定选取色域的大小。
4）
【TypeTool（T）】
（文本）工具
【TypeTool（T）】
（文本）工具用于在图像中添加文字，实心的代表生成文字时会生成文字图层；
空心的代表生成文字时只在本层生成文字选区；
有“↓”标记的表示竖直排版；
无“↓”标记的表示横向排版。
5）
【AirbrushTool（J）】
（喷枪）和【PaintbrushTool（B）】
（画笔）是常用的着色工具。
3．滤镜（Filter）
滤镜是一些专门设计用于生成图像特殊效果的工具。
例如，使用滤镜为图像制作出模糊效果，或把图像变成浮雕，为水面制作波纹等等。
滤镜自带的功能极为强大，会产生很多神奇的效果，为画面带来无穷的魅力。
1）使用滤镜工具时所受的限制：
在位图、索引图、48位RGB图、16位灰度图等色彩模式下，不允许使用滤镜工具；
在CMYK、Lab等模式下，不允许使用画笔描边、素描、视频、纹理、艺术效果等五种滤镜工具。
一般情况下，我们提倡用RGB模式编辑图像，这样就可不受阻碍的使用滤镜工具了。
如果我们编辑的图像不是RGB格式的，可以执行菜单【Image】\【Mode】\【RGBColor】,将图像格式转换为RGB格式即可。
2）滤镜工具的使用方法：
（1）用选择工具选择欲应用滤镜的图像区域（不选择时，滤镜默认对本层全图进行操作）。
（2）单击菜单栏里的【Filter】菜单，选择滤镜组的名称，打开子菜单项。
单击子菜单项中带有省略号“…”的选项，将会打开滤镜对话框；
若单击没有省略号“…”的选项便会直接进行滤镜变化而不出现任何提示。
（3）若打开对话框，可在对话框中设置各项参数及选项，如果选择对话框中的“预览”复选框，还可以进行预览。
（4）决定好效果后便可点“OK”按钮，将滤镜应用到图像中。
４．图层（Layer）
图层就好像把很多层画叠加在一起，编辑修改都可分别进行。
一个图像文件最多可设置100个图层。
执行菜单【Window】\【ShowLayers】命令或按F7键可以打开图层控制面板。
如图2.2所示，在图层控制面板里：
（1）图层的合成方式的下拉菜单中，可以选择合成的拼和方式。
（2）若选择“保留透明区域”的话，则无法编辑本层的透明区域。
（3）“图层链接”所在画框表示该层的使用状态，锁链图标表示该层与正在编辑的图层链接，如果移动编辑层，该层也会跟着移动。
画笔图标表示该层正处于编辑状态，也就是说只能对该层进行改动。
如果画框里显示的是图层蒙版图标，表示该层应用了蒙板。
（4）眼睛图标表示该图层处于显示状态，单击眼睛图标，图标消失则该层隐藏不显示。
（5）单击右三角按钮可以打开图层面板选项菜单，在这里可以进行图层操作（也可在菜单栏里）。
（6）用百分比度设置该层的透明度，当透明度为０时将会完全看不见该层。
（7）在图层面板右侧的矩形条中，会显示该层的缩略图、图层名。
如果是文字图层将会显示文字内容；
若使用了蒙板，会显示蒙板的缩略图。
（8）图层面板最下方的三个图标依次是建立蒙板、建新图层、删除图层（把图层拖到垃圾桶里即可删除）。
5．蒙版通道
我们以前介绍了选择图像工作区域的方法和作用。
蒙版与选择区域相似，不同的是当图像加上了蒙版后，蒙版蒙住的图像区域将受到保护，所做的各种操作只影响没被蒙上的区域。
蒙版由一个灰度图来表示，黑色表示图像中没被选择的部分，白色表示被选择了的部分，而不同层次的灰度表示蒙住的程度（即羽化效果），我们可以在灰度图里使用各种工具为图像制出选区。
6．图像文件的格式转换
PSD格式：
它是Photoshop软件的缺省文件格式。
它支持所有文件类型，能保存没有合并的图层和通道，蒙版等信息。
但缺点是很少有其它的图像软件能读取这种格式，且存盘容量极大。
JPEG：
它是一种有损压缩，是较有效常用的一种压缩格式，Photoshop5.5支持11级压缩程度：
0是图像文件最小，图像质量最低；
12是质量最高，但文件最大。
一般我们会选择5级以上来保证图像质量。
TIFF格式：
用于应用软件交换的文件格式，它是一种无损压缩方式。
BMP格式：
它是Windows下使用的标准图像文件格式。
存盘时，可以选择是“Windows”格式还是“OS/2”格式，选择1、4、8、24位四种形式，选择4位、8位的话，还可以设置RLE方式进行压缩，这种压缩方式对图像毫无损伤。
7．图像的压缩
图像的数据量很大，一幅普通的图像文件能占用很大的存储空间，应用于多媒体系统中的图像文件必须经过压缩才便于进行存储和传输，而压缩算法的选择会对图像本身产生不同程度的影响。
图像压缩的方法可分为无损压缩和有损压缩。
无损压缩是利用数据统计特点进行的图像数据压缩处理，压缩效率不高，但保留了原图像文件中的全部信息，如TIFF格式等。
有损压缩是以牺牲图像中某些信息为代价来换取较高的压缩率，其损失的信息大多是对视觉感知不重要的信息，由于损失信息是不能再恢复的，因而有损压缩是一种不可逆的压缩方法。
常用的有损压缩图像格式为JPEG格式。
当我们将图像另存为TIFF格式时，屏幕上会出现TIFF选项，如图2.3所示，若选中【LZWCompression】选项即为无损压缩。
当另存图像为JPEG格式时，屏幕上会出现JPEG选项，如图2.3所示，在JEPG选项卡的【ImageOptions】
（图像选项）中，smallfile到largefile的选则实际上就是存储质量0~12的选择。
在Quality（质量）的数字选项中，选0则压缩最大，选12则损失最小。
选择Low则占用空间最小，但是变形情况严重；
而选择Maxnum时虽保证了图像的质量，但却占用了更多的磁盘空间。
所以通常情况下，我们选取Medium即压缩质量为中档的最底默认值。
在【FormatOptions】
（格式选项）中，给出了三种图像的保存格式：
Baseline（“Standard”）（基线“标准”）、BaselineOptimized（基线优化）、Progressive（连续）。
三、实验内容与步骤
１．选取适当的图片素材和世界地图
２．运用各种选取方法制作一幅由世界名胜照片揉和在一起的背景
３．利用图层效果制作一幅有地形质感的世界地图
４．制作艺术字
５．用滤镜制作过渡色，并利用特殊拼合方式使之产生过渡玄光的效果
６．调整并合并所有层
７．存储为各种图像文件格式并压缩
2）示例：
１．选材
打开图像文件如图2.5所示。
扫描一张简易的世界地图。
２．制作背景
渐变截取。
1）打开一张风景图片，这时在图层面版里显示的图层名是“Background”，双击“Background”，在打开的对话框里修改图层名为背景以外的任意一个名称，单击“OK”完成（图层名为背景时，被剪切的部分不会变为透明）。
2）用工具箱中的多边形套索工具圈住中心景物。
3）执行菜单【Select】／【Feather】命令，打开羽化对话框，根据图像大小设置羽化数值,一般800×
600像素的图像用40~60的羽化度。
图2.6渐变截取
4）执行菜单【Select】／【Inverse】命令，图像选取变为中心景物以外的区域。
5）执行菜单【Edit】／【Cut】命令。
6）文件保存为PSD格式，文件名为“示例2_1”。
7）重复以上步骤，将自己找到的世界名胜的图像文件选出。
直接截取。
1）打开一幅图像，选择魔术棒工具，双击该工具图标在选项面板中设置设置容差为12，按住Shift键，在图像中的蓝天背景中各处单击，选出蓝天背景，如图2.7的左图所示。
图2.7直接选取
2）按住Shift键,用【多边形套索】工具选取底座以下的部分，选取时在要选取部分的外围起始点处单击，再在中继点处单击，一直沿外
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