第7章 多媒体技术基础.docx

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第7章多媒体技术基础

第7章多媒体技术基础1

7.1多媒体技术概述2

7.1.1多媒体的基本概念及特点2

7.1.2计算机的多媒体系统2

7.1.3多媒体技术的应用3

7.2音频处理技术4

7.2.1声音的概述4

7.2.2声音文件格式4

7.2.3乐器数字接口MIDI6

7.2.4声卡与音箱8

7.2.5数字音频的录制、编辑与转换10

7.3图像处理技术12

7.3.1图像的概述12

7.3.2图像文件格式14

7.3.3显卡与显示器15

7.3.4常用静态图像压缩标准16

7.3.5图像编辑软件的应用16

7.4视频处理技术20

7.4.1视频的概述20

7.4.2视频文件格式20

7.4.3视频采集卡及数码摄像机21

7.4.4视频压缩技术22

7.4.5视频编辑软件的应用23

7.5多媒体网络技术的应用26

7.5.1多媒体网络技术应用的分类26

7.5.2多媒体网络技术应用的举例26

7.5.3多媒体网络技术应用的特性27

7.6实训27

7.6.1实训1：

音频的采集与编辑27

7.6.2实训2电子相册的制作27

7.6.3实训3数字视频的编辑于存储28

习题28

第7章多媒体技术基础

多媒体技术是使用计算机交互式综合技术和数字通信网络技术处理多种表示媒体，如文本、图形、图像、视频和声音等，使多种信息建立逻辑连接，集成为一个交互式系统。

作为一门综合性技术，多媒体技术已经渗透到人们工作和生活的方方面面，极大地改变了人们的生活方式、生产方式和工作方式。

本章主要介绍的内容有：

●多媒体技术概述

●音频处理技术

●图像处理技术

●视频处理技术

●多媒体网络技术的应用

7.1多媒体技术概述

7.1.1多媒体的基本概念及特点

1.什么是多媒体

多媒体（multimedia）是指融合两种以上表示媒体的人——机交互式信息交流和传播媒体。

从广义上来说，多媒体室指多种信息媒体的表现和传播形式。

从狭义上来说，多媒体是利用计算机和其他设备来交互处理多种媒体性信息的技术和手段，或在计算机中处理多媒体信息的一系列技术。

2.多媒体技术

多媒体技术是利用计算机把文本、图形、图像、音频、视频等多种媒体信息进行综合处理，使多媒体信息建立逻辑连接，集成为一个具有交互性和实时性系统的崭新技术。

简单地说，就是利用计算机综合处理图、文、声、像等信息的技术。

多媒体技术由于利用计算机技术将各种媒体以数字化的方式集成在一起，从而使计算机具备了表现、处理、存储多种媒体信息的综合能力。

3.多媒体技术的特点

（1）多样性：

是指多媒体技术将计算机处理的信息范围扩大，使信息媒体的多样化，从而改变了计算机信息处理的单一模式，使它能够与人进行交互处理多种信息。

信息媒体的多样性使计算机处理信息的范围从传统的数值和文字扩展到了图像、图形、声音和视频等多种形式。

（2）集成性：

是指以计算机为中心综合处理多种信息媒体，它将包括信息媒体的集成和处理这些媒体的设备的集成两个方面。

它使不同形式的信息综合地表现某一个内容，从而取得更好的效果。

（3）交互性：

是指用户可以与计算机的多种信息媒体进行交互操作，从而为用户提供更加有效地控制和使用信息的手段。

借助于交互性，人们将不再是被动地接受文字、图像、声音等信息，而可以主动地进行检索、提问和回答，这不是一般电器所能提供和取代的。

7.1.2计算机的多媒体系统

多媒体系统是指能够对文本、音频、图形、图像、动画和视频等多媒体信息进行逻辑互连、获取、编辑、存储和演播等功能的一个计算机系统。

多媒体系统由多媒体硬件系统和多媒体软件系统两大部分组成。

1.多媒体硬件系统

多媒体计算机的硬件系统要有高性能的CPU，足够大的存储空间，高分辨率的显示接口与设备及高质量的声卡等部分，具体有如下几种：

◆声卡：

它通过主板扩展槽与主机相连，用于处理音频信息。

声卡可以把话筒、录音机和电子乐器等输入的声音信息进行模/数转换（A/D）、压缩等处理，也可以把经过计算机处理的数字化的声音信号通过还原（解压缩）、数/模转换（D/A）后用音箱播放出来，或者用录音设备记录下来。

◆显卡：

显卡又称图形适配器，是显示高分辨率彩色图像的必备硬件，用于控制最终呈现在屏幕上的像素，这些像素组成了图像并且有颜色。

◆视频卡：

是一种专门用于对视频信号进行实时处理的设备，又称视频信号处理器。

视频卡插在主板扩展槽内，通过配套的驱动软件和视频处理应用软件工作。

◆光盘驱动器（光驱）：

它分为只读光驱和可读/写光驱。

可读/写光驱又称刻录机，用于读取或存取大容量的多媒体信息。

◆多媒体硬件接口：

在多媒体计算机的主板上设置了不同类型的设备接口，用来连接不同的多媒体外设，这些外设可以大大方便用户对多媒体计算机的使用。

◆扫描仪：

一种静态图像采集设备，它利用内部的光电转换系统，把各种图片信息转换成数字图像数据，并送入计算机。

它可将摄影作品、绘画作品或其他印刷材料上的文字和图像，甚至实物，扫描到计算机中，以便进行加工处理。

◆手写板：

其作用和键盘类似，但基本上只局限于输入文字或者绘画，也带有一些鼠标功能。

手写板和手写笔大多配套使用，并常常相互支撑。

◆数码相机：

利用电荷耦合器件CCD（ChargeCoupledDevice）进行图像传感，把自然景物中的光信号的变化转变成相应的电信号记录在存储器或存储卡上，变换成数字图象文件。

此后就可以借助计算机中的图形图象处理软件对它进行转换和编辑。

◆数码摄像机：

是一种记录声音和活动图像的数码视频设备，它不仅可以记录活动图像，而且可以拍摄静止图象，并且记录的数字图象可以直接输入计算机进行编辑处理，从而使其应用领域大大拓展。

◆数字摄像头：

它利用镜头采集图像，内部将图像直接转换成数字信号输入到计算机，是一种新型的多媒体外部设备和网络设备，属于数字视频输入设备，可以捕获静止图象或运动图像。

◆触摸屏：

是一种定位设备，当用户用手指或其他设备触摸它时，所摸到的位置（以坐标形式）被触摸屏控制器检测到，并通过串行口或其他接口送到CPU，从而确定用户所输入的信息，提高人机对话效率。

◆投影仪：

是一种用于计算机信息输出的大屏幕显示设备，目前已经应用到会议室演示及家庭观看大屏幕电影等。

2.多媒体软件系统

多媒体系统除了具备相关的硬件之外，还应配备相应的软件，使其能够有机地组织和控制多媒体硬件设备，实现多媒体数据处理。

多媒体软件系统由多媒体驱动程序、多媒体操作系统、多媒体制作工具、多媒体创作软件和多媒体应用软件5个部分组成。

◆多媒体驱动程序：

多媒体软件中直接和硬件打交道的软件称为多媒体驱动程序，它完成设备的初始化、各种设备操作以及设备的打开和关闭、基于硬件的压缩和解压、图像快速变换等基本软件功能调用等等。

这种软件一般随着硬件提供。

◆多媒体操作系统：

又称多媒体核心系统，它具有实时任务调度、多媒体数据转换和同步控制机制，对多媒体设备的驱动和控制，以及具有图形和声像功能的用户接口等。

一般是在已有操作系统基础上扩充和改造，或者重新设计。

◆多媒体制作工具：

多媒体制作工具提供了制作各种多媒体素材的工具。

利用这些工具，可以获得多媒体应用程序所需要的各种多媒体素材。

多媒体制作软件分为：

声音处理软件，如AdobeAudition、WaveEdit、CakeWalk、MusicTime、RecordingSession和StudioforWindows等；

图像处理软件，如Photoshop、PaintBrush、PhotoStyle和ImagePlus等；

视频处理软件，如Premiere、QuickTime等；

动画处理软件，如Flash、3DSMax和AnimatorPro等。

◆多媒体创作软件：

是多媒体专业人员在多媒体操作系统上开发的供特定应用领域的专业人员组织编排多媒体数据，并把它们连接成完整的多媒体应用的系统工具。

◆多媒体应用软件：

是由用户和软件开发人员共同完成的，用于不同的应用领域，如电子图书、培训软件和多媒体教学软件等。

它们多数以光盘的形式面世。

7.1.3多媒体技术的应用

目前，多媒体技术及其应用几乎覆盖了计算机应用的绝大多数领域，而且还开拓了涉及生活、学习、娱乐等方面的新领域。

多媒体技术的典型应用包括以下几个方面：

◆教育培训：

多媒体技术使教材不仅有文字、静态图像，还具有动态图像和语音等，使教育的表现形式更加多样化，教学效果更好。

◆办公系统：

是视听一体化的办公信息处理和通信系统，主要包括：

办公信息管理，视频会议系统，管理信息系统等，各种办公设备与多媒体系统相结合，真正实现了办公自动化。

◆电子出版：

多媒体技术在出版方面的普及，给出版业带来了巨大影响，电子图书、电子报纸和电子杂志就是多媒体技术的产物。

电子出版物容量大、体积小、成本低、检索快、易于保存和复制，能存储图文声像信息等优点。

◆娱乐游戏：

多媒体的发展，将简单的卡通片与游戏发展到声文图并茂的实体模拟，画面、声音更加逼真，趣味性和娱乐性增加。

物美价廉的游戏产品备受人们的欢迎，对启迪儿童智慧、丰富成年人的娱乐活动大有益处。

7.2音频处理技术

自然界中存在着丰富多彩的声音，人类通过声音认识世界，与世界交流。

音频在多媒体技术中有着极为重要的地位。

7.2.1声音的概述

声音是由物体振动产生，正在发声的物体叫声源。

声音以声波的形式传播。

声音只是声波通过固体或液体、气体传播形成的运动。

声波振动内耳的听小骨，这些振动被转化为微小的电子脑波，它就是我们觉察到的声音。

内耳采用的原理与麦克风捕获声波或扬声器的发音一样，它是移动的机械部分与气压波之间的关系。

自然，在声波音调低、移动缓慢并足够大时，我们实际上可以“感觉”到气压波振动身体。

能被人的听觉器官所感受到的声波叫做声音，其频率一般在20Hz~20kHz之间，因此音频设备的响应设计也是在这个频率范围内。

声音的三要素是音调、音色和音强，声音质量的高低主要取决于这三要素。

1.音调

音调是指声音的高低，声音的高低（高音、低音），由频率决定，频率越高音调越高，20Hz以下称为次声波，20000Hz以上称为超声波。

例如，低音端的声音或更高的声音，如细弦声。

2.音色

音色又称音品，波形决定了声音的音色。

声音因不同物体材料的特性而具有不同特性，音色本身是一种抽象的东西，但波形是把这个抽象直观的表现。

音色不同，波形则不同。

典型的音色波形有方波，锯齿波，正弦波，脉冲波等。

不同的音色，通过波形，完全可以分辨的。

3.音强

音强是指声音的强度，也称为声音的响度。

是人主观上感觉声音的大小（俗称音量），由振幅和人离声源的距离决定，振幅越大响度越大，人和声源的距离越小，响度越大。

度量音强的单位为分贝（dB）。

此外，声音的质量（简称音质）的好坏与音色和频率范围也有关。

7.2.2声音文件格式

在多媒体技术中，存储音频信息的常见文件格式主要有：

WAVE音频文件、MIDI音频文件、MP3音频文件和CD音频文件等。

1.WAVE（.wav）

计算机通过声卡对自然界里的真实声音进行采样编码，形成WAVE格式的声音文件，它记录的就是数字化的声波，所以也叫波形文件，它以不同的量化位数把这些采样点的值转换成二进制。

WAVE文件用来保存音频信息资源，被Windows平台及其应用程序所支持。

WAVE音频是一种没有经过压缩的存储格式，文件相对较大。

虽然WAVE文件可以存放压缩音频，甚至MP3，但由于它本身的结构，注定了它的用途是存放音频数据并用做进一步的处理，而不是聆听。

目前所有的音频播放软件和编辑软件都支持这一格式，并将该格式作为默认文件保存格式之一。

2.MIDI（.mid）

MID