多媒体计算机教案.docx
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多媒体计算机教案
教学题目
第七章多媒体课件制作
课时安排
6课时
授课时间
2012.5.1-5.20
教学目标
通过本章节内容的学习,使学生掌握计算机多媒体技术的有关概念,了解计算机多媒体技术的应用方向.
教学设计
教学内容（包括重点、难点）
教学重点：
媒体、多媒体、多媒体技术等概念，各种媒体的数字化和各种媒体的文件格式。
教学难点：
媒体信息的数字化
教学内容：
第7章多媒体技术基础
7.1多媒体技术概述
7.1.1什么是多媒体技术
1、媒体
媒体（Media）在计算机领域有两种含义：
一是指用于存储信息的实体，又称为介质，如磁带、磁盘、光盘等；另一种含义是信息的载体，又称为媒介，如文字、图形、图像、动画、声音等。
2、多媒体
多媒体（Multimedia）就是多重媒体的意思，可以理解为直接作用于人的感官的文字、图形图像、动画、声音和视频等各种媒体的统称，即多种信息载体的表现形式和传递方式。
3、计算机多媒体技术
计算机多媒体技术是指利用计算机通过图形、视频、文本和音频的交互混合进行沟通、传递信息。
4、多媒体计算机
多媒体计算机是对具有多种媒体处理能力的计算机系统的总称。
7.1.2多媒体技术的使用给人们生活带来的变化
1、多媒体的特点
多媒体具有多样性、交互性、集成性和实时性等特点。
多样性是指信息载体的多样化，即计算机能够处理的信息的范围呈现多样性。
集成性是指处理多种信息载体的能力，也称为综合性。
交互性是指用户与计算机之间在完成信息交换和控制权交换时的一种特性。
实时性是指在计算机多媒体系统中声音及活动的视频图像是实时的、同步的。
2、多媒体的应用
从多媒体技术涉及的范围可以看出，多媒体的应用是极其广泛的。
由于多媒体技术的引进，极大的改善了人和计算机之间的界面，更进一步提高了计算机的易用性与可用性，扩大了计算机的应用领域，促进了全新的产品和服务的出现，也推动了多媒体技术自身的发展。
在可以预见的将来，多媒体的应用将遍及社会生活的各个领域。
目前主要应用在：
教育应用、电子出版、广告与信息咨询、管理信息系统和办公自动化、家庭应用、虚拟现实等方面。
7.1.3媒体的分类
原国际电报电话咨询委员会（简称CCITT，现已经改组为国际电信联盟ITU）对媒体做如下分类：
1、感觉媒体（PreceptionMedium）
感觉媒体是指能直接作用于人的感官，使人能产生直接感觉的媒体，用于人类感知客观环境。
例如，人的语音、文字、音乐、自然界的声音、图形图像、动画、视频等都属于感觉媒体。
（1）文本
文本信息是由文字编辑软件生成的文本文件，由汉字、英文或其他文字符号构成。
文本是人类表达信息的最基本的方式，具有字体、字号、风格、颜色等属性。
在计算机中，表示文本信息主要有两种方式：
点阵文本和矢量文本。
由于技术和处理上的问题，目前，计算机中主要采用的是矢量文本。
文本是进行信息交换的最基本的媒体，可以准确、严谨地传递信息。
文本对存储空间、信道传输能力的要求是最少的。
超文本是索引文本的一种应用，采用非线性的结构，以节点为单位组织信息，在节点和节点之间通过表示它们之间关系的链加以连接，构成表达特定内容的信息网络。
用户可以有选择地查看自己感兴趣的文本。
超文本采用的组织信息、表达信息的方式，与人的联想记忆方式相类似，可以更有效的表达和处理信息。
（2）图形图像
即图片信息。
在计算机中，图片信息分为两类，一类是有点阵构成的图像，一类是用数学描述形成的矢量图形。
由于对图片信息的表示存在不同的两类，对它们的处理手段也是截然不同的。
（3）音频信息
即声音信息。
声音是人们用于传递信息最方便最熟悉的方式，主要包括人的语音、音乐、音响效果等。
从产生音乐的原理上又分为数字声音和MIDI音乐。
数字声音也称为波形音频，是声音的数字化录音并形成声音文件。
而MIDI音乐文件不记录声音的波形，而是根据音乐的参数记录一段音乐的描述信息，这些信息通过音乐合成器进行解释播放从而产生音乐。
（4）视频信息
连续的随时间变化的图像称为视频图像，也叫运动图像。
人们依靠视觉获取信息占依靠感觉器官所获得的信息总量的80%，视频信息具有直观和生动的特点。
视频信息利用了人眼睛“视觉暂留”的特性，通过播放一幅幅连续的图像，形成运动图像，其中的每一幅图像称为一帧。
从存储形式看，视频分为模拟视频和数字视频。
2、表示媒体（RepresentationMedium）
表示媒体是为了加工、处理和传输感觉媒体而人为研究和构造出来的一种媒体，即信息在计算机中的表示。
表示媒体表现为信息在计算机中的编码，如ACSII码、图像编码、声音编码等。
3、表现媒体（PresentationMedium）
表现媒体又称为显示媒体，是指感觉媒体和用于通信的电信号之间转换用的一类媒体，是计算机用于输入输出信息的媒体，如键盘、鼠标、光笔、显示器、扫描仪、打印机、数字化仪等。
4、存储媒体（StorageMedium）
存储媒体用于存放表示媒体，以便于保存和加工这些信息，也称为介质。
常见的存储媒体有硬盘、软盘、磁带和CD-ROM等。
5、传输媒体（TransmissionMedium）
传输媒体是指用于将媒体从一处传送到另一处的物理载体，例如电话线、双绞线、光纤、同轴电缆、微波、红外线等。
7.2多媒体计算机的系统组成
7.2.1多媒体个人计算机参考配置
最早的多媒体计算机是1987年美国Commodore公司推出的Amiga计算机和美国Apple公司的Macintosh计算机。
1991年，由Philips、Microsoft、NEC等14家著名的厂商组成的多媒体市场协会制定了多媒体个人计算机（MPC）平台标准：
MPCLevel1标准，随后由推出MPCLevel2标准，1995年由公布了MPCLevel3标准。
目前生产的任何一台计算机都能符合MPC标准。
7.2.2多媒体创作所需要的硬件设备
1、平板式扫描仪
2、底片扫描仪
3、图形输入板
4、半导体芯片式活动硬盘
5、USB活动硬盘
6、光盘刻录机
7、数码相机
7.3图形与图像处理
视觉信息分为静态和动态图像两大类，静态图像根据原理不同又分为位图图像和矢量图形两类，动态图像又分为视频和动画两类，习惯上将通过摄像机拍摄得到的动态图像称为视频，而由计算机或绘画方法生成的动态图像称为动画。
1、静态图形图像的数字化
（1）位图图像
我们可以把位图看作是在一个栅格网上的图案——“点阵”图。
位（Bit）是计算机信息的基本单位，同时也看作是计算机存储器中的一种开关状态。
一般用“1”（开）或“0”（关）来表示。
这种开/关的值也可以用来代表颜色的黑色和白色。
如果把不同的“位”聚集成一个图案，黑白点就可以组成一幅位图。
在一个位图中，每一个小“方块”中被填充成黑色或白色时，它就能表达出图像信息，其中每一个小“方块”称为像素。
（2）矢量图形
与位图不同，矢量图不用大量的单个点来建立图像，而是用数学公式对物体进行描述以建立图像。
听起来似乎要比位图复杂一些，但是对有些图形图像来说，数字叙述比位图更容易，例如，同样是在屏幕上画一个圆，矢量图的描述非常简单：
圆心坐标（120，120），半径60，而位图必须要描述和存储组成图像的每一个点的位置和颜色信息。
（3）颜色深度
用于表示一个像素点的颜色所使用的二进制位数称为颜色深度。
（4）颜色模型
2、动态图像的数字化
由于历史上和技术上的原因，过去使用数字技术难以再现自然的图像和声音，所以直到现在大多数的摄录设备都还使用模拟技术。
因此从摄像机和录像机输出的信号、电视机的信号以及存储在录像带和激光视盘（LD）上的影视节目等还大多是模拟信号，而我们使用的计算机只能处理数字信号，只有把这些模拟信息转换成数字信息，才能发挥计算机的优势对视频信息进行处理。
在计算机中，使用视频采集卡配合视频处理软件，把从摄像机、录像机和电视机这些模拟信息源输入的模拟信号转换成数字视频信号，有的视频采集设备还能对转换后的数字视频信息直接进行压缩处理并转存起来，以利于对其做进一步的编辑和处理。
7.4音频处理
多媒体技术在对各种媒体信息处理方面的一般主要采取转换、集成、管理和控制以及传输等方式。
7.3.1声音媒体的数字化
1、音频技术常识
声音本身是一种具有振幅和频率的波，通过麦克风可以把它转为模拟电信号，称为模拟音频信号。
模拟音频信号要送入计算机，则需要经过“模拟/数字（A/D）”转换电路通过采样和量化转变成数字音频信号。
计算机才能对其进行识别、处理和存储。
数字音频信号经过计算机处理后，播放时，又需要经过“数字/模拟（D/A）”转换电路还原为模拟信号，放大输出到扬声器。
2、数字音频技术基础
波形音频是计算机中处理声音最直接、最简便的方式。
由多媒体计算机中的声音卡对麦克风，CD等音源的声音信号进行采样、量化处理后以文件形式存储到硬盘上，声音重放时，声卡将声音文件中的数字音频信号还原为模拟信号，经过混音器混合后，输出到扬声器。
（1）采样
每隔一个时间间隔在模拟声音波形上取一个幅度值，称为采样。
（2）量化
把采样得到的表示声音强弱的模拟电压用数字表示，称为量化。
（3）采样频率
单位时间内的采样次数称为采样频率。
采样频率越高，声音数字化质量越高。
根据奈魁斯特采样定理，采样频率应该选用该信号所含最高频率的2倍，声音才能不失真地还原。
目前，常见的采样频率有：
11.025KHz、22.05kHz、44.1kHz、48kHz。
（4）量化位数
对采样得到的样本进行数字化表示所使用的二进制位数称为量化位数。
量化位数越高，数字化的精度越高，但数据率也比较大。
3、声音合成技术
MIDI（MusicalInstrumentDigitalInterface）是乐器数字接口的缩写，它是1983年由YAMAHA、ROLAND等公司联合制定的一种数字音乐的国际标准。
MIDI标准提供了多媒体计算机所支持的又一种声音产生方法，MIDI不支持记录声音的波形的信息，而是由说明音乐信息的一系列指令，如音符序列，节拍速度，音量大小，甚至可以指定音色，即它通过描述声音产生了数字化的乐谱，是对声音的符号表示，然后由声音卡上的合成器根据这个“乐谱”所描述的音乐合成，通过扬声器播放出来。
从频谱的角度分析，音乐不是单一的声波，这是它与噪音的主要区别，音乐是由确定的周期性基频波和其倍频谐波组合构成。
音乐包括四个要素：
音高、音色、音量、音长。
音乐合成技术的关键，就是要解决好音乐各种要素的表达和配合。
合成音乐的原理就是用频率控制音高，波形幅度来控制音量，信号的持续时间来控制音长，音色的模拟则要困难一些。
音乐合成技术分为调频合成技术和波表合成技术两种。
7.3.2视觉信息的数字化
7.5多视频处理
7.5.2动态图像文件格式
1、AVI格式
音频-视频交互格式，是Windows平台上流行的视频文件格式。
2、MOV格式
是Apple的Macintosh计算机的QuickTime的文件格式，图像质量优于AVI。
3、MPG格式
MPEG标准应用在计算机上的全屏幕运动视频标准文件格式。
4、DAT格式
是VCD标准的数据文件格式。
5、SWF格式
是Flash软件支持的矢量动画文件格式。
6、FLC格式
是Autodesk公司的Animator/AnimatorPro/3DStudio/3DMAX等动画制作软件支持的动画文件格式。
7.6多媒体文件格式
7.6.1静态图像文件格式
1、BMP格式
BMP格式是标准的Windows和OS/2操作系统的基本位图（Bitmap）格式，几乎所有在Windows环境下运行的图形图像处理软件都支持这一格式。
BMP文件有压缩（RLE方式）格式和非压缩格式之分，一般作为图像资源使用的BMP文件是不压缩的，因此，BMP文件占磁盘空间较大。
BMP文件格式支持从黑白图像到24位真彩色图像。
2、JPG格式
JPG格式是由联合图像专家组（JPEG）制定的压缩标准产生的压缩图像文件格式。
JPG格式文件压缩比可调，可以达到很高的压缩比，文件占磁盘空间较小，适用要处理大量图像的场合，是Internet上支持的重要文件格式。
JPEG支持灰度图，RGB真彩色图像和CMYK真彩色图像。
3、GIF格式
GIF（GraphicsInterchangeFormat即图形交换文件格式）格式是由Compuseve公司开发的。
各种平台都支持GIF格式图像文件。
GIF采用LEW格式压缩，压缩比较高，文件容量小，便于存储和传输，因此适合在不同的平台上进行图像文件的传播和互换。
GIF文件格式支持黑白、16色和256色图像，有87a和89a两个规格，后者还支持动画，和JPG格式一样，也是Internet上支持的重要文件格式之一。
4、TIF格式
TIF（TaggedImageFileFormat）格式是由原Aldus公司（已经并给Adobe公司）与Microsoft公司合作开发的，最初用于扫描仪和平面出版业，是工业标准格式。
TIF格式分为压缩和非压缩两大类，其中非压缩格式由于兼容性极佳，压缩存储有较大的余地，所以这种格式是众多图形图像处理软件所支持的主要图像文件格式。
PC机和Macintosh平台同时支持该格式，是两种平台之间进行图像互换的主要格式。
5、PCD格式
PCD格式是美国Kodak公司开发的电子照片文件存储格式，是PHOTOCD专用格式。
PHOTOCD应用广泛，是计算机图形图像的主要来源之一。
很多图形图像处理软件都可以读取PCD格式文件，并且可以转换为其他格式，但是这些软件无法存储PCD格式。
6、EPS格式
EPS格式是Adobe公司的PostScript页面描述语言的文件格式，这种语言用于描述矢量图形的，由于桌面出版大多使用PostScript页面描述语言打印输出，因此，几乎所有的图形图像处理软件和桌面出版软件都支持EPS格式。
另外，EPS格式通用于Windows和Macintosh平台。
上面所述的只是几种流行的通用的图像文件格式，另外，各种图形图像处理软件大都有自己的专用格式，如AutoCAD的DXF格式、CorelDRAW的CDR格式、Photoshop的PSD格式等。
7.6.2动态图像文件格式
1、AVI格式
音频-视频交互格式，是Windows平台上流行的视频文件格式。
2、MOV格式
是Apple的Macintosh计算机的QuickTime的文件格式，图像质量优于AVI。
3、MPG格式
MPEG标准应用在计算机上的全屏幕运动视频标准文件格式。
4、DAT格式
是VCD标准的数据文件格式。
5、SWF格式
是Flash软件支持的矢量动画文件格式。
6、FLC格式
是Autodesk公司的Animator/AnimatorPro/3DStudio/3DMAX等动画制作软件支持的动画文件格式。
7.6.2音频文件格式
在多媒体声音处理技术中，最常见的几种声音存储格式是：
WAVE波形文件，MIDI音乐数字文件和目前非常流行的MP3音乐文件。
1．WAVE波形文件
WAVE波形文件是基于PCM技术的波形音频文件，文件扩展名是WAV，是Windows操作系统所使用的标准数字音频文件。
在适当的软硬件条件下，使用波形文件能够重现各种声音，但波形文件的缺点是产生的文件太大，不适合长时间的记录。
2．MIDI音乐数字文件
前面所说的WAV文件都是波形音频文件，而MIDI文件则是按MIDI数字化音乐的国际标准来记录描述音符、音高、音长、音量和触键力度（键从触按到最低位置的速度）等音乐信息的指令，通常称为MIDI音频文件。
它在Windows下的扩展名为MID。
由于MIDI文件记录的不是声音信息本身，它只是对声音的一种数字化描述方式，因此，它与波形文件相比，MIDI文件要小得多。
MIDI文件主要缺点是缺乏重现真实自然声音的能力，另外，MIDI只能记录标准所规定的有限几种乐器的组合，并且受声卡上芯片性能限制难以产生真实的音乐效果。
3．MP3文件
MP3全称为MPEGAudioLayer3。
由于在MPEG视频信息标准中，也规定了视频伴音系统，因此，MPEG标准里也就包括了音频压缩方面的标准，称为MPEGAudio。
MP3文件就是以MPEGAudioLayer3为标准的压缩编码的一种数字音频格式文件。
MP3语音压缩具有很高的压缩比率，一般说来，1分钟CD音质的WAV文件约需10MB，而经过MPEGLayer3标准压缩可以压缩为1MB左右且基本保持不失真。
4．RA文件
RA音频文件全称是RealAudio，是由RealNetworks公司开发的一种具有较高压缩比的音频文件。
由于其压缩比高，因此文件小，适合于网络传输，属于流媒体音频文件格式。
同样也由于其压缩比高，声音失真也比较严重，但在可接受范围内。
课后学习设计
课程作业
1、通过《多媒体素材收集整理》教学网站，自学多媒体素材整理工具软件。
2、完成《多媒体网页》课程设计。
讨论练习
预习复习
教学后记：
多媒体技术是计算机重要的应用发展方向，其涉及的知识面广、技能复杂，在2个学时内是难以完成教学任务的。
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