《多媒体技术》作业汇总.docx

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《多媒体技术》作业汇总

部分《多媒体技术》软件实验

共同的基本实验条件：

多媒体PC机、Windows操作系统、VisualC++（MFC）

1．（必做平时作业）Wave

（1）实验名称：

波形音频文件的读显和播放。

（2）实验背景：

音频是一类重要的媒体，WAV文件是PC机的常用波形（Wave）音频格式，是Windows的多媒体文件格式RIFF中的一种，WAV文件中的音频数据一般未压缩，可（不需解码）直接由声卡和音频芯片播放。

（3）实验目的：

掌握波形音频信号的数字化结果和参数，熟悉WAV文件格式，掌握数据预处理和曲线绘制方法，了解波形曲线和声音的关系，学习多媒体编程准备（包含多媒体头文件并添加多媒体库文件）和波形文件的播放方法。

（4）实验内容：

播放WAV文件，读入WAV文件中的参数和音频数据，在程序窗口的客户区绘制波形音频数据曲线。

（5）实验步骤：

创建一个名为Wave的单文档MFC应用程序，利用“文件”菜单中的“打开”菜单项弹出的“打开”对话框获取用户选择的WAV文件的完整路径名串，在文档类的序列化函数中利用PlaySound函数播放该波形文件（需包含多媒体头文件mmsystem.h并为项目添加多媒体库文件winmm.lib）、读入此WAV文件中的参数和音频数据，在视图类的OnDraw函数中利用保存在文档类的公共变量中的音频参数和（单/双声道）波形数据绘制（一/两条）音频波形曲线，参见下图：

单声道波形音频数据的Wave程序

双声道波形音频数据的Wave程序

建议：

●对不同位数的整数样本值，可以先在文档类中归一化到[-1，1]区间的浮点数后，再在视图类中统一显示。

●对大波形文件，当样本个数大于客户区宽度的4倍时（经验值，你也可以取3倍、5倍、或6倍等等），可以改为逐像素点画垂直的直线段，该线段两端点的y值等于该像素所对应的样本值序列的最大/小值。

（6）其他实验条件：

WAV文件的基本格式、若干WAV文件。

2．（选做平时作业）Pallette

（1）实验名称：

实现调色板对话框。

（2）实验背景：

图形绘制和图像处理都需要选择颜色，屏幕显示颜色一般用RGB模型，而人类则一般习惯使用HSL模型，需要进行相互转换。

（3）实验目的：

熟悉颜色的特性和常用模型，掌握RGB和HSL模型间的相互转换算法，学习对话框中的鼠标和键盘消息响应、在控件上绘图、文本编辑框的改变消息和焦点消息的响应。

（4）实验内容：

编程实现交互式调色板对话框，包含色调-饱和度块、亮度条和选中色块，HSL和RGB编辑框，可用鼠标选择颜色、在各编辑框中修改颜色分量值、并进行HSL和RGB间的实时动态模型转换，参见下图：

调色板程序

（5）实验步骤：

创建一个基于对话框的MFC应用程序，添加三个图片控件、六个编辑控件和若干静态文本控件。

在对话框初始化时逐像素绘制色调-饱和度块、逐线绘制亮度条、绘制选中色块矩形、（利用异或方法）绘制表示当前颜色值位置的十字线和直线段。

响应色调-饱和度块和亮度条上的鼠标单击和拖动消息，重新绘制亮度条及表示当前颜色值位置的十字线和直线段，修改编辑框中的HSL值，进行HSL到RGB的转换，根据此转换的结果修改编辑框中RGB的值，利用新的RGB值重新绘制选中色块。

响应有输入焦点的文本编辑框的改变消息，根据HSL或RGB编辑框中的新值，进行HSL到RGB或RGB到HSL的转换，利用转换结果修改RGB或HSL编辑框中的值。

用新的HSL值，重新绘制亮度条及表示当前颜色值位置的十字线和直线段，用新的RGB值重新绘制选中色块。

（6）其他实验条件：

无。

3．（必做平时作业）BMP

（1）实验名称：

读取和解码BMP文件，逐点显示并灰度转换。

（2）实验背景：

BMP（Bitmap，位图）是Windows平台的基本图像格式，支持各种颜色位数的图像，一般不压缩，可以直接用于显卡或GPU的显示。

对4位和8位颜色BMP文件，可以还采用RLE（游程编码）进行压缩。

有时需要将彩色图像转换为灰度图。

（3）实验目的：

熟悉BMP文件格式，了解基本图像参数，掌握RLE压缩算法和彩色转灰度算法，复习像素绘制函数。

（4）实验内容：

直接读取（各种颜色位数的）BMP文件中的图像参数和二进制数据，必要时进行RLE解码，逐像素绘制图像数据。

并利用公式：

Y=0.299R+0.587G+0.114B，将8位彩图和真彩图转换为灰度图，然后逐像素显示。

（5）实验步骤：

创建一个单文档MFC应用程序，利用“文件”菜单中的“打开”菜单项弹出的“打开”对话框获取用户选择的BMP文件的完整路径名串，在文档类的序列化函数中读入此BMP文件中的图像参数和数据，如果含RLE压缩编码则进行解码，利用读入的调色板参数获取图像的RGB数据。

在视图类的OnDraw函数中利用保存在文档类的公共变量中的图像参数和数据，使用CDC类的SetPixl函数逐像素绘制图像。

在用户选择灰度转换时，利用公式：

Y=0.299R+0.587G+0.114B，将8位彩图和真彩图转换为灰度图，然后再逐像素显示它。

（6）其他实验条件：

BMP文件格式，若干BMP文件。

4．（选做平时作业）GIF

（1）实验名称：

读显GIF文件。

（2）实验背景：

GIF（可交换图形格式）是最常用的图像文件格式之一，采用了无损的LZW字典编码压缩算法。

（3）实验目的：

熟悉GIF文件格式，掌握LZW压缩算法。

（4）实验内容：

读入（含单个图片的）GIF文件，实现LZW解码，在程序窗口的客户区显示图片。

（5）实验步骤：

创建一个单文档MFC应用程序，利用“文件”菜单中的“打开”菜单项弹出的“打开”对话框获取用户选择的GIF文件的完整路径名串，在文档类的序列化函数中读入此GIF文件中的图像参数和数据，实现LZW解码算法，利用读入的调色板参数获取图像的RGB数据。

在视图类的OnDraw函数中利用保存在文档类的公共变量中的图像参数和数据，使用CDC类的SetPixl函数逐像素绘制图像。

（6）其他实验条件：

GIF文件格式，若干GIF文件。

5．（大作业选题）PNG

（1）实验名称：

读显PNG文件。

（2）实验背景：

PNG（可移植网络图形）是W3C（万维网协会）于1996年10月制定的一种采用无损压缩的图像文件格式，在万维网上的使用越来越广泛。

PNG格式支持多达16位的灰度图和48位的真彩图，并且还可支持多达16位的α通道数据。

PNG既突破了GIF的8位颜色的限制，又规避了LZW算法的专利收费。

（3）实验目的：

熟悉PNG文件格式，掌握DEFLATE压缩算法。

（4）实验内容：

读入PNG文件，实现DEFLATE解码，在程序窗口的客户区显示图片。

（5）实验步骤：

创建一个单文档MFC应用程序，利用“文件”菜单中的“打开”菜单项弹出的“打开”对话框获取用户选择的PNG文件的完整路径名串，在文档类的序列化函数中读入此PNG文件中的图像参数和数据，实现DEFLATE解码算法。

在视图类的OnDraw函数中利用保存在文档类的公共变量中的图像参数和数据，使用CDC类的SetPixl函数逐像素绘制图像。

（6）其他实验条件：

PNG文件格式，若干PNG文件。

6．（必做平时作业）DCT

（1）实验名称：

实现JPEG中的DCT变换和量化算法。

（2）实验背景：

JPEG是最常用的有损图像压缩算法，而8×8的二维DCT（离散余弦变换）变换和量化又是该算法中的核心步骤。

（3）实验目的：

掌握8×8数据块的正反二维DCT变换、量化和逆量化的具体算法。

（4）实验内容：

逐个读入8×8（十六进制文本串格式的）亮度数据块，依次进行二维DCT变换、量化（采用标准亮度量化表）、逆量化和逆二维DCT变换。

输出原始数据、变换后的数据、量化表、量化后的数据、逆量化的数据和反变换的数据（格式参见下图）。

DCT和量化算法举例

（5）实验步骤：

创建一个VisualC++的Win32控制台应用程序，读入标准亮度量化表，逐个读入8×8亮度数据块，编码实现二维DCT变换、量化、逆量化和逆二维DCT变换。

输出8×8的原始数据块、变换后的数据块、量化表、量化后的数据块、逆量化的数据块和反变换的数据块。

（6）其他实验条件：

4个8×8的十六进制亮度值整数串块和标准亮度量化表：

989C96999CA1A1A6B2C9EAE4C9B8D3E2

9495959698A0A1A7B3CBE2EAD3CDE6E2

959491949DA3A9A6A7A9B7BCD4D8C0B2

8D928F948F8F8C87848392919DA29890

7F7C7B747273726F6F6B7A7F8B855D4E

5A616A5D58544D49515F6D7277675C54

6A72747374746F7072727F898D948B7E

777F8589879AA2A6AEAFBEC9CCC7A289

767A7C8791A3B3C3C3C0C5CFD5C79989

7F837F7E89969AA2A7A39C9EA6A28991

7A7F817F7F8C909099969290908C8C96

7F7B77777A818487908887817F8B989A

847E7C7674707274747074788CA29D94

85818788837C787C80858D99A0A1948D

88899296969A9D9D9C9EA1A1A19D8D94

94949CA1A5ABB2AEA6A5A5A6A1999695

4个8×8的亮度值块

1718244799999999

1821266699999999

2426569999999999

4766999999999999

9999999999999999

9999999999999999

9999999999999999

9999999999999999

标准亮度量化值

7．（大作业选题）JPEG

（1）实验名称：

读显JPEG文件。

（2）实验背景：

JPEG（联合图象专家组）是使用最广泛的有损图像压缩算法，是ISO/IEC和ITU于1992年推出的国际标准，支持8位灰度图和真彩图。

JFIF是JPEG文件格式（*.JPG）的事实标准。

（3）实验目的：

熟悉JFIF文件格式，掌握JPEG算法。

（4）实验内容：

读入JPG文件，实现JPEG解码，在程序窗口的客户区显示图片。

（5）实验步骤：

创建一个单文档MFC应用程序，利用“文件”菜单中的“打开”菜单项弹出的“打开”对话框获取用户选择的JPEG文件的完整路径名串，在文档类的序列化函数中读入此JPEG文件中的图像参数和数据，实现JPEG解码算法——熵解码（Huffman/LRE算法）、逆量化、IDCT、重构图像数据。

在视图类的OnDraw函数中利用保存在文档类的公共变量中的图像参数和数据，使用CDC类的SetPixl函数逐像素绘制图像。

（6）其他实验条件：

标准量化表、标准Huffman表、JFIF文件格式，若干JPG文件。

8．（大作业选题）ImgConvt

实现JPEG算法的编解码，读写并显示*.JPG文件及*.BMP和*.GIF文件，实现这几种文件格式的相互转换。

（1）实验名称：

常用图像文件的格式转换。

（2）实验背景：

在不同的系统平台和应用环境中，有时需要在不同的图像文件格式（如Windows中的BMP、万维网中的PNG、通用的JPEG和GIF等）之间进行相互转换。

（3）实验目的：

熟悉BMP、GIF、PNG和JPEG的文件格式，掌握RLE、LZW、DEFLATE和JPEG压缩算法的编解码。

（4）实验内容：

读入BMP、GIF、PNG或JPEG文件，解码并显示图像。

按用户要求转换（编码）成另一种图像格式保存。

（5）实验步骤：

创建一个多文档MFC应用程序，利用“文件”菜单中的“打开”菜单项弹出的“打开”对话框获取用户选择的图像文件的完整路径名串，在文档类的序列化函数中读入此文件中的图像参数和数据，实现对应的解码算法。

在视图类的OnDraw函数中利用保存在文档类的公共变量中的图像参数和数据，显示该图像。

响应用户的“文件”菜单中的“另存为”命令，进行对应格式的编码（转换），在文档类的序列化函数中将图像参数和数据写入指定文件。

（6）其他实验条件：

BMP、GIF、PNG和JFIF文件格式，若干BMP、GIF、PNG和JPG文件。

9．（必做平时作业）DukeAni

（1）实验名称：

实现公爵位图动画。

（2）实验背景：

动画（包括电影和电视）是一系列相关图片等时间间隔的连续显示，利用的是人类的“视觉滞留”原理和“心理认可”现象。

位图动画是动画的基础，公爵动画是Java的Logo。

（3）实验目的：

了解“视觉滞留”原理和“心理认可”现象，掌握位图组显示和计时器的设置与响应方法。

（4）实验内容：

按照用户设置的速度，循环播放公爵位图动画。

参见下图：

公爵位图动画程序

（5）实验步骤：

创建一个名为Duke的基于对话框的MFC应用程序，添加一个图片控件、一个静态文本控件和一个编辑控件、一个“播放/停止”按钮。

将公爵（Duke）动画所对应的10个256色（8位）BMP文件T1.BMP~T10.BMP（参见下图）添加到项目资源中。

T1.BMPT2.BMPT3.BMPT4.BMPT5.BMP

T6.BMPT7.BMPT8.BMPT9.BMPT10.BMP

公爵位图资源系列图片

将T1.BMP设置为图片控件的初始图片（参见下图）。

在对话框初始化时，创建CImageList对象，加入公爵系列位图。

在用户按“播放”按钮时，读取编辑控件中的整数，利用计算的参数和SetTimer函数，启动计时器，修改按钮标题串为“停止”。

在计时器响应函数OnTimer中，利用CImageList的Draw函数显示当前图片，当前图片的序号加1并余10（循环）。

在用户按“停止”按钮时，利用KillTimer函数停止计时器，修改按钮标题串为“播放”。

公爵位图动画对话框资源

（6）其他实验条件：

公爵动画的10个BMP文件。

10．（必做平时作业）OpenGL

（1）实验名称：

OpenGL图形动画基础。

（2）实验背景：

OpenGL是二/三维图形动画API的国际标准，支持各种系统平台，在大型专业级的设计、动画和游戏等软件中使用广泛。

Direct3D和Java3D都源自OpenGL。

（3）实验目的：

了解OpenGL的特点、工作原理和过程，掌握OpenGL的形体构造和图形绘制方法。

通过动态修改观察点的位置，实现旋转物体和调整物体大小的（动画）目的。

（4）实验内容：

绘制自定义正方形并进行矩阵变换，绘制自定义球面和辅助库中的各种曲面（如网面茶壶），动态改变观察位置。

（5）实验步骤：

创建一个单文档MFC应用程序，为项目添加OpenGL库文件（opengl32.lib、glu32.lib、glaux.lib），在视图类中包含OpenGL的头文件（gl/gl.h、gl/glu.h、gl/glaux.h），在窗口创建函数进行必要的初始化，在OnDraw函数中绘制各种OpenGL图形。

添加键盘与鼠标响应，动态修改观察点的位置，实现旋转物体和改变大小的动画。

（6）其他实验条件：

对有些VisualStudio版本，须要自己下载和安装辅助库及其头文件（glaux.lib和glaux.h）。

11．（必做平时作业）Direct3D

（1）实验名称：

用Direct3D实现旋转圆筒。

（2）实验背景：

Direct3D是DirectX的主体部分，是Windows平台上游戏和动画的主要开发接口与工具。

（3）实验目的：

了解Direct3D的图形流水线和设备，掌握Direct3D的基本编程过程及光照材质与纹理的基本使用方法。

（4）实验内容：

初始化Direct3D、创建Direct3D对象和设备、构造圆柱面几何对象，在计时器响应中进行动态旋转变换，设置光照材质或纹理，绘制圆筒，实现旋转圆筒动画。

（5）实验步骤：

下载和安装DirectXSDK，创建一个单文档MFC应用程序，在视图类中包含多媒体和Direct3D头文件（mmsystem.h和d3dx9.h）。

在视图类的初始化更新函数中初始化Direct3D、创建Direct3D对象和设备、构造圆柱面几何对象、启动计时器。

在计时器响应函数中设置光照、材质与纹理，进行世界、观察和投影矩阵变换，包括动态旋转变换，渲染和显示场景，从而实现旋转圆筒动画。

（6）其他实验条件：

DirectXSDK9.0c以上版本。

12．（必做平时作业）MCI-AudioPlayer

（1）实验名称：

MCI音频播放器。

（2）实验背景：

MCI（媒体控制接口）是Windows控制多媒体设备的高层命令的传统接口，CD、WAV和MIDI是基本的音频类型。

（3）实验目的：

掌握MCI的命令串和命令消息方式，熟悉CD、WAV和MIDI设备的相关命令参数。

（4）实验内容：

使用MCI的命令串或命令消息方式，打开和播放CD、WAV和MIDI设备和文件，显示相关参数信息，交互控制各种音频媒体的播放。

（5）实验步骤：

创建一个基于对话框的MFC应用程序，添加若干按钮、单选钮、编辑控件和静态文本控件。

使用MCI的命令串或命令消息方式，打开指定的设备类型，显示相关参数息信。

响应用户操作，控制设备（媒体文件）的播放。

参加下图：

CD-DA播放器

（6）其他实验条件：

若干CD-DA光盘、WAV文件和MIDI文件。

13．（必做平时作业）MIDI-VirtualEleOrgan

（1）实验名称：

虚拟电子琴。

（2）实验背景：

MIDI（乐器数字接口）是电子乐器和计算机之间交换音乐信息所使用的一种标准协议，使用非常广泛。

PC机的音频芯片和声卡中含有支持MIDI的声音合成器，可用来模拟电子琴。

（3）实验目的：

掌握MMAPI（多媒体API）中的基本MIDI函数midiOutShortMsg，熟悉常用的MIDI消息参数——音符开（发出乐音）、音符关（停止乐音）和程序改变（选择音色/乐器种类），了解GM旋律乐器音色编号。

（4）实验内容：

利用PC机的键盘（鼠标）和音频芯片，编写利用MIDI接口来模拟电子琴的简单程序。

（5）实验步骤：

创建一个基于对话框的MFC应用程序，在项目属性中添加对多媒体库winmm.lib链接，在视图类中包含多媒体头文件mmsystem.h。

添加若干控件，用一排按钮表示电子琴的键盘、用列表框来选择乐器种类。

用主键盘上的数字键1~7表示中音1~7、在按1~7键的同时按住Shift键时播放高音

、在按1~7键的同时按住Ctrl键时播放低音

、在按1~7键的同时按住CapsLock键时播放超高音

、在按1~7键的同时按住左窗口键时播放超低音

。

在用户按下键盘上的数字键或用鼠标按下对应的对话框中按钮时，播放对应的乐音；在用户松开按键或按钮后停止乐音。

（6）其他实验条件：

GM旋律乐器音色编号表。

14．（必做平时作业）DirectSound-War

（1）实验名称：

战争音效。

（2）实验背景：

DirectSound是DirectX中的传统音频模块，是一种主要针对波形音频的高效底层接口。

（3）实验目的：

掌握DirectSound编程的具体步骤和方法，了解利用MMIO（多媒体文件IO）读取WAV文件和资源中的数据内容与参数信息的方法。

（4）实验内容：

用DirectSound控制和播放多种战争音效的波形文件，采用随机声道混音和立体音效，来模仿战场上枪林弹雨和爆炸声的音响效果。

在程序窗口的客户区输出字符串"闭上你的眼睛，聆听战争..."。

（5）实验步骤：

下载和安装DirectXSDK，创建一个单文档MFC应用程序，添加13个战争音效的WAV文件资源，包含多媒体头文件MMSystem.h和DirectSound的头文件DSound.h。

在窗口的创建函数中，初始化声音对象，其中用若干MMIO函数来获得波形音频的结构和波形数据的大小、将WAV文件或资源中的波形数据填入辅声音缓冲区。

在计时器消息响应函数中，随机播放各种战争音效的WAV资源。

并调节左右声道的相对音量，以产生声音移动的立体声效果。

对直升飞机的声音，采用循环播放，并不断调节左右声道的相对音量，还依据其离中心平衡点的远近，来设置主音量的大小，使越远声音越小。

在OnDraw函数中，设置42磅黑体字和红色文本颜色，输出字符串"闭上你的眼睛，聆听战争..."。

（6）其他实验条件：

DirectXSDK9.0c以上版本，13个基本战争音响波形文件——1种直升飞机声音、2种飞弹声、5种枪声、4种爆炸声、1种警报声。

15．（选做平时作业）AVI

（1）实验题目：

播放AVI文件。

（2）实验目标：

熟悉AVI（音视频交错）文件的基本格式，读取音视频参数和数据，同步播放音视频数据。

（3）实验要求：

编写MFC应用程序，实现无压缩AVI文件的手工解码和播放。

16．（大作业选题）MPEG-1

（1）实验题目：

播放MPEG-1和VCD文件。

（2）实验目标：

掌握MPEG（运动图象专家组）-1的音视频解码方法，了解常用的MPEG-1和VCD文件格式。

（3）实验要求：

编写MFC应用程序，实现MPEG-1或VCD的音视频解码和同步播放。

可以参考若干自由源代码。

17．（大作业选题）MP3

（1）实验题目：

播放MP3文件。

（2）实验目标：

掌握MP3（MPEG-1AudioLayerⅢ）音视频解码方法，了解MP3文件格式。

（3）实验要求：

编写MFC应用程序，实现MP3解码算法和音频播放。

可以参考若干自由源代码。

18．（大作业选题）MPEG-2

（1）实验题目：

播放MPEG-2和DVD文件。

（2）实验目标：

掌握MPEG-2的基本音视频解码方法，了解常用的MPEG-2和DVD文件格式。

（3）实验要求：

编写MFC应用程序，实现MPEG-2和DVD的音视频解码和同步播放。

可以参考若干自由源代码。

19．（大作业选题）H.264/AVC

（1）实验题目：

播放采用H.264/AVC编码的视频文件。

（2）实验目标：

掌握H.264/AVC（先进频编码）的基本视频解码方法，了解常用的H.264/AVC文件格式。

（3）实验要求：

编写MFC应用程序，实现H.264/AVC解码算法，播放视频数据。

可以参考若干自由源代码。

20．（大作业选题）AVS-P2

（1）实验题目：

播放采用AVS-P2编码的视频文件。

（2）实验目标：

掌握AVS-P2（音视频编码标准-第2部分）的基本视频解码方法，了解常用的AVS-P2文件格式。

（3）实验要求：

编写MFC应用程序，实现AVS-P2解码算法，播放视频