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完整版数字媒体概论
数字媒体概论
第一章导论
一、有关名词界定
1.媒体、媒介、媒质
在人类社会中，信息的表现形式是多种多样的，这些表现形式称为媒体。
媒体原有两层含义，一是指储存信息的实体，一般也称之为媒质，如磁盘、光盘、磁带、半导体存储器等；二是指传递信息的载体（或称之为媒介），如数字、文字、声音、图像等。
2.多媒体
·计算机应用技术和发展的四大方向是多媒体计算机技术、开放系统、缩小化和网络计算机技术。
·简单地说，多媒体就是多种媒体的组合，如文本、数据、声音、图像、动画等的混合。
“多媒体”来源于“多媒体计算机”，因此所谓多媒体就是能对多种载体（媒介）上的信息和多种存储体（媒质）上的信息用计算机进行采集、存储、编辑、显示、传播等综合处理的技术，所以也称为多媒体技术；通过这种多媒体传播的信息称为多媒体信息；能够产生、存储、传播多媒体信息的系统称为多媒体系统。
3.第四媒体，网络媒体
·在大众传播领域，报刊是最早的“第一媒体”。
·广播和电视称为后来相继出现的为大众提供信息的“第二媒体”和“第三媒体”。
·万维网称为继传统的三大媒体之后的“第四媒体”，网络同时也是多媒体。
4.数字媒体
数字媒体，简单地说就是采用数字化的方式通过计算机产生、获取、记录、处理和传播的信息媒体。
这个概念的核心包括两方面：
一是数字化的手段，显然这与计算机有关；二是媒体，也就是说与信息传播或传达有关。
5.手机媒体，第五媒体
·手机的发明是为了解决移动中的语音通讯问题。
·第三代手机与前两代的主要区别而是传输速率的提升。
·手机又被称为“网络的延伸”。
·手机被视为最有希望成为继报纸、广播、电视、网络之后的“第五媒体”，它已经从最初的人际语音通信工具向综合型媒体发展。
二、数字信息的分类（人类最容易获取的信息是通过视觉和听觉所得到的视频和音频信息）
1.文本信息
文本信息又包括文字信息和数字信息，它是最基本的传播媒体，也是在数字媒体信息系统中出现最频繁的媒体。
2.图信息
·图信息又可分为图形和图像。
·图形一般为由线条和色块构成，通过计算机产生的图案。
在数在媒体应用中，图形占有举足轻重的地位，同时图案还具有替代文字说明的功能。
·图像一般是由客观世界中原来存在的物理映射而成，是用数字化的方法记录的模拟影像。
·图像、图形是人类最容易接受的信息，相对于文本而言，图形信息占用较多的比特空间。
3.动态信息
·动态信息又可分为动画和视频信息。
4.音频信息
·有用的音频信息是规则的声音，包括语音、音乐和音效。
·语音在数字信息系统中大多是用来表达文字的意义或者作为旁白。
·音乐多用来当成背景音乐，营造出整体气氛。
·音效则大多用来配合动画，使动态的效果能充分地表现。
·动态信息常常与声音媒体同步进行，二者都具有时间的连续性。
三、数字媒体处理系统
1.计算机系统
·根据其外形、功能和适用场合，计算机可分为台式机、笔记本和掌上电脑三类。
·台式机发展最早，体积大，但速度最快，功能最强。
·笔记本发便携带，除了屏幕和键盘都较台式机小，处理速度和存储容量等方面也比台式机弱一些。
·掌上电脑如个人数字助理，主要用于个人信息获取、交换和记录，而媒体处理能力较弱。
2.媒体输入输出设备
3.媒体传输设备
·数字媒体借助于数字网络来传输信息，而目前应用最广的数字网络就是因特网。
·计算机网络系统是将多个计算机连接起来以实现计算机的通信以及计算机数据及资源的共享，计算机网络可以是由几台计算机近距离连接而成的局域网，也可以是跨地域链接而成的广域网。
四、因特网的定义
1.Internet指的是全球信息系统，它包含三方面的含义：
·Internet通过全球唯一的地址连接起来。
这个唯一的地址空间是基于因特网协议（IP）或其后续的扩展协议工作的。
·Internet能够通过协议进行通信。
这个协议时传输控制协议/因特网协议（TCP/IP）及其后续的扩展协议。
·Internet能够提供、使用或者访问公共或私人的高级信息服务，这些信息服务是建构在上述通信协议和想过的技术设施之上的。
2.因特网的定义揭示了三个方面的内容：
·因特网是全球性的，而且网上的每一台主机都需要有“唯一的地址”；
·如果网络上的主机按照共同的规则（协议）链接在一起，那么通过因特网可以进行通信；
·在前述的技术基础上，因特网可以为公众和私人提供服务。
五、因特网的基本功能
1.电子邮件e-mail服务
2.文件传输FTP服务
3.远程登录telnet服务
4.万维网WWW服务
六、数字媒体的特点与应用
1.数字媒体的传播模式（最小单位：
比特）
·比特与多媒体信息
·编码与译码
·网络与信道
·信源与信宿
2.数字媒体的特点
·多媒体的综合应用
·信息的结构化和数据库功能
·传播速度快，实时性强
·受众变被动接受为主动参与
·趋于个人化的双向交流
·技术与人文艺术的融合
3.数字媒体的应用
·电子出版（封装型电子书刊电子网络出版物）
·教育培训（交互性激发兴趣产生学习欲望）
·电子商务（降低成本提高工作效率）
·信息发布（信息大范围发布使信息迅速被受众接受）
·娱乐（在线网络游戏信箱购物理财电话）
·虚拟现实（沉浸交互构想）（汽车、手术模拟操作）
第四章色彩构成成与数字图像基础
一、数字图像的基本概念
（一）图形与图像
计算机中的图形/图像主要有两种采集和记录的方式：
一种是有计算机以指令的方式“画”出来的，这种图称为矢量图，一般也称为图形；另一中是借助于数字设备，捕获现实世界中的模拟影像，并转换成数字图像以点阵的方式记录下来，这种图称为位图，一般也称为图像。
1.矢量图
矢量图是用一系列计算机指令来描述和记录一幅图，这幅图可分解为一系列子图如点、线、面等，因此矢量图一般也称作矢量图形或简称图形。
2.位图
（1）像素点
（2）图像深度（像素深度，彩色浓度）
（3）位图（位映射图）
（4）图像分辨率
（5）图像数据和图像文件
3.位图与矢量图的比较
（1）容量
矢量图是利用数学函数来记录和表示图形线条、颜色、尺寸、坐标等属性，与分辨率无关，矢量图数据量的大小主要取决于图的复杂程度，因此文件容量一般比较小。
位图文件记录的事图像数据，占用的空间比矢量图大得多。
影响位图文件大小的因素主要有图像分辨率和图像深度。
（2）编辑处理过程
位图又点阵构成，放大有马赛克现象。
矢量图由计算机采用实时“绘制”方式显示，放大缩小不会影响显示质量。
一般来说显示一幅复杂的位图文件比显示一幅复杂的矢量图文件要快。
因为位图只是像素点的映射，而矢量图则是要复杂的数学运算和变换。
（3）应用
矢量图对于子图或对象的编辑方便，因此侧重于“绘制”和“创建”。
位图的表现力强但创建较困难，因此侧重于“获取”和“复制”。
二、数字色彩的构成
（一）色彩的来源
物体由于内部物质的不同，受光线照射后，产生光的分解现象，一部分光线被吸收，其余的被反射出来，成为人们所见的物体的色彩。
白光由红、绿、蓝三种波长的光混合而成。
（二）色彩的三要素
1.色调与色相
当人眼看到一种或多种波长的光时所产生的色彩的感觉，称之为色调或色相。
当说颜色这个词时色调是最能直接说明色彩这个概念的。
色调指光呈现的颜色，或者说是光谱中波长的一定范围值，它反映颜色的种类或属性。
2.亮度与明度
光波的振幅代表光的能量、振幅的差别给人以明暗的区别。
亮度或明度是光作用于人眼时所引起的明亮程度的感觉，是指色彩明暗深浅的晨读，也可称为色阶。
明度包括两层含义：
·一个物体呈现的色彩与该物体反射光的强弱有关
·明度或亮度感还与人类视觉系统的视敏函数有关
3.饱和度与纯度
饱和度指色彩纯粹的程度。
对于同一色调的彩色光，饱和度越大，颜色越鲜明或者说约纯，掺入白、黑或其他色光越少；相反越淡，掺入其他色光越多。
饱和度越高，色彩越严厉，越鲜明突出，越能发挥其色彩的固有特性。
（三）色彩的混合与互补
三原色（三基色）：
红、绿、蓝。
凡是两种色光相混合而成白光，这两种光互为补色，互补色是彼此最不一样的颜色。
（四）色彩的模式
1.RGB色彩模式（计算机系统中最常用）
采用R、G、B相加混色原理，通过发射出三种不同强度的电子束，使屏幕内侧覆盖的红、绿、蓝磷光材料发光而产生色彩，这种色彩表示方法称为RGB色彩模式表达法。
2.HIS色彩模式
HIS色彩模式是从人的视觉系统出发，用色调、色饱和度和亮度来描述色彩，因此HIS也称为HSB,HSL空间。
通常把色调和饱和度称为色度，用来表示颜色的类别与深浅程度。
3.CMY色彩模式
油墨或颜料的三基色是青、品红和黄，简称为CMY。
由于彩色墨水盒颜料的化学特性，用等量的CMY三基色得到的黑色不是真正的黑色，因此在印刷术中常加一种真正的黑色，所以CMY又写作CMYK。
由CMY混合的色彩又称为相减混色。
4.YUV色彩模式
采用YUV色彩模式的重要性是它的亮度信号Y和色度信号U、V是分离的。
实现黑白电视机也能接受彩色信号。
（五）色彩深度与效果
色彩深度也称图像深度，它是指位图中每个像素点记录颜色所占的位数（bit），它决定了彩色图像中可出现的最多颜色数，或者灰度图像中的最大灰度等级数。
计算机采用RGB色彩模式，其图像深度与色彩的映射关系主要由以下三类：
1.真彩色：
指图像中的每个像素值都分成R、G、B三个基色分量，每个基色分量直接决定其基色的强度，这样产生的色彩称为真彩色。
2.伪彩色：
一般用于21k=65K色以下的显示方式中，它是采用一种调色板来匹配图像的色彩。
3.索引色：
也成为调配色，是通过每个像素点的R、G、B分量分别作为单独的索引值进行变换，经相应色色彩变换表找出各自的基色强度，用变换后的R、G、B强度值产生的色彩。
因此，调配色的效果一般比伪彩色好。
显然，伪彩色或索引色图相比相同幅面的真彩色图像文件要小，而且如果调色板选择不合适，它不一定反映原图的色彩。
一般图像深度用来表示像素的色彩属性，但有时图像深度中海油一位（bit）或几位用来表示像素点的其他属性。
（六）色彩的对比与调和
1.色彩基调
·暖调：
红、橙、黄
·冷暖中间色：
绿、紫
·冷调：
蓝
·中性调：
灰、土
2.色彩对比（两种以上色相位于同一界面上产生的相互影响和感觉）
（1）色相对比：
基于两种以上色相之间的差别形成的对比；
（2）明度对比：
敏感的对比效果强烈明显，对配色效果影响很大；
（3）饱和度对比：
也称彩度对比，对比色明度直接影响。
3.色彩调和（通过两种以上的色彩的合理搭配产生的统一和谐效果）
（1）同种色调和：
用相同色相、不同明度和纯度的色彩进行调和；
（2）类似色调和：
以色环中相邻的两种色彩进行对比调和；
（3）对比色调和：
以色相相对或色性相对的两种色彩进行调和。
三、图像数据与图像文件
（一）图像数据压缩
图像数据量=图像的总像素*图像深度/8
图像数据压缩比=压缩后的图像数据/压缩前的图像数据
（二）图像文件和格式
图像文件的重要内容是图像数据，一般图像文件主要都包含有文件头、文件内容和文件尾等三部分。
常用文件格式特点：
1.BMP文件
以BMP为后缀名，是一种以硬件设备无关的图像文件格式。
2.TIFF文件
以tif为后缀，是由Aldus和Microsoft公司为扫描仪和桌上出版系统研制开发的一种较为通用的图像文件格式。
TIFF格式灵活易变，支持多种编码方法，主要以RGB无压缩编码应用最广，适用于扫描时保存原始的数字图像数据。
3.GIF文件
GIF文件的数据时经过压缩的，在一个GIF文件中可以存多幅彩色图像，如果把存于一个文件中的多幅图像数据逐幅读出并显示到屏幕上，就可以构成一种最简单的动画效果。
4.JPEG文件
第一个压缩静态数字图像国际标准，是一个适用范围很广的通用标准，可实际应用于任何一类数字图像源。
JPEG在图像压缩率和压缩效果方面是当前的最高水平。
5.PSD文件
PSD是Photoshop特有的格式，包括各种编辑的中间状态和信息，因此文件的容量很大，而且一般的图像软件也不支持这种格式。
第五章平面设计与图像编辑
一、平面视觉要素与设计原则
（一）平面视觉要素
1.颜色
2.形状：
平面属性，由基本的点、线、面组合而成。
3.纵深：
在二维平面上产生三维的立体感，空间、大小、色彩、光影、质感、透视、前后关系和时间变化等都能影响界面的纵深感。
4.运动：
运动的物体更能引起是觉得注意。
（二）平面设计的目标和原理
通过视觉元素的合理构成，平面上的信息合成一个整体，这个整的视觉中心可称为主题，而其他元素称为副体，作为对主体的补充和协调。
平面设计与构图就是通过某种方式协调主题与副体的关系，达到有效传达主题信息的目的。
二、平面设计的原理与应用（基本构成原理主要包括比、平衡、对比、和谐和统一）
（一）分割与平衡
平面设计中常用“井”字构图法或“九宫格”构图法来分割画面。
（二）对称与非对称平衡
对称平衡看起来四平八稳，具有庄严的气魄；不对称平衡则灵活轻巧。
无论是那种平衡，都是以画面主体为杠杆，通过主体与副体的大小、色调、形状等轻重比例的不同，通过不同的摆放位置来达到一种动态平衡。
（三）对比原理应用
如果平面上只有一个元素，其特征将不明显，而两种以上的不同属性和特征的元素放置在同一界面内，就会因比较的对立产生不同的视觉效果。
对比主要包括：
1.色彩对比
2.形状对比（大小、曲直、粗细、疏密）
3.动静对比（通过律动对比可以表现出生命和运动感）
4.心里感觉的对比（刚强与柔弱、积极与消极、混乱与安宁）
（四）协调与律动原理
一个平面中应该只有一个视觉主题，这个主题要传达最重要的核心信息，其他元素都是副体。
主题和各个副体元素之间要形成一个统一的构图板式，才能传达一致的信息。
所以律动是规则或不规则的反复和交替，或是周期性的现象，因此律动与时间有关。
第六章计算机动画原理
一、动画的原理与发展
（一）动画的视觉原理
以一定的速率把动作相关的静态帧画面投影到屏幕上，就能产生运动的视觉效果。
这种现象就是视觉残留造成的，在生理上，反射到人眼的光影要在视觉中保留一段短暂的时间才会消失。
（二）动画的概念和发展
1.传统动画片的生产过程
传统动画片的生产过程主要包括编辑、设计关键帧、绘制中间帧、摆设合成等方面。
（1）脚本及动画设计
（2）关键帧的设计
（3）中间画的生成
（4）描线上色
（5）检查、拍摄
（6）后期制作
2.计算机动画的发展（三维动画也称为计算机生成动画）
二、计算机动画的基本原理
根据运动的控制方式可将计算机动画分为实时动画和逐帧动画。
（一）实时动画与矢量动画
1.什么是实时动画
实时动画也称算法动画，它是采用各种算法来实现运动物的的运动控制。
采用的算法有运动学算法、动力学算法、反向的运动学算法、反向动力学算法、随机运动算法等。
电子游戏机的运动画面一般都是实时动画。
2.对象的移动
在实时动画中，一种简单的运动形式是对象的移动，它是指屏幕上的一个局部图像或对象在二维平面上沿着某一固定轨迹作步进运动。
运动的对象或物体本身在运动时的大小、形状、色彩效果等是不变的。
3.矢量动画
根据矢量图和位图的不同特征，衍生出对应的矢量动画和帧动画。
所谓矢量动画就是通过计算机的处理，使矢量图产生运动效果形成的动画对象的移动实际上就是最简单的矢量动画。
计算机游戏大多采用矢量动画的方式。
（二）二维帧动画
所谓帧动画就是通过计算机来处理传统动画，也就是说，画面是通过逐帧图像的更替造成运动效果。
1.二维动画
二维画面是平面上的画面，是对手工传统动画的一个改进。
2.二维动画的关机技术
在二维动画中，计算机起辅助作用，其中包括：
输入和编辑关键帧，计算和生成中间帧，定义和显示运动路径，交互式给画面上色，产生一些特技效果，实现画面与声音的同步，控制运动系列的记录等。
二维动画处理的关键是动画生成处理。
在计算机动画处理中，图像技术科用于绘制关键帧，多重画面叠加，数据生成；图形技术可用于自动或半自动的中间画生成。
图像有利于绘制实际景物，图形则有利于处理线条组成的画面。
从处理过程来看，动画处理有两个基本步骤，第一个是屏幕绘画，第二个是动画生成。
3.动画数据域动画文件
帧动画的数据是一帧帧静止图像的有序排列组成的，帧动画采用连续播放静止图像序列的方法，产生景物运动的效果。
（三）帧动画的主要形式
1．逐帧处理
2．相对运动
3．旋转与变形
4．色彩变化
5．文字动画
（四）三维动画
如果说二维动画对应于传统卡通片的话，三维动画则对应于木偶动画。
三维动画之所以被称作计算机生成动画，是因为参加动画的对象不是简单地由外部输入的，而是根据三维数据在计算机内部生成的，运动轨迹和动作的设计也是在三维空间中考虑的。
1.造型
形体指存在的物体的真实形状和不存的物理的设计形状，造型也即建立物体的形体模型。
三维图形是三维动画的重要基础，其基本目的是在三维空间中用数字模型完整地描述形体构造。
在计算机中大致有以下三种形式来记录一个物理的模型：
（1）线框模型
用线条框来描述一个形体，一般包括顶点和棱边。
（2）表面模型
用面的组合来描述形体，如用六个面来描述一个立方体。
这种模型基本上有以下几种描述方式：
通过若干多边形描述，通过代数曲面描述以及通过曲面片来描述。
（3）实体模型
任何一个物体都可以分解为若干基本形体的组合，如一个多边立方体可以分解为各个基本形体的组合。
2.着色
实际物体在不同的环境下呈现不同的光色效果。
对物体着色是产生真实感图形图像的重要过程，它涉及到：
（1）材质
描述任何物体除了造型以外，还必须有一定的附加特征，也成为属性，来指明它外在的特性。
材质的大部分内容用来说明物体对入射光线做出的反应。
（2）纹理
纹理是物体的表面细节，大多数物体的表面具有纹理。
有了纹理可以改变物体的外观，甚至改变其形状。
物体的纹理一般分为两种：
一种是颜色纹理，另一种是几何纹理。
（3）光源
给一个场景着色时必须知道有关光源的特性：
光源的位置、颜色、亮度、方向等，这些信息要由用户通过照明模型设定。
决定光照射到物体表面并形成颜色的方法称为浓淡处理。
3.运动控制
动画的本质是运动，动画控制也称为运动模拟。
利用物理学中的运动学和动力学原理和方法可以实现算法动画。
（1）关键帧动画
在二维中，输入计算机的是二维画面；在三维中，输入计算机的不是二维画面，而是三维模型和数据。
（2）算法动画
算法动画中的运动时用算法来描述的，用物理规律对各种参数施加作用。
4.动画生成
三维动画最终还是要生成一幅幅二维画面，并按一定格式记录下来，这个过程成为动画生成。
计算机动画系统是一个用于动画制作的由计算机软件、硬件工程的系统。
三、二维帧动画构成
（一）GIF文件结构
1.文件头（文件头包含了动画窗口大小和公共调色板信息）
（1）GIF窗口大小：
由横向和纵向的点阵构成，由此决定了动画的最大幅面。
（2）背景色：
是当文件中帧图像的尺寸小于显示窗口时，图像以外的部分所填充的颜色。
（3）公共调色板：
由于GIF格式仅支持256色，文件中包含调色板信息。
2.注释
注释块由文本构成，它可以包括有关文件、图像的各种信息。
3.循环控制
GIF格式可包含多帧图像，并按顺序显示。
4.帧控制
帧控制作用是对帧图像或文本的各种显示方式和参数进行控制盒设定。
5.帧数据
由于帧的幅面可以各不相同，因此可以定义帧的位移，也即帧图像与GIF窗口左上角的位移量，以像素点计。
GIF格式是按行扫描组织的，扫描行的顺序与显示行顺序对应。
本地调色板或局部调色板与公共调色板或全局调色板相对应。
6.文本与附加信息
可在GIF地图上或帧图像上铁甲文字，用户可自行定义参数。
四、变形动画
（一）变形的原理
1.选取关键帧
2.设定关键帧特征结构
3.参数设置与动画生成
第七章数字音频与合成音乐
一、声音的概念与特征
（一）音调、音色与音强
声音是由空气中的分子在某种力的作用下震动起来，这种振动波传到人耳，在人耳中所感到的就是声音。
噪音的无规律性表现在其无周期性上，而有规律的声音可用一条连续的曲线来表示，因此也可称为声波。
声音的三要素：
1.音调与基频ω0
人对声音频率的感觉表现为音调的高低，在音乐中称为音高。
音高指声波的基频，基频越低给人的感觉越低沉。
2.音色与泛音nω0
音色是由混入基因的泛音所决定的。
3.音强与幅度A0
音强是指声音信号中主调的强弱程度，是判别音乐的基础。
（二）声音的质量和度量
声音质量度量一般从信号的频率与强度以及实际听觉效果来考虑。
1.音宽与频带
2.动态范围
3.信噪比
4.主观度量法
二、数字音频原理
声音是一种模拟量，数字音频的基本概念是通过声音数字化借口获取现实中的声音信息，将其转换为数字量，并使数据量尽可能减小，而重播或回放时使声音波形尽可能接近原始波形。
（一）音频编码原理
脉冲编码调制（PCM）是一种把模拟信号转换成数字信号的最基本的编码方法。
PCM主要包括采样、量化和编码三个过程。
（二）数字音频的技术参数
1.采样频率（一秒内采用次数）
2.量化位数（对幅度轴进行数字化）
3.声道数（单声道即一次产生一组声波数据）
4.数据量（计算机处理时要掌握的基本技术参数）
5.编码与压缩比
（三）音频文件格式
1.WAV文件与PCM编码
2.MP3文件与MP3编码
3.RA文件与realaudio编码
4.WMA文件
三、电子合成音乐MIDI
（一）音乐的和弦与复音
1.音乐合成器（通过电子设备产生正弦波）
2.乐理和弦（三个及以上单音同时发音称为和弦或和声）
3.单音与复音（多个通道合成的音称为复音或复调）
4.多音色（同时演奏乐器数）
（二）MIDI音乐产生过程
1.MIDI电子乐器
2.MIDI消息或指令
3.MIDI接口
4.MIDI文件
5.合成器
（三）MIDI音乐合成
1.MIDI音乐基本构成（主旋律、BASS、分解和弦、背景弦乐、打击乐）
2.MIDI的合成方式
（1）频率合成
（2）波形表合成
（四）WAVE（WAV、MP3、RAM等数字音频文件统称）与MIDI的比较
1.文件格式不同
WAVE是采样编码，MIDI是指令合成。
2.声音来源不同
WAVE天特点是直接存取性，MIDI只能通过MIDI合成器演奏。
3.容量不同
MIDI只是记录指令，所以容量比WAVE小得多。
4.适用范围不同
WAVE文件音源广、效果逼真，但数据量大；MIDI音源有限、音质较差数据量小，灵活方便。
四、手机铃声
（一）来电铃声与回铃声的区别
1.受众和目的不同
2.传输通道不同
3.提供方式不同
（二）手机铃声分类及常用格式
1.和弦铃声（以MIDI为基础的电子合成铃声）
（1）MIDI
（2）SPMIDI
（3）RTTTL
2.真人铃声（以WAV为基础的数字音频铃声）
WAV、WMA、MP3、AMR等。
（三）收集铃声获取方式
1.铃声来源
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