多媒体技术课时教案.docx

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多媒体技术课时教案

机电工程学校专业课课时教案

章

第一章多媒体技术概论

节

多媒体的概念、分类及基本特性

课时

本章第1、2课时，总第1、2课时

教学目标

1.让学生掌握多媒体的概念及多媒体技术的概念

2.让学生掌握媒体的分类

3.让学生了解多媒体的基本特性

教学重点难点

1.多媒体的概念及多媒体技术的概念

2.媒体的分类

技能培训重点、难点

多媒体的基本特性

教法

先学后教，点拨教学

教具使用

教学容及过程

（可包括授课思路、过程设计、讲解要点及各部分具体容、时间分配等）

教学容

教师活动

学生活动

复习提问

导入新课

复习题问：

常见的媒体有哪些

引入课题：

多媒体教学

思考回答

教

学

容

及

过

程

设

计

一．媒体的概念

1．概念

传播信息的媒介。

它是指人借助用来传递信息与获取信息的工具、渠道、载体、中介物或技术手段。

也可以把媒体看作为实现信息从信息源传递到受信者的一切技术手段。

2媒体有两层含义

一是承载信息的物体，二是指储存、呈现、处理、传递信息的实体。

二．媒体的分类

1．感觉媒体

感觉媒体是指能直接作用于人们的感觉器官，使人能直接产生感觉的一类媒体。

感觉媒体包括人类的各种语言、文字、音乐、自然界的其他声音、静止的或活动的图像、图形和动画等信息。

1）文本

　　文本是指输入的字符和汉字，具有字体、字号、颜色等属性。

在计算机中，表示文本信息的方式主要有两种：

点阵文本和矢量文本。

2）图形图形是指由计算机绘制的各种几何图形。

题问：

常见的媒体有哪些

教学容及过程（续1）

教师活动

学生活动

教

学

容

及

过

程

设

计

3）图像

　　图像是指由数码照相机、数码摄像机或图形扫描仪等输入设备获取的照片、图片等。

图像可以看成是由许许多多的点组成的，单个的点称为像素（pixel），它是表示图像的最小单位。

4）动画

　　动画是指借助计算机生成的一系列可供动态实时演播的连续图像。

动画是依靠人的“视觉暂留”功能来实现的，将一系列变化微小的画面，按照一定的时间间隔显示在屏幕上，就可以得到物体运动的效果。

5）音频

　　音频是指数字化的声音，它可以是解说、音乐、自然界的各种声音、人工合成声音等。

6）视频

视频是指由摄像机等输入设备获取的活动画面。

由摄像机得到的视频图像是一种模拟视频图像，模拟视频图像输入计算机需经过模数（A／D）转换后，才能进行编辑和存储。

2．表示媒体

表示媒体是指信息的表示形式或载体，是为了加工、处理和传输感觉媒体而构造出来的一类媒体，主要指各种编码，如图像编码、声音编码、文本编码等。

1）视觉媒体：

包括位图图像、矢量图形、动画，视频、文本等，它们通过视觉来传递信息。

　　2）听觉媒体：

包括波形声音、语音和音乐等，它们通过听觉传递信息。

　　3）触觉媒体：

就是环境媒体，包括温度、压力、湿度及人对环境的感觉，它们通过触觉传递信息。

3．显示媒体

表现媒体：

又称为显示媒体，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

存储媒体：

储存媒体指用于储存表示媒体的物理介质，如硬盘、软盘、光盘和胶卷等。

5．传输媒体

1）概念

传输媒体（TransmissionMedium）也称传输介质或传输媒介，它就是数据传输系统中在发送器和接收器之间的物理通路。

它可分为两大类，即导向传输媒体和非导向传输媒体。

在导向传输媒体中，电磁波被导向沿着固体媒体（铜线或光纤）传播，而非导向传输媒体就是指自由空间，在非导向传输媒体中电磁波的传输常称为无线传播。

2）功能和分类

传输媒体是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路。

计算机网络中采用的传输媒体可分为有线和无线两大类.双绞线、同轴电缆和光纤是常用的三种传输媒体。

卫星通信、无线通信、红外通信、激光通信以及微波通信的信息载体都属于无线传输媒体。

3）传输媒体的特性

①物理特性

说明传输媒体的特征。

②传输特性

包括是使用模拟信号发送还是数字信号发送，调制技术、传输量及传输的频率围。

二维动画的视觉原理

网络基础中学习了哪些传输媒体

教学容及过程（续2）

教师活动

学生活动

教

学

容

及

过

程

设

计

③连通性

点到点或多点连接。

④地理围

网上各点间的最大距离，能用在建筑物、建筑物之间或扩展到整个城市。

⑤抗干扰性

防止噪音、干扰对数据传输影响的能力。

三．多媒体的概念

“多媒体”一词译自英文“Multimedia”，而该词又是由mutiple和media复合而成的。

媒体（medium）原有两重含义

一是指存储信息的实体，如磁盘、光盘、磁带、半导体存储器等

二是指传递信息的载体，如数字、文字、声音、图形等，中文译作媒介。

概括起来就是:

多媒体技术，即是计算机交互式综合处理多媒体信息----文本、图形、图像和声音，使多种信息建立逻辑连接，集成为一个系统

四．多媒体技术的概念

多媒体技术（MultimediaTechnology）是利用计算机对文本、图形、图像、声音、动画、视频等多种信息综合处理、建立逻辑关系和人机交互作用的技术。

五、多媒体的关键特性

1）数字化：

二进制数

2）多样化

3）集成性

采用了数字信号，可以综合处理文字、声音、图形、动画、图像、视频等多种信息，并将这些不同类型的信息有机地结合在一起。

4）交互性

信息以超媒体结构进行组织，可以方便地实现人机交互。

换言之，人可以按照自己的思维习惯，按照自己的意愿主动地选择和接受信息，拟定观看容的路径。

5）智能性

提供了易于操作、十分友好的界面，使计算机更直观，更方便，更亲切，更人性化

6）易扩展性

可方便地与各种外部设备挂接，实现数据交换，监视控制等多种功能。

此外，采用数字化信息有效地解决了数据在处理传输过程中的失真问题。

题问：

计算机为什么要采用二进制数

思考与作业

课堂思考：

计算机通过哪些途径组织不同的媒体

作业布置：

课本习题1、2、3

说明与后记

机电工程学校专业课课时教案

章

第一章多媒体技术概论

节

多媒体的发展、应用及多媒体计算机系统

课时

本章第3、4课时，总第3、4课时

教学目标

1.了解多媒体的发展及发展趋势

2.掌握多媒体的应用领域

3.掌握多媒体计算机的系统组成

教学重点难点

1．多媒体的应用领域

2．多媒体计算机的系统组成

技能培训重点、难点

多媒体计算机的系统组成

教法

先学后教、触类旁通

教具使用

教学容及过程

（可包括授课思路、过程设计、讲解要点及各部分具体容、时间分配等）

教学容

教师活动

学生活动

复习提问

导入新课

复习题问：

媒体的分类

引入课题：

计算机的系统组成

思考回答

教

学

容

及

过

程

设

计

一．多媒体技术的发展趋势

（1）多媒体技术

   随着因特网的迅速普及，计算机正在经历一场网络化的革命。

在这场变革中，传统多媒体手段由于其数据传输量大的特点而与现实的网络传输环境发生了矛盾，面临发展相对停滞的危机。

虽然高速的网络连接手段可以从根本上解决这个问题，但是由于网络建设和消费者拥有成本等原因，短期还不能大围普及。

解决问题的一个很好的方法就是采用流媒体技术。

所谓"流"，是一种数据传输的方式，使用这种方式，信息的接收者在没有接到完整的信息前就能处理那些已收到的信息。

这种一边接收，一边处理的方式，很好地解决了多媒体信息在网络上的传输问题。

人们可以不必等待太长的时间，就能收听、收看到多媒体信息。

并且在此之后边播放边接收，根本不会感觉到文件没有传完的。

   流媒体技术，大促进了多媒体技术在网络上的应用。

网络的多媒体化趋势是不可逆转的，相信在很短的时间里，多媒体技术一定能在网络这片新天地里找到更大的发挥空间。

（2）智能多媒体技术

多媒体技术充分利用了计算机的快速运算能力，综合处理声、文、图信息，用交互

让学生总结整理并记忆

教学容及过程（续1）

教师活动

学生活动

教

学

容

及

过

程

设

计

式弥补计算机智能的不足。

发展智能多媒体技术包括很多方面：

①文字的识别和输入。

②语音的识别和输入。

③自然语言理解和机器翻译。

④图形的识别和理解。

⑤机器人视觉和计算机视觉。

⑥知识工程以及人工智能的一些课题。

　　把人工智能领域某些研究课题和多媒体计算机技术很好地结合，就是多媒体计算机长远的发展方向。

（3）虚拟现实

虚拟现实是一项与多媒体密切相关的边缘技术，它通过综合应用计算机图像处理、模拟与仿真、传感、显示系统等技术和设备，以模拟仿真的方式，给用户提供一个真实反映操作对象变化与相互作用的三维图像环境，从而构成一个虚拟世界，并通过特殊的输入输出设备（如数据手套、头盔式三维显示装置等）提供给用户一个与该虚拟世界相互作用的三维交互式用户界面。

   虚拟现实技术结合了人工智能、计算机图形技术、人机接口技术、传感技术计算机动画等多种技术，它的应用包括模拟训练、军事演习、航天仿真、娱乐、设计与规划、教育与培训、商业等领域，发展潜力不可估量。

虚拟现实技术的应用，能对多媒体领域产生重大影响，因此我们希望能够尽快获得突破性成果，以推出功能更强大的多媒体系统，服务于人类。

二．多媒体的应用

1.多媒体电子出版物2.多媒体办公自动化

3.多媒体会议系统4.多媒体信息咨询系统

5．可视系统6.交互式电视和视频点播

7.交互式影院和数字化电影8数字化图书馆

9.家庭信息中心10.多媒体远程教育

11.远程医疗保健12.虚拟现实技术

13.游戏和娱乐

三．多媒体计算机系统的组成

多媒体计算机系统是指支持多媒体数据，并使数据之间建立逻辑联接，进而集成为一个具有交互性能的计算机系统。

一般说的多媒体计算机指的是具有多媒体处理功能的个人计算机，简称MPC（MultimediaPersonalComputer）。

MPC与一般的个人机并无太大的差别，只不过是多了一些软硬件配置而已，如图1所示。

其实，目前所购置的个人计算机大多都具有了多媒体应用功能。

从系统组成上讲，与普通的个人计算机一样，多媒体计算机系统也是由硬件和软件两大部分组成

1．多媒体计算机硬件系统

多媒体计算机系统除了需要较高配置的计算机主机外，还包括表示、捕获、存储、传递和处理多媒体信息所需要的硬件设备。

（1）多媒体外部设备

①人机交互设备，如键盘、鼠标、触摸屏、绘图板、光笔及手写输入设备等。

让学生总结整理并记忆

让学生总结整理并记忆

教学容及过程（续2）

教师活动

学生活动

教

学

容

及

过

程

设

计

②存储设备，如磁盘、光盘等。

③视频、音频输入设备，如摄像机、录像机、扫描仪、数码相机、数码摄像机和话筒等。

④视频、音频播放设备，如音响、电视机和大屏幕投影仪等。

（2）多媒体接口卡

多媒体接口卡是根据多媒体系统获取、编辑音频或视频的需要而插接在计算机上的接口卡。

常用的接口卡有声卡、视频卡等。

①声卡：

也叫音频卡是MPC的必要部件，它是计算机进行声音处理的适配器，用于处理音频信息。

它可以将话筒、唱机（包括激光唱机）、录音机、电子乐器等输入的声音信息进行模/数转换、压缩处理，也可以将经过计算机处理的数字化声音信号通过还原（解压缩）、数/模转换后用扬声器播放或记录下来。

②视频卡：

是一种统称。

有视频捕捉卡、视频显示卡（VGA卡）、视频转换卡（如TVCoder）以及动态视频压缩和视频解压缩卡等。

它们完成的功能主要包括图形图像的采集、压缩、显示、转换和输出等。

2．多媒体计算机软件系统

多媒体计算机软件系统主要分为系统软件和应用软件。

（1）系统软件。

多媒体计算机系统的系统软件有以下几种：

①多媒体驱动软件。

多媒体驱动软件是最底层硬件的软件支撑环境，直接与计算机硬件相关，完成设备初始化、基于硬件的压缩/解压缩、图像快速变换及功能调用等。

②驱动器接口程序。

驱动器接口程序是高层软件与驱动程序之间的接口软件。

③多媒体操作系统。

实现多媒体环境下实时多任务调度，保证音频、视频同步控制及信息处理的实时性，提供多媒体信息的各种基本操作和管理，具有对设备的相对独立性和可操作性。

多媒体各种软件要运行于多媒体操作系统（如Windows）上，故操作系统是多媒体软件的核心。

④多媒体素材制作软件。

为多媒体应用程序进行数据准备的程序，主要是多媒体数据采集软件，作为开发环境的工具库，供设计者调用。

⑤多媒体创作工具、开发环境。

主要用于编辑生成特定领域的多媒体应用软件，是在多媒体操作系统上进行开发的软件工具。

（2）多媒体应用软件。

多媒体应用软件是在多媒体创作平台上设计开发的面向特定应用领域的软件系统。

让学生结合计算机基础中德相关知识比较总结

思考与作业

课堂思考：

多媒体计算机系统与普通计算机系统有哪些区别？

作业布置：

课本习题4、5、6

说明与后记

机电工程学校专业课课时教案

章

第二章多媒体数据的编码和压缩

节

多媒体数据的编码

课时

本章第1、2课时，总第5、6课时

教学目标

1.了解多媒体数据的特点

2.掌握文本编码

3.掌握音频与视频编码

教学重点难点

1.多媒体数据的特点

2.音频与视频编码

技能培训重点、难点

音频与视频编码

教法

先学后教、触类旁通

教具使用

教学容及过程

（可包括授课思路、过程设计、讲解要点及各部分具体容、时间分配等）

教学容

教师活动

学生活动

复习提问

导入新课

复习题问：

媒体的分类

引入课题：

数字化的概念

思考回答

教

学

容

及

过

程

设

计

一．多媒体数据的特点

1.数据类型复杂

多媒体数据实际上是由多种不问类型的数据组成的，通常包括文本、图形、图像、声音、视频图像、动画等不同数据类型，而且同一类型数据可以有不同的表示方法。

特别是，这些部数据结构都随具体应用而变化。

多媒体数据返一复杂性不仅使多媒体数据的建立、存储、检索以及数据处理技术各不相同，而且使多媒体计算机系统的功能较普通微机、工作站的功能要复杂得多。

2.数据信息量大

多媒体数据的大信息量的特点导致一系列技术难点需要解决，主要包括：

高速处理器技术、大容晕存储技术（包括存帧存和外存）、具有高压缩比的实时图像数据压缩和解压缩技术以及高速通信网络技术等。

3.数据的实时性要求高

多媒体数据中的声音和视频图像数据都是与时间有关的信息，很多场合要时处理。

另外，在编辑、检索、显示等交互操作方面都要求有实时操作系统支持。

因此，多媒体计算机系统要求有很高的运算速度，除通用的高速处理芯片外，很多算法均需要专用硬件如声卡、视频卡等的支持。

因而，高速专用集成电路是多媒体计算机

的重要组成部分，它们的应用不仅增强了多媒体数据的处理的实时性。

还使用系统

让学生总结整理并记忆

教学容及过程（续1）

教师活动

学生活动

教

学

容

及

过

程

设

计

的重要组成部分，它们的应用不仅增强了多媒体数据的处理的实时性。

还使用系统软件的实时性设计得到简化。

4.数据的分布性广

由于多媒体数据的多样性，使得分布式多媒体数据库的建立和管理以及多媒体通信的应用成为多媒体计算机系统的关键技术。

5.数据的交互性要求强

多媒体技术的特点之一就是很强的人机互动性，这也是它有别于传统声像技术之处。

二．文本编码

1．字符编码为ASCￃ编码

2．汉字用区位码

三．数字音频

1.音频的数字化

1）由音频信号是一种连续变化的模拟信号，而计算机只能处理和记录二进制的数字信号，因此，由自然音源而得的音频信号必须经过一定的变化和处理，变成二进制数据后才能送到计算机进行再编辑和存贮

2）PCM（PulseCodeModulation）脉冲编码调制是一种模数转换的最基本编码方法。

它把模拟信号转换成数字信号的过程称为模/数转换，它主要包括：

采样：

在时间轴上对信号数字化；

量化：

在幅度轴上对信号数字化；

编码：

按一定格式记录采样和量化后的数字数据。

3）编码的过程首先用一组脉冲采样时钟信号与输入的模拟音频信号相乘，相乘的结果即输入信号在时间轴上的数字化。

然后对采样以后的信号幅值进行量化。

最简单的量化方法是均衡量化，这个量化的过程由量化器来完成。

对经量化器A/D变换后的信号再进行编码，即把量化的信号电平转换成二进制码组，就得到了离散的二进制输出数据序列x（n），n表示量化的时间序列，x（n）的值就是n时刻量化后的幅值，以二进制的形式表示和记录。

2.声音文件的类型：

mp3、mid、wav、rm、ape、flac

四．视觉媒体

1.位图图像

1）位图图像也叫作栅格图像，位图图像由像素组成，每个像素都被分配一个特定位置和颜色值。

在处理位图图像时，编辑的是像素而不是对象或形状，也就是说，编辑的是每一个点。

2）位图图像的参数：

①图像的尺寸：

水平方向与垂直方向上所包含的像素个数

②分辨率：

显示器所能显示的像素的多少

③色彩空间：

色域（ColorSpace），又被称为色彩空间，它代表了一个色彩影像所能表现的色彩具体情况。

我们经常用到的色彩空间主要有RGB、CMYK、Lab等，而RGB色彩空间又有AdobeRGB、AppleRGB、sRGB等几种，这些RGB色彩空间大多与显示设备、输入设备（数码相机、扫描仪）相关联

④灰度：

灰度也就是所谓的色阶或灰阶，是指亮度的明暗程度。

也称中间色调（Half-tone）主要用于传送图片，分别有16级、32级、64级三种方式，它采用矩阵处理方式将文件的像素处理成16、32、64级层次

⑤图像的数据容量：

图像的水平像素个数X图像的垂直像素个数X2（图像深度）

让学生结合计算机基础知识掌握理解

让学生总结整理并记忆

教学容及过程（续2）

教师活动

学生活动

教

学

容

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过

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计

3）位图的格式有bmp、jpg、gif、psd、tif、png

2.矢量图形

1）矢量图是根据几何特性来绘制图形，矢量可以是一个点或一条线，矢量图只能靠软件生成，文件占用在空间较小，因为这种类型的图像文件包含独立的分离图像，可以自由无限制的重新组合

2）特点

（1）文件小；

（2）图像元素对象可编辑；

（3）图像放大或缩小不影响图像的分辨率；

（4）图像的分辨率不依赖于输出设备；

（5）线条非常顺化并且是同样粗细的；

（6）颜色的边缘是非常顺化的

3.数字视频

1）模拟视频与数字视频

视频信号可分为模拟视频信号和数字视频信号两大类：

模拟视频信号和数字视频信号。

模拟视频是指每一帧图像是实时获取的自然景物的真实图像信号；数字视频信号是基于数字技术以及其他更为拓展的图像显示标准的视频信息

2）数字视频的特点

（1）数字视频可以可以不失真的进行无数次复制，而模拟视频信号每转录一次，就会有一次误差积累，产生信号失真。

（2）模拟视频长时间存放后视频质量会降低，而数字视频便于长时间的存放。

（3）可以对数字视频进行非线性编辑，并可增加特技效果等。

（4）数字视频数据量大，在存储与传输的过程中必须进行压缩编码。

3）视频信号数字化技术

通过卷积变换，将连续信号转为脉冲信号。

4）视频文件格式：

AVI、MPG、MOV

五、动画

[二维动画的视觉原理]

1、视觉暂留特性：

1/24s2、静态图片构成了动画3、帧的概念

[相关概念]

1、舞台2、场景3、图层4、帧5、对象

让学生结合二维动画中的相关知识比较总结

思考与作业

课堂思考：

多媒体为什么要进行数字化

作业布置：

课本习题1、2、3

说明与后记

机电工程学校专业课课时教案

章

第二章多媒体数据的编码和压缩

节

多媒体数据的压缩

课时

本章第3、4课时，总第7、8课时

教学目标

4.了解多媒体的发展及发展趋势

5.掌握多媒体的应用领域

6.掌握多媒体计算机的系统组成

教学重点难点

3．多媒体的应用领域

4．多媒体计算机的系统组成

技能培训重点、难点

多媒体计算机的系统组成

教法

先学后教、触类旁通

教具使用

教学容及过程

（可包括授课思路、过程设计、讲解要点及各部分具体容、时间分配等）

教学容

教师活动

学生活动

复习提问

导入新课

复习题问：

媒体的分类

引入课题：

计算机的系统组成

思考回答

教

学

容

及

过

程

设

计

一．数据压缩技术概述

1．数据压缩的目的：

1.）消除冗余

2）节省空间

3）减少对带宽的占用

2.冗余的分类

1）统计冗余

2）编码冗余

3）结构冗余

4）知识冗余

5）视觉冗余

6）听觉冗余

3.数据压缩技术的重要指标

1）压缩前后所需的信息存储量之比要大

2）是实现压缩的算法要简单，压缩、解压缩速度快，尽可能地做到实时压缩和解压缩

3）恢复效果要好，要尽可能地完全恢复原始数据。

让学生自己看课本总结整理

教师提问不同冗余的区别

教学容及过程（续1）

教师活动

学生活动

教

学

容

及

过

程

设

计

4.无损压缩和有损压缩

1）无损压缩格式，是利用数据的统计冗余进行压缩，可完全恢复原始数据而不引起任何失真，但压缩率是受到数据统计冗余度的理论限制，一般为2:

1到5:

1.这类方法广泛用于文本数据，程序和特殊应用场合的图像数据的压缩。

2）有损压缩是利用了人类对图像或声波中的某些频率成分不敏感的特性，允许压缩过程中损失一定的信息；虽然不能完全恢复原始数据，但是所损失的部分对理解原始图像的影响缩小，却换来了大得多的压缩比。

有损压缩广泛应用于语音，图像和视频数据的压缩。

二．图像压缩预处理技术

1）二次抽样：

人的视觉对图像亮度分量的敏感程度高于色差分量，因此，亮度值应以最大的分辨率进行编码，可采用二次抽样或删去一些色差像素值而保留亮度值，使数据减少后的图像质量仅有很小的降低。

2）滤波器：

滤波器能有选择地删除、衰减或放大信息。

3）量化：

量化是用整数码来代替采样值的技术，真实值和量化值之差是分辨率和噪声的混合。

4）预测编码：

预测编码通过统计冗余来改进压缩。

先前解码的像素值（包括解码和编码）可以估计或预测尚未解码的像素值，这只需要对预测值和真实值之间的差值进行编码。

这个差值是预测误差，解码器用它来修正预测。

5）运动补偿：

运动补偿使用二维图像簇位移矢量来预测图像中邻域像素簇位移值，在新的图像中重新定位像素块。

该技术依赖于一个事实，即背景相同的图像序列中，许多物体保持在同样的位置上，有些物体可能移动一段很小的距离。

6）变长码：

变长