第四章 多媒体应用技术基础.ppt

第四章 多媒体应用技术基础,2,从一个报奖通知说起,一份国家级教学成果奖申报材料要求：除纸介质的申报材料外，须提供反映成果的视频光盘。光盘要求能在标准配置的计算机上播放，片长不超过15分钟（附解说词）。光盘上的视频材料要做成使用mpeg4格式压缩的avi视频文件和rm格式压缩的流媒体文件各一份。视频材料制作的技术标准是参考教育部现代远程教育技术标准体系和11项试用标准（简介）V1.0版制定的，包括音频、视频两部分的基本技术要求。,3,音频制作的技术要求,数字化音频的采样频率不低于11 KHZ。量化位数大于8位。声道数为双声道。数字化音频要以WAV格式为主。用于欣赏的音乐为MP3格式。MIDI设备录制音乐使用MIDI式。音频数据要制作成REAL流媒体格式格式。,4,视频制作的技术要求,存储为mpeg4格式压缩的avi视频文件和rm格式压缩的流媒体文件。彩色视频素材每帧图像颜色数不低于256色。黑白视频素材每帧图像灰度级不低于128级。数字化音频要以WAV格式为主。视频类素材中的音频与视频图像有良好的同步。图像清晰，视频信号稳定，没有扭曲、晃动、抖动、闪耀等现象。视频采样使用、U、V分量采样模式，采样基准频率为13.5MHz。,4.1 多媒体技术概述,4.6 多媒体应用系统制作简介,目录,4.2 声音处理基础,4.3 图像处理基础,4.4 动画处理基础,4.5 视频处理基础,了解媒体、多媒体、多媒体技术等概念了解媒体的分类及其特点了解常见的媒体类型及其特点了解多媒体技术的主要特征了解多媒体的关键技术了解多媒体计算机系统的基本组成了解常用多媒体设备：声卡、视频卡、光盘存储器、描扫仪的基本工作原理和用途了解多媒体技术的主要应用领域了解常用多媒体软件的用途,学习目标,4.1 多媒体技术概述,4.1 多媒体技术概述,4.1.1 多媒体的基本概念,4.1.2 多媒体系统组成,4.1.3 多媒体技术的应用,4.1.1 多媒体的基本概念,1 媒体的基本概念,媒体（medium）在计算机领域有两种含义：即媒质和媒介。,媒质：存储信息的介质（媒质），如磁盘、磁带、光盘等。媒介：信息的表现形式或载体（媒介），如文本(Text)、音频（Audio）、视频(Video)、动画(Animation)、图形(Graphic)、图像(Image)等。,通常概念的“媒体”，可分为以下五种类型：,感觉媒体,表示媒体,显示媒体,存储媒体,传输媒体,感觉媒体（Perception Medium）：是指能够直接作用于人的感觉器官，使人产生直接感觉(视、听、嗅、味、触 觉)的媒体，如眼睛看到的图形、图像、动画、文本，耳朵听到的语言、音乐等都属于感觉媒体。,表示媒体（Presentation Medium）：是指为了加工、处理和传输感觉媒体而人为研究和构造出来的中间媒体，包括各种编码。如语言编码、电报码、条形码、语言编码、图象编码以及文本编码等，都属于表示媒体。,显示媒体（Display Medium）：是指使电信号和感觉媒体之间产生转换用的媒体。显示媒体又分为两类，一类是输入显示媒体，如话筒，摄象机、光笔以及键盘等，另一种为输出显示媒体，如扬声器、显示器以及打印机等。,存储媒体（Storage Medium）：是指用于存储表示媒体的介质，如磁盘、光盘、磁带、半导体存储器、纸张等。,传输媒体：（Transmission Medium）：是指传输表示媒体的物理载体，例如同轴电缆、光纤、双绞线以及电磁波等都是传输媒体。,多媒体（Multimedia）是融合两种以上媒体的人-机交互式信息交流和传播媒体。多媒体一词译自英文“Multimedia”，即“Multiple”和”Media”的合成。“多媒体”一词可以从两个方面来理解：一方面是指多种信息媒体的表现和传播形式，另一方面是指人们利用计算机技术处理多媒体信息的方法和手段。,2 多媒体,多媒体技术的定义：多媒体技术是指计算机综合处理多媒体信息（文本、声音、视频、图形、图像等）的技术，它使多种信息建立逻辑连接，集成为一个具有交互性的系统。,3 多媒体技术,多媒体计算机技术的三个主要特性,多样性,交互性,集成性,多样性是多媒体最主要的特征。多媒体技术可以综合处理文字、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。,多样性,集成性,多媒体技术不仅集成了多种媒体，而且集成了多种技术，包括计算机技术、通信技术、电视技术和其他音像处理技术。因此，多媒体的集成性主要指两个方面，一方面是多媒体信息媒体的集成，另一方面是处理这些媒体的设备的集成。,交互性,交互性是多媒体技术的关键特征之一。交互性使用户更加有效地控制和使用多媒体信息，用户可以借助交互活动控制信息的传播，甚至参与信息的组织过程，交互性使人们获取和使用信息的方式由被动变为主动。,媒体的多样性、交互性和集成性是多媒体最显著的特点。判断是否是“多媒体”，从这个角度就可以判断。目前的家用电视不是多媒体，因为在人与电视之间，人是被动者而电视是主动者，电视不具备象计算机一样的交互性。从这一点来看，各种家电的组合也就不算是多媒体了。,例子,多媒体的传统关键技术主要集中在以下几类中：数据压缩技术、数字化技术、大规模集成电路（VLSI）制造技术、数据存储技术、实时多任务操作系统、网络与通信技术。,4多媒体的关键技术,音频,动画,视频,文本,图形,图像,5 常见媒体类型,文本（Text）,文本是指中文、英文、符号等各种字符，在计算机中文本主要有两种形式：非格式化文本文件：字符的大小是固定的，仅能按一种形式和类型使用，不具备排版功能。如“.TXT”的文本文件。格式化文本文件：带有各种文本排版信息等格式信息的文本文件。如“.DOC”文件。,图像（Image）,图像，也叫位图（Bitmap）图像，本质上是一组像素点阵的记录信息，记载着构成图案的各个像素的颜色和亮度等。图像的分辨率越高，组成图像的点阵就越大，存储容量就越大。图像在存储时一般是需经过压缩的，有若干种不同的压缩格式，如JPG格式。,图形（Graphic）,图形是由诸如直线、曲线、圆或曲面等几何图形（称为图形）形成的从点、线、面到三维空间的黑白或彩色几何图。与位图不同的是，图形文件保存的不是像素点的“值”，而是一组描述点、线、面等几何图形的大小、形状及其位置、维数和其它属性的指令集合。在图形文件中只记录生成图的算法和图上的某些特征点，因此也称矢量图。,音频（Audio）,音频有时也泛称声音，除语音、音乐外，还包括各种音响效果。声音文件常用的格式有：WAV（波形音频文件）格式、MIDI（数字音频文件）格式和MP3格式等。,视频（Video）,视频是电视专用的图像信息，计算机中的数字视频就是数字化的电视信号。视频文件的存储格式有AVI、MPGMOV等。,动画是由多幅连续的、上下关联的画面序列构成，序列中的每幅画面称为一“帧(frame)”。动画从其表现空间上可以分为二维和三维动画。,动画(Animation),多媒体系统是指利用计算机技术和多媒技术来处理和控制多媒体信息的系统。一个多媒体系统应由多媒体硬件和多媒体软件两个部分组成，其基本构成有：计算机主机及相关硬件（如压缩、解压缩专用芯片）、多媒体外围设置、多媒体I/O控制及接口、多媒体系统软件、多媒体创作系统和多媒体应用系统等。,4.1.2 多媒体系统组成,多媒体计算机系统组成结构如下图所示,1 多媒体硬件系统,2 常用多媒体软件,1 多媒体硬件系统,一个常见的多媒体硬件系统通常由多媒体计算机主机、多媒体接口卡、多媒体外部设备、光盘存储器等组合而成。,一个常见的多媒体硬件系统示意图,多媒体主机,多媒体计算机主机可以是中、大型机，也可以是工作站，然而目前更普遍的是多媒体个人计算机，即MPC(Multimedia Personal Computer)。多媒体个人计算机技术规范MPC是由MPMC（多媒体计算机市场协会）发布的，它推动了多媒体计算机和多媒体技术的发展。,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插接在计算机上，以解决各种媒体数据的输入输出的问题。常用的接口卡有音频卡（声卡）、视频卡（视频压缩卡、视频捕捉卡、视频播放卡）、图形加速卡、光盘接口卡等。,多媒体外部设备工作方式一般为输入和输出。按其功能又可分如下四类：视频、音频、图像输入设备 视频、音频、图像输出设备 人机交互设备 存储设备,多媒体外部设备,（1）音频卡（声卡）,音频卡（Audio Card）是计算机进行声音处理的适配器，它用于处理音频信号，又称为声音卡或简称为声卡。声卡的作用是实现声波和数字音频信号的转换。,声卡是录制和播放多媒体音频的部件。声卡与其他音频设备的连接如下图所示。,声卡的结构与功能,声卡一般由Wave和MIDI合成器、DSP数字信号处理器、混音器和音频输入/输出接口组成。,(1)Wave合成器Wave合成器的主要功能是实现波形音频信号的录制和播放，即模/数和数/模转换。,(2)MIDI合成器MIDI合成器主要功能的播放MIDI文件。,(5)音频输入/输出接口音频输入/输出接口用于实现声卡与外部设备的连接。,(4)混音器混音器用于实现各种声音源的混合输出。,(3)DSP数字信号处理器DSP数字信号处理器主要用于对数字音频信号进行压缩和解压缩，以及文本朗读、语音识别等特殊音频信号的处理。,（1）录制和回放数字音频文件（2）混音（3）实时解压缩数字音频文件（4）具有数字乐器接口（MIDI），可以录制和合成MIDI音乐,声卡的的基本功能,声卡的技术指标,采样频率和量化位数 MIDI合成方式 DSP数字信号处理器音频压缩,2 视频卡,视频卡是一种对模拟视频进行捕捉并转换为数字视频的部件，是多媒体视频信号处理平台,它的主要功能是对实时视频图像作数字化、冻结、存储、输出处理。,视频卡的种类很多，视频卡可细分为视频采集卡、视频处理卡、视频播放卡以及电视接收卡（TV TURNER）等专用卡。,视频卡的连接,3 光盘存储器,光盘（Compact disc，CD）意为高密度盘，是一种大容量信息存储介质，它通过光学方式来记录和读取二进制信息。由于它的存储量大、易保存、耐用，有效地解决了多媒体数据存储和发行的问题，在多媒体的发展史上起了相当重要的作用。现在光盘被广泛用于计算软件、多媒体出版物、计算机游戏、电影等电子出版物。,光盘系统的组成,光盘存储器由光盘驱动器和光盘片组成。光盘驱动器用于读取和写入光盘片中的信息，其核心部件是半导体激光器和光路系统组成的光学头。光盘片是采用磁光学材料，数据存放在光盘中连续的螺旋形轨道上。光盘在光驱中高速的转动，激光头在司服电机的控制下前后移动读取或写入数据。,光盘驱动器的面板,打开/关闭/停止按钮用来打开/关闭CD-ROM驱动器的托盘，托盘是为放光盘设计的。读盘忙标志指示灯亮时，表示驱动器正在读盘。通过耳机插口插入耳机可以直接收听CD唱盘的音频信息。耳机音量旋钮可以调节耳机的音量大小。播放选择按钮用来对CD唱盘的播放和节目选择进行控制。,常用光盘存储器类型,CD-ROM（Compact Disc-Read Only Memory）只读型光盘存储器流行的CD-ROM盘片主要有音频光盘（CD-DA）VCD影碟（CD-Video）CD-ROM数据光盘 存储容量一般在650MB-700MB数据传输率：最大56倍速，单倍速150KB/S制作成本低,常用光盘存储器类型,CD-R和CD-RWCD-R（Compact Disc-Recordable，可记录光盘），又称“光盘刻录机”刻录光盘时，光盘中数据不可更改，但可追加写入，具有“有限次写，多次读”的特点。CD-R盘有金盘、银盘和蓝盘之分。CD-RW（Compact Disc-Rewriteable可重写光盘），又称“擦写式光盘刻录机”所使用的CD-RW光盘可多次重复读写，就象使用磁盘一样。一般刻录机使用寿命在12-15万小时左右，如果不间断地刻录，大概寿命在3万小时左右。,DVD-ROMDVD（Digital Versatile Disc）称为数字通用光盘，最早称为数字影像盘（Digital Video Disc）由菲利浦和索尼公司与松下和时代华纳两大DVD阵营制定的新一代数据存储标准。完全向下兼容 也能读取VCD、CD-ROM、CD-R、CD唱盘等 存储容量：4.7GB-17GB,相当于7-25片CD-ROM数据传输率：最大16倍速，单倍速是1350KB/S,常用光盘存储器类型,常用光盘存储器类型,DVD刻录机完全向下兼容支持市面上CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD-RW等几乎所有常见碟片的读取和刻录 常见的DVD刻录规格主要有DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW和DVD Dual等值得指出的是光盘的读写都要遵循一定的标准，不同的标准，记录数据的格式也不尽相同，因而不能互换。如:CD光盘DVD光盘采用的标准不同，缺乏互换性，所以CD-ROM驱动器不能读出DVD盘片的内容。,光盘分类,扫描仪是除键盘和鼠标之外被广泛应用于计算机的输入设备，它是常用的静态照片、文字、工程图输入设备。扫描仪将原始的线条、图形、文字、照片、平面与立体实物转换成数字图像并传输到计算机中。,4 扫描仪,平面扫描仪,滚筒式扫描仪,手持式扫描仪,常见的扫描仪有三种：平面扫描仪、滚筒式扫描仪和手持式扫描仪。还有较少见的三维实体扫描仪等。,扫描仪是光机电一体产品，主要由光学成像部分、机械传动部分和转换电路部分集成。扫描仪的光学成像部分由CCD（Change Coupled Device，电荷偶合器件）、光源及聚焦透镜组成，CCD上排成一行的光敏元器件能把光信号变为电信号。扫描仪对原稿进行光学扫描，然后将光学图像传送到光电转换器中变为模拟电信号，又将模拟电信号变换成为数字电信号，最后通过计算机接口送至计算机中。,扫描仪的组成,（1）扫描仪时，将原件正面朝下铺在扫描仪的玻璃板上；（2）开始扫描时，扫描仪内部的可移动光源和扫描头与图稿进行相对运动来完成扫描；（3）照射到原稿上的光线经反射到CCD上。CCD将RGB光带转变为模拟电子信号，此信号又被A/D变换器转变为数字电子信号，最后传送至计算机内。,扫描仪的工作过程,分辨率：表示扫描仪对图像细节的表现能力，即决定了扫描仪所记录图像的细致度，其单位为DPI（Dots Per Inch)每英寸长度上扫描图像所含有像素点的个数。色彩数：色彩数表示彩色扫描仪所能产生颜色的范围。灰度级：灰度级表示图像的亮度层次范围。扫描速度：通常用指定的分辨率和图像尺寸下的扫描时间来表示。,扫描仪的主要技术指标,2 常用多媒体软件,（1）文字处理软件：Word/WPS（2）图像处理软件：PhotoShop/Fireworks/PageMaker/Windows画图（3）图形制作软件：Auto CAD/CorelDRAW（4）动画制作软件：Flash/3DS Studio Max/MAYA/Cool 3D,2 常用多媒体软件,（5）音频处理软件：GoldWave/Cool Edit Pro/Windows 录音机（6）视频处理软件：Premiere/Ulead MediaStudio/MS Movie Make（7）多媒体平台软件：Authorware/Director/Toolbook/方正奥思,多媒体技术涉及声音、图像、视频等与人类社会息息相关的信息处理，因此它的应用领域极其广泛，渗透到了社会生活的各个领域。不仅如此，随着多媒体技术的发展，一些新的应用领域正在开拓，前景十分广阔。,4.1.3 多媒体技术的应用,（1）在教育与培训方面的应用,多媒体技术的应用改进了传统的教学与培训模式，使教育的表现形式多样化，可以进行交互式远程教学。利用多媒体计算机的文本、图形、视频、音频和其交互式的特点,可以编制出计算机辅助教学 CAI(Computer Assisted Instruction)软件，即课件。,（2）多媒体电子出版物,电子出版物具有传统媒体无法比拟的优点，它具有交互性强、存储信息量大、图文声并茂、易于交流与携带、利于共享等特点，因而得到迅速的普及。电子出版物的出版形式有电子网络出版和单行电子书刊两大类。,（3）娱乐,多媒体应用于声光艺术品和游戏产品中，使音乐、电视、电影和游戏发生了革命性的变化，如三维游戏、虚拟现实、数字音乐以及数字视频DVD等，都是娱乐中应用多媒体的例子。,（4）在多媒体通信方面的应用,多媒体技术在通信方面的应用主要有：信息点播（Information Demand）计算机协同工作 CSCWComputer SupportedCooperative Work）可视电话视频会议,掌握音频数字化原理、影响数字音频质量的主要因素、数字波形音频文件存储容量的计算；掌握常见的声音文件格式；掌握使用“千千静听”音频编辑软件进行音频文件格式转换的方法。了解声音文件的获取方式；掌握使用录音机程序进行音频的录制、播放和编辑的基本步骤。,学习目标,4.2 声音处理基础,4.2 声音处理基础,4.2.1 声音信号数字化,4.2.2 常见声音文件格式,4.2.3 声音文件的获取与处理,声音数字化的采样量化示意图,采样量化编码,4.2.1 声音信号数字化,69,如何记录多媒体数据（声音）,留声机,一台由大圆筒、曲柄、受话机、短针、膜板和记录介质（蜡盘）组成的机器。原理：膜板随着说话声会引起震动，说话的快慢高低能使短针产生相应的不同颤动，蜡盘 均速旋转，声音最终以蜡上划痕的深浅记 录下来。将蜡盘固化，在一套反方向的装置上：盘转，短针上下高底不同地拉动一张膜板，膜板就“说出”记录的声音。,4.2.1 声音信号数字化,70,模拟音频,声波是由机械振动产生的波。振动越强，声音越大。振动频率越高，音调则越高。,模拟音频技术通过模拟电压的幅度表示声音的强弱。模拟声音的录制是将代表声音波形的电信号转换到适当的媒体上。,声音波形示例,时间,振幅,71,数字化音频,声音信息的数字化过程是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，采样的时间间隔称为采样周期），并把采样得到的表示声音强弱用数字表示（称为量化）。,72,数字音频的两个要素,采样频率越高，数字化音频的质量也就越高。量化位数越大，对音频信号的采样精度就越高。,量化位数,采样频率,73,采样频率,采样频率根据奈奎斯特定理：要想不产生低频失真，则采样频率至少得是录制的最高频率的两倍。,人类的听力范围是20Hz20kHz，以“人们听不到失真”为限，采样频率至少得是20k240kHz。,原始波形,录制后的波形,74,量化位直接决定了采用多少个“台阶”来表示声波振幅的范围（动态范围）。每增加一个bit，表示声波振幅的台阶数就翻一番，并增加6dB的动态范围。量化位：常用的有8位、16位和32位，其中以16位为主。例如：8 bit（电话音质）、16bit（CD音质）24 bit（DAT）。,量化位数,量化位数电平级数动态范围,126dB,2412dB,3818dB,41624dB,166553696dB,20 1048576120dB,2416777216144dB,75,多媒体数据的信息量举例1,一页印在B5（约180mm255mm）纸上的文件，若以中等分辨率（300dpi）的扫描仪进行采样，其数据量约6.1Mb。一片650MB的CD-ROM，可存约850页。,1 inch=25.4mm图像像素点个数=(300180)25.4(300 255)25.4每个像素点量化位为 1 bit/24 bit黑白图像文件大小=6403063 11024 1024=6.1Mb真彩色图像文件大小=6403063 241024 1024=147Mb,经过采样和量化处理后的声音信号已经是数字形式了，但为了便于计算机的存储、处理和传输，还必须采用一定的压缩编码算法（如PCM、ADPCM、MP3、RA等）进行压缩，以减少数据量，再按照某种规定的格式将数据组织成为文件。,编码,数字音频质量取决于采样频率量化位数声道数,采样频率：指一秒钟时间内采样的次数标准的采样频率为：11.025kHz（语音效果）22.05kHz（音乐效果）44.1kHz（高保真效果）主流声卡采样频率分为：22.05kHz（FM广播的声音品质）44.1kHz（理论上的CD音质）48kHz（非专业声卡的最高采样率）注：专业声卡可高达96kHz或以上,采样频率,量化位数：描述每个采样点样值的二进制位数，表示的是声音振幅的量化精度。常采用的有：8 位12 位16 位（主流声卡）24位、32位（专业级别）,量化位数,声道数：指一次采样所记录产生的声音波形个数。常用的有单声道：记录声音时，如果每次生成一个声波数据立体声（双声道）：每次生成两个声波数据，并在录制过程中分别分配到两个独立的声道输出六声道（5.1环绕立体声）,声道数,数字音频的存储量,存储量(字节)=采样频率量化位数8声道数时间(秒),例如:数字激光唱盘（CD-DA）的标准采样频率为44.1 kHz，量化位数为16 位，立体声。一分钟 CD-DA 音乐所需的存储量为 44.1 K162608=10584 KB,WAV格式 MIDI格式 MP3格式 WMA格式 CD-DA格式 其它格式：Real audio（*.RA/*.RM）-网络灵魂（流动的旋律）AIFF（*.AIF/*.AIFF）-苹果机,4.2.2 常见的声音文件格式,WAV格式是微软公司专门为Windows设计的最为古老而流行的波形声音文件存储格式，它基本上是按照声波的实际振动的波形进行存储，是数字音频技术中最常用的格式，还原的音质较好，但它是未经压缩的格式，所需存储空间较大。WAV格式的文件的扩展名是.wav。,WAV格式,MIDI是指数字乐器接口（Musical Instrument Digital Interface），是由世界上主要电子乐器制造厂商联合建立起来的一个通信标准。MIDI文件纪录的是一系列指令而不是数字化后的波形数据，所以它占用存储空间比WAV文件要小很多。MIDI文件存储格式缺乏重现真实、自然声音的能力，因此它不能处理除乐器外的其他声音，如人的声音等。MIDI文件的扩展名是.mid。,MIDI格式,它是压缩格式的声音文件，有着惊人的压缩比，其标准压缩率高达10：1-12：1，也就是说，MP3可以将高保真的CD声音以10-12倍的比率压缩，并基本保持其音质不失真。MP3格式是MPEG(MPEG：Moving Picture Experts Group)Audio Layer-3的简称，是一种数据音频压缩标准。因为MP3是经过压缩产生的文件，因此需要专门的播放软件进行还原，互连网上提供许多MP3播放软件可供下载，比较出色的有Foobar2000、Winamp、千千静听等。MP3文件的扩展名是.mp3。,MP3格式,WMA（Windows Media Audio）格式是微软力推的与MP3格式齐名的一种新的音频格式。WMA在压缩比上进行了优化，使其在相同音质条件下文件体积可以变得更小，压缩速度也更快。WMA凭借微软的Windows Media Player做其强大的后盾，WMA与MP3一样，正成为网络和MP3播放器中的主要音频格式。WMA文件的扩展名是.wma。,WMA格式,CD-DA是数字音频精密光盘（Compact Disc-Digital Audio）的缩写，即大家日常所说的CD唱片。CD-DA是由Philips和Sony公司结盟于1979年联合开发的，专业术语称之为红皮书标准音频。多媒体计算机CD-ROM驱动器可以直接播放CD唱盘，而多媒体集成软件基本上都不能直接处理CD-DA音频。CD-DA文件的扩展名是.cda。,CD-DA格式,两种方法：利用专门的音频格式转换工具软件如：MPlifier 可实现WAV与MP3文件格式之间的相互转换。如：WinDAC或超级解霸2000 可以将CD-DA转换为WAV或MP3格式文件利用音频编辑软件如：千千静听可将多种音频格式转换成MP3等格式文件。如：Cool Edit Pro 2.0可将它所打开的音频格式很方便地另存为它所支持的另外一些格式。,声音文件格式的转换,自己创建的，包括：通过计算机声卡，从麦克风中采集语音生成的WAV文件用连接在计算机上的MIDI键盘创作音乐，形成的MIDI文件利用现成的素材，包括：通过光盘声音素材库提供的声音文件从网络上下载各种格式的声音文件利用专门软件抓取CD或VCD光盘中的音乐,4.2.3 声音文件的获取与处理,声音文件的获取,1.Windows XP自带的“录音机”,2多轨音频编辑软件Cool Edit Pro,4.2.3 声音文件的获取与处理,声音文件的处理,掌握图像数字化原理、影响图像质量的主要因素、图像文件存储容量的计算；理解图像分辨率、显示器分辨率和屏幕分辨率的概念；掌握图形与图像的区别；掌握常见的图像文件格式及利用画图程序进行文件格式转换的方法；了解图像文件的获取方式；掌握使用画图程序对图像进行基本的编辑操作。,学习目标,4.3 图像处理基础,4.3 图像处理基础,4.3.1 图像信息数字化,4.3.2 分辨率,4.3.3 图形和图像,4.3.4 常见的图像文件格式,4.3.5 图像文件的获取与处理,4.3.1 图像信息数字化,采样：图像的采样是在二维空间中进行的。图像的是指把空间上连续的图像用许多等距的水平线与竖直线分割开来，转换成离散点的过程。量化：将采样后各像素的灰度值离散化为整数值的过程编码：再将量化后的灰度值按适当的编码格式存储起来，以便于计算机后续处理,图像的采样,量化级数：在量化时所确定的离散取值个数量化位数（或颜色深度）：表示量化后各像素的色彩值所需的二进制位数，一般常用8位、16位、24位和32位。实例：二值图：黑白图像（灰度图像），量化级数为2，量化位数为1；8位图（256色图）：量化位数为8位，可表示256级的灰度值。真彩色图：彩色图像RGB 各个分量的像素位数都为8，就是说颜色深度为24位，则最大颜色数目为2的24次方，即16，777，216种颜色。,不同量化位数的灰度图像效果,图像文件大小,用字节表示图像文件大小时，一幅未经压缩的数字图像的数据量大小计算如下：,图像数据量大小=像素总数图像深度8,例：一幅800600的真彩色（24位）图像为800600248=1440000 字节,4.3.2 分辨率,显示器分辨率是指计算机显示器本身的物理分辨率，对CRT显示器而言是指屏幕上的荧光粉点，对LCD显示器来说是指显示屏上的像素，这是在生产制造时加工出来的。,屏幕分辨率是指实际显示图像时计算机所采用的分辨率，用户可在“控制面板”的“显示”属性的“设置”下根据需要设置“屏幕分辨率”，它必须小于或等于显示器分辨率，而显示器分辨率描述的是显示器自身的像素点数量，则是固有的不可改变的。,图像分辨率是指在计算机中保存和显示一幅数字图像所具有的分辨率，它和图像的像素有直接的关系,图形（也称矢量图）它是指用计算机绘图工具绘制的画面，图形中通常包括直线、曲线、圆、方框、图表等成分，是以数学方法描述的、通过计算机指令来表示的图形。它一般用于工程设计图或表达艺术家特殊构思的图形。静态图像（亦称为位图）指的是由扫描仪、数码相机等图像采集设备捕捉实际的画面产生的数字图像，是由像素点阵构成的点阵图。位图图像适用于逼真照片或要求精细细节（如明暗变化、场景复杂和多种颜色等）的图像。,4.3.3 图形和图像,矢量图与位图对比,BMP位图格式GIF格式JPEG格式TIFF格式PNG格式 PSD格式其它格式WMF剪贴画文件格式（*.wmf）Kodak照片CD文件格式PCD（*.pcd）AutoCAD中使用的绘图互换格式DXF（*.dxf）Zsoft公司推出的PCX文件格式（*.pcx）,4.3.4 常见的图像文件格式,BMP位图格式（Bitmap）由Microsoft公司为其Windows系列操作系统设置的标准图像文件格式。最典型的应用BMP格式的程序就是Windows的画笔。它的颜色存储格式有1位、4位、8位及24位，该格式是当今应用比较广泛的一种格式。但缺点是该格式文件比较大，几乎不压缩，所以只能应用在单机上，不受网络欢迎。BMP格式的图像文件扩展名是.bmp。,BMP位图格式,GIF图形交换格式（Graphics Interchange Format）是由美国最大的在线信息服务公司CompuServe公司于20世纪80年代创建的，是一种经过压缩的图像文件存储格式。它主要用于在不同平台上进行图像交流和传输，目前大多数图形处理软件都支持GIF文件格式。GIF格式的文件压缩比高，文件较小，下载速度较快，现在网上的许多动画与网页都用这种方法制作，GIF已成为网络上最流行的图像文件格式之一。缺点是GIF格式所支持的色彩数最多只能达到256色，不支持真彩色。GIF有两种版本：1987年6月开发的GIF87a用以存储单幅静态图像；1989年扩充的GIF89a能够存储成背景透明的形式，并且可以将数张图存成一个文件，从而形成动画效果。GIF格式的图像文件扩展名是.gif。,GIF图形交换格式,JPEG 是Joint Photographic Expert Group（联合图像专家组）的缩写。JPEG压缩技术十分先进，它用有损压缩方式去除冗余的图像数据，在获得极高的压缩率的同时能展现十分丰富生动的图像。JPEG格式的应用非常广泛，特别是在网络和光盘读物上，都能找到它的身影。目前各类浏览器均支持JPEG这种图像格式，因为JPEG压缩率是目前图像格式中最高的，文件体积较小，下载速度快。所以在Internet上，它成为主流图像文件格式。JPEG格式的图像文件扩展名是.jpg。,JPEG格式,TIFF（Tag Image File Format）称为标记图像文件格式。TIFF格式的图像文件是由Aldus公司和微软联合开发，最初是出于跨平台存储扫描图像的需要而设计的。它的特点是图像格式复杂、存贮信息多，且适用于多种平台和多种机型。TIFF是一种通用的图像文件格式，几乎所有的扫描仪和多数图像处理软件都支持这一格式。TIFF格式的图像文件扩展名是.tif。,TIFF格式,PNG（Portable Network Graphics）是20世纪90年代中期开始由Netscape公司开发的一种新兴的图像文件存储格式，其目的是企图替代GIF和TIFF文件格式，同时增加一些GIF文件格式所不具备的特性，可用于网络图像的传输。它存储形式丰富，最大色深为48bit，采用无损压缩方案存储。著名的Macromedia公司的Fireworks的默认格式就是PNG。PNG格式的图像文件扩展名是.png。,PNG格式,PSD（Photoshop Document）是著名的Adobe公司的图像处理软件Photoshop的专用格式。在该软件所支持的各种格式中，PSD格式存取速度比其它格式快很多，功能也很强大，缺点是文件体积较大。由于Photoshop软件越来越广泛地应用，所以这个格式也逐步流行起来。PSD格式可以存储Photoshop中所有的图层，通道、参考线、注解和颜色模式等信息。PSD格式的图像文件扩展名是.psd。,PSD格式,Microsoft公司的Office组件专用的WMF剪贴画文件格式（*.wmf）Kodak照片CD文件格式PCD（*.pcd）AutoCAD中使用的绘图互换格式DXF（*.dxf）Zsoft公司推出的PCX文件格式（*.pcx）,其它格式,图像文件格式相互转换,利用图像浏览软件如：ACDSee 只要执行所打开文件的快捷菜单命令“转换”，就可在“格式转换”对话框中设置目标格式。利用图像编辑软件如：“画图”程序、Photoshop可以很方便地将所打开的图像文件另存为另一种图像格式的文件。,自己绘制的，包括：从计算机屏幕“抓屏”利用绘图软件直接绘制等；利用现成的图像，包括：通过扫描仪扫描数码相机拍照从网络上下载光盘图库提供的图像文件,图像文件的获取方式,4.3.5 图像文件的获取与处理,Windows XP自带的“画图”,图像处理软件Photoshop,图像文件的处理,理解动画的基本概念；掌握常见的动画文件格式；了解动画制作的基本知识。,学习目标,4.4 动画处理基础,4.4 动画处理基础,4.4.1 动画的基本概念,4.4.2 常见的动画文件格式,4.4.3 动画制作简介,概念英国动画大师约翰.海勒斯（John Halas）“动作的变化是动画的本质。”动画利用了人类眼睛的视觉暂留现象分类按照控制方式：帧动画 实时动画 按照动画的表现空间：二维动画 三维动画,4.4.1 动画的基本概念,GIF格式（GIF动画）SWF格式（Flash动画）FLIC（FLIFLC）格式AVI格式,4.4.2 常见的动画文件格式,4.3.4已介绍GIF是图像文件格式，而又作为动画文件格式，其用途非常广泛，主要用在国际互联网、PowerPoint演示文稿以及多媒体产品中。很多图像浏览器，如ACDSee等都可以直接观看该类动画文件。,GIF格式（GIF动画）,Flash是美国Micromedia公司的产品，它是集图形编辑、动画创作和交互设计三大功能为一身的专业软件。而Swf是Flash成品动画文件，是打包后的网页动画格式，这种格式的动画能用比较小的体积来表现丰富的多媒体形式，并且，Flash动画是利用矢量技术制作的，能无损放大。而且它还是一种“准”流（Stream）形式的文件，可以边下载边播放。该格式动画主要应用于网页制作和多媒体动画创作领域。,SWF格式（Flash动画）,FLIC格式由大名鼎鼎的Autodesk公司研制而成，在该公司出品的Autodesk Animator、AnimatorPro和3D Studio等动画制作软件中均采用了这种彩色动画文件格式。FLIC是FLC和FLI的统称：FLI是最初的基于320200分辨率的动画文件格式，而FLC进一步扩展，它采用了更高效的数据压缩技术，所以具有比FLI更高的压缩比，其分辨率也有了不少提高。广泛用于动画图形中的动画序列、计算机辅助设计和计算机游戏应用程序。不大适合制作真实世界图像动画。,FLIC（FLIFLC）格式,AVI（Audio Video Interleaved）是Windows平台通用的动画格式，通常用在多媒体产品和演示软件中。,AVI格式,计算机动画的关键技术体现在计算机动画制作的软件及硬件上。但计算机软、硬件只是解决动画制作的工具问题，而不能解决动画的创作问题。动画创作本身是一种艺术实践，人在动画制作中仍然起着主导作用。,4.4.3 动画制作简介,理解视频的基本概念、动画与视频的主要区别、视频数字化的基本原理；掌握常见的视频文件格式；了解视频文件格式的转换方法；了解多媒体压缩技术；了解视频文件的获取方式；掌握使用Windows Media Player播放视频文件的方法；掌握使用Windows Movie Maker对视频文件进行基本的编辑操作。,学习目标,4.5 视频处理基础,4.5 视频处理基础,4.5.1 视频概念,4.5.2 常见的视频文件格式,4.5.3 多媒体数据压缩技术,4.5.4 视频文件的获取与处理,4.5.1 视频概念,视频与动画一样，也是由连续的画面组成，当以一定的速度播放时，就得到连续运动的感觉。视频与动画都是动态的图像主要区别：类似于图形与图像的区别，即帧图像画面的产生方式的不同。计算机动画：采用计算机图形技术，借助于编程或动画制作软件生成的一组连续画面。视频：使用电视摄像设备捕捉的图像。,模拟视频与数字视频,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，它在时间和空间上都是连续的，如电视、电影都属于模拟视频的范畴。优点：成本低和还原性好，其视频画面往往会给人一种身临其境的感觉。缺点：长时间存放后视频质量会降低；或者经过多次复制之后，画面的失真就会很明显。数字视频：不仅可以无失真地进行无限制的复制，而且可利用计算机进行创造性的编辑处理。,视频信息的数字化,一般采用分量数字化方式，其过程相对复杂