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计算机应用技术基础,任课教师：答疑时间：联系电话：Email账号：,第4章 多媒体应用基础,3,引言,多媒体技术（Technique of MultiMedia）是计算机技术、通信技术、音频技术、声频技术、图像压缩技术、视频传播技术、文字处理技术等多种技术的结合、集成和发展。在多媒体时代，存储、处理和展示多媒体信息已成为计算机应用的重要功能。本章论述多媒体技术与应用的基础知识，包括：多媒体技术、多媒体系统的含义及其特点，音频、图像、动画和视频信息的处理技术，网络上的多媒体应用技术等内容。,4,学习目标,通过本章内容的学习，学生应该能够做到：1.了解：多媒体技术的基本概念、多媒体信息的数字化、多媒体信息的压缩技术和多媒体网络应用和技术。2.理解：多媒体信息处理技术，包括音频、图像、图形、动画、视频信息的处理技术。3.掌握：简单的音频信息处理技术，图像处理信息技术和动画信息处理技术4.应用：能简单地使用Audition、Photoshop、Flash等多媒体处理软件，完成多媒体作品的制作。,4.1 多媒体技术的基本概念,多媒体技术简单地说，是计算机技术将文、图、声、像媒体结合起来进行传播、处理和存储的技术,6,媒体的定义和多媒体的信息处理,国际电信联盟（ITU，International Telecommunication Union）下属的国际电报电话咨询委员会（CCITT，Consultative Committee International Telegraph and Telephone）的定义媒体可以分为五大类：感觉媒体、表示媒体、显示媒体、存储媒体和传输媒体。而多媒体（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感觉媒体（Perception Medium）感觉媒体是指能直接作用于人的感觉器官，包括了人类的各种语言、音乐、其他声音、文字、图形、图像、动画等表示媒体（Representation Medium）表示媒体是对数、文、声、形、图五类信息的数字化表示显示媒体（Presentation Medium）显示媒体分为输入媒体和输出媒体。输入媒体如键盘、鼠标、光笔、扫描仪、数字化仪、数码相机、摄像机、话筒等；输出媒体如显示器、打印机、投影仪、绘图仪、喇叭等存储媒体（Storage Medium）存储媒体又称为存储介质，主要有硬盘、CD-ROM、DVD等传输媒体（Transmission Medium）传输媒体指的是通信的载体，主要是网络设施。,7,多媒体的信息处理,多媒体信息通常是指在媒体中传播的信息，是指文字、声音、图形、图像、动画、电视图像（video）等多媒体信息都是以数字的形式存储和传输的多媒体信息处理是使用计算机，实现对多媒体信息的获取、制作、加工、处理、存储、传播、表示和显示,8,多媒体信息处理的研究领域,多媒体数据的表示技术文字、声音、图形、图像、动画、影视等媒体在计算机中的表示方法 多媒体创作和编辑工具使用工具将会大大缩短提供信息的时间，将来人人都要会使用多媒体创作和编辑工具，就像现在我们使用笔和纸那样熟练多媒体数据的存储技术包括CD技术，DVD技术等多媒体的应用开发包括多媒体CD-ROM节目(title)制作，多媒体数据库，环球超媒体信息系统(Web)，多目标广播技术(multicasting)，影视点播(video on demand，VOD)，电视会议(video conferencing)，远程教育系统，多媒体信息的检索等,9,4.1.2 多媒体系统,1.系统的特征2.多媒体信息处理的基本技术压缩技术超大规模集成电路（VLSI，Very Large Scale Integrated）存储技术同步技术网络技术其他技术的支持3.多媒体系统多媒体个人计算机系统（MPC）通用的计算机多媒体系统多媒体工作站,4.2 多媒体信息的数字化,多媒体信息的数字化是多媒体信息处理的基础，多媒体信息的数字化包括了采样、量化、编码和存储四个过程，媒体信息的不同，如声音、图形、图像、视频等，其数字化的方法也不同,11,4.2.1 声音媒体的数字化,1.采样2.量化3.编码4.存储声音数字化后的每秒所需要的存储空间为：存储空间=（采样频率量化位数）/8若采用双声道的立体声，则存储空间增加一倍,12,4.2.2 图像媒体的数字化,1.分辨率分辨率有图像分辨率与屏幕分辨率之分屏幕分辨率与显示模式有关，标准VGA图形卡的最高分辨率为640480图像分辨率是指图像水平和垂直方向的像素个数，图像分辨率决定了图像在一定屏幕分辨率下的显示尺寸，图像分辨率越高，显示的图像越大2.灰度经过采样和量化后，一幅黑白的图像在每一像素的表示可以采用的等级就是图像的灰度等级常用的灰度等级是256，即用8位二进制表示3.色彩图像的色彩是由色彩位数决定，采用RGB（红绿蓝）三基色，每一颜色用8位，共24位，能表示16,772,216种颜色4.存储图像数字化后所需要的存储空间为：存储空间=（水平分辨率垂直分辨率色彩位数）/8例如，一幅分辨率为1024768的24位的彩色图像，其数据量为1924*768*24/8=2.356Mb,13,4.2.3 图形媒体的数字化,图形是指点、线、面、体几何形状及其几何属性1.矢量图矢量图是用一组指令集合来描述图形的内容矢量图不需要对每一点进行量化保存，只需描述对象的几何特征即可显示矢量图要有专门的软件支持，这些软件将描述图形的指令转换为屏幕上显示的形状和颜色2.变换矢量图容易进行移动、缩放、旋转、扭曲等变换矢量图与分辨率无关，不会因为缩放矢量图而使显示的图形变模糊、或产生马赛克、或变形3.存储量矢量图在表现线框型的图画、工程制图、美术字时，存储量较小对于具有灰度或色彩的图形，实际上就按图像的数字化方法处理,14,4.2.4 视频媒体的数字化,视频（Video）是由一幅幅的图像序列组成，每一幅图像称为一帧（Frame），当帧以一定的速率连续显示时，将得到连续运动的视频图像。帧运动的速率单位是fps，每秒的显示帧数。通常伴随视频图像还有一个或多个音轨，以提供配套的声音。,15,1.色彩空间表示,多媒体系统最常用的色彩空间表示有：RGB、YUV、YIQ和YCrCb四种RGB。RGB分别代表红绿蓝三种基色。从理论上讲，任何一种颜色都可用RGB三种 YUV。在PAL彩色电视制式中使用YUV模型，Y表示亮度，UV用来表示色差，U、V是构成彩色的两个分量，YUV表示法的重要性是它的亮度信号Y和色度信号U、V是相互独立的，所以可以对这些单色图分别进行编码YIQ。在NTSC彩色电视制式中使用YIQ模型，其中的Y表示亮度，I、Q是两个彩色分量YCrCb。YCrCb适用于计算机用的显示器,16,2.电视视频标准,目前国际上流行的电视制式标准有三种：NTSC制式、PAL制式和SECAM制式。NTSC制式NTSC制式由美国全国电视标准委员会（National Television Standards Committee）制订，即正交平衡调幅制式。PAL制式PAL制式的全称为Phase Alternate Line，即正交平衡调幅逐行倒相制式。SECAM制式SECAM制式的全称为Sequential Couleur Avec Memoire，或Sequential,17,3数字化,视频信息的数字化是指在一段时间内以一定的速度对视频信号进行获取并加以采样后形成数字化数据的处理过程。电视制式的视频信号是模拟的，计算机在使用电视制式的视频,4.3 多媒体信息压缩技术,多媒体信息压缩技术（包括编码技术）是实现多媒体信息处理的关键技术，目的是减少存储容量和降低数据传输量。,19,4.3.1 数据压缩概述,信息压缩理论主要讨论信息的度量的方法和信息压缩技术两个方面1.信息度量与信息压缩信息度量信息的度量是排斥了信息的主观含义的一种概率信息信息压缩信息压缩是去掉信息中的冗余，即保留不确定的信息，去除确定可推知的信息,20,数据压缩概述,2.无损压缩和有损压缩无损压缩无损压缩是数据压缩和解压缩过程中，不会改变或损失，解压缩后的数据是对原始对象的完整复制有损压缩有损压缩在数据压缩过程中会造成一些信息的损失，只要这种损失被限制在允许的范围内，并且解压缩后的数据对原始对象的复元，完全适合人体的听觉、视觉不十分敏感的生理特征3.对称压缩和不对称压缩对称压缩压缩算法和解压缩算法是一样的，是一种可逆操作不对称压缩不对称压缩是指压缩和解压缩的运算速度是不相同的4.影响数据压缩的因素压缩比、质量和压缩解压缩速度等,21,4.3.2 编码技术概述,多媒体信息的编码就是用数字代码的形式对多媒体信息进行表示的方法1.编码技术的标准化2.自适应差分脉冲编码调制（ADPCM）,22,4.3.3 静止图像压缩标准JPEG,ISO规定了静止图像压缩标准JPEG（Joint Photographics Expert Group）JPEG标准适合于照片、传真和印刷图像，压缩率为10:1到100:11.JPEG编码模式JPEG有四种不同的压缩模式无损编码模式 DCT顺序编码模式DCT累进编码模式DCT分层编码模式2.DCT（Discrete Cosine Transform）编码3.DPCM（Differential Pulse Code Modulation）编码,23,4.3.4 运动图像压缩标准MPEG,ISO规定了动态图像压缩标准MPEG（Motion Picture Expert Group），实现了对视频、音频压缩，以及多样压缩数据的同步和复合，产生一个单一的位流MPEG标准包括了：MPEG-1、MPEG-2、MPEG-3、MPEG-4、MPEG-71.MPEG-1标准MPEG-1标准1991年制订，有三个部分组成：(1)MPEG-1图像(2)MPEG-1声音(3)MPEG-1系统,24,运动图像压缩标准MPEG,2.MPEG-2标准MPEG-2标准是对MPEG-1标准扩充、丰富和完善。适用于宽屏幕和高清晰电视（HDTV）的高质量电视广播MPEG-2解码器通常支持MPEG-1标准和MPEG-2标准。MPEG-2的基本分辨率为720480，传输速率为每秒30帧，具有CD的音质。MPEG-2允许在一定范围内改变压缩比，在画面质量、存储容量和带宽之间权衡。MPEG-2压缩比高达200:1。实际的压缩比依赖于重放的质量，运动和背景的变化越多，压缩比越少。MPEG-2能够对可变分辨率的视频信号进行压缩编码，传输速率为10M bps。3.MPEG-3标准MPEG-3标准是为高清晰度电视设计，由于画面有轻度的扭曲，现已为MPEG-2 High-1440 Level中的一部分替代4.MPEG-4标准MPEG-4标准适用于窄带可视电话，是基于交互式内容的压缩标准5.MPEG-7标准MPEG-7标准用以对多媒体数据作描述，2000年11月出版国际标准,4.4 音频信息处理技术,数字音频主要有：Wave波形音频、MIDI音频和CD音频，三种音频处理技术,26,4.4.1 声音与音频概述,声音是携带信息的极重要媒体，是多媒体技术研究中的一个重要内容1.声音声音信号的两个基本参数是频率和幅度2.声音的术语声音中经常用到：音调、音质、音量、语音和音宽等术语3.分贝（dB）分贝是音频信号的强度指标，分贝的幅度就是音量4.声音质量与数据率声音信号的重要参数是带宽，它用来描述组成复合信号的频率范围5.声音文件现在主流的音频格式文件有：WAV音频、MP3歌曲、VQF音频、RM在线听、微软新品WMA、MIDI音乐，常见的声音文件的扩展名见表4-4,27,4.4.2 Wave音频,1.Wave音频的特性Wave音频是波形音频，是多媒体计算机获取音频的最直接、最简便的方式2.Wave音频文件Wave音频文件又称为波形文件，是Windows使用的标准数字音频，文件的扩展名为.wav3.Wave音频文件的制作Wave音频文件制作的工具软件为Windows自带的“录音机”，是Wave音频文件录制、混合、播放、编辑和多Wave音频文件间简单处理的常用工具,28,4.4.3 MIDI音频文件,1.MIDI简介MIDI（Musical Instrument Digital Interface）是电子乐器数字接口，是音乐合成器（Music Synthesizers）、乐器（Musical Instruments）和计算机之间交换音乐信息的一种标准协议MIDI是乐器和计算机使用的标准语言是一套指令指示乐器（MIDI设备）做什么和怎么做，如演奏音符、加大音量、生成音响效果等MIDI不是声音信号，而是发给MIDI设备或其它装置让它产生声音或执行某个动作的指令,29,MIDI音频文件,2.FM合成法数字式频率调制合成法（Digital Frequency Modulation Synthesis），简称FM合成法3.乐音样本合成声音乐音样本合成法是把真实乐器发出的声音以数字的形式记录下来，播放时改变播放速度，从而改变音调周期，生成各种音阶的音符在真实乐器上演奏不同的音符，选择44.1 kHz的采样频率、16位的乐音样本记录，这就完成了乐音样本的采集乐音样本通常做在ROM芯片上4.电子乐器数字接口（MIDI）系统MIDI协议提供了一种标准的和有效的方法，用来把演奏信息转换成电子数据，MIDI信息是以“MIDI Messages”传输的,30,4.4.4 CD音频文件,CD音频文件扩展名为CDA，也称CD音乐格式其取样频率为44.1kHz，16位量化位数CD存储采用了音轨的形式，又叫“红皮书”格式记录的是波形流，是一种近似无损的格式,31,4.4.5 其他音频文件,除了WAV格式、MIDI格式、CD格式文件外，其他常用的音频文件见表4-6。,32,4.4.6 音频文件的相互转换,音频格式之间的相互转换最常用的是通过WAV文件，只要能做到各种格式与WAV格式之间的转换，再借助WAV实现格式间的转换通用的格式转换工具有WinampCoolEdit可以支持SAM、WAV、IFF、SVX、AIF、SND、VOX、DWD、AU、SND、VCE、SMP、VOC、VBA等多种格式国产豪杰的“音乐工作室”音频格式转换的常用工具和转换工具实现的转换见表4-7和表4-8,33,4.5 图像信息处理,图形（Graphics）和图像（Image）是两个不同的概念图像的表示形式是位图图形的表示形式是矢量图,34,4.5.1 图像信息,图像是指由输入设备捕获的实际场景画面，或以数字化形式存储的任意画面位图由数字阵列信息组成，阵列中的各项数字用来描述构成图像的各个点的颜色和强度等信息位图的质量主要由图像的分辨率和色彩位数决定位图适合表现含有大量细节的画面，如复杂场景、明暗变化、丰富色彩等，并能直接、快速地显示在屏幕上,35,4.5.2 图像信息的输入技术,图像信息的表现形式是位图图像信息的获取主要通过扫描仪、数码相机等图像捕获设备获得1.扫描仪图像信息的输入技术扫描仪的性能指标主要有：分辨率、色彩位数和扫描速度扫描仪一般都配置相应软件，许多图像处理软件也支持流行的扫描仪OCR（Optical Character Recognition）是光学符号识别技术，OCR通过扫描或摄像等光学方式获取纸质上的文字图像，利用各种模式识别算法，分析文字形态特征，判断出文字的标准码，并按通用格式存储在文本文件中2.数码相机信息采集技术数码相机是集光、电、机于一体的产品数码相机由镜头、CCD、A/D（模数转换器）、MPU（微处理器）、内置存储器、LCD（液晶显示器）、PC卡（可移动存储器）和接口（计算机接口、电视机接口）等部分组成,36,图像信息的输入技术,3.数码相片的拍摄、输入技术、处理与输出技术(1)数码相片的拍摄数码相片的拍摄可以是数码相机、数字摄像机、数字摄像头、手机等数码变焦实质上是在镜头原视角的基础上，在CCD影像信号范围内，截取一部分影像进行放大数码相片的优势在于：即拍即见、直接形成数字影像(2)输入技术数码相片通过USB接口直接输入存储在计算机的硬盘上(3)数字图像的处理数字图像可通过计算机进行修整或创作既包括了对曝光、反差、色彩、色调、裁剪等一切摄影画面的常规处理，也包括了拼接、合成、变换背景、变形、浮雕效果、油画效果、马赛克效果等各种特技处理，甚至对拍虚了的相片也能进行提高清晰度的处理等(4)输出技术屏幕或电视的直接观看、打印或扩印成照片、制作成光盘或VCD、E-mail传送、通过照片记录仪制作彩色、黑白负片或正片等,37,4.5.3 数字图像文件,常见的数字图像文件形式列于表4-9。,38,4.5.4 图像信息处理的常用软件,常用的图像信息处理软件有：英国Corel System公司的Photo PaintAldus公司的Photo StylerAdobe公司的PhotoShop等其中最著名的是PhotoShop,39,4.5.5 图像信息的处理,图像信息处理软件的功能包括支持多种图像数据格式及其相互间的转换具有一定的绘图功能具有图像编辑功能，如对选择的某一区域进行裁剪、复制、粘贴、添加文字等操作具有变形变换功能，如翻转、旋转、变形、透视等操作具有优化处理功能，如色差、光亮度、饱和度、去噪音、模糊、锐化、边界等操作，及其他的特技处理效果,4.6 图形信息处理,图形是多媒体信息中的又一种表现形式，与图像的最大区别在于其描述方法的不同,41,4.6.1 图形信息,图形是指几何数据和非几何属性组成几何数据是指点、线、面、体组成的直线、折线、多边形、曲线、圆、圆弧、图表等几何元素；非几何属性包括灰度、色彩、线型、线宽、透明度等。计算机图形是利用计算机生成、绘制（Draw）、处理、显示形成的对象，由几何数据和几何模型形成矢量图是用一组指令集合来扫描图形的内容这些指令描述了构成该图形的所有直线、折线、多边形、曲线、圆、圆弧等几何元素的位置、维数、形状等。矢量图形显示时要有专门的软件支持，由软件将描述的图形指令转换为屏幕上显示的形状和颜色。矢量图与分辨率无关，图形经过移动、缩放、旋转、扭曲等处理也不会发送模糊,42,4.6.2 图形信息的生成技术,图形信息一般可以通过图形软件生成而获得1.图形输入设备图形软件所需的信息由图形设备输入。图形输入设备在逻辑上分为：定位设备（Locater）、描画设备（Stroke）、定值设备（Valuator）、选择设备（Choice）、拾取设备（Pick）、字符串设备（String）等。图形输入设备采用跟踪轨迹、记录坐标点的方法输入图形。主要输入的数据形式为直线、折线、圆、圆弧组成的图形的几何数据。常用的输入设备有数字化仪、键盘、鼠标、光笔、触摸屏、话筒等。2.图形输入的控制图形输入的常用控制方式：请求方式、取样方式、事件方式及其组合形式3.图形的输入技术交互技术是图形的输入技术，包括了：定位技术、橡皮条技术、拖曳技术、菜单技术、定值技术、拾取技术、网格技术和吸附技术4.图形信息的数据接口与交换标准图形信息的数据接口与交换标准中最为著名的是德国的GKS（Graphics Kernel System，图形核心系统）标准和美国的PHIGS（Programmers Hierarchical Interactive Graphics System，程序员层次型交互式图形系统）标准,43,4.6.3 数字图形文件,常见的数字图形文件形式列于表4-10。,44,4.6.4 图形信息处理的常用软件,产生矢量图的常用软件有CorelDraw、Flash、Fireworks、AutoCAD、3DSMAX等著名设计软件是AutoCAD著名的动画制作软件是Flash,45,4.6.5 图形信息的处理,图形信息处理是使用图形信息软件进行的，图形信息处理软件的功能包括图形生成功能。能准确、真实和实时地表示物体，生成图形；山水花草云烟等模糊景物的生成；精确表示数学分析的曲线曲面等。图形编辑功能，如对几何元素的插值、拟合、拼接、分解、过渡、光顺、整体修改、局部修改等操作。绘画功能。如设计各种图案、花纹、工艺外形等，甚至表现传统的绘画艺术（油画、中国画等）、书法，广告等。动画功能。能设计动画、电视广告，甚至电视电影等。支持多种图形数据格式及其相互间的转换。特殊处理功能，如几何变换、投影变换和窗口裁剪等操作。,4.7 动画信息处理,使用计算机进行动画信息处理可以分解为对一系列图形、图像处理的综合，在此过程中需要解决的主要问题包括如何保存系列图像和图形可以冗余最小、如何实现图像的过渡等,47,4.7.1 动画信息,动画信息包含了一系列变化了的画面以及使这些画面能够连续播放的信息1.动画（Animation）动画是通过连续播放一系列画面，给视觉造成连续变化的图画基本原理是“视觉暂留”的特性造成一种流畅的视觉变化效果“视觉暂留”是指人的眼睛看到一幅画或一个物体后，在1/24秒内不会消失广义而言，把一些原先静止的东西，经过影片的制作与放映，变成会活动的影像，即为动画2.帧（Frame）组成动画的每一张图片称为帧，帧是动画的最小单位，帧分为关键帧（Key-Frame）。任何动画要表现运动或变化，一个动作变化部分，至少前后要给出两个不同的关键状态，表示关键状态的帧叫做关键帧过渡帧。在两个关键帧之间，完成过渡画面的帧叫做过渡帧关键帧和过渡帧的联系和区别两个关键帧的中间可以没有过渡帧（如逐帧动画）过渡帧前后肯定有关键帧关键帧中可以包含形状、剪辑、组等多种类型的元素或诸多元素过渡帧中对象只能是剪辑（影片剪辑、图形剪辑、按钮）或独立形状,48,动画信息,3.帧频帧频是指一秒钟动画所包含的帧的数量，用“帧/秒”或“FPS”表示4.动画的分类从制作技术和手段上，动画可分为以手工绘制为主的传统动画和以计算机为主的电脑动画按动作的的表现形式来区分，动画大致分为接近自然动作的“完善动画”（动画电视）和采用简化、夸张的“局限动画”（幻灯片动画）从空间的视觉效果上看，又可分为平面动画和三维动画从播放效果上看，可以分为顺序动画和交互式动画从每秒放的幅数来讲，还有全动画（24FPS）（迪斯尼动画）和半动画（少于24FPS）,49,4.7.2 动画信息的生成,动画信息的形成手段可以是人工的方式，也可以通过建立模型后由计算机自动生成,50,1.手工动画（Classical Animation）,手工动画又称卡通（Cartoon）意思是漫画和夸张，往往采用夸张拟人的手法将一个个卡通形象搬上银幕手工动画的制作通常由美术师绘制关键画，然后由美工使用关键画描绘出中间画，最后将这些画面拍照形成动画影片,51,2.计算机动画（Computer Animation）,计算机动画是指利用计算机图像与图形的处理技术，借助编程或动画制作软件生成一系列的画面，形成可供播放的连续帧计算机动画的原理与手工动画的的原理基本相似，在手工动画的基础上，将计算机技术应用于手工动画的制作和处理，并达到手工动画难以达到的效果,52,计算机动画,(1)计算机动画的应用计算机动画的应用相当广泛，可以是某一应用软件中某个对象或字幕的运动；电子出版物、电视片的片头和片尾的设计；广告制作；建筑装潢；游戏制作；电影特技；计算机动画片等(2)实时动画与逐帧动画实时动画（Real-time）也称为算法动画是通过各种算法来实现物体运动控制。实时动画的响应时间与计算机的运算速度、图形计算的软件和硬件、景物的简单和复杂、动画图像的大小等因素相关逐帧动画（Frame-by-Frame）也称帧动画，或关键帧动画逐帧动画是通过一帧一帧显示动画的图像序列而实现运动的效果(3)二维动画与三维动画二维动画（2D Animation）也称计算机辅助动画计算机主要是辅助动画师制作传统的平面动画，即将事先手工制作的原动画逐帧扫描输入计算机，由计算机完成描线上色，生成过渡帧，并用计算机控制运动方式三维动画（3 D Animation）也称计算机生成动画三维动画中参加动画的对象不是简单地由外部输入，而是根据三维数据在计算机内部生成，运动的轨迹和动作的设计也是在三维空间中考虑,53,计算机动画,(4)游戏动画、网页动画和影视动画游戏动画制作和表现是基于计算机的在保证一定的图像质量的基础上，更强调其交互显示的实时性，因而对计算机硬件的要求较高，特别是显示卡的要求网页动画制作和表现也是基于计算机的网页动画关注动画文件的大小，有利于网络传输；并不强调图像的真实性影视动画制作基于计算机，而表现则是影视屏幕等媒体影视动画更强调真实性，无论是场景还是人物应尽可能地“以假乱真”,54,4.7.3 动画制作软件,随着动画制作需求的不断深入，动画制作软件近年来有了极大的发展，从二维平面动画发展到三维立体动画、由简单动画发展到影视动画,55,1.专业二维动画制作软件,目前比较流行的专业二维动画软件 AnimoAnimo是英国Cambridge Animation公司开发的运行于SGI O2工作站和Windows NT平台上的二维卡通动画制作系统，代表作品有空中大灌篮、小倩、埃及王子等 USAnimationUSAnimation是加拿大Toon Boom公司开发的运行于Windows 2000平台上的排名世界第一的2D卡通制作系统产品，迪斯尼的动画片很多时候都是使用这个软件的，代表作品有美女与野兽等 RETASRETASPRO是日本Celsys株式会社开发的一套应用于PC机和苹果机的专业二维动画制作系统，代表作品有鲁宾三世、蜘蛛人、埃及王子等 Animation StandAnimation Stand是目前欧美国家最先进的、唯一能在所有高性能平台上都适用的二维动画制作系统 点睛动画制作系统点睛辅助动画制作系统是国内第一个也是唯一一个拥有自主版权的计算机辅助制作传统动画的软件系统，代表作品有海尔兄弟 其他系统西班牙Crater Software公司的软件包CTP，运行于任何Windows PC机上；意大利SoftImage公司的Toonz，运行于SGI超级工作站的IPIX平台、PC的Windows平台和苹果机的Mac平台；法国的PEGS有NT版本，是世界上唯一提供矢量与点阵两种方式的卡通软件，并可合成Flash文件格式,56,2.网页动画制作软件,网页动画主要有GIF动画和Flash动画 GIF动画GIF的全称为图像交换格式（Graphics Interchange Format），是Internet上最常见的图像格式之一GIF动画在Windows平台上的制作软件，有著名的Adobe公司的ImageReady、中国台湾地区友立公司的GIF Animation等Adobe公司的Fireworks有强大的矢量图制作能力 Flash动画Flash是美国Adobe公司的网页动画设计软件Flash动画的标准格式为SWF（Shockwave Format）,57,Flash动画设计制作,Flash动画设计的三大基本功能是整个Flash动画设计知识体系中最重要、也是最基础的绘图和编辑图形补间动画遮罩Flash动画说到底就是“遮罩+补间动画+逐帧动画”与元件（主要是影片剪辑）的不同组合绘图和编辑图形绘图和编辑图形是创作Flash动画的基本功在绘图的过程中要学习怎样使用元件来组织图形元素补间动画补间动画是设计的核心，有动画补间和形状补间两种形式在应用影片剪辑元件和图形元件创作动画时，有一些细微的差别应该完整把握遮罩遮罩是创作中不可缺少的功能使用遮罩配合补间动画，可以创建丰富多彩的动画效果：图像切换、火焰背景文字、管中窥豹等实用性很强的动画遮罩的原理非常简单，但其实现的方式多种多样，特别是和补间动画以及影片剪辑元件结合起来，可以创建千变万化的动画效果,58,3.三维动画制作软件,3ds Max3ds Max是3D Studio Max的简称，为美国Autodesk公司开发的基于PC系统的三维动画渲染和制作软件3ds Max广泛应用于广告、影视、工业设计、建筑设计、多媒体制作、游戏、辅助教学以及工程可视化等领域在游戏方面，主要客户有EA、Epic、SEGA等，大量应用于游戏的场景、角色建模和游戏动画制作在建筑方面，建筑效果图和建筑动画制作占据绝对的优势在室内设计方面，可用于制作3D模型，如沙发模型、客厅模型、餐厅模型、卧室模型等。在影视方面，热门电影阿凡达诸神之战、北京申奥宣传片等都引进了先进的3D技术,59,三维动画制作软件,MayaMaya是美国Alias/Wavefront公司（后被Autodesk公司收购）出品的世界顶级的三维动画软件Maya功能完善，工作灵活，易学易用，制作效率极高，渲染真实感极强，是电影级别的高端制作软件Maya不仅包括一般三维和视觉效果制作的功能，而且还与建模、数字化布料模拟、毛发渲染、运动匹配技术相结合Maya软件主要的商业应用的领域有：平面图形可视化，它大增进平面设计产品的视觉效果，强大功能开阔平面设计师的应用视野；网站资源开发；电影特技（其代表作品有蜘蛛侠、黑客帝国、指环王等）；游戏设计及开发,60,三维动画制作软件,LightWare 3DLightwave 3D是美国NewTek公司出品的一款高性价比的高端三维软件，它的功能非常强大，价格却很低廉LightWave 3D被广泛应用在电影、电视、游戏、网页、广告、印刷、动画等各领域操作简便，易学易用，在生物建模和角色动画方面功能异常强大；基于光线跟踪、光能传递等技术的渲染模块，令它的渲染品质几尽完美LightWave 3D在三维制作领域有相当重要的地位，好莱坞大片TITANIC中细致逼真的船体模型、REDPLANET中的电影特效以及恐龙危机2、生化危机-代号维洛尼卡等许多经典游戏均由LightWave 3D开发制作完成,61,4.7.4 虚拟现实（Virtual Reality）,虚拟现实（VirtualReality，VR）是当今计算机科学中最激动人心的研究课题之一虚拟现实系统又称为虚拟现实环境是指计算机生成的一个实时三维环境使用者可以在这环境中“自由地”运动，观察周围的景物，还可通过各种专用的传感交互设备与虚拟物体进行交互操作用户看到的是全彩色景象，听到的是虚拟环境中的音响，感觉（手、脚或皮肤等）到的是虚拟环境所反馈的作用力，从而让使用者产生一种身临其境的感觉,62,1.虚拟现实的含义,虚拟现实主要有三方面的含义：虚拟现实是利用计算机技术而生成的逼真的实体，使人对该实体具有真实的视觉、听觉、触觉、嗅觉、甚至味觉 可以通过自然技能与虚拟现实进行对话，即通过人的头部转动、眼的活动、四肢运动等各种人体的自然动作或技能可以与虚拟现实进行交互，具有真实感 虚拟现实往往会借助于三维的传感设备，来完成交互动作，如数据手套、数据衣服、头盔式显示器、三维操纵器等,63,2.虚拟现实的基本特征：,虚拟现实具有三个基本的特征（3I）：沉浸（Immersion）、交互（Interaction）和构想（Imagination）。沉浸借助于各种传感器，用户所看到的、听到的、感受到的一切都很真实，有身临其境的神奇 交互能用自然的方式对虚拟现实中的环境进行应对或操作 构想能使用户产生更丰富的联想,64,3.虚拟现实的技术,虚拟现实的基础技术是多媒体技术虚拟现实的主要技术包括实时三维图形生成技术、多传感交互技术、高分辨率显示技术虚拟现实技术系统有输入/输出设备、虚拟环境及其软件、计算机系统,65,4.产生虚拟现实环境的方法,产生虚拟现实环境的方法有：(1)基于模型的方法（ModelbasedMethod，MM），这种方法产生虚拟环境的步骤为：用放置在不同地点的多个摄像机将某环境或事物记录下来；利用计算机的视频技术抽取出环境或事物的三维模型；从虚拟摄像头的视角展示获得模型。具体的做法是:获得数据标度摄像头分离对象建立模型嵌入颜色交互回放。(2)基于图像的方法（ImagebasedMethod，IM），一般做法是：用摄像头连续扫描周围空间来获取某一区域完整的景物图像，将获取的景物图像，通过图像处理技术，按坐标映射到图形工作站的虚拟全景屏上，用户载上头盔显示器就可以看到所摄周围景物环境。5.虚拟现实系统的常用设备及要求,4.8 视频信息处理,视频信息处理主要包括视频信息的采集获取、还原播放和编辑处理等几个部分，其中编辑处理能力是视频信息处理的关键技术,67,4.8.1 视频信息,视频信息包括了运动图像和音效或伴音，其信息量大，表现力丰富数字视频源主要是模拟视频信号，因此在视频信息的模数或数模转换过程中，数据的质量不仅取决于多媒体计算机的硬、软件平台，还取决于模拟视频设备以及信号源的性能,68,4.8.2 视频信息的获取,数字视频信息的来源主要有三种：1.计算机生成的动画计算机动画是利用计算机表现真实对象和模拟对象随时间变化的行为和动作，其实质是计算机图形技术绘制出来的连续画面。2.工程静态图形或图像序列组合由一系列的静态图形或图像按照一定的顺序排列而成的，这些静态图形或图像的每一幅称为帧（Frame）。每一帧与相邻帧略有不同，当帧以一定的速度连续播放时，视觉暂留特性造成了连续的动态效果。3.视频采集卡采集通过视频采集卡将模拟视频信号转换为数字视频，并以数字视频文件的格式保存。,69,4.8.3 数字视频的采集系统,数字视频信息的获取由数字视频采集系统完成，采用的设备主要是数字摄像仪，也可以通过视频采集卡或转换设备获取数字视频信息,70,1.视频采集卡,视频采集卡有多种规格，应用于不同的环境和具有不同的技术指标一般视频采集卡采用帧内压缩的算法，将数字化的视频数据存储为AVI格式文件；高档的视频采集卡还能直接将数字化的视频数据实时压缩为MPEG-1格式文件,71,2.数字摄像机,数字摄像机可以实时地获取动态的实景，并将实景记录在在存储介质上数字摄像机的类型数字摄像机有MD摄像机、数字8mm摄像机和Mini DV摄像机MD摄像机将信号记录在MD光盘上，由于MD容量所限，连续拍摄时间较短数字8mm摄像机使用8Hi录像带，录像带价格低廉Mini DV摄像机性能价格比相对较高，体积小，重量轻，品种型号多。数字摄像机的特点DV（Digital Video，数字视频）摄像机通过CCD将光信号转换为图像信号、通过话筒得到的音频信号，经过模数转换并压缩处理后，由磁头记录DV摄像机具有：画面质量高、声音达CD水准、可拍摄数字相片、与计算机交换信息方便、信噪比高达54dB（不会出现上下颤抖、减少了雪花斑点）等,72,3.其他采集方式,除了数字摄像机实时地获取动态的实景外，磁带录像机与录像带和电视信号的采集也是常用的方式磁带录像机与录像带磁带录像机与录像带是提供视频信号源的最常用设备之一电视信号电视信号采集最简单的方法是先通过磁带录像机将节目录制在磁带上，然后通过录像机的Video或S-Video端口与MPC机上视频采集卡的相应端口相连，进行采集另一种是添置一块TV调谐卡接收电视信号，通过视频采集卡将解调后的复合模拟视频信号转换为数字视频AVI文件,73,4.数字视频的输出,数字视频的输出可以在计算机显示器上实现，也可以将数字视频文件转换为模拟视频信号在电视机上显示,74,4.8.4 常见视频文件格式,常见的视频文件形式列于表4-11,75,4.8.5 视频信息的处理常用软件,常用的视频编辑软件有Premiere、Video For Windows和Digital Video Productor、会声会影、Windows Moive Maker、MediaStudio、AfterEffect等其中Adobe公司开发的Premiere是视频编辑软件中功能较强的，在多媒体和电子出版中应用最广Windows Moive Maker是Windows系统自带的应用程序，使用简单、操作方便，是制作电子相册、小视频的普及型软件,76,4.8.6 视频信息的处理,视频信息处理是使用视频编辑软件进行的，体现在数字视频的编辑处理上，包括了视频画面的剪辑、合成、叠加、转换和配音等具有视频文件编辑功能的软件称为数字视频编辑器，简称为视频编辑器,4.9 多媒体网络应用,通常把声音通信和图像通信的网络应用称为多媒体网络应用(Mu