东北大学《计算机基础》课件-第8章（张老师）.pptx

第第8章章 多媒体技术基础多媒体技术基础 本章导读本章导读：本章主要介绍有关多媒体技术的基本概念，多媒体计 算机系统的硬件和软件组成，多媒体关键技术等基础知识，并介绍了数据压缩技术、音频处理技术和视频处理技术，最后介绍了图形、图像、动画的制作技术。本章主要知识点本章主要知识点：多媒体计算机系统组成和多媒体关键技术 音频、视频处理技术 图形和图像的处理技术 动画制作技术 第第8章章 多媒体技术基础多媒体技术基础 1.1.概述概述 2.2.媒体信息处理技术媒体信息处理技术 3.3.媒体制作软件媒体制作软件 8.1 概述概述 返回本章目录 1.1.基本概念基本概念 2.2.多媒体计算机系统多媒体计算机系统 3.3.多媒体关键技术多媒体关键技术 8.1.1 基本概念基本概念 1媒体 人与人之间进行信息沟通和交流的中介物称之为“媒体”。一般 有 两种含义：一是指交流、传播信息的载体；二是指存储信息的实体。媒体大体上可以分成5类：（1）感觉媒体（2）表示媒体（3）表现媒体（4）存储媒体（5）传输媒体 各种媒体之间的关系如下图所示。表现媒体（输入）存储媒体 感觉媒体 表示媒体 表现媒体（输出）表示媒体 感觉媒体 8.1.1 基本概念基本概念 返回本节目录 2.2.多媒体多媒体 人们将文本、数字、音频、视频、图形、图像、动画所构成 的复合体统称为“多媒体”。特点如下：（1）数据量大（2）数据类型多（3）数据类型之间的差 别大（4）多媒体数据的输入输出复杂 3.3.多媒体技术多媒体技术 多媒体技术是指计算机综合处理文本、图形、图像、声音、视频等多种媒体信息，使它们建立一种逻辑连接，并集成为一个 交互性系统的技术。多媒体技术具有以下四个特性：（1）多样性（2）集成性（3）交互性（4）实时性 8.1.2 多媒体计算机系统多媒体计算机系统 返回本节目录 多媒体计算机系统是指具有多媒体信息处理能力的计算机 系统。它主要由多媒体硬件系统和多媒体软件系统组成，其层 次结构如下图所示。多媒体应用系统 多媒体创作系统 多媒体核心系统 多媒体 I/O 接口 多媒体计算机硬件系统 多媒体外设 图 8-2 多媒体计算机系统层次结构 8.1.2 多媒体计算机系统多媒体计算机系统 1.1.多媒体计算机硬件系统多媒体计算机硬件系统（1）主机（2）多媒体接口卡（3）多媒体外部设备。2.2.多媒体计算机软件系统多媒体计算机软件系统 1多媒体系统软件：多媒体驱动软件 驱动器接口程序 多媒体操作系统 媒体素材制作软件及多媒体库函数 多媒体创作工具和开发环境 2多媒体应用软件 8.1.3 多媒体关键技术多媒体关键技术 返回本节目录 1.1.多媒体数据压缩多媒体数据压缩/解压缩技术解压缩技术 多媒体信息数据量非常大，要想实时处理非常困难。因此，压 缩/解压缩技术是多媒体技术的重要研究课题。2.2.多媒体软件平台技术多媒体软件平台技术 主要涉及多媒体操作系统、多媒体创作工具等。3.3.多媒体输入多媒体输入/输出技术输出技术 媒体输入/输出技术包括媒体变换技术、识别技术、媒体理解技 术和综合技术。4.4.多媒体系统软件技术多媒体系统软件技术 主要包括多媒体操作系统，多媒体编辑系统、多媒体数据库技 术等。8.28.2 媒体信息处理技术媒体信息处理技术 1.1.数据压缩技术数据压缩技术 2.2.音频处理技术音频处理技术 3.3.视频处理技术视频处理技术 8.2.1 数据压缩技术数据压缩技术 数据压缩技术必须满足三项要求：一是压缩比大；二是实 现压缩的算法简单，压缩/解压缩速度快；三是数据经解压缩 后恢复质量要好，要尽可能地接近原始数据。1 1概述概述 数据压缩是一种数据处理方法，它的作用是将一个文件的 数据容量减少，同时又基本保持原有文件的信息内容。数据压 缩的目的就是减少信息存储的空间，缩短信息传输的时间。当 需要使用这些信息时，则需要通过解压缩将信息还原回来。8.2.1 数据压缩技术数据压缩技术 2.2.数据冗余的基本概念及种类数据冗余的基本概念及种类 人们研究发现，多媒体数据中存在大量的冗余。数据压缩就 是研究如何利用原始信息中存在的大量冗余信息来减少数据量的 方法，这些冗余信息具有相关性是数据可以压缩的重要原因。利用信息相关性进行数据压缩，可以不损失原有信息的内容，因此可实现“无损压缩”或称“冗余压缩法”。这是一种可逆压 缩。经 压缩后不能将原有信息完全保留的压缩方式称“有损压缩”或称 “熵 压缩法”，它是一种不可逆压缩。数据冗余可以分为以下几种：（1）空间冗余（2）时间冗余（3）视觉冗余。3.3.压缩算法举例压缩算法举例（游程编码法游程编码法）8.2.8.2.2 2 音频处理技术音频处理技术 1.1.音频信息音频信息 在多媒体技术中，人们通常将声音媒体分为三类：（1）波形声音（2）语音（3）音乐 2.2.音频文件的基本格式音频文件的基本格式（1）WAV文件（2）MIDI文件 3.3.数字化音频信号数字化音频信号 表示声音的模拟信号是时间和幅度上连续的物理量，不能由计 算机直接处理，必须将其数字化，即在时间和幅度上将连续变化的 声音信号离散化。数字化声音信号首先应对声音波形采样，然后将采样结果进行 量化，变换成计算机可以表示的数值。数字化音频信号质量的好坏主要取决于采样频率、量化精度和 声道数等因素。8.2.8.2.2 2 音频处理技术音频处理技术 4.4.音频信号的获取音频信号的获取 常见的声音信息的获取方式有：通过声音数字化接口的录音设 备将声音直接或转录到计算机中。实际上，这个方法就是将模拟声 音信号经过采样、量化进行数字化的过程。另外一种方式是购买声 音素材库，这是已经数字化好的数字声音信息，通常质量比较高。演示演示：录音机录制声音信录音机录制声音信号号 5.5.音频编辑与特效处理软件音频编辑与特效处理软件录音机录音机 对于数字化后的波形声音文件，可以使用声音处理实用软件工 具对其进行剪切、连接、混合、音调升降处理，并可以为其增加回 音、频率过滤、边缘效果等特殊效果。演示演示：音频编辑与特效处理音频编辑与特效处理 返回本节目录 8.2.8.2.3 3 视频处理技术视频处理技术 返回本节目录 1视频信息视频信息 任何动态图像都是由多幅连续的图像序列构成。每一幅图像沿 着时间轴保持一个t时间，以较快的速度顺序更换为另一幅图像，连续不断地显示，就形成了动态图像。当每一帧图像是人工或计算机产生的时候，被称为“动画”；当 每一帧图像是通过实时获取的自然景物时，被称为“视频”。它具 有 以下特点：具有时间连续性 数据量更大 帧与帧之间具有很强 的相关性 对实时性要求很高，必须在规定时间内完成更换画面 播放的过程。视频有模拟和数字两种形式。8.2.8.2.3 3 视频处理技术视频处理技术 2.视频文件的基本格式 1AVI格式：是一种将视频信息与同步音频信号结合在一起存 储的多媒体文件格式，以帧为存储动态视频的基本单位。在每一帧中，都是先存储音频数据，再存储视频数据。总体看来，音频数据和视频 数据相互交叉存储。2MOV格式：是Quick Time视频处理软件所选用的视频格式。3MPG格式：是采用MPEG方法进行压缩的全运动视频图像文 件格式。3.视频信息的获取 获取数字视频信息主要有两种方式：一种是将模拟视频信号数字 化；另一种是利用数字摄像机拍摄实际景物，从而直接获得无失真的 数字视频。返回本章目录 8.2.8.2.3 3 视频处理技术视频处理技术 4视频编辑与特效处理软件Adobe Premiere Adobe Premiere是Adobe公司推出的一种专业化数字视频处理软 件。它可以配合多种硬件设备进行视频捕获和输出，并提供各种精确 的视频编辑工具，能生产广播级质量的视频文件。因此，它可以为多 媒体应用系统增添高水平的创意。Adobe Premiere的基本功能包括：可以实时采集视频信号，采集精度取决于视频卡和计算机 将多种媒体数据综合处理为一个视频文件 具有多种动态视频图像的特技处理功能 可以配音或叠加文字和图像 返回本节目录 Premiere应用程序界面 8.2.8.2.3 3 视频处理技术视频处理技术 8.8.3 3 媒体制作软件媒体制作软件 1.1.图形图像的制作与处理图形图像的制作与处理 2.2.动画的制作动画的制作 8.3.1 图形图像的制作与处理图形图像的制作与处理 1图形和图像 图形是利用绘图软件绘制出来的，由有点、直线、圆、椭圆等 基本图元组成。图形使用矢量格式，即图形文件中记录的是绘制图 形中图元的一条条命令，所以文件很小。图像是由像素点阵组成的画面，它一般是通过扫描仪或数字相 机输入的，也可以是通过图像处理软件在计算机上制作的，又称为“位图图像”。图像能够逼真地表现自然景色，适于表现真实场景，但在放大 或缩小时会造成失真，可能会出现严重的颗粒状，导致图像边缘出 现锯齿状。而图形是由数学算法计算出来的，包含了很多的图元，因此在进行缩放或旋转操作时不会产生失真，但不适于表现真实感 很强的画面。8.3.1 图形图像的制作与处理图形图像的制作与处理 2图形图像文件的基本格式（1）PCX格式（2）BMP格式（3）TIF格式（4）TGA格式（5）GIF格式（6）JPG格式（7）PNG格式 3.图形图像的获取 1图形的获取：利用软件绘制图形 利用数字化仪绘制图形 利用光笔绘制图形 2图像的获取：可以利用图像采集设备（如扫描仪、数码相机 等）将其输入到计算机中。8.3.1 图形图像的制作与处理图形图像的制作与处理 4.4.图像的加工处理图像的加工处理 1图像几何运算：包括图像的缩放、剪贴、平移、旋转 和变形等操作。2图像增强：指增强图像中有用的信息，减少噪音。3图像复原和重建：就是对退化或劣化的图像进行校正 处理、滤去退化痕迹、恢复图像的本来面目。4图像分割和特征提取：是将图像分割成不同的部分或 区域的过程，然后检测和提取图像的特征。5图像编码和压缩：对图像进行压缩。8.3.1 图形图像的制作与处理图形图像的制作与处理 5.5.图像处理软件图像处理软件PhotoshopPhotoshop Photoshop的主要功能如下：1支持多种文件格式 2强大的绘图功能 3灵活的选取功能 4方便的调整 5支持多种色彩模式 6变形功能 7丰富的滤镜功能 8提供图层和通道功能 8.3.1 图形图像的制作与处理图形图像的制作与处理 Photoshop 7.0中文版的应用程序界面 8.3.8.3.2 2 动画的制作动画的制作 1.1.动画动画 计算机动画按生成的方式可以分为逐帧动画、关键帧动画、算 法动画和实时动画等。1逐帧动画：是在计算机上先绘出关键帧，再根据关键帧绘 制中间帧。2关键帧动画：与逐帧动画的区别在于关键帧创作出来后，中间帧不再需要人来“画”，而是由计算机根据对两个相邻关键帧 之 间的差别分析“计算”出来的。又分为两种 形状插值动画 参 数 关键帧动画。3算法动画：是根据对象的运动规律，建立运动的数学模型，通过计算来确定对象的运动轨迹，故这种方法又叫做“建模动画”。4实时动画：是计算机一边计算边显示来产生动画。8.3.8.3.2 2 动画的制作动画的制作 2 2二维动画二维动画 二维动画由一系列关键帧和中间帧组成，每一帧都是一幅平面 图形图像。制作二维动画要建立相当数量的帧画面，并对每一帧画 面的动画角色进行设置，确定每个角色的位置和角色之间的相互关 系，建立他们的运动轨迹和角色图形图像变化的规律，建立动画背 景和背景变化规律，配上声音解说和背景音乐，最后生成动画并形 成可以播放的文件格式。优点：使用计算机描线上色，工作方便，操作简单，颜色一致，界线非常准确，不需晾干，不会窜色，改色方便，价格便宜，发现 问题随即就能在计算机上修改，既方便又节省时间。缺点：计算机只能代替手工动画中重复性强、劳动量大的那部 分工作，代替不了人的创造性劳动。8.3.8.3.2 2 动画的制作动画的制作 3 3三维动画三维动画 实际上是使用计算机模拟现实生活中的三维空间物体，在计算 机中建立