多媒体
应用技术
5-2
5.1 多媒体技术概述
一、媒体与多媒体
1.媒体 (媒介、媒质 )
媒体是信息表示、传递和存储的载体
存储信息的实体 纸张、磁盘、光盘
表示信息的载体 文本、图形、图像
声音、动画、视频
多媒体
应用技术
5-3
5.1 多媒体技术概述
媒体的种类 (CCITT)
感觉媒体 人的感官，如视觉、听觉等
表示媒体 为了处理和传输感觉媒体而人
为构造的媒体，如文本、图形、动画等
显示媒体 获取和表现信息的物理设备，
如键盘、鼠标器、显示器和音箱等
存储媒体 用来存放表示媒体的介质，如
磁盘、光盘和内存等
传输媒体 传输数据的载体，如光缆
多媒体
应用技术
5-4
5.1 多媒体技术概述
2.多媒体
通常是指 表示媒体,也就是
静态媒体,文本、图形、图像
动态媒体,声音、动画、视频
多媒体是融合两种或两种以上表示媒体
的一种人机交互式信息交流和传播媒体。
多媒体的实质,各种媒体数字化。
多媒体
应用技术
5-5
5.1 多媒体技术概述
二、多媒体技术
定义 将多种媒体信息通过计算机进行
数字化采集、编码、存储、传输、处理和再
现等，使多种媒体信息建立逻辑连接，并集
成一个具有交互性的计算机系统。
利用计算机综合处理 图文声像 。
特征 多样性
集成性
交互性、实时性
多媒体
应用技术
5-6
5.2 多媒体系统的组成
一、多媒体系统的层次结构
多媒体硬件系统,多媒体控制板卡及 I/O电路
多媒体驱动程序,用来控制和操纵多媒体硬件
多媒体操作系统, CD-RTOS(专用 ),Windows(通用
)
多媒体应用软件
多媒体开发工具
多媒体操作系统
多媒体驱动程序
多媒体硬件系统
多媒体
应用技术
5-7
5.2 多媒体系统的组成
二、多媒体系统的基本组成
多媒体
应用技术
5-8
5.2 多媒体系统的组成
多媒体支持软件 (开发工具 )
多媒体素材制作工具
文字特效制作软件,MS Word/艺术字
音频处理软件,Syntrillium Cooledit
Twelve Tone Cakewalk
图形图像处理软件：
Corel CorelDRAW
Adobe Photoshop
多媒体
应用技术
5-9
5.2 多媒体系统的组成
动画制作软件,Macromedia Flash MX
Discreet 3ds max
视频编辑软件,Adobe Premiere
多媒体著作工具
Microsoft PowerPoint
Macromedia Authorware
多媒体编程语言
VB,VC++
多媒体
应用技术
5-10
5.3 多媒体信息表示及处理
一、图形图像信息处理
1.图形 (矢量图形、几何图形 )
矢量图是用一组指令来描述的，这些指
令给出构成图形的各种属性和参数。例如：
圆 (圆心坐标,半径及粗细,色彩 )
优缺点,①图形文件占用空间较少
②图形复杂时耗时相对较长
绘图软件, CorelDRAW
FreeHand
多媒体
应用技术
5-11
5.3 多媒体信息表示及处理
2.图像 (位图图像、点阵图像 )
位图是指在空间和亮度上已离散化的图
像，通过描述每一像素的颜色或亮度来表示
该图像。它适应表现包含大量细节的图片，
如明暗、浓淡、层次和色彩变化等。
优缺点,①色彩和色调丰富，景物逼真
②缩放处理易失真，数据量大
绘画软件, Photoshop
PhotoImpact
多媒体
应用技术
5-12
5.3 多媒体信息表示及处理
图形与图像的比较
图形 图像
文件大小 与图形的复杂程度有关，一般较小 与图像的尺寸和颜色有关，一般较大
文件内容 图形指令 图像点阵数据
缩放、旋转处理 无失真 有失真
处理技术 绘制、创造和艺术性 获取、复制和技巧性
适合范围 表现变化的曲线简单图案、运算结果 表现自然和细节景物层次、色彩较丰富
图形 图像
真实感图形绘制
模式识别技术
多媒体
应用技术
5-13
5.3 多媒体信息表示及处理
3.图像的数字化
连续空间位置的离散和数字化
亮度值的离散和数字化
空间位
置采样
m× n
20× 13
256
亮度
量化
8b
24b
多媒体
应用技术
5-14
5.3 多媒体信息表示及处理
4.图像的主要参数
⑴分辨率
分辨率直接影响图像质量。
显示分辨率,指在显示器上能够显示的
像素数目。 (640*480,800*600,1024*768)
图像分辨率,指数字图像的实际像素数
目，它反映图像在屏幕中显示的大小。
像素分辨率,指像素的宽高比 (1:1),在
像素分辨率不同的机器间传输图像会变形。
多媒体
应用技术
5-15
5.3 多媒体信息表示及处理
⑵颜色深度
指记录每个像素所使用的二进制位数。
彩色图像,可使用的最多颜色数目
灰度图像,可使用的亮度级别数目
位数 颜色数 说明
4位 16种 Windows 3.x中画笔支持 16种颜色
8位 256种 多媒体应用中的最低颜色深度
16位 32768种 RGB5:5:5,剩余 1位表示其它属性 (透明
度 )
24位 16M种 真彩色，超出人眼所能识别的颜色范围
32位 16M种 RGB8:8:8,剩余 8位表示其它属性 (透明
度 )
多媒体
应用技术
5-16
5.3 多媒体信息表示及处理
图像数据量的计算
图像文件的大小是指在磁盘上存储整幅
图像所需的字节数。
数据量＝图像分辨率×颜色深度 /8(B)
[例题 ]一幅 640× 480的真彩色图像，未
压缩的图像数据量是多少？
640× 480× 24/8＝ 921600B＝ 900KB
多媒体
应用技术
5-17
5.3 多媒体信息表示及处理
5.图像的文件格式
BMP,Windows标准图像文件格式
JPG：一种高效率压缩格式 (1:10～ 20)
GIF：用于交换图片的，对灰度
图像表现佳，但不超过 256色的图像。
PNG：流式网络图形格式，它使用 LZ77
派生的无损数据压缩算法。
PNG存储灰度图像时图像深度达 16位
PNG存储彩色图像时图像深度达 48位
多媒体
应用技术
5-18
5.3 多媒体信息表示及处理
6.图像的获取方法
采用扫描仪、数码相机进行模数转换
从数字图像库、网上获取
具有绘画基础的用户自行绘制
7.图像的处理技术
图像处理手段很多，所有处理都是建立
在对数据进行数学运算的基础上，一般用户
可通过图像处理软件 (Photoshop)来完成。
例如：图像亮度、对比度的调整等。
多媒体
应用技术
5-19
二、音频信息处理
1.声音信号的类型
模拟信号 (自然界、物理 )
数字信号 (计算机 )
2.声音数字化过程
采样 量化 编码模拟信号 数字信号
模拟信号 数字信号A/D ADCD/A DAC
5.3 多媒体信息表示及处理
多媒体
应用技术
5-20
3.声音数字化过程
连续的模拟声音信号 声音信号的采样
离散的音频信号
示意
5.3 多媒体信息表示及处理
多媒体
应用技术
5-21
4.声音数字化三要素
采样频率 量化位数 声道数
每秒钟抽取声波
幅度样本的次数
每个采样点用多少二
进制位表示数据范围
使用声音通道的
个数
采样频率越高
声音质量越好
数据量也越大
量化位数越多
音质越好
数据量也越大
立体声比单声道
的表现力丰富，
但数据量翻倍
11.025kHz
22.05 kHz
44.1 kHz
8位＝ 256 个值
16位＝ 65536个值
单声道
立体声
5.3 多媒体信息表示及处理
多媒体
应用技术
5-22
5.声音数字化计算公式
数据量＝采样频率×量化位数
×声道数 /8(字节 /秒 )
采样频率
(kHz)
量化位数
(bit)
数据量 (KB/s)
单声道 立体声
11.025 8 10.77 21.5316 21.53 43.07
22.05 8 21.53 43.0716 43.07 86.13
44.1 8 43.07 86.1316 86.13 172.27
5.3 多媒体信息表示及处理
多媒体
应用技术
5-23
6.数字音频的文件格式
WAV文件
WAV是 Microsoft/IBM共同开发的 PC波形
文件。因未经压缩，文件数据量很大。
特点,声音层次丰富，还原音质好
MP3文件
MP3(MPEG Audio layer3)是一种按 MPEG
标准的音频压缩技术制作的音频文件。
特点,高压缩比 (11:1)，优美音质
5.3 多媒体信息表示及处理
多媒体
应用技术
5-24
WMA文件
WMA(Windows Media Audio)是 Windows
Media格式中的一个子集 (音频格式 )。
特点,压缩到 MP3一半
MIDI文件
MIDI(乐器数字接口 )是由一组声音或乐
器符号的集合。
特点,数据量很小，缺乏重现自然音
5.3 多媒体信息表示及处理
多媒体
应用技术
5-25
三、视频信息处理
1.视觉暂留现象
人眼有一种视觉暂留的生物现象，即人
观察的物体消失后，物体映像在人眼的视网
膜上会保留一个非常短暂的时间 (约 0.1s)。
利用这一现象，将一系列画面中物体移
动或形状改变很小的图像，以
足够快的速度连续播放，就会
产生连续活动的场景。
5.3 多媒体信息表示及处理
多媒体
应用技术
5-26
2.视频的定义
视频又称运动图像或活动图像，它是指
连续地随着时间变化的一组图像。
帧,一幅单独的图像
帧率,每秒种播放的帧数，单位是 f/s
典型的帧率, 24f/s,25f/s,30f/s
常见的视频信号,电影、电视
5.3 多媒体信息表示及处理
多媒体
应用技术
5-27
3.电视的制式
色度信息处理方法 → 三种彩色电视制式
⑴ NTSC制式 (美国、日本、中国台湾等 )
National Television Systems
Committee (1953,美国 )
① 30帧 /秒 (29.97fps),525行 /帧
②隔行扫描,2场 /帧,262.5行 /场
③颜色模型,YIQ
④宽高比,4:3(帧大小,352*240)
5.3 多媒体信息表示及处理
多媒体
应用技术
5-28
⑵ PAL制式 (中国、德国、英国、朝鲜等 )
Phase Alternation Line(1962,德国 )
① 25帧 /秒,625行 /帧
②隔行扫描,2场 /帧,312.5行 /场
③颜色模型,YUV
④宽高比,4:3(帧大小,352*288)
⑶ SECAM制式 (法国、俄罗斯、东欧国家 )
,轮流传送彩色与存储, (1966年，法
国 )
类似 PAL制式
5.3 多媒体信息表示及处理
多媒体
应用技术
5-29
4.视频的数字化
扫描 采样 量化 编码
模拟视
频信号
数字视
频信号
视频是连续的图像
图像是离散的视频
5.3 多媒体信息表示及处理
多媒体
应用技术
5-30
数字视频的优点
与模拟视频相比，其 优点,
① 数字视频便于创造性的编辑与合成
② 数字视频可不失真地进行多次复制
③ 在网络环境下容易实现资源共享
④ 数字视频可与其它媒体组合使用
缺陷,①处理速度慢
②数据量大 (压缩、光盘 )
5.3 多媒体信息表示及处理
多媒体
应用技术
5-31
5.视频的文件格式
AVI文件
AVI是一种音视频交叉记录的文件格式,
微软在 1992年推出 AVI文件及其应用软件
Video for Windows。
特点,① AVI采用帧内压缩，可用一般的
视频编辑软件进行编辑。
②提供无硬件视频回
放，其窗口大小和帧率可
根据播放环境调整。
5.3 多媒体信息表示及处理
多媒体
应用技术
5-32
MOV文件
MOV(Movie digital video)文件是
Apple公司在其 Macintosh机推出的视频文件
格式，其相应的视频应用软件 QuickTime。
QuickTime for Macintosh
QuickTime for Windows
MOV文件格式的压缩算法
Video编码支持 16位图像深度
的帧内压缩和帧间压缩。
5.3 多媒体信息表示及处理
多媒体
应用技术
5-33
MPG文件
MPG文件是采用 MPEG算法进行压缩的全
运动视频文件格式。它在 1024*768的分辨率
下可用每秒 25或 30帧的速率同步播放全运动
视频图像和 CD音乐伴音。
DAT文件也是基于 MPEG
压缩算法的一种文件格式,
它是 Video CD和卡拉 OK CD
数据文件的扩展名。
5.3 多媒体信息表示及处理
多媒体
应用技术
5-34
5.4 多媒体存储技术
一、光盘刻录技术
光盘 (CD-Compact Disc，高密盘 )
特点,
①存储容量大,CD-ROM→ 650MB
DVD→4.7GB
② 记录密度高,107-108bit/cm2
③长期保存信息,10-100年
④非接触方式、价格低廉
多媒体
应用技术
5-35
5.4 多媒体存储技术
1.CD-ROM技术
CD-ROM是只读光盘或固定型光盘 (只能
读，不能改 -重写、擦除 )。
一张普通光盘可以存储 650MB数据,它包
括文本、表格、图形、图
像、视频、音频等文件。
凹坑 →0
平坦 →1
多媒体
应用技术
5-36
5.4 多媒体存储技术
CD-ROM的工作原理,
CD-ROM驱动器读取数据时由激光束照射
到光盘的平面上，当激光束射到光盘的平坦
部分时，有 70-80%的光反射并传输到光检测
器中，记下 ON→1 ；
当激光束照在凹
坑上时，激光束由于
散射而无法接收到反
射信号，则光检测器
记下 OFF→0 。
多媒体
应用技术
5-37
5.4 多媒体存储技术
2.CD-R技术
CD-R是只写一次型光盘或追记型光盘
(可写一次，写过后不能修改，只能读写 )。
CD-R光盘主要用于信
息存档或备份大型系统，
它比 CD-ROM多了一层 塑料
层 (记忆数据 )。
多媒体
应用技术
5-38
5.4 多媒体存储技术
CD-R光盘的工作原理,
刻录机将数据写入 CD-R光盘时，以高功
率激光束照射光盘的塑料层。该位置的有机
染料会融化并产生化学反应 (类似凹坑 )，而
没有被高功率激光束照射的位置可以靠反射
层反射激光。
读取 CD-R光盘数据与 CD-ROM相同，但由
于它使用有机染料，降低了光反射率，因此
用金或银作为反射层以提高对光的反射率。
多媒体
应用技术
5-39
5.4 多媒体存储技术
3.CD-RW技术
CD-RW是可擦写型光盘，采用重复写入技
术 (可读，可擦除，可重写 )。
与 CD-R光盘相比,CD-RW具有以下特点：
①塑料层变为染料层 (硒或碲的结晶层 )
②相变技术：通过激光照射能将染料层
呈现 结晶 (平面 )和 非结晶 (凹坑 )两种状态
多媒体
应用技术
5-40
二、光盘格式与标准
1.红皮书
数字音频光盘、激光唱盘
CD-DA(CD-Digital Audio)
2.黄皮书 (ISO 9660)
存放计算机数据 (含图文声像 )
CD-ROM,CD-ROM/XA
3.绿皮书
交互式光盘,CD-I(CD-Interactive)
5.4 多媒体存储技术
多媒体
应用技术
5-41
4.橙皮书
可写光盘,CD-R
5.白皮书
视频光盘,VCD(MPEG-1),650MB
352*288(25帧 /秒 )，双声道立体声
6.DVD规范
数字视盘,DVD(MPEG-2),4.7GB
720*576(50帧 /秒 )，杜比环绕立体声
5.4 多媒体存储技术
多媒体
应用技术
5-42
5.5 多媒体应用系统
一、超文本系统
二、视频点播系统
三、虚拟现实系统
虚拟现实建模语言