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1、多媒体技术与应用,本教案根据以下教学规范编写：教育部高等教育司高等学校文科类专业大学计算机教学基本要求(2006年版)中国高等院校计算机基础教育改革课题研究组中国高等院校计算机基础教育课程体系(2006),中国人民大学信息技术基础教研室,2,摘要,多媒体基础图像处理基础声音处理基础动画处理基础视频处理概述多媒体集成与创作概述,中国人民大学信息技术基础教研室,3,1.多媒体基础,多媒体概述多媒体系统多媒体设备多媒体的集成与应用,中国人民大学信息技术基础教研室,4,（1）多媒体概述,计算机多媒体（Multimedia）是利用计算机技术综合处理文字（Text）、声音（Sound）、图形（Graph）
2、、图像（Image）、动画（Animation）和视频（Video）等多种媒体信息的新技术。它可以将这些不同类型的媒体信息有机地结合在一起，并赋予人机交互的功能，从而创造出集多种形式于一体的新型信息处理系统。计算机多媒体具有以下特征：集成性交互性智能性易扩展性实时性,中国人民大学信息技术基础教研室,5,（2）多媒体系统,多媒体系统多媒体硬件多媒体操作系统多媒体程序库多媒体创作工具多媒体数据库高级语言开发工具多媒体应用系统,中国人民大学信息技术基础教研室,6,（3）多媒体设备,多媒体输入设备：麦克风、扫描仪、录像机、电子琴、数码相机多媒体处理设备：声卡、3D显示卡、视频卡多媒体网络设备：Mode
3、m、ADSL Modem、Cable Modem、LAN Card媒体显示/展示设备：CRT显示器、LCD显示器、投影仪、音箱多媒体存储设备：硬盘、CD-ROM、CD-R/RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD-RAM,中国人民大学信息技术基础教研室,7,（4）多媒体的集成与应用,多媒体技术的几个典型应用：IP电话MP3视频会议视频点播虚拟现实,中国人民大学信息技术基础教研室,8,2.图像处理基础,图像分类颜色常见图像文件格式图像的处理常用图像处理软件PhotoShop软件使用简述,中国人民大学信息技术基础教研室,9,（1）图像分类,图像的分类位图图像矢量图像,中国人民大学信息技术基础教研室
4、,10,位图图像,位图(bitmap)，亦称为点阵图像(dotmap)，是由称作像素（图片元素）的单个点组成的。当放大位图时，可以看见赖以构成整个图像的像素。处理位图时，输出图像的质量决定于设置的分辨率高低。操作位图时，分辨率既会影响最后输出的质量，也会影响文件的大小。,位图放大即显毛刺,中国人民大学信息技术基础教研室,11,矢量图像,矢量图使用点、线、矩形、多边形、圆和弧线等可以通过数学公式描述的几何元素来描述图形。例如一幅花的矢量图形由线段形成外框轮廓，由外框的颜色以及外框所封闭的颜色决定花显示出的颜色。由于矢量图形可通过公式计算获得，所以矢量图形文件体积一般较小。矢量图形最大的优点是无论
5、放大、缩小或旋转等均不会失真。常见矢量图形设计软件：Adobe的Illustrator、Corel的CorelDRAW、Macromedia的Flash MX。,中国人民大学信息技术基础教研室,12,矢量图放大仍然光滑,中国人民大学信息技术基础教研室,13,矢量图与位图的区别,矢量图与位图最大的区别是：矢量图不受分辨率的影响，因此在印刷时，可以任意放大或缩小矢量图而不会影响出图的清晰度。,中国人民大学信息技术基础教研室,14,（2）颜色,颜色是人的视觉系统对可见光的感知结果。在多媒体计算机系统中，可通过多种模式来描述颜色。灰度颜色模式RGB颜色模式(加色)CMYK颜色模式(减色)每对减色产生一
6、种加色每对加色产生一种减色YUV颜色模式,中国人民大学信息技术基础教研室,15,灰度颜色模式,灰度颜色模式就是用0到255的不同灰度值来表示图像。0表示黑色，255表示白色。,中国人民大学信息技术基础教研室,16,RGB颜色模式,用红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色的光学强度来表示一种颜色。这是最常见的位图编码方法，可直接用于屏幕显示。每种原色的强度表示范围为0255，或十六进制的00至FF。例如：黑色#000000白色#FFFFFF红色#FF0000绿色#00FF00蓝色#0000FF黄色#FFFF00青色#00FFFF洋红#FF00FF,中国人民大学信息技术基础教研室,17,CMYK颜色模
7、式,CMYK模式以打印在纸上的油墨的光线吸收特性为基础。当白光照射到半透明油墨上时，某些可见光波长被吸收，而其它波长则被反射回眼睛。理论上，纯青色(C)、洋红(M)和黄色(Y)色素在合成后可以吸收所有光线并产生黑色。这些颜色因此称为减色。由于所有打印油墨都包含一些杂质，因此这三种油墨实际生成土灰色，必须与黑色(K)油墨合成才能生成真正的黑色（为避免与蓝色混淆，黑色用 K 而非 B 表示）。将这些油墨混合重现颜色的过程称为四色印刷。,中国人民大学信息技术基础教研室,18,YUV颜色模式,在现代彩色电视系统中，通常采用三管彩色摄像机或彩色CCD（点耦合器件）摄像机，它把摄得的彩色图像信号，经分色、
8、分别放大校正得到RGB，再经过矩阵变换电路得到亮度信号Y、红色色差信号U、蓝色色差信号V，最后发送端将亮度和色差信号分别进行编码，用同一信道发送出去。彩色电视机恢复三个信号，重建色彩；而黑白电视机则只恢复亮度信号，显示黑白图像。这就是YUV颜色模式。,中国人民大学信息技术基础教研室,19,颜色深度（图像深度）,颜色深度指最多支持多少种颜色，用“位”来描述。GIF格式图片支持256种颜色，则需要256个不同的值（从0到255）来表示不同的颜色，用二进制表示就是从00000000到11111111，总共需要8位二进制数。所以颜色深度是8。BMP格式图片最多可以支持红、绿、蓝各256种强度，不同的红
9、绿蓝组合可以构成2563种颜色，就需要3*8=24位的2进制数来表示，所以颜色深度是24。PNG格式图片除了支持24位的颜色外，还支持控制透明度用的alpha通道，总共是32位。颜色深度越大，图片占的空间越大。,中国人民大学信息技术基础教研室,20,（3）常见图像文件格式,常见图像文件格式BMP（不适合在网页中使用）JPG/JPEGGIFTIFFPNG,中国人民大学信息技术基础教研室,21,BMP格式文件,BMP是一种与硬件设备无关的图像文件格式，使用非常广泛。它采用位映射存储格式，除了颜色深度（图像深度）可选以外，不采用其他任何压缩，因此，BMP文件所占用的空间很大。BMP文件的颜色深度可选
10、1bit、4bit、8bit、16bit及24bit。BMP文件存储数据时，图像的扫描方式是按从左到右、从下到上的顺序。由于BMP文件格式是Windows环境中交换与图有关的数据的一种标准，因此在Windows环境中运行的图形图像软件都支持BMP图像格式。,中国人民大学信息技术基础教研室,22,JPEG/JPG格式文件,JPEG是Joint Photographic Experts Group(联合图像专家组)的缩写，文件后辍名为“jpg”或“jpeg”，是最常用的图像文件格式。JPEG/JPG图像支持24位图像深度。JPEG支持高比率的压缩。这种压缩是有损的，会使图片数据质量下降。适当比率的
11、压缩可以在人眼可识别的质量差异范围内明显地减小图像文件的大小。JPEG 压缩可以很好地处理写实摄影作品。JPEG 不适用于所含颜色很少、具有大块颜色相近的区域或亮度差异十分明显的较简单的图片。,中国人民大学信息技术基础教研室,23,GIF格式文件,GIF：Graphics Interchange FormatGIF格式图像基于LZW无损压缩算法。GIF的图像深度从lbit到8bit，最多支持256色。在一个GIF文件中可以保存多幅彩色图像，形成动画GIF。GIF支持透明背景图像。,中国人民大学信息技术基础教研室,24,TIFF格式文件,TIFF（Tagged Image File Format
12、）是一种比较灵活的图像格式，文件扩展名为TIF或TIFF。TIFF支持8bit、24bit、32bit、48bit多种深度TIFF支持RGB、CMYK以及YCbCr等多种色彩模式，支持多平台TIFF文件可以是不压缩的，文件体积较大，也可以是压缩的，支持RAW、RLE、LZW、JPEG、CCITT3组和4组等多种压缩方式。,中国人民大学信息技术基础教研室,25,PNG格式文件,PNG(Portable Network Graphic Format)是20世纪90年代中期开始开发一种位图存储格式，其目的是替代GIF和TIFF文件格式。PNG格式支持以下特性：流式读/写性能：允许连续读出和写入图像数
13、据，特别适合于在通信过程中生成和显示图像。逐次逼近显示：在传输图像文件的同时就显示图像，把整个轮廓显示出来之后逐步显示图像的细节。透明性：使图像中某些部分不显示出来。辅助信息：可用来在图像文件中存储一些文本注释信息。48位的真彩色图像、16位的灰度图像，并可添加通道。使用循环冗余码(CRC)检测损害的文件。使用从LZ77派生的无损数据压缩算法。其他,中国人民大学信息技术基础教研室,26,（4）图像的处理,图像获取数码相机，扫描仪，绘图软件，屏幕拷贝图像编辑图标制作图像压缩格式转换电子相册,中国人民大学信息技术基础教研室,27,（5）常用图像处理软件,Microsoft Windows画笔Ado
14、be PhotoShopCorel CorelDRAWACDSeeIrfanViewGIF Movie Gear,中国人民大学信息技术基础教研室,28,（6）PhotoShop软件使用简述,PhotoShop是目前公认最好的通用平面美术设计软件。它功能完善，性能稳定，使用方便。在几乎所有的广告、出版、美术公司，PhotoShop都是首选的平面工具。PhotoShop的使用概述，详见另一独立讲稿。,中国人民大学信息技术基础教研室,29,3.声音处理基础,音频数字化常用音频文件格式常见音频软件,中国人民大学信息技术基础教研室,30,（1）音频数字化,声音的采集，可以通过话筒、录音机等设备完成。将音
15、频数字化，是通过ADC（Analog to Digital Converter，模数转换器）来完成的。包括采样、量化、编码等几个步骤，即可将连续变化的模拟音频信号转换为离散的数字信号。播放数字化的音频文件，是通过DAC（Digital to Analog Converter，数模转换器）将文件中保存的数字信号转换成模拟信号播放。,中国人民大学信息技术基础教研室,31,采样,采样的品质取决于采样频率和采样精度,中国人民大学信息技术基础教研室,32,采样频率,采样频率越大，就可以表现越好的音色。,中国人民大学信息技术基础教研室,33,采样精度,采样精度越高，就可以表现越细微的变化。,中国人民大学信
16、息技术基础教研室,35,音频卡（声卡）,音频卡的主要功能是音频的模/数和数/模转换、音乐合成、音频的特效处理。一般音频卡上有如下的接口：音箱接口Line In接口Mic In 接口MIDI接口游戏杆接口,中国人民大学信息技术基础教研室,36,（2）常用音频文件格式,AVIMP3RAWAVWMAMID,中国人民大学信息技术基础教研室,37,MP3,MPEG-1 Audio Layer 3经常称为MP3，是当今较流行的一种数字音频编码和有损压缩格式，它设计用来大幅度地降低音频数据量，而对于大多数用户来说重放的音质与最初的不压缩音频相比没有明显的下降。,中国人民大学信息技术基础教研室,38,MIDI
17、,MIDI（Musical Instrument Digital Interface，音乐设备数字接口）是用于在音乐合成器、乐器和计算机之间交换音乐信息的一种标准协议。它指示乐器做什么和怎么做，比如演奏什么音符、多大的力度、生成某种音响效果等。MIDI文件不是声音（乐音）的记录文件，而是让设备产生声音或者执行某个动作的指令，所以MIDI文件虽然比较小，却可以播放比较长的时间。,中国人民大学信息技术基础教研室,39,（3）常见音频软件,Windows音量控制器Windows录音机Windows Media PlayerRealOne PlayerWinamp,中国人民大学信息技术基础教研室,40
18、,Windows音量控制器,中国人民大学信息技术基础教研室,41,Windows录音机,录音内容保存为.wav格式文件,中国人民大学信息技术基础教研室,42,Windows Media Player,中国人民大学信息技术基础教研室,43,RealOne Player,中国人民大学信息技术基础教研室,44,Winamp,中国人民大学信息技术基础教研室,45,4.动画处理基础,动画概述动画分类动画的技术参数动画设计过程动画文件格式常用动画处理软件Flash动画设计简述,中国人民大学信息技术基础教研室,46,（1）动画概述,动画是指由许多帧静止的画面，以一定的速度连续播放时，肉眼因视觉残象产生错觉，
19、而误以为画面活动的作品。为了得到活动的画面，每个画面之间都会有少许改变。传统动画画面的制作，最常见的是手绘。现在已经可以利用电脑动画软件，直接在电脑上绘制或制作动画。,中国人民大学信息技术基础教研室,47,根据动画反映的空间范围，动画分为:二维动画三维动画根据画面的生成途径，动画分为:造型动画帧动画,（2）动画分类,Flash,3DS,中国人民大学信息技术基础教研室,48,（3）动画的技术参数,帧速度一帧就是一幅静态图像，而帧速度表示一秒钟的动画内有几帧静态画面数据量（不计压缩的）数据量是指帧速度乘以每幅图像的数据量。如果一幅图像为1MB，则每秒将达到30MB。构成动画帧的图像的类型（位图或矢
20、量图）对数据量的影响很大。图像质量图像质量和图像压缩的倍数有关。,中国人民大学信息技术基础教研室,49,（4）动画设计过程,创意设计：剧本应用环境：本机播放、网站总体构图：画面大小、色彩、构图素材处理动画生成：利用软件合成素材文字编排：文字说明、字幕等,中国人民大学信息技术基础教研室,50,（5）动画文件格式,GIF文件：由多幅静止图像形成连续动画 FLI/FLC格式：AutoDesk公司在其2D/3D动画制作软件中采用的彩色动画文件格式 SWF格式：Macromedia Flash的矢量动画格式 DIR格式：Director的动画格式,中国人民大学信息技术基础教研室,51,（6）常用动画处理
21、软件,Macromedia Flash3DS Max,中国人民大学信息技术基础教研室,52,Macromedia Flash,Macromedia推出的Flash是制作网络交互动画的优秀工具，它支持动画、声音以及交互，具有强大的多媒体编辑功能，可以直接生成网页。针对网络传输速度的问题，Flash通过使用矢量图形和流式媒体技术克服了这个缺点。基于矢量描述的图形，只保存和传输绘制图形所需要的参数，比生成图形以后传输图形要节省网络带宽，并且基于矢量的Flash动画尺寸可以随意调整缩放，不会影响图形的质量。流式技术允许用户在动画文件下载完毕之前，播放已经下载的部分，也就是边下载边播放。Flash利用透
22、明、变形、路径等技术生成复杂动画。Flash还支持动画的交互特性，赋予用户更多的主动权。,中国人民大学信息技术基础教研室,53,3DS Max,Discreet公司推出的3DS Max是一款具有三维建模、动画和渲染等综合功能的产品。,中国人民大学信息技术基础教研室,54,（7）Flash动画制作概述,详见另一演示文稿。,中国人民大学信息技术基础教研室,55,5.视频处理概述（1）,连续的图象变化每秒超过24帧画面以上时，根据视觉暂留原理，人眼无法辨别单幅的静态画面，看上去是平滑连续的视觉效果。这样连续的画面叫做视频。视频文件压缩方案：微软公司的Video for Windows，Apple公司
23、的QuickTime for Windows及正在飞速发展的MPEG1、MPEG2、MPEG4等压缩方案。它们可以有效地压缩庞大的视频文件，使其占用较小的存储空间，并在保持图像质量的前提下以较快的速度解压和回放。,中国人民大学信息技术基础教研室,56,5.视频处理概述（2）,视频文件常见格式：Video for Windows（.AVI）QuickTime（.MOV）MPEG其他适合网络应用的数字视频格式：RM，RAM，ASF常见视频软件视频播放：Windows Media Player、RealPlayer、专业视频处理软件：Adobe Premiere Pro,中国人民大学信息技术基础教研室,57,6.多媒体集成与创作概述（1）,多媒体集成与创作指的是利用多媒体创作工具把各种媒体信息制作成一个完整的软件作品。多媒体集成与创作流程：,中国人民大学信息技术基础教研室,58,6.多媒体集成与创作概述（2）,几种典型的多媒体创作工具：以幻灯片为基础：PowerPoint以流程图为基础：Macromedia Authorware以时间轴为基础：Macromedia Director以书页为基础：Asymetrix的ToolBook,
