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1、第一章 多媒体基础,理解多媒体、多媒体技术的概念 明确多媒体中的主要元素及其特点 了解多媒体的关键特性以及这些特 性之间的关系 了解多媒体的关键技术、主要应用 领域和发展方向 了解多媒体数据中的冗余以及几种 主要压缩算法,学习目标,1.1 多媒体的基本概念,1.2 多媒体技术的应用与发展,1.3 多媒体的关键技术,1.4 多媒体信息的计算机表示,1.5 多媒体数据压缩技术,1.6 多媒体与因特网,目录,1.1 多媒体的基本概念,1.1.1 多媒体的定义,1.1.2 多媒体技术及其特性,1.1.3 多媒体中的媒体元素及其特征,1.1.1 多媒体的定义,“多媒体”一词译自英文“Multimedia
2、”即“Multiple”和”Media”的合成其核心词是媒体,何谓多媒体呢？,媒质：存储信息的实体，如磁盘、光盘、磁带、半导体存储器等。媒介：传递信息的载体，如数字、文字、声音、图形和图像等。,媒体（medium）在计算机领域有两种含义：即媒质和媒介。,通常概念的“媒体”，可分为以下五种类型：,显示媒体：用于通信中使电信号和感觉媒体之间产生转换用的媒体。如输入、输出设施，键盘鼠标器、显示器、打印机等。,存储媒体：用于存放某种媒体的媒体如纸张、磁带、磁盘、光盘等。,传输媒体：用于传输某些媒体的媒体，如电话线、电缆光纤等。,多媒体计算机技术的定义：计算机综合处理多种媒体信息，文本图形、图像、音频和
3、视频，使多种信息建立逻辑连接，集成为一个系统并具有交互性。,1.1.2 计算机技术及其特性,多媒体计算机技术的三个主要特性,信息载体的多样性是相对于计算机而言的，即指信息媒体的多样性。多媒体就是要把计算机处理的信息多样化或多维化，从而改变计算机信息处理的单一模式，使人们能交互的处理多种信息。,信息载体的多样性,交互性,多媒体的交互性是指用户可以与计算机的多种信息媒体进行交互操作从而为用户提供了更加有效地控制和使用信息的手段。,集成性,集成性是指以计算机为中心综合处理多种信息媒体，它包括信息媒体的集成和处理这些媒体的设备的集成。信息媒体的集成包括信息的多通道统一获取、多媒体信息的统一组织和存储、
4、多媒体信息表现合成等方面。多媒体设备的集成包括硬件和软件两个方面。,多媒体技术的发展,1984年，美国Apple公司在Macintosh上为了改善人机之间界面，首先大胆地引入位映射（Bitmap）的概念对图进行描述，并使用了窗口和图符作为用户接口。1986年3月，荷兰Philips公司和日本Sony公司联合研制并推出了交互式紧凑光盘系统CD-I(Compact Disc Interactive)，同时它们还公布了CD-ROM文件格式，得到了同行的承认，并成为ISO国际标准。1990年11月，Microsoft和Philips等十多家厂商召开了多媒体开发者会议，会议成立了多媒体计算机市场协会，并
5、制定了多媒体计算机MPC1.0标准。,多媒体媒体元素是指多媒体应用中可显示给用户的媒体组成。,1.1.3 多媒体中的媒体元素及特征,音频,动画,视频,文本,图形,图像,文本,文本分为非格式化文本文件和格式化文本文件。非格式化文本文件：只有文本信息没有其他任何有关格式信息的文件，又称为纯文本文件。如“.TXT”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。,各类文字和符号,文字和符号,多媒体,多媒体,多媒体,多媒体技术所涉及的对象,如何从事多媒体教学,图形,图形（Graphic）一般指用计算机绘制的画面，如直线、圆、圆弧、矩形、任意曲线和图表等。图形的格式是
6、一组描述点、线、面等几何图形的大小、形状及其位置、维数的指令集合。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。,用于产生和编辑矢量图形的程序通常称为“draw”程序。微机上常用的矢量图形文件有：“.3DS”（用于 3D 造型）、“.DXF”（用于CAD）、“.WMF”（用于桌面出版）等等。由于图形只保存算法和特征点，因此占用的存储空间很小。但显示时需经过重新计算，因而显示速度相对慢些。,图像,图像（Image）是指由输入设备捕捉的实际场景画面，或以数字化形式存储的任意画面。静止的图像是一个矩阵，阵列中的各项数字用来描述构成图像的各个点（称为像素点 pixel）的强度与颜色
7、等信息。这种图像也称为位图（bit-mapped picture）。,通过计算而描述的矢量图形,文字,图形,矢量图形对象,用像素点描述的自然影像,文字,图形,图像,位图图像对象,波形声音实际上已经包含了所有的声音形式，它可以将任何声音都进行采样量化，相应的文件格式是WAV 文件或VOC文件。语音也是一种波形，所以和波形声音的文件格式相同。音乐是符号化了的声音，乐谱可转变为符号媒体形式。对应的文件格式是MID 或CMF 文件。,音频数字信号、压缩音频信号,文字,图形,图像,动画,音频,midi音频 wav音频 mp3压缩音频,音频对象,动画是活动的画面，实质是一幅幅静态图像的连续播放。动画的连续
8、播放既指时间上的连续，也指图像内容上的连续。计算机设计动画有两种：一种是帧动画，一种是造型动画。,动画,帧动画是由一幅幅位图组成的连续的画面，就如电影胶片或视频画面一样要分别设计每屏幕显示的画面。造型动画是对每一个运动的物体分别进行设计，赋予每个动元一些特征，然后用这些动元构成完整的帧画面。动元的表演和行为是由制作表组成的脚本来控制。存储动画的文件格式有FLC、MMM等,单画面矢量动画和多画面帧动画,文字,图形,图像,动画,多画面帧动画,单画面矢量动画,FRAME 01 FRAME 02 FRAME 03 FRAME 04 FRAME 05 FRAME 06 FRAME 07,动画对象,视频,
9、视频是由一幅幅单独的画面序列（帧frame）组成，这些画面以一定的速率（fps）连续地投射在屏幕上，使观察者具有图像连续运动的感觉。视频文件的存储格式有AVI、MPGMOV等。,视频数字信号AVI、压缩视频信号MPG,文字,图形,图像,动画,音频,视频,音频+视频Audio Vedio Information,视频对象,END,视频标准主要有NTSC制和PAL制两种。NTSC 标准为30fps，每帧525行。PAL 标准为25fps，每帧625行。视频的技术参数有：帧速数据量图像质量,1.2 多媒体技术的应用与发展,1.2.1 多媒体技术的应用,就目前而言，多媒体技术已在商业教育培训、电视会议
10、、声像演示等方面得到了充分应用。,在教育与培训方面的应用,在通信方面的应用,在其他方面的应用,1.教育（形象教学、模拟展示）,形象教学,仿真工艺过程,模拟交互过程,电子教案、教学,网络多媒体教学,2.商业广告（特技合成、大型演示）,影视商业广告,公共招贴广告,大型显示屏广告,平面印刷广告,3.影视娱乐业（电影特技、变形效果）,电视/电影/卡通混编特技,三维成像模拟特技,演艺界MTV特技制作,仿真游戏、赌博游戏,Internet国际互联网,4.医疗（远程诊断、远程手术）,网络多媒体技术,网络远程诊断,网络远程操作(手术),5.旅游（景点介绍）,风光重现,风土人情介绍,服务项目,6.人工智能模拟（
11、生物、人类智能模拟）,生物形态模拟,生物智能模拟,人类行为智能模拟,在教育与培训方面的应用,多媒体技术使教材不仅有文字、静态图像,还具有动态图像和语音等。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。,在通信方面的应用,多媒体技术在通信方面的应用主要有：可视电话视频会议信息点播（Information Demand）计算机协同工作 CSCW（Computer Supported Cooperative Work）,在其他方面的应
12、用,1.2.2 多媒体技术的发展方向,目前，多媒体主要从以下几个方向发展：,将来多媒体技术将向着以下六个方向发展；1).高分辨化，提高显示质量；2).高速度化，缩短处理时间；3).简单化，便于操作；4).高维化，三维、四维或更高维；5).智能化，提高信息识别能力；6).标准化，便于信息交换和资源共享。,.3 多媒体的关键技术,1.3.1 视频音频数据压缩/解压缩技术,研制MPC需要解决的关键问题之一是要使计算机能适时地综合处理声、文图信息。选用合适的数据压缩技术，有可能将字符数据量压缩到原来的1/2左右，语音数据量压缩到原来的1/2-1/10，图像数据量压缩到原来的1/2-1/60。如今已有压
13、缩编码/解压缩编码的国际标准JPEG 和MPEG。,1.3.2 多媒体专用芯片技术,专用芯片是多媒体计算机硬件体系结构的关键。为了实现音频、视频信号的快速压缩、解压缩和播放处理，需要大量的快速计算，只有采用专用芯片，才能取得满意的效果。多媒体计算机专用芯片可归纳为两种类型：一种是固定功能的芯片；另一种是可编程的数字信号处理器（DSP）芯片。,1.3.3 大容量信息存储技术,利用数据压缩技术，在一张CD-ROM光盘上能够存取70多分钟全运动的视频图像或者十几个小时的语言信息或数千幅静止图像。在CD-ROM 基础上，还开发了 CD-I和CD-V、可录式光盘CD-R、高画质、高音质的光盘DVD以及P
14、HOTO CD 等。,1.3.4 多媒体输入与输出技术,1.3.5 多媒体软件技术,多媒体软件技术主要包括以下六个方面的内容：,多媒体操作系统,多媒体素材采集与制作技术,素材的采集与制作主要包括采集并编辑多种媒体数据。如声音信号的录制编辑和播放；图像扫描及预处理；全动态视频采集及编辑；动画生成编辑；音/视频信号的混合和同步等。,多媒体编辑与创作工具,多媒体数据库技术,超文本/超媒体技术,多媒体应用开发技术,多媒体应用的开发会使一些采用不同问题解决方法的人集中到一起，包括计算机开发人员、音乐创作人员，图像艺术家等，他们的工作方法以及思考问题的方法都将是完全不同的。对于项目管理者来说，研究和推出一
15、个多媒体应用开发方法学将是极为重要的。,1.3.6 多媒体通信技术,1.3.7 虚拟现实技术,1.4 视频编码的国际标准,静止图像压缩标准,国际标准化组织(ISO)和国际电报电话咨询委员会(CCITT)联合成立的“联合照片专家组“JPEG(joint photographic experts group)于1991年提出的“多灰度静止图像的数字压缩编码“(简称JPEG标准)。这是一个适应于彩色和单色多灰度或连续色调静止数字图像的压缩标准。,JPEG标准支持很高的图像分辨率和量化精度。它包含两部分：第一部分是无损压缩，基于差分脉冲编码调制(DPCM)的预测编码。第二部分是有损压缩，基于离散余弦变
16、换(DCT)和Huffman编码,通常压缩20-40倍。,运动图像压缩标准,视频图像压缩的一个重要标准是MPEG(Moving Picture Experts Group)于1990年形成的一个标准草案(简称MPEG标准)。它兼顾了JPEG标准和CCITT专家组的H.261标准。,1.5 多媒体与因特网,因特网(Internet)是一个通过网络设备把世界各国的计算机相互连接在一起的计算机网络。在这个网络上，使用普通的语言就可以进行相互通信、协作研究、从事商业活动，共享信息资源。因特网是二十世纪全球发展最迅速影响最深远和冲击最大的信息存取和处理工具。,万维网WWW(Word Wide Web)是
17、一个在因特网上运行的全球性分布式信息系统。由于它支持文本、图像、声音、影视等数据类型，而且使用超文本、超链接技术把全球范围里的信息链接在一起，所以也称为超媒体环球信息系统。,万维网技术是因特网上环球信息系统设计技术上的一个重大突破，是目前最热门的多媒体技术。,本章小结,本章对多媒体和多媒体技术的定义及特点、多媒体计算机要解决的关键技术以及多媒体技术的应用和发展、媒体信息的计算机表示等问题作了较详细的讨论。,多媒体计算机技术是综合处理声、文、图、音频、视频等信息的技术，多媒体计算机具有信息载体的多样性、集成性和交互性的特点。,多媒体的关键技术包括多媒体计算机系统要解决的关键技术（如媒体数据的压缩
18、编码和解码技术、专用芯片技术、多媒体数据的输入/输出技术）和多媒体应用设计中的关键技术两个方面。,多媒体的应用丰富多彩，不仅涉及到计算机的各应用领域，也涉及到教育培训、电子出版、通信、文化娱乐等领域或行业。,多媒体计算机技术将朝着高分辨率化、高速度化、简单化、标准化和智能化方向发展。,(1)多媒体的媒体种类有哪些？(2)试归纳叙述多媒体关键特性。(3)简述多媒体技术的应用领域。(4)列举两个制作多媒体的软件。(5)选择适当的参考书，为深入学习多媒体技术做准备。,课外作业,课内习题,一、选择题1-1媒体中的_是为了加工、处理和传输感觉媒体而人为构造出来的一种媒体，如文字、音频、图像和视频等的数字
19、化编码表示等。(A)感觉媒体(B)表示媒体(C)显示媒体(D)存储媒体 1-2多媒体技术的主要特性有_。(1)多样性(2)集成性(3)交互性(4)实时性(A)仅(1)(B)(1)+(2)(C)(1)+(2)+(3)(D)全部,参考答案:1-1.B 1-2.C,1-3.请根据多媒体的特性判断以下哪些属于计算机多媒体的范畴？（1）交互式视频游戏（2）有声图书（3）彩色画报（4）彩色电视（A）仅（1）(B)(1)+(2)(C)(1)+(2)+(3)（D）全部1-4一般认为，多媒体技术研究的兴起，从_开始。(A)1972年，Philips 展示播放电视节目的激光视盘。(B)1984年，美国Apple公
20、司推出Macintosh系列机。(C)1986年,Philips和Sony公司宣布发明了交互式光盘系统CD-I(D)1987 年,美国 RCA 公司展示了交互式数字影像系统 DVI。,参考答案:1-3.B 1-4.B,1-5多媒体技术未来发展的方向是：（1）高分辨率,提高显示质量;(2）高速度化，缩短处理时间；（3）简单化，便于操作；（4）智能化，提高信息识别能力。(A)(1)+(2)+(3)(B)(1)+(2)+(4)(C)(1)+(3)+(4)（D）全部1-6下列哪些说法正确?(1)多媒体技术促进了通信、娱乐和计算机的融合。(2)多媒体技术可用来制作V-CD及影视音响、卡拉OK机。(3)多
21、媒体技术极大地改善了人一机界面。(4)利用多媒体是计算机产业发展的必然趋势。(A)(1)+(2)+(3)(B)(1)+(2)+(4)(C)(2)+(3)+(4)(D)全部,参考答案:1-5.D 1-6.D,1-7下列哪些说法正确?(1)媒体之间的关系也代表着信息。；(2)任何媒体之间都可直接进行相互转换。(3)不同的媒体所表达信息的程度不同。；(4)有格式的数据才能表达信息的含义。(A)(1)+(2)+(3)(B)(1)+(2)+(4)(C)(1)+(3)+(4)(D)全部,二、填空题1-8媒体有两种含义，即表示信息的载体和_。1-9多媒体技术是将_融合在一起的新技术。1-10多媒体技术交互式应用的高级阶段是_。,参考答案:1-7.C,参考答案:1-8.存储信息的实体 1-9.计算机技术、视听技术和通信技术 1-10虚拟现实,
