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1、21世纪高等院校规划教材多媒体技术与应用周朋红 主编刘锡东 鹿莉霞 副主编中国水利水电出版社ISBN 7-5084-2920-6,第1章多媒体技术概论,本章要点多媒体的定义、特性和分类多媒体的定义、特性和分类多媒体技术发展的关键技术多媒体系统的组成多媒体的应用领域,多媒体的概念,多媒体：文本、声音、图形、图像和动画等信息的载体，其中两个或者多于两个的组合构成了多媒体。多媒体技术：就是指运用计算机综合处理多媒体信息（文本、声音、图形、图像等）的技术，包括将多种信息建立逻辑连接，进而集成一个具有交互性的系统等等。多媒体系统：利用计算机技术和数字通信网技术来处理和控制多媒体信息的系统,多媒体技术的特
2、性,集成性 实时性 交互性 高质量,多媒体技术的分类,基于功能的分类：基于应用的分类：,开发系统 演示系统培训系统 家庭系统,多媒体信息咨询系统多媒体管理系统多媒体辅助教育系统多媒体通信系统,多媒体技术发展的关键技术,存储技术：CD-ROM、大容量硬盘解决了多媒体信息的存储问题；网络传输技术：高速计算机网络可以传送多媒体信息；处理技术：高速位处理技术、专用集成电路技术和亚微米集成电路技术的发展，为多媒体技术提供了高速处理的硬件环境；多媒体压缩技术人机交互技术分布式处理技术,多媒体系统的组成,多媒体计算机硬件,多媒体实时压缩与解压缩,多媒体I/O控制及接口,创作系统,应用系统,多媒体的应用领域,
3、娱乐教育与培训多媒体办公系统通信系统医疗影像及诊断系统各种咨询服务和广告宣传方面多媒体电子出版物方面,第2章 多媒体信息的表示,本章要点多媒体数据的特性和表现形式文字的表示音频的概念、表示、数字化、音频格式图像和图形的概念、数字化、图像和图形的比较视频的相关概念、彩色电视信号制式、彩色空间变换、视频的数字化、视频文件的类型动画的相关概念、实现动画的主要技术和方法,多媒体数据的特性和表现形式,数据量巨大 数据类型多 数据类型间区别大 多媒体数据的输入和输出复杂,文字的表示,西文 西文采用ASCII码表示。ASCII是美国信息交换标准代码（American Standard Code for In
4、formation Interchange）的英文缩写,汉字汉字的输入编码数字编码 拼音码 字型编码 汉字内码 汉字字模码,音频的概念、表示,音频（Audio）指的是在20Hz20kHz的频率范围内的声音，在日常生活中，音频（Audio）信号可分为两类：语音信号和非语音信号。包括:1波形声音 2语音 3音乐,音频数字化、音频格式,一个音频信号转换成在计算机中的表示过程如下：1选择采样频率，进行采样；2选择分辨率，进行量化；3形成声音文件 在多媒体技术中，存储音频信息的文件格式主要有：WAV文件、VOC文件和MP3文件等。,图像与图形,图的分类：1.可见的图像：例如照片、图纸和人们创作的各种美术
5、作品等 2.图形：用数学公式或者模型描述的图的数字化方法：1.存储图形信息的矢量图文件，称为图形，2.存储图像信息的位图文件，称为图像,图的数字化,图像的数字化过程分为采样、量化与编码三个步骤矢量图形是用一个指令集合来描述的。这些指令用来描述构成一幅图的所包含的直线、矩形、圆、圆弧、曲线等图形元素，每一个图形元素成为一个自成一体的实体。它具有如颜色、形状、轮廓、大小和屏幕位置等属性，整个作品基本由各种直线、曲线、面以及填充这些线、面之间的丰富的色彩构成。,视频的相关概念、彩色电视信号制式,按照处理方式的不同，视频分为模拟视频和数字视频。,彩色电视信号制式：1NTSC制2PAL制3SECAM,彩
6、色空间变换、视频的数字化、视频文件的类型,彩色空间1RGB模型2YUV模型3RGB与YUV彩色空间变换,视频数字化 是将模拟视频信号经模数转换和彩色空间变换为计算机可处理的数字信号。1视频信号的采样2量化,视频文件的类型：1 AVI2 MOV3 MEPG4 RAM,动画的相关概念、实现动画的主要技术和方法,动画：是指运动的画面。,关键帧动画 路径动画 变形动画 过程动画、粒子动画和群体动画人物动画技术运动捕捉三维扫描技术,第3章 多媒体数据压缩编码技术,本章要点多媒体数据压缩编码的重要性和分类常用压缩编码算法的基本原理及实现技术，预测编码、变换编码（K-L变换、DCT变换）、统计编码（Huff
7、man编码、算术编码）。量化的基本原理和量化器的设计思想静态图像压缩编码的国际标准（JPEG）原理、实现技术，以及动态图像压缩编码的国际标准（MPEG）的基本原理。,多媒体数据压缩编码的重要性,多媒体数据量巨大存储器的存储容量面临压力信道传输率面临压力计算机的处理速度面临压力 所以，应以压缩形式存储和传输,多媒体数据压缩编码的分类,多媒体数据压缩方法根据不同的分类标准而不同根据质量有无损失可分为：无损压缩和有损压缩。按照其作用域在空间域或频率域上分为：空间方法、变换方法和混合方法。根据是否自适应分为自适应性编码和非适应性编码，一般来说，每一个编码方法都有其相应的自适应算法。按其原理分类也可分为
8、：预测编码、变换编码、量化与矢量量化编码、信息熵编码、分频带编码、结构编码和基于知识的编码。,常用压缩编码算法的基本原理及实现技术,预测编码：根据离散信号之间存在着一定的相关性，利用前面的一个或多个信号对下一信号进行预测，对实际值和预测值的差进行编码。,常用压缩编码算法的基本原理及实现技术,变换编码：先对信号进行某种函数变换，从信号的一种表示空间变换到信号的另一种表示空间，然后在变换后的域上，对变换后的信号进行编码,变换编码的工作过程,常用压缩编码算法的基本原理及实现技术,统计编码：基于信息统计特性，根据信息出现的概率，采用不同的位数表示信息。包括：哈夫曼编码 算术编码 形成编码,静态图像压缩
9、编码的国际标准（JPEG）原理、实现技术,JPEG（Joint Photographic Experts Group）是一个通用的静态图像压缩标准,JPEG编码的原理简化框图如下图所示：,把图像分成88的块 DCT正变换 量化器 熵编码器,JPEG的工作原理如下图所示,量化（查表）熵编码（查表）传输或存储 解码逆量化离散余弦逆变换（IDCT）,动态图像压缩编码的国际标准（MPEG）的基本原理,MPEG（Motion picture Experts Group）是运动图像专家小组的英文缩写 MPEG标准主要有MPEG-l、MPEG-2、MPEG-4和正在制定的MPEG-7等,MPEG和JPEG两
10、种压缩方式有哪些相同点，有哪些不同点？,帧内图像数据压缩帧间图像数据压缩,第4章 多媒体卡,本章要点声卡发展的历史、工作原理、功能、分类及性能指标视频采集系统的组成及视频采集卡的工作原理、性能指标等视频输出卡、MPEG卡、电视接受卡等视频卡的工作原理、功能,声卡发展的历史、工作原理,1ADLIB最早的声卡2Creative声卡系列,声卡采用大规模集成电路设计，即将音频技术范围的各类电路以专用芯片形式集成在声卡上，并可直接插入计算机的扩展槽中使用,声卡的功能、分类及性能指标,功能：音频的录制与播放；编辑与合成；MIDI接口；文语转换；CDROM接口；游戏接口等。分类：根据数据采样量化的位数对声卡
11、进行分类，一般分为8位和16位两种。位数越高，音质越好。声卡的性能指标:1音频技术指标 2MIDI音频 3声道数 4多音频流输出 5IO设备接口 6系统参数的可调性 7声卡软件 8总线结构,视频采集系统的组成及视频采集卡的工作原理、性能指标等,从硬件平台的角度分析，一个视频采集系统要包括视频采集设备、视频信号源设备、大容量存储设备以及配置有相应视频处理软件的高性能计算机系统 视频采集卡是安装在计算机扩展槽上的一个硬卡 视频采集卡的性能指标:1接口 2实时压缩功能 3采集分辨率及帧频 4驱动和应用程序,视频输出卡、MPEG卡、电视接受卡等视频卡的工作原理、功能,TV Coder的功能是把计算机显
12、示器上显示的内容实时地转换为模拟视频信号并输出到电视机或录像机上，还可以把多媒体演示的内容记录到磁带上。MPEG压缩卡用于将视频影像压缩成MPEG的格式。电视卡其工作原理相当于一台数字式电视机。,第5章 常用多媒体设备,本章要点扫描仪的工作原理、分类、性能指标及图像扫描软件CRT、LCD（液晶）投影机的工作原理及性能指标数字视频展示台工作原理及应用彩色打印技术、数码相机、数字摄像机、数字摄像头、语音输入系统等多媒体输入、输出设备的工作原理及应用,扫描仪的工作原理、分类、性能指标及图像扫描软件,扫描仪是一种计算机输入设备，它可以将各种图片、图纸等资料输入到计算机，转换成数字化图像数据保存和使用
13、图像扫描仪一般分为平板式、胶片式、手持式和滚筒式四种。图像于扫描仪的性能指标主要有分辨率、色彩位数和扫描速度等。OCR软件扮演了个重要的角色，有些扫描软件中直接集成了OCR功能，同时配合双分辨率功能，使扫描仪的易用性大大提高。因为用户不必再在遇到文字时单独启动OCR软件进行文字部分的扫描，扫描仪会自动对文字部分采用合适的分辨率进行扫描。,CRT投影机的工作原理及性能指标,CRT（阴极射线管）作为成像器件，它是实现最早、应用最为广泛的一种显示技术。这种投影机可把输入信号源分解成R（红）、G（绿）、B（蓝）3个CRT管投射到荧光屏上，荧光粉在高压作用下发光，经系统放大和会聚，最终在大屏幕上显示出彩
14、色图像。光学系统与CRT管组成投影管，通常所说的三枪投影机就是3个投影管组成的投影机，由于使用内光源，也叫主动式投影方式。CRT技术成熟，显示的图像色彩丰富，还原性好，具有丰富的几何失真调整能力。,LCD（液晶）投影机的工作原理及性能指标,LCD投影机本身不发光，它使用光源来照明LCD上的影像，再使用投影镜头将影像投影出去。利用液晶的光电效应，即液晶分子在电场作用下排列发生变化，影响其液晶单元的透光率或反射率，从而影响它的光学性质，产生具有不同灰度层次及颜色的图像。LCD投影机分为液晶板和液晶光阀两种,数字视频展示台工作原理及应用,视频展示台实际上是个图像采集设备，它的作用是将摄像头拍下来的景
15、物，通过与外部输入、输出设备的配套使用，如通过多媒体投影机、大屏幕背投电视、普通电视机、液晶监视器等设备演示出来。数字视频展示台的应用范围：1展示实物 2电视会议 3教育教学,彩色打印技术的工作原理及应用,计算机里，图像上每一个点的色彩都需要用若干二进制位表示的RGB（红绿蓝）信息存储起来。屏幕上的RGB颜色并不能直接打印出来，这是因为发光设备（例如计算机显示器）是通过一个使用红、绿、蓝三原色的附加过程产生色彩的，而色彩显示过程则是把各种波长的色彩以不同的比例叠加起来，进而产生各种不同的颜色。,数码相机的工作原理及应用,数码相机在工作时，外部景物通过镜头将光线会聚到感光器件CCD（电荷耦合器件
16、）上，CCD由数千个独立的光敏元件组成，这些光敏元件通常排列成与取景器相对应的矩阵外界景象所反射的光透过镜头照射在CCD上，并被转换成电荷，每个元件上的电荷量取决于其所受到的光照强度。由与CCD上每一个电荷感应元件最终表现为所拍摄图像的一个像素，因此CCD内部所包含的电荷感应元件集成度越高，像素就越多，最终图像的分辨率自然就会越高。,数字摄像头、数字摄像机的工作原理及应用,数字摄像头是一种依靠软件和硬件配合的多媒体计算机附属设备。其成像使用CCD或CMOS图像传感器、A/D器件进行，模拟图像到数字图像的转换等部分与数码摄像机是一样的，只是其光电转换器件分辨率差一些。对数字图像的数据压缩和存储等
17、处理工作，则交给计算机系统去做摄像按照摄像机的记录介质和方式可划分为四类，即 Mini DV、Digital 8、CMOS超迷你型摄像机和数码摄录放一体机,语音输入系统的工作原理及应用,语音识别以语音为研究对象，它是语音信号处理的一个重要研究方向，是模式识别的一个分支，涉及到生理学、心理学、语言学、计算机科学以及信号处理等诸多领域，甚至还涉及到人的体态语言其最终目标是实现人与机器进行自然语言通信 目前语音识别的主要应用是通过文本-语音转换器（Text-To-Speech，TTS）和语音识别器（Speech Recognition，SR）实现的。,第6章 光盘与光驱,本章要点光盘特点和类型，光驱
18、及光驱读取光盘的方式光盘标准光盘结构及记录信息原理光盘的制作过程常用光盘刻录软件-NERO,光盘特点,1记录密度高2存储容量大3采用非接触方式读写信息4信息保存时间长5不同平台可以互换6多种媒体融合7价格低廉,光盘的类型,按光盘的读写性能来讲，可分为三种类型：1只读型光盘存储器2多次可写光盘存储器3可擦写光盘存储器,光驱及光驱读取光盘的方式,须使用专门的设备才能从光盘中读取数据，这种设备就是光盘驱动器，简称光驱或光盘机 光驱在工作时有CLV和CAV两种方式。,光盘标准,CD-DA（红皮书）标准CD-ROM（黄皮书）标准 CD-ROM XA（黄皮书扩展）标准 CD-R（橙皮书）标准 CD-I（绿
19、皮书）标准 Video-CD（白皮书）标准 CD-RW（桔皮书）标准 Photo-CD标准 DVD新一代光盘存储介质,光盘的制作过程常用光盘刻录软件-NERO,光盘刻录软件 Nero Burning Rom是德国ahead公司出品的刻录软件，容易使用，功能强大而齐全，能应付绝大部会的刻录工作，同时也像Direct CD一样能够把刻录盘当作硬盘来使用。,光盘制作过程1.预处理 2.光刻3.化学处理4.制作父盘和母盘5.压模,第7章 多媒体素材制作,本章要点声音、图像、视频、动画四种主要媒体形式的获取、编辑、输出等过程数字音频文件的录制；对音频文件进行基本的编辑，如剪切、粘贴等操作；能够进行特效制
20、作，如调整音量、延迟处理、改变音调、降噪等图像处理软件Photoshop的应用Premiere进行视频的编辑和处理,声音的获取、编辑、输出等过程,音频的录制 1用Windows自带的“录音机”采集声音 2Audio Editor录制声音音频的编辑 1基本编辑 2特效制作音频的播放,图像的获取、编辑、输出等过程,数字图像的获取1使用扫描仪扫入2使用数字照相机拍摄3利用录像机和电视机捕获图像 4利用绘图软件创建图像以及通过计算机语言编程生成图像。5购买图像光盘6视频抓帧数字图像的编辑,视频的获取、编辑、输出,视频的获取 1.用视频捕捉卡配合相应的软件（如Ulead公司的Media Studio以及
21、Adobe公司的Premiere）来采集录像带上的素材 2.利用超级解霸等软件来截取VCD上的视频片段（截取成*.mpg文件或*.bmp图像序列文件），或把视频文件*.dat转换成Windows系统通用的AVI文件 视频的编辑 数字视频的输出,动画的获取、编辑、输出,二维动画制作：二维动画制作软件是将一系列画面连续显示达到动画效果。一般只要由软件本身提供的各类工具产生的关键帧，安排显示的次序和效果，再组合成所需的动画即可完成。,三维动画制作：在三维动画制作中，用户可以建立三维空间的对象模拟现实场景，通过控制各种色彩、透明度的设置、表面花纹的粗细程度以及各种反射特性等以帮助产生任何可以想像出来的
22、材质。,第8章 多媒体应用系统开发,本章要点多媒体应用系统开发的概念多媒体开发工具的类型、功能、特征多媒体应用系统开发人员组成多媒体应用系统开发过程Authorware的编辑特点和创作流程,多媒体应用系统开发的概念,多媒体应用系统开发相关的几个概念：（1）开发环境：用于开发的整套硬件、固化软件（永久性内建在硬件里的软件）和软件。（2）创作系统：开发环境中所有专用于创作的软件程序。（3）基本软件：开发环境中的一个专用于素材创作的软件，它可完成一种或多种素材创作任务。（4）集成工具：用于安排多媒体对象、处理其时空关系使之集成为一个应用系统的工具。,多媒体开发工具的类型、特征,多媒体应用系统开发工具
23、按照其编辑方式的不同，可分为以下三类：1.基于流程图的开发工具 2.基于时间轴的创作工具 3.基于书页的创作工具 4.基于程序设计语言多媒体应用系统开发工具特征:1所见即所得的编辑环境 2播放特性 3提交特性 4创作模式 5无需编程、易学易用,多媒体应用系统开发工具的功能:,良好的编辑能力和编辑环境强大的媒体集成能力丰富的交互能力功能扩充能力预演调试能力动态数据交换能力多媒体数据库功能,文档设计部,画面设计部,制片经理,电视制作部,编辑工程部,声音制作部,制片人,创作编导,制作助理员,项目管理员,机构设计部,脚本作者,画面设计师,交互性设计师,讲授设计师,电视导演,程序员,音响设计师,编辑,电
24、子图象制作师,图象输入员,照相师,电视摄像师,电视剪辑师,配音员,多媒体制作管理人员,多媒体制作人员,多媒体制作队伍的组织结构,启动会议,用户分析,环境分析,内容分析,系统分析,指导目标,学习对象,内容决策,认识模型,书面原型,基本需求,隐喻和示例,接口设计,处理,主要屏幕,航行图,工作原型,情节板和流程图,脚本,生产后A/V,集成和写作,修改,测试,生产前A/V,出版,总结性评价,开发,生产,落实/评价,交互设计,指导设计,分析,测试,多媒体应用系统的开发过程,Authorware的编辑特点和创作流程,编辑特点：1媒体导入的可视化和批量化 2丰富的交互、变量和函数 3快捷的调试环境 4一键发
25、布 5良好的可扩充性 基本程序的创建：1创建新文件 2对程序进行调试 3保存文件 4打包发布程序,第9章多媒体应用系统开发实例,本章要点多媒体课件开发的特点多媒体课件开发的创作流程如何制作高质量的多媒体课件,多媒体课件开发的特点,大量简明易懂的图解图示，可帮助学生抽象概念、理解原理、掌握知识；逼真的实验演示动画，可帮助学生验证书本知识，做到理论和实践的统一；丰富的实景照片和珍贵的资料图片，让学生开阔眼界，拓宽知识面，引导他们去观察，去思考，实现“一图胜千字”的直观效果；任意的反复、跳转和后退功能，使用户可以灵活方便的根据自己的需要选择播放不同的内容单元。同时练习题的答案反馈功能，可激发学生尝试
26、的兴趣，进而激发他们学习的兴趣。,多媒体课件开发的创作流程,确定课题教学设计系统设计稿本编写脚本编写素材制作编辑整合形成产品教学试验,如何制作高质量的多媒体课件,多媒体课件的设计应遵循教育和学习规律客户需求分析是多媒体课件创作的首要工作教学设计要贯穿多媒体课件制作的全过程,第10章 多媒体电子出版物,本章要点多媒体电子出版物概述多媒体电子出版物的制作特点多媒体电子出版物的制作环境电子出版物开发系统的组成电子出版物的开发过程,多媒体电子出版物概述,电子出版物：是指以数字代码方式将图文声像等信息编辑加工后存储在磁、光、电介质上，通过计算机或者具有类似功能的设备读取使用，用以表达思想、普及知识和积累
27、文化，并可复制发行的大众传播媒体。,多媒体电子出版物的制作特点,丰富的多媒体信息表现存储容量大、体积小交互能力与检索查询制作高效、出版迅速成本低、节省能源,电子出版物开发系统的组成多媒体电子出版物的制作环境,电子出版物开发系统应包括以下几个部分：多媒体集成系统、文字制作系统、音效制作系统、图像制作系统、视频制作系统和动画制作系统 电子出版物的制作环境可以分为两个部分：硬件环境和软件环境,电子出版物的开发过程,1策划、确定主题2制作脚本、工作任务3采编素材4环境调试、流程设计5分屏幕剧本、美术编辑、文字编辑6媒体预处理加工与制作7配音编辑合成与试播8制作安装程序，刻写母盘,第11章 多媒体在网络
28、中的应用,本章要点掌握超文本与超媒体技术的概念掌握多媒体视频点播系统的组成；了解用IP/TV软件构建的VOD系统掌握多媒体网络教室的类型、教学功能和教学模式掌握多媒体视频会议系统的结构、功能和技术特点,超文本与超媒体技术的概念,超文本 收集、存储和浏览离散信息，以及建立和表示信息之间关系的技术。超文本/超媒体的特点 1.多种媒体信息 2.网络结构形式 3.交互特性超文本/超媒体的组成要素 节点、链和网络,多媒体视频点播系统的组成,1前端系统 2网络系统 3客户端系统,多媒体网络教室的类型、功能和模式,类型：纯硬件、软硬结合、纯软件功能：1多媒体信息的双向传播 2键盘、鼠标的封锁和遥控 3电子举
29、手 4电子白板 5学生分组管理 6联机考试教学模式：1授课模式、2自学模式、3练习模式 4讨论模式,多媒体视频会议系统的结构、功能,结构：多媒体信息处理计算机及其1/0设备、多点控制器（MAU）数字通信网络接口及控制管理软件。基本功能：1会议发起与结束 2会议事务处理 3视频显示的转换控制,多媒体视频会议系统主要技术特点,依靠数字通信网络，利用多点控制器MCU将分布在各地的用户组织为一个或多个“会议”会议使用的多媒体信息在数字通信网占有的带宽一般为64kbps2.08Mbps，远远低于广播电视的带宽，所以这里要采用专门的视频图像和语音的编解码器 在对会议的动态图像和语音的质量要求上，以满足开会的基本要求为准 视频会议系统的关键问题是“多媒体信息的数字化压缩和解压缩”,第12章 多媒体数据库系统,本章要点多媒体数据库的基本概念多媒体数据库管理系统多媒体数据库的查询处理方法多媒体数据库用户接口技术,谢谢,
