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1、第九章多媒体技术基础,2023/11/17,计算机文化基础,2,第九章 多媒体技术基础,9.1 多媒体技术概述9.2 多媒体计算机系统的组成9.3 多媒体技术9.4 多媒体技术的应用领域,返 回,2023/11/17,计算机文化基础,3,9.1 多媒体技术概述,9.1.1 多媒体技术的概念9.1.2 多媒体技术的特点9.1.3 多媒体技术中的媒体元素,2023/11/17,计算机文化基础,4,9.1.1 多媒体技术的概念,媒体（Media）是信息表示和传播的载体。媒体在计算机领域有两种含义：一是指媒质，即存储信息的实体，如磁盘、光盘、磁带、半导体存储器等；二是指传递信息的载体，如数字、文字、声
2、音、图形和图像等。多媒体技术是对多种媒体进行综合处理的技术。确切地说，多媒体技术是把数字、文字、声音、图形、图像和动画等各种媒体有机组合起来，利用计算机、通信和广播电视技术，使它们建立起逻辑联系，并能进行加工处理的技术。这里所说的“加工处理”，主要是指对上述媒体的录入，对信息进行压缩和解压缩、存储、显示和传输等。,返 回,2023/11/17,计算机文化基础,5,9.1.2 多媒体技术的特点,多媒体具有多样性、集成性、交互性和实时性的特点。1.多媒体信息的多样性 信息载体的多样性是多媒体的主要特性之一，也是多媒体研究需要解决的关键问题。信息载体的多样化是相对计算机而言的，在多媒体技术中，计算机
3、所处理的信息空间范围拓展了，不再局限于数值、文本、图形和特殊对待的图像，并且强调计算机与声音、活动图像（或称为影像）相结合，以满足人的感官对多媒体信息的需求，这在计算机辅助教育以及产品广告、动画片制作等方面有很大的发展前途。,2023/11/17,计算机文化基础,6,2.多媒体技术的集成性 多媒体技术不仅要对多种形式的信息进行各种处理，而且要将它们有机地结合起来。突出的例子是动画制作，要将计算机产生的图形或动画与摄像机摄得的图像叠加在一起，在播放时再和文字、声音混合，这样，就需要对多种信息进行综合和集成处理。多媒体的集成性主要体现在两个方面：一是多媒体信息的集成，是指各种媒体信息应能按照一定的
4、数据模型和组织结构集成为一个有机的整体，以便媒体的充分共享和操作使用；二是操作这些媒体信息的工具和设备的集成，是指与多媒体相关的各种硬件设备的集成和软件的集成，为多媒体系统的开发和实现建立一个理想的集成环境，以提高多媒体的生产力。,2023/11/17,计算机文化基础,7,3.多媒体系统的交互性 多媒体的另一个关键特性是交互性。多媒体系统采用人机对话方式，对计算机中存储的各种信息进行查找、编辑及同步播放，操作者可通过鼠标或菜单选择自己感兴趣的内容。交互性为用户提供了更加有效的控制和使用信息的手段和方法，这在计算机辅助教学、模拟训练、虚拟现实等方面有着巨大的应用前景。4.多媒体系统的实时性 由于
5、声音和图像都是和时间相关的，因此，要求多媒体支持实时处理。这就要求多媒体系统在处理信息时有严格的时序要求和很高的速度要求。,2023/11/17,计算机文化基础,8,9.1.3 多媒体技术中的媒体元素,利用多媒体技术可以对声、文、图、像等进行处理，我们将这些多媒体处理对象称为媒体元素。媒体元素是指多媒体应用中可显示给用户的媒体组成部分。目前，多媒体技术处理的媒体元素主要包括文本、图像、动画、声音和视频影像五类信息。1.文本 文本是以文字和各种专用符号表达的信息形式，它是现实生活中使用得最多的一种信息存储和传递方式。文本主要用于对知识的描述性表示，如阐述概念、定义、原理和问题以及显示标题、菜单等
6、内容。如Word文字处理软件编辑出的“DOC”文件，记事本和写字板的“TXT”文件等。,2023/11/17,计算机文化基础,9,2.图像 图像是多媒体软件中最重要的信息表现形式之一，它是决定一个多媒体软件视觉效果的关键因素。3.动画 动画是利用人的视觉暂留特性，快速播放一系列连续运动变化的图形图像，也包括画面的缩放、旋转、变换、淡入淡出等特殊效果。通过动画可以把抽象的内容形象化。存储动画的文件格式有FLC、MMM、GIF、SWF等。4.声音 声音是人们用来传递信息、交流感情最方便、最熟悉的方式之一。在多媒体中声音基本上分为音乐和音效两类。5.视频影像 视频影像具有时序性与丰富的信息内涵，常用
7、于说明事物的发展过程。视频非常类似于我们熟知的电影和电视，有声有色，在多媒体中充当重要的角色。视频文件的存储格式有AVI、MPG、MOV等。,2023/11/17,计算机文化基础,10,9.2 多媒体计算机系统的组成,多媒体系统是一个可组织、存储、操纵和控制多媒体信息的集成环境和交互系统。多媒体个人计算机（Multimedia Personal Computer，简称MPC）是能够输入、输出并综合处理文字、声音、图形、图像和动画等多种媒体信息的计算机。多媒体计算机将计算机软、硬件技术及数字化声像技术和高速通信网络技术等结合起来构成一个整体，使多媒体信息的获取、加工、处理、传输、存储和展示集于一
8、体。简单地说，MPC 就是一种具有多媒体信息处理功能的个人计算机。,2023/11/17,计算机文化基础,11,9.2 多媒体计算机系统的组成,9.2.1 多媒体计算机硬件系统9.2.2 多媒体计算机软件系统,2023/11/17,计算机文化基础,12,9.2.1 多媒体计算机硬件系统,与通用的PC机相比，多媒体计算机的主要硬件除了常规的硬件如主机、内存储器、软盘驱动器、硬盘驱动器、显示器和网卡之外，还要有光盘驱动器、音频信息处理硬件和视频信息处理硬件等部分。下图所示为具有基本功能的多媒体计算机硬件系统。,图9-1 多媒体计算机硬件系统示意图,2023/11/17,计算机文化基础,13,9.2
9、.1 多媒体计算机硬件系统,1.主机2.多媒体接口卡3.信息获取设备,2023/11/17,计算机文化基础,14,主机,多媒体计算机主机可以是中、大型机，也可以是工作站，然而更普遍的是多媒体个人计算机。,2023/11/17,计算机文化基础,15,多媒体接口卡,1）声卡 声卡又称音频卡，是处理音频信号的硬件，目前已作为微机必备功能集成在主板上。声卡的主要功能包括录制与播放、编辑与合成处理、提供MIDI 接口三个部分。,2023/11/17,计算机文化基础,16,2）显卡,显卡又称图形加速卡，工作在CPU 和显示器之间，控制计算机的图形图像的输出。通常显卡以附加卡的形式安装在计算机主板的扩展槽中
10、。显卡拥有图形函数加速器和显存，专门用来执行图形加速任务，从而减少CPU 处理图形的负担，提高计算机的整体性能，多媒体功能也就更容易实现。,2023/11/17,计算机文化基础,17,3）视频采集卡,视频采集卡可以获取数字化视频信息，能将视频图像显示在大小不同的视频窗口，提供许多特殊效果，如冻结、淡出、旋转、镜像以及透明色处理。,2023/11/17,计算机文化基础,18,4）1394 卡,IEEE 1394 作为一种数据传输的开放式技术标准，被应用在众多的领域，包括数码摄像机、高速外接硬盘、打印机和扫描仪等多种设备。标准的1394 接口可以同时传送数字视频信号以及数字音频信号。,2023/1
11、1/17,计算机文化基础,19,信息获取设备,1）数码相机（DC）数码相机是一种与计算机配套使用的照相机，与普通光学照相机之间最大的区别在于数码相机用存储器保存图像数据，而不通过胶片曝光来保存图像。,2023/11/17,计算机文化基础,20,2）数码摄像机（DV）数码摄像机的优点是动态拍摄效果好，电池容量大，DV带也可以支持长时间拍摄，拍、采、编、播自成一体，相应的软、硬件支持也十分成熟。目前数码摄像机普遍都带有存储卡，一机两用切换起来也很方便。由于数码摄像机使用的小尺寸电荷耦合器件CCD与其镜头不匹配，在拍摄静止图像时的效果不如数码相机。3）扫描仪（scanner）扫描仪是利用光电技术和数
12、字处理技术，以扫描方式将图形或图像信息转换为数字信号的装置。扫描仪通常被用于计算机外部仪器设备，通过捕获图像并将之转换成计算机可以显示、编辑、存储和输出的数字化输入设备。,2023/11/17,计算机文化基础,21,9.2.2 多媒体计算机软件系统,多媒体计算机的应用除了要具有一定的硬件设备外，更重要的是软件系统的开发和应用。多媒体计算机的软件系统由多媒体系统软件、多媒体工具和多媒体应用软件组成。,2023/11/17,计算机文化基础,22,1）多媒体系统软件系统软件是多媒体系统的核心，各种多媒体软件要运行于多媒体操作系统平台上，故操作系统平台是软件的基础。多媒体计算机系统的主要系统软件有：多
13、媒体驱动软件和接口程序：多媒体驱动软件和接口程序是最底层硬件的支撑环境，它直接与计算机硬件相关，完成设备初始化、设备的打开和关闭、设备操作、基于硬件的压缩/解压缩、图像快速变换及功能调用等。通常驱动软件有视频子系统、音频子系统及视频/音频信号获取子系统。接口程序是高层软件与驱动程序之间的接口软件，为高层软件建立虚拟设备。多媒体操作系统：多媒体操作系统实现多媒体环境下多任务调度，保证音频、视频同步控制及信息处理的实时性，提供多媒体信息的各种基本操作和管理。操作系统还独立于硬件设备和具有较强的可扩展性。,2023/11/17,计算机文化基础,23,2）多媒体工具 多媒体工具包括多媒体编辑工具和多媒
14、体创作工具两大类。多媒体素材制作工具：多媒体素材制作工具及多媒体库函数为多媒体应用程序进行数据准备的软件，主要是多媒体数据采集软件，作为开发环境的工具库，供开发者调用。多媒体素材制作工具按功能可分为文本素材编辑工具、图形素材编辑工具、图像素材编辑工具、声音素材及MIDI音乐的编辑工具、动画素材编辑工具和视频影像素材编辑工具等。多媒体创作工具：多媒体创作工具是在多媒体操作系统上进行开发的软件工具，用于编辑生成多媒体应用软件。多媒体创作工具提供将媒体对象集成到多媒体产品中的功能，并支持各种媒体对象之间的超级链接以及媒体对象呈现时的过渡效果。多媒体创作工具大都提供文本及图形的编辑功能，但对复杂的媒体
15、对象，如声音、动画以及视频影像等的创建和编辑，还需借助多媒体素材编辑类工具软件。,2023/11/17,计算机文化基础,24,3）多媒体应用软件多媒体应用软件是根据多媒体系统终端用户要求而定制的应用软件或面向某一领域的用户应用软件系统，一般分为多媒体播放软件和多媒体制作软件两类。常用的多媒体播放软件有Windows 7 系统自带的Windows Media Player、苹果公司的QuickTime Player 等。此外，还有RealPlayer、暴风影音、RealONE Player、豪杰超级解霸、金山影霸等。多媒体制作软件包括文字编辑软件、图像处理软件、动画制作软件、音频处理软件、视频处
16、理软件以及多媒体创作或著作软件等。,2023/11/17,计算机文化基础,25,9.3 多媒体技术,多媒体技术是利用计算机综合处理声、文、图等信息的综合技术。多媒体技术的研究涉及多个方面，如计算机体系结构、数值处理技术、编辑技术、声音信号处理、图形学及图像处理、动态技术、人工智能、计算机网络和高速通信技术等。,2023/11/17,计算机文化基础,26,9.3 多媒体技术,9.3.1 多媒体技术研究的主要方向9.3.2 音频处理9.3.3 图像处理9.3.4 视频处理9.3.5 虚拟现实 9.3.6 流媒体,2023/11/17,计算机文化基础,27,9.3.1 多媒体技术研究的主要方向,多媒
17、体涉及的技术范围很广，是多种学科和多种技术交叉的领域。目前，多媒体技术研究的主要方向有以下几个方面：1）多媒体数据的表示技术 包括文字、声音、图形、图像、动画、影视等媒体在计算机中的表示方法。由于多媒体的数据量大得惊人，尤其是声音和影视，包括高清晰度数字电视（High Definition Television，简称HDTV）这类的连续媒体，为克服数据传输通道带宽和存储器容量的限制，投入了大量的人力和物力来开发数据压缩和解压缩技术；人机接口技术，如语音识别和文本语音转换（Text To Speech，简称TTS）也是多媒体研究中的重要课题；虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）是
18、当今多媒体技术研究中的热点技术之一。,2023/11/17,计算机文化基础,28,9.3.1 多媒体技术研究的主要方向,2）多媒体数据的存储技术 多媒体数据的存储的目标是实现大容量信息的存储和管理。在发展集中式的海量存储技术的同时，也在向分布存储、并行访问的方向发展。分布数据存储技术与多媒体存储技术将在计算机通信网络中融合起来。3）多媒体的应用开发 包括多媒体CD-ROM节目（Title）制作、多媒体数据库、环球超媒体信息系统（Web）、多目标广播技术（Multicasting）、影视点播（Video On Demand，简称VOD）、电视会议（Video Conferencing）、远程教育
19、系统、多媒体信息的检索等。4）多媒体创作和编辑工具的研究开发 基本目标是功能强大、适应性强、使用方便等，为将来人人都会使用多媒体创作和编辑工具提供了条件。,2023/11/17,计算机文化基础,29,9.3.2 音频信息处理,多媒体技术的特点是交互式地综合处理声音、文字和图像等多种信息。在多媒体系统中，语音和音乐是必不可少的，没有音频的视频是不可接受的。音频和视频同步，使视频图像更具真实性。娓娓动听的音乐和解说，使静态图像变得更加丰富多彩。可视电话、电视会议中的声音更为重要。,2023/11/17,计算机文化基础,30,1.声音的基本概念 声音是人类进行交流和认识自然的主要媒体形式。从本质上说
20、，声音是通过一定介质（如空气、水等）传播的一种连续的波，在物理学中称为声波。声音的强弱体现在声波的振幅上，音调的高低体现在声波的周期或频率上。声波是随时间连续变化的模拟量，它有以下三个重要指标：1）振幅 声波的振幅通常是指音量，它是声波波形的高低幅度，表示声音信号的强弱程度。2）周期 声音信号的周期是指两个相邻声波之间的时间长度，即重复出现的时间间隔，以秒为单位。3）频率 声音信号的频率是指信号每秒钟变化的次数，即为周期的倒数，以赫兹(Hz)为单位。声音质量是用声音信号的频率范围来衡量，频率范围又叫频域或频带，不同种类的声源其频带也不同。一般而言，声源的频带越宽，表现力越好，层次越丰富。,20
21、23/11/17,计算机文化基础,31,2.声音的数字化 声音是一种具有一定的振幅和频率且随时间变化的声波，通过话筒等转化装置可将其变成相应的电信号，但这种电信号是一种模拟信号，不能由计算机直接处理，必须先对其进行数字化，即将模拟的声音信号经过模数转换器ADC变换成计算机所能处理的数字声音信号，然后利用计算机进行存储、编辑或处理。在数字声音回放时，由数模转换器DAC将数字声音信号转换为实际的声波信号，经放大由扬声器播出。把模拟声音信号转变为数字声音信号的过程称为声音的数字化，它是通过对声音信号进行采样、量化和编码来实现的。,2023/11/17,计算机文化基础,32,1）采样 以固定的时间间隔
22、（采样周期）抽取模拟信号的幅度值。采样后得到的是离散的声音振幅样本序列，仍是模拟量。采样频率越高，声音的保真度越好，但采样获得的数据量也越大。在MPC中，采样频率标准定为11.25kHz、22.05kHz、44.1kHz。2）量化 把采样得到的信号幅度的样本值从模拟量转换成数字量。数字量的二进制位数是量化精度。在MPC中，量化精度标准定为8位、16位。采样和量化过程称为模/数（A/D）转换。3）编码 把数字化声音信息按一定数据格式表示。,2023/11/17,计算机文化基础,33,3.音频文件的格式 音频数据都是以文件的形式保存在计算机中。音频的文件格式主要有WAV、MP3、WMA等，专业数字
23、音乐工作者一般都使用非压缩的WAV格式进行操作，而普通用户更乐于接受压缩率高、文件容量相对较小的：MP3或WMA格式。1）WAV格式 这是Microsoft和IBM共同开发的PC标准声音格式。由于没有采用压缩算法，因此无论进行多少次修改和剪辑都不会产生失真，而且处理速度也相对较快。对WAV格式音频文件的支持是迄今为止最为广泛的，几乎所有的播放器都能播放，而电子幻灯片、各种算法语言、多媒体工具软件都能直接使用。但是，波形文件的数据量比较大，其数据量的大小直接与采样频率、量化位数和声道数成正比。,2023/11/17,计算机文化基础,34,2）MP3格式 MP3（MPEG Audio layer
24、3）文件格式是用一种按MPEG标准的音频压缩技术制作的数字音频文件，它是一种有损压缩，通过记录未压缩的数字音频文件的音高、音色和音量信息，在它们的变化相对不大时，用同一信息替代，并且用一定的算法对原始的声音文件进行代码替换处理，这样就可以将原始数字音频文件压缩得很小，可得到11:1的压缩比。因此，一张可存储15首歌曲的普通CD光盘，如果采用MP3文件格式，即可存储超过160首CD音质的MP3歌曲。,2023/11/17,计算机文化基础,35,3）CD格式 CD格式的音频文件扩展名为.cda。标准CD格式的采样频率为44.1kHz，量化位数为16bit，速率为176KB/s。CD音轨是近似无损的
25、，因此它的声音基本保真度高。.cda文件只是一个索引信息，并不是真正的包含声音信息，所以在计算机上看到的.cda文件都是44B。不能直接复制CD格式的.cda文件到硬盘上播放，需要使用音频抓轨软件进行格式转换。4）WMA格式 WMA（Windows Media Audio）文件是Windows Media格式中的一个子集，而windows Media格式是由Microsoft Windows Media技术使用的格式，包括音频、视频或脚本数据文件，可用于创作、存储、编辑、分发、流式处理或播放基于时间线的内容。WMA文件可以通过在保证只有MP3文件一半大小的前提下保持相同的音质。同时，现在的大多
26、数MP3播放器都支持WMA文件。,4.音频处理软件（1）Windows 自带的“录音机”。“录音机”是Windows 提供的一种具有语音录制功能的工具。用“录音机”录制音频文件时，一次能录制的时间为60 秒，此文件的类型为WAV 格式。（2）GoldWave。GoldWave 是一款比较流行的音频编辑和处理软件。利用该软件可以进行录音、编辑、合成数字声音，结果可以保存为WAV 或MP3 格式。使用该软件也可以复制、剪切和粘贴声音，因为在工作窗口中能够直接看到声音的波型，所以复制和粘贴都很方便。（3）Audio Converter。Audio Converter 全能音频转换器支持目前所有流行的
27、音频、视频格式，如MP3、MP2、OGG、APE、WAV、WMA、AVI、RM、RMVB、ASF、MPEG、DAT、3GP、MP4、FLV、MKV、MOD、MTS 等，转换成 MP3/WAV/AAC/WMA/AMR 等音频格式。更为强大的是，该软件能从视频格式中提取出音频文件，并支持批量转换，支持从CD 光盘中抓轨转换输出流行音频格式。（4）Sound Forge。Sound Forge 是Sonic Foundry 公司的产品，意为“声音熔炉”，也就是说，把声音放入这个软件里，应能把它锻造成想要的样子。它在音乐和游戏音效制作领域应用广泛，只能对单个音乐文件进行编辑，不能进行多轨音频处理。（5
28、）Audition。Adobe Audition 的前身是CoolEdit，是美国Adobe Systems 公司开发的一款多轨录音和音频处理软件。它集成了几乎全部主流音乐工作站软件的功能，可以完成音频录制和提取、声音编辑、混音、效果处理、降噪等工作，还可以为视频作品配音、制作流行歌曲，并与同类软件协同工作，完成音乐的创作过程。Audition 的工作模式有编辑、多轨和CD 三种，其中最常用的是编辑和多轨模式。,2023/11/17,计算机文化基础,36,2023/11/17,计算机文化基础,37,9.3.3 图像处理,图像是多媒体中携带信息的极其重要的媒体，有人发表过统计资料，认为人们获取的
29、信息的70%来自视觉系统，实际就是文字、图像和视频。人们最易接受的是图像和视频，而视频也是由图像组成的，可见图像在多媒体中的重要性。,2023/11/17,计算机文化基础,38,9.3.3 图像处理,1.图形与图像 2.图像的数字化 3.图像压缩标准 4.图像的文件格式,2023/11/17,计算机文化基础,39,计算机绘制的图片有两种形式：图形和图像。图形又称矢量图形或几何图形，它是用一组指令来描述的，这些指令给出构成该画面的所有直线、曲线、矩形、椭圆等的形状、位置、颜色等各种属性和参数。这种方法实际上是用数学方法来表示图形，然后变成许许多多的数学表达式，再编制程序，用语言来表达。计算机在显
30、示图形时从文件中读取指令并转化为屏幕上显示的图形效果。图像又称点阵图像或位图图像，它是指在空间和亮度上已经离散化的图像。可以把一幅位图图像理解为一个矩形，矩形中的任一元素都对应图像上的一个点，在计算机中对应于该点的值为它的灰度或颜色等级。这种矩形的元素就称为像素，像素的颜色等级越多则图像越逼真。因此，图像是由许许多多像素组合而成的。,图形与图像,2023/11/17,计算机文化基础,40,图像只有经过数字化后才能成为计算机处理的位图。自然景物成像后的图像无论以何种记录介质保存都是连续的。从空间上看，一幅图像在二维空间上都是连续分布的，从空间的某一点位置的亮度来看，亮度值也是连续分布的。图像数字
31、化就是把连续的空间位置和亮度离散，它包括两方面的内容：空间位置的离散和数字化，亮度值的离散和数字化。把一幅连续的图像在二维方向上分成mn个网格。每个网格用一个亮度值表示，这样一幅图像就要用mn个亮度值表示，这个过程称为采样。正确选择m、n，才能使数字化的图像质量损失最小，显示时才能得到完美的图像质量。采样的图像亮度值，在采样的连续空间上仍然是连续值。把亮度分成k个区间，某个区间对应相同的亮度值，共有k个不同的亮度值，这个过程称为量化。通常将实现量化的过程称为模数变换；相反，把数字信号恢复到模拟信号的过程称为数模变换，它们分别由A/D和D/A变换器实现。经过模-数变换得到的数字数据可以进一步压缩
32、编码，以减少数据量。,图像的数字化,2023/11/17,计算机文化基础,41,响图像数字化质量的主要参数有分辨率、颜色深度等，在采集和处理图像时，必须正确理解和运用这些参数。1）分辨率 分辨率是影响图像质量的重要参数，它可以分为显示分辨率、图像分辨率和像素分辨率等。（1）显示分辨率。显示分辨率是指在显示器上能够显示出的像素数目，它由水平方向的像素总数和垂直方向的像素总数构成。例如，某显示器的水平方向为1024像素，垂直方向为768像素，则该显示器的显示分辨率为1024768。显示分辨率与显示器的硬件条件有关，同时也与显示卡的缓冲存储器容量有关，其容量越大，显示分辨率越高。在同样大小的显示器屏
33、幕上，显示分辨率越高，像素的密度越大，显示图像越精细，但是屏幕上的文字越小。（2）图像分辨率。图像分辨率是指数字图像的实际尺寸，反映了图像的水平和垂直方向的大小。图像分辨率越高，像素就越多，图像所需要的存储空间也就越大。,2023/11/17,计算机文化基础,42,（3）像素分辨率。像素分辨率是指显像管荧光屏上一个像素点的宽和长之比，在像素分辨率不同的机器间传输图像时会产生图像变形。2）颜色深度 颜色深度是指记录每个像素所使用的二进制位数。对于彩色图像来说，颜色深度决定了该图像可以使用的最多颜色数目；对于灰度图像来说，颜色深度决定了该图像可以使用的亮度级别数目。颜色深度值越大，显示的图像色彩越
34、丰富，画面越自然、逼真，但数据量也随之激增。实际应用中，彩色图像或灰度图像的颜色分别用4位、8位、16位、24位和32位等二进制数表示。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，它的计算公式是：图像文件的字节数=图像分辨率颜色深度/8 显然，图像文件所需要较大的存储空间。在制作多媒体应用软件时，一定要考虑图像的大小。因此对图像文件进行压缩处理，从而减少图像文件所占用的存储空间是非常必要的。,2023/11/17,计算机文化基础,43,图像压缩标准,1）二值图像压缩（JBIG）二值图像压缩标准有G3、G4和JBIG。以非自适应、一维游程编码为基础，JBIG采用无损压缩技术，但它的压缩率
35、比目前的CCITT G3、G4标准高1.130倍（根据内容的不同）。虽然JBIG是二值图像的编码标准，但也可以对含灰度值的图像或彩色图像进行无失真压缩。2）静止图像压缩标准（JPEG/JPEG 2000）为了压缩连续色调（即灰度级或彩色）的静止图像，联合图片专家组（Joint Photographic Expert Group，简称JPEG，1986年成立）于1991年3月提出了ISO/IEC l0918号建议草案连续色调静止图像的数字压缩编码（Digital Compression and Coding of Continuous-tone Still Images），1992年正式通过。J
36、PEG标准采用混合编码方法，可以支持很高的图像分辨率和量化精度。JPEG算法的平均压缩比为15:1，当压缩比大于50时将可能出现方块效应。这一标准适用于黑白及彩色照片、传真和印刷图片。JPEG 2000是一个新标准，不仅提高了对图像的压缩质量，还可根据图像质量、视觉感受和分辨率进行渐进传输。,2023/11/17,计算机文化基础,44,3）动态图像压缩标准（H.261）CCITT在1990年12月通过了H.261即p64 Kb/s视听业务用的视频编解码器（Video Coder/Decoder for Audiovisual Services at p64 Kb/s）。这个建议是针对运动实时动
37、态图像的压缩编码和解码，应用目标是可视电话和电视会议。算法采用混合编码方法，压缩比可达48:1。它的原理框架奠定了以后MPEG标准的基础。4）动态图像压缩标准（MPEG-1）动态图片专家组（Moving Picture Expert Group，简称MPEG）提出的“用于数字存储媒体运动图像及其伴音率为1.5 Mb/s的压缩编码”，简称MPEG-1，它包括三个部分：MPEG视频、MPEG音频和MPEG系统。MPEG-1标准的平均压缩比为50:1，其处理能力可达到360240像素。,2023/11/17,计算机文化基础,45,5）动态图像压缩标准（MPEG-2/H.262）1996年底正式公布的
38、MPEG-2标准引用了MPEG-1标准的基本结构，并作了扩展。它可以直接对隔行扫描视频信号进行处理；空间分辨率、时间分辨率和信噪比可分级，以适应不同用途的解码要求；输出码流速率可以是恒定的也可以是变化的，以适应同步和异步传输。MPEG-2标准的处理能力可达广播级水平，即720480像素。MPEG-2标准兼容MPEG-1标准，适应1.580 Mb/s编码范围。MPEG-2标准也是高清晰度电视（HDTV）全数字方案、DVD方案所采用的数据压缩标准。6）动态图像压缩标准（MPEG-4/H.263）MPEG-4是ISO为传输码率低于64 Kb/s的实时图像设计的。与JPEG、MPEG-1、MPEG-2
39、等其他标准所采用的基本压缩算法不同，该标准采用基于模型的编码、分形编码等方法，以获得极低码率的压缩效果，所涉及的应用范围覆盖了有线、无线、移动通信、Internet以及数字存储回放等各个领域。它在信息描述中首次采用了“对象”（Object）概念，是以内容为中心的描述方法，对信息元的描述更符合人的心理，不仅获得比原有标准更优越的压缩性能，也提供了各种新功能的应用。,2023/11/17,计算机文化基础,46,图像的文件格式,常用的图像文件格式有BMP、GIF、JPEG和PNG等，大多数图像软件都可以支持多种格式的图像文件，以适应不同的应用环境。1）BMP格式。BMP(Bitmap)是Micros
40、oft公司为其Windows系列操作系统设置的标准图像文件格式。由于Windows操作系统在PC上占有绝对的优势，所以在PC上运行的绝大多数图像软件都支持BMP格式的图像文件。2）GIF格式GIF（Graphics Interchange Format）是由CompuServe公司于1987年开发的图像文件格式。它主要是用来交换图片的，为网络传输和BBS用户使用图像文件提供方便。大多数图像软件都支持GIF文件格式，它特别适合于动画制作、网页制作及演示文稿制作等领域。,2023/11/17,计算机文化基础,47,3）JPEG格式 JPEG（Joint Photographic Experts G
41、roup）是一种比较复杂的文件结构和编码方式的文件格式。它是用有损压缩方式去除冗余的图像和彩色数据，在获得极高压缩率的同时能展现十分丰富和生动的图像。换句话说，就是可以用最少的磁盘空间得到较好的图像质量。因此，JPEG文件格式适用于互联网上用作图像传输，常在广告设计中作为图像素材，在存储容量有限的条件下进行携带和传输。4）PNG格式 PNG（Portable Network Graphic）是一种能存储32位信息的位图文件格式，其图像质量远胜过GIF。同GIF一样，PNG也使用无损压缩方式来减少文件的大小。在压缩位图数据时，它采用了颇受好评的LZ77算法的一个变种。目前，越来越多的软件开始支持
42、这一格式。与GIF不同的是，PNG图像格式不支持动画。,5.图像处理软件常见的图像处理软件有以下几种：（1）ACDSee。ACDSee 是一款优秀的数字图像处理软件，广泛应用于图片的获取、管理、浏览、优化。利用ACDSee 相片管理器可以快速地查看和寻找相片，修正不足，并通过电子邮件、打印和免费在线相册来分享自己的收藏。（2）3DS MAX。3DS MAX 是世界上应用最广泛的三维建模、动画、渲染软件，完全满足制作高质量动画、最新游戏、设计效果等领域的需要。（3）AutoCAD。AutoCAD 是由美国Autodesk 公司为在微机上应用CAD 技术而开发的绘图程序软件包，经过不断的完善，已成
43、为国际上广为流行的绘图工具。（4）Maya。Maya 集成了AliasWavefront 最先进的动画及数字效果技术，不仅包括一般三维和视觉效果制作的功能，而且结合了最先进的建模、数字化布料模拟、毛发渲染和运动匹配技术。Maya 因其强大的功能在3D 动画界产生巨大的影响，已经渗入电影、广播电视、公司演示、游戏可视化等各个领域，且成为三维动画软件中的佼佼者。（5）Flash。Flash 是美国Macromedia 公司设计开发的交互式矢量图形编辑与动画制作软件，可集成多种媒体素材，包括图像、文字、声音、视频等。Flash 动画广泛应用于多媒体网站制作、广告制作、多媒体课件制作中，此外还有制作M
44、TV、游戏、贺卡、动画短片等多种用途。（6）Photoshop。Photoshop 是目前最流行的图像软件，也是Adobe 公司最著名的平面图像设计、处理软件，它的强大功能和易用性得到了广大用户的喜爱。在图像处理领域，计算机的图形图像数字化处理技术已经得到普及，而图像处理及特效是Photoshop 最突出的功能。,2023/11/17,计算机文化基础,48,2023/11/17,计算机文化基础,49,9.3.4 视频处理,视频信息是连续变化的影像，通常是指实际场景的动态演示，例如电影、电视、摄像资料等。视频信息带有同期音频，画面信息量大，表现的场景复杂，常采用专门的软件对其进行加工、修改。,2
45、023/11/17,计算机文化基础,50,9.3.4 视频处理,1.什么是视频 2.视频的分类 3.视频压缩标准 4.视频文件的格式 5.视频处理工具,2023/11/17,计算机文化基础,51,什么是视频,连续的图像变化每秒超过24帧（Frame）画面时，根据视觉暂留原理，人眼无法辨别每幅单独的静态画面，看上去是平滑连续的视觉效果。这样的连续画面叫做视频。当连续图像变化每秒低于24帧画面时，人眼有不连续的感觉，叫做动画（Cartoon）。,2023/11/17,计算机文化基础,52,视频的分类,2.视频的分类按照处理方式的不同，视频分为模拟视频和数字视频。模拟视频是指每一帧图像是实时获取的自
46、然景物的真实图像信号。我们在日常生活中看到的电视、电影都属于模拟视频的范畴。数字视频是基于数字技术以及其他更为拓展的图像显示标准的视频信息，它与模拟视频相比有以下特点：（1）数字视频可以不失真地进行无数次复制，而模拟视频信号每转录一次，就会有一次误差积累，产生信号失真；,2023/11/17,计算机文化基础,53,（2）模拟视频长时间存放后视频质量会降低，而数字视频便于长时间存放；（3）可以对数字视频进行非线性编辑，并可增加特技效果等；（4）数字视频数据量大，在存储与传输的过程中必须进行压缩编码。随着数字视频的应用范围不断发展，它的功效也越来越明显。,2023/11/17,计算机文化基础,54
47、,视频压缩标准,视频数据的编码和压缩是以声音与图像的编码和压缩为基础的，主要采用的是MPEG 系列标准。目前推出了专门支持多媒体信息基于内容检索的编码方案MPEG-7，以及多媒体框架标准MPEG-21。由ITU-T 和MPEG 联合开发的新标准H.264 是最新的视频编码算法。为了降低码率，获得尽可能好的图像质量，H.264 标准吸取了MPEG-4 的长处，克服了以前标准的弱点，具有更高的压缩比、更好的信道适应性，必将在数字视频的通信和存储领域得到越来越广泛的应用。,2023/11/17,计算机文化基础,55,视频文件的格式,视频格式可以分为适合本地播放的本地影像视频和适合在网络中播放的网络流
48、媒体影像视频两大类。,2023/11/17,计算机文化基础,56,1）本地影像视频（1）AVI格式：音频视频交错（Audio Video Interleaved）格式，AVI格式允许视频和音频交错在一起同步播放，一般用于保存电影、电视等各种影像信息，有时它也出没于Internet中，主要用于让用户欣赏新影片的精彩片段。常用的AVI播放驱动程序，主要有Microsoft Video for Windows，以及Intel公司的Indeo Video等。（2）MPEG/MPG/DAT格式：MPEG是运动图像压缩算法的国际标准，现已被几乎所有的计算机平台所支持。MPEG压缩标准是针对运动图像而设计的
49、，其基本方法是：在单位时间内采集并保存第一帧信息，然后只存储其余帧相对第一帧发生变化的部分，从而达到压缩的目的。MPEG的平均压缩比为501，最高可达2001，压缩效率高。同时图像和音响的质量也非常好，并且在微机上有统一的标准格式，兼容性相当好。MPEG标准包括MPEG视频、MPEG音频和MPEG系统(视频、音频同步)三个部分，MP3音频文件就是MPEG音频的一个典型应用，而Video CD(VCD)、Super VCD(SVCD)、DVD(Digital Versatile Disk)则是全面采用MPEG技术所产生出来的消费类电子产品。,2023/11/17,计算机文化基础,57,2）网络视
50、频格式（1）RM格式：它是Real Networks公司所制定的音频/视频压缩规范Real Media中的一种，Real Player能利用Internet资源对这些符合Real Media技术规范的音频/视频进行实况转播。在Real Media规范中主要包括三类文件，即Real Audio、Real Video和Real Flash（Real Networks公司与Macromedia公司合作推出的新一代高压缩比动画格式）。Real Video（RA、RAM）格式一开始就定位在视频流应用方面，是视频流技术的始创者，它可以在用56k Modem拨号上网的条件下实现不间断的视频播放，其图像质量比
