多媒體計(jì)算機(jī)課件

1、 多媒體計(jì)算機(jī) 大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ) 第一部分 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)第1頁，共60頁。本講要點(diǎn):多媒體基本概念多媒體的概念和特點(diǎn)多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成多媒體計(jì)算機(jī)硬件和軟件系統(tǒng)多媒體技術(shù)（本講重點(diǎn)、難點(diǎn)）聲音的存儲(chǔ)以及各種格式聲音文件圖像的存儲(chǔ)以及各種圖像文件圖形的概念各種視頻文件壓縮技術(shù)多媒體應(yīng)用軟件制作過程各種多媒體工具介紹第2頁，共60頁。8.1 多媒體基本概念8.1.1 媒體和多媒體媒體（media） ：信息的載體。信息的物理載體，如磁盤、光盤、磁帶、卡片 等。信息的存在和表現(xiàn)形式，如文字、聲音、圖像、動(dòng)畫等。 多媒體（multimedia） ：兩個(gè)或兩個(gè)以上的單媒體的有機(jī)組合。 第3頁，共60頁。

2、8.1.2 多媒體技術(shù)的特點(diǎn) 多維性集成性 實(shí)時(shí)性 交互性 第4頁，共60頁。8.1.3 多媒體技術(shù)的應(yīng)用教育培訓(xùn)多媒體通信過程模擬商業(yè)展示電子出版家庭娛樂 第5頁，共60頁。8.1.4 多媒體技術(shù)的發(fā)展方向 網(wǎng)絡(luò)化智能化 標(biāo)準(zhǔn)化 多領(lǐng)域融合虛擬現(xiàn)實(shí)第6頁，共60頁。8.2 多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)多媒體應(yīng)用軟件第六層多媒體軟件系統(tǒng)多媒體創(chuàng)作軟件第五層多媒體數(shù)據(jù)處理軟件第四層多媒體核心系統(tǒng)軟件第三層多媒體計(jì)算機(jī)硬件第二層多媒體硬件系統(tǒng)多媒體外圍設(shè)備第一層多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)第7頁，共60頁。8.2.1多媒體硬件系統(tǒng)多媒體硬件系統(tǒng)組成框圖 第8頁，共60頁。多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī)（Multimedia P

3、ersonal Computer，簡(jiǎn)稱MPC） 通常把配置了聲卡和CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的個(gè)人計(jì)算機(jī)稱為多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī)。 第9頁，共60頁。8.2.2 多媒體軟件系統(tǒng)多媒體驅(qū)動(dòng)軟件 支持多媒體的操作系統(tǒng)或操作環(huán)境 多媒體數(shù)據(jù)處理軟件 多媒體編輯創(chuàng)作軟件 多媒體應(yīng)用軟件 第10頁，共60頁。 8.3 多媒體技術(shù) 8.3.1 音頻處理技術(shù) 1. 聲音 聲音是由于聲源的振動(dòng)而產(chǎn)生的。 通常用一種連續(xù)的模擬波形來表示聲音，該波形描述了聲波的形狀，表示一個(gè)模擬波信號(hào)有三個(gè)要素：基線、周期和振幅。 單音波形 復(fù)音波形 第11頁，共60頁。 2. 計(jì)算機(jī)的音頻處理 計(jì)算機(jī)中處理的信息必須是二進(jìn)制數(shù)字。所以計(jì)算

4、機(jī)要處理聲音，必須先將聲音數(shù)字化。聲音的數(shù)字化過程涉及采樣、量化和編碼三個(gè)過程。 聲音的數(shù)字化 第12頁，共60頁。 采樣指每隔一個(gè)時(shí)間間隔在聲音的波形上截取一個(gè)振幅值，把時(shí)間上的連續(xù)信號(hào)變成時(shí)間上的離散信號(hào)。該時(shí)間間隔T稱為采樣周期，其倒數(shù)1/T稱為采樣頻率。 采樣頻率越高，采樣的間隔時(shí)間越短，在單位時(shí)間內(nèi)計(jì)算機(jī)得到的聲音樣本數(shù)據(jù)就越多，對(duì)聲音波形的表示也越精確，聲音的質(zhì)量就越好，聲音文件占用的存儲(chǔ)空間也越大。常用的采樣頻率有： 11.025kHz、22.05kHz、44.1kHz等。第13頁，共60頁。 量化指把在幅度上連續(xù)取值的每一個(gè)樣本轉(zhuǎn)換為離散值表示，就是將采樣得到的聲波上的幅度值數(shù)

5、字化。量化的過程是先將采樣后的信號(hào)按整個(gè)聲波的幅度劃分成有限個(gè)區(qū)段的集合，把落入某個(gè)區(qū)段內(nèi)的采樣值歸為一類，并賦于相同的量化值。 采樣信號(hào)的量化值采用二進(jìn)制表示，表示采樣信號(hào)的幅度二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)稱量化位數(shù)。在相同的采樣頻率之下，量化位數(shù)愈高，測(cè)量的采樣值就越精確，聲音的質(zhì)量越好，聲音文件占用的存儲(chǔ)空間也越大。聲音信號(hào)的量化精度一般為8bit，12bit，16bit。 第14頁，共60頁。 編碼指按照一定的格式把經(jīng)過采樣和量化得到的離散數(shù)據(jù)記錄下來，并在有效的數(shù)據(jù)中加入一些用于糾錯(cuò)、同步和控制的數(shù)據(jù)。音頻信號(hào)編碼通常采用的是波形編碼方法，它直接對(duì)波形采樣、量化和編碼，算法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，在聲音恢

6、復(fù)時(shí)能保持原有的特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用。常用的聲音編碼格式有：PCM編碼方法、DPCM編碼、ADPCM壓縮編碼等。第15頁，共60頁。 除了采樣、量化、編碼外，影響聲音數(shù)字化效果的另一個(gè)重要因素是聲道。聲道指聲音的通道數(shù)，是一次采樣記錄產(chǎn)生的聲音波形的個(gè)數(shù)。記錄聲音時(shí)，如果每次生成一個(gè)聲道數(shù)據(jù)，稱為單聲道；每次生成兩個(gè)聲道數(shù)據(jù)，稱為雙聲道。立體聲音樂能使聽眾獲得身臨其境的感覺就是使用雙聲道的效果。隨著聲道數(shù)的增加，聲音文件的存儲(chǔ)容量也會(huì)成倍增加。第16頁，共60頁。 模擬波形聲音數(shù)字化后音頻文件的存儲(chǔ)量可以使用以下公式計(jì)算： 存儲(chǔ)量 = 采樣頻率量化位數(shù)8聲道數(shù)時(shí)間 例如，要將一段一分鐘的音樂進(jìn)

7、行數(shù)字化，采用44.1kHz的采樣頻率，16位量化位數(shù)，立體聲效果，則生成的音頻文件的存儲(chǔ)量為： 44100168260 =10584000Byte10336KB10MB第17頁，共60頁。 3. 聲卡 聲卡是計(jì)算機(jī)處理和播放聲音的關(guān)鍵部件，它通過主板上的擴(kuò)展槽中與主機(jī)相連。聲音輸入/輸出設(shè)備通過輸入輸出接口與聲卡連接。聲卡通過輸入設(shè)備獲取聲音，如果接收的是數(shù)字音頻信號(hào)，則直接保存到計(jì)算機(jī)中；如果接收的是模擬信號(hào)，則先將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，再存入計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理。計(jì)算機(jī)播放音頻文件時(shí)，通過聲卡將音頻文件進(jìn)行解壓縮、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換，再送到輸出設(shè)備播放。第18頁，共60頁。 聲卡一般由Wave

8、合成器、MIDI合成器、混音器、MIDI設(shè)備接口、CD-ROM接口、DSP數(shù)字信號(hào)處理器等組成。 聲卡有以下主要功能：錄制與播放波形音頻文件。 編輯與合成波形音頻文件。MIDI音樂錄制和合成。語音轉(zhuǎn)換和語音識(shí)別。第19頁，共60頁。4. 常用音頻文件的格式WAVMIDCDAMP3RMWMA第20頁，共60頁。 8.3.2 圖形圖像處理技術(shù) 1. 圖形與圖像 圖像由像素點(diǎn)構(gòu)成，每個(gè)像素點(diǎn)的顏色信息采用一組二進(jìn)制數(shù)描述，因此圖像又稱為位圖。圖像的數(shù)據(jù)量較大，適合表現(xiàn)自然景觀、人物、動(dòng)植物等引起人類視覺感受的事物。像素點(diǎn)組成的圖像 第21頁，共60頁。 圖形也稱為矢量圖，它使用點(diǎn)、直線和曲線來描述，

9、這些直線和曲線由計(jì)算機(jī)通過某種算法計(jì)算獲得。圖形文件保存的是繪制圖形的各種參數(shù)，信息量較小，占用空間小。對(duì)圖形進(jìn)行放大、縮小或旋轉(zhuǎn)等操作都不會(huì)失真。圖形一般用來表達(dá)比較小的、易于用直線、曲線表現(xiàn)的圖像，不適合表現(xiàn)色彩層次豐富的逼真圖像。矢量圖形 第22頁，共60頁。 2. 圖像分辨率和顏色深度 圖像由像素點(diǎn)組成，影響圖像質(zhì)量的因素主要包括分辨率和顏色深度。 分辨率表示圖像中像素點(diǎn)的密度，單位是dpi（Dot Per Inch），表示每英寸長度上像素點(diǎn)的數(shù)量。圖像分辨率越高，包含的像素越多，表現(xiàn)細(xì)節(jié)就越清楚。但分辨率高的圖像占用磁盤空間大，傳送和顯示速度慢，所以應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的圖像分辨

10、率。第23頁，共60頁。分辨率對(duì)圖像質(zhì)量的影響 第24頁，共60頁。 數(shù)字化圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的顏色都要用二進(jìn)制數(shù)據(jù)表示。表示一個(gè)像素需要的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)叫做顏色深度。彩色或灰度圖像的顏色可以使用4位、8位、16位、24位和32位二進(jìn)制數(shù)來表示。顏色深度是圖像的另一個(gè)重要指標(biāo)，顏色深度越高，可以描述的顏色數(shù)量就越多，圖像的質(zhì)量越好。 圖像的顏色深度與圖像質(zhì)量 第25頁，共60頁。 圖像包含像素越多、顏色深度越大，包含的數(shù)據(jù)量越大，圖像質(zhì)量就越好，占用的空間也越大。 一幅未經(jīng)壓縮的圖像占用的存儲(chǔ)空間可以使用以下公式計(jì)算： (長度分辨率) (寬度分辨率)顏色深度/8 例：一幅長10厘米、寬8厘米，分

11、辨率為300dpi的24位顏色深度的圖像占用的存儲(chǔ)空間為： (100.3937300) ( 80.3937300) 24/83.19MB 注意: 圖像長度應(yīng)換算成英寸計(jì)算 1厘米=0.3937英寸第26頁，共60頁。3. 常用圖像格式BMPGIFJPGTIFFPNG第27頁，共60頁。 8.3.3 視頻處理技術(shù) 1. 視頻的基本概念 視頻是由一幅幅靜止圖像序列組成，其中每幅圖像稱為1幀，這些幀以一定的速率播放。由于人眼的視覺暫留效應(yīng)便產(chǎn)生了連續(xù)畫面。如果再把音頻信號(hào)加進(jìn)去，便可實(shí)現(xiàn)視頻，音頻信號(hào)的同步播放。 第28頁，共60頁。 模擬視頻 模擬視頻是基于模擬以及圖像的廣播與顯示所確定的國際標(biāo)準(zhǔn)

12、。模擬視頻圖象具有成本低和還原度好等優(yōu)點(diǎn)。但其缺點(diǎn)是經(jīng)長期存放后，視頻質(zhì)量會(huì)下降，經(jīng)多次復(fù)制后，圖像會(huì)有明顯失真。第29頁，共60頁。 數(shù)字視頻 （1）將模擬視頻信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字化視頻編輯，最后制成數(shù)字化視頻產(chǎn)品。 （2）視頻圖像由數(shù)字?jǐn)z像機(jī)拍攝下來，從信號(hào)源開始，就是無失真的數(shù)字視頻。當(dāng)輸入計(jì)算機(jī)時(shí)，不再考慮視頻質(zhì)量的衰減問題，然后進(jìn)行視頻編輯制成產(chǎn)品。 第30頁，共60頁。 全動(dòng)態(tài)視頻 全動(dòng)態(tài)視頻就是每秒顯示30幀圖像的視頻。用這種顯示速度去刷新畫面，可以消除不穩(wěn)定的感覺，不會(huì)產(chǎn)生閃爍和跳躍。 全屏幕視頻 全屏幕視頻是指顯示的視頻圖像可以鋪滿整個(gè)屏幕，而不是局限于一個(gè)小窗口中，這與顯

13、示分辨率有關(guān)。第31頁，共60頁。 視頻的數(shù)字化 視頻的數(shù)字化是將模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字視頻的處理過程，通常也稱為視頻捕捉。 普通電視信號(hào)以及傳統(tǒng)攝像機(jī)拍攝的視頻信號(hào)都是模擬信號(hào)，這些模擬視頻必須進(jìn)行數(shù)字化后才能被計(jì)算機(jī)處理、使用。視頻信號(hào)數(shù)字化一般要經(jīng)過采樣、量化、彩色空間變換、 編碼等過程。視頻數(shù)字化一般都由專門的視頻采集卡來完成。第32頁，共60頁。2. 視頻文件的常見格式AVIMPEGMOVRM/RMVBASFWMVDIVX第33頁，共60頁。3.視頻標(biāo)準(zhǔn)NTSC 制式 PAL 制式 SECAM 制式 第34頁，共60頁。 8.3.4 多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù) 數(shù)字化的圖像、音頻、視頻的數(shù)據(jù)

14、量非常大，對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、信息的傳輸以及計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度都帶來了極大的壓力。使用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)減少信息的數(shù)據(jù)量，將信息以壓縮的形式進(jìn)行存儲(chǔ)和傳輸，既節(jié)省了存儲(chǔ)空間，又提高了通信干線的傳輸效率。第35頁，共60頁。冗余信息類別：空間冗余時(shí)間冗余信息熵冗余結(jié)構(gòu)冗余知識(shí)冗余視覺聽覺冗余第36頁，共60頁。 數(shù)據(jù)壓縮類型：無損壓縮 去掉或減少數(shù)據(jù)中的冗余數(shù)據(jù)，這些冗余數(shù)據(jù)可以重新插入到數(shù)據(jù)中，可逆。 有損壓縮 去掉多媒體數(shù)據(jù)中人類視覺和聽覺器官中不敏感的部分來減少信息量，減少的信息不能再恢復(fù)，不可逆的 混合壓縮 綜合無損壓縮和有損壓縮的長處，在壓縮比、壓縮效率和保真度之間取得最佳折中。 第37頁，共60頁

15、。 數(shù)據(jù)壓縮時(shí)應(yīng)該注意的問題：壓縮比要大，即壓縮前后的信息存儲(chǔ)量之比要大；恢復(fù)效果要好，要盡可能的恢復(fù)原始數(shù)據(jù)；壓縮算法要簡(jiǎn)單，壓縮和解壓速度要快，盡可能做到實(shí)時(shí)壓縮和解壓。第38頁，共60頁。8.4 多媒體應(yīng)用軟件制作 8.4.1 多媒體創(chuàng)作工具頁面型多媒體創(chuàng)作工具 Tool Book、Hyper Card 、Power Point 時(shí)間型多媒體創(chuàng)作工具 Director、Action 圖標(biāo)型多媒體創(chuàng)作工具 Authorware、Icon Author 程序型多媒體創(chuàng)作工具 VB、VC 第39頁，共60頁。8.4.2 多媒體應(yīng)用軟件的開發(fā)過程 需求分析規(guī)劃設(shè)計(jì)素材采集與加工產(chǎn)品集成測(cè)試與修改

16、作品發(fā)布與評(píng)價(jià)編寫腳本多媒體應(yīng)用軟件的開發(fā)過程第40頁，共60頁。 1. 需求分析 需求分析要確定作品要求達(dá)到的目標(biāo)，并分析其必要性和可行性，具體包括以下任務(wù)：確定對(duì)象和目標(biāo)。確定內(nèi)容和形式。明確條件與限制。 第41頁，共60頁。 2. 規(guī)劃設(shè)計(jì) 規(guī)劃與設(shè)計(jì)是根據(jù)需求分析，形成一個(gè)清晰可行的設(shè)計(jì)方案。規(guī)劃主要由整體規(guī)劃、內(nèi)容設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、版面設(shè)計(jì)、工作計(jì)劃幾個(gè)部分組成。第42頁，共60頁。 3. 編寫腳本 編寫腳本是多媒體軟件開發(fā)的核心。腳本是多媒體軟件的設(shè)計(jì)藍(lán)圖，設(shè)計(jì)者應(yīng)該根據(jù)設(shè)計(jì)主題和設(shè)計(jì)目標(biāo)確定軟件的具體表現(xiàn)方法和內(nèi)容。腳本的設(shè)計(jì)還要根據(jù)創(chuàng)作工具的特點(diǎn)以及人接受信息的心理特性等綜合因素

17、來考慮。腳本的設(shè)計(jì)過程實(shí)際上就是一個(gè)創(chuàng)意過程，對(duì)軟件的最終質(zhì)量起決定性作用。 第43頁，共60頁。 4. 素材采集與加工 素材采集與加工是根據(jù)設(shè)計(jì)方案的具體需求，采集需要的素材，例如文本、圖片、動(dòng)畫、聲音和視頻等，并對(duì)各種素材進(jìn)行加工和創(chuàng)作。 圖片的處理與合成。 文本信息的選取與加工。 動(dòng)畫的構(gòu)思與制作。 聲音的處理與加工。 視頻的處理與加工。 第44頁，共60頁。 5. 產(chǎn)品集成 作品集成是按照作品的設(shè)計(jì)方案，使用多媒體創(chuàng)作軟件將已經(jīng)準(zhǔn)備好的各種素材資料或制作好的功能板塊集成，生成完整的多媒體軟件。第45頁，共60頁。 6. 測(cè)試與修改 多媒體軟件完成后還要對(duì)軟件進(jìn)行測(cè)試，檢查作品中是否存在

18、錯(cuò)誤，請(qǐng)專家進(jìn)行評(píng)審，收集各方建議。根據(jù)測(cè)試結(jié)果和建議修改軟件，從而達(dá)到最佳效果。第46頁，共60頁。 7. 發(fā)布與評(píng)價(jià) 多媒體軟件完成后，需要將軟件打包、刻錄成光盤發(fā)行，同時(shí)還要給出幫助信信息、編寫用戶手冊(cè)。另外，多媒體作品還可以通過網(wǎng)絡(luò)或其它形式發(fā)布，進(jìn)行交流和展示，進(jìn)一步修改完善。第47頁，共60頁。8.4.3 開發(fā)多媒體應(yīng)用軟件時(shí)應(yīng)注意的問題準(zhǔn)確定位注重腳本創(chuàng)作圍繞軟件內(nèi)容選擇媒體素材要有良好的人機(jī)交互和清晰的導(dǎo)航結(jié)構(gòu)第48頁，共60頁。課堂練習(xí)1多媒體技術(shù)的主要特征是_。 A多樣性、交互性、集成性、實(shí)時(shí)性 B獨(dú)立性、交互性、集成性、時(shí)變性 C不確定性、交互性、集成性、非線性 D多樣性

19、、交互性、獨(dú)立性、時(shí)變性2_性是指用戶可以與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互操作。 A兼容 B安全 C交互 D可靠第49頁，共60頁。課堂練習(xí)3以下屬于多媒體技術(shù)應(yīng)用范疇的是_。 A教育培訓(xùn) B虛擬現(xiàn)實(shí) C商業(yè)服務(wù) D以上都對(duì)4多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由_。 A計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和各種媒體組成。 B多媒體計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)和多媒體計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)組成。 C計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和多媒體輸入輸出設(shè)備組成。 D計(jì)算機(jī)和多媒體操作系統(tǒng)組成。第50頁，共60頁。課堂練習(xí)5以下關(guān)于多媒體計(jì)算機(jī)的說法中，不正確的是_。A多媒體計(jì)算機(jī)是指符合或超過MPC標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)。B多媒體計(jì)算機(jī)是指能夠綜合處理多種媒體信息，并在它們之間建立邏輯關(guān)系，使之集成為一個(gè)交互式系

20、統(tǒng)的計(jì)算機(jī)。C多媒體計(jì)算機(jī)是指能夠設(shè)置多種文本格式的計(jì)算機(jī)。D多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。第51頁，共60頁。課堂練習(xí)6多媒體計(jì)算機(jī)機(jī)必須配置的設(shè)備是_。 A照相機(jī) B圖像掃描儀 C數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線 DCD-ROM驅(qū)動(dòng)器和聲卡 7下面屬于多媒體輸入設(shè)備，又屬于多媒體輸出設(shè)備的是_。 A顯示器 B數(shù)碼照相機(jī) C錄音機(jī) DVCD 第52頁，共60頁。課堂練習(xí)8下列軟件中屬于多媒體系統(tǒng)軟件的是_。 APhotoshop BWindows CAuthorware DMedia Player9下列聲音文件格式中，_是波形聲音文件格式。 AWAV BCMF CVOC DMID第53頁，共60頁。課堂練習(xí)10在數(shù)字音頻信息獲取與處理過程中，下述順序中正確的是_ A量化、采樣、壓縮、存儲(chǔ)、解壓縮、DA變換 B采樣、壓縮、量化、存儲(chǔ)、解壓縮、DA變換 C采樣、量化、壓縮、存儲(chǔ)、解壓縮、DA變換 D采樣、DA變換、壓縮、存儲(chǔ)、解壓縮、量化第54頁，共60頁。課堂練習(xí)11WAV波形文件與MIDI文件相比，下述中不正確的是_。 AWAV波形文件比MIDI文件音樂質(zhì)量高。 B存儲(chǔ)同樣的音樂文件，WAV波形文件比MIDI文件存儲(chǔ)量大。 C