多媒體基本概念與計算機(jī)系統(tǒng)

6.1多媒體差不多概念

媒體通常包括兩方面的含義：一是指信息的物理載體，即存儲和傳遞信息的實(shí)體，如手冊、光盤、磁帶；二是指承載信息的載體，即信息的表現(xiàn)形式或傳播形式，如文字、圖像、動畫和視頻。

6.11差不多概念

1,媒體的分類

（1）感受媒體：直接作用于人的感受器官例：聲音圖像

（2）表示媒體：傳輸感受媒體的中介媒體（數(shù)據(jù)交換的編碼）例：聲音編碼圖像編碼（JPEGMPEG）文本編碼（ASCIIGB2312）

（3）表現(xiàn)媒體：進(jìn)行信息輸入輸出的媒體例：鍵盤鼠標(biāo)話筒攝像機(jī)顯示器打印機(jī)喇叭

（4）存儲媒體：存儲表示媒體的物理介質(zhì)例：硬盤軟盤磁盤光盤ROMRAM

（5）傳輸媒體：傳輸表示媒體的物理介質(zhì)例：電纜光纜電磁破

2.多媒體的特征

（1）多樣性：信息媒體多樣化

（2）集成性：信息媒體集成一個有機(jī)整體，軟件和設(shè)備集成一個理想環(huán)境

（3）交互性：人對信息主動選擇，使用，加工和操縱

（4）非線性：借助超文本鏈接的方法擺脫循序漸進(jìn)地獵取知識

（5）實(shí)時性：在人的感官系統(tǒng)同意的情況下進(jìn)行多媒體處理和交互

（6）信息使用的方便性：按需獵取信息

（7）信息結(jié)構(gòu)的動態(tài)性：按需修改信息

6.1.2虛擬現(xiàn)實(shí)差不多概念

1.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的要緊特征

（1）多感知

（2）沉醉

（3）交互

2.虛擬實(shí)現(xiàn)技術(shù)的分類

（1）桌面虛擬實(shí)現(xiàn)

（2）完全沉醉的虛擬現(xiàn)實(shí)

（3）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性的虛擬現(xiàn)實(shí)

（4）分布式虛擬現(xiàn)實(shí)

6.2聲音

6.2.1差不多概念

1.聲音信號

聲音是通過空氣傳播的一種連續(xù)的波，稱為聲波。

（1）聲音的感受

a．音量

b．音調(diào)

c．音色

人耳能聽到的音頻信號的頻率范圍是20-20kHz

（2）聲音信號的數(shù)字化

取樣-量化法

采樣：采樣是把時刻連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)換成時刻離散，幅度連續(xù)的信號。采樣頻率不低于聲音信號最高頻率的兩倍。語音信號采樣頻率為8KHz，音樂信號采樣頻率大于40KHz。采樣頻率越高，可恢復(fù)的聲音信號重量越豐富，其聲音的保真度越好。

量化：量化處理是把在幅度上連續(xù)取值（模擬量）的每一個樣本轉(zhuǎn)換成離散值（數(shù)字量）表示。A/D轉(zhuǎn)換（模數(shù)轉(zhuǎn)換）。量化后的樣本是用二進(jìn)制數(shù)來表示的，二進(jìn)制數(shù)的多少反映了度量聲音波形幅度的精度，稱為量化精度，也稱為量化分辨率。例如，16位，量化精度為1/65536。量化精度越高，聲音質(zhì)量越好，需存儲空間越多，量化精度越低，聲音質(zhì)量越差，需存儲空間越少。

編碼：采樣和量化之后的聲音信號差不多是數(shù)字形式的了，然而還需進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，減少數(shù)據(jù)量。

數(shù)字化處理之后的數(shù)字聲音的要緊參數(shù)：采樣頻率，量化位數(shù)，聲道，數(shù)據(jù)率，壓縮比

2.波形聲音

數(shù)據(jù)傳輸率（b/s）=采樣頻率（Hz）×量化位數(shù)（b）×聲道數(shù)

聲音信號數(shù)據(jù)量=數(shù)據(jù)傳輸率×持續(xù)時刻

3.數(shù)字語音壓縮方法

（1）波形編碼

（2）參數(shù)編碼

（3）混合編碼

4.聲音合成

（1）語音合成

（2）音樂合成

5.MIDI

6.2.2聲音文件格式

（1）Wave文件（.WAV）：波形文件。質(zhì)量高，文件數(shù)據(jù)量大。

（2）Module文件（.MOD）：存放樂譜和樂曲使用的各種音色樣本?；胤判Ч鞔_，音色種類無限。

（3）MPEG文件（.MP#）：MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7、MPEG-21

MPEG-1Layer1采納每聲道192kbit/s，每幀384個樣本，32個等寬子帶，固定分割數(shù)據(jù)塊。子帶編碼用DCT(離散余弦變換)和(快速傅立葉變換)計算子帶信號量化bit數(shù)。采納基于頻域掩蔽效應(yīng)的心理聲學(xué)模型，使量化噪聲低于掩蔽值。量化采納帶死區(qū)的線性量化器，要緊用于數(shù)字盒式磁帶

（DDC）.

MPEG-1Layer2采納每聲道128kbit/s，每幀1152個樣本，32個子帶，屬不同分幀方式。采納共同頻域和時域掩蔽效應(yīng)的心理聲學(xué)模型，并對高、中，低頻段的比特分配進(jìn)行限制，并對比特分配、比例因子，取樣進(jìn)行附加編碼。Layer2廣泛用于數(shù)字電視，CD-ROM，CD-I和VCD等。

MPEG-1Layer3采納每聲道64kbit/s，用混合濾波器組提高頻率分辨率，按信號分辨率分成6X32或18X32個子帶，克服平均32個子帶的Layer1，Layer2在中低頻段分辨率偏低的缺點(diǎn)。采納心理聲學(xué)模型2，增設(shè)不均勻量化器，量化值進(jìn)行熵編碼。要緊用于ISDN(綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng))音頻編碼。

MPEG-2制定于1994年，設(shè)計目標(biāo)是高級工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的圖象質(zhì)量以及更高的傳輸率。MPEG-2所能提供的傳輸率在3-10Mbits/sec間,其在NTSC制式下的分辨率可達(dá)720X486，MPEG-2也可提供并能夠提供廣播級的視像和CD級的。MPEG-2的音頻編碼可提供左右中及兩個圍繞聲道,以及一個加重低音聲道，和多達(dá)7個伴音聲道(DVD可有8種語言配音的緣故)。由于MPEG-2在設(shè)計時的巧妙處理，使得大多數(shù)MPEG-2解碼器也可播放MPEG-1格式的數(shù)據(jù)，如VCD。同時，由于MPEG-2的出色性能表現(xiàn)，已能適用于HDTV，使得原打算為HDTV設(shè)計的MPEG-3，還沒出世就被拋棄了。(MPEG-3要求傳輸速率在20Mbits/sec-40Mbits/sec間，但這將使畫面有輕度扭曲)。除了做為DVD的指定標(biāo)準(zhǔn)外，MPEG-2還可用于為廣播，有線電視網(wǎng)，電纜網(wǎng)絡(luò)以及衛(wèi)星直播(DirectBroadcastSatellite)提供廣播級的數(shù)字視頻。

MPEG-4于1998年11月公布，原可能1999年1月投入使用的國際標(biāo)準(zhǔn)MPEG4不僅是針對一定比特率下的、音頻編碼，更加注重的交互性和靈活性。MPEG專家組的專家們正在為MPEG-4的制定努力工作。要緊應(yīng)用于視像電話(VideoPhone)，視像(VideoEmail)和電子新聞(ElectronicNews)等，其傳輸速率要求較低，在4800-64000bits/sec之間，為176X144。MPEG-4利用專門窄的帶寬，通過幀重建技術(shù)，壓縮和傳輸數(shù)據(jù)，以求以最少的數(shù)據(jù)獲得最佳的圖像質(zhì)量。

MPEG-7不包含音、視頻壓縮編碼技術(shù)，潛在的應(yīng)用要緊分為三大類：

索引和檢索類

第一類是索引和檢索類應(yīng)用，要緊包括：視頻數(shù)據(jù)庫的存儲檢索；向?qū)I(yè)生產(chǎn)者提供圖像和視頻；商用音樂；音響效果庫；歷史演講庫；依照聽覺提取影視片段；商標(biāo)的注冊和檢索。

選擇和過濾類

第二類是選擇和過濾類應(yīng)用，要緊包括：用戶代理驅(qū)動的媒體選擇和過濾；個人化電視服務(wù)；智能化多媒體表達(dá)；消費(fèi)者個人化的掃瞄、過濾和搜索；向殘疾人提供信息服務(wù)。

專業(yè)化

第三類是專業(yè)化應(yīng)用，要緊包括：遠(yuǎn)程購物；生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用；通用接入；遙感應(yīng)用；半自動多媒體編輯；教學(xué)教育；保安監(jiān)視；基于視覺的操縱。

（4）Realaudio文件（.RA）：強(qiáng)大的壓縮量，微小的失真。

（5）MIDI文件（.MID/.RMI）：制造CD。.RMI能夠包括圖片標(biāo)記和文本。

（6）Voice文件（.VOC）：Creative公司波形音頻文件格式，聲霸卡使用的音頻文件格式。包含一個文件頭快和音頻數(shù)據(jù)塊。文件頭快包含一個標(biāo)識版本號和一個指向數(shù)據(jù)塊起始的指針。

（7）Sound文件（.SND）：NeXTComputer公司推出，支持壓縮。

（8）Audio文件（.AU）：SunMicrosystems公司推出的通過壓縮的聲音文件格式。

（9）AIFF文件（.AIF）：Apple計算機(jī)的音頻文件格式。

（10）CMF文件（.CMF）：Creative公司專業(yè)音樂格式，專用于FM聲卡。

6.3圖形和圖像

6.3.1基礎(chǔ)知識

差不多概念

（1）色彩三要素

a．亮度

b．色調(diào)

c．色飽和度

（2）三基色原理

三基色：紅綠藍(lán)

紅+綠=黃

紅+藍(lán)=品紅

藍(lán)+綠=青

紅+藍(lán)+綠=白

品紅+綠=黃色+藍(lán)=青+紅=白

（3）彩色空間

彩色空間是指彩色圖像所使用的顏色描述方法，也稱為彩色模型。

a．RGB彩色空間：顯示屏電子束熒光材料

b．CMY彩色空間：打印相減混色青（cyan）品紅（magenta）黃（yellow）

c．YUV彩色空間：彩色電視系統(tǒng)亮度信號Y，色差信號U和V

2.計算機(jī)中的圖形數(shù)據(jù)表示

（1）矢量圖形（幾何圖形，圖形）：占用空間小，處理側(cè)重于繪制和創(chuàng)建，顯示速度慢

（2）位圖圖像：占用空間大，處理側(cè)重于獵取和復(fù)制，顯示速度快

3.圖像的獵取

將現(xiàn)實(shí)世界的景物或物理介質(zhì)上的圖文輸入計算機(jī)的過程稱為圖像的獵取。

（1）利用數(shù)字圖像庫

（2）利用繪圖軟件創(chuàng)建圖像

（3）利用數(shù)字轉(zhuǎn)換設(shè)備采集圖像：同樣包含采樣，量化，編碼

4.圖像的屬性

（1）分辨率

a．顯示分辨率

b．圖像分辨率

圖像分辨率確定的是組成一幅圖像的像素數(shù)目，而顯示分辨率確定的是顯示圖像的區(qū)域大小。圖像分辨率大于顯示分辨率，顯示部分圖像；圖像分辨率小于顯示分辨率，圖像只占一部分顯示屏。

（2）圖像深度：圖像深度是指存儲每個像素所用的位數(shù)，它是用來度量圖像的色彩分辨率的。像素深度確定彩色圖像的每個人像素可能有的顏色數(shù)，或者確定灰度圖像的每個像素可能有的灰度級數(shù)。它決定了彩色圖像中可能出現(xiàn)的最多顏色數(shù)，或灰度圖像中的最大灰度等級。圖像深度為b，最多顏色數(shù)或灰度級為2b。

（3）真彩色和偽彩色：RGB8:8:8的顏色數(shù)為224種；偽彩色保存代表像素顏色的索引和一個色彩查找表（調(diào)色板）。

5.圖形圖象轉(zhuǎn)換

（1）圖形和圖像的硬件轉(zhuǎn)換

（2）圖像和圖像的軟件轉(zhuǎn)換

6.圖像的壓縮編碼

圖像的總數(shù)據(jù)量=圖像的總像素×圖像深度/8(B)

數(shù)據(jù)壓縮的分類：有損壓縮無損壓縮

7.多媒體壓縮編碼的國際標(biāo)準(zhǔn)

（1）JPEG：靜態(tài)

（2）MPEG：動態(tài)

（3）H．261

6.3.2圖形、圖像文件格式

（1）BMP文件（.BMP）：Windows系統(tǒng)采納的圖像文件格式

（2）GIF文件（.GIF）：采納LZW無損壓縮算法

（3）TIFF文件（.TIF）：為掃描儀和桌面排版系統(tǒng)研發(fā)的格式

（4）PNG文件：GIF的替代品

（5）JPEG文件（.JPG）：有損壓縮，壓縮比：5：1-50：1

（6）WMF文件（.WMF）：保存的不是點(diǎn)陣信息，而是函數(shù)調(diào)用信息

（7）EPS文件（.EPS）

（8）DIF文件（.DIF）:AutoCAD中的圖形

（9）PCX文件（.PCX）：PCPaintbrush的圖像文件

（10）Targe文件（.TGA）

（11）CDR文件（.CDR）：CoreDraw的文件格式

6.4動畫和視頻

6.4.1基礎(chǔ)知識

1.差不多概念

動畫分類

實(shí)時動畫

矢量動畫

二維動畫

三維動畫

2.模擬視頻

（1）模擬視頻原理

（2）彩色電視的制式

（3）數(shù)字視頻

4.數(shù)字視頻標(biāo)準(zhǔn)

5.視頻壓縮編碼

6.4.2視頻格式文件

（1）GIF文件（.GIF）：CompuServe公司推出的一種高壓縮比的彩色圖像文件

（2）Flic文件（.FLI/.FLC