多媒基礎(chǔ)知識(shí)(軟件設(shè)計(jì)師)

多媒體基礎(chǔ)知識(shí)軟件設(shè)計(jì)師課程講義教學(xué)要求掌握多媒體信息處理基礎(chǔ)知識(shí)多媒體技術(shù)的概念；多媒體應(yīng)用中的媒體元素多媒體信息處理的關(guān)鍵技術(shù)多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成多媒體計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)多媒體計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)主要內(nèi)容：多媒體信息處理基礎(chǔ)知識(shí)6.1多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成6.2多媒體基礎(chǔ)知識(shí)

6.1多媒體信息處理基礎(chǔ)知識(shí)

多媒體（Multimedia）技術(shù)是集文字、聲音、圖形、圖像、視像和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的綜合技術(shù)。一、多媒體技術(shù)的概念

（一）媒體及其分類 媒體是信息標(biāo)識(shí)和傳輸?shù)妮d體。媒體在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域可分為以下五類（國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)(CCITT)對(duì)媒體的分類）。

⑴感覺(jué)媒體（PerceptionMedium） 感覺(jué)媒體是直接作用于感知器官的，能直接感覺(jué)的媒體，如人類的各種語(yǔ)言，各種聲音、音樂(lè)、圖形、圖像、視像、文字等等。

⑵表示媒體（RepresentationMedium）

表示媒體是為了加工、處理和傳輸感覺(jué)媒體而人為構(gòu)造出來(lái)的一類媒體。它是將感覺(jué)媒體數(shù)字化，主要指各種編碼，如語(yǔ)言編碼、文本編碼、圖像編碼等。

⑶表現(xiàn)媒體（PresentationMedium） 表現(xiàn)媒體是感覺(jué)媒體與計(jì)算機(jī)之間的界面，如鍵盤(pán)、攝像機(jī)、話筒、顯示器、打印機(jī)等。

⑷存儲(chǔ)媒體（StorageMedium）

存儲(chǔ)媒體用于存儲(chǔ)表示媒體，及存儲(chǔ)感覺(jué)媒體數(shù)字化之后的代碼。常用的存儲(chǔ)媒體有磁盤(pán)、磁帶、光盤(pán)和半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等。

⑸傳輸媒體（TransmissionMedium）

傳輸媒體是用來(lái)傳送媒體的物理載體，如雙絞電纜、同軸電纜、光纖電纜、微波、紅外線、衛(wèi)星信道等。（二）多媒體及其主要特征 多媒體系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)以下三大特征：集成性、交互性和數(shù)字化特征。

集成性是指可對(duì)文字、圖形、圖像、聲音、視像、動(dòng)畫(huà)等信息媒體進(jìn)行綜合處理，達(dá)到各種媒體的協(xié)調(diào)一致。

交互性是指人能方便地與系統(tǒng)進(jìn)行交流，以便對(duì)系統(tǒng)的多媒體處理功能進(jìn)行控制。

數(shù)字化特性是指各種媒體的信息，都以數(shù)字形式(即轉(zhuǎn)換為“0”和“1”的方式)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理和傳輸，而不是傳統(tǒng)的模擬信號(hào)方式。

“虛擬現(xiàn)實(shí)”（virtualreality，簡(jiǎn)稱vr）是用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)生成一個(gè)逼真的三維視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)或嗅覺(jué)等感覺(jué)世界，讓用戶可以從自己的視點(diǎn)出發(fā)，利用自然的技能和某些設(shè)備對(duì)這一生成的虛擬世界客體進(jìn)行瀏覽和交互考察。它可使用戶獲得與真實(shí)世界一樣的感覺(jué),可達(dá)到代替實(shí)際系統(tǒng)的目的.（三）虛擬現(xiàn)實(shí)

專業(yè)級(jí)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)具有高度的實(shí)時(shí)性,能同時(shí)使用多種輸入輸出設(shè)備，用戶可以用人體的自然技能，借助數(shù)字頭盔、立體顯示技術(shù)、數(shù)據(jù)手套和數(shù)據(jù)衣服等工具，與虛擬的感覺(jué)世界進(jìn)行交互作用。

現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實(shí)的范圍很廣，包括虛擬環(huán)境、塞伯空間等。虛擬現(xiàn)實(shí)最重要的目標(biāo)就是真實(shí)的體驗(yàn)和方便自然的人機(jī)交互，凡是能夠達(dá)到或部分達(dá)到這樣目標(biāo)的系統(tǒng)就稱為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實(shí)的基本特征虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的關(guān)鍵特性沉浸：“真實(shí)”的體驗(yàn)交互：實(shí)時(shí)操縱得到反饋信息多感知：具有人所有的感覺(jué)1．桌面虛擬現(xiàn)實(shí)2．沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)3．增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)4．分布式虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)類型1．桌面虛擬現(xiàn)實(shí)利用個(gè)人計(jì)算機(jī)和低級(jí)工作站進(jìn)行仿真，將計(jì)算機(jī)的屏幕作為用戶觀察虛擬境界的一個(gè)窗口。使用簡(jiǎn)單的外部設(shè)備（如鼠標(biāo)、軌跡球）來(lái)觀察360度范圍內(nèi)的虛擬世界，并操縱虛擬場(chǎng)景中的各種物體。純軟件型2．沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)高級(jí)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，提供完全沉浸的體驗(yàn)，使用戶有一種置身于虛擬境界之中的感覺(jué)。利用頭盔式顯示器或其他硬件設(shè)備數(shù)據(jù)手套位置跟蹤器3．增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)不僅是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)模擬現(xiàn)實(shí)世界、仿真現(xiàn)實(shí)世界，而且要利用它來(lái)增強(qiáng)參與者對(duì)真實(shí)環(huán)境的感受。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中無(wú)法感知或不方便的感受。真實(shí)環(huán)境和虛擬環(huán)境結(jié)合起來(lái)的系統(tǒng)，部分系統(tǒng)是真實(shí)環(huán)境，這樣既可減少真實(shí)環(huán)境的資源消耗，又可對(duì)實(shí)際物體進(jìn)行操作。4．分布式虛擬現(xiàn)實(shí)如果多個(gè)用戶通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接在一起，同時(shí)參加一個(gè)虛擬空間，共同體驗(yàn)虛擬經(jīng)歷，那虛擬現(xiàn)實(shí)則提升到了一個(gè)更高的境界，這就是分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。（四）音頻基本概念

聲音是多媒體表現(xiàn)形式中不可缺少的一部分，它使多媒體的表現(xiàn)力更加豐富。聲音主要包括語(yǔ)言、背景聲、音效和音樂(lè)4個(gè)部分。語(yǔ)言背景聲

音效音樂(lè)聲音的概念空氣中的分子在某些介質(zhì)的作用下振動(dòng)，形成聲音，其振動(dòng)過(guò)程可用一連續(xù)的曲線表示，稱為聲波。

振幅周期曲線上的任一點(diǎn)再次出現(xiàn)所需時(shí)間間隔稱為周期。而一秒鐘內(nèi)聲音由高(壓力強(qiáng))到低(壓力低)再到高(壓力強(qiáng))，這個(gè)循環(huán)出現(xiàn)的次數(shù)稱為頻率。聲音頻率：聲音的三要素為音調(diào)、音強(qiáng)、音色。音調(diào)與聲音的頻率有關(guān)，頻率快則音調(diào)高，頻率慢則音調(diào)低。音強(qiáng)又稱響度，取決于聲音的幅度，即振幅的大小和強(qiáng)弱。音色指音的感覺(jué)特性。不同的物體發(fā)出的聲音我們可以通過(guò)音色分辨,不同發(fā)生體的材料、結(jié)構(gòu)不同，發(fā)出聲音的音色也就不同。根據(jù)不同的音色，即使在同一音高和同一聲音強(qiáng)度的情況下，也能區(qū)分出是不同樂(lè)器或人聲發(fā)出的。聲音的三要素聲音頻率：聲音按頻率可分為3種：次聲波、可聽(tīng)聲波和超聲波。人類聽(tīng)覺(jué)的聲音頻率范圍為20Hz～20kHz，低于20Hz的為次聲波，高于20kHz的為超聲波。人說(shuō)話的聲音信號(hào)頻率通常為300Hz～3kHz，人們把在這種頻率范圍內(nèi)的信號(hào)稱為語(yǔ)音信號(hào)。

聲音頻率：聲音質(zhì)量用聲音信號(hào)的頻率范圍來(lái)衡量，頻率范圍又叫“頻域”或“頻帶”，不同種類的聲源其頻帶也不同。聲源的頻帶越寬，表現(xiàn)力越好，層次越豐富。

電話質(zhì)量：200Hz～3.4kHz。調(diào)幅廣播質(zhì)量：50Hz～7kHz。調(diào)頻廣播質(zhì)量：20Hz～15kHz。數(shù)字激光唱盤(pán)(CD-DA)質(zhì)量：10Hz～20kHz

聲音的數(shù)字化把模擬聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字聲音信號(hào)的過(guò)程稱為聲音的數(shù)字化，它是通過(guò)對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行采樣、量化和編碼來(lái)實(shí)現(xiàn)的。1．采樣

把模擬聲音變成數(shù)字聲音時(shí)，需要每隔一個(gè)時(shí)間間隔在模擬聲音波形上取一個(gè)幅度值，稱為采樣，即A/D(模/數(shù))轉(zhuǎn)換。目前最常用的采樣頻率有3種：44.1kHz、22.5kHz、11.025kHz。2．量化

把某一幅度范圍內(nèi)的電壓用一個(gè)數(shù)字來(lái)表示稱為量化，量化的過(guò)程實(shí)際上也是選擇分辨率的過(guò)程。標(biāo)準(zhǔn)的語(yǔ)音編碼采用8bit(位)，即可有28=256個(gè)量化級(jí)。音頻量化的位數(shù)通常采用16位，其對(duì)應(yīng)有216=65536個(gè)量化級(jí)。量化位數(shù)8bit采樣頻率11KHz+127…+64+320-32-64…-12801001010比較:量化位數(shù)16bit采樣頻率22KHz+32767…+512+1280-128-512…-327680010101100011000比較:3.編碼

由于計(jì)算機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)采用的是二進(jìn)制，為此必須將聲音數(shù)據(jù)寫(xiě)成計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)格式，稱為編碼。所以，數(shù)字聲音是一個(gè)數(shù)據(jù)序列，它是由模擬聲音經(jīng)過(guò)采樣、量化和編碼后得到的。

聲音文件的大小數(shù)據(jù)量=采樣頻率×量化位數(shù)×錄音時(shí)間×聲道數(shù)/8數(shù)據(jù)量的單位為B/s(字節(jié)/秒)。例如，一首5分鐘CD音樂(lè)光盤(pán)音質(zhì)的歌曲，即采樣頻率44.1kHz，量化位數(shù)16位，立體聲音頻文件的大小為：(44

100×16×300×2)/8=52

920

000B=50.47MB聲音合成由計(jì)算機(jī)合成的聲音①語(yǔ)音合成②音樂(lè)合成語(yǔ)音合成語(yǔ)音合成，又稱文語(yǔ)轉(zhuǎn)換（TexttoSpeech）技術(shù)，能將任意文字信息實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)流暢的語(yǔ)音朗讀出來(lái)，相當(dāng)于給機(jī)器裝上了人工嘴巴。我們所說(shuō)的“讓機(jī)器像人一樣開(kāi)口說(shuō)話”與傳統(tǒng)的聲音回放設(shè)備（系統(tǒng)）有著本質(zhì)的區(qū)別。傳統(tǒng)的聲音回放設(shè)備（系統(tǒng)），如磁帶錄音機(jī)，是通過(guò)預(yù)先錄制聲音然后回放來(lái)實(shí)現(xiàn)“讓機(jī)器說(shuō)話”的。這種方式無(wú)論是在內(nèi)容、存儲(chǔ)、傳輸或者方便性、及時(shí)性等方面都存在很大的限制。而通過(guò)計(jì)算機(jī)語(yǔ)音合成則可以在任何時(shí)候?qū)⑷我馕谋巨D(zhuǎn)換成具有高自然度的語(yǔ)音，從而真正實(shí)現(xiàn)讓機(jī)器“像人一樣開(kāi)口說(shuō)話”。文語(yǔ)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)語(yǔ)音合成技術(shù)分類波形編輯合成參數(shù)分析合成聲道模型參數(shù)合成音樂(lè)合成技術(shù)

◆調(diào)頻（FM）合成

，是將多個(gè)頻率的簡(jiǎn)單聲音合成復(fù)合音來(lái)模擬各種樂(lè)器的聲音。FM合成方式是早期使用的方法，用這種方法產(chǎn)生的聲音音色少、音質(zhì)差。

◆波形表（Wave

Table）合成

這種方法是先把各種真正樂(lè)器的聲音錄下來(lái)，再進(jìn)行數(shù)字化處理形成波形數(shù)據(jù)，然后將各種波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在只讀存儲(chǔ)器中。發(fā)音時(shí)通過(guò)查表找到所選樂(lè)器的波形數(shù)據(jù)，再經(jīng)過(guò)調(diào)制、濾波、再合成等處理形成立體聲送去發(fā)音。存儲(chǔ)聲音樣本的ROM容量的大小對(duì)波表合成效果影響很大。二、多媒體應(yīng)用中的媒體元素

（一）文本(Text)

文本是指各種文字，包括各種字體、尺寸、格式及色彩的文字。文本是計(jì)算機(jī)文字處理的基礎(chǔ)，也是多媒體應(yīng)用程序的基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)文本顯示方式的組織，多媒體應(yīng)用系統(tǒng)可以使顯示的信息形式多樣化、更易于理解。 文本的多樣化主要是通過(guò)文字的屬性，如格式(style)、對(duì)齊方式(align)、字體(font)、大小(size)、顏色(color)以及它們的各種組合而表現(xiàn)出來(lái)的。MIDI

MIDI（musical

instrument

digital

interface）是數(shù)字樂(lè)器接口的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，它定義了電子音樂(lè)設(shè)備與計(jì)算機(jī)的通訊接口，規(guī)定了使用數(shù)字編碼來(lái)描述音樂(lè)樂(lè)譜的規(guī)范。

常見(jiàn)的MIDI設(shè)備有電子琴等。計(jì)算機(jī)中以MID為擴(kuò)展名的文件稱為MIDI文件，其中存放的是對(duì)MIDI設(shè)備的命令，即每個(gè)音符的頻率、音量、通道號(hào)等指示信息。最后播出的聲音是由MIDI設(shè)備根據(jù)這些信息產(chǎn)生的。

MIDI聲音可以用于配音，它的缺點(diǎn)是對(duì)回放設(shè)備的依賴太強(qiáng)，還有就是不能記錄人聲（五）圖形和圖像圖形：一般是指計(jì)算機(jī)繪制的畫(huà)面，如直線、園、圓弧、矩形、任意曲線和圖表等。圖像：指由輸入設(shè)備捕捉的實(shí)際場(chǎng)景畫(huà)面或以數(shù)字化形式存儲(chǔ)的畫(huà)面。圖像的細(xì)化分類：模擬圖像是固定在圖層上的畫(huà)面。如一張照片，就是通過(guò)化學(xué)攝影術(shù)而制成的一幅靜態(tài)的畫(huà)面，它一旦形成就很難再改變。數(shù)字圖像是以0或1的二進(jìn)制數(shù)據(jù)表示的，其優(yōu)點(diǎn)是便于修改、易于復(fù)制和保存。數(shù)字圖像可以分為以下2種形式：矢量圖和位圖實(shí)踐一：根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)討論傳統(tǒng)相機(jī)拍攝的照片與數(shù)碼相機(jī)拍的照片各有什么特點(diǎn)？特點(diǎn)模擬圖像數(shù)字圖像傳輸性再現(xiàn)性可處理性相對(duì)困難較易差強(qiáng)較快較差圖像數(shù)字化的缺點(diǎn)：1、經(jīng)過(guò)數(shù)字化的圖像會(huì)有所損失和失真;2、數(shù)字化后的文件不能直接觀看，必須借助播放設(shè)備才可觀看;3、由于采用二進(jìn)制形式的存儲(chǔ)方法，數(shù)據(jù)量巨大一般包括三個(gè)階段：采樣、量化和編碼采樣量化編碼多媒體信息輸入數(shù)字化的多媒體信息輸出采樣：就是按照一定的規(guī)律每隔一定時(shí)間間隔抽取模擬信號(hào)的值。量化：就是對(duì)樣本值進(jìn)行離散化處理，即事先規(guī)定一組數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)按一定規(guī)則近似表示一組相關(guān)采樣值。編碼：經(jīng)過(guò)量化后得到的數(shù)字信息，還必須按一定格式轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的二進(jìn)制形式，才能在計(jì)算機(jī)中保存。用二進(jìn)制形式表示量化值的過(guò)程稱為編碼。圖形、圖像數(shù)字化原理圖形、圖像的數(shù)字化：將模擬圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像的過(guò)程。看上去一個(gè)“像素”就是一個(gè)正方形的色塊，事實(shí)上，“像素”是一個(gè)純理論的概念，它沒(méi)有形狀也沒(méi)有尺寸，看不見(jiàn)摸不著，只存在于理論計(jì)算中。圖形、圖像數(shù)字化原理每一個(gè)方塊（可看成一個(gè)點(diǎn)）稱為像素，每英寸的像素點(diǎn)數(shù)稱為分辨率2、實(shí)物圖像被分割成一個(gè)一個(gè)的顏色方塊發(fā)現(xiàn)：1、圖像是由很小的顏色方塊組成的常用的四種分辨率：輸入分辨率、顯示分辨率、輸出分辨率、圖像分辨率采樣過(guò)程要涉及的兩個(gè)重要參數(shù)：分辨率、色彩深度（1）、分辨率

采樣時(shí)，首先要決定在一定的面積內(nèi)取多少個(gè)點(diǎn)，或者叫多少個(gè)像素，它決定了圖像的清晰度，其衡量指標(biāo)就是分辨率。圖像分辨率是指以像素?cái)?shù)表示數(shù)字圖像的總信息量。例如：72dpi分辨率的1英寸X1英寸圖像包含總共5184像素；

300dpi分辨率的1英寸X1英寸圖像包含總共90000像素圖像的像素?cái)?shù)=（分辨率）2色彩深度指記錄每個(gè)像素的顏色（或亮度）所占的二進(jìn)制位數(shù)，單位是“位/像素”，即b/p。對(duì)于彩色圖像來(lái)說(shuō)，色彩深度決定了該圖像可以使用的最多顏色數(shù)目；色彩深度越高，顯示的圖像色彩越豐富，畫(huà)面越自然、逼真，但數(shù)據(jù)量也隨之猛增。較大的色彩深度（每像素信息的位數(shù)更多）意味著數(shù)字圖像具有較多的可用顏色和較精確的顏色表示。

例如，色彩深度為1的像素有兩個(gè)可能的值：黑色和白色，而色彩深度為8的像素有256個(gè)可能的值。色彩深度為24的像素有大約1,600萬(wàn)個(gè)可能的值。常用的位深度值范圍為1到64位/像素。

在不同的領(lǐng)域，人們采用的色彩深度往往不同，比如，從事藝術(shù)繪畫(huà)的畫(huà)家們習(xí)慣用HSB(色調(diào)、飽和度和亮度)模型；顯示器這類發(fā)光物體用RGB模型；打印機(jī)這類吸光物體的CMYK模型；電視系統(tǒng)用YUV模型等。這只是幾種經(jīng)常使用的色彩模型，它們均有各自的特點(diǎn)。

Photoshop

也可以處理每個(gè)顏色通道包含16位數(shù)據(jù)的Lab、RGB、CMYK、多通道和灰度圖像。此外，Photoshop

還可以處理每個(gè)顏色通道包含32位數(shù)據(jù)的RGB和灰度圖像（高動(dòng)態(tài)范圍HDR圖像）。

常見(jiàn)的色彩深度4bit：是VGA標(biāo)準(zhǔn)支持的色彩深度，共24種顏色。8bit:是多媒體應(yīng)用中的最低色彩深度，共28種顏色，是索引彩色圖。24bit：用三個(gè)字節(jié)分別表示RGB，即8bit表示一個(gè)通道，可生成224=16777216種顏色，真彩色。32bit：同24位的顏色深度一樣，剩余的8bit用來(lái)表示圖像的其他屬性，如透明度，即alpha通道等。實(shí)踐二：分別設(shè)置顯示器分辨率（640*480、800*600、1024*768）后，把素材中“桌面.jpg”文件設(shè)置成桌面，觀看效果并討論影響圖像的顯示效果的因素。小結(jié)：分辨率：指在單位面積中采集的樣點(diǎn)數(shù)。它的基本作用就是用來(lái)說(shuō)明數(shù)字圖像信息的數(shù)量和密度。也就是說(shuō)，分辨率越高，采樣的點(diǎn)數(shù)就越多，圖像的像素就越大，圖像也就越清晰。分辨率與數(shù)字化圖形、圖像的效果1:一幅圖像的分辨率為256×512，計(jì)算機(jī)的屏幕分辨率是1024×768，該圖像按100%顯示時(shí)，占據(jù)屏幕的（）。

A、1/2B、1/6C、1/3D、1/102:要打印出清晰的圖片，在進(jìn)行圖像處理時(shí)就要重點(diǎn)關(guān)注圖片的（）。A、圖像分辨率B、顯示分辨率C、輸出分辨率D、上述三項(xiàng)練習(xí)題位圖是以點(diǎn)或象素的方式來(lái)記錄圖像的，因此圖像是由許許多多小點(diǎn)組成的。創(chuàng)建一幅位圖圖像的最常用方法是通過(guò)掃描來(lái)獲得。位圖圖像的優(yōu)點(diǎn)是色彩顯示自然、柔和、逼真。其缺點(diǎn)是圖像在放大或縮小的轉(zhuǎn)換過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生失真，且隨著圖像精度提高或尺寸增大，所占用的磁盤(pán)空間也急劇增大。矢量圖是以數(shù)學(xué)方式來(lái)記錄圖像的，由軟件制作而成。矢量圖的優(yōu)點(diǎn)是信息存儲(chǔ)量小，分辨率完全獨(dú)立，在圖像的尺寸放大或縮小過(guò)程中圖像的質(zhì)量不會(huì)受到絲毫影響，而且它是面向?qū)ο蟮?，每一個(gè)對(duì)象都可以任意移動(dòng)、調(diào)整大小或重疊，所以很多3D軟件都使用矢量圖。矢量圖的缺點(diǎn)是用數(shù)學(xué)方程式來(lái)描述圖像，運(yùn)算比較復(fù)雜，而且所制作出的圖像色彩顯示比較單調(diào)，圖像看上去比較生硬，不夠柔和逼真。

靜止圖像在計(jì)算機(jī)中難以用矢量來(lái)表示，基本上只能用點(diǎn)陣來(lái)表示，其元素代表空間的一個(gè)點(diǎn)，稱之為像素(pixel)，這種圖像也稱位圖。位圖中的位(bit)用來(lái)定義圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的顏色和亮度。對(duì)于黑白圖像常用1個(gè)二進(jìn)制的位來(lái)表示；對(duì)灰度圖像常用4個(gè)二進(jìn)制的位(16種灰度等級(jí))或8個(gè)二進(jìn)制的位(256種灰度等級(jí))表示該點(diǎn)的亮度；位圖圖象矢量圖形特征能較好表現(xiàn)色彩濃度與層次可展示清楚線條或文字用途照片或復(fù)雜圖象文字、商標(biāo)等相對(duì)規(guī)則的圖形圖影縮放效果易失真不易失真制作3D影象不可以可以文件大小較大較小常用的文件格式BMP、PSD、TIFF、GIF、JPEG、EPS、DXF、PS、WMF、SWF位圖圖像與矢量圖形區(qū)別圖形圖像的格式BMP：最典型的應(yīng)用BMP格式的程序就是Windows的畫(huà)筆。BMP是用于Windows和OS/2的位圖（Bitmap）格式，文件幾乎不壓縮，占用磁盤(pán)空間較大，它的顏色存儲(chǔ)格式有1位、4位、8位及24位。開(kāi)發(fā)Windows環(huán)境下的軟件時(shí)，BMP格式是最不容易出問(wèn)題的格式，并且DOS與Windows環(huán)境下的圖像處理軟件都支持該格式，因此，該格式是當(dāng)今應(yīng)用比較廣泛的一種格式。但缺點(diǎn)是該格式文件比較大，所以只能應(yīng)用在單機(jī)上，不受網(wǎng)絡(luò)歡迎。

GIF格式

是非常普遍的圖像格式，適合在網(wǎng)上傳輸交換。GIF文件格式采用了LZW壓縮算法來(lái)存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)，GIF文件允許用戶為圖像設(shè)置背景的透明屬性。此外，GIF文件格式可在一個(gè)文件中存放多幅彩色圖形/圖像。如果在GIF文件中存放有多幅圖，它們可以像演幻燈片那樣顯示或者像動(dòng)畫(huà)那樣演示。PCX格式

PCX格式是ZSOFT公司在開(kāi)發(fā)圖像處理軟件Paintbrush時(shí)開(kāi)發(fā)的一種格式，基于PC的繪圖程序的專用格式，一般的桌面排版、圖形藝術(shù)和視頻捕獲軟件都支持這種格式。PCX支持256色調(diào)色板或全24位的RGB，圖像大小最多達(dá)64K*64K像素。

TIFF格式

TIFF格式（TagImageFileFormat）是Macintosh上廣泛使用的圖形格式，具有圖形格式復(fù)雜、存貯信息多的特點(diǎn)。3DS、3DSMAX中的大量貼圖就是TIFF格式的。TIFF最大色深為32bit，可采用LZW無(wú)損壓縮方案存儲(chǔ)。JPEG格

JPEG文件的擴(kuò)展名為.jpg或.jpeg，其壓縮技術(shù)十分先進(jìn)，它用有損壓縮方式去除冗余的圖像和彩色數(shù)據(jù)，獲取得極高的壓縮率的同時(shí)能展現(xiàn)十分豐富生動(dòng)的圖像，由于它優(yōu)異的性能，所以應(yīng)用非常廣泛，而在Internet上，它更是主流圖形格式PSD格式

ADOBE公司開(kāi)發(fā)的圖像處理軟件PHOTOSHOP中自建的標(biāo)準(zhǔn)文件格式就是PSD格式，在該軟件所支持的各種格式中，其存取速度比其它格式快很多，功能也很強(qiáng)大。由于PHOTOSHOP軟件越來(lái)越廣泛地應(yīng)用，所以這個(gè)格式也逐步流行起來(lái)。PSD格式是Photoshop的專用格式，里面可以存放圖層、通道、遮罩等多種設(shè)計(jì)草稿。以便于下次打開(kāi)文件可以修改上一次的設(shè)計(jì)。PNG格式

PNG（PortableNetworkGraphics）是一種新興的網(wǎng)絡(luò)圖形格式，結(jié)合了GIF和JPEG的優(yōu)點(diǎn)，具有存貯形式豐富的特點(diǎn)。PNG最大色深為48bit，采用無(wú)損壓縮方案存儲(chǔ)。著名的Macromedia公司的Fireworks的默認(rèn)格式就是PNG。

圖形、圖像文件的壓縮數(shù)據(jù)壓縮：對(duì)數(shù)據(jù)重新進(jìn)行編碼，以消除數(shù)據(jù)序列中的冗余性，實(shí)現(xiàn)原數(shù)據(jù)序列變換成較短的輸出數(shù)據(jù)序列（又稱壓縮數(shù)據(jù)序列）的技術(shù)。壓縮比：壓縮數(shù)據(jù)序列與原數(shù)據(jù)序列長(zhǎng)度之比。圖像文件大小 圖像文件的大小用字節(jié)數(shù)來(lái)表示，其描述方法為：(水平像素?cái)?shù)×垂直像素?cái)?shù)×灰度位數(shù))/8。 而一張3英寸×5英寸的彩色相片，經(jīng)掃描儀掃描進(jìn)入計(jì)算機(jī)中成為數(shù)字圖像，若掃描分辨率達(dá)1200DPI(點(diǎn)/英寸)，則數(shù)字圖像文件的大小為：

5×1200×3×1200×24÷8=64800000B≈62MB無(wú)損壓縮：是指利用信息相關(guān)性進(jìn)行的數(shù)據(jù)壓縮，這種壓縮并不損失原有信息的內(nèi)容，是一種可逆壓縮，即經(jīng)過(guò)文件壓縮后可以將原有的信息完整保留的一種數(shù)據(jù)壓縮方式范圍：文檔、可執(zhí)行文件等普通的數(shù)據(jù)文件。有損壓縮：是利用了人類視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)器官對(duì)圖像或聲音中某些部分不敏感的特性，采用一些高效的有限失真數(shù)據(jù)壓縮算法，大幅度減少多媒體中的冗余信息，它允許在壓縮過(guò)程中損失一定信息，即壓縮后不能將原來(lái)的文件信息完全保留，所以是不可逆壓縮。范圍：圖像、音頻、視頻等多媒體文件。變換部分：體現(xiàn)了輸入原始圖像和經(jīng)過(guò)變換的圖像之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。變換也稱為去除相關(guān)，它減少了圖像中的冗余信息，提供了一種更易于壓縮的圖像數(shù)據(jù)表示形式。量化部分：把經(jīng)過(guò)變換的圖像數(shù)據(jù)作為輸入進(jìn)行處理后，會(huì)得到有限數(shù)目的一些符號(hào)。這一部會(huì)帶來(lái)信息的損失，是有損壓縮與無(wú)損壓縮的主要區(qū)別。編碼部分：將經(jīng)過(guò)變換的數(shù)據(jù)編碼為二進(jìn)制位流，可以采用固定長(zhǎng)度編碼或變動(dòng)長(zhǎng)度編碼。圖像壓縮的基本過(guò)程：數(shù)據(jù)壓縮和編碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

◆H.261H.261是用于音頻視頻服務(wù)的視頻編碼解碼器，也稱為P×64標(biāo)準(zhǔn)。由CCITT（ITU-T）制定。其應(yīng)用目標(biāo)是可視電話和視頻會(huì)議系統(tǒng)。含有此標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)必須能實(shí)時(shí)的按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編碼和解碼。H.261于JPEG、MPEG標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)別在于它是為動(dòng)態(tài)使用而設(shè)計(jì)的，并提供完全包含的組織的高水平的交互控制?！鬔PEGJPEG是靜止圖像壓縮和解壓縮算法的標(biāo)準(zhǔn)，它是基于DCT的有損算法，是ISO的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。MPEG在三方面優(yōu)于其他的壓縮/解壓方案：

開(kāi)始就是一個(gè)國(guó)際化的標(biāo)準(zhǔn)，兼容性很好；

比其他算法有更高的壓縮比，最高可達(dá)到200：1；在提供高壓縮比的同時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)的損失很??；◆MPEGMPEG-X是一組由ITU和ISO制定發(fā)布的視頻、音頻和數(shù)據(jù)的壓縮標(biāo)準(zhǔn)。◆MPEG-1制定于1992年，傳輸率最高可達(dá)4Mbps~5Mbps，質(zhì)量級(jí)別與VHS相當(dāng)?？捎糜谟涗浢襟w或是在Internet上傳輸音頻。◆MPEG-2制定于1994年，傳輸率在3Mbps~10Mbps之間，DVD指定標(biāo)準(zhǔn)?！鬗PEG-4傳輸率要求在4800bps~64000bps之間。其主要特點(diǎn)是交互性和綜合性。更適合交互AV服務(wù)記憶即遠(yuǎn)程監(jiān)控，，是第一個(gè)使觀眾由被動(dòng)變主動(dòng)的動(dòng)態(tài)圖象標(biāo)準(zhǔn)?！鬌VIDVI視頻圖像壓縮算法的性能與MPEG相當(dāng)，圖像質(zhì)量可達(dá)到VHS的水平。壓縮以后的圖像傳輸率約為1.5Mbps。

（六）視頻(Video)

視頻圖像(video)是一種活動(dòng)影像，是利用人眼的視覺(jué)暫留現(xiàn)象，將足夠的畫(huà)面(frame，幀)連續(xù)播放，只要能夠達(dá)到每秒20幀以上，人的眼睛就察覺(jué)不出畫(huà)面之間的不連續(xù)性。電影是以每秒24幀的速度播放，而電視則依視頻標(biāo)準(zhǔn)的不同，播放速度有25幀/秒(中國(guó)用PAL制)和30幀/秒(北美用NTSCM制)之分，法國(guó)和中東一帶用SECAM制?；顒?dòng)影像如果幀率在15幀/秒之下，則將產(chǎn)生明顯的閃爍甚至停頓；相反，若提高50幀/秒甚至100幀/秒，則感覺(jué)到圖像極為穩(wěn)定。視頻影像文件的格式在PC中主要有三種：

①.AVI：

AVI(audiovideointerleaved聲音/影像交錯(cuò))，Windows所使用的動(dòng)態(tài)圖像格式，不需要特殊的設(shè)備就可以將聲音和影像同步播出。這種格式的數(shù)據(jù)量較大。

②.MPG：MPG是MPEG(MotionPhotographicExpertsGroup，活動(dòng)圖像專家組)制定出來(lái)的壓縮標(biāo)準(zhǔn)所確定的文件格式，供動(dòng)畫(huà)和視頻影像用。這種格式數(shù)據(jù)量較小。

③.ASF：ASF是微軟公司采用的流式媒體播放的格式(advancedstreamformat)，比較適合在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行連續(xù)的視像播放。

視頻圖像輸入計(jì)算機(jī)是通過(guò)攝像機(jī)、錄像機(jī)或電視機(jī)等視頻設(shè)備的AV輸出信號(hào)，送至PC機(jī)內(nèi)視頻圖像捕捉卡進(jìn)行數(shù)字化而實(shí)現(xiàn)的。數(shù)字化后的圖像通常以.AVI格式儲(chǔ)存，如果圖像卡具有MPEG壓縮功能，或用軟件對(duì).AVI進(jìn)行壓縮，則以.MPG格式儲(chǔ)存。新型數(shù)字化攝像機(jī)可直接得到數(shù)字化圖像，則不再需要通過(guò)視頻捕捉卡，而直接通過(guò)PC的并行口、SCSI口或USB口等數(shù)字接口，輸入給計(jì)算機(jī)。（七）動(dòng)畫(huà)

動(dòng)畫(huà)也是一種活動(dòng)影像，最典型的是“卡通”片。它與視頻影像不同的是：視頻影像一般是指生活上所發(fā)生的事件的記錄，而動(dòng)畫(huà)通常指人工創(chuàng)作出來(lái)的連續(xù)圖形所組合成的動(dòng)態(tài)影像。（八）超文本(HyperText)

超文本是一種非線性的信息組織與表達(dá)方式，超文本所建立的連接，往往是網(wǎng)狀連接。Internet的WWW（WorldWideWeb）網(wǎng)頁(yè)使用了一種超媒體的文件格式，稱為“超文本標(biāo)記語(yǔ)言”

HTML(HyperTextMarkupLanguage)，該文件具有規(guī)定的擴(kuò)展名?html或?htm。三、多媒體信息處理的關(guān)鍵技術(shù)（一）數(shù)據(jù)壓縮技術(shù) 數(shù)據(jù)壓縮算法可分為無(wú)損壓縮和有損壓縮兩種：

⑴無(wú)損壓縮 無(wú)損壓縮用于要求重構(gòu)的信號(hào)與原始信號(hào)完全相同的場(chǎng)合。 ⑵有損壓縮 有損壓縮適用于重構(gòu)信號(hào)不一定非要與原始信號(hào)完全相同的場(chǎng)合。

目前應(yīng)用于計(jì)算機(jī)的多媒體壓縮算法標(biāo)準(zhǔn)有如下兩種：

⑴壓縮靜止圖像的JPEG標(biāo)準(zhǔn) 這是由聯(lián)合圖像專家組(JoinPhotographicExpertGroup，JPEG)制定的靜態(tài)數(shù)字圖像數(shù)據(jù)壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)。

⑵壓縮運(yùn)動(dòng)圖像的MPEG標(biāo)準(zhǔn) 這是由活動(dòng)圖像專家組(MotionPhotographicExpertGroup，MPEG)制定的用于視頻影像和高保真聲音的數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)。6.2多媒體計(jì)算機(jī)硬件一、多媒體主機(jī) 多媒體主機(jī)通常由主機(jī)板、CPU、內(nèi)存、軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器等組成。由于多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)需要交互式地綜合處理文字、聲音、圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)等大信息量的媒體，因此，多媒體計(jì)算機(jī)的主機(jī)系統(tǒng)要求中央處理器的速度快、存儲(chǔ)器的容量大、輸入輸出接口及系統(tǒng)總線速度盡可能快。二、多媒體卡

(一)聲卡 聲卡（是多媒體計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配件之一，是實(shí)現(xiàn)聲波／數(shù)字信號(hào)相互轉(zhuǎn)換的硬件電路。其主要功能是錄制和播放數(shù)字聲音，編輯合成MIDI音樂(lè)等。

（1）聲卡的工作原理 聲卡從話筒中獲取聲音模擬信號(hào)，通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，將聲波振幅信號(hào)采樣轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行處理后，存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中。當(dāng)播放聲音時(shí)，將數(shù)字信號(hào)送到數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，還原為模擬波形，放大后輸出。

（2）聲卡的主要性能指標(biāo) 采樣頻率 量化精度： 聲道數(shù)：聲道數(shù)即為聲音通道的個(gè)數(shù)。 (二)視頻卡 視頻卡就是多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中用于對(duì)視頻進(jìn)行采集、處理、播放的部件。視頻卡按功能的不同可以分為視頻采集卡、電視編碼卡、電視接收卡、MPEG解壓卡、DVD解壓卡。

（1）視頻采集卡 視頻采集卡用來(lái)把攝像頭、錄像機(jī)、激光視盤(pán)中的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，把視頻圖像以數(shù)字的形式采集到計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)設(shè)備中。

（2）電視編碼卡 電視編碼卡可將計(jì)算機(jī)顯示器上的信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電視視頻信號(hào)，這樣就可以利用電視來(lái)顯示計(jì)算機(jī)顯示器上的畫(huà)面。

（3）視頻監(jiān)控卡 一般是對(duì)攝像頭或者攝像機(jī)等信號(hào)進(jìn)行捕捉，并以MPEG格式存儲(chǔ)在硬盤(pán)上的PCI插槽的卡。

（4）DV卡 也叫1394卡，目前市場(chǎng)上有兩種1394(DV)卡，一種是1394A，一種是1394B，1394A的傳輸速率為400MB/S，1394B的傳輸速率為800MB/S。1394采集卡插入PC的PCI插槽里，數(shù)碼攝像機(jī)與它相連，就可以把DV影片復(fù)制制（采集）到PC的硬盤(pán)里(或是從硬盤(pán)把信號(hào)傳輸?shù)綌z像機(jī))。三、多媒體輸入設(shè)備 掃描儀、數(shù)字相機(jī)等；視頻輸入設(shè)備，如攝像機(jī)、錄像機(jī)等。

(一)掃描儀 掃描儀是將照片、文字或圖片獲取下來(lái)，以圖片文件的形式保存在計(jì)算機(jī)中的一種設(shè)備。（1）掃描儀的分類按工作原理可將掃描儀分為平板式掃描儀、手持式掃描儀和滾筒式掃描儀。目前常用的是平板式掃描儀。按可掃描幅面的大小可以分為小幅面的手持式掃描儀、中等幅面的臺(tái)式掃描儀和大幅面的工程圖掃描儀。按色彩方式可以將掃描儀分為單色掃描儀和彩色掃描儀。單色掃描儀又可分為黑白掃描儀和灰度掃描儀，一般的灰度掃描儀均可以兼容黑白掃描儀工作方式。（2）掃描儀的組成和原理 掃描儀主要由光電傳感器、機(jī)電同步機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)傳輸電路三部分組成。掃描儀的原理是：將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)送到光電轉(zhuǎn)換器中變?yōu)槟M信號(hào)，然后模擬信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)計(jì)算機(jī)接口送到計(jì)算機(jī)中。它的工作原理與傳真機(jī)的工作原理相似。（3）掃描儀的主要性能指標(biāo) 光學(xué)分辨率：分辨率越高，掃描出的圖像也越清晰。一般來(lái)說(shuō)，300DPI的分辨率基本能滿足要求。色彩分辨率：表示色彩所用的二進(jìn)制位數(shù)，單位為Bit(位)。色彩位越高，所能表示的色彩數(shù)就越多，色彩也就越清晰。一般掃描儀的色彩分辨率都可以達(dá)到24位真彩色或更高。 (3)數(shù)碼相機(jī) 它是一種將圖像以數(shù)字方式記錄在存儲(chǔ)器中的照相機(jī)。它的核心部件是CCD(電荷耦合元件)圖像傳感器，可將光線作用轉(zhuǎn)化為電荷，再通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)壓縮以后存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器中。（4）攝像機(jī) 攝像機(jī)由攝像頭、攝像管、同步電信號(hào)發(fā)生電路、放大電路組成。其原理是：被攝物體在攝像管上形成光學(xué)圖像，經(jīng)攝像管轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，以視頻信號(hào)輸出。四、多媒體輸出設(shè)備 常用的多媒體輸出設(shè)備除了顯示器和打印機(jī)之外，音箱是多媒體計(jì)算機(jī)音頻輸出的重要設(shè)備。五、多媒體計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)

（一）多媒體操作系統(tǒng) 系統(tǒng)軟件中操作系統(tǒng)是多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心，它除了具有一般操作系統(tǒng)的功能外，還具有管理多媒體硬件和多媒體數(shù)據(jù)的功能。Windows2000是一個(gè)32位、多任務(wù)、具有強(qiáng)大多媒體功能的操作系統(tǒng)，因此是多媒體體計(jì)算機(jī)中廣泛使用的操作系統(tǒng)。