多媒體技術(shù)應(yīng)用課件

第1章多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)概論1.1多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)1.2發(fā)展多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)的意義1.3多媒體計(jì)算機(jī)的核心技術(shù)1.4多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的歷史1.5多媒體技術(shù)的應(yīng)用前景 多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)從誕生之日起就被認(rèn)為是會對計(jì)算機(jī)的未來發(fā)展產(chǎn)生革命性影響的一個新生事物。它現(xiàn)在已不僅僅是一個使人類可以更加直觀地接觸計(jì)算機(jī)的界面技術(shù)，同時(shí)為計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用的多方面發(fā)展提供了一個有力的手段。特別是隨著國際互聯(lián)網(wǎng)的普及和應(yīng)用，多媒體技術(shù)已經(jīng)涵蓋了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信、信息檢索、虛擬現(xiàn)實(shí)等多個領(lǐng)域。 多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)以超乎人們想象的速度迅猛發(fā)展并進(jìn)入人們的工作及生活的各個領(lǐng)域。多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步將會極大地促進(jìn)管理信息系統(tǒng)、可視電話/會議系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程教育、計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程醫(yī)療、視頻點(diǎn)播以及計(jì)算機(jī)支持的協(xié)作工作等計(jì)算機(jī)應(yīng)用。多媒體應(yīng)用已成為名副其實(shí)的信息高速公路的運(yùn)載對象。1.1多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù) 多媒體一詞來源于英語單詞Multimedia，其中multi表示“多”，media表示“媒體”。對媒體一詞并不陌生，也有譯為媒介或媒質(zhì)的。過去一般稱報(bào)紙、出版物、電視及電影等為大眾媒體。事實(shí)上根據(jù)媒體一詞的精確定義，媒體的含義包括表示媒體、顯示媒體、存儲媒體、傳輸媒體及感覺媒體等。各種媒體的定義如下。

表示媒體：為傳輸感覺而研究出來的中間手段，以便能更有效地將感覺從一地傳向另一地，表示媒體包括各種語音編碼、音樂編碼、圖像編碼、文本編碼、活動圖像編碼和靜止圖像編碼等。

顯示媒體：用于通信中電信號和感覺媒體之間轉(zhuǎn)換所用的媒體。顯示媒體有兩種：輸入顯示媒體（它包括鍵盤、鼠標(biāo)器、攝像機(jī)、掃描儀、光筆和話筒等）和輸出顯示媒體（它包括顯示器、揚(yáng)聲器和打印機(jī)等）。

存儲媒體：用于存儲表示媒體，以便本機(jī)隨時(shí)調(diào)用或供其他終端遠(yuǎn)程調(diào)用。存儲媒體有硬盤、軟盤、光盤、磁帶和存儲器等。

傳輸媒體：用來將表示媒體從一地傳輸?shù)搅硪坏氐奈锢韺?shí)體。傳輸媒體的種類很多，如電話線、雙絞線、同軸電纜、光纖、無線電和紅外線等。

感覺媒體：能直接作用于人的感官，使人產(chǎn)生感覺的媒體。感覺媒體包括人類的語言、音樂和自然界的各種聲音、活動圖像、圖形、曲線、動畫以及文本等。這里所說多媒體意義上的媒體主要指其中的感覺媒體，即能直接作用于人的感官，使人產(chǎn)生感覺的一類媒體。所謂多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)質(zhì)上是將以自然形式存在的各種媒體信息數(shù)字化，然后利用計(jì)算機(jī)對這些數(shù)字化信息進(jìn)行加工，以一種最友好的方式提供給使用者交互使用。計(jì)算機(jī)將一改過去冰冷的面孔，人們在操作計(jì)算機(jī)時(shí)可看到喜聞樂見的圖形、圖像和聽到優(yōu)美的聲音。這里給出一個目前公認(rèn)的關(guān)于多媒體技術(shù)的定義：計(jì)算機(jī)綜合處理各種媒體信息，包括文本、圖形、圖像、聲音以及動畫，在這些信息間以某種方式建立邏輯連接，并集成為一個具有實(shí)時(shí)交互能力的系統(tǒng)。從以上多媒體技術(shù)的定義中可以看到，集成性、交互性和實(shí)時(shí)性為多媒體技術(shù)的精髓。集成性是指將不同的媒體信息有機(jī)地組合成為一個完整的多媒體信息；交互性是指人們可主動地對媒體信息進(jìn)行凍結(jié)、縮放、變換等操作并產(chǎn)生一種全新信息的交流方式；實(shí)時(shí)性則是指要支持對媒體信息的實(shí)時(shí)處理而不能產(chǎn)生停頓。實(shí)時(shí)性的主要表現(xiàn)形式為音頻和視頻信息，在多媒體信息中特別要強(qiáng)調(diào)音頻和視頻的存在。 可以說，多媒體技術(shù)是一種基于計(jì)算機(jī)科學(xué)的綜合技術(shù)。它包括數(shù)字化信息處理技術(shù)，音頻和視頻技術(shù)，計(jì)算機(jī)軟件和硬件技術(shù)，人工智能和模式識別技術(shù)，通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，是正處于發(fā)展過程中的一門跨學(xué)科的綜合性高新技術(shù)。1.2發(fā)展多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)的意義首先，多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)改善了用戶操作計(jì)算機(jī)的人機(jī)界面。其次，從信息處理的角度看多媒體計(jì)算機(jī)為信息的表達(dá)提供了一種全新的方式。再者，多媒體計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)為計(jì)算機(jī)家庭應(yīng)用提供了廣闊的前景。最重要的是多媒體技術(shù)將引發(fā)一場信息社會的變革。多媒體技術(shù)與信息高速公路的結(jié)合將會給人類社會的工作和生活方式帶來極其深遠(yuǎn)的影響。1.3多媒體計(jì)算機(jī)的核心技術(shù) 應(yīng)該說處理音頻和視頻的軟硬件技術(shù)就是多媒體技術(shù)的核心技術(shù)。此外，還有不可缺少的多媒體信息光學(xué)存儲技術(shù)、伴隨多媒體發(fā)展的觸摸屏技術(shù)、超文本與超媒體技術(shù)、多媒體數(shù)據(jù)管理技術(shù)及多媒體通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。多媒體軟件平臺Windows及多媒體開發(fā)工具也是多媒體技術(shù)中的主要內(nèi)容。多媒體的音頻處理技術(shù)指聲音的采集、量化、編碼、譯碼、放大和播放這樣一個全過程中用到的軟硬件和算法。對聲音進(jìn)行采集后經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換才能輸入計(jì)算機(jī)。為了減少數(shù)字化聲音所占內(nèi)存空間還必須對聲音信息進(jìn)行壓縮編碼。壓縮編碼的方法很多，有全頻帶編碼、子帶編碼、參數(shù)編碼和混合編碼等。一般是將編碼算法制作在音頻專用芯片上，音頻專用芯片不僅集成度高，能大大提高處理速度，而且有利于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化。視頻處理技術(shù)是實(shí)現(xiàn)多媒體技術(shù)的關(guān)鍵，在多媒體計(jì)算機(jī)的諸核心技術(shù)中，視頻圖像的處理是最困難的部分。視頻處理技術(shù)同樣包括圖像數(shù)據(jù)的捕捉、模數(shù)轉(zhuǎn)換、量化、壓縮編碼和彩色坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等內(nèi)容。視頻信號的數(shù)據(jù)量比音頻信號的大得多。壓縮編碼的方法也很多，從大的方面分類有無損編碼和有損編碼兩種。國際標(biāo)準(zhǔn)組織制定了著名的JPEG標(biāo)準(zhǔn)和MPEG標(biāo)準(zhǔn)。光學(xué)存儲技術(shù)就計(jì)算機(jī)硬件而言，處于一個舉足輕重的地位。不論是音頻還是視頻數(shù)據(jù)的處理，或是大規(guī)模文字信息的處理，不解決存儲媒體問題都無法進(jìn)行。所以要擴(kuò)充多媒體功能首先要有CD-ROM驅(qū)動器或DVD驅(qū)動器。近幾年來光學(xué)存儲技術(shù)有了飛速的進(jìn)步。各種新技術(shù)正在開發(fā)中。 超文本和超媒體技術(shù)用于存儲和檢索非線性的媒體數(shù)據(jù)。超文本技術(shù)用鏈把數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)聯(lián)成一個網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，特別適合于聯(lián)想式檢索和對多種媒體信息的調(diào)用。超文本技術(shù)可以說是最早對多媒體功能的一種探索，由只對文本數(shù)據(jù)檢索的超文本發(fā)展到了對聲音、圖像等多種媒體檢索的超媒體，進(jìn)而成為多媒體系統(tǒng)中一個主要的數(shù)據(jù)管理技術(shù)。 多媒體技術(shù)的特點(diǎn)決定了其數(shù)據(jù)量極為龐大，因而多媒體數(shù)據(jù)的管理就顯得極為重要。此外，多媒體數(shù)據(jù)的制作也有許多特點(diǎn)，且獲取、轉(zhuǎn)換、傳輸和存儲的費(fèi)用相當(dāng)高，一個好的管理可以降低成本、提高效率。多媒體數(shù)據(jù)模型和多媒體數(shù)據(jù)庫與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫有很大的不同。 如前所述，多媒體信息的傳送需求是發(fā)展高速通信網(wǎng)絡(luò)的直接動因。多媒體信息主要通過綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)、光纖分布式數(shù)據(jù)接口等來傳輸。在網(wǎng)上要能方便地傳送文本、聲音、圖形和圖像等信息。多媒體通信的實(shí)現(xiàn)保證了可視電話、電視會議等多媒體應(yīng)用的成功。分布式多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將系統(tǒng)資源分散到分離的服務(wù)器和客戶機(jī)上。觸摸屏這種定位設(shè)備隨著多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)而日益成熟，現(xiàn)今它以新的姿態(tài)出現(xiàn)在信息查詢等應(yīng)用中。觸摸屏種類繁多，工作原理也不同，根據(jù)不同的應(yīng)用目的選用相應(yīng)的觸摸屏可為應(yīng)用增色不少。具有多媒體功能的計(jì)算機(jī)被稱為多媒體計(jì)算機(jī)，具有多媒體功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)即是多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。1.4多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的歷史 多媒體計(jì)算機(jī)出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代，形成商品化的產(chǎn)品和一定的市場規(guī)模則是在20世紀(jì)90年代初，1995年得到飛速地發(fā)展和普及。多媒體計(jì)算機(jī)是應(yīng)社會的需要而誕生的，多媒體計(jì)算機(jī)的發(fā)展也隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步而不斷取得進(jìn)展，早期各廠商都生產(chǎn)了自己的多媒體產(chǎn)品，它們有：Apple公司的Macintosh系統(tǒng)。Commodore公司1985年推出了Amiga系統(tǒng)。這可以稱為世界上第一個多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。Philips和Sony公司于1986年合作開發(fā)的CD-I系統(tǒng)，其操作系統(tǒng)為CD-RTOS（光盤實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)）。Intel和IBM公司于1989年合作開發(fā)了DVI系統(tǒng)，其核心是三塊專用的DVI接口板：DVI視頻板、DVI音頻板及DVI多功能板，同時(shí)配有CD-ROM驅(qū)動器。最著名的還屬多媒體個人計(jì)算機(jī)（MPC）。它發(fā)展最快且得到大部分廠商的支持，目前已成為多媒體計(jì)算機(jī)的主流。 音頻信號的處理技術(shù)是多媒體計(jì)算機(jī)（MPC）技術(shù)的重要組成部分。同時(shí)由音頻信號處理技術(shù)得來的語言、音樂播放功能也是MPC諸功能中最重要的功能之一。由MPC的基本硬件組成也可以看出這一點(diǎn)。一般而言，一個最簡單的MPC也會包含一個聲卡。我們所說的音頻處理技術(shù)是指聲音的采集、量化、編碼、譯碼、放大、播放這樣一個全過程中用到的軟硬件和算法，下面將簡要介紹。2.1聲音 在計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中加入聲音可以極大地加強(qiáng)計(jì)算機(jī)處理信息的效果。早期的計(jì)算機(jī)以處理數(shù)值和文字信息為主，簡單的聲音應(yīng)用也只是加入一些用揚(yáng)聲器報(bào)警的振鈴聲或者是控制音響設(shè)備。在實(shí)際應(yīng)用中存在著種類繁多的聲音，且需要對它們進(jìn)行數(shù)值化處理。 人類獲取信息的方法主要有“聽”和“看”兩種?？词峭ㄟ^眼睛讀或是觀察文字、圖形和圖像等，聽則要用耳朵來接受語音、音樂及其他聲音。因而在多媒體系統(tǒng)中加入聲音功能是必不可少的，我們希望一個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)既能發(fā)音又能記錄各種聲音，當(dāng)然還要能對聲音進(jìn)行編輯制作。 當(dāng)一種物體使空氣發(fā)生振動時(shí)就產(chǎn)生了聲音。比如講話時(shí)聲帶的振動、拉琴時(shí)琴弦的振動以及揚(yáng)聲器紙盆的振動等都會產(chǎn)生聲音。這樣的聲音可以用聲波來表示。聲波是一條隨時(shí)間變化的連續(xù)曲線，圖2.1為聲波的示意圖。圖中的基線為時(shí)間t，聲波有兩個基本參數(shù)，頻率和振幅。頻率f是指聲音信號每秒鐘變化的次數(shù)，以赫茲（Hz）為單位。與頻率有關(guān)的一個參數(shù)是周期T，它是指兩個相鄰峰點(diǎn)或谷點(diǎn)之間的時(shí)間。周期與頻率的關(guān)系是互為倒數(shù)，即f=1/T。振幅是指波形的最高點(diǎn)或最低點(diǎn)與時(shí)間軸之間的距離。它反映了聲音信號的強(qiáng)弱程度。為了表示上的方便，一般是用分貝（dB）來表示聲音的強(qiáng)度，它是對聲音信號取對數(shù)運(yùn)算后得到的值。人類能聽到的聲音強(qiáng)度在0分貝至120分貝之間，也就是從能聽到開始到耳膜感到疼痛為止，但因人略有不同。2.2多媒體中的音頻信號 聲音按其頻率的不同可分為次聲、可聽聲和超聲。低于20Hz的為次聲，高于20kHz的為超聲，位于中部的即為可聽聲。多媒體計(jì)算機(jī)中的聲音主要指20Hz～20kHz的可聽聲——音頻信號。因此，我們就把多媒體計(jì)算機(jī)的聲音處理技術(shù)稱為音頻信號處理技術(shù)。音頻信號主要有3種：語音、音樂和效果聲。語音的作用與文字一樣，主要用于說明、回答和敘述，也可用作命令；音樂在多媒體系統(tǒng)中起到提示及加強(qiáng)效果的作用，在娛樂性多媒體應(yīng)用中為播放的內(nèi)容；效果聲即自然界的聲音，如打雷聲、鼓掌聲等，可為應(yīng)用系統(tǒng)錦上添花。音頻信號又可根據(jù)其覆蓋的帶寬分為電話、調(diào)幅廣播、調(diào)頻廣播及激光唱盤4種質(zhì)量的聲音。其大致關(guān)系如圖2.3所示。 一般說來，覆蓋頻率越寬則聲音質(zhì)量越好。通常語音信號電話或調(diào)幅廣播質(zhì)量的聲音已基本可以滿足要求，而對于音樂則要求具有調(diào)頻廣播或激光唱片的聲音質(zhì)量。語音常用可懂度、清晰度和自然度來衡量，而音樂則要用保真度、空間感和音響效果等指標(biāo)來衡量。2.3音頻信號的采集與量化 多媒體中的聲音主要有兩種來源。一種是由語言或音樂合成器合成的，把合成器合成的信號還原出來即為我們聽到的聲音。但能合成的聲音總是有限的，不能全部滿足我們的要求。另一種來源是從世界上已有的聲音或樂曲中獲得的。這里所說的獲得是指把已有的音頻信號經(jīng)數(shù)據(jù)采集、量化后將波形形式的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再經(jīng)過編碼壓縮后存入計(jì)算機(jī)，需要時(shí)經(jīng)過解壓和數(shù)模轉(zhuǎn)換后還原為聲音的全過程。2.3.1模擬信號與數(shù)字信號 模擬信號是一種連續(xù)變化的電信號，它用電信號模擬原有的信息。顯然模擬信號的取值可以有無限多個，圖2.4所示為一個話音聲壓隨時(shí)間而連續(xù)變化的模擬信號。數(shù)字信號是一種離散信號，它的取值是有限個，像電報(bào)系統(tǒng)中那樣，只能用“0”和“1”來表示信號的值，數(shù)字信號不能像模擬信號那樣其取值可直接與信息相對應(yīng)，它是用數(shù)字信號的編碼來反映信息。 圖2.5所示是一個電報(bào)碼的例子。圖2.5中有電流用“1”表示，無電流用“0”表示。電報(bào)碼中以“10”表示“點(diǎn)”，以“1110”表示“劃”，圖中為“101110”，即一點(diǎn)一劃的圖形。 歷史上，大多數(shù)電信號的處理一直是用模擬元部件（如晶體管、電阻、電容等）對模擬信號進(jìn)行處理，但是開發(fā)一個具有相當(dāng)精度且不受環(huán)境變化影響的模擬信號處理元件相當(dāng)困難。如果把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，用數(shù)字量來表示模擬量，那么難點(diǎn)就發(fā)生了轉(zhuǎn)移。 在數(shù)字域中作信號處理有許多優(yōu)點(diǎn)，首先，數(shù)字信號計(jì)算是一種精確的運(yùn)算方法，它不受時(shí)間和環(huán)境變化的影響。其次，僅用數(shù)學(xué)運(yùn)算去模擬功能部件相對容易實(shí)現(xiàn)。此外，欲改變算法或改變某些功能，還可對數(shù)字部件進(jìn)行再編程。 綜上所述，多媒體計(jì)算機(jī)音頻處理技術(shù)中的一個重要內(nèi)容是將聲音的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并進(jìn)行相應(yīng)的一系列計(jì)算和處理。2.3.2采樣與量化 音頻信號是一種典型的連續(xù)時(shí)間信號。這種信號的特點(diǎn)是在一個指定的時(shí)間范圍內(nèi)有無窮多個幅值。在某些特定的時(shí)刻對這些信號進(jìn)行測量叫采樣，由這些特定時(shí)刻采樣得到的信號稱為離散時(shí)間信號。 對聲音的采樣過程如圖2.6所示。采樣得到的信號幅值是無窮多個值中的一個，這種由有限個數(shù)值組成的信號叫離散時(shí)間信號。如圖2.6所示，我們可以把聲音信號自身的最高頻率稱為樣本頻率，把采集信號的頻率稱為采樣頻率。根據(jù)采樣定理，為了正確地重構(gòu)原信號，采樣頻率至少要為樣本頻率的兩倍。因而對于音頻信號的采樣頻率一般取44.1kHz，這主要是因?yàn)橐纛l的最高頻率為20kHz。低于此采樣頻率則會影響聲音還原的質(zhì)量，即會產(chǎn)生失真。聲音信號輸入計(jì)算機(jī)的流程如圖2.7所示。2.5音樂合成與MIDI 用聲波可以表示音樂，也可對音樂波形進(jìn)行采樣、量化和編碼，但對于計(jì)算機(jī)來說一段樂曲會產(chǎn)生多得無法接受的數(shù)據(jù)。事實(shí)上，音樂的每一個音符可用擊鍵的位置、力量的大小及持續(xù)的時(shí)間來描述，這就是音樂的數(shù)字式表示。最常用的就是所謂的MIDI。 MIDI是MusicalInstrumentDigitalInterface的縮寫。MIDI規(guī)定了數(shù)字樂器接口的國際標(biāo)準(zhǔn)，它定義了不同廠家的樂器連接到計(jì)算機(jī)的電纜和硬件的規(guī)范，它定義了從一個設(shè)備向另一個設(shè)備傳送數(shù)據(jù)的通信接口。2.5.1MIDI術(shù)語

MIDI文件：記錄MIDI信息的標(biāo)準(zhǔn)文件格式。MIDI文件中包含音符、定時(shí)和多達(dá)16個通道的樂器定義。文件中含有每個音符的信息，包括鍵、通道號、持續(xù)時(shí)間、音量和力度等。

通道：MIDI可為16個通道提供數(shù)據(jù)，每個通道對應(yīng)一個邏輯合成器。

合成器：是一種使用數(shù)字信號合成器（DSP）或其他生成音樂和聲音的芯片的電子設(shè)備。DSP可生成長修改波形，然后通過一個聲音生成器和揚(yáng)聲器輸出。

音序器：為MIDI作曲而設(shè)置的計(jì)算機(jī)程序或電子設(shè)備。可用來記錄、播放和編輯MIDI文件。

復(fù)音：是指一個合成器每次可支持的最多音符個數(shù)。

音色：音色就是音質(zhì)，指與某特定的樂器相關(guān)聯(lián)的特有的聲音。

音軌：一種把MIDI數(shù)據(jù)分成單獨(dú)組與并行組的文件概念，通常用通道來分隔，1號格式的MIDI文件保留不同的音軌，0號MIDI文件將這些音軌混合成一個音軌。

MIDI設(shè)備：能傳遞MIDI信息的設(shè)備稱之為MIDI設(shè)備。

MIDI信息：MIDI信息實(shí)際上是一段對音樂的符號描述。當(dāng)一套MIDI信息通過音樂合成芯片播放時(shí)，該芯片的合成器解釋這些符號并產(chǎn)生音樂。2.5.2MIDI協(xié)議 MIDI協(xié)議是20世紀(jì)80年代由幾個樂器制造廠商聯(lián)合制定的一個用于電子樂器與計(jì)算機(jī)互聯(lián)的協(xié)議，目前已成為國際標(biāo)準(zhǔn)。 MIDI協(xié)議規(guī)定，每一種MIDI裝置通常由一個接受器和一個發(fā)送器組成，接受器與發(fā)送器可通過一種通用的異步收發(fā)器互相連接，數(shù)據(jù)傳輸率為每秒3125字節(jié)。MIDI鍵盤共有128鍵，編號為0～127。MIDI信息按標(biāo)準(zhǔn)文件格式存儲于MIDI文件上，MIDI文件中包括每個音符的關(guān)鍵字、通道號、延續(xù)、音量及速度等。MPC的聲卡上包含一個內(nèi)部合成器和標(biāo)準(zhǔn)的三類MIDI接口。它們分別為從MIDI設(shè)備接收信息的MIDI輸入，向MIDI設(shè)備發(fā)送信息的MIDI輸出，以及從MIDI設(shè)備輸入并轉(zhuǎn)到其他MIDI設(shè)備的MIDIthru。使用MIDI文件的好處在于MIDI文件為符號序列而不是波形，它占用的存儲空間少，MIDI文件的長度也很小。MIDI協(xié)議中還規(guī)定，MIDI接受器共有16個通道，它們可以同時(shí)向聲音合成器傳送16路不同的聲音。通道的編碼為0～15，0通道為基本通道。MIDI文件中包含了一連串的MIDI信息，MIDI信息由若干個字節(jié)組成。表2.1為MIDI信息標(biāo)準(zhǔn)。通常第一個字節(jié)為狀態(tài)字節(jié)，其高位為1，數(shù)據(jù)字節(jié)高位為0。例如信息：9nkkvv，9表示音樂起始，n表示通道號（0～15），kk表示鍵編號（0～127），vv表示速度（0～127）。2.5.3MIDI音樂合成 音樂合成器有許多不同的類型和芯片集。目前主要有兩種合成技術(shù)：FM合成和波形表合成。FM合成是通過硬件產(chǎn)生正弦信號，再經(jīng)過處理合成樂音；波形表的原理是在ROM中已存儲著各種實(shí)際樂器的聲音采樣，合成時(shí)調(diào)用這種實(shí)際聲音采樣合成該樂器的樂音，它的效果優(yōu)于FM合成。波形表合成的關(guān)鍵因素之一是ROM中樂器演奏的聲音采樣信號集的大小，亦即ROM容量的大小。一般而言，ROM的容量越大，合成的質(zhì)量越好。 MIDI音樂合成的過程如圖2.16所示。MIDI樂器的鍵盤在演奏樂曲時(shí)，將樂曲的演奏過程記錄了下來，包括鍵位、力度、通道號和持續(xù)時(shí)間等，形成了MIDI信息。這些信息可與作曲軟件中的MIDI信息一起進(jìn)行編輯和修改，原始文件和修改過的文件可存入磁盤中。當(dāng)需要播放時(shí)，從MIDI文件中讀出MIDI信息經(jīng)聲音合成器生成所需要的波形，再經(jīng)功放后，從揚(yáng)聲器中輸出。 與波形聲音相比，MIDI數(shù)據(jù)不是聲音而是指令，所以它的數(shù)據(jù)量要小得多。30分鐘的立體聲音樂，如果用波形文件約需300MB的存儲空間，而MIDI數(shù)據(jù)只需200KB。MIDI由于數(shù)據(jù)量小，可以在多媒體應(yīng)用中與其他波形文件配合使用，起到配樂的效果。兩個波形文件不能同時(shí)使用。在音序器的幫助下，可自由地改變音調(diào)、音色等特性。2.6聲卡 聲卡是MPC硬件的重要組成部分，有了它才使得計(jì)算機(jī)音頻信號的輸入和輸出得以實(shí)現(xiàn)。較早的CD-ROM的專用接口也安裝在聲卡上。從最簡單的意義上講，在一般PC機(jī)上加裝一個CD-ROM驅(qū)動器和一個聲卡即可稱之為一臺簡單的多媒體計(jì)算機(jī)。2.6.1一些常見聲卡 聲卡的關(guān)鍵技術(shù)包括：數(shù)字音頻、音樂合成、MIDI和音效。數(shù)字音頻部分包括以44.1kHz的頻率采樣和以16位的分辨率錄制和播放聲音信號，還包括聲音信號的壓縮方法，一般是采用自適應(yīng)脈沖代碼調(diào)制（ADPCM）法。音樂合成主要有FM合成和波形表合成法。 幾乎所有的多媒體計(jì)算機(jī)都遵守MIDI的國際標(biāo)準(zhǔn)。音效是近年來集成電路工業(yè)中數(shù)字聲音信號處理技術(shù)進(jìn)步的結(jié)晶，也可以說是聲卡發(fā)展的推動。已有不少的聲卡采用了音效芯片，從硬件上實(shí)現(xiàn)回聲、混響以及和聲等，使得聲卡發(fā)出的聲音更生動。 ZleW聲卡的數(shù)字音頻部分采用通用的DSP芯片，因而成本最高。采用這種方案的優(yōu)點(diǎn)是，實(shí)現(xiàn)何種功能取決于軟件編程，靈活性較大。它既可以實(shí)現(xiàn)音頻服務(wù)，也能夠完成調(diào)制解調(diào)器、VGA到NTSC掃描制式轉(zhuǎn)換器等功能，因此可以制成一些高度綜合的產(chǎn)品。Creative公司出品的聲霸卡，數(shù)字音頻部分的芯片是該公司自己生產(chǎn)的DSP芯片，有自己的CPU，所以具有較高的智能程度和靈活性，但相應(yīng)的成本較高。與上一種聲卡相比，這種聲卡的音質(zhì)出色一些。這兩種卡的共同之處是，都采用了DSP技術(shù)，都有自己的CPU。 使用CODEC類芯片的聲卡（ADSP-16），所有功能由硬件完成，需要CPU控制的地方完全由主機(jī)完成，與帶CPU的聲卡相比成本較低，也代表了聲卡的一種類型。2.6.2聲霸卡 聲卡中比較有影響的產(chǎn)品是新加坡CreativeLabs公司的聲霸卡（SoundBlaster）。下面詳細(xì)介紹其有關(guān)情況。聲霸卡按推出的時(shí)間先后有以下系列產(chǎn)品：SBV1.0，SBV1.5，SBPROV1.0，SBPROV2.0，SBl6ASP，SBl6以及改進(jìn)型SBDELUXE，SBPRODELUXE，新產(chǎn)品SB16valuePnP，SB32PnP，SBAWE32PnP。 所有聲霸卡上都有數(shù)字信號處理（DSP）電路，實(shí)現(xiàn)音頻信號的采樣和回放，它還能產(chǎn)生可被MIDI接口理解的信號。音頻合成器也是基本器件，用來合成樂器音或語音，聲霸卡采用Yamaha公司的OPL-2或OPL-3FM合成電路。SB卡上還有兩個CMOS芯片插座，用戶可插入CMOS301電路，以便與早期的GameBlaster兼容。 卡上都有話筒插口、立體聲輸出口、音量控制鈕、游戲棒和MIDI連接器。立體聲輸出端具有每通道4W的輸出功率，驅(qū)動立體聲耳機(jī)或立體聲放大器。自SBPROV2.0問世后，聲霸卡還增加了一個音頻輸入插口，允許把錄音機(jī)、電視機(jī)、錄像機(jī)和激光唱盤機(jī)等的低幅音頻的輸出作為卡上的輸入。圖2.17為一個SBPRO的示意圖。 從SBPRO產(chǎn)品開始總線由8位改為16位，增加了一片F(xiàn)M合成器和一個混合電路，可將多個聲源混合成一個聲音，設(shè)置了CD-ROM控制器，還安裝了內(nèi)部揚(yáng)聲器引腳，若將PC機(jī)的揚(yáng)聲器輸出接到這里，原來由揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音就由聲霸卡的音箱發(fā)出。 SB16ASP是聲霸卡中的高檔產(chǎn)品，它用先進(jìn)的ASP代替了原來的DSP，它能對立體聲進(jìn)行16位采樣和高達(dá)44.1kHz的數(shù)字化，而使聲卡的音質(zhì)與激光唱盤一樣，它能用硬件手段實(shí)現(xiàn)音頻數(shù)據(jù)的壓縮和解壓縮，以節(jié)省CPU的開銷。此外，還可以通過編程來加入回聲、混響、淡入和淡出等效果。ASP的另一個功能是能夠在時(shí)間上壓縮或拉長聲音樣本，慢入或快放數(shù)字音不會改變其音調(diào)。ASP的強(qiáng)有力的信號處理功能為聲霸卡增加語音識別功能提供了可能性。SBl6ASP的混合器也有改進(jìn)，它能混合10個通道的聲音，還可控制音調(diào)。SB16沒用ASP芯片，速度稍慢。 CreativeLabs還推出了一些輔助產(chǎn)品，其中WaveBlaster卡可用來改善所生成的音樂質(zhì)量?？ㄉ嫌?MB存儲器，存放了許多稱為樂器音庫的MIDI文件，其中包括128種樂器音、18種打擊樂器音和40種音效，另外，此卡還能實(shí)現(xiàn)32種聲音的多韻律回放，即同時(shí)播放32種聲音。 SBl6ValuePnP是一個完整的即插即用音頻應(yīng)用方案，它使用了3D立體聲增強(qiáng)技術(shù)，提供了16位CD音質(zhì)的聲音輸出，更具真實(shí)感和現(xiàn)場感。另外，通過支持WaveBlaster升級，可以輕松地獲得波表合成技術(shù)的功能以及更加真實(shí)的樂器與聲音效果。 SBAWE32PnP是在國際上多次獲獎的SBAWE32的即插即用版本。它是物美價(jià)廉的波表合成卡，能夠產(chǎn)生真實(shí)的樂器音色和數(shù)字聲音效果。具有32種復(fù)音在多達(dá)16個MIDI通道上體現(xiàn)出16種音色的能力。2.6.3音箱 為好的聲卡搭配一個有源防磁高保真音箱也是很重要的。 大部分聲卡配備的放大器僅提供每聲道4W或更小的功率，嚴(yán)重影響了音質(zhì)。我們推薦購買自身含放大器的揚(yáng)聲器，然后將其直接插入聲卡上的立體聲低級饋出插口。通常，每聲道10W的內(nèi)置放大器已足以勝任。除了音箱應(yīng)自含電源外，多媒體計(jì)算機(jī)的音箱還應(yīng)是防磁的，這樣其電磁場才不會干擾顯示器和硬盤。多媒體計(jì)算機(jī)的音箱在相互間隔幾十厘米并且距離用戶幾十厘米的情況下應(yīng)能提供最佳品質(zhì)的立體聲音效，一般在一個桌面上擺放兩個音箱。此外還有一種三件式產(chǎn)品，在桌面上有兩個立體聲衛(wèi)星音箱和一個可藏于桌下的小亞低音音箱。衛(wèi)星音箱再現(xiàn)中高音調(diào)（150～20kHz），亞低音音箱處理更深沉的低音音調(diào)（低于150Hz）。 對于音效如何來選擇的問題，目前還沒有一個分級和規(guī)范，因此音箱的質(zhì)量只能依靠親自聆聽。一個辦法是挑選一張最喜歡的CD唱盤，在你考慮購買的音箱上逐個播放，選擇你感覺最動聽的那種音箱。2.7音頻數(shù)據(jù)的采集與處理音頻數(shù)據(jù)的采集就是將聲音通過聲卡設(shè)備，利用聲音采集軟件將其以數(shù)字信息的形式保存在計(jì)算機(jī)中。音頻數(shù)據(jù)的處理就是將我們采集到的音頻信號利用音頻處理軟件對其進(jìn)行降噪、剪接以及各種效果處理等。常用的聲音采集（錄音）與處理軟件有Windows附件中的錄音機(jī)、GoldWave、SoundForge和CoolEditPro等。2.7.1Windows錄音機(jī)的使用 Windows中的“錄音機(jī)”可以用來錄制、播放和簡單編輯聲音波形文件（.wav）。只要你的計(jì)算機(jī)裝有聲卡以及一個麥克風(fēng)，就可以使用錄音機(jī)了。 在“附件”中啟動錄音機(jī)，如圖2.18所示?！拔恢谩憋@示框可以精確地顯示當(dāng)前播放或錄制的位置。在波形顯示框中你可以看到播放的聲音的波形?！伴L度”顯示框則顯示了該波形文件的總長度?？梢酝蟿舆M(jìn)度指示器上的游標(biāo)來改變放音的位置。它的控制按鈕與“媒體播放機(jī)”中的相同。錄音一般分為麥克風(fēng)輸入（Micin）和線性輸入（Linein）。選用麥克風(fēng)錄音時(shí)，將麥克風(fēng)插入到聲卡的“Micin”插孔中，如果是用外接音源錄音（如CD機(jī)），就將音頻線插入到聲卡“Linein”中。根據(jù)錄音方式的不同，錄音的設(shè)置也不同。雙擊位于任務(wù)欄的聲音控制圖標(biāo)，在彈出如圖2.19所示的音量控制窗口中可以設(shè)置錄音方式。選擇“選項(xiàng)”菜單下的“屬性”命令，在彈出的屬性對話框中的“調(diào)節(jié)音量”中選擇“錄音”，在“顯示下列音量控制”中選擇要顯示的音量控制按鈕。如圖2.20所示。如選擇“Microphone”和“Linein”，點(diǎn)擊“確定”按鈕。彈出如圖2.21所示的錄音控制面板。如果是麥克風(fēng)錄音就在“Microphone”一欄的“選擇”前打勾，如果是用線性輸入就在“Linein”一欄的“選擇”前打勾。一切準(zhǔn)備就緒，然后點(diǎn)擊錄音按鈕就可以錄制聲音了。如果有聲音輸入，在波形顯示框中會顯示出起伏的波形，如圖2.22所示。聲音錄制好后，選擇“文件”菜單中的“保存”命令，將聲音數(shù)據(jù)保存為WAV格式的聲音文件。Windows98中的“錄音機(jī)”還提供了簡單的聲音編輯與處理功能，你可以根據(jù)需要進(jìn)行刪除片段、插入聲音、添加回響或反轉(zhuǎn)聲音等操作。如要將聲音文件插入到其他聲音文件中，可在“文件”菜單上，單擊“打開”，然后雙擊待修改的文件，再將滑塊移動到目標(biāo)文件的插入點(diǎn)后，在“編輯”菜單上，單擊“插入文件”，輸入要插入的文件即可。盡管WAV聲音被定為Windows中標(biāo)準(zhǔn)的聲音格式，但是它也有一個非常大的缺點(diǎn)——容量大。通過Windows的錄音機(jī)程序可以把它壓縮一下，對它進(jìn)行“減肥”。具體操作如下。打開WAV文件，然后執(zhí)行“文件”→“另存為”命令。在“另存為”對話框中單擊“更改”按鈕，調(diào)出聲音選定對話框，在“格式”欄我們可以選擇“MPEGLayer-3”（也就是MP3）格式，最后輸入文件名即可。如圖2.23所示。由于采用了MP3壓縮算法，該文件小了許多，而音質(zhì)幾乎沒有什么變化。2.7.2其他常用音頻編輯軟件簡介1．CoolEditPro CoolEditPro是一個集錄音、混音和編輯于一體的多軌數(shù)字音頻編輯軟件。這個軟件目前的最高版本是2.1，是應(yīng)用比較廣的軟件之一。它功能強(qiáng)大且簡單易用，能夠錄制128個聲部的音樂。有很多軟效果器，支持外掛插件。圖2.24是CoolEditPro2.1的“波形編輯視圖”，用來編輯立體聲音樂。 圖2.25是CoolEditPro2.1的“多軌操作視圖”，用來進(jìn)行多聲部的錄音和混音合成，通過左上角的按鈕可以進(jìn)行兩個視圖間的切換。 CoolEditPro2.1支持的文件格式有.wav、.mp3、.au、.pcm、.wma等。2．SoundForge SoundForge的最高版本為6.0，盡管它定位于業(yè)余音樂愛好者，但也有很多專業(yè)軟件的品質(zhì)，當(dāng)然，它的最大特點(diǎn)是易用性，只要會用計(jì)算機(jī)的人，基本不用學(xué)習(xí)可直接上手，所以它在網(wǎng)上非常流行。3．Cubase Cubase最高版本為2.0。Cubase是流行音樂、搖滾音樂制作人喜歡用的軟件，這是因?yàn)樗懈鞣N怪異的效果器，可以做出千奇百怪的電子聲，而且有大量的效果插件可以在它上面使用。4．Samplitude MAGIXSamplitudeProducer2496是當(dāng)今最偉大的多軌音頻軟件，是德國SEK'D公司的得意產(chǎn)品（現(xiàn)已經(jīng)被Magix公司收購），它有多個版本，現(xiàn)在的最新版本是7.0。Samplitude將分為兩個版本：SamplitudeClassic，SamplitudeProfessional。SamplitudeProducer2496是一個專業(yè)的多軌音頻軟件，具有數(shù)字影像和模擬視頻錄制的編輯功能和5.1環(huán)繞聲制作功能。具有無限音軌，無限AuxBus，無限SubmixBus，支持各種格式的音頻文件，能夠任意切割、剪輯音頻，自帶有頻率均衡、動態(tài)效果、混響效果、降噪、變調(diào)等多種音頻效果器，能回放和編輯MIDI。因?yàn)樗捎梅瞧茐牡奶幚矸绞?，所以不同于傳統(tǒng)的CoolEditPro，對文件的各種處理不會一次性疊加到來源文件上而無法恢復(fù)。Samplitude是專業(yè)錄音棚必備的軟件，是音頻處理軟件中的專業(yè)之王。5．另類軟件Fruityloop 之所以說這是個另類軟件，是因?yàn)樗幌袂懊娼榻B的軟件那樣，把聲音分成一軌一軌地來處理，而是以小節(jié)（或幾個小節(jié)）為單位，制作幾十個小片段，再把這些片段用不同的組合方式（或循環(huán)重復(fù)，或疊在一起，或前后連接）來組成一首樂曲。它使用軟音源，支持ASIO，對硬件要求較高。正因?yàn)樗醒h(huán)（Loop）的特點(diǎn)，所以特別適合制作迪曲、舞曲、鼓點(diǎn)等，俗稱鼓點(diǎn)軟件。目前最高版本為3.5。2.8MIDI制作軟件Cakewalk使用簡介 Cakewalk是當(dāng)今世界最流行的MIDI制作軟件。Cakewalk3.0已經(jīng)推出十多個年頭了，但現(xiàn)在還有不少人在使用它。后來，Cakewalk公司推出了CakewalkProAudio6.0/8.0/9.0三個經(jīng)典版本。2002年又推出了CakewalkHomeStudio2002和Sonor2.0兩款頂級軟件，功能越來越強(qiáng)大，應(yīng)用范圍也越來越廣?，F(xiàn)在的Cakewalk已經(jīng)不僅僅是MIDI制作軟件，而是集MIDI制作、音頻處理、視頻剪輯和動畫制作為一身的多媒體處理中心。下面簡單介紹一下目前比較流行的CakewalkProAudio9.0的使用方法。1．第一次打開Cakewalk 第一次打開Cakewalk時(shí)，會出現(xiàn)一個MigrateCakewalkPreferences對話框，如圖2.26所示。它的作用是自動查找計(jì)算機(jī)中安裝的舊版的Cakewalk，并把其參數(shù)全部移植到新軟件中來。單擊OK開始自動移植。移植完閉后，會出現(xiàn)一個信息框（如圖2.27所示），顯示在這臺計(jì)算機(jī)上找到的全部Cakewalk舊版信息，單擊OK繼續(xù)，出現(xiàn)一個消息框，如圖2.28所示，告訴用戶舊版數(shù)據(jù)已經(jīng)移植完成。 之后出現(xiàn)的是CakewalkWaveProfiler對話框，如圖2.29所示，詢問是否檢測硬件。單擊“是”進(jìn)行檢測，單擊“否”跳過檢測。檢測完后會出現(xiàn)一個檢測報(bào)告，告知用戶檢測成功。如果檢測到多個硬件，則會出一個選擇對話框，詢問使用哪一個設(shè)備，單擊OK即可。 接著就進(jìn)入了Cakewalk主界面。但是一般在第一次使用時(shí)還會出現(xiàn)一個NoMIDIOutputs對話框，如圖2.30所示，提示用戶，現(xiàn)在還沒有選擇任何MIDI輸出端口。單擊“ChooseMIDIPortsNow…”就可以選擇MIDI輸入輸出端口，如圖2.31所示，左邊列出的是計(jì)算機(jī)上的MIDI輸入端口，右邊列出的是輸出端口，用單擊來選中或取消某一端口，藍(lán)色表示已選中。最后單擊OK完成。以上內(nèi)容只在第一次打開Cakewalk時(shí)出現(xiàn)，如果以后需要用到它們，也可以通過菜單打開。終于看到主界面了，首先看到的是QuickStart窗口，習(xí)慣稱其為“快速打開”窗口，從這里可以快速打開一個新文件，或者繼續(xù)編輯一個以前的文件。2．Cakewalk的主窗口 關(guān)閉“QuickStart”后，就看到了Cakewalk的主窗口，如圖2.32所示。和大多數(shù)軟件一樣，Cakewalk也有標(biāo)題標(biāo)、菜單欄、工具欄、工作區(qū)、任務(wù)欄和滾動條等。和其他軟件完全一樣的基本操作就不多講了，例如文件的打開、關(guān)閉和另存為等，這里僅介紹和其他軟件不同的地方。 主窗口中的每一行叫做音軌（Track），在最左邊用數(shù)字標(biāo)明序號。每一行音軌又被中間的一條縱向的分割線分為左右兩部分。左邊顯示音軌的基礎(chǔ)信息，具體說明如下。Name：音軌名稱。用戶可自己隨意定義。Source：MIDI數(shù)據(jù)時(shí)鐘來源，這一參數(shù)一般不用修改。Key+：音軌移調(diào)。0表示不移調(diào)，以半音為單位。Vel+：力度加。對音軌中的全部音符增大或減?。ㄓ秘?fù)數(shù)）力度。Time+：時(shí)間加。讓音軌中的全部音符推遲或提前演奏。單位是四分音符的120分之1。Port：輸出端口。Chn：聲部（1~16），規(guī)定這一音軌通過MIDI的哪一個聲部輸出。Bank：音色庫。如果電腦上安裝的MIDI設(shè)備支持多音色庫，可以通過這個參數(shù)方便地調(diào)用不同音色庫中的音色。Patch：音色。Vol：音軌總音量。Pan：音軌總聲向。Size：音軌數(shù)據(jù)量。這一參數(shù)用戶不能自己改動，在修改樂曲時(shí)，它會自動改變。修改以上某一個參數(shù)的具體操作如下。方法一：①單擊要修改的參數(shù)；②用鍵盤輸入數(shù)據(jù)；③按回車鍵確認(rèn)修改。方法二：雙擊Patch參數(shù)，在出現(xiàn)的TrackProperties窗口中進(jìn)行修改，最后單擊OK確認(rèn)修改。 音軌的右邊顯示的是旋律線，最頂上的一行標(biāo)出了小節(jié)數(shù)，叫做小節(jié)數(shù)標(biāo)尺，播放的時(shí)候，會有一條縱線在旋律線上走動，這條線是播放指針，表示樂曲播放到什么地方了，用鼠標(biāo)單擊小節(jié)數(shù)標(biāo)尺可以自由定位播放指針。通過滾動條和右下角的放大、縮小按鈕，可以查看樂曲的其他部分。 中間的分割線可以用鼠標(biāo)拖動來調(diào)整其位置，用來滿足用戶的需要。3．如何把音符寫入MIDI文件 寫入音符的方法非常多，這里只介紹較簡單的方法。（1）用鼠標(biāo)寫入音符 在主窗口左邊單擊準(zhǔn)備寫入音符的音軌，單擊任何一個參數(shù)都可以。然后單擊工具欄上畫著五線譜和一個8分音符的小圖標(biāo)，這個小圖標(biāo)的名字是StaffView，即查看樂譜。這時(shí)，會有一個新的窗口打開，如圖2.33所示。這個窗口的工具欄簡單明了，圖中標(biāo)出了按鈕的功能，只要按照軟件提示操作，就可以完成寫入的操作。如果寫錯了音，用“鉛筆”工具可以修改，如果要寫變化音，則在單擊鼠標(biāo)左鍵后不要放開，單擊一下右鍵放開，再繼續(xù)用左鍵上下拖動音符，即可出現(xiàn)變化音。在MIDI中一般不用重升、重降號。音符寫好后，可單擊右上角的關(guān)閉按鈕返回主窗口。（2）使用鋼琴卷簾窗 在主窗口單擊音軌，再單擊工具欄上有一個電子琴鍵盤圖形的小圖標(biāo)，就可以打開這個音軌的鋼琴卷簾窗，如圖2.34所示。 鋼琴卷簾的左側(cè)，是一個縱向排列的鍵盤，表示音高，頂端的標(biāo)尺，表示小節(jié)數(shù)。中間則是一個表格，表格中用彩色的條形圖，形象地表述樂譜中的音符。下方的彩色縱向線段，用來形象地表示音符的力度?？梢婁撉倬砗熓怯脠D形來表示音樂的走向。用鉛筆工具，可以通過單擊寫入音符，也可以通過拖動來修改音符。用拖動能夠修改音高、時(shí)值等。用直線工具可以方便地修改力度，只要在下方的力度線上畫線就可以做到。在使用鋼琴卷簾窗時(shí)，鉛筆工具有一個精度問題，調(diào)節(jié)精度，可以改變鉛筆修改音符時(shí)值時(shí)的最小精確度。方法：在小節(jié)數(shù)的標(biāo)尺上單擊鼠標(biāo)右鍵，出現(xiàn)一個快捷菜單，選擇其中的SnapProperties，在出現(xiàn)的小對話框中選中需要的時(shí)值即可，有效值范圍是從全音符到32分3連音。窗口中的分割線的位置，可以用鼠標(biāo)拖動來調(diào)整，用滾動條和縮放鍵可以調(diào)整視覺效果。在樂譜窗和鋼琴卷簾窗中，可以對音符進(jìn)行剪切復(fù)制的操作，在操作之前可用選擇工具選定被操作的音符，之后的操作和一般軟件基本相同。播放指針的作用相當(dāng)于文字處理軟件中的光標(biāo)，單擊小節(jié)數(shù)標(biāo)尺，就可以定位“光標(biāo)”到需要的位置上。在進(jìn)行“復(fù)制”和“剪切”操作時(shí)，會出現(xiàn)一個小的選擇對話框，其中有音符、速度變化、調(diào)號和拍號變化以及書簽等，把需要復(fù)制或剪切的項(xiàng)目畫鉤。在粘貼時(shí)，也會出現(xiàn)一個小對話框，要填寫粘貼到哪一音軌、小節(jié)數(shù)，還有循環(huán)粘貼的次數(shù)。4．調(diào)號和拍號的設(shè)置 單擊工具欄上的調(diào)號、拍號小圖標(biāo)，打開拍號、調(diào)號窗口，如圖2.35所示。 如果樂曲中沒有調(diào)號或拍號的改變，那么拍號、調(diào)號窗口只列出第一小節(jié)的拍號、調(diào)號標(biāo)記。要對第一小節(jié)的拍號或調(diào)號進(jìn)行改變，操作如下。①在拍號/調(diào)號窗口中單擊第一小節(jié)，使其變?yōu)樗{(lán)色。②單擊“修改標(biāo)記”按鈕，打開修改標(biāo)記對話框如圖2.36所示。③選擇需要的拍號和調(diào)號，單擊OK。如果要添加新的拍號/調(diào)號標(biāo)記，單擊“添加標(biāo)記”，出現(xiàn)的窗口和圖2.35很相似，只是多了一個選擇小節(jié)數(shù)的項(xiàng)目。要刪除一個標(biāo)記，只要單擊要刪除的標(biāo)記，再單擊“刪除”（或按鍵盤上的Delete）即可。用Cakewalk可以在樂曲中間任意改變調(diào)號和拍號。圖2.37就是一首頻繁改變拍號的曲子。5．調(diào)整速度 如果一首樂曲中間不變速，我們直接在工具欄上的速度小窗口寫上速度，再按回車就可以了。 如果在某處需要變成另一個速度，可以在樂曲中插入新的速度標(biāo)記。操作如下。①在主窗口（或其他有小節(jié)數(shù)標(biāo)尺的窗口）中定位播放指針到要變速的位置。②單擊工具欄上的添加新速度，出現(xiàn)速度對話框，如圖2.38所示。③單擊InsertaNewTempo，在最上面輸入一個速度值。④如果要修改添加到樂曲中的位置，在右下的小窗中填寫一個位置。單擊“OK”按鈕。 有時(shí)需要在樂曲中有漸快、漸慢的地方，這時(shí)可以用速度窗來實(shí)現(xiàn)。單擊工具欄上的速度窗按鈕，打開速度窗，如圖2.39所示。 第一次打開速度窗時(shí)，可能精確度會太高，只看到一個無邊的表格，這時(shí)要用縮放按鈕縮小它到合適的尺寸，這樣就一目了然了。速度窗上方也有小節(jié)數(shù)標(biāo)尺，左邊是速度標(biāo)尺，中間的表格中有一條彩色的線，表示樂曲的速度，用鉛筆或直線工具，可以在速度窗的表格中任意畫線，用橡皮可以擦掉速度標(biāo)記。圖2.40是一段曲折變化的速度。 在多媒體計(jì)算機(jī)信息處理中用到最多的是圖形與圖像處理。圖形與圖像是對一個實(shí)際物體的一種特殊表現(xiàn)形式。它具有直觀、形象和易于理解的特點(diǎn)。本章主要介紹靜態(tài)的平面圖像的基本概念和數(shù)據(jù)處理方法。這些概念和方法也同樣是三維動畫與視頻圖像的基礎(chǔ)。我們將在這一章學(xué)習(xí)圖形與圖像的定義，圖像的獲取方法，圖像壓縮編碼方法及圖像處理軟件Photoshop的使用技巧。3.1計(jì)算機(jī)圖像基礎(chǔ)3.1.1圖形與圖像 計(jì)算機(jī)繪制的圖像有兩種：向量圖形和位圖。它們構(gòu)成了活動圖像的基礎(chǔ)。它們的共同特點(diǎn)是都屬于視覺媒體，是能被我們眼睛所觀察到的。1．向量圖形 向量圖形是用指令形式存在的圖形，用指令來描述圖形中的直線、圓、弧、矩形及其形狀和大小等，也可用更為復(fù)雜的形式表示圖像中的曲面、光照、材質(zhì)等效果。顯示圖形時(shí)從文件中讀取指令并轉(zhuǎn)化為屏幕上的形狀。圖3.1是幾個向量圖形的例子。本圖形最大的優(yōu)點(diǎn)是不需要對圖上每一點(diǎn)進(jìn)行量化保存，只需讓計(jì)算機(jī)知道所描繪對象的幾何特征即可。比如，對于一個圓只要知道它的半徑和圓心的坐標(biāo)，計(jì)算機(jī)便可調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)畫出圖形。所以圖形需要的內(nèi)存空間相對較小。 但向量圖形也有一個缺點(diǎn)就是當(dāng)圖形復(fù)雜時(shí)，每調(diào)用一次費(fèi)時(shí)相當(dāng)大。因?yàn)樗峭ㄟ^執(zhí)行指令一條一條地生成圖形。尤其是在生成三維圖形時(shí)除了要畫線條外，還要處理光照、著色等效果，花費(fèi)時(shí)間就更多了。實(shí)用中往往是先用向量方法生成圖形，然后轉(zhuǎn)換成位圖來使用。 著名的軟件AutoCAD及3DS等均是向量圖形的代表。正是因?yàn)橄蛄繄D形是靠指令來生成的，具有容易控制的特點(diǎn)。所有的圖形均可用數(shù)學(xué)來表達(dá)，所以我們可以用它來設(shè)計(jì)工程圖及制作二維動畫或三維動畫。它也適合做建筑繪圖和版面設(shè)計(jì)等。2．位圖圖像 位圖由計(jì)算機(jī)的內(nèi)存位來組成，這些位定義圖像中每個像素點(diǎn)的顏色和層次。位圖可直接存入內(nèi)存并在顯示器上顯示出來，其顯示速度要比向量圖形快得多，但位圖占的內(nèi)存空間要比向量圖大得多。 位圖圖像是指在空間和亮度上已經(jīng)離散化了的圖像，可以把一幅位圖圖像理解為一個矩陣，矩陣中的任一元素都對應(yīng)圖像上的一個點(diǎn)，在內(nèi)存中對應(yīng)于該點(diǎn)的值為它的灰度。這個數(shù)字矩陣的元素就稱為像素，像素的灰度層次越多則圖像越逼真。一般照片都是用位圖圖像來表示，它適合于做電視圖像和動畫等。圖3.2為位圖圖像的例子。3.1.2圖像的獲取 獲取圖像的方法非常多。最簡單的可以從CD-ROM的圖像庫中獲取，也可以自己來捕捉。捕捉的方法主要有以下幾種。

用專用軟件創(chuàng)建圖像。這樣的軟件提供了許多供你在屏幕上創(chuàng)作圖像的工具，如畫筆、噴筆、滾筒、橡皮等，也提供了圖形旋轉(zhuǎn)、調(diào)色、模糊畫面等工具，還提供了定義和剪裁畫面的功能。

用掃描儀或數(shù)字化設(shè)備把平面圖像轉(zhuǎn)化為位圖圖像。掃描是從平面圖中獲取全彩色圖像的最簡單方法，不足之處是費(fèi)時(shí)較多。

從視頻設(shè)備上捕捉圖像。使用攝像機(jī)對準(zhǔn)圖像并通過接口將圖像傳入計(jì)算機(jī)，經(jīng)過轉(zhuǎn)換后存入外存儲設(shè)備上。3.2圖像數(shù)據(jù)壓縮方法的分類 數(shù)據(jù)壓縮的任務(wù)在不影響或少影響圖像質(zhì)量的前提下，盡量設(shè)法減少圖像數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)量。其首要任務(wù)是設(shè)法去掉各種冗余的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)壓縮實(shí)際是一個編碼的過程，即將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼壓縮。數(shù)據(jù)解壓縮是數(shù)據(jù)壓縮的逆過程，即將經(jīng)過壓縮的數(shù)據(jù)還原成原始數(shù)據(jù)。因此數(shù)據(jù)壓縮方法也稱編碼方法。評價(jià)壓縮方法的優(yōu)劣主要從以下3個方面來衡量。（1）壓縮比：壓縮比指原始圖像經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后未經(jīng)壓縮所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量與經(jīng)壓縮所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量之比。（2）圖像質(zhì)量：還原出來的圖像質(zhì)量比原始圖像有多大失真，一般采用人的視覺效果和信噪比兩個方法。前者是通過人在兩米內(nèi)觀察所作的評價(jià)，后者通過儀器測量。（3）實(shí)現(xiàn)難度：即實(shí)現(xiàn)壓縮及還原算法的難易程度，亦即完成壓縮所需要的時(shí)間與空間開銷或硬件實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性。壓縮的方法主要有以下幾種（見圖3.3）。無損編碼可以完全恢復(fù)原始圖像而不引入失真，它利用數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特性來進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，解壓縮后的還原圖像與原始圖像完全一致。有損編碼不能完全恢復(fù)原始數(shù)據(jù)，而是利用人的視覺特性使解壓縮后的圖像和原來一樣。把上述方法結(jié)合起來即為混合方法。下面介紹幾種常用的壓縮方法。3.3霍夫曼編碼 霍夫曼編碼是無損編碼的一種，是一種基于統(tǒng)計(jì)特性的可變字長的編碼方法。屬于無損編碼的還有行程編碼、算術(shù)編碼等。下面來看霍夫曼編碼。設(shè)被編碼的符號如下。s1，s2，s3，…，sn它們出現(xiàn)的概率分別為：p1，p2，p3，…，pn假設(shè)采用不等字長編碼，每個符號的碼長分別為：m1，m2，m3，…，mn 數(shù)學(xué)上可以證明，符號序列{si}的任何一種編碼方案，其平均碼長必定大于或等于H。也就是說，H是該符號序列的理想最小平均碼長。平均碼長越接近H，我們說該編碼方案越好。數(shù)學(xué)上還可以證明，在可變字長編碼中，對于出現(xiàn)概率大的符號編碼成短字長的編碼，對于概率小的符號，編以較長的字長編碼。如果碼字長嚴(yán)格按照所對應(yīng)符號的出現(xiàn)概率的大小逆序列排列，則平均碼長一定小于其他任何符號順序方式，即這是一種最接近于熵值的“最佳編碼”?；舴蚵幋a是實(shí)現(xiàn)上述最佳編碼的一種算法。下面看一個示例。大部分?jǐn)?shù)字信息的編碼都是采用定長編碼。意即采用相同的位數(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。如常用的ASCII就是定長編碼，它用7位二進(jìn)制數(shù)來表示每一個字符。但是實(shí)際上在文章中每個字符出現(xiàn)的概率并不相等。我們現(xiàn)在假設(shè)有a，b，c，d，e5個字符。其出現(xiàn)概率分別為0.12,0.40,0.15,0.08，0.25。用以下方法來求得其霍夫曼編碼。將5個字符按其概率大小排序，然后把最小的兩項(xiàng)的概率值相加，歸并成新的一項(xiàng)。然后再選最小的兩項(xiàng)合并，一直重復(fù)作到只剩最后一項(xiàng)為止。本例實(shí)現(xiàn)過程參見圖3.4。下面再來構(gòu)造霍夫曼編碼樹。這是一棵二叉樹，我們從圖3.5中的右方開始向左取值，根結(jié)點(diǎn)概率為1.0，以下左分枝取概率小的項(xiàng)，右分枝取概率大的項(xiàng)。對于歸并項(xiàng)，按此規(guī)則一直分解到最右方為止。如圖3.5所示為構(gòu)造好的霍夫曼編碼樹。如圖3.5所示，我們給每個左分枝標(biāo)以0，給每個右分枝標(biāo)以1，則從根結(jié)點(diǎn)至每個葉結(jié)點(diǎn)的路徑即為該葉結(jié)點(diǎn)代表字符的編碼。如圖3.5右方所示。本例中熵的值為2.09，編碼的平均碼長為2.15，非常接近。霍夫曼編碼的優(yōu)點(diǎn)是簡單易行，缺點(diǎn)是解碼時(shí)必須知道所使用的碼表，這給存儲和通信帶來不便。另一個缺點(diǎn)是它依賴于原始數(shù)據(jù)的概率，這在實(shí)際應(yīng)用中受到許多限制。3.4預(yù)測編碼 預(yù)測編碼用于圖像編碼時(shí)與聲音的壓縮編碼很類似，它也是根據(jù)過去已編碼的像素（也稱為參考像素）來預(yù)測當(dāng)前的像素值（稱為預(yù)測值），然后對當(dāng)前的像素值與預(yù)測值之差進(jìn)行編碼，這就是差分編碼（DPCM）。這種編碼是利用圖像本身的相關(guān)性及視覺的差值靈敏度特性，差值大時(shí)，可以粗量化。圖像編碼用地較多的是二維預(yù)測，如圖3.6所示。3.7Photoshop的使用3.7.1Photoshop6.0簡介1．Photoshop的功能 Photoshop是美國Adobe公司20世紀(jì)80年代開發(fā)的圖像處理軟件。自誕生以來，版本不斷升級，Photoshop6.0已成為出版界中圖像處理的專業(yè)版本，目前已經(jīng)推出Photoshop7.0版本。Photoshop以其強(qiáng)大的圖像處理功能和豐富的美術(shù)處理技巧，為眾多專業(yè)人士所青睞。它在圖像處理方面，被譽(yù)為目前世界上最優(yōu)秀的圖像處理軟件。作為圖像處理工具，Photoshop著重在效果處理上，即能對原始圖像進(jìn)行藝術(shù)加工，并有一定的繪圖功能。Photoshop能完成色彩修正，修飾缺陷，合成數(shù)字圖像以及利用自帶的濾鏡功能創(chuàng)作各種藝術(shù)效果，等等。2．Photoshop6.0的界面組成 Photoshop應(yīng)用程序窗口由標(biāo)題欄、菜單欄、選項(xiàng)調(diào)板、工具箱、圖像窗口、控制面板和狀態(tài)欄等7部分組成。如圖3.11所示。（1）標(biāo)題欄（2）菜單欄（3）選項(xiàng)調(diào)板（4）工具箱（5）圖像窗口（6）狀態(tài)欄（7）控制面板3.7.2文件的基本操作1．打開圖像文件 打開一個已有的圖像，通常我們的方法是，點(diǎn)擊“文件”菜單，在下拉菜單中選擇“打開”命令，彈出“打開”對話框，如圖3.13在“查找范圍”的列表框指定要打開的圖像文件所在的文件夾，在其下方的白色區(qū)域選擇要進(jìn)行處理的文件，對話框的最下方顯示該圖像的預(yù)覽圖，如選擇“山丘”，單擊“打開”按鈕，就會將所選擇的圖像調(diào)入Photoshop。 Photoshop允許同時(shí)打開多個圖像，每個圖像對應(yīng)一個圖像窗口。按住Shift鍵并同時(shí)在“打開”對話框的文件名顯示區(qū)單擊要打開的多個文件的名稱可選中它們，然后單擊“打開”按鈕可以將選中的全部文件打開。2．新建圖像文件 用“文件”菜單中的“新建”命令，可以創(chuàng)建一個空白的Photoshop圖像?！靶陆ā睂υ捒蛉鐖D3.14所示。在“新建”對話框可以輸入新建圖像文件的文件名稱，圖像寬度、高度、分辨率及圖像的色彩模式。“內(nèi)容”欄有三個選項(xiàng)：“白色”選項(xiàng)是用白色填充背景；“背景色”是用當(dāng)前工具箱中所設(shè)置的背景顏色填充圖像；“透明”選項(xiàng)用于創(chuàng)建一個單層的圖像，這個圖像只包含一個沒有顏色的透明圖層而不是背景。如果“內(nèi)容”欄選擇為“透明”，該圖像與其他圖像進(jìn)行合成時(shí)，是透明疊加。3．保存圖像文件 與其他應(yīng)用軟件一樣，Photoshop對圖像進(jìn)行處理后，要對處理過的圖像進(jìn)行保存和關(guān)閉。保存文件，有兩種選擇。單擊“文件”菜單，在下拉菜單中有“保存”和“保存為”兩種保存方式。 使用“保存”命令，則以圖像原有的文件名和文件格式保存文件的處理結(jié)果，原始圖像文件會被覆蓋。使用“保存為”命令會彈出對話框，如圖3.15所示。在對話框中可以更換文件名和文件類型來重新保存文件。原始文件可以保留。 處理圖像時(shí)，我們的原則是保留原始圖像，所以在第一次修改后保存圖像時(shí)，我們一般選用“保存為”命令，在文件名稱欄里輸入新保存后圖像文件的文件名稱，在保存類型中選擇一種類型進(jìn)行保存。在選擇文件類型時(shí)，要根據(jù)你的實(shí)際需要選擇不同的類型保存。 一般，如果處理的中間過程保存為Photoshop自帶格式（.psd）,這樣保存的文件包括了處理過程中用的圖層、通道等Photoshop所特有的內(nèi)容，以便下次能夠繼續(xù)處理。如果是最后的滿意效果，可以保存成壓縮的文件類型如.jpeg等，這樣圖像的圖層等將會被合并壓縮。3.7.3圖像的基本處理 使用Photoshop可以對圖像的整體作處理和調(diào)整，也可以利用選區(qū)處理圖像的局部。對圖像的整體處理主要包括調(diào)整圖像的色彩屬性、色彩模式，調(diào)整圖像的大小，調(diào)整畫布大小，圖像的濾鏡處理等。1．調(diào)整圖像的色彩屬性、色彩模式 對于一幅彩色圖像，我們在掃描它的時(shí)候，可能會出現(xiàn)偏色的情況，或者由于某種需要，我們要對一幅圖像的顏色進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整方法是，打開要調(diào)整的圖像，執(zhí)行“圖像”→“調(diào)整”命令，子菜單中包含有關(guān)圖像色彩的所有調(diào)整選項(xiàng)，根據(jù)具體情況選擇要調(diào)整的內(nèi)容，如亮度/對比度、色相/飽和度等，如圖3.16所示。 選擇色相/飽和度后，彈出色相/飽和度的對話框，如圖3.17所示。拉動色相、飽和度、明度的滑桿可以調(diào)整相應(yīng)的參數(shù)，觀察圖像前后的變化。對于子菜單中其他各項(xiàng)的調(diào)整，讀者可以自己試著操作，這里就不再贅述了。要對圖像進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換，首先打開要轉(zhuǎn)換模式的圖像，然后執(zhí)行“圖像”→“模式”命令，在模式子菜單中選擇相應(yīng)模式就可以完成這種模式的轉(zhuǎn)換。模式子菜單如圖3.18所示。 將圖像從一種模式轉(zhuǎn)換為另一種模式會永久性地改變圖像中的顏色值。例如：將RGB圖像轉(zhuǎn)換為CMYK模式時(shí)，CMYK色域之外的RGB顏色值被調(diào)整落入CMYK色域之內(nèi)。因此，在轉(zhuǎn)換圖像之前，最好在圖像原來模式下，在轉(zhuǎn)換之前保存一個備份。將圖像轉(zhuǎn)換為灰度模式，會去掉像素的色相和飽和度信息，而只保留亮度值。將圖像轉(zhuǎn)換為位圖模式會使圖像減少到兩種顏色，簡化圖像中的顏色信息，并減小文件大小。要將圖像轉(zhuǎn)換為位圖模式，必須首先將其轉(zhuǎn)換為灰度模式，通常最好是在灰度模式中編輯圖像，然后再轉(zhuǎn)換為位圖模式。模式子菜單的第二組有“8位/通道”和“16位/通道”兩個選項(xiàng)，用于定義每個顏色通道的顏色深度。大多數(shù)情況下，RGB、灰度和CMYK圖像的每個顏色通道包含8位數(shù)據(jù)，因而解釋為24位深度RGB、8位灰度以及32位深度CMYK。Photoshop也支持“16位/通道”的圖像，即每個顏色通道包含16位數(shù)據(jù)，16位/通道的圖像提供精細(xì)的顏色區(qū)，但其文件大小比8位/通道的圖像大得多。“8位/通道”的圖像與“16位/通道”的圖像合成時(shí)，需要將它們轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)深度。2．調(diào)整圖像的大小 Photoshop可以調(diào)整一幅圖像的像素尺寸和文檔大小。像素尺寸是指該圖像所包含像素的數(shù)目，是寬度和高度上像素的乘積。如1024×768。文檔尺寸是指圖像打印輸出的尺寸。 調(diào)整圖像的大小，從“圖像”菜單中選擇“圖像大小”命令，彈出“圖像大小”對話框，如圖3.19所示。對話框中的“像素大小”欄用于設(shè)置寬和高各包含多少個像素，其值決定圖像的顯示大小。當(dāng)顯示器的分辨率一定時(shí)，像素值越大，圖像的顯示尺寸就越大?！拔臋n尺寸”欄用于設(shè)置圖像的打印尺寸，其中“分辨率”是指打印分辨率，其值決定每單位打印長度包含的像素個數(shù)，單位有兩個，“像素/英寸”和“像素/厘米”。如果要減小圖像的打印尺寸同時(shí)又要保持圖像的質(zhì)量，可以固定“像素大小”，增大“分辨率”的值。經(jīng)常在Internet上上傳圖像時(shí)，為了較快傳送圖像，要減小圖像的大小，在不影響觀看的情況下，可以減少“像素大小”欄中寬度和高度上的像素，從而減小圖像文件的大小。為了使圖像不至于變形，要選中“約束比例”（在“約束比例”前打勾）。改變寬度時(shí)，高度也按照相應(yīng)的比例變化，反之亦然。同時(shí)，改變像素大小，必須選中重定圖像像素復(fù)選框。Photoshop會自動地給新圖像分配新的顏色值。3．調(diào)整圖像的畫布大小 畫布是指圖像周圍的工作空間。調(diào)整畫布會改變圖像的像素尺寸，但不會改變圖像的分辨率。增大畫布時(shí)，添加的畫布會以背景填充在圖像的周圍；減少畫布會將圖像裁切掉。 “畫布大小”命令在“圖像”菜單中，執(zhí)行“畫布大小”命令，彈出“畫布大小”對話框如圖3.20所示。在“新建大小”的寬度和高度上輸入相應(yīng)值就可以增減畫布大小。4．圖像的濾鏡效果 利用Photoshop的濾鏡功能很容易實(shí)現(xiàn)對圖像進(jìn)行各種特殊效果處理，使圖像具有美學(xué)藝術(shù)創(chuàng)作效果。Photoshop自帶了豐富的濾鏡效果，十幾組之多，每組又有很多種，為我們的創(chuàng)意提供了強(qiáng)大的支持。除此之外，網(wǎng)絡(luò)上還有其他的第三方軟件作為Photoshop的插件可以使用，使Photoshop有了更大的魅力。 單擊“濾鏡”菜單，彈出下拉菜單如圖3.22所示。點(diǎn)擊每組濾鏡效果右邊的小黑箭頭會有子菜單，包括具體的濾鏡效果。 幾個簡單的濾鏡效果。（1）圖像的浮雕效果（2）馬賽克拼貼效果（3）繪圖筆素描效果3.7.4工具箱中常用工具的使用1．選擇工具與移動工具 處理圖像很多情況下是對圖像的局部進(jìn)行處理，所以在處理之前首要的工具就是對要處理的局部進(jìn)行區(qū)域的選擇，我們要介紹的選擇工具就是要完成這樣的任務(wù)，即創(chuàng)建選區(qū)。Photoshop工具箱中提供了選框、套索、魔棒三組用于創(chuàng)建選區(qū)的工具，統(tǒng)稱為選擇工具。如圖3.29所示。2．裁切工具3．圖章工具 圖章工具具有類似復(fù)制圖像的功能。Photshop的工具箱中提供了兩種圖章工具，如圖3.37所示。4．漸變工具 漸變工具包括線形漸變工具、放射狀漸變工具、角狀漸變工具、對稱漸變工具、鉆石狀漸變工具。這些漸變工具用法相同，只是產(chǎn)生的漸變效果不同。3.7.5圖層的概念以及圖層的基本操作1．圖層的概念 圖層是Photoshop提出的最有價(jià)值的概念之一，正是由于圖層的使用，才使得Photoshop的圖像處理功能得以淋漓盡致地發(fā)揮。 圖層的概念是把圖像看作是一層層的疊加。類似于畫家作畫，先畫遠(yuǎn)景作為背景，再畫中間景，最后畫近景。Photoshop的圖層，就象是在背景，中間景，近景之間加了一張透明的玻璃，對每個圖層的操作就好象是在玻璃上操作，任何操作都不會影響其他圖層。換句話說就是，每個圖層都可以獨(dú)立于其他圖層進(jìn)行繪畫、編輯、移動、刪除等操作，而且各層的不透明度可以隨時(shí)更改，圖層的透明部分能顯示其下一層圖像，不透明部分則遮蓋下一層的圖像。圖層的疊放順序也可以調(diào)整，整體圖像的外觀是所有圖層的總體體現(xiàn)。一幅圖像可以由多個圖層疊加而成。Photoshop允許在一幅圖中創(chuàng)建100多個圖層，每個圖層都有自己的混合模式和不透明度。一般的多層圖像的最底層為背景層，如果在創(chuàng)建圖像時(shí)，在“新建”對話框的“文檔背景”選項(xiàng)中選擇“透明”，則新創(chuàng)建的圖像就是沒有背景層的單圖層的圖像，這樣的圖像只能以Photoshop的格式存儲。對圖層的操作主要通過“圖層”菜單和“圖層控制面板”來完成。菜單的使用比較簡單，我們重點(diǎn)介紹一下“圖層控制面板”。“圖層控制面板”如圖3.49所示。2．圖層的用法（1）增加圖層（2）刪除圖層（3）顯示圖層或隱藏圖層（4）當(dāng)前工作圖層（5）改變圖層的順序（6）圖層的關(guān)聯(lián)3.7.6Photoshop中的蒙版 蒙版是Photoshop處理圖像很重要的一種高級技術(shù)，，其主要用途有兩個：一個是用來隔離和保護(hù)圖像中的某一部分區(qū)域，使之不受編輯修改等操作影響，與建立選區(qū)的作用類似，可以將圖像的修改局限在圖像的某一區(qū)域中；另一個是控制不同圖層之間的顯示效果。 Photoshop的蒙版主要有兩種模式：快速蒙版模式和圖層蒙版模式。1．快速蒙版模式 快速蒙版作為讓用戶創(chuàng)建和查看圖像的臨時(shí)蒙版，可以將圖像的任何選區(qū)作為蒙版進(jìn)行編輯。將選區(qū)做為蒙版編輯的優(yōu)點(diǎn)是幾乎可以使用任何Photoshop工具或?yàn)V鏡修改蒙版。例如可以使用矩形選框工具創(chuàng)建一個矩形選區(qū)，進(jìn)入快速蒙版模式并使用畫筆擴(kuò)展或收縮選區(qū)。畫筆顏色為白色選區(qū)被擴(kuò)大；畫筆顏色為黑色蒙版區(qū)域被擴(kuò)大。2．圖層蒙版模式 圖層蒙版是浮在圖層之上的一塊擋板，它不改變圖層中的圖像像素，只是用來控制該層圖像各部分透明效果。使用圖層蒙版的功能對圖像合成大有幫助。 添加圖層蒙版的方法有兩個，一個是利用圖層控制面板；另一個是利用“圖層”菜單。 利用圖層控制面板添加蒙版的方法是：首先在圖層面板上選中要添加蒙版的圖層，接著在面板的下面用鼠標(biāo)單擊添加蒙版圖標(biāo)，在該層縮略圖后面就會出現(xiàn)白色的方塊，即為該層添加了白色蒙版（層中的圖像沒有變化）。若按住Alt鍵的同時(shí)用鼠標(biāo)單擊添加蒙版圖標(biāo)，則在該層縮略圖后面就會出現(xiàn)黑色的方塊，即為該層添加了黑色蒙版（層中的圖像完全不顯示）。 利用“圖層”菜單添加圖層蒙版的方法是：執(zhí)行“圖層”→“添加圖層蒙版”命令，選擇顯示全部，生成的就是白色蒙版；選擇隱藏全部生成的是黑色的蒙版。3.7.7通道的概念 通道具有存放顏色信息以及建立和存儲選擇區(qū)域的作用。 每幅圖像都具有顏色信息通道。如RGB模式的圖像都有內(nèi)定的紅、綠、藍(lán)三個顏色信息通道以及一個用于編輯圖像的復(fù)合通道。如圖3.57所示是一個RGB模式的圖像的顏色信息通道。 同時(shí)，對于某些選區(qū)，我們也可以以通道的形式將其保存，這樣的通道叫Alpha通道。當(dāng)需要我們存儲的選區(qū)時(shí)，可以將Alpha通道調(diào)出。 視頻和基于計(jì)算機(jī)的動畫已成為多媒體系統(tǒng)的基本媒體并且是多媒體計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)之一。計(jì)算機(jī)能處理生動的圖形、圖像和動畫使得多媒體計(jì)算機(jī)更具有影響力。在多媒體應(yīng)用中視頻圖像的處理也是最困難的部分。所謂視頻信號的處理主要包括視頻圖像的獲取、壓縮和存儲，各種編碼技術(shù)、變換技術(shù)和傳輸技術(shù)等。4.1活動圖像 由于人眼的惰性，在亮度信號消失后約1/20秒內(nèi)仍然保留著圖像?；顒訄D像正是根據(jù)這一特性產(chǎn)生的。多幅連續(xù)的圖像以每秒25幀的速度均勻地播放，我們就會感到這是一幅真實(shí)的活動圖像。電影和電視都是根據(jù)這一原理來設(shè)計(jì)的，計(jì)算機(jī)的活動圖像也是如此?；顒訄D像一般分為動畫和視頻兩類。 用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的動畫與電影動畫片的制作一樣，分造型動畫和幀動畫兩種。造型動畫是先對活動對象分別造型，然后用對象組成畫面。幀動畫是由一幅幅連續(xù)的畫面組成的圖形序列。視頻主要指影像視頻。它也由連續(xù)的畫面組成，但畫面是自然景物或?qū)嶋H人物的圖像。在計(jì)算機(jī)中處理時(shí)必須全部數(shù)字化。但它終歸是脫胎于電視技術(shù)，處處受到電視的影響。多媒體應(yīng)用中的一個關(guān)鍵技術(shù)是要解決視頻信息的獲取、壓縮、播放及通信等問題。4.1.1動畫 多媒體系統(tǒng)中說的動畫是特指基于計(jì)算機(jī)的動畫。意即我們通過計(jì)算機(jī)圖形工具來實(shí)現(xiàn)的動畫。計(jì)算機(jī)動畫的制作分為以下幾個步驟。 （1）通過繪圖程序繪制圖形或光學(xué)掃描輸入圖形/圖像并進(jìn)行后處理。 （2）加入前景和背景為最終的動畫構(gòu)成單個的動畫幀。（3）在運(yùn)動畫面的一個關(guān)鍵位置到另一個關(guān)鍵位置的變化過程中加入一些中間過渡的幀。主要技術(shù)包括線性插值法和樣條函數(shù)法等。后者的平滑效果要好于前者。如圖4.1所示是一個用線性插值法在物體上拋動畫中插入中間幀的示例。為了能在計(jì)算機(jī)上顯示，動畫幀在顯示前必須被轉(zhuǎn)換為位圖且圖像的傳送時(shí)間不能超過100ms。4.1.2視頻技術(shù)1．模擬視頻（1）掃描原理（2）同步（3）分辨率（4）彩色電視（5）彩色電視制式2．?dāng)?shù)字視頻 計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)中要把前述模擬視頻技術(shù)應(yīng)用于計(jì)算機(jī)圖像處理中，它們之間的差別在于掃描模式的不同；電視亮度和色度為復(fù)合編碼，而計(jì)算機(jī)的圖像工作在RGB空間；電視顯像管和計(jì)算機(jī)顯示器的分辨率多不相同。電視數(shù)字化的方法有兩種。（1）先從彩色電視圖像中分離出彩色電視信號，然后數(shù)字化。即先分離成YUV、YIQ或RGB彩色空間中的分量信號，然后用三個A／D轉(zhuǎn)換器分別對它們進(jìn)行數(shù)字化。（2）先對彩色電視信號進(jìn)行數(shù)字化，然后在數(shù)字域中進(jìn)行分離，以獲取所希望的YUV、YIQ或RGB分量信號。用這種方法對電視圖像數(shù)字化時(shí)，用一個高速A/D轉(zhuǎn)換器即可實(shí)現(xiàn)視頻信號的發(fā)送與接收。計(jì)算機(jī)彩色視頻信號發(fā)送與接收的原理如圖4.4所示。3．VGA顯示 PC機(jī)通過顯示器來輸出圖形和圖像。其原理和電視基本相同，但也存在一些差異。電視機(jī)的每幀圖像行數(shù)為625行，每秒25幀。而顯示器為每幀480行，每秒60幀，有的甚至能達(dá)到每幀1024行。顯示器要通過顯示卡才能工作。早期為PC機(jī)配套的顯示器有兩種：單色顯示器（MDA）和彩色圖形顯示器（CGA），MDA只能顯示黑白信息而CGA分辨率又較低（320×200），許多場合不能滿足要求。后來又相繼推出了增強(qiáng)型圖形顯示器（EGA）和視頻圖形陣列顯示器（VGA）。特別是VGA顯示器在分辨率、顏色、容量、速度等方面有了明顯地改進(jìn)和提高，目前已成為國際市場上個人計(jì)算機(jī)的一種標(biāo)準(zhǔn)。 顯示卡向顯示器發(fā)出的信號有兩類，即同步信號和亮度信號。同步信號分行同步與幀同步兩種。亮度為紅綠藍(lán)（RGB）三色的亮度分量，三色亮度信號分別用來控制各自的電子束的電壓強(qiáng)度，顯示器上的一個點(diǎn)實(shí)際由三色元素點(diǎn)構(gòu)成，不同色的電子束只通過相應(yīng)的顏色元素點(diǎn)。 亮度信號是從0至最高電位范圍之間的電平值，標(biāo)準(zhǔn)VGA規(guī)定亮度分為64級。每一個亮點(diǎn)由三個色點(diǎn)組成，則某一時(shí)刻該點(diǎn)可能顯示的顏色和亮度可用三原色分量[R，G，B]來表示。[0，0，0]時(shí)為黑，[63，0，0]時(shí)為紅，[0，63，0]時(shí)為綠，[0，0，63]時(shí)為