第一章 多媒體基本概念

第一章多媒體概念(gàiniàn)多媒體基本概念多媒體元素(yuánsù)多媒體信息的數(shù)據(jù)壓縮多媒體系統(tǒng)多媒體技術(shù)共三十三頁1.1多媒體基本概念媒體與多媒體媒體分類(fēnlèi)

多媒體的關(guān)鍵特性共三十三頁1.1.1媒體與多媒體媒體：是指傳播信息的介質(zhì)。準(zhǔn)確的說，媒體又稱媒質(zhì)或媒介，是信息表示、信息傳遞和信息存儲的載體。多媒體是指將多個不同但相互(xiānghù)關(guān)聯(lián)的媒體綜合集成在一起而產(chǎn)生的一種傳播、存儲和表現(xiàn)信息的全新載體。多媒體經(jīng)常作為多媒體技術(shù)的同義詞。共三十三頁1.1.2媒體分類(fēnlèi)

按承載信息的方式來劃分感覺媒體、表示媒體、顯示媒體、存儲媒體、傳輸媒體按計算機處理數(shù)據(jù)的形式來劃分文本、聲音、圖形(túxíng)、圖像、動畫和視頻從人機交互的角度來劃分視覺、聽覺、觸覺、嗅覺和味覺共三十三頁1.1.3多媒體的關(guān)鍵(guānjiàn)特性信息(xìnxī)載體的多樣化信息載體的集成性信息載體的交互性共三十三頁1.2多媒體元素(yuánsù)文本圖形圖像(túxiànɡ)聲音動畫視頻共三十三頁1.2.1文本(wénběn)文本文件非格式化文本文件，如“.txt”文件；格式化文本文件，如“.doc”文件。微機(wēijī)中ASCII編碼GB-2312編碼計算機獲取文字的方法鍵盤、手寫、語音、OCR共三十三頁1.2.2圖形(túxíng)圖形一般指由計算機繪制的畫面如直線、矩形(jǔxíng)、圓、圓弧、任意曲線和圖表等，機械結(jié)構(gòu)圖、建筑結(jié)構(gòu)圖都是典型的組合圖形。圖形文件只記錄生成圖的算法和圖上的某些特征點，因此又稱為矢量圖。共三十三頁1.2.3圖像(túxiànɡ)圖像是指由輸入設(shè)備捕捉的實際場景畫面，或以數(shù)字化形式存儲的任意畫面，它用數(shù)字來描述像素點、強度和顏色。 靜止的圖像就象一個矩陣，由一些排成行列的點組成(zǔchénɡ)，這些點稱之為像素點，這類圖像又稱為位圖。計算機中常用的圖像文件 BMP、GIF、JPG共三十三頁1.2.4聲音(shēngyīn)聲音是一種(yīzhǒnɡ)物體震動產(chǎn)生的波 按照其頻率的不同，可分為次聲波（頻率低于20Hz）、超聲波（頻率高于20kHz）和可聽聲波（頻率在20Hz與20kHz之間），可聽聲波也稱為音頻波。常用的聲音文件 WAV、MID、MP3共三十三頁1.2.5動畫動畫是動態(tài)圖畫。實質(zhì)是一幅幅靜態(tài)圖像的連續(xù)播放，一幅靜態(tài)圖像稱為一幀。計算機設(shè)計(shèjì)動畫方法有兩種造型動畫、幀動畫。常用的動畫文件 GIF、FLI/FLC、SWF共三十三頁1.2.6視頻(shìpín)將若干幅有聯(lián)系的圖像畫面（幀）連續(xù)播放便形成(xíngchéng)了視頻 視頻的每一幀，實際上就是一幅靜態(tài)圖像，多幅圖像連續(xù)播放（電影的播放速度是24幀／秒），對于人眼就會產(chǎn)生圖像“動”的效果。計算機中主要的視頻文件 AVI、MPG、ASF共三十三頁1.3多媒體信息的數(shù)據(jù)壓縮(shùjùyāsuō)多媒體數(shù)據(jù)壓縮概述數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)壓縮方法(fāngfǎ)

多媒體數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)共三十三頁1.3.1多媒體數(shù)據(jù)壓縮(shùjùyāsuō)概述多媒體信息的數(shù)據(jù)量冗余的基本概念數(shù)據(jù)(shùjù)冗余的種類共三十三頁多媒體信息的數(shù)據(jù)量1聲音數(shù)據(jù)量=（采樣頻率×量化位數(shù)×聲道數(shù)×聲音持續(xù)時間）／8電話(diànhuà)話音(8k×8×1×3600)/8=28125(KB)≈27.47(MB)CD音樂(44.1k×16×2×3600)/8=635040(KB)≈620(MB)5.1聲道（44.1k×16×5.1×3600）/8=1581398(KB)≈1544(MB) ≈1.5(GB)共三十三頁多媒體信息的數(shù)據(jù)量2靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)量=（垂直方向分辨率×水平方向分辨率×顏色深度(shēndù)）／8真彩色位圖圖像分辨率為640×480，顏色數(shù)為16777216：

(640×480×24)／8=900(KB)

相機(如NikonD200)拍攝的照片圖像分辨率為3882×2592，顏色深度為24位： (3882×2592×24)／8≈29479(KB)≈28.8(MB)共三十三頁多媒體信息的數(shù)據(jù)量3動態(tài)視頻數(shù)據(jù)量=（分辨率×顏色深度）×幀頻×播放時間／8 彩電PAL制式幀頻為25，每幀畫面為625行，寬高比為4:3，每秒數(shù)據(jù)量：((625×4/3)×625×24)×25／8≈38147(KB)≈37.25(MB)需要的傳輸帶寬為312.5Mbps；每小時的數(shù)據(jù)量約為131GB；在650MB的光盤中只能(zhīnénɡ)存放不到18秒的視頻。高清晰度電視（HDTV）分辨率為1920×1080，幀頻為30，每秒數(shù)據(jù)量為：(1920×1080×24)×30／8=182250(KB)≈177.98(MB)需要的傳輸帶寬為1423.8Mbps；每小時的數(shù)據(jù)量約為626GB。共三十三頁冗余(rǒnɡyú)的基本概念多媒體信息的數(shù)據(jù)量=信息量＋冗余數(shù)據(jù)量多媒體信息的數(shù)據(jù)冗余主要體現(xiàn)(tǐxiàn)在兩個方面冗余的具體表現(xiàn)是相同或相似信息的重復(fù)無法傳遞或播出的信號，這部分信號的數(shù)據(jù)可以被壓縮剔除共三十三頁數(shù)據(jù)(shùjù)冗余的種類空間冗余時間冗余結(jié)構(gòu)冗余知識冗余視覺(shìjué)冗余聽覺冗余編碼冗余共三十三頁1.3.2數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)(jìshù)基礎(chǔ)熵的概念(gàiniàn)量化數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的性能指標(biāo)共三十三頁熵的概念(gàiniàn)信息熵 用來(yònɡlái)表示一條信息中真正需要編碼的信息量，即該信息數(shù)據(jù)壓縮的理論極限。信源S的熵定義為： H(s)=∑pilog2(1/pi) pi是符號Si在S中出現(xiàn)的概率； log2(1/pi)表示包含在Si中的信息量，也就是編碼Si所需要的位數(shù)。 例如一幅灰度圖像采用256級灰度，如果一個像素點取值每一個灰度級的概率均為pi=1／256，則每一個灰度級的編碼需要8個二進制位，即每一個像素點就需要8位編碼表示。共三十三頁熵計算(jìsuàn)實例有一幅(yīfú)100個像素組成的灰度圖像，灰度共有5級，分別用符號A、B、C、D和E表示，100個像素中各級灰度的像素數(shù)如下：灰度級灰度A灰度B灰度C灰度D灰度E像素個數(shù)

502510105如果用3個二進制位表示5個等級的灰度值，也就是每個像素用3位表示，編碼這幅圖像總共需要300位；按照香農(nóng)理論，這幅圖像的熵為：

H(s)=(50/100)log2(100/50)+(25/100)log2(100/25)+(10/100)log2(100/10)+(10/100)log2(100/10)+(5/100)log2(100/5) ≈1.88(bit) 這就是說每個符號用1.88位表示，100個像素需用188位。共三十三頁量化采樣率與比特率量化處理(chǔlǐ)

頻帶(Hz)帶寬(kHz)采樣頻率(kHz)量化位數(shù)聲道數(shù)比特率(kbps)電話200~32003.088164遠程會議50~70007.016161256數(shù)字音頻光盤20~2000020.044.11621411.2數(shù)字音頻帶20~2000020.048.01621536共三十三頁數(shù)據(jù)壓縮(shùjùyāsuō)技術(shù)的性能指標(biāo)信息壓縮比壓縮后多媒體信息的質(zhì)量(zhìliàng)

壓縮和解壓縮的速度數(shù)據(jù)壓縮處理的硬件和軟件開銷共三十三頁1.3.3數(shù)據(jù)壓縮(shùjùyāsuō)方法根據(jù)解碼后數(shù)據(jù)是否能夠完全無損地恢復(fù)原始數(shù)據(jù)來進行劃分無損壓縮、有損壓縮根據(jù)壓縮方法的原理進行分類預(yù)測(yùcè)編碼、統(tǒng)計編碼、變換編碼、行程編碼、算術(shù)編碼、量化與向量量化編碼、分頻帶編碼、結(jié)構(gòu)編碼以及基于知識的編碼等共三十三頁1.3.4多媒體數(shù)據(jù)壓縮(shùjùyāsuō)標(biāo)準(zhǔn)

音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)（MP3）靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)（JPEG）運動(yùndòng)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)（MPEG）視頻通信編碼標(biāo)準(zhǔn)（H.264）共三十三頁1.4多媒體系統(tǒng)共三十三頁1.4.1多媒體硬件(yìnɡjiàn)系統(tǒng)共三十三頁1.4.2多媒體軟件系統(tǒng)多媒體系統(tǒng)軟件多媒體支撐(zhīchēng)軟件多媒體應(yīng)用軟件共三十三頁1.5多媒體技術(shù)多媒體技術(shù)特點(tèdiǎn)

多媒體關(guān)鍵技術(shù)共三十三頁1.5.1多媒體技術(shù)特點(tèdiǎn)

集成性與控制性交互性與實時性非線性與靈活性共三十三頁1.5.2多媒體關(guān)鍵技術(shù)多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)信息(xìnxī)展現(xiàn)與交互技術(shù)多媒體通信技術(shù)虛擬現(xiàn)實技術(shù)共三十三頁內(nèi)容(nèiróng)總結(jié)第一章多媒體概念。是指將多個不