920411-计算机基础讲义-第四章 计算机多媒体技术

千千静听是一款免费的国产音频播放软件，它最早
由郑南岭开发，主要功能有播放、音效、转换、显
示歌词等，几乎支持所有常见的音频格式，包括 MP3、MIDI、MP4、WMA、WAVE、RM等格式， 以及AVI、数字多媒体的基本理论与应用工具
◦ 多媒体的表示形式
声音、图像、视频等
◦ 多媒体开发工具
Authorware 、Photoshop和Flash 等
◦ 网页设计
Dreamweaver
• 多媒体技术（Multimedia Technology）起源于上 世纪80年代中期，人们开始使用计算机处理图像、
数字多媒体的数据量很大，无论数字声音、图像、 动画还是视频，都需要大容量的存储设备和一定的 网络带宽来满足其存储和传输的需要。因此，有必 要对多媒体数据进行压缩，本节以数字图像为例， 简要介绍多媒体数据的压缩。
数字图像压缩是指在满足一定图像质量要求的前提 下，以最小位数来表示原始图像的技术。由于图像 数据的冗余度较大，对图像进行压缩可减小存储空 间，提高传输速度，使用时再将数据进行解压缩， 还原图像。图像压缩可分为无损压缩和有损压缩两 种，衡量压缩技术的主要参数是压缩比、恢复效果、 压缩和解压缩的速度等。
关键参数，用每秒钟采样的次数表示，单位为赫兹 （Hz）。采样率越高，声音录制质量越好，但所占 的存储空间越大。若以44.1KHz的采样率对一首 CD 音质的立体声（每个样本需要32位的存储空间） 进行采样时，长度为1分钟的音乐需占10MB 的存 储空间。而采用11KHz的采样率录制同样声音，文 件大小仅为前者的四分之一。
多媒体技术是利用计算机对以上多种媒体信息进行
采集、处理、存储和传输技术的总称，具有集成性、 交互性以及实时性等特点。
• 集成性表现在信息和设备集成两个方面，信息集成是指 各种媒体信息有机地组成一个整体，设备集成是指多媒 体设备集成为一个整体，如键盘、鼠标、打印机、扫描 仪、数码相机、摄像机、音箱等设备可以与计算机联合 工作，实现媒体信息的输入和输出。
• ii) 扫描仪获取图像：扫描仪可以把现有的印刷图像，
包括照片、图片、纸质文件等放在平板上，利用光 栅反射将图像转换为数字位图。
位图图像的属性参数主要包括分辨率和颜色深度。
分辨率是指图像中含有像素的数目，用“列数×行 数”表示，如位图分辨率可设为800×600或 1280×1024等。对于大小相同的图像，分辨率越
• 实时性是指具有相关关系的声音、文字、图形等各种媒 体信息能够被实时、同步地处理和显示，例如多媒体视 频中，声音、图像与文字的变化保持严格同步。
• 多媒体系统是指能够综合处理多媒体信息的计算机 系统，主要包括多媒体硬件、多媒体操作系统、多 媒体数据库和多媒体网络传输等部分。多媒体硬件 主要包括音频和视频的输入、输出设备，例如声卡、 视频卡、CD-ROM或DVD-ROM等，它们可以实现
播放数字声音，需要将数字声音文件从存储器传送
到微处理器，然后在发送到声卡中。声卡可以将声
音数据解压，并转换为模拟信号，这样可以听到计 算机播放出的声音。
• Windows的附件录音机可以实现数字声音的录制和
播放，是最简单的数字声音处理工具。点击“开始” 菜单，选择“程序”/“附件”/“娱乐”/“录音 机”，打开录音机，其用户界面如图4-2所示。录
WMA（Windows Media Audio，Windows媒体音 频）是微软推出的Windows 操作系统平台的音频 格式，文件扩展名为.wma。WMA的压缩率较高， 可达到18:1，且音质较好，适于网络播放。此外， WMA还增加了安全措施，通过加入DRM（Digital Rights Management，数字版权管理）防止盗版。
• 1. 数字音频基础 • ●数字音频的形成
• 日常生活中的音频（声音）要进入计算机系统必须经过数字化的 过程，包括采样、量化和编码三个步骤。
• 首先是通过声卡采集外界声音，利用麦克风输入口或Line-in音频 输入口录制的声音由空气的震动引起，造成声卡的电压变化（如 图4-1a所示）。声卡的A/D（模拟/数字）转换器每隔固定的时 间采集获取的电压值，这个过程称为采样（如图4-1b所示）。
RA格式
RA（RealAudio，实时音频）是Real Networks 公司开发的一种流式音频文件格式，是RM （RealAudio，实时媒体）格式的一部分。RA格式 的压缩率较高，文件体积小，适于在线播放。
• 目前，数字音频软件可以分为两大类，即音频播放 软件和音频编辑软件。音频播放软件可以播放多种 不同格式的数字音频文件。目前，音频播放软件的 种类很多，如Nullsoft Winamp 、千千静听和 Windows Media Player等，用户可以组织和更改
音频文件格式，通过创建播放列表可以随时播放喜
爱的音频文件。音频编辑软件可以完成音频的录制、 混合、编辑和控制等操作，其中以 Adobe Audition最为著名。
Winamp是Nullsoft公司在1997年推出的一款音频 播放软件,它是早期支持MP3格式的播放器之一。此 外，Winamp还支持MP2, CD-Audio, Line-In等 多种音频格式。Winamp播放器可以从Winamp官 方网站下载， Winamp5.6的用户界面如图4-3所示。
• 交互性是指用户和计算机可以进行交互沟通，用户可以 根据需要选择信息，而不是单方面被动接受信息。因此， 交互性是多媒体技术区别于传统信息媒体的一个关键特 征。随着人工智能技术的发展，人机交互在交识别，提高了人机交互效率。
国际电信联盟）将媒体定义为感觉媒体 （Perception Media）、表示媒体 （Representation Media）、显示媒体 （Presentation Media）、传输媒体 （Transmission Media）和存储媒体（Storage Media）5类。计算机处理的媒体主要是表示媒体， 包括文字、声音、图像、动画和视频等形式。
编辑、控制和效果处理功能，可以编辑波形，制作 高质量的音频作品。
1. 数字图像基础
数字图像是以数字的形式存储和处理的图像。根据 数字图像的创建方式，可分为位图图像和矢量图形。
位图图像是由阵列网格点组成，每个点的颜色都以
二进制数字形式存储和表示。也就是说，一幅图像 被分成很多栅格（称为像素Pixel），每个栅格都用
• 然后，将采样后的电压利用一定长度的二进制符号来表示的过程 称为量化（如图4-1c所示），例如8个二进制比特可以分为256 个等级，数值范围0-255。
• 量化后的数值是最简单和直接的编码形式。一般来说，由于多媒 体数据量较大，通常要进行适当的压缩编码，达到有效存储和传 输的目的。
采样率是决定数字声音质量和存储空间大小的一个
• JPEG（Joint photographic Experts Group ，联
合图片专家组）是由联合图片专家组开发的一种带 有内置压缩的图形格式，文件的扩展名为.jpg 或.jpeg。JPEG支持有损压缩，在压缩过程中会丢
失一些数据，但压缩比较高，能够存储在较小的文 件中。JPEG格式较为灵活，压缩程度可在创建或转 换JPEG文件时进行控制，支持不同的压缩比例、多 级别压缩，是目前网络上最受欢迎的图像格式。
声音、动画和视频等数字媒体信息并进行信息交互。 计算机技术和信息技术的快速发展,有效地推动了多
媒体技术的普及和应用，彻底改变了人类社会传统 的信息表示和传播方式。特别是近年来，多媒体技 术与网络相结合，进一步拓展了多媒体的应用范围， 在商业、教育、出版业和服务业等领域得到了广泛 应用。
• 媒体是指信息的表示形式或载体。1993年，ITU （International Telecommunication Urnel Streaming和ASIO等高级 音频流输出方式、64比特混音、AddIn插件扩展技
术，具有资源占用低、运行效率高，扩展能力强等 特点，受到用户的青睐。
Adobe Audition是Adobe 公司开发的一款专业级 音频编辑软件，其前身Cool Edit Pro是一款优秀的 数字音频编辑器，可以制作MP3格式音频文件。 Audition 功能强大，操作灵活，具有高级的混合、
高，图像越清晰，同时所占存储空间越大。颜色深
度是在图像中可用颜色的数量，深度越大，可用颜 色的数量越多，位图图像越接近真实景象。
• 矢量图形的产生、处理和存储方式与位图不同，是 根据几何特性绘制图形，常用于线段绘图，如绘制 直线、曲线等图元组成图像。矢量图形的优点之一 就是能够被任意放大、缩小而不损失细节和清晰度， 也不会扭曲。存储矢量图形时，只需存储图元的位 置、大小等属性，因此矢量图形的另一个优点是占 用的存储空间较小。但是矢量图形通常有卡通图画 的外观，真实感较差。
件的体积，可以适当降低音频的采样率、量化位数 和声道数，但音质也因此降低。
MP3（Moving Picture Expert Group Audio Layer3，MPEG音频第三层）是采用国际音频压缩 标准MPEG-1中第三层编码模式的音频文件格式， 文件扩展名为.mp3。MP3格式的压缩率较高，可 以达到10:1至12: 1，而且音质较好，仅次于WAV， 可以被多种播放软件支持。因此MP3成为目前使用 最广泛、最受欢迎的音频格式，特别适合网络应用。
日常生活中模拟信号和计算机所需的数字信号的相 互转换，以及海量多媒体信息的存储。多媒体操作 系统除具备操作系统的基本功能外，还需要管理和 控制多媒体信息和设备，实现多媒体系统的协调工 作等。
• 多媒体系统中信息是以数字化形式存储和表示的。 数字化信息的优势非常明显，例如实现远距离传输、 无失真的复制、有效的信息加密以及知识产权的保 护等。除此之外，数字化的多媒体数据可以进行压 缩存储，节省存储空间，降低网络传输所需的带宽。 近年来，随着嵌入式技术的发展，人们甚至可以利 用家电或小型数字设备进行多媒体信息处理，有力 地推动了数字多媒体的普及。