多媒体技术基础
920780-大学计算机基础-第七章-多媒体技术基础知识
7.2多媒体技术的研究内容和应用领域
7.2.1 多媒体技术的研究内容 多媒体技术研究内容主要包括感觉媒体的表示技术、数 据压缩技术、多媒体数据存储技术、多媒体数据的传输 技术、多媒体计算机及外围设备、多媒体系统软件平台 等。
1．多媒体数据压缩/解压缩算法与标准 2．多媒体数据存储技术 3．多媒体计算机硬件平台和软件平台 4．多媒体开发和编著工具 5．网络多媒体与Web技术 6．多媒体数据库与基于内容的检索技术 7．多媒体应用和多媒体系统开发
示1分钟，则需要： 1280×1024×3×30×60 ≈ 6.6 GB
2.图像的数字化
• 采样 用多少个像素点的“列数×行数”表示，分辨率越高，图像越 清晰，存储量也越大。
• 量化 量化是在图像离散化后，将表示图像色彩浓淡的连续变化值离 化为整数值的过程。 把量化时所确定的整数值取值个数称为 量化级数,也称为颜色深度.
1991年，在第六届国际多媒体和CD-ROM大会上宣布了扩展结构系统标 准CD-ROM/ XA，从而填补了原有标准在音频方面的缺陷，经过几年的发展， CD-ROM技术日趋完善和成熟。而计算机价格的下降，为多媒体技术的实 用化提供了可靠的保证。
1992年，正式公布MPEG-1数字电视标准，它是由运动图像专家组（
moving picture expert group）开发制定的。MPEG系列的其他标准还有
MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7和现正在制定的MPEG-21。
1993年，“多媒体计算机市场协会”又推出了 MPC的第二个标准，其中包括全动态的视频图像， 并将音频信号数字化的采集量化位数提高到16位。
采样频率和量化参数比较
3.常见声音文件格式
（1）CD （2）WAV （3）MP3 （4）WMA
第四章多媒体技术基础总结
ASF文件—— .ASF/.WMA ASF和WMA都是微软公司针对Real公司开发的 新一代网上流式数字音频压缩技术。这种压缩技 术的特点是同时兼顾了保真度和网络传输需求， 所以具有一定的先进性。可以利用WinAMP或媒 体播放机播放。
AIFF文件——.AIF/.AIFF
苹果公司开发的声音文件格式，被Macintosh平 台和应用程序所支持。
奈奎斯特采样定理：采样频率≥2×信号最高频率。 目前最常用的三种采样频率分别为：电话效果（11 kHz）、FM电台效果（22 kHz）和CD效果（44.1 kHz）。
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2）量化
量化：对声波波形幅度的数字化。
量化位数：量化时采用的二进制位数，位数 越多，精度也越高，音质越细腻。 例如， 用16个二进制位（bit）表示声音，可将声 音强度分为216 =65536级。 每秒声音的数据量 =采样频率×量化位数×声道数/8（字节）
2）图像量化是将采样值划分成各种等级，用一 定位数的二进制数（量化字长）来表示采样 的值。
量化字长（也称颜色深度）越大，则越能真 实地反映原有图像的颜色。但得到的数字图 像的容量也越大。
3）图像编码是按一定的规则，将量化后的数据 用二进制数据存储在文件中。 位图文件（.bmp）：Microsoft Windows 中使用的一种非压缩图像文件格 35 式。
RGB模型（显示）：将红（Red）、绿 （Green）、蓝（Blue）三原色的色光以不同 的比例相加，以产生多种多样的色光。 CMYK模型（打印）：印刷四分色模式利用色 料的三原色混色原理，加上黑色油墨，共计四 种颜色混合叠加，形成所谓“全彩印刷”。四 种标准颜色是：
C：Cyan ＝ 青色；
M：Magenta ＝ 品红色（洋红色）。 Y：Yellow ＝ 黄色。
多媒体基础知识概述(共 96张PPT)
1.3.5 多媒体软件技术
多媒体软件技术主要包括以下六个 方面的内容： 多媒体操作系统 多媒体素材采集与制作技术 多媒体编辑与创作工具 多媒体数据库技术 超文本/超媒体技术 多媒体应用开发技术
多媒体操作系统
多媒体操作系统是多媒体软件的 核心。它负责多媒体环境下多任务的 调度、保证音频、视频同步控制以及 信息处理的实时性，提供多媒体信息 的各种基本操作和管理；具有对设备 的相对独立性与可扩展性。 Windows、OS/2 和Macintosh 操 作系统都提供了对多媒体的支持。
多媒体的定义
多媒体是融合两种或两种以上媒体的一种 人－机交互式信息交流和传播媒体，使用 的媒体包括文字、图形、图像、音频和视 频。
1.1.2 多媒体中的媒体元素及特征
多媒体媒体元素是指多媒体应用中 可显示给用户的媒体组成。
文本
动画
图形
图像
视频
音频
文本
文本分为非格式化文本文件和格式 化文本文件。 非格式化文本文件：只有文本信息 没有其他任何有关格式信息的文件，又 称为纯文本文件。如“.TXT ”文件。 格式化文本文件：带有各种文本排 版信息等格式信息的文本文件。 如“.DOC ”文件。
图像数据量大小 = 像素总数×图像深度÷8
例如：一幅 640×480 的 256 色图像为 640×480×8／8 = 307200 字节
Comparison:
宽度：271 高度：300 颜色：2 大小：9.9 KB
宽度：271 高度：300 颜色：4 大小：19.8 KB
Comparison:
在教育与培训方面的应用
多媒体技术使教材不仅有文字、静 态图像,还具有动态图像和语音等。使教 育的表现形式多样化，可以进行交互式 远程教学。 利用多媒体计算机的文本、图形、 视频、音频和其交互式的特点,可以编制 出计算机辅助教学 CAI( Computer Assisted Instruction )软件，即课件。
《多媒体技术基础》PPT课件
8.2.4 数据压缩技术
数字化了的视频和音频信号的数量之大是非常惊人的。 带来的问题
占用存储容量 降低通信干线的信道传输率 影响计算机的处理速度和播放效果 问题的解决：数据压缩 数据压缩：一般可以分为有损压缩和无损压缩两种。
数据压缩技术的性能指标
① 压缩比:指输入数据和输出数据比。 ② 图像质量：对于有损压缩，失真情况很 难量化，只能对测试的图像进行估计。而无损压缩 不存在这一问题。 ③ 压缩／解压速度：在静态图像中，对压 缩速度的要求没有对解压速度的要求严格；在动态 图像中，压缩、解压速度都有要求，因为需实时地 从摄像机或其他设备中抓取动态视频。 ④ 硬软件系统：有些压缩／解压工作可用 软件实现，在设计系统时必须充分考虑如下两个因 素：比较复杂的算法，压缩或解压过程比较长；比 较简单算法，压缩比和压缩效果比较差。
2.常用图像文件格式
•BMP和DIB格式文件 设备无关的位图格式文件，Windows环境中经常使用.
•GIF格式文件 Internet上的重要文件格式之一，最大不超过64 KB， 256色以内，压缩比较高，与设备无关。
•JPEG格式文件（.JPG） 利用JPEG方法压缩, Internet上重要文件格式之一， 适用于处理256色以上、大幅面图像。
例1分钟的数字视频容量
分辨率
采样深度 帧/秒
640×480 ×3 ×30 ×60 =1 658 880 000字节
时间
常用视频文件格式
•AVI（Audio-Video Interleaved）文件 将视频与音频信息交错地保存在一个文件中，较好地解决了音频 与视频的同步问题，已成为Windows视频标准格式文件。 •MOV文件 利用它可以合成视频、音频、动画、静止图像等多种素材。 •MPG(.mpg)文件 是按照MPEG标准压缩的全屏视频的标准文件。 •DAT文件 是VCD专用的格式文件，文件结构与MPG文件格式基本相同。
《多媒体技术应用》基础知识要点
《多媒体技术应用》基础知识要点多媒体技术应用基础知识要点
一、多媒体技术的概述
1、多媒体技术的定义及意义
2、多媒体技术的基本组成和特点
二、图像处理技术
1、数字图像的表示和处理
2、图像压缩算法及常用的图像文件格式
3、图像特征提取和图像识别技术
三、音频处理技术
1、音频的数字化表示和处理
2、音频压缩算法及常用的音频文件格式
3、音频合成和音频识别技术
四、视频处理技术
1、视频的数字化表示和处理
2、视频压缩算法及常用的视频文件格式
3、视频编辑和视频处理技术
五、动画技术
1、动画的基本原理和制作方法
2、动画的应用领域和技术发展趋势
六、多媒体系统与应用
1、多媒体系统的硬件平台和软件支持
2、多媒体技术在教育、娱乐、广告等领域的应用
3、多媒体技术在虚拟现实、增强现实等领域的应用
附件：
本文档附带以下附件：
1、图像处理示例代码
2、音频处理示例代码
3、视频处理示例代码
4、动画制作示例代码
法律名词及注释：
1、版权：指对著作权人在法律上对其创作的作品享有的权益，包括复制、发行、演出等权利。
2、数字版权管理（DRM）：指通过技术手段保护数字内容的版权，包括加密、授权管理等。
3、数字水印：指在数字媒体中嵌入特殊的标记信息，用于验证媒体的真实性和版权归属。
4、音视频特许权：指在商业使用中，音频和视频内容的许可和授权事宜。
5、数字内容安全：指通过技术手段保护数字内容的安全性，包括防止盗版、篡改和未授权传播等。
第1章 多媒体技术基础知识
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多媒体技术就是计算机综合处理声、文字、图信息的技 术，具有集成性、实时性和交互性。
它集文字、声音、图像、视频、通信等多项技术于一体， 采用计算机的数字记录和传输传送方式，对各种媒体进行处 理，具有广泛的用途。
多媒体技术的研究涉及计算机硬件、计算机软件、计算 机网络、人工智能、电子出版等，其产业涉及电子工业、计 算机工业、广播电视、出版业和通讯业等。
本教材主要讨论文字、图像、音频、视频、动画等处理 技术。
8Байду номын сангаас
多媒体除了具有信息媒体多样化的特征之外，还具有以下 4个特性：
1．数字化——多媒体技术是一种“全数字”技术。以数字技 术为基础进行生成、存储、处理和传送。
2．交互性——指人机交互，使人能够参与对信息的控制、使 用活动。
3．集成性——是将多种媒体信息有机地组合到一起，共同表 现一个事物或过程，实现“图、文、声”一体化。
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（3）数字图像再现的方法利用不同的技术可以在一台宽幅 输出设备上产生数字图像，其中液体喷墨技术、静电技术、 固体喷墨技术、热转换技术和照相技术是当今采用的几种主 要的技术。
（4）后处理使用特殊的介质、油墨或滚压成像的图像，都 能够经受得住日晒和日常气候条件变化的影响。
计算机图像技术就是对图像进行计算机处理，使其更适 合人眼或仪器的分辨，拾取其中信息。
有损压缩意味着解压缩后的数据与压缩前的数据不一致。 在压缩的过程中要丢失一些人眼和人耳所不敏感的图像或音 频信息，而且丢失的信息不可恢复。
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（2）帧内和帧间压缩： 帧内（Intraframe）压缩也称为空间压缩（Spatial
compression）。当压缩一帧图像时，仅考虑本帧的数据而不 考虑相邻帧之间的冗余信息，这实际上与静态图像压缩类似。 帧内一般采用有损压缩算法，由于帧内压缩时各个帧之间没有 相互关系，所以压缩后的视频数据仍可以以帧为单位进行编辑。 帧内压缩一般达不到很高的压缩。
《多媒体技术与应用》第1章：多媒体技术基础
图1-2 多媒体触摸屏
5．多媒体娱乐和游戏 图1-3 指环王游戏宣传海报 多媒体技术在娱乐和游戏领域里应用广泛。游戏的种类很多，有角色扮演类的、 益智类的、棋牌休闲类的，都使用了很多多媒体技术。绚丽的画面和音效，方便、 易懂的交互和提示帮助，使游戏者在精致的虚拟空间中，体验游戏带来的快乐， 图1.3为指环王游戏宣传海报。
1．教育、培训应用领域 图1-1 电子出版物 在多媒体的应用中，教育、培训占了很大比重，由文字、音频、图形、图像和视 频组成的多媒体教学课件图、文、声、形并茂，给学习者带来更多的学习体验， 交互式的学习环境充分发挥了学生学习的主动性，提高了学习的兴趣和接受能力。 随着网络技术的发展与普及，多媒体技术在远程教育中同样扮演着重要的角色。 这种跨越时空的新的学习方式强烈地冲击着传统的教育。
1.1.2 多媒体技术的特性 从多媒体的定义可以看出它有三个特点：集成性、实时性、和交互性。 1．集成性 单一的媒体，如图像、声音、文字等，都可以单独使用，但作用十分有限， 各种技术的独自发展不再能够满足应用的需要。当它们在多媒体的概念下集 合起来时，意味着技术已经发展到了相当成熟的程度。 多媒体系统的集成性主要表现在两个方面： (1) 媒体信息的集成
第1章 多媒体技术基础知识
综合多媒体技术的发展方向可知， 综合多媒体技术的发展方向可知，未 来多媒体技术发展必须具备以下特征： 来多媒体技术发展必须具备以下特征：
♦ 显示的高质量； 显示的高质量； ♦ 传输高速化； 传输高速化； ♦ 操作简单化； 操作简单化； ♦ 智能化； 智能化； ♦ 标准化； 标准化； ♦ 高维化。 高维化。
表1-1常用媒体文件类型 常用媒体文件类型 媒体类型 .txt .rtf .wri .doc .wps .wav .mid .mp3 .aif .vqf .bmp .jpg .gif .tif .eps .gif .flc(.fli) .avi .swf .mov .avi .mov .mpg .dat 扩展名 说明 纯文本文件 Rich Text Format格式 写字板文件 Word文件 WPS文件 标准Windows声音文件 MIDI接口音乐文件 MPEG Layer 3声音文件 Macintosh声音文件 最新的NTT开发的声音文件 Windows位图文件 JPEG压缩的位图文件 图形交换格式文件 标记图像格式文件 Post Script图像文件 图形交换格式文件 Autodesk的Animator文件 Windows视频文件 Flash动画文件 QuickTime动画文件 Windows视频文件 QuickTime动画文件 MPEG视频文件 VCD中的视频文件
文本
声音
图形图像
动画
视频
1.1.2 多媒体及多媒体技术的特性
1、多媒体 、
多媒体（Multimedia）狭义上讲是将两种以上单 一的媒体形式组合在一起，广义地说是一种技术，这 种技术不仅可以获取和存储多种媒体信息，它不是多 种媒体的简单堆积，而是包含着对各种媒体的采集、 加工、转换、合成等人为因素 。 在计算机领域中 , 多媒体技术是指把文本、图形、 图像、声音、动画以及活动视频等多种媒体信息通过 计算机进行数字化采集、获取、压缩/解压缩、编辑、 存储等加工处理，再以单独或合成形式表现出来的一 体化技术。
1.多媒体技术基础
什么叫多媒体：媒体也称为媒质或媒介，是表示和传播信息的载体。
分类：感觉媒体：直接作用于人的感官，产生感觉的媒体称为感觉媒体。
表示媒体：人为构造出的对感觉媒体进行加工的一种媒体，如：语言编码显示媒体：显示感觉媒体的设备（输入显示媒体：话筒、摄像机；输出显示媒体：扬声器、显示器）传输媒体：传输信号的物理载体，如光纤，双绞线存储媒体：用于存储表示媒体，如光盘，纸张等通常批的多媒体就是感觉媒体的组合：声音、图像、动画等。
多媒体技术什么是多媒体：多媒体技术是指对文字、音频、视频、图形等信息通过计算机时行数字化加工处理，再以特定的形式表现出来的一体化技术。
比如：文件压缩、视频编辑、制作动画。
多媒体的应用广告、展示系统、计算机游戏、教学系统、办公自动化和会议系统、交互式数字电视。
多媒体制作的环境多媒体个人计算机（MPC）：在现有PC上增加了一些硬件卡及相关软件。
比如：视频捕获卡。
数码相机、话筒、摄像机。
Photoshop、Flash等多媒体的制作图形：音频处理：视频处理：七、多媒体数据压缩技术RLE：KKKKKKAAAAVVVVAAAAAA=>6K4A4V6A无损压缩利用数据的统计冗余进行压缩。
虽然不失真但压缩率受数据冗余度的限制。
有损压缩利用人类视觉对图像中某些频率成分不敏感的特性，允许压缩过程中损失一定的信息，这种损失不能再恢复，但损失的部分影响较小，这种压缩可以得到比较大的压缩比。
数据压缩标准JPEG标准（有损压缩）光存储技术光存储的原理图像处理基础知识利用扫描或数码设备获取图像利用打印机、显示器输出图像图像颜色基础知识颜色的形成：人的眼睛能根据不同的波长的光来分辨颜色，太阳发出的白光包含了可见光光谱内所有的颜色。
当物体反射（发出）某种波长的光或是吸收某种波长的光进入眼睛时，人就可以看到物体的颜色。
颜色的三要素饱和度：是鲜艳程度色度：色相，汇聚了不同的颜色明亮度：亮度，发光的强度三基色原理RGB相加混色模型：由红、绿、蓝三色光组合起来，如电视机，显示器等。
多媒体技术基础
6. 超媒体（Hypermedia） 超媒体（Hypermedia） 随着多媒体应用的出现和发展，文 本这种组织管理信息的方式自然被引入 到对多媒体信息的管理中。这种系统就 被称为超媒媒体技术促进了通讯、娱乐 和计算机的融合 计算机制造厂商研制多媒体计 算机，可以作为可视电话、视频会 议系统终端、卡拉OK机、电视机、 录象机、VCD机、游戏机等。
4. 多媒体技术具有的三个特性： 多媒体技术具有的三个特性：
• 多样化 • 集成化 • 交互性
其中最重要的特性是：交互性
5. 超文本/超媒体技术概念
超文本（Hypertext） 对信息进行表示和管理的一种方 法。它以节点（知识点或信息块）为基 本单位。节点之间用链来连接。节点和 链形成一种非线性网状结构，这个网状 结构就是超文本的信息组织方式。 超文本结构类似于人类的联想记 忆结构，它采用一种非线性的网状结构 组织块状信息，没有固定顺序。
3、分辨率
返回
• 显示分辨率 显示分辨率：显示屏上能够显示出的象素 数目
一样大小屏幕能够显示的象素越多，说明设 备的分辨率越高，显示的图象质量也就越高！
• 图像分辨率 图像分辨率：组成一幅图象的象素密度的 度量方法
对同样大小的一幅图，如果组成该图的图象 象素数目越多，则说明图象的分辨率越高，看 起来就越逼真。相反，图象显得越粗糙。
位图图像
• 位图是通过保存图像中的每一个像素点 保存图像。 • 位图图像是在空间和亮度上已经离散化 了的图像。
(2) 真彩色和伪彩色
真彩色是指在组成一幅彩色图象的 每个象素值中，有R、G、B三个基色分 量，每个基色分量直接决定显示设备的 基色强度，这样产生的彩色称为真彩色。 如果用RGB 8:8:8方式表示一幅彩色图 象，就是R、G、B都用8比特来表示，每 个基色分量占一个字节，共3个字节，可 生成的颜色数就是2^24 ＝16777216种。 在许多场合，真彩色图通常是指RGB 8:8:8，也常称为全彩色(full color)图象。
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四川大学期末考试试题（开卷）
（2011-2012 学年第1学期）
课程号：304022030 课程名称：多媒体技术基础（A卷）任课教师：沈琳
适用专业年级：学号：姓名：
一、填空题（本大题共6小题，每空1分，共20分）
1、从数据解压后与原始数据是否完全相同，数据压缩技术分为（）和（）；根据（）数据算法压缩分为静态的和自适应的；根据对数据源的分解长度是否由算法本身决定，数据压缩算法分为（）和（）。
2、有源物体采用（）颜色模型；一幅256色的图像的颜色深度是（）；JPEG2000的图像变换采用的是（）。
3、HTML文档中，图像可以作为（）、（）、（）、（）来链接。
4、MPEG利用电视图像时间方向上的相关性的压缩方法是（），将图像分为（）三种类型；P 类图像编码中对最佳匹配快的搜索算法有（）三种。
5、声音信号数字化实际步骤为（）和（）。
6、无损压缩算法效率可用（）、（）、（）来评价。
二、问答题（本大题共2小题，每小题10分，共20题）
1、比较声音编码ADM 与ADPCM。
2、比较自适应Huffman编码与算法BSTW。
三、完成下列编码（本大题共4小题，每小题10分，共40题）
1、源信息为“aabbbccccdddddeeeeeefffffff”，完成香农-范诺编码，并求压缩比。
2、源信息为“aabbbccccdddddeeeeeefffffff”，完成LZW编码，并写出压缩结果（以0/1表示）。
3、源信息为“apple”，完成算数编码（结果以十进制表示）。
4、设有一个8*8色度的图像块，经过FDCT和量化后系数如下图所示，写出中间符号及编码输出。
（设前一个8*8图快的DC系数为20）
四、完成下列译码（本大题共2小题，每小题10分，共20题）
1、已知下列符号及概率，
Huffman编码结果为：100010011110010001101011001010，写出译码结果。
2、已知以BSTW编码，结果为：1E2G23L14O5C126M127N，写出译码结果。
本题中的符号和表示位置的整数如何转换成0/1的？。