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1、,1,第2章 多媒体应用基础,【本章概述】多媒体技术应用十分广泛，它具有直观、信息量大、易于接受和传播迅速等显著的特点。本章通过介绍多媒体技术的基本概念和特征，让学习者了解计算机对文本、图形图像、音频、视频处理的原理与特点，并认识多媒体文件格式和数据压缩技术的重要性。,2,2.1 多媒体的基本概念,2.1.1 多媒体多媒体是指能够同时获取、处理、编辑、存储和展示两个以上不同类型信息媒体的技术。这些信息媒体包括文字、图形、声音、图像、动画、视频等。多媒体技术是利用计算机对文字、声音、图形、图像、动画和视频等多媒体信息，进行数字化采集、获取、压缩/解压缩、编辑、存储和加工等处理，再以单独或合成的形
2、式表现出来的一体化技术。利用计算机技术对媒体进行处理和重现，并对媒体进行交互式控制，就构成了多媒体技术的核心。,3,2.1.1 媒体类型,表7-1 媒体类体,4,2.1.2 多媒体的主要特征,多媒体的集成性(信息载体,设备,硬件,软件)多媒体的交互性(人机,人人,机机)数字化多样性实时性分布性高质量,5,2.1.3 多媒体系统基本组成多媒体计算机的硬件多媒体的软件 操作系统 驱动程序 工具软件,6,2.1.4 多媒体技术的产生1光盘存储技术2数据压缩技术 3高性能处理器和纳米集成电路技术 4高速计算机网络技术,7,2.1.5 多媒体技术的应用 1电子出版物 2教育3过程模拟 4商业广告 5影视
3、娱乐,8,2.2 多媒体中的媒体元素及特征,2.2.1 文本指各种文字，包括符号和语言文字两种类型 2.2.2 图形 图形，又称矢量图，一般指用计算机绘制的画面，它是对图像进行抽象化的结果，是以指令集合的形式来描述反映图像最重要的特征，,9,2.2.3 图像静态图像又称位图，它是由输入设备捕捉的实际场景画面，或以数字化形式存储的任意画面构成。1、分辨率 2、颜色深度与显示深度3、图像数据的容量,10,2.2.4 视频视频影像实质上是快速播放的一系列静态图像，当这些图像是实时获取的人文和自然景物图时，称为视频影像。1、帧速2、数据量 3、图像质量,11,2.2.5 音频影响数字声音波形质量的主要
4、因素有三个：1、采样频率：指波形被等分的份数，份数越多（既采样频率越高），质量越好，2、采样位数：即每次采样的信息量。采样通过模/数转换器（A/D）将每个波形垂直等分，若用8位A/D等分，可把采样信号分为256等分；而用16位A/D则可将其分为65536等分。3、通道数：,12,2.2.6 动画计算机设计动画方法有两种：矢量动画 帧动画,13,2.3 数据压缩的基本原理,1.性能指标压缩比图像质量压缩与解压速度静态图像动态视频,14,2.3.2 数据压缩原理我们说的数据能被压缩是因为数据用来记录和传送信息，而真正有用的不是数据本身，而是数据所携带的信息。数据与信息的关系是：信息量=数据量+冗余
5、量,15,常见的数据的冗余有：空间冗余时间冗余结构冗余知识冗余视觉冗余等。,16,2.3.3 数据压缩的方法目前常用的压缩编码方法可以分为两大类：无损压缩法，也称冗余压缩法。其方法是在压缩时去掉或减少数据中的冗余，而这些冗余值是可以重新插入到数据中的，这是一个可逆的过程。因此采用冗余压缩法不会产生数据失真，一般用于文本、数据的压缩，以保证完全地恢复原始数据，但这种方法的压缩比比较小，一般在2:15:1之间。典型的冗余压缩法有Huffman编码、Fano-Shannon编码、算术编码、行程编码、Lempel-Zev编码等。有损压缩法，也称熵压缩法。这种压缩方法会减少信息量，且减少的信息不能再恢复
6、，是一种不可逆的过程，会使原始数据产生一定程度的失真。这种压缩方法可用于图像、声音、动态视频等数据的压缩，压缩比可达几十到上百。,17,压缩方法,统计编码(霍夫曼编码)预测编码(适合声音,图像数据的压缩,)变换编码模型编码(分形图像编码),18,音频信号的数字化和符号化,模拟声音变成数字声音时,经过采样,量化和编码三个阶段奈奎斯特采样定理决定采样的频率,只要采样频率高于信号中最高频率的两倍,就可以完全恢复原始信号的波形,声音的符号化:MIDI质量还要进一步提高,也无法模拟出自然界中其他非乐曲类声音,19,音频压缩编码的方法,基于音频数据的统计特性进行编码 差分脉冲编码调制DPCM:适应性强,质
7、量好,但压缩比不大基于音频的声学参数进行参数编码 压缩比高,但还原信号的质量差,自然度低基于人的听觉特性进行感知编码 高效的数字音频压缩,20,2.2.4 多媒体图像处理,数字图像的优点 精确度高 再现性好 灵活性大 适用面宽数字视频的文件格式(表格P54)压缩编码 R.G.B和H色调.S饱和度.I光的强度或亮度,21,静止图像压缩标准,由于JPEG优良的品质，使得它在短短的几年内就获得极大的成功，目前网站上百分之八十的图像都是采用JPEG的压缩标准。然而，JPEG属于有损压缩,会出现马塞克,更高压缩率以及更多新功能的新一代静态图像压缩技术JPEG 2000就诞生了。,22,JPEG2000的
8、新特征及其应用领域,高压缩率：压缩比可在现在的JPEG基础上再提高1030，而且压缩后的图像显得更加细腻平滑，这一特征在互联网和遥感等图像传输领域有着广泛的应用。无损压缩和有损压缩：JPEG2000提供无损和有损两种压缩方式，例如医学图像中有时有损压缩是不能忍受的，同时JPEG2000提供的是嵌入式码流，允许从有损到无损的渐进解压。渐进传输：现在网络上的JPEG图像下载时是按“块”传输的，因此只能一行一行地显示，而采用JPEG 2000格式的图像支持渐进传输(Progressive Transmission)。所谓的渐进传输就是先传输图像轮廓数据，然后再逐步传输其他数据来不断提高图像质量。互联
9、网、打印机和图像文档是这一特性的主要应用场合。,23,JPEG2000的新特征及其应用领域(续),感兴趣区域压缩：可以指定图片上感兴趣区域（Region of Interest），然后在压缩时对这些区域指定压缩质量，或在恢复时指定某些区域的解压缩要求。码流的随机访问和处理：这一特征允许用户在图像中随机地定义感兴趣区域，使得这一区域的的图像质量高于其它图像区域；码流的随机处理允许用户进行旋转、移动、滤波和特征提取等操作。,24,视频压缩标准,MPEG-1 VCD标准。制定于1992年，为工业级标准而设计，可适用于不同带宽的设备，如CD-ROM，Video-CD、CD-i。它用于传输1.5Mbps
10、数据传输率的数字存储媒体运动图像及其伴音的编码，MPEG-1允许超过70分钟的高质量的视频和音频存储在一张CD-ROM盘上。VCD采用的就是MPEG-1的标准，该标准是一个面向家庭电视质量级的视频、音频压缩标准。MPEG-1的编码速率最高可达4-5Mbits/sec，但随着速率的提高，其解码后的图象质量有所降低。MPEG-1也被用于数字电话网络上的视频传输，如非对称数字用户线路(ADSL)，视频点播(VOD)，以及教育网络等。同时，MPEG-1也可被用做记录媒体或是在INTERNET上传输音频。MPEG1标准占用的网络带宽在1.5M左右。,25,MPEG-2,DVD标准。制定于1994年，设计
11、目标是高级工业标准的图象质量以及更高的传输率，主要针对高清晰度电视（HDTV）的需要，传输速率在3-10Mbits/sec间，与MPEG-1兼容，MPEG-2的音频编码可提供左右中及两个环绕声道,以及一个加重低音声道，和多达7个伴音声道(DVD可有8种语言配音的原因)。MPEG-2的另一特点是，其可提供一个较广的范围改变压缩比，以适应不同画面质量，存储容量，以及带宽的要求。对于最终用户来说，由于现存电视机分辨率限制，MPEG-2所带来的高清晰度画面质量(如DVD画面)在电视上效果并不明显，到是其音频特性(如加重低音，多伴音声道等)更引人注目。MPEG-2的画质质量最好，但同时占用带宽也非常大，
12、在4M15M之间，不太适于远程传输。,26,MPEG-4,如果说，MPEG-1“文件小，但质量差”；而MPEG-2则“质量好，但更占空间”的话，那么MPEG4则很好的结合了前两者的优点。于1999年底结束。MPEG-4标准主要应用于视像电话(Video Phone)，视像电子邮件(Video Email)和电子新闻(Electronic News)等，其传输速率要求较低，在4800-64Kbits/sec之间，分辨率为176X144。MPEG-4利用很窄的带宽，通过帧重建技术，压缩和传输数据，以求以最少的数据获得最佳的图象质量。与MPEG-1和MPEG-2相比，MPEG-4的特点是其更适于交互AV服务以及远程监控。MPEG-4是第一个使你由被动变为主动(不再只是观看，允许你加入其中，即有交互性)的动态图象标准；,27,2.3 多媒体PC,28,2.3.4 数据压缩的标准,1、音频压缩音频的技术参数主要有声音采样频率、采样的信息量、声道数、数据量。音频信息文件所需存储空间的计算公式为：存储容量（字节）=采样频率采样精度/8声道数时间2、图像压缩图像压缩标准可分为二种：静止图像压缩标准和动态图像压缩标准，,29,2.4 多媒体文件格式,2.4.1 图像文件格式2.4.2 视频文件格式2.4.3 声音文件格式,表7-3 部分媒体文件扩展名,30,
