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计算机多媒体技术基础知识
计算机多媒体技术基础知识
一、引言
本章节主要介绍计算机多媒体技术的概念、发展历史及应用领域。
二、多媒体基础
1、多媒体的定义
2、多媒体的特点和优势
3、多媒体技术的基本原理
4、多媒体系统的组成和功能
三、图像处理技术
1、数字图像的表示与存储
2、图像的采集与获取
3、图像的处理与增强
4、图像的压缩与编码
四、音频处理技术
1、音频信号的表示与存储
2、音频采集与录制
3、音频处理与增强
4、音频压缩与编码
五、视频处理技术
1、视频信号的表示与存储
2、视频采集与录制
3、视频处理与增强
4、视频压缩与编码
六、多媒体数据的传输和网络应用
1、多媒体数据的传输技术
2、多媒体数据的网络传输
3、多媒体数据在互联网中的应用
七、多媒体技术的应用
1、多媒体教育与培训
2、多媒体广告与宣传
3、多媒体娱乐与游戏
4、多媒体艺术与设计
八、未来发展趋势
1、数字媒体的发展趋势
2、多媒体技术的创新与突破
3、多媒体行业的发展前景
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
法律名词及注释：
1、版权：对作品享有复制、修改、发行、表演等权利的法
定权利。
2、数字版权管理：通过技术手段保护数字内容的版权。
3、DMCA：美国数字千年版权法，用于保护数字内容的版权。
4、DRM：数字版权管理技术，用于实施和实施版权保护措施。
5、Fr Use：公平使用，法律允许在特定条件下使用他人的
版权作品。
多媒体计算机技术重要知识点第一章多媒体计算机技术概论计算机通信网络技术、面向对象的编程技术、多媒体技术是构成新一代信息系统技术的三大支柱。
多媒体（Multimedia）的概念:按照CCITT（国际电报电话咨询委员会）的定义以及ITU（国际电联）的TSS （电信标准部）的ITU-TI.374建议，“多媒体”包括以下5种类型：1．感觉媒体（Perception Medium）2．表示媒体（Representation Medium）3．显示媒体（Presentation Medium）4．存储媒体也称存储介质（Storage Medium）5．传输媒体也称传输介质（Transmission Medium）1．感觉媒体（Perception Medium）感觉媒体指的是能直接作用于人的感觉器官，能使人产生直接感觉的媒体。
包括人类的语言、音乐、自然界的各种声音、静止和活动的图像、动画、文本等。
2．表示媒体（Representation Medium）表示媒体指的是传输感觉媒体的中间手段，是人为研究出来的媒体。
它包括上述感觉媒体的编码，如文字编码、声音编码、图像编码等。
借助于它，可以有效地把感觉媒体存储或者从一个地方传送到其他地方。
3．显示媒体（Presentation Medium）显示媒体指的是通信中电信号和感觉媒体间转换所用的媒体，即获取和显示信息的设备。
它包括输入显示媒体和输出显示媒体两种。
输入显示媒体如键盘、鼠标、话筒、扫描仪、光笔、摄像机等。
输出显示媒体包括有各种显示器、扬声器、打印机等。
4．存储媒体也称存储介质（Storage Medium）存储媒体指的是存储表示媒体的介质，即存储数据的物理设备，如半导体存储器、磁盘、光盘、纸张等。
5．传输媒体也称传输介质（Transmission Medium）传输媒体指的是用于传输表示媒体的介质，即一种将表示媒体从一点传输到另一点的物理实体。
如电话线、各种导线、电缆、光纤、无线电波、红外线等。
一、数字音频信息处理1．声音信号的基本知识①模拟信号声音信号是典型的连续信号，不仅在时间上是连续的，而且在幅度上也是连续的。
在时间上“连续”是指在一个指定的时间范围里声音信号的幅值有无穷多个，在幅度上“连续”是指幅度的数值有无穷多个。
我们把在时间和幅度上都是连续的信号称为模拟信号。
声音信号两个基本参数是频率和幅度。
信号的频率是指信号每秒钟变化的次数，用Hz（赫兹）表示。
人的听觉器官能感知的声音频率大约在20～20000Hz之间。
图7-2-1 声音的采样和量化②数字信号在某些特定时刻对这种模拟信号进行测量叫做采样，由这些特定时刻采样得到的信号称为离散时间信号。
采样得到的幅值是无穷多个实数值中的一个，因此，幅度还是连续的。
如果把信号幅度取值的数目加以限定，这种由有限个数值组成的信号就称为离散幅度信号。
我们把时间和幅度都用离散的数字表示的信号就称为数字信号。
2．声音信号数字化声音进入计算机的第一步就是数字化，数字化实际上就是采样和量化。
如前所述，连续时间的离散化通过采样来实现，就是每隔一定时间间隔对模拟波形上取一个幅度值，把时间上的连续信号变成时间上的离散信号。
该时间间隔为采样周期，其倒数为采样频率，即每秒钟的采样次数，采样频率超高，数字化音频的质量也超高，越能反映声音的真实性，数据量了越大。
实际中常采用40.1kHz作为高质量声音的采样标准。
连续幅度的离散化通过量化来实现，量化是将每个采样点得到的幅度值以数字存储，量化位数（也即采样精度）表示存放采样点振幅值的二进制数，它决定了模拟信号数字化以后的动态范围。
通常量化位数有8位、16位等，分别表示28、216个等级。
在相同的采样频率下，量化位数越大，则采样精度越高，声音的质量也越好，信息的存储量也越大。
将采样与量化后的数字数据以一定的格式记录下来就是编码。
编码的方式很多，常用的编码方式是脉冲编码调制（Pulse Code Modulation，PCM），主要优点是搞干扰能力强，失真小，传输特性稳定。
第一节计算机多媒体技术的基本知识随着微电子、计算机和数字化声像技术的飞速发展，多媒体技术应运而生。
它的出现标志着信息技术一次新的革命性的飞跃，它给人类带来了深刻的影响，正迅速渗透到社会的各个领域。
多媒体计算机不仅具有计算机的存储记忆、高速运算、逻辑判断、自动运行的功能，还把文字、音频、图形、动画和视频图像等多种媒体信息集成于一体，并采用了图形界面、窗口操作、触摸屏技术等，使人机交互能力大大提高。
它不仅改变了人类获取、处理、使用信息的方式，也将改变人类的学习、工作和生活的方式。
1.1“媒体”的概念媒体是信息表示和传输的载体，人与人之间沟通及交流观念、思想或意见的中介物。
媒体在计算机科学中有两层含义。
一种含义是指信息的物理载体，如磁盘、光盘、磁带、卡片等。
另一种含义指信息的存在和表现形式，如文字、声音、图像、动画等。
多媒体中的媒体是指后者，即多媒体电脑不仅能处理文字数据之类的信息媒体，而且能处理声音、图形、图像等各种形式的信息载体。
承载信息的实际载体，如光盘、磁带、纸等媒体表示信息的逻辑载体，如文字、声音、图像、动画和视频等1.2计算机多媒体技术的概念多媒体技术是指计算机综合处理多种媒体信息，如文本、图形、图像、音频和视频等，使多种信息逻辑连接，集成为一个系统并具有交互性的技术。
对媒体设备的控制和媒体信息的处理与编码技术多媒体系统技术多媒体信息组织与管理技术多媒体通信网络技术多媒体人机接口与虚拟现实技术多媒体应用技术1.3多媒体技术的特点（1）多样性信息载体的多样性是多媒体的主要特征，这是相对计算机而言的，指信息媒体的多样化。
多样性是多媒体研究需要解决的关键问题，把计算机所能处理的信息空间范围扩展和放大，而不局限于数值、文本、图形和图像，是使计算机变得更加人类化所必须的条件。
人类对于信息的接收和产生主要有：视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉，其中前三种占了95%的信息量。
借助于这些多感觉形式的信息交流，人类对于信息的处理可以说是得心应手。
多媒体基础必学知识点1. 多媒体的定义和特点：多媒体是指利用计算机技术将文字、图像、音频、视频等不同媒体形式集成在一起，以便于用户交互和传播的一种内容呈现方式。
它具有互动性、集成性、数字化、实时性和可传播性等特点。
2. 多媒体的基本元素：文字、图像、音频和视频是多媒体的基本元素。
文字用于传达信息，图像用于表现静态内容，音频用于表现声音和音乐，视频用于表现动态内容。
3. 图像处理：图像处理是指利用计算机技术对图像进行编辑、修饰和处理的过程。
常见的图像处理操作包括调整亮度、对比度和饱和度，裁剪和压缩图像，添加滤镜效果等。
4. 音频处理：音频处理是指利用计算机技术对音频进行编辑、处理和效果增强的过程。
常见的音频处理操作包括音频剪辑、混音和调音，噪音消除，音频特效添加等。
5. 视频处理：视频处理是指利用计算机技术对视频进行编辑和处理的过程。
常见的视频处理操作包括视频裁剪和拼接，视频特效添加，视频转换和压缩等。
6. 多媒体编码和解码：多媒体的存储和传输需要进行编码和解码处理。
编码是将多媒体信号转化为数字数据的过程，解码是将数字数据转化为可视化和可听见的多媒体信号的过程。
常见的多媒体编码格式包括JPEG、MP3、H.264等。
7. 多媒体交互和用户界面设计：多媒体交互是指用户与多媒体内容进行实时交流和互动的过程。
用户界面设计是指设计和创建用户与多媒体内容进行交互的界面和操作方式。
8. 多媒体应用领域：多媒体广泛应用于教育、娱乐、广告、商业和艺术等领域。
常见的多媒体应用包括教育课件、游戏、电影和电视节目、网站和移动应用等。
9. 多媒体技术的发展趋势：随着计算机和网络技术的发展，多媒体技术越来越成熟和普及。
未来多媒体技术的发展趋势包括高清和4K视频、虚拟现实和增强现实、智能音频和视频处理等方向。
多媒体技术与网页制作———第一讲2007年4月修订一、多媒体概念的出现⏹1、多媒体计算机的起源与发展⏹(1)计算机的最初用途：科学计算⏹(2)计算机功能的延伸：⏹信息处理、自动控制等等⏹声音处理能力、图像处理能力和视频处理能力的加入一、多媒体概念的出现⏹(3)多媒体计算机概念的提出⏹计算机发展的初期，主要用于科学计算。
⏹什么是多媒体计算机？⏹用计算机处理数字化声音、图像等信号成为现实，于是除了进行常规的科学计算以外，计算机又具备了声音、图像和视频处理等方面能力，计算机变成了一台多媒体计算机。
一、多媒体概念的出现⏹(4)多媒体软件⏹为了处理计算机中的多媒体信息，人们也开发设计了很多专门用于处理多媒体的软件。
例如为进行图像处理设计的Photoshop、CorelDraw等，为动画制作开发的3D Max、Flash等，为播放视频信息而设计的超级解霸、WinDVD等，为处理音频资料而设计的Sound Forge等。
为实现多媒体创作而设计的Authorware等。
一、多媒体概念的出现⏹2、多媒体的相关知识⏹(1)多媒体的概念：⏹媒体：用以表达信息的逻辑载体，如文本、声音、图像、图形、动画、视频等。
⏹多媒体：是一种把多种不同的但相互关联的媒体，如文本、声音、图像、图形、动画、视频等综合集成在一起而产生的一种存储、传播和表现信息的载体。
（或：文本、声音、图像、图形、动画、视频等信息载体中的两个或多个的组合。
）一、多媒体概念的出现⏹(2)多媒体的主要类别：⏹文本、图像、图形、视频、动画、声音。
⏹(3)超媒体与流媒体⏹超媒体：是超文本的扩展，是具有多媒体操作的超文本（或：采用图形、图像、音频、视频等媒体元素来表达信息的超文本）。
流媒体：流媒体是指采用流式传输的方式在网络上传输的多媒体文件，其主要特点是可以在网络上边传输边播放。
一、多媒体概念的出现⏹(4)ITU对多媒体设备的划分：⏹显示媒体、表示媒体、存储媒体、传输媒体等等。
计算机多媒体技术基础知识一、媒体(media)1．什么是媒体？在计算机领域中的含义？媒体概念(Media)媒体是承载信息的载体，但在不同领域有不同说法。
仅在计算机领域就有几种含义：(1)存储信息的媒体：如磁带、磁盘、光盘等。
(2)传播信息的媒体：如电缆、电磁波等。
(3)表示信息的媒体：如数值、文字、声音、图形、图像、视频等。
我们这里将要讨论的是表示信息的媒体，即信息的存在形式和表现形式。
2．什么是多媒体？关于多媒体的定义，现在有各种说法，不尽一致。
从字面理解，多媒体应是“多种媒体的综合”，事实上它还应包含处理这些信息的程序和过程，即包含“多媒体技术”。
多种媒体的综合．从狭义角度来看，多媒体是指用计算机和相关设备交互处理多种媒体信息的方法和手段；从广义来看，则指一个领域，即涉及信息处理的所有技术和方法，包括广播、电视、电话、电子出版物、家用电器等。
3．多媒体信息包括的信息种类？(1)文本(Text)：包括数字、字母、符号和汉字。
(2)声音(Audio)：包括语音、歌曲、音乐和各种发声。
(3)图形(Graphics)：由点、线、面、体组合而成的几何图形。
(4)图像(1mage)：主要指静态图像，如照片、画片等。
(5)视频(Video)：指录像、电视、视频光盘(VCD)播放的连续动态图像。
(6)动画(Animation)：由多幅静态画片组合而成，它们在形体动作方面有连续性，从而产生动态效果。
包括二维动画(2D、平面效果)、三维动画(3D、立体效果)。
4．多媒体特性？多媒体除了具有信息媒体多样化的特征之外，还具有以下三个特性：(1)数字化：多媒体技术是一种“全数字”技术。
其中的每一媒体信息，无论是文字、声音、图形、图像或视频，都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。
例如播放多媒体节目时，可以人工干预，随时进行调整和改变，以提高获取信息的效率。
(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。
5. 多媒体的关键技术多媒体技术实际是面向三维图形、立体声和彩色全屏幕画面的“实时处理”技术。
实现实时处理的技术关键，是如何解决好视频、音频信号的采集、传输和存储问题。
其核心则是“视频、音频的数字化”和“数据的压缩与解压缩”。
此外在应用多媒体信息时，其表达方法也不同于单一的文本信息，而是采用超文本和超媒体技术。
(1)视频、音频的数字化：是将原始的视频、音频“模拟信号”转换为便于计算机进行处理的“数字信号”，然后再与文字等其它媒体信息进行叠加，构成多种媒体信息的组合。
(2)数据的压缩与解压缩：数字化后的视频、音频信号的数据量非常之大，不进行合理压缩根本就无法传输和存储。
因此，视频、音频信息数字化后，必须再进行压缩才有可能存储和传送。
播放时则需解压缩以实现还原。
(3)超文本和超媒体技术①超文本(Hypertext)：·传统的文本信息是按“线性结构”组织的，即按顺序排列，用户只能依次提取。
·超文本则采用“非线性的网状结构”来组织文本信息，各部分文本之间没有顺序、不分层次，但都有“指针”链接(Link）。
用户可以随心所欲地进行跳转，调用非常灵活。
所以超文本指的是使用链接方式连接相关文件的一项技术。
并且不限于文本文件。
②超媒体(Hypermedia)：·传统的信息媒体只是数字和文本，表现形式单调。
·超媒体概念除了针对文、图、声、像多种媒体信息之外，还包含必须采用超文本技术的要求。
所以超媒体指的是使用超文本方式链接文、图、声、像多种媒体文件的一项技术。
多媒体技术和多媒体计算机一．什么是多媒体计算机(Multimedia Personal Computer)多媒体计算机是计算机将文字处理、图形图像技术、声音技术等与影视处理技术相结合的产物，它是90年代的又一次革命。
二．多媒体计算机的组成多媒体硬件平台，软件平台，多媒体制作工具。
三．多媒体的应用1．教育方面2．商业方面3．电子出版方面4. 家用多媒体二、声音处理知识1．声音类型？波形声音（wave）、数字音乐（midi）。
Wav文件与mid文件的比较：A：存储空间方面：前者大，后者小的多；B：修改方面：前者不易，后者有响应的软件（CAKEWALK）C：播放效果受声卡影响程度：前者受声卡不大，后者则受声卡质量影响很大。
D：二着可以同时放音。
2．声波数字化技术的参数？采样频率、采样数据位数、声道数。
一声音文件的数据量（存储容量）的计算公式：（采样频率*采样数据*位数声道数）/8=字节数/秒3．什么是声卡？其基本功能？声卡又称音效卡，是一块专用电路板，插入到主板的扩展槽中。
它是多媒体计算机接收、处理、播放各类音频信息的重要部件，也是多媒体计算机不可缺少的组成部分。
它的基本功能是：录放功能、midi功能、混音输出、语音压缩及解压缩功能。
三、图像处理知识1．视觉媒体的分类：主观图形：使用各种绘图软件制作的图片．①按媒体裁住处生成方式分：主观图象：使用各种绘图软件人为制作的图片。
客观图象：由光电转换设备（摄影像机、扫描仪、数码相机等）生成的具有自然明暗、颜色层次的图片、图像。
②按媒体信息存储方式分为：位图图像：占存储空间大．（据“像素”逐点存储全部信息）PCX、BMP、TIF、GIF、TGA矢量图形：适用于图形和动画．（据“数学表达式”对图形实体抽象描述，仅存储这些抽象化的特征。
WMF、DXF。
③按图像的视觉效果分为：静态图像：图形和图象动态图像：动画和视频2．图形文件的格式：(1) GIF图形文件格式在网络上,最常见的文件格式是GIF(CompuServe Graphical Interchange Format),更确切地说,是GIF89A格式。
他经过了几次修改和扩充,现在已经具有了如下所述的许多重要的特性：① 使用无损压缩方案,所以,图像在压缩以后不会有细节的损失。
② 最多可以显示256种颜色。
③ 支持透明的背景,从而可以创建带有透明区域的图像。
④ 是交织文件格式,所以,在浏览器完成下载图像之前,用户就可以看到该图像了。
⑤ 受到几乎所有的图像浏览器的支持,所以大多数用户都可以看到网络上的GIF图像,而不必担心兼容性问题。
⑥ 是一种公开的图形文件格式,虽然仍然受到版权保护,不过对于个人用户是免费的。
（2）JPEG图文文件格式另外一种十分流行的图形文件格式就是JPEG。
其目的是为了给摄影图像提供一种标准的"有损耗"压缩方案。
下面是JPEG图形文件格式的特性：① 使用有损耗的压缩方案,所以图像在压缩后会损失一些细节。
② 支持大约1670万种颜色,可以很好地再现摄影图像,尤其是色彩丰富的大自然。
③ JPEG格式的图像要比GIF格式的图像小,所以下载的速度要快一些。
④ 在图像的鲜明的边缘周围会损失细节,所以,他并不适用于包含鲜明对比图形或者文本的图像。
(3) PNG图形文件格式PNG是专门为网络而准备的。
PNG格式既有GIF的优点,又有JPEG的优点,他是一种新的无损耗的文件格式,同时还避免了GIF自身具有的一些问题。
他的压缩技术比GIF好,并且支持的颜色种类也多于GIF,达到了1670万种。
目前,在Dreamweaver、 Microsoft Explore4.0, 和Netscape Navigator4.0及其更高版本都支持PNG图形格式。
(4) BMP图形文件格式BMP文件格式也被称为位图格式,他在Windows操作系统上经常见到。
这些文件几乎完全没有压缩,体积极为庞大,所以下载极为费时。
所以,基于这个原因,目前只有Microsoft的Internet Explorer支持BMP文件。
所以用户最好不要使用BMP图形文件格式。
3．视频信号基本知识几种常用的视频信号由前所述，显示器显示图像时，使用的是RGB信号。
但考虑到视频信号的发射、传输等问题，以及某些设备的兼容性，经常使用的却是一些由RGB信号派生出来的其它视频信号。
现将几种常用的视频信号介绍如下：①RGB信号：是根据三基色原理，由光电转换器件直接生成的电信号，它具有最高的信号质量。
但在传输时会极大地增加带宽，从而提高设备成本，而且与黑白电视不兼容。
②YUV信号：根据眼睛对亮度非常敏感，辨别能力强，而对颜色分辨能力差的特点，采用一个亮度信号(Y)和两个色差信号(U、V)去描述像素；并通过降低色差信号采样频率，达到频带宽度变小的目的，从而缓解对传输条件的苛求。
③Y／C信号：即将U、V两个色差信号进一步合成为一个色度信号C。
但图像质量不如WV信号。
在视频设备上使用的S—Video接口便是这种信号。
④复合视频信号：也称彩色全电视信号，是将Y、C信号再进行合成而得到的。
由于复合视频信号将所有的分量、同步信号和消隐信号都复合成为一个信号，所以容易产生串扰，是这些视频信号中图像质量最差的。
将RGB信号转换为YUV信号、Y／C信号以及复合视频信号的过程称为编码，而把它们还原成RGB信号的逆过程则叫解码。
视频信号的制式当前国际流行的视频信号制式有三种：PAL制、NTSC制和SECAM制。
在我国接触较多的是前两种。
①PAL制：是我国采用的电视标准。
规定每秒25帧画面，每帧画面625行，分为两场显示(隔行扫描)。
即第一场画面扫描奇数行，第二场画面扫描偶数行，然后组合为一幅完整的图像。
PAL制以分辨率表示的图像大小规定为768×576。
②NTSC制：是美国采用的电视标准。
规定每秒30帧画面，每帧画面525行，也分两场显示(隔行扫描)，其图像大小为720×486。
由于PAL制与NTSC制的场扫描频率、行扫描频率以及其它处理完全不同，所以它们互不兼容。
③ 图像数据压缩哪两种？有损压缩与无损压缩。
④ 主要图像压缩标准：JPEG与MPEG．作业：1：认真阅读教材，掌握基本知识。
2：熟悉各类媒体文件类型。
Acdsee3.2的使用（bmp 、 gif 、 jpg）超级解霸5.0的使用（mpg 、 dat 、 wav、 mid 、 rmi 、 mp1 、 mp2 、 mp3）2．1．2 音频媒体的处理在windows下可以处理的音频信息有三种类型：来自自然界的声波、人工设计时电子数字音乐和CD唱片。
下面对这三种声音的处理过程、有关技术和其它相关知识进行介绍。
1．波形声音(WAVE)波形声音是来自自然界的声波，通常由话筒采集，按声波波形的变化规律，转换成电子模拟信号，并记录下来(例如记录在磁带上)。
(1)声波的数字化技术若要通过计算机处理或回放这些波形声音的模拟信号，必须先用模数转换器(ADC)把它们转换成数字信号，然后才可以进行处理或者存储；回放时，则须用数模转换器(DAC)把数字信号还原成波形声音的模拟信号，然后再回放。
