多媒体技术基础及应用
多媒体技术基础及应用
多媒体技术是计算机与微电子㊁通信和数字化技术的结合产物，是20世纪90年代快速发展而成的一门综合性技术，特别是进入新世纪后，数字媒体应用的需求越来越多，和人们的工作㊁生活也越来越紧密㊂现在所说的多媒体技术，是指通过计算机对媒体信息进行处理和应用的一整套技术，多媒体技术在很大程度上依赖于计算机中对数字化技术和交互式应用的处理能力㊂
本章主要介绍多媒体技术基本概念㊁多媒体常用处理软件的基本方法，包括图像处理㊁动画制作㊁音频编辑等内容，具有较强的实用性和可操作性㊂
3.1多媒体技术概述
3.1.1多媒体技术基本概念
多媒体技术是利用计算机技术把数字㊁文字㊁图形㊁声音㊁影像等多种媒体进行有效组合，并能够对这些媒体进行获取㊁编辑㊁显示㊁储存和通信等的加工处理的综合技术㊂
1.多媒体技术的特征
多媒体技术具有集成性㊁多样性㊁交互性和实时性等主要特征㊂
(1)集成性
多媒体技术的集成性是指以计算机为中心综合处理多种信息媒体，主要表现在两个方面㊂一方面，是指将文本㊁图形㊁图像㊁音频㊁视频等各种媒体信息有效地集成为一个完整的多媒体，即信息媒体集成㊂另一方面，集成性还表现在对处理这些媒体信息的设备或工具的集成，即多媒体设备功能的集成㊂
(2)多样性
多样性主要指的是表示媒体的多样性，表现在信息采集㊁传输㊁处理和显示的过程中㊂例如，多媒体处理的文字信息㊁图形和图像信息㊁声音和视频信息等㊂而多样的信息载体使得计算机变得更具有人性化㊁操作更显人机交互的特点㊂
(3)交互性
交互性是多媒体技术的关键特征，指用户可以与计算机的多种信息媒体进行交互操作，从而为用户提供了更加有效的控制和使用信息的手段㊂
多媒体技术的交互性不仅可以增加用户对信息的注意力和理解力，延长信息显示时间，为用户提供更加自然的信息存取手段㊂而且借助交互活动，用户可以获取更多的信息，可以参与信息的控制和传播
过程，这是许多只能被动接受单一媒体(如书刊㊁电影等)的信息所无法比拟的模式㊂
第3章多媒体技术基础及应用207 (4)实时性
多媒体技术中集成的信息媒体中很多都与时间相关，例如音频㊁视频㊁动画等，这就决定了
多媒体技术必须有严格的时序要求和很高的速度要求㊂同时，实时性也是传统的多媒体技术
向更高层次的多媒体系统技术发展过程中所遇到的新特性㊂因为，随着计算机网络的发展和
普及，多媒体应用已经扩大到了网络范围，对多媒体系统结构㊁各种媒体信息传输和同步㊁多媒
体应用等都提出了更高的实时性要求㊂
2.多媒体元素的组成
多媒体主要由文本㊁图形㊁图像㊁声音㊁动画和视频等基本元素组成㊂
(1)文本
文本是指各种文字信息，包括各种字体㊁大小㊁格式和彩的文本㊂通过不同格式的文字
编排，使得多媒体系统中所显示的信息更容易被阅读和理解㊂这些文本内容可以直接输入，也
可以通过文本编辑工具(如记事本㊁W o r d㊁W P S等软件)生成后再转入到多媒体系统中㊂(2)图形
图形通常是指由计算机绘制的画面，如通过点㊁线㊁面到三维空间的黑白或彩几何图㊂
在图形文件中记录着图形的生成算法和图上的某些特征点信息㊂图形可进行移动㊁旋转㊁缩
放㊁扭曲等操作，并且在放大时不会失真㊂
由于图形文件只保存算法和特征点信息，所以文件占用的存储空间较小㊂目前图形一般
用来制作简单线条的图画㊁工程制图或卡通类的图案㊂
(3)图像
图像是由图像输入设备(例如数码相机㊁扫描仪)采集的实际场景画面，也可以是数字化形
式存储的任意画面㊂
图像由排列成行列的像素点组成，计算机存储每个像素点的颜信息，因此图像也称为位
图㊂图像显示时通过显卡合成显示㊂图像通常用于表现层次和彩比较丰富㊁包含大量细节
的图，一般数据量都较大，例如数码照片㊂
(4)声音
计算机获取㊁处理㊁保存人类能够听到的所有声音都称为音频㊂声音也是媒体的重要信
息，它包括噪音㊁语音㊁音乐等㊂音频可以通过声卡和音乐编辑处理软件采集㊁处理㊂储存下来
的音频文件可以通过特定的音频程序播放㊂
数字音频可分为波形声音和M I D I音乐㊂波形声音是对声音进行采样量化，将声音数字
化后再处理并保存，如常见的WA V格式或M P3格式㊂M I D I音乐是波表化了的声音，它将乐
谱元素转变为符号媒体形式㊂M I D I音乐文件记录再现声音的一组指令，由声卡将指令还原
成声音㊂
(5)动画
动画的实质是一幅幅静态图像的连续播放，比较适合于描述与运动有关的过程㊂计算机
动画按制作方法可以分成造型动画和帧动画㊂按空间的视觉效果角度来分，计算机动画又可
以分为平面动画和三维动画㊂计算机动画制作通常采用关键帧动画制作方式，目前常用的动
画制作软件有F l a s h㊁3d sM a x等㊂
(6)视频
视频也由单独的画面序列组成，这些画面以每秒超过24帧的速率连续地投射在屏幕上,
使观察者产生平滑连续的视觉效果㊂计算机中的视频信息是数字的，可以通过视频卡采集将
208计算机应用基础(第2版)
模拟视频信号转变成数字视频信号，并进行压缩编码后存储到计算机中㊂播放视频时，通过硬件设备和软件将压缩的视频文件进行解压回放㊂
3.多媒体计算机系统
多媒体计算机系统是指能够提供完成交互式处理文本㊁图像㊁声音㊁影像等多种媒体信息的计算机系统，它包括多媒体硬件系统和多媒体软件系统㊂
(1)多媒体硬件系统
多媒体硬件系统主要包括计算机主要硬件配置㊁各种外部设备以及相关的多媒体接口㊂
(2)多媒体软件系统
多媒体软件系统包括多媒体操作系统㊁驱动软件㊁多媒体应用软件㊁多媒体创作工具等㊂
4.多媒体技术的应用领域
多媒体技术的发展也同时扩大了计算机应用的范围，目前的计算机应用有较大部分是多媒体技术的应用，如多媒体教学㊁网络应用㊁数字声像㊁媒体广告㊁电子出版㊁家庭娱乐等，并正在不断完善和高速发展中，可以说多媒体技术现在 无孔不入 ㊂
(1)多媒体教学
现代教育和培训是多媒体技术应用最多领域之一㊂图文并茂㊁音影相随的教学性模式，可以吸引学生
的注意力，更能使他们身临其境㊂而多媒体技术和网络技术的结合，又可将传统教学模式变成现代化的远程教学方式，跨地区㊁跨国界和跨时间多种多样的教学都离不开多媒体技术㊂
(2)数字声像
音乐㊁电影的数字化，使得媒体播放变得种类多样，除了在计算机上实现数字回放外，网络播放㊁移动播放已日益普及，高清影视的到来，更是推动了数字影像技术的发展㊂
(3)电子出版物
多媒体技术的发展，也推动了电子出版物和数字阅读技术的普及，通过网络或购买版权，电子图书㊁电子杂志㊁电子光盘和电子相册等正在作为新的媒体形式出现㊂多媒体电子出版物是计算机多媒体技术与文化㊁艺术㊁教育等多种学科完美结合的产物，也将是今后影响较大的新一代信息纪实之一㊂
(4)媒体广告
数字媒体广告也正在逐渐覆盖传统的平面(纸质类)广告，且有着非常好的发展前景㊂在信息的高速传播时代，数字媒体广告正发挥着它巨大的视觉效应，并随着电子商务的日益繁荣而得到广泛应用㊂
(5)网络应用
随着计算机网络技术的发展和通信带宽的不断增加，多媒体技术在互联网上也得到了快速发展㊂多媒体技术在网络上的应用包括家用可视电话㊁视频点播㊁多媒体视听会议㊁远程医疗诊断㊁远程网络教学㊁数据共享等㊂
(6)家庭娱乐
计算机多媒体技术的发展，改变着人们未来的家庭生活，丰富多彩的娱乐应用平台，使得人们足不出户就可以享受各种各样的数字生活，如高清影视㊁远程教育㊁游戏娱乐㊁电子地图等㊂
第3章多媒体技术基础及应用209
3.1.2多媒体数据压缩和编码
多媒体计算机需要对文字㊁图形㊁图像㊁声音㊁动画和视频进行实时处理，特别是图像㊁声音
和视频这些媒体信息数字化后的数据量非常大，这给计算机的储存㊁传输和运行都带来不便㊂
使用数据压缩技术可以减少信息的数据量，对媒体信息以压缩编码的方式进行存储和传输，既
可减少储存空间，又可提高传输速度，是现在常用的处理手段㊂
1.多媒体数据压缩技术
数据压缩是计算机多媒体的关键技术之一，数据压缩是基于数字化媒体数据的，其存在大
量冗余信息，包括空间冗余㊁时间冗余和感觉冗余等㊂一分钟没有压缩的立体声音频需要
10M B存储空间，一分钟标准的视频信息需要多达1300M B的存储空间，所以若不对这些媒体
信息进行编码压缩，在计算机和数码产品上开展多媒体技术应用是非常困难的，也不易普及㊂
(1)空间冗余
空间冗余是图像数据中的一种冗余㊂在同一幅图像中，规则物体和规则背景的表面物理
特性具有相关性，这些相关性的光点成像结果在数字化图像中就表现为空间冗余㊂比如图像中存在相同颜㊁亮度的几何区域，这就是空间冗余㊂
(2)时间冗余
时间冗余主要是数字影像数据的一种冗余㊂对视频而言，时间冗余反映在图像序列中就
是相邻帧图像之间有较大的相关性，一帧图像中的某物体或场景可以由其他帧图像中的物体
或场景重构出来，也即多帧图像间有许多相同的内容序列㊂
(3)感觉冗余
感觉冗余只要是针对人的知觉而言，可以分为听觉冗余和视觉冗余㊂
听觉冗余：人耳对不同频率的声音的敏感性是不同的，且人耳并不能察觉所有频率的变
化，所以有些声频是多余的，因此就存在听觉冗余㊂
视觉冗余：人眼对于图像清晰度的注意是非均匀的，人眼并不能察觉图像像素的所有变
化㊂比如人类视觉的一般分辨能力为25灰度等级，而一般图像的量化采用的是大于28灰度
什么是多媒体技术等级，因此也存在着视觉冗余㊂
除此之外，还有结构冗余㊁知识冗余㊁信息熵冗余等㊂
数据压缩是一项复杂的算法工程，既要有最大的压缩量，又要保证较小的损失，还要求软
件和硬件都能快速实现压缩和解压过程㊂
2.多媒体常用文件编码
不同的媒体类型有着各自的压缩编码方式，并产生了不同的文件格式，特别是图像㊁动画㊁
音频㊁视频方面㊂下面介绍一些目前常用的媒体文件格式㊂
图像文件格式：常用有B M P㊁G I F㊁J P E G㊁P N G㊁P S D格式等㊂
音频文件格式：常见有WA V㊁M I D㊁M P3㊁WMA格式等㊂
动画文件格式：常用有G I F㊁F L I C㊁S W F格式等㊂
视频文件格式：常用有A V I㊁M P E G(包括M P E G-1㊁M P E G-2和M P E G-4)㊁MO V㊁WMV㊁R M/R MV B㊁F L V㊁D I V X格式等㊂
3.1.3多媒体技术应用软件
多媒体技术的快速发展，促进了计算机在媒体处理方面的具体应用，同时也推动了多媒体
210计算机应用基础(第2版)
操作系统和多媒体数据处理软件的发展㊂
1.多媒体操作系统
操作系统是计算机的核心，多媒体操作系统必须具有多种媒体信息的任务管理㊁数据处理和输入输出控制等功能，负责多媒体环境下多任务的调度，保证音频㊁视频等多媒体数据的同步控制和处理的实时性，提供多媒体信息的各种基本操作和管理，较好地完成多媒体硬件和软件的协调工作㊂
常见的多媒体操作系统有：微软的W i n d o w s系列㊁苹果的M a c i n t o s h O S系列㊁开源的L i n u x和移动多媒体操作系统A n d r o i d(安卓)等㊂这些多媒体操作系统都有各自的特点，并广泛应用于各种多媒体技术应用领域㊂
2.多媒体技术应用软件
多媒体技术应用软件的应用包括媒体数据的编辑处理㊁后期制作和技术应用㊂
(1)多媒体数据处理
多媒体数据处理软件是为用户提供编辑和处理各种媒体数据的工具，也是为多媒体应用系统的创作所需的素材做准备㊂这些软件都有功能强大㊁界面友好㊁操作规范等特点㊂常见的有音频㊁视频采集和编辑处理软件，如G l o d W a v e㊁P r e m i e r e等；图形㊁图像处理软件，如P h o t o s h o p㊁I l l u s t r a t o r等；动画设计制作软件，如F l a s h㊁3d sM a x等㊂
(2)多媒体创作软件
多媒体创作软件是帮助用户制作多媒体应用软件的集成工具，它可以对文本㊁图像㊁动画㊁声音㊁视频等媒体素材进行控制和管理，并能按要求建立多媒体交互式应用软件㊂常用的多媒体创作软件有A u t h o r w a r e㊁D i r e c t o r，也包括F l a s h和D r e a m w e a v e r软件㊂
(3)多媒体应用软件
多媒体应用软件是由专业人员利用多媒体创作软件或计算机高级语言，整合媒体素材设计㊁开发而成的最终多媒体产品，它直接面向用户要求，涉及的应用领域很广，如现代教育㊁电子广告㊁互动传媒㊁影视娱乐㊁网络游戏等社会生活的方方面面㊂
3.2图像处理
图像是多媒体作品中最常用的素材，合理使用图像可以使多媒体作品具有直观的视觉效果，更便于对作品内容的理解㊂本节介绍图形㊁图像的基本概念，图像文件的格式类型, P h o t o s h o p图像处理软件的基本使用方法(如对图像进行格式转换㊁内容编辑㊁创意合成等操作)㊂
3.2.1图像处理基本概念
图像处理的基本概念包括：图形㊁图像基本概念，图像常用文件格式，图像相关属性参数等㊂
1.图形㊁图像基本概念
(1)图形与图像
图像是自然界中的景物通过视觉感官在大脑中留下的印记㊂图像经过数字化后以文件形式保存在计算机中，并可被计算机处理㊂图像由像素点构成，每个像素点的颜信息采用一组

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