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多媒体技术基础

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第七章多媒体技术基础(2学时)
一.教学目的与要求
了解:1.多媒体采用的关键技术.
2.多媒体发展与应用.
熟悉:1.Windows 2000系统中的多媒体功能.
掌握:1.多媒体技术的基本概念.
2.多媒体的概念和特点.
3.多媒体的基本元素及文件.
4.多媒体微机MPC的组成.
5.多媒体套件的特点和使用方法.
二.教学内容本章介绍多媒体技术基础知识,讲解多媒体技术的基本概念(媒体,多媒体,多媒体技术,MPC),多媒体的关键技术,基本元素及文件,Windows2000的多媒体应用.
三.重点与难点
重点:1.多媒体,多媒体技术的概念.
2.多媒体的基本元素,音频文件与图像文件的类型及区别.
3.MPC的配置.
难点:1.多媒体的基本元素,音频文件与图像文件的类型及区别.
四.教案正文21世纪,信息技术迅速发展,数码电视,数码摄像机、数码照相机、高速通信网络和计算机技术进一步融合,使多媒体技术成为人类处理信息手段的新的里程碑.
7.1 多媒体技术的基本概念
7.1.1 媒体:在计算机技术领域,一般是指携带信息的载体.由于媒体信息表现形式不同、媒体有文本,声音,图形,图像,动画,视频等.国际电报电话咨询委员会(CCITT)对媒体进行了如下的分类:
⒈感觉媒体(Perception Medium):直接作用于人的感官,产生感觉(视,听,嗅、味,触觉)的媒体称为感觉媒体.例如语言、音乐,音响、图形,动画,数据,文字,文件等都是感觉媒体.而我们通常所说的多媒体就是感觉媒体的组合.
⒉表示媒体(Presentation Medium):为了对感觉媒体进行有效的传输,以便于进行加工和处理,而人为地构造出的一种媒体称为表示媒体.例如语言编码、静止和活动图像编码以及文本编码等都称为表示媒体.
⒊显示媒体(Display Medium):显示媒体是显示感觉媒体的设备.显示媒体又分为两类, 一类是输入显示媒体,如话筒,摄像机、光笔以及键盘等、另一种为输出显示媒体,如扬声器,显示器以及打印机等.
⒋传输媒体(Transmission Medium):传输媒体是指传输信号的物理载体,例如同轴电缆,双绞线,光纤以及电磁波等都是传输媒体.
⒌存储媒体(Storage Medium):用于存储表示媒体,即用于存放感觉媒体数字化代码的媒体称为存储媒体.例如磁盘,磁带,光盘,纸张等.
7.1.2 多媒体:多媒体是融合两种或两种以上媒体的一种人-机交互式信息交流传播媒体.
我们可以从以下几点来认识:
⒈多媒体与众多常见的媒体(如电视,报纸、杂志等)功能是一样的,它是一种用于信息交流和信息传播的媒体;
⒉多媒体是一种人~机交互媒体,多媒体通过计算机进行信息存储,交流、传播、由于计算机具有极强的人机交互性能,使多媒体比其他媒体交互性更好,改变了以往人们在电视,报纸等媒体面前的被动状态、即只能被迫接收媒体信息,使人在媒体面前成为主动者、可以查询,访问自己感兴趣的媒体信息;
⒊多媒体信息是以数字形式存储,交流、传播的,而以前的视频,音频信息一般以模拟方式传播.
7.1.3 多媒体技术:
就是利用计算机技术把文字,声音,动画,图形,图像等多种媒体进行综合处理和加工的技术,使多种信息之间建立逻辑连接,集成为一个完整的系统.
现一般特指使用计算机技术,网络技术等将音频,视频,图像等媒体信息集成到同一数字环境中、是多种学科,多种技术交叉的全新技术.目前、多媒体技术的研究和应用开发主要有以下几个方向:
⒈多媒体信息的表示技术:为解决媒体的存储,传输问题,要应用数据压缩,解压缩技术等.
⒉多媒体创作和编辑工具开发:研制开发许多媒体创作和编辑工具.
⒊多媒体数据的存储技术:多媒体数据一般数据量很大,特别是声音,影视数据等海量数据,目前存储最佳介质为光盘(存储容量大,价格低,易保存),常见的光盘技术有CD技术,DVD技术.
⒋多媒体的应用开发:在多媒体数据库,视频点播、远程教育,环球超媒体信息系统等方面都有广阔的应用前景.
7.1.4 多媒体的特点:
与传统媒体相比、多媒体具有以下特点:
⒈集成性:一方面将多种性质的媒体有机地组合成完整的具有较高交互性能的多媒体信息;另一方面把不同的媒体设备集成在一起形成多媒体系统.在硬件上,具有能处理多媒体信息的高速及并行的CPU系统,大容量的存储器,适合多通道的IO,宽带网络接口;在软件上,有集成一体化的多媒体操作系统,适合多媒体信息创作与管理的软件系统等.
⒉实时性:尤其是多媒体信息中的音频,视频信息是与时间密切相关的,这就要求多媒体技术能支持实时处理.如播放视频时不应出现画面停顿现象.
⒊交互性:是多媒体应用有别于传统信息交流媒体的主要特点之一.传统的大众化信息交流媒体只能单向地传播信息,而多媒体技术则可以实现人对信息的主动选择和控制.
⒋数字化:多媒体信息中音频,视频等连续媒体在以前是用模拟方式存储与传播的,它有其致命弱点.如信号衰减,噪音干扰大,在拷贝中有误差积累,很难实现高质量的音频,视频传输.多媒体技术将各种媒体信息全部数字化,进行存储,加工,处理,传输,克服了上述弱点、实现了高质量媒体信息的存储与传播.
集成性和交互性是最重要的,多媒体的目的,从某种意义上讲,就是把电视技术所具有的视听合一的信息传播能力同计算机系统的交互能力结合起来,产生全新的信息交流方式.
7.1.5 多媒体微机MPC(Multimedia Personal Computer)
多媒体计算机是指能存储,传播处理多媒体数据的个人计算机、由于要处理音频,视频等连续媒体信息,多媒体微机至少应配备声卡与光驱配件及相应的软件.
Microsoft等公司筹建了多媒体PC市场协会(Multimedia PC Marketing Council),且于1990年,1993年和1995年分别制定了三个技术标准MPC1,MPC2和MPC3.
MPC所具有的多媒体硬件系统的基本组成包括:
⒈CD ROM (致密光盘只读存储器)大容量存储设备.
⒉AD(模数)和DA(数模)转换功能,实现语音和数字信号间的转换,使多媒体硬件系统具有高质量的数字音响功能.
⒊具有清晰显示图形,图像和文字以及来自光盘上的动画,影视的显示设备.
⒋具有解决数据量极大的图像和声音所必需的数据压缩和还原的硬件支持.一个多媒体硬件系统应具有上述基本硬件保证、从而在软件的配合下能对多媒体数据进行处理.
7.2 多媒体关键技术
1. 数据压缩技术多媒体数据量很大,尤其音频,视频这类连续媒体,数字化后的视频和音频信号的数据量是十分惊人的,这对计算机的存储和网络的传输会造成极大的负担、解决的办法之一就是进行数据压缩,再进行存储和传输,到需要时再解压,还原.因此,多媒体的数据压缩问题已成为关系到多媒体技术发展必须解决的瓶颈问题.
多媒体技术应用的关键问题是对图像的编码与解压,国际标准化组织ISO和国际电报电话咨询委员会CCITT两家联合成立了JPEG(Joint Photographic Expert Group)工作组,致力于建立适用于彩色,单色,多灰度连续色调、静态图像的数字图像压缩标准.
2. 大容量CD ROM,DVD ROM光盘技术多媒体信息虽经压缩,仍包含大量数据,CD存储器的容量一般为650MB左右,DVD数字光盘容量可达17GB,且便于携带,价格便宜,便于信息交流、是存储图形,动画,音频和活动影像等多媒体信息的最佳媒体.
3. 大规模集成电路制造技术音频和视频信息的压缩处理和还原处理要求进行大量计算,而视频图像还要求实时完成,需要具有高速CPU的计算机.另外,为降低成本,减少CPU负担、还需专门研制开发用于语音合成,多媒体数据压缩与解压的多媒体专用大规模集成电路芯片:多媒体数字信号处理器DSP,数字信号处理器是在模拟信号变换成数字信号以后进行高速实时处理的专用处理器,其速度是最快CPU的10~50倍.这些都需要大规模集成电路制造技术的支持.
4. 实时多任务操作系统多媒体技术需要同时处理图像,声音和文字,其中图像和声音还要求同步实时处理,视频要以30帧秒更新画面,因此需要能对多媒体信息进行实时处理的操作系统.
5. MMX媒体扩展技术MMX 指令集由Intel公司开发,是对Intel体系结构(IA)指令集的扩展.增加了57条新的操作指令,允许CPU同时对2,4甚至是8个数据进行并行处理,但不影响系统的速度.提高了很多应用程序的执行性能,例如活动图像,视频会议,二维图形和三维图形.软件内核中、其速度得到更大的提高,其幅度为原有速度的三至五倍.MMX技术为更好地胜任多媒体的实时操作要求创造了条件.
7.3 多媒体的基本元素及文件
文本(text):由语言文字和符号字符组成的数据文件.如ASCII,存储汉字的文件.
图像(image):点位图,即由一幅图像的全部像素信息组成的数据文件.
图形(graph):矢量图,数学方法(算法和特征描述).可将图形看作是图像的抽象.
动画(animation):将静态图像,图形及连环图画等按时间顺序显示而形成的动态画面.
音频(audio):声音信号即人类听觉可感知范围内的频率.多媒体使用的是数字化音频.
视频(video):可视信号,即计算机屏幕上显示出的动态信息,如动态图形,动态图像.
7.3.1 音频文件在计算机内、所有的信息均以数字(01)表示、声音信号也用一组数字表示、称之为数字音频.数字音频与模拟音频的区别在于:模拟音频在时间上是连续的;而数字音频是一个数据序列,在时间上是离散的.因此,声音信息的数字化过程是采样,量化的过程,所采用的主要硬件是模拟到数字的转换器(AD转换器);在数字音频回放时,再由数字到模拟的转换器(DA转换器)将数字音频信号转换成原始的电信号.
常见的音频文件有.WAV.MID.MP3等.
1. WAV文件:波形文件,Microsoft公司的音频文件格式,是对声音模拟波形的采样.
2. MID文件:MIDI (Musical Instrument Digital Interface)(音乐设备数字接口)音乐数据文件,用以规定计算机音乐程序,电子合成器和其他电子设备之间交换信息与控制信号的方法.
MIDI文件是一种控制信息的集合体,包括对音符,定时和多达16个通道的乐器定义、同时还涉及到键,通道号,持续时间,音量和力度等信息.MIDI文件记录的是一些描述乐曲演奏过程中的指令,因此它占用的存储空间要比WAV文件小得多.
3. MP3文件:根据MPEG-1视频压缩标准中、对立体声伴音进行三层压缩的方法所得到的声音文件.MP3保持了CD激光唱盘的立体声高音质,压缩比高达12:1.
4. AIF 文件:Apple 计算机的音频文件格式.
5. RMI文件:Microsoft公司的MIDI文件格式.
6. VOC文件:Creative公司的波形音频文件格式,也是声霸卡使用的音频文件.
7.3.2 图像文件多媒体计算机最常用的图像有图形,静态图像和动态图像(视频).
1. 图形文件:位图和矢量图. 位图是由像素点矩阵组成的,是用像素点表示、每一个像素都可以是任意颜色.
矢量图是用向量代表图形元素,如直线,用一数据说明该元素为直线,其它数据注明该直线的起始坐标及其方向,长度和终止坐标.
位图放大时,放大的是其中每个像素的点、所以看到的是模糊的图片.而矢量图形无论如何放大,它依然清晰.
2. 图像文件分为静态图像文件和动态图像文件.
⑴静态图像文件:
BMP(bitmap)文件:位图文件.是一种与设备无关,格式最原始和最通用的静态图像文件,但其存储量极大.Windows的墙纸图像,就是用的这种格式文件,是Windows环境中经常采用的一种文件.
GIF(Graphics Interchange Format) 文件:由美国最大的增值网络公司CompuServe研制开发的,适合在网上传输交换.使用户在传送文件时,可粗略地看到图像内容、并决定是否要放弃传输.
JPG文件:JPEG,一种图像压缩标准,多灰度静止图像的数字压缩编码(通常简称为JPEG标准).适用于彩色和单色多灰度或连续色调静止数字图像的压缩.目前、JPEG在的静止图像格式中的压缩比是最高的,可将其压缩到BMP原图像大小的110左右,而且对图像质量影响不大,因此目前网上图像文件格式多都采用JPEG文件格式.
TIF文件:一种多变的图像文件格式标准.与其他的图像格式文件不同、 TIF文件格式不依附于某个特定的软件, 而是为形成一个便于交换的图像文件格式的超集.它支持多种图像压缩格式,应用也较普遍.
除上述文件格式外,较常用的文件格式还有:PCX,PCT,PSD和TGA等.
【举例1】静态图像格式转换.(bmp,gif,jpg等).
⑵动态图像文件动态图像文件格式包括以下几种文件格式.
AVI文件:(Audio Video Interleaved )格式文件是由音频和视频信号混合交错地存储在一起构成的文件.由微软公司从Windows 3.1就开始使用的视频文件格式(兼容性好).
MPG文件:MPEG(Moving Picture Experts Group,运动图像专家组)制定出来的压缩标准所确定的文件格式,用于动画和视频影像.MPEG标准包括MPEG视频,MPEG音频和MPEG系统(视频,音频同步)三个部分. 这一系列中包括MPEG-1,MPEG-2和MPEG-4等多种视频格式.一般的CD(VCD),Super VCD(SVCD)和DVD都是采用MPEG技术生产的.其平均压缩比为50:1,最高可达200:1,图像和声音质量也非常好,兼容性好.
DAT文件:VCD专用的视频文件格式,是一种基于MPEG压缩,解压技术的视频文件格式.如果计算机配备视霸卡或解压软件,即可播放该格式文件.
MOV文件:Quick Time for Windows 视频处理软件所采用的视频文件格式.与AVI文件格式相同、MOV文件格式采用了Intel公司的Indio视频有损压缩技术,以及视频信息与音频信息混排技术,其图像画面的质量要比AVI文件好.
ASF文件:(Advanced Streaming Format)高级流格式,Microsoft 为了和Real Player 竞争而发展出来的一种可以直接在网上观看视频节目的压缩格式文件.由于它使用了MPEG4 的压缩算法,压缩比率和图像的质量都不错.因为ASF是以一个可以在网上即时观赏的视频流格式存在的,所以它的图像质量比VCD差一点.
【举例2】使用超级解霸播放VCD影碟,截取片段.(dat文件转换成mpg文件).
【举例3】使用Real Player播放不同的视频图像.
【举例4】视频格式转换.(avi,mpg,mp3等).
7.4 多媒体套件介绍(自学)
7.5 Windows2000的多媒体应用在Windows 2000系统中拥有强大的多媒体功能,利用Windows 2000自身所带的多媒体组件可以播放MIDI音乐,WAV声音,CD唱碟,MP3音频文件,AVI视频文件,MPEG文件,VCD和DVD等.
7.5.1 设置多媒体属性在Windows 2000系统中应用多媒体功能,首先要设置多媒体属性,包括音量,音频和设备的设置.
1. 设置音量当计算机装有声卡,安装声卡驱动程序后,通常在任务栏的右侧会显示一个喇叭形音量控制图标.单击该图标,弹出一个音量滑杆,拖动滑杆就可调节多媒体设备的音量大小.双击该图标,弹出一个音量控制对话框.
2. 设置音频属性双击控制面板窗口中的声音和多媒体图标,弹出声音和多媒体属性对话框.单击音频选项卡,用户可选择要优先用来放音,录音和MIDI音乐的适配器.
3. 设备设置单击声音多媒体属性对话框中的硬件选项卡,可查看或修改多媒体设备的设置.
【举例5】音响控制练习
7.5.2 使用Windows Media Player,超级解霸3000,东方影都等播放和接收视频,音频文件Windows Media Player,超级解霸3000,东方影都是一种通用的多媒体播放器,可用于播放和接收当前最流行的多种格式制作的音频,视频和混合型的多媒体文件.
⒈播放WAV声音文件和MIDI,mp3等格式的音乐文件
⒉播放VCD,DVD影碟及dat,vai,mpg等格式的视频文件
7.5.3 播放和录制声音在Windows 2000中、可以用系统提供的录音机组件来播放或录制波形文件.在使用录音机播放声音时,要求计算机必须安装声卡和音箱或耳机.如果需要录制声音还需要麦克风(话筒).
⒈录音机组件的启动单击开始程序附件娱乐录音机命令,启动录音机后,出现声音录音机对话框.
【举例6】使用录音机播放音乐(WAV文件)
2.录制波形文件单击声音录音机对话框中文件菜单中的新建命令,建立一个新的声音文件;单击窗中的录音按钮,可利用话筒录入声音;录制完毕后,单击停止按钮结束录音;单击文件菜单中的保存命令,保存录制的声音文件.
【举例7】使用录音机录制一段语音,并以lx.wav存盘.
7.5.4 欣赏CD音乐CD唱机是一个允许在计算机的CD ROM驱动器中播放CD音乐的控制器.
【举例8】使用CD唱机播放CD唱片.
【课堂小结】
这节课介绍了多媒体技术的基础知识:媒体,多媒体,多媒体技术,MPC等基本概念,多媒体的特点及关键技术,基本元素及文件,Windows2000的多媒体应用.
【实验】
《计算机与信息技术基础实验》P97 实验6.1.
【思考题,作业】
(1)MPC机的组成部分.
(2)列举4种以上的静态图像文件格式和动态图像文件格式,简述其适用围.
(3)音频,视频格式转换.
【参考书目】
《计算机与信息技术基础》,《计算机与信息技术基础实验》,《计算机与信息技术基础考试大纲和练习》冯泽森,王崇国主编,电子工业出版社出版.
※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※新疆医科大学教案续页(内容与进程)计算机与信息技术基础计算机数学教研室

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