WENJI14-多媒體基礎

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1、多媒體技術(shù)概述吳云芳北京大學信息科學技術(shù)學院wuyfster@gmail.com2/39主要內(nèi)容多媒體的基本概念多媒體的基本要素多媒體信息的數(shù)字化數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)音頻信息處理圖像信息處理視頻信息處理多媒體相關(guān)軟件3/39什么是媒體？存儲信息的實體：如磁盤、光盤、磁帶、U盤等傳遞信息的載體：如數(shù)字、文字、聲音、圖形和圖像等多媒體技術(shù)中所指的媒體4/39什么是多媒體？在計算機中，文字、聲音、圖形、圖像、動畫、視頻等信息載體結(jié)合在一起，形成一個有機的整體，稱之為“多媒體”。5/39什么是多媒體技術(shù)？利用計算機把文本、圖

2、形、圖像、音頻和視頻等多種媒體信息綜合一體化，并對多種媒體信息進行獲取、壓縮編碼、存儲、編輯、加工處理、傳輸和展示的技術(shù)。多媒體技術(shù)是計算機技術(shù)、通信技術(shù)、文字處理技術(shù)、音頻技術(shù)、視頻技術(shù)等多種技術(shù)的有機結(jié)合。6/39多媒體技術(shù)的特性多樣性信息載體的多樣性，處理方式的多維化。交互性用戶能夠?qū)π畔⑦M行編輯、控制和傳遞，更加有效地控制和使用信息。集成性對各種信息進行集成化處理，使之綜合運用。處理多種媒體的設備也集成為一個整體。7/39多媒體計算機多媒體計算機技術(shù)興起于20世紀80年代，在90年代得到了迅速的

3、發(fā)展和廣泛的應用。多媒體計算機MPC(MultimediaPC)，是指具有多媒體功能的計算機。微處理器內(nèi)存硬盤聲卡視頻卡CD-ROM8/39多媒體的基本要素文字(text)：最常用的媒體聲音(sound)：指各種聲音信號，包括語音、樂音、自然音等。圖形(graphics)：矢量圖形圖像(image)：位圖動畫(animation)：計算機制作出來的連續(xù)靜態(tài)圖像的順序播放。視頻(video)：攝像機拍攝的自然場景畫面的連續(xù)播放。9/39信號的分類模擬信號隨時間連續(xù)變化的電信號。如人的話音信號。數(shù)字信號離散

4、變化的電信號，由二進制代碼“0”和“1”組成的信號。溫故而知新10/39模擬信號的數(shù)字化采樣量化編碼在連續(xù)信號中每隔一定時間取一個值，時間離散化。把模擬信號的連續(xù)幅度變?yōu)橛邢迶?shù)量的存在一定間隔的離散值，幅度離散化。按照一定的規(guī)則，將量化后的值用二進制數(shù)值來表示。11/39音頻信號數(shù)字化例示12/39音頻信號數(shù)字化例示13/39采樣定律采樣定律：采樣頻率要高于信號最高有效頻率的兩倍，就可以從采樣信號中重構(gòu)原始信號。話音的最高頻率為4000Hz，則每秒至少采樣8000次（例如電話采樣）。人耳能感覺到的自然界聲音最

5、高頻率20kHz，所以計算機中常使用的采樣頻率為44.1kHz（CD音質(zhì)）。14/39量化精度量化精度：表示一個采樣樣本值的二進制位數(shù)，位數(shù)越多，精度就越高。若用16個二進制位表示聲音，可將聲音強度分為65536級（CD音質(zhì)），若用8位則僅能區(qū)分256級。15/39多媒體信息處理的關(guān)鍵技術(shù)多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)一般DVD：單面單層4.7G新一代高清存儲技術(shù)：藍光DVD單面單層25G多媒體網(wǎng)絡與通信技術(shù)多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)多媒體信息檢索技術(shù)16/39數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)數(shù)據(jù)壓縮是對數(shù)據(jù)重新進行編碼，以減少所需

6、的存儲空間。其逆過程稱為解壓縮，將壓縮過的數(shù)據(jù)恢復還原。由于數(shù)字化聲音、圖像、視頻的數(shù)據(jù)量非常龐大，使得計算機系統(tǒng)的時間和空間開銷巨大，因此數(shù)據(jù)壓縮是必須的。e.g.存儲1秒鐘的CD雙聲道立體聲音樂，需要的存儲空間與存儲9萬個漢字所需的空間相同。聲音、圖像、視頻都有不同的壓縮標準。17/39數(shù)據(jù)壓縮條件多媒體數(shù)據(jù)信息存在冗余：原始多媒體數(shù)據(jù)客觀上存在大量冗余。e.g.圖片中大面積的藍天人的感觀具有不敏感性，多媒體數(shù)據(jù)主觀上存在一些冗余。e.g.人們聽覺上對高低音不敏感18/39數(shù)據(jù)壓縮方法無損壓縮：壓縮后的數(shù)

7、據(jù)經(jīng)解壓縮后可100%還原，不存在任何誤差。壓縮比低，為2:1或4:1。例如：磁盤文件壓縮WinZip/WinRAR。有損壓縮:壓縮后的數(shù)據(jù)經(jīng)解壓縮后與原始數(shù)據(jù)存在一定誤差。壓縮比高，可高達100:1例如：圖像、視頻、音頻數(shù)據(jù)的壓縮。19/39數(shù)據(jù)壓縮標準音頻MPEG:高保真聲音的數(shù)據(jù)壓縮標準MPEG-1audiolayer3:用于MP3，壓縮比為12:1GSM:數(shù)字移動通信標準圖像JPEG:靜態(tài)數(shù)字圖像壓縮編碼標準視頻MPEG:視頻影像壓縮標準MPEG-1:用于VCDMPEG-2:用于DVD和高清晰度電視2

8、0/39多媒體文件格式與播放器格式：是指以何種算法對聲音、圖像、視頻等進行壓縮或解壓縮。播放器：是指還原某種或多種特定格式的音頻、視頻文件的軟件。21/39音頻信息處理音頻信息數(shù)字化質(zhì)量的三個指標：采樣頻率采樣頻率越高，丟失的信息就越少。量化精度量化精度越高，就能更加真實地體現(xiàn)聲波振幅的變化。聲道數(shù)一次采樣所記錄的聲音波形的個數(shù)。e.g.mp3、CD等都是雙聲道立體聲。22/39數(shù)模轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換用