同济大学计算机基础学科研究室.ppt
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1、1,同济大学计算机基础学科研究室,2,目录,第 一 章 计算识与信息社会 第 二 章 计算机基础知识 第 三 章 微型计算机硬件组成 第 四 章 系统软件及其常用操作系统 第 五 章 应用软件和办公软件 第 六 章 网络基础 第 七 章 Internet与Intranet 第 八 章 数据库基础 第 九 章 多媒体基础 第 十 章 数据安全 第十一章 程序设计基础,3,第九章 多媒体技术基础,9.1 多媒体技术的基本概念 9.2 多媒体计算机系统 9.3 多媒体信息的数字化和压缩技术 9.4 多媒体素材制作 9.5 Flash 动画制作,4,9.1多媒体技术的基本概念 9.1.1多媒体,媒体
2、存储信息的物理实体,如磁盘、光盘等 信息的表现形式或载体,多媒体 是“多媒体技术”的同义语,不仅仅是指多种媒体本身,而主要是指处理和应用它的一整套技术 多媒体技术 是一种基于计算机的综合技术,包括数字化信息的处理技术、音频和视频技术、计算机硬件和软件技术、人工智能和模式识别技术、通信和图像技术等,是一门跨学科的综合技术。,5,9.1.2 多媒体技术的特性,多样性 媒体、处理方式 集成性 媒体、设备与软件的集成 交互性 用户与多媒体信息 数字化 媒体信息以数字的形式存储和处理 实时性 声音媒体和视频媒体,6,9.1.3 多媒体信息的类型,1文本 2图形 由直线、圆、圆弧、任意曲线等组成的画面,以
3、矢量形式存储。 3图像 通过扫描仪、数字照相机、摄像机等设备捕捉的真实场景的画面,数字化后以位图格式存储。 4动画 利用了人眼的视觉特性所得到的画面印象。 5. 视频 来自视频信号源的影像。 6音频 话语、音乐以及各种动物和自然界发出的各种声音。,7,9.1.4 多媒体信息处理的关键技术,1. 多媒体数据压缩技术 节省存储空间,提高通信介质的传输效率,使计算机实时处理和播放视频、音频信息成为可能。 2. 多媒体数据存储技术 数字化数据存储的介质有:硬盘、光盘和磁带等。 3. 集成电路制作技术 为多媒体技术的进一步发展创造了有力的条件。 4.多媒体数据库技术 研究多媒体信息的特征、建立多媒体数据
4、模型; 有效地组织和管理多媒体信息; 多媒体信息的检索和统计。,8,多媒体信息处理的关键技术,5. 虚拟现实技术 利用计算机生成一种模拟环境,通过多种传感设备,使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中,并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互,创建了一种适人化的多维信息空间。 6. 多媒体网络与通信技术 多媒体通信技术支持是保证多媒体通信实施的条件。,9,9.1.5 多媒体技术的应用领域,1.多媒体教育 2. 电子出版物 3. 多媒体网络应用 互联网直播 视频点播 远程教育 视频会议系统,10,9.2 多媒体计算机系统 9.2.1多媒体计算机系统组成,多媒体系统层次结构,11,多媒体计算机
5、标准,MPC联盟规定多面体计算机系统由5个基本部件组成: PC机、CD-ROM、声卡、音箱和Windows操作系统 MPC 4.0,它为将PC机升级成MPC提供了一个指导原则,要求在普通微机的基础上增加以下4类软、硬件设备 : 声/像输入设备 光驱、话筒、扫描仪、录音机、摄像机等。 声/像输出设备 音效卡、刻录光驱、投影仪等。 功能卡 电视卡、视频采集卡、视频输出卡、网卡、VCD压缩卡等。 软件支持 音响、视频和通讯信息以及实时、多任务处理软件。,12,9.2.2 多媒体计算机硬件系统,多媒体计算机硬件系统示意图,13,多媒体计算机硬件系统,1.主机 多媒体计算机主机可以是中、大型机,也可以是
6、工作站,更普遍的是使用多媒体个人计算机。 具备多媒体信息处理功能的芯片: 通用和专用的数字信号处理芯片DSP (Digital Signal Procesor) 现有的CPU芯片增加多媒体数据处理指令和数据类型,Pentium 4 微处理器包括了144条多媒体及图形处理指令 媒体处理器(Media Processor),有可编程性,通过软件可增加新的功能。是现有通用处理器的强有力的支持芯片。,14,多媒体接口卡,1. 声卡又称音频卡,是处理音频信号的硬件,,15,多媒体接口卡,2.图形加速卡 图形加速卡拥有图形函数加速器和显存,专门用来执行图形加速任务,可以减少CPU处理图形的负担。工作在CP
7、U和显示器之间,控制计算机的图形输出。 现在的显示卡上都集成有图形处理芯片组,成为图形加速卡。,16,多媒体接口卡,3. 视频采集 视频采集卡可以获取数字化视频信息,提供硬件压缩功能,17,多媒体接口卡,4. IEEE 1394卡 标准的IEEE 1394接口可以同时传送数字视频信号以及数字音频信号,相对于模拟视频接口,IEEE 1394技术在采集和回录过程中没有任何信号的损失。 现在的IEEE 1394卡多为PCI接口,只要插入到计算机主板相应的PCI插槽上就可以提供视频采集功能,18,信息获取设备,数码照像机(DC) 数码照像机所拍摄到的照片是以文件形式存储在相机内的存储卡中,将数码照像机
8、中的照片存储到计算机中,先用连接线将数码照像机与计算机连结起来。数码照像机的驱动程序就会将相机的存储卡视为计算机的一个可移动磁盘,存储卡中的图像会以略图方式显示,数码设备,19,信息获取设备,数码摄像机(DV) 数码摄像机的优点是动态拍摄效果好,数码摄像机使用的小尺寸电荷耦合器件CCD与其镜头的不匹配,在拍摄静止图像时的效果不如数码照像机。,20,9.2.3 多媒体计算机软件系统,多媒体计算机软件系统,21,9.2.4 多媒体创作工具,多媒体创作工具的功能 提供编程环境及对各种媒体数据流的控制能力 处理各种媒体数据 生成应用系统和提供应用程序链接能力 用户界面处理和提供人机交互功能 预演与播放
9、能力,22,多媒体创作工具,多媒体创作工具的类型 基于时间序列的创作工具 Director 基于流程图的创作工具 Authorware 基于描述语言(符号)的创作工具 Multimedia ToolBook 可视化编程环境 Visual Basic和Visual C+,23,9.3多媒体信息的数字化和压缩技术 9.3.1音频信息,复杂的声波由许许多具有不同振幅和频率的正弦波组成。 波形相对基线的最大位移称为振幅A,反映音量;波形中两个相邻的波峰(或波谷)之间的距离称为振动周期T,周期的倒数1/T即为频率f,以赫兹(Hz)为单位。正常人所能听到的声音频率范围为20 Hz20 kHz。,24,模拟
10、音频的数字化,用计算机对音频信息处理,就要将模拟信号(如语音、音乐等)转换成维数字信号。,采样 每隔一定时间间隔对模拟波形上取一个幅度值。 量化 将每个采样点得到的幅度值以数字存储。 编码 将采样和量化后的数字数据以一定的格式记录下来,25,数字音频的技术指标,采样频率、量化位数和声道数 采样频率: 每秒钟的采样次数 量化位数(采样精度) :存放采样点振幅值的二进制位数。通常量化位数有8位、16位,分别表示有28、216个等级。 声道数 :声音通道的个数 ,立体声 为双声道。 每秒钟存储声音容量的公式为: 采样频率采样精度声道数/8=字节数 例如,用44.10 kHz的采样频率,16位的精度存
11、储,则录制1秒钟的立体声节目,其WAV文件所需的存储量为: 44 100162/8=176 400(字节),26,数字音频的文件格式,Wave格式文件(. Wav) 记录了真实声音的二进制采样数据,通常文件较大。 MIDI格式文件(.MID) 数字音乐的国际标准. 记录的是音符数字,文件小。 MPEG音频文件(.MP1/.MP2/.MP3) 采用MPEG音频压缩标准进行压缩的文件。,WAV文件,MIDI文件,27,9.3.2 图形和图像,图形和图像 图形:由点、线等组成的有边界画面,文件中存放描述图形的指令。 图像:由图像设备输入的无边界画面,数字化后以位图形式存储。 图形与图像的数字化 分辨
12、率(行、列)和颜色深度 真彩色每个像素点占3个字节,224=16777216 种颜色。 计算存储一秒图像公式: 列数行数像素的颜色深度/8 帧/秒=字节数 例:12801024分辨率的“真彩色”电视图像, 按每秒30帧计算,显示1分钟,则需要: 1280102433060 6.6 GB,28,常用图像文件格式,BMP和DIB格式文件 与设备无关的位图格式文件,Windows环境中经常使用. GIF格式文件 Internet上的重要文件格式之一,最大不超过64 KB, 256色以内,压缩比较高,与设备无关。 JPEG格式文件(.JPG) 利用JPEG方法压缩, Internet上重要文件格式之一
13、, 适用于处理256色以上、大幅面图像。 WMF格式文件 位图与矢量图的混合体, Windows中许多剪贴画图像 是以该格式存储的。广泛应用于桌面出版印刷领域。,29,9.3.3 视频,视频是将一幅幅独立图像组成的序列按照 一定的速率连续播放,利用视觉暂留现象 在人的眼前呈现出连续运动的画面。 模拟视频常用两种标准: NTSC制式(30帧/秒,525行/帧) PAL制式(25帧/秒,625行/帧),我国采用PAL制式。,模拟视频和数字视频 640480 3 30 60 =1 658 880 000字节,分辨率,帧/秒,采样深度,时间,30,常用视频文件格式,AVI(Audio-Video In
14、terleaved)文件 将视频与音频信息交错地保存在一个文件中,较好地解决了音频与视频的同步问题,已成为Windows视频标准格式文件。 MOV文件 利用它可以合成视频、音频、动画、静止图像等多种素材。 MPG(.mpg)文件 是按照MPEG标准压缩的全屏视频的标准文件。 DAT文件 是VCD专用的格式文件,文件结构与MPG文件格式基本相同。,31,流媒体概述,流媒体 一种可以使音频、视频等多媒体文件能在Internet上以实时的、无需下载等待的流式传输方式进行播放的技术,应用 互联网直播 视频点播 远程教育 视频会议系统,32,常用流媒体文件,RealMedia RA (RealAudio
15、)用来传输接近CD音质的音频数据 RM(RealVideo)在低速率的网络上实时传输活动视频影像 RF(RealFlash)一种高压缩比的动画格式 QuickTime 是数字媒体领域事实上的工业标准,是创建3D动画、实时效果、虚拟现实、A/V和其他数字流媒体的重要基础。 ASF与WMA ASF是一种数据格式,音频、视频、图像以及控制命令脚本等多媒体信息通过这种格式,以网络数据包的形式传输,实现流式多媒体内容发布。 WMV是微软公司推出的与MP3格式齐名的一种音频格式,是用于高清晰度映像的编解码器。,33,9.3.4 数据压缩技术,无损压缩 无损压缩方法原理是统计被压缩数据中重复数据的出现次数来
16、进行编码,能确保解压后的数据不失真 。 有损压缩 有损压缩方法是以牺牲某些信息(这部分信息基本不影响对原始数据的理解)为代价,换取了较高的压缩比。,数据压缩的国际标准 JPEG标准 适用于连续色调和多级灰度的静态图像 MPEG标准 适用于运动图像、音频信息。包括MPEG视频、MPEG音频、MPEG系统(视频和音频的同步)。MPEG已制定了MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4和MPEG-7四种。,34,文件压缩和解压缩软件,35,9.4多媒体素材制作 9.4.1 Windows XP的数字媒体,数字媒体处理功能: Windows Media Player Windows Movie Make
17、r CD Burning 个人屏保 快速图片浏览等,36,Windows Movie Maker,制作电影的数字媒体程序,制作过程参见实验教材,37,9.5 Flash动画制作,Flash被广泛地用于多媒体领域,被公认为交互式矢量动画的标准。 Flash格式文件的数据量小,采用流媒体技术,可以在网络上更快地播放动画,实现交互。 IE5.0起的版本内置了Flash播放器插件,可以直接浏览带有Flash动画的网页。 Flash动画作品案例,38,滚屏技术 时间帧 颜色填充与透明 移动、变形、旋转 遮罩、引导 配音,案例作品使用的技术,39,9.5.1 Flash MX的界面组成,Flash MX的
18、界面由以下几个部分组成: 菜单栏 标准工具栏 状态栏 绘图工具 时间轴面板 工作区 各类面板等,40,9.5.2 动画类型,Flash动画类型:逐帧动画 过渡动画 逐帧动画 由一组连续的关键帧序列组成 帧是构成Flash动画的基本组成元素。Flash时间轴面板上的每一小方格代表一帧。逐帧动画涉及到: 关键帧 包含有内容或对内容的改变起决定性作用的帧。 静止帧 是相邻前一帧的延续。普通的静止帧显示为灰色方格,空白帧显示为白色方格。,41,9.5.2 动画类型,过渡动画 由两端的关键帧和中间的过渡帧序列组成 过渡动画分为位移过渡动画和变形过渡动画。 过渡帧 出现于过渡动画的两个关键帧之间,42,1
19、)对每一关键帧中的内容进行逐个的制作和编辑 2)图层 为制作复杂动画而引入的一种手段。将复杂动作分解到不同的图层,图层按一定的顺序重叠在一起,产生综合效果,如同将画有不同图形的玻璃板重叠在一起。 3)Alpha通道 Alpha通道是决定图像中每个像素透明度的通道,用不同的灰度值来表示图像的可见程度,共有256级变化。,9.5.3 Flash动画制作基本方法手段,43,9.5.4 逐帧动画制作,制作的基本方法是对每一帧中的内容进行逐个的制作和编辑,改变帧内元素对象位置和内容 例1 制作文字滚动的动画。,类似地可以实现自左向右滚动、上下滚动和往返滚动的效果。,最后一帧的文字与前一帧的文字坐标保持不
20、变,可使循环播放返回到帧1时产生延迟效果。,44,9.5.5 过渡动画制作,过渡动画制作的基本方法是通过改变关键帧的位置、形状、颜色和大小等属性来完成。也可通过几个层之间动画的叠加来实现。,45,过渡动画制作方法之一:变形过渡,变形过渡通过改变对象外形、颜色、大小、位置、翻转、移动和组合等实现动画。 例2 制作由圆形变为方形的动画。,在属性面板的补间下拉框中选择形状,两帧之间出现实线箭头,表示补间动画已正确地设置,若出现虚线,则设置有错误。错误原因可能是补间动画的方式错或对象类型不正确。,46,过渡动画制作方法之二:位移过渡,位移过渡通过改变对象大小、位置、颜色、透明度等实现动画。 例3 制作
21、逐渐消失的文字。,设计思路:通过改变帧内元素位置、 颜色和大小的方法 利用颜色亮度、色调、Alpha值可产生变色效果。,注意: 位移过渡动画中的所有对象必须转换为符号或群组。,47,过渡动画制作方法之三:图层使用,例4 制作小球碰撞运动的动画。 设计思路:每个小球在各自的图层上运动,中间一点使2个小球处于相切的位置。,注意: 小球与阴影构成为符号 补间动画采用动作,进一步应用 镜面效果 制作方法,48,过渡动画制作方法之四:遮罩技术,例5 使用层的遮罩技术滚动显示彩色文字。 设计思路:文字色彩使用一幅图片来填充,遮罩技术可以透过遮罩层内图形区域显示被遮罩层的内容,其他区域则不透明。利用遮罩层可
22、产生特殊效果。,注意 文字层(图层2)应位于图片层(图层1)的上方 必须锁定遮罩层与被遮罩层 改变图片的位置或改变文字的位置产生彩色变化的效果,49,遮罩技术,进一步应用 倒影效果 制作方法 水波用上下变化的线条图形形成,并作为倒影的遮罩层 光影效果 制作方法 光影效果通过过渡渐变矩形形成 过渡渐变配置可在混色器中完成,选用线性方式,50,过渡动画制作方法之五:引导层技术,例6 使用引导层使对象沿指定曲线运动。 注意 运动对象必须构成一个整体,通常通过创建新元件输入对象。,51,9.5.6 添加音效,在Flash中不能自己创建或是录制声音,编辑动画所使用的声音文件,需要从外部导入到Flash中
23、。可使用的声音文件类型为. wav与.mp3。 Flash规定声音必须在独立的图层内播放。 在影片中加入声音的方法如下: 将声音文件导入到Flash的库中。 为声音创建一个图层,在希望开始播放声音的位置上插入一个空白关键帧。 在属性面板的声音下拉框选择要使用的声音文件的名。,52,9.5.7 发布与输出,制作完动画之后,可以把生成的动画导出为后缀名为.swf的动画播放文件,也可以把它发布为影片,生成网页浏览器支持的HTML、GIF、JPEG文件。 当动画导出为影片或者是完成HTML文档的创建后,就可以上载给有MIME类型文件、能识别Flash影片的浏览器,任何带有Flash播放器(Shockw
24、ave Flash Player)的浏览器都可以播放它。,53,9.5.7 发布与输出,发的过程为: 发布设置 选择“文件|发布设置”命令,指定要发布的文件格式和文件名。每种图形格式都有相应的选项,在选择了一种图形格式发布时Flash会自动嵌入该图形的HTML代码。 发布 设置完成后可直接单击发布按钮,或关闭对话框后选择“文件|发布”命令。,54,发布与输出,在输出为GIF文件时,如果指定为静态,只输出指定的帧(默认为第1帧),在以动态GIF格式输出时,如果不作指定,Flash输出电影所有的帧;如果要输出电影中的某一段,可以把一段中的开始帧和结束帧的标签设置为First和Last。 如果输出为
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