第第 7 7 章章 计算机多媒体技计算机多媒体技术及应用术及应用(第第13讲讲)讲授讲授：黄瑞兴黄瑞兴8/25/20241福建工程学院软件人才培养基地 计算机导论计算机导论计算机导论第第7 7章章 计算机多媒体技术及应用计算机多媒体技术及应用v多媒体技术概述多媒体技术概述v多媒体计算机系统多媒体计算机系统v多媒体元素制作技术多媒体元素制作技术v虚拟现实技术虚拟现实技术v多媒体技术应用与发展多媒体技术应用与发展8/25/20242福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论7.1 多媒体技术概述多媒体技术概述 v多媒体技术是近几年来全球信息化多媒体技术是近几年来全球信息化发展的比较热门的技术，由于它不发展的比较热门的技术，由于它不仅能处理数据与文本，而且还能处仅能处理数据与文本，而且还能处理图形、图像、声音等信息，得到理图形、图像、声音等信息，得到了迅速的发展。了迅速的发展。8/25/20243福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论7.1.1 多媒体与多媒体技术多媒体与多媒体技术v通常所说的通常所说的“媒体媒体”（Media）有两种含义有两种含义一种是一种是一种是一种是存储存储存储存储和和和和传递信息传递信息传递信息传递信息的的的的实体实体实体实体，如书本、挂图、，如书本、挂图、，如书本、挂图、，如书本、挂图、磁盘、光盘、磁带以及相关的播放设备等；磁盘、光盘、磁带以及相关的播放设备等；磁盘、光盘、磁带以及相关的播放设备等；磁盘、光盘、磁带以及相关的播放设备等；另一种含义是指另一种含义是指另一种含义是指另一种含义是指信息信息信息信息的的的的表现形式表现形式表现形式表现形式（或者说（或者说（或者说（或者说传播形传播形传播形传播形式式式式），如文字、声音、图像、动画等。），如文字、声音、图像、动画等。），如文字、声音、图像、动画等。），如文字、声音、图像、动画等。v多媒体多媒体Multimedia计算机中的媒体，主要是计算机中的媒体，主要是指信息的指信息的表现形式表现形式，即，即计算机计算机不仅能处理文不仅能处理文字、数值之类的信息，而且还能字、数值之类的信息，而且还能处理处理声音声音、图形图形、电视图像电视图像等各种等各种不同形式不同形式的信息。的信息。8/25/20244福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论7.1.1 多媒体与多媒体技术多媒体与多媒体技术v多媒体技术多媒体技术则是指把则是指把文字文字、音频音频、视频视频、图形图形、图像图像、动画动画等多种媒体信息等多种媒体信息通过通过计算机计算机进行进行数字化数字化采集采集、获取获取、压缩压缩解压缩解压缩、编辑编辑、存储存储等等加工处理加工处理，然后，然后以以单独单独或或合成合成形式表现出来的形式表现出来的一体化一体化技技术。术。v多媒体系统多媒体系统是在计算机控制下对多媒体是在计算机控制下对多媒体信息进行信息进行处理处理、编辑编辑、表现表现、存储存储、通通信信和和集成集成的的信息系统信息系统。8/25/20245福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论7.1.1 多媒体与多媒体技术多媒体与多媒体技术v多媒体技术的几个主要特点：多媒体技术的几个主要特点：集成性集成性: 能够对信息进行多通道统一获能够对信息进行多通道统一获取、存储、组织与合成取、存储、组织与合成控制性控制性: 处理和控制多媒体信息，并按处理和控制多媒体信息，并按人的要求以多种媒体形式表现出来，人的要求以多种媒体形式表现出来，同时作用于人的多种感官同时作用于人的多种感官交互性交互性: 使用如键盘、鼠标器、触摸屏、使用如键盘、鼠标器、触摸屏、声音、数据手套等设备，实现人对信声音、数据手套等设备，实现人对信息的主动选择和控制息的主动选择和控制8/25/20246福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论7.1.1 多媒体与多媒体技术多媒体与多媒体技术v多媒体技术的几个主要特点：多媒体技术的几个主要特点：非线性非线性: 更灵活、更具变化的方式更灵活、更具变化的方式实时性实时性: 实时控制多媒体信息实时控制多媒体信息信息使用的方便性信息使用的方便性: 可按自己的需要、可按自己的需要、兴趣、任务要求、偏爱和认知特点来兴趣、任务要求、偏爱和认知特点来使用信息，获取图、文、声等信息使用信息，获取图、文、声等信息信息结构的动态性信息结构的动态性: 可按可按目的目的和和认知认知特特征征重新组织信息重新组织信息，增加、删除或修改，增加、删除或修改节点，重新建立链。节点，重新建立链。8/25/20247福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论7.1.2 多媒体应用系统中的媒体元素多媒体应用系统中的媒体元素v文本文本指各种字体、尺寸、格式及色彩指各种字体、尺寸、格式及色彩v图形图形(Graphics)和和图像图像(Image)处理图像处理图像处理图像处理图像时一般要考虑三个因素：时一般要考虑三个因素：时一般要考虑三个因素：时一般要考虑三个因素：分辨率分辨率分辨率分辨率、图像图像图像图像亮度亮度亮度亮度和和和和颜色颜色颜色颜色表示、表示、表示、表示、图像文件大小图像文件大小图像文件大小图像文件大小v视频视频(Video)指连续播放有联系的图像数据指连续播放有联系的图像数据v音频音频(Audio)影响数字声音波形质量的三个主要因素：影响数字声音波形质量的三个主要因素：采样采样频率频率、采样、采样精度精度、通道数通道数声音文件常用的格式有：声音文件常用的格式有：波形音频文件波形音频文件、数字音频文件数字音频文件和和MPEG音频文件等音频文件等v动画动画指用计算机生成连续播放的图像。指用计算机生成连续播放的图像。8/25/20248福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论7.2 多媒体计算机系统多媒体计算机系统 v多媒体个人计算机多媒体个人计算机（Multimedia Personal Computer）一般是指能够综合处理一般是指能够综合处理文字文字、图像图像、动画动画、声音声音、音乐音乐等等多种媒体信息多种媒体信息（特别是指传统微机无法处理的图像信号、（特别是指传统微机无法处理的图像信号、音频信号和视频信号等）的个人音频信号和视频信号等）的个人计算机计算机v通常是在个人计算机（通常是在个人计算机（PC）上增加多媒体上增加多媒体板卡以及多媒体外部设备组成。板卡以及多媒体外部设备组成。v多媒体计算机多媒体计算机CPU性能较高，性能较高，存储容量较大存储容量较大，有有很强很强的的多媒体处理多媒体处理功能，可实现图形、图功能，可实现图形、图像像实时实时处理，显示处理，显示分辨率高分辨率高，速度快速度快。8/25/20249福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论7.2.1 多媒体计算机的构成多媒体计算机的构成v多媒体系统由多媒体系统由多媒体多媒体硬件硬件和和软件软件构成。构成。v计算机处理媒体信息时，首先计算机处理媒体信息时，首先通过通过表现媒体表现媒体的的输入设备输入设备将将感觉媒体感觉媒体转换成转换成表示媒体表示媒体，并，并存放存放在在存储媒体存储媒体中，中，计算机计算机从存储媒体中从存储媒体中获获取取表示表示媒体信息媒体信息后进行后进行加工加工、处理处理；最后利；最后利用用表现媒体表现媒体的的输出设备输出设备将表示媒体将表示媒体还原还原成成感感觉媒体觉媒体。通过。通过传输媒体传输媒体，计算机也可将从存，计算机也可将从存储媒体中得到的表示媒体储媒体中得到的表示媒体传送到网络中传送到网络中的另的另一台计算机。一台计算机。8/25/202410福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论7.2.1 多媒体计算机的构成多媒体计算机的构成输入设备输入设备输入设备输入设备 输出设备输出设备输出设备输出设备 CPU CPU 存储器存储器存储器存储器 表现媒体表现媒体表示媒体表示媒体感觉媒体感觉媒体感觉媒体感觉媒体存储媒体存储媒体表示媒体表示媒体表现媒体表现媒体传输媒体传输媒体8/25/202411福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论7.2.2 多媒体计算机的硬件构成多媒体计算机的硬件构成 多媒体接口卡多媒体接口卡：有声卡、语音卡、视频压缩：有声卡、语音卡、视频压缩卡、视频捕获卡、视频播放卡、光盘接口卡、卡、视频捕获卡、视频播放卡、光盘接口卡、图像扫描仪接口卡等图像扫描仪接口卡等多媒体多媒体CPU(如如Intel 公司的公司的MMX多媒体增多媒体增强指令集强指令集技术可以大大提高应用程序对二维技术可以大大提高应用程序对二维三维图形和图象的处理能力三维图形和图象的处理能力)多媒体输入设备多媒体输入设备：键盘、鼠标、音频、视频、：键盘、鼠标、音频、视频、图像等。图像等。输出设备输出设备：显示器、打印机、：显示器、打印机、音频、视频。音频、视频。通信设备通信设备其他设备其他设备。8/25/202412福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论7.2.3 多媒体计算机的软件系统多媒体计算机的软件系统v多媒体系统的软件体系结构是一个多媒体系统的软件体系结构是一个层次层次结构结构，可分为六层。，可分为六层。驱动程序驱动程序视频音频信息处理视频音频信息处理多媒体操作系统多媒体操作系统多媒体素材制作软件多媒体素材制作软件开发工具著作语言开发工具著作语言多媒体应用程序多媒体应用程序.8/25/202413福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论7.3 多媒体元素制作技术多媒体元素制作技术 v多媒体涉及的技术范围很广，技术很新，多媒体涉及的技术范围很广，技术很新，研究内容很深，是多种学科和多种技术研究内容很深，是多种学科和多种技术交叉的领域。多媒体技术的研究和应用交叉的领域。多媒体技术的研究和应用开发主要在下列几个方面：开发主要在下列几个方面：音频信息处理音频信息处理 图形图像信息处理图形图像信息处理 视频信息的处理视频信息的处理 8/25/202414福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论7.3.1 音频信息处理音频信息处理v在多媒体技术中处理的信号主要是音频信号。在多媒体技术中处理的信号主要是音频信号。要处理的声音媒体可分为三类。要处理的声音媒体可分为三类。波形声音波形声音波形声音波形声音：包含了所有声音形式，这是因为计算：包含了所有声音形式，这是因为计算：包含了所有声音形式，这是因为计算：包含了所有声音形式，这是因为计算机可以将任何声音信号通过采样、量化、编码进机可以将任何声音信号通过采样、量化、编码进机可以将任何声音信号通过采样、量化、编码进机可以将任何声音信号通过采样、量化、编码进行传输，在需要的时候，还可以将其恢复。行传输，在需要的时候，还可以将其恢复。行传输，在需要的时候，还可以将其恢复。行传输，在需要的时候，还可以将其恢复。语音语音语音语音：一般指人说话的话音，它不仅是一种波形：一般指人说话的话音，它不仅是一种波形：一般指人说话的话音，它不仅是一种波形：一般指人说话的话音，它不仅是一种波形声音，而且还通过语气、语速、语调携带更加丰声音，而且还通过语气、语速、语调携带更加丰声音，而且还通过语气、语速、语调携带更加丰声音，而且还通过语气、语速、语调携带更加丰富的信息。这些信息往往可以通过特殊的软件进富的信息。这些信息往往可以通过特殊的软件进富的信息。这些信息往往可以通过特殊的软件进富的信息。这些信息往往可以通过特殊的软件进行抽取，所以把它作为一种特殊的媒体单独研究。行抽取，所以把它作为一种特殊的媒体单独研究。行抽取，所以把它作为一种特殊的媒体单独研究。行抽取，所以把它作为一种特殊的媒体单独研究。音乐音乐音乐音乐：音乐是一种符号化了的声音，这种符号就：音乐是一种符号化了的声音，这种符号就：音乐是一种符号化了的声音，这种符号就：音乐是一种符号化了的声音，这种符号就是乐谱，乐谱则是转变为符号媒体形式的声音。是乐谱，乐谱则是转变为符号媒体形式的声音。是乐谱，乐谱则是转变为符号媒体形式的声音。是乐谱，乐谱则是转变为符号媒体形式的声音。8/25/202415福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论7.3.1 音频信息处理音频信息处理v音频卡音频卡(也称也称声卡声卡)由数据总线驱动器、总线接由数据总线驱动器、总线接口和控制器、数字声音处理器、混合信号处理口和控制器、数字声音处理器、混合信号处理器、接口电路以及多个音乐合成器等部件构成。器、接口电路以及多个音乐合成器等部件构成。外部接口：外部接口：线路输入口线路输入口：连接录音机、：连接录音机、CD播放机或其播放机或其他音频信号用于声音录制。他音频信号用于声音录制。话筒输入口话筒输入口：连接话筒，用于话筒输入。：连接话筒，用于话筒输入。扬声器输出口扬声器输出口：与耳机、立体声扬声器或：与耳机、立体声扬声器或立体声放大器连接，用于声音输出。立体声放大器连接，用于声音输出。MIDI和和操纵杆端口操纵杆端口：连接：连接MIDI和标准和标准PC操操纵杆。纵杆。8/25/202416福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论声卡工作原理框图声卡工作原理框图 8/25/202417福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论声音的数字化转换声音的数字化转换v多媒体计算机多媒体计算机发出发出的的声音声音有两种来源。一是有两种来源。一是获取获取，即利用获取的语音或音乐经过数字化，即利用获取的语音或音乐经过数字化转换、编码后又以文件的形式保存下来，输转换、编码后又以文件的形式保存下来，输出时再进行解码和数模转换，还原成为原来出时再进行解码和数模转换，还原成为原来的波形；另一种是的波形；另一种是合成合成，计算机通过一种专，计算机通过一种专门定义的语言去驱动一些预制的语言或音乐门定义的语言去驱动一些预制的语言或音乐的合成器，借助合成器产生的数字声音信号的合成器，借助合成器产生的数字声音信号还原成相应的语言或音乐。还原成相应的语言或音乐。8/25/202418福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论声音数字化示意图声音数字化示意图 v声音声音声音声音进入进入进入进入计算机的第一步就是计算机的第一步就是计算机的第一步就是计算机的第一步就是数字化数字化数字化数字化，即把，即把，即把，即把模拟模拟模拟模拟信号信号信号信号转变成转变成转变成转变成数字信号数字信号数字信号数字信号。连续的弯曲弧线代表模拟。连续的弯曲弧线代表模拟。连续的弯曲弧线代表模拟。连续的弯曲弧线代表模拟信号，而曲线上一个个点就是代表数字信号，用信号，而曲线上一个个点就是代表数字信号，用信号，而曲线上一个个点就是代表数字信号，用信号，而曲线上一个个点就是代表数字信号，用一点代替一段曲线，就是数字化过程一点代替一段曲线，就是数字化过程一点代替一段曲线，就是数字化过程一点代替一段曲线，就是数字化过程. .8/25/202419福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论声音素材的采集和制作声音素材的采集和制作v通过计算机中的声卡，从麦克风中采集语音生成通过计算机中的声卡，从麦克风中采集语音生成通过计算机中的声卡，从麦克风中采集语音生成通过计算机中的声卡，从麦克风中采集语音生成wavwav文件。文件。文件。文件。v通过计算机声卡的通过计算机声卡的通过计算机声卡的通过计算机声卡的电子乐器数字接口电子乐器数字接口电子乐器数字接口电子乐器数字接口MIDIMIDI ( (Music Music Instrument Digital InterfaceInstrument Digital Interface) )，采集音乐，形成，采集音乐，形成，采集音乐，形成，采集音乐，形成MIDIMIDI文件；或用连接在计算机上的文件；或用连接在计算机上的文件；或用连接在计算机上的文件；或用连接在计算机上的MIDIMIDI键盘创作音键盘创作音键盘创作音键盘创作音乐，形成乐，形成乐，形成乐，形成MIDIMIDI文件。文件。文件。文件。v使用专门的软件使用专门的软件使用专门的软件使用专门的软件抓取抓取抓取抓取CDCD或或或或VCDVCD光盘中的音乐，生光盘中的音乐，生光盘中的音乐，生光盘中的音乐，生成声源素材后成声源素材后成声源素材后成声源素材后利用声音编辑软件利用声音编辑软件利用声音编辑软件利用声音编辑软件对声源素材进行对声源素材进行对声源素材进行对声源素材进行剪剪剪剪辑辑辑辑、合成合成合成合成，最终生成，最终生成，最终生成，最终生成所需的声音所需的声音所需的声音所需的声音文件。文件。文件。文件。v专门用于专门用于专门用于专门用于声音编辑的软件声音编辑的软件声音编辑的软件声音编辑的软件，如，如，如，如Cool Edit Pro/2000Cool Edit Pro/2000、Sound ForgeSound Forge、Wave EditWave Edit、Gold WaveGold Wave等声音编等声音编等声音编等声音编辑器，对声音的录制和编辑的功能都很强大。辑器，对声音的录制和编辑的功能都很强大。辑器，对声音的录制和编辑的功能都很强大。辑器，对声音的录制和编辑的功能都很强大。8/25/202420福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论7.3.2 图形图像信息处理图形图像信息处理 v图形图像的基础知识图形图像的基础知识 v扫描仪扫描仪 v图象文件格式及其转换图象文件格式及其转换 v图象素材的采集和制作图象素材的采集和制作 8/25/202421福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论图形图像的基础知识图形图像的基础知识v图像一般用扫描仪扫描图形或照片、静态图图像一般用扫描仪扫描图形或照片、静态图像，并用图像编辑软件进行加工生成的。像，并用图像编辑软件进行加工生成的。v自然界绝大多数颜色可以分解成自然界绝大多数颜色可以分解成红红、绿绿、蓝、蓝三种色光，即色度学中三种色光，即色度学中三基色原理三基色原理。把三种。把三种基色光按基色光按不同比例不同比例相加称之为相加称之为相加混色相加混色。v彩色可用彩色可用亮度亮度、色调色调和和饱和度饱和度来描述，通常来描述，通常把把色调色调和和饱和度饱和度通称为通称为色度色度，因此，因此，亮度亮度表表示某彩色光的示某彩色光的明亮程度明亮程度，而，而色度色度则表示颜色则表示颜色的的类别类别与与深浅深浅程度。程度。8/25/202422福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论扫描仪（扫描仪（Scanner）v扫描仪扫描仪利用利用光电转换光电转换原理，采取原理，采取扫描扫描的方式的方式把普通图片把普通图片颜色颜色灰度灰度信号信号转换转换为为数字数字图像信图像信号，再输入到计算机中以文件的形式保存。号，再输入到计算机中以文件的形式保存。还可用于还可用于文字识别文字识别、图像识别图像识别等。等。v扫描仪可分为扫描仪可分为单色单色与与彩色彩色。与计算机的连接。与计算机的连接有三种接口方式：有三种接口方式：SCSI、并行打印接口并行打印接口EPP及及通用串行总线口通用串行总线口USB。v在扫描仪中，低频光源的光线反射到由电荷在扫描仪中，低频光源的光线反射到由电荷耦合器件耦合器件CCD(Charge-Coupled Device)制制成的光敏二极管矩阵上，形成模拟信号，然成的光敏二极管矩阵上，形成模拟信号，然后再转换成数字信号。后再转换成数字信号。8/25/202423福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论图像素材的采集和制作图像素材的采集和制作v可用扫描仪得到高精度的彩色图像，也可用可用扫描仪得到高精度的彩色图像，也可用数码相机。数码相机。v图像素材抓屏软件。常用的抓屏软件有图像素材抓屏软件。常用的抓屏软件有HyperSnap-DX、Capture Profession、PrintKey、SnagIt等。等。v图形图像编辑软件有：图形图像编辑软件有：Windows“附件附件”中中的画笔。用于三维造型的画笔。用于三维造型AutoCAD ，CorelDraw、Macromedia Freehand、Illustrator等都是创作和编辑矢量图形的常等都是创作和编辑矢量图形的常用软件。用软件。PhotoShop是公认的是公认的最优秀最优秀的的专专业图像编辑软件业图像编辑软件之一。之一。8/25/202424福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论7.3.3 视频信息的处理视频信息的处理 v视频及有关的基本概念视频及有关的基本概念 v视频卡视频卡 v视频文件的格式视频文件的格式 v流媒体及流式视频文件流媒体及流式视频文件 8/25/202425福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论视频及有关的基本概念视频及有关的基本概念 v视频信息视频信息是由一幅幅单独的称为帧是由一幅幅单独的称为帧(Frame)的画面序列组成，这些画面以一定的速率连的画面序列组成，这些画面以一定的速率连续地投射在屏幕上，就可看到活动的影像。续地投射在屏幕上，就可看到活动的影像。v普通的视频信号普通的视频信号和和音频音频一样都是一样都是模拟的模拟的，因，因此，必须此，必须经过数字化经过数字化过程，再将过程，再将数字化视频数字化视频信号信号经过经过编码编码成为成为电视信号电视信号，才能录制到录，才能录制到录像带上或在电视上播放。像带上或在电视上播放。v视频视频的的数据传输数据传输对数据的对数据的传输率传输率有一定要求。有一定要求。如果设备的如果设备的数据传输速率达不到数据传输速率达不到视频数据传视频数据传输的输的要求要求，视频，视频画面画面就会就会出现间断出现间断和和不连续不连续。8/25/202426福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论视频信息获取流程框图视频信息获取流程框图 8/25/202427福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论视频卡视频卡v视频卡视频卡将激光视盘机、摄像机或放像机等设将激光视盘机、摄像机或放像机等设备输出的备输出的视频图像信号视频图像信号转换转换成计算机成计算机数字图数字图像像的主要硬件设备之一。按功能可分成以下的主要硬件设备之一。按功能可分成以下几种类型：几种类型：视频采集卡视频采集卡视频采集卡视频采集卡视频输出卡视频输出卡视频输出卡视频输出卡解压卡：指的是能看解压卡：指的是能看解压卡：指的是能看解压卡：指的是能看VCDVCD电影的电影的电影的电影的MPEGMPEG解压卡解压卡解压卡解压卡, ,俗称俗称俗称俗称“ “电影卡电影卡电影卡电影卡” ”。压缩卡：主要是为制作影视节目和电子出版物用压缩卡：主要是为制作影视节目和电子出版物用压缩卡：主要是为制作影视节目和电子出版物用压缩卡：主要是为制作影视节目和电子出版物用电视接收卡电视接收卡电视接收卡电视接收卡8/25/202428福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论视频采集卡的连接视频采集卡的连接8/25/202429福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论数据压缩编码数据压缩编码v数据压缩编码是信息科学中的重要研究课题。数据压缩编码是信息科学中的重要研究课题。数据压缩编码是信息科学中的重要研究课题。数据压缩编码是信息科学中的重要研究课题。未经未经压缩压缩的数字化信息的例子：的数字化信息的例子：的数字化信息的例子：的数字化信息的例子： 印在印在印在印在B B5 5纸上的文件，用中等分辨率纸上的文件，用中等分辨率纸上的文件，用中等分辨率纸上的文件，用中等分辨率( (300300dpi)dpi)的的的的扫描仪采样，其数据量约为扫描仪采样，其数据量约为扫描仪采样，其数据量约为扫描仪采样，其数据量约为5252. .9 9MbMb页。页。页。页。双通道立体声激光唱盘双通道立体声激光唱盘双通道立体声激光唱盘双通道立体声激光唱盘(CD.A)(CD.A)，每秒钟采样的数每秒钟采样的数每秒钟采样的数每秒钟采样的数据量为据量为据量为据量为4444. .1 1 103103 1616 2 2= =1 1. .4141MbMb。 数字电视图像数字电视图像数字电视图像数字电视图像NTSCNTSC制式、彩色、制式、彩色、制式、彩色、制式、彩色、4 4: :4 4: :4 4采样，每采样，每采样，每采样，每帧数据量为帧数据量为帧数据量为帧数据量为20282028KbKb，每秒数据量为每秒数据量为每秒数据量为每秒数据量为6060. .8 8MbMb。PALPAL制式、制式、制式、制式、4 4: :4 4: :4 4采样，每幅数据量为采样，每幅数据量为采样，每幅数据量为采样，每幅数据量为9 9. .9595MbMb，每秒数据量为每秒数据量为每秒数据量为每秒数据量为248248. .8 8MbMb。 陆地卫星遥感图片陆地卫星遥感图片陆地卫星遥感图片陆地卫星遥感图片按每天按每天按每天按每天3030幅计算，其数据量为幅计算，其数据量为幅计算，其数据量为幅计算，其数据量为6 6. .3636GbGb，而而而而每年每年每年每年的数据量则高达的数据量则高达的数据量则高达的数据量则高达23002300GbGb。8/25/202430福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论基于内容的压缩编码基于内容的压缩编码vMPEG(MovingPictureExpert Group)是国是国际标准化组织际标准化组织ISOIEC下辖的一个制订动态下辖的一个制订动态视频压缩编码标准的组织，它为压缩编码技视频压缩编码标准的组织，它为压缩编码技术的标准化和实用化做出了巨大的贡献。针术的标准化和实用化做出了巨大的贡献。针对对CD-ROM的的1.5Mbps传输率的传输率的MPEG-1，以及针对以及针对高清晰度电视高清晰度电视(HDTV)的的6Mbps以上以上传输率的传输率的MPEG-2都获得了巨大的成功。目都获得了巨大的成功。目前已推出前已推出MPEG-4，并在酝酿并在酝酿MPEG-7。 8/25/202431福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论7.4 虚拟现实技术虚拟现实技术 v虚拟现实技术的概念虚拟现实技术的概念 v虚拟现实技术的关键技术虚拟现实技术的关键技术 v虚拟现实技术的应用虚拟现实技术的应用 v虚拟现实建模语言虚拟现实建模语言VRML 8/25/202432福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论7.4.1 虚拟现实技术的概念虚拟现实技术的概念 v虚拟现实虚拟现实是利用计算机生成是利用计算机生成一个逼真的视觉、一个逼真的视觉、听觉、触觉以及嗅觉等的听觉、触觉以及嗅觉等的模拟环境模拟环境(如飞机驾如飞机驾驶舱、分子结构世界等驶舱、分子结构世界等)，通过多种传感设备，通过多种传感设备使用户使用户“投入投入”到该环境中，到该环境中，用户可通过其用户可通过其感官与这一生成的虚拟实体进行交互沟通，感官与这一生成的虚拟实体进行交互沟通，如同如同与与真实的真实的环境直接进行自然交互的技术。环境直接进行自然交互的技术。v虚拟现实技术虚拟现实技术实现的是人所感受到的虚拟幻实现的是人所感受到的虚拟幻境，所以境，所以钱学森建议把钱学森建议把Virtual Reality的技术的技术叫做叫做“灵境技术灵境技术”，由它构成的信息处理环，由它构成的信息处理环境称作境称作“灵境灵境” 。 8/25/202433福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论虚拟现实技术的含义虚拟现实技术的含义(1)v第一，虚拟现实技术是通过计算机生成一个第一，虚拟现实技术是通过计算机生成一个非常逼真的实体，逼真要达到三维的视感，非常逼真的实体，逼真要达到三维的视感，甚至还包括听觉、触觉和嗅觉等。这个逼真甚至还包括听觉、触觉和嗅觉等。这个逼真的实体足以成为的实体足以成为“迷惑迷惑”人类视觉的虚幻的人类视觉的虚幻的世界，这种世界，这种“迷惑迷惑”是多方面的，不仅可以是多方面的，不仅可以看到而且可以听到、触到以及嗅到这个虚拟看到而且可以听到、触到以及嗅到这个虚拟世界中所发生的一切。这种感觉是如此的真世界中所发生的一切。这种感觉是如此的真实，以至于能全方位地浸没在这个虚幻的世实，以至于能全方位地浸没在这个虚幻的世界中，这就是虚拟现实的界中，这就是虚拟现实的第一个特征第一个特征，即，即浸浸没感没感（Immersion）或临场参与感。或临场参与感。 8/25/202434福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论虚拟现实技术的含义虚拟现实技术的含义(2)v第二，虚拟现实与通常第二，虚拟现实与通常CAD系统所产生的模系统所产生的模型是不一样的，它不是一个静态的世界，而型是不一样的，它不是一个静态的世界，而是一个是一个动态动态的、的、开放开放的环境，它可以对使用的环境，它可以对使用者的输入（如手势，语言命令）作出响应。者的输入（如手势，语言命令）作出响应。如拿起一个虚拟的火炬并打开其开关，推动如拿起一个虚拟的火炬并打开其开关，推动操纵杆，就可以在虚拟环境中的漫游，甚至操纵杆，就可以在虚拟环境中的漫游，甚至还可以还可以用虚拟的手感触到虚拟物体的存在用虚拟的手感触到虚拟物体的存在。虚拟现实环境可以通过一些三维传感设备来虚拟现实环境可以通过一些三维传感设备来完成交互动作，这是虚拟现实技术的完成交互动作，这是虚拟现实技术的第二个第二个特征特征，即，即交互性交互性（Interaction）。）。8/25/202435福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论虚拟现实技术的含义虚拟现实技术的含义(3)v第三，虚拟现实不仅仅是一个媒体，一个高第三，虚拟现实不仅仅是一个媒体，一个高级用户界面，它还是为解决级用户界面，它还是为解决工程工程、医学医学、军军事事等方面的问题而由开发者设计出来的等方面的问题而由开发者设计出来的应用应用软件软件，它以详尽的形式反映了设计者的思想。，它以详尽的形式反映了设计者的思想。如盖一座大厦之前，先要对这座大厦的结构如盖一座大厦之前，先要对这座大厦的结构做细致的构思，为了使之定量化，还需设计做细致的构思，为了使之定量化，还需设计许多图纸，许多图纸，反映设计者反映设计者的的构思构思。v国外有些学者称虚拟现实为放大人们心灵的国外有些学者称虚拟现实为放大人们心灵的工具，或人工现实（工具，或人工现实（artifical reality）。）。这这是虚拟现实技术所具有的是虚拟现实技术所具有的第三个特征第三个特征，即，即思思想性想性（Imagation）。）。8/25/202436福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论7.4.2 虚拟现实技术的关键技术虚拟现实技术的关键技术 v动态环境建模技术动态环境建模技术 v实时三维图形生成技术实时三维图形生成技术 v立体显示和传感器技术立体显示和传感器技术 v应用系统开发工具应用系统开发工具 v系统集成技术系统集成技术 8/25/202437福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论7.4.3 虚拟现实技术的应用虚拟现实技术的应用 v医学医学 v娱乐、艺术与教育娱乐、艺术与教育 v军事与航天工业军事与航天工业 v管理工程管理工程 8/25/202438福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论7.4.4 虚拟现实建模语言虚拟现实建模语言VRML v虚拟现实建模语言虚拟现实建模语言VRML (Virtual Reality Modeling Language)是一种基于文本的、是一种基于文本的、在网络上使用的描述三维环境的场景描述语在网络上使用的描述三维环境的场景描述语言，是言，是HTML的的3D(三维三维)模拟。它定义了模拟。它定义了3D应用中大多数常见概念，如光源、视点、动应用中大多数常见概念，如光源、视点、动画、雾化、材质属性、纹理映射等。画、雾化、材质属性、纹理映射等。vVRML语言的诞生，尤其是新的语言的诞生，尤其是新的VRML2.0标标准，被称为第二代准，被称为第二代Web语言，它改变了原来语言，它改变了原来WWW上单调、平面的缺点，将人的行动作上单调、平面的缺点，将人的行动作为浏览的主体，所有的表现都将随操作者行为浏览的主体，所有的表现都将随操作者行为而改变。为而改变。8/25/202439福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论7.5 多媒体技术的应用多媒体技术的应用 v教育与培训教育与培训v咨询和演示咨询和演示v多媒体电子出版物多媒体电子出版物v多媒体电子娱乐与服务多媒体电子娱乐与服务v管理信息系统（管理信息系统（MIS）v多媒体监控及监测系统多媒体监控及监测系统v视频会议系统视频会议系统v计算机支持协同工作（计算机支持协同工作（CSCW）v视频服务系统视频服务系统v对自然语音进行分析。对自然语音进行分析。8/25/202440福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论未来多媒体发展的几个趋势未来多媒体发展的几个趋势v虚拟现实虚拟现实(Virtual Reality)v超媒体超媒体(Hyper media)v多媒体通讯网络通信等。多媒体加多媒体通讯网络通信等。多媒体加上通讯网络将是多媒体未来发展的上通讯网络将是多媒体未来发展的重点重点。8/25/202441福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论习题（习题（p215）4归纳计算机图像和图形的区别。归纳计算机图像和图形的区别。6什么是计算机动画，常用的动画制作软件有什么是计算机动画，常用的动画制作软件有哪些哪些?7目前常用的声音文件有哪些格式，音频处理目前常用的声音文件有哪些格式，音频处理技术包括哪些内容技术包括哪些内容?10多媒体技术的应用有哪些多媒体技术的应用有哪些领域领域?8/25/202442福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论7.2.4 多媒体计算机的存储技术多媒体计算机的存储技术v多媒体多媒体多媒体多媒体光存储系统光存储系统光存储系统光存储系统是由是由是由是由光盘驱动器光盘驱动器光盘驱动器光盘驱动器和和和和光盘存储器光盘存储器光盘存储器光盘存储器组成。组成。组成。组成。v网络附加存储网络附加存储网络附加存储网络附加存储NASNAS(Network(Network Attached Stored) Attached Stored)是是是是一种特殊的专用数据存储服务器，可提供一种特殊的专用数据存储服务器，可提供一种特殊的专用数据存储服务器，可提供一种特殊的专用数据存储服务器，可提供跨平台跨平台跨平台跨平台文件共享功能。文件共享功能。文件共享功能。文件共享功能。NASNAS设备完全以数据为中心，将设备完全以数据为中心，将设备完全以数据为中心，将设备完全以数据为中心，将存储设备存储设备存储设备存储设备与与与与服务器服务器服务器服务器彻底彻底彻底彻底分离分离分离分离，集中管理数据，提，集中管理数据，提，集中管理数据，提，集中管理数据，提高了网络整体性能，有效降低总拥有成本。高了网络整体性能，有效降低总拥有成本。高了网络整体性能，有效降低总拥有成本。高了网络整体性能，有效降低总拥有成本。 v存储局域网存储局域网存储局域网存储局域网是把存储设备和挂在是把存储设备和挂在是把存储设备和挂在是把存储设备和挂在TCP/IPTCP/IP局域网上局域网上局域网上局域网上的服务器群相连。当有海量数据的存取需求时，的服务器群相连。当有海量数据的存取需求时，的服务器群相连。当有海量数据的存取需求时，的服务器群相连。当有海量数据的存取需求时，数据可以通过存储局域网在相关服务器和后台存数据可以通过存储局域网在相关服务器和后台存数据可以通过存储局域网在相关服务器和后台存数据可以通过存储局域网在相关服务器和后台存储设备之间高速传输。储设备之间高速传输。储设备之间高速传输。储设备之间高速传输。 8/25/202443福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论多媒体数据压缩的发展趋势多媒体数据压缩的发展趋势v压缩编码的理论基础是信息论。压缩编码的发展压缩编码的理论基础是信息论。压缩编码的发展压缩编码的理论基础是信息论。压缩编码的发展压缩编码的理论基础是信息论。压缩编码的发展历程实际上就是以申农信息论为出发点，并不断历程实际上就是以申农信息论为出发点，并不断历程实际上就是以申农信息论为出发点，并不断历程实际上就是以申农信息论为出发点，并不断克服其缺陷的过程。编码方法可以分成三类：克服其缺陷的过程。编码方法可以分成三类：克服其缺陷的过程。编码方法可以分成三类：克服其缺陷的过程。编码方法可以分成三类： 1.考虑图像信源的统计特性：采用预测编码方法、考虑图像信源的统计特性：采用预测编码方法、考虑图像信源的统计特性：采用预测编码方法、考虑图像信源的统计特性：采用预测编码方法、变换编码方法、矢量量化编码方法、子带小波变换编码方法、矢量量化编码方法、子带小波变换编码方法、矢量量化编码方法、子带小波变换编码方法、矢量量化编码方法、子带小波编码法、神经网络编码法等。编码法、神经网络编码法等。编码法、神经网络编码法等。编码法、神经网络编码法等。 2.考虑人眼视觉特性：基于方向滤波的图像编码法、考虑人眼视觉特性：基于方向滤波的图像编码法、考虑人眼视觉特性：基于方向滤波的图像编码法、考虑人眼视觉特性：基于方向滤波的图像编码法、基于图像轮廓纹理的编码法。基于图像轮廓纹理的编码法。基于图像轮廓纹理的编码法。基于图像轮廓纹理的编码法。 3.考虑图像传递的景物特征：采用分形编码方法、考虑图像传递的景物特征：采用分形编码方法、考虑图像传递的景物特征：采用分形编码方法、考虑图像传递的景物特征：采用分形编码方法、基于模型的编码方法。基于模型的编码方法。基于模型的编码方法。基于模型的编码方法。 8/25/202444福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论基于内容的压缩编码基于内容的压缩编码vMPEG-4的初衷是针对视频会议、视频电话的初衷是针对视频会议、视频电话的超低比特率编码，的超低比特率编码，MPEG-4新的目标就确新的目标就确定为：支持定为：支持多种多媒体应用多种多媒体应用(主要侧重于对多主要侧重于对多媒体信息内容的访问媒体信息内容的访问)，可根据应用的不同要，可根据应用的不同要求现场配置解码器。求现场配置解码器。编码系统是开放编码系统是开放的，可的，可以随时加入新的有效的算法模块。这对于以以随时加入新的有效的算法模块。这对于以前基于专用硬件的压缩编码方法来说都是不前基于专用硬件的压缩编码方法来说都是不可想象的。可想象的。8/25/202445福建工程学院软件人才培养基地计算机导论计算机导论基于内容的压缩编码基于内容的压缩编码vMPEG-7实际是实际是多媒体内容描述接口多媒体内容描述接口，主要针对基于内容检索的需求。，主要针对基于内容检索的需求。MPEG-7从某种意义上来说是基于从某种意义上来说是基于MPEG-4的。从的。从MPEG组织公布的组织公布的1998年正式推出年正式推出MPEG-4标准和标准和2000年推出年推出MPEG-7标准来看，根据计算机视觉理标准来看，根据计算机视觉理论和技术的发展，物体基方法将是论和技术的发展，物体基方法将是MPEG-4和和MPEG-7主要考虑的算法。主要考虑的算法。8/25/202446福建工程学院软件人才培养基地