【導讀】多媒體技術的基本概念與基本特征。多媒體技術的應用與發(fā)展前景。多媒體計算機系統(tǒng)構成。多媒體數(shù)據(jù)的關鍵技術及其原理介紹。多媒體常用處理軟件介紹。多媒體技術應用實例—圖像處理與動畫制作。機）技術的迅猛發(fā)展，多媒體技術從理論迅速轉化為現(xiàn)實。術，它是目前計算機應用中最為活躍的一個分支。從字面意思來看，“多媒體”指的是信息表示媒體的多樣化，然而這是狹義上的多媒體，“多媒體”實際上就常常被當作“多媒體。從這個意義上說，多媒體和目前的模擬電視、報紙、廣播等媒體存在區(qū)別。從字面上說，融合任何兩種以上的媒體就可以稱為多媒體，但通常認為。目前，影音文件在網(wǎng)絡上的傳輸已經(jīng)成為阻礙網(wǎng)絡多媒體技術發(fā)展的主要瓶頸。因此，超媒體是以Web系統(tǒng)為基礎的通過超鏈接組織在一起的全球多媒體信息系統(tǒng)。起，形成一個整體，這是多媒體技術的先決條件。交互性是計算機多媒體最突出的特征。多媒體信息都是以數(shù)字的形式而不是以模擬信號的形式存儲和傳輸?shù)摹?

　　

【正文】 點和顏色有序地重新排列，就形成了變形動畫。這種動畫效果有時候是驚人的，適用于場景的轉換、特技處理等影視動畫制作中。 3．動畫的數(shù)字化 計算機動畫 一般分為 二維動畫和三維動畫。二維動畫 是指 平面上的畫面 ， 三維動畫 是指 畫中的景物有正面、側面和反面，調(diào)整三維空間的視點，能夠看到不同的內(nèi)容。 1）二維動畫的制作 通過動畫制作軟件 輸入和編輯關鍵幀，計算和生成中間幀，定義和顯示運動路徑，交 替給畫面上色，產(chǎn)生特技效果，實現(xiàn)畫面與聲音同步，控制運動系列的記錄等 。 常用的二維動畫制作軟件有： Animator Studio 和 Flash。 2） 三維動畫的制作 三維動畫是為了表現(xiàn)真實的三維立體效果，物體無論旋轉、移動、拉伸、變形等，都有能通過計算機動畫表現(xiàn)它的空間感覺。三維動畫是一種矢量動畫形式，但是它融合了變形動畫和幀動畫的優(yōu)點，可以說三維動畫是真正的計算機動畫。 計算機三維動畫是根據(jù)數(shù)據(jù)在計算機內(nèi)部生成的，而不是簡單的外部輸入 。 創(chuàng)作一個三維動畫的過程 有建模 、 材質 、 動畫 。 ? 建模 建模就是使用計算機軟件創(chuàng)建三維形體，使用最廣泛和簡單的建成模方式是多邊形建模方式。這種建模 方式是基于三角形面和四邊形面的拼接而形成立體模型，如圖 711 所示。一般的三維設計軟件提供了很多種預制的二維圖形和簡單的三維幾何體，加上軟件強大的修改功能，就可以選擇不同的基本形體進行組合，從而完成更為復雜的千型，但在創(chuàng)建復雜模型時，有太 多 的點和面要進行計算機、所以處理速度會就慢。 圖 711 基于三角形面和四邊形面形成的立體模型 ? 材質 在三維動畫中，往往把物體的色彩、光澤和紋理稱為材質，將材質覆蓋在三維模型上，就可以表現(xiàn)物體的真實感。影響物體材質的因素有兩個方面：一是物體本身的顏色和質地；二是環(huán)境因 素，包括燈光和周圍的場景等。 ? 動畫 動畫是三維創(chuàng)作中最難的部分。如果說在建模時需要立體思維，設置材質時需要美術修養(yǎng)，那么在動畫設計時不但需要熟練的技術，還要有導演能力。 常用的三維動畫制作軟件有： CAD 和 3DS MAX。 多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術 多媒體信息的數(shù)據(jù)量 多媒體數(shù)據(jù)在計算機中采用二進制數(shù)碼來表示相應的信息，從以上的介紹我們知道這些數(shù)據(jù)很龐大，需要占據(jù)很大的存儲空間。下面分別以文本、圖像、聲音和視頻等數(shù)字化信息為例，計算出它們的理論數(shù)據(jù)存儲容量。 1）文本的數(shù)據(jù)量 假設屏幕的分辨率為 1024 768，屏 幕上的字符為 16 16 點陣，每個字符用 2 個字節(jié)表示．則顯示一屏字符所需的存儲空間為： (1024/16) (768/16) 2B=6144B（約合 ） 2）圖像的數(shù)據(jù)量 圖像由像素點構成，假定一幅彩色圖像（ 24 位真彩色）顯示分辨率為 1024 768，則滿屏幕像點所占用的空間為： （ 1024 768 24） ?8= MB 3）音頻的數(shù)據(jù)量 數(shù)字音頻的數(shù)據(jù)量由采樣頻率、采樣精度、是否是立體聲三個因素決定。假定需要還原的模擬聲音頻率是 22050Hz，這個頻率已經(jīng)達到人耳聽覺的上 限，則數(shù)字采樣頻率取 44100Hz，采樣精度為 16bit，雙聲道立體聲模式， 1 分鐘所需的數(shù)據(jù)量為 : 44100Hz 2B(16bit 采樣 ) 2(雙聲道 ) 60S=10MB/min 按照一音樂曲或歌曲的長度為 4min 計算對應的音頻數(shù)據(jù)量約 40MB。 4）視頻的數(shù)據(jù)量 假設 NTSC 制式的視頻圖像分辨率為： 800 600，每秒顯示 30幀圖像，色彩深度為 24位，則一秒鐘不含聲音的視頻所需要的存儲空間為： （ 800 600 30 24） /8 = 可見，多媒體信息的數(shù)據(jù)量是很大的．如 果不對如此大量的數(shù)據(jù)做任何形式的壓縮處理，信息的保存、傳輸和攜帶都將成為很大問題，因此有必要對多媒體信息進行壓縮。 多媒體數(shù)據(jù)的冗余 1．冗余的基本概念 冗余是指信息所具有的各種性質中多余的無用空間，其多余的程度叫做“冗余度”，一般而言，圖像和語音的數(shù)據(jù)冗余度很大。 下式表示了信息量、數(shù)據(jù)量和冗余量之間的關系 I=Ddu 式中 I 代表信息量， D 表示數(shù)據(jù)量， du是冗余量、冗余量 du包含在 D 中，冗余量 du應在數(shù)據(jù)進行存儲和傳輸之前去掉。 播音員的播音語速一般為每分鐘 180 字，由于計算機中用兩個字節(jié)表示一 個漢字，因此，播音員一分鐘閱讀的漢字共占用 360 個字節(jié)。為了把播音員的聲音數(shù)字化，需要以高出播音員聲音頻率一倍的頻率進行采樣。這就是說，一般播音員的播音頻率為 4KHz，采樣頻率即為 8KHz。當采用 8bit 的采樣精度進行采樣時，得到的一秒鐘數(shù)字音頻信號的數(shù)據(jù)量為： 8KHz 8bit＝ 64kb/s 則一分鐘的數(shù)據(jù)量為： 64kb/s 60s/min=3840kb/min 比較一下，播音員一分鐘閱讀的漢字共占用 360 個字節(jié)，折合 ，兩者的數(shù)據(jù)量相差幾百余倍，可見數(shù)據(jù)冗余現(xiàn)象的嚴重。 2．冗余分類 對于多 媒體數(shù)據(jù)來說，有著很大的壓縮潛力，因為多媒體數(shù)據(jù)中存在著多種數(shù)據(jù)冗余。信息中數(shù)據(jù)冗余的現(xiàn)象比較普遍，數(shù)據(jù)冗余的種類也不盡相同，歸納起來，一般有以下幾種。 1）空間冗余 規(guī)則物體的表面具有物理相關性，將其表面數(shù)字化后表現(xiàn)為數(shù)據(jù)冗余。例如，一面白墻，上面掛著一幅畫，拍成數(shù)字照片后，墻面上除了掛畫的地方，其余的地方全部是相同的顏色（白色）。這就是說，墻面所有象素與相鄰顏色信息完全相同，在統(tǒng)計上是冗余的。冗余的象素數(shù)據(jù)可以壓縮，甚至相鄰顏色極為接近的象素數(shù)據(jù)也可以壓縮，只要掌握適度就可以保證圖像良好的視覺效果。 2）時間冗余 視頻圖像和語音數(shù)據(jù)的前后有很強的相關性，經(jīng)常產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)冗余。在播放有序排列圖像時，相鄰畫面中同一位置的內(nèi)容有變化，則這一位置的內(nèi)容是“活動”的，而相鄰畫面中的其余內(nèi)容沒有變化，畫面視覺效果相對靜止，這時相鄰畫面無變化的內(nèi)容構成了時間上的冗余。例如，電視中播放講座類節(jié)目時，背景在大部份時間內(nèi)是不發(fā)生變化的，只有人在動，這種情況下視頻數(shù)據(jù)會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)冗余。 3）統(tǒng)計冗余 統(tǒng)計冗余是空間冗余和時間冗余的總稱。在數(shù)據(jù)處理時，往往采用統(tǒng)計出現(xiàn)概率的辦法來鑒別空間冗余和時間冗余，因此空間冗余和時間冗 余具有統(tǒng)計特性。例如，某圖像中，相鄰的相同特性象素重復出現(xiàn)的概率很小，相鄰象素的相關性不大，冗余就會很小，或不發(fā)生冗余。 4）結構冗余 在數(shù)字化圖像中，具有規(guī)則紋理的表面、大面積相互重疊的相同圖案，規(guī)則有序排列的圖形等結構，都存在數(shù)據(jù)冗余，這種結構上的冗余叫做“結構冗余”。 5）視覺冗余 人類的視覺敏感度一般小于圖像的表現(xiàn)力，圖像的微小色彩變化、亮度層次的細膩變化以及輪廓的細微差別不易察覺，這就產(chǎn)生了視覺冗余。 6）知識冗余 知識是人類獨有的，是認知自然、總結規(guī)律而得到的。人類一旦掌握了知識，憑借經(jīng)驗就可辨 別事物，無須進行全面的比較和辨別。圖像的理解與某些基礎知識有關。例如：人臉的圖像有同樣的結構：嘴的上方有鼻子，鼻子上方有眼睛，鼻子在中線上?? 多媒體數(shù)據(jù)的壓縮技術 數(shù)據(jù)的壓縮處理一般分成兩個過程：一是編碼過程，該過程將原始數(shù)據(jù)進行壓縮，形成壓縮編碼，然后將壓縮編碼數(shù)據(jù)進行傳送和存儲。二是解碼過程，該過程將壓縮編碼數(shù)據(jù)進行解壓縮，還原成原始數(shù)據(jù)，提供使用。編碼過程與解碼過程是成對出現(xiàn)的過程。 數(shù)據(jù)壓縮的核心是計算方法。數(shù)據(jù)冗余類型和數(shù)據(jù)壓縮算法是對應的，一般根據(jù)不同的冗余類型采用不同的編碼形式。 1. 數(shù)據(jù) 壓縮算法分類 數(shù)據(jù)的壓縮都可以看成是一種變換，解壓縮（恢復數(shù)據(jù)）就是一種逆變換，變換的實現(xiàn)方法即編碼技術，每一種編碼方法都是實現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮的具體操作，對于不同的多媒體數(shù)據(jù)，可以有選擇地采取某種編碼方法。 多媒體數(shù)據(jù)壓縮可分為有損壓縮和無損壓縮兩類。 1）無損壓縮 無損壓縮是為保留原始多媒體對象（包括圖像、語音和視頻）而設計的。 無損壓縮技術通常是采用數(shù)據(jù)出現(xiàn)的統(tǒng)計特點進行碼表的對照編碼，如本章 節(jié) 中“多媒體”出現(xiàn)的概率最大，給一個代號（如 “ MM” ）表示它，則可以減少全書的數(shù)據(jù)量（即以一個代號 “ MM”代替了書中全 部“多媒體”的文字），這種壓縮技術在還原數(shù)據(jù)時能夠完全恢復原樣，所以稱為無損壓縮， 在無損壓縮中，數(shù)據(jù)在壓縮或解壓縮過程中不會改變或損失，解壓縮產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是對原始對象的完整復制。無損壓縮的壓縮率受到冗余理論的限制，一般能達到 2:1到 5:1 之間， 無 損壓縮廣泛應用于文本數(shù)據(jù)、程序和特殊應用的圖像數(shù)據(jù)的壓縮。 無損壓縮編碼 算法有： 行程 長度（ RLE） 編碼 、 哈夫曼 （ Huffman） 編碼 、 算術 （ LZW）編碼 、 Lempel zev 編碼 。 ? 行程 長度（ RLE） 編碼 行程 長度（ RLE） 編碼 是將數(shù)據(jù)流中連續(xù)出現(xiàn)的字符用單一記號來表 示。例如：我們可以將“ ABCAAABBBBCCCCC”壓縮為“ 1A1B1C3A4B5C”。 行程 長度（ RLE） 編 碼的壓縮效果不太好，但由于其簡單直觀，編碼 /解碼速度快，因此仍然得到廣泛的應用。 BMP， TIF 及 AVI 等格式文件都有采用這種壓縮算法。 ? 哈夫曼 （ Huffman） 編碼 哈夫曼編碼較為復雜，它的編碼原理是：先統(tǒng)計數(shù)字中各字符出現(xiàn)的概率，再按字符出現(xiàn)概率的高低，分別賦予由長到短的代碼，從而保證了數(shù)據(jù)文件中大部分字符是由較短的編碼構成。 ? 算術 （ LZW） 編碼 算術編碼使用字典庫查找方法。它讀入待壓縮的數(shù)據(jù)，并 與一個字典庫中的字符串相對比，如有匹配的字符串，則輸出該字符串在字典庫中的位置索引，否則將該字符串插入到字典中。許多 DOS 下的壓縮軟件（如 ARJ 等）都采用這種壓縮方法。另外， GIF 和 TIF 格式的圖像文件也是采用這種方法存儲的。 2） 有 損壓縮 有損壓縮可以根據(jù)人的視聽覺敏感性，恰當?shù)貕嚎s數(shù)據(jù)量，雖然損失了一定的信息，在還原數(shù)據(jù)時并不能完全恢復原樣，但人們不能明顯地感覺到這些變化，卻獲得了較大的壓縮比，使數(shù)據(jù)量大大減少 。有損壓縮會造成一些信號的損失，關鍵問題是看這種損失對圖像 或聲音 質量帶來的影響 ， 只要這種損失被 限制在允許的范圍內(nèi)，有損壓縮就是可接受的 ， 有損壓縮的壓縮比一般可達到幾倍到上百倍。 有損壓縮技術主要的應用領域是在影像節(jié)目、可視電話會議和多媒體網(wǎng)絡這樣的由音頻、彩色圖像和視頻組成的多媒體應用中，并且得到了較廣泛的應用。 有損壓縮編碼 算法有：預測編碼、 PCM 編碼、量化與向量量化編碼、頻段劃分編碼、變換編碼、分形壓縮、小波變換等 3）混合壓縮 混合壓縮利用了各種單一壓縮方法的長處，在壓縮比、壓縮效率及保真度之間取得最佳折衷。例如： JPEG 和 MPEG 標準就采用了混合編碼的壓縮方法。 壓縮技術的性能指標 衡量 一種數(shù)據(jù)壓縮技術的好壞有三個重要的指標： ? 壓縮比要大。 ? 恢復效果要好，要盡可能地恢復原始數(shù)據(jù)。 ? 實現(xiàn)壓縮的算法要簡單，壓縮、解壓速度快，盡可能地做到實時壓縮、解壓。 多媒體常用軟件簡介 圖像處理類 1． Adobe Photoshop Photoshop 是 Adobe 公司開發(fā)的專業(yè)圖像處理軟件，是目前功能最強大、用戶最多的圖像編輯軟件。它提供了色彩調(diào)整、圖像修飾、和各種濾鏡效果等功能。 Photoshop 主要處理位圖。利用其廣泛的作圖工具，可以更有效的進行圖片編輯工作。獨特的歷史紀錄調(diào)板和可編輯的圖層效 果功能使用戶可以方便的測試效果。對各種濾鏡的支持更我們能夠輕松的創(chuàng)造出各種奇幻的效果。目前， Photoshop 也正在被更多的用于處理網(wǎng)絡圖片。最近的幾個版本已捆綁了一個獨立的軟件 ImageReady，大大加強了 Photoshop 對網(wǎng)絡圖像的支持功能。 2． Adobe Illustrator Illustrator 是 Adobe 公司推出的出版、多媒體和在線圖像的工業(yè)標準矢量插畫軟件。適用于生產(chǎn)印刷出版線稿的設計者和專業(yè)插畫家、生產(chǎn)多媒體圖像的藝術家、互聯(lián)網(wǎng)頁或在線內(nèi)容的制作者。該軟件為線稿提供極高的精度和控 制，適合生產(chǎn)任何小型設計到大型的復雜項目。 其具有以下特點： ? 方便的繪圖工具：提供許多全新的設計工具方便美術設計師使用。在工具板上就可以方便地找到圖案復制、光影繪畫、不規(guī)則圖形制作、修改圖形邊緣、網(wǎng)頁圖片切割（ Slice Tools）等新工具。通過利用這些工具，可以很快繪畫出一些比較復雜的圖形。用戶還可利用格線功能作更完善的對位處理。 ? 加強點陣圖處理：加強了對點陣圖的處理功能，除了可利用變形工具把任何點陣圖隨意變形外，還可把整個圖片作為 Illustrator 內(nèi)的 Symbol 筆刷，即時通過復制工具，在畫面上 使用相同的圖片，制作更精彩的美術設計。 ? 網(wǎng)上常用矢量圖形導出功能 ? SVG/SVGZ：全面支持 SVG 格式的輸出，導出后可以直接用瀏覽器觀看。 ? 支持 Flash 格式：可以直接導出 swf 格式。 動畫制作（多媒體創(chuàng)作）類 1． Macromedia Flash Flash 動畫是由 Macromedia 公司推出的交互式矢量圖和 Web 動畫的標準。 Flash 前身是 Future Wave 公司開發(fā)的 FutureSplash Animator，是一個基