信息技术概论 教学课件 作者 骆耀祖 第 8 章 多媒体技术及可视化.ppt

第8章 多媒体技术及可视化 内容提要 本章介绍多媒体的基本概念、多媒体计算机的硬件和软件、多媒体信息处理技术基础、多媒体应用，讨论了计算机图形学与可视化计算的基本原理、介绍了虚拟现实VR的概念和人机交互技术。 内容提要 8.1 多媒体技术 8.2 计算机图形学与可视化计算 8.3 虚拟现实技术 8.4 人机交互 8.1 多媒体技术 8.1.1 媒体与多媒体 8.1.2 音频信息处理 8.1.3 图形图像信息处理 8.1.4 视频信息的处理 8.1.5 数据压缩编码 8.1多媒体技术 通常所说的“多媒体”并不是指多媒体信息本身，而主要是指处理和应用它的整套软、硬件技术。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，得到了迅速的发展。 8.1.1 媒体与多媒体 “媒体”（Media）有两种含义。一种是指信息的物理载体（即存储和传递信息的实体），如书本、挂图、磁盘、光盘、磁带以及相关的播放设备等；另一种含义是指信息的表现形式（或者说传播形式），如文字、声音、图像、动画等。多媒体计算机中的媒体，主要是指信息的表现形式，即计算机不仅能处理文字、数值之类的信息，而且还能处理声音、图形、电视图像等各种不同形式的信息。 媒体及其类型 （1）感觉媒体（Perception Medium） （2）表示媒体（representation Medium）： （3）表现媒体（Presentation Medium） （4）存储媒体（Storage Medium） （5）传输媒体（Transmission Medium） 在上述的各种媒体中，表示媒体是核心。 计算机处理媒体信息时，首先通过表现媒体的输入设备将感觉媒体转换成表示媒体，并存放在存储媒体中，计算机从存储媒体中获取表示媒体信息后进行加工、处理；最后利用表现媒体的输出设备将表示媒体还原成感觉媒体。此外，通过传输媒体，计算机也可将从存储媒体中得到的表示媒体传送到网络中的另一台计算机。图8.1表示计算机与媒体的这些关系。 图8.1各种媒体与计算机的关系 2. 多媒体信息的类型 （1）文本 （2）图像 （3）动画 （4）声音 （5）视频影像 3. 媒体文件 表示媒体的各种编码数据在计算机中都是以文件的形式存储的，是二进制数据的集合。文件的命名遵循特定的规则，一般由主名和扩展名两部分组成，主名与扩展名之间用．隔开，扩展名用于表示文件的格式类型。表8.1是常用媒体文件扩展名。 表8.1 常用媒体文件扩展名 4. 多媒体技术的特点 多媒体技术有以下几个主要特点： （1）集成性 （2）控制 （3）交互性 （4）非线性　 （5）实时性 （6）信息使用的方便性 （7）信息结构的动态性 8.1.2 音频信息处理 声音是携带信息的极其重要的媒体，如人的话音、乐器声、动物发出的声音、机器产生的声音以及自然界的雷声、风声、雨声、闪电声等。在用计算机处理这些声音时，既要考虑它们的共性，又要利用它们的各自的特性。本节讨论声音的基础知识，声音数字化的基本原理和音频卡知识。此外，还介绍一些常用的声音文件存储格式和声音工具。 1. 声音的基础知识 声音是由物体振动产生的一种物理现象。 声音信号的两个基本参数是频率和幅度。信号的频率是指信号每秒钟变化的次数，用Hz表示。一般来说，人的听觉器官能感知的声音频率大约在20～20000 Hz之间，因此把频率小于20 Hz的信号称为亚音信号，或称为次音信号(subsonic)；频率范围为20 Hz～20 kHz的信号称为音频(Audio)信号；人说话的信号频率通常为300～3000 Hz，把在这种频率范围的信号称为话音(speech)信号。高于20 kHz的信号称为超音频信号，或称超声波(ultrasonic)信号。超音频信号具有很强的方向性，而且可以形成波束，在工业上得到广泛的应用，如超声波探测仪，超声波焊接设备等就是利用这种信号。 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。 （1）波形声音：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、编码进行传输，在需要的时候，还可以将其恢复。 （2）语音：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。 （3）音乐：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。 2. 音频卡 音频卡也称声音卡、声卡。 音频卡由数据总线驱动器、总线接口和控制器、数字声音处理器、混合信号处理器、接口电路以及多个音乐合成器等部件构