多媒体技术与应用
第二章 多媒体数据基础
本 章 要 点
本章重点介绍多媒体数据的基本概念，图形
图像的类型和格式，音频的数字化过程，视
频的采集与编辑，以及计算机动画的技术与
应用等。主要学习和掌握数字图像的获取方
法，音视频的文件格式和计算机动画的制作
方法，了解模拟信号数字化的过程和方法。
主要内容
• 图像信息处理
• 音频信息处理
• 视频信息处理
• 常用计算机动画软件
• 计算机动画的应用
一、数字图像类型
在计算机中，图像是以数字方式来记录、
处理和保存的，所有图像都属于数字化图像。
数字图像大致可以分为图形（Graphics）和
图像（Image）这两种类型。
图形一般指用计算机绘制的画面，如直
线、圆、圆弧、任意曲线和图表等，属于矢
量式图像，简称为矢量图。图像则是指由数
字化图像设备捕捉和输人的实际场景画面，
或以数字化形式存储的任意画面，属于位图
式图像，简称为位图。
图像信息处理基础
二、分辨率与颜色深度
1．分辨率
• 屏幕分辨率
• 显示分辨率
• 图像分辨率
2．颜色深度
3．图像文件与数据量的关系
• 图像尺寸
• 颜色深度
• 图像分辨率
图像信息处理基础
三、图像颜色模式
• 位图（Bitmap）模式：使用两种颜色值（黑色和白
色）来表示图像中的像素
• 灰度（Grayscale）模式：使用最多256级灰度
• 索引颜色（Indexed Color）模式：是单通道图像
（8位／像素），具有256种颜色
• RGB色彩模式：给彩色图像中每个像素的RGB分量分
配一个0～255级的亮度范围值。通过红（R）、绿
（G）、蓝（B）3种色光不同亮度的组合，就可以在
屏幕上呈现多达1670万种颜色
• CMYK色彩模式：源颜色为100％的青色（Cyan）、
100％的洋红色（Magenta）、100％的黄色
（Yellow）和黑色
图像信息处理基础
四、图像文件格式
• BMP：是一种与设备无关的位图文件格式，支持各种
颜色模式，具有色彩真实，层次丰富，不支持多通
道存储，文件数据量大等特点。
• PSD：是图像编辑软件Photoshop缺省的文件格式
• JPG：是联合图片专家组（JPEG）格式，也是图像文
件格式中最常用的一种，该文件格式数据量小、图
像质量好
• GIF：是一种索引颜色模式，只支持256色以下的图
像色彩，是用于压缩具有单调颜色和清晰细节图像
的标准格式
• TIF：是一种灵活的位图图像格式，几乎所有的绘画、
图像编辑和页面排版应用程序都支持它
图像信息处理基础
五、数字图像的获取
1．计算机屏幕图像的获取（“抓屏”）
2．外部图像的获取
• 图像扫描
• 数码照相
• 数码图像素材库
3．利用绘图软件创建图像
常用的绘图工具软件有Painter、CorelDraw、
PhotoStyler、Photoshop、Illustrator等
图像信息处理基础
一、数字音频分类
• 语音：是声音的载体，而且还是一种带有情
感的信息媒体
• 音乐：是数字音频中使用最广泛、作用也较
大的一种信息媒体
• 效果：简称为音效，是一种模拟自然声响的
专用声音文件
音频信息处理基础
二、模拟音频的数字化过程
• 采样：在多媒体音频软件录音中，我们一般
设置采样为或
• 量化：是先将采样后的信号按整个声波的幅
度划分成有限个区段的集合，把落入某个区
段内的样值归为一类，并赋于相同的量化值
• 编码：就是按照一定的格式把经过采样和量
化得到的离散数据记录下来，并在有效的数
据中加入一些用于纠错、 同步和控制的数
据
音频信息处理基础
三、数字音频的文件格式
• WAV文件：支持多种音频位数、采样频率和声道，是PC上最为
流行的声音文件格式，但其文件尺寸较大，多用于存储简短的
声音片断
• VOC文件：是Creative公司所使用的标准音频文件格式，也是
声霸卡（Sound Blaster）所使用的音频文件格式。
• MPEG音频文件—.MP1/.MP2/.MP3：指的是MPEG标准中的音频部
分，即MPEG音频层（MPEG Audio Layer）。MPEG音频文件的压
缩是一种有损压缩，根据压缩质量和编码复杂程度的不同可分
3层，分别对应MP1、MP2和MP3这三种声音文件
• RealAudio文件—.RA/.RM/.RAM：是RealNetworks公司开发的
一种新型流式音频（Streaming Audio）文件格式，主要用于
在低速率的广域网上实时传输音频信息
• AIEF文件—.AIF/.AIFF：是苹果计算机公司开发的一种声音文
件格式，被Macintosh平台及其应用程序所支持，其他专业音
频软件包也同样支持这种格式。
音频信息处理基础
四、数字音频的获取方法
• 数字音频的采集：主要指利用声卡和录音
软件，将计算机外部的模拟声音信号输入
到计算机中，进行采集濑字化、压缩编码、
存储的过程。
• MIDI音乐的合成：主要是利用支持MIDI接
口的专业声卡、MIDI键盘或虚拟钢琴及
MIDI制作软件来合成制作MIDI音乐文件。
• 数字音频库的应用：主要以CD音乐光盘、
音效素材光盘、MIDI音乐光盘、MP3光盘、
VCD和DVD光盘以及网络数字音乐库的形式
存在。
音频信息处理基础
一、视频基础知识
1. 视频的定义：指随时间变化的图像，或称为时变图像。
视频信号具有以下特点：
• 内容随时间而变化。
• 伴随有与画面动作同步的声音（伴音）。
2. 视频的分类
• 模拟视频（Analog Video）
• 数字视频（Digital Video-DV）
3．数字化视频的优点
• 适合于网络应用
• 再现性好
• 便于计算机编辑处理
4．视频的应用领域
• 广播电视
• 通信
• 个人娱乐
视频信息处理基础
二、视频的数字化过程
• 视频信号的采样：把模拟信号变成了时间上
离散的脉冲信号
• 采样格式：模拟视频的数字化主要包括色彩
空间的转换、光栅扫描的转换以及分辨率的
统一
• 量化：是进行幅度上的离散化处理
• 视频信号的压缩与编码：将采样、量化后的
信号转换成数字符号进行传输
• 数字视频格式：是定义压缩图像和声音数据
记录及回放过程的标准
视频信息处理基础
三、基于多媒体计算机的视频处理系统
1．数字视频系统的组成
从硬件平台的角度分析，一个视频采
集系统要包括视频采集设备、视频信号源
设备、大容量存储设备以及配置有相应视
频处理软件的高性能计算机系统。
2．视频设备及其连接
• 视频信号源及设备
• 视频设备与PC的连接
3. 视频采集的过程
4．数字视频的输出
视频信息处理基础
四、视频文件的类型
• AVI 文件：是一种音频视像交插记录的数字视频文
件格式
• MOV 文件：Apple公司在其生产的Macintosh机推出
的视频格式，即Movie Digital Video的文件格式，
其文件以MOV为后缀
• MEPG文件--MPEG/MPG/DAT格式：将MPEG算法用于压
缩全运动视频图像，就可以生成全屏幕活动视频标
准文件
• RAM 格式：是目前在Internet上的跨平台的客户/服
务器结构的多媒体应用标准，它采用音频、视频流
和同步回放技术来实现在Internet上的流媒体技术，
能够在Internet上以
声和连续视频。
视频信息处理基础
五、非线性编辑系统
1．线性编辑与非线性编辑
非线性编辑系统的优点：
• 编辑制作方便
• 有利于反复编辑和修改
• 图像与声音的同步对位准确方便
• 制作图像画面的层次多。
2．非线性编辑系统技术特性
• 具有联机线性编辑和脱机非线性编辑两种方式。
• 采用了MPEG、JPEG压缩技术和合理的压缩比及完善的视频电路，
具有两路实时非线性通道
• 可兼容Windows平台下所有的音频、视频及多媒体制作软件
• 音频系统有多轨实时音频通道，真正做到了实时配音
• 视频有模拟复合信号、S-Video、RGB和模拟分量信号的接口
• 可实现多机联网
3．非线性编辑系统处理视频的过程
视频素材的准备和搜集→视频采集及数字化数字视频编辑→预
视过程→生成影片→回放或录制
视频信息处理基础
一、计算机动画基础
1．动画的视觉原理
动画是根据人们的“视觉暂留”生物现象，通过一系
列彼此略有差别的相关的单个画面来产生运动画面，
以一定速度的播放可达到画中形象连续变化的效果。
2．计算机动画的特点
计算机动画是指采用图形与图像的数字处理技术，
借助于编程或动画制作软件生成一系列的景物画面。
动画（Animation）和视频（Video）都是由一系
列静止的画面按照一定的顺序排列而成的，这些静
止画面称为帧（Frame）。计算机动画和视频的主
要差别类似图形与图像的区别，即帧图像画面的产
生方式有所不同。
计算机动画基础知识
二、实现计算机动画的主要技术
• 关键帧动画：是计算机动画中最基本并且运
用最广泛的动画技术
• 路径动画：就是用户根据需要设定好一个路
径，然后使场景中对象沿着路径进行运动，
运动路径是用户画出的动画对象运动的曲线，
由关键点控制。
• 变形动画：基于图像的Morph（变形）是一
种常用的二维动画技术；三维Morph变形是
指任意两个三维物体之间的插值转换渐变。
计算机动画基础知识
三、计算机动画的制作方法
动画的制作方法有：
• 利用编程实现。这种方法很容易实现对动画
的控制，但不够美观
• 多媒体创作工具中的动画制作模块。如图片、
文字的移动等。
• 专门的动画制作软件
1．二维动画的制作：关键帧（原画）的产生
→中间画面的生成→ 分层制作合成→ 着色。
2．三维动画的制作：建模→编辑材质→贴图
→灯光→动画编辑→渲染
计算机动画基础知识
四、计算机动画制作软件
1．二维动画软件
• 传统动画制作软件
• Flash动画软件
• GIF动画制作软件
2．三维动画软件
• 小型三维设计软件（TureSpace、Raydream3D、
Extream3D、CorelDrearn3D、Animation Master、
Bayce3D、FormZ、Cool3D、Poser ）
• 中型三维设计软件（LightScape和LightWave ）
• 大型三维设计软件（3DS Max、AutoCAD、Maya
Softimage）
计算机动画基础知识
五、计算机动画的应用
1．二维动画的应用
计算机二维动画的应用，早期主要是用于美术
动画片的制作方面。现在以计算机辅助设计来代替
传统的手工绘制工作，除了应用于电影、电视、美
术动画片的制作外，还被广泛应用到多媒体的各个
应用领域之中。
2．三维动画的应用
• 影视制作
• 电脑游戏
• 科学研究
• 仿真练习
• 建筑设计
• 多媒体制作
计算机动画基础知识
思考与练习
一、思考
1．图形和图像有什么区别？它们各自都有哪些优缺点？
2．常见的彩色图像的文件格式有哪些，各有哪些特点？JPG格式
的文件在保存时怎样控制它的数据量和质量？
3．简述模拟音频的数字化过程。
4．数字化视频的优点是什么？
5．什么是非线性编辑系统，它具有什么特点？
6．什么是动画？什么是计算机动画？简述计算机动画与视频的相
同点和不同点。
7．常用的二维动画制作软件有哪些？各有什么特点？
二、上机练习
1．利用Cake Walk软件创建和编辑一段MIDI音乐。
2．任意选用一种GIF制作软件，利用素材或绘制工具，制作一幅3
-4帧的GIF动画。
3．利用Cool3D制作具有自己个性的三维文字。
