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1、多媒體的定義
“多媒體 ”是指融合兩種或兩種以上媒體的一種人-機交互式信息交流和傳播技術，這些信息媒體包括：文字、聲音、圖形、圖像、動畫、視頻等。
文字、聲音、圖形、圖像、動畫、視頻為多媒體的六種形式
2、媒體的類型
感覺媒體：能直接作用于人們的感覺器官，從而能使人產生直接感覺的媒體。如語音、音樂、各種圖像、動畫、文本等。
表示媒體：為了傳送感覺媒體而人為研究出來的媒體。借助于此種媒體，便能更有效的存儲或傳送感覺媒體。如語言編碼、電報碼等。
顯示媒體：用于通信中使電信號和感覺媒體之間產生轉換用的媒體。如輸入、輸出設施，鍵盤鼠標器、顯示器、打印機等。
傳輸媒體：用于傳輸某些媒體的媒體，如電話線、電纜光纖等。
存儲媒體：用于存放某種媒體的媒體如紙張、磁帶、磁盤、光盤等。
3、多媒體系統的構成
多媒體應用軟件
第八層
軟件系統
多媒體創作軟件
第七層
多媒體數據處理軟件
第六層
多媒體操作系統
第五層
多媒體驅動軟件
第四層
多媒體輸入/輸出控制卡及接口
第三層
硬件系統
多媒體計算機硬件
第二層
多媒體外圍設備
第一層
4、MPC主要特征可以用一個簡單的公式表示：
多媒體PC機 = PC機 + CD-ROM驅動器 + 聲卡+視頻卡
二、多媒體音頻處理技術
1、聲音是通過空氣傳播的一種連續的波。
聲音是攜帶信息的極其重要的媒體，是多媒體技術研究中的一個重要內容。
2、聲音的聽覺特性
從聽覺角度看，聲音具有音調、音色和音強三個要素。 –音調 ： 表示聲音的高低，取決于聲音的頻率。 –音色：表示人耳對聲音音質的感覺。 ? 聲音分純音和復音，復音包括基音和泛音。 ? 一定頻率的純音不存在音色問題，音色是復音主觀屬性的反映。–音強：聲音的強度，取決于聲音的振幅。即“音量”。
3、聲音的數字化過程
? 采樣：在某些特定時刻對模擬信號進行測量，即使音頻信號在時間軸上離散化。
? 量化：對采樣后的離散音頻信號幅值樣本進行離散化處理， 即將每一個樣本歸入預先編排的量化級上。
? 編碼：對量化級以二進制數碼按一定數據格式表示的過程。
4、影響數字音頻質量的因素
數字音頻的質量取決于采樣頻率、量化位數和聲道數三個因素。
5、MIDI文件的特點
(1).指令的集合，文件小。 (2).編輯靈活，在音序器的幫助下，用戶可自由地改變音調、音色以及樂曲速度等，以達到需要的效果。 (3).表現力弱，不能與真正的樂器完全相似，音質有待提高。 (4).MIDI聲音適于重現打擊樂或一些電子樂器的聲音， 利用MIDI聲音方式可用計算機來進行作曲。 (5).使用MIDI文件，其聲音卡上必需含有硬件音序器或者配置有軟件音序器。
6、數字式頻率調制（FM ）合成法
由以下五部分組成： ? 數字載波器 ? 調制器 ?數字運算器 ?聲音包絡發生器 ? 模數轉換器 從理論上講，FM合成方法可以產生任何樂音，但是，這種“物理課式”的合成方法合成出來的聲音不夠真實。
7、樂音樣本合成法
把真實樂器發出的聲音以數字的形式記錄下來， 播放時再加以調整、修飾和放大，生成各種音階的音符。此法產生的聲音質量比FM合成方法產生的聲音質量要高。
8、音頻信號壓縮的三種常用編碼方法(比較圖)
混合法、波形編碼法、分析合成法
9、常見的五種編碼（波形編碼）及其基本思想
（1）脈沖編碼調制（PCM）：把模擬信號變換為數字信號的一種調制方式。
（2）增量調制（DM）: 對實際的采樣信號與預測的采樣信號之差的極性進行編碼，將極
性變成0或1這兩種可能的取值之一。自適應增量調制(ADM): 如果編碼器的輸出連續出現三個相同的值，量化階就加上一個大的增量；反之，就加一個小的增量。
（3）自適應脈沖編碼調制（APCM）：根據輸入信號幅度大小來改變量化增量大小的一種
波形編碼技術。（4）差分脈沖編碼調制（DPCM)：是利用樣本與樣本之間存在的信息冗余度來進行編碼的一種數據壓縮技術。編碼思想：對實際信號值與預測值之差進行量化編碼，從而就減少了表示每個樣本信號的位數，降低傳送或存儲的數據量。
（5）自適應差分脈沖編碼調制（ADPCM）：綜合了APCM的自適應特性和DPCM的差分特性，是一種性能比較好的波形編碼。 核心思想：1）利用自適應的思想改變量化階的大小，即使用小（大）的量化階去編碼小（大）的差值； 2）使用過去的樣本值估算下一個輸入樣本的預測值，使實際樣本值和預測值之間的差值總是最小。
10、增量調制（DM）中的問題
斜率過載:音頻信號變換快，跟不上（連續三個1或0時增加一個△）
粒狀噪聲：在輸入信號與預測信號的差值接近零的區域，增量調制器的輸出出現隨機交變得0和1。
三、多媒體數據壓縮技術
1、信息熵的含義：將信源所有可能事件的信息量進行平均。 實際上,信息熵是編碼所有符號平均所需的二進制位數。信息熵是數據壓縮的理論極限！
2、算術編碼的思想：將整個信源變成 [0,1)中的一個實數
3、行程長度編碼的思想： 它通過將信源中相同符號序列轉換成一個計數字段再加上一個重復字符標志實現壓縮。
4、信息冗余的五種形式
（1）空間冗余
任一幅圖像中，均有由許多灰度或顏色都相同的鄰近像素組成的區域，它們形成了一個性質相同的集合塊，即存在著空間連貫性，在圖像中表現為空間冗余。
壓縮方法：把這種集合塊當作一個整體，用極少的信息來表示它，從而節省存儲空間，這種壓縮方法稱為空間壓縮。 （2）時間冗余運動圖像一般為位于一時間軸區間的一組連續畫面，其中的相鄰幀往往包含相同的背景和移動物體，只不過移動物體所在的空間位置略有不同，所以前、后幀的數據有許多共同的地方，這種共同性是由于相鄰幀記錄了相鄰時刻的同一場景畫面，所以稱為時間冗余。 同理，語音數據中也存在著時間冗余。
（3）視覺冗余人類的視覺系統并不能對圖像畫面的任何變化都能感覺到，視覺系統對圖像場的注意是非均勻和非線性的，即主要部分質量，同時取畫面的整體效果，不拘泥于每一個細節，因而存在著視覺冗余。 人眼對圖像的亮度信息敏感，對顏色的分辨率弱。
（4）結構冗余在有些圖像的紋理區，圖像的像素值存在著明顯的分布模式，例如，方格狀的板圖案等，我們稱此為結構冗余。5）知識冗余有些圖像的理解與某些知識有很大的關聯性。例如，狗有四條腿，頭部有眼、鼻、耳朵，有尾巴等。這類規律性的結構由先驗知識和背景知識得到，我們稱此類冗余為知識冗余。
5、有損編碼壓縮：此種方法的解碼圖像與原始圖像存在一定的誤差，但視覺效果一般可以接受。 壓縮比在幾倍~上百倍之間； 編碼方法有：變換編碼、預測編碼。
6、無損壓縮此種方法的解碼圖像與原始圖像嚴格相同。 壓縮比一般在2:1 ~ 5:1之間；
編碼方法有：香農-范諾編碼、霍夫曼編碼、算術編碼、行程長度編碼、詞典編碼等。
四、多媒體圖像處理
1、顏色的視覺三要素
色調：色調反映顏色的類別，如紅色、綠色、藍色等。色調大致對應光譜分布中的主波
長。飽和度：飽和度是指彩色光所呈現顏色的深淺或純潔程度。對于同一色調的彩色光，其飽和度越高，顏色就越深，或越純；而飽和度越小，顏色就越淺，或純度越低。
亮度：亮度是光作用于人眼時引起的明亮程度的感覺。是視覺系統對可見物體輻射或者發光多少的感知屬性。
2、四種顏色空間及其適用場合
（1）計算機顯視器RGB彩色空間
?RGB 彩色空間又稱加色法系統，三種顏色均無時顯示黑色。 ?在RGB彩色空間，任意彩色光F，其配色方程可寫成：F=r[R]+g[G]+b[B]（2）彩色印刷CMYK彩色空間
?彩色印刷采用青色、品紅、黃色和黑色四種油墨印刷各種顏色，通常把這四種顏色簡稱CMYK。 ?CMYK彩色空間又稱減色法系統。 （3）彩色電視YUV和YIQ彩色空間
解決黑白電視機和彩色電視機的兼容問題；可以利用人眼特性來降低數字彩色圖像所需的存儲容量，大面積涂色。（4）HSL彩色空間HSL彩色空間能夠減少彩色圖像處理的復雜性，而且更接近人對色彩的認識和解釋。
3、矢量圖與點位圖的區別：
矢量圖是圖形，點位圖是圖像矢量圖文件小，不會失真點位圖顯示速度快
4、伽馬校正
?一個圖像系統中一般包含輸入設備（掃描儀、攝像機、數碼相機）、存儲設備（膠片、磁盤）和輸出設備三大模塊。 ?一個圖像系統追求的目標：真實的再現原始場景。
明亮環境，使圖像系統γ＝1； 暗淡環境，γ≈1.25； 黑暗環境，γ≈1.5。
5、人眼對顏色的感知特性（視覺系統對顏色和亮度的響應特性曲線）
（1）眼睛本質上是一個照相機； （2）紅、綠和藍三種錐體細胞對不同頻率、亮度的光的感知程度不同； 3）自然界中的任何一種顏色都可以由R，G，B這三種之和來確定。
6、jpeg算法的主要步驟
正向離散余弦變換（FDCT）、量化、DC系數DPCM編碼和AC系數Z形排列之后采用RLE編碼、熵編碼
五、數字視頻技術
1、視頻的定義視頻就是利用人眼視覺暫留的原理，通過播放一系列的圖片，使人眼產生運動的感覺（實際上就是系列圖片）。
2、運動圖像的壓縮標準
（1）MPEG-1標準
目標：CD-ROM上存儲的數字視頻 ，MPEG-1是1992年通過的用于 1.5Mbps速率的數字存儲媒體運動圖像及伴音編碼標準。 MPEG-1主要應用：光盤、數字錄音帶、磁盤、通信網絡以及VCD等。
（2）MPEG-2標準 目標：數字電視
MPEG-2是1994年通過的一個直接與數字電視廣播有關的高質量圖像和聲音編碼標準 。 MPEG-2主要應用：DVD、數字電視、視頻會議以及多媒體郵件等。
（3）MPEG-4標準 目標：網絡環境下、交互式視頻
MPEG-4是1998年通過的用于低比特率(≤ 64kbps)的視頻壓縮編碼標準，注重基于視頻、音頻對象的交互。主要應用：可視電話、實時多媒體監控、網絡視頻流。
（4）MPEG-7標準 MPEG-7規定一套描述符標準，用于描述各種多媒體信息，以便更快更有效地檢索信息。 主要應用：數字圖書館、廣播媒體選擇、多媒體編輯以及多媒體索引服務
3、彩色數字電視的制式
（1）NTSC制式(正交平衡調幅制) ①525行/幀，30幀/秒 ②隔行掃描：2場/幀，262.5行/場 ③寬高比：4:3(電影為3:2) ④顏色模型：YIQ 采用于美國、日本、臺灣地區（2）PAL制式(倒相正交平衡調幅制) ①625行/幀，25幀/秒 ②隔行掃描：2場/幀，312.5行/場 ③寬高比：4:3 ④顏色模型：YUV 采用于中國、多數歐洲國家（3）SECAM制式(順序傳送彩色與存儲制) 類似PAL制式，色度信號調頻， SECAM制調幅 采用于法國、俄羅斯、中東國家。
4、圖像子采樣
5、CCIR 601電視圖像數字化標準
（1）采樣頻率
亮度信號采樣頻率：fs=13.5MHZ =625×25×N（PAL） 或 =525×29.97×N （NTSC）
色度信號采樣頻率 fc＝6.75MHZ 或 13.5MHZ
每行采樣點數 N = 864 (PAL) ，858（NTSC）
對于所有制式，每個掃描行的有效樣本數均為720。
（2）數字信號取值范圍：
每個樣本點8位量化，亮度信號220級，色度信號225級，其他位作同步、編碼等空中用。（3）圖像子采樣格式： 4：4：4， 4：2：2、 4：1：1， 4：2：0
六、多媒體光存儲系統
1、光存儲系統
CD-ROM盤片: 只讀型光驅：即CD-ROM驅動器CD-R盤片: 一次可寫型光驅： “光盤刻錄機”CD-RW盤片: 可擦寫型光驅：“可擦寫光盤刻錄機”
2、光盤的光道結構：CD盤的光道：光道是螺旋形光道 恒定線速度磁盤的磁道：同心環的磁道 恒定角速度
3、通道編碼
物理盤上數據和真正數據之間要作變換處理。 通道編碼的目的：為了改善讀出信號的質量 為了在記錄信號中提取同步信號
4、CD-R/RW的讀寫原理
?刻錄CD-R盤的原理：刻錄機首先對寫激光進行聚焦，然后照射、燒熔有機染料，形成光痕。 ?刻錄CD-RW盤的原理：采用高能激光，使染料層轉換為低反射的非結晶狀態，實現數據寫入； 采用中能激光，使染料層轉換為高反射率的結晶狀態，實現數據擦寫；（由于CD-RW盤片具有這種熱轉換性，因此可以反復改變記錄層的晶體狀態，達到多次重寫的目的，但因為材料的因素，晶體狀態改變的次數有限。）
5、DVD存儲容量的提高
減小激光波長、加大N.A.（數值孔徑）、減小光道間距、 減小最小凹凸坑長度、減小糾錯碼的長度、 修改信號調制方式、 加大盤片表面的利用率減小每個扇區字節數
七、多媒體網絡應用
1、多媒體網絡應用的例子（交互性由高到低）
因特網電話、實時電視會議、遠程教育醫療；聲音點播、視頻點播、多媒體游戲；
網絡收音機、網絡電視；
2、流媒體的定義
應用流技術在網絡上傳輸的多媒體文件，而流技術就是把連續的影象和聲音信息經過壓縮處理后放上網站服務器。
用戶一邊下載一邊觀看、收聽，而不需要等整個壓縮文件下載到自己機器后才可以觀看的網絡傳輸技術。
3、保證播放的連續性
?流媒體技術先在使用者端的電腦上創造一個緩沖區，于播放前預先下載一段資料作為緩沖，
?當網路實際下載速度小于播放所耗用資料的速度時，播放程序就會取用這一小段緩沖區內的資料，避免播放的中斷，也使得播放品質得以維持。
4、流媒體系統的組成
編碼器、服務器、播放器
5、流媒體的傳輸方式
?點播:流媒體的源和目的地是一一對應。 （主動連接）
?組播:源和目的地是一對多的關系，客戶端局限于組內。 （被動連接）
?廣播:源和目的地也是一對多的關系，并不局限于組。 （被動連接）
6、常見的流媒體格式? rm\rv\rmvb格式 ? asf\wmv\wma格式 ? mov格式
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