本书是按照教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会编制的《关于进一步加强高等学校计算机基础教学的意见暨计算机基础课程教学基本要求》中有关“多媒体技术与应用”课程教学要求编写的。
全书共分7章,内容包括多媒体技术概述、音频处理技术、数字图像处理技术、视频信息处理、多媒体存储技术、网络多媒体技术和多媒体软件开发等。本书理论与应用相结合,附有丰富实用的例题和习题。应用软件涉及声音处理软件Sound Forge,图像处理软件Photoshop,视频处理软件Premiere,视频编码软件Windows Media、QuickTime Pro、RealProducer,多媒体著作软件Authorware,网络媒体软件NetMeeting、RealServer,光盘制作软件Nero、VideoPack等。在本书附录中列出了实验题目,供实践选用。
本书可作为高等学校非计算机的理工、管理类专业48学时或32学时课程的教学使用,也可供多媒体应用与开发的工程技术人员参考。
在信息时代,计算机已经无处不在,而有计算机的地方就有多媒体技术的应用。每一个掌握计算机应用技术或应用计算机的人,都需要了解一定的多媒体知识和掌握一定的多媒体技术。2006年“多媒体技术与应用”被教育部高等学校非计算机专业计算机基础教学指导分委员会列入六门核心课程之一,越来越多的高校和专业也将其列入必修课程或限选课程,多媒体技术的应用成为新世纪人才的必备技能。
本书按照教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会编制的《关于进一步加强高等学校计算机基础教学的意见暨计算机基础课程教学基本要求》中有关“多媒体技术与应用”课程教学的基本要求组织编写,具有以下几个特色。
(1) 理论够用。多媒体技术涉及的理论是很多很深的,如声音处理、压缩技术、数字图像处理、数字视频处理、模式识别、小波分析、光存储技术等。这些内容无法在一门课中讲透。所以本教材定位在多媒体技术的应用上,不对多媒体技术本身作深入研究,力图从应用者的需求角度对多媒体的基本概念、基本原理和基本方法进行阐述,不涉及过深的理论知识。理论部分内容的选择原则是“介绍多媒体基本应用中涉及的理论知识”,让同学们在实践时不仅知道怎么做,也知道“为什么”.
(2) 技术好用。应用部分内容的选择原则是“介绍最常用的处理方法和技术”;在实践方面,以常用软件为例,以实例为出发点,注重教“方法”,其目的一是使理论知识得以应用和检验,二是希望同学们学会一类软件的使用,能举一反三,学会如何使用陌生的软件。
(3) 注重能力培养。本书的目的是使学生了解多媒体信息表示和处理的基本原理,掌握常用多媒体素材的制作方法与处理技术,在理解多媒体应用设计原理的基础上,能够使用专业创作工具,进行多媒体应用系统的设计与开发,包括网络多媒体应用设计与开发。课程教学以实际应用为突破口,通过解决问题,加强实际技能和综合能力的培养,使学生能综合运用所学的知识解决多媒体实际应用问题。书中习题有的可能超出内容范围,这些可以通过课外学习解决,目的也是让同学们锻炼解决问题的能力。
全书共分为7章,分别为多媒体技术概述、音频处理技术、数字图像处理技术、视频信息处理、多媒体存储技术、网络多媒体技术和多媒体软件开发。每章先介绍基本知识,然后通过实例介绍相关的应用处理技术。书后列出12个实验题目,供实践环节使用,所用软件、硬件可根据各学校情况进行调整。
本书适合高等学校非计算机专业48学时或32学时教学使用。对文科、管理类等专业,可以略去2.5和4.3节,选学第5、第6、第7章的部分内容,可略去理论的叙述,重点放在实践性内容上。对理工类专业,可以选学第5章和第7章。
本书由赵英良主编并编写了1、2、5章和7.1、7.2、7.4节,崔舒宁编写了3、4、6章和7.3节,首届国家级教学名师冯博琴教授审阅了全稿。本书编写中参考了许多相关文献,也从中汲取了不少有益内容,在此向这些文献的作者、译者表示感谢。本书还得到许多同事以及出版社编辑的支持和帮助,深表谢意。
由于作者水平有限,书中不当之处敬请各位专家、老师和同学们提出批评和建议。
编 者2009年3月于西安交通大学
第1章 多媒体技术概述1
1.1 多媒体技术的基本概念1
1.1.1 媒体的分类1
1.1.2 多媒体及多媒体技术2
1.1.3 多媒体技术的特征3
1.2 多媒体技术的研究内容4
1.3 多媒体技术的应用6
1.4 多媒体系统的组成8
1.4.1 多媒体个人计算机标准8
1.4.2 多媒体系统的组成10
1.4.3 部分多媒体设备的性能指标12
思考与练习21
第2章 音频处理技术23
2.1 声音的基本特性23
2.1.1 音频信号的特征23
2.1.2 音频信号的质量指标28
2.2 数字音频29
2.2.1 声音的数字化29
2.2.2 数字音频的技术指标32
2.2.3 数字音频文件格式34
2.3 电子合成音乐36
2.3.1 基本术语 36
2.3.2 MIDI的制作原理38
2.3.3 MIDI文件的特点41
2.4 数字音频处理42
2.4.1 Sound Forge音频编辑软件简介42
2.4.2 声音的录制与格式转换45
2.4.3 声音的剪辑48
2.4.4 声音的效果处理50
2.4.5 声音的频谱分析57
2.4.6 声音合成58
2.4.7 声音的心理感觉59
2.5 音频压缩技术61
2.5.1 数据压缩的基本原理62
2.5.2 无损压缩编码方法67
2.5.3 数字音频压缩标准73
思考与练习76
第3章 数字图像处理技术79
3.1 图像色彩与色彩空间79
3.1.1 颜色的描述与度量79
3.1.2 三基色原理81
3.1.3 颜色空间82
3.2 图像数字化及数字图像的基本属性85
3.2.1 图像数字化85
3.2.2 图像的种类87
3.2.3 图像的基本属性88
3.2.4 数字图像文件格式90
3.2.5 图像格式的品质评估94
3.3 静态图像压缩标准JPEG95
3.3.1 JPEG压缩算法简介95
3.3.2 DCT变换95
3.3.3 JPEG压缩流程98
3.4 数字图像处理99
3.4.1 数字图像处理概述99
3.4.2 图像的增强100
3.4.3 图像的几何变换102
3.5 Photoshop图像处理104
3.5.1 Photoshop使用概述105
3.5.2 使用Photoshop调整图像106
3.5.3 使用Photoshop的图层109
3.5.4 Photoshop的选区和文字110
3.5.5 使用Photoshop中的滤镜112
思考与练习113
第4章 视频信息处理115
4.1 电视技术基础115
4.1.1 电视信号115
4.1.2 电视制式118
4.2 数字视频119
4.2.1 视频数字化119
4.2.2 数字视频子采样119
4.3 视频编码120
4.3.1 MPEG-1编码标准121
4.3.2 MPEG视频压缩算法121
4.3.3 其他MPEG标准123
4.3.4 视频文件125
4.3.5 H.261/263128
4.4 数字视频处理129
4.4.1 数字非线性编辑129
4.4.2 使用Premiere处理视频133
4.4.3 Flash动画及Flash视频137
思考与练习142
第5章 多媒体存储技术144
5.1 多媒体存储的种类144
5.1.1 磁盘存储144
5.1.2 光盘存储146
5.1.3 半导体存储151
5.2 CD152
5.2.1 CD标准简介152
5.2.2 CD-DA技术154
5.2.3 CD-ROM技术157
5.2.4 VCD160
5.3 DVD技术161
5.3.1 DVD简介161
5.3.2 DVD-Video164
5.3.3 DVD-Audio167
5.3.4 其他DVD168
5.4 光盘制作169
5.4.1 数据光盘的制作170
5.4.2 视频和音频光盘制作174
思考与练习178
第6章 网络多媒体技术180
6.1 多媒体通信协议及标准180
6.1.1 H.323标准180
6.1.2 多媒体通信协议184
6.2 视频会议185
6.2.1 视频会议的系统组成185
6.2.2 利用NetMeeting组建简单的视频会议187
6.3 流媒体188
6.3.1 流媒体系统的组成189
6.3.2 流媒体的编码190
6.3.3 流媒体服务器198
思考与练习202
第7章 多媒体软件开发203
7.1 应用软件设计概述203
7.1.1 软件工程概述203
7.1.2 软件开发模型205
7.2 多媒体著作软件的开发206
7.2.1 多媒体著作软件的开发步骤206
7.2.2 脚本设计211
7.2.3 媒体元素的设计原则213
7.2.4 屏幕界面设计原则215
7.3 多媒体程序设计216
7.3.1 在Windows窗体上绘图216
7.3.2 声音和视频220
7.4 Authorware使用基础229
7.4.1 Authorware的窗体结构230
7.4.2 显示图标235
7.4.3 移动图标237
7.4.4 擦除图标、等待图标、群组图标239
7.4.5 交互图标240
7.4.6 声音与视频244
7.4.7 计算和判断245
7.4.8 框架与导航247
7.4.9 变量与函数的使用248
7.4.10 Authorware制作实例251
思考与练习257
实验指导258
实验1 声音的数字化258
实验2 声音的编辑与压缩260
实验3 声音的效果处理262
实验4 简单图像处理263
实验5 图像综合处理264
实验6 《世界奇观》图书封面制作265
实验7 简单视频编辑267
实验8 进一步的视频编辑268
实验9 制作多媒体光盘269
实验10 流媒体服务器270
实验11 视频会议271
实验12 多媒体作品创作272
参考文献273