多媒体计算机基础知识.ppt

多媒体计算机基础知识,教学要求,掌握多媒体信息处理基础知识多媒体技术的概念；多媒体应用中的媒体元素 多媒体信息处理的关键技术 多媒体计算机系统的组成多媒体计算机的硬件系统多媒体计算机的软件系统计算机病毒基础知识 病毒的特征；病毒的分类；病毒的预防,主要内容：,多媒体信息处理基础知识,1.1,多媒体计算机系统的组成,1.2,计算机病毒基础知识,1.3,多媒体计算机基础知识,1.1多媒体信息处理基础知识,多媒体（Multimedia）技术是集文字、声音、图形、图像、视像和计算机技术于一体的综合技术。一、多媒体技术的概念（一）媒体及其分类媒体是信息标识和传输的载体。媒体在计算机领域可分为以下五类（国际电报电话咨询委员会(CCITT)对媒体的分类）。感觉媒体（Perception Medium）感觉媒体是直接作用于感知器官的，能直接感觉的媒体，如人类的各种语言，各种声音、音乐、图形、图像、视像、文字等等。,表示媒体（Representation Medium）表示媒体是为了加工、处理和传输感觉媒体而人为构造出来的一类媒体。它是将感觉媒体数字化，主要指各种编码，如语言编码、文本编码、图像编码等。表现媒体（Presentation Medium）表现媒体是感觉媒体与计算机之间的界面，如键盘、摄像机、话筒、显示器、打印机等。,存储媒体（Storage Medium）存储媒体用于存储表示媒体，及存储感觉媒体数字化之后的代码。常用的存储媒体有磁盘、磁带、光盘和半导体存储器等。传输媒体（Transmission Medium）传输媒体是用来传送媒体的物理载体，如双绞电缆、同轴电缆、光纤电缆、微波、红外线、卫星信道等。,（二）多媒体及其主要特征多媒体系统强调以下三大特征：集成性、交互性和数字化特征。集成性是指可对文字、图形、图像、声音、视像、动画等信息媒体进行综合处理，达到各种媒体的协调一致。交互性是指人能方便地与系统进行交流，以便对系统的多媒体处理功能进行控制。数字化特性是指各种媒体的信息，都以数字形式(即转换为“0”和“1”的方式)进行存储、处理和传输，而不是传统的模拟信号方式。,二、多媒体应用中的媒体元素（一）文本(Text)文本是指各种文字，包括各种字体、尺寸、格式及色彩的文字。文本是计算机文字处理的基础，也是多媒体应用程序的基础。通过对文本显示方式的组织，多媒体应用系统可以使显示的信息形式多样化、更易于理解。文本的多样化主要是通过文字的属性，如格式(style)、对齐方式(align)、字体(font)、大小(size)、颜色(color)以及它们的各种组合而表现出来的。,（二）图形(Graphic)和静态图像(Still Image)图形是指从点、线、面到三维空间的黑白或彩色几何图，也称矢量图(vector graphic)。图形主要由直线和弧线(包括圆)等线条实体组成，直线和弧线比较容易用数学的方法来表示。计算机中图形的表示常常使用“矢量法”而不是采用位图来表示，从而使其存储量大大减少，也便于绘图仪输出时的操作。,静止图像在计算机中难以用矢量来表示，基本上只能用点阵来表示，其元素代表空间的一个点，称之为像素(pixel)，这种图像也称位图。位图中的位(bit)用来定义图像中每个像素点的颜色和亮度。对于黑白图像常用1个二进制的位来表示；对灰度图像常用4个二进制的位(16种灰度等级)或8个二进制的位(256种灰度等级)表示该点的亮度；,彩色图像可按照颜色的数目来划分，例如256色图像和真彩色(22416 777 216种颜色)等。图形技术的关键是图形的生成与再现，而图像的关键技术是图像的扫描、编辑、压缩、快速解压和色彩一致性再现等。图像处理时一般要考虑四个因素：分辨率分辨率有两种：显示分辨率和图像分辨率。,屏幕分辨率：指计算机显示屏幕显示图像的最大显示区，以水平和垂直像素点表示，普通PC计算机VGA模式的全屏幕显示共有640像素/行480行=307200像素点。图像分辨率：指数字化图像的大小，以水平和垂直像素点表示。但图像分辨率和屏幕分辨率是两个截然不同的概念。例如，在640480个像素点的显示屏幕上显示320240个像素点的图像，“320240”即为图像分辨率。,图像灰度图像灰度是指每个图像的最大颜色数，屏幕上每个像素都用一个或多个二进制位描述其颜色信息。如单色图像的灰度为1位二进制码，表示亮与暗；每个像素用4个二进制位编码，表示支持16色；8位支持256色；若采用24个二进制位表示一个彩色像素，则可以得到颜色数为万种，称为百万种颜色的“真彩色”图像。,图像文件大小图像文件的大小用字节数来表示，其描述方法为：(水平像素数垂直像素数灰度位数)/8。而一张3英寸5英寸的彩色相片，经扫描仪扫描进入计算机中成为数字图像，若扫描分辨率达1200DPI(点/英寸)，则数字图像文件的大小为：5120031200248=64800000B62MB,图像文件类型图像数字化后，可以用不同类型的文件保存在外部存储器中。最常用的图像文件类型有如下几种：.BMP：BMP 是bitmap的缩写，即位图文件。它是图像文件的原始格式，也是最通用的，其存储量极大。举例,.JPG：JPG 应该是JPEG，代表一种图像压缩标准。这个标准的压缩算法用来处理静态图像，去掉冗余信息，比较适合用来存储自然景物的图像。它具有两大优点：文件占据的存储空间小，具有较强的表示24位真彩色的能力；而且可用参数调整压缩倍数，以便在保持图像质量和争取文件尽可能小两个方面进行权衡。新的适合互相交换的JPEG文件格式则使用.JIF作为扩展名。举例,.GIF：是非常普遍的图像格式，适合在网上传输交换。GIF文件格式采用了LZW压缩算法来存储图像数据，GIF文件允许用户为图像设置背景的透明(transparency)属性。此外，GIF文件格式可在一个文件中存放多幅彩色图形/图像。如果在GIF文件中存放有多幅图，它们可以像演幻灯片那样显示或者像动画那样演示。举例,.TIF：这是一个作为工业标准的文件格式，应用也较普遍。此外，还有较常用的.PCX，.PCT，.TGA，.PSD等许多格式。,（三）视频(Video)视频图像(video)是一种活动影像，是利用人眼的视觉暂留现象，将足够的画面(frame，帧)连续播放，只要能够达到每秒20帧以上，人的眼睛就察觉不出画面之间的不连续性。电影是以每秒24帧的速度播放，而电视则依视频标准的不同，播放速度有25帧/秒(中国用)和30帧/秒(北美用)之分。活动影像如果帧率在15帧/秒之下，则将产生明显的闪烁甚至停顿；相反，若提高50帧/秒甚至100帧/秒，则感觉到图像极为稳定。,视频影像文件的格式在PC中主要有三种：.AVI：AVI(audio video interleaved 声音/影像交错)，Windows所使用的动态图像格式，不需要特殊的设备就可以将声音和影像同步播出。这种格式的数据量较大。举例,.MPG：MPG是MPEG(Motion Photographic Experts Group，活动图像专家组)制定出来的压缩标准所确定的文件格式，供动画和视频影像用。这种格式数据量较小。举例,.ASF：ASF是微软公司采用的流式媒体播放的格式(advanced stream format)，比较适合在网络上进行连续的视像播放。举例,视频图像输入计算机是通过摄像机、录像机或电视机等视频设备的AV输出信号，送至PC机内视频图像捕捉卡进行数字化而实现的。数字化后的图像通常以.AVI格式储存，如果图像卡具有MPEG压缩功能，或用软件对.AVI进行压缩，则以.MPG格式储存。新型数字化摄像机可直接得到数字化图像，则不再需要通过视频捕捉卡，而直接通过PC 的并行口、SCSI口或USB口等数字接口，输入给计算机。,（四）音频(Audio)声音用一种模拟的连续波形表示，如图所示。波形可以用两个参数来描述：振幅和频率。振幅的大小表示声音的强弱，频率的大小反映了音调的高低，或是尖细或是低粗。频率是每秒振动次数，它与周期互为倒数。频率的单位为Hz(赫兹)，1Hz表示每秒振动1次。,由于声音是模拟量，需要通过采样将模拟信号数字化后才能利用计算机对其进行处理。声音数字化的质量与采样频率、量化精度和声道数密切相关。采样频率采样频率等于波形被等分的份数，份数越多(即频率越高)，质量越好。声音的频率范围为2020kHz，如上节所述，在对它进行数字化转化时，采样频率不应低于40kHz，在多媒体技术中常用的标准采样频率为44.1kHz。,采样精度采样精度，即每次采样的信息量。采样通常通过模/数转换器(Analog/Digital)将每个波形垂直等分，若用8位A/D转换器，可把采样信号分为256等分；而用16位A/D转换器，则可将其分为216=65536等分。显然后者比前者音质好。,声道数声道数即为声音通道的个数。一般分为单声道和多声道。为了取得立体声音响效果，有时需要进行“多通道”录音，最起码有左右两个声道(这就是通常意义上的立体声道)，较好的则采用5.1或7.1声道的环绕立体声。所谓5.1声道，是指含左、中、右、左环绕、右环绕五个有方向性的声道，以及一个无方向性的低频加强声道。,采样频率越高，量化精度越高，声道数越多，则声音质量就越好，而数字化后的数据量也就越大。例如，在采用44.1kHz采样，精度为16位(即2字节)，左右2个声道的情况下，每秒声音所占数据量为：44.1k次/秒2字节/次2(声道)=176.4kB/s,声音文件由多种格式，目前常用的有四种：波形音频文件(WAV)是PC机常用的声音文件，它实际上是通过对声波(wave)的高速采集直接得到的，无论声音质量如何，该文件所占存储空间都很大。举例数字音频文件(MID)MIDI(Musical Instrument Digital Interface，音乐设备数字接口)指音乐数据接口，MIDI文件存储的是命令，而不是声音波形；容易编辑，生成的文件比较小。举例,光盘数字音频文件(CD-DA)其采样频率为44.1kHz，每个采样使用16位存储信息。压缩存储音频文件(MP3)MP3(MPEG-1 audio layer-3)是根据MPEG-1视像压缩标准中，对立体声伴音进行第三层压缩的方法所得到的声音文件，它保持了CD激光唱盘的立体声高音质，压缩比达到12:1。,（五）动画(Animation)动画也是一种活动影像，最典型的是“卡通”片。它与视频影像不同的是：视频影像一般是指生活上所发生的事件的记录，而动画通常指人工创作出来的连续图形所组合成的动态影像。举例,（六）超文本(HyperText)超文本是一种非线性的信息组织与表达方式，超文本所建立的连接，往往是网状连接。Internet的WWW（World Wide Web）网页使用了一种超媒体的文件格式，称为“超文本标记语言”HTML(Hyper Text Markup Language)，该文件具有规定的扩展名html或htm。,三、多媒体信息处理的关键技术（一）数据压缩技术数据压缩算法可分为无损压缩和有损压缩两种：无损压缩无损压缩用于要求重构的信号与原始信号完全相同的场合。有损压缩有损压缩适用于重构信号不一定非要与原始信号完全相同的场合。,目前应用于计算机的多媒体压缩算法标准有如下两种：压缩静止图像的JPEG标准这是由联合图像专家组(Join Photographic Expert Group，JPEG)制定的静态数字图像数据压缩编码标准。压缩运动图像的MPEG标准这是由活动图像专家组(Motion Photographic Expert Group，MPEG)制定的用于视频影像和高保真声音的数据压缩标准。,（二）大容量光盘存储技术光盘存储原理光盘在其螺旋形的光道上，刻上能代表“0”和“1”的一些凹坑；用凹坑的边缘来记录“1”，而凹坑和非凹坑的平坦部分记录“0”，使用激光来读出。常用光盘标准CD-ROM光盘。目前常用的CD-ROM光盘，其存储容量达650MB。,VCD光盘。VCD光盘可存储70分钟的MPEG-1影视节目。DVD光盘。数字视频/多用途光盘DVD(Digital Video/Versatile Disk)具有更密的数据轨道、更小的凹坑和较短波长的红激光激光器。DVD的存储容量有很大的提高，单面单层的存储容量可达4.7GB(可存储133分钟的MPEG-2标准的视像)，双面双层的存储容量可达17GB。,Blu-ray Disc（蓝光光盘）。其采用的雷射波长405纳米（nm），刚好是光谱之中的蓝光，因而得名。日本（索尼）标准，(DVD采用650nm波长的红光读写器，CD则是采用780nm波长)。一个单层的蓝光光碟的容量为25或是27GB，足够烧录一个长达4小时的高解析影片。双层可达到46或54GB，足够烧录一个长达8小时的高解析影片。而容量为100或200GB的，分别是4层及8层。,可擦写光盘CD-RW和一次写光盘CD-WO(Compact Disc Write Once)。四、多媒体的应用（一）电子出版技术（二）多媒体数据库技术（三）可视通信技术（四）网络多媒体技术（五）虚拟现实,1.2 多媒体计算机硬件,一、多媒体主机多媒体主机通常由主机板、CPU、内存、软盘驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器等组成。由于多媒体计算机系统需要交互式地综合处理文字、声音、图形、图像、动画等大信息量的媒体，因此，多媒体计算机的主机系统要求中央处理器的速度快、存储器的容量大、输入输出接口及系统总线速度尽可能快。,二、多媒体卡(一)声卡声卡（是多媒体计算机的标准配件之一，是实现声波数字信号相互转换的硬件电路。其主要功能是录制和播放数字声音，编辑合成MIDI音乐等。,（1）声卡的工作原理声卡从话筒中获取声音模拟信号，通过模数转换器(ADC)，将声波振幅信号采样转换成数字信号，进行处理后，存储到计算机中。当播放声音时，将数字信号送到数模转换器(DAC)，还原为模拟波形，放大后输出。（2）声卡的主要性能指标采样频率量化精度：声道数：声道数即为声音通道的个数。,(二)视频卡视频卡就是多媒体计算机系统中用于对视频进行采集、处理、播放的部件。视频卡按功能的不同可以分为视频采集卡、电视编码卡、电视接收卡、MPEG解压卡、DVD解压卡。,（1）视频采集卡视频采集卡用来把摄像头、录像机、激光视盘中的视频信号转换为数字信号，把视频图像以数字的形式采集到计算机的存储设备中。,（2）电视编码卡电视编码卡可将计算机显示器上的信号转换成标准电视视频信号，这样就可以利用电视来显示计算机显示器上的画面。（3）视频监控卡一般是对摄像头或者摄像机等信号进行捕捉，并以MPEG格式存储在硬盘上的PCI插槽的卡。,（4）DV卡也叫1394卡，目前市场上有两种1394(DV)卡，一种是1394A，一种是1394B，1394A的传输速率为400MB/S，1394B的传输速率为800MB/S。1394采集卡插入PC的PCI插槽里，数码摄像机与它相连，就可以把DV影片复制制（采集）到PC的硬盘里(或是从硬盘把信号传输到摄像机)。,三、多媒体输入设备扫描仪、数字相机等；视频输入设备，如摄像机、录像机等。(一)扫描仪扫描仪是将照片、文字或图片获取下来，以图片文件的形式保存在计算机中的一种设备。,（1）扫描仪的分类按工作原理可将扫描仪分为平板式扫描仪、手持式扫描仪和滚筒式扫描仪。目前常用的是平板式扫描仪。按可扫描幅面的大小可以分为小幅面的手持式扫描仪、中等幅面的台式扫描仪和大幅面的工程图扫描仪。按色彩方式可以将扫描仪分为单色扫描仪和彩色扫描仪。单色扫描仪又可分为黑白扫描仪和灰度扫描仪，一般的灰度扫描仪均可以兼容黑白扫描仪工作方式。,（2）扫描仪的组成和原理扫描仪主要由光电传感器、机电同步机构、数据传输电路三部分组成。扫描仪的原理是：将光学图像转送到光电转换器中变为模拟信号，然后模拟信号通过A/D转换器转换为数字信号，通过计算机接口送到计算机中。它的工作原理与传真机的工作原理相似。,（3）扫描仪的主要性能指标光学分辨率：分辨率越高，扫描出的图像也越清晰。一般来说，300DPI的分辨率基本能满足要求。色彩分辨率：表示色彩所用的二进制位数，单位为Bit(位)。色彩位越高，所能表示的色彩数就越多，色彩也就越清晰。一般扫描仪的色彩分辨率都可以达到24位真彩色或更高。,(3)数码相机它是一种将图像以数字方式记录在存储器中的照相机。它的核心部件是CCD(电荷耦合元件)图像传感器，可将光线作用转化为电荷，再通过模数转换芯片转换成数字信号，经过压缩以后存储在内部存储器中。,（4）摄像机摄像机由摄像头、摄像管、同步电信号发生电路、放大电路组成。其原理是：被摄物体在摄像管上形成光学图像，经摄像管转换成电信号，以视频信号输出。,四、多媒体输出设备常用的多媒体输出设备除了显示器和打印机之外，音箱是多媒体计算机音频输出的重要设备。,五、多媒体计算机的软件系统（一）多媒体操作系统系统软件中操作系统是多媒体计算机系统的核心，它除了具有一般操作系统的功能外，还具有管理多媒体硬件和多媒体数据的功能。Windows 2000是一个32位、多任务、具有强大多媒体功能的操作系统，因此是多媒体体计算机中广泛使用的操作系统。,（二）多媒体数据库系统多媒体数据库管理系统（MDBMS）指：处理文字、数值、声音、图像、视频等多种媒体信息的数据库管理系统。传统的数据库主要处理文字、数值等信息，却难以处理图像、声音、视频等数据，因此需要采用新的方法来管理多媒体数据。目前所采用的主要方法是在原有的基础上扩充数据库的功能。例如：目前大多数先进的关系数据库将二进制对象(BLOB)作为新的数据类型，用于保存图像和其它的二进制数据。,（三）多媒体数据的采集和制作(1)多媒体音频数据的采集多媒体音频处理主要包括声音的录制、声音的编辑及声音的合成。波形声音的来源可以是：麦克风、录音机、电视等设备。MIDI音频的主要来源是外部的电子乐器，如：电子琴等。通过Windows的系统自带的“录音机”软件，可以完成波形声音的采集和简单的编辑。通过一些专业的声音编辑软件可以达到更好的效果。目前广泛使用的音频编辑软件有 Sound Forge、Cool Edit 等。,(2)多媒体图像、视频的采集和编辑图像的来源主要有：用工具软件绘制图像，通过扫描仪或数码相机获取图像。常用的编辑软件如：Photoshop、CorelDraw等。视频的采集主要是通过视频卡，配以相应的编辑软件来完成。如：VidCap、VidEdit等。,(3)动画的制作常见的动画文件格式有：GIF格式，这种动画多用于网上；FLC格式的文件，由Animator Pro 软件制作；SWF是Flash动画格式，这种格式的动画存储空间小，广泛应用于网上；在众多的动画制作软件中3D Studio以其友好方便的界面、细腻的画面、出色的渲染等特色，为用户提供了具有专业水准的三维动画制作软件。3D Studio广泛应用于影视节目、广告制作、教学模拟演示以及多媒体应用系统开发等方面。,1.3 计算机病毒基本知识,一、计算机病毒及其主要特征（一）计算机病毒的概念 计算机病毒是指编制或者在计算机程序中插入的破坏计算机功能或者毁坏数据，影响计算机使用，并能自我复制的一组计算机指令或者程序代码。（二）计算机病毒的主要特征传染性；隐蔽性；寄生性；潜伏性；破坏性,二、计算机病毒的分类 1.按破坏性计算机病毒按破坏性可分为：良性病毒和恶性病毒。2.按传染方式计算机病毒按传染方式分为：引导型病毒、文件型病毒和混合型病毒。3.按连接的方式源码型病毒、入侵型病毒、操作系统型病毒、外壳型病毒。,三、网络时代计算机病毒的特点(一)通过网络和邮件系统传播(二)传播速度极快、难以控制(三)利用Java和ActiveX技术(四)具有病毒、蠕虫和黑客程序的功能,四、计算机病毒的预防(一)不要随便使用在别的机器上使用过的可擦写存储介质（如：软盘、硬盘、可擦写光盘等）。(二)严禁运行来历不明的程序或使用盗版软件；严禁运行任何的游戏盘。(三)对于重要的系统盘，数据盘以及硬盘上的重要信息要经常备份。(四)定期对系统进行病毒检查，发现病毒，及时消除。,(五)安装计算机防病毒卡或防毒软件。及时对系统进行监视，以防病毒的侵入。(六)网络用户应遵守网络软件的使用规定，不要轻易下载、使用免费的软件。不要轻易打开来历不明的电子邮件的附件。(七)网络环境应设置“病毒防火墙”。防止系统受到本地或远程病毒的侵害,也防止本地的病毒向网络或其它介质扩散。,本讲小结,1.多媒体技术的概念(1)媒体及其分类媒体是信息标识和传输的载体。媒体在计算机领域可分为以下五类。感觉媒体；表示媒体；表现媒体；存储媒体；传输媒体。(2）多媒体及其主要特征多媒体是指计算机领域中的感觉媒体，主要包括文字、声音、图形、图像、视像、动画等。多媒体系统强调以下三大特征：集成性、交互性和数字化特征。,2.多媒体应用中的媒体元素多媒体的媒体元素是指多媒体应用中可以展示给用户的媒体组成，目前主要包括文本、超文本、图形、图像、声音、动画和视像等媒体元素。3.多媒体信息处理的关键技术数据压缩技术、大容量光盘存储技术、多媒体网络技术、超大规模集成电路制造技术、多媒体数据库技术。,4.多媒体的应用 电子出版技术;多媒体数据库技术;可视通信技术;网络多媒体技术;虚拟现实。5.多媒体计算机多媒体计算机(Multimedia Personal Computer，MPC)指能够处理多媒体信息的计算机。多媒体计算机系统由多媒体硬件系统和多媒体软件系统组成。,(1)多媒体计算机的硬件系统多媒体主机多媒体主机通常由主机板、CPU、内存、软盘驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器等组成。多媒体计算机要求中央处理器的速度快、存储器的容量大、输入输出口和系统总线速度尽可能快。,多媒体卡声卡;视频卡;多媒体输入设备;多媒体输出设备(2)多媒体计算机的软件系统系统软件主要包括：多媒体操作系统和各种多媒体硬件的驱动程序。应用软件主要包括多媒体的制作、开发和应用软件。,【作业】,思考题：1、多媒体应用中，常用的媒体元素有哪些？它们主要的特点有哪些？2、列出多媒体发展中的至少四中关键技术。3、列出至少四个多媒体应用的技术领域。4、多媒体计算机常用的输入、输出设备有哪些？5、什么是计算机病毒？它有哪些特征？,【参考资料】1.多媒体技术基础 林福宗 清华大学出版社 2.多媒体技术 钟玉琢 清华大学出版社,