第 4 章

MULTIMEDIA TECHNOLOGY

4.1 静态图像文件

4.1.1 数据格式

4.1.2 单色图像描述

4.1.3 彩色图像描述

4.2 动态图像文件

4.2.1 视频模拟描述

4.2.2 视频数字描述

4.1 静态图像文件

4.1.1 数据格式

4.1.2 单色图像描述

4.1.3 彩色图像描述

4.2 动态图像文件

4.2.1 视频模拟描述

4.2.2 视频数字描述

第 4 章第 4 章多媒体数据描述多媒体数据描述

4.2.3 AVI 文件描述

4.2.4 FLI/FLC 文件描述

4.2.5 其他文件描述

4.3 声音文件

4.3.1 WAV 文件描述

4.3.2 MIDI 文件描述

4.2.3 AVI 文件描述

4.2.4 FLI/FLC 文件描述

4.2.5 其他文件描述

4.3 声音文件

4.3.1 WAV 文件描述

4.3.2 MIDI 文件描述

4.14.1

4.1.1 数据格式4.1.1 数据格式

●● —— Bitmap ， Microsoft 公司开发，用于 Windows 环境—— Bitmap ， Microsoft 公司开发，用于 Windows 环境

● 使用要点 (1) 用于表现打印、显示用图像 (2) 不适于网络传送 (3) 不适于提供印刷文件

● 使用要点 (1) 用于表现打印、显示用图像 (2) 不适于网络传送 (3) 不适于提供印刷文件

文件头文件头

调色板数据( 反向排列 )调色板数据( 反向排列 )

图像数据图像数据

● 特点 (1) 扩展名采用“ .bmp”

(2) 文件描述单一 ( 静止 ) 图像 (3) 彩色模式 : 24 ~ 232

(4) 调色板 RGB 数据顺序反向排列 (5) 以图像左下角为起点排列数据 (6) 一般采用非压缩数据格式

● 特点 (1) 扩展名采用“ .bmp”

(2) 文件描述单一 ( 静止 ) 图像 (3) 彩色模式 : 24 ~ 232

(4) 调色板 RGB 数据顺序反向排列 (5) 以图像左下角为起点排列数据 (6) 一般采用非压缩数据格式

静态图像文件静态图像文件

BMP 格式BMP 格式

TIFF 格式TIFF 格式

4.1.14.1.1 数据格式数据格式

Tag Image File Format ， Aldus 公司开发，用于精确描述图像的场合Tag Image File Format ， Aldus 公司开发，用于精确描述图像的场合

● 使用要点 (1) 平面设计作品的最佳表现形式 (2) 用于提供印刷文件 (3) 不适于网络传送

● 使用要点 (1) 平面设计作品的最佳表现形式 (2) 用于提供印刷文件 (3) 不适于网络传送

文件头文件头

标识信息区标识信息区

图像数据图像数据

● 特点 (1) 扩展名采用“ .tif”

(2) 文件描述单一 ( 静止 ) 图像 (3) 彩色模式 : 21 ( 单色 ) ~ 232

(4) 支持多平台 (PC & Macintosh)

(5) 可采用多种压缩数据格式

● 特点 (1) 扩展名采用“ .tif”

(2) 文件描述单一 ( 静止 ) 图像 (3) 彩色模式 : 21 ( 单色 ) ~ 232

(4) 支持多平台 (PC & Macintosh)

(5) 可采用多种压缩数据格式

●●

TGA 格式TGA 格式

4.1.14.1.1 数据格式数据格式

●●

Taga Image Format ， Truevision 公司开发，用于屏显和动画帧显示Taga Image Format ， Truevision 公司开发，用于屏显和动画帧显示

● 使用要点 (1) 用于表现影视广播级动画的帧 (2) 不适于保存高质量印刷文件 (3) 不适于网络传送

● 使用要点 (1) 用于表现影视广播级动画的帧 (2) 不适于保存高质量印刷文件 (3) 不适于网络传送

● 特点 (1) 扩展名采用“ .tga”

(2) 文件描述单一 ( 静止 ) 图像 (3) 彩色模式 : 20 (1 色 ) ~ 232

( 显示模式依赖显示卡 )

(4) 图像分辨率固定为 96dpi

● 特点 (1) 扩展名采用“ .tga”

(2) 文件描述单一 ( 静止 ) 图像 (3) 彩色模式 : 20 (1 色 ) ~ 232

( 显示模式依赖显示卡 )

(4) 图像分辨率固定为 96dpi

文件头文件头

调色板信息调色板信息

图像数据图像数据

数据补充区数据补充区

GIF 格式GIF 格式

4.1.14.1.1 数据格式数据格式

●●

Graphics Interchange Format, CompuServe 公司开发 , 用于屏显和网络Graphics Interchange Format, CompuServe 公司开发 , 用于屏显和网络

● 使用要点 (1) 用于屏幕显示图像和电脑动画 (2) 用于网络传送 (3) 不适于保存高质量印刷文件

● 使用要点 (1) 用于屏幕显示图像和电脑动画 (2) 用于网络传送 (3) 不适于保存高质量印刷文件

● 特点 (1) 扩展名采用“ .gif”

(2) 具有 87a 、 89a 两种格式 87a —— 描述单一 ( 静止 ) 图像 89a —— 描述多帧图像 (3) 彩色模式 : 28 (256 色 ) ，分辨率 96dpi

(4) 采用改进的 LZW 压缩算法

● 特点 (1) 扩展名采用“ .gif”

(2) 具有 87a 、 89a 两种格式 87a —— 描述单一 ( 静止 ) 图像 89a —— 描述多帧图像 (3) 彩色模式 : 28 (256 色 ) ，分辨率 96dpi

(4) 采用改进的 LZW 压缩算法

文件头文件头

逻辑屏幕描述逻辑屏幕描述

图像数据图像数据

结束标志结束标志

调色板信息调色板信息

JPEG 格式JPEG 格式

4.1.14.1.1 数据格式数据格式

●●

Joint Photographic Experts Group ，联合专家小组开发，用于彩色图像的存储和网络传送Joint Photographic Experts Group ，联合专家小组开发，用于彩色图像的存储和网络传送

● 使用要点 (1) 用于保存表现自然景观的图像 (2) 用于网络传送 (3) 不适于表现有明显边界的图形 (4) 不适用于高质量印刷文件

● 使用要点 (1) 用于保存表现自然景观的图像 (2) 用于网络传送 (3) 不适于表现有明显边界的图形 (4) 不适用于高质量印刷文件

● 特点 (1) 扩展名采用“ .jpg”

(2) 采用有损压缩编码形式，数据量小 (3) 彩色模式 : 232 ( 真彩色 )

(4) 经解压缩，方可显示图像，显示速度慢

● 特点 (1) 扩展名采用“ .jpg”

(2) 采用有损压缩编码形式，数据量小 (3) 彩色模式 : 232 ( 真彩色 )

(4) 经解压缩，方可显示图像，显示速度慢

经压缩的图像数据经压缩的图像数据

各类压缩算法各类压缩算法

单色图像描述单色图像描述4.1.24.1.2

● 单色图像 —— 色族单一的图像，但并非只有一种颜色的图像● 单色图像 —— 色族单一的图像，但并非只有一种颜色的图像

单色图像单色图像

“ 二值”图像只有黑、白两色“ 二值”图像

只有黑、白两色

简单形式简单形式

“ 灰度”图像具有 256 级灰度“ 灰度”图像

具有 256 级灰度

复杂形式复杂形式

单色图像用途单色图像用途

● 简单形式：文本显示、木刻、 版画效果的图像● 复杂形式：书籍用图片、报纸 用图片

● 简单形式：文本显示、木刻、 版画效果的图像● 复杂形式：书籍用图片、报纸 用图片

● TGA 、 JPG 、 TIF 、 PCX 等● TGA 、 JPG 、 TIF 、 PCX 等

单色图像格式单色图像格式

彩色图像描述彩色图像描述4.1.34.1.3

● RGB —— 红、绿、蓝● RGB —— 红、绿、蓝

R

G B

R

G B

R G BR G B

R 数组 — 8bit 表示 (256 阶梯 )

G 数组 — 8bit 表示 (256 阶梯 )

B 数组 — 8bit 表示 (256 阶梯 )

R 数组 — 8bit 表示 (256 阶梯 )

G 数组 — 8bit 表示 (256 阶梯 )

B 数组 — 8bit 表示 (256 阶梯 )

最大表示： 28 × 28 × 28 = 224 = 16777216 (16.7M)最大表示： 28 × 28 × 28 = 224 = 16777216 (16.7M)

彩色图像描述彩色图像描述4.1.34.1.3

● CMYK 青、品红、黄、黑● CMYK 青、品红、黄、黑

C

K

M Y

C M Y KC M Y K

C 数组 — 8bit 表示 (256 阶梯 )

M 数组 — 8bit 表示 (256 阶梯 )

Y 数组 — 8bit 表示 (256 阶梯 )

K 数组 — 8bit 表示 (256 阶梯 )

C 数组 — 8bit 表示 (256 阶梯 )

M 数组 — 8bit 表示 (256 阶梯 )

Y 数组 — 8bit 表示 (256 阶梯 )

K 数组 — 8bit 表示 (256 阶梯 )

最大表示： 28×28×28×28 = 232 = 4294967296 (4294M)最大表示： 28×28×28×28 = 232 = 4294967296 (4294M)

动态图像文件动态图像文件4.24.2

动态图像由多幅连续的图像序列构成，图像沿时间轴以 Δt 的间隔排列。当 Δt≤ 视觉滞留时间时，就会产生动感。动态图像的数据量非常大，通常采用压缩代码存储。

动态图像由多幅连续的图像序列构成，图像沿时间轴以 Δt 的间隔排列。当 Δt≤ 视觉滞留时间时，就会产生动感。动态图像的数据量非常大，通常采用压缩代码存储。

● 动态原理● 动态原理

● 动态图像的特点● 动态图像的特点

1) 具有时间上的连续性。2) 具有时间上的延续性。3) 具有帧之间的相关性。4) 具有强烈的实时性。

1) 具有时间上的连续性。2) 具有时间上的延续性。3) 具有帧之间的相关性。4) 具有强烈的实时性。

组合位图数据组合位图数据

调色盘数据调色盘数据

速度参数速度参数

压缩算法压缩算法

● 动态图像文件构成● 动态图像文件构成

动态图像的技术参数动态图像的技术参数

● 帧速度 —— 帧的切换速度 [1] NTSC 制 30 Frame/s

[2] PAL 制 25 Frame/s

● 帧速度 —— 帧的切换速度 [1] NTSC 制 30 Frame/s

[2] PAL 制 25 Frame/s

●●

● 数据量 相关因素： [1] 画面几何尺寸。 [2] 颜色数量。 [3] 采用的压缩算法。

● 数据量 相关因素： [1] 画面几何尺寸。 [2] 颜色数量。 [3] 采用的压缩算法。

● 图像质量 相关因素—— 位图的颜色与分辨率，过分的数据压缩 将影响图像质量。

● 图像质量 相关因素—— 位图的颜色与分辨率，过分的数据压缩 将影响图像质量。

Frame 1# Frame 2# ……Frame 1# Frame 2# ……

视频模拟描述视频模拟描述4.2.14.2.1

视频模拟信号 —— 采用模拟方式记录的视频信号，常采用磁介质储存。● 优点：成本低、图像还原好、易于携带。● 缺点：随着时间的推移，信号强度逐渐衰减，质量下降、色彩失真。

视频模拟信号 —— 采用模拟方式记录的视频信号，常采用磁介质储存。● 优点：成本低、图像还原好、易于携带。● 缺点：随着时间的推移，信号强度逐渐衰减，质量下降、色彩失真。

4.2.2 视频数字描述4.2.2 视频数字描述

● 视频数字信号 —— 采用数字方式描述的信号，可模 / 数互相转换。● 视频数字信号 —— 采用数字方式描述的信号，可模 / 数互相转换。

1) 播放速度为每秒 25 帧。2) 具有逆向性，可倒序播放。3) 保存时间长，可无失真复制，无信号衰减问题。4) 可利用计算机制作特殊效果，如三维动画、变形动画等。5) 可以采用成本低、容量大的激光盘存储介质。6) 如果需要，可以把数字信号转换成模拟信号，记录在录像带上。

1) 播放速度为每秒 25 帧。2) 具有逆向性，可倒序播放。3) 保存时间长，可无失真复制，无信号衰减问题。4) 可利用计算机制作特殊效果，如三维动画、变形动画等。5) 可以采用成本低、容量大的激光盘存储介质。6) 如果需要，可以把数字信号转换成模拟信号，记录在录像带上。

● 特点● 特点

AVI 文件描述AVI 文件描述4.2.34.2.3

AVI (Audio Video Interleave)音频视频交互

AVI (Audio Video Interleave)音频视频交互

● AVI 格式的文件不需要专门的硬件 支持就能播放和存储，可把视频信 号和音频信号同时保存在文件中。● 采用 320×240 的显示尺寸，扩展名 为“ .avi” 。● 利用视频编辑软件，可以进行剪辑、 合成、配解说词等多种编辑。● PowerPoint 可以播放 AVI 视频图像。 利用高级程序设计语言，可定义、 调用和播放 AVI 视频文件。

● AVI 格式的文件不需要专门的硬件 支持就能播放和存储，可把视频信 号和音频信号同时保存在文件中。● 采用 320×240 的显示尺寸，扩展名 为“ .avi” 。● 利用视频编辑软件，可以进行剪辑、 合成、配解说词等多种编辑。● PowerPoint 可以播放 AVI 视频图像。 利用高级程序设计语言，可定义、 调用和播放 AVI 视频文件。

FLI/FLC 文件描述FLI/FLC 文件描述4.2.44.2.4

● FLI 和 FLC是英文 Flicks 的不同缩写形式，意为“电影”。● FLI 和 FLC是英文 Flicks 的不同缩写形式，意为“电影”。

● Autodesk 公司开发的文件格式，用于存储一组位图图像。● Autodesk 公司开发的文件格式，用于存储一组位图图像。

FLI 格式 —— 早期动画文件格式，扩展名为“ .fli” 。FLC 格式 —— 现用动画文件格式，扩展名为“ .flc” 。FLI 格式 —— 早期动画文件格式，扩展名为“ .fli” 。FLC 格式 —— 现用动画文件格式，扩展名为“ .flc” 。

● FLC 格式采用帧与帧之间求差的算法以

及运算长度压缩算法进行数据的压缩和

解压缩。

● FLC 格式采用帧与帧之间求差的算法以

及运算长度压缩算法进行数据的压缩和

解压缩。

FLC 格式的动画FLC 格式的动画

● 特点：画面尺寸随意、数据量小、实时

性好、动画演播平稳等。

FLC 格式不支持同步声音。

● 特点：画面尺寸随意、数据量小、实时

性好、动画演播平稳等。

FLC 格式不支持同步声音。

其他文件描述其他文件描述4.2.54.2.5

SWF 文件由 Flash软件产生，主要用于国际互联网。该文件可记录矢量动画、帧动画和声音。画面尺寸随意，但受到网络带宽的影响，通常采用较小画面，以便减少数据量，提高网络传输速度。

SWF 文件由 Flash软件产生，主要用于国际互联网。该文件可记录矢量动画、帧动画和声音。画面尺寸随意，但受到网络带宽的影响，通常采用较小画面，以便减少数据量，提高网络传输速度。

1． SWF 格式动画文件1． SWF 格式动画文件

3． EXE 格式可执行文件3． EXE 格式可执行文件

Flash软件可产生该文件格式，用来记录动画，可不借助播放器进行播放，非常方便。其实， Flash 动画制作软件在生成 EXE 格式的动画时，已经把播放器以及各种软件环境都集成在该格式的动画文件中，其数据量比单纯的动画大一些。

Flash软件可产生该文件格式，用来记录动画，可不借助播放器进行播放，非常方便。其实， Flash 动画制作软件在生成 EXE 格式的动画时，已经把播放器以及各种软件环境都集成在该格式的动画文件中，其数据量比单纯的动画大一些。

可记录多帧画面。特点：数据量小、易于制作，广泛用于国际互联网，不能承载声音。可记录多帧画面。特点：数据量小、易于制作，广泛用于国际互联网，不能承载声音。

2． GIF 格式动画文件2． GIF 格式动画文件

声音文件声音文件4.34.3

● 什么是声音● 什么是声音

声音是随时间连续变化的物理量，并且是一种能借助介质传播的波。 声音是随时间连续变化的物理量，并且是一种能借助介质传播的波。

次声波次声波

20～ 20000 Hz20～ 20000 Hz≤20 Hz≤20 Hz ≥20000 Hz≥20000 Hz

人耳可听域人耳可听域 超声波超声波

●● 数字音频文件格式数字音频文件格式

● 数字音频文件是数字化音频的软载体，几种常见格式。● 数字音频文件是数字化音频的软载体，几种常见格式。

● WAV 格式 —— 波形音频文件 ● MIDI 格式 —— 乐器接口文件● CDA 格式 —— 是 CD-DA 音频文件的一种表述形式，用于音乐光盘， 可将其转换成 WAV 、 MP3 等其他文件格式。● MP3 格式 —— 采用 MPEG 压缩技术，数据量小，音质好，使用广泛。

● WAV 格式 —— 波形音频文件 ● MIDI 格式 —— 乐器接口文件● CDA 格式 —— 是 CD-DA 音频文件的一种表述形式，用于音乐光盘， 可将其转换成 WAV 、 MP3 等其他文件格式。● MP3 格式 —— 采用 MPEG 压缩技术，数据量小，音质好，使用广泛。

● 音质与数据量● 音质与数据量

v = f b s／ 8

v 数据量； f 采样频率； b 数据位数； s 声道数。

v = f b s／ 8

v 数据量； f 采样频率； b 数据位数； s 声道数。

CD中一首 5min 的乐曲：v =（ 44 100Hz×16bit×2） ÷8 ×300s = 51 600KB（合 50.39MB） CD中一首 5min 的乐曲：v =（ 44 100Hz×16bit×2） ÷8 ×300s = 51 600KB（合 50.39MB）

• WAVE文件是一种通用的音频数据文件，文件扩展名为“．WAV” ，Windows 系统和一般的音频卡都支持这种格式文件的生成、编辑和播放。

• CD激光唱盘中包含的就是WAVE格式的波形数据。一般说来，声音质量与其WAVE格式的文件大小成正比。

• WAVE文件的特点是易于生成和编辑，但在保证一定音质的前提下压缩比不够，不适合在网络上播放。

●● 数字音频文件格式—— WAV 格式数字音频文件格式—— WAV 格式

• MP3 文件是采用 MP3 算法压缩生成的数字音频数据文件，以“ .MP3” 为文件后缀。

• MP3 利用 MPEG 制定的 MPEG-1 Audio layer 3 的压缩标准，将音频信息用 10:1 甚至 12:1 压缩率变成容量较小的数据文件。

• 虽然 MP3 是一种利用了人类心理声学特性的有损压缩，人耳基本不能分辨出失真，音质几乎达到了 CD 音质标准。按照这种算法， 10 张 CD-DA 的内容可以压缩到 l 张 CD-ROM 中，而且视听效果相当好。

●● 数字音频文件格式—— MP3 格式数字音频文件格式—— MP3 格式

• Real Audio 是 Real networks 推出的一种音乐压缩格式，它的压缩比可达到 96:1 ，因此在网上比较流行。

• 经过压缩的音乐文件可以在通过速率为 14.4kb/s 的 MODEM 上网的计算机中流畅回放。其最大特点是可以采用流媒体的方式实现网上实时播放，即边下载边播放。

●● 数字音频文件格式—— RA 格式数字音频文件格式—— RA 格式

●●

国际互联网 (语音、简单乐曲 )国际互联网 (语音、简单乐曲 ) 11,025 Hz11,025 Hz 8 bit8 bit

22,050 Hz22,050 Hz 8 bit8 bit游戏 ( 效果音、效果音乐 )游戏 ( 效果音、效果音乐 )

11,025 Hz11,025 Hz 8 bit8 bit多媒体自学读物 ( 提示音 )多媒体自学读物 ( 提示音 )

11,025 Hz11,025 Hz 8 bit8 bit电子教案 (语音、效果音 )电子教案 (语音、效果音 )

22,050 Hz22,050 Hz 8 bit8 bit多媒体宝典、大全 (乐曲、语音 )多媒体宝典、大全 (乐曲、语音 )

44,100 Hz44,100 Hz 16 bit16 bit多媒体音乐鉴赏 ( 音乐、解说 )多媒体音乐鉴赏 ( 音乐、解说 )

要求要求

采样频率采样频率 数据长度数据长度应用场合应用场合

● 应根据使用场合和要求转换适当的声音采样频率。● 采样频率的转换须使用相应的软件进行。● 应根据使用场合和要求转换适当的声音采样频率。● 采样频率的转换须使用相应的软件进行。

声音的应用声音的应用

WAV 文件描述WAV 文件描述4.3.14.3.1

● WAV —— Wave ，波形音频文件 (.wav)● WAV —— Wave ，波形音频文件 (.wav)

WAV 文件WAV 文件

特点： [1] 真实记录自然声波形。 [2] 基本无数据压缩。 [3] 数据量大。

特点： [1] 真实记录自然声波形。 [2] 基本无数据压缩。 [3] 数据量大。

STOPSTOP● WAV 音频试听● WAV 音频试听

● 影响数据量的因素

1) 采样频率。

2) 采样精度。

3) 声道形式 。

● 影响数据量的因素

1) 采样频率。

2) 采样精度。

3) 声道形式 。

MIDI 文件描述MIDI 文件描述4.3.24.3.2

● MIDI —— Musical Instrument Digital Interface ， 乐器数字化接口文件 (.mid)

● MIDI —— Musical Instrument Digital Interface ， 乐器数字化接口文件 (.mid)

MIDI 文件MIDI 文件

特点： [1] 纪录音符、时值、通道。 [2] 使用电子键盘乐器。 [3] 数据量小。

特点： [1] 纪录音符、时值、通道。 [2] 使用电子键盘乐器。 [3] 数据量小。

STOPSTOP● MIDI 音频试听● MIDI 音频试听

MIDI 适配器输出MIDI 适配器输出

小结小结第 4 章 多媒体数据描述第 4 章 多媒体数据描述

●

4.1 静态图像文件

4.1.1 数据格式

4.1.2 单色图像描述

4.1.3 彩色图像描述

4.2 动态图像文件

4.2.1 视频模拟描述

4.2.2 视频数字描述

4.1 静态图像文件

4.1.1 数据格式

4.1.2 单色图像描述

4.1.3 彩色图像描述

4.2 动态图像文件

4.2.1 视频模拟描述

4.2.2 视频数字描述

4.2.3 AVI 文件描述

4.2.4 FLI/FLC 文件描述

4.2.5 其他文件描述

4.3 声音文件

4.3.1 WAV 文件描述

4.3.2 MIDI 文件描述

4.2.3 AVI 文件描述

4.2.4 FLI/FLC 文件描述

4.2.5 其他文件描述

4.3 声音文件

4.3.1 WAV 文件描述

4.3.2 MIDI 文件描述

● 习题四习题四

4.1 列举几种常用的静态图像文件格式，它们具有什么特点？

4.2 真彩色图像的颜色数量有多少？

4.3 用于显示和打印的图像采用几种基色？

4.4 用于印刷的图像采用几种基色？

4.5 动态图像的动感是怎样实现的？

4.6 动态图像具有哪些特点？

4.7 什么是声音 ?

4.8 音频文件的数据量与哪些因素有关？

4.9 人耳的可听域有多大？

4.10 WAV 格式的文件与MIDI 格式的文件有什么不同？

4.11 为什么多媒体产品中经常使用 WAV 格式的文件？

4.1 列举几种常用的静态图像文件格式，它们具有什么特点？

4.2 真彩色图像的颜色数量有多少？

4.3 用于显示和打印的图像采用几种基色？

4.4 用于印刷的图像采用几种基色？

4.5 动态图像的动感是怎样实现的？

4.6 动态图像具有哪些特点？

4.7 什么是声音 ?

4.8 音频文件的数据量与哪些因素有关？

4.9 人耳的可听域有多大？

4.10 WAV 格式的文件与MIDI 格式的文件有什么不同？

4.11 为什么多媒体产品中经常使用 WAV 格式的文件？