多媒体总结_多媒体工作总结

其他工作总结时间：2020-02-28 18:35:00 收藏本文下载本文

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动画由多幅连续画面组成，当画面快速、连续地播放时，由于人类眼睛存在“视觉滞留效应” 而产生动感。

当被观察的物体消失后，影像仍在大脑中停留一段时间，约为1/10s。动作的变化是动画的本质

—— 英国动画大师动画构成规则：

1)动画由多画面组成，并且画面必须连续 2)画面之间的内容必须存在差异

3)画面表现的动作必须连续，即后一幅画面是前一幅画面的继续动画表现规则：

1)在严格遵循运动规律的前提下，可进行适度地夸张和发展 2)动画节奏应符合自然规律，可适度夸张 3)动画节奏由画面之间物体的位置差决定

位置差越大，移动速度越快

全动画 ——为追求画面完美和动作流畅，按照24帧／s制作动画半动画 ——又名“有限动画”，为追求经济效益，6帧／s的动画

计算机动画是借助计算机技术生成一系列的画面，其中当前帧画面是对前一帧的部分修改，是采用连续播放静止图像的方法产生景物运动的效果。这里的运动泛指使画面发生改变的所有动作，比如放大、缩小、变形、旋转、颜色变化等。计算机动画的视觉原理：

动画与运动是分不开的，可以说运动是动画的本质，动画是运动的艺术。以传统的电影胶片为例，动画是一门通过在连续多格的胶片上拍摄一系列单个画面，从而产生动态视觉的技术和艺术，这种视觉是通过将胶片以一定的速率放映的形式体现出来的。一般说来，动画是一种动态生成一系列相关画面的处理方法，其中的每一幅与前一幅略有不同。

电影中动画的播放速度是24帧/秒，画面中的情景是连续和流畅的。但仔细观看电影胶片会发现画面并不连续。只有以一定的速率把胶片投影到银幕上才有运动的效果，这种现象可由视觉滞留原理来解释，即人眼所看到的影像会在视网膜上滞留十分之一秒。这是动画制作的主要理论基础。计算机动画的分类：

1.按系统的功能强弱分为5级：

第一等级：只用于交互产生、着色、存储、检索和修改图像，由于不考虑时间因素,相当于一个图像编辑器

第二等级：实现中间帧的计算，并能使物体沿着某条轨迹运动，可代替人工制作中间帧。

第三等级：可以提供一些形体的操作(平移、旋转等)，同时也包括虚拟摄像机的操作(镜头推移、倾斜变化等)第四等级：提供了定义角色的方法，这些角色具有自己的运动特色。

第五等级：智能动画系统，系统可以自学习。

前四个等级的动画系统已有许多商品化的产品问世，而智能动画系统正在研究中。现在又出现了一些新的研究方向，像人工生命、虚拟生物等。2.按运动的控制方法分为关键帧动画和算法动画：

关键帧动画是通过一组关键帧或关键参数值得到中间的动画帧序列。二维形状插值——插值关键帧本身

关键参数插值——插值物体模型的关键参数值

算法动画又称模型动画或过程动画，是采用算法实现对物体的运动控制或模拟摄像机的运动控制，一般适用于三维动画。

运动学算法

动力学算法

逆运动学算法

逆动力学算法

3.按动画制作原理分为二维和三维动画：

二维动画(计算机辅助动画)：用来实现中间帧生成，即根据两个关键帧生成所需的中间帧(插补技术)。从功能上看，属于第二等级。

三维动画(计算机生成动画)：是采用计算机技术来模拟真实的三维空间，从功能上看，属于第三、四等级。

计算机动画真正具有生命力是由于三维动画的出现，它与二维动画相比有一定的真实性，同时与真实物体相比又具有虚拟性，二者构成了三维动画所特有的性质，即虚拟真实性。

计算机动画的应用：

1.影视与广告

主要用于制作电视广告、卡通片、电影片头和电影特技等。

影视广告：计算机动画可制作出神奇的视觉效果，以取得特殊宣传效果和艺术感染力。

玩具总动员：没有真人演员表演故事片，这部长达77分钟的影片全部由计算机动画和计算机合成图像组成。

侏罗纪公园：是计算机动画在影视制作中的得意之作，曾获奥斯卡最佳视觉效果奖。

2.科学计算与工程设计

科学计算可视化：通过计算机动画以直观的方式将科学计算过程及结果转换为几何图形图像显示出来，便于研究和交互处理。

工程设计：工程图纸设计完后，指定立体模型材质，制作三维动画。如建筑行业中楼房建筑的透视和整体视觉效果。3.模拟与仿真

计算机动画技术第一个用于模拟的产品是飞行模拟器，它在室内就能训练飞行员模拟起飞和着陆，飞行员可以在模拟器中操纵各种手柄，观察各种仪器以及在舷窗能看到机场跑道和山、水等自然景象。

在航天、导弹和原子武器等复杂的系统工程中，先建立模型，再用计算机动画模拟真实系统的运行，调节参数，获得最佳运行状态。

4.教育与娱乐

多媒体教学：计算机动画为教师改进教学手段、提高教学质量提供了强有力的工具。

娱乐：利用计算机动画产生模拟环境，使人有身临其境的感觉。5.虚拟现实技术

虚拟现实是利用计算机动画技术模拟产生的一个三维空间的虚拟环境。人们可借助系统体提供的视觉、听觉甚至嗅觉和触觉等多种设备，身临其境地沉侵在虚拟的环境中，就像在真实世界中。关键帧动画：

动画制作中的一段连续画面是由一系列静止的画面来表现的，但在制作过程中并不需要逐个画面进行绘制，只需选出少数几个画面加以绘制。被选出的画面一般都出现在动作变化的转折点处，对这段连续的动作起着关键的控制作用，因此称为关键帧(Key Frame)。

关键帧技术是计算机动画中最基本并且运用最广泛的方法。绘制出关键帧之后，再由计算机对关键帧进行插值，插入中间画面，就完成了动画制作，因此称作关键帧动画。路径动画：

路径动画就是由用户根据需要设好一个路径后，使场景中的对象沿路径运动。比如模拟飞机的飞行、鱼的游动等都可以使用路径动画来制作。

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。

视觉暂留现象：

人眼有一种视觉暂留的生理现象，即人观察的物体消失后，物体映像在人眼的视网膜上会保留一个非常短暂的时间(0.1-0.2s)。利用这一现象，将一系列画面中物体移动或形状改变很小的图像，以足够快的速度连续播放，人就会感觉画面变成了连续活动的场景。视频是指内容随时间变化的一组动态图像，又叫作运动图像或活动图像。

视频中的一幅幅单独的图像称为帧

(Frame)，每秒钟连续播放的帧数称为帧率，典型的帧率是24帧/秒、25帧/秒和30帧/秒，这样的视频图像看起来才能达到顺畅和连续的效果。

按照处理方式的不同，视频分为模拟视频和数字视频。

模拟视频（Analog Video）:模拟视频是一种用于传输图像和声音的并且随时间连续变化的电信号。

模拟视频具有以下特点：

依靠模拟调幅的手段在空间传播

以模拟电信号的形式来记录

使用盒式磁带录象机将视频作为模拟信号存放在磁带上

传统上，视频都以模拟方式进行存贮和传送，然而模拟视频不适合网络传输，在传输效率方面先天不足，而且图像随时间和频道的衰减较大，不便于分类、检索和编辑。

数字视频（Digital Video-DV）

要使计算机能够对视频进行处理，必须把视频源--即来自与电视机、模拟摄像机、录像机、影碟机等设备的模拟视频信号，转换成计算机要求的数字视频形式并存放在磁盘上，这个过程称为视频的数字化过程（包括采样、量化和编码）。

数字视频克服模拟视频了的局限性，这是因为数字视频可以大大降低视频的传输和存贮费用、增加交互性（数字视频可通过光纤等介质高速随机读取）及带来精确再现真实情景的稳定图像。

视频信号数字化后的主要优点有： ①便于创造性的编辑与合成，交互性强

②可不失真地进行多次复制，抗干扰能力强，再现性好 ③在网络环境下可长距离传输而不损耗，容易实现资源共享

缺陷：处理速度慢，数据量大视频技术的应用：

1.在广播电视中的应用

常规数字电视、高清晰度电视

2.在通信领域中的应用

可视电话、视频会议、视频点播

3.在计算机领域中的应用

视频制作、VCD、DVD、视频数据库、动画

4.在其它领域中的应用

数字图书馆、视频游戏、网上购物、军事电视制式：

电视视频信号是一种模拟信号，由视频模拟数据和视频同步数据构成，用于接收端正确的显示图像。信号的细节取决于应用的视频标准或者“制式”。

电视制式是指电视显示的标准。目前各国的电视制式不尽相同，不同的制式对视频信号的解码方式、色彩处理方式以及屏幕扫描频率的要求不同。

常见的电视制式有NTSC(美国电视标准委员会)、PAL(逐行倒相)以及SECAM(顺序传送与存储彩色电视系统)。在PC领域，由于使用的制式不同，存在不兼容的情况。

NTSC（National Television Systems Committee)制式是美国1953年制定的彩色电视标准，适用于美国、加拿大、日本、韩国台湾等地。NTSC制式规定：

①525行/帧，30帧/秒

②隔行扫描：2场/帧，262.5行/场

③宽高比：4:3(电影为3:2)

④颜色模型：YIQ

NTSC制式在信号传输无失真的情况下具有较高的彩色图像质量，清晰度较高，无明显的闪烁现象。PAL（Phase-Alternative Line)制式是德国1962年制定的彩色电视标准，中国、香港、新加坡、朝鲜和多数欧洲国家使用。

PAL制式规定：

①625行/帧，25帧/秒

②隔行扫描：2场/帧，312.5行/场

③宽高比：4:3

④颜色模型：YUV SECAM制式是法国1965年提出的彩色电视标准，法国、俄罗斯以及东欧国家使用。SECAM制式类似PAL制式。

不同制式的电视机只能接收和处理其对应制式的电视信号。

多制式或全制式的电视机，为处理和转换不同制式的电视信号提供了极大的方便。全制式电视机可在各国各地区使用，而多制式电视机一般为指定范围的国家生产。

HDTV(High Definition TV)高清晰度电视)，①逐行扫描，1000行/场

②宽高比：16:9，多声道环绕声音

③传送的信号全部数字化

根据场扫描方式的不同，目前HDTV可分为三种模式，分别是： 720p（1280×720，“p”代表逐行扫描）

1080i（1920×1080，“i”隔行扫描）

1080p（1920×1080，“p”代表逐行扫描）

其中720P和1080i格式的HDTV在网络上最为常见视频的特点：

1.具有较高的分辨率，色彩逼真 2.人类接受信息的70%来自视觉 3.视频信息直观、生动、具体 4.视频信息容量大

视频信号的数字化是指将模拟视频信号经过模/数转换和彩色空间变换转化为数字信号的过程，其中涉及：

模拟信号数字信号

扫描采样量化编码

主要为两个方面：空间位置的离散和数字化；亮度电平的离散和数字化图像是离散的视频，视频是连续的图像。

对视频按时间逐帧进行数字化得到的图像序列即为数字视频。视频分割技术：

原始视频流：送入计算机中的视频流。

图像帧：构成视频的最小单位。

不利于对视频内容的检索。

为了便于检索，在前面的两极结构中加入若干级中间结构：镜头、场景等。

把原始视频流划分为镜头称为视频分割技术。它是数字视频处理和视频数据库管理系统中的基本问题。视频文件格式：

AVI（Audio Video Interleave）是一种音频视频交插编码的数字视频文件格式。1992年初微软公司推出了AVI技术及其应用软件VFW（Video for Windows）。

特点：

①允许音频和视频交错在一起同步播放。

②支持256色，和RLE压缩。

③不限定压缩标准，不具备兼容性，不同压缩算法生成的AVI文件，需要相应的解压缩算法才能播放。

多用于多媒体光盘上。

MOV(Movie digital video)文件是Apple公司在其Macintosh机推出的视频文件格式，其相应的视频应用软件QuickTime与VFW类似。

QuickTime for Macintosh

QuickTime for Windows

MOV文件格式的压缩算法 Video编码支持16位图像深度的帧内压缩和帧间压缩。

MPG 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：MPG文件。MPG格式文件在1024786的分辩率下可以用每秒25帧（或30帧）的速率同步播放全运动视频图像和CD音乐伴音，并且其文件大小仅为AVI文件的六分之一。

DAT文件也是基于MPEG压缩算法的一种文件格式,它是Video CD和卡拉OK CD数据文件的扩展名。

RM格式即Real Media的缩写。RM采用一种“边传边播”的方法，即先从服务器上下载一部分视频文件，形成视频流缓冲区后实时播放，同时继续下载，为接下来的播放做好准备。这种“边传边播”的方法避免了用户必须等待整个文件从Internet上全部下载完毕才能观看的缺点。RealMedia可以根据网络数据传输速率的不同制定了不同的压缩比率，从而实现在低速率的广域网上进行影像数据的实时传送和实时播放。

RMVB格式是一种由RM视频格式升级延伸出的新视频格式，它的先进之处在于RMVB视频格式打破了原先RM格式那种平均压缩采样的方式，在保证平均压缩比的基础上合理利用比特率资源，就是说静止和动作场面少的画面场景采用较低的编码速率，这样可以留出更多的带宽空间，而这些带宽会在出现快速运动的画面场景时被利用。这样在保证了静止画面质量的前提下，大幅地提高了运动图像的画面质量，从而图像质量和文件大小之间就达到了微妙的平衡。一部大小为700MB左右的DVD影片，如果将其转录成同样视听品质的RMVB格式，其个头最多也就400MB左右。不仅如此，这种视频格式还具有内置字幕和无需外挂插件支持等独特优点。要想播放这种视频格式，可以使用RealOne Player2.0或RealPlayer8.0加RealVideo9.0以上版本的解码器形式进行播放。

ASF是Advanced Streaming format 的缩写，即高级流格式。它使用了 MPEG4 的压缩算法，所以压缩率和图像的质量都很不错。ASF的主要优点包括：本地或网络回放、可扩充的媒体类型、部件下载、以及扩展性等。ASF应用的主要部件是NetShow服务器和NetShow播放器。有独立的编码器将媒体信息编译成ASF流，然后发送到NetShow服务器，再由NetShow服务器将ASF流发送给网络上的所有NetShow播放器，从而实现单路广播或多路广播。视频压缩的基本原理：压缩的前提：

1,每幅图像作为静态图像的压缩.2, 相邻帧(图像)之间存在冗余.（时间冗余，时间相关性）

帧间编码(相邻帧编码)的技术基础为预测技术，基于预测技术的帧间编码方法有：

条件像素补充方法：

对于一幅视频图像，只传送帧间各对应像素的亮度值超过阈值的部分像素，其它则不传送，使用上一帧相应像素值来代替，可以得到较好的压缩比。

运动补偿技术：

跟踪画面的运动情况进行预测，传送运动的图像及其运动方式（运动矢量的计算）。

MPEG(Motion Picture Experts Group)是运动图像专家组的英文缩写，是制定、修改和发展多媒体视频标准的全球性组织，活动始于1988年，其任务是给运动图象及其相关声音制定一种通用的数字编码标准。针对不同的应用目的MPEG专家组制定了MPEG-

1、MPEG-

2、MPEG-4和MPEG-7等压缩标准。

MPEG标准文件的创建过程工作文件(Working Draft，WD)工作组(Working Group，WG)准备的工作文件委员会草案(Committee Draft，CD)从工作组WG准备好的工作文件WD提升上来的文件。这是ISO文档的最初形式，由ISO内部正式调查研究和投票表决

国际标准草案(Draft International Standard，DIS)投票成员国对CD的内容和说明满意之后由委员会草案CD提升上来的文件国际标准(International Standard，IS)由投票成员国、ISO的其他部门和其他委员会投票通过之后出版发布的文件

MPEG-1标准是MPEG工作组91年11月提出的，92年获得通过，1993年8月公布。MPEG-1标准适用于数据传输率为1.5Mbps的应用环境，是为CD-ROM、光盘的数字视频存储和播放而制定的。

MPEG-1的主要应用包括：光盘、数字录音带、磁盘、网络等，典型应用是VCD。标准的主要内容：

系统：将一个视频流与多个音频流复合成数据传输率在1.5Mb/s以下的单一数据流。

视频：将352*288*25（PAL）或352*240*30（NTSC）的视频图像压缩成数据传输率为1.2Mb/s的编码图像。采用帧内压缩和帧间压缩相结合的方法，提高压缩比。

音频：将采样频率为48/44.1/32kHz，量化等级为16位的音频压缩到数据传输率在0.192Mb/s以下。

MPEG标准分成MPEG视频、MPEG音频和MPEG系统三大部分。MPEG算法除了对单幅图像进行编码

外(帧内编码)，还利用图像序列的相关特性去除帧间图像冗余，大大提高了视频图像的压缩比，可达到60-100倍。

MPEG-1关键技术

1、基于DCT的压缩技术，减少空间域冗余度，MPEG中，使用帧内DCT,同时使用帧间DCT,进一步压缩数据量

2、基于16×16子块的运动补偿，减少帧序列的时域的冗余度

保证图像质量基本不降低而又能够获得高的压缩比，MPEG以内码帧I，预测帧P和插补帧B三种类型的图像格式表示

帧内图像I的压缩编码算法-与JPEG类似

帧内图像I不参照任何过去的或者将来的其他图像帧，压缩编码采用类似JPEG压缩算法，如果原始图像是用RGB空间表示的，则首先把它转换成YCrCb空间表示的图像。

每个图像平面分成8×8的图块，对每个图块进行离散余弦变换DCT(discrete Cosine Transform)。DCT变换后经过量化的交流分量系数按照Zig-zag的形状排序，然后再使用无损压缩技术进行编码。

DCT变换后经过量化的直流分量系数用差分脉冲编码DPCM(Differential Pulse Code Modulation)，交流分量系数用行程长度编码RLE(run-length encoding)，然后再用赫夫曼(Huffman)编码或者用算术编码

运动补偿算法是当前视频图像压缩技术中使用最普遍的方法之一。帧序列的相邻画面之间的运动部分具有连续性，即当前画面上的图像可以看成是前面画面某时刻画面的位移，位移的幅度值和方向在画面各处可以不同。

运动补偿主要是消除预测图与插补图在时间上的冗余，以提高压缩比。运动补偿是一种预测，它不是对每个像素预测，而是以1616图像块为单位的预测。

运动补偿把当前子块认为是先前面某个时刻图像块的位移，位移（运动矢量）的内容包括运动方向和运动幅度。

I帧(intra pictures内码帧)，是对整幅图像采用JPEG编码的图像，是一个独立的帧，其信息由自身画面决定，不需要参照其他画面而产生，是P图和B图的参考图。

P帧(predicted pictures预测帧)，通过对之前的I或P帧进行预测，并对预测误差做有条件的存贮和传输 B帧（bidirectional prediction双向帧或插补帧），根据前后I帧或者P帧的信息进行插值编码获得

I帧图像采用帧内编码方式，即只利用了单帧图像内的空间相关性，而没有利用时间相关性。由于I帧不依赖其他帧，所以是随机存取的入点，同时是解码的基准帧。

I帧主要用于接收机的初始化和信道的获取，以及节目的切换和插入，I帧图像的压缩倍数相对较低。

I帧图像周期性地出现在图像序列中的，出现频率可由编码器选择。P图是把I图中的“块”复制过来，拼成的一幅图。“块”的边界不是I图中的16*16的宏块，是I图中的一个类似块，这一个复制过程称为“运动”。由于P是在I的将来，所以称为“前向预测”。

把一个类似块复制过来之后，与真正的P图是不吻合的，需要修正，这个过程就是运动补偿。经过“补偿”之后，P图就与原来没压缩的图像相差无几了。

16*16的运动矢量块是预测误差，必须进行编码、传送、供解码时恢复图像时使用。预测图像P使用两种类型的参数来表示：一种参数是当前要编码的图像宏块与参考图像的宏块之间的差值，另一种参数是宏块的移动矢量

预测图像的编码也是以图像宏块(macroblock)为基本编码单元，一个宏块定义为I×J像素的图像块，一般取16×16。

各标准的比较：

MPEG-1和MPEG-2是第一代视音频压缩标准，为VCD、DVD、HDTV等产业的发展打下了基础；MPEG-4是第二代视音频压缩标准，以视频对象为基本单元，实现了数字视音频和图形合成等多媒体信息的交互；MPEG-7是多媒体内容描述，支持对多媒体资源的管理、检索和过滤等；MPEG-21的重点是建立统一的多媒体框架，使得全球网络的各种设备能够透明的访问各种多媒体资源。

数字摄像头又称网络摄像机，是一种数字视频输入设备。它利用镜头采集图像，内部电路直接把图像转换成数字信号输入计算机，不必进行模/数转换。

主要应用：可视电话、实时监视、视频采集、网上教学、远程医疗。

影响数字摄像头的性能指标主要有以下几个：摄像器件、像素分辨率、颜色深度、图像捕获速度、接口方式等。

摄像器件：根据感光元件的不同，摄像器件可分为CCD和CMOS两大类。

CCD是高端技术元件，具有成像好、分辨率高、抗震性强等特点；

CMOS品质较低，具有成本低、反应快、功耗低等特点。

像素分辨率：一般为30-100万像素，像素值越高，解析图像的能力就越强，分辨率越高。

颜色深度：一般都支持24位真彩色。

捕获速度：又称帧速，表示一定时间内的图像数目，单位为帧/秒，数值越高播放越连贯。一般选用25帧/秒，太低会出现延迟或跳帧。

接口方式：并口(淘汰产品)、USB接口

此外，还有镜头焦距、视角范围、照明要求等。

视频卡是指把模拟视频转换成数字视频的多媒体板卡，是基于PC机的一种多媒体视频信号处理平台，可以汇集视频源、音频源、录像机、摄像机等视频信息，经过捕获、存储、编辑和特技处理产生漂亮的视频画面。