多媒体技术基础与应用PDF电子书下载

第1章 多媒体技术概论 1

1.1 多媒体的概念 1

1.1.1 媒体的分类 1

1.1.2 多媒体与多媒体技术 2

1.1.3 多媒体的关键特性 3

1.2 多媒体技术的发展 5

1.2.1 信息载体革命的几个重要里程碑 5

1.2.2 媒体传播技术的历史发展与整合 7

1.2.3 历史上的多媒体系统 9

1.3 信息技术与多媒体技术的当前发展与应用 10

1.3.1 新一代信息技术的浪潮推动着智慧城市、数字城市的发展 10

1.3.2 多媒体信息处理的革命 11

1.3.3 网络与通信技术把人们与信息资源更加紧密地联系在一起 13

1.3.4 物联网、移动计算与云计算 14

1.3.5 嵌入式多媒体系统无所不在 15

1.3.6 网络融合 16

1.3.7 可穿戴设备将走进生活 16

1.4 多媒体的应用领域 17

1.5 多媒体关键技术与发展趋势 21

1.5.1 数据存储技术 21

1.5.2 多媒体数据压缩编码与解码技术 22

1.5.3 虚拟现实技术 22

1.5.4 智能多媒体与智能终端 24

1.5.5 多媒体信息检索 24

第2章 信息论与信号数字化过程 26

2.1 信息论与通信模型 26

2.1.1 香农与信息论 26

2.1.2 信息论发展的3个阶段 27

2.1.3 信息论视域下的广义通信模型 28

2.1.4 信息论研究的通信系统内容 29

2.2 信息的度量 30

2.2.1 自信息量 30

2.2.2 平均自信息量——信息熵 31

2.3 模拟信号与数字信号 33

2.3.1 模拟信号 33

2.3.2 数字信号 35

2.3.3 构建模拟世界与数字世界的桥梁：信号转换器 36

2.4 模拟信号的数字化处理的一般过程 37

2.4.1 采样 38

2.4.2 量化 39

2.5 D/A转换——数字信号向模拟信号的转换 42

2.5.1 D/A转换器的基本工作原理 42

2.5.2 D/A转换器的转换特性 42

2.5.3 D/A转换器的分辨率 43

第3章 多媒体计算机系统及外部设备 44

3.1 计算与计算模型 44

3.1.1 探索计算之源 44

3.1.2 计算模型与图灵机 46

3.1.3 图灵测试 47

3.1.4 计算机的基本结构—冯·诺依曼型计算机 48

3.1.5 扩展人类的信息器官功能的信息技术 50

3.2 多媒体计算机系统 52

3.2.1 多媒体计算机系统的层次结构 52

3.2.2 多媒体系统的处理器 53

3.2.3 主存储器 57

3.3 磁存储系统及其工作原理 61

3.3.1 磁存储原理 61

3.3.2 磁存储系统 62

3.4 多媒体显示系统 64

3.4.1 显示卡 64

3.4.2 液晶显示技术 66

3.4.3 3D显示技术 68

3.5 多媒体输入设备 70

3.5.1 扫描仪 70

3.5.2 触摸屏 72

3.5.3 数字图像与视频输入设备 72

3.6 打印技术 73

3.6.1 黑白激光打印机的工作原理 74

3.6.2 彩色激光打印机的工作原理 75

3.6.3 3D打印技术 75

第4章 多媒体光盘存储系统 78

4.1 光盘存储系统 78

4.1.1 光盘——信息时代的数字化纸张 79

4.1.2 光盘的类型 81

4.1.3 CD-ROM驱动器的工作原理 82

4.1.4 光驱读取光盘的两种方式 83

4.2 光盘的标准 84

4.2.1 CD-DA标准 85

4.2.2 CD-ROM标准 85

4.2.3 CD-R标准 86

4.2.4 Video-CD 86

4.2.5 DVD 87

4.2.6 DVD的接班人——蓝光光盘 87

4.3 光存储介质的结构与工作原理 88

4.3.1 光存储介质的概念 88

4.3.2 光盘结构综述 88

4.3.3 光盘记录密度及其技术 89

4.3.4 CD-R光盘结构与记录信息的原理 91

4.3.5 磁光盘记录信息的原理 92

4.3.6 相变光盘记录信息的原理 93

4.3.7 DVD光盘结构与类型 94

4.4 光盘数据编码与光盘生产过程 97

4.4.1 光盘数据的编码 97

4.4.2 光盘的生产制作过程 99

4.5 光盘库与光盘镜像服务器 101

4.5.1 光盘库 102

4.5.2 光盘镜像服务器 103

第5章 多媒体音频信息处理 105

5.1 音频信号及其概念 105

5.1.1 声音处理技术历史回顾 105

5.1.2 声音信号的形式 107

5.1.3 模拟音频信号的物理特征 107

5.1.4 声音的基本特征 109

5.1.5 声音质量的评价 110

5.2 模拟音频信号的数字化过程 112

5.2.1 采样 112

5.2.2 量化 113

5.2.3 声音采样与量化过程示例 114

5.2.4 编码 115

5.2.5 音频编码与MPEG标准 116

5.2.6 波形文件的容量计算 118

5.3 声卡 118

5.3.1 声卡的工作原理 118

5.3.2 数字环绕立体声技术 121

5.4 音频文件的格式与处理软件 122

5.4.1 数字音频的文件格式 122

5.4.2 音频制作与处理软件 125

5.5 乐器数字接口——MIDI 125

5.5.1 什么是MIDI 126

5.5.2 MIDI的工作过程 127

5.5.3 MIDI系统的组成 128

5.5.4 FM与波表合成方式 130

5.5.5 GM——标准MIDI乐器排序表 131

5.5.6 MIDI音乐创作软件与音序软件 132

第6章 数字图像处理技术 133

6.1 数字图像处理概述 133

6.1.1 廓清数字图像的概念 133

6.1.2 图像的数字化 135

6.1.3 电磁波谱 136

6.1.4 图像感知和获取 138

6.1.5 图像的表示 139

6.1.6 黑白图像、灰度图像与彩色图像 140

6.1.7 颜色深度 142

6.1.8 数字图像处理系统 142

6.1.9 数字图像处理与其他相关学科的关系 143

6.2 数字图像处理的主要研究内容 144

6.3 图像的数字化过程 147

6.3.1 图像的采样 147

6.3.2 图像量化 148

6.3.3 图像的编码与压缩 150

6.3.4 数码相机的数字化原理与结构 150

6.4 图像处理中的色彩学知识 153

6.4.1 人眼的视觉系统原理 153

6.4.2 认识光与色彩 154

6.4.3 色彩的三要素 155

6.4.4 色彩模型 156

6.4.5 分辨率 160

6.5 位图绘画与编辑 161

6.5.1 位图绘画与数字化绘图板 162

6.5.2 基本绘画工具 163

6.5.3 色彩调整 165

6.5.4 滤镜 166

6.5.5 图层 167

6.5.6 通道 167

6.5.7 图层蒙版 168

6.6 图像文件格式与图像处理软件 169

6.6.1 常用图像文件格式 169

6.6.2 图像处理软件Adobe Photo-shop 171

第7章 计算机图形处理技术 173

7.1 计算机图形学概论 173

7.1.1 计算机图形学研究的主要内容 173

7.1.2 计算机图形处理的基本内容 174

7.1.3 二维计算机图形与三维计算机图形 175

7.1.4 计算机图形系统的组成与功能 175

7.2 计算机图形学的发展与应用 177

7.2.1 计算机图形学的发展 177

7.2.2 计算机图形学的应用领域 178

7.2.3 图形API的两大体系：OpenGL和DirectX 180

7.3 三维真实感图形技术 182

7.3.1 计算机三维真实感图形技术研究的内容 182

7.3.2 计算机三维真实感图形建模 183

7.3.3 三维几何造型 186

7.3.4 三维实体模型的消隐 188

7.3.5 光照模型 189

7.3.6 物体表面的纹理 192

7.3.7 阴影的生成 193

7.4 实时真实感图形学技术 194

7.4.1 实时真实感图形学概述 194

7.4.2 层次细节显示简化技术 195

7.4.3 基于图像的绘制技术 196

7.5 矢量绘图与绘图软件 198

7.5.1 矢量图 198

7.5.2 二维矢量绘图与编辑 199

7.5.3 矢量绘图软件 204

第8章 多媒体视频信息处理 206

8.1 视频基础知识 206

8.1.1 视频的定义 206

8.1.2 视频数据的结构化 207

8.1.3 视频的分类 208

8.1.4 数字化视频的特点 209

8.2 广播电视信号及其标准 210

8.2.1 电视的源起 210

8.2.2 电视信号的产生、传输和接收的过程 211

8.2.3 广播电视信号制式 212

8.2.4 电视视频信号的扫描方式 213

8.2.5 YUV与RGB彩色模型 213

8.2.6 视频接口标准 215

8.3 视频信号的数字化过程 218

8.3.1 视频数字化概述 218

8.3.2 视频信号的采样 219

8.3.3 量化 220

8.3.4 数字视频的压缩与编码技术标准 221

8.4 数字电视 222

8.4.1 数字电视广播系统 222

8.4.2 数字电视的特点及提供的服务 223

8.4.3 数字电视的广播系统 224

8.4.4 数字电视机顶盒 225

8.4.5 数字电视标准 226

8.5 数字视频文件与数字视频处理软件 227

8.5.1 数字视频文件的类型 227

8.5.2 数字视频编辑处理软件Premiere 229

第9章 计算机动画 231

9.1 计算机动画及其发展 231

9.1.1 动画的基本概念 231

9.1.2 什么是计算机动画 234

9.2 计算机动画采用的技术与方法 234

9.2.1 关键帧动画 234

9.2.2 路径动画 235

9.2.3 变形动画 236

9.2.4 动力学动画 237

9.2.5 粒子动画 238

9.2.6 群体动画 238

9.2.7 人脸表情动画 239

9.2.8 三维扫描技术 241

9.3 二维动画制作及其软件 241

9.3.1 二维动画的制作过程 241

9.3.2 二维动画制作软件 243

9.4 三维动画软件及其制作过程 245

9.4.1 三维动画的制作过程 245

9.4.2 三维动画软件介绍 249

9.5 运动捕捉技术与三维计算机动画 250

9.5.1 运动捕捉技术概述 251

9.5.2 Motion Capture系统的组成 251

第10章 数据压缩与编码技术 253

10.1 数据压缩与编码技术概述 253

10.1.1 数据压缩与编码的基本概念 253

10.1.2 信息冗余的几种形式 254

10.1.3 数据压缩与编码技术的发展 255

10.1.4 多媒体数据压缩的分类 256

10.1.5 数据冗余量与压缩率的定义与计算 257

10.2 无失真压缩编码 259

10.2.1 香农-范诺编码 259

10.2.2 哈夫曼编码 261

10.2.3 行程编码 263

10.2.4 算术编码 264

10.3 预测编码 268

10.3.1 预测编码的信息基础 268

10.3.2 差分脉冲编码 269

10.3.3 自适应差分脉冲编码-ADPCM 269

10.4 变换编码 270

10.4.1 变换编码的基本思想 271

10.4.2 离散余弦变换 272

10.4.3 小波变换 275

10.4.4 小波变换在JPEG 2000图像压缩中的应用 276

10.5 其他编码 278

10.5.1 LZW编码 278

10.5.2 分形编码 279

第11章 静态图像压缩标准JPEG 282

11.1 JPEG编码的过程 282

11.1.1 颜色空间的转换和采样 282

11.1.2 DCT变换 284

11.1.3 量化 286

11.1.4 编码 288

11.1.5 JPEG的解码 290

11.2 新一代静态图像压缩标准——JPEG 2000 292

第12章 数字视频编码标准：MPEG与H.26x 295

12.1 视频编码标准概述 295

12.1.1 MPEG家族与H.26x家族 295

12.1.2 H.26x系列标准与演进 296

12.1.3 MPEG系列标准与演进 298

12.1.4 视频压缩编码的分类与区别 300

12.2 基于第一代视频编码技术的MPEG 303

12.2.1 MPEG系统的组成 303

12.2.2 MPEG流的分层结构 304

12.2.3 MPEG图像的类型 306

12.2.4 MPEG的帧序列 307

12.2.5 帧间预测编码：运动估计与运动补偿 308

12.2.6 块匹配的两种搜索策略 310

12.2.7 基于块匹配的运动估计编码器的结构 311

12.3 MPEG-4：基于对象的视频编码技术 312

12.3.1 MPEG-4的对象 313

12.3.2 场景中的音视频对象 314

12.3.3 MPEG-4视频编码的数据层次结构 315

12.3.4 MPEG-4的关键技术：对象的提取与分割 316

12.3.5 VOP视频编码技术 317

12.3.6 形状编码 318

12.3.7 纹理编码与运动预测和补偿技术 319

12.3.8 应用前景 320

12.4 基于内容的信息存取与MPEG-7 320

12.4.1 MPEG-7概述 320

12.4.2 MPEG-7：基于信息内容的搜索引擎 321

12.4.3 MPEG-7标准描述子集合的主要概念 322

12.4.4 MPEG-7的范围 324

12.4.5 CBIR：基于内容的图像检索 324

12.4.6 CBIR系统的应用 328

12.4.7 基于内容的图像检索特征提取的关键技术 331

12.4.8 运用机器学习算法进行关联反馈 333

第13章 多媒体通信与网络 336

13.1 数据通信的基本原理 336

13.1.1 缩短世界的距离——通信与网络技术的历史回顾 336

13.1.2 通信系统模型 338

13.1.3 数字通信系统中带宽的概念 339

13.1.4 基带传输与频带传输 340

13.1.5 多路复用技术 341

13.1.6 数字通信系统的性能指标 342

13.1.7 信道容量与香农定理 344

13.2 多媒体通信技术 345

13.2.1 多媒体通信的概念 346

13.2.2 多媒体网络的特征 347

13.2.3 多媒体音视频通信的标准 350

13.3 多媒体宽带网络接入方式 351

13.3.1 有线接入网 351

13.3.2 无线宽带接入技术 354

13.3.3 无线城市接入技术 357

13.4 移动通信与移动计算 359

13.4.1 移动通信技术的发展及应用 359

13.4.2 移动计算 361

13.5 流媒体技术 362

13.5.1 流媒体的概念 363

13.5.2 流媒体系统结构及其特性 363