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全國(guó)高等院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育“十三五”規(guī)劃教材:計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)(第二版)
本書(shū)使用計(jì)算機(jī)作為處理工具,以聲音、圖像、視頻等幾種常見(jiàn)的多媒體數(shù)據(jù)為線(xiàn)索,以數(shù)據(jù)表示方法、數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)為核心進(jìn)行講解,主要內(nèi)容包括:計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)概論、數(shù)字音頻基礎(chǔ)、數(shù)字圖像基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)處理技術(shù)、視頻基礎(chǔ)、多媒體數(shù)據(jù)壓縮、多媒體存儲(chǔ)技術(shù)、多媒體傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)、手機(jī)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本書(shū)適合作為全國(guó)高等院校計(jì)算機(jī)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教材,也可作為從事計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)工作人員的參考用書(shū)
以多媒體(數(shù)據(jù)表示、數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)據(jù)存儲(chǔ))為主線(xiàn)組織全書(shū)選取典型的應(yīng)用案例說(shuō)明理論基礎(chǔ)擴(kuò)充了數(shù)據(jù)的*存儲(chǔ)形式手機(jī)數(shù)據(jù)
計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)必修課程,它涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)的眾多領(lǐng) 域。隨著科技的進(jìn)步和人機(jī)界面技術(shù)的引入,計(jì)算機(jī)變得越來(lái)越友好和人性化,更加 促進(jìn)了多媒體技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。當(dāng)代大學(xué)生更有必要系統(tǒng)地學(xué)習(xí)和掌握多媒體知識(shí) 和應(yīng)用技術(shù),提高計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平和具備計(jì)算機(jī)文化素質(zhì)。 本書(shū)編者均多年從事計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)的教學(xué)工作,總結(jié)了大量的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),在 第一版的基礎(chǔ)上對(duì)本版內(nèi)容進(jìn)行了更深層次的思考和重新設(shè)計(jì),將理論知識(shí)和實(shí)踐技 術(shù)更緊密結(jié)合,在介紹理論的同時(shí)增加實(shí)踐能力的培養(yǎng),力求能全面地、多方位地、 由淺入深地引導(dǎo)學(xué)生步入多媒體技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。 對(duì)于此次改版,主要進(jìn)行了以下工作: (1)修正了第一版中敘述不完整的內(nèi)容,對(duì)概念進(jìn)行了準(zhǔn)確性和科學(xué)性更正。 (2)對(duì)書(shū)中使用的軟件進(jìn)行版本的更新。 (3)增加了各種案例的講解,使各種技術(shù)難點(diǎn)更加清晰易懂。 (4)增加了新技術(shù) 手機(jī)數(shù)據(jù)基礎(chǔ),介紹了手機(jī)中數(shù)據(jù)的表示與存儲(chǔ)。 (5)由于流媒體技術(shù)不是主流技術(shù),所以將其整合到多媒體傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中。 (6)進(jìn)一步細(xì)化和實(shí)例化了電子教案的內(nèi)容。 (7)對(duì)本書(shū)中重點(diǎn)、難點(diǎn)補(bǔ)充了微視頻,讀者可以?huà)呙瓒S碼進(jìn)行學(xué)習(xí)。 本書(shū)的主要特色如下: (1)注重基礎(chǔ)?紤]到理工科的實(shí)際教學(xué)情況,在編寫(xiě)教材時(shí)把重點(diǎn)放在基本理 論、基本知識(shí)上。希望學(xué)生能系統(tǒng)地學(xué)習(xí)這方面的知識(shí)為以后深入研究打下基礎(chǔ)。 (2)實(shí)踐性強(qiáng)。各章后面增加了相關(guān)的應(yīng)用案例,每個(gè)案例都有詳細(xì)的步驟說(shuō)明, 結(jié)合每章的相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)而設(shè)計(jì),幫助學(xué)生有效地理解理論知識(shí),提高動(dòng)手能力,增加 對(duì)多媒體技術(shù)這門(mén)課程的學(xué)習(xí)興趣。 (3)知識(shí)深入。本書(shū)在基礎(chǔ)理論之上擴(kuò)充了一些更深入的知識(shí),可作為多媒體愛(ài) 好者的參考用書(shū)。 (4)注重前沿。本書(shū)最后一章主要描述手機(jī)中的數(shù)據(jù),是現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)多媒體技 術(shù)的主要研究方向,也是未來(lái)手機(jī)平臺(tái)研究的必然趨勢(shì)。 (5)內(nèi)容新穎。本書(shū)注重多媒體技術(shù)應(yīng)用的新思想、新方法的學(xué)習(xí),選題適當(dāng)、 結(jié)構(gòu)完整、層次分明,從多角度描述多媒體技術(shù)的應(yīng)用。 本書(shū)由王小虎任主編,李勇和王樂(lè)樂(lè)任副主編。具體編寫(xiě)分工如下:第 1、2、9 章由 王小虎編寫(xiě),第 3、4 章由趙丹華編寫(xiě),第 5、6、7 章由王樂(lè)樂(lè)編寫(xiě),第 8 章由李勇編寫(xiě)。 由于編者水平有限,加之時(shí)間倉(cāng)促,書(shū)中難免存在疏漏和不足之處,敬請(qǐng)讀者提 出批評(píng)和建議。 編 者 2018 年 3 第 1 章 計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)概論............................................................................. 1 1.1 多媒體的基本概念 ...................................................................................... 2 1.2 計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)概述............................................................................... 5 1.2.1 計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)的特征 ............................................................... 5 1.2.2 計(jì)算機(jī)多媒體的關(guān)鍵技術(shù) ............................................................... 7 1.2.3 計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)的發(fā)展 ............................................................... 9 1.2.4 計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)的應(yīng)用 ..............................................................11 1.2.5 計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展 ...................................................13 1.3 多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī) .....................................................................................14 小結(jié) ...................................................................................................................18 思考題 ................................................................................................................18 習(xí)題 ...................................................................................................................18 第 2 章 數(shù)字音頻基礎(chǔ)......................................................................................... 20 2.1 聲音數(shù)字化 ................................................................................................20 2.1.1 聲音概述 ........................................................................................20 2.1.2 聲音數(shù)字化.....................................................................................21 2.1.3 音頻質(zhì)量與數(shù)據(jù)量 .........................................................................27 2.1.4 常見(jiàn)的音頻文件格式 ......................................................................28 2.2 MIDI 概述 ..................................................................................................30 2.2.1 MIDI 的相關(guān)知識(shí) ...........................................................................31 2.2.2 MIDI 設(shè)備 ......................................................................................31 2.2.3 MIDI 運(yùn)作 ......................................................................................32 2.3 數(shù)字音頻編碼 ............................................................................................33 2.3.1 數(shù)字音頻編碼技術(shù)分類(lèi) ..................................................................33 2.3.2 數(shù)字音頻編碼的主要應(yīng)用 ..............................................................35 2.3.3 數(shù)字音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀和趨勢(shì) .......................................................36 2.4 應(yīng)用案例波形音頻處理軟件 Adobe Audition CC 2017........................38 小結(jié) ...................................................................................................................45 思考題 ................................................................................................................45 習(xí)題 ...................................................................................................................45 第 3 章 數(shù)字圖像基礎(chǔ)......................................................................................... 47 3.1 圖像原理....................................................................................................47計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)(第二版) 2 3.1.1 圖像和圖形.....................................................................................50 3.1.2 分辨率 ............................................................................................51 3.1.3 圖像的顏色深度 .............................................................................54 3.2 圖像的顏色 ................................................................................................58 3.2.1 顏色的來(lái)源.....................................................................................58 3.2.2 顏色概述 ........................................................................................59 3.2.3 三基色原理.....................................................................................60 3.2.4 顏色模型 ........................................................................................62 3.3 數(shù)字化圖像 ................................................................................................64 3.3.1 數(shù)字圖像的獲取 .............................................................................64 3.3.2 數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)量 .........................................................................64 3.3.3 數(shù)字圖像的文件格式 ......................................................................65 3.3.4 數(shù)字圖像處理 .................................................................................68 3.4 應(yīng)用案例數(shù)字圖像處理軟件 ACDSee..................................................71 3.5 應(yīng)用案例地圖水印 ..............................................................................74 小結(jié) ...................................................................................................................78 思考題 ................................................................................................................79 習(xí)題 ...................................................................................................................79 第 4 章 計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)處理技術(shù) .............................................................................. 81 4.1 計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)技術(shù)基礎(chǔ) .................................................................................81 4.1.1 計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)的歷史與發(fā)展 ..............................................................81 4.1.2 動(dòng)畫(huà)的原理.....................................................................................82 4.2 計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)分類(lèi).........................................................................................82 4.2.1 二維動(dòng)畫(huà) ........................................................................................82 4.2.2 三維動(dòng)畫(huà) ........................................................................................83 4.2.3 變形動(dòng)畫(huà) ........................................................................................83 4.3 動(dòng)畫(huà)的處理 ................................................................................................84 4.3.1 動(dòng)畫(huà)的制作過(guò)程 .............................................................................84 4.3.2 動(dòng)畫(huà)的制作軟件 .............................................................................84 4.3.3 動(dòng)畫(huà)的文件格式 .............................................................................84 4.4 應(yīng)用案例動(dòng)畫(huà)制作軟件 Animate CC ...................................................85 小結(jié) ...................................................................................................................91 思考題 ................................................................................................................92 習(xí)題 ...................................................................................................................92 第 5 章 視頻基礎(chǔ)................................................................................................ 94 5.1 視頻信號(hào)概述 ............................................................................................95 5.2 電視制式....................................................................................................98 5.3 數(shù)字視頻.................................................................................................. 100目 錄 3 5.3.1 數(shù)字視頻概述 ............................................................................... 100 5.3.2 視頻數(shù)字化采樣 ........................................................................... 101 5.3.3 數(shù)字視頻標(biāo)準(zhǔn) ITU-R-601 ............................................................ 102 5.3.4 數(shù)字視頻的碼率 ........................................................................... 103 5.3.5 數(shù)字視頻文件格式 ....................................................................... 104 5.4 應(yīng)用案例數(shù)字視頻處理軟件 Corel VideoStudio X10.......................... 107 小結(jié) ................................................................................................................. 112 思考題 .............................................................................................................. 112 習(xí)題 ................................................................................................................. 113 第 6 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 ................................................................................... 115 6.1 無(wú)損壓縮算法 .......................................................................................... 117 6.1.1 信息熵編碼................................................................................... 118 6.1.2 香農(nóng)-范諾編碼.............................................................................. 122 6.1.3 霍夫曼編碼................................................................................... 123 6.1.4 算術(shù)編碼 ...................................................................................... 125 6.1.5 行程編碼 ...................................................................................... 129 6.1.6 詞典編碼 ...................................................................................... 130 6.2 有損壓縮算法 .......................................................................................... 133 6.2.1 預(yù)測(cè)編碼 ...................................................................................... 134 6.2.2 有損壓縮的優(yōu)點(diǎn)與不足 ................................................................ 137 6.3 JPEG 壓縮編碼技術(shù) ................................................................................. 138 6.3.1 JPEG 標(biāo)準(zhǔn)..................................................................................... 138 6.3.2 JPEG 壓縮算法主要步驟 .............................................................. 139 6.3.3 基于 DCT 有損壓縮的 JPEG 算法舉例 ......................................... 145 6.3.4 JPEG2000 簡(jiǎn)介 ............................................................................. 148 6.3.5 JPEG XR 簡(jiǎn)介 .............................................................................. 149 6.4 MPEG 動(dòng)態(tài)圖像壓縮編碼技術(shù) ................................................................. 150 6.4.1 MPEG 概述 ................................................................................... 150 6.4.2 MPEG 視頻壓縮原理 .................................................................... 151 6.4.3 其他 MPEG 標(biāo)準(zhǔn) .......................................................................... 153 6.5 應(yīng)用案例使用 UltraEdit 分析圖像文件 .............................................. 157 小結(jié) ................................................................................................................. 165 思考題 .............................................................................................................. 165 習(xí)題 ................................................................................................................. 165 第 7 章 多媒體存儲(chǔ)技術(shù) ................................................................................... 168 7.1 光盤(pán)存儲(chǔ)技術(shù)概述 ................................................................................... 168 7.1.1 光盤(pán)存儲(chǔ)技術(shù)的特點(diǎn) .................................................................... 168 7.1.2 光盤(pán)的分類(lèi) ................................................................................... 170 7.1.3 光盤(pán)存儲(chǔ)技術(shù)基本原理 ................................................................ 171計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)(第二版) 4 7.1.4 光盤(pán)存儲(chǔ)的錯(cuò)誤檢測(cè)和校正 ......................................................... 173 7.1.5 光盤(pán)存儲(chǔ)的技術(shù)指標(biāo) .................................................................... 173 7.1.6 光盤(pán)存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展 .................................................................... 174 7.2 CD ........................................................................................................... 175 7.2.1 CD-DA ......................................................................................... 177 7.2.2 CD-ROM....................................................................................... 179 7.2.3 CD-I ............................................................................................. 180 7.2.4 CD-R ............................................................................................ 180 7.2.5 Photo-CD ...................................................................................... 180 7.2.6 VCD ............................................................................................. 181 7.3 DVD ........................................................................................................ 182 7.3.1 DVD 的分類(lèi) ................................................................................. 183 7.3.2 DVD 容量的擴(kuò)充方法 .................................................................. 184 7.3.3 DVD 的文件結(jié)構(gòu) .......................................................................... 186 7.3.4 DVD 特點(diǎn) ..................................................................................... 187 7.4 BD ........................................................................................................... 188 7.4.1 BD 的沿革 .................................................................................... 189 7.4.2 BD 與 DVD 的對(duì)比 ....................................................................... 190 7.4.3 BD 的特點(diǎn) .................................................................................... 192 7.4.4 BD 的應(yīng)用 .................................................................................... 193 7.5 多媒體網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù) ............................................................................... 195 7.5.1 直接連接存儲(chǔ) ............................................................................... 195 7.5.2 網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ) ............................................................................... 196 7.5.3 存儲(chǔ)域網(wǎng)絡(luò)................................................................................... 197 7.6 多媒體云存儲(chǔ)技術(shù) ................................................................................... 200 7.6.1 云存儲(chǔ)的工作原理 ....................................................................... 200 7.6.2 云存儲(chǔ)系統(tǒng)分析 ........................................................................... 201 7.6.3 阿里云存儲(chǔ)................................................................................... 201 7.7 應(yīng)用案例用二維碼大師制作個(gè)人名片 ............................................... 203 7.8 應(yīng)用案例多媒體光盤(pán)的制作 ............................................................. 206 小結(jié) ................................................................................................................. 208 思考題 .............................................................................................................. 208 習(xí)題 ................................................................................................................. 208 第 8 章 多媒體傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ) ..................................................................... 212 8.1 多媒體信息通信與多媒體傳輸網(wǎng)絡(luò) ......................................................... 212 8.1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) ........................................................................... 212 8.1.2 多媒體信息的傳輸 ........................................................................ 215 8.1.3 多媒體通信網(wǎng)絡(luò)的主要性能指標(biāo).................................................. 216 8.1.4 質(zhì)量服務(wù) ...................................................................................... 217 8.2 多媒體通信網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù) .................................................................... 220 8.2.1 IP 多播 ......................................................................................... 220 8.2.2 實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議 ............................................................................... 220目 錄 5 8.2.3 實(shí)時(shí)控制協(xié)議 ............................................................................... 221 8.2.4 資源預(yù)留協(xié)議 ............................................................................... 221 8.2.5 實(shí)時(shí)流協(xié)議................................................................................... 222 8.2.6 超文本與超媒體技術(shù) .................................................................... 223 8.3 分布式多媒體系統(tǒng) ................................................................................... 226 8.3.1 分布式多媒體系統(tǒng)的定義 ............................................................ 227 8.3.2 分布式多媒體系統(tǒng)的基本特征 ..................................................... 227 8.3.3 分布式多媒體系統(tǒng)的服務(wù)模型 ..................................................... 228 8.3.4 分布式多媒體系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) ..................................................... 229 8.3.5 網(wǎng)格.............................................................................................. 230 8.4 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上的多媒體傳輸 ........................................................................ 232 8.4.1 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中影響多媒體質(zhì)量的因素 .............................................. 232 8.4.2 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中多媒體質(zhì)量控制技術(shù) ................................................. 232 8.4.3 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上多媒體傳輸質(zhì)量的終端解決方案 ............................... 233 8.5 流媒體技術(shù) .............................................................................................. 235 8.5.1 流媒體技術(shù)概述 ........................................................................... 235 8.5.2 流媒體文件格式 ........................................................................... 236 8.5.3 流媒體系統(tǒng)的組成 ........................................................................ 238 8.5.4 流媒體傳輸技術(shù) ........................................................................... 240 8.5.5 流媒體傳輸質(zhì)量控制 .................................................................... 242 8.5.6 流媒體技術(shù)的應(yīng)用及其發(fā)展趨勢(shì).................................................. 244 8.6 應(yīng)用案例Real 流媒體系統(tǒng) ................................................................. 244 8.6.1 Real 流媒體系統(tǒng)組成 .................................................................. 245 8.6.2 Real System 服務(wù)器端軟件的安裝與配置 ..................................... 245 8.6.3 實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于 Real System 的簡(jiǎn)易網(wǎng)上廣播................................. 248 8.7 H.323 視頻會(huì)議系統(tǒng) ................................................................................ 250 8.7.1 H.323 標(biāo)準(zhǔn)體系的優(yōu)勢(shì) ................................................................. 251 8.7.2 H.323 視頻會(huì)議系統(tǒng)組成 ............................................................. 251 8.7.3 H.323 標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成 ............................................................................ 252 8.7.4 H.323 視頻會(huì)議系統(tǒng)有待解決的問(wèn)題 ........................................... 252 8.8 應(yīng)用案例H.323 視頻會(huì)議系統(tǒng) ........................................................... 253 小結(jié) ................................................................................................................. 254 思考題 .............................................................................................................. 255 習(xí)題 ................................................................................................................. 255 第 9 章 手機(jī)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)....................................................................................... 257 9.1 手機(jī)數(shù)據(jù)的獲取....................................................................................... 257 9.1.1 手機(jī)數(shù)據(jù)的物理獲取 .................................................................... 258 9.1.2 手機(jī)數(shù)據(jù)的邏輯獲取 .................................................................... 259 9.2 手機(jī)的硬件數(shù)據(jù) ....................................................................................... 260 9.2.1 手機(jī)的識(shí)別碼 ............................................................................... 261 9.2.2 SIM 卡的識(shí)別碼 ........................................................................... 261計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)(第二版) 6 9.2.3 UICC ............................................................................................ 262 9.3 手機(jī)的邏輯數(shù)據(jù)....................................................................................... 265 9.3.1 APFS ............................................................................................ 266 9.3.2 iOS 文件目錄結(jié)構(gòu) ........................................................................ 267 9.3.3 通訊錄 .......................................................................................... 269 9.3.4 通話(huà)記錄 ...................................................................................... 271 9.3.5 短信.............................................................................................. 272 9.3.6 Safari 瀏覽器 ................................................................................ 274 9.3.7 書(shū)簽.............................................................................................. 276 9.3.8 記憶休眠狀態(tài) ............................................................................... 278 9.3.9 第三方數(shù)據(jù)................................................................................... 279 9.4 應(yīng)用案例手機(jī)信息關(guān)聯(lián)分析工具 UFED Link Analysis ..................... 281 小結(jié) ................................................................................................................. 286 思考題 .............................................................................................................. 286 習(xí)題 ................................................................................................................. 286 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................ 289
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