第2 章...

马秀麟主编的教材——多媒体技术及课件开发

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第 2 章多媒体信息的数字化表示

学习指导

要想在计算机中存储、管理多媒体信息，就必须把多媒体信息转化为计算机能够识别的

二进制数的形态，这就是多媒体信息的数字化。对图形、图像、声音等类型的模拟信息数字

化是计算机处理多媒体信息的基本要求，而视频信息的数字化技术则建立在图像数字化和声

音数字化的基础之上。

在多媒体信息被数字化以后，具有易于编辑、易于加密、易于压缩和易于传输等特点，

数字化之后的多媒体信息通常以特定的计算机文档形式存在，人们可以如同处理文本文档一

样方便地处理这些文档。

知识网络图

学习建议与学习策略

本章关注多媒体文档的类型及其特点，重点在于准确地掌握各类多媒体文档的特征，并

掌握其内部数字化指标对多媒体呈现质量的影响。因此需要学生认真地研读教材，精准地理

解概念。

为了增加课程趣味性，激发学习动机，本章教学应注重实物教学和案例教学，要求学生

自行通过因特网下载各种格式的图像文档、音频文档和视频文档，对比各类文档的大小、质

量，逐步掌握各种指标与实际媒体素材质量之间的关系，并尝试为这些文档配备好用的编辑

软件、播放软件。


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2.1 图形与图像的数字化

图形，主要指利用线条绘制出各种形状，进而构成形态各异的形状。对于图形的存储主

要采用矢量文件方式保存，即通过保存反应图形线条的有向线段来实现对图形的存储。

图像，主要指利用相机、摄像机拍摄的照片、风景画，它无法直接使用线条反应细节，

而是采用基于位图的方式保存，即通过保存图像中每个像素的颜色来达到保存图像的目的。

在计算机中，图形和图像都要转化为二进制数据进行存储和传输。

2.1.1 图形与图像的数字化技术

图形和图像是两种最基本的多媒体材料，主要以视觉媒体的形式呈现给用户。

图形和图像在计算机中是两个不同的概念。图形一般由基本的图元（点、线、椭圆、

矩形、弧等几何图形）组成，多数由绘图软件绘制出来。而图像则是直接利用扫描仪扫描

或数码相机对景物拍摄的效果。在计算机系统中，对于图形主要采用矢量形式存储，而图

像则采用位图方式存储。

1．矢量图形文件

如果把图形看作由一段段具有一定宽度、一定长度和方向性的线段组成，当人们记下

了每个有向线段的信息，就相当于记下了这个图形。对于以这种方式记录的图形文件称为

矢量图形文件，它记录的是每个有向线段的起点、终点以及线段的色彩、宽度等信息，此

文件可以看作是众多矢量表示的集合。

矢量图形可以被无穷放大，在放大矢量图形时，各条矢量线段可直接被拉长。即使线

段被拉的很长，在线段的边缘也不会出现锯齿效应。

2．位图文件

由于用扫描仪和数码相机获得的照片是要直接反应现实的景物，不适合以矢量方式存

储，于是采用了位图方式。在位图方式下，可把整张照片看成是由 m 行×n 列的矩形块组

成，每个矩形块被称为一个像素，如果记下每个像素的颜色值，就能够把这张照片的信息

完整地保存起来。以这种方式生成的图片文件被称为位图文件，把图像变成位图文件进行

存储的过程被称为图像的数字化。如图 2-1所示。

图 2- 1 位图文件的存储原理

在计算机中显示位图文件时，不能对位图文件无限放大。当位图被放大到一定程度后，


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位图中的每个像素都会变成一个矩形颗粒，使图像失去美感，这种现象被称为锯齿效应。

(1)图像分辨率

在图像数字化的过程中，图像被分隔成的“m列×n行”，这里的 m×n称为图像的分

辨率。例如，500万像素的照片，其图像分辨率约为 2500×2000，表示整张照片由 500万

个像素组成。在数字化的图像中，像素是不可再分的最小单位，每个像素都具有自己的颜

色属性。

(2)颜色深度

在图像数字化的过程中，需要事先对图像中涉及到的颜色进行编码。由于客观世界中

的色彩是连续变化的模拟信号，在对图像数字化的过程中，不可能直接用二进制数表示出

所有的颜色。因此，需要先对客观景物中的色彩归类（离散化），从中选出若干种典型的

颜色，构成颜色表，并对颜色表中的每种颜色规定一个二进制序号。这样，在图像数字化

的过程中，对于客观景物内的每个像素，都可借助颜色表中最相近的颜色序号标记出来。

用于表示颜色种类数的指标称为颜色深度。在计算机图像中，常见的颜色深度有 256

色（8bit）、65536 色（16bit）和 224种颜色（24bit）。由于 2

24种颜色已经能够非常逼

真地表示出客观世界中的色彩，因此称为 24位真彩色。

对于颜色深度为 256的图像，存储每个像素使用 8bit，即 1个字节；对于颜色深度为

24位真彩色的图像，存储每个像素使用 24bit，即 3个字节。

在图像数字化的过程中，颜色深度越高，图像的逼真度越强。

(3)位图文件的存储

对于一个数码照片来讲，分辨率越高，颜色深度越大，数字化照片的质量就越高，存

储该照片所需的存储空间就越大。当前，常见的 500万像素的数码相机在拍摄照片时采用

的就是 2500×2000的分辨率，其颜色深度为 24 位真彩色（红、绿、蓝三基色各占 8bit）。

如果不加压缩地存储位图文件(bmp 格式)，那么每幅图片所需的存储容量为：图片长

×图片宽×每像素的使用的二进制位数/8（注：这里的图片长和宽以像素数表示）。

例如：存储一幅 640×480的 24位真彩色的图片，其文件大小大约是：

640×480×24/8＝921600字节

大约为 900KB，接近 1MB。如果图片的长和宽都增加一倍，那么图片文件的大小将是

4MB。而印刷、制版业经常要使用长宽在 3000像素以上的高清晰度图像，因此，不加压缩

的图像文件将耗费大量的存储空间。为减轻计算机存储的压力，一般对位图文件采用压缩

格式存储。

3. 位图文件的质量

影响位图文件质量的指标主要包括图像文件的分辨率、颜色深度。分辨率和颜色深度

越大，图像的质量越高，描述景象所占用的磁盘空间越大。

分辨率反映描述图像的精细程度，分辨率越高，对图像的描述越精细；颜色深度反应

描述图像的颜色准确度，颜色深度越高，越能准确地反映原始的景象。

2.1.2 图像文件格式

由于在文档中直接保存每个像素的颜色值会占用极大的存储空间，因此对图像的保存通

常使用有损压缩方式。

为此，在图像存储的发展历程中，产生了诸多压缩算法，形成了一系列的图像文件格式。

当前，图像文件的主流格式如表 2-1 所示。

表 2- 1 图像文件格式

扩展名特点

Bmp 未压缩的格式，通用性强，但要占用较大的存储空间


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Jpg/JPeg 静态图像压缩格式，主流的图像格式，压缩率高，认可度高

Gif 低质量的图像格式，压缩率高，支持小动画，但画质较低(256 色)

支持背景透明图

Png 面向网页的一种图像格式，图像压缩率高，画质较高，支持背景透明

图

PSD Photoshop 软件的专用格式，占用空间大，能够同时保存多图层的图像

信息，有利于对图像的持续编辑。

其他格式

(1)Bmp 格式

即 Bitmap 格式文件，是一种直接对照片进行数字化存储的位图文件格式。在这种格式

下，文件没有经过任何压缩，文件尺寸较大，具有设备无关性，能够在 Windows 的多种软

件环境下应用。

(2)Gif 格式

即 Graphics Interchange Format 格式文件，文件扩展名为 Gif，是一种采用了特定压缩算

法的公用图像格式标准。这种格式的文件也是一种位图文件，压缩率比较高，支持简单的动

画效果和透明效果，但只支持 256 色。Gif 不适合对分辨率和颜色深度要求较高的场合。

(3)Jpeg 格式（或 Jpg 格式）

JPEG 是一种静态图像压缩标准，采用这种标准压缩并存储的图像称为 JPG 文件，是图

像文件的主流格式。这种格式的文件压缩率较高，支持 24 位真彩色，适合处理大幅面和颜

色深度高的图像。目前，在 Internet 中使用的图像、以数码相机拍摄的风景照片多数为 JPG

格式。

(4)Png 格式

Png 格式是 Internet 专为网页设计而开发的图像格式标准，Png 格式图像支持透明色，

具有较高的压缩率，深受网页设计者的爱好。

(5)Psd 格式

Psd 格式是 Photoshop 图像处理软件的专用格式，其最大特点是能够保存 Photoshop 图

像处理的中间过程，能够把图层、通道、选区等信息直接保存下来，以便以后持续处理。

Psd 格式的图像文件会占用较大的存储空间，一般不作为最终产品发布，而是专供图像

处理人员保存素材或半成品时使用。

另外，常见的图像格式还有 Tif 格式、Pcx 格式等。

2.1.3 图像处理软件

1.图像查看软件

在 Windows 7 中，最常见的图像查看软件就是 Windows 自带的照片查看器。照片查看

器能够自动识别大多数的图像文件格式，在 Windows 7 的“计算机”窗口中，直接双击图

像文件的图标或者文件名，就会自动以照片查看器打开图像文件并把图像显示在屏幕上。

Windows 照片查看器还支持对图像的缩放效果，选中屏幕上已经打开的图像后，通过

拨动鼠标滚轮，就能缩放图像。如果在当前文件夹中有多幅图像，利用照片查看器还可以以

幻灯片形式循环播放照片。

ACDSee 是流行的看图工具之一。它提供了良好的操作界面，简单人性化的操作方式，

它还支持丰富的图形格式，具有优质的快速图形解码方式和强大的图形文件管理功能。

另外，所有的图像编辑软件都具有浏览和查看图像的功能。

2. 图像抓取技术

图像抓取技术是把屏幕上的图像抓取下来，把它粘贴到其他软件中。利用图像抓取软件

获得的屏幕图像可以通过图像处理软件保存或者修改。


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当前，常用的屏幕图像抓取技术主要有：①Windows 自带的屏幕拷贝功能。以

<PrintScreen>键拷贝整个屏幕到剪贴板，以<Alt>+<PrintScreen>把活动窗口拷贝到剪贴板。

②Windows 7 自带的截图工具。利用“开始”—“所有程序”—“附件”—“截图工具”，

可以启动截图工具，对屏幕的任意位置进行截取。③HyperSnap-DX。这是一款不错的屏幕截

图工具，它不仅能抓取标准桌面内容，还能抓取 DirectX, 3Dfx Glide的游戏视频或 DVD 屏

幕图。④QQ 抓图。它是腾讯公司提供的一款抓图软件，借助 QQ在国内的影响力，也有较为

稳定的用户群。⑤Snagit。这是一款著名的屏幕、文本和视频捕获软件，它可以捕获

Windows 屏幕、DOS 屏幕；还能够从 RM 电影、游戏画面、菜单、窗口、客户区窗

口等区域中捕获完整的屏幕信息。如表 2-2 所示。

表 2- 2 图像浏览和抓取软件

类别软件名称来源

图像浏览软件

Windows 照片查看器 Windows 自带

ACDSee 第三方软件

美图看看，等第三方软件

图像抓取软件

拷屏工具（ <PrintScreen> 或

<Alt>+<PrintScreen>

Windows 自带

截图工具（Windows） Windows 自带

HyperSnap-DX 第三方软件

QQ抓图腾讯工具

Snagit 第三方软件

3. 图像处理软件

在多媒体计算机发展的过程中，出现了数量繁多的图像处理软件，比较著名的专业软件

有 Photoshop、CorelDraw、FreeHand、Fireworks 等。同时，Windows“画图”工具软件因集

成在 Windows 7 系统内、操作简便而广为人知。另外，对非专业人士来讲，光影魔术手、

美图秀秀等小型图像处理工具在解决一些简单的图像问题方面也表现不俗。如图 2-3 所示。

表 2- 3 图像编辑软件

类别软件名称特点

图像编辑软件

Windows 画图功能简单，小巧，便利。

Photoshop

默认文档为 PSD 格式；

专业性强；

支持多样化的处理模式。

CorrelDraw 专业化的图像处理软件。

FreeHand 矢量图像软件。

Fireworks 面向网页制作的图像处理软件。

美图秀秀简单，方便，上手快。

光影魔术手简单，方便，上手快。

Picasa

谷歌的图像处理软件，其界面美观华丽，

功能实用丰富，搜索硬盘中的相片图片

的速度很快。

2.2 声音的数字化

声音是随时间而变化的波，这种波通过空气的震动传入人耳给人声音的感受。声音是一


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种模拟信号波，因此声音信号又称为声波。声音的大小主要通过声波的振幅体现，而声调则

主要由声波的振荡频率控制。一般人耳能够感知声音的频率范围是 20Hz～20kHz。在多媒

体技术中，通常把声音称为音频信息。

2.2.1 声音的数字化技术

自然界中的声音是一种强度和频率都在不断变化的波，简称为声波。声波是一种模拟信

号。为了便于直接利用计算机处理声音，通常需要把这种模拟信号通过脉码调制变成一系列

的二进制数，然后用这串二进制数来代表此声波。这就是声音的数字化。

1. 声音数字化过程

要想把声音信号数字化，就是通过脉冲装置按一定的时间间隔对声波采样，即按一定的

时间间隔记下声波信号的振幅，然后把全部采样点数据都存储到计算机中。这就是对声音的

采样，也叫声音的数字化过程，如图 2-2 所示。这种技术也叫脉码调制。

影响声音数字化质量的因素包括数据的量化精度、采样频率和通道数量。

图 2- 2 声波的采样数字化过程

(1)采样频率

采样频率，即每秒钟采样的次数。在声音数字化的过程中，如果采样频率低于声波的

振荡频率，就会造成高频音信号丢失。采样频率越高，越能保护声波中的高频音信号，数

字化音频的质量也就越高。

在声音数字化时，通常规定采样信号的频率不得低于声波信号最高频率的 2倍。由于

人类能够感受声音的范围为 20Hz～20kHz，所以在对声音信号的数字化采样过程中，高质

量音乐录制的采样频率不低于 40kHz，常常使用 44.1kHz 或 48kHz；而普通话音声波的最

高频率不超过 4kHz,所以话音的最低采样频率只需 8kHz。

(2)量化精度

在声音数字化时，人们需要首先规定用几位二进制数来描述一个采样点的数据，即把

最大振幅范围划分为多少个可区分的等级。如果用 8位二进制数来描述每个采样数据，则

可把声波的最大振幅划分为 256级，每个采样点数据都是 0→255之间的一个数值。同理，

如果用 16 位二进制数来描述每个采样数据，则可把声波的振幅范围设定为 65536 级（216

级），每个采样点数据都是 0→65535之间的一个数值。这就是量化精度的概念。


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如果量化精度较低，则有可能无法区分两个振幅相近的采样点；如果量化精度很高，

则需要较多的二进制位来存储每一个采样数据，使采样文件占据较大的存储空间。采样点

精度越高，声音的失真就越轻。常见的量化精度是 16bit，即 65536级。

(3)声音通道数

声音是有方向的，而且声音能够通过反射产生特殊的效果，人的两只耳朵通过感受不

同方向传来的声波，可以估计声源的大致位置，实现立体声效果。为使声波的数字化信号

能够较好地记录立体声音效果，可以在不同的位置对声音采样，产生多个声道的采样数据。

多声道采样的数字化信息能够比较好地呈现立体声效果，但需要成倍地增加存储空间。

(4)播放数字化声音

对于已经数字化的声音，如果要播放出来，必须经过声卡的解码，即根据声音文件中

数字的大小还原成振幅不同的声波，然后送到喇叭中输出。这个过程实际上是一个由数字

信号解码为模拟信号的过程，在这个过程中，需要明确采样频率、采样精度等有关还原参

数。

2. 数字化声音的压缩与编码

对于采用脉码调制方式获得的二进制序列，如果直接存储在计算机中，将占用很大的存

储空间，为此通常需要借助一定的编码算法，对原始的二进制序列进行压缩，以获取较为精

简的数据文件。对数字化声音的压缩通常采用有损压缩和无损压缩相结合的模式，以尽可能

降低文件大小且保证声音质量，在特殊情况下，甚至允许放弃一定的声音细节，降低音质。

衡量数字化声音所需传输信道的指标叫比特率，也叫码率，它表示单位时间（1 秒）内

需要传送的比特数 bps（bit per second，位/秒），通常使用 kbps 作为单位。音乐文件的比特

率越高，音乐文件的音质也越好，但同时意味着在单位时间（1 秒）内需要处理的数据量（bit）

越多，对信道和线路的要求越高。因此，比特率高时会使文件变大，将占据更多的存储容量

和更高网络信道。

在采样频率、量化精度和声道数固定的情况下，要限定数字化声音的最高比特率，必须

借助于特定的压缩算法。

(1)CBR（Constant Bit Rate，固定比特率）算法

CBR 是最古老最简单的 MP3 编码（压缩）方式。采用此法编码时，在整个文件中各

个时间段的比特率都是一样的。尽管在音乐中可能有复杂程度不同的段落，编码器始终把比

特率保持一致。因此，文件中不同段落的音质会有变化，越是复杂的段落，其音质就越差。

它的最大优点是文件的尺寸固定，便于计算存储音频文件所需的空间。

(2)VBR（Variable Bit Rate，可变比特率）算法

VBR 是一种可变编码速率的压缩方式，其原理就是将文件的复杂部分用高比特率编码、

简单部分用低比特率编码，通过这种动态调整编码速率的方式，进一步得到音质和文件体积

之间的平衡。它的主要优点是可以让整个文件都能大致达到音质要求，缺点是编码时无法估

计压缩出来的文件体积的大小。

(3)ABR（Average Bit Rate，平均比特率）算法

ABR 是基于 VBR 技术的一种插值编码技术，它是在 VBR 的基础上发展出来的一种编

码方式，是基于 CBR 要用较大的文件体积和 VBR 文件的体积大小不定等特点而创造的编

码模式。ABR 在指定的文件大小内，以每 50 帧（30 帧约 1 秒）为一段，对其中的低频和

不敏感频率使用相对低流量的编码，高频和大动态区段则使用高流量编码，它可以作为 VBR

和 CBR 的一种折中选择。

3. 数字化声音的质量

(1)影响数字化声音质量的要素

在对声波的数字化制作过程中，采样频率越高、采样点精度越高、声道数越多，得到


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的数字化声音失真越小，声音回放的效果越好，存储这些声音所占用的存储空间越大。反

之，在声音质量要求不高的情况下，降低采样频率，降低采样精度可以大幅度节约文件的

存储空间。但是，如果在录制音质要求高的场合使用了低频率的采样，或者采样信道的频

率较低，都会使声音文件的回访效果达不到音质要求。

由于计算机系统对声音采用有损压缩算法编码，因此即使采用了高品质的采样（高采

样频率、高量化精度和多声道），如果在声音编码时又进行了高压缩率的压缩，也有可能

导致声音质量大幅度降低。

因此，通常情况下，对于数字化声音，人们比较关注采样频率、通道数量和最终码率

这三个关键指标。例如，某 MP3 音频文档的格式标准为 11025Hz 的采样频率、双声道且

码率为 96kbps。

(2) 数字化声音的质量标准

音频文件的格式已经比较统一，现在最为流行的音频文件为 MP3 格式。但在不同场合

录制音频文件，会有不同的等级要求。例如，高品质的音乐会要求使用 48kHz 的采样频率、

16bit 的量化等级和多声道采样，而面向课堂的教学录音则只需 8kHz 的采样频率，16bit 的

量化级别，既可以使用单声道，也可以使用双声道。因此，对音频文件的格式转化也包括两

个概念，其一是文件类型的转换；其二是针对音频编码方案的转换（音质属性）。常用的比

特率有 8kbps 的电话语音音质；32kbps 的中波广播音质；96kbps 的调频广播音质和 128kbps

的 CD 音质。MP3 文件可以使用的比特率一般是 8～320kbps。

在具体的应用中，应根据具体要求，选用不同的标准，例如，面向课堂教学的录音，可

以采用低质量的语音音质标准，或者采用电话话音音质标准；而要录制音乐会，就应选择最

高等级的音质标准。在声音的数字化的过程中，主要有以下标准：

①高品质音乐会的数字化音质标准

采样频率 48kHz、16bit 的量化等级、多声道采样，压缩编码后比特率在 320kbps 左右。

②普通音质 CD 的数字化音质标准

采样频率 44.1KHz、16bit 量化等级、2 声道，最终比特率为 128kbps 以上。

③调频收音机的数字化音质（FM Radio）标准

采样频率 22.05kHz、16 位量化位数、单声道或者双声道，编码后的比特率为 96kbps。

④低质量话音的数字化音质标准

采样频率 8kHz、量化位数 16 位、单声道；编码后的比特率最低为 8kbps，最高为 64kbps。

⑤电话话音的数字化音质标准

8kHz的采样频率、8bit量化等级、单声道；编码后的比特率最高为 64kbps，最低为 8kbps。

2.2.2 音频文件格式

自然界中的声波必须转化为二进制码的形式才能被计算机处理。把自然界中的模拟信号

转化为数字信号的过程，就是音频的数字化。经过数字化之后的音频被以文档的形式存储在

磁盘上，这就是音频文档。

对声波采样后得到的数字化信息非常庞大，一般不直接存储在计算机中，多数采用一定

的压缩算法，以减少音频文件占用的磁盘空间。基于不同压缩算法和不同公司的技术标准，

目前在市场上存在着多种格式的音频文档。

目前，微机系统中常见音频文件的格式如表 2-4 所示。

表 2- 4 音频文档的格式

类别扩展名特点

音频文档的

格式 Wav

最早的音频文档格式；

初期不加压缩，占用空间很大；

http://wenwen.soso.com/z/Search.e?sp=S%E9%87%87%E6%A0%B7%E9%A2%91%E7%8E%87&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlink


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通用性很强。

Mp3 主流的音频文档，有多种不同等级的压缩规格；

通用性强，是目前最广泛的文档格式。

Mid / Midi 乐器数字接口标准的格式。

CD 唱盘基于 CD 唱盘的音频格式，目前常被转化为 MP3

格式使用。

其他格式

Wma、 Aif、Ra 等专用格式。

各类视频文档中均自带音频文档。

(1)Wav 格式

即 Wave 格式文件，文件扩展名为 wav。传统的 wav 文档是一种基本上没有压缩的数字

化音频文件。由于没有压缩，即使是存储一段时间不长的音乐，其文件也非常庞大，要占用

较多的存储空间。

如果不加压缩地存储音频文件(wav 格式)，那么存储每秒钟的音频数据需要占用的容量

为：采样频率×采样精度（位数）×声道数/8。

例如，以 44.1kHz 的采样频率对声波采样，每个采样点使用 16 位采样精度，那么录制

1 分钟的双声道音乐，其文件大小大约是：44.1K×16×2×60/8＝10584K 字节。即大约为

10584KB（10MB 多一点），这个数据量是相当大的。

因此，对新录制的音频先进行压缩编码，然后再保存为音频文件，就是非常必要的。

(2)Mid 格式

即 MIDI 格式文件，文件扩展名为 mid，是乐器数字接口的英文缩写，这是为了把电子

乐器和计算机相连而制定的一个规范。mid 文件记录的不是声波的采样信息，而是记录乐器

弹奏的音符。因此以 wav 格式和 mid 格式存储相同长度的一段音乐，mid 文件要比 wav 文

件小得多。

(3)Mp3 格式

MPEG 格式是指按照 MPEG 压缩算法对音频和视频进行压缩编码的标准。按照 MPEG

压缩算法的复杂程度和压缩质量要求，MPEG 格式可分为 3 级，分别为 mp1、mp2 和 mp3。

其中 mp1 和 mp2 服务于视频编码，分别对应于 VCD 和 DVD 标准。而 mp3 已经成为当前

音频文件的主要存储方式，专门服务于音频文档的编码。

Mp3 格式的音频文件可以成倍地压缩 Wav 文件。例如一个大小为 10MB 的 wav 文件，

转化为 mp3 格式以后，其大小仅有 1MB 左右，而且回放的效果也很理想。

(4)其他格式

Aiff 格式是苹果公司提出音频格式，Ra 是 RealNetworks 的产品，Wma 是微软公司的产

品，AMR 是手机录音机生成的低质量音频文档。另外，还有诸如 AU、TTA、VOC 等众多

的音频格式。目前，这些格式的音频文件都能被大多数的音频播放器、视频播放器识别和播

放。

2.2.3 音频处理软件

1. 音频播放软件

在 Windows 7 中，最常见的音频播放软件就是 Windows 自带的媒体播放器——Windows

Media Player，它是一款既能播放音频文件也能播放视频文档的播放器。在 Windows 98 时代，

人们也常常使用 Winamp 播放音频文件。美国的 Apple 公司在其 iTunes 中也提供了专门的

Apple 播放器。为了支持在线播放，QQ 和百度还提供了在线音乐盒，允许用户直接通过

Internet 在线播放它们提供的音乐。

主流的音频播放器如表 2-5 所示。另外，所有音频编辑软件和视频播放软件都支持音频

播放功能。


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表 2- 5 主流的音频播放器


音频播放器

Windows 录音机 Windows 下最普通的播放工具

WinAMP 早期的音频播放软件

在线播放器 QQ 音乐

百度音乐盒

iTunes Apple 的播放器

其他播放器

Windows Media Player / 暴风影音等

各类视频播放器均可播放音频

2. 音频编辑软件

对于音频信息，人们并不仅仅满足于收听与播放，更多的用户希望能够借助计算机录制

音乐、对已有的音乐进行编辑。在种类繁多的音频编辑软件中，比较著名的专业软件有 Sony

公司的 Sound Forge、Adobe 公司的 Audition 等。另外， GoldWave 是非专业人员喜欢使用

的小工具。

常见的音频处理软件如表 2-6 所示。所有的音频处理软件都支持音频播放。

表 2- 6 音频编辑工具


音频编辑工

具

Windows 录音机最早的、最普及的音频录制工具

SoundForge 专业性较强的音频处理软件

Sony 公司的产品

GoldWave 小型、简单，便捷

Audition 专业性强，其前身为 CoolEdit，支持多音轨

Adobe 公司的产品

其他工具 Wma、 Aif、Ra 等专用格式

2.3 视频的数字化与动画

视频是集成了图像、音频信息的复合媒体形式。最早的视频是存储在胶片上的电影，后

来出现了以模拟信号形式存储视频信息的录像带。随着图像数字化和音频数字化技术的发展，

视频的数字化也变得顺理成章。

2.3.1 视频的数字化技术

1. 视频的数字化

随着计算机技术的发展，对存储在录像带上的模拟信号形态的视频实施数字化已成为可

能。首先，基于图像数字化技术，可以把视频信息（模拟信号方式）中的每一帧图像进行数

字化处理；其次，从模拟信号方式的视频中抽取音频信号，按照声音数字化技术进行数字化

处理；第三，由于相邻帧的图像往往具有很大的相似性，所以通过对相邻帧中的图像重新压

缩编码，能够大幅度降低整个视频文档的文件大小。

模拟信号方式的视频以“卷”的方式存在（一卷录像带），而数字化之后的视频则以二

进制数据文件的方式被存储在计算机的磁盘上。

2. 视频压缩的概念

由于视频文件需要每秒钟呈现高达 24 帧的图像，因此视频文件通常要占用巨大的磁盘

空间。由于在一段时间内的若干帧图像具有相似性，为了使视频文件尽可能地缩小，通常要

尽最大的可能对视频文件进行压缩。针对视频的压缩可从两个视角展开：针对每帧信息的帧


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内压缩（与图像的压缩存储相似），对相邻的帧实施帧间压缩。

为了提高视频文件的压缩效率，各企业都各显神通，提出了自己的压缩算法。因此，出

现了种类繁多的压缩算法。比较著名的标准有 MPEG、RM 和 MOV 等标准。

3. 视频文件的质量

影响视频文件质量的指标取决于两个方面：图像的分辨率、帧频率。

由于每个视频都是由很多帧相关的图像构成的，单帧图像的质量直接决定着视频的质量。

在大屏幕上播放分辨率较低的视频会出现锯齿效应，视频的播放效果会较差。

在视频播放过程中，每秒种播放帧的数量称为帧频率。如果帧频率很低，就会在视频播

放过程中出现抖动或者跳动现象，给人一种机械式或者僵化跳动的感觉。

4. 流媒体的概念

流媒体是指采用流传输的方式在因特网上传输并同步播放的多媒体文件，其主要特点是

在网络上可以边传输边播放。

随着 Internet的发展，人们期望在网络上播放视频时不需要把整个视频文档下载下来，

而是可以在数据传输的同时播放它，即它们可以像流水一样在因特网内边流动、边播放。这

就是流媒体概念的起源。流媒体是指以支持流传输的方式在网络上传输的特殊视频文件，其

主要特点是可以在网络上边传输边播放。流媒体概念的提出，促进了网络视频的发展，也为

视频媒体的版权保护提供了很好的支持。

2.3.2 视频文档格式

1. 视频编码与压缩标准

由于视频具有信息量大、存储时耗费空间多等特点，对于视频文件的存储，形成了种类

繁多的编码算法、压缩算法，并在这些算法的基础上，形成了一系列的编码压缩标准。

(1)MPEG 标准

MPEG，即动态图像压缩标准，这是得到国际认可的压缩标准，目前主要有 MPEG1、

MPEG2、MPEG3 和 MEPG4 标准共 4 个版本。其中，MPEG1 标准就是最初的 VCD 编码标

准，而 DVD 影碟遵循的是 MPEG2 标准。MPEG3 主要面向音频处理，已经成为国际认可的

音频压缩标准，简称为 MP3。而 MPEG4 是目前最新的视频标准，其中包含了多种压缩编码

方案：H264/AVC，DIVX，XVID 等。

由于遵循 MPEG4 标准的视频文档可以采用的扩展名为 MP4 或者 AVI。因此，扩展名

同为 MP4（或 AVI）的两个视频文档也可能采用不同的内部编码技术。

(2)Rm 标准

Rm 标准是在 RealNetworks 公司制定的压缩编码规范下形成的音频、视频标准，它是一

种高压缩的、适合网上播放的流媒体标准。这种标准的特点是压缩率高，支持流媒体播放模

式。目前，Rm 标准有两种不同的格式，分别是固定码率的 Rm 格式和可变码率的 Rmvb 格

式。符合 Rm 标准的视频文档可由 RealPlayer 或 RealOne 播放。

(3)Mov 标准

Mov 标准是由美国的 Apple(苹果)公司提出的视频编码与压缩标准。符合 Mov 标准的视

频文档可由 QuickTime 等软件播放。

(4)3gp 标准

3gp 标准是一种高压缩率、低波特率的视频标准，适合低端手机等移动设备播放。这种

视频文档的视频质量较低。

2. 视频文件的常见格式

在各种压缩标准的支持下，陆续产生了多种类型的视频文件格式。如表 2-7 所示。

表 2- 7 视频文档的常见格式

扩展名特点


12

Mpg

是采用动态图像压缩标准（Mpeg）制作的视频文件。对应的扩

展名是 mpg 或 dat。

即早期的 VCD 格式。

通用性很强，可以用 Windows Media Player、暴风影音或超级

解霸等软件播放。

Mp4 是采用动态图像压缩标准（Mpeg）制作的视频文件。

通用性强，是目前最广泛的视频文档格式。

AVI 最初，Avi 视频文档是微软提出的一种未压缩的视频标准，其

占用的存储空间很大，可以使用多种视频播放器直接播放。

但近年来，部分 Avi 文档也开始借用 H264/AVC 压缩算法，AVI

文档可以用 Windows Media Player、暴风影音或超级解霸播放。

Rm、Rmvb 格式是 RealNetwork 公司提出的一种流媒体格式，可由 RealPlayer

或 RealOne 播放；

Wmv 格式微软公司提出的一种视频文件格式，其编码和压缩主要遵循

Mpeg4 标准。

Swf 格式由 Flash 软件制作的、可在因特网上在线播放的小动画文件，

可使用 Flash Player 等播放器播放。

Flv 格式基于 Flash 压缩算法制作的一种可在因特网在线播放的电影文

件，是一种流媒体文件，具有压缩率高，应用广泛等特点。

Mov Apple 公司提出的一种视频格式标准，压缩率高，应用比较广

泛。

2.3.3 视频处理软件

1．视频播放软件

在 Windows 7 中，最常见的视频播放软件就是 Windows 自带的媒体播放器——Windows

Media Player，它是一款既能播放音频文件也能播放视频文档的播放器。在 Windows 98 时代，

人们还常常使用超级解霸播放视频文件。RealPlayer 和 RealOne 是 RealNetworks 公司为自己

的视频格式提供的播放器，主要面向扩展名 Rm、Rmvb 格式的视频文档。美国的 Apple 公

司为自己的视频格式 mov 提供了专用的 QuickTime 播放器。

另外，为了支持在线播放，人们还常常在网络浏览器（例如 IE）内安装 Flash Player 插

件，以便利用浏览器在线播放扩展名为 Swf 和 Flv 的视频文档。

常见的视频播放软件如表 2-8 所示。

2. 视频编辑软件

对于视频文档，人们并不仅仅满足于播放，部分用户还希望能够编辑、优化它们。例如，

设置视频片段的切换效果、调整视频剪辑的位置、重新配音等。

在种类繁多的视频编辑软件中，比较著名的专业软件有 Adobe Premiere、Ulead Video

Studio（即会声会影）等。另外，Windows XP 自带的 Windows Movie Maker 也是初学者常

用一款视频处理软件，在 Windows 7 系统中，Movie Maker 已经被组织到 Windows Live 组

件中，称为 Windows 影音制作，成为 Windows Live 的重要组成部分。

常见的视频编辑软件如表 2-8 所示。

表 2- 8 视频编辑软件

类别软件名称特点

视频播放

软件 Windows Media Player

Windows 下最广泛的视频、音频播放软件

通用性比较强，对 wma 等格式支持好


13

RealPlayer / Realone 面向 Rm / Rmvb 格式的播放器

通用性强，应用比较广泛，支持流媒体

QuickTime APPLE 公司出品的播放器，重点支持 MOV 格式

暴风影音国内影响力较大的播放器，支持的视频格式多

Flash Player插件

作为插件嵌入到浏览器中，在浏览网页时播放小

视频或动画

支持网上小动画的播放

视频格式

转化软件

格式工厂应用广泛，支持的格式比较多

视频编辑软

件

Movie Maker

/ 影音制作

Windows 系统自带的视频编辑软件

功能简单，操作方便，上手快

会声会影功能强大的视频编辑软件，应用广泛

Sony Vegas Sony 出品的视频编辑软件，功能强

Camtasia Studio 小型的视频编辑软件，功能强大，支持录屏

其他

所有的视频处理软件都支持音频和视频的播放。

2.3.4 动画与动画文件

1. 动画的工作原理

由于视觉暂留的知觉特点，人类在观察快速呈现的相关图片时，会自主把这些图片连贯

成一个连续动作。视频和动画的开发就是设计并组织很多幅表达连续动作的图片，以图片的

快速切换呈现来表现景物的一系列动作。

电影和视频是基于真实景物和人物而拍摄的，能够真实地记录和反应动态变化的现实世

界。动画是借助于逐帧绘制并连续播放而形成的动态影像技术，其每一帧中的对象以手工绘

制的图形为主。动画基于抽象的图形，以抽象的线条和染色来反应物体的某一动作，能够夸

张化地、艺术化地表现行为，深获少年儿童的喜爱。动画的英文 Cartoons，常常被音译为卡

通，其含义就是动画。

2. 动画制作软件简介

由于动画制作有很强的趣味性和经济价值，因此自 20 世纪 80 年代中期，人们就开始尝

试利用计算机设计动画，并在电影的特技领域、广告领域有不俗的表现。常用的动画制作软

件有：用于平面动画制作的 Flash，用于三维动画设计的 3DS Max。另外，为了制作简单的

小动画，Animate Gif、Photoshop 的动画面板也是常用的动画开发工具。

(1)动画编辑软件

人们经常使用的动画编辑软件主要有两个：其一是 Adobe 公司的 Flash 软件，目前的版

本是 CS6，主要用于二维动画，在网页界面设计、网页特效、教学课件开发方面都有着广泛

的应用。特别是在 Flv 格式的 Flash 文档出现以后，Flash 在网络流媒体开发领域表现不俗，

已经成为 Internet 平台中最主要的视频播放工具和交互式小游戏的主流技术。其二是 3D

Studio Max，常简称为 3DS Max 或 MAX，是 Autodesk 公司开发的基于 PC 系统的三维动画

渲染和制作软件。当前，它已逐步成为个人 PC 机上最优秀的三维动画制作软件。

(2)动画文档的格式与文件扩展名

目前，常见的动画文档主要有以下几种：①Gif 文档，这是最古老的一类动画文件，它

仅支持 256 种色彩，能够支持小型的动画效果。以这种格式存储的动画文档，能够被各种动

画软件和 Internet 浏览器兼容，不需要安装专门的播放工具。Gif 格式的小动画可以被

Photoshop、Flash、Animate Gif 等软件制作。②fla 文档，是 Flash 的源文档，包含 Flash


14

动画设计所需的图层、时间轴等原始信息，能够方便被 Flash 软件再次打开、修改。③Swf

文档，是 Flash 的产品文档，它是在 Fla 文档的基础上由 Flash发布之后形成的最终产品，

已经被合并了图层、删除了调试信息，仅仅保留了动画运行所必须的内容。目前，Swf文档

尚不能直接被 Windows 系统播放，如果需要播放 Swf 文档，应该先在计算机上安装 Flash

Player播放器。④Flv/F4v 文档，是 Flash项目组新研发的一种流媒体格式标准，具有较强

的压缩率，被广泛地应用在 Internet平台上。

2.4 Adobe 系列多媒体处理软件

如果说Microsoft公司是PC机系统软件的霸主（Windows系列操作系统、Windows Server

系列服务器系统，Office 系列办公系统、Visual Studio 系列开发工具），Apple 公司是智能

手机和平板电脑领域的龙头（iPhone 系列、iPad 系列和 MacBook 系列），那么 Adobe 公司

就是多媒体处理软件领域的老大了。

Adobe 创建于 1982 年，是世界领先数字媒体和在线营销方案的供应商。Adobe 公司从

生产图像处理软件 Photoshop 起家，至 2005 年，Adobe 公司收购了原先最大的竞争对手

Macromedia 公司，使其产品线得到大幅度扩充，在多媒体处理领域形成了全面的系列产品，

在媒体素材制作与多媒体产品应用等领域都发挥着重要作用。Adobe 公司也真正地成为多媒

体处理领域的龙头。

目前，Adobe 公司的主要产品如表 2-9 所示。

表 2- 9 Adobe 系列多媒体软件一览表

全称作用简称备注

Photoshop

优质的图像处理软件，以处理位图为主，

应用领域十分广泛，在图像、图形、文字、

视频、出版各方面都有涉及。

Ps Adobe 的起家产品，龙

头产品

Illustrator 专业的矢量图形处理软件 Ai

Fireworks 用于网页图片编辑、优化。 Fw 原是 Macromedia 产品

Audition 专业音频编辑和混合软件 Au 来源于 CoolEdit

Acrobat 用于编辑和阅读 PDF 格式文档

Reader 用于阅读 PDF 文档，免费发放

Premiere 常用的视频编辑软件，能与 Adobe 公司的

其他软件相互协作，广泛应用于广告制作

和电视节目制作中。

Pr

Encore 专业视频制作软件，最初主要面向 DVD

的制作，具备高清蓝光 DVD 的刻录功能。 En

Animate/Flash 用于 2 维动画制作的产品 Fl

即 Flash 产品，原是

Macromedia 产品

Flash Player 媒体播放器，用于播放 SWF、FLV 等流

媒体文档 Pl

Dreamweaver 专业的网页制作软件 Dw 原是 Macromedia 产品

Indesign 综合的排版设计软件，主要可用于书籍出

版等领域， Id

Director 用于多媒体开发以及 3D 网页游戏开发。 Di 原是 Macromedia 产品

After Effects 专业非线性特效合成软件，是一个灵活的

后期合成软件，包括大量的特效及预置动Ae


15

画效果

Captivate 主要是一款屏幕录制软件，通过自动记录

屏幕操作开发软件仿真，添加电子化学习

交互，并可使用场景向导创建可靠的基于

场景的软技能培训。

Cp

原是 Macromedia 产品

Authorware 著名的多媒体作品设计软件，以流程图的

方式组织与管理多媒体素材

目前已停止提供服务

2.5 案例与学习活动

活动 1：认识常见的多媒体应用程序

启动 Windows 环境，通过“开始”菜单观察计算机中安装的全部程序，并说明这些程

序的用途，把计算机中安装的多媒体应用程序填写到表格 2-10 中。

表 2- 10 Windows 多媒体应用程序表

应用程序名用途特点

“画图”工具

“录音机”工具

Windows Media Player

活动 2：了解多媒体软件

把实现下列功能的多媒体软件填写在表格 2-11中。

表 2- 11 常用的多媒体软件

功能软件名称

图像类软件图像浏览软件

图像编辑软件

音频类软件音频播放软件

音频编辑软件

视频类软件视频播放软件

视频编辑软件

动画类软件动画播放软件

动画编辑软件

活动 3：多媒体文件格式及其处理程序

(1)启动 Windows 环境，设置为显示文件的扩展名。

(2)打开“计算机”窗口，进入到磁盘上的文件夹中，观察计算机中的图像文件、音频

文件、视频文件的图标。

(3)尝试双击各种文件，体验各种文件的打开方式（以何种应用程序打开多媒体文档）。

(4)修改文件的扩展名，检查改变扩展名后的多媒体文档能否正常被打开。

(5)如果计算机中安装了多个图像处理软件，思考如何改变某一种图像文档的打开方式

（即改变这种文档关联的应用程序）。

活动 4：图像文件与数字化质量

(1)体会位图文件的颜色深度、分辨率与图像文件大小的关系


16

启动 Windows画图工具，设置图像大小为 500×400，利用“刷子”工具任意绘制图形，

然后把图形分别保存为单色位图、16色位图、256色位图和 24位位图（即尝试保存为不同

颜色深度的 Bmp文件）。

观察各种图形文件的大小，体会颜色深度、分辨率与图像文件大小之间的关系。

(2)体会位图文件的压缩存储

启动 Windows画图工具，设置图像大小为 500×400，利用“刷子”工具任意绘制图形，

然后把图形分别保存为 JPEG格式、GIF格式和 PNG格式。

观察各种图形文件的大小，体会图像文件压缩与 Bmp格式文件之间的关系。

(3)体会位图文件放大过程中的锯齿效应

以 Windows照片查看器查看前例制作的位图文件，利用照片查看器的放大镜多次放大这

个图像，观察图像放大后的效果。

活动 5：了解图像文件的类别与占用空间

(1)启动“画图”工具，设置图像的属性为 10*10 像素。

(2)将屏幕分辨率设置为 800*600 模式，然后利用<PrintScreen>键把屏幕送入剪贴板。

(3)回到画图界面下，利用<Ctrl>+V 把屏幕贴图粘贴到画图中。

(4)在“画图”工具中，利用“另存为”功能分别把贴图保存为单色位图、16 色位图、

256 色位图、24 位位图、JPEG 格式、GIF 格式、PNG 格式。

(5)把屏幕分辨率分别修改为 1024×768 和 1280×800 模式，重复执行上面的操作。

比较各个图形文件的大小，把相关数据填写到表 2-12 中。在 1280×800 模式的屏幕分

辨率下，分别打开前两种模式下生成的图像文件，观察显示效果。并填写表 2-12。

表 2- 12 图像的分辨率、压缩率与文件大小的关系

屏幕分辨率保存类型文件大小计算的大小值压缩比率

800*600 单色位图

16 色位图

256 色位图

24 位真彩色

JPEG 格式

GIF 格式

PNG 格式

1024*768 单色位图

16 色位图

256 色位图

24 位真彩色

JPEG 格式

GIF 格式

PNG 格式

1280*800 单色位图

16 色位图

256 色位图

24 位真彩色

JPEG 格式

GIF 格式

PNG 格式

活动 6：建立多媒体软件家族谱


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整理自己掌握的多媒体文档及其对应的应用程序，借助于 Word 形状工具，绘制出多媒

体软件家族的谱系图。

思考与实训

思考题

1．图像文件主要有哪些格式？

2．常见的图像显示软件有哪些？常用的图像编辑软件有哪些？

3．音频文件主要有哪些格式？各有什么特点？

4．常见的音频播放软件有哪些？常用的音频编辑软件有哪些？

5．视频文件主要有哪些格式？

6. 常见的视频播放软件有哪些？常用的视频编辑软件有哪些？

实践活动

1. 了解多媒体文档的类型、播放软件，尝试在自己的计算机中安装多媒体处理软件。

2. 填写并完善 2.4 节中的所有表格。以小组为单位，大家互评对方的表格内容，并就多

媒体文档及其软件展开深度交流。

第2 章...

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