多媒体技术及应用教学大纲.docx

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多媒体技术及应用教学大纲

《多媒体技术及应用》教学大纲

课程编号：

0702204课程类型：

专业选修课

总学时：

64课学时：

48实验学时：

16学分：

4

适用对象：

信息管理与信息系统专业、计算机科学与技术专业

先修课程：

程序设计基础、数据库原理、计算机基础

一、课程的教学目标

多媒体技术是计算机技术、通信技术和广播电视技术相互渗透相互融合，而形成的一门综合性很强的新技术、新学科，是人类处理信息手段的又一次飞跃。

目前多媒体技术已渗透到社会、科学的各个方面，给人们的生活、观念及生产活动带来了巨大的变革。

因此，学习并掌握多媒体技术的基本理论、方法和标准，对信息管理与信息系统专业的学生是非常必要的。

本课程在吸取最新多媒体技术成果的基础上，通过全面系统地介绍多媒体技术的原理和应用，让学生了解、认识并掌握多媒体技术的基本概念、理论与方法，熟练掌握各种媒体及媒体处理技术，熟练掌握的数据压缩技术及相关的多媒体数据压缩国际标准，了解并掌握多媒体技术的硬件基础与软件基础，熟练掌握多媒体信息管理技术。

最终使学生既掌握多媒体技术的基本原理和实用技术，又把握多媒体技术的发展方向，具备运用多媒体技术的基本知识与能力。

二、教学基本要求

1.教学内容讲授的要求

由于多媒体技术是一门多学科交叉的综合性技术。

因此，本课程的宗旨是力求让学生把握多媒体技术的脉络，在吸取最新多媒体技术成果的基础上，全面系统地介绍多媒体技术的原理和应用；既重视理论、方法和标准的介绍，又兼顾具体技术的讨论和解决实际问题的举例；既注重描述成熟的理论和技术，又介绍多媒体技术相关领域的最新发展。

在课堂讲授时，应重点讲授多媒体的基本技术，细讲各种媒体及媒体处理技术、数据压缩技术、信息管理技术，粗讲多媒体的硬件技术与软件技术。

注意：

教学内容的顺序和进度，不要受本大纲或教材章节的限制，教师可根据具体情况进行调整。

例如，考虑到教学内容的相关性，以及上机实验的时间安排，在具体教学中，讲授完“第2章媒体及媒体技术”，可以提前讲“第5章多媒体软件平台”。

2.教学方法及手段的建议

本课程以理论讲授为主，实验教学为辅，采用课堂讲授和学生自学相结合，分析问题与归纳总结相结合，理论教学与实践教学相结合，注重启发式教学，从基本概念入手，由浅入深，循序渐进，突出重点、难点。

特别注意引入学科新知识、新动态，提高授课质量，加大课堂信息量。

在教学过程中，采用多媒体课件演示，并配备课程的教学大纲、实验指导书、电子教案、多媒体课件等教学资源。

3.实践教学环节的要求

多媒体技术既具有很强的理论性，又有很强的实用性，内容十分丰富。

为了提高学生对课堂知识的深刻理解，提高解决实际问题的能力，应保证有良好的实验环境。

在教师指导下配合课堂学习内容，安排有针对性的上机实验；上机结束后写上机实验报告。

具体要求：

在网络环境下，以Windows2000/NT为平台，配备课程的教学大纲、电子教案、课件、以及音频处理软件CoolEdit、图像处理软件Photoshop、视频处理软件Premiere、多媒体创作工具AuthorwereDreamwaver等实验环境。

建议实践总学时为16。

4.课后作业的要求

由于本课程具有操作性和实验性强的特点，布置适当的笔头作业，多以实验作业为主。

作业批改方式可采用上机批改、个别批改、习题课集体批改、电子邮件等方式。

5.课程的考核方式

学期期末安排考试，考试方式为笔试（闭卷）和上机。

期末成绩由三部分构成：

平时成绩（30%）、上机考试成绩（30%）和期末考试成绩（40%）。

平时成绩包括：

出勤、平时作业、测验、上机作业等。

闭卷笔试主要考核学生对基本概念、基本理论与基本方法的理解和掌握情况，对相关软件的应用情况。

上机考试主要围绕软件的实际应用进行考察。

三、各教学环节学时分配

教学课时分配

序号

章节内容

讲课

实验

其他

合计

1

第1章绪论

3

3

2

第2章媒体与媒体技术

9

9

3

第3章多媒体数据压缩

9

4

13

4

第4章多媒体硬件基础

6

6

5

第5章多媒体软件平台

12

12

24

6

第6章多媒体信息管理技术

6

6

7

总复习

3

3

合计

48

16

64

四、教学内容

第1章概论

本章首先介绍多媒体技术的基本概念，包括媒体与多媒体技术的定义，以及多媒体技术的重要特征。

然后回顾多媒体技术的发展历程，简要介绍多媒体技术的几个重要标准。

接着简述多媒体技术的主要研究内容，说明本课程的内容和结构。

最后介绍了多媒体技术的典型应用和发展前景。

第一节多媒体的基本概念

第二节多媒体技术的产生与发展

第三节多媒体技术的应用

第四节多媒体技术研究的主要内容

1.多媒体技术的基础

2.多媒体硬件平台

3.多媒体软件技术

4.多媒体信息管理技术

5.多媒体界面设计与人-机交互技术

6.多媒体通信与分布应用技术

【教学重点难点】

1．媒体及其类型；

2．多媒体技术的关键特征与定义；

3．多媒体技术的研究内容与发展前景。

【课程考核要求】

1．理解并掌握各种媒体类型；

2．理解并掌握多媒体技术的关键特征与定义；

3．了解多媒体技术的发展历史，尤其是标准化阶段中的几个重要标准；

4．理解并掌握多媒体技术的研究内容。

【复习思考题】

1．多媒体技术的主要特性有哪些？

请归纳叙述这些特性之间的关系。

2．多媒体信息系统和多媒体计算机有什么不同？

在概念上应当如何看待这两者之间的关系

3．多媒体技术研究的主要内容有哪些？

第2章媒体与媒体技术

本章研究各种媒体的性质及其相应的处理方法，这是多媒体技术的基础。

本章首先简单介绍媒体的种类及特点，然后重点讨论数字音频处理的基本概念与基本理论，主要包括声音的基础知识，特别是音乐和语音的物理概念、心理声学、数字声音的表示、音乐合成、音频处理等；详细讨论数字视频处理的基本概念和基本理论，主要包括色彩的基础知识，彩色空间的表示与转换，以及图形、图像、视频处理的基本方法等。

最后简单讨论触觉媒体技术。

在教学中，针对本院本专业学生的特点以及所学过的知识，为了让学生能够更容易、更深入地理解掌握多媒体技术知识，本章将补充有关数字信号处理的基本概念与基础知识，尤其是有关频谱的概念、傅里叶变换、滤波、数字信号处理过程等等。

第一节媒体的种类与特点

1．媒体的种类

2．媒体的性质和特点

第二节听觉媒体技术

1．声音媒体性质

2．音频的数字化与再现

3．数字音频的主要技术参数

4．数字音频文件格式

5．MIDI与音乐合成

第三节视觉媒体技术

1．颜色与视觉特性

2．彩色空间表示与转换

3．数字图像处理基础

4．数字视频处理基础

第四节触觉媒体技术

1．触觉媒体概述

2．简单指点设备与技术

3．位置跟踪

4．力反馈与触觉反馈

【教学重点难点】

1．频谱的概念、数字信号处理的过程；

2．声音与听觉特性、声音的数字化、数字声音的技术指标与质量；

3．颜色的基本概念、彩色空间的表示与转换。

【课程考核要求】

1．理解并掌握频谱的概念、傅里叶变换，熟悉并掌握数字信号处理的过程；

2．熟练掌握声音的三要素、人的听觉特性；

3．掌握声音的数字化过程、数字声音的技术指标、声音质量，了解音乐合成与MIDI技术；

4．熟练掌握颜色的基本概念、彩色空间的表示与转换；

5．掌握数字图像、视频处理的基本方法；

6．了解触觉媒体技术。

【复习思考题】

1．什么是模拟信号？

什么是数字信号？

2．媒体的空间含义是指什么？

媒体的时间含义是指什么？

媒体的时空综合是指什么？

3．声音的三要素是什么？

人的听觉特性有哪些？

4．声音的数字化过程是怎样的？

什么是声音的符号化？

5．正常人耳听觉的频率范围大约是多少？

根据采样定理，为了保证声音不失真，采样频率应在多少赫兹？

6．数字音频的主要技术参数有哪些？

7．颜色的三要素是什么？

人的视觉特性有哪些？

8．简述各种彩色空间的特点与应用。

9．数字图像的主要技术参数有哪些？

10．数字视频的主要技术参数有哪些？

第3章多媒体数据压缩技术

多媒体信息的数据量巨大，如果不进行数据压缩，计算机系统几乎无法对它进行存储与传输，也无法在多媒体信息系统中处理。

因此，数据压缩技术是多媒体技术中最重要的关键技术之一。

本章首先详细地介绍在数据压缩中常用的且技术最成熟的几种压缩编码方法，包括统计编码、预测编码和变换编码。

然后重点讨论了图像、视频、音频的国际压缩标准，包括静态图像压缩的JPEG标准、运动图像压缩的MPEG标准以及音频压缩的基本方法与各种标准，这些都是多媒体系统中最重要的压缩标准，应用十分广泛。

本章最后简单介绍数据压缩的新技术与新发展，包括子带编码、分形编码和小波变换编码。

这些编码都是基于内容的压缩编码方法，突破了经典数据压缩编码理论的框架，大大地提高了压缩效率，形成了现代数据压缩技术。

它们已经或正在被广泛地应用于图像、视频、音频数据压缩，已成为多媒体数据压缩标准的主体技术框架。

第一节多媒体数据压缩技术概述

1．数据冗余的类型

2．数据压缩方法的分类

3．数据压缩技术性能指标

第二节预测编码

1．DPCM编码

2．ADPCM编码

第三节变换编码

1．最佳变换

2．离散余弦变换

第四节统计编码

1．行程编码

2．LZW编码

3．Huffman编码

4．算术编码

第五节分析-合成编码

1．向量量化

2．小波编码

3．分形编码

4．子带编码

第六节音频压缩标准

1．音频压缩编码的基本方法

2．电话质量的语音压缩标准

3．调幅广播质量的音频压缩标准

4．高保真立体声音频压缩标准

第七节图像和视频压缩标准

1．图像和视频压缩编码的基本方法

2．静态图像压缩标准

3．视频压缩标准

【教学重点难点】

1．数据压缩的基本原理与方法；

2．几种常用的压缩编码方法，包括统计编码、预测编码和变换编码；

3．图像、视频、音频的国际压缩标准。

【课程考核要求】

1．理解并掌握数据压缩的基本原理，尤其是有关熵、信息熵、信息冗余度的概念；

2．掌握无损压缩与有损压缩的概念、特点、适用范围；

3．掌握数据压缩的性能指标；

4．熟练掌握统计编码、预测编码、变换编码的基本原理与方法；

5．熟练掌握静态图像压缩标准JPEG，理解并掌握MPEG视频压缩与MPEG音频压缩标准；

6．了解数据压缩的新技术与新发展，包括子带编码、分形编码和小波变换编码。

【复习思考题】

1．简述数据压缩的基本原理。

2．数据压缩技术可分为几类？

各有什么特点？

3．简述统计编码的基本原理。

4．对于信源

进行Huffman编码。

5．已知信源

，对11011111进行算术编码。

6．DPCM、ADPCM编码的基本原理是什么？

7．常用的变换编码有哪些？

变换编码是如何压缩数据的？

8．简述混合编码方法的基本思想。

9．常用的图像压缩标准有哪些？

它们分别采用什么压缩方法？

10．JPEG无失真压缩算法中，能否只采用统计编码？

或只用预测编码？

为什么？

11．在JPEG定义的基于DCT的有失真压缩算法中，压缩过程有哪几步？

简述其工作原理。

12．MPEG标准为减少视频图像的时间冗余采用了哪些方法？

13．MPEG-2标准采用档次和级别划分对其应用有何意义？

14．常用的声音压缩标准有哪些？

它们分别采用什么压缩方法？

15．简述MPEG音频压缩标准的编码过程。

16．简述子带编码的基本原理，并举例说明其实际应用。

17．为什么分形压缩能够得到较高的压缩比？

它有什么缺点？

18．简述基于小波变换数据压缩的特点。

第4章多媒体硬件基础

在现有计算机系统中，要以数字方式处理多媒体信息，要解决的首要问题是各种媒体的数字化。

图像、音频、视频信号只有以数字数据形式进入到计算机的存储设备中，计算机软件才能对它们进行有效处理。

完成这些工作首先需要大量的多媒体硬件设备，其任务就是要完成多媒体信息的获取、存储、组织、合成、表现。

本章将系统介绍多媒体硬件系统，包括音频接口、视频接口、光存储技术、多媒体的输入输出设备与多媒体计算机等。

第一节数字音频处理接口

1．音频卡的工作原理

2．音乐合成与MIDI接口规范

第二节数字视频处理接口

1．视频图像显示

2．视频卡的工作原理

第三节多媒体输入/输出设备

1．笔输入

2．触摸屏

3．扫描仪

4．数码相机

5．虚拟现实的三维交互工具

6．输入/输出接口

第四节多媒体存储技术

1．光存储的类型

2．光存储系统的技术指标

3．光存储格式标准和类型

4．CD-ROM光存储系统

5．CD-R光存储系统

6．磁光存储系统

7．相变光存储系统

8．DVD光存储系统

9．光盘库系统

第五节多媒体计算机

1．多媒体处理器

2．多媒体总线

3．多媒体个人计算机

【教学重点难点】

1．音频卡的工作原理；

2．视频卡的工作原理；

3．光存储技术的基本原理、技术指标、几种主要的光盘规范。

【课程考核要求】

1．掌握数字音频处理接口的原理与功能；

2．掌握数字视频处理接口的原理与功能；

3．熟练掌握光盘存储技术的读写原理、类型、规格、格式及其制作方法；

4．了解多媒体的输入输出设备。

【复习思考题】

1．简述多媒体存储设备的分类及其特点。

2．简述光盘存储技术及其基本原理。

3．简述光存储系统的特点及其相关性能指标。

4．光盘按照读写功能可分为哪几类？

其特点是什么？

5．简述只读光盘的读原理。

6．简述CD-DA光盘存储数据的物理格式。

7．简述CD-ROM光盘存储数据的物理格式。

8．简述CD-I光盘存储数据的物理格式。

9．简述VCD光盘存储数据的物理格式。

10．简述音频卡的工作原理及其使用方法。

11．简述视频卡的分类及其功能特点。

12．简述多媒体处理器的结构与功能特点。

13．简述扫描仪的功能及其相关技术指标。

14．简述扫描仪的工作原理。

第5章多媒体软件平台

多媒体软件是多媒体系统的灵魂，它能灵活地调度和使用多种媒体信息，使之与硬件协调地工作。

本章在阐述多媒体软件层次结构的基础上，重点介绍多媒体软件中的媒体编辑与处理软件和著作工具，主要包括音频处理软件CoolEdit、图像处理软件Photoshop、视频处理软件Premiere的应用和多媒体创作工具Authorwere/Dreamwaver。

第一节多媒体软件的层次

第二节多媒体素材制作软件

1．文本编辑与录入软件

2．图形与图像编辑与处理软件

3．音频编辑与处理软件

4．视频编辑与处理软件

5．动画编辑软件

第三节多媒体著作软件

1．多媒体著作工具概述

2．Authorware

3．Dirctor

4．ToolBook

【教学重点难点】

1．声音的编辑处理，尤其是声音的特殊效果处理、特殊声音的产生、声音的分析等；

2．图像的编辑处理，重点是Photoshop的图层、通道、滤镜、路径等功能，以及各种功能的综合应用；

3．视频的编辑处理，重点是Premiere的切换、滤镜、运动、叠加等功能，以及各种功能的综合应用；

4．多媒体创作工具Authorwere的各种功能。

【课程考核要求】

1．掌握多媒体节目开发的基本过程；

2．熟练掌握声音的录制、编辑、制作；

3．熟练掌握图像的编辑、处理、制作；

4．熟练掌握视频的编辑、处理、制作；

5．熟练掌握多媒体创作工具Authorwere。

【复习思考题】

1．通过实验掌握声音信号的采集与处理方法。

2．通过实验熟练掌握音频处理软件CoolEdit的各种功能。

2．利用CoolEdit录制声音文件。

要求这段声音必须既有音乐，又有自己录制的语音，并存成WAV文件。

3．对自己录制的声音进行多种编辑处理，增加一些特殊效果，并去除杂音，进行适当的剪裁。

4．分析自己所录制声音的频谱特性。

5．将所保存的WAV格式，转换成PCM格式、ADPCM格式、CD格式、MP3格式等，分析其文件大小并播放，主要比较其播放音质的差别。

6．利用CoolEdit录制、编辑自己的声音，并进行适当的处理、变换。

7．通过实验加深理解有关颜色的基本概念和各种彩色空间的特点。

8．通过实验熟练掌握图像处理软件Photoshop的各种功能。

9．利用Photoshop创作自己的图像作品。

要求主题明确，有一定创新，具有良好的视觉效果，至少包含Photoshop的图层、通道、滤镜功能，并写出具体的创作步骤，给出原始的素材、中间过程和最终效果。

10．通过实验熟悉扫描仪的操作方法，掌握应用扫描仪获取文本、图像信息的方法。

11．通过实验加深对视频基本概念的理解，熟悉视频信号的采集与数字化电视节目的制作方法。

12．通过实验熟练掌握Premiere的各种功能。

13．利用Premiere创作自己的视频作品。

要求主题明确，有一定创新，具有良好的视觉效果，至少包含Premiere的切换、滤镜、运动、重叠功能，并写出具体的创作步骤，给出原始的素材、中间过程和最终效果。

14．简述多媒体节目所具有的特点。

15．简述多媒体节目的创作流程。

16．简述多媒体创作工具的功能特点。

17．简述多媒体创作工具的分类及其特点。

18．简述多媒体节目开发的各个关键环节。

19．简述Authorware的基本编程方法。

20．通过实验熟练掌握Authorware的各种功能。

21．运用所学知识，利用Authorware分成4人一组，每组创作一个多媒体作品。

要求采用模块化结构进行设计，程序界面清晰、友好，具有明确的主题、良好的交互性、丰富的表达方式和强烈的视觉效果。

并写出具体的创作步骤，给出原始的素材、中间过程和最终效果。

第6章多媒体信息管理技术

信息及数据管理是信息系统的核心问题之一。

多媒体的数据量巨大、种类繁多，每种媒体之间的差别十分明显，但又具有种种信息上的关联。

这些都给数据与信息的管理带来新的问题。

本章重点讨论多媒体信息管理的两种技术：

多媒体数据库与超媒体技术。

本章首先概述多媒体信息管理的一般问题，然后重点讨论多媒体数据库与基于内容的检索技术，最后较详细地讨论超媒体技术，这种技术为掌握信息的关联提供了一个很好的工具。

第一节多媒体信息管理的问题

1．概述

2．多媒体数据管理的问题

3．多媒体数据与数据库管理

第二节多媒体数据模型

1．NF数据模型

2．面向对象数据模型

3．其他数据模型

第三节多媒体信息检索技术

1．多媒体与媒体语义

2．基于内容检索系统的一般结构

3．基于内容检索的过程和指标

4．特征匹配——过程及方法

第四节多媒体信息关联技术

1．超媒体的概念

2．超媒体的组成要素

【教学重点难点】

1．基于内容检索系统的结构、以及基于内容检索的过程和指标；

2．超媒体的基本概念和其基本组成要素。

【课程考核要求】

1．了解多媒体数据管理的特殊问题；

2．掌握多媒体数据库以及基于内容的检索技术；

3．掌握超媒体的概念和其基本组成要素。

【复习思考题】

1．多媒体数据库的主要问题是什么？

在哪些地方与传统的数据库系统是相同？

哪些地方是不相同的？

有了多媒体数据库后，关系数据库会怎样？

2．什么是基于内容的检索？

基于内容检索与模式识别、图像理解等技术的主要区别在哪些地方？

它们各自的目的是什么？

3．在基于内容检索系统中，为什么采用相似性查询？

精确查询能否做到？

什么样的媒体可以做到精确查询？

4．超媒体的主要组成要素有哪些？

每一要素有哪些主要功能？

五、主要参考书

1．张正兰等.《多媒体技术及其应用》.电子工业出版社.2006年1月

2．吴玲达等.《多媒体技术》.北京.电子工业出版社.2005年5月

3．胡晓峰等.《多媒体技术教程》.人民邮电出版社.2003年5月

4．马华东.《多媒体计算机技术原理》.北京.清华大学出版社.2004年9月

5．林福宗.《多媒体技术基础》.北京.清华大学出版社.2004年6月

6．Ze-NianLi，MarkS.Drew.《FundamentalsofMultimedia》.北京.机械工业出版社.2005年3月