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什么是多媒体(第三章 多媒体技术及其应用基础)

图像,媒体,多媒体什么是多媒体(第三章 多媒体技术及其应用基础)

发布时间：2019-02-08加入收藏来源：互联网点击：

图 3.2 虚拟现实的概念模型

虚拟现实方法是将计算科学处理对象统一看作一个计算机生成空间（虚拟空间或虚拟环

境），并将操作它的人看作是这个空间的一个组成部分(man-in-the-loop)。人与计算机空间

的对象之间的交互是通过各种先进的感知技术与显示技术（即虚拟现实技术）完成。人可以

感受到虚拟环境中的对象，虚拟环境也可以感受到人对它的各种操作（类似于人与真实世界

的交互方式）。虚拟现实的主要实现方法是借助必要的装备，实现人与虚拟环境之间的信息

转换，最终实现人与环境之间的自然交互与作用。

2．虚拟现实系统的基本组成

一个虚拟现实系统一般至少包括四个基本的组成成分：输入、仿真、输出（修饰）和数

据库。每一部分都需要实时处理，否则响应时间的延时会减弱虚拟现实的临场感。

输入过程完成向虚拟现实系统输入信息的任务，主要设备包括：键盘、鼠标、跟踪球、

游戏杆、数据手套、头部跟踪器和数据衣等。输入过程主要完成了实物虚化的任务。

一般说来虚拟环境是一个动态变化的环境，仿真的目的是根据某些理论或物理规律确定

虚拟环境在每一时刻的状态，包括物体的位置、方向、变形、分解与聚合。仿真过程一般是

一个离散的过程，它以一定的时间间隔更新虚拟环境中每个物体的状态，这种更新可以根据

真实的或假想的物理规律进行，也可以根据预先定义好的脚本进行。

输出（修饰）过程完成显示任务，这里的显示不仅仅包括图像的显示，还包括声音、触

觉乃至味觉的“显示”，即根据虚拟环境的当前状态，生成虚拟环境对用户的视觉、听觉、

触觉和味觉等多种感知，将虚拟环境“显示”给用户。这个过程是一个虚物实化的过程。

人

虚拟环境

实物虚化

虚物实化数据库则记录了虚拟环境的当前状态。

3．虚拟现实的三个特征

（1）沉浸感

沉浸感（immersion）是指参与者对虚拟现实的融入程度，即参与者全身心地沉浸于计

算机所生成的三维虚拟环境，具有很好的临场感，并产生身临其境的感觉。虚拟现实的沉浸

感来源于对虚拟世界的多感知性，常见的有视觉感知、听觉感知、力觉感知、味觉感知、嗅

觉感知和身体感觉等。从理论上来说，虚拟现实系统应具备人在现实客观世界中具有 所有

感知功能。

例如：参与者在“西北利亚之旅”的虚拟现实系统中，就好像坐在旅游的汽车上，观看

窗外的情景一样，具有很好的临场效果。

（

2）交互性

交互性（interaction）是指参与者可以利用各种感官功能及人类自然技能虚拟环境进行

交互考察与操作。在虚拟现实系统中，强调人与虚拟世界之间以自然的方式进行交互，如人

的走动、头的转动、手的移动等方式与虚拟现实系统交互，并借助于虚拟现实系统中特殊的

硬件设备（如数据手套、力反馈设备），实时产生真实世界中一样的感知，甚至连参与者都

意识不到计算机的存在。

例如：参与者可以用手直接抓取虚拟世界中的物体，手可以有触摸感，可以感觉到物体

的重量，能区分所抓取的是石头还是海绵，并且被抓取的物体随手的运动而运动。

（

3）构想性

构想性（imagination）是指参与者借助虚拟现实系统给出的逼真视听触觉信号而产生的

对虚拟空间的想象。可以使人类突破时间与空间，去体验世界上早已发生或尚未发生的事件；

可以使人类进入宏观或微观世界进行研究和探索；也可以完成那些因为某些条件限制难以完

成的事情。

例如：在建设一座大楼之前，传统的方法是要画各种图纸，而虚拟现实系统可以进行设

计和仿真，反映设计者的思想。

第三节 媒体数据的加工与处理

一．音频数据的处理

1．声音的物理特征

人类的耳朵感觉到的空气分子的振动即为声音。也可以说声音是机械振动在弹性介质中

传播的机械波，振动越强，声音越大。声音通常用一种连续的波形来表示，波形的最大位移

称为振幅，反映音量，波形中两个连续波峰（或波谷）之间的距离称为周期 T，周期的倒数

1/T 称为频率，频率以赫兹（Hz）为单位。周期（频率）反映了声音的音调。声音按频率可

以分为三种类型：次声、可听声、超声。人类所能听到的声音频率为 20 Hz～20 kHz；低于

20 Hz 的声音为次声；高于 20 Hz 的声音为超声。

振幅和周期不变的声音称为纯音，纯音一般都是用专用电子设备产生的。在自然界中，

大多数声音，如语音、乐音等都不是纯音，它们都是由不同的振幅和频率组成的复音。在复

音中最低频一般是个常数，称为该复音的基频，基频是决定声音音调的基本因素。复音中的

其它频率通常称为谐音。基频和谐音组合，形成不同音质和音色的声音。2． 数字化音频的质量与容量

采样、量化和编码技术是音频数字化的关键技术。其中采样频率、采样精度、量化精度

和音频的声道数目是反映数字化音频质量和容量的三个重要因素。采样频率是指录制过程中，

声音每秒中被采样的次数，以赫兹为单位。每秒采样 1000 次表示为 1000Hz 或 1kHz。高一

些的采样率能够增加声音录制的质量，但是需要更多的存储空间。

每个样本的可以被存储为 8 位（广播音质）或 16 位（高保真录制音质）的数字。音乐

商店出售的音频 CD 是以 44.1kHz 的采样率录制的，而且每个样本都使用了 16 位。也就是

说每秒对声音进行 44100 次采样，每采样一次就需要一个 16 位的存储空间。要想获得立体

声效果，又必须取出两个 16 位，这样每个样本就需要 32 位的存储空间。当以 44.1kHz 的采

样率对一首CD音质的立体声音乐进行采样时，一张1.44MB的软盘仅能够存储8秒的音乐，

而 45 分钟的音乐大概需要 475MB。

为节省存储空间，一些不需要这么高质量声音的应用使用了较低的采样率。经常以

11kHz 的采样率录制声音。以这个采样率录制的声音质量会低一些，但是文件大小大约仅为

44.1kHz 录制的同样声音的四分之一。

3. 音频处理的硬件

计算机的声卡负责把存储在音频文件中的数字信号转换为音乐、音响效果或讲话。声卡

是一种包含了许多输入和输出插口的设备，还包含了音频处理电路。桌面计算机的声卡通常

是插入到系统单元中的 PCI 扩展插槽上，也有另一种情况，声卡电路也可能被集成到主板

上。笔记本电脑很少会有独立的声卡，因为生产厂商会通过把声卡电路集成到主板上来节省

空间。

声卡中包含了称为 DSP（数字信号处理器）的专门电路，它的功能是负责执行三种重

要的任务：当要播放音频文件时，负责把数字比特转换成模拟波；当录制声音时，负责把模

拟波转换成数字比特转；当需要的时候，也负责处理压缩和解压缩。

当播放数字化声音时，来自音频文件的数字比特会首先从磁盘发送到微处理器，微处理

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