第六章 多媒體的應用

多媒體的應用領域已涉足諸如廣告、藝術、教育、娛樂、工程、醫藥、商業及科學研究等行業。利用多媒體網頁，商家可以將廣告變成有聲有畫的互動形式，可以更吸引用家之餘，也能夠在同一時間內向准買家提供更多商品的消息，但下載時間太長，是採用多媒體製作廣告的一大缺點。利用多媒體作教學用途，除了可以增加自學過程的互動性，更可以吸引學生學習、提升學習興趣，以及利用視覺、聽覺及觸覺三方面的反饋來增強學生對知識的吸收。

多媒體技術是一種迅速發展的綜合性電子信息技術，它給傳統的計算機系統、音頻和視頻設備帶來了方向性的變革，將對大眾傳媒產生深遠的影響。多媒體計算機將加速計算機進人家庭和社會各個方面的進程，給人們的工作、生活和娛樂帶來深刻的革命。

多媒體還可以應用於數字圖書館、數字博物館等領域，此外，交通監控等也可使用多媒體技術進行相關監控。

參考資料：http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%9A%E5%AA%92%E9%AB%94

第五章 動畫媒體

1.動畫原理

動畫的基本原理，是由數張連續圖片一照時間順序顯示所造成的視覺效果，與卡通影片相同，可以自行設定每張圖片所停滯的時間，形成不同的動畫速度。也就是以一種連續貼圖的方式快速播放，在加上人類「視覺暫留」的因素，產生動畫的呈現效果。

2.視覺暫留

視覺暫留的現象，就是指眼睛和大腦聯合起來欺騙自己所產生的幻覺。當一連串的靜態影像在眼前快速的循序播放，只要每張影像的變化夠小，播放速度夠快，就會因視覺暫留而產生影像移動的錯覺。

3.2D動畫簡介

2D動畫主要是以手繪為主，每個景物皆以平面繪圖方式達成，若將物體上任一點引入2D直角座標系統，則只需(X,Y)兩個參數即能表示其具體位置。因此無法顯示出物體在空間中的立體感。

4.2D動畫製作步驟

(1)故事腳本

(2)分鏡設計

(3)單一背景捲動
(4)單背景循環捲動

(5)多背景循環捲軸

5.3D動畫簡介

由2D空間到3D空間，則物件由平面變化成立體，因此在3D空間的圖形，必須比2D空間多一個座標軸。3D其實是三維的意思，也就是X軸、Y軸加上Z軸，多了Z軸的考量因素，使物件有了前後及景深的效果，而且可以用任何角度去觀賞物件。

6.3D動畫製作步驟

除了與2D動畫製作的步驟相同外，還多了建模、動畫實作、算圖、光源處理、特效與材質貼圖等。

參考資料：http://www.drmaster.com.tw/TrialBook/mu30005-ch06.pdf

第四章 影像媒體

1.影像原理 

(1)從畫面的內容來看 

(a)具規則特性的幾何形狀

      ex：具規則特性的幾何形狀，如圓形、方形等圖案所構成的畫面 

(b)不規則形狀的畫面

     ex：自然界的景像較多 

(2)從電腦儲存影像的角度來看 

(a)向量式

(b)點陣式 

#向量式：

(1)記錄影像的座標及圖形種類與相關參數 

(2)以一個空心方塊為例： 

(a)視為四條由一串的連續點所構成的直線組成的圖形 

(b)若 1 代表黑色，0 代表白色則電腦儲存的結果為： 

 {00000000, 01111110, 01000010, 01000010, 01000010, 01000010, 01111110, 00000000} 

#點陣式：

(1)不管圖形的內涵，將整個影像分割成為如棋盤式的方格點，進而儲存每一個點的資訊 

(2)以 {圖形種類, 起點座標, 長度, 寬度} 表示 

      ex：{方形, (1, 1), 6, 6}

2.數位影像常見專有名詞

(1)像素

(2)影像大小

(3)解析度

(4)深度

3.影像顏色的顯示原理

(1)每一個像素必須將其所具有的色彩資訊表現出來

(a)就單色影像而言，構成的基本顏色就是黑白兩色

(b)彩色影像則根據光的合成原理，由紅色、綠色、藍色等三原色構成

4.色彩的表示

(1)單色 (Mono)

(2)256 灰階 (256 Gray level)

(3)16 色

(4)256 色

(5)65536 種顏色 (又稱為 Hi-Color)

(6)全彩模式 (又稱 True Color)

5.影像構成的基本要素

(1)影像的長寬所佔的像素點數

(2)影像所採用的色彩模式

(3) 如果是 16 色或是 256 色的色彩模式時則必須記錄所採用的調色盤

6.影像品質

(1)取決於解析度和所使用的色彩模式

(2)愈高的解析度與愈多種類的色彩模式所需要的記憶儲存容量也愈大

(3) 計算儲存影像所需的記憶空間大小：

        影像儲存所需空間=影像高(點數)×影像寬(點數)×像素深度(位元組)

7.影像壓縮原理─依照壓縮方法分類

(1)無損壓縮

(a)資料本身壓縮後再還原保持原貌

(b)有不得失真的限制

(c)壓縮效果有限

(d)對於文數字、程式等資料型態適用

(2)略損壓縮

(a)經壓縮後的資料，再還原後，內容會與原來的資料略有不同

(b)限制較為寬鬆

(c)壓縮的效果遠比無損壓縮好

(d)對於影像、視訊與聲音等媒體適用

8.常用影像格式

(1)BMP

(a)微軟公司所提出的點陣圖格式

(b)原本專門用在 Windows 作業系統

(c)支援 RGB 全彩、索引色、灰階及黑白等色彩類型

(2)GIF

(a)網頁上最常用的圖形格式

(b)將原始影像資料中重複區塊編碼，然後再利用此代碼(索引值)來取代原始影像資料，每個索引值對應到一個影像區塊

(c)有壓縮的效果

(d)可以存成透明圖、交錯圖、和動畫，且提供「非破壞性壓縮」

(e)存檔後的體積小，圖片不失真

(f)缺點：最多只能儲存 256 色的色彩數

(3)JPG

(a)以 DCT 技術將影像壓縮，壓縮時先省略影像中變化較細微的部分

(b)儲存檔案時可選擇壓縮的層級：

     高壓縮的方式影像的品質會降低

     高品質的壓縮方式，影像比較接近原來的品質，但檔案也相對較大

     ex：原本 1 MB 的圖片, 存成 JPG 檔後可能只剩幾十 K 而已

(4)TIF

(a)影像處理界普遍支援的圖檔格式

(b)可以跨平台

(c)提供非破壞性壓縮

(d)適用於印刷輸出

(e)大多數的影像處理軟體及排版軟體都會支援 TIF 圖檔

參考資料：par.cse.nsysu.edu.tw/~tsengkt/course/MM4.ppt

第三章 音訊媒體

1.聲音的基本原理

(1)介質震動，造成壓力，而此壓力會以波的形式藉由介質向外擴散，傳到人的耳朵且頻率範圍在人耳可感應的範圍內(通常是20Hz~20kHz)，耳膜會因感應而聽見聲音

(2)在真空中是聽不見聲音的

(3)聲音在物理中用來表示音量的單位為分貝(dB)

(4)對一般的多媒體音訊工作者來說，類比與數位的轉換、取樣頻率、量化、修剪、解析度、壓縮原理、檔案格式、音訊播放…等內容較為重要

2.類比與數位的轉換

(1)類比轉換為數位

(2)數位轉換為類比

3.取樣頻率

(1)聲音數位化最重要的就是將類比訊號取樣

(2)取樣頻率越高，亦即取樣間隔時間越短，所擷取後的數位音訊資料就越準

4.量化－位元深度(解析度)

(1)取樣在每一個上升邊緣時，ADC 會將當時的值紀錄下來，而此紀錄的值稱為樣本，單位為bit(或稱為解析度)，此動作即為量化。

(2)位元深度造成的誤差，造成了數位還原為類比時的不連續，雜訊就是這樣產生的

(3)越高的位元深度，或稱為解析度，會有越真實的音質，但無論我們採用多高的位元深
度來取樣，也不可能完全無誤差的記錄下輸入的類比訊號，這就是「量化失真」

5.修剪

量化過程中的位元深度不足，輸入的類比訊號最大值超過此位元深度可使用的區間時，就會將振幅超出最大值的部分修剪為可用區間的最大值，而被修剪掉的部份就成為了失真或是雜音，因此輸入的聲音過大時，錄製起來的聲音會「爆音」即是此原因。

6.音訊壓縮原理

(1)常見的音訊壓縮有MP3、WMA等，MP3的全名為MPEG Audio Layer 3，而WMA則為
Windows Media Audio；DVD 所使用的壓縮技術則為LPCM (Linear Pulse Code Modulation)、DolbyDigital、DTS等

(2)以上常見的壓縮技術除了LPCM 之外，均為「破壞性壓縮」(但LPCM 檔案相當大)

(3)一般常用的MP3 為128kbps (16kBytes)，其壓縮後的容量僅為原始的十分之一不到，但聲音卻好的令一般人難以察覺，其主要技術為「最小聽覺門檻」與「遮蔽效應」

#最小聽覺門檻：是一種用來減少資料流的方法。人耳對於2kHz~ 5kHz 的敏銳度與察覺度最高，所以它利用人耳的這項特性，將其他頻率的紀錄容量減少，甚至將微小不易察覺的高頻與低頻訊號刪除，以達到資料容量減少的目的

#遮蔽效應：是一種運用人類聽覺神經特性的技術。在心理學中這是一種聽覺模型，它是說當一個感覺非常強烈時，同時間人類不太容易覺察到其他的感覺。遮蔽效應就是利用刪除，或是分配較低的取樣頻率給這些被別的較突出的聲音遮蔽後變的較不易被察覺的聲音，來減少其容量大小

7.多聲道音訊

廣泛應用於DVD Movie 中的多聲道音訊編碼格式為Dolby Digital (AC3) 與Digital Theater Systems(DTS)。這兩種格式均為破壞性壓縮的6聲道系統，包含中央、前左、前右、後左、後右與重低音

8.常見音訊檔案格式

(1)WAV

(a)由微軟制定，採PCM 編碼的未壓縮波形格式，主要用於Windows PC 中，符合RIFF Resource Interchange FileFormat 規範

(b)所有的WAV 都有檔案標頭，其記載著此檔案的編碼參數

(c)WAV 並無對取樣的硬性規定值，可以在錄音時自行設定

(d)WAV 也可以像AVI 那樣使用不同的CODE 來壓縮，不過一般人對於WAV 的定義都是使用PCM 編碼，但其實AVI 一樣是可以用別的CODE 來編碼的，甚至是MP3

(2)AU

(a)AU 是UNIX 下一種常用的格式，為昇陽(SUN) 所開發，其副檔名為.au

(b)AU 本身也支援多種壓縮模式，但本身的架構不如AIFF和WAV。此格式現在已經鮮少人知了，目前大概只有在使用到JAVA 的時候才會使用到AU 格式

(3)AIFF
(a)AIFF 是Apple 的標準格式，其副檔名為.aiff。平時我們熟知的QuickTime就是使用AIFF 作為音訊的軟體

(b)AIFF 本身是一種功能很強的格式，其支援了許多的壓縮技術，但是它為MacOS 專用的格式，因此在PC上較為少見。但Apple 在多媒體播放工具上的佔有率也不容小覷，正因為如此，AIFF 格式到現在還是有其固定的使用者

(4)MP3

(A)MP3 (MPEG Audio Layer 3) 屬於MPEG 標準的一環，其副檔名為.mp3

(b)其高效率的資料壓縮與音質效果，再加上便利的播放程式以及編碼程式支援，使得MP3的使用者越來越多，目前絕對是多媒體音訊的標準

(c)它可以藉由調整位元傳輸速率來調整其壓縮大小，範圍從16kbps~320kbps 都有，而在一般的標準128kbps下，可使得一分鐘的MP3 檔案壓縮成不到1MB，而且播放的效果幾乎聽不出與原來的差異

(5)WMA

(a)WMA 就是Windows Media Audio，由微軟開發，其副檔名為.wma

(b)最大特色就是比MP3 容量還要小一半，且音質不輸MP3 的特色。WMA 有著無失真、有失真、語音，全方面的需求支援

(c)它在網路上的串流品質較佳，再加上WMA 的編碼與播放都是相當方便，直接在微軟的網站與WindowsXP/Vista 都有內建

(6)Real Audio
(a)普遍應用於網際網路上的聲音格式，必須安裝Real Player 播放程式，才能播放此聲音檔
(b)早期網路頻寬低的時候Real Audio 確實成功的創造了網路音訊串流的新紀元，但隨著網路頻寬的增加，以及WMA 的出現，Real Audio 的音質與位元率的令人失望，儘管新的Real Audio 有在做補強，但仍是慢了一步

(c)不過Real Networks 在網路上打下的金字招牌可是相當硬的，到現在仍然是網路串流的主流之一

參考資料：http://www.cyut.edu.tw/~jjliaw/pages/98_02_course/multimedia/Ch02.pdf