数字媒体技术教程

本书是为所有对数字媒体科学相关的数学、算法和技术感兴趣的人而准备的。本书介绍数字图像、数字音频和数字视频等数字媒体的基本原理，从技术、数学和算法的角度讨论如何对其进行处理。最后，介绍与多媒体创作相关的内容，并介绍了用Director、Lingo、Flash和ActionScript进行交互式多媒体创作的概念和方法，提供了大量的编程实例及相关说明内容。

Jennifer Burg现为美国维克森林大学计算机科学教授，她多年来关注将数字媒体（图像、音频和视频）集成到计算机科学教育的创新型教学计划研究，利用学生所熟悉的话题（比如音乐）教授复杂的计算机科学课程（诸如算法、抽象函数和程序设计语言）。这是一项受到美国国家科学基金会资助的课题研究，和她一起进行这项研究的是来自北卡罗来纳大学艺术学院的Jason Romney和音效师兼音频工程师Eric Schwartz。

出版者的话
译者序
前言
第1章数字数据的表示与通信1
1.1介绍1
1.1.1接触本书1
1.1.2从哪里开始2
1.2模数转换2
1.2.1模拟现象与离散现象2
1.2.2图像和声音数据的函数和波形表示3
1.2.3采样和失真8
1.2.4量化、量化误差和信噪比10
1.3数据存储13
1.4数据通信15
1.4.1数字媒体研究中数据通信的重要性15
1.4.2模拟数据通信与数字数据通信的比较15
1.4.3带宽18
1.4.4数据传输速率21
1.5压缩方法24
1.5.1压缩的类型24
1.5.2游程编码25
1.5.3熵编码27
1.5.4算术编码30
1.5.5变换编码34
1.5.6压缩标准和编解码器34
1.6数字媒体的标准和标准化组织37
1.7用于数字媒体研究的数学建模工具37
练习38
应用39
参考文献40
第2章数字图像表示41
2.1介绍41
2.2位图41
2.2.1数字化41
2.2.2像素尺寸、分辨率和图像大小43
2.3数字图像的频率45
2.4离散余弦变换47
2.5失真54
2.5.1模糊和块效应54
2.5.2莫尔纹54
2.5.3锯齿状边缘58
2.6颜色60
2.6.1颜色感知和表示60
2.6.2RGB颜色模型61
2.6.3CMY颜色模型63
2.6.4HSV与HLS颜色模型63
2.6.5亮度和色度颜色模型65
2.6.6CIE XYZ颜色模型和色域66
2.6.7CIE L*a*b、CIE L*U*V以及感知均匀性问题72
2.6.8颜色管理系统73
2.7矢量图74
2.7.1矢量图中的几何对象74
2.7.2使用多项式和参数方程定义曲线75
2.7.3贝塞尔曲线77
2.8算法艺术和程序建模81
练习85
应用86
参考文献87
第3章数字图像处理88
3.1数字图像处理工具88
3.2数字图像文件类型89
3.3索引颜色93
3.4抖动97
3.5通道、图层和遮罩99
3.6混合模式103
3.7像素点处理104
3.7.1直方图104
3.7.2变换函数与“曲线”107
3.8空间滤波111
3.8.1卷积111
3.8.2数字图像处理程序中的滤波器113
3.9重采样和插值115
3.10数字图像压缩122
3.10.1LZW压缩122
3.10.2哈夫曼编码124
3.10.3JPEG压缩127
应用134
参考文献135
第4章数字音频表示136
4.1介绍136
4.2音频波形136
4.3脉冲编码调制和音频数字化138
4.4采样率和失真139
4.5量化和量化误差143
4.5.1分贝和动态范围143
4.5.2音频抖动146
4.5.3噪声整形148
4.5.4非线性量化150
4.6频率分析153
4.6.1时域和频域153
4.6.2傅里叶级数155
4.6.3离散傅里叶变换157
4.6.4离散傅里叶变换和离散余弦变换的比较159
4.6.5快速傅里叶变换161
4.6.6傅里叶变换的关键点164
4.7音频文件的统计分析165
4.8乐器数字接口166
4.8.1MIDI与采样数字音频166
4.8.2MIDI标准167
4.8.3创建、编辑和播放MIDI文件168
4.8.4MIDI音乐之外的用处170
4.8.5声乐学和记谱法170
4.8.6MIDI音序器和键盘的特征172
4.8.7MIDI的幕后175
练习和程序178
应用178
参考文献179
第5章数字音频处理180
5.1数字音频处理工具180
5.1.1数字音频的工作环境180
5.1.2数字音频处理软件185
5.1.3有损编辑和无损编辑186
5.1.4数字音频文件类型187
5.2动态处理189
5.3音频恢复195
5.4数字音频滤波器和相关处理197
5.4.1数字音频滤波器的类型197
5.4.2脉冲和频率响应199
5.4.3数字音频处理软件中的滤波器和相关工具200
5.4.4均衡201
5.4.5梳状滤波器、延迟、混响和卷积滤波器207
5.5卷积与傅里叶变换的关系210
5.6设计并实现自己的滤波器211
5.6.1FIR滤波器设计211
5.6.2Z变换215
5.6.3零极点图和IIR滤波器的设计216
5.7数字音频压缩219
5.7.1基于时间的压缩方法219
5.7.2感知编码219
5.7.3MPEG音频压缩221
练习和程序227
应用227
参考文献228
第6章数字视频数据表示和通信229
6.1胶片、电视、电影和视频：名称的含义229
6.1.1背景介绍229
6.1.2视频、电影和电视的对比231
6.2视频标准235
6.3视频显示和电影显示238
6.4视频摄像机及其连接241
6.4.1视频连接241
6.4.2录像带243
6.4.3数码摄像机244
6.5模拟视频分辨率和带宽248
6.6数字视频分辨率和带宽255
6.7数字视频的发行媒介256
6.8数字视频、电影制作和电视制作258
6.8.1数字视频的优点258
6.8.2电影的诱惑力259
6.8.3电子影院和数字电影制作的来临260
6.8.4电视电影和下拉技术260
6.8.5去交错方法262
6.8.6融合胶片和数字视频制作商业电影263
练习265
应用265
参考文献266
第7章数字视频处理267
7.1为什么做、做什么和怎样做267
7.2数字视频工作站268
7.3视频处理269
7.3.1主要步骤269
7.3.2拍摄和采集视频270
7.3.3收集媒体信息271
7.3.4为视频片段排序273
7.3.5数字合成274
7.3.6关键帧280
7.3.7时间码281
7.3.8调整速度283
7.3.9颜色校正283
7.3.10渲染285
7.4准备发布数字视频286
7.4.1数字视频文件286
7.4.2编解码器288
练习和程序297
应用298
参考文献299
第8章多媒体创作300
8.1什么是多媒体创作300
8.2多媒体创作环境评价准则300
8.3多媒体创作环境和语言特征304
8.3.1抽象层304
8.3.2支持的媒体306
8.3.3对事件驱动编程的支持310
8.3.4发布形式313
8.4Director和Flash的比较314
8.4.1为什么是Director和Flash314
8.4.2Director和Lingo快速入门315
8.4.3Flash和ActionScript快速入门332
8.5乐趣开始346
应用和程序346
参考文献347
索引348