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2.1.2二进制与计算机21 2.1.3二进制、八进制、十六进制与十进制22 2.1.4记数系统之间的转换23 2.2计算机信息分类25 2.3数值数据的表示27 2.3.1整数的存储27 2.3.2实数存储30 2.4文本数据的表示31 2.4.1ASCII字符集31 2.4.2Unicode字符集33 2.4.3文本压缩方法34 2.5数字媒体类数据35思考题236 第3章计算机硬件基础37 3.1晶体管、门电路与集成电路37 3.2CPU芯片40 3.2.1CPU概念40 3.2.2CPU性能指标41 3.2.3CPU芯片的发展历程43 3.3冯·诺依曼体系结构46 3.3.1冯·诺依曼的生平46 3.3.2冯·诺依曼体系结构概述47 3.3.3存储设备48 3.3.4I/O子系统54 3.3.5子系统互连60 3.4其他计算机体系结构63 思考题364 〖3〗数字媒体技术导论（微课版）目录〖3〗第4章计算机软件基础65 4.1概述65 4.2程序设计语言67 4.2.1机器语言67 4.2.2汇编语言68 4.2.3高级语言71 4.2.4编译执行与解释执行76 4.3算法与数据结构79 4.3.1算法的定义79 4.3.2算法的表示方法80 4.3.3算法的设计方法83 4.3.4数据结构与抽象数据类型85 4.4操作系统91 4.4.1操作系统概述91 4.4.2操作系统构成92 4.4.3操作系统的演变110 4.4.4主流操作系统介绍113 4.5应用方向115 4.5.1人工智能115 4.5.2信息系统117 4.5.3仿真121 4.5.4计算机安全123 4.6计算机网络127 4.6.1定义与类型127 4.6.2网络拓扑与传输介质127 4.6.3网络性能指标132 4.6.4网络协议133 4.6.5因特网应用135 思考题4139 第2篇数字媒体技术概论 第5章数字媒体概述1435.1人类传播学发展史143 5.1.1传播学的起源143 5.1.2传播学的主流学派144 5.1.3传播学的发展和展望145 5.2媒体的定义与分类147 5.3数字媒体的概念与特性148 5.4数字媒体的传播模式与传播特性150 5.4.1依据传播类型分类150 5.4.2依据传播要素分类151 5.5数字媒体技术的研究内容151 5.5.1数字媒体信息的获取与呈现151 5.5.2数字媒体信息的存储与压缩152 5.5.3数字媒体的数据处理152 5.5.4数字媒体传输技术153 5.6数字媒体的应用领域及产业发展154 5.6.1动漫影视产业154 5.6.2数字游戏产业155 5.6.3军事信息调度和模拟训练156 5.6.4医学图像分析和处理157 5.6.5数字媒体在其他领域的应用158 思考题5159 第6章数字媒体类设备160 6.1输入设备160 6.1.1触摸屏160 6.1.2数码照相机和摄像机161 6.1.3数码录音器163 6.1.4扫描仪164 6.1.5运动检测器165 6.1.6绘画板166 6.2输出设备167 6.2.1打印机167 6.2.2投影仪168 6.2.3音频播放器169 6.3存储设备171 6.4传输设备172 6.4.1网络适配器172 6.4.2蓝牙173 思考题6173 第7章数字音频174 7.1音频概述174 7.1.1声音的特性174 7.1.2音频和数字音频175 7.2音频的数字化处理175 7.2.1音频采样175 7.2.2音频量化177 7.2.3音频声道数177 7.3音频编码与压缩178 7.3.1比特率178 7.3.2音频编码的类型178 7.4常用音频格式及标准180 7.4.1CD文件格式180 7.4.2WAV及其同类文件格式180 7.4.3其他无损压缩格式181 7.4.4MPEG文件格式181 7.4.5MIDI文件格式182 7.4.6流媒体文件格式182 7.4.7VQF文件格式183 7.5常用音频处理软件183 7.5.1Adobe Audition (Cool Edit Pro)183 7.5.2GoldWave183 7.5.3Cubase和Nuendo184 7.5.4Sonar(Cakewalk)184 7.5.5FL Studio184 7.5.6Pro Tools184 7.5.7Logic Pro185 7.5.8Ableton Life185 7.5.9Vocaloid185 思考题7185 第8章数字图像与视频186 8.1图像概述186 8.1.1人眼视觉原理186 8.1.2图像的定义及特性187 8.1.3图像的基本属性188 8.1.4颜色模型191 8.2图像信息存储与压缩193 8.2.1图像文件格式193 8.2.2图像压缩类型195 8.2.3图像压缩方法195 8.3图像处理软件198 8.3.1画图程序198 8.3.2Photoshop198 8.3.3Fireworks198 8.3.4CorelDRAW200 8.4视频基础200 8.4.1视频定义200 8.4.2视频属性201 8.4.3视频标准202 8.5视频信息存储与压缩203 8.5.1视频文件格式203 8.5.2视频文件压缩206 8.6视频处理软件207 8.6.1Adobe Premiere207 8.6.2After Effects208 8.6.3Vegas208 8.6.4Corel Video Studio209 8.6.5EDIUS209 8.6.6Movie Maker Live/iMovie211 思考题8212 第9章计算机图形学与动画213 9.1计算机图形学概述213 9.2计算机图形学的主要研究内容215 9.3计算机图形学的应用218 9.4动画的原理与发展历史222 9.4.1动画的原理222 9.4.2动画的发展历史223 9.5动画分类226 9.5.1基于动画维度的划分226 9.5.2基于制作方式的划分227 9.5.3基于实现技术的角度分类229 9.6常用计算机动画设计软件231 9.6.1二维动画设计软件231 9.6.2三维动画设计软件235 思考题9245 第10章数字游戏246 10.1数字游戏的定义246 10.2数字游戏的历史247 10.2.1街机游戏247 10.2.2电视游戏248 10.2.3掌机游戏249 10.2.4PC游戏250 10.2.5手机游戏250 10.3数字游戏的分类251 10.3.1基于视角的游戏分类251 10.3.2基于内容的游戏分类253 10.4数字游戏的开发流程258 10.5数字游戏的开发环境260 10.5.1开发语言260 10.5.2开发工具包261 10.5.3游戏引擎263 思考题10267 第11章虚拟现实268 11.1基本概念268 11.1.1认识虚拟现实269 11.1.2虚拟现实的基本特征269 11.1.3增强现实的概念270 11.2虚拟现实的发展历程270 11.3虚拟现实的分类272 11.4立体显示技术272 11.5虚拟现实开发276 11.6虚拟现实硬件设备277 11.6.1感知设备277 11.6.2空间位置定位跟踪设备281 11.6.3增强现实的设备与产品282 11.7虚拟现实应用领域284 11.7.1游戏284 11.7.2影视285 11.7.3社交285 11.7.4教育287 11.7.5医疗288 11.7.6军事290 思考题11292 附录A显示器的发展历程293 参考文献294 內容試閱： 1. 本书读者对象 本书是一本关于数字媒体技术概念与基础知识的书籍，概述了作为数字媒体行业支撑技术的计算机入门概念与基础，同时讲解了与数字媒体紧密相关的音视频、图形图像等基础知识。本书既可用作高等院校数字媒体技术专业新生的导论教材，也可用作数字媒体艺术专业学生的专业教材，还可用作对数字媒体技术感兴趣的其他领域读者的自学指南。 2. 本书特色 数字媒体技术专业是近年来国内高校新开设的专业，由于开设时间短，教材数量相对一些成熟专业而言并不多。此外，数字媒体技术专业的教学内容需要多学科的综合，因而需要在教学体系和教学内容上进行新的探索。为了满足新工科人才培养的要求，本书作者根据多年的教学经验及在对现有数字媒体导论教材调研的基础上，建立了新的数字媒体技术导论教材写作思路，即强调数字媒体技术是计算机科学与技术的二级学科，要求数字媒体技术专业学生掌握计算机基础知识，同时掌握数字媒体热门应用与相关计算机技术的关系。 作为面向新工科的教学，为数字媒体技术专业学生开设导论课程，勾画专业的整体框架，其重要性毋庸置疑。数字媒体技术导论课程以引导学生进入专业学习研究，培养学生专业兴趣为主要任务。本书以数字媒体热门应用为话题，探讨背后的计算机支撑技术，全书分为计算机基础和数字媒体技术概论两篇。计算机基础篇从计算机的信息表示开始，由内向外简要介绍现代计算机系统的主要层次和相关概念与术语。数字媒体技术概论篇主要从技术的角度探讨了音频、图像与视频、图形基础概念与动画、数字游戏、虚拟现实等应用相关的理论基础与发展现状，试图为专业新生了解和贯通数字媒体技术专业的相关领域知识和技术发展趋势打下坚实的基础。 本书的特色主要包括以下几个方面。 （1） 体系新颖。本书分为两篇，将计算机基础知识与数字媒体技术核心话题分开描述，力图使读者全面认识和深入理解数字媒体技术与计算机科学的关系。（2） 内容丰富。既有以计算机系统的结构为线索分层描述的计算机软、硬件基础知识，也有人类传播学的发展史、数字媒体概念与应用，还分章讨论了数字媒体技术的热门核心话题: 数字音频、数字图像与视频、计算机图形学与动画、数字游戏与虚拟现实。 （3） 兼顾理论性与实用性。在本书的编写过程中参阅了大量文献，对书中专业术语的描述力求概念准确，同时列举读者日常生活中熟悉的例子帮助理解。特别是数字媒体技术部分的核心话题，既有理论基础的介绍，又有数字作品设计与制作相关的流程及开发工具的概述。 （4） 通俗易懂。本书写作充分考虑专业新生的实际情况，力求语言通俗易懂，文字简洁，知识脉络清晰，使学生了解各项话题及与后续课程的衔接关系。 〖3〗数字媒体技术导论（微课版）前言〖3〗3. 教材内容 教材共分两篇11章，前4章为计算机基础知识部分，后7章为数字媒体技术相关内容。 第1章计算机概述，讲述计算机的发展史，从机械计算机到电子计算机的问世，简要描述计算机硬件和软件的发展进程，讨论计算机系统的分层结构，介绍计算机科学的学科分支情况。 第2章信息的表示，给出数制系统的定义，重点讲述二进制、八进制、十进制和十六进制的定义和相互转换步骤，给出信息分类，重点介绍数值数据在计算机中的表示和存储方法，包括原码、反码和补码的编码方法及文本的两种编码标准。 第3章计算机硬件基础，介绍晶体管、门电路和集成电路的概念，在此基础上讲述CPU芯片的概念、性能指标和发展历程。重点讲解冯·诺依曼(John von Neumann)体系结构的概念及该结构下各部件的功能和相关设备，简要介绍其他体系结构。 第4章计算机软件基础，介绍软件的概念，讲述程序语言的定义和类型，编译执行与解释执行的概念，算法的定义和表示方法、算法的设计方法、数据结构与抽象数据类型的概念，算法、数据结构和编程语言的关系，详细介绍操作系统的功能和演变过程，选择人工智能、信息系统、仿真和计算机安全4个应用方向进行简要介绍，最后讲述计算机网络相关的概念和术语。 第5章数字媒体概述，介绍人类传播学发展史，讲述媒体的定义和技术角度的媒体分类，重点讲述数字媒体的概念、特性、传播模式、数字媒体技术的研究内容以及数字媒体的应用领域及产业发展状况。 第6章数字媒体类设备，主要介绍数字媒体计算机系统常用输入设备、输出设备、存储设备和传输设备。 第7章数字音频，介绍声音的声学特性，音频和数字音频的概念，数字音频采集、处理和播放设备，讲述音频的数字化原理，音频编码原理，并介绍常见音频编码标准和音频处理软件。 第8章数字图像与视频，讲述图像基本概念与颜色模型，图像信息的存储标准和压缩方法，介绍常用的图像处理软件，讲述视频的基本概念，视频的存储文件格式和压缩方法，介绍常用的视频处理软件。 第9章计算机图形学与动画，讲述计算机图形学的概念、主要研究内容和应用领域，介绍动画的原理和发展历史，讲述动画分类和常用计算机动画设计软件。 第10章数字游戏，讲述数字游戏的定义和发展历史，基于视角和内容的数字游戏分类，描述数字游戏开发流程，介绍数字游戏的开发环境，包括开发语言、开发工具包和游戏引擎。 第11章虚拟现实，讲述虚拟现实和增强现实的基本概念，虚拟现实的发展历程，虚拟现实的分类，立体显示技术，介绍虚拟现实开发、虚拟现实硬件设备以及虚拟现实应用领域。 其中，第1～4章由晏华编写，第5～8章由周川编写，第9～11章由邱航、晏华编写。全书由晏华统稿，研究生徐慧慧协助编写第1～4章，冷凯轩、王丁东协助编写第5～8章，孙渊、陈梦蝶协助收集第9～11章的资料。 由于编者水平有限，成书时间仓促，数字媒体技术的不断更新和发展，书中难免存在不妥和错漏之处，敬请读者批评指正。 4. 致谢 在本书的编写过程中，得到了清华大学出版社的大力支持，并得到电子科技大学本科课程建设方面的支持，在此表示感谢。 编者2023年1月

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