第一章--多媒體技術概述

1.1多媒體技術基本概念

1.1.1媒體和多媒體

1.媒體

媒體是指媒介、傳媒、媒質或媒體，是中間物質。在計算機領域賦有兩種含義：一是指用以存儲傳輸資訊的實體，如錄音帶、磁盤、CD光牒和半導體存儲器、光纖等；另一種是指資訊的載體，客觀世界中存在着各種各樣的不同的形式稱作不同的資訊媒體，如數字、文字、聲音、圖象和圖形，多媒體技術中的媒體是指後者。

（1）媒體的分類

①感覺媒體（Perception Medium）：是一種使人産生感覺的媒體，它直接作用于人的感官，如眼、耳、鼻、舌、手等例如，語音、音樂、圖形、圖象、文字、動畫、氣味等等，他是人們的感覺器官所能感覺到的資訊的自然種類。

②表示媒體（Representation Medium）：說明交換資訊的類型，定義資訊的特征。一般以編碼的形式描述，如聲音編碼和文本編碼等。

③呈（表）現媒體（Presentation Medium）：是人們用以擷取信 息或再現資訊的實體手段，輸入或輸出資訊的裝置。如顯示器、列印機和音箱等輸出裝置，鍵盤、滑鼠、掃描器和攝象機等輸入裝置，都可稱之為呈現媒體。

④存儲媒體（Storage Medium）：存儲資料的實體裝置如磁盤、錄音帶、CD光牒、記憶體、Ｕ盤等。

⑤傳輸媒體（Transmission Medium）：傳輸資料的實體裝置媒體：如電纜（同軸、雙絞線）、光纖（單模、多模）、無線電波等。

（2）常見的表示媒體

①視覺類媒體：包括位圖圖像、矢量圖形、動畫視訊和符号等，通過視覺傳遞資訊。

♣位圖圖像：如照片等信号原始形式。

♣矢量圖形：對圖像抽象化，如點、線、面等。

♣動畫視訊：連續靜态圖像在時間軸上不斷變化。

♣符号：對資訊的抽象，如ASCII碼等。

②聽覺類媒體：包括波形聲音、語音和音樂等。

♣波形聲音：是聲音數字化的基礎，可以采樣量化。

♣語音：不僅是一種波形，還具有語言、語音學内涵。

♣音樂：符号化的聲音。

③觸覺類媒體：就是環境媒體，如人的皮膚感覺溫度，人的身體感覺振動等。

（3）媒體的性質

①媒體的特點：媒體都有格式；不同媒體表達資訊的特點和程度不同；媒體之間可以互相轉化；媒體之間的關系也具有豐富資訊。

②媒體空間性質：如可視媒體的顯示位置、顯示形式等。

③媒體時間性質：認知這個媒體所需的時間。

④媒體語義：如果要對一媒體進行比較、選擇和合成，就需要對媒體賦予語義描述。

⑤媒體結合的影響：媒體之間可以互相支援或互相幹擾。如視、聽、觸覺可互相結合。

⑥隐喻技術：模拟人做一些事物的過程和技能，并把這些挪到多媒體系統中實作，這種模拟就是隐喻技術。

2.多媒體

“多媒體”是指能夠同時擷取、處理、編輯、存儲和展示兩個以上不同類型資訊媒體的技術。這些資訊媒體包括文字、聲音、圖形、圖像、動畫和視訊等。在計算機領域中的“多媒體”一詞，不是指多種媒體本身，主要是指處理和應用多媒體的一整套技術。是以，多媒體實際上被當作“多媒體技術”的同義語。

1.1.2多媒體技術

1.多媒體技術定義：多媒體技術是利用計算機對文字、圖像、圖形、動畫、音頻、視訊等多種資訊進行綜合處理、建立邏輯關系和人機互動作用的産物。

2.多媒體計算機：指能互動式綜合處理多媒體資訊的計算機。

3.多媒體系統：指能對文本、圖形、圖像、音頻、動畫和視訊等多媒體資訊，進行邏輯互連、擷取、編輯、存儲和播放等功能的一個計算機系統。

1.2多媒體特性與關鍵技術

1.2.1多媒體特性

1.多樣性：指資訊媒體的多樣化。多媒體就是要把機器處理的資訊多樣化或多元化，使之在資訊互動的過程中，具有更加廣闊和自由的空間。

2.互動性：互動性是多媒體計算機技術的特色之一，多媒體計算機可與使用者進行互動性溝通。

3.實時性：多媒體系統在處理資訊時需要有嚴格的時序要求和很高的處理速度。

4.內建性：多媒體計算機技術是結合文字、圖形、影像、聲音、動畫等各種媒體的一種應用。多媒體計算機技術是建立在數字化處理的基礎上。多媒體依其屬性的不同可分成文字、音頻及視訊，其中文字包括各種字元，音頻(Audio)可分為語音和音樂，視訊(Video)可分為靜止圖像、動畫和影像。多媒體計算機技術具有多種技術的系統內建性，基本上可以說是包含了當今計算機領域内最新的硬體技術和軟體技術。

5.協同性：各種媒體之間必須有機地配合才能協調一緻。

1.2.2關鍵技術

1.多媒體資料壓縮技術

多媒體資料壓縮和編碼技術是多媒體系統的關鍵技術。多媒體系統具有綜合處理聲、文、圖的能力，要求面向三維圖形、立體聲音、真彩色高保真全螢幕運動畫面。

數字化的聲音和圖像資料量非常大，如果不壓縮，則不能應用到實際中。例如，未經過壓縮的視訊資訊存儲在650MB的CD-ROM中，隻能播放20s。

2.多媒體軟硬體平台技術

多媒體計算機需要快速、實時完成視訊和音頻資訊的壓縮和解壓縮、圖像的特技效果、圖形處理、語言資訊處理，這些都要求有高速的晶片。

以多媒體作業系統為基礎，為使用者提供豐富的多媒體開發工具。

3.多媒體資料庫技術

多媒體資料庫管理系統能對多媒體資料進行有效的組織、管理和存取，并能實作對象的定義，資料的存取，資料庫的運作控制，資料的組織、存儲和管理，資料庫的建立和維護，以及資料庫在網絡上的通信。

4.超文本與WEB技術

超文本是一種新穎的文本資訊管理技術，是一個非線性的結構，以結點為機關組織資訊，在結點與結點之間通過表示它們之間關系的鍊，加以連接配接構成表達特定内容的資訊網絡。

超媒體最早起源于超文本。在多媒體應用系統中，一般都提供一種機制或結構，使得不同的媒體能夠有機地連接配接起來，使用者可以按照自己設定的線路在各種媒體和資訊中“航行”，這種連接配接機制或結構稱為“超媒體”。

5.多媒體通信與分布處理技術

多媒體通信技術包含語音壓縮、圖像壓縮和多媒體的混合傳輸技術。Internet上的多媒體資訊離不開網絡和通信技術

6.虛拟現實技術

是人與計算機之間進行交流的方法，指在人與計算機之間提供相當有效的逼真的三維互動接口。其具有多感覺性、臨場感、互動性、自主性。其應用如三維滑鼠、資料手套、資料頭盔顯示器等。

7.智能多媒體技術

更加拟人化的進階智能計算技術。

1.3多媒體計算機系統

1.3.1多媒體硬體

1.音頻裝置

聲霸卡是由音頻技術範圍内的各類電路做成的晶片組成的，插入計算機主機闆的擴充槽内，實作計算機的聲音功能。有的多媒體計算機将聲霸卡部件直接焊接在主機闆上。

聲霸卡的主要功能是錄制、編輯、回放數字音頻檔案、控制各聲源的音量并加以混合，在記錄和回放數字音頻檔案時對聲音檔案進行壓縮和解壓縮，采用語音合成技術實作初步的語音合成與識别、提供MIDI接口、輸出功率放大等功能。

聲霸卡的類型

根據聲音采樣量的二進制位數确定，通常分為8位、12位、16位、32位或更高。位數越高，其量化精度越高，音質也越好，但占用空間越多。

聲霸卡涉及到以下3個主要技術名額：

采樣頻率：應當支援11.025 kHz、22.05 kHz和44.1 kHz。

采樣資料位數：8位、12位、16位和32位。

聲道數：單聲道和多聲道。

2.圖像裝置

圖像裝置負責采集、加工和處理各種格式的圖像素材。輸入圖像需要掃描器，數位相機等，輸出圖像需要列印機等。

3.視訊裝置

視訊卡是基于個人計算機的一種多媒體信号的處理平台。它可以彙集視訊源、音頻源、雷射視盤機、錄像機、錄影機等資訊，進行編輯存儲、輸出等操作。

多媒體視訊卡按功能可以分為圖像加速卡、播放卡、捕捉卡、播放/捕捉卡和電視卡等。

4.CD-ROM驅動器

CD-ROM驅動器是多媒體計算機應用的關鍵技術之一。為了存儲大量的影像、聲音、動畫、程式資料和高分辨率的圖像資訊，必須使用容量大、體積小、價格低的CD-ROM盤片。否則多媒體無法得到推廣。

按CD-ROM驅動器的傳輸速率，CD-ROM驅動器分為單速(150 KB/s)、雙倍速(300 KB/s)、三倍速(450 KB/s)、四倍速(600 KB/s)、六倍速(900 KB/s)、八倍速(1200 KB/s)、十倍速(1500KB/s)、四十倍速等。

1.3.2多媒體軟體

1.聲音處理軟體：Adobe Audition

2.圖像處理軟體：Photoshop

3.視訊處理軟體：Premiere

4.動畫制作軟體： Flash

5.多媒體創作軟體：Authorware

1.4多媒體技術的發展和應用

1.4.1 多媒體技術發展曆程和前景

1.1984年，美國Apple（蘋果）公司首創計算機處理圖像。使用Bitmap（位圖）描述圖像，實作了圖像簡單處理。Macintosh作業系統首次采用了圖形使用者界面：Windows（視窗）、Icon（圖示）理念、圖形化人機接口标準。

2.1985年，美國Commodore公司首創多媒體計算機系統Amiga。同年，雷射隻讀存儲器CD-ROM問世，對多媒體技術的發展起到了決定性的推動作用。在這一時期，CDDA技術（Compact Disk Digital Audio）趨于成熟，具備了處理和播放高品質數字音響的能力。

3.1986年3月，荷蘭PHILIPS公司和日本SONY公司共同制定了CD-I（Compact Disc Interactive）互動式激CD光牒系統标準：允許一片直徑5英寸的激CD光牒存儲650MB的數字資訊。

4.1987年3月，RCA公司制定了DVI(Digital Video Interactive)标準：互動式視訊技術的規範化和标準化，可存儲靜止圖像、活動圖像、聲音等多種資訊模式。同年，美國Apple公司開發了Hyper Card（超級卡），該卡安裝在蘋果計算機中，具備快速、穩定處理多媒體資訊的能力。

5.1990年11月，美國Microsoft公司和PHILIPS等公司成立多媒體個人計算機市場協會(Multimedia PC Maketing Council)。協會主要任務：制定多媒體計算機的“MPC标準”。 對計算機多媒體功能所需的軟硬體最低标準、量化名額，以及更新規範等進行規範。

6.1991年，多媒體個人計算機市場協會提出MPC1标準。這是全球計算機業界共同遵守的标準，促進了MPC的标準化和生産銷售，使多媒體個人計算機成為一種新的流行趨勢。

7.1993年5月，多媒體個人計算機市場協會公布了MPC2标準。該标準對聲音、圖像、視訊和動畫的播放、Photo CD做了新的規定。此後，多媒體個人計算機市場協會演變成：多媒體個人計算機工作組（Multimedia PC Working Group）。

8.1995年6月，多媒體個人計算機工作組公布了MPC3标準。該标準制定了視訊壓縮技術MPEG的技術名額，使視訊播放技術更加成熟和規範化，制定了采用軟體進行視訊資料解壓縮等技術标準。同年，美國Microsoft公司的Windows 95作業系統問世。國際網際網路絡Internet興起，促進了多媒體技術的發展。

1.4.2 多媒體技術的應用

1.教育（形象教學、模拟展示）

2.人工智能模拟（生物、人類智能模拟）

3.影視娛樂業（電影特技、變形效果）

4.旅遊（景點介紹）

5.醫療（遠端診斷、遠端手術）

6.商業廣告（特技合成、大型示範）