第一章--多媒体技术概述

1.1多媒体技术基本概念

1.1.1媒体和多媒体

1.媒体

媒体是指媒介、传媒、媒质或介质，是中间物质。在计算机领域赋有两种含义：一是指用以存储传输信息的实体，如磁带、磁盘、光盘和半导体存储器、光纤等；另一种是指信息的载体，客观世界中存在着各种各样的不同的形式称作不同的信息媒体，如数字、文字、声音、图象和图形，多媒体技术中的媒体是指后者。

（1）媒体的分类

①感觉媒体（Perception Medium）：是一种使人产生感觉的媒体，它直接作用于人的感官，如眼、耳、鼻、舌、手等例如，语音、音乐、图形、图象、文字、动画、气味等等，他是人们的感觉器官所能感觉到的信息的自然种类。

②表示媒体（Representation Medium）：说明交换信息的类型，定义信息的特征。一般以编码的形式描述，如声音编码和文本编码等。

③呈（表）现媒体（Presentation Medium）：是人们用以获取信 息或再现信息的物理手段，输入或输出信息的设备。如显示器、打印机和音箱等输出设备，键盘、鼠标、扫描仪和摄象机等输入设备，都可称之为呈现媒体。

④存储媒体（Storage Medium）：存储数据的物理设备如磁盘、磁带、光盘、内存、Ｕ盘等。

⑤传输媒体（Transmission Medium）：传输数据的物理设备介质：如电缆（同轴、双绞线）、光纤（单模、多模）、无线电波等。

（2）常见的表示媒体

①视觉类媒体：包括位图图像、矢量图形、动画视频和符号等，通过视觉传递信息。

♣位图图像：如照片等信号原始形式。

♣矢量图形：对图像抽象化，如点、线、面等。

♣动画视频：连续静态图像在时间轴上不断变化。

♣符号：对信息的抽象，如ASCII码等。

②听觉类媒体：包括波形声音、语音和音乐等。

♣波形声音：是声音数字化的基础，可以采样量化。

♣语音：不仅是一种波形，还具有语言、语音学内涵。

♣音乐：符号化的声音。

③触觉类媒体：就是环境媒体，如人的皮肤感觉温度，人的身体感觉振动等。

（3）媒体的性质

①媒体的特点：媒体都有格式；不同媒体表达信息的特点和程度不同；媒体之间可以相互转化；媒体之间的关系也具有丰富信息。

②媒体空间性质：如可视媒体的显示位置、显示形式等。

③媒体时间性质：认知这个媒体所需的时间。

④媒体语义：如果要对一媒体进行比较、选择和合成，就需要对媒体赋予语义描述。

⑤媒体结合的影响：媒体之间可以相互支持或相互干扰。如视、听、触觉可相互结合。

⑥隐喻技术：模拟人做一些事物的过程和技能，并把这些挪到多媒体系统中实现，这种模拟就是隐喻技术。

2.多媒体

“多媒体”是指能够同时获取、处理、编辑、存储和展示两个以上不同类型信息媒体的技术。这些信息媒体包括文字、声音、图形、图像、动画和视频等。在计算机领域中的“多媒体”一词，不是指多种媒体本身，主要是指处理和应用多媒体的一整套技术。因此，多媒体实际上被当作“多媒体技术”的同义语。

1.1.2多媒体技术

1.多媒体技术定义：多媒体技术是利用计算机对文字、图像、图形、动画、音频、视频等多种信息进行综合处理、建立逻辑关系和人机交互作用的产物。

2.多媒体计算机：指能交互式综合处理多媒体信息的计算机。

3.多媒体系统：指能对文本、图形、图像、音频、动画和视频等多媒体信息，进行逻辑互连、获取、编辑、存储和播放等功能的一个计算机系统。

1.2多媒体特性与关键技术

1.2.1多媒体特性

1.多样性：指信息媒体的多样化。多媒体就是要把机器处理的信息多样化或多维化，使之在信息交互的过程中，具有更加广阔和自由的空间。

2.交互性：交互性是多媒体计算机技术的特色之一，多媒体计算机可与使用者进行交互性沟通。

3.实时性：多媒体系统在处理信息时需要有严格的时序要求和很高的处理速度。

4.集成性：多媒体计算机技术是结合文字、图形、影像、声音、动画等各种媒体的一种应用。多媒体计算机技术是建立在数字化处理的基础上。多媒体依其属性的不同可分成文字、音频及视频，其中文字包括各种字符，音频(Audio)可分为语音和音乐，视频(Video)可分为静止图像、动画和影像。多媒体计算机技术具有多种技术的系统集成性，基本上可以说是包含了当今计算机领域内最新的硬件技术和软件技术。

5.协同性：各种媒体之间必须有机地配合才能协调一致。

1.2.2关键技术

1.多媒体数据压缩技术

多媒体数据压缩和编码技术是多媒体系统的关键技术。多媒体系统具有综合处理声、文、图的能力，要求面向三维图形、立体声音、真彩色高保真全屏幕运动画面。

数字化的声音和图像数据量非常大，如果不压缩，则不能应用到实际中。例如，未经过压缩的视频信息存储在650MB的CD-ROM中，只能播放20s。

2.多媒体软硬件平台技术

多媒体计算机需要快速、实时完成视频和音频信息的压缩和解压缩、图像的特技效果、图形处理、语言信息处理，这些都要求有高速的芯片。

以多媒体操作系统为基础，为用户提供丰富的多媒体开发工具。

3.多媒体数据库技术

多媒体数据库管理系统能对多媒体数据进行有效的组织、管理和存取，并能实现对象的定义，数据的存取，数据库的运行控制，数据的组织、存储和管理，数据库的建立和维护，以及数据库在网络上的通信。

4.超文本与WEB技术

超文本是一种新颖的文本信息管理技术，是一个非线性的结构，以结点为单位组织信息，在结点与结点之间通过表示它们之间关系的链，加以连接构成表达特定内容的信息网络。

超媒体最早起源于超文本。在多媒体应用系统中，一般都提供一种机制或结构，使得不同的媒体能够有机地连接起来，用户可以按照自己设定的线路在各种媒体和信息中“航行”，这种连接机制或结构称为“超媒体”。

5.多媒体通信与分布处理技术

多媒体通信技术包含语音压缩、图像压缩和多媒体的混合传输技术。Internet上的多媒体信息离不开网络和通信技术

6.虚拟现实技术

是人与计算机之间进行交流的方法，指在人与计算机之间提供相当有效的逼真的三维交互接口。其具有多感知性、临场感、交互性、自主性。其应用如三维鼠标、数据手套、数据头盔显示器等。

7.智能多媒体技术

更加拟人化的高级智能计算技术。

1.3多媒体计算机系统

1.3.1多媒体硬件

1.音频设备

声卡是由音频技术范围内的各类电路做成的芯片组成的，插入计算机主板的扩展槽内，实现计算机的声音功能。有的多媒体计算机将声卡部件直接焊接在主板上。

声卡的主要功能是录制、编辑、回放数字音频文件、控制各声源的音量并加以混合，在记录和回放数字音频文件时对声音文件进行压缩和解压缩，采用语音合成技术实现初步的语音合成与识别、提供MIDI接口、输出功率放大等功能。

声卡的类型

根据声音采样量的二进制位数确定，通常分为8位、12位、16位、32位或更高。位数越高，其量化精度越高，音质也越好，但占用空间越多。

声卡涉及到以下3个主要技术指标：

采样频率：应当支持11.025 kHz、22.05 kHz和44.1 kHz。

采样数据位数：8位、12位、16位和32位。

声道数：单声道和多声道。

2.图像设备

图像设备负责采集、加工和处理各种格式的图像素材。输入图像需要扫描仪，数码相机等，输出图像需要打印机等。

3.视频设备

视频卡是基于个人计算机的一种多媒体信号的处理平台。它可以汇集视频源、音频源、激光视盘机、录像机、摄像机等信息，进行编辑存储、输出等操作。

多媒体视频卡按功能可以分为图像加速卡、播放卡、捕捉卡、播放/捕捉卡和电视卡等。

4.CD-ROM驱动器

CD-ROM驱动器是多媒体计算机应用的关键技术之一。为了存储大量的影像、声音、动画、程序数据和高分辨率的图像信息，必须使用容量大、体积小、价格低的CD-ROM盘片。否则多媒体无法得到推广。

按CD-ROM驱动器的传输速率，CD-ROM驱动器分为单速(150 KB/s)、双倍速(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多媒体软件

1.声音处理软件：Adobe Audition

2.图像处理软件：Photoshop

3.视频处理软件：Premiere

4.动画制作软件： Flash

5.多媒体创作软件：Authorware

1.4多媒体技术的发展和应用

1.4.1 多媒体技术发展历程和前景

1.1984年，美国Apple（苹果）公司首创计算机处理图像。使用Bitmap（位图）描述图像，实现了图像简单处理。Macintosh操作系统首次采用了图形用户界面：Windows（窗口）、Icon（图标）理念、图形化人机接口标准。

2.1985年，美国Commodore公司首创多媒体计算机系统Amiga。同年，激光只读存储器CD-ROM问世，对多媒体技术的发展起到了决定性的推动作用。在这一时期，CDDA技术（Compact Disk Digital Audio）趋于成熟，具备了处理和播放高质量数字音响的能力。

3.1986年3月，荷兰PHILIPS公司和日本SONY公司共同制定了CD-I（Compact Disc Interactive）交互式激光盘系统标准：允许一片直径5英寸的激光盘存储650MB的数字信息。

4.1987年3月，RCA公司制定了DVI(Digital Video Interactive)标准：交互式视频技术的规范化和标准化，可存储静止图像、活动图像、声音等多种信息模式。同年，美国Apple公司开发了Hyper Card（超级卡），该卡安装在苹果计算机中，具备快速、稳定处理多媒体信息的能力。

5.1990年11月，美国Microsoft公司和PHILIPS等公司成立多媒体个人计算机市场协会(Multimedia PC Maketing Council)。协会主要任务：制定多媒体计算机的“MPC标准”。 对计算机多媒体功能所需的软硬件最低标准、量化指标，以及升级规范等进行规范。

6.1991年，多媒体个人计算机市场协会提出MPC1标准。这是全球计算机业界共同遵守的标准，促进了MPC的标准化和生产销售，使多媒体个人计算机成为一种新的流行趋势。

7.1993年5月，多媒体个人计算机市场协会公布了MPC2标准。该标准对声音、图像、视频和动画的播放、Photo CD做了新的规定。此后，多媒体个人计算机市场协会演变成：多媒体个人计算机工作组（Multimedia PC Working Group）。

8.1995年6月，多媒体个人计算机工作组公布了MPC3标准。该标准制定了视频压缩技术MPEG的技术指标，使视频播放技术更加成熟和规范化，制定了采用软件进行视频数据解压缩等技术标准。同年，美国Microsoft公司的Windows 95操作系统问世。国际互联网络Internet兴起，促进了多媒体技术的发展。

1.4.2 多媒体技术的应用

1.教育（形象教学、模拟展示）

2.人工智能模拟（生物、人类智能模拟）

3.影视娱乐业（电影特技、变形效果）

4.旅游（景点介绍）

5.医疗（远程诊断、远程手术）

6.商业广告（特技合成、大型演示）