第一章 多媒体基础知识

1、第一章第一章 多媒体基础知识多媒体基础知识 1.1 多媒体基本概念多媒体基本概念 1.1.1 多媒体与多媒体技术多媒体与多媒体技术 多媒体（多媒体（Multimedia）一词来源于英文“多 样的（Multiple）”和“媒体（Media）”的合成。 在计算机领域中媒体指媒质媒质和媒介媒介。媒质是存 储信息的实体，例如磁盘、光盘、磁带、半导体存 储器等。媒介是传递信息的载体，例如数字、文字、 声音、图形和图像等。 媒体客观地表现了自然界和人类活动中的原始 信息。国际电信联盟远程通信标准化组ITU-T将媒 体分成感觉媒体、表示媒体、显示媒体、传输媒体、感觉媒体、表示媒体、显示媒体、传输媒体、 存储

2、媒体存储媒体五种类型。 1.感觉媒体感觉媒体 感觉媒体感觉媒体指能直接作用于人们的感觉器官，使人 产生直接感觉的媒体。感觉媒体通过听觉、视觉、触 觉进行表现，包括文本、图形、图像、动画、语音、 音乐等。 2.表示媒体表示媒体 表示媒体表示媒体是为了传送、表达感觉媒体而人为定义 的媒体。借助表示媒体，可以有效的存储或传送感觉 媒体。表示媒体表现为计算机中的数据格式，例如 ASCII编码、图像编码、声音编码、视频编码等。 3.显示媒体显示媒体 显示媒体显示媒体指用于通信中使电信号和感觉媒体之间 产生转换用的媒体。显示媒体用于输入、输出信息， 例如键盘、鼠标、麦克风、显示器、打印机等输入输 出设备。

3、 4.传输媒体传输媒体 传输媒体传输媒体是用于传输媒体信息的媒体。在计算机 系统中传输媒体表现为保证信息传输的网络介质，例 如电话线、电缆光纤等。 5.存储媒体存储媒体 存储媒体存储媒体是用于存放媒体信息的媒体。使用存储 媒体可以保存、读取媒体信息，常用存储媒体有纸张、 磁带、磁盘、光盘等。 通常将感觉媒体中各种成分的综合体，即文字、 图像、声音以及多种不同形式的表达方式的综合称为 多媒体多媒体。 现在人们所说的“多媒体”不仅指多种媒体信息 本身，而且还包括处理和应用各种媒体信息的相应技 术。因此，“多媒体”实际已成为“多媒体技术”的 同义语。 多媒体技术多媒体技术指把文本、图形、图像、音频、

4、视频、 动画等多种媒体信息通过计算机进行数字化采集、获 取、压缩/解压缩、编辑、存储等加工处理，再以单独 或合成形式表现出来的一体化技术。简而言之，多媒 体技术就是计算机综合处理各种媒体信息的技术。 1.1.2 多媒体技术的特性多媒体技术的特性 1.集成性集成性 多媒体技术的集成性指以计算机为中心综合处 理多种信息媒体，主要表现在两个方面。 一方面指将文本、图形、图像、音频、视频等各 种媒体信息有机地同步组合成为一个完整的多媒体信 息共同表达事物。 另一方面，集成性指对处理这些媒体信息的设备 或工具的集成。 2.实时性实时性 多媒体技术中集成的信息媒体中很多都与时间相 关，例如音频、视频、动画

5、等，这就决定了多媒体技 术必须有严格的时序要求和很高的速度要求。实时性 是传统的多媒体技术向更高层次的多媒体系统技术发 展过程中产生的新的特性和问题。随着计算机网络的 发展和普及，多媒体应用已经扩大到了网络范围，对 多媒体系统结构、各种媒体信息传输和同步、多媒体 应用服务等提出了更高的实时性要求。 3.交互性交互性 交互性是多媒体技术的关键特征，指用户可以 与计算机的多种信息媒体进行交互操作从而为用户 提供了更加有效地控制和使用信息的手段。 多媒体技术的交互性可以增加用户对信息的注 意力和理解力，延长信息保留时间，为用户提供更 加自然的信息存取手段。借助交互活动，用户可以 参与信息的组织和传播

6、过程，研究自己感兴趣的东 西并获得新的感受。 1.1.3 多媒体中的媒体元素多媒体中的媒体元素 1.文本文本 文本指各种文字，包括各种字体 、尺寸、格式 及色彩的文本。在多媒体应用系统中适当的组织使 用文字可以使显示的信息更容易理解。 多媒体应用中使用较多的是带有段落格式、字体 格式、边框等格式信息的文字。这些文字可以先使 用文本编辑软件例如Word制作，或使用图形图像制 作软件将文字编辑处理成图片，再输入到多媒体应 用程序中，也可以直接在多媒体创作软件中进行制 作。 2.图形图形 图形是指从点、线、面到三维空间的黑白或彩 色几何图。图形是计算机绘制的画面，图形文件中 记录图形的生成算法和图上

7、的某些特征点信息。 图形可以移动、旋转、缩放、扭曲，在放大时 不会失真。图形中的各个部分可以在屏幕上重叠显 示并保持各自的特征并可以分别控制处理。由于图 形文件只保存算法和特征点信息，文件占用的存储 空间较小 目前图形应用于制作简单线条的图画、工程制 图、制作艺术字等。 3.图像图像 图像是由图像输入设备例如数码相机、扫描仪捕 捉的实际场景画面，或者以数字化形式存储的任意画 面。 图像由排列成行列的像素点组成，计算机存储每 个像素点的颜色信息，因此图像也称为位图。图像显 示时通过显示卡合成显示。图像通常用于表现层次和 色彩比较丰富、包含大量细节的图，一般数据量都较 大，例如照片。 4.声音声音

8、 声音是携带信息的重要媒体。计算机获取、处理、 保存的人类能够听到的所有声音都称为音频，它包括噪 音、语音、音乐等。音频可以通过声卡和音乐编辑处理 软件采集、处理。储存下来的音频文件通过一定的音频 程序播放。 数字音频（Audio）可分为波形声音和MIDI音乐。 波形声音是对声音进行采样量化，将声音数字化后再处 理并保存，相应的文件格式是WAV文件或VOC文件。 MIDI音乐是符号化了的声音，它将乐谱可转变为符号媒 体形式。MIDI音乐记录再现声音的一组指令，由声卡将 指令还原成声音。MIDI音乐对应的文件格式有MID文件、 CMF文件等。 5.动画动画 动画是活动的画面，实质是一幅幅静态图像

9、的连续播 放。由于人类眼睛具有“视觉暂留”的特性，看到的画面 在1/24秒内不会消失，所以如果在一幅画面还没有消失前 播放出下一幅画面，就会给人造成一种流畅的视觉变化效 果，形成动画。 计算机动画按制作方法可以分成帧动画和造型动画。 从空间的视觉效果角度，计算机动画又可以分为平面动画 和三维动画。从播放效果角度划分，计算机动画还可以分 为顺序动画和交互式动画。目前常用的动画制作软件有 Flash、3ds max等。 6.视频视频 视频是由单独的画面序列组成，这些画面以每秒 超过24帧的速率连续地投射在屏幕上，使观察者产生 平滑连续的视觉效果。计算机中的视频信息是数字的， 可以通过视频卡将模拟视

10、频信号转变成数字视频信号、 进行压缩，存储到计算机中。播放视频时，通过硬件 设备和软件将压缩的视频文件进行解压。 视频标准主 要有NTSC制和PAL制两种。NTSC 标准为30fps，每帧 525行。PAL 标准为25fps，每帧625行。常用视频文件 格式有AVI、MPG、MOV等。 1.1.4 多媒体技术的应用多媒体技术的应用 教育培训教育培训 多媒体通信多媒体通信 过程模拟过程模拟 商业展示商业展示 电子出版电子出版 家庭娱乐家庭娱乐 1.1.5 多媒体技术的发展方向多媒体技术的发展方向 网络化网络化 智能化智能化 标准化标准化 多领域融合多领域融合 虚拟现实虚拟现实 1.2 多媒体计算

11、机系统组成多媒体计算机系统组成 1.2.1 多媒体计算机系统多媒体计算机系统 多媒体计算机系统多媒体计算机系统由多媒体硬件系统多媒体硬件系统和多多 媒体软件系统媒体软件系统组成。其中硬件系统包括计算机 主要配置、各种外部设备以及接口；软件系统 包括多媒体操作系统、驱动软件、多媒体数据 处理软件、多媒体创作工具、多媒体应用软件 等。 多媒体应 用软件 第六 层 多媒体 软件 系统 多媒体创 作软件 第五 层 多媒体数 据处理 软件 第四 层 多媒体核 心系统 软件 第三 层 多媒体计 算机硬 件 第二 层 多媒体 硬件 系统 多媒体外 围设备 第一 层 多媒体计算机系统组成结构 1.2.2 多媒

12、体硬件系统多媒体硬件系统 多媒体计算机系统由计算机主机、音频输入 /输出处理设备、视频输入/输出处理设备、存储设 备等部分组成。 主 机声 卡 麦 克 风 扬 声 器 收 录 机 MIDI合成器 视频卡 摄 像 机 录 像 机 显示器 静态图像输入 输出设备 （扫描仪、数码 相机、打印机） 存储设备 （CD-ROM、 大容量硬盘） 影 碟 机 多媒体硬件系统组成 目前使用最广泛的是多媒体个人计多媒体个人计 算机算机（Multimedia Personal Computer，简 称MPC），即具有多媒体功能的个人计 算机。多媒体个人计算机可以根据应用 需要有选择地进行配置。通常把配置了 声卡声卡

13、和CD-ROM驱动器的个人计算机称 为多媒体个人计算机。 MPC 1.0MPC 2.0MPC 3.0MPC 4.0 CPU80386 SX/1 6 80486 SX/2 5 Pentium 75Pentium 133 内存容量2MB4MB8MB16MB 硬盘容量80MB160MB850MB1.6GB CD-ROM速 度 1X2X4X10 x 声卡8位16位16位16位 图像256色65 535色16位真彩32位真彩 分辨率64048064048080060012801024 软驱1.44MB1.44MB1.44MB1.44MB 操作系统Windows 3.xWindows 3.xWindows

14、 95Windows 95 MPC技术规格技术规格 1.2.3 多媒体软件系统多媒体软件系统 1. 多媒体操作系统多媒体操作系统 多媒体操作系统是具有多媒体功能的操 作系统。除了完成操作系统的基本工作以外， 多媒体操作系统还必须具备对多媒体数据和 多媒体设备的管理和控制功能，负责多媒体 环境下多任务的调度、保证音频、视频同步 控制以及信息处理的实时性，提供多媒体信 息的各种基本操作和管理，使多媒体硬件和 软件协调地工作。 2.驱动程序驱动程序 多媒体驱动程序是多媒体计算机系统中直 接和硬件打交道的软件，它完成设备的初始化， 控制各种设备操作及设备的关闭等。 驱动程序一般常驻内存，每种多媒体硬件

15、 设备都有对应的驱动程序，安装驱动程序后， 硬件设备才能正常使用。 3.多媒体数据处理软件多媒体数据处理软件 多媒体数据处理软件是帮助用户编辑和 处理各种媒体数据的工具。例如声音录制、 编辑软件，图形图像处理软件，动画编辑制 作软件等。多媒体数据处理软件发展速度快、 应用前景广阔。常用的音频处理软件有 GoldWave、SoundEdit、CoolEdit等，图形图 像处理软件有CorelDraw、Photoshop等，动 画编辑软件有Flash、3D MAX等。 4.多媒体创作软件多媒体创作软件 多媒体创作工具是帮助用户制作多媒体 应用软件的工具，它们能够对文本、声音、 图像、视频等多种媒体

16、进行控制和管理，按 要求制作多媒体应用软件。常用多媒体创作 软件有Authorware、Director、Multimedia Tool Book等。 5.多媒体应用软件多媒体应用软件 多媒体应用软件是由专业人员利用多媒 体创作软件或计算机语言，组织编排大量的 多媒体数据完成的最终多媒体产品。多媒体 应用软件是直接面向用户的，涉及的应用领 域包括制造生产、教育培训、医疗卫生、广 告影视等社会生活中的各个方面。 1.2.4 多媒体的技术规格多媒体的技术规格 多媒体开发中涉及的标准很多，大致分 成三类：多媒体技术标准，包括JPEG、MPEG、 H.261、HyTime、MPEG、MPC等；多媒体通

17、 信标准，包括H.261、H.221、H.230、H.233、 H.242、H.320、H323V2、G.722、G.728和面 向多点会议的H.231、H.243等；CD-ROM标准， 例如索尼、飞利浦等公司制定的红皮书、黄皮 书、绿皮书、白皮书等标准。 1.3 多媒体关键技术多媒体关键技术 1.3.1 多媒体数据压缩技术多媒体数据压缩技术 数字化的图像、音频、视频的数据量非 常大，对数据的存储、信息的传输以及计算 机的运行速度都带来了极大的压力。使用数 据压缩技术减少信息的数据量，将信息以压 缩的形式进行存储和传输，既节省了存储空 间，又提高了通信干线的传输效率。 冗余信息类别：冗余信息类

18、别： 空间冗余 时间冗余 信息熵冗余 结构冗余 知识冗余 视觉听觉冗余 数据压缩时应该注意的问题： 压缩比要大，即压缩前后的信息存储量之比 要大； 恢复效果要好，要尽可能的恢复原始数据； 三是压缩算法要简单，压缩和解压速度要快， 尽可能做到实时压缩和解压。 数据压缩类型：数据压缩类型： 无损压缩 有损压缩 混合压缩 1.3.2 计算机专用芯片技术计算机专用芯片技术 多媒体计算机的专用芯片可分为两类： 一类是固定功能的专用芯片，另一类是可编 程数字信号处理器DSP芯片。 1.3.3 大容量信息存储技术大容量信息存储技术 光盘存储器存储量大、价格低廉、光盘介 质携带方便、可交换、数据保存寿命长，成

19、为 多媒体计算机中必不可少的设备。 由于存储在服务器上的数据量越来越大， 因此对服务器硬盘容量的需求迅速提高。为了 避免磁盘损坏而造成数据丢失，采用了相应的 磁盘管理技术，磁盘阵列就是在这种情况下诞 生的一种数据存储技术。这些大容量存储设备 为多媒体应用提供了便利条件。 1.3.4 多媒体输入输出技术多媒体输入输出技术 多媒体输入多媒体输入/输出技术输出技术包括媒体变换技术媒体变换技术、媒体媒体 识别技术识别技术、媒体理解技术媒体理解技术和媒体综合技术媒体综合技术。 媒体变换技术媒体变换技术是改变媒体的表现形式的技术。例 如使用视频卡、声卡等媒体变换设备将视频、声音等 信息变换为计算机可以存储

20、的二进制数据。 媒体识别技术媒体识别技术是对信息进行一对一的映像技术。 常用的媒体识别技术有语音识别技术和触摸屏技术等。 媒体理解技术媒体理解技术是对信息进行更进一步的分析处理 和理解信息内容的技术。例如自然语言理解技术、图 像理解技术、模式识别技术等。 媒体综合技术媒体综合技术是把低维信息表示映像成高维的模 式空间的技术。例如用语音合成器可以将语音的内部 表示综合为声音输出。 1.3.5 多媒体软件技术多媒体软件技术 1.多媒体操作系统多媒体操作系统 多媒体操作系统是多媒体软件的核心。它负责多 媒体环境下多任务的调度、保证音频、视频同步控制以 及信息处理的实时性，提供多媒体信息的各种基本操作

21、 和管理，具有对设备的相对独立性与可扩展性。多媒体 操作系统必须能够方便灵活的处理动态音频和视频，在 控制功能上要扩展到对录象机、音响、MIDI等声像设备 和CD-ROM光盘存储技术等的支持。另外，多媒体操作 系统要能处理多任务，易于扩充，要求数据存取与数据 格式无关，为用户提供统一友好的界面。目前常用的多 媒体操作系统有Windows、OS/2 和Macintosh。 2.多媒体素材采集与制作技术多媒体素材采集与制作技术 多媒体素材采集与制作主要包括采集并编辑各 种媒体数据。例如声音信号的录制、编辑和播放； 图像扫描及预处理；视频的采集及编辑；动画生成 编辑；音频视频信号的混合和同步等。 3

22、.多媒体创作工具及开发环境多媒体创作工具及开发环境 多媒体创作工具及开发环境应该具有操纵多媒 体信息，对各种多媒体素材进行全屏幕动态综合处 理的能力，支持应用开发人员创作多媒体应用软件。 目前常多媒体应用程序可以使用多媒体创作工具开 发，也可以使用程序设计语言开发。 4.多媒体应用程序开发技术多媒体应用程序开发技术 多媒体应用程序的开发需要将系统设计人员、 美术设计人员、音乐创作人员、计算机开发人员等 各方面人员集中到一起，他们的工作方法以及思考 问题的方法可能完全不同。如何对多媒体应用程序 的开发过程进行管理、协调各类人员之间的关系是 多媒体应用程序开发技术着重探讨的问题。 5.多媒体数据库管理技术多媒体数据库管理技术 多媒体数据库技术多媒体信息是结构型的，所以 传统的关系数据库已不适用于多媒体的信息管理， 需要从