多媒体技术的基本知识

第1章

多媒体技术的基本知识

本章将介绍多媒体技术的基本知识，包括多媒体的概念、多媒体信息的处理等。通过本章的学习，使读者对多媒体技术有一个初步的了解。

多媒体技术与多媒体计算机

多媒体信息处理

多媒体作品创作的原则和步骤

多媒体创作工具的概述

1.1多媒体技术与多媒体计算机

多媒体技术是当前倍受人们关注的热点之一，因为它是计算机技术发展的一个趋势，它的出现改变了人类的信息交流方式，因此，了解和掌握多媒体技术是现代人工作和生活中必不可少的内容。

1.1.1多媒体技术

多媒体技术是信息技术发展的必然结果，下面进行具体的介绍。

1．多媒体技术的概念

多媒体是指多种信息组合，而多媒体技术是指计算机综合处理文本、图形图像、声音、视频等多种媒体数据集成系统，具有交互性的信息处理技术。它是计算机信息处理、人机交互的技术、是关于多种媒体和多种综合应用的技术。

2．多媒体技术的特征

多媒体技术应用比较广泛，其主要特征如下：

（1）是信息交流和传播的媒体。它与电视、报纸、杂志等媒体的功能是相同的。

（2）是人—机交互式的媒体。主要是指计算机的“交互性”，容易实现人—机交互功能。

（3）传播信息的种类多，如文字、声音、图形图像、动画等。

3．多媒体的基本特性

多媒体的基本特性包括交互性、多样性和集成性。

（1）交互性：为用户提供有效控制和使用信息的手段。事实上，信息媒体的交互性是由用户需求决定的。

（2）多样性：多种信息媒体可以使信息在交换时有灵活的方式，使计算机处理的信息多样化，且具有拟人

化的特征，容易控制和操作。

（3）集成性：它是信息系统的飞跃，可以处理多种信息媒体。集成性的主要表现有两个方面：一方面是多种信息的集成，把信息看成一个有机整体，采用多途径获取信息、统一的格式存储信息、组织与合成信息等手段，对信息进行集成化处理；另一方面是处理设备的集成，把不同功能、种类的设备集成在一起，使其完成信息处理工作。

4．多媒体技术的应用前景

多媒体技术是具有渗透性的技术，因此多媒体技术的发展和应用日新月异，突飞猛进。多媒体技术的应用广泛，其应用主要包括以下几个方面：

（1）教育与培训：多媒体系统的形象化和交互性可为学习者提供全新的学习方式。多媒体的交互教学，改变了传统的教学模式，不仅教材丰富生动，教育形式灵活，而且富有真实感，能激发人的学习积极性。

（2）电子出版物：光盘出版物使作品中包含文字、声音、图形图像等，同时使出版物的体积大大缩小。

（3）娱乐应用：电脑游戏、VCD等都可在计算机的多媒体应用中体现，计算机产品与家电娱乐产品的区别越来越小。

（4）视频会议：视频会议系统提供的功能可以实现与参加会议者之间的随意交流。它的应用是多媒体技术最重大的贡献之一，这种应用比传统的电话会议优越得多。

（5）咨询中心：咨询中心可在旅游、邮电、交通、商业、宾馆等公共场所，通过多媒体技术提供

高效的咨询服务。

5．多媒体技术的研究方向

多媒体技术的研究目前主要体现为以下两方面：

（1）家庭教育和个人娱乐是目前国际多媒体市场的主流。

（2）多媒体通信和分布式多媒体系统是多媒体技术今后的发展方向。

目前的多媒体技术应用正从基于CD-ROM的单机系统向以网络为中心的多媒体应用过渡，随着高速网络成本下降，多媒体通信关键技术的突破，在多媒体通信网上提供的多种媒体服务业会对信息社会带来重要的影响。

从长远观点来看，进一步提高多媒体计算机系统的智能性是不变的主题。发展智能多媒体技术包括很多方面，如文字的识别和输入、自然语言的理解和机器语言的翻译、知识工程和人工智能等。虚拟现实技术是在计算机系统环境下，集视、听、说等多感觉器官的功能于一体的综合体。把虚拟现实技术推广应用到各个领域，可带动各领域实现可视仿真。这些问题的任何一点新的突破都可能对多媒体技术发展产生很大的影响。

1.1.2多媒体计算机

多媒体计算机是指能对文字、声音、图形图像、包括视频等多种媒体信息进行处理的计算机系统，即具有多媒体功能的计算机。

多媒体计算机系统不是单一的技术，而是多种信息技术的集成，是把多种技术综合应用到一个计算机系统中，以实现多媒体信息的输入、加工处理、输出等多种功能。一个完整的多媒体计算机系统由多媒体计算机硬件和多媒体计算机软件两部分组成。

1．硬件系统

多媒体计算机的硬件除了处理器、主板、软盘驱动器、硬盘驱动器、显示器、网卡等以外，还要有声卡、话筒和有源音箱、视频采集卡、扫描仪和数码相机、光盘驱动器。

2．软件系统

多媒体计算机的软件包括多媒体的操作系统、多媒体编辑工具和多媒体软件的创作工具，常用的多媒体操作系统是Microsoft的Windows系列和Apple公司PowerMacintosh机器上的MacOS等。

目前常用的多媒体作品的开发工具主要有以下两大类：

（1）可视化编程语言，如Microsoft公司的VisualBasic等。可视化编程语言功能强大，但必须学习掌握

大量的计算机高级语言和相关的专业知识。

（2）多媒体创作工具，如Microsoft公司PowerPoint、

美国Macromedia公司的Authorware等。此类开发工具容易掌握，开发效率高，所以倍受多媒体开发人和爱好者青睐。

多媒体编辑工具包括字的处理软件，如WPSOffice和Word，绘图软件CorelDraw，图像处理软件Photoshop，动画制作软件3DSMAX，Flash等。

3．多媒体计算机标准

多媒体计算机MPC标准有4个，即MPC标准的4个级别，如表1.1所示。

表1.1MPC标准1.2多媒体信息处理

多媒体信息融合了文字、声音、图形图像等多种媒体形式的数据信息。为了达到声像结合的效果，就应该对静态、动态的图像数据和实时的音频、视频数据进行处理，以实现数据的采集、存储、传输和回放。

1.2.1音频处理

音频是多媒体设计中的常用素材，如背景音乐、按钮音效以及对解说配音等。音频信息的处理主要表现在数据采样和编辑加工两个方面。其中，数据采样的作用是把自然声转换成计算机能够处理的数据音频信号。

1．声音的基本概念

声音是人们用来传递信息最方便、最熟悉的方式，它是携带信息的极其重要的媒体。声音是通过一定介质（如空气、水等）传播的一种连续的波，在物理学称为声波。声音有3个指标：

（1）振幅：波的高低幅度，表示声音的强弱。

（2）周期：两个相邻波之间的时间长度。

（3）频率：每秒钟振动的次数，以Hz为单位。

2．数字音频文件的存储格式

在多媒体技术中，存储声音信息的文件格式主要有两种：WAV格式和MIDI格式。

（1）WAV文件。WAV文件也称为波形文件，是Windows所使用的标准数字音频，文件的扩展名是WAV。它是对实际声音进行采样所得到的数据。

可用一些声音工具软件（如Windows中的录音机）对其进行处理，如加快或放慢放音速度，对声音进行重新组合等。

（2）MIDI文件。MIDI是MusicalInstrumentDigitalInterface（乐器数字接口）的缩写，MIDI文件的扩展名为MID。MIDI文件不对音乐进行采样，而是将音乐的每个音符记录为一个数字，因此文件小。

（3）其他文件格式。其他文件格式还包括VOC文件、AU文件、MOD文件等。

3．声音的录制

在许多场合需要对多媒体对象进行语音解说，利用Windows自带的“录音机”采集声音。使用录音机程序可以播放和录制声音，还可以根据需要对录制的声音进行编辑。

用“录音机”采集声音，一般需经过两个步骤：

（1）设置录音属性，其具体的操作步骤如下：

1）选择“开始”→“程序”→“附件”→“娱乐”→“录音机”命令，打开“声音-录音机”窗口，如图1.2.1所示。图1.2.1“声音-录音机”窗口2）在该窗口中选择“文件”→“属性”命令，弹出“声音的属性”对话框，如图1.2.2所示。

图1.2.2“声音的属性”对话框3）在该对话框中打开“详细资料”选项卡，单击“立即转换”按钮，弹出“声音选定”对话框，如图1.2.3所示。

图1.2.3“声音选定”对话框4）在该对话框中可以调整WAV文件的采样频率、量化字长、声道数和编码方法。

编码方法一般取默认值PCM即可；在“名称”下拉列表中有系统预定义的3种格式：CD音质、电话质量和收音质量。在这里选择“收音质量”选项。

5）确定了声音属性后，就可以开始录音了。

（2）录音：要录制声音，先将麦克风连接到声卡上，然后进行录制：

1）在“声音-录音机”窗口中选择“文件”→“新建”命令。

2）打开麦克风，单击“录音”按钮，开始录音。

3）录制完毕，单击“停止”按钮。

4）选择菜单栏中“文件”→“保存”命令，可进行保存。

在录音之前可能指定录音的音质，即设置声音的采样频率和样本大小。选择“编辑”→“音频属性”命令，弹出“声音属性”对话框，如图1.2.4所示，在该对话框中选择所需的音质即可。

图1.2.4“声音属性”对话框4．声音的编辑

通过录音得到WAV文件后，有时不能直接使用，还需要对声音进行编辑加工。如根据需要对声音进行剪辑，或进行特殊的效果处理，以确保达到最佳品质。

下面介绍最常用的操作：剪辑文件和对文件做特效处理。

（1）剪辑文件。

1）在“声音-录音机”窗口中选择“文件”→“打开”命令，打开要编辑的声音文件。

2）单击“播放”按钮，试听声音文件。由于播放

速度快，可拖动位置指示条来定位时间标度。

3）分别定位于1.81s和25.06s，并选择“编辑”

→“删除当前位置以前的内容”或“删除当前位置以后

的内容”命令，去除掉声音文件中多余的头尾部分，

最后形成1.81～25.06s长度的录音剪辑。

4）对播放剪辑后的效果如果不满意，可以继续

剪辑。选择“文件”→“还原”命令，取消前面所做的全

部编辑工作。

5）保存文件，结束剪辑操作。

（2）对文件做特效处理。

1）先打开一个文件，移动位置指示条到需要插入的位置，选择“编辑”→“插入文件”命令，再打开一个声音文件，即可完成外部声音文件在指定位置的插入。然后分别在11.67s，17.27s和最后插入第二个声音，试听播放效果，可以连接两个声音文件。

2）继续上一步骤，先移动位置指示条到需开始

混音的位置（0.69s），选择“编辑”→“与文件混合”命令，再打开第3个声音文件，即可完成外部声音文件在指定位置的合成混音，试听播放效果，可以将两个声音文件混音。

3）选择“效果”→“提高音量”或“降低音量”命令，可调整整个声音文件的音量，调整的幅度是25%。

4）选择“效果”→“加速”或“减速”命令，可改变声音的播放时间，即调整速度，调整的幅度是100%。

5）选择“效果”→“添加回音”命令，可使声音增加空间感，即添加回音。

6）选择“效果”→“反向”命令，可改变声音的起始方向。选择“编辑”→“粘贴插入”或“粘贴混合”命令都是从剪贴板中插入或者混合声音。

7）在调整音量和回音后，即可存盘。

5．声音格式的转换

（1）MP3与WAV格式的互换。下面介绍将MP3格式的声音文件转换为WAV格式的声音文件，其转换的操作步骤如下：

1）用录音机打开要转换的WAV格式文件，如图1.2.5所示。

图1.2.5打开WAV声音文件

2）选择“文件”→“另存为”命令，弹出“另存为”对话框，如图1.2.6所示。

图1.2.6“另存为”对话框3）单击“更改”按钮，弹出“声音选定”对话框，如图1.2.7所示。

图1.2.7“声音选定”对话框4）在“声音选定”对话框中的“格式”下拉列表中，选择“MPEGLayer-3”选项，单击“确定”按钮即可。

5）在“另存为”对话框中的“文件名”下拉列表框中输入名称，且加上后缀.mp3，如图1.2.8所示。图1.2.8设置文件名6）单击“保存”按钮，弹出一个进度条，如图1.2.9所示。

图1.2.9进度条（2）其他格式的互换。有时需要将MIDI与WAV格式的文件相互转换，从网上下载相应的软件安装使用。假如用户计算机中没有安装MP3播放器，同样可下载MP3TOEXE工具软件将MP3文件转换成可直接执行的EXE文件。

6．音量调节

声音的音量大小是可以调节的，其方法有以下两种：

（1）单击任务栏右下角的“音量”图标，可弹出一个音

量调整的面板，如图1.2.10所示。在该面板中，如果选中

“静音”复选框，音箱就没有播放声音。

图1.2.10音量面板

（2）双击任务栏右下角的“音量”图标，或者选择“开始”→“程序”→“附件”→“娱乐”→“音量控制”命令，打开“音量控制”窗口，如图1.2.11所示。

根据声音来源，在此窗口中可以单独调整某种声音。第一列的“音量控制”是控制计算机声卡输出的总音量，如果选中“全部静音”复选框，或者音量调到最低，其他几项无论怎样调整，也不会有声音。

图1.2.11“音量控制”窗口1.2.2图像处理

在多媒体制作中，图像也是最常用的媒体。图形图像包含的信息具有直观、易于理解、信息量大等特点。图像处理实际上是通过ACDSee软件或者画图工具对图像进行编辑以及格式转换。

1．图像的存储格式

（1）图像的静态格式：主要有BMP，PSD，JPEG，GIF，TIFF，EPS，PNG，PCX等。

（2）图像的动态格式：主要有AVI，MPG，MOV等。

2．图像的编辑

（1）改变图像大小。启动ACDSee应用程序，打开需

要改变大小的图像文件。选择“工具”→“调整大小”命令，弹

出“图像高速大小”对话框，如图1.2.12所示。用户根据实际的需要，在该对话框中可以进行相关设置。

图1.2.12“图像调整大小”对话框（2）使用画图工具为图像添加文字。使用画图工具为图像添加文字的步骤如下：

1）选择“开始”→“程序”→“附件”→“画图”命令，打开系统画图工具。

2）选择“文件”→“打开”命令，弹出“打开”对话框，如图1.2.13所示。

图1.2.13“打开”对话框3）在该对话框中选择所需的图像文件，单击“打开”按钮，如图1.2.14所示。

图1.2.14打开的图像文件4）单击“工具”栏中的“文本”按钮，在图像上输入图像标题，并设置文字的颜色、字体等，如图1.2.15所示。

图1.2.15在图像上输入图像标题3．图像的格式转换

打开ACDSee软件，从文件列表中选择所需的图

像文件，在上面单击鼠标右键，从弹出的快捷菜单中

选择“转换图像格式”命令，弹出“图像格式转换”对话框，如图1.2.16所示。在该对话框中提供有12种图像

输出格式：BMP，GIF，IFF，PSD，JPG，PCX，PNG，RAS，RSB，SGI，TGA和TIFF。

选择转换后的目标图像文件格式，对目标格式的属性等进行设置，单击“确定”按钮，即可转换图像的文件格式。

图1.2.16“图像格式转换”对话框1.2.3视频处理

视频是将多幅独立图像组成的序列按照一定的速率连续播放，利用视觉暂留现象在人的眼前呈现出连续运动的画面，电影和电视都属于视频范畴。

在视频信息的处理系统中，由于计算机只能处理和显示数字视频信息，所以首先需要解决的问题是将模拟视频信号转换成数字视频信号。

1．视频的播放

视频的播放工具比较多，在此介绍以下常用播放工具的使用方法。

（1）WindowsMediaPlayer播放器。

1）选择“开始”→“程序”→“附件”→“WindowsMediaPlayer”命令，打开“WindowsMediaPlayer”播放器，如图1.2.17所示。

图1.2.17“WindowsMediaPlayer”播放器

2）选择“文件”→“打开”命令，在弹出“打开”对话框中选择所需的视频文件。

3）利用播放器下面的播放控制按钮可以控制视频节目的播放。

（2）豪杰超级解霸播放器。

1）选择“开始”→“程序”→“豪杰超级解霸”→“豪杰超级解霸命令”，打开如图1.2.18所示的界面。

2）单击界面中的不同按钮，即可进入相应的界面。

图1.2.18豪杰超级解霸播放器的界面2．视频的转换

视频转换是指不同格式的视频文件之间的相互转换。

（1）转换AVI文件为MPEG文件。

1）选择“开始”→“程序”→“豪杰超级解霸3000”→“实用工具集”→“常用工具”→“AVI转MPEG”命令，弹出“AVI转MPEG”对话框，如图1.2.19所示。

图1.2.19“AVI转MPEG”对话框2）单击“打开文件”按钮，选择所要转换的AVI视频文件，如图1.2.20所示。

3）在该对话框中可以设置输出文件的大小、声音属性、输出目录等，同时也可以对某段内容进行压缩。

4）单击“开始播放”按钮，在状态栏上会显示压缩进度，直至文件转换完毕。

图1.2.20“AVI转MPEG”对话框（2）合并MPEG文件到VCD格式。

1）选择“开始”→“程序”→“豪杰超级解霸3000”→“实用工具集”→“常用工具”→“MPEG合并”命令，弹出“合并MPEG到VCD格式”对话框。

2）单击“添加文件”按钮，将所要合并的MPEG文件按播放顺序添加到“输入文件”列表框中，如图1.2.21所示。

3）在“输入文件”选项中可以选择要合并输出的MPEG文件。

4）单击“开始合并”按钮，进行合并操作。在窗口右侧会显示压缩进度条，直至文件合并完成。图1.2.21“合并MPEG到VCD格式”对话框

1.3多媒体作品创作的原则和步骤

现在，多媒体技术在各个领域中的应用比较广泛，计算机辅助教学在教育的各个方面不仅被人们广泛的应用，同时也作为一门新兴学科逐渐为人们所接受。本节讲述多媒体作品创作的原则和步骤。

1.3.1多媒体作品创作的原则

课件的制作是计算机辅助教学中的一个必不可少的环节，根据课堂教学的特点，编制课件应遵循以下原则：

（1）教学性原则。计算机辅助教学是为了提高课堂教学效率，既要有利于教师的教，又要有利于学生的学。它可以优化课堂教学结构，所以首先要分析课件教学价值。课件的教学性主要表现在课件的教学目标、内容的选择以及组织表现策略。

（2）简约性原则。课件的展示是通过大屏幕电视，或者大屏幕投影实现的，而视觉刺激是学生接受信息的主要渠道。因此，画面的内容要符合学生的心理，布局的重点突出，以避免分散学生的注意力。

（3）科学性原则。科学性是课件评价的指标之一，应该考虑以下几点：

1）可以必要的夸张。在尊重事实的基础上，允许必要的夸张。例如弹性碰撞的演示，为了使学生充分感知形变的过程，可以对形变程度夸张的处理。

2）原理必须正确、可淡化细节。在模拟物理原理时，反映主要的机制必须正确，但细节可以淡化。

3）力求准确。语言配音要准确。显示的符号、文字、图表及规律的表述不允许有错误。

（4）可编辑性原则。可编辑性对课件制作平台的最基本的要求是对已经制作好的课件可以进行修改。

（5）交互性原则。交互性是指用户可以对计算机进行控制，激发学生的兴趣。交互性主要体现在两个方面：一方面是根据需要，改变程序流程；另一方面是改变参数，控制不同的画面。

1.3.2多媒体作品开发的步骤

多媒体软件是计算机应用软件，多媒体作品的制作一般要经过分析、设计、开发、评价和发布5个阶段。

（1）系统分析。编写程序之前，应该先进行分析，确定这个应用程序应该具备怎样的功能。根据不同的环境与应用，在设计时使用的素材会不一样。

（2）系统设计。根据系统分析结果，首先构建一个简单的程序框架，设计几个简单程序界面，然后收集素材，包括用到的图片、文本、声音等。

（3）程序开发。在此阶段要设计合理的程序界面，且定义好画面的显示效果。把外部素材引到程序中，确定各部分内容之间的链接关系等。

在程序设计过程中，不断地反复修改，进行调试，直到形成最终的作品。

（4）系统评价。对程序进行测试，检查程序功能的逻辑是否严密、交互是否正确。在此阶段要多次测试，可以避免一些不必要的错误。

（5）作品发布。最后，应当将程序打包发布后，把作品制作成可执行的程序。

如图1.3.1所示的是多媒体应用程序的制作过程：

1.4多媒体创作工具的概述

多媒体作品创作工具是用于创作多媒体应用程序的软件工具，又称为创作工具，具有简单易用、方便快捷等特点。

1.4.1多媒体创作工具的功能

多媒体创作工具在多媒体应用系统设计中承担着重要的角色。因此一个完善的多媒体创作工具应该具有如下功能。

1．良好的编程环境

多媒体创作工具可以为用户提供编排各种媒体数据的环境，包括条件转移、各种运算、数据管理等。还应具有将不同媒体信息编入程序能力、调试能力，动态文件输入与输出能力等。

2．处理数据的功能

多媒体开发工具应该具有处理各种媒体的功能。如制作和播放简单动画、多媒体创作工具，也能播放由其他动画制作工具所生成动画。

3．程序的链接功能

多媒体创作工具能从一个多媒体应用程序来激发另一个多媒体应用程序，并加载数据，然后返回到运行的多媒体应用程序，即将外界的应用程序与创作的多媒体系统连接起来。

4．超级链接功能

超级链接能力是指从一个对象跳到另一个对象、程序跳转链接的位置，允许从一个静态对象跳到另一个基于时间的数据对象或相反。

5．界面的交互功能

多媒体创作工具具有友好的人机交互界面，为用户提供在屏幕上的连接、组合媒体等功能，即多窗口、多进程管理。

1.4.2多媒体创作工具的类型

多媒体开发工具是多媒体应用系统开发的基础，它们提供了各自的开发环境，具有其自身的功能，可以适用于不同的应用范围，主要有以下几种类型。

1．基于流程图的创作工具

在这类创作工具中，如Authorware应用程序，可以使项目的组织方式简单化，而且显示沿各分支路径上各种活动的流程图。

创作多媒体作品时，提供一条流程线，可以添加不同类型的图标。以流程为依据的，在流程线上图标可以进行任意编辑，如图1.4.1所示。

这类工具的优点是调试方便，在程序结构中，有利于开发；其缺点是当多媒体应用软件规模很大时，图标及分支增多，增大复杂性。这类创作工具的典型代表还有IconAuthor等。

图1.4.1流程图2．基于卡片的创作工具

基于卡片的多媒体创作工具，可以提供一种将对象连接于卡片的工作环境，将这些卡片连接成有序的序列，卡片便是数据结构中的节点。

这类多媒体创作工具的优点是为多媒体素材的组织与管理提供了方便；其缺点是在要处理的内容比较多时，由于卡片的数量增多，不利于维护与修改，这类创作工具的主要代表有ToolBook和HyperCard等。

3．基于传统程序语言的多媒体创作工具

这种创作工具的重用性较差、不便于组织和管理，而且需要大量的编程。这类创作工具的主要代表有VisualBasic，VisualC++，Delphi等。

4．基于时间的创作工具

基于时间多媒体创作工具通过可视时间轴来决定事件的顺序和对象显示上演的时间，还可以用来编程控制转向一个序列中的任何位置的片段，从而增加了导航和交互控制。一般情况下，它们都具有一个控制播放的面板，与一般录音机的控制面板类似。

这类多媒体创作工具的