计算机科学技术导论（第二版） 第6章 计算机常用软件介绍

第6章计算机常用软件介绍

多媒体技术是一门迅速发展的新兴技术，许多概念还在扩充、深入和更新。

本章从基本内容出发，介绍多媒体技术的基本概念，包括媒体、多媒体、文本与

超媒体等诸多概念；重点介绍多媒体技术中的音频技术、数字图像、数字视频、

多媒体数据压缩等各种技术的特点；文件类型、格式等；多媒体创作工具及其应用。

通过本章的学习，读者除了要全面掌握多媒体的相关概念之外，还应对多媒体的重点

技术有所了解，并且还应会使用相关的多媒体制作工具软件。在后继课程的学习中

还要加深相关知识的学习。

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6.1多媒体的概念

♦多媒体技术是近几年计算机与信息技术的应用领域，多媒体已成为

个流行的名词。许多人都十分关心多媒体技术的功能和发展，特别是

注意到其市场潜力。但什么是多媒体？什么是多媒体技术？至今尚无

人清楚地下一个非常准确、权威的定义，这也正反映了它日新月异的

发展速度。由于多媒体的内涵太宽，应用领域太广，故其定义和界定

范围理解只好“仁者见仁，智者见智”。许多热衷于多媒体技术的人

士将“文字、图像、声音以及多种不同形式的表达方式涵盖为多媒

体”。应该说，多媒体表现信息的多样性，早已有之。媒体原有两重

含义：一是指存储信息的实体，如磁盘、光盘、磁带等；二是指传统

信息的载体，如数字、文字、声音、图像等，故媒体是指人们日常所

接触的信息的表示或传播的载体。英文medium一词为介质、中间之

意，可理解为人与人赖以沟通的中介物。其表现形式为文字、图像、

图形、动画、声音和影像等，并直接作用于人们的感官。而多媒体译

自英文“multimedia”,该词由multiple和media复合而成,对应词是

单媒体“monomedia"，因此从字面上看，多媒体是由单媒体复合而

成。人们将文本、音频、视频、图形、图像、动画的综合体称为“多

媒体”。

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6.1.1什么叫媒体

上面已经提到媒体是指信息表示和传播的载体。例如，文字、声音、

图像等都是媒体，它们向人们传递各种信息。在计算机领域，几种主

要媒体的定义如下。

(1)感觉媒体：感觉媒体直接作用于人的感官，使人能直接产生感

觉。例如，人类的各种语音、音乐、自然界的各种声音、图形、静止

或运动的图像，计算机系统中的文件、数据和文字等。

♦(2)表示媒体：表示媒体是指各种编码，如语音编码、文本编码、

图像编码等。这是为了加工、处理和传输感觉媒体而人为地进行研究、

构造出来的一类媒体。

(3)表现媒体：表现媒体是感觉媒体与计算机之间的界面，如键盘、

摄像机、光笔、话筒、显示器、喇叭、打印机等。

♦(4)存储媒体：存储媒体用于存放表示媒体，即存放感觉媒体数字

化后的代码。存放代码的存储媒体有软盘、硬盘和CD—ROM等。

♦(5)传输媒体：传输媒体是用来将媒体从一处传到另一处的物理载

体，如双纹线、同轴电缆、光纤等。

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6.1.2多媒体的基本概念

♦:♦所谓“多媒体"(Multimedia)可简单地理解为：一种以

、▲

交互方式将文本、图形、图像、日频、视频等多种媒体信

息，经过计算机设备的获取、操作、编辑、存储等综合处

理后，以单独或合成的形态表现出来的技术和方法。特别

是，它赞图形、图像和声音结合起来表达客观事物，在方

式上非隔生动、直观、易被人接受。

♦:♦人们熟悉的报纸、杂志、电影、电视、广播等，都是以它

们各自的媒体进行传播。有些是以文字作为媒体，有些是

以声音作为媒体，有些是以图像作为媒体，有些是以图、

文、声、像作为媒体。以电视为例，虽然它也是以图、文、

声、像作为媒体，但它与多媒体系统存在明显的区别：第

一，用电视观赏的全过程均是被动的，而多媒体系统为用

户提供了交互特性，极大地调动了人的积极性和主动性。

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弟一­,人们过去熟悉的图、文、声、像等媒体几乎都是以

模拟量进行存储和传播的，而多媒体是以数字量的形式进

行存储和延播的。

6.1.2多媒体的基本概念

♦:♦多媒体具有多样化、交互性和集成性3个关键特性。多样

化指的是信息媒体的多样化；交互性是指提供人们多种交

互控制能力；集成性指的是不同媒体信息、不同视听设备

及软、硬件的有机结合。多媒体以其丰富多彩的表现形式、

高超的交互能力、高度的集成性、灵活多变的适应性得到

了广泛的应用，并形成了新的行业。

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6.1.2多媒体的基本概念

♦多媒体技术具有以下一些特征：

❖(1)集成性。多媒体技术的集成性是指将多种媒体有机

地组织在一起，共同表达一个完整的多媒体信息，使声、

文、图、像一体化。

♦(2)交互性。交互性是指人和计算机能“对话”，以便

进行人工干预控制。交互性是多媒体技术的关键特征。

(3)数字化。数字化是指多媒体中的各个单媒体都是以

数字形式存放在计算机中。

♦(4)实时性。多媒体技术是多种媒体集成的技术，在这

些媒体中，有些媒体(如声音和图像)是与时间密切相关

的，这就决定了多媒体技术必须要支持实时处理。

*多媒体技术是基于计算机技术的综合技术，它包括数字信

号处理技术、音频和视频技术，计算机硬件和软件技术、

人工智能和模式识别技术、通信和图像技术等。它是正在

处于发展过程中的一门跨学科的综合性高新技术。

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6.1.3多媒体计算机系统的层次结构

♦:♦多媒体系统由多媒体硬件和软件系统组成。硬软件功能的

划分及界面的确定正是计算机体系结构研究的内容之一。

硬件具有原子性质，软件具有信息性质；硬件、软件在逻

辑功能上具有等效性，在发展上具有同步性。多媒体系统

的层次结构如图6.1所示。

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6.1.3多媒体计算机系统的层次结构

♦:♦第一层多媒体外围设备，包括各种媒体、视听输入/输出

设备及网络。

♦:♦第二层多媒体计算机硬件主要配置与各种外部设备的控

制接口卡，其中包括多媒体实时压缩和解压缩专用的电路

卡。

♦:♦第三层多媒体驱动程序、操作系统。该层软件为系统核

心软件，除了驱动、控制硬件设备外，还要提供输入输出

控制界面程序，即I/O接口程序。而操作系统则提供对多

媒体计算机的硬件、软件控制与管理。

♦:♦第四层媒体制作平台和媒体制作工具软件，支持应用开

发人员创作多媒体应用软件。设计者利用该层提供的接口

和工具采集、制作媒体数据。常用的有图像设计与编辑系

统，二维、三维动画制作系统，声音采集与编辑系统等。

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6.1.3多媒体计算机系统的层次结构

♦:♦第五层多媒体编辑与创作系统。该层是多媒体应用系统

编辑制作的环境，根据所用工具的类型，有的是基于脚本

语言及解释系统，有的是基于图标导向的编辑系统，有的

是基于时间编辑导向的系统。通常除编辑功能外，不具有

控制外设播放多媒体的功能。设计者可以利用这层的开发

工具和编辑系统来创作各种教育、娱乐、商业等应用的多

媒体节目。

♦:♦第六层多媒体应用系统的运行平台，即多媒体播放系统。

该层可以在计算机上播放硬盘上的节目，也可以单独播放

多媒体的产品，如消费性电子产品中的CD-I等。多媒体应

用系统放到存储介质中，如光盘，就可以成为多媒体产品,

并可作为商品销售。

♦:♦以上六层中，一、二层构成多媒体硬件系统，其余四层是

软件系统。软件系统又包括系统软件（如操作系统）和应

用软件。

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6.1.4多媒体计算机系统的基本组成

♦:♦多媒体计算机系统是由复杂的硬件、软件有机结合的综合

系统。它把音频、视频等媒体与计算机系统融合起来，并

由计算机系统对各种媒体进行数字化处理。与计算机系统

类似，多媒体计算机系统由多媒体硬件系统和多媒体软件

系统组成。

❖1.多媒体计算机硬件系统

构成多媒体计算机硬件系统除了需要较高配置的计算机主

机硬件之外，通常还要音频、视频处理设备、光盘驱动器、

各种媒体输入/输出设备等。由于多媒体计算机系统需要

计算机交互式地综合处理声、文、图信息，不仅处理量大,

处理速摩要求也高口,因此对多媒体计算机系统的要求比通

常计算筑系统更高。

♦:♦通常对多媒体计算机基本硬件结构要求有功能强、速度高

的主机，有足够大的存储空间（主存和辅存），有高分辨

率的显示接口和设备。如图6.2所示为多媒体计算机硬件

系统的基本组成。

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6.1.4多媒体计算机系统的基本组成

♦(1)主机。多媒体计算机主机可以是中、大型机，也可

以是工作站，然而目前更普遍的是多媒体个人计算机2即

MPC(MultimediaPersonalCompter)。MPC是目前市

场上最流行的多姆本计算机系统，通常可通过两种方型勾

成MPC：一是厂彖直接生产一体化的MPC,二是在原看

的PC机上增加多媒体套件升级为MPC。升级套件主要有

声卡、CD-ROM驱动器及解压卡等，再安装上驱动程序和

软件支撑环境即可构成。

6.1.4多媒体计算机系统的基本组成

♦：♦由于多媒体计算机要有较大的主存空间和较高的处理速度,

故MPC上机既要有功能强，运算速度高的中央处理器

(CPU),又需要高分辨率的显示接口。因此，1990年

11月，在Microsoft公司的主持下，Microsoft、旧M、

Philips、NEC等较大的多媒体计算机市场协会，进行多媒

体计算机标准的制定。根据当时的计算机发展水平首先制

定了基本标准MPC1,随后又颁布了多媒体计算机MPC2、

MPC3标准。1995年6月，多媒体计算机市场协会(现已

更名为“多媒体PC工作组”)公布的最新标准MPC3对主

机的要求为：

♦:♦微处理器：Pentium,75MHz或更高的微处理器;

♦:♦主存(RAM)：8MB以上；

♦:♦显示系统：VGA或更好的显示器。

6.1.4多媒体计算机系统的基本组成

♦(2)多媒体接口卡。多媒体接口卡根据多媒体系统获取、

编辑音频或视频的需要插接在计算机上，以解决各种媒体

数据的输入输出问题。多媒体接口卡是建立制作和播放多

媒体应用程序工作环境必不可少的硬件设施。常用的接口

有严志不显下龙、视频压缩卡、视频捕捉卡、音频播放

、光盘接口卡等。

6.1.4多媒体计算机系统的基本组成

♦（3）多媒体外部设备。多媒体外部设备十分丰富，工作

方式一般为输入输出。按其功能又可分为以下4类：

♦:♦①视频、音频输入设备（摄像机、录像机，扫描仪，传

真机、数字相机、话筒等）。

♦:♦②视频、音频播放设备（电视机、投影电视、大屏幕投

影仪、音响等）。

♦:♦③人机交互设备（键盘、鼠标、触摸屏、绘图板等）。

♦:♦④存储设备（磁盘、光盘等）。

♦:♦需要指出的是，开发多媒体应用程序比运行多媒体应用程

序需要的硬件配置更高。基本原则是多媒体开发者使用的

硬件设备要比用户的速度更快，功能更强，外部设备更多。

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2多媒体计算机软件系统

♦多媒体计算机软件系统按功能可分为系统软件和应用软件。

♦(1)多媒体系统软件。系统软件是多媒体系统的核心，

它不仅综合使用各种媒体、灵活调度多媒体数据进行媒体

的传输和处理，而且要控制各种媒体硬件设备和谐地工作,

即将种类繁多的硬件有机地组织到一起，使用户能灵活控

制多媒体硬件设备和组织、操作多媒体数据。

♦多媒体的各种软件要运行于多媒体操作系统平台

(Windows)上，故操作素统平台是软件的核心。多媒体系

统软件除具有一般系统软件的特点外，还要反映多媒体技

术的特点，如数据压缩、媒体硬件接口的驱动与集成，新

型的交互方式等。多媒体计算机系统主要的系统软件有：

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2.多媒体计算机软件系统

♦：♦①多媒体驱动程序。多媒体驱动软件（也称驱动模块）是最

底层硬件的软件支撑环境，直接与计算机硬件打交道，完

成设备初始化、各种设备操作、设备的打开和关闭、基于

硬件的压缩/解压缩、图像快速变换及功能调用等。通常

驱动软件有视频子系统、音频子系统，以及视频/音频信

号获取子系统等。一种多媒体硬件需要一个相应的驱动程

序，驱动程序一般随硬件产品提供，它常驻内存。

♦:♦②驱动器接口程序。它是高层软件与驱动程序之间的接

口软件，为高层软件建立虚拟设备。

♦:♦③多媒体操作系统。实现多媒体环境下多任务的调度，

保证音频、视频同步控制及信息处理的实时性。操作系统

还应该具有独立于硬件设备和较强的可扩展能力。

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2.多媒体计算机软件系统

♦：♦④多媒体素材制作软件及多媒体库函数。这层软件是为

多媒体应用程序进行数据准备的程序，主要为多媒体数据

采集软件，其中包括数字化音频的录制、编辑软件，MIDI

文件的录制、编辑软件，图像扫描及预处理软件，全动态

视频采集软件，动画生成、编辑软件等。多媒体库函数作

为开发环境的工具库，供设计者调用。

♦:♦⑤多媒体创作工具和开发环境。多媒体创作工具和开发

环境主要用于编辑生成多媒体特定领域的应用软件，与一

般的编程工具不同，多媒体创作工具能对多媒体信息进行

控制、管理和编辑，能按用户要求生成多媒体应用程序。

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2.多媒体计算机软件系统

♦(2)多媒体应用软件。多媒体应用软件是在多媒

体创作平台上设计开发的面向应用领域的软件系

统，通常由应用领域的专家和多媒体开发人员共

同协作、配合完成。开发人员利用开发平台、创

作工具制作组织各种多媒体素材，生成最终的多

媒体应用程序，并在应用中测试、完善，最终成

为多媒体产品，例如，各种多媒体教学系统、培

训软件等。

♦:♦综上所述，多媒体计算机软件系统的层次结构如

图6.3所示。其中低层软件是建立在硬件基础上，

而高层软件则建立在低层软件的基础上。

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2.多媒体计算机软件系统

多媒体应用软件

创作工具及应用软件

媒体素材制作软件

系

统

多媒体操作系统

软

件

多媒体设备接口程序

驱动程序

硬件系统

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6.2多媒体制作工具

♦:♦多媒体制作工具的功能是把多媒体（文本、图形、音频、

视频和动画）集成或组织成一个结构完整的多媒体应用。

♦:♦早期的多媒体应用软件的制作，大多是依赖程序语言。这

些语言功能强大，灵活多变，能够开发范围广泛的多媒体

软件产品。但是，使用编程语言来开发一个多媒体产品，

常常需要编写许多代码，这对于非技术人员来说，其困难

是显而易见的，必须聘请专业的程序设计员来进行开发。

并且，由于产品的设计者与编程者由不同的人来担当，这

样实际制作与设计之间就不可避免地会存在偏差，从而无

法将原作者的创意和构思真实地在产品中体现出来。

♦为了使多媒体产品的制作摆脱上面的困境，人们开始寻找

新的方法，于是就出现了专门为不懂编程的创作者所设计

的工具一多媒体编著软件，即多媒体制作工具。

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6.2.1多媒体制作工具的功能与特性

♦：♦1.基本功能

♦一般来说，多媒体制作工具有以下功能：

（1）具有良好的、面向对象的编程环境。多媒体制作工具能够提供编排各种

媒体数据的环境，即能对媒体元素进行基本的信息和信息流程控制操作，包

括条件转移、循环、数学计算、逻辑运算、数据管理和计算机管理等。多媒

体制作软件还提供将不同的媒体信息编入程序的能力、时间控制能力、调试

能力、动态文件输入/输出能力等。

♦（2）具有较强的媒体数据I/O能力。媒体数据一般由多媒体素材编辑工具完

成，由于制作过程中经常要使用原有的媒体素材或加入新的媒体，因此要求

多媒体制作软件也应具备一定的数据输入和处理能力。另外对于参于创作的

各种媒体数据，可以进行即时呈现与播放，以便对多媒体数据进行检查和确

认。

♦（3）动画处理能力。多媒体制作工具可以通过程序控制，实现显示区的位块

移动和媒体元素的移动，以制作和播放简单动画。另外多媒体制作工具还应

能播放由其他动画制作软件生成动画的能力，以及通过程序控制动画中的物

体的运动方向和速度，制作各种过渡特技等。

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6.2.1多媒体制作工具的功能与特性

(4)超级链接能力。媒体元素可分为静态对象中的文本、图形、图

像等和基于时间的数据对象中的声音、动画、视频等。超级链接能力

是指从一个对象跳到另一个对象，程序跳转、触发、连接的能力。从

一个静态对象跳到另一个静态对象，允许用户指定跳转链接的位置。

允许从一个静态对象跳到另一个基于时间的数据对象，反之亦然。

♦(5)应用程序的连接能力。多媒体制作工具能将外界的应用控制程

序与所创作的多媒体应用系统连接，也就是用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，然后返回运行的多媒体应

用程序。多媒体制作工具还应具有能形成安装文件或可执行文件的功

能，在脱离开发平台后能运行。

(6)良好的界面，易学易用。多媒体制作工具应具有友好的人机交

互界面。屏幕呈现的信息要多而不乱，即多窗口，多进程管理。应具

备必要的联机检索帮助功能，使用户在上机时尽可能不借助印刷文档,

就可以掌握基本使用方法。此外多媒体制作工具应操作简单，易于修

改，菜单与工具布局合理，有良好的技术支持。

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2.多媒体的特点

♦:♦综上所述，可看出多媒体制作工具的基本特点有3个：

(1)具有对各种媒体的集成和控制能力，实现随机交互

式会话。

(2)支持各种音频、视频等数字信号输入设备，如录像

机、摄像机、扫描仪、触摸屏等，并能自动实现各种不同

文件落黄的转换。

❖(3)容易实现标准化设计，从而实现应用系统的标准化、

系列化。例如，人机对话框、菜单、图标乃至屏幕格式。

♦:♦上述仅仅是基本功能和特点，由于多媒体/超媒体应用系

统的用途、使用对象和应用环境各异，所需要的制作系统

的功能和特点也不完全相同，应该根据自己要完成任务的

要求和环境选择创作工具。

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6.2.2多媒体创作工具的类型

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