爱华网第1章 多媒体的基本概念
1.1 媒体与多媒体
1.1.1 媒体的类别
1. 感觉媒体
感觉媒体能直接作用于人的感觉器官，从而能使人产生直接感觉的媒体。如语言、音乐、自然界中的各种声音、图像以及动画、文本等。
2. 表示媒体
表示媒体是为了传送感觉媒体而人为研究出来的媒体。借助这种媒体，能更有效地存储感觉媒体或将感觉媒体从一个地方传送到另一个地方。例如，语言编码、电报码、条形码等。
3. 显示媒体
显示媒体是通信中用于使电信号和感觉媒体之间产生转换的媒体。例如，输入/输出设施、键盘、鼠标器、显示器、打印机等。
4. 存储媒体
存储媒体是用于存放某种媒体的媒体。例如纸张、磁带、磁盘、光盘等。
5. 传输媒体
传输媒体是用于传输某些媒体的媒体。例如，电话线、电缆、光纤等。
1.1.2 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。
1.1.3 多媒体的发展
多媒体的产生和发展是与信息技术的发展联系在一起的。随着信息技术的发展，多媒体的概念、内涵也在发生变化。
提示：计算机多媒体技术是利用计算机技术综合处理文字(Text)、声音(Sound)、图形(Graph)、图像(Photo)、动画(Animation)、视频(Video)等多种媒体信息的新技术。它可以将这些不同类型的媒体信息有机地组合在一起，并赋予人机交互的功能，从而创造出集多种表现形式为一体的新型信息处理系统。
1.1.4 超媒体系统
多媒体是超媒体系统中的一个子集，超媒体系统是使用超链接形式，将相关的多媒体信息关联在一起，构成非线性的多媒体数据系统。多媒体在全球信息系统中也有体现。全球信息系统是因特网上使用TCP／IP协议和UDP／IP协议的应用系统。多媒体网页使多媒体能够在因特网上展现。
多媒体技术可以采用超媒体结构组织，使信息具有交互性强、表现力丰富、可以上网运行等特点。这是以往任何一种技术都无法比拟的，多媒体技术的出现不仅为信息传播提供了一种功能强大的手段，而目必将对人们的生活和学习环境、教育和生活观念产生巨大的影响。
1.2 计算机多媒体
计算机多媒体的概念包括以下几点:
计算机多媒体是信息交流和传播的媒体，计算机多媒体与电视、报纸、杂志等媒体一样是信息的载体。
计算机多媒体是具有人－机(计算机)交互方式的媒体。计算机的一个重要特性是“交互性”，它比较容易实现人－机交互功能。多媒体的交互功能是电视、报纸、杂志等媒体不可比的。
计算机多媒体信息都是以数字的形式而不是以模拟信号的形式存储和传输的。
计算机多媒体传播信息的媒体种类很多，包括文字、声音、电视、图形、图像、动画等。其中声音和视频是人与机器交互的最自然的媒体。
计算机多媒体信息具有集成性，其使文本、图形、图像、音频和视频等信息建立逻辑关联，集成为一个系统。
1.3 多媒体计算机
多媒体计算机有以下特点：
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。
1.3.1 多媒体计算机的特点
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. 非线性
多媒体技术的超文本、超媒体技术，使用户不必按一章一节的阶梯式结构顺序查找，多媒体数据的连接可以非线性的访问数据。
4. 无纸出版形式
多媒体作品的出版模式是以光盘或网络作为输出载体。
1.3.2 多媒体计算机硬件
多媒体计算机除了需要传统的显示器、硬盘、鼠标、键盘外，还必须有CD-ROM(或DVD)驱动器和声卡(或在主板上的硬件)。
功能比较完全的多媒体计算机系统，还应配有视霸卡、解压卡、视频采集卡，甚至还配有数码相机、数字摄像机、立体声音响系统和扫描仪等。
1.3.2 多媒体计算机硬件
1. 声卡
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。
1.3.2 多媒体计算机硬件
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、22.05kHz和44.1kHz。
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。
1.3.2 多媒体计算机硬件
2. 视频卡
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。
1.3.2 多媒体计算机硬件
3. 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 多媒体计算机硬件
4. 触摸屏
触摸屏有红外扫描式触摸屏、电阻式触摸屏、电容式触摸屏、压感式触摸屏、电磁感应式触摸屏和表面声波式触摸屏。
触摸屏技术将人机接口简单化，使人类用简单的触摸方式进行输入，输入人员无需是懂得操作系统和软件、硬件的计算机人员，只要用手去触摸屏幕，即可启动计算机、查询资料、分析数据、输入数据或调出下一级菜单。
1.3.2 多媒体计算机硬件
5. 调制解调器
调制解调器(Modem)，是由调制器(MOdulator)和解调器(DEModulator)两部分组成，
调制解调器是电话上网的必要设备。调制部分是把计算机数字编码信号通过电波频率调制的方法转换成模拟信号。解调部分是将模拟信号还原为数字编码信号。
调制解调器分为外置式调制解调器、内置式调制解调器、袖珍式调制解调器和传真式调制解调器。
1.3.3 多媒体操作系统
多媒体操作系统具有实时任务调度、多媒体数据转换和同步控制机制，对多媒体设备的驱动和控制，具有图形和声像功能的用户接口等。
1.3.3 多媒体操作系统
多媒体操作系统应当解决的关键问题有：管理动态画面的标准文件格式；同步控制音频数据和视频数据；节省存储空间、提高存取速度；标准化的硬件接口；具有图形功能、音频功能、视频功能的用户接口。
1.3.4 开发多媒体系统的工具
开发多媒体系统的工具是多媒体系统的重要组成部分，可以分为以下3类：
1. 媒体创作软件工具
媒体创作软件工具是为多媒体系统建立媒体模型、制作多媒体数据的。例如，设计三维动画的3D Studio MAX、编辑波形声音文件的 Wave Edit和制作动画的Flash等。
1.3.4 开发多媒体系统的工具
2. 多媒体著作工具
开发者开发多媒体应用系统的软件工具称为多媒体著作工具。它可以对文本、图形、图像、动画、音频和视频等多媒体数据进行控制和管理，并将它们连接成完整的多媒体系统。例如，Authorware 、Director、ToolBook 等。
3.媒体播放工具
媒体播放工具可以直接在多媒体计算机上播放多媒体作品、CD、VCD等，例如WindowsMedia Player等。
1.4 多媒体计算机的关键技术
1 音频和视频数据压缩和解压缩技术
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650 MB的CD-ROM中，只能播放20s。
2. 超大规模集成(VLSI) 电路制造技术
进行声音和图像信息的压缩处理需要进行大量的计算，视频图像的压缩处理还要求实时完成。这样的处理，如果由通常的个人计算机来完成，是不可能的。高昂的成本将使多媒体技术无法推广。
由于VLSI技术的进步生产出低廉的数字信号处理器(DSP)芯片，使通常的个人计算机完成上述问题成为可能。DSP芯片是为完成某种特定信号处理设计的，在通常的个人计算机上需要多条指令才能完成的处理在DSP上可用一条指令完成。DSP完成特定处理时的计算能力与普通中型计算机相当。
3. 大容量的光盘存储器
数字化的媒体信息虽然经过压缩处理，仍然包含了大量的数据。视频图像在未经压缩处理时，每秒播放的数据量为28 MB，经压缩处理后每分钟的数据量则为8.4 MB。所以40 MB容量的空间只能存储约5分钟的视频图像。大容量只读光盘存储器(CD-ROM、DVD)的出现，正好适应了这样的需要。
VCD和DVD都是光学存储媒体，但DVD的存储容量和带宽都明显高于VCD。DVD(DigitalVideo Disc)，意思是“数字电视光盘”。DVD的特点是存储容量比现在的CD盘大得多，最高可达到17GB。
4. 多媒体同步技术
多媒体技术需要同时处理声音、文字、图像等多种媒体信息。
在多媒体应用中，通常要对某些媒体执行加速、放慢、重复等交互性处理。多媒体系统允许用户改变事件的顺序并修改多媒体信息的表现形式。各媒体具有本身的独立性、共存性、集成性和交互性。系统中各媒体在不同的通信路径上传输。将分别产生不同的延迟和损耗，造成媒体之间协同性的破坏。因此，媒体同步也是一个关键问题。
多媒体系统中有一个“核心系统”(即多媒体操作系统)就是为了对声音、图像、文字等多媒体信息进行综合处理，解决多媒体信息的时空同步问题。
多媒体信息是通过以下3种模式相互集成：
制约式，指一种媒体的状态转移或激活影响到另一种媒体；
协作式，指两种以上的媒体信息同时存在；
交互式，指某一种媒体上含有的信息变换为另一种媒体的信息。
5. 多媒体网络和通信技术
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. 多媒体计算机硬件体系结构的关键——专用芯片
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。
7. 多媒体计算机系统的软件核心——音频、视频支持系统(AVSS)
为了支持计算机对声、文、图多媒体信息的处理，特别是要解决多媒体信息的时、空同步问题，研制多媒体核心软件是关键技术。
8. 超文本与超媒体技术
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”。
1.5 多媒体的发展趋势
1.5.1 视听技术的发展
视听媒体是最丰富的客观信息传媒形式，研究视、听、音像技术及其通信技术成为现代信息社会发展的技术基础之一。
对音频和视频信号的表现、处理、存储和传输，每一个进步都伴随着一系列科技发明创造，为多媒体发展打下基础。
1.5.2 多媒体计算机的发展趋势
计算机支持的协同工作环境
进一步完善计算机支持的协同工作环境，目前多媒体计算机硬件体系结构和多媒体计算机的视频音频接口软件不断改进，尤其是采用了硬件体系结构设计和软件、算法相结合的方案，使多媒体计算机的性能指标进一步提高。要满足计算机支撑的协同工作环境的要求，还需要进一步研究多媒体信息空间的组合方法问题。
2. 计算机的智能化
多媒体计算机充分利用了计算机的快速运算能力，综合处理声、文、图信息，用交互式弥补计算机智能的不足。需要进一步发展的是增加计算机的智能性。人工智能领域某些研究课题和多媒体计算机技术很好地结合是多媒体计算机长远的发展方向。
多媒体计算机应增加以下方面的智能化：
文字的识别和输入，包括印刷体汉字、联机手写体汉字以及脱机手写体汉字的识别和输入。
汉语语音的识别和输入，主要是特定人、非特定人以及连续汉语语音的识别和输入。
自然语言理解，自然语言理解是指对文字和语音的语义理解。
机器翻译，用计算机在不同文字间进行翻译。例如，将英文的文章翻译成汉语。
模式识别和理解，识别图形的内涵、分析图形规律、真伪识别等。
机器人视觉和计算机视觉。
知识工程以及人工智能的一些课题，人工智能领域某些研究课题和多媒体计算机技术很好地结合，就是多媒体计算机长远的发展方向。
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3. 把多媒体和通信技术融合到CPU芯片中
计算机产业的发展趋势应该是把多媒体和通信技术融合到CPU芯片中。随着多媒体技术、网络计算机、计算机网络技术的发展，计算机结构设计需要增加多媒体和通信功能。
多媒体信息点播系统、视频会议系统、电子图书馆系统、交互式电视系统、远程医疗诊断系统，虚拟教室——远程学习系统以及计算机支持的协同工作系统等方面需要计算机有很强的综合处理文字、图形、图像、图表等能力。
4. 加强计算机软件、硬件平台的功能
为了使现有的计算机较好地满足上述系统的各种需要，希望计算机在原有的硬件和软件支撑平台上增加如下功能：多媒体数据的获取；多媒体数据的压缩和解压缩；多媒体数据的实时处理和特技;多媒体数据的输出和多媒体通信。
5. 多媒体与通信功能的紧密结合
以多媒体和通信功能相结合，多媒体专用设备及宽带通信设备相结合，从市场需求和技术背景看多方面的原因在推动多媒体计算机与通信技术结合产品的迅速发展。
网络技术的飞速发展和网络建设的快速推进。
企业、家庭和个人对多媒体信息的需求。
通信是传输信息的工具，从远程获取信息，必须使用通信手段。
多媒体中计算机的核心任务是获取、存储、处理、转发或分发多种媒体信息，使多种媒体信息(本地或远程)建立逻辑链接，这些都离不开通信。
1.5.2 多媒体计算机的发展趋势
6. 在以下方面提高多媒体技术：高分辨率，提高显示质量；高速度，缩短处理时间；简单化，便于操作；高维化，二维、三维、四维或更高维；智能化，提高信息识别能力；标准化，便于信息交换和资源共享。
1.6 习题
一、选择题
1．以下各种计算机应用技术中，不属于多媒体计算机关键技术的是 ____________。
A. 面向对象的技术B. 多媒体同步技术
C. 音频和视频的压缩、解压缩技术 D. 超文本和超媒体技术
2．下面不属于存储媒体的是____________。
A. 纸张 B. 磁盘 C.光盘 D.条形码
3． Director是一种基于____________的多媒体写作工具。
A. 图标 B. 时序 C. 脚本 D.卡片
二、填空题
1．超媒体是一种以_______为单位组织信息、具有_______结构的多媒体信息管理技术。
2．多媒体技术可以采用_______结构组织，使信息具有交互性强、表现力丰富、可以上网运行等特点。
3．文字识别软件可以将图形形式的文字转化为_______的汉字。
三、判断改错题
1. 能直接作用于人的感觉器官，从而能使人产生直接感觉的媒体属于表示媒体。()
2. 为了传送感觉媒体而人为研究出来的媒体属于显示媒体。( )
3. 通信中用于使电信号和感觉媒体之间产生转换的媒体属于存储媒体。( )
四、简答题
1. 简述多媒体计算机的特点。
2. 简述多媒体操作系统应当解决的关键问题有哪些？
五、综合题
1. 论述什么是超文本与超媒体技术以及二者的联系。
2. 计算机多媒体的概念包括几点？
