计算机应用基础第八章

(7) 多媒体与网络万维网(Web)是在因特网上运行的全球性分 布式信息系统，它支持文本、图像、声音、影视等数据类型， 而且使用超文本、超链接技术把全球范围里的信息链接在一 起，所以也称为超媒体环球信息系统。展望未来，网络和计 算机技术相交融的交互式多媒体将成为21世纪多媒体发展方 向。所谓交互式多媒体是指不仅可以从网络上接受信息、选 择信息，还可以发送信息，且信息是以多媒体的形式传输的。 多媒体技术把图像、声音和视频等处理技术以及三维动画技 术集成到计算机中，同时在它们之间建立密切的逻辑关系， 使这些本来互不相关的技术在计算机这个奇妙的世界中相辅 相成，充分展示它们的
多媒体技术的应用，突破了单靠键盘和显示器以字符形式交 流信息的模式。多媒体技术发展到今天，跟许多技术的进步， 如大容量光盘存储器CD-ROM、DVD-ROM、实时多任务操作 系统技术、数据压缩技术和大规模集成电路制造技术等紧密 相连。所以，多媒体技术可以说是包含了当今计算机领域内 最新的硬件和软件技术，它将不同性质的设备和信息媒体集 成为一个整体，并以计算机为中心综合地处理各种信息。 现在所说的多媒体，通常并不是指多媒体信息本身，主要是 指处理和应用它的一套软硬件技术。因此，常说的“多媒体” 只是多媒体技术的同义词。
5．多媒体的特点主要有以下3个方面。 (1) 多样性早期的计算机只能处理包含有数值、文字以及经过 特殊处理的图形或图像等单一的信息媒体，而多媒体计算机 则可以综合处理文本、图形、图像、声音、动画和视频等多 种形式的信息媒体。 (2) 交互性传统的媒体如影视节目等大都是按照事先编排的顺 序从头放到尾，人们只能被动地接受信息，无法干预，人机 之间缺乏沟通。而多媒体计算机则可以让人们主动交互，即 用户与计算机之间可以双向通讯，通过计算机程序控制各种 媒体的播放顺序。 人机交互能力是多媒体技术的重要特征，这也就是为什么一 般具有声音、图像、视频的电视机、录像机还谈不上“多媒 体”的原因。
8.1 多媒体技术概述 8.1.1 多媒体的基本概念 1．媒体 媒体(media)就是用于传播和表示各种信息的手段。日常生活 中接触的报纸、杂志、电视、广播等都是媒体，通过它们了 解社会、周游世界、增加知识。 在计算机领域，媒体有两种含义：一是指信息的表示形式， 如文字(text)、声音(audio，也叫音频)、图形(graphic)、图像 (image)、动画(animation)和视频(video，即活动影像)。一是 指存储信息的载体，如磁带、磁盘、光盘和半导体存储器等。 多媒体技术中的媒体是指前者——信息的表示形式。
8.1.2 数据压缩
多媒体技术是传统计算机技术的扩 充和发展。 1．数据压缩技术 各种数字化的媒体信息，如图像、 声音、视频等的数据量通常都很大。 例如，一幅640×480分辨率的24位 真彩色图像，需要1MB字节的存储 量；一秒
钟的视频画面就要保存15幅到39幅图像，声音存储量也惊人。 在多媒体系统中，为了达到令人满意的图像、视频画面和听 觉效果，就必须解决音频、视频数据的大容量存储和实时传 输的问题，这些都需要使用编码压缩技术。目前，国际上对 于音频信息、静态图像和动态图像的压缩/解压缩已经形成一 个统一的标准：对于数字化音频的压缩，即CD音乐，已有红 皮书、黄皮书和绿皮书标准；而视频资料的处理，主要经过 数字化输入、编码压缩/还原和同步显示处理，其中静态图像 的压缩编码方案为JPEG(它对单色和彩色图像的压缩比通常 为10∶1和15∶1)，全运动视频图像的压缩编码方案为 MPEG(压缩比通常为50∶1)。
种“面对面”开会的感觉：人们不仅可以互相交谈，而且 还可以在屏幕上彼此看见，共享各种图文资料，其效果远优 于一般的电话会议。 (5) 虚拟现实虚拟现实(virtual reality)是一项与多媒体技术密 切相关的边缘技术，它通过综合应用计算机图像处理、模拟 与仿真、传感、显示系统等技术和设备，以模拟仿真的方式， 给用户提供一个真实反映操作对象变化与相互作用的三维图 像环境，从而构成一个虚拟世界，并通过特殊的输入输出设 备(如头盔式三维显示装置，数据手套等)提供给用户一个与该 虚拟世界相互作用的三维交互式用户界面。如，当用多媒体 电子百科全书去查找有关原子
2．存储管理技术 对庞大的多媒体数据信息的管理问题是多媒体的另一个关键 技术。两张照片，配合一段背景音乐构成一段简单而完整的 多媒体信息，具有直觉和动态的效果，它与基本的文字和数 据资料有着显著的区别。而传统计算机系统的数据库功能已 不能完成对复杂的多媒体资料的有效管理和存储。目前出现 的多媒体数据库，则将以往数据库对单调的文字、数字管理 发展成对图像、声音资料进行管理的系统。 3．软件发展技术 交互式操作界面提供使用者方便的使用环境，是促使多媒体 成功的关键之一。近年来，软件的主要方向就是如何扩充图 形导向式窗口界面，使其成为能
1986年3月，Philips公司和Sony公司，联合推出了交互式紧 凑光盘系统CD-I，它将多种媒体信息以数字化的形式存储在 650MB的只读光盘上，使用户可以交互地读取光盘中的内容。 1987年3月，在Microsoft公司举办的CD-ROM年会上，RCA 公司首次演示了它们的交互式数字视听系统(digital video interactive,DVI)。它以计算机为基础，用光盘存储和检索静态 图像、活动图像、声音以及其它信息。 进入20世纪90年代，随着计算机软硬件技术的不断提高，多 媒体时代终于到来。为使多媒体建立适应发展的标准， Philips、Sony和Microsoft等14家厂商组成多媒体市场协会 (multimedia PC marketing
的内容时，可“进入”原子的世界，并能从不同角度看到 电子在其周围飞旋。VR技术发展潜力极大，将大量应用于训 练、展示和游戏等方面。 (6) 超文本和超媒体超文本(hypertext)是随着多媒体计算机发 展而发展起来的文本处理技术，它提供了将“声、文、图” 结合在一起，综合表达信息的强有力的手段，是多媒体应用 的有效工具。与传统的文字系统最大的不同就是超文本系统 是非线性、非顺序性的。而超媒体(hypermedห้องสมุดไป่ตู้a)则是将多媒 体信息加入超文本系统中, 使系统不仅包含文字, 还包括了图 形、图像、声音、动画和视频等多种媒体信息。也就是说, 将 多媒体的界面运用在超文本的系统上。
魅力。多媒体改变了传统计算机单调乏味的字符界面，扩 充了传统计算机的处理对象，使计算机具有了声音、图像、 视频和动画等多种可视听信息，从而也更符合人们的日常交 流习惯。多媒体技术的前景十分广阔，它将使世界发生巨大 的变化。
8.1.4 多媒体系统
1多媒体系统的层次结构
多媒体硬件系统:多媒体控制板卡及I/O电 多媒体硬件系统:多媒体控制板卡及I/O电 I/O 路 多媒体驱动程序: 多媒体驱动程序:用来控制和操纵多媒体硬 件 多媒体操作系统:CD RTOS(专用 :CD专用) 多媒体操作系统:CD-RTOS(专用) Windows(通用 通用) Windows(通用)
以多媒体信息为交互界面的窗口系统。而在软件设计技术 方面，也已逐步采用物件导向式设计，以便达到高扩充性、 高重用性和方便易用等优点。再加上超媒体用户界面(hyper media user interface)，可达到多维空间及非线性阅览的工作 环境。
8.1.3 多媒体技术的发 展与应用
1. 多媒体的产生和发展 在计算机发展的初期，人们只能用数字和 文字作为信息的表示形式。从20世纪80年 代中后期开始人们致力于研究将声音、图 形和图像作为新的信息媒体输入输出计算 机。1984年美国Apple公司首先在其 Macintosh机上引入位图(bitmap)的概念， 并用图标(icon)作为与用户的接口。 1985年前后，美国Commodore公司推出 了世界上第一台真正的多媒体系统Amiga， 该系统以其功能完备的视听处理能力、大 量丰富的实用工具以及性能优良的硬件， 使全世界看到了多媒体技术的美好未来。
4．多媒体计算机 多媒体计算机 (multimedia personal computer，MPC)一般是 指能够综合处理文字、图形、图像、声音、动画和视频等多 种媒体信息(特别是传统微机无法处理的音频信息和视频信息)， 并在它们之间建立逻辑关系，使之集成为一个交互式系统的 计算机。它融高质量的视频、音频、图像等多种媒体信息的 处理于一身，并具有大容量的存储器，能给人们带来一种图、 文、声、像并茂的视听感受。 多媒体计算机能处理的媒体中应至少有一种是时变媒体(如声 音、动画和活动影像)。
(3) 集成性指不同媒体信息、不同视听设备及软硬件的有机结 合。也就是说，它既能将处理各种信息的高速和并行的CPU 系统、大容量的存储设备、适合多媒体输入/输出的外设和接 口，以及多媒体操作系统、多媒体信息管理和创作软件集成 为一体化；同时还包括多种媒体信息的统一获取、组织和存 储，以及多媒体信息的展示和合成等内容。 多媒体以其丰富多彩的媒体表现形式、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。
2．多媒体 多媒体(multimedia)就是文本、声音、图形、图像、动画和视 频等多种媒体成分及其组合，也就是可以听到优美动听的音 乐，看到精致如真的图片，欣赏引人入胜的影视动画等。 计算机能处理的这些多媒体信息从时效性上又可分为两大类： 静态媒体——包括文字、图形、图像；时变媒体——包括声 音、动画、活动影像。 3．多媒体技术 多媒体技术(multimedia technique)可简单地理解为：一种以 交互方式将文本、声音、图形、图像、动画和视频等多种媒 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。
第8章 章
8.1多媒体技术概述 多媒体技术概述 8.2 音频信息的处理 8.3 图像信息的处理 8.4 视频信息的处理 8.5 计算机动画技术 8.6 多媒体创作工具 习题
多媒体技术基础
自从1984年美国Apple公司推出世界上第一台具有多媒体特性 的Macintosh计算机以来，多媒体技术以其强大的生命力在全 世界计算机领域蓬勃发展。应用多媒体技术已成为20世纪90 年代计算机的时代特征，是计算机、也是信息系统范畴内的 一次革命，目前正处于世界性的技术研究和产品开发的热点 之中。可以说，多媒体时代的到来，为人们勾勒出了一个多 姿多彩的视听世界。