第01章 多媒体技术与信息处理概述

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第一章
多媒体技术与信息处理 概述
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本章导读
多媒体技术被称为是继纸张、印刷术、电报电话、广播 电视、计算机之后,人类处理信息手段的又一大飞跃,是 计算机技术的又一次革命。目前,“多媒体”一词已经进 入千家万户,不分行业和领域,人们都在关注多媒体技术 的发展和市场变化,并不知不觉地加入到了多媒体技术推 广和多媒体信息处理应用的行列中。多媒体技术正在不断 地改变着人们的多种行为方式,成为信息社会的主导技术 之一。为了更好地掌握和应用多媒体技术,本章将重点介 绍多媒体技术的基本概念和基本特性,多媒体信息及其组 织方式,多媒体信息处理技术以及多媒体技术的发展等内 容。
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交互性: 向用户提供了更加有效地控制和使用 信息的手段,除了操作上的控制自如(可通过 键盘、鼠标、触摸屏等操作)外,在媒体综合 处理上也可做到随心所欲。
多样性:指媒体种类及其处理技术的多样化。 数字化:处理多媒体信息的关键设备是计算机, 所以要求不同媒体形式的信息都要进行数字化。
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1.2
1.2.1
多媒体信息的组织与表现方式
多媒体信息
目前,多媒体信息在计算机中的基本形式可划分为:文本、 图形、图像、音频、视频和动画等,这些基本信息形式也称为 多媒体信息的基本元素。 文本 图形 多媒体信息 图象 音频 视频 动画 ………
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1.2.2
多媒体信息的组织方式
在多媒体技术出现之前,计算机上一般只能处理文本信 息。文本信息的组织方式是线性的顺序组织,我们称之为顺 序文本; 超链接技术产生之后(1965年),出现了超文本,可提 供符合人类思维过程的联想式非线性网络组织方式; 超文本与多媒体技术的结合,不仅可提供非线性的组织 方式,还可将多种媒体信息混合组织,产生了超媒体。 因此,多媒体信息的组织方式就是由超链接和多种媒体 对象组成的超媒体。
③表现媒体(Presentation Medium):指将 感觉媒体输入到计算机中或通过计算机展示感 觉媒体的物理设备,即获取和还原感觉媒体的 计算机输入和输出设备。 ④存储媒体(Storage Medium):指存储表示 媒体信息的物理设备。 ⑤传输媒体(Transmission Medium):指传 输表示媒体的物理介质。
所有媒体形式的数据文件内容均是通过对应类型的控 制程序来表现的,这些控制程序被称为播放器、浏览器或 阅读器。如音频播放器、视频播放器、图像浏览器、文本 阅读器、网页浏览器等。
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不同的控制程序,可还原、表现不同的媒体信息。
音频播放器:还原、播放不同格式的音频信息; 视频播放器:还原、播放不同格式的视频信息; 图像浏览器:还原、播放不同格式的静态图像信息; 文本阅读器:还原、播放不同格式的文本信息;
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本章主要内容: 1.1 多媒体技术的基本概念 1.2 多媒体信息的组织与表现方式 1.3 多媒体技术简介 1.4 多媒体技术的发展与应用
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1.1 多媒体技术的基本概念
1.1.1 媒体及其分类
1)媒体(Medium):信息传播、交流、转换的载体。 如书本、报纸、电视、广告、杂志、磁盘、光盘、磁带及 相关设备等。
视频
文本
网络交换
传输媒体
远程计算机
图1-2 媒体与计算机系统
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从表示媒体与时间的关系来分,不同形式的表示媒
体可以被划分为两大类:
静态媒体:信息的再现与时间必然无关,如文本、
图形、图像等等;
连续媒体:具有隐含的时间关系,其播放速度将影
响所含信息的再现。如声音、动画、视频等。连续媒 体的引入给传统的计算机系统、通信系统和分布式应 用系统等都提出了更高的要求。
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第1章 多媒体技术与信息处理概述
1、顺序文本
顺序文本是线性的顺序组织形式,如下图所示
顺序文本是线 性的,
3

2 1
文本内容按照其自身要表达的逻辑关系和自然顺序线 性排列,这种组织方式决定了人们的阅读方式只能是按页 逐行从左到右阅读,阅读路径是单一的。
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3.图像(Image)
这里指静止图像,图像可以从现实世界中捕获,也可 以利用计算机产生数字化图像。图像是由单位像素组成的 位图来描述的,每个像素点都用二进制数编码,用来反映 像素点的颜色和亮度。
4、音频(Audio)
音频是指在20 Hz~20KHz频率范围的连续变化的声波 信号,可分为语音、音乐和合成音效3种形式。
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3、超媒体
超媒体(HyperMedia)是在超文本概念的基础上提出的 一个多媒体信息组织的新概念。它以实现多种媒体信息的非 线性组织为基本要求,从信息结点和链两个方面对超文本概 念作了扩充: 信息结点的内容不再局限于文本,而是扩展到图形、 图像、声音、视频、动画等不同媒体形式; 反映信息结点间关系的“链”不仅能链接文本,更能 链接图形、图像、声音、视频、动画等多媒体信息。 这样形成的多媒体信息组织机制就称为超媒体,其中能够 链接各种媒体信息的链也被称为超级链接(HyperLink)。
①感觉媒体(Perception Medium):直接作用于人的感官, 使人能直接产生感觉。 ②表示媒体(Representation Medium):指各种编码,如 语言编码、文本编码和图像编码等。这是为了加工、处理 和传输感觉媒体而人为地研究、构造出来的一类媒体。
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1.1.4
多媒体系统
多媒体系统是一种趋于人性化的多维信息处理系统,它 以计算机系统为核心,利用多媒体技术,实现多媒体信息 (包括文本、声音、图形图像、视频、动画等)的采集、数 据压缩编码、实时处理、存储、传输、解压缩、还原输出等 综合处理功能,并提供友好的人机交互方式。 一个多媒体系统应具备以下特点: ① 界面友好,更加人性化 ② 视听触觉全方位感受,效果好 ③ 人机交互,随心所欲 ④ 信息组织完善 ⑤ 模拟真实环境,激发创造性思维
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超媒体与超文本在组织结构上完全相同,但在链接对象 和链接定义(用URL)方面有不同。下图给出了一个简单的超 媒体实例,其中的URL1至URL4分别指向位于全球不同网站的 多媒体信息资源。
全球新闻 ●科技 URL1 ●图片
●财经
URL3 URL2
中国
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2、多媒体技术 多媒体技术是以计算机技术为主体,结合通信、 微电子、激光、广播电视等多种技术而形成的用来综 合处理多种媒体信息的交互性信息处理技术。具体来 说,多媒体技术是以计算机(或微处理芯片)为中心, 把数字、文字、图形、图像、声音、动画、视频等不 同媒体形式的信息集成在一起,进行加工处理的交互 性综合技术。这里说的“加工处理”主要是指对这些 媒体信息的采集、压缩、存储、控制、编辑、变换、 解压缩、播放、传输等。
第1章 多媒体技术与信息处理概述
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1.1.2 多媒体与多媒体技术 1、多媒体
多媒体(Multimedia):是由两种以上单一媒体融合而 成的信息综合表现形式,是多种媒体的综合、处理和利用的 结果。具体表现在: 多种媒体表现
多种感官作用
多种设备支持
多学科交叉 多领域应用
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5、视频(Video)与动画(Animation)
视频是指从摄像机、录像机、影碟机以及电视接收机 等影像输出设备得到的连续活动图像信号。 动画则是采用计算机动画设计软件创作由若干幅图像 进行连续播放而产生的具有运动感觉的连续画面。
视频和动画的共同特点是每幅图象都是前后关联的, 通常后幅图像是前幅图像的变形,每幅图像称为帧。帧以 一定的速率(FPS, 帧/秒)连续投射在屏幕上,就会产生 连续运动的感觉。当播放速率在24fps以上时,人的视觉有 自然连续感。
多媒体的实质是将不同表现形式的媒体信息数字化并 集成,通过逻辑链接形成有机整体,同时实现交互控制。
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多媒体与传统的传媒有以下三点不同:
传统传媒基本是模拟信号,而多媒体信息都 是数字化的。
传统传媒只能让人们被动地接受信息,而多 媒体可以让人们主动与信息媒体交互。 传统传媒一般是单一形式,而多媒体是两种 以上不同媒体信息的有机集成。
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1.1.3
多媒体技术的基本特征
多媒体技术具有集成性、实时性、交互性、多样性 和数字化等五个基本特征,也是多媒体技术要解决的五 个基本问题。 集成性: 主要表现在两个方面,即多种信息媒体的 集成和处理这些媒体的软硬件技术的集成。 实时性:由于声音及活动的视频图像是和时间密切 相关的连续媒体,所以多媒体技术必须要支持实时 处理。
网页浏览器:浏览基于Web的集成多媒体页面(超媒体)。
在具体的软件产品中,许多播放器都是多功能合一的,能 够播放不同格式和不同媒体的信息,如MS Media Player、 RealOne Player、QuickTime等,它们不仅能够播放单独的音 频、视频,还能播放音视频混合以及超媒体内容等。
计算机系统中,媒体包含两种特定的含义,一是指信息存储与传输 的实体,如磁盘、光盘、磁带、相关设备、通信网络等;二是指信息的 表现形式(或者说传播形式),如数字、文字、声音、图形和图像、动 画、影视节目等。
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2)媒体的分类
国际电话电报咨询委员会CCITT(Consultative Committee On International Telephone and Telegraph) 制定了媒体分类标准,将信息的表示形式、信息编码、信 息转换与存储设备、信息传输网络等统一规定为媒体,并 划分为以下5种类型:
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2、超文本
从技术角度讲,超文本是一种非线性的网状结构,它由 信息结点和表示信息结点间相关性的链构成。结点是指文本 中具有相对独立性的基本信息块;而链则是指文本内容之间 的相关性关系,它由检索关键字和检索内容的位置指针组成。 具体结构如下图所示。
A
● ●
C
● ● ●
E

B

D
F
● ●
第1章 多媒体技术与信息处理概述
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在上述的各种媒体中,表示媒体是核心。图1-2反映了不 同媒体与计算机信息处理过程的关系。
感觉媒体 纸质图片 声音 表现媒体 表示媒体 计算机主机 (CPU、RAM) 表现媒体 感觉媒体 纸质图片
视频
文本
输 入 设 备
输 出 设 备
声音
磁盘、光盘等 存储媒体

URL4
华尔街 URL4
伊战图片报道

第1章 多媒体技术与信息处理概述
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1.2.3
ຫໍສະໝຸດ Baidu
多媒体信息的表现方式
在多媒体系统中,不同方式组织的多媒体信息也是以不 同类型的数据文件形式存在的,所有文件的内容均是抽象 的二进制数据,只有通过对这些抽象数据的具体解释,还 原出他们所代表的真正意义,才能将丰富多彩的多媒体信 息展示在人的面前。
1、文本(Text)
文本是以文字、数字和各种符号表达的信息形式,是现 实生活中使用最多的信息媒体,主要用于对信息或知识的描 述。 文本有两种主要形式: 格式化文本 无格式化文本 文本内容的组织方式都是按线性方式顺序组织的。
2、图形(Graphic)
图形是指用计算机绘图软件绘制的从点、线、面到三维 空间的以矢量坐标或位图像素表示的黑白或彩色图形。如直 线、矩形、圆、多边形以及其他可用角度、坐标和距离来表 示的几何图形。
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