多媒体技术讲义.docx

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多媒体技术讲义

（考试的重点内容全部加亮表示，此外就是一些分析解决问题的主观题）

多媒体技术讲义

第一章多媒体技术概述

在信息社会，人们迫切希望计算机能以人类习惯的方式提供信息服务，因而多媒体技术应运而生。

它的出现，使得原本“面无表情”、“死气沉沉”的计算机有了一副“生动活泼”的面孔。

用户不仅可以通过文字信息，还可以通过直接看到的影像和听到的声音，来了解感兴趣的对象，并可以参与或改变信息的演示。

　　多媒体是全面的综合性的信息资源，事实上人们很难为多媒体绘出一个非常精确的定义。

或许，这正是多媒体有一种无限想像的创作空间，它结合了文字、资料、图形、影像、动画、视讯、声音、特殊效果，再经由电脑表现出来，它能用来达成信息传播中的任何媒体资源。

1．1什么是媒体？

媒体一词本身来自于拉丁文“medius”一字，为中介、中间的意思。

因此可以说人与人之间所赖以沟通及交流观念、思想或意见的中介物便可称之为媒体。

它是承载信息的载体，也是信息表示和传输的载体，分媒介和媒质。

媒质是传递信息的载体，如数字、文字、声音、图形和图像等；媒介是存储信息的实体，如磁盘、光盘、磁带、半导体存储器等。

国际电信联盟ITU曾对媒体做如下分类。

（1）感觉媒体（Perceptionmedium）

指能直接作用于人们的感觉器官，而能使人产生直接感觉的媒体。

如语音、音乐、各种图像、动画、文本等。

现在人们热衷于研究的如：

视觉类：

位图图像　图形　符号　视频　动画

听觉类：

波形声音　语音　音乐

触觉类：

指点　位置跟踪　力反馈与运动反馈

（2）表示媒体（Representationmedium）

是为了传送感觉媒体而人为研究出来的媒体。

借助于此种媒体，便能更有效的存储或传送感觉媒体。

如语言编码、电报码等。

（3）显示媒体（Presentationmedium）

用于通信中使电信号和感觉媒体之间产生转换用的媒体。

如输入、输出设施，键盘鼠标器、显示器、打印机等。

（4）传输媒体（TransmissionMedium）

用于传输某些媒体的载体，如电话线、电缆光纤等。

（5）存储媒体（Storagemedium）

用于存放表示媒体的媒体，以便计算机随时处理、加工和调用信息编码。

如纸张、磁带、磁盘、光盘等。

下图表示了这5种媒体间的关联。

在多媒体技术中，我们所说的媒体一般的是指感觉媒体。

1．2什么是多媒体／多媒体技术？

“多媒体”一词译自英文“Multimedia”，即“Multiple”和”Media”的合成。

关于多媒体的定义解释很多，但有三句话是最出名的：

指融合2种以上媒体，使多种信息建立逻辑连接，集成为一个系统并具有交互性。

一般人们都会强调以下几点。

✧多媒体是信息交流和传播的媒体

✧人—机交互媒体

✧以数字信号而不是模拟信号传播的

✧传播信息的媒体种类很多

多媒体技术是一门综合的高新技术，它是微电子技术、计算机技术、通信技术等相关学科综合发展的产物。

从应用角度来看，人们对多媒体的认识一是来自电视，一是来自计算机，但是现代计算机中的多媒体技术与传统的电视媒体是不同的。

传统媒体技术

多媒体技术

被动式信息播放系统

交互式

模拟信号流顺序播放

结构数字码流随机播放

记录拷贝的再现

可仿真制作和创意

从开发和生产厂商以及应用的角度出发可以分成两大类：

电视计算机（Teleputer）和计算机电视（Compuvision）

1．3什么是多媒体系统？

多媒体系统指的是由多媒体终端设备、网络设备、服务系统、多媒体软件及相关媒体数据组成的有机整体。

它具有以下几个特点：

（1）集成性：

媒体信息的集成，媒体设备的集成

在同一个多媒体应用系统中的多个独立的媒体必须能够密切配合，同步运作，来达到统一的展示效果，这就是集成化。

集成化一定要注意：

第一，必须是在计算机控制下的集成化；第二，必须是具有可编程性的。

只有在计算机控制下，才能保证集成中同步的精确性。

可编程性保证了集成灵活性和可拓展性。

（2）实时性：

对连续媒体的处理是实时的

（3）交互性：

低级交互、中级交互、高级交互

多媒体系统的可交互性是其区别传统媒体系统（如电视和广播等）的最重要的特性。

可交互性分为3个层次：

   a）低级交互—多媒体检索系统这样的通过交互方式来查询数据库中已经有的数据称为低级交互。

比如各类具有交互功能的网页、以及各个职能部门的多媒体业务查询系统等。

   b）中级交互—具有中级交互性的系统能让用户通过改变数据本身而使整个系统的展示内容甚至内容的表现形式发生改变，比如股票交易模拟系统、计算机辅助设计与仿真系统等。

   c）高级交互—高级交互的系统主要是虚拟现实系统，通过虚拟现实技术，让使用者完全感觉处于一个虚幻的世界中，但他的任何操作都会改变实际现实世界中的一些事物。

比如通过虚拟现实技术指挥机器人水下作业的系统。

多媒体发展的过程就是一个集成性和交互性共同发展的过程，随着2者的发展程度不同，出现了各种各样的媒体事物。

1．4多媒体技术的发展

多媒体技术的发展史就是一个计算机的发展史。

计算机技术努力的目标就在于把现实时间的一切反映到计算机中去。

最初就是数字。

计算机发展的初期，用数值承载信息；纸带机和卡片机是主要的输入输出设备；这一时代是使用机器语言的时代，计算机应用只能限于极少数计算机专业人员。

然后就是文字。

50年代到70年代，用文字作为信息的载体，输入输出设备主要是打字机、键盘和显示终端。

计算机的应用扩大到具有一般文化程度的科技人员。

然后声音、图形、图象、视频慢慢进入计算机。

80年代开始，人们致力于研究将声音、图形和图象作为新的信息媒体输入输出计算机。

80年代到90年代，是多媒体技术最迅猛发展的时期，想想10几年前的计算机屏幕，在对比现在的计算机各种仿真技术，真是不可思议。

在多媒体短暂的历史中，出现了一些卓有成效的公司和它们首创出的一些系统，可以做为多媒体发展里程碑似的标志：

✧Apple公司的Macintosh图形界面（GUI）

1984年Apple公司的Macintosh个人计算机，首先引进了“位映射”的图形机理，用户接口开始使用Mouse驱动的窗口技术和图符。

如今的计算机屏幕上熟悉的图标和点击启动程序，完全都来自于Apple的巧思妙想。

✧Commodore公司的Amiga系统

1985年Commodore公司首先推出世界上第一台多媒体计算机Amiga系统。

Amiga采用Motorola68000微处理器做为CPU，并配置了自发研制的图形处理芯片、音响处理芯片和视频处理芯片。

做为先驱者，虽然没有市场化，Amiga系统仍然享有盛誉。

✧Philips/Sony公司的CD-I系统

Philips/Sony公司于1986年4月公布了基本的CD-I系统，同时还公布了CD-ROM的文件格式，这就是以后的ISO标准。

该系统把高质量的声音、文字、计算机程序、图形、动画以及静止图象等都以数字的形式存放在容量为650MB的5英寸只读光盘上。

它的成就并不在于CD-I系统，而在于它对以后存储媒体的标准发展的重要影响。

✧Intel和IBM公司的DVI系统

这个技术很早开始开发，最后几手倒卖到了Intel公司手里，为了发展成可普及的商品，Intel公司与IBM联手开发这款多媒体系统，事实表明他们成功了，DVI系统获得了91年的计算机多媒体产品大奖，并且它的硬件架构和软件系统AVSS都成了以后多媒体计算机的参考标准。

自20世纪90年代以来，多媒体技术逐渐成熟，多媒体技术以研究开发为重心转移到以应用为重心。

于是各种标准相继诞生，在标准化阶段，研究部门和开发部门首先各自提出自己的方案，然后经分析、测试、比较、综合、总结得出最优、最便于应用推广的标准，指导多媒体产品的研制。

✧多媒体个人计算机标准MPC1.0——MPC3.0

✧数据存储标准CD-ROMDVD

✧图像/视频压缩传输编码标准JPEGMPEGH.26X

✧音频压缩传输标准ITU标准化方案G721722728

多媒体的发展过程也是各种传统媒体出现、结合以及交互影响整合的过程，在这个过程中，所有的一切都数字化了。

1．5与多媒体相关的技术

与多媒体相关的技术也就是我们这门课程要讨论的问题及内容。

多媒体的涵盖面很广，分支也很多，下面只是一种分类方法，不代表标准。

（1）多媒体数据解压缩技术

大家知道多媒体数据的容量是相当惊人的，选用合适的数据压缩技术，有可能将字符数据量压缩到原来的1/2左右，语音数据量压缩到原来的1/2-1/10，图像数据量压缩到原来的1/2-1/60。

本课程将介绍几种主要的数字图象编码标准和数字音频视频编码标准。

（2）多媒体输入与输出技术

✧媒体变换技术是指改变媒体的表现形式。

如当前广泛使用的视频卡音频卡（声卡）都属媒体变换设备。

✧媒体识别技术是对信息进行一对一的映像过程。

例如，语音识别技术和触摸屏技术等。

✧媒体理解技术是对信息进行更进一步的分析处理和理解信息内容。

如自然语言理解、图像理解、模式识别等技术。

✧媒体综合技术是把低维信息表示映像成高维的模式空间的过程。

如语音合成器就可以把语音的内部表示综合为声音输出。

（3）多媒体软件技术

✧多媒体操作系统

多媒体操作系统是多媒体软件的核心。

它负责多媒体环境下多任务的调度、保证音频、视频同步控制以及信息处理的实时性，提供多媒体信息的各种基本操作和管理；具有对设备的相对独立性与可扩展性。

Windows、OS/2和Macintosh操作系统都提供了对多媒体的支持

✧多媒体素材采集与制作技术

素材的采集与制作主要包括采集并编辑多种媒体数据。

如声音信号的录制编辑和播放；图像扫描及预处理；全动态视频采集及剪辑；动画建模渲染；音/视频信号的混合和同步等。

✧多媒体编辑与创作工具

多媒体编辑创作软件又称多媒体创作工具，是多媒体专业人员在多媒体操作系统之上开发的，供特定应用领域的专业人员组织编排多媒体数据，并把它们连接成完整的多媒体应用系统的工具。

高档的创作工具用于影视系统的动画制作及特技效果，中档的用于培训、教育和娱乐节目制作，低档的用于商业简介、家庭学习材料的编辑。

✧多媒体数据库技术

多媒体信息是结构型的，致使传统的关系数据库已不适用于多媒体的信息管理，需要从下面四个方面研究数据库

✓多媒体数据模型

✓媒体数据压缩和解压缩的模式

✓多媒体数据管理及存取方法

✓用户界面

✧多媒体应用开发技术

多媒体应用的开发会使一些采用不同问题解决方法的人集中到一起，包括计算机开发人员、音乐创作人员，图像艺术家等，他们的工作方法以及思考问题的方法都将是完全不同的。

对于项目管理者来说，研究和推出一个多媒体应用开发方法学将是极为重要的。

（4）多媒体设备技术

随着多媒体的数字化，与多媒体相关的输出输出以及处理设备与芯片快速增长。

新式的数字设备不断出现，带来了新的交互技术和新的感觉体验。

不仅计算机中的I/O系统处理媒体的能力日益加强。

很多家用电子设备和便携设备上也实现了多媒体操作。

（5）多媒体通信技术

多媒体通信技术包含语音压缩、图像压缩、多媒体的混合传输技术和分布式多媒体技术。

宽带综合业务数字网（B-ISDN）是解决多媒体数据的传输问题的一个比较完整的方法，它所基于的ATM（异步传送模式）是近年来在研究和开发上的一个重要成果。

（6）网络多媒体技术

在网络日益发达的今天，网络传输的已经不再仅仅是文字信息，丰富的媒体元素在HTML、XHTML标准的定义下实现了网络上的传播。

流媒体传输协议使得音视频信息畅通无阻，WEB3D技术实现了网上的虚拟3D环境，FLASH成为了事实上的网络2D图形动画标准。

但是，基于网络的多媒体技术还在无限发展中，没有一个一统天下