第一章多媒体技术基础知识

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1、第第1章章 多媒体技术基础知识多媒体技术基础知识理解多媒体、多媒体技术的概念理解多媒体、多媒体技术的概念 明确媒体的分类及多媒体技术的特明确媒体的分类及多媒体技术的特性性了解多媒体的关键技术、主要应用了解多媒体的关键技术、主要应用领域和发展方向领域和发展方向 了解多媒体系统组成及相关性能指了解多媒体系统组成及相关性能指标标本章重点：本章重点：多媒体技术是在20世纪末迅速崛起和发展起来的一门新兴技术，也是当今信息技术领域发展最快、最活跃的技术，是新一代电子技术发展和竞争的焦点。它基于传统计算机技术，结合现代电子信息技术，使计算机具有综合处理声音、文字、图形、图像和视频信息的能力，从而为计算机进入

2、人类生活和生产的各个领域打开了方便之门，给人们的工作、生活带来了深刻变化。1.1 1.1 多媒体技术的基本概念多媒体技术的基本概念 多媒体技术融计算机、声音、文本、图像、动画、视频和通信等多种功能于一体，借助日益普及的高速信息网，可实现计算机的全球联网和信息资源共享，因此被广泛应用在咨询服务、图书、教育、通信、军事、金融、医疗等诸多行业，并正潜移默化地改变着我们生活的面貌。1.1.1媒体及媒体的分类1、媒体、媒体 在在计计算算机机领领域域中中，“媒媒体体（MediaMedia）”主主要要有有两两个个含义：含义：一一、是是指指存存储储信信息息的的实实体体，如如我我们们平平时时 熟熟悉悉的的软软盘

3、、硬盘、光盘；盘、硬盘、光盘；二二、是是指指承承载载或或传传递递信信息息的的载载体体，表表现现为为文文字字声声音、图像等。音、图像等。2、媒体的分类、媒体的分类按国际电讯联盟下属的国际电报电话咨询委员会的定义，媒体有以下五种类型:1）感觉媒体（感觉媒体（Perception Medium）指直接作用于人的感觉器官，使人产生直接感觉的媒体，如引起听觉反应的声音，引起视觉反应的图像、文字等。2）表示媒体（表示媒体（Representation Medium）表示媒体是为了处理和传输感觉媒体而人为地研究、构造出来的媒体，其目的是更有效地传输感觉媒体。如图像编码（JPEG、MPEG等）、文本编码（AS

4、CII码、GB2312等）和声音编码等，都是表示媒体。3）表现媒体（表现媒体（Presentation Medium）表现媒体是指感觉媒体和用于通信的电信号之间转换用的一类媒体，它又分为输入媒体和输出媒体。键盘、鼠标、扫描仪、话筒、摄像机等为输入媒体，显示器、打印机、喇叭等为输出媒体。4）存储媒体（存储媒体（Storage Medium）指用于存储表示媒体（即存储将感觉媒体数字化以后的代码）的物理介质，如硬盘、软盘、光盘等。5）传输媒体（传输媒体（Transmission Medium）指传输表示媒体的物理介质，如双绞线、同轴电缆、光纤以及其它通信信道。多媒体技术所涉及的媒体通常是指感觉媒体，

5、也就是说，多媒体技术处理的主要对象是文字、图形、图像、音频、动画、视频六种媒体，其它媒体主要是为感觉媒体服务的。因此，通常根据媒体的不同性质，一般把媒体素材划分成文字、声音、图形、图像、动画、视频等类型。在不同的开发平台和应用环境下，即便是同种类型的媒体，也有不同的文件格式，表1-1列举了一些常用媒体的文件扩展类型。媒体类型扩展名说明文本.txt.rtf.wri.doc.wps纯文本文件Rich Text Format格式写字板文件Word文件WPS文件声音.wav.mid.mp3.aif.vqf标准Windows声音文件MIDI接口音乐文件MPEG Layer 3声音文件Macintosh声

6、音文件最新的NTT开发的声音文件图形图像.bmp.jpg.gif.tif.epsWindows位图文件JPEG压缩的位图文件图形交换格式文件标记图像格式文件Post Script图像文件动画.gif.flc(.fli).avi.swf.mov图形交换格式文件Autodesk的Animator文件Windows视频文件Flash动画文件QuickTime动画文件视频.avi.mov.mpg.datWindows视频文件QuickTime动画文件MPEG视频文件VCD中的视频文件表表1-1常用媒体文件类型常用媒体文件类型1.1.2多媒体及多媒体技术的特性 1、多媒体、多媒体 多媒体（Multime

7、dia）狭义上讲是将两种以上单一的媒体形式组合在一起，广义地说是一种技术，这种技术不仅可以获取和存储多种媒体信息，它不是多种媒体的简单堆积，而是包含着对各种媒体的采集、加工、转换、合成等人为因素。在计算机领域中,多媒体技术是指把文本、图形、图像、声音、动画以及活动视频等多种媒体信息通过计算机进行数字化采集、获取、压缩/解压缩、编辑、存储等加工处理，再以单独或合成形式表现出来的一体化技术。2、多媒体技术特性、多媒体技术特性 1）信息媒体的多样性）信息媒体的多样性 可以包括文本、声音、图像、动画、视频等多种媒体形式。2）信息结构的动态性）信息结构的动态性 用户可以按照自己的需要、兴趣、任务要求、偏

8、爱和认知特点来使用信息，同时用户还可以按照自己的目的和认知特征对信息进行重组、增加、删除或修改操作。3）信息处理的集成性）信息处理的集成性 集成性是指以计算机为中心综合处理多种信息媒体的特性，它包括信息媒体的集成和处理这些媒体的设备的集成两个方面。多媒体技术是多种媒体的有机集成，它集文本、图形、图像、视频、语音等多种媒体信息于一体。4）信息处理的交互性）信息处理的交互性 所谓交互性是把人的活动作为一种媒体加入到信息传播和处理过程中，使信息存在于交互模式下。5）信息处理的实时性和协同性）信息处理的实时性和协同性 所谓实时性，通俗地讲就是在人的感官系统能够接受的情况下进行多媒体交互，无论交互者相距

9、多远，就好像是面对面一样，图像和声音是连续的。1.1.3多媒体关键技术1、数据压缩与编码技术、数据压缩与编码技术 多媒体计算机需要解决的关键问题之一是要使计算机能实时地综合处理声、文、图等信息。编码压缩技术发展主要在两个方面：即新型编码理论的应用和编码压缩国际标准的制定与完善。2、大容量信息存储技术、大容量信息存储技术 数字化的多媒体对存储技术提出两方面的要求：一是大容量存储技术；一是足够的数据传送带宽和支持多媒体的实时处理功能。信息存储技术常用的有光存储技术、半导体存储技术和磁性介质存储。光存储技术以只读光盘存储器(CD-ROM）、DVD（DigitalVideoDisc）光盘标准以及最新的

10、蓝光技术为代表；半导体存储技术以闪存芯片为代表;磁性介质存储以磁带、磁盘和活动式硬盘为代表。3、多媒体输入输出技术、多媒体输入输出技术 多媒体输入/输出技术包括媒体变换技术、媒体识别技术、媒体理解技术和媒体综合技术等。4、多媒体通信技术、多媒体通信技术 多媒体技术基础是计算机网络与通信。5、多媒体数据库技术、多媒体数据库技术6、多媒体专用芯片技术、多媒体专用芯片技术 多媒体计算机的专用芯片可分为两类：一类是固定功能的芯片，另一类是可编程数字信号处理器（DSP）芯片。7、多媒体协同技术、多媒体协同技术 指在计算机技术支持的环境中，一个群体，协同工作，共同完成一项任务。8、多媒体软件技术、多媒体软

11、件技术 多媒体软件技术主要包括多媒体操作系统、多媒体编辑系统、多媒体数据库管理技术、多媒体信息混合与重叠技术等。9、虚拟现实技术、虚拟现实技术 虚拟现实（VirtualReality,简称为VR）是利用计算机生成一种模拟环境，通过各种传感设备，使使用者投入到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技术。虚拟现实技术是在众多相关技术上发展起来的一个高度集成的技术，是计算机软硬件技术、传感技术、机器人技术、人工智能及心理学等飞速发展的结晶。1.1.4多媒体创作工具1、按信息类型分类、按信息类型分类 1）编程类：）编程类：常用工具有VisualBasic、VisualC、Delphi等。2）脚本

12、类：）脚本类：它提供一套完整的脚本语言（ScriptLanguage）和编辑环境，以类似编程的形式控制多媒体素材。脚本语言使多媒体创作变得具有很强的可控性，典型软件如Director。3）流程类：）流程类：它以在流程线上放置图标的工作方式创作，制作步骤明确，直观。它提供面向对象的交互功能，对象属性具有一定的灵活性，典型软件如Authorware。4）时序类：）时序类：它按时间来控制各个多媒体素材的播放，适合简单多媒体演示课件的制作，典型软件如Action。5）幻灯类：）幻灯类：它以放映一系列幻灯片的形式来展示各个多媒体素材，提供简单的交互，可控制媒体的播放和幻灯片的放映次序，典型软件如Powe

13、rPoint。2、从功能角度分类、从功能角度分类 1)媒体创作软件工具媒体创作软件工具:用于建立媒体模型、产生媒体数据。2)多媒体节目写作工具多媒体节目写作工具:提供不同的编辑、写作方式。3)媒体播放工具。媒体播放工具。4)其他各类媒体处理工具其他各类媒体处理工具：除了三大类媒体开发工具外，还有其他几类软件，如多媒体数据库管理系统、Video-CD制作节目工具、基于多媒体板卡（如MPEG卡）的工具软件、多媒体出版系统工具软件、多媒体CAI制作工具、各式MDK（多媒体开放平台）等。1.2多媒体技术的应用和发展1.2.1 多媒体技术的应用多媒体技术的应用 1、音频信息处理、音频信息处理 1)语音识

14、别2)文语转换 2、多媒体数据压缩，图像处理、多媒体数据压缩，图像处理 3、教育与培训、教育与培训 4、多媒体数据库和内容检索、多媒体数据库和内容检索 5、办公自动化、办公自动化 6、多媒体电子出版物、多媒体电子出版物 7、多媒体会议、多媒体会议 8、地理信息系统、地理信息系统(GIS)9、多媒体通信、多媒体通信 10、多媒体监控、多媒体监控 11、多媒体家电、多媒体家电1.2.2多媒体技术的发展方向1、多媒体技术的网络化发展趋势、多媒体技术的网络化发展趋势2、多媒体终端的部件化、智能化和嵌入化、多媒体终端的部件化、智能化和嵌入化 发展趋势发展趋势 从目前的发展趋势可以把这种芯片分成两类从目前

15、的发展趋势可以把这种芯片分成两类:1)以多媒体和通讯功能为主。2)以通用CPU计算功能为主，融合多媒体和通信功能,它们的设计目标是与现有的计算机系列兼容，同时具有多媒体和通信功能，主要用在多媒体计算机中。综合多媒体技术的发展方向可知，未综合多媒体技术的发展方向可知，未来多媒体技术发展必须具备以下特征：来多媒体技术发展必须具备以下特征：显示的高质量；显示的高质量；传输高速化；传输高速化；操作简单化；操作简单化；智能化；智能化；标准化；标准化；高维化。高维化。1.3多媒体计算机系统 多媒体计算机系统主要由如下四个部多媒体计算机系统主要由如下四个部分的内容组成分的内容组成:1)多媒体硬件系统：多媒体

16、硬件系统：包括计算机硬件、声音/视频处理器、多种媒体输入/输出设备及信号转换装置、通信传输设备及接口装置等。2)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对多媒体设备的驱动和控制，以及图形用户界面管理等。3)媒体处理系统工具媒体处理系统工具:或称为多媒体系统开发工具软件，是多媒体系统重要组成部分。4)用户应用软件用户应用软件：根据多媒体系统终端用户要求而定制的应用软件或面向某一领域的用户应用软件系统，它是面向大规模用户的系统产品。1.3.1多媒体计算机系统组成多媒体计算机是集声、文、图、像功能于一体的计算机。与普通计算机系统一样，多媒体计算机系统也是由多媒体硬件系

17、统和多媒体软件系统两大部分组成。1、多媒体计算机硬件组成、多媒体计算机硬件组成 一般来说，多媒体个人计算机（一般来说，多媒体个人计算机（MPC）的基本硬）的基本硬件结构可以归纳为七部分：件结构可以归纳为七部分：1）至少一个功能强大、速度快的中央处理器（CPU）；2）可管理、控制各种接口与设备的配置；3）具有一定容量（尽可能大）的存储空间；4）高分辨率显示接口与设备；5）可处理音响的接口与设备；6)可处理图像的接口设备；7）可存放大量数据的配置等；图1-1多媒体计算机外围设备配置图2、多媒体软件系统、多媒体软件系统多媒体计算机的软件系统按功能划分为系统软件和应用软件。网络信息处理工具多媒体软件系

18、统素材编辑工具系统软件多媒体操作系统驱动程序多媒体编程语言应用软件多媒体创作工具多媒体设备接口程序多媒体素材编辑工具包括字处理软件、绘图软件、图像处理软件、动画制作软件、声音编辑软件以及视频编辑软件等。表1-2常用工具软件软件功能工具软件文字处理记事本、写字板、Word、WPS图形图像处理Photoshop、CorelDraw、Freehand动画制作AutoDesk、Animator Pro、3DS Max、Maya、Flash声音处理Ulead Media Studio、Sound Forge、Cool Edit、Wave Edit视频处理Ulead Media Studio、Adobe

19、Premiere1.3.2多媒体设备的性能指标1、音频卡、音频卡 音频卡是处理各种类型数字化声音信息的硬件，多以插件形式安装在微机的扩展槽上，也有的与主板做在一起。音频卡又称声音卡，简称声卡，如图1-3所示:1、声卡的主要功能包括、声卡的主要功能包括:1）录制与播放2）编辑与合成处理3）MIDI接口2、声卡的主要技术指标主要有：声卡的主要技术指标主要有：1）声道数2）采用的总线形式3）MIDI合成方式4）3D音效 2、视频采集卡 视频采集卡又称视频捕捉卡，是一种用以获取数字化视频信息，并将其存储和进行播放的设备。如图1-4所示。图1-4视频采集卡视频采集卡分为广播级视频采集卡、专业级视频采集卡

20、、民用级视频采集卡几种，它们的区别主要是采集图像的指标不同。视频采集卡主要功能和技术指标如下：视频采集卡主要功能和技术指标如下：1）接口：）接口：目前PC视频采集卡通常采用32位的PCI总线接口。2）数据压缩功能）数据压缩功能 3）驱动和应用程序）驱动和应用程序 3、扫描仪 扫描仪是一种可将静态图像输入到计算机里的图像采集设备。如图1-5所示:图图1-5 扫描仪扫描仪 1）按扫描原理分类：）按扫描原理分类：可分为以CCD（电荷耦合器件）为核心的平板式扫描仪、手持式扫描仪和以光电倍增管为核心的滚筒式扫描仪；2）按操作方式：）按操作方式：可分为手持式、台式和滚筒式；3）按色彩方式：）按色彩方式：可

21、分为灰度扫描仪和彩色扫描仪；4）按扫描图稿的介质）按扫描图稿的介质：可将扫描仪分为反射式（纸质材料）扫描仪，透射式（胶片）扫描仪以及既可扫描反射稿又可扫描透射稿的多用途扫描仪。扫描仪的主要性能指标扫描仪的主要性能指标:1）分辨率）分辨率:分辨率是衡量扫描仪的关键指标之一。它表明了系统能够达到的最大输入分辨率，以每英寸扫描象素点数(DPI)表示。2）色彩位数）色彩位数:色彩位数是影响扫描仪表现的另一个重要因素3）灰度）灰度:指图像亮度层次范围。灰度级数越多，图像层次越丰富，目前扫描仪可达到256级灰度。4）速度：）速度：在指定的分辨率和图像尺寸下的扫描时间。5）幅面）幅面:扫描仪支持的幅面大小，

22、如A4、A3、A1和A0。4、光盘刻录机光盘刻录机（如图1-6所示）就是可以向光盘写入数据的光驱，同时具备读和写的功能。图1-6刻录机光 盘 刻 录 机 包 括 CD RW（CDReWritable）和DVDRW（DVDReWritable）。CDRW则采用先进的相变（PhaseChange）技术，刻录数据时，高功率的激光束反射到CDRW盘片的特殊介质，产生结晶和非结晶两种状态，并通过激光束的照射，介质层可以在这两种状态中相互转换，达到多次重复写入的目的。DVD-RW刻录原理和CD-RW刻录类似，也采用相位变化的读写技术，同样是固定线性速度CLV的刻录方式。如果把DVD-R的记录层换成相变材料

23、，并加入两个保护层，那么就基本变成了DVD-RW。光盘刻录机有两种分类方法，按接入方法可分为内置式和外置式。内置的较便宜，且节省空间；外置式的插装方便，密封性和散热性较好。光盘刻录机的性能指标:1）速度指读取速度和写入速度，而后者才是刻录机的重要技术指标。市场上常见的有8、10、12、16、20Max的读取速度和4、8、12Max的写入速度。2）接口方式）接口方式 光盘刻录机按接口方式分，内置的有SCSI接口和IDE接口，外置的有SCSI、并口、以及目前最新的USB接口等。3）数据缓冲区的大小）数据缓冲区的大小4）兼容性）兼容性 5）使用寿命和刻录方式）使用寿命和刻录方式 6）刻录机的支持格式

24、）刻录机的支持格式 一般刻录机都支持AudioCD、PhotoCD、CD-I/MPEG、CDROM/XA、CD-EXTRA、I-TRAXCD与CD-RWCD等格式。7）刻录方式）刻录方式除整盘刻写、轨道刻写和多段刻写三种刻录方式外，刻录机还应支持增量包刻写(IncrementalPacketWriting）刻录方式。本章小结本章对多媒体和多媒体技术的定义及特点、多媒体计算机要解决的关键技术以及多媒体技术的应用和发展、媒体信息的计算机表示等问题作了较详细的介绍。多媒体计算机技术是综合处理声音、文字、图形、音频、视频等信息的技术，多媒体计算机具有信息载体的多样性、集成性和交互性的特点。多媒体的关键技术包括多媒体计算机系统要解决的关键技术和多媒体应用设计中的关键技术两个方面。多媒体的应用丰富多彩，不仅涉及到计算机的各个应用领域，也涉及到教育培训、电子出版、通信、文化娱乐等领域。多媒体计算机技术将朝着高分辨率、高速度化、简单化、标准化和智能化方向发展。谢谢