11第1章 多媒体技术基本知识第1章 多媒体技术基本知识本章学习的主要任务和目标：l 了解多媒体技术的基本概念l 掌握多媒体计算机系统的组成l 了解Windows 98具有的多媒体功能伴随着信息社会的发展，迅速增长的信息量和媒体种类，已使传统的信息处理手段难以适用，多媒体技术便应运而生。多媒体技术能为多种异构型媒体信息提供一致的处理和表现工具，为信息传播提供丰富的手段。多媒体技术的应用已渗透到社会生活的方方面面，成为未来计算机技术应用和发展的方向之一。那么，究竟什么是多媒体？什么是多媒体技术？多媒体技术有些什么特征？多媒体计算机系统是怎样组成的？这些都是多媒体技术的基础知识，也是本章必须掌握的内容。1.1 多媒体技术的基本概念本节学习的主要任务和目标：l 了解多媒体的含义和分类l 了解多媒体技术的含义和特征l 了解多媒体技术的发展和应用多媒体技术是现代科技的最新成果之一，它不仅是计算机技术，而且是涉及通信、电视、磁、光、电、声等多种技术的一门综合性技术。本节主要从计算机技术的角度介绍多媒体技术的概念。1.1.1 多媒体的含义和分类1多媒体的含义人类社会已进入了信息化的新时代，信息作为一种资源，和能源、材料成为当今社会的三大基本资源之一。然而，不同于一般的能源或材料，信息资源是非一次性的，信息是可重复利用的。信息的利用通过传递和存储实现。在传递和存储过程中需要各种形式的载体，媒体指的就是人们用来与外界沟通和交流各种信息的载体，或者说是信息传递和存储的最基本的技术手段。它包含两层含义：一是指存储信息的实体，例如磁带、磁盘、光盘等载体；二是指传送信息的载体，或者说是各种信息的集合，例如文字、声音、图片、动画、视频等。人们通过这些媒体获取信息。按照国际上的通用定义，媒体可分为感觉媒体、表示媒体、显示媒体、存储媒体和传输媒体五种。在人类信息的交流中，感觉媒体通过听觉和视觉接收信息，是最丰富的信息源流；表示媒体用于传播和表达感觉媒体，是最主要的一种媒体，它确定了信息的存在和表现形式。表示媒体通常包含以下几种媒体。（1）文字文字一直是一种最基本的表示媒体，也是多媒体信息系统中出现最频繁的媒体。由文字组成的文本常常是许多多媒体演示的重要连接部分。使用文字最基本的要求是整洁和易懂，切忌文字太多和杂乱无章。现在多媒体成功地减少了人们对文本的依赖，常采用声音、视频、图像与文字相结合的形式来表达信息。（2）声音声音的使用，可使多媒体信息的传播具有声情并茂的效果。常见的声音表现形式有解说词、音效（配合动画而发出的声响）和背景音乐等。要想产生高质量的音响效果，需要在计算机中安装相应的声卡及其驱动程序和高质量的音响设备。（3）图片图片在多媒体信息系统中占有举足轻重的地位，它是静止的画面，可以是全彩色的图形，也可以是框图、图画等，有时还可以是替代文字说明的图案，例如图标（Icon）。图片使用得当，能避免纯文字给人的死板和缺乏空间想像的感觉。（4）视频视频是指用摄像机或数码相机拍摄的图像，可分为静态图像和动态图像两种。视频可记录和反映真实的画面，使画面更加生动。动态图像在计算机中必须通过一定的软硬件的解压缩，才能正常播放。（5）动画动画是移动的绘画，是人的主观设计而非照相机或摄像机拍摄的图像。动画可分为二维动画（平面）和三维动画（立体）两类。在多媒体信息系统中使用动画，可使说明更形象，产生活泼的风格，动画在计算机游戏和卡通片的制作中，起着非常重要的作用。多媒体实际上就是对上述多种信息表示媒体的综合，或者说有机组合，而不是多种媒体的简单混合，多媒体的组成如图1.1所示。图1.1 多媒体的组成1.1.2 多媒体技术的含义和特征1多媒体技术的含义多媒体技术就是计算机交互综合处理多种媒体信息文、图、声、像等，使多种信息建立逻辑链接，并集成为一个具有交互性的系统。通俗地讲，多媒体技术就是以计算机技术为基础，综合处理文、图、声、像等多种媒体信息的技术。2多媒体技术的基本特征多媒体技术具有三大特征：集成性、交互性、实时性。（1）集成性（也称综合性）多媒体技术的集成性主要表现在两个方面，一是指对多种类型数据的集成化处理，二是指处理各种媒体的设备的集成。首先，多媒体的内涵不仅在于其数据类型的多种多样。各种类型的数据在计算机内不是孤立、分散地存在，在它们之间必须建立相互的关联。例如视频图像与相应的语音信号之间必须在时间上同步，否则就会出现唱歌时声音与口型的不一致，给人以“假唱”之感；电子地图中的符号与其对应的数据之间（如某标号处的地势高度）也必须正确地链接，否则就会引起决策判断上的错误，造成重大经济损失甚至人员伤亡。因此，计算机对输入的多媒体信息，并不是简单地叠加和重放，而是对它们进行各种变换和加工等综合处理。这是信息媒体的集成，也就是通常所说的创作（Authoring）。其次，在多媒体计算机系统中，应该具有处理多媒体信息的高速及并行的CPU系统、大容量存储、适合多媒体多通道的输入输出能力，以及各种输入输出设备与计算机之间的接口，使它们都能在集成一体化的多媒体操作平台上协调一致地工作。（2）交互性从用户角度，多媒体技术最重要的特征是指它的人机交互功能。电视节目尽管也具有某些多媒体的特征，但却不能称其为多媒体技术，因为它只是单向的，人们观看电视只能被动地接受节目内容，而无法控制它或改变它。多媒体技术向用户提供更有效地使用和控制多媒体信息的手段，用户面对计算机时不但可以充分享受计算机提供的丰富的信息资源，还能进行检索、提问与回答。目前，作为教学改革的一个重要方面是开发与使用各种多媒体课件。多媒体课件除了用于课堂教学外，还可以用于学生课后自学。每个学生都可以针对各自不同的情况有选择地调出自己感兴趣的内容进行交互式的学习，从而变被动学习为主动学习。在某些娱乐性的应用中，交互性还表现在可使用户介入到故事的发展过程中，用户可改变故事的结局。（3）实时性在多媒体系统中，像文本、图片一类的媒体是静态的，与时间无关；而声音及活动的视频则完全是实时的，通常也称之为时基类媒体，多媒体技术提供了对这些时基类媒体的实时处理能力。由此，还可进一步对多媒体系统下一个基本的定义：一个具有上述基本特征的系统，或者说能交互式地综合与实时处理多种媒体信息的计算机系统，就称为多媒体系统。1.1.3 多媒体技术的发展和应用1多媒体技术的发展简史多媒体技术的发展经历以下四个阶段。（1）起步阶段多媒体计算机技术最早起源于20世纪80年代中期。1984年美国Apple公司在研制与IBM-PC抗衡的Macintosh计算机时，为了增加图形功能并方便用户使用，创造性地使用了位图（Bitmap）、窗口（Window）、图符（Icon）等技术，开发了图形用户界面，同时引入鼠标作为交互输入设备，图形用户界面从此开始风行。这是多媒体技术的萌芽。在此基础上，Apple公司继续发展，于1987年8月推出了一种超级卡软件Hypercard，把音响和视频加入Macintosh中，使它成为能处理多种媒体的计算机。世界上第一台多媒体计算机Amiga，是美国Commodore公司于1986年首先推出的。这台多媒体计算机采用了该公司自行设计的专用芯片，提供一个类似于Windows的多任务操作系统，该系统分别用于动画制作、音响处理和图形处理。系统还提供多媒体创作工具，以交互式图符管理方式制作多媒体节目。（2）快速发展阶段1985年只读光盘存储器CD-ROM的问世，推动了多媒体技术的快速发展。CD-ROM极大的存储容量，使计算机存储和处理声音及视频等多媒体信息成为可能。1987年，美国RCA公司推出交互式视频系统DVI（Digital Video Interactive），用计算机可对存储于光盘上的视频图像、音频及数据进行检索与重放。以后，新的软件工具出现，如MPLAB视像化器件起始器（Visual Device Initialiser，VDI）很快便在IBM的个人计算机上得到应用。1985年在个人计算机领域，Microsoft公司借鉴Apple的窗口技术，在IBM机上开发窗口系统Windows。而IBM机真正开始发挥图形功能，是在1990年该公司正式推出Windows 3.0操作系统以后。Windows 3.0是一个使用鼠标的全图形界面的操作系统，它的出现是计算机操作系统发展史上的一个里程碑。从此，在个人计算机上统治多年的DOS操作系统便逐步被冷落、被替换。与此同时，与多媒体技术的发展密切相关的数据压缩、大规模集成电路制造等关键技术都有了明显的突破，多媒体数据的采集、处理与回放所需的各种板卡级产品也纷纷面市，并与多媒体软件的飞速发展相呼应，因此个人计算机的应用很快进入了多媒体时代。（3）标准化阶段多媒体技术的发展势不可挡，生产计算机的厂家都纷纷推出自己的多媒体产品，并都声称自己的产品与众不同。这种局面不利于产品的推广与发展，也不利于用户的使用和系统之间的交流。因此IBM及Intel等数十家公司联合起来，组成多媒体个人计算机市场协会，进行多媒体个人计算机（Multimedia Personal Computer，MPC）软、硬件标准的协商、讨论与制订。协议规定，计算机只要满足标准的最低要求，便可打上MPC标志，在市场上进行销售。第一个MPC标准MPC1是Microsoft公司在1990年11月召开的多媒体工作者会议上提出的，标准给出了MPC的最低指标。随着计算机性能的不断提高，多媒体个人计算机市场协会又对标准进行了几次修改，分别于1993年5月和1996年2月发布了MPC2和MPC3。MPC标准的具体指标见表1.1。表1.1 MPC标准配 置 设 备MPC1MPC2MPC3处理器16 MHz 386SX或更好25 MHz 486SX-25或更好75 MHz Pentium或更好内存不低于2 MB不低于4 MB不低于8 MB硬盘至少30 MB至少160 MB至少540 MB软驱1.44英寸软驱一个1.44英寸软驱一个1.44英寸软驱一个存储设备单倍速（150 Kb/s）符合CD-DA规格2倍速（300 Kb/s）符合CD-XA规格具备多段式能力4倍速（600 Kb/s），符合CD-XA规格，具备多段式能力图形性能VGA 640480 16色或320240 256色Super VGA 640480 65536（64K）色VGA 3276种颜色，真彩色最佳音频8位声效卡，音乐合成采样频率11.2 5kHz22.05 kHz16位声效卡，8调合成器MIDI播放，采样频率44.1 kHz16位声效卡，波表合成MIDI播放，采样频率44.1 kHz视频播放无要求无要求具OM1兼容的MPEG1播放（硬件或软件）输入/输出I/O101键盘，鼠标器串口、并口、MIDI接口、游戏等短短几年内多媒体计算机技术的发展简直令人难以想像，上述标准都早已是名存实亡，至今尚未有更新的MPC标准问世。目前市场上流行的多媒体计算机，主机性能高档的已到Pentuim4，硬盘容量已按单位“GB”计算，内存条（对般用户来说）也是64 MB以上，光驱则已找不到16倍速以下的，可见发展速度之快。除了MPC标准，20世纪80年代后期开始也逐渐形成了相关技术的若干标准，包括图像压缩与声音压缩等标准。（4）迅猛发展阶段自20世纪90年代以来，多媒体技术进入了迅猛发展的阶段，20世纪90年代便被称为多媒体时代。新产品层出不穷，价格不断下跌，销量不断增长，各种应用全面开花，并已大量进入寻常百姓家