7.1 多媒体概述

 

多媒体技术是以数字技术为基础，把通信技术、广播技术和计算机技术融入一体，能够对文字、图形、图像、声音、视频等多种媒体信息进行存储、传送和处理的综合性技术。

本章主要内容

&        多媒体的基本概念

&        多媒体系统组成

&        图像处理软件

&        视频播放软件

7.1  多媒体概述

20世纪60年代以来，技术专家们就致力于研究将文字、图形、图像、声音、视频作为新的信息输入和输出到计算机，使计算机的应用更加丰富多彩。

7.1.1  多媒体的基本概念

1．媒体

媒体在计算机中有两种含义：一是指存储新的物理实体，如磁盘、磁带、光盘等；二是指信息的表现形式或载体，如文字、图形、图像、声音、动画和视频等。多媒体技术中的媒体通常指后者。

2．多媒体和多媒体技术

多媒体从字面上理解就是文字、图形、图像、声音、动画和视频等多媒体信息的集合。计算机处理的多媒体信息从时效上可分为两大类。

（1）静态媒体：包括文字、图形、图像。

（2）动态媒体：包括声音、动画、视频。

通常情况下，多媒体并不仅仅指多媒体本身，而主要是指处理和应用它的一套技术。因此，多媒体实际上常被看作多媒体技术的同义词。

多媒体技术是指利用计算机技术把多媒体信息综合一体化，使它们建立起逻辑联系，并能进行加工处理的技术。对信息的加工处理主要是指对这些媒体的录入、对信息的压缩和解压缩、存储、显示、传输等。显然，多媒体技术是一种基于计算机的综合技术，包括数字化信息的处理技术、音频和视频技术、计算机硬件和软件技术、人工智能和模式识别技术、通信和图像处理等，因而是一门跨学科的综合技术。

7.1.2  多媒体技术的发展和应用

早期的计算机只能处理数字或文字信息，仅为科研人员使用；20世纪80年代问世的图形用户界面，使计算机进入了办公室；20世纪90年代以来，随着计算机软、硬件技术的发展，多媒体技术逐步成熟，先后发布了MPC 1.0～MPC 4.0等多媒体技术规范，推动了多媒体计算机的性能不断提高，多媒体计算机已进入家庭。目前，多媒体技术及应用已遍及到国民经济与社会生活的各个角落，它给人类的生产方式、工作方式、学习方式乃至生活方式带来巨大的变革。

多媒体技术的应用领域已遍及到国民经济与社会生活的各个角落，尤其互联网的迅速兴起，进一步开阔了多媒体应用领域。归纳起来，多媒体的应用主要表现在以下几个方面。

1．多媒体教育

与传统教学相比，多媒体教学不仅丰富多彩、扩大了信息量、提高了知识的趣味性，而且可通过各种计算机辅助教学软件（CAI课件）的运用，来呈现教学目标、教学内容，记录学生的学习情况和控制学习进程等，以达到因材施教、以学生为中心取代教师为中心的目标。CAI课件根据具体的教学目标和教学内容，有多种教学模式。

（1）课堂演示型：应用在课堂教学中，通过多媒体教学软件给学生演示教学过程，创设教学情境或进行标准示范等。

（2）学生自主型：在多媒体CAI网络教室的环境下，教师向学生提出学习要求，学生利用计算机进行个性化自主学习。

（3）技能训练型：通过问题的形式来训练，强化学生在某方面的知识和能力；或在学科多媒体专用技能训练的环境下，利用有专门教学功能的系统进行专用技能的示范和训练，或进行仿真及实验数据的分析处理。

（4）问题求解型：追踪学生思维的智能型教学模式，在课件的引导下，通过启发、尝试，与学生一起进行设计，掌握某一问题的操作过程。

（5）教学游戏型：基于学科的知识内容，寓教于乐，通过游戏的形式，教会学生掌握学科的知识和能力。

（6）模拟型：模拟又称仿真，就是用计算机来模仿真实的自然现象或社会规律。

2．电子出版物

电子出版物也是多媒体技术最早的应用领域之一。与传统纸质出版物相比，电子出版物不仅能够储存图像、文字，而且能够储存声音和活动画面，从而增加人们的学习兴趣，提高效率。电子出版物的另一个重要特点是其交互性，即人们在使用电子出版物对所要大量进行的人机交流，这使得人们在学习时有了一定程度的主动性，并产生出一定意义的参与意识。电子出版物的问世是人类社会进入信息时代的结果和标记。它将同信息高速公路一起，在很大程度上给人们的生活、工作和学习方式带来深刻影响。

目前作为电子出版物的载体一般使用光盘，它具有存储量大、使用收藏方便、数据不易丢失等优点。一张容量为650MB的光盘，如用来存储文本的信息，可容纳600余本每本约50万汉字的书。对于大容量的音频、视频文件，光盘更是首选的载体。

电子出版物从内容上分以下几类。

（1）教学类：服务于各级各类教育的需要，除了制作的CAI课件、电子教材和随纸质教材配套的教学光盘外，还包括多媒体教学中需要的各种音像素材。

（2）文化类：帮助人们开阔视野、增长知识。例如字典、辞典、百科全书等。

（3）数据类：多为专业知识或文献、索引等。

此外，还有游戏类、旅游类等电子出版物。

3．多媒体网络应用

Internet的兴起与发展，在很大程度上对多媒体技术的进一步发展起到了促进作用。

人们除了通过电子邮件、WWW浏览、文件传输等Internet服务传送文字、静态图片媒体信息外，随着流媒体技术的发展，还可以通过多媒体网络应用收听、观看动态的音频、视频信息。流媒体是一种可以使音频、视频等多媒体文件在Internet上以实时的、无需下载等待的流式传输方式进行播放的技术。

（1）互联网直播。

互联网直播是将摄像机拍摄的实时视频信息传输到专门的视频直播服务器上，视频直播服务器对活动现场的实时过程进行视频信息的采集和压缩，同时通过网络传输到用户的计算机上，实现现场实况的同步收看，就像电视台的现场直播一样。

互联网直播流媒体技术在互联网直播中充当着重要的角色，流媒体实现了在低带宽的环境下提供高质量的影音。

（2）视频点播。

视频点播技术最初应用于卡拉OK点播，随着计算机技术的发展，视频点播技术逐渐应用于局域网及有线电视网中，但由于音视频信息容量的庞大，阻碍了视频点播技术的发展。而流媒体由于其采用特殊的压缩编码，适合在网上传输。

视频点播服务器中存储的是大量压缩的音频视频库，但不主动传输给任何用户。客户端采用浏览器方式进行按需点播收看所需的内容，可控制播放的过程。

（3）远程教育。

远程教育一般由两部分组成：实时教学和交互教学，这实际上相当于上述的互联网直播和视频点播。目前，在互联网上进行多媒体交互教学的技术多为流媒体。

在远程教学过程中，要求将多媒体的信息从教师端传送到远程的学生端，这些信息可能是多元化的，包括视频、音频、文本、图片等。为了在网上实时、快速地传递这些信息，流式媒体是最佳选择。学生可以在家通过一条电话线、一只Modem来参加到远程教学中；教师只要通过摄像头和计算机就可以进行授课。除了实时教学外，使用流媒体中的视频点播技术，可以实现交互式教学。

（4）视频会议系统。

计算机多媒体视频会议系统综合了视频、音频、图像、图形和文字等多种媒体信息的处理和传输，使异地与会者如同面对面坐在一起讨论，不仅可以借助多媒体形式充分交流信息、意见、思想与感情，还可以使用计算机提供的信息加工、存储、检索等功能。视频会议最常见的例子就是可视电话。只要有一台已接入互联网的计算机和一个摄像头，就可以与世界任何地点的人进行音频、视频的通信。此外，大型企业可以利用基于流媒体技术的视频会议系统组织跨地区的会议和讨论，从而节省大量的开支。

7.1.3  多媒体信息的类型及特点

1．多媒体信息的类型

多媒体信息有多种类型，下面介绍几种最常见的类型。

（1）文本。

文本是计算机中最基本的信息表示方式，包含字母、数字与各种专用符号。多媒体系统除了利用字处理软件实现文本输入、存储、编辑、格式化与输出等功能外，还可应用人工智能技术对文本进行识别、理解、翻译与发音等。

（2）图形。

图形一般是指通过绘图软件绘制的由直线、圆、圆弧、任意曲线等组成的画面，图形文件中存放的是描述生成图形的指令（图形的大小、形状及位置等），以矢量图形文件形式存储。计算机辅助设计（CAD）系统中常用矢量图来描述复杂的机械零件、房屋结构等。

（3）图像。

图像是通过扫描仪、数码照相机、摄像机等输入设备捕捉的真实场景的画面，数字化后的文件以位图格式存储。图像可以用图像处理软件（如Adobe Photoshop）等进行编辑和处理。

（4）动画。

动画是利用人眼的视觉特性所得到的，当一系列形或像的画面按一定的时间在人的视线中经过时，人脑就会产生物体运动的印象。计算机动画通过Flash、3dsmax等软件制作。这些软件目前已成功地用于网页制作、广告业和影视业、建筑效果图、游戏软件等，尤其是将动画用于电影特技，使电影动画技术与实拍画面相结合，真假难辨，效果逼真。

（5）音频。

音频包括话语、音乐以及动物和自然界发出的各种声音。音乐和解说词可使文字画面更加生动；音频和视频的同步才使视频影像具有真实的效果。在计算机中的音频处理技术主要包括声音的采集、数字化、压缩和解压缩、播放等。

（6）视频。

视频图像是来自录像带、摄像机、影碟机等视频信号源的影像，是对自然景物的捕捉，数字化后的文件以视频文件格式存储。视频的处理技术包括视频信号导入、数字化、压缩和解压缩、视频和音频编辑、特效处理、输出到计算机磁盘、光盘等。视频在多媒体系统中充当了非常重要的角色，在计算机辅助教学中，也将起到越来越重要的作用。

2．多媒体信息的特点

多媒体技术的主要特性包括信息媒体的多样性、集成性、交互性和数字化等，也是在多媒体研究中必须要解决的主要问题。

（1）多样性。

多样性是多媒体的主要特性，也是多媒体研究需要解决的关键问题。人类对于信息的接受和产生主要通过视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉，其中前三项占信息量的95%以上，信息媒体的多样化相对于计算机以及与之相应的一系列设备而言，却远远没有达到人类的水平。多媒体技术目前提供了多维信息空间下的视频和音频信息的获取和表示方法，使计算机中的信息表达方式不再局限于文字和数字，而广泛采用图像、图形、视频、音频等信息形式，使得人们的思维表达有了更充分、更自由的扩展空间，使得计算机变得更加人性化，人们能够从计算机世界里真切地感觉到信息的美妙。

（2）集成性。

集成性主要是指以计算机为中心，综合处理多种信息的媒体的特性。它包括信息媒体的集成以及处理这些媒体的设备和软件的集成。信息媒体的集成包括信息的多通道统一获取、统一存储、组织和合成等方面。设备集成是指显示和表现媒体设备的集成，计算机能和各种外设，如打印机、扫描仪、数码照相机、音响等设备联合工作；软件的集成是指集成一体的多媒体操作系统、适合多媒体信息管理的软件系统、创作工具及各类应用软件等。

（3）交互性。

多媒体技术最重要的特点就是交互性。交互性是指向用户提供了更加有效的控制和使用信息的手段，它可以增加对信息的注意和理解，延长信息的保留时间，使人们获取信息和使用信息的方式由被动变为主动。传统的电视之所以不能成为多媒体系统的原因就在于不能和用户交流，用户只能被动地收看。

（4）数字化。

数字化是指各种媒体的信息都是以数字的形式进行存储和处理，而不是传统的模拟信号方式。数字化给多媒体带来的好处是：数字不仅易于进行加密、压缩等数值运算，还可提高信息的安全与处理速度，而且抗干扰能力强。