1、第第1章章 多媒体技术概论多媒体技术概论o 1.1 多媒体的基本概念多媒体的基本概念o1.1.1 媒体与多媒体媒体与多媒体o1媒体媒体o媒体又称媒质或媒介，它是信息表示、信息传递和信息存储的载体。传统的媒体，媒体又称媒质或媒介，它是信息表示、信息传递和信息存储的载体。传统的媒体，如报纸、杂志、广播、电影和电视等，都是以各自的媒体形式进行传播。在计算机如报纸、杂志、广播、电影和电视等，都是以各自的媒体形式进行传播。在计算机领域中，媒体有两种含义：表示信息的载体和存储信息的实体。如文本、音频、图领域中，媒体有两种含义：表示信息的载体和存储信息的实体。如文本、音频、图形、图像、动画和视频等是用来表示
2、信息的载体，而纸张、磁带、磁盘、光盘和半形、图像、动画和视频等是用来表示信息的载体，而纸张、磁带、磁盘、光盘和半导体存储器等都是存储信息的实体。导体存储器等都是存储信息的实体。o现代科技的发展大大方便了人们之间的交流和沟通，也给媒体赋予许多新的内涵。现代科技的发展大大方便了人们之间的交流和沟通，也给媒体赋予许多新的内涵。根据国际电信联盟电信标准局根据国际电信联盟电信标准局ITU-T（原国际电报电话咨询委员会（原国际电报电话咨询委员会CCITT）建议的）建议的定义，媒体可分为下列五大类。定义，媒体可分为下列五大类。（1）感觉媒体o感觉媒体是指直接作用于人的感官，使人能直接产生感觉一类媒体，如视觉
3、、听觉、感觉媒体是指直接作用于人的感官，使人能直接产生感觉一类媒体，如视觉、听觉、触觉和味觉等。触觉和味觉等。o（2）表示媒体）表示媒体o表示媒体是为了加工、处理和传输感觉媒体而人为构造出来的一种媒体，如文字、表示媒体是为了加工、处理和传输感觉媒体而人为构造出来的一种媒体，如文字、音频、图形、图像、动画和视频等信息的数字化编码表示。借助于表示媒体，可以音频、图形、图像、动画和视频等信息的数字化编码表示。借助于表示媒体，可以很方便地将感觉媒体从一个地方传输到另一个地方。很方便地将感觉媒体从一个地方传输到另一个地方。o（3）显示媒体）显示媒体o显示媒体是指媒体传输中电信号与媒体之间转换所用的一类媒
4、体。它又分为两种：显示媒体是指媒体传输中电信号与媒体之间转换所用的一类媒体。它又分为两种：一种是输入显示媒体，如键盘、鼠标器、话筒和扫描仪等；另一种是输出显示媒体，一种是输入显示媒体，如键盘、鼠标器、话筒和扫描仪等；另一种是输出显示媒体，如显示器、打印机、音箱和投影仪等。如显示器、打印机、音箱和投影仪等。o（4）存储媒体）存储媒体o存储媒体又称存储介质，用来存放表示媒体，以便计算机随时调用和处理信息编码，存储媒体又称存储介质，用来存放表示媒体，以便计算机随时调用和处理信息编码，如磁盘、光盘和内存等。如磁盘、光盘和内存等。o（5）传输媒体）传输媒体o传输媒体又称传输介质，它是用来将媒体从一处传送
5、到另一处的物理载体，如双绞传输媒体又称传输介质，它是用来将媒体从一处传送到另一处的物理载体，如双绞线、同轴电缆、光纤和无线传输介质等。线、同轴电缆、光纤和无线传输介质等。2多媒体o通常，人们所指的多媒体就是表示媒体，即文本、音频、图形、图像、通常，人们所指的多媒体就是表示媒体，即文本、音频、图形、图像、动画和视频等媒体信息。多媒体是融合两种或者两种以上表示媒体的一动画和视频等媒体信息。多媒体是融合两种或者两种以上表示媒体的一种人机交互式信息交流和传播媒体，它是多种媒体信息的综合。种人机交互式信息交流和传播媒体，它是多种媒体信息的综合。o多媒体的实质是将自然形式存在的各种媒体数字化，然后利用计算
6、机对多媒体的实质是将自然形式存在的各种媒体数字化，然后利用计算机对这些数字信息进行加工或处理，以一种友好的方式提供给用户使用。因这些数字信息进行加工或处理，以一种友好的方式提供给用户使用。因此，多媒体是一个丰富多彩的感官世界，它能使人的眼睛、耳朵、手指，此，多媒体是一个丰富多彩的感官世界，它能使人的眼睛、耳朵、手指，特别是大脑兴奋起来。特别是大脑兴奋起来。o人类感知信息的第一个途径是视觉，通过视觉可以从外部世界获取人类感知信息的第一个途径是视觉，通过视觉可以从外部世界获取80%左右的信息；其次是听觉，通过听觉可以从外部世界获取左右的信息；其次是听觉，通过听觉可以从外部世界获取10%左右的信左右
7、的信息；第三个途径是触觉、嗅觉和味觉，它们合起来能获取的信息量约占息；第三个途径是触觉、嗅觉和味觉，它们合起来能获取的信息量约占10%。目前，多媒体只利用了人的视觉和听觉，虚拟现实中用到了触觉。目前，多媒体只利用了人的视觉和听觉，虚拟现实中用到了触觉（如数据手套、数据衣服等）和嗅觉（如电子鼻等），而味觉尚未集成（如数据手套、数据衣服等）和嗅觉（如电子鼻等），而味觉尚未集成进来。随着多媒体技术的进步，多媒体的含义和范围还将扩展。进来。随着多媒体技术的进步，多媒体的含义和范围还将扩展。1.1.2 多媒体技术的主要特性o多媒体技术至今无公认统一的严格定义，但可以从其特点来进行描述。多媒体技术多媒体技
8、术至今无公认统一的严格定义，但可以从其特点来进行描述。多媒体技术是利用计算机把文本、图形、图像、音频和视频等多种信息一体化，使之建立逻辑是利用计算机把文本、图形、图像、音频和视频等多种信息一体化，使之建立逻辑连接，集成为一个具有交互性的系统，并能对多种媒体信息进行获取、压缩编码、连接，集成为一个具有交互性的系统，并能对多种媒体信息进行获取、压缩编码、编辑、加工处理、存储和展示。简单地说，多媒体技术就是把声、文、图、像和计编辑、加工处理、存储和展示。简单地说，多媒体技术就是把声、文、图、像和计算机结合在一起的技术。实际上，多媒体技术是计算机技术、通信技术、音频技术、算机结合在一起的技术。实际上，
9、多媒体技术是计算机技术、通信技术、音频技术、视频技术、图像压缩技术、文字处理技术等多种技术综合的技术。视频技术、图像压缩技术、文字处理技术等多种技术综合的技术。o由多媒体技术的定义可知，它具有如下几个特性：由多媒体技术的定义可知，它具有如下几个特性：o1.信息媒体的多样性信息媒体的多样性o人类对信息的接收主要依靠人类对信息的接收主要依靠5种感觉，即视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉。其中前种感觉，即视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉。其中前三者所获取的信息量占三者所获取的信息量占95%以上。多媒体技术目前只提供了多维化信息空间中音频以上。多媒体技术目前只提供了多维化信息空间中音频和视频信息的获得和表示方法
10、，它使得计算机中信息表达的方式不再局限于数字与和视频信息的获得和表示方法，它使得计算机中信息表达的方式不再局限于数字与文字，而广泛采用图像、图形、视频、音频等信息形式，使我们的思维表达有了更文字，而广泛采用图像、图形、视频、音频等信息形式，使我们的思维表达有了更充分更自由的扩展空间。多媒体信息的多样化不仅仅指输入，而且还指输出。对输充分更自由的扩展空间。多媒体信息的多样化不仅仅指输入，而且还指输出。对输入信息进行变换、组合和加工，就可以大大丰富信息的表现能力，实现有声有色、入信息进行变换、组合和加工，就可以大大丰富信息的表现能力，实现有声有色、生动逼真的效果。生动逼真的效果。o2.实时性实时性
11、 o由于多媒体技术是研究多种媒体集成的技术，其中声音和活动的视频图像都与时间由于多媒体技术是研究多种媒体集成的技术，其中声音和活动的视频图像都与时间有着密切的关系，这就决定了多媒体技术应支持实时处理。如播放时，声音和图像有着密切的关系，这就决定了多媒体技术应支持实时处理。如播放时，声音和图像都不能有停顿的现象。都不能有停顿的现象。3.交互性o在多媒体系统中，不仅操作上可控制自如，而且在媒体综合处理上也可随心所欲，在多媒体系统中，不仅操作上可控制自如，而且在媒体综合处理上也可随心所欲，这种交互操作也要求多媒体具有实时性，对整个系统的软硬件系统都能实时响应。这种交互操作也要求多媒体具有实时性，对整
12、个系统的软硬件系统都能实时响应。从数据库中查找图像、声音及文字材料，这是初级交互应用。不是被动地接受文字、从数据库中查找图像、声音及文字材料，这是初级交互应用。不是被动地接受文字、图形、图像和声音，而是主动地进行检索、提问和回答，这是中级交互应用。而完图形、图像和声音，而是主动地进行检索、提问和回答，这是中级交互应用。而完全进入到一个与信息环境一体化的虚拟信息空间中，则是高级交互应用。全进入到一个与信息环境一体化的虚拟信息空间中，则是高级交互应用。o4.集成性集成性o集成性包括两方面，一方面是把不同媒体设备集成在一起，形成多媒体系统；另一集成性包括两方面，一方面是把不同媒体设备集成在一起，形成
13、多媒体系统；另一方面是多媒体技术能将各种不同的媒体信息有机地同步组合成为完整的多媒体信息。方面是多媒体技术能将各种不同的媒体信息有机地同步组合成为完整的多媒体信息。从硬件角度来说，应当具备能够处理多媒体的高速并行处理机系统，大容量的存储从硬件角度来说，应当具备能够处理多媒体的高速并行处理机系统，大容量的存储设备，以及具备多媒体、多通道的输入输出处理能力的主机及外设和宽带的通信网设备，以及具备多媒体、多通道的输入输出处理能力的主机及外设和宽带的通信网络接口。从软件角度来说，应当具有集成化的多媒体操作系统，适合于多媒体信息络接口。从软件角度来说，应当具有集成化的多媒体操作系统，适合于多媒体信息管理
14、和使用的软件系统等。在网络的支持下，集成构造出支持广泛应用的的信息系管理和使用的软件系统等。在网络的支持下，集成构造出支持广泛应用的的信息系统。统。o5.高质性高质性o早期处理音像信息时，存储和输出的都是模拟信息。因模拟信号是连续的，其衰减早期处理音像信息时，存储和输出的都是模拟信息。因模拟信号是连续的，其衰减和噪音干扰较大，且复制和传播过程中存在误差积累现象，所以这种模拟信号质量和噪音干扰较大，且复制和传播过程中存在误差积累现象，所以这种模拟信号质量差。而以计算机处理的多媒体则以全数字化方式加工和处理声音与图像信息，精确差。而以计算机处理的多媒体则以全数字化方式加工和处理声音与图像信息，精确
15、度高，特别是复制和传播过程中不会有改变，声音和图像质量好。度高，特别是复制和传播过程中不会有改变，声音和图像质量好。1.1.3 多媒体系统的分类o多媒体系统可按其功能不同和应用不同进行分类。多媒体系统可按其功能不同和应用不同进行分类。o1.多媒体系统基于功能的分类多媒体系统基于功能的分类o多媒体系统按其功能不同可分为开发系统、培训系统、演示系统、家庭系统等。多媒体系统按其功能不同可分为开发系统、培训系统、演示系统、家庭系统等。o（1）开发系统）开发系统o主要用于多媒体应用的开发，因此系统配有功能强大的计算机系统和声、文、图等主要用于多媒体应用的开发，因此系统配有功能强大的计算机系统和声、文、图
16、等信息齐全的外部设备及多媒体演示工具，主要应用于多媒体应用制作。非线性编辑信息齐全的外部设备及多媒体演示工具，主要应用于多媒体应用制作。非线性编辑等，如视频、音频制作系统。等，如视频、音频制作系统。o（2）培训系统）培训系统o单用户多媒体播放系统，以计算机为基础，配有光驱、声卡、音响与图像接口控制单用户多媒体播放系统，以计算机为基础，配有光驱、声卡、音响与图像接口控制卡以及相应的外设。常用于小型商业销售和教育培训等。卡以及相应的外设。常用于小型商业销售和教育培训等。o（3）演示系统）演示系统o它是增强型的演示窗口，可完成多媒体的应用，并与网络连接。主要用于单位多媒它是增强型的演示窗口，可完成多
17、媒体的应用，并与网络连接。主要用于单位多媒体教学和会议演示等。体教学和会议演示等。o（4）家庭系统）家庭系统o家庭多媒体播放系统、通常配有光驱，可作为家庭影院等。家庭多媒体播放系统、通常配有光驱，可作为家庭影院等。2.多媒体系统基于应用的分类o多媒体按其应用不同可分为：多媒体信息咨询系统、多媒体管理系统、多媒体辅助多媒体按其应用不同可分为：多媒体信息咨询系统、多媒体管理系统、多媒体辅助教学系统、多媒体通信系统和多媒体娱乐系统等。教学系统、多媒体通信系统和多媒体娱乐系统等。o（1）多媒体信息咨询系统）多媒体信息咨询系统o图书资料检索系统、交通枢纽信息咨询系统、证券交易咨询系统、旅游咨询系统、图书
18、资料检索系统、交通枢纽信息咨询系统、证券交易咨询系统、旅游咨询系统、房地产交易咨询系统、酒店信息咨询系统、多媒体产品广告系统等。房地产交易咨询系统、酒店信息咨询系统、多媒体产品广告系统等。o（2）多媒体管理系统）多媒体管理系统o档案管理系统、超级市场管理系统、名片管理系统等。档案管理系统、超级市场管理系统、名片管理系统等。o（3）多媒体辅助教学系统）多媒体辅助教学系统o课件、电子教材、多媒体学习软件等。课件、电子教材、多媒体学习软件等。o（4）多媒体通信系统）多媒体通信系统o可视电话、视频会议系统等。可视电话、视频会议系统等。o（5）多媒体娱乐系统）多媒体娱乐系统o电脑卡拉电脑卡拉OK系统、视
19、频系统、视频VOD系统、网络游戏等。系统、网络游戏等。o多媒体技术的发展为人类实现以自然的方式来传递各种信息和进行人机交互提供了多媒体技术的发展为人类实现以自然的方式来传递各种信息和进行人机交互提供了平台，使得人们摆脱了那些静止的、固定不变的应用程序和设备，进入可以表现才平台，使得人们摆脱了那些静止的、固定不变的应用程序和设备，进入可以表现才能、实现人机交互的多媒体境界，开创了计算机应用的新纪元。能、实现人机交互的多媒体境界，开创了计算机应用的新纪元。1.1.4 媒体系统的层次结构o多媒体系统的层次结构如图多媒体系统的层次结构如图1-1所示，该结构与常用的计算机系统的结构原则上是相所示，该结构
20、与常用的计算机系统的结构原则上是相通的，它主要包括以下几层：通的，它主要包括以下几层：n图图1-1 多媒体系统的层次结构多媒体系统的层次结构o第一层（最底层）是多媒体硬件系统，它是多媒体系统的硬件设备。除了一般第一层（最底层）是多媒体硬件系统，它是多媒体系统的硬件设备。除了一般PC机机的硬件外，还有各种媒体控制板卡及其输入输出设备，其中包括多媒体实时压缩和的硬件外，还有各种媒体控制板卡及其输入输出设备，其中包括多媒体实时压缩和解压缩卡。由于实时性要求高，有些板卡使用以专用集成电路为核心的硬件来实现。解压缩卡。由于实时性要求高，有些板卡使用以专用集成电路为核心的硬件来实现。o第二层是多媒体驱动程
21、序，它是直接用来控制和管理多媒体硬件，完成设备的初始第二层是多媒体驱动程序，它是直接用来控制和管理多媒体硬件，完成设备的初始化、设备的启动和停止、设备的各种操作，基于硬件的压缩解压缩、图像快速变化、设备的启动和停止、设备的各种操作，基于硬件的压缩解压缩、图像快速变换以及功能调用等。一种多媒体硬件需要相应的驱动程序，它通常随着多媒体硬件换以及功能调用等。一种多媒体硬件需要相应的驱动程序，它通常随着多媒体硬件产品一起提供。产品一起提供。o第三层是多媒体操作系统，又称多媒体核心系统。它除了一般操作系统的功能外，第三层是多媒体操作系统，又称多媒体核心系统。它除了一般操作系统的功能外，还具有实时任务调度
22、、多媒体数据转换和同步控制机制、对多媒体设备的驱动和控还具有实时任务调度、多媒体数据转换和同步控制机制、对多媒体设备的驱动和控制以及具有图形和声像功能的用户接口等。根据多媒体系统的用途，多媒体操作系制以及具有图形和声像功能的用户接口等。根据多媒体系统的用途，多媒体操作系统的设计方法有两种：统的设计方法有两种：1.2 多媒体的关键技术o在开发多媒体应用系统中，要使多媒体系统能交互地综合处理和传输数字化的声音、在开发多媒体应用系统中，要使多媒体系统能交互地综合处理和传输数字化的声音、文字、图像信息，实现面向三维图形、立体声音、彩色全屏幕运动画面的技术处理文字、图像信息，实现面向三维图形、立体声音、
23、彩色全屏幕运动画面的技术处理和传播的效果，它的关键技术是要进行数据压缩解压缩、生产专用芯片、解决大和传播的效果，它的关键技术是要进行数据压缩解压缩、生产专用芯片、解决大容量信息存储等问题。容量信息存储等问题。1.2.1 视频音频数据压缩解压缩技术o研制多媒体计算机需要解决的关键问题之一，是要使计算机能适时地综合处理声、研制多媒体计算机需要解决的关键问题之一，是要使计算机能适时地综合处理声、文、图信息。由于数字化的图像、声音等媒体数据量非常大，致使在微型计算机上文、图信息。由于数字化的图像、声音等媒体数据量非常大，致使在微型计算机上实现多媒体应用十分困难。例如，未经压缩的视频图像在处理时的数据量
24、为每秒约实现多媒体应用十分困难。例如，未经压缩的视频图像在处理时的数据量为每秒约28MB，播放一分钟立体声音乐也需要，播放一分钟立体声音乐也需要100MB存储空间。视频与音频信号不仅需要存储空间。视频与音频信号不仅需要较大的存储空间，还要求传输速度快。因此，必须对多媒体信息进行实时压缩和解较大的存储空间，还要求传输速度快。因此，必须对多媒体信息进行实时压缩和解压缩。如果不经过数据压缩，实时处理数字化的较长的声音和多帧图像信息所需要压缩。如果不经过数据压缩，实时处理数字化的较长的声音和多帧图像信息所需要的存储容量、传输率和计算速度，都是目前的存储容量、传输率和计算速度，都是目前PC机难以达到的和
25、不经济实用的。数据机难以达到的和不经济实用的。数据压缩技术的发展大大推动了多媒体技术的发展。压缩技术的发展大大推动了多媒体技术的发展。o目前的研究结果表明，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目前的研究结果表明，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的1/2左右，语音数据量压缩到原来的左右，语音数据量压缩到原来的1/21/10，图像数据量压缩到原来的，图像数据量压缩到原来的1/21/60。数据压缩理论的研究已有数据压缩理论的研究已有40多年的历史，技术日趋成熟。如今已有压缩编码和解压多年的历史，技术日趋成熟。如今已有压缩编码和解压缩编码的国际标准缩编码的国际标准
26、JPEG和和MPEG，并且已经产生了各种各样针对不同用途的压缩，并且已经产生了各种各样针对不同用途的压缩算法、压缩手段和实现这些算法的大规模集成电路及计算机软件。算法、压缩手段和实现这些算法的大规模集成电路及计算机软件。1.2.2 多媒体专用芯片技术o专用芯片是多媒体计算机硬件体系结构的关键。因为要实现音频、视频信号的快速专用芯片是多媒体计算机硬件体系结构的关键。因为要实现音频、视频信号的快速压缩、解压缩和播放处理，需要大量的快速计算。而实现图像的许多特殊效果压缩、解压缩和播放处理，需要大量的快速计算。而实现图像的许多特殊效果(如改如改变比例、淡入淡出、马赛克等变比例、淡入淡出、马赛克等)、图
27、形的处理、图形的处理(图形的生成和绘制等图形的生成和绘制等)、语音信号处理、语音信号处理(抑制噪声、滤波等等，也都需要较快的运算和处理速度。因此只有采用专用芯片，抑制噪声、滤波等等，也都需要较快的运算和处理速度。因此只有采用专用芯片，才能获得满意的效果。才能获得满意的效果。o多媒体计算机专用芯片可归纳为两种类型：一种是固定功能的芯片，另一种是可编多媒体计算机专用芯片可归纳为两种类型：一种是固定功能的芯片，另一种是可编程的数字信号处理器程的数字信号处理器(DSP)芯片。芯片。DSP芯片是为完成某种特定信号处理设计的，在芯片是为完成某种特定信号处理设计的，在通用机上需要多条指令才能完成的处理，在通
28、用机上需要多条指令才能完成的处理，在DSP上可用一条指令完成。上可用一条指令完成。o最早出现的固定功能专用芯片是基于图像处理的压缩处理芯片，即将实现静态图像最早出现的固定功能专用芯片是基于图像处理的压缩处理芯片，即将实现静态图像的数据压缩的数据压缩/解压缩算法做在一个芯片上，从而大大提高其处理速度。之后，许多半解压缩算法做在一个芯片上，从而大大提高其处理速度。之后，许多半导体厂商或公司又推出了基于国际标准压缩编码的专用芯片，例如，支持用于运动导体厂商或公司又推出了基于国际标准压缩编码的专用芯片，例如，支持用于运动图像及其伴音压缩的图像及其伴音压缩的MPEG标准芯片，芯片的设计还充分考虑到标准芯
29、片，芯片的设计还充分考虑到MPEG标准的扩充标准的扩充和修改。由于压缩编码的国际标准较多，一些厂家和公司还推出了多功能视频压缩和修改。由于压缩编码的国际标准较多，一些厂家和公司还推出了多功能视频压缩芯片。另外还有高效可编程多媒体处理器，其计算能力可望达到芯片。另外还有高效可编程多媒体处理器，其计算能力可望达到2Bips(Billion Instructions Per Second)。这些高档的专用多媒体处理器芯片，不仅大大提高了音。这些高档的专用多媒体处理器芯片，不仅大大提高了音频、视频信号处理速度，而且在音频、视频数据编码时可增加特技效果。频、视频信号处理速度，而且在音频、视频数据编码时可
30、增加特技效果。1.2.3 大容量信息存储技术o多媒体的音频、视频、图像等信息虽经过压缩处理，但仍然需要相当大的存储空间。多媒体的音频、视频、图像等信息虽经过压缩处理，但仍然需要相当大的存储空间。而且硬盘存储器的盘片是不可交换的，不能用于多媒体信息和软件的发行。大容量而且硬盘存储器的盘片是不可交换的，不能用于多媒体信息和软件的发行。大容量只读光盘存储器只读光盘存储器(CD-ROM)的出现，解决了多媒体信息存储空间及交换问题。的出现，解决了多媒体信息存储空间及交换问题。oCD-ROM以其存储量大、密度高、介质可交换、数据保存寿命长、价格低廉以及应以其存储量大、密度高、介质可交换、数据保存寿命长、价
31、格低廉以及应用多样化等特点成为多媒体计算机中必不可少的设备。利用数据压缩技术，在一张用多样化等特点成为多媒体计算机中必不可少的设备。利用数据压缩技术，在一张CD-ROM光盘上能够存取光盘上能够存取70多分钟的全运动的视频图像或者十几个小时的语音信息多分钟的全运动的视频图像或者十几个小时的语音信息或数千幅静止图像。或数千幅静止图像。CD-ROM光盘机技术已比较成熟，但速度慢，其只读特点适合光盘机技术已比较成熟，但速度慢，其只读特点适合于需长久保存的资料。在于需长久保存的资料。在CD-ROM基础上，还开发了基础上，还开发了CD-I和和CD-V，即具有活动影，即具有活动影像的全动作与全屏电视图像的交
32、互式可视光盘。在只读像的全动作与全屏电视图像的交互式可视光盘。在只读CD家族中还有称为家族中还有称为“小影小影碟碟”的的VCD，可刻录式光盘，可刻录式光盘CD-R，高画质、高音质的光盘，高画质、高音质的光盘DVD以及用数字方式把以及用数字方式把传统照片转存到光盘，使用户在屏幕上可欣赏高清晰度的照片的传统照片转存到光盘，使用户在屏幕上可欣赏高清晰度的照片的PHOTO CD。DVD(Digital Video Disc)是是1996年底推出的新一代光盘标准，它使得基于计算机的年底推出的新一代光盘标准，它使得基于计算机的数字视盘驱动器将能从单个盘片上读取数字视盘驱动器将能从单个盘片上读取4.717G
33、B的数据量，而盘片的尺寸与的数据量，而盘片的尺寸与CD相相同。同。1.2.4 多媒体输入输出技术o多媒体输入输出技术包括媒体变换技术、媒体识别技术、媒体理解技术和综合技术。多媒体输入输出技术包括媒体变换技术、媒体识别技术、媒体理解技术和综合技术。o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(声卡声卡)都属媒体变换设备。都属媒体变换设备。o媒体识别技术是对信息进行一对一的映像过程。例如，语音识别是将语音映像为字、媒体识别技术是对信息进行一对一的映像过程。例如，语音识别是将语音映像为字、词或句子；触摸屏是根据
34、触摸位置识别操作要求。词或句子；触摸屏是根据触摸位置识别操作要求。o媒体理解技术是对信息进行更进一步的分析处理媒体理解技术是对信息进行更进一步的分析处理,以理解信息的内容，如自然语言理以理解信息的内容，如自然语言理解、图像理解、模式识别等技术。解、图像理解、模式识别等技术。o媒体综合技术是把低维信息表示映像成高维模式空间的过程，例如，语音合成器就媒体综合技术是把低维信息表示映像成高维模式空间的过程，例如，语音合成器就可以把语音的内部表示综合为声音输出。可以把语音的内部表示综合为声音输出。o前两种技术相对比较成熟，应用较广泛，而媒体理解和综合技术目前还不成熟，只前两种技术相对比较成熟，应用较广泛
35、，而媒体理解和综合技术目前还不成熟，只用在某些特定场合。用在某些特定场合。1.2.5 多媒体软件技术o多媒体软件技术主要包括多媒体操作系统、多媒体素材采集与制作技术、多媒体编多媒体软件技术主要包括多媒体操作系统、多媒体素材采集与制作技术、多媒体编辑与创作技术、多媒体应用程序开发技术、多媒体数据库管理技术等。辑与创作技术、多媒体应用程序开发技术、多媒体数据库管理技术等。o1.多媒体操作系统多媒体操作系统o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
36、息的各种基本操作和管理，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。要求该操作系统要像处理文本、图像文件一具有对设备的相对独立性与可扩展性。要求该操作系统要像处理文本、图像文件一样能方便灵活地处理动态音频和视频；在控制功能上，要扩展到对录像机、音响、样能方便灵活地处理动态音频和视频；在控制功能上，要扩展到对录像机、音响、MIDI以及以及CD-ROM等设备的控制。多媒体操作系统要能处理多任务，易于扩充等设备的控制。多媒体操作系统要能处理多任务，易于扩充,要要求数据存取与数据格式无关求数据存取与数据格式无关,提供统一友好的用户界面。为
37、支持上述要求，一般是在提供统一友好的用户界面。为支持上述要求，一般是在现有操作系统上进行扩充。目前流行的操作系统现有操作系统上进行扩充。目前流行的操作系统,如如Windows、OS2和和Macintosh操作系统等都提供了对多媒体的支持。在我国，目前微机上开发多媒体软件用得较操作系统等都提供了对多媒体的支持。在我国，目前微机上开发多媒体软件用得较多的是多的是Windows操作系统。操作系统。2.多媒体素材采集与制作技术o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
38、频采集及编辑，动画生成编辑，音频视频信播放，图像扫描及预处理，全动态视频采集及编辑，动画生成编辑，音频视频信号的混合与同步等。号的混合与同步等。o3.多媒体编辑与创作工具多媒体编辑与创作工具o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上开发的，供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。高档的创作工具可用于影视系统的动画制作及特技效果，多媒体应用系统的工具。高档的创作工具可用于影视系
39、统的动画制作及特技效果，中档的用于培训、教育和娱乐节目的制作，低档的可用于商业简介、家庭学习材料中档的用于培训、教育和娱乐节目的制作，低档的可用于商业简介、家庭学习材料的编辑等。的编辑等。4.多媒体数据库技术o由于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，由于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，需要从下面几个方面研究数据库。需要从下面几个方面研究数据库。o（1）多媒体数据模型。目前主要采用基于关系模型加以扩充，因为传统的关系数）多媒体数据模型。目前主要采用基于关系模型加以扩充，因为传统的关系数据库将所有的对象都看成二维表，难以处理多
40、媒体数据模型。而面向对象技术的发据库将所有的对象都看成二维表，难以处理多媒体数据模型。而面向对象技术的发展推动了数据库技术的发展，面向对象技术与数据库技术的结合导致了基于面向对展推动了数据库技术的发展，面向对象技术与数据库技术的结合导致了基于面向对象模型和超媒体模型的数据库的研究。象模型和超媒体模型的数据库的研究。o（2）媒体数据压缩和解压缩的模式。该技术主要解决多媒体数据过大的空间和时）媒体数据压缩和解压缩的模式。该技术主要解决多媒体数据过大的空间和时间开销问题。压缩技术要考虑算法复杂度、实现速度以及压缩质量等问题。间开销问题。压缩技术要考虑算法复杂度、实现速度以及压缩质量等问题。o（3）多
41、媒体数据管理及存取方法。采用目前常用的分页管理、）多媒体数据管理及存取方法。采用目前常用的分页管理、B+树和树和HASH方法方法外，多媒体数据库还要引入矢量空间模型、信息索引检索技术、超位检索技术、智外，多媒体数据库还要引入矢量空间模型、信息索引检索技术、超位检索技术、智能索引技术以及基于内容的检索方法等。尤其是超媒体组织数据机制更为多媒体数能索引技术以及基于内容的检索方法等。尤其是超媒体组织数据机制更为多媒体数据库操作增加了活力。据库操作增加了活力。o（4）用户界面。用户界面除提供多媒体功能调用外，还应提供对各种媒体的编辑）用户界面。用户界面除提供多媒体功能调用外，还应提供对各种媒体的编辑功
42、能、变换功能和用户接口。功能、变换功能和用户接口。5.超文本超媒体技术o超文本是一种新颖的文本信息管理技术。它提供的方法是建立各种媒体信息之间的超文本是一种新颖的文本信息管理技术。它提供的方法是建立各种媒体信息之间的网状链接结构。这种结构由节点组成，没有固定的顺序，也不要求必须按某个顺序网状链接结构。这种结构由节点组成，没有固定的顺序，也不要求必须按某个顺序检索，与传统的线性文本结构有着很大的区别。以节点为基础的信息块容易按照人检索，与传统的线性文本结构有着很大的区别。以节点为基础的信息块容易按照人们的们的“联想联想”关系加以组织，符合人们的关系加以组织，符合人们的“联想联想”逻辑思维习惯。逻
43、辑思维习惯。o一般把已组织成的网状信息称为超文本，而把对其进行管理使用的系统称为超文本一般把已组织成的网状信息称为超文本，而把对其进行管理使用的系统称为超文本系统。典型的超文本系统应具有用于浏览节点、防止迷路的交互式工具，即浏览器，系统。典型的超文本系统应具有用于浏览节点、防止迷路的交互式工具，即浏览器，或称为导航图。它是超文本网络的结构图与数据中的节点和链形成一一对应的关系。或称为导航图。它是超文本网络的结构图与数据中的节点和链形成一一对应的关系。导航图可以帮助用户在网络中定向和观察信息的连接。超文本中的节点数据不仅可导航图可以帮助用户在网络中定向和观察信息的连接。超文本中的节点数据不仅可以
44、是文本，还可以是图像、动画、音频、视频，后者通常称为超媒体。超文本和超以是文本，还可以是图像、动画、音频、视频，后者通常称为超媒体。超文本和超媒体已广泛应用于多媒体信息管理中。媒体已广泛应用于多媒体信息管理中。6.多媒体应用开发技术o在多媒体应用开发方面，目前还缺少一个定义完整的应用开发方法学。采用传统的在多媒体应用开发方面，目前还缺少一个定义完整的应用开发方法学。采用传统的软件开发方法在多媒体应用领域中成功的例子很少。多媒体应用的开发会使一些采软件开发方法在多媒体应用领域中成功的例子很少。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、图像用不同
45、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、图像创作人员等，他们的工作方法以及思考问题的方法都将是完全不同的。对于项目管创作人员等，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。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。1.2.6 多媒体通信技术o多媒体通信要求能够综合地传输、交换各种信息类型，而不同的信息呈现出不同的多媒体通信要求能够综合地传输、交换各种信息类型，而不同的信息呈现出不同的特征。比如，语音和视频有较强的适应性要求，它容许出现某些文字的错误，但不特征。比如，语音和视频有较
46、强的适应性要求，它容许出现某些文字的错误，但不能容忍任何延迟。而对于数据来说，则可容忍延迟，但却不能有错，因为即便是一能容忍任何延迟。而对于数据来说，则可容忍延迟，但却不能有错，因为即便是一个字节的错误都会改变数据的意义。个字节的错误都会改变数据的意义。o多媒体通信技术包含语音压缩、图像压缩及多媒体的混合传输技术。为了只用一根多媒体通信技术包含语音压缩、图像压缩及多媒体的混合传输技术。为了只用一根电话线同时传输语音、图像、文件等信号，必须要用复杂的多路混合传输技术，而电话线同时传输语音、图像、文件等信号，必须要用复杂的多路混合传输技术，而且要采用特殊的约定来完成。且要采用特殊的约定来完成。o现
47、有的通信网大都不太适应数字化的多媒体数据的传输。人们期望未来能够将多种现有的通信网大都不太适应数字化的多媒体数据的传输。人们期望未来能够将多种网络进行统一，包括用于话音通信的电话网、用于计算机通信的计算机网和用于大网络进行统一，包括用于话音通信的电话网、用于计算机通信的计算机网和用于大众传播的广播电视网。对于实时性要求不高且数据量不很大的应用来说，矛盾尚不众传播的广播电视网。对于实时性要求不高且数据量不很大的应用来说，矛盾尚不突出。但一旦涉及到大量的数据，许多网络中的特性就难以满足要求。宽带综合业突出。但一旦涉及到大量的数据，许多网络中的特性就难以满足要求。宽带综合业务数字网务数字网B-ISD
48、N)是解决这个问题的一个比较完整的方法，其中是解决这个问题的一个比较完整的方法，其中ATM(异步传送模式异步传送模式)是近年来在研究和开发上的一个重要成果。是近年来在研究和开发上的一个重要成果。o实现多媒体通信，对不同的应用，其技术支持要求有所不同。例如，在信息点播服实现多媒体通信，对不同的应用，其技术支持要求有所不同。例如，在信息点播服务中，用户和信息中心为点对点的关系，信息的传输要采用双向通路；电视中心把务中，用户和信息中心为点对点的关系，信息的传输要采用双向通路；电视中心把信息发往各用户，则要实现一点对多点的关系；而在协同工作环境信息发往各用户，则要实现一点对多点的关系；而在协同工作环境
49、CSCW应用中，应用中，各用户的关系就成为多点对多点的关系，所以多媒体通信技术要提供上述连接类型。各用户的关系就成为多点对多点的关系，所以多媒体通信技术要提供上述连接类型。1.2.7 虚拟现实技术o虚拟现实技术是用计算机生成现实世界的技术。虚拟现实的本质是人与计算机之间虚拟现实技术是用计算机生成现实世界的技术。虚拟现实的本质是人与计算机之间进行交流的方法，它以其更加高级的集成性和交互性，给用户以十分逼真的体验，进行交流的方法，它以其更加高级的集成性和交互性，给用户以十分逼真的体验，可以广泛应用于模拟训练、科学可视化等领域，如飞机驾驶训练、分子结构世界、可以广泛应用于模拟训练、科学可视化等领域，
50、如飞机驾驶训练、分子结构世界、宇宙作战游戏等。宇宙作战游戏等。o虚拟现实的定义可归纳为：利用计算机技术生成一个逼真的视觉、听觉、触觉及嗅虚拟现实的定义可归纳为：利用计算机技术生成一个逼真的视觉、听觉、触觉及嗅觉等的感觉世界，用户可以用人的自然技能对这个生成的虚拟实体进行交互考察。觉等的感觉世界，用户可以用人的自然技能对这个生成的虚拟实体进行交互考察。这个定义有三层含义：首先，虚拟实体是用计算机来生成的一种模拟环境，这个定义有三层含义：首先，虚拟实体是用计算机来生成的一种模拟环境，“逼真逼真”就是要达到三维视觉，甚至包括三维的听觉及触觉、嗅觉等；其次，用户可以通过就是要达到三维视觉，甚至包括三维
