4.1 多媒体的基本概念

4.1.1 媒体的分类

媒体的概念范围相当广泛，按照国际电话电报咨询委员会（Consultative Committee on International Telephone and Telegraph，CCITT）的定义，媒体可以归类为：

（1）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等。

（2）表示媒体（representation medium）：指传输感觉媒体的中介媒体，即用于数据交换的编码。如图像编码（JPEG、MPEG）、文本编码（ASCII、GB2312）和声音编码等。

（3）表现媒体（presentation medium）：指进行信息输入和输出的媒体。如键盘、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（storage medium）：指用于存储表示媒体的物理介质。如硬盘、软盘、磁盘、光盘、ROM及RAM等。

（5）传输媒体（transmission medium）：指传输表示媒体的物理介质。如电缆、光缆、电磁波等。

人们通常所说的“媒体（media）”包括两个含义：一是指信息的物理载体（即存储和传递信息的实体），如手册、磁盘、光盘、磁带以及相关的播放设备等；二是指承载信息的载体即信息的表现形式（或者说传播形式），如文字、声音、图像、动画、视频等，即CCITT定义的存储媒体和表示媒体。表示媒体又可以分为3种类型：视觉类媒体（位图图像、矢量图形、图表、符号、视频、动画）、听觉类媒体（音响、语音、音乐）、触觉类媒体（点、位置跟踪；力反馈与运动反馈）。视觉和听觉类媒体是信息传播的内容，触觉类媒体是实现人机交互的手段。

4.1.2 多媒体的特征

多媒体技术是指利用计算机技术把文本、图形、图像、声音、动画和电视等多种媒体综合起来，使多种信息建立逻辑连接，并能对它们进行获取、压缩、加工处理、存储，集成为一个具有交互性的系统。多媒体技术的内涵、范围及所涉及的技术极其广泛，其主要特性为：

（1）多样性：主要表现在信息媒体的多样化。多样性使得计算机处理的信息空间范围扩大，不再局限于数值、文本或特殊对待的图形和图像，可以借助于视觉、听觉和触觉等多感觉形式实现信息的接收、产生和交流。

（2）集成性：主要表现在多媒体信息（文字、图形、图像、语音、视频等信息）的集成和操作这些媒体信息的软件和设备的集成。多媒体信息的集成是将各种信息媒体按照一定的数据模型和组织结构集成为一个有机的整体。操作媒体信息的软件和设备的集成是将与多媒体相关的各种硬件和软件集成为一个理想的环境，以便充分共享和操作使用多媒体信息。

（3）交互性：这是多媒体应用有别于传统信息交流媒体的主要特点之一。传统信息交流媒体只能单向地、被动地传播信息，而多媒体技术引入交互性后则可实现人对信息的主动选择、使用、加工和控制。通过交互与反馈，可以更加有效地控制和使用信息，为人们提供发挥创造力的环境，增强了人们的参与感，同时也为多媒体技术应用开辟了更加广阔的领域。

（4）非线性：多媒体技术的非线性特点将改变人们传统循序性的读写模式。以往人们读写方式大都采用章、节、页的框架，循序渐进地获取知识，而多媒体技术将借助超文本链接的方法，把内容以一种更灵活、更具变化的方式呈现给读者。

（5）实时性：是指在人的感官系统允许的情况下进行多媒体处理和交互。当人们给出操作命令时，相应的多媒体信息都能够得到实时控制。

（6）信息使用的方便性：可以按照自己的需要、兴趣、任务要求、偏爱和认知特点来使用信息，获取图、文、声等信息表现形式。

（7）信息结构的动态性：可以按照自己的目的和认知特征重新组织信息，即增加、删除或修改节点，重新建立链接等。

4.1.3 多媒体计算机系统

一般的多媒体系统是由多媒体硬件系统和多媒体软件系统组成。也即将多媒体信息和计算机交互式控制相结合，由对媒体信号的获取、生成、存储、处理和传输数字化技术所组成的一个完整的系统。

通常将具有对多种媒体进行处理能力的计算机称为多媒体计算机（Multimedia Personal Computer，MPC）。传统的PC机处理的信息往往仅限于文字和数字，人机之间的交互只能通过键盘和显示器，缺乏多样性的信息交流途径。为了改变人机交互的接口，使计算机能够集声、文、图、像处理于一体，适应多媒体系统功能目标和应用需求，人们一方面改进PC机体系结构，使PC机性能升级，适应更丰富、更复杂的数据类型。芯片设计技术的发展，将多媒体和通信功能集成到了CPU芯片中，形成了专用的多媒体微处理器，使得处理音频和视频就如处理数字和文字一样快捷。为了加快多媒体信息处理的速度，Micro Unity、Philips等公司将媒体处理器与通用的CPU结合，扩展了CPU的多媒体处理和通信功能，Intel公司推出了带有MMX技术的处理器。MMX技术提供了面向多媒体和通信功能的特性，并保持了微处理器的体系结构。另一方面运用多媒体专用芯片和板卡，集成以PC机为中心的组合平台。随着微电子集成电路技术和计算机技术的发展，现代高性能PC机为适应各种应用领域对处理速度和容量的要求，其体系结构发生了很大的变化，性能得到很大的提高，可以构成多媒体计算机。目前，PC机的多媒体功能大都是通过附加插件和设备实现的，如音频卡、视频卡、3D图形卡、网络卡以及CD-ROM驱动器、扫描仪、数码相机等。因此，一个完整的多媒体计算机系统由多媒体计算机硬件和多媒体计算机软件组成。

1．多媒体计算机硬件系统

多媒体硬件系统可以看成是在PC机的基础上进行了硬件扩充，以适应多媒体信息处理功能的需求。计算机硬件及声像等媒体输入输出设备构成的多媒体硬件平台。

多媒体计算机的主要硬件除了常规的硬件如主机、软盘驱动器、硬盘驱动器、显示器、打印机之外，还要有音频信息处理硬件、视频信息处理硬件及光盘驱动器等。

（1）音频卡（sound card）又称声卡，用于处理音频信息，它可以把话筒、录音机、电子乐器等输入的声音信息进行模数转换（A/D）、压缩等处理，也可以把经过计算机处理的数字化的声音信号通过还原（解压缩）、数模转换（D/A）后用音箱播放出来，或者用录音设备记录下来。

目前，市场上声卡的种类很多，较流行的有Creative Labs的声霸卡（sound blaster）系列。声卡的分类主要根据其数据采样量位数来确定，通常分为8位、16位和32位等。位数越多，其量化精度越高，音质就越好。音频卡的关键技术包括数字音频、音乐合成（FM合成和波形表合成）、MIDI（数字音乐的国际标准，是指乐器数字接口）和音效。数字音频部分具有44.1kHz的采样率，8位以上的分辨率；具有录音和播放声音信号的功能；同时具有压缩采样信号的能力，最常用的压缩方法是自适应脉冲编码调制。数字音频的实现有不同的方法和芯片，大多数采用的是CODEC芯片，它具有硬件压缩功能；部分采用的是DSP+ADC（数字信号处理芯片+A/D转换器）方法，它利用软件的方法压缩数字音频信号。波形表合成使用DSP技术，它要求大容量的ROM，以获得高质量的演奏效果。

（2）视频卡（video card）也称为显示卡，是基于PC机的一种多媒体视频信号处理平台，用来支持视频信号的输入与输出。它可以采集视频源、声频源和激光视盘机、录像机、摄像机等设备的信息，经过编辑或特技等处理而产生非常精美的画面。还可以对这些画面进行捕捉、数字化、冻结、存储、压缩、输出等操作。对画面的修整、像素显示调整、缩放功能等都是视频卡支持的标准功能。视频卡可细分为视频捕捉卡、视频处理卡、视频播放卡以及TV编码器等专用卡，其功能是连接摄像机、VCR影碟机、TV等设备，以便获取、处理和表现各种动画和数字化视频媒体。

（3）光盘驱动器分为只读光盘驱动器（CD-ROM、DVD-ROM）和可读写光盘驱动器（CD-R，CD-RW），可读写光盘驱动器又称刻录机。CD-ROM及DVD-ROM光盘驱动器目前是多媒体应用的主要设备，主要用于存储大量的影像、声音、动画、程序数据和高分辨率图像信息。CD-ROM可为多媒体计算机提供650MB的存储容量，DVD-ROM的存储量更大，双面可达17GB。CD-ROM驱动器价格便宜，对广大用户来说已经是必须配置的设备。CD-ROM的速度和兼容性也是重要的技术指标。单倍速（150kb/s）驱动器是播放CD-Audio的最低要求，而10倍速的驱动器数据传输率可达1500 kb/s。

（4）扫描仪用于把摄影作品、绘画作品或其他印刷材料上的文字和图像，甚至实物，扫描输入到计算机中，进而对这些图像信息进行加工处理、管理、使用、存储和输出。扫描仪是获取图像的一种较简单的方法，现在已成为较流行的图像输入设备。扫描仪的种类很多，常用的有手持式扫描仪、滚筒式扫描仪、平板式扫描仪等。

① 手持式扫描仪通过手工移动扫描仪扫描图稿，一般来说，扫描宽度为10.5cm，分辨率为300dpi～2400dpi，色彩深度为18bit～24bit。其特点是体积小、重量轻、价格低，但扫描的图像容易失真。

② 滚筒式扫描仪通过软件控制扫描仪自动完成扫描过程。其扫描宽度大，可以用作大幅面图稿的输入，分辨率为600dpi～4800dpi，色彩深度为24bit～36bit。其特点是速度快、精度高、操作简单以及连续扫描（自动进纸）。

③ 平板式扫描仪通过软件控制扫描仪自动完成扫描过程，扫描宽度为A4幅面，分辨率为600dpi～9600dpi，色彩深度为24bit～36bit。其特点是速度快、精度高、操作简单但其价格比手持扫描仪高。

（5）光学字符阅读器是一种文字自动输入的设备。它通过扫描或摄像等光学输入方法从纸介质上获取文字的图像信息，利用各种模式识别算法分析文字的形态特征，判断文字的标准编码，并按通用格式存储在文本文件中。

（6）触摸屏是一种随多媒体技术发展而使用的输入设备。当手指点在屏幕上的菜单、图符等图形/图像按钮时，产生触摸信号，该信号经过变换后成为计算机可以处理的操作命令，从而实现人机交互。

（7）数字化仪是一种图形输入设备，它由平板加上连接的手动定位装置组成，主要用于输入地图、气象图等线型图。可以通过手动定位笔方便地获得每个线段的起始坐标，从而实现线型图输入。

（8）操纵杆是一种提供位置信息的输入设备，可支持其他定点输入设备，将它们（数字化仪、光笔等）输入的位置和按键信息提供给应用程序。在多媒体计算机上，操纵杆常用作游戏控制器，用来操纵电子游戏。它可以以模拟信号方式工作，也可以以数字信号方式工作，并可兼容各种游戏模式。

（9）绘图仪是一种图形输出设备；投影仪是一种将计算机输出的视频信号投影到幕布上的设备。激光视盘播放器（影碟机）是一种视频播放设备。

2．多媒体计算机软件系统

多媒体计算机软件系统主要包括多媒体操作系统、多媒体应用软件的开发工具和多媒体应用软件。

1）多媒体操作系统

多媒体操作系统必须具备对多媒体环境下的各个任务进行管理和调度；支持多媒体应用软件运行；对多媒体声像及其他多媒体信息的控制和实时处理；支持多媒体的输入输出及相应的软件接口；对多媒体数据和多媒体设备的管理和控制以及图形用户界面管理等功能。也就是说它能够像一般操作系统处理文字、图形、文件那样去处理音频、图像、视频等多媒体信息；并能够对CD-ROM驱动器、录像机、MIDI设备、数码相机、扫描仪等各种多媒体设备进行控制和管理。传统计算机所使用的操作系统或多或少地支持多媒体，例如，Windows3.1在支持多媒体方面要比DOS强，但它们还不是真正意义上的多媒体操作系统。随着多媒体技术的发展，使得传统的操作系统增加了许多适应多媒体的内容，并研制出具备多媒体功能的操作系统。Apple公司的Quick Time以及当前流行的Windows系列产品Windows 98、Windows ME、Windows 2000、Windows XP等都具备多媒体功能。

2）多媒体创作工具软件

多媒体创作工具是在多媒体操作系统之上的系统软件，它提供了建立多媒体节目的构件和框架的功能，可以实现媒体的组接和交互跳转功能。通常，多媒体创作工具软件是用于开发多媒体应用程序的应用工具软件，帮助应用开发人员提高开发工作效率。它们大体上都是一些应用程序生成器，它将各种媒体素材按照超文本节点和链结构的形式进行组织，形成多媒体应用系统。
多媒体创作工具软件按照组织方式与数据管理方式大致上可分为以下几类。

（1）页面模式的创作工具

这类创作工具按照类似于书的页面来组织和管理，具有出色的超文本和超媒体功能。这类工具主要有：

① Power Point：它是一种最简单实用的基于页面的创作工具软件。每一个画面可以看成是一个页面，可以分别进行生成、编辑和排列。
② Tool Book：脚本模式的应用程序可以被想象成一本有许多页的书。每页是展示在它自己窗口中的一个画面，它包含许多多媒体对象（图形、按钮等）和大量的交互信息。页是比Power Point更丰富的一种结构，可以在一页之内进行交互。

（2）时序模式的创作工具

这类创作工具按照时间顺序来组织数据或事件，这种顺序的排列一般是以帧为单位。这如同电影编导过程，可以精确控制什么时间播放什么镜头。这种工具适合于处理动画、视频图像等。这类创作工具主要有：

① Director：它是以总谱为基础，以角色和帧为对象的多媒体创作工具。总谱可以看作电影中导演脚本的形象表现。角色是指所有要单独控制的素材，包括声音、文本、图形、图像、调色板、视频、动画和按钮等，均作为角色统一管理。每个角色都有自己的属性，可以通过多种方法进行控制。
② Flash：它是广泛应用于网页交互多媒体动画设计的工具软件，具有提供各种创建原始动画素材的方式，可将图形图像生成逐帧动画，支持多种文件格式（能导入导出位图、视频、音频等媒体文件）和通用的浏览器，并具有强大的交互功能。

（3）图标模式的创作工具

这类创作工具以对象或事件的顺序来组织数据，以流程线为主干，将各种媒体逐个组接在流程线中。通常，一个应用程序结构的建立是通过从图标板中拖曳图标放入应用程序工作区间，并把它们联系起来产生一个应用程序的逻辑结构。这是一种特别适合于一般用户使用的创作方式。Authorware就是这类工具。

Authorware是用来创作与发行互动式学习的软件开发工具，众多的开发者用它来进行教育训练、教学、多媒体应用软件的开发。一个应用程序结构的建立是通过从图标板中拖曳图标放入应用程序工作区内，并把它们联系起来产生一个应用程序的逻辑结构。这是一种特别适合于一般用户使用的创作方式。支持ActiveX、Oracle Video Server、Flash、媒体元素浏览器以及许多图形/图像格式（BMP、DIB、GIF、JPEG、PhotoShop 3、PNG、TARGA等），并能够以这些图形/图像的原始格式来处理压缩。

（4）窗口模式的创作工具

一个窗口是屏幕上的一个与用户交互的对象。在窗口中的所有控件和对象都是通过窗口接受控制。Visual Basic、Visual C++、Delphi等编程语言都是基于程序语言的集成包，它提供了对窗口及其对象的图形创作方式。

3）多媒体素材编辑软件

在多媒体应用中，很重要的一个环节是制作所需要的各种媒体素材。多媒体素材编辑软件用于采集、整理和编辑各种媒体数据。多媒体编辑软件主要包括：

（1）文本工具：其功能主要是文字处理（编辑、排版、识别等），常用的字处理工具有WPS、Notebook（记事本）、Writer（写字板）、Word、OCR（光学字符识别）等。

（2）图形/图像工具：主要功能包括图形/图像显示、图形/图像编辑、图像压缩、图像捕捉、图形/图像素材库，常用的图形/图像处理工具有：

① PhotoShop：用于图像设计、编辑与处理，其功能强大，是使用最多的一种图形/图像工具软件。
② Illustrator：主要用于产品包装、网页图形、演示、标志设计、字形处理、工程绘图等。
③ PhotoDeluxe：主要用于数码相片处理。
④ PageMaker：它是一个专业排版与图形制作的工具软件。
⑤ CorelDraw：它是一种矢量图形/图像软件，广泛用于企业形象设计、广告设计和印刷设计等。
⑥ AutoCAD：它是一种矢量图形/图像软件，广泛用于机械设计、建筑设计等。
⑦ Freehand：它是一种矢量图形制作软件。
⑧ 3ds max：它是一种功能强大，广泛使用的三维图形图像编辑软件。
⑨ Screen Thief：它是一种支持静态抓图的工具，并支持BMP、GIF、PCX、RLE等多种文件格式。

（3）动画工具：主要包括动画显示、动画编辑、动画素材库等功能，常用的动画工具软件如下所示。

① GIF Construction Set：它是一种能够处理和创建GIF格式文件的功能强大的工具，能快速、专业地为网页创建透明、交错和活动的GIF文件。
② Xara3D：它是一种3D图形工具软件，可用于制作高质量的三维动画，全面支持中文。

（4）视频工具：主要包括显示视频、视频编辑、视频压缩、视频捕捉、视频素材库等功能，常用的动画工具软件如下所述。

① Media Studio Pro：它是一个功能强大的专业桌面数码视频编辑软件，提供一套视频捕捉、编辑、转换及特效制作等艺术解决方案。
② Premiere：它是一种视频编辑功能强大的视频编辑软件，提供了编辑、特技处理、剪辑等视频编辑功能，以及编辑静态图像和声音的工具。

（5）音频工具：主要包括音频播放、音频编辑、音频录制、声音素材库等功能，常用的音频工具软件如下所述。

① CoolEditPro：它是一种功能很强的数字音频处理软件，提供了多轨编辑、数字信号处理（DSP）等功能，支持WAV、MP3、AU、MPEG、MOV、AVI等众多的音频格式。
② GoldWave：它是一种小巧好用的数码录音及编辑软件，除具有许多效果处理外，还有文件格式转换功能，支持多种声音格式，如WAV、MP3、AU、MPEG、MOV、AVI等。
③ Cake Walk Pro Audio：它是目前流行的专业音乐制作工具软件，可以用来作曲、配器、演奏、录音、合成等，功能十分强大。

（6）播放工具：主要用于显示、浏览或播放图像、音频、视频等多媒体数据。常用的播放工具软件如下所述。

① Media Player（媒体播放器）：Windows操作系统内置的媒体播放器，主要用于控制多媒体设备并播放多媒体文件，如声音、动画、视频等。
② ACDSee：它是一种图像浏览工具，支持BMP、GIF、JPG、TGA等各种常见的图形/图像文件格式，图片打开速度极快。

4）多媒体应用软件

多媒体应用软件是具体实用的应用程序及演示软件，它是直接面向用户或信息发送和接收的软件。这类软件直接与用户接口，只要根据应用软件所给出的操作命令，通过最简单的操作便可使用这些软件。根据多媒体系统终端用户要求而开发的应用软件有：特定的专业信息管理系统；语音/Fax/数据传输调制管理应用系统；多媒体监控系统；CD-ROM光盘的播放软件；各种多媒体CAI软件；各种游戏软件等。在人们探讨应用多媒体技术解决自己面临的应用实际问题时，设计建造出各式各样的应用软件系统，使最终用户能够方便、易学、好用地运用多媒体系统。除面向终端用户而制定的应用软件外，另一类是面向某一个领域的用户应用软件系统，这是面向大规模用户的系统产品，如多媒体会议系统、点播电视服务（VOD）、医用、家用、军用、工业应用等。