多媒体技术及应用

多媒体技术及应用第一章多媒体技术概述1.1多媒体技术1.2多媒体计算机系统1.3多媒体网络技术1.4多媒体素材及处理软件1.5多媒体软件开发流程和软件工具1.媒体媒体是多媒体的核心词，是英文Media（Medium）的译音，意为“介质”、“媒质”、“媒介”或“媒体”，是我们日常生活和工作中经常会用到的词汇，如我们经常把报纸、广播、电视等称为新闻媒介，报纸通过文字、广播通过声音、电视通过图像和声音来传送信息。信息需要借助于媒体来传播，所以说媒体就是信息的载体，是人们为表达思想或感情所使用的手段、方式或工具。1.1.1多媒体技术概要2.CCITT对媒体的分类根据国际电报咨询委员会(CCITT——ConsultativeCommitteeInternationalTelegraphandTelephone)的定义，目前媒体可分为五大类。⑴感觉媒体(PerceptionMedium)：是指能直接作用于人们的感觉器官，使人能直接产生感觉的一类媒体。⑵表示媒体(RepresentationMedium)：是为了加工、处理和传输感觉媒体而人为构造出来的一种中介媒体，即用于数据交换的编码。⑶表现媒体(PresentationMedium)：是指进行信息输入和输出的媒体，即把感觉媒体进行输入和输出的设备。⑷存储媒体(StorageMedium)：又称存储介质，指的是用于存储表示媒体(也就是把感觉媒体数字化以后的代码进行存入)，以便计算机随时加工处理和调用的物理实体。⑸传输媒体(TransmissionMedium)：用于传输表示媒体的物理介质，是传输信息的载体。①文本：是以文字和各种专用符号表达的信息形式，包括西文字符、中文字符和专用特殊字符，是现实生活中使用得最多的一种信息表示形式。②图形：通常由点、线、面、体等几何元素和灰度、色彩、线型、线宽等非几何属性组成。从处理技术上来看，图形是由线条组成，如工程图、等高线地图、曲面的线框图等。③图像：是多媒体术中最重要的信息表现形式之一，它是决定一个多媒体软件视觉效果的关键因素，主要指静止的图像。④动画：是利用人的视觉暂留特性，快速播放一系列连续运动变化的图形图像，也包括画面的缩放、旋转、变换、淡入淡出等特殊效果。⑤声音：是人们用来传递信息、交流感情最方便、最熟悉的一种方式之一。在多媒体软件中，按其表达形式，可将声音分为讲解、音乐、效果三类。⑥视频：具有时序性与丰富的信息内涵，常用于交待事物的发展过程。视频非常类似于我们熟知的电影和电视，有声有色，在多媒体中充当起重要的角色。1.1.2多媒体信息类型1．超文本文本通常以字符、字、句、段、节、章作为文本内容的逻辑组织单位，无论是普通书籍还是计算机的文本文件，都是用线性方式加以组织的。读者在阅读时，通常以字、行、页顺序地往下阅读。超文本是一种电子文档，一个非线性的网状结构，其中的文字包含有可以链接到其他字段或者文档的超文本链接，允许从当前阅读位置直接切换到超文本链接所指向的文字。读者在阅读时不必顺序阅读，可以根据实际需要，利用超文本机制提供的联想式查询能力，迅速找到自己感兴趣的内容和有关信息。1.1.3多媒体技术相关的概念2．超媒体超媒体在本质上和超文本是没有多大差别，只不过超文本技术管理的对象是纯文本，而超媒体技术的管理对象为多媒体，在很多书中如果不特别强调管理对象，一般认为超文本和超媒体这两个词是等价的，可以混用。尽管超文本发展到超媒体本质上没有太大的变化，但是它无论在技术方面，还是在应用方面都跨了一大步。超文本、超媒体和多媒体三者已很难区分。从目前情况来看，超文本系统已很少见，而多媒体信息使用非常普及，对于超媒体则更强调的是对多种媒体信息的组织、管理，面向对这些信息的检索和浏览。可以说，超媒体技术是超文本技术和多媒体技术综合的产物。目前超媒体技术广泛应用于与各种信息查询有关的方面，如教学、信息检索、字典和参考资料、商品介绍展示、旅游和购物指南、交互式娱乐等。3．超链接超链接（hyperlink）是指文件中的词、短语、符号、图像、声音剪辑或视频剪辑之间的链接，或者与其他的文件、超文本文件之间的链接。词、短语、符号、图像、声音剪辑、视频剪辑和其他文件通常被称为对象或者称为文档元素（element），因此超链接是对象之间或者文档元素之间的链接。建立互相链接的这些对象不受空间位置的限制，它们可以在同一个文件内也可以在不同的文件之间，也可以通过网络与世界上的任何一台联网计算机上的文件建立链接关系。4．多媒体与多媒体技术多媒体（Multimedia），其含义就是“多种媒体”。多媒体这一概念常用来兼指多媒体信息和多媒体技术。多媒体信息：是指集文本、图形、图像、动画、音频、视频为一体的综合媒体信息，也就是“多媒体”一词的字面含义，是指文本、图形、图像、音频、视频、动画等信息载体中的两种或多种媒体的组合。而要将这两种或多种媒体进行组合，往往需要利用计算机系统来实现，这是由于计算机系统具有很强的数字化及交互处理能力。从这个意义上来说，多媒体更多的含义是指一种将多种媒体综合起来处理的技术。多媒体技术：不是各种信息媒体的简单复合，它是一种把文本、图形、图像、动画、音频、视频等形式的信息结合在一起，并通过计算机技术与通信技术，综合处理、传送和贮存的数字技术。2．控制性多媒体技术是融合两种以上媒体的人-机交互技术，它主要包含两层意思：一是综合性，二是交互性。多媒体技术有以下几个主要特点：1.1.4多媒体技术的特点7．信息结构的动态性1．集成性3．交互性5．实时性4．非线性6．信息使用的方便性在多媒体计算机之前，传统的个人计算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，交流信息缺乏多样性。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，诞生了有多媒体处理能力的计算机。所谓多媒体计算机是指具有多媒体处理功能的个人计算机，简称为MPC（MultimediaPersonalComputer）。事实上，多媒体计算机是在原有的PC机上增加多媒体套件而构成，即在原有的PC机上增加多媒体硬件和多媒体软件。其中，Modem、网卡和网络通信软件已成为多媒体计算机不可缺少的基本配置1.2.1多媒体计算机系统的组成1.2.2多媒体计算机规范和技术标准1.硬件系统基本组成（1）主机（2）多媒体接口卡（3）多媒体外部设备（4）视频、音频接入设备MPC2.0MPC3.0MPC4.0CPU80486Pentium75Pentium133内存容量4MB8MB16MB硬盘容量160MB850MB1.6GBCD--ROM2x4x10x声卡16位16位16位图像16位彩色24位彩色32位真彩色分辨率640×480800×6001280×1024软驱1.44MB1.44MB1.44MB操作系统Windows3.xWindows95Windows952.规范和技术标准1.2.3多媒体计算机软件系统将多媒体硬件有机地组织到一起，使用户能够方便使用多媒体数据，是多媒体软件的主要任务。除了常见软件的一般特点外，多媒体软件常常要反映多媒体技术特有的内容，如数据压缩、各类多媒体硬件接口的驱动和集成、新型的交互方式等。多媒体软件可划分成不同的层次或类别，这种划分是在发展过程中形成的，并没有绝对标准。如果按其功能划分可为五类三个层次：多媒体硬件驱动程序、多媒体操作系统和多媒体应用软件（多媒体数据准备软件、多媒体素材制作软件和多媒体播放软件）多媒体硬件平台多媒体软件平台多媒体硬件驱动程序多媒体操作系统多媒体数据准备软件多媒体素材制作软件多媒体播放软件多媒体应用软件用户多媒体软件系统分层示意图1.多媒体硬件驱动程序2.多媒体的操作系统多媒体操作系统又称多媒体核心系统（MultimediaKernelSystem）。它具有实时任务调度、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，以及图形用户界面管理等。一般是在原有的操作系统基础上扩充和改造，或重新设计。多媒体软件中直接和多媒体硬件打交道的软件称为驱动程序，它是硬件与操作系统的接口，完成设备的初始化、各种设备的打开和关闭、基于硬件的压缩/解压、图像快速交换等基本功能，此软件一般随硬件提供。3.多媒体数据准备软件4.多媒体素材制作软件多媒体素材制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特定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的系统工具。多媒体数据准备软件是用于采集多种媒体数据的软件，如声音录制、图像扫描、全动态视频采集、动画生成等软件。从层次角度来看，多媒体数据准备软件不能单独作为一个模块，它往往是多媒体素材制作软件的一部分。5.多媒体播放软件多媒体软件制作完成以后需要在计算机上播放，以便用户学习或欣赏。由于有多种多媒体制作软件，它们制作完成的软件存放的格式各不相同，为了能播放这些不同格式的文件，常需要不同的播放软件，最初的多媒体播放软件，通常是与多媒体文件格式一一对应的，因此，为了能够播放多种格式的多媒体文件，用户必须安装不同的播放软件。此后，随着多媒体应用的不断发展，出现了集成式多媒体播放器软件，在支持多种格式多媒体文件的同时，保持统一的用户操作界面，Windows系统中的媒体播放器和JetAudio播放软件是其典型代表。多媒体网络的一种含义就是互联网。此外，也有人将多媒体网络定义为一个端到端的、能够提供多性能服务的网络。它是由多媒体终端、多媒体接入网络、多媒体传输骨干网络以及能够满足多媒体网络化应用的网络软件等4个部分组成的。多媒体网络技术是多媒体技术与网络技术有机结合的产物。它集多种媒体功能和网络功能于一体，将文字、数据、图形、图像、声音、动画等信息有机地组合、交互地传递，多媒体技术主要指多媒体计算机技术，是指用计算机综合处理和控制文字、图像、动画和活动影响等多媒体信息，使多种信息建立起逻辑链接，集成为一个系统并具有交互作用，它与传统的多种媒体的简单组合不同。1.要有足够的带宽2.要有足够小的延时3.要有同步的控制机制4.要有较高的可靠性1.3.1多媒体信息传输对网络技术的要求1.3.2多媒体数据压缩技术光纤通信技术的迅猛发展为多媒体通信奠定了基础，速率可从155Mbps达到几个Gbps，速率和带宽将不再成为最主要的障碍。随着多媒体网络技术的发展，由其是宽带多媒体网络的发展，其他制约多媒体传输的问题也将会得到解决。数据压缩：是通过数学运算将原来较大的文件变为较小文件的数字处理技术，数据解压缩是把压缩数据还原成原始数据或与原始数据相近的数据的技术。数据压缩通常可分为无损压缩和有损压缩两类。1.基本概念无损压缩：利用数据的统计冗余进行压缩，可完全恢复原始数据而不引入任何失真，但压缩率受到数据统计冗余度的理论限制，一般为2:1到5:1。这类方法广泛用于文本数据、程序和特殊应用场合的图像数据（如指纹图像、医学图像等）的压缩。由于压缩比的限制，仅使用无损压缩方法不可能解决图像和数字视频的存储和传输问题。有损压缩：利用人类视觉对图像中的某些频率成分不敏感的特性，允许压缩过程中损失一定的信息；虽然不能完全恢复原始数据，但是所损失的部分对理解原始图像的影响较小，却换来了更大的压缩比。有损压缩广泛应用于语音、图像和视频数据的压缩。2.常见压缩标准⑴JPEG静止图像压缩编码国际标准化组织（ID）和国际电报电话咨询委员会（CCITT）联合成立的专家组JPEG（JointPhotographicExpertsGroup）于1991年3月提出了ISOCDIO918号建议草案：多灰度静止图像的数字压缩编码（通常简称为JPEG标准）。这是一个适用于彩色和单色多灰度或连续色调静止数字图像的压缩标准，由于综合采用多种压缩编码技术，因此经其处理的图像质量高、压缩比大，包括无损（压缩比2:1）与各种类型的有损模式（压缩比可达30:1且没有明显的品质退化）。⑵MPEG（MovingPicturesExpertsGroup）运动图像压缩编码ISO/IEC/JTC/SC2/WG11的一个小组，于1