第1章多媒体与多媒体计算机.

多媒体技术与应用周苏教授QQ：81505050清华大学出版社·2013多媒体技术与应用•第1章多媒体与多媒体计算机•第2章PowerPoint多媒体制作第1章多媒体与多媒体计算机•人类社会中一切知识的获取都来自媒体对我们感官（如听觉、视觉、触觉、嗅觉、味觉等）的刺激。如果能利用更多、更直观、更有效、更活泼的媒体刺激，我们所得到的印象就会更深刻，知识的学习效果当然也就更好。•多媒体技术就是这样一项正在迅速发展的综合性电子信息技术，它改善人类的信息交流，缩短人类传递信息的路径，使传统的计算机系统、音频和视频设备等产生了根本性的变革，对大众传媒产生着深远的影响，也给人们的学习、工作、生活和娱乐带来了深刻的变化。多媒体技术正以其美妙的声音、多彩的图像、动感无穷的画面吸引着我们每一个人。1.1多媒体的定义•“多媒体”一词译自英文“Multimedia”，是由“multiple”（多样的）和“media”（媒体）复合而成。所谓“媒体”在计算机领域有两个含义：一是指存储信息的实体，如磁盘、光盘、半导体存储器等；二是指传递信息的载体，如文字、声音、图形和图像等。而多媒体技术中的“媒体”则主要指的是后者。•所谓“多媒体”是指能够同时获取、处理、编辑、存储和展示两个以上不同类型信息媒体（如文字、声音、图形、图像、动画、视频等）的技术。在一台计算机上，多媒体常常就意味着从DVD播放一段预先录好的电影。1.1多媒体的定义•另一个必须支持多媒体的领域是视频本身的制作。目前有许多多媒体编辑系统，这些系统需要在支持多媒体的操作系统上运行，以获得最好的性能。•多媒体还在计算机游戏中发挥着越来越重要的作用。计算机游戏经常要运行短暂但数量很多的视频剪辑来描述某种活动，并且还要根据用户采取的某些行动动态地选择正确的视频剪辑。当然，游戏本身也会生成大量的动画，不过，处理程序生成的视频与播放一段电影是不同的。1.1.1媒体的类别•人类在信息交流中要使用各种信息载体，多媒体就是指多种信息载体的表现形式和传递方式。“媒体”一般有以下5大类：–1）感觉媒体。是指能直接作用于人们的感觉器官，从而使人产生直接感觉的媒体，如语言、音乐、自然界中的各种声音、各种图像、动画、文本等。–2）表示媒体。是指为了传送感觉媒体而人为研究出来的媒体。借助于此种媒体，能更有效地存储感觉媒体或将感觉媒体从一个地方传送到另一个地方，如语言编码、电报码、条形码等。–3）显示媒体。这是媒体的核心部分，也是信息的存在和表现形式，是指用于通信中使电信号和感觉媒体之间产生转换作用的媒体，如键盘、鼠标器、显示器、打印机等输入/输出设备。1.1.1媒体的类别–4）存储媒体。是指用于存放某种媒体的媒体（存储介质），如纸张、磁带、磁盘、光盘等。–5）传输媒体。是指用于传输某些媒体的媒体（传输介质），如电话线、电缆、光纤等。1.1.1媒体的类别•我们常说的“多媒体”最终被归结为是一种“技术”。事实上，也正是由于计算机技术和数字信息处理技术的实质性进展，才使我们今天拥有了处理多媒体信息的能力，也才使“多媒体”成为一种现实。此外，还应该注意到，现在人们谈论的多媒体技术往往与计算机联系起来，这是由于计算机的数字化及交互式处理能力极大地推动了多媒体技术的发展。1.1.1媒体的类别•通常可以把多媒体看作是先进的计算机技术与视频、音频和通信等技术融为一体而形成的新技术或新产品。人们利用多媒体计算机综合处理多种媒体信息，使多种信息建立逻辑连接，集成为一个系统并具有交互性，亦即：多媒体计算机综合处理声、文、图信息并具有集成性和交互性。1.1.2多媒体的技术特性•通信技术及计算机技术的发展，使我们能够比以往更加和谐地把现有的多种形式的信息媒体组合起来。综合来说，多媒体技术的特性可分为下列几点：–1）集成性。不仅指多媒体系统的设备集成，也包括多媒体的信息集成和表现集成。多媒体技术是结合各种媒体并且建立在数字化处理基础上的一种应用。与传统文件不同，它是一个利用计算机技术的应用来整合各种媒体的系统。–多媒体技术具有多种技术的系统集成性，囊括了如硬件、软件、人工智能、模式识别，通信、图像、数字信号处理、音频、视频、超文本、光存储等技术，并将不同性质的设备和信息媒体集成为一体，以计算机为中心综合处理各种信息，其应用领域也比传统媒体更加广阔。1.1.2多媒体的技术特性–2）交互性。是指可以与使用者进行交互性沟通的特性，这也正是它和传统媒体最大的不同。这种改变，除了使应用者可以按照自己的意愿来解决问题外，更可借助于这种交互沟通来帮助学习、思考，进行系统的查询或统计，以达到增进知识及解决问题的目的。–3）非循序性。以往在查询信息时，要把大部分时间花在寻找资料及接收重复信息上。多媒体系统克服了这个缺点，使得人们过去依照章、节、页阶梯式的结构，循序渐进地获取知识的方式得以改善，借助“超文本”的观念来呈现一种新的风貌。而所谓“超文本”，简单地说就是非循序性文字，它可以简化使用者查询资料的过程，这也是多媒体强调的功能之一。1.1.2多媒体的技术特性–4）非纸张输出形式。多媒体应用有别于传统的出版模式。传统出版模式以纸张为主要输出载体，通过记录在纸张上的文字及图形来传递和保存知识，所以读者往往需要再去翻阅其他方面的资料才能得到一系列完整的内容。多媒体出版模式强调无纸输出形式，以光盘（CD-ROM或DVD-ROM等）为主要输出载体。这不但使存储容量大增，而且提高了它保存的方便性。–5）实时性。多媒体技术中声音及活动的视频图像是和时间密切相关的，这就决定了多媒体技术必须要支持实时处理，如播放时声音和图像都不能出现停顿现象等。–6）数字化。早期的媒体技术在处理音像信息时，采用模拟方式进行媒体信息的存储和演播。但由于衰减和噪声干扰较大，且传播中存在着积累误差等，模拟信号的质量较差。而多媒体技术以数字化方式加工和处理多媒体信息，精确度高，播放效果好。1.2多媒体系统的组成•一般的多媒体系统主要由4个部分组成：–1）多媒体硬件系统：包括计算机硬件、声音/视频处理设备、多种媒体输入/输出设备及信号转换装置、通信传输设备及接口装置等。其中，最重要的是根据多媒体技术标准而研制的多媒体信息处理芯片、光盘驱动器等。1.2多媒体系统的组成–2）多媒体操作系统：这是多媒体系统的核心，包括实时任务调度、多媒体数据转换和同步、控制对多媒体设备的驱动和控制，以及图形用户界面管理等。–多媒体操作系统是多媒体软件环境的基础，目前广泛使用的主要是MicrosoftWindows家族的WindowsXP、Windows7和Windows8等版本。由于Windows提供一致的图形界面和操作方式，使用户只需简单地对图标、对话框、菜单、按钮等对象进行选择和操作，即可完成所需要的任务，用户可以很快熟悉和掌握不同的多媒体应用和工具软件，大大提高了工作效率。1.2多媒体系统的组成–Windows为应用程序之间的信息交换提供了3种标准机制：剪贴板（静态数据交换）、DDE（动态数据交换）和OLE（对象的链接与嵌入）。这些技术为Windows环境下各类应用程序之间搭起了沟通的桥梁，用户只需分别单独地开发出各种应用程序，再利用上述某种手段将它们结合起来，即构成一个新的应用系统，这就是Windows提供的整合式操作环境。–3）媒体处理系统工具：也称为多媒体系统开发工具软件，这是多媒体系统重要组成部分。–4）用户应用软件：根据多媒体系统终端用户的要求而定制的应用软件或是面向某一领域用户的应用软件系统，它是面向大规模用户的系统产品。例如Windows操作系统在其“开始”菜单的“附件”组中，为用户提供了一些多媒体应用软件。1.3多媒体的硬件系统•所谓多媒体计算机（multimediapersonalcomputer，MPC）实际上是对具有多媒体处理能力的计算机系统的统称。如今，用户所购买的个人计算机一般都具有多媒体应用功能。•一般来说，多媒体计算机的基本硬件结构应该包括：–功能强大、速度快的中央处理器（CPU）。–可管理、控制各种接口与设备的配置。–具有一定容量（尽可能大）的存储空间和可存放大量数据的配置。–高分辨率显示接口与设备。–可处理音响的接口与设备。–可处理图像的接口与设备等。1.3.1MPC的标准•1990年11月，美国微软公司和一些计算机技术公司组成的“多媒体个人计算机市场协会”针对个人计算机多媒体技术的规范化管理制定了相应标准。该协会后来与全球数千家计算机厂商共同组建“多媒体个人计算机工作组”，从事制定各种MPC标准的工作。•MPC标准包括以下内容：–1）对个人计算机增加多媒体功能所需的软、硬件进行最低标准的规范。–2）规定多媒体个人计算机硬件设备和操作系统等的量化指标。–3）制定高于MPC标准的计算机部件的升级规范。1.3.1MPC的标准•MPC1标准公布于1991年，从此，全球计算机业界共同遵守该标准所规定的各项内容，促进了MPC的标准化和生产销售，使多媒体个人计算机成为一种新的流行趋势。MPC1标准作为多媒体个人计算机的第一个标准，具有划时代的意义，为多媒体技术的发展奠定了坚实基础。•1993年5月MPC2标准公布。该标准根据硬件和软件的发展做了较大的调整和修改，尤其对声音、图像、视频和动画的播放以及PhotoCD做了新的规定。1.3.1MPC的标准•1995年6月MPC3标准公布。为适合多媒体个人计算机的发展，该标准进一步提高了软件、硬件的技术指标。更重要的是，MPC3标准制定了视频压缩技术MPEG（MotionPictureExpertGroup）的技术指标，使视频播放技术更加成熟和规范化，并且指定了采用全屏幕播放、使用软件进行视频数据解压缩等项技术标准。MPC3标准如表1-1所示。表1-1MPC3标准1.3.1MPC的标准•MPC3标准实行的时期，恰逢Windows95操作系统问世，视频音频压缩技术日趋成熟，高速奔腾系列CPU开始武装个人计算机，多媒体技术得到了蓬勃发展。另外，因特网的兴起、多媒体应用市场的拓展和兴旺，对MPC新标准的出台起到了积极的促进作用。•目前，多媒体计算机的配置已经远远高于MPC3标准，硬件的种类也大大增加，软件发展更加迅速，功能更为强大，多媒体功能已成为个人计算机的基本功能，MPC标准已不再重要。1.3.2主板与接口•用户可以通过键盘、鼠标、CD-ROM/DVD-ROM、数码相机、数码摄像机等输入设备获取多媒体信息，经过多媒体计算机系统处理之后，由扬声器、显示器、打印机等输出设备输出多媒体信息。计算机主板（图1-1）在其中起到了组织者的作用。图1-1计算机主板1.3.2主板与接口•接口也是多媒体计算机的重要配置，包括：–1）打印机接口：用来连接各种打印机，包括普通打印机和激光打印机、彩色喷墨打印机等。打印机是最常用的多媒体输出设备之一。–2）交互控制接口：用来连接触摸屏、鼠标、光笔等的人机交互设备，这些设备将大大方便用户对MPC的使用。–3）网络接口：是实现多媒体通信的重要的MPC扩充部件。计算机和通信技术相结合，需要专门的多媒体外部设备将数据量庞大的多媒体信息传送出去或接收进来，通过网络接口相接的设备包括视频电话、传真、LAN（局域网）和ISDN等。1.3.3中央处理器•中央处理器（CPU）是计算机中执行处理数据指令的器件，CPU从RAM中接收数据和指令、处理这些指令，再将处理结果送回到RAM中，处理结果可以显示和存储起来。1.3.3中央处理器•1.CPU的发展•以前，计算机的CPU非常庞大、不可靠，而且要使用大量的电能。1944年制造的ENIAC计算机，有20个处理单元，每个处理单元有2in宽，8in高，CPU的尺寸用英尺来计量，如图1-2所示，可是，今天的处理单元使用毫英寸（0.001in）来度量。图1-2电子管计算机的内部1.3.3中央处理器•大型机CPU通常包含许多集成电路和电路板，而微机CPU是一个称为微处理器芯片的集成电路，其内部由三部分组成：运算逻辑单元、控制器和寄存器，分别执行处理数据的特定任务。运算逻辑单元（ALU，又称算术逻辑单元或运算器