计算机和网络的出现

计算机和网络的出现 使用户无论身处家中何处,都能通过一根数据线共享精彩...一些相对成熟的压缩算法和...传统的网络传输音/视频等多媒体信息的方式是完全下载后再播放,下载常常要花数分钟... 论,算法,下载 专题技术 牛档搜索（Niudown.COM） 多媒体技术与应用教程 • 2 • 本文系牛档搜索（Niudown.COM）根据用户的指令自动搜索的结果，文中内涉及到 的资料均来自互联网，用于学习交流经验，作品其著作权归原作者所有。不代牛档搜索 Niudown.COM）赞成本文的内容或立场，牛档搜索（Niudown.COM）不对其付相应的法律（ 责任！ 第1章 导 论 计算机和网络的出现，不断地改变着人们的生活。进入21世纪，人们考虑的已经不仅仅是让计算机的外观如何更具有人性化，而是从更深层次，从技术本身的改造开始，让技术 在更基本的层面上，接近并渗透到普通人的生活中。 人们试图通过多媒体技术，将个人计算机改造成生活资料，比如录音机、立体音响、电 视机或影碟机等。目前这些努力虽然只得到了有限的成功，但不断涌现的新技术，已经使我 们看到了能够在更大范围内满足人们需要的曙光。 多媒体技术就是计算机技术和社会需求的综合产物。随着计算机软、硬件技术的进一步 发展，计算机的处理能力越来越强，计算机的应用领域得到了进一步拓展，应用需求也大幅 度增强，在很大程度上促进了多媒体技术的发展和完善。 当然，目前的多媒体技术距离人们期望的目标还相差甚远，仍然需要我们不断地创新和 努力。本章就先来了解一下当前已有的多媒体技术水平，以及它们将来的发展趋势。 1.1 随着计算机技术的飞速发展，多媒体技术已经越来越广泛地应用到了我们的学习、工作 和生活中。那么到底什么是媒体、什么是多媒体呢？ 1.1.1 多媒体的定义 1. 媒体 媒体从广义上来说，是指用来承载和传输信息的大众信息传播工具。它包括传统的以视 觉为主的印刷媒体，如书籍、报刊等，以听觉为主的广播电子媒体如收录机等，以及兼有视 听功能的媒体，如电影、电视等。 在计算机科学中，媒体则有两层含义：一层是信息的物理载体，如磁盘、磁带、CD盘等，另一层含义指信息的表现形式或传播形式，如文本、图形、图像动画、声音等。多媒体 技术中的媒体指的是后者。 按照CCITT对媒体的定义和分类标准，媒体有5种类型，如表1-1所示。 表1-1 感觉媒体的分类 类 型 分 类 视觉媒体 文字、景象 听觉媒体 语音、音乐、自然界的各种声音 • 2 • 多媒体技术与应用教程 触觉媒体 力量、运动、温度 味觉媒体 滋味 嗅觉媒体 气味 2. 多媒体 知道了什么是媒体，那么什么是多媒体呢？近年来随着信息技术的蓬勃发展，不仅在各 种杂志、影像、报纸，甚至在电视新闻中，多媒体这个字眼不断传入人们的耳际。那么它到 底是什么，被大家如此广泛地谈论呢？严格说来，多媒体是指将文字、声音、图形、影像、 动画、视频等多种孤立媒体集成起来的一种展现和传播信息的全新媒体。如果仅从定义来看， 电视似乎也可以算是一种多媒体，然而我们极少认为电视是多媒体，这是为什么呢？其实我 们不应该着眼于多媒体的字面意思，现在的电视缺少多媒体的另一项重要特点——交互或交 谈。“多媒体”除了声音、图像、图片和文字外，更特别的是，由于以计算机为基础而使接 受信息的方式更具有主动性和跳跃性。因此，谈论起多媒体，很自然地是指计算机上的多 媒体。 在日常生活中，打开计算机就可以看到丰富直观、简洁明了的用户界面；在医院、银行、 商场等很多地方，多媒体查询系统可以提供图文并茂的介绍，方便快捷；此外还有在计算机 网络的世界里，可以为亲人朋友发送电子邮件，这些邮件可以包括声音、图像，甚至可以包 含照片或者录像资料。这一切都说明多媒体应用现在已经扩展到各个角落，甚至可以说是无 处不在。 1.1.2 多媒体的平台软件 在制作多媒体产品的过程中，通常先利用专门软件对各种媒体进行加工和制作。当媒体 素材制作完成之后，再使用某种软件系统把它们结合在一起，形成一个互相关联的整体。该 软件系统还提供操作界面的生成、添加交互控制、数据管理等功能。完成上述功能的软件系 统叫做“多媒体平台软件”。所谓“平台”，是指把多种媒体形式置于一个平台上，进而对 其进行协调控制和各种操作。 1. 软件种类 完成多媒体平台功能的软件有很多种，高级程序语言、专门用于多媒体素材连接的 专用软件，还有既能运算、又能处理多媒体素材的综合类软件等都能实现平台的作用。比较 常见的多媒体平台软件如下。 (1) PowerPoint——办公系列软件。 PowerPoint由微软公司开发，运行在Windows环境中。人们通常把用PowerPoint制作 的多媒体演示成品简称为PPT。设计和制作PPT多媒体演示成品无需专业的程序设计思想和手段，具有一般计算机使用知识的人很容易就能掌握它。使用该软件开发的多媒体产品具有 一定的灵活性、丰富的演示功能和良好的视觉效果，但是，优秀的PPT也许要建立在深入地 第1章 导 论 • 3 • 熟悉和掌握该软件的基础上。 (2) Visual Basic——高级程序设计语言。 Visual Basic由Basic语言发展而来，运行在Windows环境中。通常把用Visual Basic简 称为VB。该程序语言通过一组叫做“控件”的程序模块完成多媒体素材的连接、调用和交 互性程序的制作。使用该语言开发多媒体产品，主要工作量是编写程序。程序使多媒体产品 具有明显的灵活性。但是，没有编程经验的人要在短时间内驾驭Visual Basic并不容易。 (3) Authorware——专用多媒体制作软件。 Authorware使用简单，交互性功能多而强。它具有大量的系统函数和变量，对于实现程 序跳转、重新定向游刃有余。多媒体程序的整个开发过程均可在该软件的可视化平台上进行， 程序模块结构清晰、简捷，采用鼠标拖拽就可以轻松地组织和管理各模块，并对模块之间的 调用关系和逻辑结构进行设计。 2. 软件作用 多媒体平台软件是多媒体产品开发进程中最重要的系统，它是多媒体产品能够成功的关 键。其主要作用如下。 ? 控制各种媒体的启动、运行与停止。 ? 协调媒体之间发生的时间顺序，进行时序控制和同步控制。 ? 生成面向用户的操作界面，设置控制按钮和功能菜单，以实现对媒体的控制。 ? 生成数据库，提供数据库管理功能。 ? 对多媒体程序的运行进行监控，其中包括计数、计时、统计时间发生的次数等。 ? 对输入和输出方式进行精确地控制。 ? 对多媒体目标程序打包，设置安装文件、卸载文件，并对环境资源以及多媒体系统 资源进行监测和管理。 1.2 近年来，多媒体技术得到迅速发展，多媒体系统的应用更以极强的渗透力渗透到人们生 活的各个领域，如游戏、教育、档案、图书、娱乐、艺术、股票债券、金融交易、建筑设计、 家庭、通信等。其中，运用最多、最广泛、也最早的就是电子游戏，千万青少年甚至成年人 为之着迷，可见多媒体的威力。大商场中的电子导购触摸屏也是一例，它的出现极大地方便 了人们的生活。近年来又出现了教学类多媒体产品，一对一专业级的教授，使莘莘学子受益 匪浅。正因为如此，许多企业看到了这一形式，纷纷运用其做企业宣传，甚至运用其交互能 力加入了电子商务，自助式维护，教授使用的功能，方便了客户，促进了销售，提升了企业 形象，扩展了商机，在销售和形象两方面都获益。 可以这样说，凡是一个有进取心的企业，都离不开这一最新的高技术产品。首先多媒体 的运用领域十分广泛，注定了它可在各行各业生根开花。其次，随着计算机的普及，新一代 多媒体技术与应用教程 • 4 • 在计算机环境中成长起来的年轻人，已经习惯了这一形式，作为一个有发展眼光的企业，是 不会放弃这一未来的消费主体的。第三，由于多媒体信息技术在国外已经非常普及，面对日 益国际化的市场，必须跟上国际潮流。多媒体技术为计算机应用开拓了更广阔的领域，对工 作、家庭生活及社会活动产生了极大的影响。多媒体技术的应用主要有以下几个方面。 1. 商业领域 多媒体技术在商业领域中的应用十分广泛，可以将此大致划分为商业企业类多媒体服务 和行业客户多媒体服务两大类别。 在商业企业类多媒体服务项目中包括企业形象宣传软件的制作，通过运用多媒体交互技 术表达企业精神、理念、历史等内容；企业新产品宣传软件的制作，用于销售人员为客户展 示新产品的造型、特点、功能等；企业产品年多媒体说明软件的制作，目前广泛地应用于移 动电话、IT企业软硬件、大型器械设备等较为前端的项目展示上，可以通过多媒体动画等方 式最直观、最有效地指导客户如何使用产品；此外还包括企业员工培训软件，商业演示， 展览及会议片头，企业年度多媒体报告等内容。 在行业客户多媒体服务方面主要包括政府招商引资多媒体软件，政府多媒体工作汇报软 件，旅游景点展示系统，展览多媒体资料集，俱乐部商业宣传软件，商场商品宣传以及金融、 保险等各个行业的内部培训系统。 2. 教学领域 以多媒体技术为核心的现代教育技术，在教学领域中得到了广泛的应用和发展，CAI课 件、多媒体网络教学、虚拟教室等多种形式各显神通，丰富多彩，令人应接不暇。多媒体技 术为丰富多彩的教学方式增添了一种新的手段。多媒体技术可以将课文、图表、声音、动画、 影片和录像等组合在一起构成教育产品，这种图、文、声、像并茂的场景极大地丰富了教学 内容，使学生获得了生动的学习环境，有助于提高学生的学习兴趣，改进教学效果。 用于军事、体育、医学、驾驶等方面的多媒体计算机，不仅可以使受训者在生动、直观、 逼真的场景中完成训练过程，而且能够设置各种复杂环境，提高受训人员对困难和突发事件 的应付能力，并能自动评测学员的学习成绩。 ? CAI计算机辅助教学：CAI(Computer Assisted Instruction)计算机辅助教学是多媒体技 术在教育领域中应用的典型范例，它是新兴的教育技术与计算机应用技术相结合的 产物，其核心内容是指以计算机多媒体技术为教学媒介而进行的教学活动。 ? CAL计算机辅助学习：CAL(Computer Assisted Learning)计算机辅助学习也是多媒体 技术应用的一个方面。它着重体现在学习信息的供求关系方面。CAL向受教育者提 供有关学习的帮助信息，例如，检索与某个科学领域相关的教学内容，查阅自然科 学、社会科学，以及其他领域中的信息，征求疑难问题的解决办法，寻求各个学科 之间的关系和探讨共同关心的问题等。 ? CBI计算机化教学：CBI(Computer Based Instruction)计算机化教学是近年来发展起来 第1章 导 论 • 5 • 的，它代表了多媒体技术应用的最高境界，CBI将使计算机教学手段从“辅助”位 置走到前台来，成为主角。CBI必将成为教育方式的主流和方向。 ? CBL计算机化学习：CBL(Computer Based Learning)计算机化学习是充分利用多媒体 技术提供学习机会和手段的事物。在计算机技术的支持下，受教育者可在计算机上 自主学习多学科、多领域的知识。实施CBL的关键，是在全新的教育理念指导下， 充分发挥计算机技术的作用，以多媒体的形式展现学习的内容和相关信息。 ? CAT计算机辅助训练：CAT(Computer Assisted Training)计算机辅助训练是一种教学 辅助手段，它通过计算机提供多种训练科目和练习，使受教育者加速消化所学知识， 充分理解与掌握重点和难点。 ? CMI计算机管理教学：CMI(Computer Managed Instruction)计算机管理教学主要是利 用计算机技术解决多方位、多层次教学管理的问题。 3. 家庭领域 随着信息时代的来临，多媒体技术也已逐步渗透到了我们日常生活的每一个角落。从园 艺、烹饪到室内设计、改造和修理，多媒体已经进入家庭。最终，大多数多媒体项目将通过 电视机或具有内置交互用户输入的监视器而走入家庭。 例如在2007年5月的第十届科技产业博览会上，海信电器就重点推出了“数字家庭系 统”的概念。通过一部可上网的GPRS手机，可以遥控空调和窗帘按照指令运行，当陌生人 进入海信智能家庭模拟区时，“入侵者”的头像信息将通过彩信传送到主人的手机上。 此外，通过一台基于闪联的家庭数字多媒体中心，使用户无论身处家中何处，都能通过 一根数据线共享精彩的多媒体文件。从此抛弃布线的烦恼，同时，各房间都可以播放媒体库 的节目，娱乐节目随时点播。这种“智能化”正在改变着我们的生活。 4. 多媒体在公共场所 在宾馆、火车站、购物中心、博物馆和杂货店，多媒体将在终端机或服务亭里为人们提 供信息和帮助。这些设施将减少对传统信息服务亭和工作人员的需求，甚至在工作人员下班 之后的午夜仍能继续工作。 5. 多媒体与虚拟现实 虚拟现实(VR)是多媒体技术和创造性发明的集中体现。利用眼镜、头盔、特殊手套和奇 特的人机接口可将你带入一个逼真的虚拟世界。在这里往前挪一步，景象将变得近一些；转 动头，景象则跟着转动；伸手去抓一个物体，手就在面前移动。当你用手指紧抓物体时，也 许它会发出90分贝的爆裂声，或从你手中滑落掉在地板上，并很快钻入墙脚的老鼠洞中。 在万维网上，用VRML(虚拟现实建模语言)文件(以.wrl为文件后缀)来传输虚拟现实世界或“场景”的标准已建立起来。通过使用高速专用计算机，Singer、RediFusing和其他厂家建造的数百万美元的飞行模拟器已使VR进入商业应用。F-16、波音777和Rockwell的航天飞 多媒体技术与应用教程 • 6 • 机的驾驶员已能在正式飞行之前进行多次模拟飞行。在加利福尼亚海事学院和其他商业海运 培训学校，计算机控制的模拟设备用于复杂的油轮和集装箱货船装卸教学。 6. 多媒体在信息领域的应用 利用光盘大容量的存储空间与多媒体声像功能相结合，可以提供大量的信息产品，例如 百科全书、地图系统、旅游指南等电子工具，电子出版物、多媒体会议等都是多媒体在信息 领域的应用。 多媒体电子出版物具有许多优点，例如信息容量大，体积小，成本低，除文字图表外还 可配以声音解说、背景音乐和视频图像，形式生动活泼，易于检索和保存。以它替代纸介质 出版的各类图书是印刷业的一次革命，具有广阔的应用和发展前景。 电视会议是指利用电视技术和设备，通过传输信道实现多方通信。人们坐在办公室或家 里，以自己的计算机或工作站为基础，配置声像及其他相关设备经过网络共享文件，可以实 时地传送文件、声音和图像，实现多方与会者交谈，完成会议程序。 1.3 多媒体技术是基于计算机技术的综合技术，它包括数字信号处理技术、音频和视频技术、 计算机软件和硬件技术、人工智能和模式识别技术、通信和图像处理技术等。 1.3.1 多媒体计算机技术的定义 多媒体计算机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， 从而集成为一个具有交互性的系统。 1.3.2 多媒体计算机技术的特点 多媒体技术的内涵、范围及其涉及的技术非常广泛，其主要特性如下。 ? 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。 ? 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。 第1章 导 论 • 7 • ? 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。 ? 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。 ? 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。 ? 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。 ? 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。 1.4 多媒体信息处理的总体目标是要超越各种不同网络和设备的局限性，透明、强化地使用 多媒体资源。为了实现这个目标，除了需要核心软件、硬件记忆相关的外部设备对多媒体支 持外，还需要在包括多媒体数据压缩、多媒体专用芯片技术、多媒体输入/输出技术等方面进行深入地研究。这些问题的探讨及解决，在很大程度上影响着多媒体系统的性能提高，甚至 影响着新一代多媒体信息处理技术的发展方向。 1.4.1 数据压缩技术 在多媒体信息中，数字化图片和数字化音频信息的数据量非常大，尤其是要求较高的场 合，数据量会更大。在多媒体技术发展的整个历程中，如何悠闲地保存和处理如此大量的数 据一直是人们重点研究的课题。为了快速传输数据，提高运算处理速度和节省更多的存储空 间，数据压缩成了关键技术之一。 人们对数据压缩技术的研究和探讨已经有50多年的历史了，从早期的PCM(脉冲编码调制)技术，到今天被广泛采用的JPEG静态图像压缩技术、MPEG动态图像压缩技术和PX64Kb/s电视电话会议图像压缩技术，人们一直在进行不懈的努力。近年来，基于知识的编 码技术、分形编码技术、小波编码技术等压缩技术也有很好的应用前景。 目前，一些相对成熟的压缩算法和压缩手段已经标准化和模块化，并被制作成软件或写 入大规模集成电路中，使用起来极为方便。 多媒体技术与应用教程 • 8 • 1.4.2 多媒体专用芯片技术 多媒体专用芯片依赖于大规模集成电路技术，它是多媒体硬件系统体系结构的关键技 术。因为要实现图像、音频和视频等信号的压缩、解压缩、编辑和播放处理，需要大量的快 速计算，只有采用专用芯片，才能取得满意效果。 多媒体计算机的专用芯片可分为两类：一类是固定功能的芯片，另一类是可编程数字信 号处理器DSP芯片。 除专用处理器芯片外，多媒体系统还需要其他集成电路芯片的支持，如数/模(D/A)和模/数(A/D)转换器、音频芯片、视频芯片、彩色空间变换器以及时钟信号产生器等。 可编程数字信号处理器芯片的特点是，用户可以根据不同应用的需要设计不同的应用程 序，通常成本较低。而固定功能的芯片主要用于设计满足特定功能的需要。这种处理器每秒 能处理50.2G(1G=10亿)条指令，这一速度是3GHz的PC处理器的4倍，功耗却只有其1/10。这个由3270万个晶体管构成的芯片由128个8位RISC处理单元和一个用于控制功能的16位处理器并行构成。每个处理单元只有100MHz的工作频率，其功耗相当于PDA的处理器；其每个处理单元都拥有2KB的存储空间，用于存储图像数据，图形处理性能相当于4台PC，而尺寸却只有11mm×11mm。 除专用处理器芯片外，多媒体系统还需要其他集成电路芯片的支持，如数/模(D/A)和模/数(A/D)转换器、音频、视频芯片、彩色空间变换器及时钟信号产生器。 巨大的晶体管数量意味着巨大的能耗，随之而来的散热问题也日益凸显。毫无疑问，工 艺的提升有助于部分地解决散热问题，但生产工艺提升本身就是一个耗资巨大的工程。 从理论上讲，将两个或多个运算核封装在一个芯片内部，首先节省了大量的晶体管和封 装成本(CPU的核很小，将多个核封装在一起给外形尺寸带来的变化并不显著)，同时还能显著提高处理器的性能，因此产生了多核处理器。 多核处理器对外的“界面”还是统一的，所以整个计算机系统需要为此做出的改变就很 有限。这意味着用户不会在主板、硬件体系方面做太大的改变，从兼容性和系统升级成本方 面来考虑有诸多的优势。 双核或多核处理器早已有之，SoC、多媒体、网络等一些嵌入式处理器中都采用了多核 技术。将两颗完全一样的处理器封装在一个芯片内，达到双倍或接近双倍的处理性能，由于 共享了缓存和系统总线，因此能节省运算资源。Sun公司发布的双核处理器Ultra SPARC ? 则将两颗处理器集成在一个硅片上，这样封装面积更小，相对功耗也更低。 21世纪，集成电路将进入片上系统时代。简单地说，处理器、传感器、传动器、存储器、 模拟数字接口甚至软件部分都集成到一个芯片上，就构成了一个SoC。 用一个很小的片上系统，就可以制作出高性能计算机、数字电视、无线接收机等无数种 产品。IBM正在研发一个节点式片上系统，以构成低成本、高性能、低功耗的计算机系统； 松下公司用片上系统研制成数字式高清晰度电视机；美国加州宽带通信公司研制的双微处理 第1章 导 论 • 9 • 器片上系统，在单微处理器工作时，可实现每秒80亿次运算，而在双微处理器工作时，可达每秒160亿次。 SoC的出现使集成电路发展成为集成系统，整个电子整机的功能将被集成到一块芯片上。 在不久的将来，集成电路与电子整机之间的界线将被彻底打破，集成电路产业对产品甚至经 济竞争力的促进作用将提高到一个前所未有的水平。从分离元件到集成电路再到片上系统， 这是微电子领域的一场革命，而片上系统应是发展的重点。 SoC是面向特定用户的能最大满足嵌入式系统要求的芯片，因而具有很多优势：能极大 改善功耗开销；可减少印制板上部件数和管脚数；减少板卡失效的可能性；有利于板卡的性 能改善；降低系统对风冷散热器的要求；减少系统开发商成本；尤其适合数字化产品开发， 例如手持设备、信息家电等。 1.4.3 多媒体输入/输出技术 多媒体输入和输出技术包括媒体变换技术、识别技术、媒体理解技术和综合技术。目前， 前两种技术相对比较成熟，应用较为广泛，后两种技术还不成熟，只能用于特定场合。输入 和输出技术进一步发展的趋势是：人工智能输入和输出技术、外围设备控制技术和多媒体网 络传输技术。 媒体变换技术是指改变媒体的表现形式，例如当前广泛使用的视频卡、音频卡(声卡)都 属于媒体变换技术。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 音映像为一串字、词或句子，触摸屏是根据触摸屏上的位置识别其操作。媒体理解技术是对 信息进行更进一步地分析处理和理解信息内容，例如自然语言理解、图像理解、模式识别这 类技术。媒体综合技术则是把低维信息表示映像成高维的模式空间的过程，如语音合成器就 可以把语音的内部表示综合为声音输出。 综合地利用这些输入输出技术实现用户和计算机之间更加自然的交互是人机界面设计 的目标。人机界面设计的目的是通过对用户需求的解释达到一种人机之间较好的通信能力。 为了达到这个目的，需要在以下几个方面进行研究： ? 文件的语言处理模式，包括语音识别和自然语言理解。 ? 手势分析和理解模型的设计。 ? 上述两个方面的通信模式的融合，因为两者之间在对用户需求的理解上是相互补 充的。 ? 多模式环境中的对话管理。这是保证一个连续的对话过程所必需的。 1.4.4 多媒体存储设备与技术 1. 多媒体存储设备 存储设备是多媒体技术的有力保障，容量大、速度高、可靠、成本低廉是存储设备的主 多媒体技术与应用教程 • 10 • 要性能指标。多媒体技术的发展就得益于存储技术的突破，可以这样说，如果没有成功开发 出容量大、速度高、价格低的存储设备，就没有多媒体技术的今天。目前，各种存储器琳琅 满目，如半导体存储器、磁光盘存储器、CD-R、CD-RW激光存储器等。 (1) 半导体存储器 半导体存储器以其存储速度快、体积小、故障率低的优点而被广泛用于各种数据的保存。 半导体存储器最常见的是RAM存储器，主要用作计算机的内存储器，存储操作系统或其他 正在运行的程序。 RAM存储器的特点是速度快、可靠、可随时读写、成本低，但当断电时，RAM不能保留数据。一台计算机用作多媒体制作，RAM至少应有64MB的容量。 (2) M.O.磁光盘存储器 M.O.磁光盘存储器是采用光学和电磁学相结合的高效大容量存储器，特点是把强磁场和 激光同时作用于盘片而达到保存信息的目的。 M.O.磁光盘的数据曾采用对温度极为敏感的磁性材料制成。写数据时，激光照射盘 片表面的微小区域，使该区域的温度瞬间升高，与此同时，施加强磁场，该区域即被磁化。 当激光停止照射时，盘片表面温度降到居里点以下，磁化状态被保留，于是信息被记录了下 来。擦除信息时，改变磁场方向，再加以激光照射即可。 (3) CD-R、CD-RW激光存储器 CD-R激光存储器所使用的光盘具有“有限次写，多次读”的性质，而CD-RW激光存储器所使用的激光盘片则可反复读写，这是目前的主流光盘驱动器，被称为“可擦写式光盘 刻录机”，简称为“光盘刻录机”。 2. 多媒体存储技术 一方面，多媒体信息的保存依赖数据压缩技术；另一方面，则要仰仗存储技术。存储设 备的变革一直没有停止，人们先后使用的存储介质和设备有纸带穿孔、磁心、磁带、磁盘、 光盘、磁光盘等。随着多媒体技术的发展，光盘存储技术也逐步走向成熟，光盘存储器也从 单一品种的CD-ROM存储器发展到M.O.CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD-RW存储器等。激光存储技术的进步，使多媒体信息的保存问题得到解决。与此同时，低成本、大容量的存储 介质也对多媒体技术的发展起到了促进作用。 1.4.5 多媒体系统软件技术 要具备多媒体数据的处理能力，就必须有优良的操作系统。操作系统的工作模式必须是 实时的，多任务的，这样才能处理声音、动态图像等实时信息。其中，操作系统在处理声音 信号时，以86KB/s的速度进行实时处理。目前广泛使用的中文版Windows XP就是这样一个操作系统，该系统运行稳定、支持多媒体的各项功能，并且还在不断地完善。 多媒体系统软件技术主要包括多媒体操作系统、多媒体编辑系统、多媒体数据库管理技 第1章 导 论 • 11 • 术、多媒体信息的混合与重叠技术等。 1. 多媒体操作系统 多媒体操作系统要求该操作系统和处理文本、图形文件一样方便灵活地处理音频和视 频。在控制功能上，要扩展到对录像机、音响、MIDI及CD-ROM光盘等的控制。多媒体操 作系统要能处理多任务，并且易于扩充。它要求数据存取与数据格式无关，并提供统一友好 的界面。 2. 多媒体数据库技术 由于多媒体信息是非结构化的，故使得传统的关系数据库已不适用于多媒体信息管理， 需要从以下几个方面研究数据库： (1) 研究多媒体数据模型。 (2) 研究数据压缩和解压缩的格式。 (3) 研究多媒体数据管理及存取方法。 (4) 多媒体数据管理用户界面。 1.4.6 流媒体技术 流媒体(Streaming Media)指在数据网络上按时间先后次序传输和播放的连续音/视频数据 流。流媒体技术也称流式媒体技术。所谓流媒体技术就是把连续的影像和声音信息经过压缩 处理后放在网站服务器上，让用户一边下载一边观看、收听，而不需要等整个压缩文件下载 到自己的计算机上之后才可以观看的网络传输技术。该技术先在用户一端的计算机上创建一 个缓冲区，在播放前预先下载一段数据作为缓冲，在网络实际连线速度小于播放所耗的速度 时，播放程序就会取用一小段缓冲区内的数据，这样可以避免播放的中断，也使得播放品质 得以保证。 1. 流媒体分类 目前市场上主流的流媒体技术有三种，分别是RealNetworks公司的RealMedia、Microsoft 公司的Windows Media和Apple公司的QuickTime。 随着互联网的普及，利用网络传输声音与视频信号的需求也越来越大。广播电视等媒体 上网后，也都希望通过互联网来发布自己的音/视频节目。但是，音/视频在存储时，文件的 体积一般都十分庞大。在网络带宽还很有限的情况下，花几十分钟甚至更长的时间等待一个 音/视频文件的传输，不能不说是一件让人头疼的事。流媒体技术的出现，在一定程度上使互 联网传输音/视频文件困难的局面得到改善。 传统的网络传输音/视频等多媒体信息的方式是完全下载后再播放，下载常常要花数分钟 甚至数小时。而采用流媒体技术，就可实现流式传输，将声音、影像或动画由服务器向用户 计算机进行连续、不间断传送，不必等到整个文件全部下载完毕，只需经过几秒或十几秒的 多媒体技术与应用教程 • 12 • 启动延时即可进行观看。当声音视频等文件在用户的机器上播放时，文件的剩余部分还会从 服务器上继续下载。 如果将文件传输看作是一次接水的过程，过去的传输方式就像是对用户做了一个规定， 必须等到一桶水接满才能使用它，这个等待的时间自然要受到水流量大小和桶的大小的影响。 而流式传输则是，打开水龙头，等待一小会儿，水就会源源不断地流出来，而且可以随接随 用，因此，不管水流量的大小，也不管桶的大小，用户都可以随时用上水。从这个意义上看， 流媒体这个词是非常形象的。 2. 流式传输技术的分类 流式传输技术又分两种，一种是顺序流式传输，一种是实时流式传输。 顺序流式传输是顺序下载，在下载文件的同时用户可以观看，但是，用户的观看与服务 器上的传输并不是同步进行的，而是在一段延时后才能看到服务器上传出来的信息，或者说 用户看到的总是服务器在若干时间以前传出来的信息。在这个过程中，用户只能观看已下载 的那部分，而不能要求跳到还未下载的部分。顺序流式传输比较适合高质量的短片段，因 为它可以较好地保证节目播放的最终质量。它适合于在网站上发布的供用户点播的音/视频节目。 在实时流式传输中，音/视频信息可被实时观看。在观看过程中用户可快进或后退以观看 前面或后面的内容，但是在这种传输方式中，如果网络传输状况不理想，则收到的信号效果 比较差。在运用流媒体技术时，音/视频文件要采用相应的格式，不同格式的文件需要用不同 的播放器软件来播放，所谓“一把钥匙开一把锁”。目前，采用流媒体技术的音/视频文件主要有三大“流派”。 一是Microsoft公司的ASF(Advanced Stream Format)。这类文件的后缀是.asf和.wmv，与它对应的播放器是Microsoft公司的Media Player。用户可以将图形、声音和动画数据组合成 一个ASF格式的文件，也可以将其他格式的视频和音频转换为ASF格式，而且用户还可以通过声卡和视频捕获卡将诸如麦克风、录像机等外设的数据保存为ASF格式。 二是RealNetworks公司的RealMedia，它包括RealAudio、RealVideo和RealFlash三类文件，其中RealAudio用来传输接近CD音质的音频数据，RealVideo用来传输不间断的视频数据，RealFlash则是RealNetworks公司与Macromedia公司联合推出的一种高压缩比的动画 格式，这类文件的后缀是.rm，文件对应的播放器是RealPlayer。 三是Apple公司的QuickTime。这类文件扩展名通常是.mov，它所对应的播放器是QuickTime。 此外，MPEG、AVI、DVI、SWF等都是适用于流媒体技术的文件格式。 由于流媒体技术在一定程度上突破了网络带宽对多媒体信息传输的限制，因此被广泛运 用于网上直播、网络广告、视频点播、远程教育、远程医疗、视频会议、企业培训、电子商 务等多种领域。 第1章 导 论 • 13 • 1.5 本章首先介绍了多媒体的基本概念，包括多媒体的定义和目前比较流行的多媒体制作软 件，然后展开介绍了多媒体在人们生活的各个领域中的应用情况，特别是在商业和教育领域 中的应用。在本章的最后简要介绍了多媒体系统的关键技术，包括数据压缩技术，多媒体专 用芯片技术，多媒体输入/输出技术，多媒体存储设备与技术，多媒体系统软件技术以及流媒 体技术。 1.6 1.6.1 填空题 (1) 按照CCITT对媒体的定义和分类标准来划分，媒体大体有以下5种类型，而 、 、 、 、 。 (2) 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，并对它们进行获取、压缩、加工处理、存储，最后集成为一个具 有交互性的系统。 (3) 多媒体计算机的专用芯片可分为两类，一类是 ，另一类是 。 (4) 指在数据网络上按时间先后次序传输和播放的连续音/视频数据流。 (5) 流式传输技术又分两种，一种是 ，另一种是 。 1.6.2 选择题 (1) 是多媒体应用有别于传统信息交流媒体的主要特点之一。 A、交互性 B、多样性 C、集成性 D、实时性 (2) 所使用的光盘具有“有限次写，多次读”的性质。 A、半导体存储器 B、M.O.磁光盘存储器 C、CD-R激光存储器 D、CD-RW激光存储器 (3) 的RealMedia，包括RealAudio、RealVideo和RealFlash三类文件。 A、Microsoft公司 B、RealNetworks公司 C、Apple公司 D、IBM公司 (4) 主频、外频和倍频三者之间的关系为 。 A、倍频=外频×主频 B、主频=外频?倍频 C、主频=外频×倍频 D、主频=外频＋倍频 1.6.3 问答题 (1) 什么是媒体？什么是多媒体？ 多媒体技术与应用教程 • 14 • (2) 多媒体平台软件是多媒体产品开发进程中最重要的系统，它是多媒体产品能够成功 的关键，那么它的主要作用有哪些呢？