第一讲多媒体技术概论
第一章、多媒体技术概论
多媒体技术是20世纪末兴起的一门新技术，从上个世纪80年代中后期开始，多媒体技术迅速成为人们关注的热点之一。简单地说，多媒体技术就是利用计算机综合处理多种媒体信息(数据、文本、图形、声音、图像和视频)，使其建立逻辑连接，集成为一个具有交互性的系统。
多媒体技术最先出现于计算机领域，随着信息技术、通信技术、超大规模集成电路技术、网络技术的发展以及多媒体技术应用领域的不断开拓，如今多媒体技术不仅是计算机领域的热点之一，而且也是通信技术、信息技术等领域的热门课题。
多媒体技术被称为是继纸张、印刷术、电报电话、广播电视、计算机之后，人类处理信息手段的又一次飞跃，是计算机技术的第二次革命。如今，多媒体技术已经进入了千家万户、各行各业，多媒体技术改变了人们的工作、学习、生活和娱乐方式，塑造着人类社会的全新面貌。人类社会正大步向着“多媒体时代”迈进。
一、什么是多媒体
1、媒体
多媒体一词来自英文单词“Multimedia”，它由multi和media复合而成。从字面上理解，多媒体就是两种及
两种以上媒体的集成。
媒体（medium）是指社会生活中信息传播、交流、转换的载体，它主要有两重含义，一是指存储信息的实体，如磁盘、光盘、磁带、半导体存储器等；二是指传递信息的载体，如数字、文字、声音、图形、影视、动画等。
按国际电话电报咨询委员会（CTITT）制定的媒体分类标准，媒体可分为以下5种：1）感觉媒体（Perception Medium）
感觉媒体就是指能直接作用于人的感官，使人能直接产生感觉的一类媒体，如声音、图像、视频、语言、气味等。
2）表示媒体（Representation Medium）
为了能更有效地加工、处理和传输感觉媒体而人为研究和构造出来的声音、文字、数据、图形、图像等信息的数字化编码表示。
3）表现媒体（Presentation Medium）
是指将感觉媒体输入到计算机或通过计算机展示感觉媒体的物理设备，可分为输入媒
体(如键盘、摄像头、话筒、扫描仪等)和输出显示媒体(如显示器、打印机等、音箱等)两大类。
4）存储媒体（Storage Medium）
是用于存放数字化表示媒体的存储介质，如磁盘、光盘、闪存盘等。
5）传输媒体
用来将表示媒体从一处传递到另—处的物理传输介质，如同轴电线、双纹线、光纤及其他通信信道。
2、多媒体
多媒体是由两种以上单一媒体融合而成的信息综合表现形式，是多种媒体的综合、处理和利用的结果。通过不同形式的“媒体”，反映了不同的信息显示和信息交流的方式；而多媒体的“多”，在强调信息媒体多样性的同时，更强调各媒体之间的有机结合及人与信息媒体之间的交互作用，因此多媒体是建立在一定信息处理技术之上的融合两种以上媒体的一种人际交互式信息媒体或信息系统。
3、媒体技术及其特点
多媒体技术是以计算机技术为主体，结合通信、微电子、激光、广播电视等多种计算机而形成的用来
综合处理多种媒体信息的技术。多媒体技术以计算机为中心，把声音、图像、图形、文字等信息媒体集成在一起，进行加工处理，这里所说的“加工处理”包括对它们进行获取、压缩、编辑、加工处理、存储并展示。简单地说，多媒体技术就是把声、文、图、像和计算机集成在一起的技术。根据多媒体技术的定义，可以看到多媒体技术具有多样性、集成性、实时性和交互性等显著特点c
1）多样性
多样性是指信息媒体种类及其处理技术的多样化。多样性使计算机所能处理的信息空间得到扩展和放大，使计算机不仅具有数值处理、文字编辑功能，而是扩展到图形图像、视频、音乐等媒体形式。从视觉、听觉、触觉等方面满足人类对信息的需求。
2）交互性
交互性是多媒体技术的关键特征，也是它与传统媒体的最大不同。交互性是指使用者与计算机进行交流、相互影响的特性。比如说，电视虽然具有声音、图像、文字等多种信息媒体，但是它并不属于多媒体技术的范畴，因为电视不具有交互性。除了可以选择不同的频道外，只能被动地接受电视台播放的节同，这个过程是单向的，而不是互动的。
3）集成性
多媒体技术的集成性可以从以下两个方面来描述；一是指多媒体信息媒体的集成i二是指处理信息媒体的设备的集成。在多媒体系统中，各种信息媒体不再像过去那样，采用单一的方式进行采集与处理，而是利用计算机来整合各种媒体系统，将不同性质的设备和信息媒体集成为一体。
此外．多媒体技术是也多种技术的系统集成，基本上包括了当今计算机领域内最新的各项技术．例如硬件技术、软件技术、人工智能技术、模式识别技术、通信技术、图像处理技术等，是正处于发展过程中的一门跨学科的综合性高新技术。
4）实时性
什么是多媒体技术多媒体技术是多种媒体集成的技术，其中声音及视频等与时间密切相关，因此多媒体技术必须实时处理，接受到的各种信息媒体在时间上必须是同步的。例如，视频会议系统的声音和图像不允许存在停顿，必须严格同步，否则传输的声音和图像就没有意义了。
二、多媒体技术的发展
在计算机诞生之前，人们已经掌握了诸多单一媒体的利用技术，比如文字的印刷出版、电报/电话通信、广播电影等。20世纪50年代，计算机诞生，计算机从只能认识0、1组合的二进制代码，逐渐发展成能处理文本和简单几何图形系统，并具备了处理更复杂信息的技术潜力。
多媒体技术是随着计算机技术的发展而不断取得进步的，国外很多著名的大学，公司和研究机构，早在20世纪80年代中期就投入人力与物力从事多媒体技术的开创性研究工作，涌现出一批具有代表性的公司和有影响的多媒体系统。
通常，人们把1984年美国Apple公司推出的Macintosh机作为计算机多媒体时代到来的标志。Macintosh机增强了计算机的图形处理功能，改善人机交互界面，引
入了位图（Bitmap）的概念对图形进行处理，并使用了窗口、图标等技术。同时，
交互设备鼠标的引入到图形用户界面大大地方便了用户的操作。这些都是现在普
遍应用的Windows操作系统的雏形。Apple公司的Macintosh系统具有公认的良好
的图形特性，它是桌上出版和桌上展示系统的先驱。Apple公司的多媒体系统也有
人称之为桌上媒体，它实质上是把高质量的音响及活动的视频图象加到原来的
Macintosh系统中，能够把上述特性连在一起的是HyperCard及其兼容软件。
HyperCard是以卡片（Card）为节点的超级文本（Hypertext）系统，基本的信息单
元是卡片或称节点，一个卡片可充满整个屏幕。一组卡片称为卡堆（Stack），可以
认为卡堆是HyperCard中的文件，同类和相关的卡片可在一个卡堆内。每个卡片不
仅是字符，还包括图形、图象和声音。HyperCard系统提供了许多命令或工具，通
过鼠标器或键盘实现控制完成卡片的浏览、编辑、制作，信息的输入、修改、检
索。它能把简单的数据库、复杂的文本程序、编程语言及著作系统组成一个快速
灵活的软件包。HyperCard的数据库和所有的MAC的数据格式兼容，并开发有直
接的连接电路、光扫描器以及CD-ROM驱动器连接。
Commodore公司的系统。Commodore公司于1985年研制成功了世界上最早的多媒体计算机系统，迄今已推出Amiga系列产品，它们以摩托罗拉公司的芯片作为
CPU。为了提高多媒体处理能力，Commodore公司在Amiga系统中采用了用于动
画制作、音响处理和图形处理的3个专用芯片，同时还提供了多任务操作的操作
系统，具有上、下拉菜单、多窗口、图符等功能，还配备了包括绘制动画、制作
电视片头及作曲等大量应用软件。
1985年Microsoft公司推出了Windows，Windows是一个多任务的图形操作系统环境，是DOS系统的延伸，它采用鼠标驱动的图形菜单，是一个用户界面友好的多
层窗口操作系统。目前，场上的主要版本是Windows XP、Windows V ista。
1986年，Philips和Sony公司推出了交互式紧凑光盘系统(Compact Disk Interactive)，这是文字、图像和声音集成一体化的多媒体系统，该系统能把各种多媒体信息以
数字化的形式存放在容量为650M的只读光盘上。同时还公布了CD-ROM文件格
式，后来成为ISO(国际标准化组织)认可的标准。
1987年，美国无线电公司(RCA)展示了交互式数字视频系统DVI(Digital Video Interactive)，它以计算机技术为基础，用标准光盘片来存储和检索静止图像、活动
图像、声音和其他数据。其特点是以IBM PC/A T，386，486或其兼容型计算机作
为工作平台，配置了三块专用的DVI接口板：DVI视频板、DVI音频板以及DVI
多功能板。同时配有CD-ROM驱动器，带有放大器和音响效果的RGB彩监视
器，组成了DVI用户系统。DVI系统曾在1991年美国计算机大展上“Comdex 91”
最佳奖。它是后来MPC的雏形。
随着多媒体技术的发展，提出了对多媒体相关技术标准化的要求，1990年11月由Philips 等14家厂商组成的多媒体市场协会应运而生，并建立了MPC标准。与此同时，多媒体编码/解码技术的发展，各种多媒体编码/解码技术和算法的出现，国际标准的颁布实施，有力地推动了多媒体技术的发展。1991年，静态图像压缩标准JPEG 颁布，1992年，第一个动态视频压缩标准MPEG—1颁布(Motion Picture Experts Group)-1成为国际标准，1996年，
DVD技术的出现使得一整部高清晰电影可以被存储在一张光盘上。经过扩充和完善后，MPEG-2标准也被确认。20世纪80—90年代，是多媒体技术快速发展的一个时期，其技术和研究成为世界性的热点，迅速向纵深推进。
当前的多媒体计算机系统主要有两大类，一种是以Windows系列操作系统为平台的MPC，也是当前应用最为广泛的多媒体个人计算机系统，另一种是Apple公司的Macintosh 系统，性能和价格都比较高，在专业的图形设计和视音频领域应用较多。
近年来，计算机、通信和视频等相关技术的发展为多媒体技术的发展提供了必要的技术手段。在短短的几年中，超大规模集成电路的密度增加了16 倍以上，速度增加了8 倍以上。在20 世纪80 年代初就已出现能播放高质量数字音响的系统。CDROM 和DVDROM 成为计算机使用的低成本大容量只读存储器，它与大容量硬盘和数据压缩技术的结合已经初步解决了语音、图像和视频信息的存储问题。宽带网络技术的广泛应用使多种信息的共享和远程传输成为可能。技术的进步有效地推动了数字视频压缩算法和视频处理器结构的改进，早期的单文本／图形显示系统早已被彩丰富、高清晰度的显示系统所代替。HDTV数字电视、交互电视都已经进入应用阶段。计算机互联网、公共通信网、广播电视网正在进入三网合一的阶段，宽带多媒体综合网络、高性能MPC以及交互式数字电视，标志着多媒体技术已经进入了一个新的发展时代。
三、多媒体技术的研究重点
多媒体信息的处理相应用需要一系列相关技术的支持，以下几个方面的关键技术是多媒体研究的热点，也是未来多媒体技术发展的趋势。
1、数据压缩编码技术
为了能在计算机上实现对多媒体信息的交互处理，就必须对各种媒体信息进行数字化。而数字化信息的数据量是十分庞大的。
一页印在B5纸上的文件，若用中等分辨率(300 dpi)的扫描仪进行采样，其数据量约为52.9Mb／页。一张650 MB的光盘只能存放1小时的立体声音乐，如果是视频的话，以NTSC 制播放640×480全彩数字视频为例，一张650 MB光盘仅能存储20秒左右的数字视频。从上述例子中可以看到，数字化信息的数据量相当庞大，这将给存储器的存储容量、通信主干信道的带宽以及计算机的处理速度带来极大的压力。考虑到技术与成本等诸多因素，解决这个问题单纯用增加存储器容量和通信信道的带宽，以及提高计算机的运算速度等办法会带来成本的提高。多媒体数据压缩编码技术是解决大数据量存储与传输行之有效的方法。采用先进的压缩编码算法对数字化的视频和音频信息进行压缩，既节省了存储空间，又提高了通

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