11．1 多媒体技术概述
11．1．1 媒体和多媒体
在人类社会中，信息的表现形式是多种多样的，如常见的文字、声音、图形、图像等，这些信息的表现形式被称为“媒体”。 随着电子技术和计算机技术的发展，人们进一步掌握了音频、视频的数字化技术，并利用信息技术将多种媒体统一处理，从而产生了“多媒体”的概念。
1）媒体
多媒体一词译自英语Multimedia，而这个词又是由multiple和media复合而成，核心词是媒体。 媒体（media）是指承载或传递信息的载体，在计算机领域，媒体的含义包括两种：第一，指标是信息的载体，如文字、图形、图像、声音、视频影像、动画等；第二，指存储信息的实体，如纸张、半导体存储器、磁盘、光盘等。
国际电话电报咨询委员会（CCITT）将多媒体分为以下5类。
①感觉媒体（Perception Medium），指的是能直接作用于人们的感觉器官，从而能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（Representation Medium），指的是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遥远的另一个地方，如语言编码、电报码、条形码等。
③位图图像显示媒体（Presentation Medium），指的是用于通信中使电信号和感觉媒体之间产生转换用的媒体，如输入、输出设施（键盘、鼠标器、显示器、打印机）等。
④存储媒体（Storage Medium），指的是用于存放某种媒体的媒体，如纸张、磁带、磁盘、光盘等。
⑤传输媒体（Transmission Medium），指的是用于传输某些媒体的媒体，常用的有电话线、电缆、光纤等。
2）多媒体
所谓多媒体，就是融合了两种或两种以上媒体的一种人机交互式信息交流和传播的媒体，其使用的媒体包括文字、声音、图形、图像、动画、视频等。
①文本（Text）：是最基本的表示媒体，指各种字体、尺寸、格式及色彩的文本，具有表示简单、处理容易、文件占用空间小、表达准确等优点。
②图形（Graphic）：是指由外部轮廓线条（从点、线、面到三维空间）构成的矢量图，即由计算机绘制的直线、圆、矩形、曲线、图表等。 其最大优点是文件数据最小，易存储，进行移动、缩放、旋转、扭曲等操作时不失真变形。
③图像（Image）：由扫描仪、摄像机等输入设备捕捉实际的画面产生的数字图像。 它是由像素点阵构成的位图，它将对象以一定的分辨率分辨以后，将每个点的色彩信息以数字化方式呈现，可直接快速地在屏幕上显示；其特点在于文件数据量较大，进行图像放大时会失真，但图像能细腻地表现复杂的画面细节。
④音频（Audio）：包括乐音、语音和各种音响效果等，即相应于人类听觉可感知范围内的频率。 在计算机中处理音频数据就是音频的数字化，常见的声音信息有语音、音效、音乐3种表现形式。 语音指人们讲话的声音；音效是一些特殊的声音效果，如自然界的各种声响；音乐是指各种歌曲和乐曲。 这些声音都被计算机以数字化的形式进行处理和保存。
⑤视频（Video）：视频是图像数据的一种，若干有联系的连续随时间而变化的画面播放便形成了视频，在屏幕上是真实活动的影像。 视频信息被计算机以数字化的形式进行处理和保存。
⑥动画（Animation）：利用了人眼的视觉暂留特性快速播放多幅静态图像而形成的。 当以一定的速率连续地播放这些静止的画面时，即产生动画效果。 计算机动画有二维动画（平面动画）和三维动画（立体动画）两种。
正是由于计算机技术和数字信息处理技术的飞速发展，才使我们今天拥有了处理多媒体信息的能力，才使得多媒体成为一种现实。 因此，多媒体实际上常常被当作多媒体技术的同义语。 多媒体技术就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联系，并能对它们进行获取、压缩、加工处理、存储等，集成为一个系统并具有交互性。
11．1．2 多媒体技术的基本特性
多媒体是将文字、数字、图形、图像、音频、视频等多种表现形式的信息，集成输入到一个系统中，形成相互联系和配合的整体，从而使人们能以更加自然与更易接受的方式来处理和使用信息的技术。 简言之，多媒体就是指能够同时采集、处理、编辑、存储和展示两种以上不同类型信息媒体的技术。
1）多媒体技术具有以下基本特征
（1）集成性
集成性指对多种媒体信息的集成和对处理各种媒体设备的集成，即能够对信息进行多通道统一获取、存储、组织与合成。
集成性多媒体技术的集成性有如下几方面含义：一是从信息形式来说，它是以声、文、图并茂的形式来表现与交流信息的；二是指通过计算机可以对来自各种电子媒介和信息源的信息进行集成。
（2）交互性
交互性是指人们可以与计算机进行对话，互相传递信息，从而能主动地控制计算机工作。交互性是多媒体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、被动地传播信息，而多媒体技术则可以实现人对信息的主动选择和控制，这是传统的信息交流媒体所不具备的优点。 没有交互性，便没有多媒体；没有交互性，就和普通电视没有两样。 多媒体技术的交互性使人们能随心所欲地控制媒体信息的内容和处理方式，使计算机具有视觉和听说能力，是解决人机信息交流的最方便、最自然的途径，目前这方面的研究已取得很大进展，但尚未达到完全实用阶段。
（3）多样性
多媒体技术的多样性是指它能综合处理和管理声音、文字、图形、图像等多种不同类型的数据，改变了目前计算机主要以字符形式与使用者交流信息的状况。 这也就是说，在人机界面上充分调动了人的耳闻、口述、目睹、手触等多种感觉器官与计算机交互作用和交流信息，使人与机器的距离更加接近、更加友好。 此外，多媒体技术的综合处理与利用多种不同类型的信息和数据的能力，也大大丰富了计算机的功能，对扩大计算机应用的深度和广度以及提高计算机的应用水平有着重要的意义。
2）多媒体技术涉及的内容
多媒体技术是使用计算机交互式综合技术和数字通信网络技术处理多种表示媒体，使多种信息建立逻辑连接，集成为一个交互式系统。 主要涉及以下几个部分：
①多媒体数据压缩，图形处理：包括HCI与交互界面设计、多模态转换、压缩与编码和虚拟现实等。
②音频信息处理：包括音乐合成、特定人与非特定人的语音识别、文字⁃语音的相互转换等。
③多媒体数据库和基于内容检索：包括多媒体数据库和基于多媒体数据库的检索等。④多媒体著作工具：包括多媒体同步、超媒体和超文本等。
⑤多媒体通信与分布式多媒体：包括CSCW、会议系统、VOD和系统设计等。
⑥多媒体应用：CAI与远程教学、GIS与数字地球、多媒体远程监控等。
11．1．3 多媒体系统的组成
多媒体技术的组成大致包括以下几个方面：多媒体制作平台；图形、图像和视频处理技术；声音或音频处理技术；数据压缩和解压缩技术，多媒体通信技术，触摸屏技术；虚拟现实技术；多媒体计算机技术等。 若将以上技术的全部或一部分集成到一个系统中，这个系统则称为多媒体计算机系统。
1）多媒体计算机硬件系统
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、显示器外，还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声卡：通常是一块集成在计算机主板上的芯片，用于处理音频信息。 声卡可以把话筒、录音机和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。
②显卡：显卡又称图形适配器，是实现高分辨率色彩图像的必备硬件，用于控制最终呈现在屏幕上的像素，这些像素组成了图像并且有颜色。
③光盘驱动器：分为只读光驱和可读写光驱。 可读写光驱又称刻录机，用于读取或存储大容量的多媒体信息。
④交互控制接口：用来连接触摸屏、鼠标、光笔等人机交互设备，这些设备将大大方便用户对多媒体计算机的使用。
⑤扫描仪：将摄影作品、绘画作品或其他印刷制品甚至实物扫描到计算机中，以便进行加工处理。
其他硬件设备如下：
①触摸屏（Touch Screen）：是一种定位设备，通过一定的物理手段，使用户用手指或其他设备触摸安装在计算机显示器前面的触摸屏时，所摸到的位置被触摸屏控制器检测到，并通过串行口或者其他接口送到CPU，从而确定用户输入的信息，主要用在触摸式多媒体信息查询系统中。
②视频卡：处理活动图像的适配器，包括视频叠加卡、视频捕获卡、电视编码卡、电视选台卡、压缩／解压卡等。
③数码照相机：具有传统相机无法比拟的优势，可以在拍摄后马上看到拍摄效果，可以将照片存储在相机内部的芯片中或者删除不满意的照片，可以将照片传输到计算机中保存或处理。
④打印机：是多媒体计算机系统的重要输出部分，可以将计算机运行信息、中间信息和运行结果等打印在纸上，便于修改和保存。
⑤投影机：是现代化信息交流的必备工具，可以将资料、图片、实物、动态画面等交流信息及VCD，LD，DVD和VCR等视频信号，计算机信号通过投影机来播放成大屏幕动态画面和计算机画面。
2）多媒体计算机软件系统
①多媒体操作系统：是多媒体软件系统的核心。 多媒体计算机的操作系统必须在原基础上扩充多媒体资源管理与信息处理的功能，实现多媒体环境下多任务、多种媒体信息处理同步，提供多种媒体信息的操作和管理，同时对硬件设备具有相对独立性和扩展性。
②驱动器接口程序：是高层软件和驱动程序之间的接口软件，为高层软件建立虚拟设备。
③多媒体驱动软件：是最底层硬件的软件支撑环境，支持计算机硬件的工作，完成设备操作、设备的打开和关闭。 同时完成基于硬件的压缩／解压缩、图像快速变换及功能调用等。
④多媒体素材制作软件及多媒体函数库：包括字处理软件、绘图软件、图像处理软件、动画制作软件、声音和视频处理软件及其相应的函数库，主要用来进行多媒体素材制作。
⑤多媒体编辑工具：用来帮助开发人员提高开发工作效率，将各种媒体素材收集、整合，形成多媒体应用系统。 Macromedia Flash，Authorware，Director，Multimedia Tool Book等都是常用的多媒体创作工具。
⑥多媒体应用软件：在多媒体创作平台上设计开发的面向应用领域的软件系统，如多媒体课件、多媒体数据库等。
3）多媒体计算机应用系统
多媒体计算机应用系统是指利用计算机技术和数字通信网技术来处理和控制多媒体信息的系统，如Flash动画作品、多媒体课件等。 按功能可将多媒体应用系统分为以下几类：
①开发系统：具有多媒体应用的开发能力，系统配有功能强大的计算机，齐全的外部设备和多媒体演示与制作工具，主要应用于多媒体应用制作、非线性编辑等。
②演示系统：是增强型桌面系统，可完成多种媒体的演示，并与网络连接，主要用于产品展示和会议演示等。
③培训系统：以个人计算机为基础，配有CD⁃ROM驱动器、声音和图像接口控制卡，连同相应的外设和网络，主要用于教育培训和商业销售等。
④家庭系统：即家庭多媒体播放系统，主要用于家庭学习、娱乐和培训等。
11．1．4 多媒体技术的应用与发展
多媒体技术的应用领域非常广泛，几乎遍布各行各业及日常生活的方方面面。 随着互联网技术的兴起和发展，多媒体技术也随之不断成熟和进步。
（1）教育领域
教育领域是应用多媒体技术最早的领域，也是进展最快的领域。 实践证明，通过多种感官用多种信息形式向人们提供信息才是最好的信息表达与传送方法，而多媒体正具有这种能力，它可以在计算机上把声、图、文集成一体，使受教育者可以改变信息包装，主动获取动态信息。多媒体应用于教学，不仅可以产生活泼生动的效果，而且可以依照学习者的能力，选择自己需要的课程，安排自己的学习进度，达到双向沟通的目的。 多媒体电子参考书、电子培训教材、电子自修课程生动易学，非常适合人们自学之用。 主要有以下几类：
①CAI计算机辅助教学（Computer Assisted Instruction）；
②CAL计算机辅助学习（Computer Assisted Learning）；
③CBI计算机化教学（Computer Based Instruction）；
④CBL计算机化学习（Computer Based Learning）；
⑤CAT计算机辅助训练（Computer Assisted Training）；
⑥CMI计算机管理教学（Computer Managed Instruction）。
（2）过程模拟领域
在设备运行、化学反应、火山喷发、海洋洋流、天气预报、天体演化、生物进化等自然现象等方面，采用多媒体技术模拟其发生的过程，可以使人们轻松、形象地了解事物变化的原理和关键环节，并且能够对其进行感性认识，从而用语言准确描述变化过程。
另外，多媒体技术还可以运用智能模拟将专家的智慧和思维方式融入计算机软件，从而获得最佳的工作成果和最理想的过程。
（3）商业广告
从影视广告、招贴广告到市场广告、企业广告，多媒体技术利用绚丽的色彩、变化多端的形态、特殊的创意效果，不但使人们了解广告的意图，还得到了艺术的享受。
多媒体广告提供最直接的宣传方式，从视觉、听觉和感觉上宣扬广告意图，并且提供交互功能，使消费者全面、直观地了解商品信息。 随着国际互联网的兴起，广告范围更加扩大，表现手段更加多媒体化，人们接收的信息量也成倍增长。
（4）影视娱乐业
在影视娱乐业中，使用先进的计算机技术已成为一种趋势，大量的计算机效果被应用到影视作品中，从而增加了艺术效果和商业价值。
（5）旅游业
旅游是人们享受生活的重要方式之一，多媒体技术应用于旅游业，充分体现了信息社会的特点。 通过多媒体展示，如动画、视频、交互查询等，人们可以全方位地了解各地的旅游信息。
（6）国际互联网
Internet国际互联网的兴起与发展，在很大程度上对多媒体技术的进一步发展起到了促进作用。 人们在网络上传递多媒体信息，以多种形式互相交流，为多媒体技术的发展创造了合适的土壤和条件。