多媒体概述及技术特征

多媒体技术是以数字技术为基础，把通信技术、广播技术和计算机技术融为一体，能够对文字、图形、图像、声音、视频等多种媒体信息进行存储、传送和处理的综合性技术。在人类信息科学技术史上，它是继活字印刷术、无线电—电视技术，计算机技术之后的又一次新的技术革命。

本章主要介绍多媒体技术的基本概念、多媒体信息的表示和基本处理方法及多媒体信息处理工具等。

1.1.        多媒体技术概述

1.1.1.多媒体与多媒体技术

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、图像等都是信息的表现形式，通常把这些表现形式称为“媒体”。近年来，随着电子技术和计算机技术的发展，以及数字化音频、视频技术的进步，人们通过将多种媒体统一处理，产生了“多媒体”的概念。现在所说的“多媒体”，常常不是说多媒体信息本身，而主要是指处理和应用多媒体的一套技术，即“多媒体技术”。而且人们谈论多媒体技术时，常常与计算机联系起来，这是因为多媒体技术利用了计算机中的数字化技术和交互式处理能力，创造出集文字、声音、图像、视频、动画等于一体的新型信息处理技术。

所以，人们常说的多媒体计算机就是将多媒体技术和计算机组合在一起的产物。多媒体是一门综合技术，它涉及的概念也比较多，在探讨计算机中多媒体信息的表示之前，先解释与多媒体相关的几个概念。通过对这些概念的理解，可进一步加深对多媒体的认识，从整体上认识多媒体和多媒体技术。

1.媒体

媒体（medium）是承载信息的载体。信息的表达形式多种多样，如数据、文字、声音、图像等，它们是自然界和人类生产活动的具体描述和表现。有的媒体可以直接表达信息，有的则必须转化为感官可以接受的形式。

根据国际电信联盟（InternationalTelecommunication Union，ITU）的定义，媒体有以下5种，即感觉媒体、表示媒体、表现媒体、存储媒体、传输媒体。

1）感觉媒体（perception medium）。感觉媒体包括声音、文字、图形、图像，以及物质的质地、形状、温度等。

2）表示媒体（representation medium）。表示媒体是为了加工感觉媒体而构造出来的一种媒体，如各种语音编码、图像编码等。

3）表现媒体（presentation medium）。表现媒体是将感觉媒体与通信电信号进行转换的一种媒体，它又可以分为输入表现媒体和输出表现媒体。

4）存储媒体（storage medium）。存储媒体是用于存放表示媒体的一种媒体，如硬盘、光盘等。

5）传输媒体（transmission medium）。传输媒体是用于将表示媒体从一处传送到另一处的物理传输介质，如各种通信电缆。

人们所说的媒体是感觉媒体，但多媒体技术所处理的媒体是表示媒体。

2.多媒体

多媒体（multimedia）是融合多种媒体的人机交互式信息交流和传播媒体。多媒体具有3个关键特征：

①信息载体的多样性，使计算机能够处理的信息范围从传统的数值、文字、静止图像扩展到声音和视频信息；

②交互性，指用户可以与计算机的多种信息媒体进行交互操作，使人们获取和使用信息变被动为主动；

③集成性，即综合性，使多种不同形式的信息综合地表现某个内容。这是多媒体的主要特征，也是多媒体研究中必须解决的问题。

3.多媒体技术

多媒体技术就是研究如何表示、再现、存储、传递和处理文本、图形、图像、声音、动画、视频等多媒体信息的技术。它涉及的范围很广，采用的技术很新，研究的内容很深，是多种学科和多种技术交叉的领域。目前，多媒体技术的研究和应用开发领域主要有以下几个方面。

1）多媒体数据的表示技术。它包括文字、声音、图形、图像、动画、视频等媒体在计算机中的表示方法，如数据压缩和解压缩技术、人机接口技术、虚拟现实技术等。

2）多媒体创作和编辑工具。使用多媒体创作和编辑工具会大大缩短提供信息的时间。

3）多媒体数据的存储技术。它包括CD技术、DVD技术等。

4）多媒体的应用开发。它包括多媒体CD-ROM节目制作、多媒体数据库、环球超媒体信息系统、多目标广播技术、视频点播、电视会议、远程教育系统、多媒体信息检索等应用开发。

4.多媒体系统

多媒体系统是指利用计算机技术和数字通信技术来处理和控制多媒体信息的系统，一般是由多媒体终端设备、多媒体网络设备、多媒体服务系统、多媒体软件和有关设备组成的有机整体。

简单地说，一个电视节目、一部动画片、CAI课件或者视频/音频演示系统，都可以称为多媒体系统。多媒体开发研究的目标是将多种计算机软硬件技术、数字化声像技术和高速通信网络技术集成为一个整体（如视频会议系统），使多个不同地点的人员参加同一个会议，通过视频、音频信息的传递，可以在不同地点之间形成面对面的效果，同时也可以监视所需要的各种现场数据和图像。

1.1.2.多媒体技术的应用

多媒体技术的应用已经普及人类生活的各个领域，极大地改变了人们的工作、学习和生活方式，并对大众传播媒体产生巨大影响。

（1）教育培训

利用多媒体技术将图文、声音和视频等信息并用，不仅培训形式丰富多彩，还扩大了信息量、提高了知识的趣味性、能产生活没生动的效果，且具有交互功能，可大大激发学习兴趣，提高学习者的学习主动性。

（2）商业服务

形象、生动的多媒体技术特别有助于商业演示服务。例如，在大型超市或百货商场内，顾客可以通过多媒体计算机的触摸屏浏览商品，了解它们的性能。

（3）电子出版物

与传统纸质出版物相比，电子出版物不仅能够存储图像、文字，还能够存储声音和活动画面，从而提高人们的学习兴趣。电子出版物的另一个重要特点是其交互性，即人们在使用电子出版物时要进行大量的人机交流，这使得人们在学习时有了一定程度的主动性，并产生一定意义上的参与意识。电子出版物的问世是人类社会进入信息时代的产物和标志。

电子出版物通常都以光盘的形式发行，它具有存储量大、使用和收藏方便、数据不易丢失等优点。

（4）视频会议

视频会议系统是多媒体技术在商务和办公自动化中的一个重要应用，与会者可以通过多媒体网络远程开会、相互交谈、共享各种图文资料等。

（5）虚拟现实

虚拟现实是利用计算机生成一种模拟环境（如飞机驾驶舱、操作现场等），通过综合应用图像处理、模拟与仿真、传感、显示系统等技术和设备，使人们沉浸在计算机生成的虚拟境界中，并通过语言、手势等自然方式与之进行实时交互，创建了一种适人化的多维信息空间。使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的遇真性，而且能够突破空间、时间及其他客观限制，感受到真实世界中无法亲身经历的体验。

（6）超文本和超媒体

超文本是随着多媒体计算机的发展而发展起来的一种文本处理技术。超文本系统是非线性、非顺序性的，其结构实际上就是由结点和链组成的一个信息网络，又称为web。超媒体是将多媒体信息加入超文本系统中，使系统不仅包含文字，还包括图形、图像、声音、动画和视频等多种媒体信息。

多媒体技术把图像、声音和视频等处理技术及三维动画技术集成到计算机中，同时在它们之间建立密切的逻辑关系，使计算机具有声音、图像、视频和动画等多种可视听信息，从而更符合人们的日常交流习惯。多媒体技术的前景十分广阔，它将使我们的世界发生巨大的变化。

1.1.3.多媒体技术的研究现状

目前，对多媒体技术的研究主要有以下几个方面。

1.音频技术

音频技术主要包括音频数字化、语音处理、语音合成和语音识别。例如，电子记事本、声控玩具、语音拨号功能的化、哈

2.视频技术

视频技术包括视频信号的获取、存储、传输、处理、播放，以及模拟视频信号数字化和数字视频信号编码转换成电视信号等方面。当帧速率达到24～30帧/秒时，就能给观众带来连续流畅的运动图像的视觉感受。

3.数据压缩技术

信息时代的重要特征是信息的数字化，而将多媒体信息中的图像、视频、音频信号数字化后的数据量非常庞大，一幅分辨率为640×480px的24位真彩色图像，需要1MB的存储量：1s的视频画面就要存储15~39幅图像，声音的存储量也是相当惊人的。这给多媒体信息的存储、传输、处理带来了极大的压力。解决这一难题的有效方法就是数据压缩编码。因此，多媒体数据压缩和编码技术是多媒体技术中最为关键的核心技术。

目前，国际上对于音频信息、静态图像和动态图像的压缩/解压缩已经形成一个统一的标准：对于数字化音频的压缩，即CD音乐，已有红皮书、黄皮书和绿皮书标准；而视频资料的处理，主要经过数字化输入、编码压缩/还原和同步显示处理，其中静态图像的压缩编码方案为JPEG（它对单色和彩色图像的压缩比通常为10：1和15：1），全运动视频图

像的压缩编码方案为MPEG（压缩比通常为50：1）

4.存储管理技术

信息的组织和管理是一个较为复杂的系统，涉及对信息的输入、编辑、存储、检索、排序、统计、传递和输出等。数字化的多媒体信息虽然经过了压缩处理，但仍需要相当大的存储空间，因此对庞大的多媒体数据信息的管理问题是多媒体的另一个关键技术。

数字化数据存储的介质有硬盘、光盘、移动硬盘等。目前，在微型计算机上单个硬盘的容量已达到几百到上千吉字节，可以满足多媒体数据的存储。光盘的发展有力地促进了多媒体技术的发展和应用。

目前出现的多媒体数据库，将以往数据库对单调的文字、数字管理发展成对图形、图像、音频、视频等资料进行管理的系统。

5.网络传输技术

由于压缩技术及相应产品的推出，为网络传输多媒体信息创造了条件，如用手机传递图片和观看视频信息。