数字多媒体技术基础
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1.2 基本概念

1.2.1 什么是多媒体

1. 多媒体的词义

多媒体一词来自于英文“Multimedia”,这是一个复合词。它由“multiple”和“medium”的复数形式“media”组合而成。“multiple”有“多重、复合”之意;“media”则是指“介质、媒介和媒体”。按照字面理解,多媒体就是“多重媒体”或“多重媒介”的意思。

通常,人们把存储信息的实体叫做“媒体”,如磁盘、磁带、纸张、光盘等;而用于传播信息的电缆、电磁波则被叫做“媒介”。多媒体所涉及的是媒介和媒体两种形式。在现代多媒体的语汇中,人们侧重于谈论光盘、磁盘等承载信息的媒体形式,而把传输信息的媒介作为必要的硬件条件。

2. 多媒体的定义

多媒体技术是利用计算机对文字、图像、图形、动画、音频、视频等多种信息进行综合处理、建立逻辑关系和人机交互作用的产物。

上述关于多媒体技术的定义说明了四个问题。

① 多媒体技术是计算机技术;

② 多媒体技术所涉及的对象包括文字、图像、图形、动画、音频、视频等多种信息;

③ 多媒体技术面向对象进行综合处理,并建立逻辑关系;

④ 多媒体技术建立人、机之间的交互作用,提供控制功能。

值得指出的是:真正的多媒体技术所涉及的对象是计算机技术的产物,而其他领域的单纯事物,如电影、电视、音响等,均不属于多媒体技术的范畴。

1.2.2 媒体种类与特点

媒体是承载信息的载体,是信息的表示形式。媒体客观地表现了自然界和人类活动中的原始信息。

1.媒体类型

按照国际上某些标准化组织制定的媒体分类标准,媒体主要有六种类型。

(1)感觉媒体,这是人类感知客观环境最直接的媒体类型,主要表现在听觉、视觉和触觉等方面,具体通过文字、图形、图像、动画、语言、声音、音乐等进行表现。

(2)表示媒体。这种媒体类型是计算机的一种数据格式,主要用于定义信息表达规则,如,ASCII编码、图像编码、声音编码、视频信号等。

(3)显示媒体。这是一种通过输入、输出界面表达信息的形式。常见的媒体类型有:键盘、鼠标、光笔、话筒、扫描仪、屏幕、打印机等。

(4)存储媒体。这是一种用于保存和取出信息的媒体类型,如,软盘、硬盘、CD-ROM光盘、优盘、磁带、闪存卡等。

(5)传输媒体。这是一类用于连续传输数据信息的网络介质,如,电缆、光缆、微波无线链路、红外线无线链路等。

(6)信息交换媒体。这是一种全方位存储和传输信息的媒体类型,主要用于异地信息交换。典型的媒体类型有:内存、网络、电子邮件系统、互联网WWW浏览器等。

2.媒体对象

前述的媒体类型主要用于信息的传输与处理,而媒体对象则用于信息的表达。媒体对象主要有六种。

(1)文字。这是最为普通的媒体对象,通常以文本的形式存在,可采用文字编辑软件或者图像处理软件对其进行处理。

(2)图像。主要是指数字化的静态自然影像,均为位图形式,用像点表达自然影像,具有23~232彩色数量的.gif、.bmp、.tga、.tif、.jpg等格式。图像可以压缩,主要用于存储和传输。

(3)图形。图形是由计算得到的矢量化图形,数据量小,线条圆滑,易于处理,主要用于表现各个领域中的数据关系和简单图案。

(4)动画。这是具有活动画面效果的媒体对象。动画有矢量动画和帧动画之分,矢量动画利用单画面来表达动作;帧动画则使用多画面来描述动作。

(5)声音。经过数字化的声音通常采用.wav、mp3或.mid格式。其中,.wav是原始记录格式,数据量大,音质最佳;mp3是压缩格式,数据量大幅度减小,音质可根据需要进行选择,是目前最为流行的格式;.mid是一种数字化符号表示形式,数据量最小,主要用于音乐创作。

(6)视频。这是图像的动态表现形式,由多画面构成,广泛用于电影、MV演唱会、社会纪实等。视频的原始形式通常采用.avi格式,数据量大,表现力丰富。不过,为了减少数据量,目前新的压缩格式也采用.avi格式,而内部结构与原始格式完全不同。视频大量采用压缩格式,常见的有:.mpg、.rm、.rmvb、.mkv等。

3.媒体对象的表达

在计算机中,媒体对象用数据文件来表达,这些文件叫做“多媒体数据文件”。文件的格式很多,分别与媒体对象有着某种对应关系。能够处理这些多媒体数据文件的软件也非常多,学习和掌握这些软件的使用,以便加工和处理多种媒体对象,是多媒体应用技术要解决的主要问题。

为了使任何计算机系统都能处理多媒体数据文件,国际上制定了相应的软件工业标准,规定了各个媒体数据文件的数据格式、采样标准,以及各种相关指标。在计算机硬件方面,也正致力于硬件标准的统一,使网络上的不同计算机能够使用通用的多媒体数据。

1.2.3 多媒体软件

多媒体软件分两大类。一类用于加工和处理多媒体对象,这是一个庞大的软件家族,例如,图像处理软件、动画制作软件、视频处理软件、音频处理软件等,这就是所谓的“素材制作软件”;另一类用于把各种对象有机地组合在一起,并添加控制功能,这类软件叫做“平台软件”。

1. 素材制作软件

素材制作软件是一个大家族,有文字编辑软件、图像处理软件、动画制作软件、音频处理软件、视频处理软件等。由于素材制作软件各自的局限性,因此在制作和处理稍微复杂一些的素材时,往往需要使用几个软件来完成。

1)图像处理软件

图像处理软件主要用于获取、编辑处理和输出图像,比较典型的是Photoshop CS,该软件由美国Adobe公司开发。

图像处理软件主要完成的基本功能有以下三个。

(1)获取图像功能。软件提供扫描仪TWAIN标准驱动程序,这样就可在图像处理软件中,直接使用扫描仪的驱动程序,从而实现对图片的扫描,获得图像素材。

(2)输入与输出功能。这一功能可读取、保存、打印和输出图像,并具有图像文件格式转换和数据压缩功能。

(3)加工处理图像。这是核心功能,主要用于改变图像的视觉效果。其中包括:对图像的剪裁、加工、调色、复制、合成、添加文字和各种特殊效果等功能。

2)动画制作软件

动画是表现力最强、承载信息量最大、内容最为丰富、最具趣味性的媒体形式。人们总是习惯接受视觉信息,尤其是动态信息。动画所表达的内容虽然丰富、吸引人,但动画的制作却不是件易事。按照传统做法,人们花费大量的时间和精力创作和绘制动画,有些动画片需要几年时间才能完成。随着计算机技术的发展,在商业广告、多媒体教学、影视娱乐业、航空航天技术和工业模拟等领域,开始使用电脑制作相关的动画。

动画制作软件是一个大家族,有的软件具有丰富的图形绘制和上色功能;有的软件具备自动动画生成功能;有的软件适合原创动画的创作;有的软件适合制作电脑特有的变形动画;还有的软件则适合于加工和整理动画,等等。

具有代表性的动画制作软件有以下几个。

(1)Animator Pro——平面动画制作软件。这是早期的软件,用于绘制原创动画。

(2)3D Studio MAX——三维造型与动画软件,用于制作具有透视关系的动画。

(3)Maya——三维动画设计软件。这是大型三维影视动画制作工具。

(4)Cool 3D——三维文字动画制作软件,专门用于产生文字的三维动态视觉效果。

(5)Flash——目前最为流行的平面动画制作软件,用于制作网页动画,或者制作具有交互作用的动画作品。

(6)GIF Construction Set——网页动画处理软件,用于把图片序列连接成动画,并应用于网络和PowerPoint中。

3)声音处理软件

声音处理软件的种类也不少,其作用是把声音数字化,并对其进行编辑加工、合成多个声音素材、制作某种声音效果,以及保存声音文件等。

常见的声音处理软件有以下几个。

(1)Easy CD-DA Extractor——把光盘音轨转换成.wav格式或mp3格式的音频文件。

(2)Goldwave——音频编辑软件,可提供录音、编辑、合成、压缩mp3等多种功能。

(3)Cool Edit Pro——编辑功能众多、系统庞大的声音处理软件。

2. 平台软件

平台软件是一种把各种媒体素材置于一个软件平台上,形成一个互相关联的整体,通过可靠、美观的操作界面,提供控制、数据管理等功能的软件。

平台软件的种类很多,有高级程序设计语言、专用软件,还有简单易用的综合类软件等。比较常见的有以下几个。

(1)Visual Basic程序设计语言。这是一种算法语言,通过编制程序实现平台软件的功能。其特点是:使用灵活,交互性强,但需要编制程序,对于没有编程经验的人不是一件易事。(2)Authorware多媒体工具。这是一个相当经典的多媒体平台软件,通过少量的程序编制,甚至无须编制程序,即可实现平台软件的全部功能。

(3)PowerPoint演示文稿制作工具。这是微软公司的产品,无须具备程序编制经验即可驾驭,可实现简单的交互功能,具备平台软件应该具备的大多数基本功能,特别适合非计算机专业的学生和普通读者。

平台软件是多媒体产品开发进程中最重要的一环,它决定了多媒体系统中各种文件的格式、数据量,以及控制功能的可靠性和适用性,是多媒体产品是否成功的关键。

1.2.4 存储介质

多媒体数据以及最终的多媒体产品总要保存在存储介质中,便于携带和使用。目前的存储介质主要有三大类,即:磁介质、光盘介质和半导体介质。

1. 磁介质

早期的软盘,现在的硬盘、移动硬盘、磁带都属于磁介质,是计算机的外部设备。表1-1列出了部分软盘、磁带和硬盘的种类以及存储容量值。

表1-1 软盘、磁带和硬盘的种类以及存储容量

2. 光盘介质

很长一段时间,光盘以其容量大、可靠性高、成本低、便于携带而成为存储介质的主流。目前,大量的系统软件、多媒体工具软件、管理数据库、多媒体产品等仍旧存储在光盘上。

早期的光盘有CD-ROM、CD-R、CD-RW等规格,容量不大,成本低廉。后来出现了存储容量更大的DVD-ROM、DVD-R、DVD-RW等规格,按照单位字节的存储成本计算,成本更低。常见的光盘尺寸和存储容量见表1-2。

表1-2 常见的光盘尺寸和存储容量

光盘的外表虽然很相似,但读写特性却有很多种,有只读型、追加写型、可擦写型之分。表1-3列出了常见光盘的读写特性。

表1-3 常见光盘的读写特性

3. 半导体介质

半导体介质的特点是:数据传输速度高,体积小,节能,可靠。常用于制作内存储器、移动存储器(优盘)、数码相机影像存储器(闪存卡)、固态硬盘等。

目前,移动存储器的发展极为迅速,在速度进一步提升、存储更加可靠的同时,成本也在大幅度降低,使应用领域得到了更广泛的拓展。例如,手机的系统存储(SIMS卡)和信息存储卡,网络设备、打印机、传真机、复印机等的随机存储器等。

常见的半导体介质的种类和容量见表1-4。

表1-4 常见的半导体介质的种类和容量