多媒体技术与应用单元1教案

什么是多媒体？多媒体技术究竟是一种什么样的技术？它有哪些特征？如何应用多媒体技术？这正是我们所要讨论的内容。

第1章 多媒体技术概论

1.1 多媒体技术的基本概念

1.1.1 媒体与多媒体 1．媒体的概念

“多媒体”是英文“multimedia”的译文，其核心词是“媒体”。所谓“媒体”是指信息传递和存储的最基本的技术和手段，即信息的载体。由于信息被人们感觉、加以表示、使之显现、实现存储或传输的载体各有不同，因此，按照国际电联（ITU）电信标准部（TSS）的ITU-T I.374建议的内容，媒体可分为六类：

感觉媒体（Perception Medium）：指人们的感觉器官所能感觉到的信息的自然种类，如人类的各种语言、音乐，自然界的各种声音、图形、图像，计算机系统中的数据、文本等都属于感觉媒体。

表示媒体（Representation Medium）：是为了加工、处理和传输感觉媒体而人为研究、构造出来的一种媒体，用以定义信息的特性。表示媒体以语音编码、图像编码和文本编码等形式来描述。

显示媒体（Presentation Medium）：指感觉媒体与电信号间相互转换用的一类媒体，即显现信息或获取信息的物理设备。显现媒体有显示器、扬声器、打印机等输出类显现媒体，以及键盘、鼠标器、扫描器、话筒和摄像机等输入类显现媒体。

存储媒体（Storage Medium）：指存储表示媒体数据（感觉媒体数字化后的代码）的物理设备，如光盘、磁盘、磁带等。

传输媒体（Transmission Medium）：指媒体传输用的一类物理载体，如同轴电缆、光缆、双绞线、无线电链路等。 2．多媒体

一般所说的“多媒体”，不仅指多种媒体信息本身，而且指处理和应用多媒体信息的相应技术，因此“多媒体”常被当作“多媒体技术”的同义词。多媒体技术从不同的角度可有不同的定义，概括起来可将其描述为：多媒体技术是能同时综合处理多种媒体信息——图形、图像、文字、声音和视频，在这些信息之间建立逻辑联系，使其集成为一个交互式系统的技术。简言之，多媒体技术就是用计算机实时地综合处理图、文、声、像等信息的技术。 1.1.2 多媒体技术的主要特征

根据多媒体技术的定义，我们可以看出多媒体技术有以下几个关键特性，即信息载体的多样性、集成性、交互性和实时性等。这也是多媒体技术研究中必须解决的主要问题。

（1）信息载体的多样性

信息载体的多样性是相对于传统计算机所能够处理的简单数据类型而言的，指的就是表示信息媒体的多样性。体现在信息采集、传输、处理和显现的过程中，要涉及到多种表示媒体、显现媒体、存储媒体或传输媒体的交互作用。早期的计算机只能处理像数值、文本和经过特别处理的图形和图像信息。把计算机所能处理的信息空间范围扩展和放大，是使计算机变得更加人性化的必要条件。借助于视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉这些多感觉形式的信息交流（其中前三者占了95%的信息量），人类对于信息的处理可以说是得心应手。但是计算机以及与之类似的设备还远远没有达到人类的水平，在信息交互方面与人的感官空间相比就相差更远。多媒体就是要把机器处理的信息多样化或化，通过对信息的捕捉、处理和再现，使之在信息交互的过程中，具有更加广阔和更加自由的空间，满足人类感官方面全方位的多媒体信息需求。多媒体的信息多样化或化不仅仅指输入，而且还指输出，目前主要包括视觉和听觉两个方面。

（2）集成性

集成性首先是指可将多种不同的媒体信息，如文字、声音、图形、图像等，有机地进行同步组合，从而成为完整的多媒体信息，共同表达事物，做到图、文、声、像一体化，以便媒体的充分共享和操作使用。集成性的另一层含义是指处理这些媒体信息的设备或工具的集成，强调了与多媒体相关的各种硬件和软件的集成。硬件方面，具有能够处理多媒体信息的高速及并行的CPU系统、大容量的存储、适合多媒体多通道的输入输出能力及宽带的通信网络接口。软件方面，有集成一体化的多媒体操作系统、适合多媒体信息管理和使用的软件系

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统和创作工具、高效的各类应用软件等，为多媒体系统的开发和实现创建一个理想的集成环境。

（3）交互性

交互性是多媒体技术的关键特性，它将为用户提供更加有效的控制和使用信息的手段，同时也为应用开辟了更为广阔的领域。交互可以增强对信息的注意力和理解，延长信息保留的时间。而且交互活动本身也作为一种媒体加入了信息传递和转换的过程，从而使用户获得更多的信息。例如，在采用了多媒体技术的计算机辅助教学系统中，学习者可以借助于交互活动，介入到系统中，参与信息的组织过程，甚至可对信息处理的全过程进行完全有效的控制，从而使学习者能研究、学习感兴趣的方面，并获得新的感受。学习者利用各种交互手段，对某些事物的运动过程进行控制，如水从低处向高处流（倒放）、鲜花的开放过程（加速）、人在星空中漫游（虚拟合成）等，由此获得奇特的效果，激发学习者的想像力和创造力。

“交互”具有多层的含义。对数据的交换是初级的交互应用水平，如从数据库中检索出特定的图片、声音及文字材料等。通过交互特性介入到信息处理过程中，不仅仅是提取信息，还要对信息进行程度不同的抽象和理解，这才达到了中级交互应用水平。当虚拟现实或临境（Virtual Reality）技术进一步成熟时，将使我们完全进入到一个与信息环境一体化的虚拟信息空间自由翱翔，这才真正达到了交互应用的高级阶段。

（4）实时性

在多媒体系统中声音和活动的视频图像是和时间密切相关的，具有这种性质的媒体称为时基媒体。时基媒体具有很强的时间特性，甚至是强实时的（Hard real time），多媒体技术必然要支持对这些时基媒体的实时处理。例如，视频会议系统中传输的声音和图像都不允许停顿，否则传过去的声音和图像就没有意义了。

（5）高质性

计算机处理的多媒体以全数字化方式加工和处理声音与图像信息，精确度高，特别是复制和传播过程中不会有改变，声音和图像质量好。 1.1.3 多媒体系统的分类

1. 基于功能的分类

（1）开发系统（多媒体应用制作、非线性编辑器）

（2）演示系统（增强型的桌上系统，用于高等教育和会议演示）

（3）培训系统（单用户的多媒体播放系统，以计算机为基础，用于家庭教育、小型商业销售和教育培训等）

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（4）家庭系统（家庭多媒体播放系统，通常配有CD-ROM，采用一般家用电视机做显示，常用于家庭学习、娱乐）

2. 基于应用的分类

（1）多媒体信息咨询系统 （2）多媒体管理系统

超级市场管理系统、档案管理系统、名片管理系统 （3）多媒体辅助教育系统 （4）多媒体通信系统

可视电话等 （5）多媒体娱乐系统 1.1.4 多媒体系统的层次结构

1. 计算机硬件

基础：一般要求主频在25MHZ以上，内存在4MB以上，硬盘容量应较大，显示器最好具有256种色彩和0X480以上的分辨率 2. 多媒体计算机所配置的硬件

包括视频和音频的适时压缩和解压缩、音频信号I/O接口卡 3. 多媒体I/O控制及接口

是多媒体硬件和软件的桥梁，它与多媒体硬件设备交流信息，驱动控制这些设备，并提供软件接口。 4. 多媒体的核心系统

支持随时移动和扫描窗口条件下的运动和景致图象的处理和显示，为相关的语音和视频数据的同步提供需要的适时任务调度；支持标准化桌面型计算机环境；使主机CPU的开销减到最小；能够在多种硬件和操作系统环境下执行 5. 创作系统

包括开发工具，具有编辑、播放等功能。 6. 应用系统

利用创作系统制作多媒体应用系统。

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1.2 多媒体的关键技术

1.2.1视频音频数据压缩/解压缩技术

在多媒体信息中，由于数字化的图像、声音等多媒体数据量非常大，而且视频音频信号还要求快速的传输处理。选用适合的数据压缩技术，字符数据压缩到原来的1/2左右，语音数据量压缩到原来的1/2~1/10，图像数据量压缩到原来的1/2~1/60。 1.2.2多媒体专用芯片技术

实现音频、视频信号的快速压缩、解压缩和播放处理，需要大量的快速计算，需要较快的运算和处理速度。只有采用专用芯片，才能获得满意的效果。 1.2.3大容量信息存储技术

CD与DVD的区别？？？ 随着多媒体与计算机技术的发展，多媒体数据量越来越大，对存储设备的要求越来越高。因此，高效快速的存储设备是多媒体技术得以应用的基本部件之一。大容量只读光盘存储器（CD-ROM）的出现，解决了多媒体信息存储空间及交换问题。

补充：CD与DVD的区别 1.读取数据的技术不一样；2.DVD比VCD画面清晰；3.DVD容量大；4.DVD多声轨，多文字支持等。 1.2.4多媒体输入/输出技术

包括媒体变换技术、媒体识别技术、媒体理解技术和媒体综合技术。 1.2.5多媒体软件技术 1.多媒体操作系统

像处理文本、图像文件一样能方便灵活地处理动态音频和视频。在控制上，要扩展到对录像机、音响、MIDI以及CD-ROM等设备的控制。

Windows、OS/2（IBM在2005年12月25日开始停止销售OS/2操作系统，并且将从本月31日开始停止支持OS/2操作系统。但是，目前数量众多的公司和个人都在使用OS/2操作系统，他们正在寻找让OS/2继续生存下去的办法。）和Macintosh操作系统。 2.多媒体素材采集与制作技术 3.多媒体编辑与创作技术 4.多媒体数据库管理技术

多媒体数据库是一个由若干多媒体对象所构成的集合，这些数据对象按一定的方式被组织在一起，可为其他的应用所共享。多媒体数据库管理系统则负责完成对多媒体数据库的各种操作和

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管理功能，包括对数据库的定义、创建、查询、访问、插入、删除等这样一些传统数据库功能；此外，还必须解决一些新的问题，如海量数据的存储功能、信息提取功能等。

由于多媒体信息是结构型的，致使传统的关系数据库已不适应多媒体的信息管理，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办法。4）用户界面。

多媒体数据库广泛应用于办公信息系统、商业行销系统、地址信息系统、计算机辅助设计、期刊出版系统、军事应用系统等。 5. 超文本和超媒体技术

允许以事物的自然联系组织信息，实现多媒体信息之间的连接。

超文本和超媒体技术是一种模拟人脑的联想记忆方式，是把一些信息块按需要用一定的逻辑顺序链接成非线性网状结构的信息管理技术。超文本技术以节点作为基本单位，这种节点要比字符高出一个层次。由链节点链成网状结构，即非线性文本结构。这种已组织成网的信息网络即是超文本。随着计算机技术的发展，节点中的数据不再仅仅是文字，还可以是图形、图像、声音、动画、动态视频、计算机程序或它们的组合。由于超文本的节点和链的形式可以容易地推广到多媒体，可以是基于包含不同媒体的节点，所以它自然地成了支持多媒体信息管理的天然技术。同时多媒体信息的引入在某种程度上又为超文本带来不同凡响的效果，大大改善了信息的交互程度和表达思想的准确性。将多媒体信息引入超文本，最终形成了超媒体的概念。

6. 多媒体应用程序开发技术

在多媒体应用开发方面，目前还缺少一个定义完整的应用开发方法学。

3G通信技术：第三代移动通信技术，将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。 1.2.6. 多媒体通信技术

是多媒体技术和通信技术结合的产物。主要应用：多媒体电子邮件、视频会议等。 多媒体通信技术包含语音压缩、图像压缩及多媒体混合传输技术。 1.2.7虚拟现实技术

虚拟现实技术，也称“虚拟环境”或“临境”技术，就是采用计算机多媒体技术生成一个逼真的、具有临场感觉的环境，是一种全新的人机交互系统。它可广泛地应用于模拟训练、科学可视化、军事演习、航天仿真、娱乐、设计与规划、教育与培训、商业等领域，是目前和今后若干年中十分活跃的技术领域。

虚拟现实技术本质上是一种高度逼真地模拟人在现实生活中视觉、听觉、动作等行为的交互技术。它用计算机加上先进的外围设备，模拟生活中的一切，包括过去发生的事件和将

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要发生的事件。虚拟现实与计算机技术、传感技术、机器人技术、人工智能及心理学等密切相关，是一种高度集成的、综合性极强的技术。

1.3多媒体技术的应用及其发展前景

1.3.1多媒体技术的应用

多媒体技术在Internet上的应用最多，除传统的E-mail、FTP、Telnet、WWW、Gohpher等应用外，还包括电子商务、广域电子生产管理系统、视频会议、远程诊断、远程教育和远程合作研究等。

1.教育培训应用领域

2.商业展示、信息咨询应用领域 3.多媒体电子出版物

电子网络出版和单行电子书刊。电子图书、电子杂志、电子报纸等 4.多媒体通信

视频会议、可视电话、家庭间的网上聚会交谈、交互式电视等。 5.家庭娱乐

1.3.2多媒体技术的发展趋势

从应用角度：

（1）多媒体通信网络环境的研究和建立，将使多媒体从单机、单点向分布、协同多媒体环境发展，在世界范围内建立一个可全球自由交互的通信网。

（2）利用图像理解、语音识别、全文检索等技术，研究多媒体基于内容的处理，开发能进行基于内容处理的系统，是多媒体信息管理的重要方向。 （3）多媒体标准仍是研究的重点。

（4）多媒体技术与其他技术相结合，提供了完善的人机交互环境。 （5）多媒体技术与外围技术构造的虚拟现实研究仍在继续进展。 从性能角度： （1） （2） （3） （4） （5） （6）

高分辨率化，提高显示质量； 高速度化，缩短处理时间； 简单化，便于操作；

高维化，三维、四维或更高维； 智能化，提高信息识别能力；

标准化，便于信息交换和资源共享。

1.4多媒体信息的计算机表示

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1.4.1文本的基本格式 1.文本的基本知识

文本媒体是构成多媒体信息系统信息库的主要内容。 2.常见的文本格式 1）RTF格式 2）DOC格式 3)TXT格式 4）WPS格式

1.4.2图形图像的基本格式

1.图形图像的基本知识 （1）位图图像 （2）矢量图形

（3）处理图形图像要考虑的基本因素 a.分辨率

 屏幕分辨率  图像分辨率  像素分辨率 b.色彩数和图形灰度 c.图像亮度和颜色 d.图像深度

 24位真彩色  16位增强色  8位色

e.图像文件的大小

文件大小决定占据存储空间的多少，由图像分辨率和图像深度决定。文件大小（字节数）=水平方向像素数*垂直方向像素数*图形深度/8 例如：一幅分辨率为1200*1024，深度为16位的图像，其大小为2.46MB

2.常见的图形、图像格式 1）BMP 2）DIB 3）PCP 4）DIF 5）WMF 6）GIF 7）JPEG

8）TIF 用于出版印刷 1.4.3声音文件的基本格式 1.声音的基本知识

1）多媒体中的音频处理技术 2）乐器数字接口MIDI的概念

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2.常见的声音文件格式 1）WAVE 2）MOD 3）MPEG-3 4）Real Audio 5）CD 6）MIDI 7）VQF 8）WMA

9）其他音频格式

1.4.4动画文件的基本格式

1.动画的基本知识

1）动画定义：通过以每秒15~20帧的速度顺序地播放静止图像帧以产生运动的错觉。 2）计算机动画的基本硬件环境配置 3）计算机动画的基本软件环境配置 4）计算机动画分类 2.常见的动画文件格式 1）GIF 2）FLIC 3）FIC 4）SWF

1.4.5视频文件的基本格式

视频就是利用人的视觉暂留特性产生动感的可是媒体。动画速度每秒超过24帧。 1. 视频基础知识 1） 视频文件 2） 非线性编辑

3） 彩色电视的三种制式：NTSC（美国、加拿大、日本）、PAL（欧洲、中国等）、SECAM（法

国等） 4） 时间码 5） 扫描

6） 帧、帧速率

2.常见的视频文件格式 1）AVI格式 2）DV-AVI格式 3）MPEG格式 4）DivX格式 5）MOV格式 6）ASF格式 7）WMV格式 8）RW格式 9）RMVB格式 10）DAT格式

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第2章 多媒体计算机系统

2.1多媒体计算机的硬件设备 2.1.1光盘驱动器与刻录机

一张CD-ROM光盘可存储大约650MB的信息，不仅数据、程序等传统的文献资料可以存放在CD-ROM光盘上，而且语音、音乐、动画、动态视频等多媒体文献资料均可录制在CD-ROM光盘上。CD-ROM已经成为MPC的标准配置。

1.CD-ROM驱动器的主要技术指标

1）光驱传输速度 150Kb/s的传输速率定位标准 2）平均读取时间 3）容错性 4）接口类型 5）缓存

6）CLV技术 7）CAV技术 8）PCAV技术 2.DVD驱动器 3.光盘刻录机

？？日常生活中触摸屏的应用 2.1.2显示适配器与显示器 2.1.3声音适配器与扬声器 2.1.4触摸屏

主要应用于公共场所大厅信息查询、领导办公、电子游戏、点歌点菜、多媒体教学、机票/火车票预售等。 2.1.5视频卡 2.1.6扫描仪 2.1.7数码相机 2.1.8打印机 2.1.9彩色投影仪

2.2多媒体计算机的系统软件

多媒体软件平台是指支持多媒体系统运行、开发的各类软件和开发工具及多媒体应用软件的总和。

1.多媒体系统软件

多媒体操作系统 相应的多媒体驱动程序 多媒体素材制作工具：文字特效制作：Word；COOL 3D 图形图像处理与制作软件：CorelDRAW、为多媒体应用软Photoshop、FreeHand 件进行数据准备 音频编辑与制作软件：Wave Studio、Cakewalk、的软件。 Sound Forge 二维和三维动画制作软件Animator Studio、3D 9 Studio MAX 视频和图像采集编辑软件：Premiere、会声会影等 制作地图软件：MapInfo Professional

多媒体开发工具

2.多媒体应用软件

多媒体应用系统或多媒体产品，它是由各种应用领域的专家或开发人员利用多媒体编程语言或多媒体创作工具编制的最终多媒体产品，是直接面向用户的。

如各种多媒体教学软件、培训软件、声像俱全的电子图书等。多以光盘的形式面世。

多媒作（创作）工具：Powerpoint、Authorware、ToolBook 组合各种媒体，最后生成多媒体应用程序的工具软件。 多媒体编程语言：Visual Basic Visual C++ Delphi

第3章 多媒体程序开发

3.1多媒体应用软件的开发过程 •

概念阶段（需求分析）：明确将要开发的系统是干什么的？确定主题、对象。确定要制作

何种类型的影片以及适合哪个群体的人观看。 •

设计阶段（总体设计）：确定将要开发的系统如何做？详细确定所包含的内容和表现手法。

包括编写剧本、确定角色和布景等。 •

素材制作阶段（素材加工）：采集、编辑项目中所需要的全部数据，包括图形、图形、音

频、视频素材。 •

集成阶段（系统集成）：构建项目的整体框架，把各种表现形式集成起来并加入一些交互

特性。 • •

测试阶段（组织播放调试）：检测应用系统，以确信它能够按照作者的意图来运行。 发行阶段（打包发行）：制作发行版本，编写用户使用手册，最终发行到用户手中。

3.2多媒体应用系统的设计原则 3.2.1多媒体应用系统的选题与分析报告 3.2.2脚本设计 3.2.3创意设计

3.3多媒体软件的制作要点

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1.应有较好的软件脚本 2.应选一个合适的制作工具 3.应充分发挥交互作用 4.应有良好的用户界面

第4章 网络流媒体技术

4.1流媒体简介

数字音频、数字视频在网络上传输的方式，目前主要有下载和流式传输两种。 4.2流媒体的概念

流媒体简单来说就是应用流技术在网络上传输的多媒体文件，而流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中，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用户自己的机器上后，才可以观看的网络传输技术。 4.2.1流媒体与下载 4.2.2流媒体的特性 1.随选文件 2.实时广播 3.带宽问题

4.2.3流媒体系统的三要素 1.协议 2.文件格式 3.编码解码器 4.3流媒体系统的组件 4.4流媒体的应用 1.远程教育 2.VOD视频点播 3.视频会议

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实训一 熟悉多媒体计算机环境及多媒体的应用

一、实训目的

1.熟悉多媒体计算机环境，了解最新的多媒体计算机硬件设备。 2.了解多媒体的关键技术。 3.熟悉多媒体技术的应用范围。 4.了解网络流媒体技术的概念及应用。

二、实训重点和难点

1.最新的多媒体计算机硬件配置 2. 多媒体的关键技术 三、实训准备

Windows XP操作系统、网络。 四、实训内容

1. 访问网络，搜索最新的多媒体计算机硬件设备，将相关信息填入下表。配件名称 产品品牌 产品型号 重要参数 价格 CD-ROM驱动器 DVD驱动器

光盘刻录机 显卡 显示器 声卡 视频卡 扫描仪 数码相机

2. 搜索最新多媒体应用实例（最少3个）。 3. CD与DVD的区别

4. 通过网络搜索3G通信技术的相关知识。 5.

流媒体技术的概念及最新应用

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