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liushuqiao 第一章 概 述 在今天这个计算机技术日新月异、飞速发展的时代，人们可能对于计算机能够发出声音，显示图像变得熟视无睹；在这个信息化社会里，人们对于计算机能够提供声音、图像、动画合一的综合信息已变得不再惊奇。现在，多媒体技术已渗透到我们生活的方方面面，尤其是在教学中，它正以前所未有的速度得到推广和普及。为了更好地应用这一新技术，我们有必要看一下多媒体技术的过去、现在和未来。 第一节 多媒体的产生和发展 1946年，世界上第一台电子计算机ENIAC诞生了。在随后的26年中，计算机经过了电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机三代的发展，已从最初的用于科学计算发展到面向商业、个人需要。但很慢的速度和笨重的身体，使得它难以胜任多媒体技术的发展平台。1972年，英特尔公司的第一款8位处理器Intel8008问世了，从此揭开了第四代计算机——大规模、超大规模集成电路计算机发展的序幕。那时的计算机虽然只有一个尺寸很小的CGA/EGA屏幕，一个PC喇叭，但却具备了发展多媒体技术的前提；而面向商业和个人需要的广泛应用，最终成为多媒体技术发展的动力。可见，多媒体技术的萌芽、发展是从第四代计算机开始的。 虽然我们认为多媒体技术是从那时开始萌芽、发展的，但并不意味着多媒体技术的全面发展和应用。由于当时计算机的运算速度太慢，而多媒体技术的关键之一——声音处理技术尚未出现，虽然具备简单的图像处理能力，但并不能说明已可以发展多媒体技术。 80年代后期出现的新技术，终于使我们的梦想成为现实。首先，1987年8月，新加坡创新公司生产出了第一块得到众多音乐软件支持的12复音立体声音乐合成卡，它的出现，标志着计算机具备了音频处理能力，也标志着计算机的发展终于进入了一个崭新的阶段——多媒体技术发展阶段。其次，1988年运动图像专家小组——MPEG（Moving Picture Expert Group）的建立，以及它提出的一系列标准对多媒体技术的发展起到了促进剂的作用。90年代以后，硬件发展日新月异，随着486的出现，多媒体时代宣告到来。 计算机一改过去那种“面无表情”、“死气沉沉”的面孔，变得“生动活泼”了，人们不仅能用计算机来获得和处理文字信息，还可以通过听到的声音、看到的图像来了解感兴趣的对象。 多媒体是一种综合性的信息资源，我们也很难给它一个精确的定义。它结合了文字、图形、影像、动画、视讯、声音、特殊效果，由计算机进行综合加工，使得它们由单一分离变成相辅相成，建立密切的逻辑关系，然后再由计算机表现出来，这样就更加完善地展现其媒体。同时，它提供了一个广阔的创作想象空间给我们，使我们可以按照自己的设想，将多种媒体的信息艺术地组合在一起，使自己的思想表达得淋漓尽至。 自MPEG建立以来的12年中，多媒体技术的发展速度令人惊叹不已，他所起的作用，也由当初的简单应用，慢慢渗透到了我们生活的每一方面。甚至有人说多媒体技术对当今信息化社会的巨大作用，可以和电气化对工业社会的作用相比拟。 多媒体技术的发展我们可以从两方面来看一下：一是音频技术的发展，二是视频技术的发展。 第二节 音频技术的发展 声音是人们用来传递信息最方便、最熟悉的方式。从计算机一开始诞生，人们就希望它能够处理声音信息。但由于技术条件的限制，直到80年代这一设想才成为现实。现在出现的语音输入、语音控制技术，则是音频技术发展的一个方面。 声音信息又叫音频信息。在多媒体技术中，语音和音乐是不可缺少的，正如早期的无声电影缺乏吸引力一样，没有声音的视频图像是不可接受的。静态图像的解说、背景音乐，可使图像充满生气；课件中的声音使学生如身临其境；游戏中的音响效果，使得游戏者忘了是身在游戏之中还是在现实生活之中。 虽然声音对于我们人类是如此重要，但我们开始研究声音才是近百年的事情。从最初的模拟磁性录音技术发展到今天的数字音频技术，声音处理技术也越来越变得精确和完美。 考虑到在课件制做中对于声音的要求不是很高，因此，我们就多媒体中的声音处理技术只做简要的叙述。 一、数字音频技术的关键设备——声卡 1992年，新加坡的创新公司发明了声霸卡Sound Blaster，是数字化声音发展中的一件大事。声霸卡作为计算机的一种外接插卡，集成了数字化声音的微处理器（声卡芯片），这个芯片可以有效地完成模拟的波形声音和数字化采样的转换。例如输入 话筒或录音机的声音电平，将对它进行数字化采样，变成电脑中的数字文件。在需要的时候，再将这个声音数字文件还原成声音电平输出到音箱或耳机中播放。 总之，声卡的主要功能是录制、编辑和播放数字声音文件。 二、数字音频技术的关键技术——声音的压缩 模拟波形声音被声卡采样以后，如果直接将得到的数据保存起来，其信息量是巨大的，存储、编辑极不方便。这就需要对其进行编码、压缩，去掉数字声音文件中的冗余信息，但对声音的质量没有损害或损害较小。我们常见的声音文件有以下两种。 （1）波形音频 波形声音以WAV格式存储，可以录制语言和音乐，它录制的声音是没有经过压缩的。录制语言时，把话筒插在声卡的话筒插口中；录制音乐时，把录音机的音频输出连接到声卡的线路输入口，启动Windows的录音机程序就可以录制声音了。录制声音的质量和占用磁盘的空间成正比。如果录制语言可选择8位或16位采样，11kHz录制速率，录制音乐时可选择16位采样，22kHz录制速率。 录制后的波形文件可以进行编辑，可以对声音的某一部分或全部进行复制、移动和删除，可以使用增加混响、增减音量、合并声音和倒放声音等特技效果。 （2）MIDI音频 MIDI是音乐设备数字接口（Musical Instrument Digital Interface）的英文缩写，它是一个标准接口，是一种电子乐器之间以及电子乐器与电脑之间的进行交流的标准协议。我们可以从广义上将MIDI理解为电子音乐合成器，是电脑音乐的统称，包括协议、设备等相关的所有技术。不过，我们平常所说的“MIDI”通常只是指一种电脑音乐的文件格式。如：以MID、RMI为扩展名的音乐文件都是在电脑上最常用的MIDI格式。 MIDI相对于WAV音乐可算是小巧玲珑，它记录的是如“音乐在什么时刻使用什么乐器，以什么音符开始，以什么音调结束，加上什么伴奏”等这样的发音命令。MIDI文件本身只是一些数字信号而已，不包含任何波形声音信息，因此不能记录和播放人声。 第三节 视频技术的发展 1、什么是视频？ 一般说来，视频就是动态的图像。严格说来，视频也应包括静态的图像。即使是动态的图像也是由一幅幅静态的图像构成的，每一幅图像称为一帧。当一幅幅图像按一定的速度连续播放出来，由于人的视觉暂留现象，就会产生连续的动态画面效果，也就是所谓的视频。 2、视频的分类。 模拟视频，以模拟方式记录、存储和传输的视频信号称为模拟视频。如我们看到的电视信号、摄像机录制的信号等都是模拟视频。 数字视频，以数字信号方式处理的视频信号称为数字视频。数字视频的特点是精确、交互性、易编辑、完美。目前，视频已全面进入数字视频时代，如现在常见的VCD、DVD，就连一直使用模拟视频的电视传播，也已经开始引入数字视频。美国宣布到2001年终止模拟信号的发送，我国宣布到2005年全面进入数字视频时代，目前，我国的第一套数字传播电视信号装置已实验成功。从模拟视频到数字视频，从而使得电脑能够调用和处理视频信息，而数字视频又总能使多媒体作品变得更加完美和生动，因此，数字视频技术也是构成多媒体技术的关键之一。 3、模拟视频到数字视频的转换。模拟视频的一幅图像（称为一帧）如果要转换成数数字视频，则必须将画面上每一个像素的颜色都保存下来，如果颜色的存储方式是8位的，即以一字节来存储一种颜色的信息编码，那么视频图像就是28=256色，颜色存储的位数越高，所表示的颜色越逼真，但存储量也越大。假设计算机的显示方式是680*480，即一满屏的帧包含640*480个像素，若按每秒25帧播放，那么存储一分钟的视频图像就需要435.9MB的存储空间，而一张光盘的存储容量约为600MB，也就是说，如果视频信息不经压缩，一张光盘只能装下一分多钟的视频信息。如此大的存储量，对于编辑、存放、传输等操作都是我们无法接受的。但现在我们见到的VCD光盘，一张光盘可以装下1小时甚至是2小时的视频信息，这是为什么呢？ 人们经过对存储视频像的文件进行分析发现，每帧图像内部的相邻像素之间、帧与帧之间都有很大的相关性，也就是说视频文件中存在着很大的冗余信息。如果把这些冗余信息去掉，由于人的视觉生理特点，人是根本不会觉察到这种改变的。这种把冗余信息去掉的做法就是文件的压缩技术。采用压缩编码方法以后，视频文件的尺寸将大大减小。光碟存储技术的出现，促成了数字视频的普及。现在，我们常见的VCD、DVD等都是借助于这两项技术（视频图像的压缩编码技术和光碟存储技术）实现的。 视频图像压缩编码方案之一的MPEG是我们常用的方法，它是一个国际标准。一开始，MPEG的缔造者们打算开发四个版本，从MPEG—1到MPEG—4，以适合不同的影像质量和带宽要求，后来由于MPEG—3被放弃，使得这一计划未得到圆满的结局。但事实证明，MPEG确实是一种优秀的视频图像压缩编码方法，它的优点是：具有很好的兼容性，压缩比最高可达200:1，数据的损失较小。表1—1列出了MPEG的几个版本的一些情况。 表1—1 由于采用不同的压缩编码方法，视频文件格式也是多姿多彩。表1—2列出了常见的视频文件格式。 表1—2 虽然视频图像格式没有统一的标准，但我们借助于某些硬件和软件可以实现它们之间的转换。现在用超级解霸2000可以完成VCD格式转成AVI和MPEG格式，还可将AVI转成GIF图像。利用超级解霸2000也可很方便地对各种格式的视频文件进行编辑。 第四节 多媒体的其它组成元素 多媒体的组成元素除了声音和视频以外，还有其它几种。 一、文本 文本是指中文、英文及符号。它可以产生的变化有字体选择，字号大小，颜色选择，粗体、斜体、下划线选择，左对齐、右对齐、居中选择，字距、行距选择，段落格式选择及特殊修饰效果选择等。作为一种最基本的信息载体，文本不仅提供了视觉效果，还可通过接受对象的口诵、笔写、脑记，多种感官参与，达到对知识的获取。 二、图片 就像报刊离不开文字一样，多媒体作品同样离不开图片，图片是多媒体最基本的要素。我们创建的每个多媒体项目都会包含图形元素、背景、人物、界面、按钮，几乎我们从多媒体中看到的每一个东西都是由某种类型的图片组成的。图片包括图形和照片，图形是指从点、线、面到三维空间的图形，黑白或彩色的图形；照片可以是人物、花鸟、风景照等。通过直观的展示图片，可以帮助接受对象理解和接受一些看不见、摸不到的自然现象和规律，使抽象、枯燥的文字变得形象具体化，提高效率。 三、动画 动画同视频信息的图像部分一样，都是一些动态的图像，但它不具备建立声音的功能，如果需要，我们可以在多媒体制作软件中给它配上声音。动画分二维动画和三维动画。文字由小到大或从屏幕左侧移进从右侧移出就是最简单的动画。现在的动画很少有手工制作的了，大部分都是用电脑来制作的。现在有很多的动画制作软件，可以使我们不用掌握很多的计算机知识，就可以做出较为专业的动画，如Director、3D Studio MAX等。 作者邮箱： liushuqiao@163.ocm 相关链接：教学论文
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