任务2.4　了解多媒体技术

2.4.1　学习要点

◆ 理解媒体与多媒体的概念

◆ 了解常用的多媒体技术

◆ 了解多媒体计算机系统的组成

◆ 了解移动计算机的种类

◆ 了解触摸屏技术的原理

2.4.2　知识准备

多媒体技术是计算机技术和社会需求相结合的产物。随着计算机技术、通信技术和广播电视技术这三大技术领域的高速发展、相互渗透与相互融合，多媒体技术将与Internet一起成为推动21世纪信息化社会发展最重要的动力之一。

1. 媒体与多媒体

媒体（Media）在计算机领域中有两种含义：一种是指用以存储信息的实体，如磁带、磁盘、光盘和半导体存储器；另一种是指多媒体技术中的媒体，即信息载体，如文本、声频、视频、图形、图像、动画等。

通常概念的“媒体”可分为以下5种类型。

（1）感觉媒体：能直接作用于人们的感觉器官，从而产生直接感觉的媒体，如声音、图像、动画、文本等。

（2）表示媒体：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，便能更有效地存储或传送感觉媒体，如语言编码、电报码等。

（3）显示媒体：用于通信中使电信号和感觉媒体之间产生转换的媒体，如输入/输出设施、键盘、鼠标、显示器、打印机等。

（4）传输媒体：用于传输某些媒体的媒体，如电话线、电缆光纤等。

（5）存储媒体：用于存放某种媒体的媒体，如纸张、磁带、磁盘、光盘等。

多媒体（Multimedia）是多种媒体的综合，一般包括文本、声音和图像等多种媒体形式。在计算机系统中，多媒体指组合两种或两种以上媒体的一种人机交互式信息交流和传播媒体，其使用的媒体包括文字、图片、声音、动画和影片，以及程序所提供的互动功能。

多媒体中的媒体元素是指可以显示给用户的媒体成分，主要包括文本、图形、图像、动画、音频和视频等。

（1）文本（Text）

文本是指包括各种字体、尺寸、格式及色彩的文字及专用符号。它是现实生活中最常用的一种信息存储和传输方式。文本是计算机文字处理程序的基础，通过对文本显示方式的组织，多媒体应用系统可以使显示的信息更容易理解和掌握。

（2）图像与图形（Bitmap & Graphic）

图像（位图图像）指将所观察到的景物按行列方式进行数字化，对图像的每一个点都用一个数值表示，所有这些数值共同构成了位图图像，显示设备可以根据这些数值的位置用不同颜色来显示一幅图像。

图形是指从点、线、面到三维空间的黑白或彩色矢量图形，是一种抽象化的图像，可反映图像上的关键特征。它是一组描述点、线、面等集合图形的大小、形状、位置、维数及其他属性的指令集合，通过读取指令可转化为屏幕上显示的影像。

图形与图像的主要区别在于，图形可以进行变换而不会出现失真，而图像进行变换则会出现失真；图形能以图元为单位单独进行属性修改、编辑等操作，而图像则不能，因为图像中并没有图像内容的独立单位，只能对像素或图像块进行处理。

（3）动画（Animation）

动画技术是利用视觉暂留原理，将不同图像以一定速度播放，从而在人的视觉中产生变化和运动的连续画面的一种技术。根据应用领域的不同，计算机动画可以分为二维动画和三维动画。二维动画是以二维空间的形体为研究对象，而三维动画是以三维空间的形体为研究对象。二维动画可以单纯依靠手工来完成，而三维动画则必须依靠计算机来实现。

（4）音频（Audio）

音频包含语音、音乐和自然界中的各种声响。语音（话音）是人类为了表达思想而通过发音器官发出的声音，是人类语言的物理形式。音乐是符号化了的声音，比语音更加规范。声响则指自然界中除语音和音乐之外的声音，包括大海的海啸声、山林的风声，以及各种噪声。

（5）视频（Video）

将若干有联系的图像画面连续播放便形成了视频。视频的每一帧就是一幅静态图像，多幅图像连续播放，人眼就会产生图像“动”起来的感觉。“视频”一词来源于电视技术，早期电视视频都是模拟信号，而计算机视频则是数字信号。

2. 多媒体技术

多媒体技术（Multimedia Technology）是指通过计算机对文字、数据、图形、图像、动画、声音等多种媒体信息进行综合处理和管理，这种使用户可以通过多种感官与计算机进行实时信息交互的技术，称为计算机多媒体技术。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。

多媒体技术具有以下5种特性。

• 多样性：指计算机所能处理的信息从最初的数值、文字、图形扩展到声音和视频信息（运动图像），其中视频信息的处理是多媒体技术的核心。

• 集成性：指将多媒体信息有机地组织在一起，综合地表达某个完整内容。

• 交互性：指提供多种交互控制能力，使人们能够获取信息和使用信息，变被动为主动。交互性是多媒体技术的关键特征。

• 实时性：多媒体技术需要同时处理声音、文字、图像等多种信息，其中声音和视频图像还要求实时处理。因此，需要能支持对多媒体信息进行实时处理的操作系统。

• 数字化：指多媒体中的各个单媒体都是以数字形式存放在计算机中的。

多媒体技术包括数字信号的处理技术、音频和视频技术、多媒体计算机系统（硬件和软件）技术、多媒体通信技术等。

多媒体涉及的技术范围很广、技术很新，且研究内容很深，它是多种学科和多种技术交叉的领域。多媒体信息的处理和应用需要一系列相关技术的支持，目前多媒体技术研究的重点方向主要有以下几个方面。

（1）多媒体数据的表示技术

该技术包括文字、声音、图形、图像、动画、影视等媒体在计算机中的表示方法。由于多媒体的数据量大得惊人，尤其是声音和影视，即高清晰度数字电视这类的连续媒体。为克服数据传输通道带宽和存储器容量的限制，投入了大量的人力和物力来开发数据压缩和解压缩技术。用先进的压缩编码算法对数字化的视频和音频信息进行压缩，既节省了存储空间，又提高了通信介质的传输效率，同时也使计算机实时处理和播放视频、音频信息成为可能。

（2）多媒体数据的存储技术

该技术包括CD技术、DVD技术等。多媒体计算机通信网络中的多媒体发布存储技术正沿着两个基本途径飞速发展：一是在原有存储技术基础上进行改造、扩展，使其适应多媒体数据存储的需要，这是当前大部分公司、厂商正在积极开展并且见效较快的途径；二是研究适应多媒体复杂升降机存储的新理论、数据模型，以及设计新的数据存储、管理和检索方法，虽然难度较大，但也取得了不少可喜的进展。

（3）多媒体数据库技术

在多媒体系统中存在着声音、文字、图形、视频等媒体信息，与传统的计算机应用系统中只存在字符、数值相比内容扩充很大，这就需要一种新的能对多媒体数据进行有效组织、管理和存取的模型。多媒体数据库是多媒体技术与数据库技术相结合产生的一种新型数据库，它能够同时获取、处理、编辑、存储和展示文字、声音、影像、图形等不同媒体，同时它又具有多样性、集成性和交互性等特点。多媒体数据库需要解决的主要问题如下。

① 研究多媒体信息的特征，并建立多媒体数据模型。

② 有效地组织和管理多媒体的信息。

③ 现实多媒体信息的检索和统计功能。

随着多媒体技术的发展，面向对象技术的成熟和人工智能技术的发展，多媒体数据库、面向对象的数据库及智能化多媒体数据库的发展越来越迅速，它们将进一步发展或取代传统的关系数据库，形成对多媒体数据进行有效管理的新技术。

（4）虚拟现实技术

虚拟现实（Virtual Reality，VR）是多媒体技术研究的热点之一。

虚拟现实是人们利用计算机生成的一个模拟环境，通过使用头盔显示器、图形眼镜、数据服、立体声耳机、数据手套及脚踏板等传感设备，操作者可与虚拟环境进行交互，以获得视觉、听觉、触觉等多种感知，并可按照自己的意愿去改变虚拟环境。虚拟现实系统具有三个重要特征：临境性、交互性和想象性。

（5）多媒体通信技术

多媒体通信要求能够综合地传输、交换各种信息类型，且不同类型又能呈现出不同的特征，如语音和视频都有较强的实时性要求，不能容忍出现延迟的情况。因此，多媒体通信技术支持是保证多媒体通信实施的条件。

3. 多媒体计算机系统

多媒体计算机系统是指能对多媒体信息进行获取、编辑、存取、处理、加工和输出的一种交互性的计算机系统。它一般由多媒体计算机硬件系统和多媒体计算机软件系统组成。

多媒体计算机硬件系统包括多媒体计算机（如个人机、工作站等）、多媒体的输入/输出设备（如打印机、绘图仪、音响、电视机、录像机、录音机、喇叭、高分辨率屏幕等）、多媒体存储设备（如硬盘、光盘、磁带等）、多媒体功能卡（视频卡、声音卡、压缩卡、加电控制卡、通信卡）和操纵控制设备（如鼠标、键盘、操纵杆、触摸屏等）等装置组成。

多媒体计算机软件系统包括支持多媒体功能的操作系统（如Windows 98、Windows XP、Windows 7、Windows 10等）、多媒体数据开发软件、多媒体压缩/解压缩软件、多媒体声像同步效件、多媒体通信软件和各种多媒体应用软件等。

4. 移动计算机

（1）笔记本电脑

与台式计算机相比，它们的基本构成是相同的（显示器、键盘/鼠标、CPU、内存和硬盘），但是笔记本电脑的优势非常明显，包括体积小、重量轻、携带方便，超轻超薄是其主要的发展方向，它的性能会越来越高，功能也会更加丰富。笔记本电脑的便携性和备用电源使移动办公成为可能，因此越来越受用户推崇，使市场容量迅速扩展。

（2）平板电脑

平板电脑的外观和笔记本电脑的外观相似，是笔记本电脑的浓缩版，其外形介于笔记本电脑和掌上电脑之间，但处理能力却大于掌上电脑。与笔记本电脑相比，它除了拥有其所有功能外，还支持手写输入或者语音输入，其移动性和便携性都更胜一筹。

（3）掌上电脑

掌上电脑（Personal Digital Assistant，PDA）是辅助个人工作的数字工具，其功能丰富，应用简便，可以满足日常的大多数需求，主要提供记事、通信录、名片交换及行程安排等功能，此外看书、游戏、字典、学习、记事和看电影等功能一应俱全。

（4）智能手机

智能手机具有独立的操作系统，像个人计算机一样支持用户自行安装软件、游戏等第三方服务商提供的程序，并通过此类程序可不断对手机的功能进行扩充，同时还可通过移动通信网络实现无线网络的接入。

5. 触摸屏技术

触摸屏技术是一种新型的人机交互输入方式，与传统的键盘和鼠标输入方式相比，触摸屏输入更直观。若配合识别软件，触摸屏还可以实现手写输入。

触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成，触摸检测部件安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，然后将相关信息传送至触摸屏控制器；而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将其转换成触点坐标，再传送给CPU。