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第 7章 多媒体技术及其应用

内容提要本章主要介绍多媒体技术、多媒体创

作工具及其应用。包括多媒体、超媒体、超文本的概念，视频、音频等各种媒体技术及其制作工具。通过本章学习，要求初步掌握多媒体技术及其应用，了解超文本、超媒体的组成和创作方法以及虚拟现实等多媒体应用。

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目 录目 录 多媒体 超文本与超媒体 多媒体技术 多媒体通信系统技术 多媒体创作工具

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目 录目 录 多媒体编辑语言 虚拟现实技术 小结

习题

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媒体的定义 媒体 (medium) 是一种分发和表示信息的方法，例如，文本、图形、图像和声音。

媒体分类 :

感知媒体：通过视觉、听觉和嗅觉来感知周围的信息

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媒体的定义 媒体的内部表示：计算机内部表示多媒体信息的方法。例如 ASCII 、 JPEG 以及 MPEG 等

媒体的外部表示：输入输出多媒体信息的工具和设备

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媒体的定义 存储媒体：存储多媒体信息的一个数据载体 , 例如光盘

传输媒体：信息在有线媒体或无线媒体连接的网络上传输

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多媒体系统的特征信息媒体的多样性：文本、声音、图形、图像、动画和视频等

可表达的信息量大：可以通过多媒体的手段，有效、有序地组织庞大的信息，呈现给用户一个清晰、有组织的信息集

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多媒体系统的特征多种技术的集成性：新的软件和硬件技术，并将不同性质的设备和信息媒体集成为一体，以计算机为中心综合处理各种信息

处理过程的交互性：交互性使得人们更加具有主动性和可控制性

通信系统：计算机网络 / 通信实现多媒体信息的共享和分发

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多媒体系统的组成多媒体硬件系统：支持多媒体信息交互处理所需的硬件设备，如大容量内存、声卡、 CD-ROM 或 DVD-ROM 驱动器、显卡、视频卡以及显示器、扫描仪、数码相机、摄像机等。

多媒体操作系统：提供程序执行的工作环境，如 Windows 98/2000/XP 等。

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多媒体系统的组成多媒体创作工具：开发多媒体应用程序的软件系统，如 Flash 、 Authorware 、 Cakewalk 等。

多媒体应用系统：与特定多媒体应用有关的应用程序和设备，如 CD 播放器、录音机、支持 VCD 的豪杰超级解霸、 Realplayer 等。

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多媒体系统的技术研究与应用开发

多媒体数据的表示与存储技术：包括文字、声音、图形与图像、动画、视频等媒体在计算机中的表示方法。

多媒体数据的存储设备与技术：包括 CD 技术， DVD 技术等。

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多媒体系统的技术研究与应用开发

多媒体创作和编辑工具：使用这些工具会大大缩短提供信息的时间，并且容易创作出丰富多彩的多媒体产品。

多媒体的应用开发：包括多媒体数据库，环球超媒体信息系统，多目标广播技术，影视点播，电视会议，远程教育系统，多媒体信息检索等。

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多媒体文档 文档是由一组不同形式媒体组成的结构化信息体，其主要目标是表达人们的感知和便于计算机的处理。

多媒体文档是由至少一个连续媒体和一个离散媒体组成的文档。

连续媒体：视频、音频等与时间相关的数据。

离散媒体：静态文字、图片等与时间无关的数据。

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多媒体文档 不同媒体的集成 : 通过信息单元

( 可以是不同形式媒体 ) 之间的紧密联系获得 ,即同步 (synchronization)

1.文档结构2.多媒体数据的操纵

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文档结构 1. 文档结构 文档包括内容、结构和模型。 标准化文档结构有标准通用标记语言（ SGML）和开放文档体系（ ODA）。文档内容：指文件中存放的表示各种信

息的数据文档结构：描述文档中各模型之间的联

系，包括链接和同步

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文档结构模型：操纵模型、表达模型和演

示模型。操纵模型：文档允许的操作，

如创建、修改以及删除表达模型：定义不同计算机之

间信息交换的协议和数据存储的格式

演示模型：定义信息的显示和输出方法

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多媒体数据的操纵

2. 多媒体数据的操纵 通过工具软件，例如编辑器、桌面出版程序等，可以操纵多媒体文档的数据。典型的工具软件如 Word、 PostScript 。

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超文本与超媒体的概念 超文本与超媒体利用图结构表示文档，它提供的方法是建立各种媒体信息之间的网状链接结构。

非线性的信息链：超文本和超媒体以结点作为信息的基本单位，结点之间采用链或边连接起来形成网状结构

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超文本与超媒体的概念链：为了在超文本与超媒体的信息链间进行浏览 ,必须在用户界面上标记能进一步浏览其他信息单元的指示器，即通常所称的链。链是构成用户界面的主要要素，它采用“控制按钮”的方式组织用户界面

超文本系统：通过指示器连接非线性的基本信息单元。不同信息单元的数据可以由一个或多个媒体表示

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超文本与超媒体的概念多媒体系统：包含连续和离散编码的信息。例如，在视频会议应用中，同时传输文档处理程序产生的文本 (离散 ) 和图像 ( 连续 ) ，就是一个多媒体应用系统

超媒体系统：包括超文本系统的非线性信息链和多媒体系统中的连续和离散媒体

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超文本与超媒体示例1. 超文本： Windows 的“帮助”。

（演示）2. 超媒体： Internet 上许多网站的网页。

（演示）

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超文本系统的体系结构1.三层模型：表现层、超文本抽象机、存储层。

表现层：又称用户界面层，它根据给定的结构和用户所期望的显示，决定了超文本系统的人机交互界面、信息的表现方式、交互操作方式以及浏览导航方式。

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超文本系统的体系结构超文本抽象机（ hypertext abstact mach

ine,HAM）：以存储层在分布式环境中存储的多媒体数据的数据库功能为基础，决定超文本系统的结点和链的基本特征，记录结点之间的链接关系以及相关链的属性。

存储层：又称数据库层，涉及所有存储数据的问题

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超文本系统的体系结构2. 结点 结点是超文本中的信息单元，是

围绕某一特殊主题组织起来的数据集合。如文本、图形、图像、动画、视频和音频、计算机程序等。

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超文本系统的体系结构2. 结点

表现型：表现型结点用于记录各种媒体信息。

组织型：组织型结点用于组织并记录各结点间的连接关系，是连接超文本网状结构的纽带。

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超文本系统的体系结构3.指示器（ pointer）

指示器是一个超文本网状结构的边或链。

简单指示器：链接超文本网状图中的两个结点，但不包含任何其他信息

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超文本系统的体系结构3.指示器（ pointer）

链接指示器：除了链接两个结点外，还包含进一步的信息。例如作者和创作日期

隐式指示器：结点之间的关系由超文本系统自动设立，创作者只需根据需要编制设立指示器的算法

显式指示器：指作者创建的固定的所有链接。

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超文本系统的体系结构4. 同步 多媒体系统中的同步指的是多媒体

系统中媒体对象之间的时间关系。时间相关媒体对象时间无关媒体对象

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多媒体技术多媒体技术的特点：

计算机交互式综合处理声、文、图信息。包括：

音频技术、图形和图像技术、 视频和动画技术、 数据压缩技术等。

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音频技术1. 音频技术 声音方法学和音频技术用于处理声波，它涉及编码、录音机或数字音频磁带上的存储以及音乐和语音的处理。

(1)模拟音频和数字音频：– 模拟音频的特征是时间上连续。– 数字音频是离散的数据序列。

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音频技术 (2) 数字音频的文件格式：

WAV 文件：又称波形文件， Microsoft 公司的音频文件格式。

VOC 文件：是 Creative 公司波形音频文件格式，声霸卡常使用该格式。

RMI 文件： MIDI 是数字化乐器接口，是一种将电子乐器与计算机相连接的标准， RMI 文件是 Microsoft 公司的 MIDI 文件格式。

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图 像 图像是一个对象的立体表现，它可以是两维或三维的景色。

1. 数字图像的表示：数字图像用矩阵表示，矩阵中每个元素值表示图像的一个像素。黑白图像：由 0 或 1 表示。具有灰度或彩色的图像，每个像素需要多位二进制表示。

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图 像 2. 数字图像的格式：

BMP格式：一种与设备无关的图像文件。

GIF 格式： Compu-Serve 公 司 为制订彩色图像传输协议所开发。

TIFF格式： Alaus 和 Microsoft 公司为扫描仪和桌面出版系统研制所开发。

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图 像 2. 数字图像的格式：

PCX格式： Zsoft 公司研制开发，主要与商业性 PC-Paint brush 图像软件一起使用。

TGA格式： Truevision 公司用于Targe 和 VISTA 图像获取电路板中的 TIPS软件。

MMP格式 : 是 Anti-Video 公司以及清华大学在其设计制造的 Anti-Video 和 TH-Video视频信号采集板中采用的图像文件格式。

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图 形3. 图形的格式

图形的表示：用直观的位图形式显示

图形的格式：图形格式通过图形的基本元素和属性来表示

基本元素：线、矩形、圆和椭圆

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图 形属性：表示诸如线的风格、宽度和色彩等影响图形输出效果的内容

PHIGS 和 GKS软件包：用于接收图形的基本元素和属性表示，并将其转换成位图的形式进行显示

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视频和动画1. 计算机视频：计算机的视频格式与视

频媒体的输入输出设备有很大的关系，多媒体计算机中常用的有 MPG 、AVI 以及 AVS 。 MPG 是 ISO/1993 年 8 月 1 日正

式颁布的国际标准，即MPEG 。 AVI 和 AVS 是 Intel 和 IBM 公司共同研制开发的数字视频交互系统的动态图像文件格式。

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视频和动画

2. 计算机动画：计算机使用图形软件工具所完成的具有视觉效果的动画。它一般也是以视频的方式进行存放，最常用的文件格式就是 AVI 。

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多媒体数据压缩技术 1.压缩方法：有损编码和无损编码

数据压缩的理论基础：信息论

2. 静态图像压缩编码的国际标准：连续色调、多级灰度、静止图像的 JPEG 数字压缩编码方法

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多媒体数据压缩技术 3.运动图像压缩编码的国际标准：

MPEG-Ⅰ：针对运动图像的数据压缩技术，其图像质量是家用录像机的质量

MPEG-Ⅱ：运动图像及其伴音的通用压缩技术标准

MPEG-Ⅳ：高清晰度电视MPEG-Ⅶ：低数据率的电视节目标准

，主要用于交互式多媒体场合

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多媒体数据压缩技术4. 音频压缩编码的国际标准：高保真音频数据压缩的国际标准（ MPEG）。该标准提供三个独立的压缩层次：第一层：用于数字录像机，压缩后的数据速率为 384kbps

第二层：用于数字广播的音频编码、 CD-ROM 的音频信号以及 VCD 的音频编码，压缩后的数据速率为 192kbps

第三层： MP3 和 Microsoft 公司的 Windows Media 文件格式，压缩后的数据速率为 64kbps

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多媒体通信系统技术1. 体系结构多媒体通信一般可以理解为通过已

存在的网络，传输压缩的数字图像和声音信号。

数字图像的编码标准都采用 H.261和 H.263

声音编码的主要标准有 G.711 、 G.722 和 G.728 等。

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多媒体通信系统技术构成一个多媒体通信系统需要的硬

件有网关、会务器和通信终端。通信终端指的是执行 H.320 、 H.323 、 H

.324 协议的计算机或者是执行 H.324 的电话机

网关是一台功能强大的计算机，负责线路交换网络和信息包交换网络之间进行实时的双向通信，同时提供异构网络之间的连通性

会务器是用于连接 IP 网络上的 H.323 电视会议客户，是电视会议的关键部件之一

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H.323 电视会议H.323 定义局域网上的电话会议以及局域网通过网关扩展到广域网的电视会议和服务

H.323 终端是局域网上客户使用的设备，提供实时的双向通信

H.323 网关是一个可选部件，用于 LAN电视会议与其他网络终端的连接

H.323 会务器是管辖区域里所有呼叫的中心控制部件，它执行两个重要的呼叫功能 :

定义在 RAS规范中的地址转换在 RAS规范中定义的网络管理功能，

H.323 多点控制单元支持在 3 个或 3 个以上的终端之间召开电视会议

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H.324 可视电话 可视电话指的是在调制解调器连接的设备之间共享电视图像、声音和数据。H.324 就是由 ITU 制定的一个可视电话的

标准，它包括电视图像编码标准、声音编码标准、低速率多媒体通信的多路复用协议、多媒体通信终端之间的控制协议

H.324 使用 28.8Kb/s调制解调器来实现可视电话呼叫者之间的连接

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IP电话 IP 电话，又称作因特网电话和 VoIP ，它指的是在 IP 网络上进行电话的呼叫和通话。IP 电话与 PSTN电话的差异在于它们所使

用的交换方式PSTN 在线路交换网上使用静态的交换技

术IP 电话采用因特网的动态路由技术

IP 电话的通话方式： IP终端之间通话、 IP终端与普通电话之间通过 IP 网络和 PSTN网络进行通话、普通电话之间通过 IP 网络和PSTN网络进行通话

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多媒体创作工具1. 音乐制作 : MIDI 是一个供不同设备进行

信号传输的接口的名称 制作 MIDI 的软件有很多，比较流行的是 CakeWalk Pro

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多媒体创作工具2. 图形与图像制作

桌面出版程序：例如 Adobe FrameMaker 、 Adobe PageMaker 以及北大方正等

图像编辑程序：主要用于创建和修改位图图像文件。例如 Adobe Photoshop 、 Corel Photo

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多媒体创作工具2. 图形与图像制作

绘图程序：主要用于修改矢量图形、图像。例如 dobe Illustrator 、 CorelDraw

3. 动画制作软件：计算机三维就是利用计算机在其二维的屏幕上通过视角的转换显示出三维的虚拟真实效果。例如 3dsmax 。

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多媒体创作工具4. 视频影像处理软件： Adobe Pr

emiere 是众多影视处理软件中最具代表性的软件，它能处理影视作品的视频编辑和音频编辑。

5. 多媒体图文制作软件： Authorware 是一套多媒体制作软件。

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多媒体创作工具6.Web 创作

Web站点设计：首先要确定站点的整体内容，然后将内容分解成一系列相关的信息单元

Web 创作软件： Adobe PageMill 、 Corel WebSite Builder以及 Microsoft Frontpage

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多媒体编辑语言多媒体编辑语言

HTML 、 DHTML 超文本标记语言以及 XML语言JavaScriptASP ： ASP 文件通过＜%…%＞标记对把 VBScrip

t 或 JavaScript脚本语言的程序嵌入 ASP页面文件中，当服务器遇到这对标志时，便将其视为程序来进行解释执行，然后将执行的结果传送到客户机上供用户浏览

PHP ： PHP 是一种能在 UNIX 上快速地开发动态Web 网页的脚本语言

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虚拟现实技术虚拟现实 ,又称虚拟环境 ,它不仅可以模拟现实的世界 , 更重要的是它将通过计算机虚拟出我们梦想中的天堂，人们将有广阔的虚拟空间，在其间娱乐生活。实现虚拟现实的方法： QucikTime VR ：通过对现场中 360° 全方位图像的摄取、程序无缝拼接、

视角变形以及热点设定，给浏览者展现一个三维的空间 VRML: 是一种虚拟漫游的方式 ,通过语言来描述场景中各种元素，构建一个真正的三维空间，模拟现实中的各种事件

VR 的表现形式： 全景模式：物体是相对固定而镜头位置是相对移动 物体模式：物体运动而镜头相对固定 场景模式：物体和镜头都可以运动。

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本章小结多媒体技术是一门迅速发展的新兴技术 , 许多概念还在扩充、深入和更新。本章从基础内容出发 , 介绍了多媒体技术的基本概念、基本应用环境、基本技术和各种创作多媒体应用系统的工具软件。

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本章小结

本章同时描述了多媒体的主要应用、超文本和超链接以及虚拟现实技术。在后续的课程中，还将进一步学习多媒体技术的有关理论、多媒体操作系统、多媒体数据库技术、计算机图形学原理、多媒体设备以及怎样利用各种工具软件设计多媒体应用程序。

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习 题

P.129一、简答题二、选择题三、上网练习题四、探索题