多媒体技术与应用_多媒体教学一体机_多媒体技术

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如果说八十年代是微机腾飞的年代，那么九十年代就是多媒体迅猛发展的年代。几十年来随着计算机软硬件技术的发展以及声音、视频处理技术的成熟，已经有众多的多媒体产品陆续进入市场，并且已经入到了计算机应用的各个领域中。多媒体技术与产品不仅仅局限于一个专门的领域，它提供了处理声音、图像、视频等最普通直观信息的方法手段，使得计算机除了能处理文字、数据等信息以外还可以处理声音、图像、视频等信息，大大增强了计算机的应用深度和广度。多媒体技术的发展与成熟为计算机应用翻开了新的一页，必将会对计算机业乃至整个社会带来深远的影响。

1、多媒体介绍

通常的计算机应用系统可以处理文字、数据和图形等信息，而多媒体计算机除了处理以上的信息种类以外，还可以综合处理图象、声音、动画、视频等信息，开创了计算机应用的新纪元。

多媒体有两大特点:

·信息种类广:多媒体信息除了常规信息种类以外还包括最直观、表现力最强的音、视频信息

·交互性:直接控制多媒体演播

多媒体技术应用的意义在于:

·使计算机可以处理人类生活中最直接、最普遍的信息，从而使得计算机应用领域及功能得到了极大的扩展。

·使计算机系统的人机交互界面和手段更加友好和方便，非专业人员可以方便地使用和操作计算机。

·多媒体技术使音像技术、计算机技术和通信技术三大信息处理技术紧密地结合起来，为信息处理技术发展奠定了新的基石。

多媒体技术发展已经有多年的历史了，到目前为止声音、视频、图像压缩方面的基础技术已逐步成熟，并形成了产品进入市场，现在热门的技术如模式识别、MPEG压缩技术、虚拟现实技术正在逐步走向成熟，相信不久也会进入市场。

2、多媒体技术

多媒体技术涉及面相当广泛，主要包括:

·音频技术:音频采样、压缩、合成及处理、语音识别等。

·视频技术:视频数字化及处理。

·图像技术:图像处理、图像、图形动态生成。

·图像压缩技术:图像压缩、动态视频压缩。

·通信技术:语音、视频、图像的传输。

·标准化:多媒体标准化。

下面分别介绍主要多媒体技术的发展状况。

2.1音频技术

音频技术发展较早，几年前一些技术已经成熟并产品化，甚至进入了家庭，如数字音响。音频技术主要包括四个方面:音频数字化、语音处理、语音合成及语音识别。

音频数字化目前是较为成熟的技术，多媒体声卡就是采用此技术而设计的，数字音响也是采用了此技术取代传统的模拟方式而达到了理想的音响效果。音频采样包括两个重要的参数即采样频率和采样数据位数。采样频率即对声音每秒钟采样的次数，人耳听觉上限在20KHz左右，目前常用的采样频率为11KHz，22KHz和44KHz几种。采样频率越高音质越好，存贮数据量越大。CD唱片采样频率为44.1KHz，达到了目前最好的听觉效果。采样数据位数即每个采样点的数据表示范围，目前常用的有8位、12位和16位三种。不同的采样数据位数决定了不同的音质，采样位数越高，存贮数据量越大，音质也越好。CD唱片采用了双声道16位采样，采样频率为44.1KHz，因而达到了专业级水平。

音频处理包括范围较广，但主要方面集中在音频压缩上，目前最新的MPEG语音压缩算法可将声音压缩六倍。语音合成是指将正文合成为语言播放，目前国外几种主要语音的合成水平均已到实用阶段，汉语合成几年来也有突飞猛进的发展，实验系统正在运行。在音频技术中难度最大最吸引人的技术当属语音识别，虽然目前只是处于实验研究阶段，但是广阔的应用前景使之一直成为研究关注的热点之一。

2.2视频技术

虽然视频技术发展的时间较短，但是产品应用范围已经很大，与MPEG压缩技术结合的产品已开始进入家庭。视频技术包括视频数字化和视频编码技术两个方面。

视频数字化是将模拟视频信号经模数转换和彩色空间变换转为计算机可处理的数字信号，使得计算机可以显示和处理视频信号。目前采样格式有两种:Y:U:V4:1:1和Y:U:V4:2:2，前者是早期产品采用的主要格式，Y:U:V4:2:2格式使得色度信号采样增加了一倍，视频数字化后的色彩、清晰度及稳定性有了明显的改善，是下一代产品的发展方向。

视频编码技术是将数字化的视频信号经过编码成为电视信号，从而可以录制到录像带中或在电视上播放。对于不同的应用环境有不同的技术可以采用。从低档的游戏机到电视台广播级的编码技术都已成熟。

2.3图像压缩技术

图像压缩一直是技术热点之一，它的潜在价值相当大，是计算机处理图像和视频以及网络传输的重要基础，目前ISO制订了两个压缩标准即JPEG和MPEG。JPEG是静态图像的压缩标准,适用于连续色调彩色或灰度图像。它包括两部分:一是基于DPCM(空间线性预测)技术的无失真编码，一是基于DCT(离散余弦变换)和哈夫曼编码的有失真算法。前者图像压缩无失真，但是压缩比很小，目前主要应用的是后一种算法，图像有损失但压缩比很大，压缩20倍左右时基本看不出失真。

MJPEG是指MotionJPEG，即安照25帧/秒速度使用JPEG算法压缩视频信号，完成动态视频的压缩。

MPEG算法是适用于动态视频的压缩算法，它除了对单幅图象进行编码以外还利用图像序列中的相关原则，将帧间的冗余去掉，这样大大提高了图像的压缩比例。通常保持较高的图像质量而压缩比高达100倍。MPEG算法的缺点是压缩算法复杂，实现很困难。

3、多媒体产品介绍

目前市场上的多媒体产品较多，硬件产品主要包括以下几类:声卡、语音合成卡、CD-ROM、视频卡、视频编码卡、静态图像压缩卡、动态图象压缩卡等，软件产品包括多媒体应用系统制作工具、多媒体信息咨询系统、多媒体数据库等。应用时根据不同的要求选择合适的产品。

3.1多媒体音频产品

声卡是目前多媒体产品中市场最大的产品之一，它的主要功能是将声音采样存入计算机，或将数字化声音转为模拟信号播放，通常它还有MIDI音乐合成器和CD-ROM控制器，高档产品还具有DSP装置。声卡的典型产品为声霸卡系列。

语音合成卡方面国内已研制出汉语合成卡，它可将正文合成语音而播放。语音识别目前还没有相应成熟产品。

CD-ROM采用与激光唱片一样的技术，可将声音、图象等信息存入光盘用于访问。它的容量大，使用中无磨损，已成为多媒体的重要产品之一。目前MO技术的发展已产生了可读写的高速光盘驱动器，应用前景十分广阔。现在最大的应用市场是光盘节目(Title)。

3.2多媒体视频及压缩产品

视频卡可以将电视视频信号转换为数字信号，与VGA信号叠加后在VGA上显示。同时可以捕捉视频图像存盘或小窗口半动态连续捕捉视频信号。视频编码卡可将VGA信号编码为电视信号在电视上播放或录制到录像带上，根据不同的应用需求有多种不同档次的产品可供选择。

动态视频压缩卡可将全动态视频信号直接压缩并存入计算机中，计算机中的数据也可实时在VGA上回放。通常声音可以同步采样和回放。例如银河天影小金刚。静态图像压缩卡完成对图像的压缩，市场上产品较多，主要差别在压缩的速度及质量上。

专业视频卡可以用于视频非线性编辑，视频质量可达广播级。

3.3多媒体软件产品

视频特技编辑软件可以完成音视频编辑、特技制作、音视频管理、字幕叠加等多种制作功能，具有操作方便、功能丰富、效率高等优点，是新一代数字视频编辑工具。软件直接可以完成多种特技的制作，并且支持二维、三维视频特技效果。在专用硬件的支持下，以更高效的方式完全视频特技制作。支持SMPTE时码控制功能，可以控制多种专业视频设备。

多媒体应用系统制作工具是用来自动制作多媒体应用系统的工具，使应用开发摆脱程序设计以及众多多媒体产品的编程问题。不需编写程序使用工具即可完成应用系统的制作。

目前多媒体已经渗透到软件的各个领域，最主要的产品是多媒体数据库，它可以存贮和管理多媒体信息，为多媒体MIS系统的发展奠定了坚实的基础。目前新推出的数据库都支持多媒体信息，现在流行的数据库也相继推出了多媒体升级版。多媒体数据库的基本要求是管理图形图像、声音等多媒体信息，具有分布式特性并提供多媒体数据管理的工具。

4、多媒体应用领域及前景

多媒体涉及声音、图像、视频等与人类社会息息相关的信息处理，因此它的应用领域极其广泛，可以说已经渗透到了计算机应用的各个领域。不仅如此，随着多媒体技术的发展，一些新的应用领域正在开拓，前景十分广阔。这就是人们把多媒体技术称为继微机之后第二次计算机社会变革的原因。

作为MPC的标准配置的声卡和CD-ROM已经逐步成为普通PC机的基本配置，声卡和CD-ROM市场的扩大已使其价格具备了进入家庭市场的竞争力。目前多媒体节目(Title)包括电子图书、教学、游戏、专业信息等各种内容，在国外应用已经相当广泛。光盘技术的发展十分迅速，现在大容量、高速、可读写的光盘驱动器已经问世，随着技术的不断完善和市场的扩大，价格也会迅速降低，应用前景非常巨大。

虽然经过多年的努力，模式识别技术还没有满足人们对此的强烈要求，但是在诸如手写体识别、语音识别等方面已有产品上市。模式识别是一个非常有潜力的领域，手写体、语音、图像等识别技术的成熟将开创一个全新的应用领域。

图像压缩与视频处理技术、网络技术的相结合具有广阔的应用前景。图像压缩首先为图像的存贮、管理提供了一个高效的处理方式，存贮量减少几十倍。图像压缩与视频技术的结合使得计算机可以处理视频信号，并为家庭CD视盘打下了基础。与网络技术的结合使得可视电话和电视会议系统成为可能，并可大大减少通信的费用。

MIS(信息管理)系统一直是应用相当广泛的计算机应用系统。多媒体技术的发展已使多媒体MIS系统的开发成为现实，目前多媒体数据库以及各种多媒体制作工具都已推出。多媒体MIS系统除了处理数据、文字以及还可以处理图形、图像、动画、声音、录像等信息，必将会对MIS系统的应用带来一场革命。

在专业视频行业可以完成以下功能：

视频字幕机视频非线性编辑视频资料库

5、多媒体应用系统开发

多媒体技术集成了多个领域的尖端技术，产品涉及音频、视频、压缩等各个领域。因此对于应用领域巨大的多媒体应用市场来说不可能再建立在传统的程序设计方法上，需要有一种适合于大多数人方便使用的强有力工具的支持，才能够满足多媒体市场不断发展的需要。多媒体应用系统开发平台(以下简称平台)就是一种强有力高效的方式，它集成了应用系统制作、多媒体设备接口、多媒体信息编辑和数据库接口等功能，使用它就可以方便地制作出功能强大的多媒体应用系统而无需写程序。

使用多媒体制作平台是开发多媒体应用系统，从系统设计、制作到系统的维护过程都变得十分简单和方便。与通常程序设计相比它有以下三大特点:

·简单易学，无需专门软件背景知识

·系统制作及维护过程直观方便

·可靠性高

此外由于平台集成了多种多媒体硬件环境，因此可以方便地操作各种多媒体设备而无需对之专门学习。

目前多媒体制作平台最主要的应用领域是教育培训和信息咨询两大行业，，在国内外应用已相当普及。市场最大的是多媒体节目(Title)的制作，在国外已深入到家庭，无论是幼儿教育、中学、小学、大学，还是专业技术的教育培训都有很广阔的应用前景。信息咨询的应用领域更加广泛，从公众行业如交通旅游，到专业领域的信息咨询等方面应用前景也同样相当广阔。

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