第1章 多媒体技术概述
多媒体技术基础及应用（第2版）
刘立新、刘真编著
第1章 本章主要内容
基本概念
1. 多媒体技术(Multimedia)
多媒体技术就是计算机综合处理多种媒体信息，如文本、图形、图
像、动画、声音和视频等，使多种媒体建立连接，集成为一个具有交
互性系统的技术。
2. 计算机辅助教学(CAI)
CAI全称计算机辅助教学(Computer Assisted Instruction)，是指利
用计算机帮助教师进行教学或指计算机在教育领域的广泛应用，包括
在教学、研究和管理中以各种方式使用计算机。
3. 多媒体CAI课件
多媒体CAI课件是一种教学系统，它的主要功能是教学功能，所以包
括课件中的教学内容及其呈现，教学过程及其控制应有教学目标。
常见媒体元素
常见媒体元素
文本分为非格式化文本文件和格式化文本文件。
非格式化文本文件：只有文本信息没有其他任
何有关格式信息的文件，又称为纯文本文件或
ASCII码文件。如“.TXT ”文件。
格式化文本文件：带有各种文本排版信息等格
式信息的文本文件。如“.DOC ”文件。
反映字符的有字体(Font)、字形(Style) 、字号
(Size)以及位置(Align)。
常见媒体元素
图形（Graphic）一般指用计算机绘制软件制作
的画面，如直线、圆、圆弧、矩形、任意曲线和图表
等。
图形的格式是一组描述点、线、面等几何图形的
大小、形状及其位置、维数的指令集合。
在图形文件中只记录生成图的算法和图上的某些
特征点，因此也称矢量图。用相应的软件生成的图形
文件，图形的记录格式从其扩展名中就能判断出来。
如：CAD的扩展名为:dwg; 3d MAX的扩展名为: 3ds;
桌面出版软件扩展名为：wmf；Falsh动画软件扩展名
为:fls; illustrator扩展名为：AI。
常见媒体元素
图像（Image）是指由影像输入设备捕捉的实
际场景画面，或以数字化形式存储的任意画面，更
接近于实际。
静止的图像是一个矩阵，阵列中的数字用来描
述构成图像的各个点（称为像素点 pixel ）的强度
与颜色等信息。
这类图像文件一般由像素点组成。如有位图文
件（ bmp ），数码像机的JPG（JPEG），图像
编辑软件生成：psd、PCX、Gif、Tiff等各种流行
的图像格式。一般数据量都较大。
常见媒体元素
图像处理时要考虑三个因素：
屏幕分辨率：显示器屏幕上的水平与垂直方向的像素个数。
图像分辨率：数字化图像的大小，即该图像的水平与垂直
方向的像素个数。
图像深度（也称图像灰度、颜色深度）数字位图图像中每
个像素上用于表示颜色的二进制数字位数。
显示深度：表示显示器上每个点用于显示颜色的二进制数
字位数。
若显示器的显示深度小于数字图像的深度，就会使数字
图像颜色的显示失真。
常见媒体元素
常见媒体元素
数字音频（Audio）可分为波形声音、语音和音乐。
波形声音实际上已经包含了所有的声音形式，它
可以将任何声音都进行采样量化，相应的文件格式
是WAV 文件或VOC文件。
语音也是一种波形，所以和波形声音的文件格式
相同。
音乐是符号化了的声音，乐谱可转变为符号媒体
形式。对应的文件格式是MID 或CMF 文件。
常见媒体元素
计算机音频技术根据人的听觉器官的特点，对音
频信号加工后，包括声音的采集、数字化、压缩/解
压缩以及声音的播放。
影响数字声音波形的质量主要因素有：采样频率、
量化位数和声道数。
采样频率（sampling rate）是将模拟声音波形转换
为数字时，每秒钟所抽取声波幅度样本的次数，单
位是Hz（赫兹）、KHz。
量化位数（也称量化级）是每个采样点能够表示的
数据范围，经常采用的有8位、16位。
例如，8 位量化级表示每个采样点表示28=256 个不
同量化值，而16 位量化级则表示216=65536 个不同
的量化值。
常见媒体元素
声道数为记录声音时，如果每次生成一个声道数
据，称为单声道；每次生成两个声波数据，称为立
体声（双声道）。
目前高档音响可制作出48声道、64声道高保真
节目。
数字音频的存储量：
可用以下公式估算声音数字化后每秒所需的存
储量（未经压缩的）。
存储量 = 采样频率×量化位数÷8
使用双声道，存储量再增加一倍。
动画是活动的画面，实质是一幅幅静态图像的
连续播放。动画的连续播放是指时间和图像内容上
上的连续播放。
计算机设计动画有两种：一种是帧动画，一种
是造型动画。
帧动画是由一幅幅位图组成的连续的画面，就如
电影胶片或电视视频画面一样要分别设计每屏显示
的画面。
造型动画是对每一个运动的物体分别进行设计，
赋予每个动元一些特征，然后用这些动元构成完整
的帧画面。动元的表演和行为是由制作表组成的脚
本来控制。存储动画的文件格式有FLC、MOV等。
常见媒体元素
视频是由一幅幅单独的画面序列（帧frame）组成 ，这
些画面以一定的速率（fps）连续地投射在屏幕上，使观察者
具有图像连续运动的感觉。
视频文件的存储格式有AVI、MPG、MOV等。
全世界三大模拟电视技术标准主要有NTSC制、PAL制
和SECAM制以及两种高清数字电视DVB、HDTV 。
NTSC 制标准由美国1953年制定。为30fps，每帧525行，
隔行扫描，宽高比4:3, 扫描频率60Hz。北美、日本采用。
PAL 制标准由西德1962年制定，为25fps，每帧625行。隔
行扫描，宽高比4:3, 扫描频率60Hz。中国和西欧大部份采用。
SECAM制标准由法国1965年制定。与PAL制不同是对彩
色信号的处理方式不同。法国和非洲采用。
数字电视技术标准有DVB、HDTV，视频传输信号可达
1920×1080i，宽高16:9, 每帧扫描1000帧以上。音频上欧洲
和日本音频采用 MPG2，美国采用AC－3。
大量使用数字压缩技术编码和解码。
常见媒体元素
媒体类型
多媒体技术的关键技术
多媒体的关键技术
图像、动画、视频和音频等数字化后数据量是非
常大的。
一幅640X480分辨率的真彩色图像，数据量约为
／帧；
视频(运动图像)，要以每秒30帧的速度播放，则视频
信号的传输速度为／s, 那么一张650MB的
CD-ROM光盘，只能播出约23秒钟节目。
数字化处理的关键技术问题－数据压缩
选用合适的数据压缩技术，有可能将字符数据量
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。
如今已有压缩编码/解压缩编码的国际标准JPEG
(静态图片) 和MPEG-II、III（视频压缩技术） 。
多媒体数据压缩技术
多媒体网络通信技术
多媒体存储技术
多媒体存储技术主要是指发展最快光存储技术。
利用数据压缩技术，在一张CD-ROM光盘
650MB上能够存取74分钟全运动的视频图像或者十
几个小时的语言信息或数千幅静止图像。
一张CD-R DVD 光盘。
SONY公司的Blu-ray蓝光HD DVD光盘单面单层
25GB, 双面双层50GB。与此同时，华纳、东芝公
司放弃了HD DVD格式技术。全世界统一技术采用
SONY公司的蓝光HD DVD技术标准。
大多数具有多媒体处理能力的计算机采用专用
的音频和视频数字处理芯片（DSP） 。DSP一种是
固定功能的芯片；另一种是可编程的数字信号处理
器（DSP）芯片。产品有了一定的标准化。
多媒体输入与输出技术
多媒体输入/输出技术：
媒体变换技术：是指改变媒体的表现形式。如视
频卡、音频卡（声卡）都属媒体变换设备。
媒体识别技术：是对信息进行一对一的映像过程。
例如，语音识别技术和触摸屏技术等。
媒体理解技术：是对信息进行更进一步的分析处
理和理解信息内容。如自然语言理解、图像理解、
模式识别等技术。
媒体综合技术：是把低维信息表示映像成高维的
模式空间的过程。例如，语音合成器就可以把语
音的内部表示综合为声音输出。
多媒体系统软件技术
超文本语言（HyperText
Maker Language ）是一种新
颖的文本信息管理技术，它
提供的方法是建立各种媒体
信息之间的网状链接结构，
这种结构由节点组成。
对超文本进行管理使用
的系统称为超文本系统。也
即浏览器，或称为导航图。
若超文本中的节点的数据不仅可以是文本，还
可以是图像、动画、音频、视频，则称为超媒体。
多媒体个人计算机MPC系统简介
多媒体计算机是指能够综合处理多种媒体信息
的计算机。
MPC = PC＋CD-ROM＋声卡＋显示卡＋多媒体操
作系统（最好用独立的声卡和显卡）
MPC 配置特点：
(1) 一个功能强大，速度快的CPU；
(2) 大容量的存储器空间；
(3) 高分辨率显示接口与设备；
(4) 可处理音响的接口与设备；
(5) 可处理图像的接口与设备；
(6) 可存放大量数据的配置等。
多媒体个人计算机MPC系统简介
独立的声卡独立的显卡
多媒体应用软件 第八层
软件系统
多媒体创作软件 第七层
多媒体数据处理软件 第六层
多媒体操作系统 第五层
多媒体驱动软件 第四层
多媒体输入/输出控制卡及接口 第三层
硬件系统多媒体计算机硬件 第二层
多媒体外围设备 第一层
多媒体计算机系统组成结构
多媒体计算机系统硬件组成结构
多媒体计算机系统硬件组成结构
声卡由声源获取声音，并进行模拟/数字转
换或压缩，而后存入计算机中进行处理。声卡
还可以把经过计算机处理的数字化声音通过解
压缩、数字/模拟转换后，送到输出设备进行
播放或录制。
视频卡采集来自输入设备的视频信号，并完
成由模拟量到数字量的转换、压缩，以数字化
形式存入计算机中，数字视频可在计算机中进
行播放。
多媒体计算机系统硬件组成结构
多媒体软件系统包括：
⑴多媒体系统软件：多媒体驱动软件和多媒体操作系统 ；
⑵多媒体支持软件(开发工具)：多媒体数据处理软件和多媒体
创作软件；
⑶多媒体应用系统
在多媒体计算机系统中应用的软件
多媒体素材制作软件
文本编辑
图形与图像处理
音频编辑
视频编缉
动画编辑
多媒体著作工具
Authorware
Director
多媒体软件编程技术
在多媒体计算机系统中应用的软件
MPC对系统工作环境的要求和发展趋势
硬件系统的要求：
•在配置MPC时应该具备大容量的硬盘；
•具有快速数据处理和传输能力的CPU和PCI总线；
• 建立更大的高速缓存区以提高微机的运行速度，
内存一般在1GB以上；
•高分辨率的图形、图像显示。图形显示卡要有高
的分辨率和存储容量；
•高质量的声卡和音响设备。为了声音的采集和回
放具有较好的音质，应该采用具有采样频
率和16位或32位采样位数的声卡。
软件系统的要求 ：
(1)多媒体操作系统
实时任务调度、多媒体数据转换和同步控制机制
多媒体设备的驱动和控制图形和声像功能的用户
接口。
(2)多媒体数据库及其管理系统
多媒体数据的特点
面向对象数据库的研究
多媒体数据库的数据模型
多媒体数据库检索与查询
MPC对系统工作环境的要求和发展趋势
多媒体计算机常用存储设备
1．激光存储器光盘存储技术
包括存储容量、数据传输率(倍速)、平均存取时
间、接口标准等。
按照光盘系统的读写能力，分为三类：只读型、
一次写入型、可重写型。
①只读型(CD-ROM)
CD-ROM光盘的内容是在制作光盘时写入的，
用户可CD-ROM读取信息，而不能往盘上写信息
②一次写光盘系统(CD-WROM)
一次写多次读光盘系统中的光盘，只读光盘。
③可重写型(Rewriteable或Erasable)
可重写型光盘像磁盘一样具有可擦写性。
2．活动存储器
大容量活动存储设备按性能分为3类:
移动硬盘、可写光盘及闪盘类。
多媒体计算机常用存储设备
3．新型存储模式
NAS(Network Attached Storage)称为网络附加存
储，被定义为特殊的专用数据存储服务器。NAS可用
于任何网络环境中，主要特点是：独立于操作平台，
各种类型文件共享，主服务器和客户端可非常方便地
从NAS上读取任意格式的数据。
SAN(Storage Area Network)存储局域网，是以数
据存储为中心，采用可伸缩的网络拓扑结构，通过高
速率的光通道直接连接，提供SAN内结点间的多路数
据交换。数据存储管理集中且在相对独立的存储局域
网内。最终，SAN将实现在多种操作系统下最大限度
的数据共享和数据优化管理，以及系统的
无缝扩充。
数字压缩存储技术标准
MPEG-1标准：MPEG-1诞生于1991年，主要是为了
适应在数字存储媒体如CD-ROM上有效地存取广播视
频信号而制定的标准。CD－ROM驱动器的数据传输率
不会低于150KB/s＝
会低于650MB，MPEG－1算法就是针对这个速率开发
的。 MPEG-1标准的压缩比可高达1:200。 其播放质
量可以达到家用录像机的水平。
MPEG-2标准：MPEG-2标准诞生于1993年。MPEG-2能
使图像能恢复到广播级质量，高清晰视频光盘DVD就
是采用的这种标准。DVD存储的信息量为、
、甚至是50GB。
数字压缩存储技术标准
多媒体技术的应用
多媒体技术已在商业、教育培训、电视会议、
声像演示等方面得到了充分应用。
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。
对该网络及其设备的研究和网上分布应用与信
息服务研究将是热点。
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的
处理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：各类标准的研究将
有利于产品规范化，应用更方便。它是实现多媒体
信息交换和大规模产业化的关键所在。
多媒体技术的发展方向
4、多媒体技术与相邻技术相结合，提供了完善的
人机交互环境。多媒体仿真智能多媒体等新技术层
出不穷，扩大了原有技术领域的内涵，并创造新的
概念。
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。多媒体虚拟现实与可视化技术需要相
互补充，并与语音、图像识别、智能接口等技术相
结合，建立高层次虚拟现实系统。
多媒体技术的发展方向
多媒体CAI课件制作
• 多媒体CAI课件开发环境
• 多媒体CAI课件设计原则
• 多媒体CAI课件制作流程
多媒体CAI课件开发环境
1. 硬件环境
多媒体CAI课件制作的硬件设备主要包括多媒体计算机、扫描
仪、数码相机、数码摄像机、U盘等设备。
2. 软件环境
多媒体开发工具一般可分为多媒体创作工具和多媒体编辑工具，
常常在实际中同时使用数种工具软件进行制作。
多媒体CAI课件设计原则
一致性
适应性
清晰性
跳转性
易学易用性
多媒体CAI课件制作流程
需求分析
脚本设计
素材准备
制作作品
调试完善
多媒体CAI课件美化
对象的布局
色彩运用
文字与用语
声音元素
多媒体CAI课件优化
教学流程的优化
素材选择的优化
函数代码的优化
多媒体CAI课件使用环境
• 基本使用环境
• 投影仪
基本使用环境
1. 多功能教室
一般来说，多功能教室内都有投影仪、大投影屏幕、实物视频
展示台、多媒体计算机、音响、中央控制台等设备。通常是以中
央控制台为中心，将计算机、投影仪、视频展示台、音响等输入/
输出设备连接起来，实现对声音、视频信号的快速方便的切换。
基本使用环境
2. 多媒体网络教室
多媒体网络教室主要包括学生计算机若干台、教师计算机、服
务器、网络交换设备等，当然也可以配置投影仪等设备。在多媒
体网络教室内，由于每一台计算机之间都可以相互通信，所以它
是多媒体CAI网络课件运行的良好环境。
投影仪
1. 投影仪的性能指标
亮度
对比度
分辨率
均匀度
投影仪
2. 投影仪的使用
首先，在开机之前，投影仪需要稳定地放置，使用环境需要远
离热源。其次，投影仪开机后，一般需要10秒以上的时间投射画
面才能够达到标准的光亮度。最后，使用投影仪时，根据不同的
使用环境需要对机器进行一下必要的调整。
视频展示台
视频展示台也称为实物投影仪，它能够将要展示的物体直接
投影到大屏幕上，它最大的特点就是真实性和直观性
。
谢谢大家！
