计算机软件技术基础 第三版 课后习题答案.doc

第五章 多媒体与多媒体开发多媒体技术本身带有浓厚的边缘交叉性，它把比较成熟的图像处理技术、声音处理技术、视频处理技术以及三维动画技术等集成到计算机中，同时在它们之间建立了密切的逻辑联系。多媒体技术使计算机系统的人机交互界面和手段更加友好和方便，非专业人员也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真正紧密地结合起来，促进了信息处理技术的发展。与此同时，许多多媒体软件制作软件的出现，方便了软件的开发，使人们从用编码开发软件的方式转变为利用软件开发软件，这不仅仅是一种开发方式的改变，更重要的是开发软件的思维方式的改变，这也许是我们未来软件发展的方向。在下面我们结合多媒体软件的开发，将利用软件开发软件这种思想介绍给大家。 5.1 多 媒 体 5.1.1 什么是多媒体 所谓媒体，简单地说就是人们表达信息、传播信息和存储信息的手段和方式。这里很容易就可以找到许多例子，如报纸、杂志、电视、广播、光盘、计算机网络等。如果把这些媒体进行详细分析，就可以找出这些媒体藉以表达信息的一些基本元素： 文字(text)：文字有不同字体(Font)、大小(sizes)、格式(styles)等属性。计算机为我们提供了几乎无限的处理文字的能力。对文字而言，其最重要的属性有字体(如隶书、行书、楷书等)、字体的大小及字体的色彩三个。 图形(graphics)：指由点、线、面等几何元素所构成的各种二维、三维的图形。图形可以是黑白的也可以是彩色的。静态图像适用于逼真照片或要求精细细节的照片和图像，它一般由若干个点(像素)组成。图形又称矢量图形，是以一组指令的形式存放的，这些指令描述一幅图形中所包含的每个直线、圆、矩形等图元的位置、大小和形状。它的优点是可以对图中的每个部分分别进行控制，包括在屏幕上移动、任意放大、缩小、旋转等而不会破坏画面，缺点是当图形比较复杂时，显示所需时间较长。常见的图形制作工具有：FreeHand、CorelDraw、Visio等。 静止图像(still image)：指通过扫描仪、数码相机或者手工绘制得到的各种彩色或黑白的图像。与图形不同，图像由一系列像素点构成。静态图像是多媒体的一个重要组成部分，这种类型的图像中没有任何运动，是一幅“静止”图像如同一张照片。图像文件有多种格式，常见的格式有：BMP格式、GIF格式、JPEG格式、TAG格式、TIFF格式、PCX格式、PSD格式等。 动画(animation)：通过以每秒15到20帧的速度顺序地播放静止图像帧以产生运动的错觉。因为眼睛能足够长时间地保留图像以允许大脑以连续的序列把帧连接起来，所以能够产生运动的错觉。我们可以通过在显示时改变图像来生成简单的动画。制作动画的方法是以循环的形式播放几个图像帧以生成旋转的效果，并且可以依靠计算时间来获得较好的回放，或用记时器来控制动画。一般把动画分为两类：二维动画和三维动画。Adobe公司的Flash是常见的二维动画制作工具，Discreet公司的3DSMAX是目前最为常用的三维动画制作工具。除此之外，还有一些功能不很强大但使用比较简单的三维动画制作工具，如Cool3D、3DFX等。 视频图像(motion video)：如录像带上的节目、视频光盘(video disc)上的节目、电视、摄影机现场摄像等。视频图像是数字化的视频。视频能够极大地提高多媒体系统的表现能力。数字视频的数据量比较大，即使采用数据压缩的先进方法，视频图像仍然要占据大量的存储空间。在多媒体中可使用几种格式的视频图像，微软公司的Video for Windows (即AVI文件), Real公司的RealMedia(RM文件),苹果公司的QuickTime for Windows(即MOV文件)是比较常见的几种。 声音(audio)：也称音频，包括话音、音乐、各种动物、设备以及自然(如：风、雨、雷等)发出的声音。音频可采用多种不同的格式。Windows环境下最常用的音频格式是“波形文件”(WAV)(图5-1)。波形文件内有可重放的实际数字信息以及文件头，后者提供了分辨率及重放速率等附加信息。波形文件可存放任何类型的声音，只要这声音可被麦克风记录下来。 另外一种常用的音频格式是乐器数字接口，简称MIDI。MIDI格式是由乐器制造厂家制定的。MIDI格式不是声音的数字化形式，而是由用来描述每一乐符是如何演奏的信息构成的。MIDI格式的文件只存储音乐符号。MIDI音乐可以用一个序列产生出来，如图5-2所示。较流行的声音文件格式还有 MPEG-3，扩展名MP3,其压缩率大，文件大小适中,在网络可视电话通信方面应用广泛。网络上另一种常见音频格式是Real Audio，扩展名RA：这种格式以其强大的压缩量和极小的失真使其在众多格式中脱颖而出。和MP3相同，它也是为了解决网络传输带宽资源而设计的，因此主要目标是提高压缩比和容错性。这些元素及其组合表达了日常所接触到的各种信息。简单地说，这几种基本表述媒体组合而成的信息表述方式，就是多媒体。从计算机技术的角度来看，所谓多媒体，就是通过计算机技术，把文字、图形、图像、动画、音频、视频等信息表示元素集成起来而形成的一种新的数字化信息表示媒体。与其他媒体相比，多媒体具有以下一些特性： 集成性：“多媒体”一词来源于英文单词“Multimedia”，顾名思义，就是多种媒体，就是多种媒体的集成。多媒体是文字、图形、图像、动画、视频、声音等多种媒体的集成。 数字化：数字化是多媒体的一个重要特性。普通的录像、电视也是集成的，其中也有文字、声音、图像，但一般并不认为它们是多媒体，因为它们并不是数字化的。多媒体是数字化的媒体，可以通过计算机来进行处理、存储和网络传输。当然，数字化也带来了一个问题，这就是与非数字化信息的转换，如声音与数字化音频的转换、电视视频与数字化视频的转换、传统照片图像与数字化图像的转换等。 时间相关性：多媒体信息的另一个特点就是与时间相关，视频、声音、动画都是与时间相关的。多媒体应用开发中，必须考虑各个媒体时间上的同步。 交互性：其他媒体，如书、报、电视等，读者只能被动地接受信息，而不能输入信息。而在交互式多媒体中，用户可以输入信息，进行检索、编辑、录入，使得多媒体在教育、咨询、导游、远程医疗、娱乐等领域得到广泛应用。 数据量大：一般来说，多媒体信息的数据量都比较大。例如在Windows环境下，一段几十秒的声音，其WAVE文件就达几百KB甚至几MB。存储容量极大的光盘，一般也只能存储十几首歌曲。所以，一般都要对多媒体信息进行压缩。在多媒体技术中，信息的压缩、存储和传输占有极其重要的地位。5.1.2 多媒体的应用 多媒体集成了文字、图形、图像、视频、声音等，因而图文、声情并茂，信息量大，易于人们接受，因此在各个领域得到了广泛的应用。下面来探讨一下多媒体在一些方面的应用。教育、培训带有声音、音乐、图像、视频、动画的多媒体教育软件，可以使教学内容生动、形象、具体，这不仅可以更好地吸引学生的注意力，而且还可以加深学生的理解。比如，如果采用动画来演示抛物线，采用视频来讲述地理常识等，不但生动有趣，还可加深学生的理解，提高学习积极性和学习效率。现在市场上出售的大量多媒体光盘，如微软书架、大英百科全书等都是比较精致的典型的多媒体在教育、培训方面的应用。此外，多媒体技术的出现大大影响了传统的以校园教育为主的教育模式。当今的教育正逐步向更能适应现代社会的，以家庭教育为主的新教育模式的转变。通过网络、虚拟学校、虚拟图书馆，使人们即使在家中也能浏览到图文并茂的多媒体信息，接受教育，获取所需的新知识。演示系统多媒体信息的优势就在于“多”，多种信息的集成，图文并茂、声情并茂，能最大限度地抓住客户的心，在商品广告，导购方面有着无可比拟的优势。比如目前在众多银行和邮电部门正在使用的触摸屏多媒体导购系统，以生动有趣的图文深入地介绍了自己提供的各种服务，大大方便了顾客，并大幅度提高了服务质量和服务水平。电子出版物属于多媒体电子出版物的音乐CD、电影VCD，早已深入人心，成为人们日常生活的一部分。现在，各种各样的多媒体电子书籍、电子字典、电子地图等业已面世。比如在电子地图中，读者可以从中了解到某一地区的地理位置、人口分布、自然资源、当地的风俗习惯、方言等。需要注意的是，这种多媒体电子地图与原来的地图有着很大的不同：图文并茂并具有交互性还可以以不同的比例观看。企业应用 （1）企业形象宣传软件（用多媒体表达企业精神、理念、历史、主要成就）（2）企业新产品宣传软件(为客户展示新产品的造型、特点、功能)（3）企业产品多媒体说明软件（多媒体能直观、有效地教会客户使用产品）（4）产品导航软件 （5）商业计划演示（使用多媒体的图像、声音、动画来表达自己的商业计划）（6）展览及会议片头除了上述应用外，多媒体技术的应用还有许多方面。比如在旅游、交通、宾馆、商店等领域的高质量无人值守咨询服务；信息管理和办公自动化。此外，在视频会议，多媒体通信领域也有广泛的应用。总之，使用计算机的地方，就可以使用多媒体技术，就可以获得其丰富多彩的内容以及特有的强大表现力。5.2 多媒体计算机系统通过前面的学习知道，多媒体是由文字、图形、图像、声音、视频等多种信息表示媒体复合而成的数字媒体，在这当中，计算机技术起着核心作用，由计算机完成对多媒体信息的处理、保存和传输。本节将讨论多媒体计算机系统及其相关的一些知识。5.2.1 多媒体计算机系统多媒体系统就是可以交互式处理多媒体信息的计算机系统。一个完整的多媒体系统包括：多媒体硬件设备、多媒体输入/输出控制接口、多媒体操作系统、多媒体创作系统和多媒体应用系统。请参看图5.5所示。多媒体硬件平台除了普通计算机所拥有的硬件设备外，多媒体系统还必须要一些多媒体信息处理的硬件。例如音频处理方面的声卡、麦克风、音箱、CD机、电子乐器等；图像处理方面的普通显卡、具有3D功能的显卡；视频方面的电视卡、视频采集卡；用于数字图像输入的扫描仪、数码相机等。视频卡可以逐帧采集视频输入信号，还可以以PAL制式或NTSC制式输出视频信号。多媒体输入/输出控制与接口多媒体输入/输出控制与接口就是多媒体硬件的驱动程序，是多媒体系统中的重要组成部分。它控制多媒体硬件并完成多媒体硬件与操作系统之间的数据传输。多媒体操作系统操作系统是一个“大管家”，它管理着计算机系统的硬件资源和软件资源，所有的软件都是在操作系统的基础上运行的。多媒体操作系统提供了多个媒体之间的同步。PC机上的具有图形用户界面的操作系统Windows就是一个多媒体操作系统。对多媒体提供了极好的支持。 多媒体创作系统多媒体创作系统主要用来开发多媒体应用软件。多媒体技术是计算机技术与传统的影像技术相结合的产物。所以，多媒体应用的创作很大程度上取决于创意。为了大多数非专业人员也能方便的使用多媒体计算机、开发自己的多媒体应用系统，一个良好的多媒体创作系统一般应该具有良好的用户环境、方便的媒体输入、超媒体链接、易学易用等特性。比较常见的多媒体创作软件有：Authorware、Director、Flash、Toolbook等。多媒体应用系统多媒体应用系统主要是指面向最终用户的应用程序或演示项目。对于不同的领域、专业和应用需求，有不同的多媒体应用系统。比如用于教学的CAI(即计算机辅助教学)课件、产品演示系统、用于旅游的多媒体地理信息系统等。5.2.2 多媒体计算机MPC关于多媒体计算机(MPC)的定义，Lippincott和Rcbinsen在Byte杂志上曾给出了一个不太严格的定义，概括起来是：能综合处理多种媒体信息，包括文字、图形、图像、音频、视频、动画等，使多种信息建立联系，并且具有交互性的计算机系统。从中可以看出，多媒体计算机具有三大特征：集成性、交互性和数字化。集成性是指将多种媒体有机地组织在一起，共同表达事物，做到“声、文、图”一体化；交互性是指人机交互，即在播放多媒体节目时，人工能够干预，通过人机的交换信息来完成任务，不像电视机那样，只能被动地接受；数字化是指多种媒体中各个单媒体都是以数字化的形式存放在计算机中。多媒体计算机与传统计算机相比，显著的特点就是处理的数据量大，各种媒体要综合处理。图5-4给出了多媒体计算机中较为典型的配置。多媒体计算机的基本配置是：装有1G以上主频的中央处理器、256MB内存、40G硬盘、显示器、鼠标、键盘、串行并行接口、USB接口、MIDI输入/输出接口、游戏杆接口、CD-ROM驱动器、可接耳机或音箱的声卡等，如果要处理视频，则还需要有处理视频信息的视频头。由于多媒体计算机技术是因实际需要而产生发展起来的， 1990年由Microsoft、Philips、NEC等公司组织成立了MultiMedia PC Marketing Council、INC，并根据当时的PC机发展水平制定了多媒体PC机的基本标准MPC Level 1，对多媒体PC机及相应的多媒体硬件规定了必需的技术规格。因为PC机近年来有了很大的发展，该组织在1993年5月、1996年年初分别制定了MPC Level 2和MPC Level 3，随后在1996年底又制定了MPC Level 4标准，MPC Level 1和MPC Level 4的基本要点见表5.1所示。从表5-1可以看出，事实上MPC Level 1和Level 4是两个不同时代的标准。需要提醒读者注意的是，这里列出的MPC的两个标准，主要是为了让大家对MPC有一个大概的了解。由于MPC的标准制定时间比较早，再加上计算机软硬件技术的迅猛发展，目前在市场上已经找不到这么低配置的PC机了。但是一个多媒体计算机系统仍然需要所列出的多媒体外设和一个支持多媒体的操作系统，只是在性能上有了大幅度提高。5.3 多媒体技术与设备多媒体技术可分为几类：音频技术、视频技术、图像技术和存储技术。本节将介绍一些常用的多媒体设备，如声卡、显卡、视频卡、CD-ROM等。5.3.1 音频设备音频数字化技术是目前较为成熟的技术，声卡就是采用此技术而设计的，其主要功能就是实现模拟音频与数字音频之间的转换。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。要将模拟信号转换成数字信号，在捕捉声音时，就要以固定的时间间隔对波形进行采样，这个过程将获得波形频率，同时也捕捉到波形的振幅值，并决定了每个采样点存放的信息量。每个采样都对应于一个整数值，并将它存储起来。日后这批数据可重新生成原始波形。 音频采样包括三个重要的参数，即采样频率、采样数据位数和记录的声道数。采样频率是声音每秒钟采样的次数，所采用的频率等于波形被等分的份数。频率越高，声音质量越高，要求的存储量也越大。在采样过程中，不可避免会造成一些原始数据的丢失，这便是采样频率直接影响声音质量的原因。人耳的听觉上限在20kHz左右，目前常用的频率为11.025kHz、22.05kHz和44.1kHz。CD唱盘采样频率为44.1kHz，达到了最好的听觉效果。采样数据位数即每个采样点的数据表示范围，有8位、12位和16位，目前常用的是40位。每个采样点存放的信息数量是指采样点的测量精度。采样的信息量是通过将每个波形采样垂直等分而形成的，8位采样是指将每个采样划分为256等份，16位采样则分为65536等份。用来描述波形特性的垂直单位数量越多，采样越接近原始的模拟波形，当然要求的存储量也越大。声音通道的个数表明声音记录只产生一个波形(即单声道)还是两个波形(即立体声)，立体声听起来要比单声道的声音丰富，但需要两倍的存储空间。CD唱盘采用了双声道16位采样，采样频率为44.1KHz，达到了较高的水平。无论质量如何，数字声音文件都非常大。但以低采样频率生成的文件要比以高采样频率生成的文件小得多。用下面公式可推算出音频文件的存储空间：字节/秒=(采样频率*每个采样的位数)/8音频设备主要有声卡。PC机的设计者在规划PC机时并没有完全忽略音频功能，一开始就加入了最普通的扬声器，但是它发出的声音技术太差。如果一般的计算机加上一块声卡后，则可以录制、播放和加工语音信息；如果和CD-ROM驱动器一起使用，则通过一对音箱还可以代替CD唱机播放CD唱片；如果要录制自己的声音，则还需要配置一个话筒。声卡也叫音频卡，它是最常用到的多媒体设备，图5-5显示了不同的外部设备连到声卡上的方法。5.3.2 视频设备一般计算机都有标准的显示设备：显卡和显示器。显卡决定了显示器的显示模式，而显示器的性能反映了实际的显示效果。与电视机相类似，显示器也是使用CRT(即阴极射线管)来产生图像的。它有两种：彩色显示器和黑白显示器。显示器的性能参数主要有：点距、分辨率和垂直扫描频率。点距的大小是影响显示器显示清晰程度的主要因素。一般来说，点距越小，产生的画质就越细腻。分辨率是指屏幕上像素点的数目。例如800600的分辨率表示水平方向有800个像素点，垂直方向的像素点有600个。像素点越多，分辨率就越高，显示效果就越清晰。垂直扫描频率就是单位时间内画面的刷新次数。较高的刷新频率可以保证得到较稳定的画面。显卡也叫显示适配器，是视频显示系统中的一个重要设备。在PC机中，显卡插在主机板的扩展槽中，是系统与显示器的桥梁并控制着显示器的显示属性，如分辨率、颜色刷新频率等。显卡有CGA、EGA、VGA、SVGA几种。目前市场上多数是SVGA卡，大都有16MB以上的显存，至少支持256种颜色和1024768的分辨率。性能较好的显卡可以达到512MB显存、支持真彩色(即32位色)和12801024或者更高的分辨率并具有3D加速功能。如果不制作视频图像，那一个不错的显示器和一块性能良好的显卡就够用了。但如果要从电视节目、录像带或摄像机中获取自己的视频节目，则需要视频捕获卡(Video Capture Card)，常见的视频捕获卡能够抓取连续帧，并以AVI文件格式保存在硬盘上。性能较好的视频捕获卡带有硬件压缩功能或者软件压缩功能。此外，视频捕获卡通常还具有将视频信号与VGA信号叠加的能力，这样的视频信号可以通过普通显示器显示出来。第二种视频设备是视频转换卡，它可以把电视和计算机连在一起，将VGA信号转换成电视信号，这样就可以把计算机屏幕上显示的内容显示在电视屏幕上，以便于培训或演示。5.3.3 存储光盘前面曾经说过，多媒体信息的一个特点就是数据量大。一幅800600的真彩色图像，就需要几兆的存储空间，所以常常使用存储容量大、价格相对比较低的光盘来存储多媒体信息。光盘有两种：只读光盘和可读写光盘。其中可读写光盘又分为一次写入光盘和可多次读写的光盘。图5-8为光盘原理示意图。只读光盘就是通常所说的CD-ROM，这是最常见也最常用的光盘。CD-ROM的全称是Compact Disc-Read Only Memory(致密光盘只读存储器)。用户只能从CD-ROM光盘中读取信息，不能往其中写入信息。CD-ROM有多种标准，只要符合标准的光盘就可以在任何光盘驱动器中使用。在众多的标准中，比较有代表性的、比较常用的光盘标准有下面几种： 红皮书标准：这是最早的激光唱片(CD，Digital Audio)标准，由Sony公司和Philips公司于1982年制定。由于正式文本的封皮是红色的，所以称作红皮书标准。该标准是一个关于数字音频的标准，目前非常流行的音乐CD使用的就是这种标准。该标准采用音轨来记录音乐信息，每个音轨一首曲子，每个音轨间隔两秒钟。普通的CD-ROM光盘驱动器具有阅读音轨文件的能力。在Windows下，直接使用系统自带的媒体播放器，就可播放CD音乐。 黄皮书标准：1985年由Sony公司和Philips公司又联合发表了一本黄色封面的标准书，这就是黄皮书标准。在该标准中，光盘可以用来存储计算机数据信息。在光盘上可以同时存放音乐数据和计算机数据，但在同个轨道中，只能存放某一类数据。所以，常常可以使用普通的计算机光盘驱动器来播放音乐CD。该标准定义了数据的编码、解码和存储，并没有规定操作系统访问数据的方法。这可能会导致不兼容。于是，1987年，与此有关的一些公司，如Apple、Microsoft等公司齐聚High Sierra饭店，对黄皮书标准进行改进，形成了High Sierra标准。后来，改标准成为ISO-9660标准。这就是现在的CD-ROM标准。 橘皮书标准：可写光盘一直是人们孜孜以求的目标。1990年Philips公司发布了橘皮封面的CD-R标准。符合CD-R标准的光盘可以以多种标准的格式(如CD-ROM格式)写入数据，然后再用相应的光盘驱动器来读。CD-R标准中的一个主要特性就是多重写入，可以在不同的时间分多次写入数据。 白皮书标准：白皮书标准就是常说的VCD(Video CD)标准，现在市场出售的电影CD、MTV CD、卡拉OK CD就是这种标准。 DVD标准：1994年12月，飞利浦与索尼率先发表了“单面双层12cm高密度多媒体CD的格式与技术指标”文档，简称为“多媒体光盘系统”，次年一月，东芝公司则发布了功能相似的“超密度光盘系统”。自此，DVD出现两套标准竞争的局面。娱乐界与IT界都不愿意看到两个互不兼容的标准并存，在它们的压力下，飞利浦集团与东芝集团最终在1995年9月达成一致，正式确立共同的DVD标准：单面单层光盘为4.7GB容量，双面双层光盘可达到17GB；而DVD的名称含义包含两方面，“Digital Video Disc（数字视频光碟）”和“Digital Versatile Disc（数字通用光碟）”。 在基础原理上，DVD与CD技术是完全一样的。光盘采用符合阿基米德螺旋线结构的螺旋形渐进记录轨道，轨道上分布着记录二进制数据的凸起和凹槽（称为一个记录点）。工作时激光头发射出的激光准确聚焦在数据轨道上，由于盘片在工作过程中会高速旋转，激光束便会在凸起和凹槽轨道上反复移动，反射光的光强也就随之发生变化对DVD/CD而言，这种反射光变化的状态被定义为信号“1”；但当激光在数据轨道的凸起内部和凹槽内部移动时，反射激光的光强是稳定不变的，这种稳定的状态就被定义为“0”。数据便是根据这样的原则进行调制和解调，光存储系统由此实现完整的存储功能。但在细节上，DVD与CD存在明显的差异，DVD光盘的密度要大得多，数据轨道更密集，最小记录点长度也更短CD的轨道间距为1.6微米，最短记录点长度为0.83微米；DVD盘片的轨道间距只有0.74微米，最短记录点长度也缩短到0.4微米。这样在同样面积的光盘上，DVD允许容纳的数据记录点数量远高于CD技术，体现在容量上，就是DVD光盘拥有4.7GB的存储空间，而CD光盘只有区区650MB，二者的差距极其明显。再者，由于光盘内的数据记录点尺寸不同，对激光的聚焦精度要求也不一样，激光波长必须作相应的调整。CD技术使用780纳米波长激光，而DVD则改用650纳米波长激光，这两套系统因此互不兼容。 蓝光光盘：新一代光存储技术蓝光光盘(BD-ROM)技术采用波长为450nm的蓝紫色激光，而且蓝光光盘的盘片采用了新的0.1mm厚的光学透明保护层，以减少盘片在转动过程中，由于倾斜而造成的读写异常或错误的机会，这使得盘片数据的读取更加容易，并为极大地提高存储密度提供了可能。蓝光光盘盘片的轨道间距减小至 0.32mm，仅仅是当前DVD（采用红光）盘片的一半；而其记录单元凹槽（或化学物质相变单元）的最小直径是0.14mm，也远比当前DVD盘片的0.4mm凹槽小得多。蓝光光盘单面单层盘片的存储容量被定义为23.3GB、25GB和27GB，其中最高容量（27GB）高出现在流行的红光DVD单面单层盘片20多GB，足以存储超过2小时播放时间的高清晰度电视HDTV内容，或超过13小时播放时间的标准电视节目。HD-DVD光盘：HD-DVD同样基于405纳米蓝紫激光存储技术，它采用与现有DVD、蓝光光盘一样的螺旋状记录方式，但轨距也则DVD的0.74m缩小至0.34m或0.4m。HD-DVD盘片初步定为只读型及可复写型两种，只读型单面单层为15GB、单面双层为30GB；单面双层可复写型20GB、单面双层则为40GB。较DVD有较大提高，但相比蓝光光盘容量技术上差距还是不小。HD-DVD采用的影像压缩技术并不是MPEG2或 MPEG4，而是WMV-HD和H.264格式，与其相比最大优点在于高压缩比和低廉的专利费。HD-DVD保持了良好的兼容性，厂商也不必更换整条生产线，只需调整激光头和控制芯片，便可适用HD-DVD的要求。这样一来HD-DVD就结合了蓝光光盘高存储密度的优点，而且制造商不需要支付很高的专利费，就具有了很强的竞争力CD-ROM驱动器是多媒体计算机的一个关键部件。当一张CD-ROM盘片置入到CD-ROM驱动器里后，在软件的控制下，CD-ROM驱动器可以迅速读出保存在盘片上的信息。在PC机中，一条数据电缆将CD-ROM驱动器连接到主板的IDE口，实现了主机与外设之间的数据传送。CD-ROM驱动器的性能参数主要有两个：数据传送速率(Data Transfer Rate)和查找时间(Seek Time)。数据传送速率是指从CD-ROM到计算机内存的数据传送速率。MPC规范要求最小速率为150kbps(即每秒150千位)。人们常说的16倍速或40倍速便是指传送速率是这个最小规范的16倍或40倍。查找时间是指从发出指令到从CD-ROM上找到信息所需的时间。光盘驱动器除了这里提到的CD-ROM驱动器以外，还有读写光驱，除了可以读存储在光盘上的数据外，还可以在可写光盘(即CD-R)上写数据。这种读写光驱又称为刻录机。除了上面介绍的设备外，还有许多外围设备，它们对开发多媒体应用来说也是非常必要的。主要有用于生成数字图像的扫描仪、数码相机、数码摄像机；用于显示的触摸屏、全彩色LED/LCD、多媒体投影仪；用于彩色输出的彩色FAX机、彩色打印机、彩色复印机以及用于输入的光笔等。5.4 多媒体应用开发多媒体应用也是一种应用软件，对于应用软件的开发，在前面几章已经作了不少探讨，但是，由于多媒体信息自身的特殊性，虽然软件开发的原则也同样适合于多媒体应用软件的开发，但是多媒体应用的开发与普通软件的开发并不完全相同。下面来讨论一下如何进行多媒体应用软件的开发。5.4.1 多媒体应用软件的制作过程多媒体技术可广泛用于出版、教育、咨询、导游、娱乐、演示等方面，其应用程序的开发是一项全新的、技术性很强的工作，与传统的开发计算机应用程序方法不同，是一种现代计算机应用软件开发与创意相结合的崭新制作方式，也是人们正在实践与探索的研究课题。多媒体应用程序制作一般要经过项目的需求分析、脚本编写、软件结构设计、采集和制作多媒体素材、代码编写、运行测试等几个环节(图5-8)，最后才能完成一个多媒体应用程序的制作。需求分析多媒体应用程序是计算机多媒体技术与艺术创作相结合的产物，系统的制作需要结合多方面人才，如电脑美工、软件人员、文字编辑、外语翻译、音乐家等。这些人才需要有创意，能突破单调的思考模式，这样才可能设计出使用友好、界面美观、逻辑严谨、语言文字流畅、各具特色、引人入胜的多媒体应用程序。需求分析阶段要有信息需求方和多媒体项目制作方共同参加，通过反复讨论协商，对多媒体应用程序的表现主题、内容、规模、查询方式、设计风格等有深入细致的分析，并做出尽可能详尽的描述，进而完成“需求分析报告”。脚本编写对多媒体应用开发来说，脚本就相当于电影的剧本，是多媒体产品开发制作的一张蓝图，它描述所有的可见活动，并给出台词，及系统的功能要求。脚本的编写是一项创作活动，对最终多媒体产品的成功起决定性的作用。对脚本作者来说至少有两个方面的要求：1) 较高的创意才能；2) 对多媒体计算机的表现能力有深刻的理解。另外，脚本作者还应对创作主题、用户的需求等有很好的理解，在这些前提下，脚本作者才可能编写出优秀的多媒体应用程序的脚本。一个好的脚本可以大大减少多媒体项目后续制作阶段的工作量。脚本分析及软件结构设计多媒体应用程序制作者拿到脚本后，首先要确定的是项目类型，即确定软件的应用类型，属于图书出版、教育或培训型，还是演示、查询型等。这对软件结构设计有很大影响。图书出版型是多媒体技术与光盘相结合，使用CD-ROM作为产品介质，充分利用图文声等多种媒体来表现主题，并根据人们的思维及阅读习惯具备跳转、检索、导航等一般图书不具备的功能。教育或培训型是在传统CAI的基础上扩展了多媒体的表现功能，首先要强调交互能力，图文并茂，具备动画功能，富有知识性和趣味性，一般使用开发工具来制作，是多媒体应用的又一重要领域。演示型，需要图、声、背景音乐、文并茂，可以产生分支结构，具有循环演示功能。高档的演示系统一般应具备全屏幕动态视频的表现功能。查询型，具有查找功能，需要定位、比较、计算，由此产生数据传输，一般与数据库相连，将多媒体信息作为特殊字段处理。明确项目类型之后，便可进行项目的软件结构设计，这是产品设计的关键阶段。首先完成项目的整体设计、信息类型划分、内容定义、层次结构关联及最终表现方式等，完成整个项目的总体设计框图，而后完成各个画面的详细设计，包括确定图像和各种按钮的位置和尺寸，选择背景图像，对子画面的文字进行版面设计，完成动画与声音的同步设计，根据画面内容设计解说词及背景音乐等各个部分的软件结构设计。采集、制作多媒体素材本阶段将完成多媒体项目中所需要的全部素材的收集和加工制作。对于应用程序制作者来说，多媒体数据的引入又是一个关键问题，即如何对项目中众多类型数据进行管理，包括文本、图像、声音、动画和视频文件等。在多媒体项目中，不同类型数据文件的收集方法和所需的软硬件环境是不同的。对于文本文件，一般是通过字处理软件录入并编辑的，要考虑的问题是中文，还是外文；使用已有文本文件时的数据文件格式转换问题；对于声音文件，一般是通过声卡录制的，而后可用声音卡或Windows系统提供的工具进行修改、编辑；对于图形、图像，可采用电脑绘制，视频卡采集或扫描等方式得到。对于动画文件，可采用二维或三维的专门动画制作软件来制作，或用含动画制作功能的多媒体创作工具来制作。根据软件的结构及各画面的设计进行多媒体素材的收集与制作是项目制作的基础，关于文本、图形图像、音频、视频、二维、三维动画的制作将在下面详细介绍。产品制作确定了项目应具有的内容、结构、特性、界面及用户使用方法之后，就要开始产品的制作，即编写多媒体应用软件。在Windows环境中进行多媒体应用程序的制作，大致有两类方法，即用程序设计语言制作和用创作工具制作。使用程序设计语言开发多媒体产品，首先要熟悉Windows环境，最好能利用其多媒体的扩展功能，这在项目的设计上有很高的灵活性，应用范围广。但缺点是编程复杂、需要有较高的技术和技巧。如使用Visual C+、Visual Basic或其他编程语言来创作自己的多媒体软件；或将各媒体的设备驱动程序装配好，在编程过程中只需使用MCI(媒体控制接口)，来直接调用各媒体的文件，而不用考虑其存放的格式。使用创作工具制作多媒体产品是流行的设计方法，其优点是容易使用，开发周期短，具有可预见性及一定的可靠性，适用于非专业编程人员。只有在创作工具完成不了特定产品的设计要求时，才采用程序语言设计的方法。产品测试这是多媒体应用程序制作的最后环节，要请有关领域的专家和用户对最终产品进行核实。针对存在的缺陷，进行必要的调整，甚至修正，并对最终产品进行功能和性能两个方面的测试，存在的问题要立即修改，直到产品符合最终的设计需求。5.4.2 多媒体数据的准备多媒体应用程序与一般的计算机应用程序一个很大的区别就是事前需要大量的多媒体数据的采集和准备工作。这些媒体数据的准备根据多媒体应用程序的设计而不同，但都不外乎前面所介绍的正文、图形、图像、动画、视频图像和声音等几种媒体的准备。文本数据的准备文本信息的内容包括：字符本身；字符属性：字体、字号和颜色等；文本信息的层次结构：总标题、一级标题、二级标题和正文等；超文本(hypertext)链接，即嵌入或链接包含多媒体信息的对象。文本信息的准备方式有两种：一是利用字处理软件Word等键入排版；二是扫描印刷品，并进行字符的识别，如使用OCR(Optical Character Recognition，光学字符识别)软件。图表处理利用图表，如直方图、饼图等可以使信息更加直观、形象。在很多时候，把图表添加到多媒体应用中是一个不错的想法，譬如在制作用于演示的多媒体应用时，更是如此。此外，电子表格还允许加上特别的注释和图表。许多电子表格软件都提供了强大的图表生成功能。人们可以直接使用它们所提供的处理能力。比较常用的电子表格软件有Excel等。声音信息 通常声音用一种模拟的连续波形表示，它描述了空气的振动。计算机中所处理的音频数据是将模拟信号转换为数字信号，即捕获声音时，以固定的时间间隔对信号进行采样，即可得到数字化的音频信息。音频数据的获取有如下两种方式：自行创作并录制声音或购买现成的音乐产品，即用CD-ROM来播放。自行创作并录制声音，如培训软件当中的一段解说词，需要有赖于编辑声音的软件及在PC机上加装声卡。多媒体的音频可以在纯粹为音响处理的软件中制作，也可以在某些多媒体编辑软件上制作。而“编导”(MM Director)可以同时允许从MIDI或其他软件输入音频，它还提供已制作好了的基本音频给用户直接取用，如鸟叫声、直升机降落声、机关枪等三十几种声音。编制音频的软件，常见的有Goldwave、Sonar、Sound Forge等。图形的制作图形包括二维(2D)及三维图形(3D)两种。制作2D图形较常见的软件包括Illustrator、Visio、Painter、Freehand。尤其是加拿大Corel公司开发的Windows环境下的CorelDraw软件更是号称“所有图形的解决方案”。3D绘图软件常见的有AutoCAD、3D Studio Max、Maya、Lighthouse等。图像的生成和处理 图像可细分为单帧静态图像和多帧动态图像(影片)，图像的获取有如下几种方法：1) 创建。使用各种图像编辑工具来创建单帧静态图像，这些工具常见的有Photoshop、PhotoStyler等。他们和绘图软件有许多地方类似，但在画质上较为讲究，功能也较多些。增加的功能包括增加颜色的选择，如15 bit或24 bit的颜色深度，并增加了光源、调色等功能。2) 扫描。利用扫描仪及其接口卡和配套软件，PhotoStyler将照片或平面图片数字化为单帧静态图像。3) 抓帧。利用摄像机及视频捕获卡以及相应软件工具将视频画面转化为多帧动态图像。编辑视频软件常见的有Quick Time、Animator Pro、Premeire、友立绘声绘色等。4) 拍摄。有了数码相机，许多问题都变得简单多了。可以像使用普通照相机一样，用数码相机来拍摄看到的人、物、景等。与普通相机不同的是，数码相机不需要胶片，直接保存成数字格式，可以直接使用计算机来对数码相机生成的图像进行各种各样的处理。动画三维动画软件是一门利用计算机来实现三维几何造型和动画制作的技术，它是在二维造型的基础上发展而来的。三维造型通常包括了线架模型、表面模型和实体模型三大类，实体模型的三维表现性最强。20世纪90年代，由于复杂光照模拟技术的采用，三维软件产生的图形真实感更是达到了近乎以假乱真的效果，在影片泰坦尼克号、侏罗纪公园、勇敢人的游戏、谁害死了兔子罗杰中已经看到了这种效果。目前制作三维动画最常用的软件是美国Discreet公司的3D Studio Max这家公司还推出过二维动画软件Animator Pro和三维建模软件AutoCAD。3DSMAX可以建立高分辨率的3D模型、选材、着色投影以及动画处理和超强的后期制作剪辑。它不需要特别的专业知识，只要具备简单的几何知识和摄影常识即可。3DSMAX基本组成如图5-9所示。5.4.3 多媒体开发工具与平台当多媒体素材全部准备好以后，就可以进行多媒体应用程序的制作了。在制作多媒体应用程序之前，有一个问题需要考虑：准备采用什么开发平台进行制作，即采用什么样的工具将准备好的多媒体素材有机地串连起来。一般来说，开发多媒体应用程序与开发传统应用程序不同，不再是以程序设计为主，而是以创作为主。如果仍完全采用传统方法编程，不但开发起来费时费力，而且效果也不会太好。当然使用有些工具，仍然需要一定量的编程。创作软件创作软件的优点是简单，在一个创作环境里开发多媒体应用几乎不要求编程，只需要一条或几条命令便可以完成任务。而且同一种创作软件开发的多媒体应用的接口规范都一样，用户容易接受，使用和维护也方便。但是创作软件缺乏灵活性，尤其表现在对系统资源的访问上。比如有些创作软件缺乏与数据库的接口、没有模拟量/数字量的处理、缺乏交互方式的数据输入等弊端，而这些弊端创作软件本身是无法解决的。 这类软件适合开发展示、咨询服务、服务指南、产品演示、辅助教学等多媒体应用程序，它们在技术上没有特殊的需求，只是将搜集来的多媒体素材按事先编排好的脚本顺序表现出来即可。多媒体创作软件依照组织方式与安排数据的系列大致上可分成三类：(1) 以卡或页为基础的创作软件这类软件中，文件与数据是用如书的一页或一叠卡片来组织的。这类系统最适合制作一系列类似的文件、一堆卡片式的数据或百科全书这类的系统如ToolBook便是用书(Book)及页(Page)来组织的。(2) 以图标为基础，基于事件的创作软件这类软件中数据是以对象或事件的顺序来组织的，并且以流程图为主干，将各种表示图表、声音、控制按钮等的图标(Icon)像搭积木似的一个个放在流程图上，形成完整的系统。这类创作软件大多是先利用其他软件制作出多媒体素材，然后用该编辑软件做集成和组织的工作。这类软件最著名的是Macromedia公司推出的多媒体开发工具Authorware，由于它具有强大的创作能力、简便的用户界面及良好的可扩展性，所以深为广大用户的欢迎，成为应用最广泛的多媒体开发工具，一度被誉为多媒体大师，广泛用于多媒体光盘制作等领域，主要特点是：Authorware是基于图标（Lcon）和流线（Line）的多媒体创作工具，具有丰富的交互方式及大量的系统变量的函数、跨平台的体系结构、高效的多媒体集成环境和标准的应用程序接口等。可用于制作网页和在线学习应用软件。(3) 以时间为基础的创作软件这类软件中数据或事件是以时间顺序来组织的。动画顺序的排列是以帧(frame)为单位，如Flash当中有时间轴Timeline， Director中有分镜表(Score)。这些都好像电影中的一张张连在一起的底片一样，可以依顺序来放映节目。这类中常用的软件有Director和Flash，其中以Flash最受用户和开发者欢迎Flash是有美国的Macromedia公司于1996年6月推出的优秀网页动画设计软件。最新版本为Flash9.0。它是一种交互式动画设计工具，用它可以将音乐、声效、动画以及富有新意的截面融合在一起，以制作出高