第一章 数字媒体技术导论

数字媒体技术导论华中师范大学清华大学出版社2023/3/311第一章数字媒体技术概论1.1媒体及特性媒体概念媒体特性1.2数字媒体及特性数字媒体概念数字媒体特性数字媒体传播模式1.3数字媒体技术的研究领域数字媒体内容产业数字媒体技术发展趋势数字媒体技术研究领域数字媒体应用领域2023/3/312主要内容2023/3/3131.1媒体及特性媒体，有时候也被称媒介或媒质。媒体包括多种含义。媒体是一种工具，包括信息和信息载体两个基本要素。一张光盘不能称为媒体，只有记录了信息，并可进行信息传播时才称为媒体。2023/3/314媒体概念媒体的英文单词是medium，源于拉丁文的medius，其含义是中介、中间的意思，常用复数形式media。同时，媒体又是信息交流和传播的载体。媒体包括两层含义：（1）传递信息的载体，称为媒介，是由人类发明创造的记录和表述信息的抽象载体，也称为逻辑载体，如文字、符号、图形、编码等。（2）存储信息的实体，称为媒质，如纸、磁盘、光盘、磁带、半导体存储器等。载体包括实物载体、或由人类发明创造的承载信息的实体，也称为物理媒体。2023/3/315媒体分类媒体依据信息划分具有不同表现形式。按照人的感觉，媒体可分为视觉媒体、听觉媒体等；按照信息的表现形式，媒体可分为语言媒体、文字媒体、音乐媒体、图形媒体、动画媒体和视频媒体等；按照信息的种类，媒体可分为新闻媒体、科技信息媒体、生活媒体等。2023/3/316媒体分类（续）媒体依据信息的载体不同又有不同分类。按载体的种类不同，媒体可分为报纸、信件、、计算机、网络等；按照不同应用方式，媒体可分为印刷媒体、幻灯、电影媒体、广播电视媒体、计算机媒体、计算机多媒体、网络媒体等。按照媒体产生的时间和历史，媒体又可以分为新媒体和旧媒体（也有人说是传统媒体）。按人们对载体的心理承认度，媒体又可分为时尚媒体和传统媒体。按载体的传播范围，媒体又可分为个人媒体和大众媒体。2023/3/317媒体分类（续）国际电信联盟（InternationalTelecommunication，ITU）从技术的角度定义媒介（Medium）：感觉表述表现存储传输2023/3/318国际电信联盟（CCITT）的媒体分类感觉媒体（Perception），是指能够直接作用于人的感觉器官，使人产生直接感觉(视、听、嗅、味、触觉)的媒体，如语言、音乐、各种图像、图形、动画、文本等。表示媒体（Presentation），是指为了传送感觉媒体而人为研究出来的媒体，借助这一媒体可以更加有效地存储感觉媒体，或者是将感觉媒体从一个地方传送到远处另外一个地方的媒体，如语言编码、电报码、条形码、语言编码，静止和活动图象编码以及文本编码等。显示媒体（Display），是显示感觉媒体的设备。显示媒体又分为两类，一类是输入显示媒体，如话筒，摄象机、光笔以及键盘等，另一种为输出显示媒体，如扬声器、显示器以及打印机等，指用于通信中，使电信号和感觉媒体间产生转换用的媒体。存储媒体（Storage），用于存储表示媒体，也即存放感觉媒体数字化后的代码的媒体称为存储媒体。例如磁盘、光盘、磁带、纸张等。简而言之，是指用于存放某种媒体的载体。传输媒体（Transmission），传输媒体是指传输信号的物理载体，例如同轴电缆、光纤、双绞线以及电磁波等都是传输媒体。2023/3/319媒体特性现在的媒体信息一般是集数据、文字、图形与图像等为一体的综合媒体信息，其主要特性为：多样性集成性交互性信息接收/使用方便2023/3/31101.2数字媒体及特性数字媒体概念计算机存储、处理和传播的信息媒体为数字媒体（digitalmedia）。数字媒体包括两个方面，（1）信息，内容采用二进制表示；（2）媒介，能存储、传播二进制信息。2023/3/3111数字媒体概念（续）数字媒体是数字化的内容作品以现代网络为主要传播载体，通过完善的服务体系，分发到终端和用户进行消费的全过程。（我国的数字媒体概念）数字媒体是指最终以二进制数的形式记录、处理、传播、获取的信息媒体。这些媒体包括数字化的文字、图形、图像、声音、视频影像和动画及其编码等逻辑媒体和存储、传输、显示逻辑媒体的物理媒体。但常常指逻辑媒体。从微观上来讲，数字媒介就是以数字的形式存在的内容，存储、传输、接收数字媒体内容的设备。从宏观上来讲，数字媒介就是数字内容、设备和介质。2023/3/3112数字媒体特性（1）数字化（2）交互性（3）趣味性（4）集成性（5）技术与艺术的融合2023/3/3113（1）数字化我们过去熟悉的媒体几乎都是以模拟的方式进行存储和传播的，而数字媒体却是以比特的形式通过计算机进行存储、处理和传播。比特只是一种存在的状态：开或关、真或假、高或低、黑或白，总之简记为0或1。比特易于复制，可以快速传播和重复使用，不同媒体之间可以相互混合。比特可以用来表现文字、图像、动画、影视、语音及音乐等信息。2023/3/3114（2）交互性交互性能的实现，在模拟域中是相当困难的，而在数字域中却容易得多。因此，具有计算机的“人机交互作用”是数字媒体的一个显著特点。数字媒体就是以网络或者信息终端为介质的互动传播媒介。2023/3/3115（3）趣味性互联网、IPTV、数字游戏、数字电视、移动流媒体等为人们提供了宽广的娱乐空间，媒体的趣味性真正体现出来。如观众可以参与电视互动节目，观看体育赛事的时候可以选择多个视角，从浩瀚的数字内容库里搜索并观看电影和电视节目，分享图片和家庭录像，浏览好品质内容。2023/3/3116（4）集成性媒体技术是结合文字、图形、影像、声音、动画等各种媒体的一种应用，并且是建立在数字化处理的基础上的。它不同于一般传统文件，是一个利用电脑技术的应用来整合各种媒体的系统。媒体依其属性的不同可分成文字、音频及视频；其中，文字可分为文字及数字，音频(Audio)可分为音乐及语音，视频(Video)可分为静止图像、动画及影片等；其中包含的技术非常广，大致有电脑技术、超文本技术、光盘储存技术及影像绘图技术等。而计算机多媒体的应用领域也比传统多媒体更加广阔，如CAI、有声图书、商情咨询等，都是计算机多媒体的应用范围。2023/3/3117（5）技术与艺术的融合信息技术与人文艺术、左脑与右脑之间都有着明显差异，但数字媒体传播却可以在这些领域之间架起桥梁。计算机的发展与普及已经使信息技术离开了纯粹技术的需要，数字媒体传播需要信息技术与人文艺术的融合。例如，在开发多媒体产品时，技术专家要负责技术规划，艺术家/设计师要负责所有可视内容，清楚观众的欣赏要求。2023/3/3118数字媒体传播模式数字媒体是利用数字电视技术、网络技术，通过互联网、宽带局域网、无线通信网和卫星等渠道，以电视、电脑和为终端，向用户提供视频、音频、语音数据服务、连线游戏、远程教育等集成信息和娱乐服务的一种传播形式。（1）大众传播模式（2）媒体信息传播模式（3）数字媒体传输模式（4）超媒体传播模式2023/3/3119（1）大众传播模式传统的大众传播媒体，是一对多的传播过程，由一个媒介出发达到大量的受众，如图1-1所示。无论何种媒体信息，如文本、图像或声音、视频，通过编码后都转换成比特。信号就是比特流。2023/3/3120施拉姆的大众传播模式图1-1施拉姆的大众传播模式2023/3/3121大众传播模式（续）实际的音频和视频信息都是连续变化的模拟信息。编码的过程实际上是根据一定的协议或格式把这种模拟信息转换成比特流的过程。8个比特组成一个字节，也称一个码字。译码是编码的逆过程，它是根据相同的协议把比特流转换成媒体信息，同时去掉比特流在传播过程中混入的噪声的过程。比特流实际上包括信息码和控制码两部分。从传播学的角度分析，编码是把信息转换成可供传播的符号或代码；译码就是指从传播符号中提取信息。2023/3/3122（2）媒体信息传播模式1949年，信息论创始人、贝尔实验室的数学家香农与韦弗一起提出了传播的数学模式，如图1-2所示。一个完整的信息传播过程应包括信息来源（source）、编码器（encoder）、信息（message）、通道（channel）、解码器（decoder）、接收器（receiver）。其中，“通道”就是香农对媒介的定义，技术上定义为铜线、同轴电缆等。2023/3/3123媒体信息传播模式图1-2香农—韦弗的传播过程模式2023/3/3124（3）数字媒体传输模式数字媒体系统完全遵循信息论的通信模式。从通信技术上看，它主要由计算机和网络构成，如图1-3所示。它在传播应用方面比传统的大众传播更有独特的优势。在数字媒体传播模式中，信源和信宿都是计算机。因此，信源和信宿的位置是可以随时互换的。这与传统的大众传播如报纸、广播电视等相比，发生了深刻的变化和革命。2023/3/3125数字媒体传输模式图1-3数字媒体传播模式2023/3/3126数字媒体传输模式（续）数字媒体传播的理想信道是具有足够带宽的、可以传输比特流的高速网络信道。网络可能由线、光缆或卫星通信构成。图6描述的是两点之间的传播过程，实际上数字媒体可以是多点之间的传播，如图1-4所示。2023/3/3127数字媒体传输模式图1-4网络上的多点传播模式2023/3/3128（4）超媒体传播模式范德比尔大学的两位工商管理教授——霍夫曼与纳瓦克（DonnaandThomas）提出了超媒体的概念。霍夫曼认为以计算机为媒介的超媒体传播方式延伸成多人的互动沟通模式；传播者（F-Firm）与消费者(C-Consumer)之间的信息传递是双向互动的、非线性的、多途径的过程，如图1-5所示。2023/3/3129超媒体传播模式图1-5超媒体传播模式2023/3/3130超媒体传播模式（续）超媒体整合全球互联网环境平台的电子媒体，包括存取该网络所需的各项软硬件。此媒体可达到个人或企业二者彼此以互动方式存取媒体内容，并透过媒体进行沟通。超媒体传播理论是学者们第一次从传播学的角度研究互联网等新型媒介，得到了国际网络传播学研究者的重视。2023/3/31311.3数字媒体技术的研究领域数字媒体内容产业互联网和数字技术的快速发展正在颠覆传统媒体，使得人们获取信息、浏览信息、以及对信息反馈的方式都在发生相当大的变化，如图1-6所示。2023/3/3132网络使用者媒体消费行为调查结果2023/3/3133数字媒体产业价值链数字媒体新趋势将在未来几年内成为不容忽视的重大经济驱动力，目前主要呈现出几大发展趋势。数字媒体产业价值链的延伸，是在3C融合基础上，传媒业、通信业和广电业相互渗透所形成的新的产业形态，如图1-7所示。2023/3/3134数字媒体产业价值链2023/3/3135数字媒体产业价值链（1）内容创建内容创建是数字媒体价值链过程中的第一个阶段。数字媒体对象的创建有多种手段，可以从非数字化的媒体对象中采集，例如利用视频采集卡、音频采集卡、扫描仪等设备可将电视信号、声音、图片等采集为数字媒体；可以从已有的数字媒体对象中截取，例如应用视频编辑软件可以截取数字视频中的某些片断或数字声音中的某一部分;可以从某些数字媒体对象中分离，例如将数字视频分解为静态的图片或单独的数字声音等。创建阶段的产品的存在形式一般是在存储介质中的各种格式的媒体文件。2023/3/3136数字媒体产业价值链（2）内容管理在数字媒体价值链中，数字媒体的内容管理是非常重要的一个阶段，包括存储管理，查询管理，目录、索引等等，在这个阶段，数字媒体携带的信息需要被格式化地表示出来，它的使用也将在管理阶段被规范。目前对数字媒体的管理大都是各个应用程序中根据应用的需要单独设计、单独完成的。2023/3/3137数字媒体产业价值链（3）内容发行信息发布环节的主要作用是将信息送到用户端。例如，对数字媒体对象的买卖交易、在线销售等。和管理阶段一样，目前对数字媒体的发布也是每个应用程序单独设计、单独完成。（4）应用开发应用开发是将内容展现给用户的应用，包括音乐点播服务、视频点播服务、游戏服务等。将制作出来的数字媒体内容，经过一定的资源整合和优化配置，形成新的应用提供能力。并向数字媒体的运营平台合作，共同向客户提供服务。2023/3/3138数字媒体产业价值链（5）运营接入运营接入是提供具体将数字媒体应用提供和传播给客户的运营平台和传输通道。采用一系列先进的网络技术手段，实施内容产品管理、带宽管理、网络使用的授权管理、安全认证服务等。（6）价值链集成价值链集成指面向客户销售和交易数字媒体时，存在着最后对价值链的集成环节，以提供给最终客户更高性价比、内涵丰富的各种服务集成产品，为整个价值链创造更多价值。价值链的集成包括商务集成和技术集成。（7）媒体应用客户利用各种接收装置来获取数字媒体的内容，如PC、STB机顶盒、零售显示屏、无线网关、信息站、媒体网关等等。数字媒体的最终使用者既是价值链的起点、价值链的归宿，也是价值链的源泉。2023/3/3139数字媒体技术发展趋势数字媒体内容产业将内容制作技术以及平台、音视频内容搜索技术、数字版权保护技术、数字媒体人机交互与终端技术、数字媒体资源管理平台与服务、数字媒体产品交易平台等六个方向定义为发展重点。其中，前四个属于技术与平台类，后两个属于技术与服务类。2023/3/3140数字媒体技术六个重点发展方向内容制作技术以及平台：应以高质量和高效率制作为导向，研究开发国际先进的数字媒体内容制作软件或功能插件。音视频内容搜索技术：海量数字内容检索技术使数字内容能够得到有效的制作、管理与充分的利用。数字版权保护技术：为了保障数字媒体产业的持续、健康发展，必须采取一套有效的数字版权保护机制。这是数字媒体服务产业发展的核心问题之一。数字媒体人机交互与终端技术：如何将数字媒体用最好的体验手段展现给用户，是数字媒体产业最后能否得到市场接受的重要环节。2023/3/3141数字媒体技术六个重点发展方向（续）数字媒体资源管理平台与服务：对纷繁复杂的海量数字内容素材、音视频作品及最终产品，需要建立基于内容描述的资源集成、存储、管理、数字保护、高效的多媒体内容检索与信息复用机制等服务。数字媒体产品交易平台与服务：在统一的数字媒体运营与监管标准与规范制约下，通过贯穿数字媒体产品制作、传播与消费全过程的版权受控形成自主创新的数字媒体交易与服务体系。2023/3/3142数字媒体技术研究领域数字媒体涉及的技术范围很广，技术很新、研究内容很深，是多种学科和多种技术交叉的领域。主要技术范畴包括：（1）数字媒体表示与操作，包括数字声音及处理、数字图像及处理、数字视频及处理、数字动画技术等。（2）数字媒体压缩，包括通用压缩编码、专门压缩编码（声音、图像、视频）技术等。（3）数字媒体存储与管理，包括光盘存储（CD技术、DVD技术等）、媒体数据管理、数字媒体版权保护等。（4）数字媒体传输，包括流媒体技术、P2P技术等。2023/3/3143数字媒体技术主要的研究方向数字媒体的技术范畴规划了数字媒体技术的研究领域，其主要的研究方向包括：（1）数字声音处理包括音频及其传统技术（记录、编辑技术）、音频的数字化技术（采样、量化、编码）、数字音频的编辑技术、话音编码技术（如PCM、DA、ADM）。数字音频技术可应用于个人娱乐、专业制作、数字广播等。（2）数字图像处理包括数字图像的计算机表示方法（位图、矢量图等）、数字图像的获取技术、图像的编辑与创意设计。常用的图像处理软件有Photoshop等。数字图像处理技术可应用于家庭娱乐、数字排版、工业设计、企业徽标设计、漫画创作、动画原形设计、数字绘画创作。2023/3/3144数字媒体技术主要的研究方向（续）（3）数字视频处理包括数字视频及其基本编辑技术、后期特效处理技术。常用的视频处理软件有Premiere等。数字视频处理技术可应用于个人、家庭影像记录、电视节目制作、网络新闻。（4）数字动画设计包括动画的基本原理、动画设计基础（包括环节：构思、剧本、情节链图片、模板与角色、背景、配乐）、数字二维动画技术、数字三维动画技术、数字动画的设计与创意。常用的动画设计软件有3DMAX、Flash等。数字动画可应用于少儿电视节目制作、动画电影制作、电视节目后期特效包装、建筑和装潢设计、工业计算机辅助设计、教学课件制作等。（5）数字游戏设计包括游戏设计相关软件技术（Directx、OpenGL、Director等）、游戏设计与创意。2023/3/3145数字媒体技术主要的研究方向（续）（6）数字媒体压缩包括数字媒体压缩技术及分类、通用的数据压缩技术（行程编码、字典编码、熵编码等）、数字媒体压缩标准，如用于声音的MP3、MP4、用于图像的JPEG、用于运动图像的MPEG。（7）数字媒体存储包括内存储器、外存储器、光盘存储器等。（8）数字媒体管理与保护包括数字媒体的数据管理、媒体存储模型及应用、数字媒体版权保护概念及框架、数字版权保护技术，如加密技术、数字水印技术、权利描述语言等。（9）数字媒体传输技术包括流媒体传输技术、P2P技术、IPTV技术等。等等。2023/3/3146数字媒体应用领域数字媒体有着广泛的应用和开发领域，包括教育培训、电子商务、信息发布、游戏娱乐、电子出版、创意设计等。下面的内容介绍了数字媒体在一些领域内的应用。2023/3/3147数字媒体应用领域——教育培训在教育培训方面，可以开发远程教育系统、网络多媒体资源、制作数字电视节目等。数字媒体因能够实现图文并茂、人机交互、反馈，从而能有效地激发受众的学习兴趣。用户可以根据自己的特点和需要来有针对性地选择学习内容，主动参与。以互联网为基础的远程教学，极大地冲击着传统的教育模式，把集中式教育发展成为使用计算机的分布式教学。学生可以不受地域限制，接受远程教师的多媒体交互指导。因此，教学突破了时空的限制，并且能够及时交流信息，共享资源。2023/3/3148数字媒体应用领域——电子商务在电子商务领域，开发网上电子商城，实现网上交易。网络为商家提供了推销自己的机会。通过网络电子广告、电子商务网站，能将商品信息迅速传递给顾客，顾客可以订购自己喜爱的商品。目前，国际上比较流行的电子商务网站有网上拍卖电子湾eBAY、网络书店amazon,国内的电子商务网站有卓越网（://）、阿里巴巴（://）、淘宝网（）等。2023/3/3149数字媒体应用领域——信息发布在信息发布方面，组织机构或个人都可以成为信息发布的主体。各公司、企业、学校及政府部门都可以建立自己的信息网站，通过媒体资料展示自我和提供信息。超文本链接使大范围发布信息成为可能。讨论区、BBS可以让任何人发布信息，实时交流。如清华大学的BBS水木清华站（://）拥有广泛的国内外用户。另外，博客、播客等形式提供了展示自我和发布个人信息的舞台。2023/3/3150数字媒体应用领域——个人娱乐在个人娱乐方面，开发娱乐网站，利用IPTV、数字游戏、影视点播、移动流媒体等为人们提供娱乐。随着数据压缩技术的改进，数字电影从低质量的VCD上升为高质量的DVD。通过数字电视，不仅可以看电视、录像，实现视频点播，而且微机、互联网、联网、电子邮箱、电脑游戏、家居购物和理财都可以使用。另外，数码相机、数码摄像机及DVD光碟的发展，也推动了数字电视的发展。电脑游戏已成为流行的娱乐方式，特别是网络在线游戏因其新颖、开放、交互性好和娱乐性强等特点，受到越来越多人的青睐。2023/3/3151数字媒体应用领域——电子出版在电子出版方面，开发多媒体教材，出版网上电子杂志、电子书籍等。实现编辑、制作、处理输出数字化，通过网上书店，实现发行的数字化。电子出版是数字媒体和信息高速公路应用的产物。我国新闻出版署对电子出版物曾有以下界定：“电子出版物系指以数字代码方式将图、文、声、像等信息存储在磁、光、电介质上，通过计算机或类似设备阅读使用，并可复制发行的大众传播媒体。”目前，电子出版物基本上