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第12章 电脑多媒体(1)

1.多媒体电脑

媒体(media)一词在电脑学科中有两种含义:一种是存储信息的物理载体,如磁盘、磁带、光盘、打印纸等;另一种是指信息的表现形式,例如文字、数字、声音、图形、图像等都是信息表现的媒体。多媒体电脑中所说的媒体,是指后者而言,即电脑不仅能处理文字、数据之类的信息媒体,而且还能处理声音、图形、图像等多种不同形式的信息媒体。

对各种信息媒体的“处理”,是指电脑能够对它们进行获取、编辑、存储、检索、展示、传输等各种操作。一般而言,将具有处理多种媒体信息能力的电脑称为多媒体计算机。

多媒体电脑是计算机技术、声象(广播、电视)技术和通信技术等相结合的产物。以前,电脑仅能处理文字和数字信息,因而,计算机信息的输入输出都是以文本形式进行的,影象、声音等形式的信息是无法进入电脑系统的。到了20世纪80年代,由于超大规模集成电路技术的日趋成熟,电脑成本持续下降,性能迅速提高,这使得用电脑来快速处理声象信息成为可能。但是,仅使用原有的输入/输出设备,无法扩展计算机的视听,阻碍了其能力的发挥,因而也防碍了计算机应用的普及。在这种情况下,多媒体电脑应运而生。

多媒体电脑在原有计算机能力的基础上进行了扩充,将采集、存储、播放以及传输声音、图像信息的设备作为基本配置,并配备相应的处理软件,使之能对文、图、声等多种媒体信息实行统一的处理。在多媒体电脑上,人们可以设计出多种形式的人与计算机交换信息的界面,如口述、耳听、眼看、手触等。友好的人机界面使得电脑的应用领域变得更为广阔。

多媒体信息具有多种媒体有机地复合在一起、数据量特别大、实时处理等特点。针对这些特点,一些关键技术还要进一步研究,例如数据压缩技术、多媒体通信技术、多媒体数据管理技术、多媒体软件平台等。多媒体电脑的发展和完善将有力地推动计算机事业不断前进。

2.多媒体的几个基本元素

在多媒体技术与多媒体电脑知识中,经常会涉及到下述几个多媒体元素的概念:

(1)文本:是指以ASCll码(汉字也可以看作是一种扩展的ASCII码)形式存储的文档。各种文章、书籍、文献等都是以文本为主构成的。可以建立文本的工具很多,操作系统中一般都带有文本编辑软件。也有专门的文本编辑软件如WoId,wPs等。现在电脑技术能够实现不同文本之间的转换,为用户的使用提供了方便。

(2)图形:通常是指绘制的几何图形,例如条形图、饼形图等统计图形,以及电脑绘制的各种CAD图形和地图等。图形文件的建立可以由专门软件自动生成,也可以手工绘制。在数据统计中应用很广泛。随着软件技术的提高,原来的二维平面图形已开始向三维立体图形发展。

(3)图像:是指由照相机、扫描仪或数码相机等设备获取的静止画面。与文本文件相比,图像文件占用磁盘空间大得多。有些操作系统带有绘制图像的软件工具,如windows中的画板。

(4)动画:是指一系列可供动态实时演播的连续图像。图形和图像在时间上按一定顺序组织播放就形成了动画。动画是多媒体技术的一个重要体现。目前很多多媒体应用程序都有动画内容。动画深受少年儿童的欢迎,所以在一些少儿学习软件中,动画被广泛应用。

(5)音频:话音、背景声与音乐等都是音频,通常的音频信号是连续变化的模拟信号,必须对其进行数字化,即按一定规律将其转换为比特序列后,才能由多媒体电脑处理。

(6)视频:是指由摄像设备获取的或由电视机等播放的活动画面。由多媒体电脑处理的视频信号也必须是经过数字化的。

音频和视频,需要有专门配套的硬件,才能被多媒体电脑处理。

3.电脑中的文本

文本是指各种文字,包括各种字体、尺寸、格式以及色彩的文字形式。文本是计算机文字处理程序的基础,也是多媒体应用程序的基础。通过对文字显示方式的处理,多媒体应用系统使可以显示的信息更加易于理解。例如,windows环境给了用户几乎是无限的浏览文本的能力,十分方便。

文本数据可以在文本编辑软件里制作,如微软公司出品的Office系列软件,windows系统自带的记事本、写字板也是很方便的文本编辑器。国内的文本编辑工具有金山公司出品的wPS系列文本编辑工具等。

可以建立文本文件的软件非常之多,随之有许多文件格式需要进行文本格式转换。文本的多样化是由字的变化,即字的格式(style)、字的定位(align)、字体(font)、字的大小(size)以及由这几种变换的各种组合形式。多媒体Win—

dows的文本格式直接采用ASCII码,因此许多字处理软件提供的应用程序的文本格式与多媒体Windows格式兼容。

其实,文本媒体是我们接触最广泛的媒体,大家现在看到的就是文本媒体。

4.电脑中的图形和图像

图形是指从点、线、面到三维空间的黑白或者彩色的几何图形,也可以称为矢量图形。矢量图形的格式是一组描述点、线、面等几何图形的大小、形状、位置、维数的指令集合,通过读取这些指令并且将它们转换为可以在屏幕上显示的形状和颜色而生成图形的软件通常就是绘图应用程序。而静止的图像就是一个矩阵,其元素代表空间的一个点,称之为像素点,这种图形也称为位图。位图中的位(bit)是用来定义图形中每个像素点的颜色和亮度的。对于黑白图通常使用位值表示,对灰度图通常是使用4位或者8位表示该点的亮度,而彩色图形则有多种描述方法。

位图图像适合表现层次和色彩比较丰富、包涵有大量细节的图像。彩色图像则由硬件显示卡来合成显示。由像素组成的图像可以用画图软件(比如画笔工具)来完成,也可以利用彩色扫描仪扫描照片或者图片来获得,还可以利用摄像机、数字照相机等设备获得数字化的画面。

图形和图像在用户看起来是完全一样的,而对于多媒体制作者来说是完全不一样的。图形技术的关键是图形的制作和再现,而图像技术的关键所在则是图像的扫描、编辑、无失真压缩、快速解压和色彩一致性再现等。图像处理一般需要考虑三个因素:

(1)分辨率。分辨率影响图像的质量。分辨率有以下几个概念:①屏幕分辨率。指计算机显示器屏幕显示图像的最大显示区,以水平和垂直像素点表示,多媒体计算机标准设定位640×480个像素点。

②图像分辨率。指数字化图像的大小,以水平和垂直像素点表示。但是图像分辨率和屏幕分辨率是截然不同的两个概念。例如在640×480的屏幕上显示320×240个像素点的图像,其中320×240就是图像分辨率。

③像素分辨率。一般指像素的宽高比,一般是1:1。在像素分辨率不同的机器之间传递图像时会产生畸变。

(2)图像灰度。图像灰度是指每个图像的最大颜色数目,屏幕上每个像素都用1位或者多位描述其颜色信息。

(3)图像文件大小。以字节为单位表示图像文件的大小,描述方法为:(高口宽口灰度位数)/8,其中高是指垂直方向上的像素值,宽是指水平方向上的像素值。图像文件的大小影响到图像从硬盘或者光盘读入内存的传送时间,为了减少该时间,应该压缩图像文件的大小。在多媒体设计中,一定要考虑到图像文件的大小问题。

对图像文件可以进行改变图像的大小、对图像进行编辑修改、调节颜色等处理。必要时可以利用软件技术减少图像的灰度,以求利用较少的颜色描绘图像,并且使图像达到较好的效果。现阶段,比较常用的图像处理工具有微软公司的Windows 98自带的画图工具,Microsoft照片编辑器,以及非常好的图像处理工具Photoshop应用软件。

5.妙趣横生的动画效果

动画,与运动着的图像有关,实质是一幅一幅的静态图像的连续播放,因此特别适合于描述运动的过程,便于直观有效的理解。动画因此也成为多媒体的重要元素之一。

动画生成的实质是一幅幅动画页面的生成。动画的连续播放不但是指时间上的连续,也指图像内容上的连续,也就是播放的动画相邻图像之间的内容应该相差不多。动画的压缩和快速播放也是动画技术要解决的重要问题,其处理方法有很多种。计算机设计动画的方法有很多种,一般主要常见的是帧动画。它主要是由一幅幅位图组成的连续的画面来显示,就像电影胶片或者视频画面一样,要分别设计每个屏幕显示的画面。

在各种多媒体的创作过程当中,动画的创作要求是相当高的,特别是对于计算机硬件环境的要求。它不仅需要高速CPU,还需要较大的内存,而且创作动画的软件工具也是比较复杂、庞大的。动画软件除了需要有图形编辑功能以外,还需要提供丰富的绘画方式,比如平滑、虚边、打光、扩散、背景等。

现在比较常用的动画制作软件有:Macromedia Director,二维动画制作软件Animator Studio,以及三维动画制作软件3D Studio MAX等。随着网络的发展,动画软件层出不穷,动画的应用范围也变得越来越广阔,各种网页上都有动画的影子。

动画因其形象生动、充满趣味性而深受广大少年儿童的喜爱,现在大多面向少年儿童的学习软件都大量地使用动画,动画已成为多媒体技术的一个越来越重要的组成部分。

6.绕梁不绝的音频

音频除包括音乐、语音以外,还包括各种音响效果。将音频信号集中到多媒体中,可以提供任何其它媒体不能取代的效果,不仅能够烘托出气氛,而且增加了活力。音频信息加强了对其它媒体的表达信息的理解。

声音是多媒体的重要元素,它的作用具有同多媒体中其它元素一样的特点:传达信息,并由于人的:感知的多通道的特性,影响人对其它信息的感知效果。一位美国心理学家作过这样一个实验:先让一组受试者在一个封闭的屋子里看一段录像,此时录像是没有声音的;然后让他们到另一问屋子里去看同一个录像节目,此时就加上了声音。结果,几乎所有的受试者都认为后一个放录像的屏幕更加清晰。而实际上,他们用的是同一台设备,这就是声音的效果。

声音除了产生这样的效果之外。也有它自身的表现元素。首先是语音。这一类形式中有表现语音自二身的:比如外语学习类的节目,《大嘴说英语》多媒体教学光盘等,还有解说或旁白。解说通常有以下几种作用:强化文本、补充说明、串接情节、表达情绪等。解说最重要的作用还是用于对文本的补充,解释复杂的事物,这样一来,视线就不必频繁地在事物和解释说明文字之间来回移动了。作为解说,语调应该严谨、缜密、亲切、平缓,并且富有诱导性和启发性。

多媒体节目中的第二二种声音元素就是音乐。同样也有表现音乐本身的,这就相当简单了。在这方面人们已经进行了许多的实践。其次就是背景音乐,主要是为了烘托某种气氛,对解说和画面进行衬托,有时也用于段落的划分。

第三种声音元素就是声响。这一类通常是给作用者一些不同的提示,以加强视觉的形象效果。

对声音的处理,主要是编辑声音和存储声音不同格式之间的转换。计算机音频技术主要包括声音的采集、无失真数字化、压缩/解压缩以及声音的播放。但是对于多媒体应用设计者,只需要知道声音文件的采集和制作方法就可以了。声音的采集与制作需要相应的计算机软、硬件环境的支持,例如声卡、话筒、音箱以及采集软件等。

7.清晰逼真的视频

视频是图像数据的一种,由若干个相互联系的图像数据连续播放就形成了视频。视频容易让人想到电视,但是电视是模拟信号,而计算机是数字信号。

当然,电视也是使用活动画面和声音来表达和传播信息,也使用文字、图片和图形来点缀,那么,多媒体和电视到底有什么不同?这需要让我们简单地回顾一下计算机和电视机所走过的历程,看看多媒体和电视在技术上的差别。计算机是20世纪40年代的伟大发明,一直沿着数字信号处理技术的方向发展,而且是沿着数值计算和金融管理发展起来的。60年代文字进入计算机,70年代图像、声音进入计算机,80年代电视进入计算机,90年代个人计算机(PC)已经能够实时处理数据量很大的声音和影视图像信息;电视是20世纪20年代的伟大发明,在50年代开发电视技术时,用任何一种数字技术来传输和再现真实世界的图像和声音都是极其困难的,因此电视技术一直沿着模拟信号处理技术的方向发展,直到70年代才开始开发数字电视。由于数字技术具有许多优越性,而且数字技术发展到足以使模拟电视向数字电视过渡的水平,电视和计算机才开始融合在一起。

多媒体之中的计算机视频技术可以来自于录像带、摄像机等视频信号源的影像,这些视频图像使得多媒体应用系统功能更加强大、更加精彩。但是由于上述视频信号的输出大多是标准的彩色电视信号,要将其输出到计算机中,不仅要有视频信号的捕捉,实现由模拟信号向数字信号的转变,还要能够有压缩和快速解压以及播放的相应计算机软、硬件环境的配合。

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