多媒體技術特征與關鍵技術分析

龐新法PANG Xin-fa

（陜西省委黨校科技教研部，西安710061）

1 緒論

現代多媒體技術是計算機綜合處理文本、圖形、圖像、音頻、視頻等多媒體信息，使多種信息建立邏輯連接，集成為一個系統并具有交互性和實時性的嶄新技術。它是一種迅速發展的綜合性電子信息技術，已滲透到相關領域的各個方面。現代多媒體技術徹底改變了人們獲取信息與傳播信息的途徑。

2 多媒體技術的概念

所謂多媒體，就是能夠同時采集、處理、編輯、存儲和展示兩個或兩個以上不同類型信息媒體的技術。計算機不僅能處理文字型、數值型數據，而且還能處理聲音、圖像、圖形、動畫、視頻等多種媒體表現形式。但在計算機內部均以二進制數字文件形式存在。

①文本：由語言文字和符號字符組成的數據文件。②圖像：通過描述畫面中各個像素的亮度和顏色等組成的數據文件。也叫點位圖或位圖圖像。③圖形：矢量圖形的簡稱。即生成一幅圖形由數學方法（函數）組成的數據文件。一般可將圖形看作是圖像的抽象。④動畫：將靜態的圖像、圖形及連環圖畫等按一定時間順序顯示而形成連續的動態畫面。⑤音頻：聲音信號。⑥視頻：可視信號。

3 多媒體技術特征

3.1 多樣性 主要是信息媒體的多樣化，多樣性使得計算機處理的信息空間范圍擴大，不再局限于數值、文本，可以借助于視角、聽覺和觸覺等多感覺形式實現信息的接收、產生和交流。多媒體技術改變了傳統計算機信息處理的單一模式，使人們在與計算機的信息交流過程中，具有更加廣闊和自由的空間，可以包括文本、聲音、圖像、圖形、動畫、視頻等多種媒體表現形式。

3.2 集成性 多媒體技術是多種媒體的有機集成。它集文字、文本、圖形、圖像、視頻、語音等多種媒體信息于一體，以計算機為中心綜合處理多種信息媒體的特性，它包括以下兩個方面：①多媒體信息集成：各種媒體信息統一獲取，并按照一定的數據模型和組織結構集成存貯，集成表現。即各種媒體信息統一加工處理，是一個有機整體。②軟件、設備集成：與多媒體相關的各種硬件、軟件集成在一起，以便充分共享和操作使用多媒體信息。

3.3 交互性 傳統信息交流媒體只能單向地、被動地傳播信息，而多媒體技術則可以實現用戶與計算機的多種信息媒體進行交互操作，從而為用戶提供了更加有效地控制和使用信息的手段，增加了人的參與感。

3.4 實時性 所謂實時性就是在人的感官系統允許的情況下，進行多媒體交互，就好像面對面一樣，圖像和聲音都是連續的。實時多媒體分布系統是把計算機的交互性、通信的分布性和電視的真實性有機地結合在一起。

3.5 非線性 多媒體技術的非線性特點將改變人們傳統循序性的讀寫模式。以往人們讀寫方式大都采用章、節、頁的框架，循序漸進地獲取知識，而多媒體技術將借助超文本鏈接的方法，把內容以一種更靈活、更具變化的方式呈現給讀者。

3.6 信息結構的動態性 用戶可以按照自己的目的和認知特征重新組織信息，增加、刪除或修改節點，重新建立鏈接。

3.7 信息使用的方便性 用戶可以按照自己的需要、興趣、任務要求、偏愛和認知特點來使用信息，任取圖、文、聲等信息表現形式。

4 多媒體關鍵技術

4.1 數據壓縮技術 數據壓縮其實類似于瘦身，數字化的多媒體信息尤其是數字視頻、音頻信號的數據量特別龐大，為節省通信時間、傳輸帶寬、存儲空間甚至發射能量，必須對其壓縮，如果不對其進行有效的壓縮就難以得到實際的應用，如果沒有數據壓縮技術，市場上的數碼錄音筆就只能記錄不到20分鐘的語音；如果沒有數據壓縮技術，從Internet上下載一部電影也許要花半年的時間。（就像教室要辦晚會，為了節省空間，把桌子摞起來，存時、傳輸時壓縮，用時解壓縮）

4.1.1 無損壓縮 數據中常存在一些多余成分，即冗余度。如在一份計算機文件中，可根據某些符號重復出現的頻率，進行不同的編碼，頻率高的編碼短，就像自然語言中，常說的句子用縮寫。這種壓縮是一個可逆過程，因此叫做無損壓縮。典型的編碼有Huffman編碼、行程編碼、算術編碼和Lempel-Zev編碼。無損壓縮法不會產生失真，它能保證完全的恢復原始數據，但這種方法的壓縮率比較低，一般在2:1到5:1之間。

4.1.2 有損壓縮 數據中間尤其是相鄰的數據之間，常存在著相關性。如圖像中，某一10*10點陣區域，100個像素很相似，但人很難區分，存時只存一個值即可，壓縮比100:1。但這種變換有時會帶來不可恢復的損失和誤差，因此叫做不可逆壓縮，或稱有損壓縮。

有損壓縮不能完全恢復原始數據，而是利用人的視覺、聽覺特性使解壓縮后的圖像、聲音看起來與原始圖像一樣，有損壓縮的壓縮率比較高，其中動態視頻圖像的壓縮比可達100:1到200:1。有損壓縮的主要方法有預測編碼、變換編碼、模型編碼、基于重要性的編碼以及混合編碼方法等。壓縮比隨著編碼方法的不同差別較大。

4.2 多媒體專用芯片技術 要實現音頻、視頻信號的快速壓縮、解壓縮和播放處理，需大量的快速計算。而實現圖像許多特殊效果、圖像生成、繪制等處理以及音頻信號的處理等，也都需要較快的運算處理速度，不可能讓CPU來完成。因此，只有采用專用芯片，才能取得滿意效果。

多媒體計算機的專用芯片可分為兩類：一類是固定功能的芯片，另一類是可編程數字信號處理器DSP芯片。

除專用處理器芯片外，多媒體系統還需要其他集成電路芯片支持，如數/模（D/A)和模/數（A/D)轉換器、音頻、視頻芯片，彩色空間變換器及時鐘信號產生器，等等。

4.3 多媒體輸入/輸出技術 包括媒體變換技術、識別技術、媒體理解技術和綜合技術。目前，前兩種技術相對比較成熟，應用較為廣泛，后兩種技術還不成熟，只能用于特定場合。輸入輸出技術進一步發展的趨勢是：①人工智能輸入/輸出技術。②外圍設備控制技術。③多媒體網絡傳輸技術。

4.4 多媒體存貯技術 多媒體的音頻、視頻、圖像等信息雖經過壓縮處理，但仍需相當大的存儲空間，只有在大容量只讀光盤存儲器CD-ROM問世后才真正解決了多媒體信息存儲空間問題。由于存儲在PC機服務器上的數據量越來越大，使得PC機服務器的硬盤容量需求提高很快。為了避免磁盤損壞而造成的數據丟失，采用了相應的磁盤管理技術，磁盤陣列（Disk Array)就是在這種情況下誕生的一種數據存儲技術。這些大容量存儲設備為多媒體應用提供了便利條件。

4.5 多媒體系統軟件技術 主要包括多媒體操作系統、多媒體編輯系統、多媒體數據庫管理技術、多媒體信息的混合與重疊技術等，這里主要介紹多媒體操作系統。

多媒體操作系統：要求該操作系統要像處理文本、圖形文件一樣方便靈活的處理動態音頻和視頻，在控制功能上，要擴展到錄像機、音響、MIDI等聲像設備以及CD-ROM光盤存儲技術等。多媒體操作系統要能處理多任務，易于擴充。要求數據存取與數據格式無關，提供統一友好的界面。

5 結語

多媒體技術已比較成熟，但在圖像和音頻的壓縮編碼方面，沒有統一規范，導致產品之間相互不支持，有待進一步整合壓縮技術。

[1]方興.數字化設計藝術[M].武漢理工大學出版社，2004.

[2]林福宗.多媒體技術基礎及應用[M].清華大學出版社，2002，8.

[3]許華虎.多媒體技術應用(第四版)[M].上海大學出版社，2005.