多媒体技术特征与关键技术分析

庞新法PANG Xin-fa

（陕西省委党校科技教研部，西安710061）

1 绪论

现代多媒体技术是计算机综合处理文本、图形、图像、音频、视频等多媒体信息，使多种信息建立逻辑连接，集成为一个系统并具有交互性和实时性的崭新技术。它是一种迅速发展的综合性电子信息技术，已渗透到相关领域的各个方面。现代多媒体技术彻底改变了人们获取信息与传播信息的途径。

2 多媒体技术的概念

所谓多媒体，就是能够同时采集、处理、编辑、存储和展示两个或两个以上不同类型信息媒体的技术。计算机不仅能处理文字型、数值型数据，而且还能处理声音、图像、图形、动画、视频等多种媒体表现形式。但在计算机内部均以二进制数字文件形式存在。

①文本：由语言文字和符号字符组成的数据文件。②图像：通过描述画面中各个像素的亮度和颜色等组成的数据文件。也叫点位图或位图图像。③图形：矢量图形的简称。即生成一幅图形由数学方法（函数）组成的数据文件。一般可将图形看作是图像的抽象。④动画：将静态的图像、图形及连环图画等按一定时间顺序显示而形成连续的动态画面。⑤音频：声音信号。⑥视频：可视信号。

3 多媒体技术特征

3.1 多样性 主要是信息媒体的多样化，多样性使得计算机处理的信息空间范围扩大，不再局限于数值、文本，可以借助于视角、听觉和触觉等多感觉形式实现信息的接收、产生和交流。多媒体技术改变了传统计算机信息处理的单一模式，使人们在与计算机的信息交流过程中，具有更加广阔和自由的空间，可以包括文本、声音、图像、图形、动画、视频等多种媒体表现形式。

3.2 集成性 多媒体技术是多种媒体的有机集成。它集文字、文本、图形、图像、视频、语音等多种媒体信息于一体，以计算机为中心综合处理多种信息媒体的特性，它包括以下两个方面：①多媒体信息集成：各种媒体信息统一获取，并按照一定的数据模型和组织结构集成存贮，集成表现。即各种媒体信息统一加工处理，是一个有机整体。②软件、设备集成：与多媒体相关的各种硬件、软件集成在一起，以便充分共享和操作使用多媒体信息。

3.3 交互性 传统信息交流媒体只能单向地、被动地传播信息，而多媒体技术则可以实现用户与计算机的多种信息媒体进行交互操作，从而为用户提供了更加有效地控制和使用信息的手段，增加了人的参与感。

3.4 实时性 所谓实时性就是在人的感官系统允许的情况下，进行多媒体交互，就好像面对面一样，图像和声音都是连续的。实时多媒体分布系统是把计算机的交互性、通信的分布性和电视的真实性有机地结合在一起。

3.5 非线性 多媒体技术的非线性特点将改变人们传统循序性的读写模式。以往人们读写方式大都采用章、节、页的框架，循序渐进地获取知识，而多媒体技术将借助超文本链接的方法，把内容以一种更灵活、更具变化的方式呈现给读者。

3.6 信息结构的动态性 用户可以按照自己的目的和认知特征重新组织信息，增加、删除或修改节点，重新建立链接。

3.7 信息使用的方便性 用户可以按照自己的需要、兴趣、任务要求、偏爱和认知特点来使用信息，任取图、文、声等信息表现形式。

4 多媒体关键技术

4.1 数据压缩技术 数据压缩其实类似于瘦身，数字化的多媒体信息尤其是数字视频、音频信号的数据量特别庞大，为节省通信时间、传输带宽、存储空间甚至发射能量，必须对其压缩，如果不对其进行有效的压缩就难以得到实际的应用，如果没有数据压缩技术，市场上的数码录音笔就只能记录不到20分钟的语音；如果没有数据压缩技术，从Internet上下载一部电影也许要花半年的时间。（就像教室要办晚会，为了节省空间，把桌子摞起来，存时、传输时压缩，用时解压缩）

4.1.1 无损压缩 数据中常存在一些多余成分，即冗余度。如在一份计算机文件中，可根据某些符号重复出现的频率，进行不同的编码，频率高的编码短，就像自然语言中，常说的句子用缩写。这种压缩是一个可逆过程，因此叫做无损压缩。典型的编码有Huffman编码、行程编码、算术编码和Lempel-Zev编码。无损压缩法不会产生失真，它能保证完全的恢复原始数据，但这种方法的压缩率比较低，一般在2:1到5:1之间。

4.1.2 有损压缩 数据中间尤其是相邻的数据之间，常存在着相关性。如图像中，某一10*10点阵区域，100个像素很相似，但人很难区分，存时只存一个值即可，压缩比100:1。但这种变换有时会带来不可恢复的损失和误差，因此叫做不可逆压缩，或称有损压缩。

有损压缩不能完全恢复原始数据，而是利用人的视觉、听觉特性使解压缩后的图像、声音看起来与原始图像一样，有损压缩的压缩率比较高，其中动态视频图像的压缩比可达100:1到200:1。有损压缩的主要方法有预测编码、变换编码、模型编码、基于重要性的编码以及混合编码方法等。压缩比随着编码方法的不同差别较大。

4.2 多媒体专用芯片技术 要实现音频、视频信号的快速压缩、解压缩和播放处理，需大量的快速计算。而实现图像许多特殊效果、图像生成、绘制等处理以及音频信号的处理等，也都需要较快的运算处理速度，不可能让CPU来完成。因此，只有采用专用芯片，才能取得满意效果。

多媒体计算机的专用芯片可分为两类：一类是固定功能的芯片，另一类是可编程数字信号处理器DSP芯片。

除专用处理器芯片外，多媒体系统还需要其他集成电路芯片支持，如数/模（D/A)和模/数（A/D)转换器、音频、视频芯片，彩色空间变换器及时钟信号产生器，等等。

4.3 多媒体输入/输出技术 包括媒体变换技术、识别技术、媒体理解技术和综合技术。目前，前两种技术相对比较成熟，应用较为广泛，后两种技术还不成熟，只能用于特定场合。输入输出技术进一步发展的趋势是：①人工智能输入/输出技术。②外围设备控制技术。③多媒体网络传输技术。

4.4 多媒体存贮技术 多媒体的音频、视频、图像等信息虽经过压缩处理，但仍需相当大的存储空间，只有在大容量只读光盘存储器CD-ROM问世后才真正解决了多媒体信息存储空间问题。由于存储在PC机服务器上的数据量越来越大，使得PC机服务器的硬盘容量需求提高很快。为了避免磁盘损坏而造成的数据丢失，采用了相应的磁盘管理技术，磁盘阵列（Disk Array)就是在这种情况下诞生的一种数据存储技术。这些大容量存储设备为多媒体应用提供了便利条件。

4.5 多媒体系统软件技术 主要包括多媒体操作系统、多媒体编辑系统、多媒体数据库管理技术、多媒体信息的混合与重叠技术等，这里主要介绍多媒体操作系统。

多媒体操作系统：要求该操作系统要像处理文本、图形文件一样方便灵活的处理动态音频和视频，在控制功能上，要扩展到录像机、音响、MIDI等声像设备以及CD-ROM光盘存储技术等。多媒体操作系统要能处理多任务，易于扩充。要求数据存取与数据格式无关，提供统一友好的界面。

5 结语

多媒体技术已比较成熟，但在图像和音频的压缩编码方面，没有统一规范，导致产品之间相互不支持，有待进一步整合压缩技术。

[1]方兴.数字化设计艺术[M].武汉理工大学出版社，2004.

[2]林福宗.多媒体技术基础及应用[M].清华大学出版社，2002，8.

[3]许华虎.多媒体技术应用(第四版)[M].上海大学出版社，2005.