第1章 多媒体技术概述
1.1 历史与发展
在计算机发展的早期阶段，人们利用计算机进行军事和工业生产的数值计算。随着计算机技术的发展，尤其是硬件设备的发展，人们开始用计算机处理和表现图像、图形，使计算机更形象逼真地反映自然事物和运算结果，这就是最初的多媒体技术雏形。
随着计算机软硬件的进一步发展，计算机的处理能力越来越强，计算机的应用领域得到进一步地拓展，应用需求大幅度增加，在很大程度上促进了多媒体技术的发展和完善。多媒体技术由当初的单一媒体形式逐渐发展到目前的动画、文字、声音、活动视频图像等多种媒体形式。
值得指出的是，在多媒体技术的早期应用中，是以存储和处理巨大的信息量作为代价的。随着多媒体技术和相关技术的发展，针对于多媒体数据的压缩技术应运而生。例如，用来解决音乐数据压缩问题的MP3技术、解决视频数据压缩的MPEG技术等。数据压缩技术的不断发展和完善，使计算机能够处理更多的媒体形式。目前的多媒体计算机能够处理和播放音乐、VCD活动影像、DVD高清晰度活动影像、文字自动识别、语音自动识别等。
1.1.1 若干发展阶段
多媒体技术的发展有几个具有代表性的阶段。
（1）1984年，美国Apple（苹果）公司开创了用计算机进行图像处理的先河，在世界上首次使用Bitmap（位图）概念对图像进行描述，从而实现了对图像进行简单的处理、存储以及相互之间的传送等。苹果公司对图像进行处理的计算机是该公司自行研制和开发的“Apple”（苹果）牌计算机，其操作系统名为Macintosh，因此也有人把“苹果”计算机直接叫做Macintosh计算机。在当时，Macintosh操作系统首次实际采用了先进的图形用户界面，体现了全新的Windows（窗口）概念和Icon（图标）程序设计理念，并建立了新型的图形化人机接口标准。
（2）1985年，美国Commodore公司将世界上首台多媒体计算机系统展现在世人面前，该计算机系统被命名为Amiga。并在随后的Comdex’89展示会上，展示了该公司研制的多媒体计算机系统Amiga的完整系列。
同年，计算机硬件技术有了较大的突破。为解决大容量存储的问题，激光只读存储器CD-ROM问世，为多媒体数据的存储和处理提供了理想的条件，并对计算机多媒体技术的发展起了决定性的推动作用。在这一时期，CDDA技术（Compact Disc Digital Audio）也已经趋于成熟，使计算机具备了处理和播放高质量数字音响的能力。这样，在计算机的应用领域中又多了一种媒体形式，即音乐处理。
（3）1986年3月，荷兰PHILIPS（菲利普）公司和日本SONY（索尼）公司共同制定了CD-I（Compact Disc-Interactive）交互式激光盘系统标准，使多媒体信息的存储规范化和标准化。CD-I标准允许一片直径5英寸的激光盘上存储650MB的数字信息。
（4）1987年3月，RCA公司制定了DVI（Digital Video Interactive）技术标准，该技术标准在交互式视频技术方面进行了规范化和标准化，使计算机能够利用激光盘以DVI标准存储静止图像和活动图像，并能存储声音等多种信息模式。DVI标准的问世，使计算机处理多媒体信息具备了统一的技术标准。
同年，美国Apple（苹果）公司开发了Hyper Card（超级卡），该卡安装在苹果计算机中，使该型计算机具备了快速、稳定的处理多媒体信息的能力。
（5）1990年11月，美国Microsoft（微软）公司和包括荷兰PHILIPS（菲利普）公司在内的一些计算机技术公司成立了“多媒体个人计算机市场协会（Multimedia PC Marketing Council）”。该协会的主要任务是对计算机的多媒体技术进行规范化管理和制定相应的标准。该协会制定了多媒体计算机的“MPC标准”。该标准规定了计算机增加多媒体功能所需的软硬件最低标准的规范、量化指标，以及多媒体的升级规范等。
（6）1991年，多媒体个人计算机市场协会提出MPC1标准。从此，全球计算机业界共同遵守该标准所规定的各项内容，促进了MPC的标准化和生产销售，使多媒体个人计算机成为一种新的流行趋势。
（7）1993年5月，多媒体个人计算机市场协会公布了MPC2标准。该标准根据硬件和软件的迅猛发展状况做了较大的调整和修改，尤其对声音、图像、视频和动画的播放、Photo CD做了新的规定。此后，多媒体个人计算机市场协会演变成多媒体个人计算机工作组（Multimedia PC Working Group）。
（8）1995年6月，多媒体个人计算机工作组公布了MPC3标准。该标准既符合多媒体个人计算机的发展，又提高了软件、硬件的技术指标。更为重要的是，MPC3标准制定了视频压缩技术MPEG的技术指标，使视频播放技术更加成熟和规范化，并且指定了采用全屏幕播放、使用软件进行视频数据解压缩等多项技术标准。
同年，由美国Microsoft（微软）公司开发的功能强大的Windows 95操作系统问世，使多媒体计算机的用户界面更容易操作，功能更为强劲。随着视频音频压缩技术日趋成熟，高速的奔腾系列CPU开始武装个人计算机，个人计算机市场已经占据主导地位，多媒体技术得到了蓬勃发展。国际互联网络Internet的兴起，也促进了多媒体技术的发展，更新更高的MPC标准相继问世。
目前，多媒体技术的发展趋势是逐渐把计算机技术、通信技术和大众传播技术融合在一起，建立更广泛意义上的多媒体平台，实现更深层次的技术支持和应用，使之与人类文明水乳交融。
1.1.2 技术背景
多媒体技术是计算机技术和社会需求相结合而造就的产物。计算机技术的发展，为多媒体技术的产生创造了技术条件，而社会需求则刺激了多媒体技术的发展。
1. 技术条件
对多媒体技术的产生起到重要作用的技术条件主要有以下四个。
（1）多媒体计算机的硬件条件。要实现多媒体技术，计算机需要大容量存储器、处理速度快的CPU（中央处理器）、CD-ROM、高效声音适配器，以及视频处理适配器等多种硬件设备，并且需要相关的外围设备，例如，用于获取数字图像的数码照相机、扫描仪和视频头；用于输出的打印机、投影机、自动控制设备等。
（2）数据压缩技术。在多媒体技术的发展过程中，数据压缩技术是关键技术。它解决了大量多媒体信息数据压缩存储的问题，CD-ROM的应用、VCD和DVD光盘的使用，都是数据压缩技术具体应用的成果。对于图像文件、音乐文件、视频文件的数据压缩，使这些原本数据量非常大的文件得以轻松地保存和进行网络间传送。
（3）多媒体的软件条件。多媒体技术的应用离不开计算机软件。在广泛的应用领域中，人们编制了内容广泛、使用方便的软件。借助计算机软件，人们才得以在多领域、多学科使用计算机，从而充分地利用多媒体技术解决相关问题。
（4）相关技术的支持。在多媒体技术中，没有相关技术的支持也是不行的。在多媒体技术所涉及的广泛领域中，每一种应用领域都有其独特的技术特点和条件。将相关技术融合进计算机多媒体技术中，或者与之建立某种有机的联系，是多媒体技术能否成功应用的关键。
2. 社会需求
社会需求是促进多媒体技术产生和发展的重要因素。早在20世纪80年代初期，人们开始不满足于计算机对文字进行单一形式的处理和进行的数学运算，希望计算机能做更多的事情，要求计算机在多领域、多学科处理多重信息。这种越来越迫切的需求，使人们造就了一门全新的技术——多媒体技术。
多媒体技术产生的社会需求主要体现在以下七个方面。
（1）图形和图像处理的需要。图形和图像是人们辨识事物最直接和最形象的形式，很多难以理解和描述的问题用图形或图像表示，就能起到一目了然的作用。计算机多媒体技术首先要解决的问题就是图形和图像的处理问题。
（2）大容量数据存储的需要。随着计算机处理范围的扩大，被处理的媒体种类不断增加，信息量不断加大，要保存和处理大量的信息，成为多媒体技术要解决的又一个问题。CD-ROM存储方式和存储介质应运而生。
（3）音频信号和视频信号处理的需要。使用计算机处理并重放音频信号和视频信号，是人们对计算机技术提出的新要求。经过多年的发展，计算机能够对音频信号和视频信号进行采集、数字化处理和重放，并能对重放的过程和模式进行控制。
（4）界面设计的需要。计算机与使用者之间的操作层面叫做界面，它是计算机与人类沟通的重要渠道。在计算机发展的早期阶段，人们忽略了界面设计问题，这使得没有相当经验和技术的人无法使用计算机。随着计算机应用的拓展和普及，界面采用了图形、声音、动画等多种形式，并安排了交互性控制按钮，使操作变得容易和亲切。
（5）信息交换的需要。在现代社会中，信息是至关重要的。为了满足人们对信息流动和交换的渴求，计算机联接在一起，形成网络，相互之间传递和交换信息。“信息高速公路”计划由此应运而生。1991年，美国提出信息高速公路法案，促使联邦政府要求工业界和企业界建立现代计算机网络，网络采用光缆连接，形成横跨北美的大容量、高速度的信息交换网络。今天，Internet国际互联网络的发展，促进了多媒体技术在网络中的应用。
（6）高科技研究的需要。在高科技研究领域中，航空、航天技术首屈一指。而这一技术与计算机技术几乎是同义语。如果没有计算机技术，人类走入太空几乎是不可能的。目前，多媒体技术的发展，使人们能够在飞往太空之前模拟太空中的各种状况和条件，并且在航天轨道的计算与模拟、星际旅行的实现、星系的演变等各个方面建立虚拟实境，供深入研究。（7）娱乐与社会活动的需要。人类不仅从事科学与技术活动，还注重享受娱乐和进行其他社会活动，使用常规设备和技术已经不能满足需求。人们利用计算机多媒体技术，满足各种各样的娱乐和社会活动的需求。在娱乐业，影视娱乐的噱头几乎被电脑特技所囊括，而电脑特技实际上就是计算机多媒体技术的一个分支。在社会活动方面，人们为了使更多的人了解自己，创造了人类独有的广告业。广告业的兴起，带动了更为兴旺的商业活动。
除了上述主要的社会需求外，在医学、交通、工业产品制造，以及农业等多方面也都构成了社会需求，全方位的社会需求使多媒体技术的应用领域更为广泛，其发展将永无止境。