多媒體（Multimedia）是多種媒體的綜合，一般包括文本，聲音和圖像等多種媒體形式。
多媒體技術(shù)就是通過計(jì)算機(jī)對語言文字、數(shù)據(jù)、音頻、視頻等各種信息進(jìn)行存儲和管理，使用戶能夠通過多種感官跟計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時信息交流的技術(shù)。多媒體技術(shù)所展示、承載的內(nèi)容實(shí)際上都是計(jì)算機(jī)技術(shù)的產(chǎn)物。
我們所謂的媒體就是指承載和傳輸某種信息或物質(zhì)的載體。
可分為五大類：感覺媒體、表示媒體、表現(xiàn)媒體、存儲媒體和傳輸媒體。
在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域里，媒體主要是傳輸和存儲信息的載體，傳輸?shù)男畔ㄕZ言文字、數(shù)據(jù)、視頻、音頻等等；存儲的載體包括硬盤、軟盤、磁帶、磁盤、光盤等等。多媒體是把各種媒體的功能進(jìn)行科學(xué)地整合，聯(lián)手為用戶提供多種形式的信息展現(xiàn)，得到的信息更加直觀生動。
多媒體技術(shù)則是利用計(jì)算機(jī)把文字材料、影像資料、音頻及視頻等媒體信息數(shù)位化，并將其整合到交互式界面上，使計(jì)算機(jī)具有了交互展示不同媒體形態(tài)的能力。
那么，這五種媒體分別指的是什么呢？
媒體的種類，依據(jù)定義可以分成五個類別
感覺媒體是抽象的，沒有實(shí)際存在，需要通過顯示媒體（表現(xiàn)媒體）觸動感覺媒體。
表示媒體也是抽象的，表示媒體是各種數(shù)據(jù)的集合后，能表現(xiàn)出有意義的信息的形式，需要保存在存儲媒體中，依托顯示媒體（表現(xiàn)媒體）表現(xiàn)出來。
在需要把數(shù)據(jù)從一個存儲媒體到另一個存儲媒體時，就需要用到傳輸媒體。
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習(xí)目標(biāo)：
1．理解什么是多媒體和多媒體的基本特性；
2．理解聲音、圖像、動畫、視頻等媒體信息的特性及其制作技術(shù)；
3．理解多媒體教學(xué)軟件的設(shè)計(jì)與開發(fā)；
4．了解多媒體技術(shù)及其應(yīng)用。
計(jì)算機(jī)以高速的計(jì)算速度、海量的存儲空間、豐富的色彩表現(xiàn)為媒體在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行處
理和應(yīng)用提供了廣闊的舞臺。多媒體的開發(fā)與應(yīng)用，使人與計(jì)算機(jī)之間的信息交流變得生動
活潑、豐富多彩。
本章介紹多媒體技術(shù)的基本概念和關(guān)鍵技術(shù)，常用的媒體類型和基本應(yīng)用，多媒體教學(xué)
軟件的基本特點(diǎn)和開發(fā)流程，通過學(xué)習(xí)上述內(nèi)容幫助讀者理解多媒體技術(shù)的內(nèi)涵。
第一節(jié) 多媒體概述
多媒體技術(shù)以形象豐富的聲、文、圖信息和方便的交互性，極大的改善了人機(jī)界面，改
變了使用計(jì)算機(jī)的方式，從而為計(jì)算機(jī)進(jìn)入人類生活和生產(chǎn)的各個領(lǐng)域打開了方便之門，給
人們的工作、生活和娛樂帶來深刻的變化。因此學(xué)習(xí)多媒體技術(shù)的有關(guān)原理知識，掌握流行
的多媒體的工具，是享用信息技術(shù)成果、在信息社會中發(fā)展提供必備的基礎(chǔ)。
一、多媒體的定義
1.媒體
一般來說，媒體（Medium）是指承載或傳遞信息的載體。媒體可理解為承載信息的實(shí)
際載體，如紙介質(zhì)、磁盤、光盤、錄像帶和錄音帶等；媒體也可以理解為表述信息的邏輯載
體，如文字、圖像、語言等。日常生活中，大家熟悉的報紙、書本、雜志、廣播、電影、電
視均是媒體，都以各自的媒體形式進(jìn)行著信息傳播。按照國際電信聯(lián)盟（ITU）建議的定義，
媒體有以下 5 種：感覺媒體、表示媒體、顯示媒體、存儲媒體和傳輸媒體。感覺媒體指的是
人接觸信息的感覺形式，如視覺、聽覺、觸覺等；表示媒體則指的是信息的表示形式，如圖
形、圖像、聲音、視頻等；顯示媒體（又稱表現(xiàn)媒體）是表現(xiàn)和獲取信息的物理設(shè)備，如顯
示器、揚(yáng)聲器、攝象機(jī)等；存儲媒體是存儲數(shù)據(jù)的物理設(shè)備，如磁盤、光盤、優(yōu)盤等；傳輸
媒體是傳輸數(shù)據(jù)的物理設(shè)備，如光纜、電纜、電磁波、交換設(shè)備等。
在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中媒體有兩種含義，一是指用以存儲信息的實(shí)體，如磁帶、磁盤、光盤和
半導(dǎo)體存儲器；一是指信息的載體，如數(shù)字、文字、聲音、圖形、圖像、視頻和動畫等。多
媒體技術(shù)中的媒體是指后者。
2．多媒體
多媒體一詞譯自于 20 世紀(jì) 80 年代初出現(xiàn)的英文單詞“Multimedia”。關(guān)于多媒體的定
義或說法有多種多樣，各自從自己的角度對多媒體有不同的認(rèn)識。在信息領(lǐng)域中，多媒體是
指文本、圖形、圖像、聲音、影像等這些“單”媒體和計(jì)算機(jī)程序融合在一起形成的信息媒體，是指運(yùn)用存儲與再現(xiàn)技術(shù)得到的計(jì)算機(jī)中的數(shù)字信息。換句話說：文本、聲音、圖形、
圖像、動畫和視頻是信息的載體，其中兩個或多于兩個的組合構(gòu)成了多媒體。
3．多媒體信息的主要元素
（1）文本：文本一般由文字、數(shù)字和符號等構(gòu)成，在計(jì)算機(jī)中文本是用字符代碼及字
符格式表示出來的數(shù)據(jù)。文本是一種最基本的傳播媒體，也是多媒體信息系統(tǒng)中出現(xiàn)最頻繁
的媒體。
（
2）圖形：圖形也稱矢量圖形，一般指用計(jì)算機(jī)繪制的畫面，如直線、圓、圓弧、矩
形、任意曲線和圖表等。矢量圖形文件中只記錄生成圖的算法和圖上的某些特征點(diǎn)，因此對
矢量圖形的各個部分分別進(jìn)行控制（放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、變形、扭曲、移位等）很方便。矢
量圖形一般在多媒體素材（如圖像和動畫）的創(chuàng)建過程中使用，但最后需導(dǎo)出為圖像文件供
網(wǎng)頁編輯使用。
（
3）圖像：圖像是指由照相機(jī)和攝像機(jī)等數(shù)字化采集設(shè)備捕捉的實(shí)際場景畫面，或用
計(jì)算機(jī)圖像處理軟件創(chuàng)建的景物。圖像是由許多的像素按照其在圖像中所處的位置排列所構(gòu)
成的平面點(diǎn)陣圖。
（
4）音頻：音頻（一般指人耳能聽到的聲音）包括語音、音樂和效果聲。
（
5）動畫：動畫是運(yùn)動的畫面，實(shí)質(zhì)是一幅幅靜態(tài)圖像的連續(xù)播放所形成的動態(tài)感覺。
動畫一般是指人們的主觀設(shè)計(jì)而非攝像機(jī)攝下的影像。動畫可分為二維動畫（平面）和三維
動畫（立體）兩類。
（
6）視頻：視頻一般是指用攝像機(jī)拍攝的動態(tài)影像。視頻可記錄和反映真實(shí)世界的實(shí)
際場景和畫面。模擬視頻信號需要有專用的設(shè)備轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻信號。
4．多媒體技術(shù)
多媒體技術(shù)是一種基于計(jì)算機(jī)科學(xué)的綜合技術(shù)，它包括數(shù)字化信息處理技術(shù)、音頻和視
頻技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件和硬件技術(shù)、人工智能和模式識別技術(shù)、通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。或者說，
所謂多媒體技術(shù)是以計(jì)算機(jī)為中心，把語音、圖像處理技術(shù)和視頻技術(shù)等集成在一起的技術(shù)。
具有這種功能的計(jì)算機(jī)稱為多媒體計(jì)算機(jī)。
二、多媒體的關(guān)鍵特性
多媒體具有信息載體多樣性、集成性和交互性。
1．多樣性
信息載體多樣性指的是信息媒體的多樣化，有人稱之為信息多維化。計(jì)算機(jī)所能處理的
信息不再局限于數(shù)值、文本。多媒體體信息的多維化不僅僅指輸入，還有輸出。但輸入和輸
出不一定都是一樣的。對于應(yīng)用而言，前者稱為獲取（capture）后者稱為表現(xiàn)（presentation）。
如果兩者一樣稱之為“記錄”和“重放”。如果對輸入進(jìn)行變換、組合和加工，就可以大大
豐富信息的表現(xiàn)力和效果，從而使用戶更全面、更準(zhǔn)確地接受信息。
2．交互性
交互性是多媒體計(jì)算機(jī)可以與使用者作交互性溝通的特性。交互性不僅能夠?yàn)槭褂谜咛?/span>
供按照自己的意愿解決問題的性能，而且可以幫助使用者通過交談式的溝通進(jìn)行學(xué)習(xí)，以達(dá)
到增進(jìn)知識及解決問題的目的。可以想象，交互性被引入到使用者的活動中，將會帶來多大
的作用。
3．集成性
信息媒體的集成包括信息的多通道統(tǒng)一獲取、多媒體信息的統(tǒng)一存儲與組織，以及多媒體信息表現(xiàn)合成等各方面。也就是說不再使用單一的形態(tài)對媒體進(jìn)行獲取、加工和理解，而
是注意保留媒體之間的關(guān)系及其所蘊(yùn)涵的大量信息。
第二節(jié) 多媒體的關(guān)鍵技術(shù)
一、數(shù)據(jù)壓縮
數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)是多媒體技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)，也是多媒體技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。
1．什么是數(shù)據(jù)壓縮
數(shù)據(jù)壓縮就是以最少的數(shù)碼表示信源所發(fā)的信號，減少容納給定消息集合或數(shù)據(jù)采樣集
合的信號空間。定義中的“信源”可以是數(shù)據(jù)、靜止圖象、語音、電視或其他需要存儲和傳
輸?shù)男盘枺弧靶盘柨臻g”是指信號集合所占的空域、時域和頻域空間。“最少”是指在保證
信源的一定質(zhì)量或者說是有效的前提下的最少。數(shù)據(jù)壓縮也可以簡單的定義為是信源的有效
數(shù)字表示。就是說，用盡可能少的比特?cái)?shù)來表示源信號并能將其還原。因此，數(shù)據(jù)壓縮的任
務(wù)是信源信號在一個可以接受的狀況的前提下把需要的比特?cái)?shù)減到最少程度。數(shù)據(jù)壓縮包括
信源的有損壓縮和無損壓縮，有損壓縮是指經(jīng)過壓縮后經(jīng)解碼再還原的信號與原信號不能嚴(yán)
格一致，無損壓縮是指壓縮后經(jīng)解碼還原的信號與原信號嚴(yán)格一致。
2．?dāng)?shù)據(jù)壓縮的必要性
多媒體數(shù)據(jù)壓縮的必要性也就是說為什么要對多媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，主要原因就是多媒
體數(shù)據(jù)的海量性，多媒體數(shù)據(jù)包括文本、聲音、動畫、圖形、圖象以及視頻，數(shù)據(jù)的海量性
主要表現(xiàn)在聲音、圖像和視頻數(shù)據(jù)數(shù)字化方面。下面可以舉幾個未經(jīng)壓縮信源的大致比特率
的例子來說明其海量性，如表 3.1。
表 3.1 未壓縮信源的大致比特率
電話（200~3400Hz）
8000 樣本數(shù)/秒×12 比特/樣本=96kbps
寬帶語音（50~7000Hz）
16000 樣本數(shù)/秒×14 比特/樣本=224kbps
寬帶音頻（20~20000Hz）
44100 樣本數(shù)/秒×2 信道×16 比特/樣本=1.412Mbps
圖像
512×512 像素色彩圖像×24 比特/像素=6.3 兆比特/圖像（幅）
視頻
640×480 像素色彩圖像×24 比特/像素×30 圖像/秒=221 Mbps
高清晰度電視
1280×720 像素色彩圖像×60 圖像/秒×24 比特/像素=1.3Gbps
從以上的例子中可以看到：經(jīng)過數(shù)字化處理后其數(shù)據(jù)量是非常大的，如果不進(jìn)行數(shù)據(jù)壓
縮處理，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就無法對它進(jìn)行存儲和傳輸。解決這一問題的辦法，數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)是個
行之有效的方法。
3．?dāng)?shù)據(jù)壓縮的可能性
多媒體數(shù)據(jù)壓縮是必要的，那么能否對多媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮呢？根據(jù)信息論，只要信源
中存在數(shù)據(jù)冗余就存在壓縮的可能性。“信息量”與“數(shù)據(jù)量”之間的關(guān)系：信息量=數(shù)據(jù)
量-冗余量，通常用“
I”表示信息量；“D”表示數(shù)據(jù)量；“du”表示冗余量，即 I=D - du。
多媒體數(shù)據(jù)能不能被壓縮關(guān)鍵是多媒體數(shù)據(jù)中存在不存在“數(shù)據(jù)冗余”？答案是肯定的。以
圖像數(shù)據(jù)為例，圖像數(shù)據(jù)存在著大量的空間冗余和時間冗余。
（1）空間冗余
空間冗余也稱為空域相關(guān)，一幅圖像是由若干個像素組成的，在相鄰像素之間相關(guān)性很大，有很大的信息冗余，這就是空間冗余。自然界的許多圖像都是一種連續(xù)變化的圖像，其
重要的特點(diǎn)是相鄰的像素是相關(guān)的，彼此間變化不大。
（
2）時間冗余
時間冗余也稱為時域相關(guān)。在運(yùn)動圖像中，相鄰真之間也存在著很大的相關(guān)性。比如，
課堂直播中主講教師的講授，電視會議中講話人的發(fā)言，新聞聯(lián)播中主持人的播音等，背景
可能沒有多大變化，而對人物來說也可能只有某些部分的變化，相鄰的兩真圖像是相關(guān)的，
它表示在時間軸上相鄰的兩真圖像是相似的，這種冗余為時間冗余。
（
3）其它類型的冗余
① 結(jié)構(gòu)冗余
② 知識冗余
③ 視覺冗余
④ 圖像區(qū)域的相同性冗余
⑤ 紋理的統(tǒng)計(jì)冗余
4．?dāng)?shù)據(jù)壓縮技術(shù)實(shí)現(xiàn)的可能性
從數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的發(fā)展歷程來看，目前有五個因素成就了計(jì)算機(jī)多媒體數(shù)據(jù)壓縮的可能
性。第一，經(jīng)典的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，建立在信息論的基礎(chǔ)上，成功的研究了數(shù)據(jù)壓縮的理論極
限和數(shù)據(jù)壓縮的基本途徑。系統(tǒng)的理論研究成就了今天的壓縮技術(shù)。第二，信號處理能力迅
速提高，VLSI 在數(shù)字信號處理器上的應(yīng)用和高速微處理器在計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用，大大提高了
計(jì)算機(jī)能力，使原來很復(fù)雜的壓縮算法能夠得到迅速的處理。第三，基于主觀感覺的失真衡
量體系解決了多媒體應(yīng)用產(chǎn)品的性能評價問題。多媒體的應(yīng)用大多在聲音、音樂和視頻方面，
接受者最終是人的耳朵和眼睛，這樣是有損壓縮得到廣泛的應(yīng)用，提高了壓縮比。第四，壓
縮編碼標(biāo)準(zhǔn)的建立，奠定了技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)，減少了制造商和服務(wù)商的風(fēng)險，他們在產(chǎn)品
中融入了壓縮方法。第五，網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的不斷融合和進(jìn)步提供了新的需要并提
供高了數(shù)據(jù)壓縮實(shí)現(xiàn)的接受程度，使數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)得到迅速的提高。
5．?dāng)?shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用
多媒體技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一是關(guān)于多媒體數(shù)據(jù)壓縮（編碼）和解壓（解碼）算法。為了
解決不同廠家產(chǎn)品的兼容性問題，國際標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會 ISO（International Standardization
Organization），國際電子學(xué)委員會 IEC（International Electronics Committee ）,國際電信協(xié)
會 ITU（International Telecommunication Union）等國際組織于 90 年代領(lǐng)導(dǎo)制定了三個重要
的多媒體國際標(biāo)準(zhǔn)：JPEG 標(biāo)準(zhǔn)；H.261 標(biāo)準(zhǔn)；MPEG 標(biāo)準(zhǔn)。
JPEG 標(biāo)準(zhǔn)全稱為“多灰度靜態(tài)圖像的數(shù)字壓縮編碼”，是用于靜態(tài)圖像壓縮的國際標(biāo)
準(zhǔn)。目前已有 MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4 等 3 個國際標(biāo)準(zhǔn)，正在完成的有 2 個：MPEG-7
和 MPEG-21。MPEG 壓縮標(biāo)準(zhǔn)用于數(shù)字衛(wèi)星廣播、高清晰電視、數(shù)字錄象機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境
下的電視點(diǎn)播（VOD）、DVD 等各方面。所熟悉的 VCD 采用的是 MPEG-1 標(biāo)準(zhǔn)；DVD 采
用的 MPEG-2 標(biāo)準(zhǔn)；MPEG-4 標(biāo)準(zhǔn)主要用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中流媒體數(shù)據(jù)的壓縮。MPEG-7 標(biāo)準(zhǔn)
（ISO/IEC 15938）名稱叫“多媒體內(nèi)容描述接口”，是一個關(guān)于表示音/視信息的信息的標(biāo)
準(zhǔn)。MPEG-21 標(biāo)準(zhǔn)（ISO/IEC 18034），正式名稱叫“多媒體框架”。MPEG-21 的目標(biāo)是用
于通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)字內(nèi)容的電子交易。把支持分布在大范圍網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備中的多媒體資源的技
術(shù)透明地集成起來以支持多種功能。H.261 標(biāo)準(zhǔn)主要用于視頻電話和視頻會議。目前還有
H.263 標(biāo)準(zhǔn)和 H.264 標(biāo)準(zhǔn)。H.263 標(biāo)準(zhǔn)是 ITU-T 于 1995 年制定的甚低比特率視頻壓縮編
碼標(biāo)準(zhǔn)，其傳輸碼率可以低于 64kbps。H.263 特別適用于無線網(wǎng)絡(luò)、PSTN 和因特網(wǎng)等環(huán)
境下的視頻傳輸。H. 264 標(biāo)準(zhǔn)是 ITU-T 和 ISO/ IEC 的 MPEG 共同成立的聯(lián)合視頻小組 JVT
于 2003 年公布的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。其目標(biāo)是為視頻編碼應(yīng)用提供下一代的解決方案，提供顯著增強(qiáng)的編碼效率,，同時減少 H. 263 中一些混亂的可選模式。優(yōu)點(diǎn)是更高的壓縮比和更好
的信道適應(yīng)性； 缺點(diǎn)是計(jì)算復(fù)雜度的大大增加。H.264 的目標(biāo)應(yīng)用涵蓋了目前大部分的視
頻在數(shù)字視頻應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈的快速發(fā)展中，面對視頻應(yīng)用不斷向高清晰度、高幀率、高壓縮率
方向發(fā)展的趨勢，當(dāng)前主流的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議 H.264（AVC）的局限性不斷凸顯。
VC-1 基于微軟 Windows Media Video 9(WMV9)格式， 2006 年成為活動圖像和電視工
程師協(xié)會(SMPTE) 視頻標(biāo)準(zhǔn)。主要應(yīng)用于 IPTV，HD TV，HD DVD 和移動設(shè)備。
目前，最值得一提的是 AVS 標(biāo)準(zhǔn)，AVS 是我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的視音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。
2006 年 9 月，AVS 已正式成為國際電聯(lián) ITU-T 的聯(lián)絡(luò)組織，意味著 AVS 標(biāo)準(zhǔn)已具備選入
ITU-T 標(biāo)準(zhǔn)體系的資格,為 AVS 的國際化道路打開了大門。 2002 年，數(shù)字音視頻編解碼技
術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(AVS)工作組成立。 2006 年 1 月 6 日，信息產(chǎn)業(yè)部批準(zhǔn)通過 AVS 視頻部分。 2006
年 2 月，《信息技術(shù) 先進(jìn)音視頻編碼 第二部分：視頻》國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 20090.2-2006 發(fā)布。
2006 年 3 月 1 日， GB/T 20090.2-2006 正式實(shí)施。 2007 年 4 月，ISO/IEC MPEG 在新一代
標(biāo)準(zhǔn)框架 RVC 要求支持的第一個非 MPEG 視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)就是 AVS。 2007 年 5 月，AVS
列入 ITU-T IPTV FG 的內(nèi)容編碼標(biāo)準(zhǔn)文件，成為與 H.264、VC-1 并列的選項(xiàng)。
同時，面向更高清晰度、更高幀率、更高壓縮率視頻應(yīng)用的 HEVC（High Efficiency Video
Coding）協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生。2010 年 1 月，ITU-T VCEG(Video Coding Experts Group) 和
ISO/IEC MPEG（Moving Picture Experts Group）聯(lián)合成立 JCT-VC（Joint Collaborative Team
on Video Coding）了聯(lián)合組織，統(tǒng)一制定下一代編碼標(biāo)準(zhǔn)：HEVC。HEVC（H.265）標(biāo)準(zhǔn)于
2013 年 2 月發(fā)布正式版本，由于其在壓縮效率、并行處理能力以及網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性方面的極大
改進(jìn)，它的發(fā)展和應(yīng)用必將把視頻編解碼理論和應(yīng)用推向一個新的高度。
二、超文本與超媒體
1．定義
文本是我們最熟悉的信息表示方式。文章、程序、書、文件等都以文本出現(xiàn)，文本的最
顯著特點(diǎn)是他在組織上是線性的和順序的。科學(xué)研究表明，人類的記憶是一種聯(lián)想式的記憶，
它構(gòu)成了人類記憶的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。超文本結(jié)構(gòu)就類似于人類的這種聯(lián)想記憶結(jié)構(gòu)，它采用一種
非線性的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)組織塊狀信息，沒有固定的順序，也不要求讀者必須按某個順序來閱讀。
采用這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，各信息塊很容易按照信息的原始結(jié)構(gòu)或人們的“聯(lián)想”關(guān)系加以組織。
圖 3.1 是一個完整的小型超文本結(jié)構(gòu)。
圖 3.1 具有 6 個結(jié)點(diǎn)和 9 條鏈的超文本結(jié)構(gòu)示意圖
從圖中可以看到超文本是由若干內(nèi)部互連的文本塊（或其他信息）組成，這些信息塊可
以是計(jì)算機(jī)的若干屏，也可以是若干窗口、文件或更小信息塊。這樣一個信息單元就稱為一
個結(jié)點(diǎn)（node）。每個結(jié)點(diǎn)都有若干指向其他結(jié)點(diǎn)或從其他結(jié)點(diǎn)指向該結(jié)點(diǎn)的指針，這些指
針被稱為鏈（link）。那么，超文本可以定義為由結(jié)點(diǎn)和表示信息結(jié)點(diǎn)間相關(guān)性的鏈構(gòu)成的
一個具有一定邏輯結(jié)構(gòu)和語義的網(wǎng)絡(luò)。超文本的主要特點(diǎn)可以概括為超文本不是順序的，而
是一個非線性的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
能對超文本進(jìn)行管理和使用的系統(tǒng)叫超文本系統(tǒng)。超文本與超文本系統(tǒng)的關(guān)系和數(shù)據(jù)庫
與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)類似。一個超文本系統(tǒng)一般具有以下特點(diǎn)：
① 在用戶界面中包括對超文本的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的一個顯示表示，即向用戶展示結(jié)點(diǎn)和
A
B
C
D
E
F鏈的形式。
② 給用戶一個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的動態(tài)總貌圖，使用戶在每一時刻都可以得到當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的鄰接
環(huán)境。
③ 超文本系統(tǒng)一般使用雙向鏈，這種鏈應(yīng)支持跨躍各種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，如局域網(wǎng)和因特
網(wǎng)。
④ 用戶可以通過自己思想的聯(lián)想及感知，根據(jù)自己的需要動態(tài)地改變網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點(diǎn)和鏈，
以便對網(wǎng)絡(luò)中的信息進(jìn)行快速、直觀、靈活的訪問，如瀏覽、查詢、標(biāo)注等。這種聯(lián)想和感
知被準(zhǔn)確地定義，并要求有良好的性能/價格比。
⑤ 盡可能不依賴它的具體特性、命令或信息結(jié)構(gòu)，而更多地強(qiáng)調(diào)它的用戶界面的“視
覺和感覺”。
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們不僅只是利用文本，還可以利用圖形、動畫、聲音、視頻圖
像等各種媒體信息進(jìn)行信息的傳遞。超文本的結(jié)點(diǎn)不再僅是文本，而可以是圖形、動畫、聲
音、視頻圖像等各種媒體信息時，稱之為超媒體，即超媒體=超文本+多媒體。超文本系統(tǒng)
與多媒體技術(shù)結(jié)合起來，為強(qiáng)調(diào)處理多媒體信息的能力而稱為超媒體（Hypermedia）系統(tǒng)，
即多種媒體的超文本系統(tǒng)。
2．結(jié)點(diǎn)、鏈和網(wǎng)絡(luò)
結(jié)點(diǎn)和鏈?zhǔn)浅谋九c超媒體的組成要素。結(jié)點(diǎn)有許多種，而且分類方法也不盡相同。在
早期超文本中結(jié)點(diǎn)的內(nèi)容一般是有形的結(jié)點(diǎn)，內(nèi)容主要是文本、符號或數(shù)字。現(xiàn)在根據(jù)媒體
的種類、媒體的內(nèi)容和功能的不同，結(jié)點(diǎn)可以是媒體結(jié)點(diǎn)，其中可以包含各種媒體，也可以
包含數(shù)據(jù)庫、文獻(xiàn)等；也可以是動作類結(jié)點(diǎn)、組織類結(jié)點(diǎn)、推理類結(jié)點(diǎn)等。
鏈，又稱超鏈（hyperlink），是結(jié)點(diǎn)間的信息聯(lián)系，它以某種形式將一個結(jié)點(diǎn)與其他結(jié)
點(diǎn)連接起來。由于超媒體沒有規(guī)定鏈的規(guī)范與形式，所以分類方法也不盡相同。但最終達(dá)到
的效果卻是一致的。即建立起結(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系。鏈?zhǔn)怯邢虻模话憬Y(jié)構(gòu)可分為三個部分：鏈
源、鏈宿及鏈的屬性。鏈源是導(dǎo)致瀏覽過程中結(jié)點(diǎn)遷移的原因，可以是熱標(biāo)、媒體對象或結(jié)
點(diǎn)等。鏈宿是鏈的目的所在，可以是結(jié)點(diǎn)，也可以是其他任何媒體內(nèi)容。鏈的屬性決定鏈的
類型。用于導(dǎo)航和信息檢索的鏈類型有：基本鏈、移動鏈、縮放鏈、全景鏈和視圖鏈等；用
于推理和組織的鏈類型有：索引鏈、執(zhí)行鏈、蘊(yùn)含鏈、Is_a 鏈和 Has_a 鏈等。
超文本是一種網(wǎng)絡(luò)信息結(jié)構(gòu)形式，按照信息在現(xiàn)實(shí)世界中的自然聯(lián)系以及人們的邏輯思
維方式有機(jī)地組織信息，使其表達(dá)的信息更接近現(xiàn)實(shí)生活。超文本中由結(jié)點(diǎn)和鏈構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)信
息獲取的路徑，通過交互式的瀏覽、查詢來獲取信息。
3．導(dǎo)航
超文本的信息網(wǎng)絡(luò)在建立信息聯(lián)系的同時，也表達(dá)出作者的思維軌跡。在瀏覽較大型超
文本系統(tǒng)時，很容易迷失方向，在超文本網(wǎng)絡(luò)中不知道身在何處。所以超文本系統(tǒng)中要有強(qiáng)
有力的導(dǎo)航工具，以便查看瀏覽線路和判斷當(dāng)前結(jié)點(diǎn)位置。目前解決迷路問題的方法主要有：
用戶界面法、結(jié)構(gòu)化方法、搜尋/查詢方法等。
4．超文本與超媒體的發(fā)展前景
（1）由超文本向超媒體發(fā)展
從超文本到超媒體是技術(shù)發(fā)展的進(jìn)步，也是技術(shù)發(fā)展的必然性。超文本向超媒體的轉(zhuǎn)變
不僅是將文本媒體擴(kuò)展到其他媒體，而且還要能使系統(tǒng)自動地判斷媒體類型，并執(zhí)行對應(yīng)的
操作。對圖像的熱區(qū)，視頻的熱點(diǎn)等都能引起類似于熱字的反應(yīng)，多媒體的表現(xiàn)及基本內(nèi)容
的檢索等。超文本向超媒體的轉(zhuǎn)變，大大地增強(qiáng)了功能和性能，也增加了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的難度。
（
2）由超媒體向智能超媒體發(fā)展在超媒體技術(shù)的研究中,有人提出智能超媒體或?qū)＜页襟w（Expertext）。這種超媒體
打破了常規(guī)超媒體文獻(xiàn)內(nèi)部和它們之間嚴(yán)格的鏈的限制，在超媒體的鏈和節(jié)點(diǎn)中嵌入知識或
規(guī)則,允許鏈進(jìn)行計(jì)算和推理,使得多媒體信息的表現(xiàn)具有智能化。
（
3）由超媒體向協(xié)作超媒體發(fā)展
超媒體建立了信息之間的鏈接關(guān)系，那么也可用超媒體技術(shù)建立人與人之間的鏈接關(guān)系，
這就是協(xié)作超媒體技術(shù)。超媒體節(jié)點(diǎn)與鏈的概念使之成為支持協(xié)同性工作的自然工具。協(xié)同
工作使得多個用戶可以同一組超媒體數(shù)據(jù)上共同進(jìn)行操作。這樣未來的電子郵政、公共提示
板等都可能應(yīng)用到超媒體系統(tǒng)中。
三、虛擬現(xiàn)實(shí)
1．虛擬現(xiàn)實(shí)的概念
虛擬現(xiàn)實(shí) (virtual reality，簡稱 VR ) 或稱虛擬環(huán)境 (virtual environment)，是一種逼真
的視、聽、觸覺一體化的計(jì)算機(jī)生成環(huán)境，用戶可以借助必要的裝備以自然的方式與虛擬環(huán)
境中的物體進(jìn)行交互作用、相互影響，從而獲得親臨等同真實(shí)環(huán)境的感受和體驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)
=virtual + reality。虛擬現(xiàn)實(shí)的概念模型如圖 3.2 所示。
圖 3.2 虛擬現(xiàn)實(shí)的概念模型
虛擬現(xiàn)實(shí)方法是將計(jì)算科學(xué)處理對象統(tǒng)一看作一個計(jì)算機(jī)生成空間（虛擬空間或虛擬環(huán)
境），并將操作它的人看作是這個空間的一個組成部分(man-in-the-loop)。人與計(jì)算機(jī)空間
的對象之間的交互是通過各種先進(jìn)的感知技術(shù)與顯示技術(shù)（即虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)）完成。人可以
感受到虛擬環(huán)境中的對象，虛擬環(huán)境也可以感受到人對它的各種操作（類似于人與真實(shí)世界
的交互方式）。虛擬現(xiàn)實(shí)的主要實(shí)現(xiàn)方法是借助必要的裝備，實(shí)現(xiàn)人與虛擬環(huán)境之間的信息
轉(zhuǎn)換，最終實(shí)現(xiàn)人與環(huán)境之間的自然交互與作用。
2．虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基本組成
一個虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)一般至少包括四個基本的組成成分：輸入、仿真、輸出（修飾）和數(shù)
據(jù)庫。每一部分都需要實(shí)時處理，否則響應(yīng)時間的延時會減弱虛擬現(xiàn)實(shí)的臨場感。
輸入過程完成向虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)輸入信息的任務(wù)，主要設(shè)備包括：鍵盤、鼠標(biāo)、跟蹤球、
游戲桿、數(shù)據(jù)手套、頭部跟蹤器和數(shù)據(jù)衣等。輸入過程主要完成了實(shí)物虛化的任務(wù)。
一般說來虛擬環(huán)境是一個動態(tài)變化的環(huán)境，仿真的目的是根據(jù)某些理論或物理規(guī)律確定
虛擬環(huán)境在每一時刻的狀態(tài)，包括物體的位置、方向、變形、分解與聚合。仿真過程一般是
一個離散的過程，它以一定的時間間隔更新虛擬環(huán)境中每個物體的狀態(tài)，這種更新可以根據(jù)
真實(shí)的或假想的物理規(guī)律進(jìn)行，也可以根據(jù)預(yù)先定義好的腳本進(jìn)行。
輸出（修飾）過程完成顯示任務(wù)，這里的顯示不僅僅包括圖像的顯示，還包括聲音、觸
覺乃至味覺的“顯示”，即根據(jù)虛擬環(huán)境的當(dāng)前狀態(tài)，生成虛擬環(huán)境對用戶的視覺、聽覺、
觸覺和味覺等多種感知，將虛擬環(huán)境“顯示”給用戶。這個過程是一個虛物實(shí)化的過程。
人
虛擬環(huán)境
實(shí)物虛化
虛物實(shí)化數(shù)據(jù)庫則記錄了虛擬環(huán)境的當(dāng)前狀態(tài)。
3．虛擬現(xiàn)實(shí)的三個特征
（1）沉浸感
沉浸感（immersion）是指參與者對虛擬現(xiàn)實(shí)的融入程度，即參與者全身心地沉浸于計(jì)
算機(jī)所生成的三維虛擬環(huán)境，具有很好的臨場感，并產(chǎn)生身臨其境的感覺。虛擬現(xiàn)實(shí)的沉浸
感來源于對虛擬世界的多感知性，常見的有視覺感知、聽覺感知、力覺感知、味覺感知、嗅
覺感知和身體感覺等。從理論上來說，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)應(yīng)具備人在現(xiàn)實(shí)客觀世界中具有 所有
感知功能。
例如：參與者在“西北利亞之旅”的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，就好像坐在旅游的汽車上，觀看
窗外的情景一樣，具有很好的臨場效果。
（
2）交互性
交互性（interaction）是指參與者可以利用各種感官功能及人類自然技能虛擬環(huán)境進(jìn)行
交互考察與操作。在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，強(qiáng)調(diào)人與虛擬世界之間以自然的方式進(jìn)行交互，如人
的走動、頭的轉(zhuǎn)動、手的移動等方式與虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)交互，并借助于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中特殊的
硬件設(shè)備（如數(shù)據(jù)手套、力反饋設(shè)備），實(shí)時產(chǎn)生真實(shí)世界中一樣的感知，甚至連參與者都
意識不到計(jì)算機(jī)的存在。
例如：參與者可以用手直接抓取虛擬世界中的物體，手可以有觸摸感，可以感覺到物體
的重量，能區(qū)分所抓取的是石頭還是海綿，并且被抓取的物體隨手的運(yùn)動而運(yùn)動。
（
3）構(gòu)想性
構(gòu)想性（imagination）是指參與者借助虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)給出的逼真視聽觸覺信號而產(chǎn)生的
對虛擬空間的想象。可以使人類突破時間與空間，去體驗(yàn)世界上早已發(fā)生或尚未發(fā)生的事件；
可以使人類進(jìn)入宏觀或微觀世界進(jìn)行研究和探索；也可以完成那些因?yàn)槟承l件限制難以完
成的事情。
例如：在建設(shè)一座大樓之前，傳統(tǒng)的方法是要畫各種圖紙，而虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可以進(jìn)行設(shè)
計(jì)和仿真，反映設(shè)計(jì)者的思想。
第三節(jié) 媒體數(shù)據(jù)的加工與處理
一．音頻數(shù)據(jù)的處理
1．聲音的物理特征
人類的耳朵感覺到的空氣分子的振動即為聲音。也可以說聲音是機(jī)械振動在彈性介質(zhì)中
傳播的機(jī)械波，振動越強(qiáng)，聲音越大。聲音通常用一種連續(xù)的波形來表示，波形的最大位移
稱為振幅，反映音量，波形中兩個連續(xù)波峰（或波谷）之間的距離稱為周期 T，周期的倒數(shù)
1/T 稱為頻率，頻率以赫茲（Hz）為單位。周期（頻率）反映了聲音的音調(diào)。聲音按頻率可
以分為三種類型：次聲、可聽聲、超聲。人類所能聽到的聲音頻率為 20 Hz～20 kHz；低于
20 Hz 的聲音為次聲；高于 20 Hz 的聲音為超聲。
振幅和周期不變的聲音稱為純音，純音一般都是用專用電子設(shè)備產(chǎn)生的。在自然界中，
大多數(shù)聲音，如語音、樂音等都不是純音，它們都是由不同的振幅和頻率組成的復(fù)音。在復(fù)
音中最低頻一般是個常數(shù)，稱為該復(fù)音的基頻，基頻是決定聲音音調(diào)的基本因素。復(fù)音中的
其它頻率通常稱為諧音。基頻和諧音組合，形成不同音質(zhì)和音色的聲音。2． 數(shù)字化音頻的質(zhì)量與容量
采樣、量化和編碼技術(shù)是音頻數(shù)字化的關(guān)鍵技術(shù)。其中采樣頻率、采樣精度、量化精度
和音頻的聲道數(shù)目是反映數(shù)字化音頻質(zhì)量和容量的三個重要因素。采樣頻率是指錄制過程中，
聲音每秒中被采樣的次數(shù)，以赫茲為單位。每秒采樣 1000 次表示為 1000Hz 或 1kHz。高一
些的采樣率能夠增加聲音錄制的質(zhì)量，但是需要更多的存儲空間。
每個樣本的可以被存儲為 8 位（廣播音質(zhì)）或 16 位（高保真錄制音質(zhì)）的數(shù)字。音樂
商店出售的音頻 CD 是以 44.1kHz 的采樣率錄制的，而且每個樣本都使用了 16 位。也就是
說每秒對聲音進(jìn)行 44100 次采樣，每采樣一次就需要一個 16 位的存儲空間。要想獲得立體
聲效果，又必須取出兩個 16 位，這樣每個樣本就需要 32 位的存儲空間。當(dāng)以 44.1kHz 的采
樣率對一首CD音質(zhì)的立體聲音樂進(jìn)行采樣時，一張1.44MB的軟盤僅能夠存儲8秒的音樂，
而 45 分鐘的音樂大概需要 475MB。
為節(jié)省存儲空間，一些不需要這么高質(zhì)量聲音的應(yīng)用使用了較低的采樣率。經(jīng)常以
11kHz 的采樣率錄制聲音。以這個采樣率錄制的聲音質(zhì)量會低一些，但是文件大小大約僅為
44.1kHz 錄制的同樣聲音的四分之一。
3. 音頻處理的硬件
計(jì)算機(jī)的聲卡負(fù)責(zé)把存儲在音頻文件中的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為音樂、音響效果或講話。聲卡
是一種包含了許多輸入和輸出插口的設(shè)備，還包含了音頻處理電路。桌面計(jì)算機(jī)的聲卡通常
是插入到系統(tǒng)單元中的 PCI 擴(kuò)展插槽上，也有另一種情況，聲卡電路也可能被集成到主板
上。筆記本電腦很少會有獨(dú)立的聲卡，因?yàn)樯a(chǎn)廠商會通過把聲卡電路集成到主板上來節(jié)省
空間。
聲卡中包含了稱為 DSP（數(shù)字信號處理器）的專門電路，它的功能是負(fù)責(zé)執(zhí)行三種重
要的任務(wù)：當(dāng)要播放音頻文件時，負(fù)責(zé)把數(shù)字比特轉(zhuǎn)換成模擬波；當(dāng)錄制聲音時，負(fù)責(zé)把模
擬波轉(zhuǎn)換成數(shù)字比特轉(zhuǎn)；當(dāng)需要的時候，也負(fù)責(zé)處理壓縮和解壓縮。
當(dāng)播放數(shù)字化聲音時，來自音頻文件的數(shù)字比特會首先從磁盤發(fā)送到微處理器，微處理
器把它們發(fā)送到聲卡中，接著聲卡中的 DSP 會處理任何必要的解壓縮請求，然后把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)
換成模擬波信號。最后，這些信號會被發(fā)送到揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。
4. 常用音頻文件格式
數(shù)字音頻信息在計(jì)算機(jī)中是以文件的形式保存的，為了適應(yīng)不同的需要，存儲音頻的文
件可以有多種不同的存儲格式。可以通過查看文件的擴(kuò)展名來識別文件格式。常見的音頻格
式有：AAC、AIFF、MP3、RealAudio、Wave、WMA。表 3.2 中提供了上述流行的音頻文
件格式的概述。
表 3.2 常用音頻文件格式表
音頻格式
文 件
擴(kuò)展名
優(yōu)點(diǎn)
缺點(diǎn)
AAC（Advanced
Audio Compression
高級音頻壓縮）
.aac
非常好的音質(zhì)；壓縮
過的格式，iTunes 音樂音
樂下載站點(diǎn)使用了它。
文件受版權(quán)保護(hù)，并
且它的使用被限制于經(jīng)
過驗(yàn)證的設(shè)備。
AIFF(Audio
Interchange Format
音頻交換文件格式)
.aif
極好的音質(zhì)；瀏覽器
不需要插件也可以支持
它
音頻數(shù)據(jù)未經(jīng)處理
就被存儲，未經(jīng)壓縮的格
式，所以文件非常大。
MP3
.mp3
雖然文件經(jīng)過壓縮，
但音質(zhì)不錯；可在 web 上
被流化處理。
需要獨(dú)立的播放器
或?yàn)g覽器件。RealAudio
Ra、rx
高度壓縮產(chǎn)生了小
文件；數(shù)據(jù)可在 web 上被
流化處理
音質(zhì)達(dá)不到其他格
式的水準(zhǔn)；需要播放器或
插件。
Wave
.wav
不錯的音質(zhì)；瀏覽器
不需要插件也可以支持
它
音頻數(shù)據(jù)未經(jīng)處理
就被存儲，未經(jīng)壓縮的格
式，所以文件非常大。
WMA（Windows
Media Audio,
Windows 媒體音頻）
.wma
壓縮過的格式，非常
好的音質(zhì)；常用于音樂下
載網(wǎng)站
文件可以接受版權(quán)
保護(hù)；需要 Windows
Media Play 9 或更高版
本。
5. MIDI 音樂
MIDI 是 Music Instrument Digital Interface（樂器數(shù)字接口）的縮寫。由世界上主要電子
樂器制造廠商建立起來的一個通信標(biāo)準(zhǔn)，以規(guī)定計(jì)算機(jī)音樂程序、電子合成器和其它電子設(shè)
備之間交換信息與控制信號的方法。MIDI 文件包含的是一些指令，用于創(chuàng)建不同的音高、
音量以及音調(diào)的持續(xù)時間，以使其聽起來像是不同的樂器。
MIDI 是一種音樂樂譜系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)將音樂編碼成 MIDI 序列，并把它存儲為以.mid、.cmf
或.rol 為擴(kuò)展名的文件。MIDI 序列類似于鋼琴演奏者的曲譜，里面包含了敲擊鍵盤的信息，
標(biāo)明演奏的是哪個音調(diào)、音調(diào)的高低和演奏的樂器設(shè)備等。大部分計(jì)算機(jī)配備聲卡是利用
MIDI 文件演奏音樂的，而且有的聲卡也能夠從 MIDI 樂器（合成器）中采集音樂數(shù)據(jù)。
MIDI 文件的優(yōu)點(diǎn)是比波形文件要緊湊得多，所占存儲容量少。MIDI 音樂的最大缺點(diǎn)
是它不是高質(zhì)量的聲樂作品，不能回放“真實(shí)”聲音。但 MIDI 音樂仍被比較廣泛的應(yīng)用。
6．常用音頻處理工具軟件
（1）Cool Edit
Cool Edit 是美國 Syntrillium Software Corporation 公司開發(fā)的一款功能強(qiáng)大、效果出色
的多軌錄音和音頻處理軟件。它可以在計(jì)算機(jī)上同時處理多達(dá) 128 軌的音頻信號，具有極其
豐富的音頻處理效果，并能進(jìn)行實(shí)時預(yù)覽和多軌音頻的混縮合成。
（
2）Samplitude
這是一款非常適合個人音樂工作室選用的專業(yè)級別的多軌音頻錄制、編輯處理軟件。該
軟件支持 24Bit、96KHz 的高采樣率、支持無限音軌超級縮混，更重要的是采用了精確獨(dú)特
的內(nèi)部算法，使其功能和品質(zhì)更加卓越，在音頻錄制和成品混縮方面具有壓倒性的優(yōu)勢。
（
3）Sound Forge
Sound Forge 是 Sonic Foundry 公司音頻錄制、處理類軟件的拳頭產(chǎn)品。它幾乎成了 PC
機(jī)上單軌音頻處理的代名詞，功能強(qiáng)大。與 Cool Edit 不同的是，Sound Forge 只能針對單音
頻文件進(jìn)行操作、處理，無法實(shí)現(xiàn)多軌音頻的混編。
二、圖像數(shù)據(jù)的處理
1．模擬圖像與數(shù)字圖像
什么是圖像？所謂“圖（picture）”
,是指用描繪或攝影等方法得到的外在景物的相似物；
所謂“像（image）”,則是指直接或間接（如拍照）得到的人或物的視覺印象。一般地講，
凡是能被人類視覺系統(tǒng)所感知的信息形式或人們心中的有形想象統(tǒng)稱為圖像。傳統(tǒng)的繪畫復(fù)
制成照片、錄像帶或印制成印刷品，這樣的轉(zhuǎn)化結(jié)果稱為模擬圖像（Image）。它們不能直
接用電腦進(jìn)行處理，還需要進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成用一系列的數(shù)據(jù)所表示的數(shù)字圖像。但由于在計(jì)算
機(jī)上對圖像信息的表示、處理不是唯一的，一般把它們分成不同的圖像類型，如位圖圖像、
矢量圖像、動態(tài)圖像、符號等。2．位圖圖像
位圖圖像通常用于創(chuàng)建實(shí)際的圖像，比如照片。數(shù)碼相機(jī)也將照片存儲為位圖；掃描儀
產(chǎn)生的圖像是位圖；也可以通過使用繪圖軟件提供的工具創(chuàng)建位圖圖像，如卡通片、電腦游
戲和三維圖像軟件渲染的圖像經(jīng)常使用位圖。什么叫位圖呢？將畫面中的每一點(diǎn)的顏色都以
二進(jìn)制數(shù)字形式存儲為數(shù)字矩陣中的一個元素。數(shù)字矩陣中的元素稱為像素；數(shù)字化的矩陣
放在顯示緩沖區(qū)中，與顯示器上的點(diǎn)一一對應(yīng)，這就是位圖圖像。位圖圖像也稱為“柵格圖
像”，將一幅位圖圖像放大到一定程度，就會發(fā)現(xiàn)它是由小方格（圖像網(wǎng)格）組成，這些小
方格就是像素。
位圖圖像有以下幾個重要的技術(shù)參數(shù)：
（1）分辨率
圖像的分辨率一般用它橫向和縱向所含像素?cái)?shù)目來表示。如一幅圖像的分辨率為 1200
×800，說明橫向有 1200 個像素，縱向有 800 個像素，即其對應(yīng)的數(shù)字矩陣為 800 行，1200
列。對于打印機(jī)和掃描儀圖像的分辨率（網(wǎng)格密度）以點(diǎn)/每英寸（dpi）表示，對于顯示器
則用像素/每英寸（ppi）表示。數(shù)碼相機(jī)的生產(chǎn)商一般用圖像包含的像素總數(shù)目來表示相機(jī)
的分辨率，即用百萬像素或千萬像素表示。
（
2）顏色深度
顏色深度是在圖片中可用顏色的數(shù)量。其單位是“位（bit）”，所以顏色深度有時也
稱為位深度。常用的顏色深度是 1 位、8 位、24 位和 32 位。在 1 位位圖中，每個像素的值
用 1 位存儲，1 位只有兩個可能的數(shù)值：0 或 1，也就是每個像素的顏色只能有 1 種或 2 種，
通常是黑或白。在灰度位圖圖像中，每個像素的值用 8 位存儲，每個像素可以顯示黑、白和
不同深度的灰色共 256 種，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了人眼所能區(qū)分的程度。24 位位圖也稱為真彩色位
圖，一個 24 位的圖像包含（224）1670 萬種顏色。
（
3）調(diào)色板
大多數(shù)圖像軟件都提供已經(jīng)準(zhǔn)備好的調(diào)色板。一般含有灰度調(diào)色板、系統(tǒng)調(diào)色板和 Web
調(diào)色板。大多數(shù)灰度調(diào)色板都含有 256 種灰度。系統(tǒng)調(diào)色板是操作系統(tǒng)用來顯示桌面圖標(biāo)和
控件顏色的選擇器。例如，Windows 操作系統(tǒng)使用的系統(tǒng)調(diào)色板包含 20 種固定顏色和 236
種可以根據(jù)應(yīng)用程序需要而改變的顏色。Web 調(diào)色板，也稱為 Web 安全調(diào)色板，包含一系
列互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器使用的標(biāo)準(zhǔn)顏色。
3．矢量圖像
用位圖存儲圖像或照片，當(dāng)分辨率較高時就需要很大的存儲空間。與位圖圖像不同的另
一種圖像類型是矢量圖像，其存儲空間與圖像的分辨率幾乎沒有關(guān)系，僅受輸出設(shè)備性能的
限制。矢量圖像是由一套可以重建圖像的指令構(gòu)成。矢量圖像的各個部分都被創(chuàng)建為獨(dú)立的
對象，繪圖軟件存儲一幅圖像時，其圖像文件保存的不是每個像素的顏色值，而是繪圖的一
組指令，這些指令描述一幅圖像中的各個對象的形狀、大小、位置和顏色。就好象繪畫教師
給學(xué)生下達(dá)指令一樣：“畫一個 2 寸大小的圓，并把這個圓填充為黃色。” 矢量圖像適合
畫線條畫、標(biāo)志圖、簡單的插圖或圖表。
矢量圖像與位圖圖像相比各有特點(diǎn)，用哪種方式應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：
（1）當(dāng)圖像需要改變大小時，矢量圖像比位圖效果更好。
當(dāng)改變矢量圖像的大小時，圖中的各個對象會按比例改變，不論圖像放大多少，圖像中
的圓形物體都會顯示圓滑的邊緣，不會丟失細(xì)節(jié)或降低清晰度。位圖圖像中的圓形物體被放
大后，就會出現(xiàn)參差不齊的邊緣。
（
2）矢量圖像通常比位圖需要更少的存儲空間
矢量圖像需要的存儲空間與圖象的復(fù)雜程度密切相關(guān)，每一條繪圖指令都需要存儲空間，圖像越復(fù)雜，描繪圖像所需的線條、形狀和填充圖形就越多，需要的存儲空間也就越大。位
圖圖像文件的大小與圖像的分辨率密切相關(guān)，而與圖像的復(fù)雜程度沒有關(guān)系。
（
3）在矢量圖像中編輯對象比在位圖圖像中容易
從某些方面來看，矢量圖像就像一幅有很多對象圖形的拼接圖，每個對象都可以放置在
顯示域的任意位置，也可以放置在其它圖像之上。每個對象圖形都可以獨(dú)立的編輯，即可以
單獨(dú)地拉長、縮短、扭曲、染色、刪除或移動矢量圖像中的每個對象圖形。
（
4）矢量圖像通常不如位圖圖像逼真
矢量圖像使用色塊填充圖形對象，限制了圖形對象的明暗處理和紋理處理，從而不能得
到那種從照片中得到的逼真的圖像。因而，大部分矢量圖像具有類似卡通畫的外觀。
矢量圖像可以轉(zhuǎn)換成位圖圖像，轉(zhuǎn)換是通過被稱為光柵化的過程來完成的。光柵化是一
種通過向適量圖像添加?xùn)鸥駚泶_定每個像素顏色的過程。相對的，位圖圖像也可以轉(zhuǎn)換成矢
量圖像，但要比把矢量圖像轉(zhuǎn)換成位圖圖像困難得多。位圖圖像轉(zhuǎn)換成矢量圖像一定要使用
專門的繪圖軟件。
4．圖像文件常用格式
（1）BMP 格式
BMP 是英文 Bitmap 的縮寫，格式是 Windows 系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)圖像文件格式，能夠被多種
Windows 應(yīng)用程序所支持。該格式的特點(diǎn)是包含的圖像信息較豐富，幾乎不進(jìn)行壓縮，但
由此導(dǎo)致了它與生俱來的缺點(diǎn)是占用磁盤空間過大。
（
2）JPEG 格式
JPEG 僅僅是一種俗稱而已，其擴(kuò)展名為.jpg 或.jpeg，是有損圖像壓縮格式。具有調(diào)節(jié)
圖像質(zhì)量的功能，允許用戶用不同的壓縮比例對圖像壓縮。利用 JPEG 格式可以進(jìn)行高倍率
的壓縮圖像，所以壓縮后的圖像文件比較小。
EG2000 是 JPEG 的升級版，其壓縮率比 JPEG 高約 30%左右。JPEG2000 同時支持有損
和無損壓縮，能實(shí)現(xiàn)漸進(jìn)傳輸（與 GIF 的“漸顯”功能類似），具有“感興趣區(qū)域”特性，
可以任意指定影像上用戶感興趣區(qū)域的壓縮質(zhì)量，還可以選擇指定的部分先解壓。
（
3）PNG 格式
PNG 是英文 Portable Network Graphics 的縮寫，是一種新興的網(wǎng)絡(luò)圖像格式，是目前保
證最不失真的格式。它吸取了 GIF 和 JPG 二者的優(yōu)點(diǎn)，存貯形式豐富，兼有 GIF 和 JPG 的
色彩模式；它的另一個特點(diǎn)能把圖像文件壓縮到極限以利于網(wǎng)絡(luò)傳輸，但又能保留所有與圖
像品質(zhì)有關(guān)的信息。PNG 格式文件顯示速度很快，只需下載 1/64 的圖像信息就可以顯示出
低分辨率的預(yù)覽圖像。支持透明圖像制作。其缺點(diǎn)是不支持動畫應(yīng)用效果。
（
4）SVG 格式
SVG 是英文 Scalable Vector Graphics 的縮寫，意思為可縮放的矢量圖形（像）。該格式
基于 XML（Extensible Markup Language）
,可以用任何文字處理工具打開 SVG 圖像，通過改
變部分代碼來使圖像具有交互功能，并可以隨時插入到 HTML 中通過瀏覽器來觀看。可以
任意放大圖像，而不以犧牲圖像的質(zhì)量為代價，文字在 SVG 圖像中保留可編輯和可搜尋的
狀態(tài)，下載速度快。可以相信 SVG 的開發(fā)將會為 Web 提供新的圖像標(biāo)準(zhǔn)。
5．圖像處理軟件
（1）繪圖軟件
繪圖軟件能夠提供一組在屏幕上繪圖的電子筆、筆刷和顏料等，可以生成位圖圖像。比
較常見的繪圖軟件有 JACS Pain Shop Pro、Microsoft Paint（Windows 操作系統(tǒng)自帶軟件）等。
這些軟件提供了徒手繪圖、形狀填充、添加逼真陰影或設(shè)置油畫、炭畫、水彩畫等效果工具。
既可以通過線條展示你的徒手繪畫才能，也可以使用掃描儀或數(shù)碼相機(jī)創(chuàng)建位圖圖像。（
2）畫圖軟件
畫圖軟件提供一組線條、圖形和顏料工具，這些工具可以用來畫圖像、企業(yè)標(biāo)志和示圖，
創(chuàng)建是矢量圖像。流行的畫圖軟件包括 Adobe Illustrator、Micromedia Freehand 和 Corel
Designer。畫圖軟件提供的工具創(chuàng)建的圖像只有“平面”的卡通圖像質(zhì)量，但是它們很容易
修改并且縮放到任意尺寸時質(zhì)量都不發(fā)生變化。畫圖軟件有時與用來生成位圖圖像的繪圖軟
件分別進(jìn)行包裝，有時也會以圖像軟件套件的形式包含在位圖軟件中。
（
3）圖像編輯軟件
例如 Adobe Photoshop 是目前比較著名的圖像編輯軟件，它專門含有修改低質(zhì)量圖像的
特性，通過修改對比度和亮度，剪切不想要的對象和去除“紅眼”等方法來提高圖像的質(zhì)量。
提供了很多圖像編輯的工具和向?qū)В梢院喕Ｓ玫膱D像編輯工作。無論是平面廣告設(shè)計(jì)、
室內(nèi)裝潢、出版印刷、網(wǎng)頁圖像處理、還是處理個人照片，Photoshop 都已經(jīng)成為不可或缺
的工具。
三．視頻數(shù)據(jù)的處理
1．?dāng)?shù)字視頻的概念
視頻實(shí)際上是一幅一幅靜態(tài)的圖像，以一定的頻率快速變換播放，利用人眼“視覺暫留”
的特點(diǎn)，造成活動影像的效果。視頻圖像變換的頻率根據(jù)電視制式的不同而有差別，我國和
大部分西歐國家采用的 PAL 制式每秒變換 25 幅圖像，每一幅圖像稱為一幀，也就是每秒
25 幀。美國、日本等國家采用的 NTSC 制式則是每秒 30 幀。
視頻信號數(shù)字化就是對模擬視頻信號進(jìn)行數(shù)字化處理，將其轉(zhuǎn)變成數(shù)字視頻信號的過程。
這個過程包括采樣、量化和編碼三個步驟。模擬視頻的數(shù)字化過程首先需要通過采樣將模擬
視頻的內(nèi)容進(jìn)行分解，得到每個像素點(diǎn)的色彩組成，然后采用固定采樣率進(jìn)行采樣，并將色
彩描述轉(zhuǎn)換成 RGB 顏色模式，生成數(shù)字化視頻。換句話說數(shù)字視頻是基于拍攝實(shí)物而得到
的影像以比特的形式存儲每個視頻幀的顏色和亮度，這個過程類似于存儲一系列位圖圖像的
數(shù)據(jù)。數(shù)字化視頻和傳統(tǒng)視頻相同，由幀（Frame）的連續(xù)播放產(chǎn)生視頻連續(xù)的效果，在大
多數(shù)數(shù)字化視頻格式中，播放速度為每秒鐘 24 幀（24fps）。
2．?dāng)?shù)字視頻的分類
數(shù)字視頻有時按其所處的平臺來分類。主要指 DVD 電影、桌面視頻、基于 Web 的視
頻和 PDA 視頻等。DVD 電影是指包含全長度影片的商用 DVD；桌面視頻是指用個人計(jì)算
機(jī)創(chuàng)建和播放的視頻；基于 Web 的視頻是指被嵌入到網(wǎng)頁中并用瀏覽器訪問；PDA 視頻是
指可在 PDA 或手機(jī)屏幕上觀看的小格式視頻。
3．視頻文件格式
（1）AVI 格式
AVI 的英文全稱為 Audio Video Interleaved，即音視頻交錯格式，所謂“音頻視頻交錯”，
就是將視頻和音頻數(shù)據(jù)交織在一起存儲。AVI 格式有著非常好的擴(kuò)充性和的開放性，只要遵
循一定的標(biāo)準(zhǔn)，任何視頻壓縮編碼方式都可以用在 AVI 文件中。AVI 是最常用的一種視頻
格式，現(xiàn)在幾乎所有運(yùn)行在 PC 上的通用視頻編輯系統(tǒng)，都是以支持 AVI 為主的。
（
2）MPEG 格式
MPEG 文件格式是運(yùn)動圖像壓縮算法的國際標(biāo)準(zhǔn)，它的英文全稱為 Moving Picture
Experts Group，即運(yùn)動圖像專家組，家庭常用的視頻光盤 VCD、SVCD、DVD 等就是以這
種格式制作的。MPEG 格式常用的有三個壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)，分別是 MPEG-1、MPEG-2、和
MPEG-4。
（
3）RealMedia 格式RealMedia 是 RealNetworks 公司所制定的視音頻壓縮規(guī)范，這種格式的視頻文件擴(kuò)展名
包括 rm、rmvb，其中 rmvb 文件采用可變比特率編碼，壓縮效果優(yōu)于 rm。這兩種文件都可
以使用 RealPlayer 進(jìn)行播放。
（
4）FLV 格式
FLV 是一種新的流媒體視頻格式，稱為 Flash Video，F(xiàn)lash MX 2004 及以后的版本對其
提供了完美的支持。將其它視頻格式轉(zhuǎn)換為 FLV 格式后有兩個優(yōu)勢，一是文件容量減小，
二是可以與 SWF 動畫結(jié)合直接通過嵌入在瀏覽器中的 FLASH 播放器播放，這樣就使得在
網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下視頻播放效果更為流暢。
4．常用視頻處理軟件
（1）視頻播放軟件（Windows Media Player）
Windows Media Player 是 Windows 操作系統(tǒng)自帶的一種多媒體播放器，使用它可以播放
多種格式的音頻、視頻和動畫文件。如 WMV、WMA、ASF、MP3、WAV、AVI、MPEG、
MIDI 等。Windows Media Player 不僅可以播放本地的多媒體文件，還可以播放來自 Internet
的流式媒體文件。安裝插件后的 Windows Media Player 還可以播放 QuickTime 電影以及網(wǎng)上
流行的 RMVB 視頻文件。
（
2）視頻轉(zhuǎn)換軟件（豪杰視頻通）
豪杰視頻通是一款國際流行的視頻轉(zhuǎn)換軟件，它支持直接將 DVD 光盤轉(zhuǎn)換為 VCD 格
式的視頻文件，支持 AVI、DAT、VOB 和 MPG 等目前常見的視頻格式的相互轉(zhuǎn)換；支持
把各種視頻文件格式轉(zhuǎn)換為 MPEG、AVI 和 GIF 動畫；支持批量轉(zhuǎn)換；支持播放和轉(zhuǎn)換同
時進(jìn)行；支持 MPG、AVI、DAT、VOB 等格式轉(zhuǎn)換為 MPEG1、MPEG2、MPEG4。
（
3）視頻編輯軟件（Adobe premiere）
Premiere Pro 2.0 是非線性視頻編輯軟件，具有強(qiáng)大的視頻、音頻編輯功能。幾乎所有的
視頻格式，包括 DV 和未經(jīng)壓縮的高清視頻 HD，都可以導(dǎo)入到 Premiere Pro 2.0 中進(jìn)行編
輯, 并輸出到錄像帶、DVD 和 WEB。Premiere Pro 2.0 提供了與其他 Adobe 應(yīng)用程序如
Photoshop、After Effects 的無縫集成，可以高效地完成專業(yè)級影像作品的編輯和制作。
四、計(jì)算機(jī)動畫
1．什么是動畫
所謂動畫就是利用人眼的“視覺暫留”特性，將多幅彼此獨(dú)立的、內(nèi)容相關(guān)的靜止畫面
連續(xù)播放所構(gòu)成的動態(tài)效果，動畫的連續(xù)播放既指時間上的連續(xù)，也指畫面內(nèi)容上的連續(xù)。
計(jì)算機(jī)動畫是傳統(tǒng)動畫藝術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它采用圖形圖像處理技術(shù)，借助于
計(jì)算機(jī)編程、動畫制作軟件直接生成，或?qū)θ斯だL制的圖形進(jìn)行處理后生成一系列連續(xù)畫面，
通過連續(xù)播放或?qū)崟r繪制產(chǎn)生動態(tài)畫面的效果。
計(jì)算機(jī)動畫的應(yīng)用十分廣泛，包括計(jì)算機(jī)游戲、電視廣告、電視電影特技、模擬實(shí)驗(yàn)和
生產(chǎn)過程以及教學(xué)演示等。
2．二維動畫和三維動畫
計(jì)算機(jī)動畫一般根據(jù)表現(xiàn)方式和透視效果分為二維動畫和三維動畫，其中二維動畫中的
物體和場景都是二維的，而三維動畫具有近似真實(shí)的透視、材質(zhì)和光照效果。盡管制作人員
在制作二維動畫時也可通過繪制明暗和透視效果來獲得三維的感覺，俗稱“假三維”，但軟
件本身不具有三維效果自動生成功能，常見的二維動畫制作軟件有 Macromedia Flash、Animo
等；三維動畫是通過計(jì)算機(jī)軟件自動生成三維效果，所以三維動畫和二維動畫在制作方式上
是不同的，常見的三維動畫制作軟件有 3DS MAX、MAYA、Softimage 3D 等。
二維動畫的畫面可以使用計(jì)算機(jī)軟件直接制作，也可以由美工以傳統(tǒng)方式創(chuàng)作好原畫后，通過攝像機(jī)或掃描儀采集輸入到計(jì)算機(jī)，然后使用動畫軟件進(jìn)行后期加工處理。
三維動畫一般都需要通過動畫軟件完成，制作過程包括建立模型、賦予模型合適的材質(zhì)
和紋理、建立燈光和攝像機(jī)以及設(shè)置物體、燈光和攝像機(jī)的運(yùn)動路徑等步驟。
3．幀動畫和實(shí)時生成動畫
計(jì)算機(jī)動畫從生成機(jī)制上可分為幀動畫和實(shí)時生成動畫。
幀動畫是指連續(xù)播放預(yù)先制作的圖形圖像序列，產(chǎn)生動態(tài)畫面效果的一種動畫。幀動畫
的生成與播放是兩個彼此獨(dú)立的過程，一般生成畫面序列需要一定的計(jì)算時間和較大的存儲
空間，播放時只需按順序調(diào)用每幀畫面內(nèi)容即可，這是產(chǎn)生各種動畫的基本方法。
實(shí)時生成動畫是指不預(yù)先生成完整的圖形序列，而是在播放時由計(jì)算機(jī)實(shí)時組成完整畫
面的一種動畫，實(shí)時生成動畫可以通過動畫制作軟件或編程方法實(shí)現(xiàn)。使用動畫軟件制作時，
將場景中每個活動對象分別賦予屬性特征（如形狀、顏色、大小），然后根據(jù)時間線分別對
這些對象進(jìn)行狀態(tài)設(shè)計(jì)（包括對象的位置、變形、顏色變化等），播放時由計(jì)算機(jī)實(shí)時組成
完整畫面，這種方式常見的如 FLASH 制作的 SWF 動畫；使用編程方法是通過計(jì)算機(jī)程序
來控制圖形的顯示、更新和循環(huán)，常用的如 JAVA 小程序等。
4．常見的網(wǎng)絡(luò)動畫格式
（1）SWF 格式
SWF 格式是 Macromedia Flash 動畫文件格式，F(xiàn)lash 動畫是一種實(shí)時生成的矢量動畫，
這種動畫允許包含動作腳本，這樣極大增加了動畫的交互性。數(shù)據(jù)量小、交互功能強(qiáng)以及
SWF 文件本身可以嵌入 WEB 頁面這些特點(diǎn)，使得 SWF 在網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用日益廣泛，一般所說
的網(wǎng)絡(luò)動畫多是指 Flash 動畫。SWF 格式文件能將動畫以及文字、圖片、聲音整合，甚至通
過內(nèi)嵌 FLV 視頻，構(gòu)成多媒體信息集合，極具表現(xiàn)力和吸引力。
（
2）GIF 格式
GIF 是英文 Graphics Interchange Format（圖形交換格式）的縮寫。最初的 GIF（稱為
GIF87a）只能存儲單幅靜止圖像，以后出現(xiàn)的 GIF（稱為 GIF89a）可以存放多幅彩色圖像，
并將多幅圖像按一定次序和時間逐幅顯示就成為了動畫。GIF 格式文件顏色數(shù)量是有限制的，
最多支持 256 色，所以將圖像壓縮成 GIF 后的文件數(shù)據(jù)量大大減小。由于 GIF 動畫制作簡
單，通用性好，在網(wǎng)絡(luò)上得到廣泛的應(yīng)用。使用 Macromedia Fireworks、Macromedia Flash、
Adobe ImageReady 和 Ulead Gif Animator 等都可以制作 GIF 動畫文件。
5．動畫制作軟件
（1）Flash 動畫制作軟件
Flash 是一種繪制矢量圖像（形）和創(chuàng)作互動式多媒體動畫的軟件，只用少量的矢量數(shù)
據(jù)就可以描述相當(dāng)復(fù)雜的對象，所生成的文件尺寸小，便于在網(wǎng)上傳輸。支持事件響應(yīng)和交
互功能，讓瀏覽者有更多的參與權(quán)。Flash 以其制作的動畫表現(xiàn)力豐富、交互性強(qiáng)、容量小
等特點(diǎn)。
（
2）Ulead GIF Animator GIF 動畫制作軟件
該軟件可以制作靜態(tài)的 GIF 文件也可以制作 GIF 動畫，提供了 20 多種 2D 或 3D 的動
態(tài)效果，使用戶制作出來的 GIF 動畫栩栩如生。支持多種文件格式，允許輸出為 Windows AVI、
QuickTime 電影、Autodesk 動畫或圖像序列。可以生成適當(dāng)?shù)?HTML 代碼，以便將動畫嵌
入網(wǎng)頁中；還可以將動畫打包成獨(dú)立的 EXE 文件，以便通過電子郵件發(fā)布和查看。第四節(jié) 多媒體教學(xué)軟件設(shè)計(jì)
多媒體教學(xué)軟件，簡單來說就是輔助教學(xué)的工具，創(chuàng)作人員根據(jù)自己的創(chuàng)意，先從總體
上對信息進(jìn)行分類組織，然后把文字、圖形、圖象、聲音、動畫、影像等多種媒體素材在時
間和空間兩方面進(jìn)行集成，使他們?nèi)跒橐惑w并賦予它們以交互特性，從而制作出各種精彩紛
呈的多媒體教學(xué)軟件產(chǎn)品。多媒體教學(xué)軟件，具有豐富的表現(xiàn)力、良好的交互性和極大的共
享性。
一、多媒體教學(xué)軟件的基本特性
多媒體課件應(yīng)具有教育性、科學(xué)性、技術(shù)性、藝術(shù)性和使用性等五個基本特性。
教學(xué)性主要表現(xiàn)在課件的教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容的選擇及組織表現(xiàn)策略上。教學(xué)目標(biāo)是課件制
作的總體方向和預(yù)計(jì)的目標(biāo)，也就是說教學(xué)目標(biāo)的確定要符合教學(xué)大綱的要求，明確課件要
解決什么問題，達(dá)到的教學(xué)目的。內(nèi)容的選擇是圍繞教學(xué)目標(biāo)，為適應(yīng)教學(xué)對象的需要選擇
恰當(dāng)?shù)闹黝}。組織表現(xiàn)策略是合理設(shè)計(jì)課件結(jié)構(gòu)、重點(diǎn)突出、分散難點(diǎn)、深入淺出，注意啟
發(fā)性、促進(jìn)思維，有利于能力培養(yǎng)。科學(xué)性是課件評價的重要指標(biāo)之一，科學(xué)性的基本要求
是不出現(xiàn)知識性的錯誤。主要表現(xiàn)在內(nèi)容正確，邏輯嚴(yán)謹(jǐn)，層次清楚等方面。還有場景設(shè)置、
素材選取、名詞術(shù)語、操作示范要符合有關(guān)規(guī)定。技術(shù)性是課件制作技術(shù)水平的反應(yīng)，主要
表現(xiàn)在媒體制作和交互性實(shí)現(xiàn)兩個方面。媒體制作包括圖像、動畫、聲音及文字設(shè)計(jì)合理，
畫面確保清晰，動畫連續(xù)流暢，視覺效果逼真，文字醒目，配音標(biāo)準(zhǔn)，整個課件進(jìn)程快慢適
度等方面。交互性實(shí)現(xiàn)表現(xiàn)在交互性設(shè)計(jì)合理，智能性好。藝術(shù)性是良好的教學(xué)效果的重要
體現(xiàn)。優(yōu)秀的課件是高質(zhì)量的內(nèi)容和美的形式的統(tǒng)一，美的形式是藝術(shù)性體現(xiàn)的。藝術(shù)性使
人賞心悅目，獲得美的享受，激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣。使用性是課件的操作簡便、靈活、可
靠，便于使用者控制。
二、多媒體教學(xué)軟件的基本要求
多媒體教學(xué)課件的基本要求有以下 4 個方面。
1．正確表達(dá)教學(xué)內(nèi)容
在多媒體教學(xué)軟件中，教學(xué)內(nèi)容是用多媒體信息來表示的。各種媒體信息都必須是為了
表現(xiàn)某一個知識的內(nèi)容，為達(dá)到某一層次的教學(xué)目標(biāo)而設(shè)計(jì)或選擇的。各個知識電之間應(yīng)建
立一定的關(guān)系和關(guān)聯(lián)的形式，以形成具有科學(xué)特色的知識結(jié)構(gòu)體系。
2．反映教學(xué)過程和教學(xué)策略
在多媒體教學(xué)軟件中，通過多媒體信息的選擇與組織、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、教學(xué)程序、學(xué)習(xí)導(dǎo)航、
問題設(shè)置、診斷評價等方式反映教學(xué)過程和教學(xué)策略。在多媒體教學(xué)軟件中一般包含知識講
解、舉例說明、媒體演示、提問診斷和反饋評介等部分。
3．具有良好的人機(jī)交互界面
交互界面是學(xué)生和教學(xué)軟件進(jìn)行交互的通道。在多媒體教學(xué)軟件中，交互界面的形式包
括有窗口、菜單、按鈕、圖標(biāo)和快捷鍵等。
4．具有評價和反饋功能
在多媒體教學(xué)軟件中，通常設(shè)置一些問題供學(xué)習(xí)者思考核練習(xí)。通過統(tǒng)計(jì)、判斷、識別
學(xué)習(xí)者回答的問題，及時了解學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況，并做出相應(yīng)的評價，使學(xué)習(xí)者加深對所學(xué)
知識的理解。
三、多媒體教學(xué)軟件制作流程
多媒體教學(xué)軟件本質(zhì)上是一種應(yīng)用軟件，它的開發(fā)過程和方法應(yīng)遵循軟件工程的開發(fā)流程，但多媒體教學(xué)軟件是面向教學(xué)的，也有其自身總結(jié)出來的開發(fā)方法和一些經(jīng)典的制作步
驟。多媒體教學(xué)軟件總的制作流程如圖 3.3 所示。下面將介紹多媒體教學(xué)軟件制作流程中的
典型步驟和方法。
圖 3.3 多媒體軟件開發(fā)流程
1．教學(xué)軟件項(xiàng)目的定義
多媒體教學(xué)軟件的制作是從選題開始的，選題應(yīng)根據(jù)多媒體課件的必要性和可行性來確
定，以滿足教學(xué)需要、發(fā)揮多媒體特長為前提。多媒體建學(xué)軟件項(xiàng)目的定義，通常包括以下
內(nèi)容：
（1）制作目的。說明所制作的多媒體教學(xué)軟件的類型和用途。
（
2）使用對象。說明所制作的多媒體教學(xué)軟件適合于哪類學(xué)習(xí)者使用。
（
3）重要內(nèi)容。說明所制作的多媒體教學(xué)軟件覆蓋的主要知識點(diǎn)的內(nèi)容。
（
4）組成部分。說明所制作的多媒體教學(xué)軟件的大體結(jié)構(gòu)和各主要模塊。
2．教學(xué)設(shè)計(jì)
教學(xué)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是認(rèn)知學(xué)習(xí)理論，它是以教育傳播過程為對象，采用系統(tǒng)科學(xué)方法進(jìn)行
的一種教學(xué)規(guī)則過程和操作程序。多媒體教學(xué)軟件的教學(xué)設(shè)計(jì)，就是應(yīng)用系統(tǒng)科學(xué)的觀點(diǎn)和
方法，按照教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)對象的特點(diǎn)，合理選擇和設(shè)計(jì)教學(xué)媒體信息，并在系統(tǒng)中教學(xué)軟
件中有機(jī)的結(jié)合，形成優(yōu)化的教學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。教學(xué)設(shè)計(jì)過程主要包括以下幾個方面：
（1）教學(xué)對象分析
教學(xué)對象分析又稱學(xué)習(xí)者分析，是運(yùn)用適當(dāng)?shù)姆椒ù_定學(xué)習(xí)者關(guān)于當(dāng)前概念的原有認(rèn)知
開 始
軟件定義
教學(xué)軟件的定義
1．制作目的
2．軟件背景
3．項(xiàng)目定義
軟件設(shè)計(jì)
教學(xué)軟件設(shè)計(jì)
1．教學(xué)設(shè)計(jì)
2．文字腳本編寫
3．制作腳本編寫
編碼調(diào)試
教學(xué)軟件編碼
1．媒體制作
2．編碼
3．調(diào)試
測試
教學(xué)軟件測試
維護(hù)
教學(xué)軟件維護(hù)
1．評價
2．反饋
3．修改結(jié)構(gòu)和原有認(rèn)知能力，并將它們描述出來，作為教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)策略的主要依據(jù)，以便制作
出來的多媒體教學(xué)軟件對學(xué)習(xí)者有更強(qiáng)的針對性。學(xué)習(xí)者的特點(diǎn)多種多樣，很難對所有學(xué)習(xí)
者的特點(diǎn)進(jìn)行面具到的分析，主要從學(xué)習(xí)者起點(diǎn)能力、一般特點(diǎn)、學(xué)習(xí)風(fēng)格等方面分析學(xué)習(xí)
者的學(xué)習(xí)能力、態(tài)度、工具技能等。
（
2）教學(xué)目標(biāo)分析
教學(xué)目標(biāo)是指希望通過教學(xué)過程，使學(xué)習(xí)者在認(rèn)知、情感和行為上發(fā)生變化的描述。教
學(xué)目標(biāo)是教學(xué)活動的導(dǎo)向，是學(xué)習(xí)評價的依據(jù)。
確定教學(xué)目標(biāo)要考慮三個因素，即教學(xué)內(nèi)容、學(xué)習(xí)者特征和社會需要。多媒體教學(xué)軟件
的教學(xué)目標(biāo)應(yīng)由從事實(shí)踐教學(xué)的教師根據(jù)教學(xué)的實(shí)際需要決定教學(xué)內(nèi)容，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)
一步根據(jù)學(xué)科的特點(diǎn)，將教學(xué)內(nèi)容分解成許多知識點(diǎn)，并考慮到學(xué)習(xí)者的特征和社會需要，
把各知識點(diǎn)的教學(xué)目標(biāo)確定為知識、理解、應(yīng)用、分析、綜合和評價等不同層次。并將整個
教學(xué)軟件的教學(xué)目標(biāo)按認(rèn)知領(lǐng)域、情感領(lǐng)域和行為領(lǐng)域 3 類的各層次進(jìn)行目標(biāo)分類和分層表
述。
（
3）教學(xué)內(nèi)容分析
教學(xué)內(nèi)容的分析是對教學(xué)目標(biāo)規(guī)定的期望水平以及如何將學(xué)習(xí)者的實(shí)際水平轉(zhuǎn)化為這
一期望水平所需要的各項(xiàng)知識內(nèi)容的詳細(xì)剖析過程。教學(xué)內(nèi)容分析包含兩個方面的含義：“教
什么”和“怎么教”。“教什么”確定教學(xué)內(nèi)容的范圍與深度；“怎么教”確定教學(xué)過程中
應(yīng)采用何種教學(xué)策略。分析教學(xué)內(nèi)容的目的是為了好的選擇教學(xué)內(nèi)容表現(xiàn)的方法。
（
4）教學(xué)策略設(shè)計(jì)
教學(xué)策略設(shè)計(jì)是為了實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，完成教學(xué)任務(wù)所采用的教學(xué)方法、教學(xué)步驟、教學(xué)
媒體以及教學(xué)組織形式等措施構(gòu)成的綜合方案。教學(xué)策略的實(shí)質(zhì)是解決如何進(jìn)行教、如何引
導(dǎo)學(xué)的問題。教學(xué)策略主要包括學(xué)生學(xué)習(xí)活動、教學(xué)信息呈現(xiàn)、問題提供、應(yīng)答判斷、反饋
與評價等的設(shè)計(jì)。
（
5）教學(xué)媒體的選擇
在多媒體教學(xué)中，必須研究媒體的基本性質(zhì)和教學(xué)特性，并根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)和
教學(xué)對象的要求，對媒體進(jìn)行合理的選擇和組合，以達(dá)到優(yōu)化教學(xué)效果的目的。媒體與學(xué)習(xí)
目標(biāo)的統(tǒng)一性、媒體與教學(xué)方法的協(xié)調(diào)性、媒體與認(rèn)知水平的相容性是選擇教學(xué)媒體時要考
慮的 3 個重要方面。
（
6）建立教學(xué)內(nèi)容知識結(jié)構(gòu)
建立教學(xué)內(nèi)容知識結(jié)構(gòu)首先分析教學(xué)內(nèi)容的知識結(jié)構(gòu)，把教學(xué)內(nèi)容分解為若干個知識單
元，每個知識單元又包含若干個知識點(diǎn)，然后找出各個知識點(diǎn)、知識單元之間的關(guān)系和聯(lián)系。
不同的聯(lián)系方式構(gòu)成了不同的教學(xué)結(jié)構(gòu)，不同的教學(xué)結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了不同的教學(xué)策略。
3．文字腳本編寫
文字腳本是按照教學(xué)過程的先后順序，用于描述每一環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容及其呈現(xiàn)方式的一
種形式。一般，文字腳本由學(xué)科專業(yè)教師完成。腳本編寫的方法有多種，無論采用哪一種編
寫格式，都必須從多媒體技術(shù)的角度對教學(xué)對象、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)、為達(dá)到教學(xué)目標(biāo)應(yīng)
采取的教學(xué)模式、表現(xiàn)媒體和相關(guān)教學(xué)策略進(jìn)行描述。完整的文字腳本應(yīng)包含有學(xué)習(xí)者的特
征分析、教學(xué)目標(biāo)的描述、知識結(jié)構(gòu)流程圖、問題的編寫和一些列腳本卡片等。
4．制作腳本編寫
制作腳本能體現(xiàn)教學(xué)軟件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和教學(xué)功能，并可以作為多媒體教學(xué)軟件制作的直
接依據(jù)。制作腳本應(yīng)包括軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)說明、知識單元的分析、屏幕設(shè)計(jì)、連接關(guān)系的描述
和制作腳本卡片等。腳本制作卡片用來描述每一屏幕的內(nèi)容和要求，應(yīng)包括課程名稱、頁數(shù)、
腳本設(shè)計(jì)、完成日期、本頁畫面、畫面文字、符號及圖形出現(xiàn)方式、出現(xiàn)順序說明、本頁流程圖、流程圖說明等項(xiàng)內(nèi)容。
本章內(nèi)容要點(diǎn)
1．文本、聲音、圖形、圖像、動畫和視頻是信息的載體，其中兩個或多于兩個的組合
構(gòu)成了多媒體。多媒體具有信息載體多樣性、集成性和交互性。
2．?dāng)?shù)據(jù)壓縮就是以最少的數(shù)碼表示信源所發(fā)的信號，減少容納給定消息集合或數(shù)據(jù)采
樣集合的信號空間。超文本可以定義為由結(jié)點(diǎn)和表示信息結(jié)點(diǎn)間相關(guān)性的鏈構(gòu)成的一個具有
一定邏輯結(jié)構(gòu)和語義的網(wǎng)絡(luò)。虛擬現(xiàn)實(shí)是一種逼真的視、聽、觸覺一體化的計(jì)算機(jī)生成環(huán)境，
具有沉浸感、交互性、構(gòu)想性等三個特征。
3．聲音、圖像、動畫、視頻等媒體信息數(shù)字化后可利用各自常用的工具軟件進(jìn)行加工
與處理。
4．多媒體教學(xué)軟件本質(zhì)上是一種應(yīng)用軟件，它的開發(fā)過程和方法應(yīng)遵循軟件工程的開
發(fā)流程，但多媒體教學(xué)軟件是面向教學(xué)的，也有其自身總結(jié)出來的開發(fā)方法和一些經(jīng)典的制
作步驟。
習(xí)題
一、選擇題
1. 多媒體技術(shù)中媒體的含義是（ ）。
A．表現(xiàn)和獲取信息的物理設(shè)備
B．用以存儲信息的實(shí)體
C． 信息的載體
D．傳輸數(shù)據(jù)的物理設(shè)備
2. 判斷以下屬于多媒體范疇的是（
）。
A．交互式游戲
B．立體聲音樂
C． 彩色畫報
D．彩色電視等
3. 下列說法正確的是（
）。
A．信息量等于數(shù)據(jù)量與冗余量之和
B．信息量等于數(shù)據(jù)量與冗余量之差
C． 信息量等于信息熵與數(shù)據(jù)量之差
D．信息量等于信息熵與冗余量之和
4. 圖像序列中的兩幅相鄰圖像，后一幅圖像與前一幅圖像之間有較大的相關(guān)，這是（
）。
A．空間冗余
B．時間冗余
C． 結(jié)構(gòu)冗余
D．視覺冗余
5. 超文本和超媒體是以（
）組織各種媒體信息。
A．線性形式
B．流式形式
C． 網(wǎng)狀鏈接形式D．字節(jié)形式
6. 人類所能聽到的聲音頻率范圍為（
）。
A． 20 Hz～20 kHz
B． 40 Hz～40 kHz
C． 60Hz～60 kHz
D． 80 Hz～80 kHz
7. 將圖像每一點(diǎn)的顏色都以數(shù)字形式存儲為數(shù)字矩陣中的一個元素是（
）。
A．符號
B．矢量圖像
C． 動態(tài)圖像
D．位圖圖像
8. 其存儲空間與圖像的分辨率幾乎沒有關(guān)系，僅受輸出設(shè)備性能限制的是（）。
A．位圖圖像
B．矢量圖像
C． 動態(tài)圖像
D．符號
9. 在大多數(shù)數(shù)字化視頻格式中，播放速度為每秒鐘（）。
A．12 幀
B．24 幀
C． 25 幀
D．30 幀
10. 計(jì)算機(jī)動畫從生成機(jī)制上可分為（
）和實(shí)時生成動畫。
A．二維動畫
B．三維動畫
C． 幀動畫
D．電腦動畫
二、簡答題
1. 多媒體信息的主要元素有哪些？
2. 多媒體技術(shù)具有哪些關(guān)鍵特性？
3. 數(shù)據(jù)為什么能夠壓縮？
4. 視頻圖像的壓縮標(biāo)準(zhǔn)都有哪些？
5. 超文本和超媒體是如何定義的？
6. 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基本組成成分有哪些？
7. 矢量圖像與位圖圖像相比各有什么特點(diǎn)？
8. 多媒體課件應(yīng)具有哪些基本特性？
三、分析與思考題
1. 上網(wǎng)收集資料，了解多媒體技術(shù)的最新發(fā)展， 說說可穿戴設(shè)備的最新進(jìn)展。
2. 上網(wǎng)收集資料，了解最新的視頻、音頻、動畫制作小軟件都有哪些？
磊 發(fā)自 凹非寺
量子位 報道 | 公眾號 QbitAI
樹莓派400 （Raspberry Pi 400），它來了！
以為只是一個鍵盤？
不不，實(shí)則是一臺內(nèi)置在鍵盤中的完整PC。
而且，售價只要70美元 （約468元）！
價格雖美麗，但到底好不好用？和樹莓派4相比，值不值得入手？
今天，外媒arstechnica率先拿到樣品，展開了一番評測。
各位看官，且來共同「品鑒」。
拆箱之前需要聲明一點(diǎn)，70美元的價格是指單獨(dú)一個「鍵盤電腦」。
若是入手完整套件，則需要100美元（約669元）。
搓搓小手，先來看看樹莓派400的「寶箱」里，都「囊括」了些啥*。
這就是All-in-one-Pi，來看下「上桌」效果。
沒錯，雙屏也是完全hold得住（額外的一根線需要自己買）。
接下來的重頭戲，還是聚焦在這個鍵盤電腦本身。
鍵盤頂部的一排端口分別是：
此外，樹莓派400配備4GB內(nèi)存、千兆以太網(wǎng)、藍(lán)牙5.0和802.11ac Wi-Fi。
相比樹莓派4，樹莓派400主要的改變有：
從鍵盤角度來看，功能還是比較齊全，但明顯要比標(biāo)準(zhǔn)鍵盤要窄一些。
既然是拆箱，就要「一拆到底」，接下來一起看下樹莓派400的「內(nèi)部世界」（主要還是便宜）。
拆卸樹莓派后，可以發(fā)現(xiàn)內(nèi)部構(gòu)造非常簡潔，大致就是一個主板和大面積的散熱裝置。
主板方面，就是非常典型的ARM，BCM2711 CPU在板子的中央（HDMI標(biāo)識的下方）。
散熱裝置方面，樹莓派4的散熱問題一直被用戶詬病，這一次似乎是做一些改進(jìn)。
有趣的是，散熱裝置上面貼的標(biāo)簽竟然有中文……不愧是Made in China。
拆箱完畢，接下來就要看下樹莓派400的運(yùn)行效果了。
首先測試的環(huán)境，是樹莓派400原生的Raspberry Pi OS Linux發(fā)行版。
應(yīng)用程序運(yùn)行方面是比較流暢的，可以說是一臺比較靠譜的臺式電腦。
評測的小哥表示：
你可能忘了正在使用一臺非常廉價的ARM設(shè)備。
接下來，是用1080p的顯示器，來測試視頻顯示性能。
在視頻網(wǎng)站觀看Netflix的紀(jì)錄片《我們的星球》(Our Planet)，可以說是播放的完美無瑕。
CPU利用率方面，在播放60 fps《哥斯達(dá)黎加》視頻時，可以檢測到1.8GHz的Broadcom四核CPU正在掙扎。
換句話說，它已經(jīng)到了極限，所有核的CPU利用率都超過了90%。
在進(jìn)入/離開視頻全屏播放時，問題就比較明顯了。
這種操作在標(biāo)準(zhǔn)臺式機(jī)上基本需要100-150毫秒，但在樹莓派400上卻需要整整3到4秒的時間。
而在如此「漫長」的時間里，視頻還是繼續(xù)播放，但畫面卻在部分渲染。
從樹莓派400中獲取音頻也有些困難：它默認(rèn)通過HDMI傳輸音頻，沒有3.5mm音頻輸出接口，而Raspberry Pi OS的音頻控制對話框并不是最好的。
在測試過程中，即使將輸出設(shè)備改為USB音頻（游戲耳機(jī)），視頻也沒有產(chǎn)生音頻。
但好在改變輸出設(shè)備，并重啟了瀏覽器后，這個問題得到了解決。
第二個測試環(huán)境是Ubuntu。
從大方面來看并沒有太大問題，但是如果與樹莓派400的原生系統(tǒng)相比，還是略顯卡頓一些。
視頻播放方面也是會出現(xiàn)丟幀的現(xiàn)象。
所以若是使用樹莓派400，還是建議運(yùn)行其原生系統(tǒng)。
最后，是散熱問題。
在整個測試過程中，即便CPU的利用率達(dá)到了較高的值，但樹莓派400并未出現(xiàn)過熱的情況——最高溫度沒有超過52℃。
當(dāng)然，與標(biāo)準(zhǔn)的臺式機(jī)相比，樹莓派400的問題肯定是存在的，但對于70美元的價格，再去吹毛求疵，也是大可不必了。
而且與樹莓派4相比，樹莓派400的整體速度提升了整整20%！
對于樹莓派400的發(fā)布，果不其然地引發(fā)了高熱度的討論。
「大吃一驚」、「革命性」，評論中不乏有這樣的評價。
也有表示可以替代Chromebook了：「起碼不會被谷歌監(jiān)督」。
但對于經(jīng)歷過上世紀(jì)「街機(jī)游戲」盛行的國內(nèi)用戶，評價清一色：「小霸王」？
那么最后，這樣的樹莓派400，你想入手了嗎？
參考鏈接：
https://arstechnica.com/gadgets/2020/11/raspberry-pi-400-the-under-100-desktop-pc-you-didnt-know-you-needed/
https://news.ycombinator.com/item?id=24965614
— 完 —
量子位 QbitAI · 頭條號簽約
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