第1章 多媒體技術概要
多媒體是融合兩種或者兩種以上媒體的一種人-機交互式信息交流和傳播媒體，使用的媒體包括文字、圖形、圖像、聲音、動畫和電視圖像(video)的。多媒體是超媒體系統中的一個子集，超媒體系統是使用超鏈接構成的全球信息系統，全球信息系統是因特網上使用TCP/IP協議和UDP/IP協議的應用系統。二維的多媒體網頁使用HTML來編寫，而三維的多媒體網頁使用VRML來編寫。在目前許多多媒體作品使用光盤存儲器發行，在將來多媒體作品更多地使用網絡來發行。
1.1 多媒體是交互式信息傳播媒體
多媒體(multimedia)是融合兩種以上媒體的人-機交互式信息交流和傳播媒體。在這個定義中需要明確幾點：①多媒體是信息交流和傳播媒體，從這個意義上說，多媒體和電視、報紙、雜誌等媒體的功能是一樣的。②多媒體是人-機交互式媒體，這裏所指的"機"，目前主要是指計算機，或者由微處理器控制的其他終端設備。因爲計算機的一個重要特性是"交互性"，使用它就比較容易實現人-機交互功能。從這個意義上說，多媒體和目前大家所熟悉的模擬電視、報紙、雜誌等媒體是大不相同的。③多媒體信息都是以數字的形式而不是以模擬信號的形式存儲和傳輸的。④傳播信息的媒體的種類很多，如文字、聲音、電視圖像、圖形、圖像、動畫等。雖然融合任何兩種以上的媒體就可以稱爲多媒體，但通常認爲多媒體中的連續媒體(聲音和電視圖像)是人與機器交互的最自然的媒體。
也許讀者要問，電視也是使用活動畫面和聲音來表達和傳播信息，也使用文字、圖片和圖形來點綴，多媒體和電視到底有什麼不同？這需要讓我們簡單地回顧一下計算機和電視機所走過的歷程，看看多媒體和電視在技術上的差別。計算機是20世紀40年代的偉大發明，一直沿着數字信號處理技術的方向發展，而且是沿着數值計算和金融管理發展起來的。60年代文字進入計算機，70年代圖像、聲音進入計算機，80年代電視進入計算機，進入90年代個人計算機已經能夠實時處理數據量很大的聲音和影視圖像信息。電視是20世紀20年代的偉大發明，在50年代開發電視技術時，用任何一種數字技術來傳輸和再現真實世界的圖像和聲音都是極其困難的，因此電視技術一直沿着模擬信號處理技術的方向發展，直到70年代纔開始開發數字電視。由於數字技術具有許多優越性，而且數字技術發展到足以使模擬電視向數字電視過渡的水平，電視和計算機纔開始融合在一起。
由於多媒體和模擬電視採用的技術不同，對於同樣內容的信息或者節目，它們所表現出的特性就很不相同，對人們所產生的不同影響也引起了許多有識之士的高度重視。我們現在看的模擬電視的特性是線性播放，簡單地說就是影視節目是從頭到尾播放的，而收看者是最活躍的人，人與電視之間，人是被動者而電視是主動者；多媒體是由計算機參與的，計算機的一個重要特性是交互性，就是人們可以使用像鍵盤、鼠標器、觸摸屏、聲音、數據手套等設備，通過計算機程序去控制各種媒體的播放，人與計算機之間，人駕駛多媒體，人是主動者而多媒體是被動者。
多媒體使用具有劃時代意義的"超文本"思想與技術組成了一個全球範圍的超媒體空間，通過網絡、只讀光盤存儲器(compact disc read-only memory，CD-ROM)、數字多能光盤(digital versatile disc，DVD)和多媒體計算機，人們表達、獲取和使用信息的方式和方法將產生重大變革，對人類社會產生長遠和深刻的影響。
1.2 多媒體涉及的幾個概念
多媒體是一門綜合技術，它涉及到許多概念，本節首先解釋幾個與多媒體密切相關的而且容易混淆的重要概念。通過對這些概念的介紹進一步加深對多媒體的認識，從整體上認識多媒體與超文本、超媒體、SGML、HTML和VRML等語言之間的關係。
1.2.1 超文本的概念 1965年Ted Nelson在計算機上處理文本文件時想了一種把文本中遇到的相關文本組織在一起的方法，讓計算機能夠響應人的思維以及能夠方便地獲取所需要的信息。他爲這種方法杜撰了一個詞，稱爲超文本(hypertext)。實際上，這個詞的真正含義是"鏈接"的意思，用來描述計算機中的文件的組織方法，後來人們把用這種方法組織的文本稱爲"超文本"。
超文本是一種文本，它和書本上的文本是一樣的。但與傳統的文本文件相比，它們之間的主要差別是，傳統文本是以線性方式組織的，而超文本是以非線性方式組織的。這裏的"非線性"是指文本中遇到的一些相關內容通過鏈接組織在一起，用戶可以很方便地瀏覽這些相關內容。這種文本的組織方式與人們的思維方式和工作方式比較接近。
超文本的概念可用圖1-01來說明。超文本中帶有鏈接關係的文本通常用下劃線和不同的顏色表示。文本①中的"超文本"與②中的"超文本"建立有鏈接關係，①中的"超媒體"與③中的"超媒體"建立有鏈接關係，③中的"超鏈接"與④中的"超鏈接"建立有鏈接關係…，這種文件就稱爲超文本文件。
圖1-01 超文本的概念
超鏈接(hyper link)是指文本中的詞、短語、符號、圖像、聲音剪輯或影視剪輯之間的鏈接，或者與其他的文件、超文本文件之間的鏈接，也稱爲“熱鏈接(hot link)”，或者稱爲“超文本鏈接(hypertext link)”。詞、短語、符號、圖像、聲音剪輯、影視剪輯和其他文件通常被稱爲對象或者稱爲文檔元素(element)，因此超鏈接是對象之間或者文檔元素之間的鏈接。建立互相鏈接的這些對象不受空間位置的限制，它們可以在同一個文件內也可以在不同的文件之間，也可以通過網絡與世界上的任何一臺連網計算機上的文件建立鏈接關係。
1.2.2 超媒體的概念 在20世紀70年代，用戶語言接口方面的先驅者Andries Van Dam創造了一個新詞“電子圖書”(Electronic Book)，現在翻譯成。電子圖書中自然包含有許多靜態圖片和圖形，它的含義是你可以在計算機上去創作作品和聯想式地閱讀文件，它保存了用紙做存儲媒體的最好的特性，而同時又加入了豐富的非線性鏈接，這就促使在80年代產生了超媒體(hypermedia)技術。超媒體不僅可以包含文字而且還可以包含圖形、圖像，動畫、聲音和電視片斷，這些媒體之間也是用超級鏈接組織的，而且它們之間的鏈接也是錯綜複雜的。
超媒體與超文本之間的不同之處是，超文本主要是以文字的形式表示信息，建立的鏈接關係主要是文句之間的鏈接關係。超媒體除了使用文本外，還使用圖形、圖像、聲音、動畫或影視片斷等多種媒體來表示信息，建立的鏈接關係是文本、圖形、圖像、聲音、動畫和影視片斷等媒體之間的鏈接關係，如圖1-02所示。
圖1-02 超媒體的概念
當我們使用Web瀏覽器瀏覽因特網時，在顯示屏幕上看到的頁面稱爲網頁(Web Page)，它是Web站點上的的文檔。而進入該站點時在屏幕上顯示的第一個綜合界面稱爲起始頁(home page)或者稱爲主頁，它有一點像一本書的封面或者是書的目錄表。在萬維網網頁上，爲了區分有鏈接關係和沒有鏈接關係的文檔元素，對有鏈接關係的文檔元素通常用不同顏色或者下劃線來表示。目前，在網頁上擔當鏈接使命的主要是超文本標記語言(HTML)，它是從標準通用標記語言(SGML)導出的。
1.2.3 標準通用標記語言(SGML) 1.SGML是什麼：
標準通用標記語言(Standard Generalized Markup Language，SGML)是1986年出版發佈的一個信息管理方面的國際標準，標準號是ISO 8879。該標準定義獨立於平臺和應用的文本文檔的格式、索引和鏈接信息，爲用戶提供一種類似於語法的機制，用來定義文檔的結構和指示文檔結構的標籤(tag)。 其中，markup的含義是指插入到文檔(document)中的標記。標記分成兩種，一種稱爲程序標記(procedural markup)，用來描述文檔顯示的樣式(style)(如字體的大小、黑體、斜體和顏色等)，現在市場上出售的大多數字處理軟件都內嵌有標記，而且這種標記幾乎都是針對自己的軟件產品而制定的；另一種稱爲描述標記(descriptive markup)，也稱爲普通標記(generic markup)，用來描述文檔中的文句的用途(如篇、章、節或者內容表等)，而不是描述文句所顯示的樣式。制定SGML的基本思想是把文檔的內容與樣式分開。
SGML規定了在文檔中嵌入描述標記的標準格式，指定了描述文檔結構的標準方法，這是SGML的精華。換句話說，你可使用SGML爲你創作的每一種類型的文檔設置層次結構模型，可以用“篇”、“章”、“節”、“標題”等描述標記來標識文檔結構中的文檔元素。SGML是一個包含超文本鏈接的綜合語言，在Web上使用的HTML格式是使用固定標籤集的一種SGML文檔。
SGML的主要特點：①SGML可支持無數的文檔結構類型，例如佈告、技術手冊、章節目錄、設計規範、各種報告、信函和備忘錄等；②SGML可以創建與特定的軟硬件無關的文檔，因此很容易與使用不同計算機系統的用戶交換文檔。
2. SGML的工作原理
一個典型的文檔可被分成3個層次：結構(structure)、內容(content)和樣式(style)。SGML主要是處理結構和內容之間的關係。
(1) 結構：爲了描述文檔的結構，SGML定義了一個稱爲“文檔類型定義(Document Type Definition，DTD)”的文件(file)，它爲組織文檔的文檔元素(例如章和章標題，節和主題等)提供了一個框架。此外，DTD還爲文檔元素之間的相互關係制定了規則。例如，“章的標題必須是在章開始之後的第一個文檔元素”，“每個列表至少要有兩個項目”等。DTD定義的這些規則可以確保文檔的一致性。
(2) 內容：這裏指的內容就是信息本身。內容包括信息名稱(標題)、段落、項目列表和表格中的具體內容，具體的圖形和聲音等。確定內容在DTD結構中的位置的方法稱爲“加標籤(tagging)”，而創建SGML文檔實際上就是圍繞內容插入相應的標籤。這些標籤就是給結構中的每一部分的開始和結束做標記。
[例1.1]：給一個段落做標記
<par>內容就是信息本身。</par>其中的<par>表示段落的開始，而</par>表示該段落的結束，它們是成對出現的。“<par>內容就是信息本身</par>”這個段落可看成一個文檔元素，它可以嵌入在其他的文檔元素中。
[例1.2]：特定文檔結構中的標籤嵌套
像<section>與</section>，<subhead>與</subhead>，<par>與</par>，<topic>與</topic>等這些具體的符號稱爲標籤(tag)。在創建SGML文檔時，不需要從鍵盤上手工輸入和檢查這些標籤，使用支持SGML的創作軟件很容易插入和檢查這些標籤。使用支持SGML的創作軟件顯示例1.3的內容如下：
(3) 樣式：SGML本身正在定義樣式(style)的設置標準，即文檔樣式語義學和規範語言(Document Style Semantics and Specification Language，DSSSL)。
使用SGML對多媒體的創作將帶來許多好處。例如，可使創作人員更集中於內容的創作，可提高作品的重複使用性能、可移植性能以及共享性能等；SGML的使用範圍很廣，除了傳統的電子出版物之外，SGML還可用在其他許多場合。例如，前面介紹的超媒體和超文本文檔、萬維網頁面的製作、數據庫、電子郵件、專家系統、CD-ROM出版物、交互式電子技術手冊等方面都大有用武之地。
超文本標記語言(HyperText Makeup Language，HTML)是一種用來創作萬維網頁面的描述語言，而不是一種難於掌握的捉摸不定的語言(Hard To Master Lingo)。HTML使用HTML標籤來定義文檔的格式、組成和鏈接關係, 如字形、字體、表單、標題和統一資源地址(Uniform Resource Locator，URL)等。HTML是從SGML語言導出的語言，是SGML的一個子集。使用HTML創作的文檔是帶有一套固定標籤的SGML文檔。
萬維網採用HTML來組織文件。用HTML組織的文件本身屬於普通的文檔文件, 可以用一般常見的文字編輯器來編輯, 或用其他專門的HTML文件編輯器來編輯，如Microsoft公司的Office 97和FrontPage，Sausage Software公司的HotDog HTML編輯器等。
虛擬現實造型語言(Virtual Reality Modeling Language，VRML)是一種用來描述萬維網頁面上三維交互環境的文件格式。VRML的基本原理同HTML的基本原理一樣簡單，都是用一系列指令告訴瀏覽器如何顯示一個文檔，它們都是描述萬維網頁面的描述語言。它與HTML不同的是，以HTML爲核心的萬維網瀏覽器瀏覽的是二維世界，而以VRML爲核心的萬維網瀏覽器瀏覽的是三維世界，你可以使用鼠標器在這個世界裏到處“逛一逛”，而不是像在二維世界裏“一頁一頁”地顯示。
體驗三維世界需要有能接收和再現VRML文件的瀏覽器。目前有兩種類型，一種是插入型，把VRML瀏覽軟件插入到HTML萬維網瀏覽器；另一種是單獨的VRML瀏覽器。.
1.3 多媒體與網絡
因特網(Internet)是一個通過網絡設備把世界各國的計算機相互連接在一起的計算機網絡。在這個網絡上，使用普通的語言就可以進行相互通信，協同研究，從事商業活動，共享信息資源。現在人們越來越多地使用多媒體進行通信。
因特網的雛形是美國國防部高級研究計劃署(Defense Department's Advanced Research Projects Agency，ARPA) 在20世紀60年代末開始籌建的ARPANET網絡，它用於在地理上相互獨立的軍事研究機構和大學之間實時共享計算機數據，現在已經遠遠地拓寬了它的應用範圍。因特網是世界上規模最大、用戶最多的計算機網絡，是20世紀全球發展最迅速、影響最深遠和衝擊最大的信息存取和處理工具。
萬維網(Web)是在因特網上運行的全球性分佈式信息系統，Web是WWW(World Wide Web)的簡稱。由於它支持文本、圖像、聲音、影視等數據類型，而且使用超文本、超鏈接技術把全球範圍裏的信息鏈接在一起，所以也稱爲超媒體環球信息系統。
整個萬維網計劃是1989年由歐洲高能物理實驗室(European Laboratory for Particle Physics)開始研究的，是應用超文本和超媒體技術的典範。隨着相關工具軟件的普及, 萬維網在因特網上己吸引越來越多的學校、機構及各行各業的公司競相投入, 以提供多姿多彩的教育、信息和商業服務。萬維網正在改變人們進行全球通信的方式。人們接受和使用這種新的全球性的媒體比歷史上任何一種通信媒體都快。在過去的幾年裏，萬維網已經聚集有巨大的信息資源，從股票交易到尋找職業，從電子公告板到了解新聞，預看電影，閱讀名著、文學評論、音樂欣賞直到玩遊戲等，凡是人們能夠想到的萬維網上幾乎都可以找到。
萬維網和因特網的關係猶如計算機的硬件平臺和軟件環境之間的關係。萬維網技術是因特網上環球信息系統設計技術上的一個重大突破，是目前最熱門的多媒體技術。
1.4 多媒體與光盤存儲器
光盤(compact disc，CD)存儲器在多媒體的發展史上起了相當重要的作用，在網絡還不發達的國家裏CD是發行多媒體節目的主要手段。由於多媒體的數據量很大，近年來世界上正在開發存儲容量比CD大得多的DVD光盤存儲器。DVD原名爲Digital Video Disc的縮寫，意思是“數字影視光盤”，這是爲了與VCD(Video CD)相區別。實際上，DVD的應用不僅僅是可以用來存放交互影視節目，同樣也可以用來存儲其他類型的數據，因此後來把Digital Video Disc更名爲Digital Versatile Disc，它的縮寫仍然是DVD，Versatile的意思是多才多藝的意思。
DVD盤與我們現在使用的CD盤相比，在形狀、尺寸、面積、重量方面都一樣，也都是用塑料做襯底的金屬盤。現在定義的DVD的存儲容量最高可達到17 GB，一片DVD盤的容量相當於25片CD-ROM(650 MB/片)的容量。
表1-01 DVD與CD的主要成員
| DVD(Digital Versatile Disc) |
CD(Compact Disc) |
主要用途 |
| DVD-ROM | CD-ROM | 存儲計算機數據、多媒體數據等 |
| DVD-Video | Video-CD | 存儲影視節目 |
| DVD-Aideo | CD-Aideo | 存儲音樂節目 |
| DVD-Recordable | CD-R | 存儲檔案等 |
| DVD-RAM | CD-MO | 計算機的存儲器 |
1.5 多媒體的技術研究與應用開發
多媒體涉及的技術範圍很廣，技術很新、研究內容很深，是多種學科和多種技術交叉的領域。目前，多媒體技術的研究和應用開發主要在下列幾個方面：
(1) 多媒體數據的表示技術：包括文字、聲音、圖形、圖像、動畫、影視等媒體在計算機中的表示方法。由於多媒體的數據量大得驚人，尤其是聲音和影視，包括高清晰度數字電視(High Definition Television，HDTV)這類的連續媒體。爲克服數據傳輸通道帶寬和存儲器容量的限制，投入了大量的人力和物力來開發數據壓縮和解壓縮技術；人-機接口技術，如語音識別和文本-語音轉換(text to speech，TTS)也是多媒體研究中的重要課題；虛擬現實(Virtual Reality，VR)是當今多媒體技術研究中的熱點技術之一。
(2) 多媒體創作和編輯工具：使用工具將會大大縮短提供信息的時間。將來人人都要會使用多媒體創作和編輯工具，就像現在我們使用筆和紙那樣熟練。
(3) 多媒體數據的存儲技術：這包括CD技術，DVD技術等。
(4) 多媒體的應用開發：包括多媒體CD-ROM節目(title)製作，多媒體數據庫，環球超媒體信息系統(Web)，多目標廣播技術(multicasting)，影視點播(video on demand，VOD)，電視會議(video conferencing)，遠程教育系統，多媒體信息的檢索等。
練習與思考題
1.1 多媒體是什麼？
1.2 超文本的核心思想是什麼？超文本系統和超媒體系統有什麼差別？
1.3 超媒體是什麼？多媒體與超媒體之間有什麼關係？
1.4 SGML是什麼語言？HTML是什麼語言？它們之間有何關係？
1.5 有人認爲“因特網就是萬維網”，這種看法對不對？爲什麼？
1.6 多媒體、萬維網和因特網之間有何關係?
