計算機科學技術導論（第二版） 第6章 計算機常用軟件介紹

第6章計算機常用軟件介紹

多媒體技術是一門迅速發(fā)展的新興技術，許多概念還在擴充、深入和更新。

本章從基本內(nèi)容出發(fā)，介紹多媒體技術的基本概念，包括媒體、多媒體、文本與

超媒體等諸多概念；重點介紹多媒體技術中的音頻技術、數(shù)字圖像、數(shù)字視頻、

多媒體數(shù)據(jù)壓縮等各種技術的特點；文件類型、格式等；多媒體創(chuàng)作工具及其應用。

通過本章的學習，讀者除了要全面掌握多媒體的相關概念之外，還應對多媒體的重點

技術有所了解，并且還應會使用相關的多媒體制作工具軟件。在后繼課程的學習中

還要加深相關知識的學習。

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6.1多媒體的概念

?多媒體技術是近幾年計算機與信息技術的應用領域，多媒體已成為

個流行的名詞。許多人都十分關心多媒體技術的功能和發(fā)展，特別是

注意到其市場潛力。但什么是多媒體？什么是多媒體技術？至今尚無

人清楚地下一個非常準確、權威的定義，這也正反映了它日新月異的

發(fā)展速度。由于多媒體的內(nèi)涵太寬，應用領域太廣，故其定義和界定

范圍理解只好“仁者見仁，智者見智”。許多熱衷于多媒體技術的人

士將“文字、圖像、聲音以及多種不同形式的表達方式涵蓋為多媒

體”。應該說，多媒體表現(xiàn)信息的多樣性，早已有之。媒體原有兩重

含義：一是指存儲信息的實體，如磁盤、光盤、磁帶等；二是指傳統(tǒng)

信息的載體，如數(shù)字、文字、聲音、圖像等，故媒體是指人們?nèi)粘Ｋ?/p>

接觸的信息的表示或傳播的載體。英文medium一詞為介質(zhì)、中間之

意，可理解為人與人賴以溝通的中介物。其表現(xiàn)形式為文字、圖像、

圖形、動畫、聲音和影像等，并直接作用于人們的感官。而多媒體譯

自英文“multimedia”,該詞由multiple和media復合而成,對應詞是

單媒體“monomedia"，因此從字面上看，多媒體是由單媒體復合而

成。人們將文本、音頻、視頻、圖形、圖像、動畫的綜合體稱為“多

媒體”。

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6.1.1什么叫媒體

上面已經(jīng)提到媒體是指信息表示和傳播的載體。例如，文字、聲音、

圖像等都是媒體，它們向人們傳遞各種信息。在計算機領域，幾種主

要媒體的定義如下。

(1)感覺媒體：感覺媒體直接作用于人的感官，使人能直接產(chǎn)生感

覺。例如，人類的各種語音、音樂、自然界的各種聲音、圖形、靜止

或運動的圖像，計算機系統(tǒng)中的文件、數(shù)據(jù)和文字等。

?(2)表示媒體：表示媒體是指各種編碼，如語音編碼、文本編碼、

圖像編碼等。這是為了加工、處理和傳輸感覺媒體而人為地進行研究、

構造出來的一類媒體。

(3)表現(xiàn)媒體：表現(xiàn)媒體是感覺媒體與計算機之間的界面，如鍵盤、

攝像機、光筆、話筒、顯示器、喇叭、打印機等。

?(4)存儲媒體：存儲媒體用于存放表示媒體，即存放感覺媒體數(shù)字

化后的代碼。存放代碼的存儲媒體有軟盤、硬盤和CD—ROM等。

?(5)傳輸媒體：傳輸媒體是用來將媒體從一處傳到另一處的物理載

體，如雙紋線、同軸電纜、光纖等。

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6.1.2多媒體的基本概念

?:?所謂“多媒體"(Multimedia)可簡單地理解為：一種以

、▲

交互方式將文本、圖形、圖像、日頻、視頻等多種媒體信

息，經(jīng)過計算機設備的獲取、操作、編輯、存儲等綜合處

理后，以單獨或合成的形態(tài)表現(xiàn)出來的技術和方法。特別

是，它贊圖形、圖像和聲音結合起來表達客觀事物，在方

式上非隔生動、直觀、易被人接受。

?:?人們熟悉的報紙、雜志、電影、電視、廣播等，都是以它

們各自的媒體進行傳播。有些是以文字作為媒體，有些是

以聲音作為媒體，有些是以圖像作為媒體，有些是以圖、

文、聲、像作為媒體。以電視為例，雖然它也是以圖、文、

聲、像作為媒體，但它與多媒體系統(tǒng)存在明顯的區(qū)別：第

一，用電視觀賞的全過程均是被動的，而多媒體系統(tǒng)為用

戶提供了交互特性，極大地調(diào)動了人的積極性和主動性。

A/y-----

弟一-,人們過去熟悉的圖、文、聲、像等媒體幾乎都是以

模擬量進行存儲和傳播的，而多媒體是以數(shù)字量的形式進

行存儲和延播的。

6.1.2多媒體的基本概念

?:?多媒體具有多樣化、交互性和集成性3個關鍵特性。多樣

化指的是信息媒體的多樣化；交互性是指提供人們多種交

互控制能力；集成性指的是不同媒體信息、不同視聽設備

及軟、硬件的有機結合。多媒體以其豐富多彩的表現(xiàn)形式、

高超的交互能力、高度的集成性、靈活多變的適應性得到

了廣泛的應用，并形成了新的行業(yè)。

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6.1.2多媒體的基本概念

?多媒體技術具有以下一些特征：

?(1)集成性。多媒體技術的集成性是指將多種媒體有機

地組織在一起，共同表達一個完整的多媒體信息，使聲、

文、圖、像一體化。

?(2)交互性。交互性是指人和計算機能“對話”，以便

進行人工干預控制。交互性是多媒體技術的關鍵特征。

(3)數(shù)字化。數(shù)字化是指多媒體中的各個單媒體都是以

數(shù)字形式存放在計算機中。

?(4)實時性。多媒體技術是多種媒體集成的技術，在這

些媒體中，有些媒體(如聲音和圖像)是與時間密切相關

的，這就決定了多媒體技術必須要支持實時處理。

*多媒體技術是基于計算機技術的綜合技術，它包括數(shù)字信

號處理技術、音頻和視頻技術，計算機硬件和軟件技術、

人工智能和模式識別技術、通信和圖像技術等。它是正在

處于發(fā)展過程中的一門跨學科的綜合性高新技術。

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6.1.3多媒體計算機系統(tǒng)的層次結構

?:?多媒體系統(tǒng)由多媒體硬件和軟件系統(tǒng)組成。硬軟件功能的

劃分及界面的確定正是計算機體系結構研究的內(nèi)容之一。

硬件具有原子性質(zhì)，軟件具有信息性質(zhì)；硬件、軟件在邏

輯功能上具有等效性，在發(fā)展上具有同步性。多媒體系統(tǒng)

的層次結構如圖6.1所示。

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6.1.3多媒體計算機系統(tǒng)的層次結構

?:?第一層多媒體外圍設備，包括各種媒體、視聽輸入/輸出

設備及網(wǎng)絡。

?:?第二層多媒體計算機硬件主要配置與各種外部設備的控

制接口卡，其中包括多媒體實時壓縮和解壓縮專用的電路

卡。

?:?第三層多媒體驅(qū)動程序、操作系統(tǒng)。該層軟件為系統(tǒng)核

心軟件，除了驅(qū)動、控制硬件設備外，還要提供輸入輸出

控制界面程序，即I/O接口程序。而操作系統(tǒng)則提供對多

媒體計算機的硬件、軟件控制與管理。

?:?第四層媒體制作平臺和媒體制作工具軟件，支持應用開

發(fā)人員創(chuàng)作多媒體應用軟件。設計者利用該層提供的接口

和工具采集、制作媒體數(shù)據(jù)。常用的有圖像設計與編輯系

統(tǒng)，二維、三維動畫制作系統(tǒng)，聲音采集與編輯系統(tǒng)等。

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6.1.3多媒體計算機系統(tǒng)的層次結構

?:?第五層多媒體編輯與創(chuàng)作系統(tǒng)。該層是多媒體應用系統(tǒng)

編輯制作的環(huán)境，根據(jù)所用工具的類型，有的是基于腳本

語言及解釋系統(tǒng)，有的是基于圖標導向的編輯系統(tǒng)，有的

是基于時間編輯導向的系統(tǒng)。通常除編輯功能外，不具有

控制外設播放多媒體的功能。設計者可以利用這層的開發(fā)

工具和編輯系統(tǒng)來創(chuàng)作各種教育、娛樂、商業(yè)等應用的多

媒體節(jié)目。

?:?第六層多媒體應用系統(tǒng)的運行平臺，即多媒體播放系統(tǒng)。

該層可以在計算機上播放硬盤上的節(jié)目，也可以單獨播放

多媒體的產(chǎn)品，如消費性電子產(chǎn)品中的CD-I等。多媒體應

用系統(tǒng)放到存儲介質(zhì)中，如光盤，就可以成為多媒體產(chǎn)品,

并可作為商品銷售。

?:?以上六層中，一、二層構成多媒體硬件系統(tǒng)，其余四層是

軟件系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)又包括系統(tǒng)軟件（如操作系統(tǒng)）和應

用軟件。

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6.1.4多媒體計算機系統(tǒng)的基本組成

?:?多媒體計算機系統(tǒng)是由復雜的硬件、軟件有機結合的綜合

系統(tǒng)。它把音頻、視頻等媒體與計算機系統(tǒng)融合起來，并

由計算機系統(tǒng)對各種媒體進行數(shù)字化處理。與計算機系統(tǒng)

類似，多媒體計算機系統(tǒng)由多媒體硬件系統(tǒng)和多媒體軟件

系統(tǒng)組成。

?1.多媒體計算機硬件系統(tǒng)

構成多媒體計算機硬件系統(tǒng)除了需要較高配置的計算機主

機硬件之外，通常還要音頻、視頻處理設備、光盤驅(qū)動器、

各種媒體輸入/輸出設備等。由于多媒體計算機系統(tǒng)需要

計算機交互式地綜合處理聲、文、圖信息，不僅處理量大,

處理速摩要求也高口,因此對多媒體計算機系統(tǒng)的要求比通

常計算筑系統(tǒng)更高。

?:?通常對多媒體計算機基本硬件結構要求有功能強、速度高

的主機，有足夠大的存儲空間（主存和輔存），有高分辨

率的顯示接口和設備。如圖6.2所示為多媒體計算機硬件

系統(tǒng)的基本組成。

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6.1.4多媒體計算機系統(tǒng)的基本組成

?(1)主機。多媒體計算機主機可以是中、大型機，也可

以是工作站，然而目前更普遍的是多媒體個人計算機2即

MPC(MultimediaPersonalCompter)。MPC是目前市

場上最流行的多姆本計算機系統(tǒng)，通?？赏ㄟ^兩種方型勾

成MPC：一是廠彖直接生產(chǎn)一體化的MPC,二是在原看

的PC機上增加多媒體套件升級為MPC。升級套件主要有

聲卡、CD-ROM驅(qū)動器及解壓卡等，再安裝上驅(qū)動程序和

軟件支撐環(huán)境即可構成。

6.1.4多媒體計算機系統(tǒng)的基本組成

?：?由于多媒體計算機要有較大的主存空間和較高的處理速度,

故MPC上機既要有功能強，運算速度高的中央處理器

(CPU),又需要高分辨率的顯示接口。因此，1990年

11月，在Microsoft公司的主持下，Microsoft、舊M、

Philips、NEC等較大的多媒體計算機市場協(xié)會，進行多媒

體計算機標準的制定。根據(jù)當時的計算機發(fā)展水平首先制

定了基本標準MPC1,隨后又頒布了多媒體計算機MPC2、

MPC3標準。1995年6月，多媒體計算機市場協(xié)會(現(xiàn)已

更名為“多媒體PC工作組”)公布的最新標準MPC3對主

機的要求為：

?:?微處理器：Pentium,75MHz或更高的微處理器;

?:?主存(RAM)：8MB以上；

?:?顯示系統(tǒng)：VGA或更好的顯示器。

6.1.4多媒體計算機系統(tǒng)的基本組成

?(2)多媒體接口卡。多媒體接口卡根據(jù)多媒體系統(tǒng)獲取、

編輯音頻或視頻的需要插接在計算機上，以解決各種媒體

數(shù)據(jù)的輸入輸出問題。多媒體接口卡是建立制作和播放多

媒體應用程序工作環(huán)境必不可少的硬件設施。常用的接口

有嚴志不顯下龍、視頻壓縮卡、視頻捕捉卡、音頻播放

、光盤接口卡等。

6.1.4多媒體計算機系統(tǒng)的基本組成

?（3）多媒體外部設備。多媒體外部設備十分豐富，工作

方式一般為輸入輸出。按其功能又可分為以下4類：

?:?①視頻、音頻輸入設備（攝像機、錄像機，掃描儀，傳

真機、數(shù)字相機、話筒等）。

?:?②視頻、音頻播放設備（電視機、投影電視、大屏幕投

影儀、音響等）。

?:?③人機交互設備（鍵盤、鼠標、觸摸屏、繪圖板等）。

?:?④存儲設備（磁盤、光盤等）。

?:?需要指出的是，開發(fā)多媒體應用程序比運行多媒體應用程

序需要的硬件配置更高?；驹瓌t是多媒體開發(fā)者使用的

硬件設備要比用戶的速度更快，功能更強，外部設備更多。

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2多媒體計算機軟件系統(tǒng)

?多媒體計算機軟件系統(tǒng)按功能可分為系統(tǒng)軟件和應用軟件。

?(1)多媒體系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)軟件是多媒體系統(tǒng)的核心，

它不僅綜合使用各種媒體、靈活調(diào)度多媒體數(shù)據(jù)進行媒體

的傳輸和處理，而且要控制各種媒體硬件設備和諧地工作,

即將種類繁多的硬件有機地組織到一起，使用戶能靈活控

制多媒體硬件設備和組織、操作多媒體數(shù)據(jù)。

?多媒體的各種軟件要運行于多媒體操作系統(tǒng)平臺

(Windows)上，故操作素統(tǒng)平臺是軟件的核心。多媒體系

統(tǒng)軟件除具有一般系統(tǒng)軟件的特點外，還要反映多媒體技

術的特點，如數(shù)據(jù)壓縮、媒體硬件接口的驅(qū)動與集成，新

型的交互方式等。多媒體計算機系統(tǒng)主要的系統(tǒng)軟件有：

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2.多媒體計算機軟件系統(tǒng)

?：?①多媒體驅(qū)動程序。多媒體驅(qū)動軟件（也稱驅(qū)動模塊）是最

底層硬件的軟件支撐環(huán)境，直接與計算機硬件打交道，完

成設備初始化、各種設備操作、設備的打開和關閉、基于

硬件的壓縮/解壓縮、圖像快速變換及功能調(diào)用等。通常

驅(qū)動軟件有視頻子系統(tǒng)、音頻子系統(tǒng)，以及視頻/音頻信

號獲取子系統(tǒng)等。一種多媒體硬件需要一個相應的驅(qū)動程

序，驅(qū)動程序一般隨硬件產(chǎn)品提供，它常駐內(nèi)存。

?:?②驅(qū)動器接口程序。它是高層軟件與驅(qū)動程序之間的接

口軟件，為高層軟件建立虛擬設備。

?:?③多媒體操作系統(tǒng)。實現(xiàn)多媒體環(huán)境下多任務的調(diào)度，

保證音頻、視頻同步控制及信息處理的實時性。操作系統(tǒng)

還應該具有獨立于硬件設備和較強的可擴展能力。

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2.多媒體計算機軟件系統(tǒng)

?：?④多媒體素材制作軟件及多媒體庫函數(shù)。這層軟件是為

多媒體應用程序進行數(shù)據(jù)準備的程序，主要為多媒體數(shù)據(jù)

采集軟件，其中包括數(shù)字化音頻的錄制、編輯軟件，MIDI

文件的錄制、編輯軟件，圖像掃描及預處理軟件，全動態(tài)

視頻采集軟件，動畫生成、編輯軟件等。多媒體庫函數(shù)作

為開發(fā)環(huán)境的工具庫，供設計者調(diào)用。

?:?⑤多媒體創(chuàng)作工具和開發(fā)環(huán)境。多媒體創(chuàng)作工具和開發(fā)

環(huán)境主要用于編輯生成多媒體特定領域的應用軟件，與一

般的編程工具不同，多媒體創(chuàng)作工具能對多媒體信息進行

控制、管理和編輯，能按用戶要求生成多媒體應用程序。

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2.多媒體計算機軟件系統(tǒng)

?(2)多媒體應用軟件。多媒體應用軟件是在多媒

體創(chuàng)作平臺上設計開發(fā)的面向應用領域的軟件系

統(tǒng)，通常由應用領域的專家和多媒體開發(fā)人員共

同協(xié)作、配合完成。開發(fā)人員利用開發(fā)平臺、創(chuàng)

作工具制作組織各種多媒體素材，生成最終的多

媒體應用程序，并在應用中測試、完善，最終成

為多媒體產(chǎn)品，例如，各種多媒體教學系統(tǒng)、培

訓軟件等。

?:?綜上所述，多媒體計算機軟件系統(tǒng)的層次結構如

圖6.3所示。其中低層軟件是建立在硬件基礎上，

而高層軟件則建立在低層軟件的基礎上。

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2.多媒體計算機軟件系統(tǒng)

多媒體應用軟件

創(chuàng)作工具及應用軟件

媒體素材制作軟件

系

統(tǒng)

多媒體操作系統(tǒng)

軟

件

多媒體設備接口程序

驅(qū)動程序

硬件系統(tǒng)

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6.2多媒體制作工具

?:?多媒體制作工具的功能是把多媒體（文本、圖形、音頻、

視頻和動畫）集成或組織成一個結構完整的多媒體應用。

?:?早期的多媒體應用軟件的制作，大多是依賴程序語言。這

些語言功能強大，靈活多變，能夠開發(fā)范圍廣泛的多媒體

軟件產(chǎn)品。但是，使用編程語言來開發(fā)一個多媒體產(chǎn)品，

常常需要編寫許多代碼，這對于非技術人員來說，其困難

是顯而易見的，必須聘請專業(yè)的程序設計員來進行開發(fā)。

并且，由于產(chǎn)品的設計者與編程者由不同的人來擔當，這

樣實際制作與設計之間就不可避免地會存在偏差，從而無

法將原作者的創(chuàng)意和構思真實地在產(chǎn)品中體現(xiàn)出來。

?為了使多媒體產(chǎn)品的制作擺脫上面的困境，人們開始尋找

新的方法，于是就出現(xiàn)了專門為不懂編程的創(chuàng)作者所設計

的工具一多媒體編著軟件，即多媒體制作工具。

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6.2.1多媒體制作工具的功能與特性

?：?1.基本功能

?一般來說，多媒體制作工具有以下功能：

（1）具有良好的、面向?qū)ο蟮木幊汰h(huán)境。多媒體制作工具能夠提供編排各種

媒體數(shù)據(jù)的環(huán)境，即能對媒體元素進行基本的信息和信息流程控制操作，包

括條件轉移、循環(huán)、數(shù)學計算、邏輯運算、數(shù)據(jù)管理和計算機管理等。多媒

體制作軟件還提供將不同的媒體信息編入程序的能力、時間控制能力、調(diào)試

能力、動態(tài)文件輸入/輸出能力等。

?（2）具有較強的媒體數(shù)據(jù)I/O能力。媒體數(shù)據(jù)一般由多媒體素材編輯工具完

成，由于制作過程中經(jīng)常要使用原有的媒體素材或加入新的媒體，因此要求

多媒體制作軟件也應具備一定的數(shù)據(jù)輸入和處理能力。另外對于參于創(chuàng)作的

各種媒體數(shù)據(jù)，可以進行即時呈現(xiàn)與播放，以便對多媒體數(shù)據(jù)進行檢查和確

認。

?（3）動畫處理能力。多媒體制作工具可以通過程序控制，實現(xiàn)顯示區(qū)的位塊

移動和媒體元素的移動，以制作和播放簡單動畫。另外多媒體制作工具還應

能播放由其他動畫制作軟件生成動畫的能力，以及通過程序控制動畫中的物

體的運動方向和速度，制作各種過渡特技等。

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6.2.1多媒體制作工具的功能與特性

(4)超級鏈接能力。媒體元素可分為靜態(tài)對象中的文本、圖形、圖

像等和基于時間的數(shù)據(jù)對象中的聲音、動畫、視頻等。超級鏈接能力

是指從一個對象跳到另一個對象，程序跳轉、觸發(fā)、連接的能力。從

一個靜態(tài)對象跳到另一個靜態(tài)對象，允許用戶指定跳轉鏈接的位置。

允許從一個靜態(tài)對象跳到另一個基于時間的數(shù)據(jù)對象，反之亦然。

?(5)應用程序的連接能力。多媒體制作工具能將外界的應用控制程

序與所創(chuàng)作的多媒體應用系統(tǒng)連接，也就是用一個多媒體應用程序來

激發(fā)另一個多媒體應用程序，并加載數(shù)據(jù)，然后返回運行的多媒體應

用程序。多媒體制作工具還應具有能形成安裝文件或可執(zhí)行文件的功

能，在脫離開發(fā)平臺后能運行。

(6)良好的界面，易學易用。多媒體制作工具應具有友好的人機交

互界面。屏幕呈現(xiàn)的信息要多而不亂，即多窗口，多進程管理。應具

備必要的聯(lián)機檢索幫助功能，使用戶在上機時盡可能不借助印刷文檔,

就可以掌握基本使用方法。此外多媒體制作工具應操作簡單，易于修

改，菜單與工具布局合理，有良好的技術支持。

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2.多媒體的特點

?:?綜上所述，可看出多媒體制作工具的基本特點有3個：

(1)具有對各種媒體的集成和控制能力，實現(xiàn)隨機交互

式會話。

(2)支持各種音頻、視頻等數(shù)字信號輸入設備，如錄像

機、攝像機、掃描儀、觸摸屏等，并能自動實現(xiàn)各種不同

文件落黃的轉換。

?(3)容易實現(xiàn)標準化設計，從而實現(xiàn)應用系統(tǒng)的標準化、

系列化。例如，人機對話框、菜單、圖標乃至屏幕格式。

?:?上述僅僅是基本功能和特點，由于多媒體/超媒體應用系

統(tǒng)的用途、使用對象和應用環(huán)境各異，所需要的制作系統(tǒng)

的功能和特點也不完全相同，應該根據(jù)自己要完成任務的

要求和環(huán)境選擇創(chuàng)作工具。

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6.2.2多媒體創(chuàng)作工具的類型

多媒

4創(chuàng)fg

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