余濤濤

武漢輕工大學數(shù)學與計算機學院，湖北武漢，430023

數(shù)字媒體技術(shù)及相關(guān)應用

余濤濤

武漢輕工大學數(shù)學與計算機學院，湖北武漢，430023

數(shù)字媒體在大學中屬于一門工學學科門類，但是它的應用領域很廣，可以認為是一門交叉學科。因為它不但涉及到計算機方面有關(guān)知識——計算機的軟件使用、數(shù)據(jù)的數(shù)字化處理，而且涉及到傳媒藝術(shù)方面相關(guān)知識。本文文主要對數(shù)字媒體在計算機方面的相關(guān)技術(shù)以及其未來發(fā)展趨勢作簡要探討。

數(shù)字媒體；數(shù)字媒體技術(shù)；數(shù)字媒體研究內(nèi)容；數(shù)字媒體發(fā)展趨勢

數(shù)字媒體是以信息數(shù)字化技術(shù)為根據(jù)，依據(jù)當今藝術(shù)與信息傳播理論，將信息傳播技術(shù)應用到社會中各個方面的一門新興的綜合交叉學科。數(shù)字媒體的形式非常多，有文字、圖像、音視頻、動畫等。數(shù)字媒體采用數(shù)字化處理的形式，即信息的采納、存取、處理過程基本用數(shù)字形式處理。隨著網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展與應用，數(shù)字媒體在人們的日常中不可或缺。數(shù)字媒體分為感覺媒體 (Perception)、表示媒體 (Presentation)、顯示媒體 (Display)、存儲媒體(Storage)和傳輸媒體(Transmission)等。

1 數(shù)字媒體及數(shù)字媒體技術(shù)

1.1 數(shù)字媒體的概念

在《數(shù)字媒體技術(shù)發(fā)展白皮書》中，國家相關(guān)部門已經(jīng)簡單的介紹了什么是數(shù)字媒體：數(shù)字媒體是將信息進行數(shù)字化，再以網(wǎng)絡以及各種電子設備為主要傳播載體，將數(shù)字化的信息發(fā)放給接受者的整個過程。數(shù)字媒體具有數(shù)字化、交互性、多樣性、趣味性、集成性、技術(shù)與藝術(shù)融合這些特征。

1.2 數(shù)字媒體的分類

感覺媒體(Perception)是指直接作用于人的感官（多指視覺、聽覺），從而能使人產(chǎn)生直接感覺的媒體。比如文字、聲音、圖形、圖像、視頻等。在計算機的多媒體信息技術(shù)中，媒體一般指感覺媒體。

表示媒體（Presentation）是人為研究出來的，傳送感覺媒體的一種媒體，借助這一媒體，我們可以更加方便地存儲、傳送數(shù)據(jù)。常見的表示媒體有語言編碼、條形碼、語言編碼、圖象編碼以及文本編碼。

顯示媒體（Display），是一種用來顯示感覺媒體的工具，用于通訓中，使電信號和感覺媒體進行轉(zhuǎn)換。顯示媒體分為兩類：輸入顯示媒體（如話筒、錄音筆、攝像機）、輸出顯示媒體（如揚聲器、顯示器、打印機）。

存儲媒體（Storage）即存放感覺媒體數(shù)字化后的代碼的媒體稱為存儲媒體。將感覺媒體數(shù)字化后，需要一些工具來存放，以便使用。簡單的說，存儲媒體指的是存放某種感覺媒體的工具。例如紙張、紙帶、磁帶、磁盤、光盤等。

傳輸媒體 (Transmission)即用于傳輸數(shù)字化之后的某些媒體的工具。常見的傳輸媒體有絞線、電纜、光纖等。

1.3 數(shù)字媒體技術(shù)的概念

數(shù)字媒體技術(shù)是指用計算機技術(shù)來編輯文字、聲音、圖像、視頻等媒體信息的一種軟技術(shù)，其包括實現(xiàn)數(shù)字媒體（通常指感覺媒體）的表示、儲存、編輯、傳送、管理等各個環(huán)節(jié)。使用數(shù)字媒體技術(shù)可以使抽象的信息具體化，以便于人們的感知、管理和傳播。數(shù)字媒體技術(shù)通常可分為數(shù)字媒體表示技術(shù)、存儲技術(shù)、顯示應用技術(shù)和管理技術(shù)等。

2 數(shù)字媒體技術(shù)研究的主要內(nèi)容

2.1 數(shù)字信息獲取與輸出技術(shù)

2.1.1 圖像獲取與處理

通常意義上的的圖像獲取指的是，使用某種技術(shù)將物體變成圖像的整個過程。而在多媒體技術(shù)中，圖像獲取指的是將目標通過圖像獲取設備轉(zhuǎn)化成數(shù)字圖像信息的整個過程。其目的是為了能在計算機上對圖像進行后期處理。計算機圖形技術(shù)以其快速、準確、規(guī)范的優(yōu)點，成為計算機輔助設計的重要內(nèi)容。計算機圖形技術(shù)包含圖像處理、模式識別和計算機圖形學。圖像處理研究對圖像的大小變化、壓縮存儲等。模式識別主要研究如何從圖像中分辨出其中內(nèi)容。計算機圖形學則是使用算法將圖形轉(zhuǎn)化為顯示器支持形式的科學。

2.1.2 聲音采集與處理

聲音采集與處理是指采集聲音的模擬信號，再將模擬信號通過相關(guān)進行處理，轉(zhuǎn)化為數(shù)字音頻信號。當前主要的數(shù)字音頻壓縮編碼技術(shù)主要有三種：

一是基于音頻數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特性進行編碼，波形編碼是其中常用的編碼技術(shù)，其目標是使重建語音波形與原波形的形狀一樣，不能產(chǎn)生變形。

二是基于音頻的聲學參數(shù)進行編碼，這樣在減少數(shù)據(jù)的情況下，還可以使新音頻與舊音頻特性一樣。

三是基于人的聽覺特性進行編碼，這張編碼壓縮率較高，并且符合人的聽覺系統(tǒng)，較為友善，在日常的數(shù)碼產(chǎn)品中應用廣泛。

2.1.3 人機交互

人機交互，是一門研究系統(tǒng)與用戶之間的信息交流處理的學科。其中系統(tǒng)是指種種機器以及計算機化的系統(tǒng)和軟件。人機交互界面則是指其中與用戶操作有關(guān)的部分。為了用戶與系統(tǒng)交流、操作更加方便，需要人機交互界面非常良好、友善。人機交互技術(shù)順應而生。

2.1.4 三維顯示技術(shù)

即虛擬現(xiàn)實技術(shù)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是指利用計算機技術(shù)進行仿真模擬。虛擬現(xiàn)實技術(shù)涉及仿真技術(shù)、計算機圖形學、人機接口技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)網(wǎng)絡技術(shù)等多種技術(shù)，是一門交叉性的前沿學科，在當前研究領域十分火熱。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)(VR)通常由計算機生成的一個或多個實時動態(tài)三維立體圖像來模擬環(huán)境，通過視覺、聽覺、力覺、運動乃至是嗅覺和味覺等感知來與參與者互動，而與參與者的互動信息由計算機進行處理，并對用戶的要求作出實時響應，并用傳感設備反饋到用戶的五官。

2.2 數(shù)字信息存儲技術(shù)

數(shù)字媒體對象不光數(shù)據(jù)量及多，還具有并發(fā)性和實時性的特點，所以數(shù)字媒體對設備的功能的要求非常高。而數(shù)字媒體的相關(guān)需求使得存儲技術(shù)、傳輸技術(shù)的進展火速，產(chǎn)品儲容量和速度日新月異，而硬件技術(shù)的高速進步反過來刺激了數(shù)字媒體技術(shù)及其應用的發(fā)展。

2.3 數(shù)字傳播技術(shù)/數(shù)字通訊技術(shù)

多媒體數(shù)據(jù)的分布性十分廣，并且經(jīng)常需要多部計算機進行協(xié)同工作，計算機網(wǎng)絡上的數(shù)據(jù)傳播技術(shù)十分重要，信息咨詢、教育培訓、醫(yī)療服務、軍事指揮等多種應用都需要基于網(wǎng)絡的多媒體數(shù)據(jù)傳輸。近些年來，網(wǎng)絡通信技術(shù)發(fā)展十分迅速，多媒體網(wǎng)絡系統(tǒng)逐步建立，多媒體通信也得到實現(xiàn)，并普遍用于遠程會議、電子郵箱、網(wǎng)絡教學、遠程醫(yī)療診斷和電子出版等方面。

多媒體應用系統(tǒng)的最大難題是對巨大的多媒體信息數(shù)據(jù)所進行的采集、存儲、傳輸，特別是許多情況下還得對其進行實時處理。一般的計算機是無法勝任這個工作。因此，為了使多媒體技術(shù)在現(xiàn)實生活中得到廣泛的應用，需要解決這個問題。當前主要有兩種解決手段：

一種是積極地開發(fā)、采用新的技術(shù)手段增加設備的存儲容量和通訊帶寬，比如CD．ROM、可擦寫光盤系統(tǒng)以及云儲存技術(shù)。事實上，光盤、移動硬盤已成為當前用戶在多媒體外部存儲設備上的首要選擇，而進幾年發(fā)展起來的云儲存這種技術(shù)也在網(wǎng)絡得到了應用；

另一種方法就是對數(shù)據(jù)進行有效的壓縮，即對圖像、視頻和音頻等數(shù)據(jù)進行壓縮，這種方法不但可以解決大數(shù)據(jù)量的存儲問題，還可以有效的解決傳輸頻帶寬度不足的問題?？梢哉f沒有數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的發(fā)展，就沒有多媒體技術(shù)在現(xiàn)實中的應用。

2.4 多媒體管理系統(tǒng)

當前社會上及大多數(shù)人都采用多媒體操作系統(tǒng)這種工具來管理自己的多媒體數(shù)據(jù)。多媒體操作系統(tǒng)必須滿足多媒體技術(shù)的要求，并能在不同硬件平臺工作。目前，采用較多的是對已有PC機和工作站的操作系統(tǒng)進行改造，來解決這個問題，在保證實時性的同時滿足多媒體計算機功能模型的要求，如果操作系統(tǒng)無實時性功能，那么即使硬件速度再快也不是一個合格的多媒體計算機系統(tǒng)。同時，操作系統(tǒng)為了滿足實際多媒體應用問題的要求，還必須支持多媒體計算機的多媒體計算功能模型，例如PC機上的Windows系列操作系統(tǒng)從Windows-xp、Windows-7、Windows-8直到Windows-10的多媒體功能就在不斷地增強。

多媒體系統(tǒng)軟件的重點是音頻視頻子系統(tǒng)和內(nèi)部核心程序的設計。研究多媒體系統(tǒng)軟件核心是一關(guān)鍵技術(shù)，該技術(shù)可以使計算機對聲、文、圖等多媒體信息進行混合處理，并解決多媒體信息的時空同步問題。在這方面，美國Commodore公司為其Amiga系統(tǒng)研究的Amiga操作系統(tǒng)以及著作語言Amiga Vision，Philips和Sony公司開發(fā)CD--RTOS，Intel／IBM公司開發(fā)的AVSS以及AVK等，都是多媒體系統(tǒng)軟件核心的典型例子。

2.5 數(shù)據(jù)庫技術(shù)

在處理結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)如文字、數(shù)值等信息媒體方面，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)已獲得巨大成功。但是，在當今應用領域中存在著大量的聲音、圖像等信息媒體，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)難以處理，因此能夠支撐多媒體應用領域的多媒體數(shù)據(jù)庫應運而生。計算機以數(shù)據(jù)庫的形式儲存著多種靠外設錄入計算機的多媒體信息，多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)以適當?shù)倪壿嫿Y(jié)構(gòu)把各種多媒體信息集成為一體，除了能管理傳統(tǒng)的數(shù)值、文字、邏輯型數(shù)據(jù)外，還能管理音頻、視頻、圖像等新型多媒體信息。

多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理媒體信息，需要解決媒體信息的錄入、存儲和輸出等問題，例如為了使計算機能處理音頻，必須解決音頻的收集技術(shù)、音頻的壓縮還原技術(shù)、音頻的數(shù)據(jù)庫存儲技術(shù)、音頻的播放技術(shù)等技術(shù)難題。因此，多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)也是多媒體技術(shù)的重要組成部分。

數(shù)據(jù)對象、數(shù)據(jù)對象的說明以及對象相關(guān)聯(lián)的方法是多媒體數(shù)據(jù)的3個組成部分。由于多媒體數(shù)據(jù)的類型、表示方式各不相同，當用數(shù)據(jù)庫技術(shù)支持多媒體應用時，需要將各種多媒體數(shù)據(jù)對象的固有特性映射成相應的表示形式。由于不同對象的表示形式、存取方式、繪制方法等各不相同，因此多媒體數(shù)據(jù)庫還應包括處理不同對象的相關(guān)方法庫。為了數(shù)據(jù)對象的組合、分解和變換等操作方便。此外，為了方便數(shù)據(jù)對象的管理，多媒體數(shù)據(jù)庫應與方法庫的方法密切相關(guān)，并建立一個數(shù)據(jù)對象的描述，以確定二次數(shù)據(jù)對象的屬性。

3 數(shù)字媒體技術(shù)主要應用領域與發(fā)展趨勢

3.1 主要應用領域

計算機涉及到當今社會的各個方面，各行各業(yè)都離不開計算機，而多媒體技術(shù)的發(fā)展使得這一情況更加突出。多媒體系統(tǒng)不僅涉及到傳統(tǒng)的計算機本來的各應用領域，也涉及到了其他產(chǎn)業(yè)（消費性電子產(chǎn)品、通信、傳播、出版、商業(yè)廣告及購物、文化娛樂、各種設計領域）。今天的各類軟件都或多或少地加入了多媒體元素，各行各業(yè)使用多媒體節(jié)目的頻率也越來越多，而DVD播放設備、電視點播服務也使得多媒體進入了平民百姓的日常生活之中?？偟膩碚f，多媒體技術(shù)已成功地應用于以下的幾個主要領域：

3.1.1 信息咨詢服務領域

在信息咨詢服務系統(tǒng)方面，國內(nèi)主要應用在飯店、旅游、房地產(chǎn)及產(chǎn)品展示等行業(yè)，信息咨詢系統(tǒng)具體包括有賓館酒店查詢系統(tǒng)、旅游信息咨詢系統(tǒng)、展品信息查詢系統(tǒng)、實時交通信息查詢系統(tǒng)、圖書情報檢索系統(tǒng)、房地產(chǎn)交易咨詢系統(tǒng)等。

3.1.2 教育服務領域

多媒體教學、網(wǎng)絡教學、遠程教學等向世人說明了多媒體在教育教學工作中的重要性。多媒體計算機輔助教學(CAI)在教育上給人類開拓了一個嶄新的領域，CAI的界面更為豐富多彩，極大地改善了單一文字教學的局面，做到聲、文、圖并茂。多媒體教學可以讓人看到豐富的教學資源，看到悅目娛心的背景圖像，看到形象生動的動畫演示，增強了學習興趣，提高了學習效果。多媒體技術(shù)可以通對用戶的感官進行刺激，提高了學習效果，其效果以往的教學方法所無法比擬的。

3.1.3 聲像編輯領域

多媒體聲像編輯包括用多媒體計算機制作電視節(jié)目、動畫片、廣告性電影、電視劇、聲像藝術(shù)作品和CD多媒體節(jié)目等。多媒體聲像編輯系統(tǒng)可以存儲聲像等多媒體信息，編輯、回放這些信息，重排其次序，增刪其內(nèi)容等，最后形成一個多媒體文檔、報告或出版物。

專業(yè)的聲像藝術(shù)作品包括影片剪接、文本編排、音響、畫面等特殊效果的制作等?，F(xiàn)在通過多媒體系統(tǒng)使業(yè)余愛好者也有機會制作出許多本來只有專業(yè)人員才能夠設計的聲像藝術(shù)品。而專業(yè)藝術(shù)家則可以通過多媒體系統(tǒng)的幫助，增進其作品的品質(zhì)，制作出更好的作品。

多媒體技術(shù)在新聞技術(shù)中也得到了應用。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，多媒體技術(shù)與新聞技術(shù)結(jié)合在一起，形成了多媒體新聞。與電視新聞等傳統(tǒng)新聞技術(shù)比，它的品質(zhì)更高，更加生動活潑，更加真實感強，也具有更高的新聞時效性，更好的可選擇性、可重復性。

多媒體技術(shù)在電視監(jiān)控工程中同樣得到了應用。用多媒體計算機的有關(guān)的軟件獲取、播放、錄制監(jiān)控現(xiàn)場的視頻圖像、聲音，并進行實時警報。有的還使用了視頻圖像監(jiān)控。例如這個監(jiān)視系統(tǒng)：以一幅正常圖像為基準，一旦新獲取的圖像與正常圖像比較有一定程度的差異，表明此處有異常發(fā)生，系統(tǒng)可以立即發(fā)出報警信息，讓工作人員立刻進行處理。

3.1.4 娛樂領域

運動模擬系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實游戲、大屏幕電影和游戲(基于交互式的聲音視覺支持)都是在娛樂中應用多媒體技術(shù)的例子。與傳統(tǒng)的TV或電影相比，它們更能提供讓人投入的娛樂感受。在家電方面，多媒體娛樂系統(tǒng)，包括卡拉OK、立體聲音響、錄像和放像系統(tǒng)、家庭應用系統(tǒng)等，已經(jīng)得到了用戶的接受。而多媒體計算機游戲和網(wǎng)絡游能使游戲者通過與計算機的交互或互動身臨其境、進入角色，達到更好的娛樂效果，故大受歡迎。此外，數(shù)字照/攝像機和數(shù)字電視的到來，為人類的娛樂生活開創(chuàng)一個新局面。

3.1.5 多媒體網(wǎng)絡通信領域

多媒體通信也是多媒體技術(shù)的在現(xiàn)實中的應用。Intemet的高速發(fā)展，使得以多媒體數(shù)據(jù)通信、網(wǎng)絡銀行、遠程會議、網(wǎng)絡教學、電視節(jié)目點播為代表的多媒體網(wǎng)絡通信系統(tǒng)得到廣泛應用。人們在網(wǎng)上可以方便地瀏覽各種信息資源，查閱各種信息資料，收發(fā)電子郵件，打IP電話，進行網(wǎng)上購物、網(wǎng)上辦公、網(wǎng)上學習、娛樂、聊天交友等，“秀才不出門，便知天下事”不在是什么難事。多媒體網(wǎng)絡通信的發(fā)展對人類生活、學習和工作產(chǎn)生了深刻影響，人們已經(jīng)無法離開多媒體網(wǎng)絡通信。

3.2 發(fā)展趨勢

多媒體技術(shù)的發(fā)展日新月異，但總的來說，多媒體技術(shù)正朝一下兩個方面發(fā)展：一是與網(wǎng)絡的聯(lián)系與依靠更加緊密，二是多媒體終端更加智能，并且各個終端走向統(tǒng)一的趨勢更加明顯。進入21世紀后，由于技術(shù)的進步，特別是信息化步伐加快，進入信息化社會不可避免。而這種轉(zhuǎn)變過程，不僅僅是技術(shù)的轉(zhuǎn)變，還是思想的轉(zhuǎn)變，更是一個實踐推動的過程。數(shù)字化技術(shù)將我們的日常工作帶入了一個新的領域，讓人們可以用更快的速度處理文件，以更快的節(jié)奏進行工作，因特網(wǎng)就是在這種情況下，不知不覺地改變了我們的生活。

從目前的計算機技術(shù)以及多媒體技術(shù)的發(fā)展情況來看，數(shù)字化社會將會在不久的將來實現(xiàn)。如今，移動通訊業(yè)務的各種多媒體實現(xiàn)，使得人們對數(shù)字多媒體芯片技術(shù)的要求越來越高，而在未來的3C時代，各種電子化裝置的多媒體將不會像現(xiàn)在一樣的多，而是會進一步合一，人們對數(shù)字多媒體芯片技術(shù)的性能也會越來越重視，因此數(shù)字多媒體芯片技術(shù)是多媒體技術(shù)革命中的重點。

4 結(jié)語

多媒體技術(shù)的發(fā)展可以推動計算機、社會的發(fā)展。正確掌握多媒體技術(shù)發(fā)展不僅是科研人員的主要任務，也是我們因該關(guān)注的重點，它對應用多媒體技術(shù)和推動市場開發(fā)有著極大的好處。隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，概念認識的“啟蒙”階段已經(jīng)過去，許多人已了解了多媒體技術(shù)的主要涵義，并對其概念和應用有了初步認識。同時，在社會中規(guī)范化的多媒體研究體系已初步形成。多媒體技術(shù)正朝著更友善的人機交互，以及更大的規(guī)模、更多的人使用的信息存取服務，并為人類創(chuàng)造出一個在更完美的未來的方向上發(fā)展。

[1]林琳.從游戲神話電視劇的發(fā)展看中國數(shù)字媒體技術(shù)的進步——以《仙劍奇?zhèn)b傳》電視劇和游戲系列為依據(jù)[J].影視制作.2013(04):79-83.

[2]陳治光.首屆“中國北京數(shù)字內(nèi)容創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇”成功舉行[J].科技潮.2007(10):32.

余濤濤/1994年生/男/湖北陽新人/本科/研究方向為數(shù)字媒體技術(shù)