计算机软件技术基础 第三版课后习题答案文档格式.docx
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静态图像是多媒体的一个重要组成部分，这种类型的图像中没有任何运动，是一幅“静止”图像——如同一张照片。
图像文件有多种格式，常见的格式有：
BMP格式、GIF格式、JPEG格式、TAG格式、TIFF格式、PCX格式、PSD格式等。
动画（animation）：
通过以每秒15到20帧的速度顺序地播放静止图像帧以产生运动的错觉。
因为眼睛能足够长时间地保留图像以允许大脑以连续的序列把帧连接起来，所以能够产生运动的错觉。
我们可以通过在显示时改变图像来生成简单的动画。
制作动画的方法是以循环的形式播放几个图像帧以生成旋转的效果，并且可以依靠计算时间来获得较好的回放，或用记时器来控制动画。
一般把动画分为两类：
二维动画和三维动画。
Adobe公司的Flash是常见的二维动画制作工具，Discreet公司的3DSMAX是目前最为常用的三维动画制作工具。
除此之外，还有一些功能不很强大但使用比较简单的三维动画制作工具，如Cool3D、3DFX等。
视频图像（motionvideo）：
如录像带上的节目、视频光盘（videodisc）上的节目、电视、摄影机现场摄像等。
视频图像是数字化的视频。
视频能够极大地提高多媒体系统的表现能力。
数字视频的数据量比较大，即使采用数据压缩的先进方法，视频图像仍然要占据大量的存储空间。
在多媒体中可使用几种格式的视频图像，微软公司的VideoforWindows（即AVI文件）,Real公司的RealMedia（RM文件）,苹果公司的QuickTimeforWindows（即MOV文件）是比较常见的几种。
声音（audio）：
也称音频，包括话音、音乐、各种动物、设备以及自然（如：
风、雨、雷等）发出的声音。
音频可采用多种不同的格式。
Windows环境下最常用的音频格式是“波形文件”（WAV）（图5-1）。
波形文件内有可重放的实际数字信息以及文件头，后者提供了分辨率及重放速率等附加信息。
波形文件可存放任何类型的声音，只要这声音可被麦克风记录下来。
另外一种常用的音频格式是乐器数字接口，简称MIDI。
MIDI格式是由乐器制造厂家制定的。
MIDI格式不是声音的数字化形式，而是由用来描述每一乐符是如何演奏的信息构成的。
MIDI格式的文件只存储音乐符号。
MIDI音乐可以用一个序列产生出来，如图5-2所示。
较流行的声音文件格式还有MPEG-3，扩展名MP3,其压缩率大，文件大小适中,在网络可视电话通信方面应用广泛。
网络上另一种常见音频格式是RealAudio，扩展名RA：
这种格式以其强大的压缩量和极小的失真使其在众多格式中脱颖而出。
和MP3相同，它也是为了解决网络传输带宽资源而设计的，因此主要目标是提高压缩比和容错性。
这些元素及其组合表达了日常所接触到的各种信息。
简单地说，这几种基本表述媒体组合而成的信息表述方式，就是多媒体。
从计算机技术的角度来看，所谓多媒体，就是通过计算机技术，把文字、图形、图像、动画、音频、视频等信息表示元素集成起来而形成的一种新的数字化信息表示媒体。
与其他媒体相比，多媒体具有以下一些特性：
集成性：
“多媒体”一词来源于英文单词“Multimedia”，顾名思义，就是多种媒体，就是多种媒体的集成。
多媒体是文字、图形、图像、动画、视频、声音等多种媒体的集成。
数字化：
数字化是多媒体的一个重要特性。
普通的录像、电视也是集成的，其中也有文字、声音、图像，但一般并不认为它们是多媒体，因为它们并不是数字化的。
多媒体是数字化的媒体，可以通过计算机来进行处理、存储和网络传输。
当然，数字化也带来了一个问题，这就是与非数字化信息的转换，如声音与数字化音频的转换、电视视频与数字化视频的转换、传统照片图像与数字化图像的转换等。
时间相关性：
多媒体信息的另一个特点就是与时间相关，视频、声音、动画都是与时间相关的。
多媒体应用开发中，必须考虑各个媒体时间上的同步。
交互性：
其他媒体，如书、报、电视等，读者只能被动地接受信息，而不能输入信息。
而在交互式多媒体中，用户可以输入信息，进行检索、编辑、录入，使得多媒体在教育、咨询、导游、远程医疗、娱乐等领域得到广泛应用。
数据量大：
一般来说，多媒体信息的数据量都比较大。
例如在Windows环境下，一段几十秒的声音，其WAVE文件就达几百KB甚至几MB。
存储容量极大的光盘，一般也只能存储十几首歌曲。
所以，一般都要对多媒体信息进行压缩。
在多媒体技术中，信息的压缩、存储和传输占有极其重要的地位。
5.1.2多媒体的应用
多媒体集成了文字、图形、图像、视频、声音等，因而图文、声情并茂，信息量大，易于人们接受，因此在各个领域得到了广泛的应用。
下面来探讨一下多媒体在一些方面的应用。
教育、培训
带有声音、音乐、图像、视频、动画的多媒体教育软件，可以使教学内容生动、形象、具体，这不仅可以更好地吸引学生的注意力，而且还可以加深学生的理解。
比如，如果采用动画来演示抛物线，采用视频来讲述地理常识等，不但生动有趣，还可加深学生的理解，提高学习积极性和学习效率。
现在市场上出售的大量多媒体光盘，如《微软书架》、《大英百科全书》等都是比较精致的典型的多媒体在教育、培训方面的应用。
此外，多媒体技术的出现大大影响了传统的以校园教育为主的教育模式。
当今的教育正逐步向更能适应现代社会的，以家庭教育为主的新教育模式的转变。
通过网络、虚拟学校、虚拟图书馆，使人们即使在家中也能浏览到图文并茂的多媒体信息，接受教育，获取所需的新知识。
演示系统
多媒体信息的优势就在于“多”，多种信息的集成，图文并茂、声情并茂，能最大限度地抓住客户的心，在商品广告，导购方面有着无可比拟的优势。
比如目前在众多银行和邮电部门正在使用的触摸屏多媒体导购系统，以生动有趣的图文深入地介绍了自己提供的各种服务，大大方便了顾客，并大幅度提高了服务质量和服务水平。
电子出版物
属于多媒体电子出版物的音乐CD、电影VCD，早已深入人心，成为人们日常生活的一部分。
现在，各种各样的多媒体电子书籍、电子字典、电子地图等业已面世。
比如在电子地图中，读者可以从中了解到某一地区的地理位置、人口分布、自然资源、当地的风俗习惯、方言等。
需要注意的是，这种多媒体电子地图与原来的地图有着很大的不同：
图文并茂并具有交互性还可以以不同的比例观看。
企业应用
（1）企业形象宣传软件（用多媒体表达企业精神、理念、历史、主要成就…）
（2）企业新产品宣传软件（为客户展示新产品的造型、特点、功能……）
（3）企业产品多媒体说明软件（多媒体能直观、有效地教会客户使用产品）
（4）产品导航软件
（5）商业计划演示（使用多媒体的图像、声音、动画来表达自己的商业计划）
（6）展览及会议片头
除了上述应用外，多媒体技术的应用还有许多方面。
比如在旅游、交通、宾馆、商店等领域的高质量无人值守咨询服务；
信息管理和办公自动化。
此外，在视频会议，多媒体通信领域也有广泛的应用。
总之，使用计算机的地方，就可以使用多媒体技术，就可以获得其丰富多彩的内容以及特有的强大表现力。
5.2多媒体计算机系统
通过前面的学习知道，多媒体是由文字、图形、图像、声音、视频等多种信息表示媒体复合而成的数字媒体，在这当中，计算机技术起着核心作用，由计算机完成对多媒体信息的处理、保存和传输。
本节将讨论多媒体计算机系统及其相关的一些知识。
5.2.1多媒体计算机系统
多媒体系统就是可以交互式处理多媒体信息的计算机系统。
一个完整的多媒体系统包括：
多媒体硬件设备、多媒体输入/输出控制接口、多媒体操作系统、多媒体创作系统和多媒体应用系统。
请参看图5.5所示。
多媒体硬件平台
除了普通计算机所拥有的硬件设备外，多媒体系统还必须要一些多媒体信息处理的硬件。
例如音频处理方面的声卡、麦克风、音箱、CD机、电子乐器等；
图像处理方面的普通显卡、具有3D功能的显卡；
视频方面的电视卡、视频采集卡；
用于数字图像输入的扫描仪、数码相机等。
视频卡可以逐帧采集视频输入信号，还可以以PAL制式或NTSC制式输出视频信号。
多媒体输入/输出控制与接口
多媒体输入/输出控制与接口就是多媒体硬件的驱动程序，是多媒体系统中的重要组成部分。
它控制多媒体硬件并完成多媒体硬件与操作系统之间的数据传输。
多媒体操作系统
操作系统是一个“大管家”，它管理着计算机系统的硬件资源和软件资源，所有的软件都是在操作系统的基础上运行的。
多媒体操作系统提供了多个媒体之间的同步。
PC机上的具有图形用户界面的操作系统Windows就是一个多媒体操作系统。
对多媒体提供了极好的支持。
多媒体创作系统
多媒体创作系统主要用来开发多媒体应用软件。
多媒体技术是计算机技术与传统的影像技术相结合的产物。
所以，多媒体应用的创作很大程度上取决于创意。
为了大多数非专业人员也能方便的使用多媒体计算机、开发自己的多媒体应用系统，一个良好的多媒体创作系统一般应该具有良好的用户环境、方便的媒体输入、超媒体链接、易学易用等特性。
比较常见的多媒体创作软件有：
Authorware、Director、Flash、Toolbook等。
多媒体应用系统
多媒体应用系统主要是指面向最终用户的应用程序或演示项目。
对于不同的领域、专业和应用需求，有不同的多媒体应用系统。
比如用于教学的CAI（即计算机辅助教学）课件、产品演示系统、用于旅游的多媒体地理信息系统等。
5.2.2多媒体计算机MPC
关于多媒体计算机（MPC）的定义，Lippincott和Rcbinsen在Byte杂志上曾给出了一个不太严格的定义，概括起来是：
能综合处理多种媒体信息，包括文字、图形、图像、音频、视频、动画等，使多种信息建立联系，并且具有交互性的计算机系统。
从中可以看出，多媒体计算机具有三大特征：
集成性、交互性和数字化。
集成性是指将多种媒体有机地组织在一起，共同表达事物，做到“声、文、图”一体化；
交互性是指人机交互，即在播放多媒体节目时，人工能够干预，通过人机的交换信息来完成任务，不像电视机那样，只能被动地接受；
数字化是指多种媒体中各个单媒体都是以数字化的形式存放在计算机中。
多媒体计算机与传统计算机相比，显著的特点就是处理的数据量大，各种媒体要综合处理。
图5-4给出了多媒体计算机中较为典型的配置。
多媒体计算机的基本配置是：
装有1G以上主频的中央处理器、256 MB内存、40G硬盘、显示器、鼠标、键盘、串行并行接口、USB接口、MIDI输入/输出接口、游戏杆接口、CD-ROM驱动器、可接耳机或音箱的声卡等，如果要处理视频，则还需要有处理视频信息的视频头。
由于多媒体计算机技术是因实际需要而产生发展起来的，1990年由Microsoft、Philips、NEC等公司组织成立了MultiMediaPCMarketingCouncil、INC，并根据当时的PC机发展水平制定了多媒体PC机的基本标准MPCLevel1，对多媒体PC机及相应的多媒体硬件规定了必需的技术规格。
因为PC机近年来有了很大的发展，该组织在1993年5月、1996年年初分别制定了MPCLevel2和MPCLevel3，随后在1996年底又制定了MPCLevel4标准，MPCLevel1和MPCLevel4的基本要点见表5.1所示。
从表5-1可以看出，事实上MPCLevel1和Level4是两个不同时代的标准。
需要提醒读者注意的是，这里列出的MPC的两个标准，主要是为了让大家对MPC有一个大概的了解。
由于MPC的标准制定时间比较早，再加上计算机软硬件技术的迅猛发展，目前在市场上已经找不到这么低配置的PC机了。
但是一个多媒体计算机系统仍然需要所列出的多媒体外设和一个支持多媒体的操作系统，只是在性能上有了大幅度提高。
5.3多媒体技术与设备
多媒体技术可分为几类：
音频技术、视频技术、图像技术和存储技术。
本节将介绍一些常用的多媒体设备，如声卡、显卡、视频卡、CD-ROM等。
5.3.1音频设备
音频数字化技术是目前较为成熟的技术，声卡就是采用此技术而设计的，其主要功能就是实现模拟音频与数字音频之间的转换。
数字音响也是采用了此技术取代传统的模拟方式而达到了理想的音响效果。
要将模拟信号转换成数字信号，在捕捉声音时，就要以固定的时间间隔对波形进行采样，这个过程将获得波形频率，同时也捕捉到波形的振幅值，并决定了每个采样点存放的信息量。
每个采样都对应于一个整数值，并将它存储起来。
日后这批数据可重新生成原始波形。
音频采样包括三个重要的参数，即采样频率、采样数据位数和记录的声道数。
采样频率是声音每秒钟采样的次数，所采用的频率等于波形被等分的份数。
频率越高，声音质量越高，要求的存储量也越大。
在采样过程中，不可避免会造成一些原始数据的丢失，这便是采样频率直接影响声音质量的原因。
人耳的听觉上限在20 kHz左右，目前常用的频率为11.025 kHz、22.05 kHz和44.1 kHz。
CD唱盘采样频率为44.1 kHz，达到了最好的听觉效果。
采样数据位数即每个采样点的数据表示范围，有8位、12位和16位，目前常用的是40位。
每个采样点存放的信息数量是指采样点的测量精度。
采样的信息量是通过将每个波形采样垂直等分而形成的，8位采样是指将每个采样划分为256等份，16位采样则分为65 536等份。
用来描述波形特性的垂直单位数量越多，采样越接近原始的模拟波形，当然要求的存储量也越大。
声音通道的个数表明声音记录只产生一个波形（即单声道）还是两个波形（即立体声），立体声听起来要比单声道的声音丰富，但需要两倍的存储空间。
CD唱盘采用了双声道16位采样，采样频率为44.1 KHz，达到了较高的水平。
无论质量如何，数字声音文件都非常大。
但以低采样频率生成的文件要比以高采样频率生成的文件小得多。
用下面公式可推算出音频文件的存储空间：
字节/秒=（采样频率*每个采样的位数）/8
音频设备主要有声卡。
PC机的设计者在规划PC机时并没有完全忽略音频功能，一开始就加入了最普通的扬声器，但是它发出的声音技术太差。
如果一般的计算机加上一块声卡后，则可以录制、播放和加工语音信息；
如果和CD-ROM驱动器一起使用，则通过一对音箱还可以代替CD唱机播放CD唱片；
如果要录制自己的声音，则还需要配置一个话筒。
声卡也叫音频卡，它是最常用到的多媒体设备，图5-5显示了不同的外部设备连到声卡上的方法。
5.3.2视频设备
一般计算机都有标准的显示设备：
显卡和显示器。
显卡决定了显示器的显示模式，而显示器的性能反映了实际的显示效果。
与电视机相类似，显示器也是使用CRT（即阴极射线管）来产生图像的。
它有两种：
彩色显示器和黑白显示器。
显示器的性能参数主要有：
点距、分辨率和垂直扫描频率。
点距的大小是影响显示器显示清晰程度的主要因素。
一般来说，点距越小，产生的画质就越细腻。
分辨率是指屏幕上像素点的数目。
例如800600的分辨率表示水平方向有800个像素点，垂直方向的像素点有600个。
像素点越多，分辨率就越高，显示效果就越清晰。
垂直扫描频率就是单位时间内画面的刷新次数。
较高的刷新频率可以保证得到较稳定的画面。
显卡也叫显示适配器，是视频显示系统中的一个重要设备。
在PC机中，显卡插在主机板的扩展槽中，是系统与显示器的桥梁并控制着显示器的显示属性，如分辨率、颜色刷新频率等。
显卡有CGA、EGA、VGA、SVGA几种。
目前市场上多数是SVGA卡，大都有16 MB以上的显存，至少支持256种颜色和1024768的分辨率。
性能较好的显卡可以达到512MB显存、支持真彩色（即32位色）和12801024或者更高的分辨率并具有3D加速功能。
如果不制作视频图像，那一个不错的显示器和一块性能良好的显卡就够用了。
但如果要从电视节目、录像带或摄像机中获取自己的视频节目，则需要视频捕获卡（VideoCaptureCard），常见的视频捕获卡能够抓取连续帧，并以AVI文件格式保存在硬盘上。
性能较好的视频捕获卡带有硬件压缩功能或者软件压缩功能。
此外，视频捕获卡通常还具有将视频信号与VGA信号叠加的能力，这样的视频信号可以通过普通显示器显示出来。
第二种视频设备是视频转换卡，它可以把电视和计算机连在一起，将VGA信号转换成电视信号，这样就可以把计算机屏幕上显示的内容显示在电视屏幕上，以便于培训或演示。
5.3.3存储光盘
前面曾经说过，多媒体信息的一个特点就是数据量大。
一幅800600的真彩色图像，就需要几兆的存储空间，所以常常使用存储容量大、价格相对比较低的光盘来存储多媒体信息。
光盘有两种：
只读光盘和可读写光盘。
其中可读写光盘又分为一次写入光盘和可多次读写的光盘。
图5-8为光盘原理示意图。
只读光盘就是通常所说的CD-ROM，这是最常见也最常用的光盘。
CD-ROM的全称是CompactDisc-ReadOnlyMemory（致密光盘—只读存储器）。
用户只能从CD-ROM光盘中读取信息，不能往其中写入信息。
CD-ROM有多种标准，只要符合标准的光盘就可以在任何光盘驱动器中使用。
在众多的标准中，比较有代表性的、比较常用的光盘标准有下面几种：
红皮书标准：
这是最早的激光唱片（CD，DigitalAudio）标准，由Sony公司和Philips公司于1982年制定。
由于正式文本的封皮是红色的，所以称作红皮书标准。
该标准是一个关于数字音频的标准，目前非常流行的音乐CD使用的就是这种标准。
该标准采用音轨来记录音乐信息，每个音轨一首曲子，每个音轨间隔两秒钟。
普通的CD-ROM光盘驱动器具有阅读音轨文件的能力。
在Windows下，直接使用系统自带的媒体播放器，就可播放CD音乐。
黄皮书标准：
1985年由Sony公司和Philips公司又联合发表了一本黄色封面的标准书，这就是黄皮书标准。
在该标准中，光盘可以用来存储计算机数据信息。
在光盘上可以同时存放音乐数据和计算机数据，但在同个轨道中，只能存放某一类数据。
所以，常常可以使用普通的计算机光盘驱动器来播放音乐CD。
该标准定义了数据的编码、解码和存储，并没有规定操作系统访问数据的方法。
这可能会导致不兼容。
于是，1987年，与此有关的一些公司，如Apple、Microsoft等公司齐聚HighSierra饭店，对黄皮书标准进行改进，形成了HighSierra标准。
后来，改标准成为ISO-9660标准。
这就是现在的CD-ROM标准。
橘皮书标准：
可写光盘一直是人们孜孜以求的目标。
1990年Philips公司发布了橘皮封面的CD-R标准。
符合CD-R标准的光盘可以以多种标准的格式（如CD-ROM格式）写入数据，然后再用相应的光盘驱动器来读。
CD-R标准中的一个主要特性就是多重写入，可以在不同的时间分多次写入数据。
白皮书标准：
白皮书标准就是常说的VCD（VideoCD）标准，现在市场出售的电影CD、MTVCD、卡拉OKCD就是这种标准。
DVD标准：
1994年12月，飞利浦与索尼率先发表了“单面双层12cm高密度多媒体CD的格式与技术指标”文档，简称为“多媒体光盘系统”，次年一月，东芝公司则发布了功能相似的“超密度光盘系统”。
自此，DVD出现两套标准竞争的局面。
娱乐界与IT界都不愿意看到两个互不兼容的标准并存，在它们的压力下，飞利浦集团与东芝集团最终在1995年9月达成一致，正式确立共同的DVD标准：
单面单层光盘为4.7GB容量，双面双层光盘可达到17GB；
而DVD的名称含义包含两方面，“DigitalVideoDisc（数字视频光碟）”和“DigitalVersatileDisc（数字通用光碟）”。
在基础原理上，DVD与CD技术是完全一样的。
光盘采用符合阿基米德螺旋线结构的螺旋形渐进记录轨道，轨道上分布着记录二进制数据的凸起和凹槽（称为一个记录点）。
工作时激光头发射出的激光准确聚焦在数据轨道上，由于盘片在工作过程中会高速旋转，激光束便会在凸起和凹槽轨道上反复移动，反射光的光强也就随之发生变化—对DVD/CD而言，这种反射光变化的状态被定义为信号“1”；
但当激光在数据轨道的凸起内部和凹槽内部移动时，反射激光的光强是稳定不变的，这种稳定的状态就被定义为“0”。
数据便是根据这样的原则进行调制和解调，光存储系统由此实现完整的存储功能。
但在细节上，DVD与CD存在明显的差异，DVD光盘的密度要大得多，数据轨道更密集，最小记录点长度也更短—CD的轨道间距为1.6微米，最短记录点长度为0.83微米；
DVD盘片的轨道间距只有0.74微米，最短记录点长度也缩短到0.4微米。
这样在同样面积的光盘上，DVD允许容纳的数据记录点数量远高于CD技术，体现在容量上，就是DVD光盘拥有4.7GB的存储空间，而CD光盘只有区区650MB，二者的差距极其明显。
再者，由于光盘内的数据记录点尺寸不同，对激光的聚焦精度要求也不一样，激光波长必须作相应的调整。
CD技术使用780纳米波长激光，而DVD则改用650纳米波长激光，这两套系统因此互不兼容。
蓝光光盘：
新一代光存储技术蓝光光盘（BD-ROM）技术采用波长为450nm的蓝紫色激光，而且蓝光光盘的盘片采用了新的0.1mm厚的光学透明保护层，以减少盘片在转动过程中，由于倾斜而造成的读写异常或错误的机会，这使得盘片数据的读取更加容易，并为极大地提高存储密度提供了可能。
蓝光光盘盘片的轨道间距减小至0.32mm，仅仅是当前DVD（采用红光）盘片的一半；
而其记录单元——凹槽（或化学物质相变单元）的最小直径是0.14mm，也远比当前DVD盘片的0.4mm凹槽小得多。
蓝光光盘单面单层盘片的存储容量被定义为23.3GB、25GB和27GB，其中最高容量（27GB
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