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多媒体技术在网络上的应用

 

宇风多媒体工作室

    把我国计算机发展历程上所出现的热点技术按先后次序排列,你不难发现:在网络技术风靡神州之前,多媒体技术已经在大多数的个人电脑中扎下了根。它的出现,为一向沉闷死板的计算机描绘上了一层活泼跃动的色彩,使计算机这种以往看来高深莫测的高档仪器,有了一个友善的面孔,并使之得以迅速普及到千家万户。其具有的交互式和影音结合的特点,迎合了计算机发展的平民化趋势,成为计算机发展史上不可磨灭的亮点。
    众所周知,随着国际互联网的迅速普及,计算机正在经历一场网络化的革命。在这场变革中,传统多媒体手段却由于其大传输量的特点而与当今慢速的网络传输环境发生了矛盾,面临发展相对停滞的危机。虽然高速的网络连接手段(如:有线电视网连接,ADSL技术等)可以从根本上解决这个问题,但是由于网络建设和消费者拥有成本等原因,短期内还不能大范围普及。所以,如何在慢速的网络传输条件下实现多媒体技术,成了众多软件公司和技术组织研究的热点。

    从当前常见的解决方法来看,为适应网络需求的多媒体主要具备了两个大的特点。

减小多媒体文件的体积

    在网络环境下实现多媒体技术,重要的一个前提就是能在使用者能接受的品质下,将庞大的多媒体信息进行最大程度的减小。
    传统的多媒体文件体积庞大是众所周知的,那么要使它在慢速的网络上进行传输,就势必要减少需要传输的信息量。而要减少传输的信息量,首选方案就是大比例的压缩。一个典型的动态影音文件至少需要每秒1M左右的数据传输,即使是达到200:1压缩比的标准MPEG-1文件也需要至少每秒150K,这些对于当前网络下可怜的4K/秒的传输速度而言,依然是太庞大了。所以,如果要在低速网络上发布实时的影音图象,就必须进行更为极端的压缩。
    比如:实验证明有些频率的声音人们根本很难分辨,所以如果将这些人耳很难分辨的声音从多媒体信息文件中清除,就能进一步减少体积;320X240的图象大小在低速的网络环境下显得有些过分奢侈的大了,那么我们如果把图象大小变成160X120会如何呢?不错,长和宽各减少一半的情况下,图象信息的总体积减少到了原文件的1/4;没必要使用两个声道来表现立体声的效果吗?好吧,使用一个声道的信息,这样声音的信息又减少了一半;……。这些几近变态的压缩信息的方法,可以将一个活动的影音信息的传输需求从每秒上百K减少到适应网络需求的每秒4K以下。然而,必须注意的是:这种压缩的方法是以牺牲多媒体信息的品质作为代价的,很难奢望这种方法制作出来的的多媒体信息能达到传统的多媒体视觉和听觉效果,但是对于低传输速度的网络来说,也只能如此了。
    Microsoft公司的.ASF和RealNetworks网络公司的的.RM文件格式都是这种压缩方式著名的代表。

    除了加大压缩程度以外,减少文件体积另一条可行的思路就是使用矢量图形文件和三维实时着色技术。
常见的多媒体信息中的图象是由无数的小相素点组成的,每个相素点都要占据一定的存储空间,当图象越大时,相素点就越多,相应的文件体积就变大。所以,这种由点组成的点阵图象在网络应用中,图象面积不可能做到很大,否则相应的文件体积将成倍地增大。但是无法回避的是网络应用中又确实需要一种大画面,低数据量的图形文件。
    矢量图形就是能满足这一需求的图形格式。矢量图形和点阵图象最大的区别在于,点阵图象是靠无数的小点来描述信息,而矢量文件却是以数学表达式的方法来描述信息。举一个很简单的例子:同样是画一个3厘米边长的正方形,用点阵的方法来表达,需要画50个小点来组成,而矢量的方法只要用数学公式,3×3(厘米)就能表达;如果将要求变成画300厘米的正方形,同比用点阵的方法需要画500000个小点来组成,而矢量的方法只需要将数学公式改成300×300(厘米)就可以了。虽然只是一个假设的比喻(实际决非如此简单),但从这两种表达方式的比较中我们不难看出,矢量图形具有所需信息量小,表达准确的特点,所以特别适合在网络环境下的用作图形的表示。
    那是不是矢量图形就能完全代替点阵图象了呢?不,这两者之间是一种互补的关系。矢量图形虽然体积小、画面表达准确,但由于其本身的特性决定了它只适合用来表达一些几何形的信息。对于照片等层次丰富、细节复杂的画面,矢量图形除了增加文件体积,降低图象效果外,丝毫不能体现出其优势。而这正是点阵图象所擅长的。矢量图形就其特点来说,好比是我们日常生活中的剪贴画;而点阵图象则好比是照片。两者优势互补,则能在基本保持视觉效果的前提下,最大限度减少多媒体文件的体积。
    Macromedia公司的.SWF文件格式正在成为矢量动画的标准,并且在新版本中嵌入了强大的MP3音频功能。加上它允许制作者进行交互式的编程设计,使得该标准成为多媒体在网络上应用的大热门。

    三维实时着色技术也是降低文件传输量的一种有效手段。我们常见的三维动画是按照制作人员设定,着色生成以后的影片文件。庞大的影片文件只有借助于有损质量的大比例压缩方式才能适应网络环境。如果换一种方式来实现:三维图象并不直接生成影片文件,而是先在网络上传输未生成的3D模型和相应的贴图文件,然后在使用者的计算机上实时进行渲染着色,将会产生怎样的效果呢?这无疑将大大减少网络的传输负担,非常适合网络的特定环境。MetaCreations的MetaStream(.MTS)正是采用这样一种模式的文件格式。

信息"流"传输

    除了减小多媒体文件的体积外,在网络中的多媒体还有一个特点就是都支持"流"传输方式。
由于网络的传输速度慢,如果按传统的计算机文件的处理方式来处理网络多媒体信息,将会造成麻烦。通常情况下,计算机处理文件是完整地进行处理的,也就是说文件在被处理的时候必须是一个完整的整体。文件一旦遭到损坏,或者只有一半的内容,那么计算机将认为该文件是坏的,是不可处理的。如果这套原则也同时适用于网络多媒体文件的话,我们看看那会是什么样的情形:以一个5分钟的REAL音乐文件为例,压缩后体积约为600K。在网络环境下完整传输大概需要3-4分钟左右的时间。也就是说按照"惯例",使用者按下鼠标后,最快也要3分钟以后才能听到声音;如果是100分钟的音乐文件呢?那么使用者要坐在那静静地等上一个小时才能听到声音。这显然不符合人们日常的使用习惯。
解决该问题的答案就是"流"技术。所谓"流",是一种数据传输的方式,使用这种方式,信息的接收者在没有接到完整的信息前就能处理那些已收到的信息。这种一边接收,一边处理的方式,很好的解决了多媒体信息在网络上的传输问题。使用者可以不必等待太长的时间,就能收听、收看到多媒体信息。并且在此之后一边播放,一边接收,根本不会感觉到文件没有传完的。
几乎每一种网络多媒体信息解决方法都使用了"流"技术来进行信息的传输,足见其对网络多媒体技术的重要意义。

一些常见的网络多媒体软件

Microsoft Windows Media Author
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图 1 Microsoft Windows Media Author

    这是一款微软公司出品的网络多媒体制作软件。可以将图片和声音等多媒体信息进行简单的组合,然后按照设定将所有信息编码成一个*.ASF文件。
它最大的特点是可以通过编写定位标签来方便浏览者跳转到指定的播放位置。而且由于是微软的产品,所以在新版本的Windows和IE浏览器中,不用安装额外的程序就能浏览该多媒体文件的信息。(图 1)

RealProducer Plus G2
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图 2 RealProducer Plus G2

    RealProducer Plus G2出自著名的RealNetworks公司,是一款专业多媒体影音文件制作工具。由于它的播放程序RealPlayer的普及程度非常高,已经成了多媒体影音文件事实上的标准。除了压缩比大,采用"流"形式播放外,SureStream(稳定的流)技术也是其一大特点。该技术能将适合不同速率的影音文件流汇集在一个文件里,在播放时自动根据连接的情况选择最佳的速率(需要架设RealServer服务器)。此外,它的播放器还能播放FLASH矢量动画。

Macromedia Flash
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图 3 Macromedia Flash

    当今最热门的网络交互式多媒体制作软件,Macromedia的网页制作的三件兵器之一。已成为公认的矢量动画文件标准。在4.0版本中加入了对MP3声音的支持。
其闪光点在于优秀的交互式特性。你可以用它制作令人眩目的动画效果,也可以用它制作简单的小游戏,发展前景无可估量。

MetaStream
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图 4 MetaStream 3D

    MetaStream是种具伸缩性的流式文件格式,由MetaCreations和Intel共同开发而成。,用这种格式传送的网上3D动画,具有极强的欣赏价值和交互性。出现在浏览器中的三维物体可以拉近、放远、旋转,犹如查看一个真实的物体一样。用此技术可以方便的建立物品的三维模型、房地产模型等,浏览者可以自己选定角度进行观察。

网络多媒体其他

    除了这些专门针对网络而开发的多媒体技术外,一些传统的多媒体制作工具(如:Authorware、Director)也纷纷在升级版中开始支持网络上的多媒体应用。以Director为例:在文件制作完成后,将其存为Shockwave影片格式(.dcr)用自带的Aftershock生成HTML代码,然后插入网页文件,就完成了"网络化"的工作。Authorware虽然在方式和具体操作上与Director不同,但也无须作什么改动就能使生成的文件适应网络的要求,在此不再细述。

    今天,网络上的多媒体应用虽然出现了许多解决方案,但由于网络本身的速度太慢,而且网络中最常见的WWW浏览在最初是为文字链接而设计的,所以多媒体的表现并不是十分完美。比如:影音媒体信息失真太大,查看多媒体信息还需要安装指定的播放插件等。但是网络的多媒体化趋势是不可逆转的,相信在很短的时间里,多媒体技术一定能在网络这片新天地里找到更大的发挥空间。

本文发表在《多媒体世界》第五期 编写:陈辉(黑店掌柜) 于二○○○年四月八日


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