数字媒体技术及其相关应用探讨*

马进宝



数字媒体技术及其相关应用探讨*

马进宝

漳州师范学院网络与教育技术中心

数字媒体是一个应用领域很广的新兴学科，又是一个典型的交叉学科，它涉及到计算机软硬件与应用、电子、通信与广播技术，同时涉及到数字媒体内容管理、数字媒体的版权、传媒艺术与文化创意产业、消费电子等领域。该文主要对数字媒体技术及其相关的应用领域作简要探讨。

数字媒体 数字技术 虚拟现实

数字媒体是一个应用领域很广的新兴学科，它以信息科学和数字技术为主导，以大众传播理论为依据，以现代艺术为指导，将信息传播技术应用到文化、艺术、商业、教育和管理领域，是科学与艺术高度融合的综合交叉学科。它涉及到计算机软硬件与应用、电子、通信与广播技术，同时涉及到数字媒体内容管理、数字媒体的版权、传媒艺术与文化创意产业、消费电子等领域。数字媒体包括了文字、图形、图像、音频、视频影像和动画等各种形式，以及传播形式和传播内容中采用数字化，即信息的采集、存取、加工和分发的数字化过程。数字媒体已经成为继语言、文字和电子技术之后的最新的信息载体。数字媒体分为感觉媒体（Perception）、表示媒体（Presentation）、显示媒体（Display）、存储媒体（Storage）和传输媒体（Transmission）等。

1 数字媒体及数字媒体技术

1.1 数字媒体的概念

2005年12月26日，由科技部牵头制定的《2005中国数字媒体技术发展白皮书》(简称“白皮书”)发布。据863计算机软硬件主题专家徐波研究员介绍，专家组以“文化为体，科技为酶”概括数字媒体的本质，白皮书重新定义了“数字媒体”这一概念：数字媒体是数字化的内容作品，以现代网络为主要传播载体，通过完善的服务体系，分发到终端和用户进行消费的全过程。这一定义强调数字媒体的传播方式是通过网络，而将光盘等媒介内容排除在数字媒体的范畴之外。徐波研究员表示，这样定义是因为网络是数字媒体传播过程中最显著和最关键的特征，也是将来必然的趋势，而光盘等方式本质上仍然是传统的渠道。

1.2 数字媒体技术

数字媒体技术是以计算机技术和网络通信技术为主要通讯手段，综合处理文字、声音、图形、图像等媒体信息，实现数字媒体的表示、记录、处理、存储、传输、显示、管理等各个环节，使抽象的信息变成可感知、可管理和可交互的一种软硬件技术。

2 数字媒体技术研究的主要内容

如图1所示。数字媒体技术主要研究与数字媒体信息的获取、处理、存储、传播、管理、安全、输出等相关的理论、方法、技术与系统。其它基于数字传输技术和数字压缩处理技术的广泛应用于数字媒体网络传输的流媒体技术，基于计算机图形技术的广泛应用于数字娱乐产业的计算机动画技术，以及基于人机交互、计算机图形和显示等技术且广泛应用于娱乐、广播、展示与教育等领域的虚拟现实技术等也是数字媒体技术研究的主要内容。

2.1 数字图象处理技术

数字图象处理是一门新兴的技术，它是计算机技术发展到相当水平后开拓出来的计算机应用新领域。它把原始图像信号通过取样、量化和编码后，对图象数据进行高效的压缩，转换成数据矩阵存放于计算机中。数字图象处理是针对性很强的技术，根据不同的应用、不同的要求采用不同的方法。其技术包括图象输入输出技术、图象分析、变换与处理技术以及图象识别与特征提取等技术。

图1 数字媒体技术研究的主要内容

2.2 数字音频处理技术

数字音频处理技术主要是采用数字音频压缩编码技术将模拟的声音信号经取样、量化和编码转化为数字音频信号。数字音频压缩编码技术主要有：一是基于音频数据的统计特性的编码技术；二是基于音频的声学参数的编码技术；三是基于人的听觉特性的编码技术。数字语音处理技术也是数字音频处理技术的一个重要的研究与应用领域，主要包括语音合成、语音增加和语音识别技术。

2.3 计算机图形技术

计算机图形技术指的是用计算机生成、显示、绘制图形的技术。计算机中的图形也是以数据的形式表示的，要把图形显示出来或绘制打印，就必须把数据转换成线条。计算机图形技术不仅能快速、准确、规范地制作大量的机械图、建筑图、电路图和地理图等，成为计算机辅助设计的重要内容，而且可以制作运动图形和三维图形，使原来绘图做不到的事得以实现。计算机图形技术包括图像处理、模式识别和计算机图形学。图像处理研究对图像的放大、缩小、旋转、变换、压缩存储等。模式识别主要研究如何从图像识别其所代表的对象。计算机图形学主要研究如何由对象的描述生成相应的图像。

2.4 数字媒体信息获取与输出技术

数字媒体信息的获取是数字媒体信息处理的基础，其关键技术主要包括声音和图像等信息获取技术、人机交互技术等。数字媒体信息的输出技术是将数字信息转化为人类可感知的信息，其主要目的是为数字媒体内容提供更丰富、人性化和交互的界面。主要的技术包括显示技术、硬拷贝技术、声音系统，以及用于虚拟现实技术的三维显示技术等。

2.5 数字媒体信息存储技术

由于数字媒体对计算速度、性能以及数据存储的要求高，数字媒体对象数据一般都非常大，具有并发性和实时性，所以数字媒体存储技术不仅要考虑存储介质，还必须考虑存储策略。数字媒体对存储技术的存储容量、传输速度等性能指标的高标准和高要求，促使数字媒体存储媒介以及相关控制技术、接口标准、机械结构等方面的技术飞速发展，高存储容量和高速的存储新产品不断涌现，并得到广泛的应用，进一步促进了数字媒体技术及其应用的发展。

2.6 数字媒体信息处理技术及传播技术

数字媒体信息处理技术是数字媒体技术的关键，主要包括模拟媒体信息的数字化、高效的压缩编码技术，以及数字媒体信息的特征提取、分类与识别技术等。数字媒体信息处理技术的研发主要以数字音频处理技术和数字图像处理技术为主。数字媒体传播技术为数字媒体传播与信息交流提供了高速、高效的网络平台，也是数字媒体所具备的最显著的特征。数字媒体传播技术综合了现代通信技术和计算机网络技术，使其应用无所不在。

2.7 数字媒体数据库技术及信息检索与安全技术

数据库技术是一种计算机辅助管理数据的方法，它研究如何组织和存储数据，如何高效地获取和处理数据。数字媒体数据库是数字媒体技术与数据库技术相结合产生的一种新型的数据库，数字媒体数据库技术完成对数字媒体数据的组织、编码、分类、存储、检索和维护等数据管理。信息检索技术与信息安全技术是对数字媒体信息进行高效的管理、存取、查询，以及确保信息安全性的关键技术。

3 数字媒体技术主要应用领域与发展趋势

3.1 主要应用领域

根据数字媒体涉及的具体内容及应用对象，将数字媒体技术分为数字影视、数字游戏、数字广播、数字广告、数字出版、数字存储、计算机图形与动画技术、虚拟现实等应用领域，如图2所示。

图2 数字媒体技术的应用领域

数字影视是一个全新的领域，包括数字电影、数字电视、网络流媒体视频技术、手机电视等。影视领域的数字化已是大势所趋，从影视创作、制作到传播各个环节都将更多地采用数字技术，使人们越来越多地感受到数字化所带来的技术上的便利性、内容上的丰富性和形式上的融合性。

“数字游戏”（Digital Game）是以数字技术为手段设计开发，并以数字化设备为平台实施的各种游戏。它以信息平台提供声光娱乐给一般消费大众。包括网络游戏、手机游戏、PC单机游戏、电视游戏等。数字游戏是一种全新的具有特别吸引力和参与性的大众媒体，又是具有巨大能量的文化传播的工具，在数字媒体中占据着极其重要的地位。

数字广播是指将数字化了的音频信号以及各种数据信号，在数字状态下进行各种编码、调制、传递等处理。随着数字技术迅速介入广播业务领域，数字广播已经进入了数字多媒体广播的时代，受众通过手机、便携式接收终端、电脑、车载接收终端等多种接收装置，就可以收看到丰富多彩的数字多媒体节目。

传统大众广告媒介的单向传播已经无法实现其对消费者需求信息及时与真实的收集和反馈，数字广告的分众化、互动性、多样性等特点正好满足了企业和消费者的这种需求。随着数字媒体技术的发展，广告的制作技术与发布形式都得到了提高与拓展。

数字出版是依托传统出版的资源，用数字化工具进行立体化传播的方式。它采用二进制技术手段对出版的整个环节进行操作，其中包括原创作品的数字化、编辑加工的数字化、印刷复制的数字化、发行销售数字化和阅读消费数字化等。数字出版是全新的信息传播方式，它具有信息容量大、形式多样、高效便捷、灵活互动、快速查询、海量存储、低廉的成本、方便的编辑以及更加环保等优势。

目前在数字媒体领域中占主流地位的存储技术主要是磁存储技术、光存储技术和半导体存储技术。目前应用于数字媒体的存储技术主要有硬盘、硬盘阵列和磁带等。

图形是一种重要的信息表达与传递方式。计算机图形技术在所有的数字媒体内容及系统中都得到了非常广泛的应用。计算机图形技术是利用计算机生成和处理图形的技术，主要包括图形输入技术、图形建模技术等。

虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式，它是指用计算机生成的一种特殊环境，人可以通过使用各种特殊装置将自己“投射”到这个环境中，并操作、控制环境，实现特殊的目的。实际上它是一种先进的计算机用户接口，它通过给用户同时提供诸如视觉、听觉、触觉等各种直观而又自然的实时感知交互手段，最大限度地方便用户的操作。虚拟现实是在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术以及传感技术的基础上发展起来的交叉学科，人们对该技术的研究始于20世纪60年代。直到90年代初，虚拟现实技术才开始作为一门较完整的体系而受到人们极大的关注。

3.2 发展趋势

国家863计划计算机软硬件技术主题专家组组长怀进鹏教授表示，数字媒体产业链长，规模巨大。《2005中国数字媒体技术发展白皮书》的发布从整体上理清数字媒体产业发展的现状与趋势，将为国内数字媒体产业的发展起到指导作用。当前，我国数字媒体技术、应用及产业发展极为迅猛，已成为信息产业发展的亮点，前景十分广阔。国家863计划自2003年以来支持数字媒体技术的研发，已取得重要阶段进展。数字媒体经过近10年的发展，已成为信息传播的重要组成部分。数字技术的革命和发展正在改变着人们的生活方式，应对数字媒体和数字产业给我们带来的机遇和挑战，加快发展我国的数字媒体技术和数字产业，已是摆在高校、科研院所、相关企业和政府面前的一件非常紧迫的任务。今后将主要从IT与TV产业的整合、媒体产业的分工模式以及未来数字媒体的内容形态等方面探讨数字媒体技术的发展与应用。

4 结束语

以数字媒体、网络技术与文化产业相融合而产生的数字媒体产业，正在世界各地高速成长。数字媒体产业的迅猛发展，得益于数字媒体技术不断突破产生的引领和支持。数字媒体产业是采用数字媒体技术制造、开发、包装和销售数字媒体产品及其服务的产业，涉及制作、管理、传输、服务和交互等环节。国家最近把数字媒体产业作为我国产业结构调整的重点产业来予以扶持发展，以网络游戏和影视节目、卡通动画为主要内容的数字媒体产业将成为我国下一步重要发展的产业。在“十五”期间，国家863计划率先支持了通用网络游戏引擎、协同式动画制作、三维动画捕捉、人机交互等关键技术的研发，以及动漫网游公共服务平台的建设，并分别在北京、上海、成都、长沙建立了四个国家级数字媒体技术产业化基地。

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漳州师范学院科学研究资助项目（项目编号：Sk07014）