多媒體

1. 第 9 章 多媒體

2. 學習目標 • 看完本章, 您應該學會以下主題： • 多媒體的定義 • 文字的輸入方式、編碼與字型 • 常見的影像名詞、類型與格式 • 聲音的形成原理、格式與壓縮原理 • 視訊的形成原理、格式與壓縮原理 • 多媒體的軟硬體

3. 前言 • 在 1980 年代, 電腦運算能力還未臻理想時, 我們在電腦中只能看看純文字檔或靜態圖檔。隨著科技的進步, 現在電腦也能播放音樂、影片了, 而這就是多媒體。 • 本章將為您細說分明, 包括多媒體所代表的意義, 多媒體常見的媒體型態, 多媒體電腦、週邊及相關的軟體。

4. 9-1 什麼是多媒體 • 「多媒體」一詞是由英文單字「MultiMedia」所翻譯而來。「MultiMedia」則是由「Multi (Multiple)」 跟「Media」所組合而成的英文單字, 字面上的意思為「以二種以上的媒體形式所呈現的資訊」。 • 更進一步可解釋為：在電腦上以文字 (text)、影像 (image)、聲音 (audio) 及視訊 (video) 等多種媒體呈現的資訊, 不再侷限於傳統只以文字及靜態圖像的方式展示。

5. 9-1 什麼是多媒體 • 因此多媒體意味著能呈現更多聲光效果, 讓使用者有更好的視覺、聽覺感官享受。 • 多媒體會在電腦上興起, 是拜科技發展所賜。早些年, 電腦能力不佳的時候, 根本無法處理音效、動畫的即時播放, 只能觀看純文字的文件檔、或是靜態圖檔。不過, 隨著電腦技術的日新月異, 現在電腦流暢地播放音樂、動畫再也不是問題；甚至由於寬頻時代的來臨, 目前也可以透過網路聽廣播、看影片, 使得多媒體更加地蔚為風潮。

6. 9-1 什麼是多媒體 • 多媒體常見的媒體型態有文字、影像、聲音及視訊, 接下來將分別介紹這 4 種媒體型態。

7. 9-2 文字媒體 • 文字, 是電腦最早期所使用的媒體型態。在電腦剛開始發展的年代, 那時的電腦螢幕是單色的, 只能顯示文字資料, 並無法顯示圖片及動畫；人們也只能以鍵盤輸入資料及命令, 既沒有麥克風, 也沒有掃描器、數位相機可供輸入聲音、影像。

8. 輸入文字的方式 • 一般而言, 人們是透過鍵盤來輸入文字。如果要輸入的是英文字, 直接透過鍵盤上的按鍵即可輸入；如果要輸入非英文文字, 例如台灣地區使用的繁體中文, 則要透過各種輸入法才能輸入。 • 目前常被使用的中文輸入法有注音、倉頡、嘸蝦米、大易……等。使用輸入法來輸入中文, 雖然不難, 但一般而言仍需要一段時間的練習, 才能快速輸入中文字, 因此造成不少人的困擾。

9. 輸入文字的方式 • 隨著科技的進步, 現在除了可以用鍵盤輸入外, 還可以透過以下方式輸入文字： • 手寫辨識：使用者可透過手寫板、滑鼠或觸控螢幕寫出中文字, 經由軟體辨識後輸入到電腦。手寫辨識的優點為可直接書寫文字, 不需學習任何一種輸入法；缺點為透過手寫辨識輸入的速度, 通常比熟悉輸入法的人來的慢。

10. 輸入文字的方式

11. 輸入文字的方式 • 語音辨識：使用者透過麥克風講話, 經由軟體辨識後輸入到電腦。語音辨識理想上, 只要使用者唸出文字後, 即可將文字輸入到電腦裡, 因此輸入速度可以很快。 • 但實際上, 在使用語言辨識軟體輸入時, 由於每個人講話都有其習慣的咬字方式, 為了讓語音辨識軟體能熟悉使用者的發音, 通常會要求在第一次使用語音辨識軟體之前, 需要先經過訓練過程, 才能開始語音輸入。

12. 輸入文字的方式 • 其訓練方式通常是：語音辨識軟體會在螢幕上顯示一段既定的文字要使用者唸一次, 以讓軟體熟悉其發音方式。

13. 輸入文字的方式 • 實際上, 目前語音辨識的辨識率並不是很好。但相信隨著往後技術的不斷提升, 辨識率將日益提高, 最終達成以後操作電腦時, 只需講話, 即能完全操作電腦的理想。 • 光學字元辨識 (OCR, Optical Character Recognition)：如果要輸入的是已經印刷於紙上的文字, 則可先用掃描器掃描後, 再經由光學字元辨識軟體辨識後, 輸入到電腦裡。

14. 輸入文字的方式 • 由於印刷字體的字跡比較固定, 因此目前光學字元辨識率甚高；且因為可一次掃描大量的文字, 因此其輸入文字的速度也最快。

15. 文字的編碼方式 • 當輸入文字後, 電腦就需要將其儲存起來。如 5-5 節所述, 在電腦中, 資料是以 2 進位的數字儲存。由於文字不是數字, 無法直接儲存, 所以每一種文字都有其編碼系統, 透過此編碼方式, 將文字轉換成數字儲存在電腦裡。 • 要讀取文字時, 則先讀取出數字, 再經由編碼系統還原成原來的文字。

16. 文字的編碼方式 • 每種文字都有其編碼系統, 例如英文字最常使用的編碼系統為 ASCII 碼, 繁體中文字則為 BIG5 編碼；為了讓全球文字能有統一的編碼方式, 現在則有 Unicode 編碼系統。有關編碼系統的介紹, 請參考 5-5 節, 在此不再贅述。

17. 文字輸出的方式 • 每個字的編碼只是代表 "是哪個字", 當要把字顯示在螢幕或列印出來時, 同一個字可以有不一樣的呈現方式, 如同每個人用筆寫同一個字, 就會有不同的筆跡。在電腦裡, 文字的外觀主要是由字型、大小、顏色、格式…來決定。

18. 文字輸出的方式 • 我們可用不同大小、顏色、格式 (如粗體、斜體、加底線…) 來顯示同一個字；而字型就是我們平常說的：明體、楷書、行書……等, 這些是屬於中文的字型；英文字的字型如 Arial 、Times New Roman 、Tahoma… 等。

19. 文字輸出的方式 • 在字型的發展上, 主要分成了兩大類： • 點陣字(Bitmapped Fonts)：點陣字字型的每個字, 像把字寫在方格紙上, 方格紙內的每個小方格不是黑色就是白色, 而字的外觀就由此方格來呈現：

20. 文字輸出的方式 • 點陣字是最早發展出來的文字呈現方式, 這類字體的精細程度由組成每個字的方格數量來決定。例如 64 × 64 的點陣字, 就是由長、寬各為 64 格的方格來呈現一個字, 其精細程度就會比 16 × 16 的點陣字來得好。但點陣字有以下的缺點：

21. 文字輸出的方式 • 放大縮小會失真：由於點陣字的每個字是以方格型式所構成, 在顯示字體時, 如果將字體給放大, 就會產生踞齒狀；若縮小字體, 也會導致失真 (例如將 "目" 字縮小時, 可能就變成 "日" 了), 這都會使得文字不夠美觀！右圖即為將 "久" 這個點陣字放大後的結果：

22. 文字輸出的方式 • 需要準備不同大小的字：對於同一套字型, 使用者可能需要在不同的場合使用大小不同的字, 例如在海報上就需要用比較大的字；打報告時用較小的字即可。由於點陣字放大縮小, 都會使字體失真, 因此字型廠商在設計這類的字型時, 就需要準備大小不同的多種字, 例如 16 × 16 的小字, 128 × 128 的大字。

23. 文字輸出的方式 • 較大的字型會佔用較大的空間：在點陣字中, 每個小方格是利用 1 Bit 的 0、 1 來表示黑或白, 因此一個 16 × 16 大小的字, 就會佔用 16 × 16 = 256 Bits 的空間。 • 較大的字型也會因而佔用較大的空間, 例如 128 × 128 大小的點陣字所佔用的空間, 將是 16 × 16 字型的 64 倍。

24. 文字輸出的方式 • 描邊字 (Outline Fonts)：描邊字在儲存時, 是儲存每個字輪廓的曲線, 而這些曲線是用數學運算式表示。 • 當要使用到某個字時, 會 立刻經由運算式計算出這 個字的輪廓, 所以描邊字 型在放大時, 就不會產生 如點陣字的鋸齒狀, 因而 比較美觀。

25. 文字輸出的方式 • 也由於描邊字沒有點陣字所具有的缺點, 因此是目前電腦字型的主流, 例如一般常見的 TrueType Font 字型, 及有些印表機內建的 Postscript 字型, 均屬描邊字。 • 雖然描邊字放大後不會失真, 但在顯示小字時, 有時卻會有粗細不一、或模糊等現象。為了解決這個問題, 現在有些描邊字會同時內含小字的點陣字, 當要使用小字時, 就直接以點陣字顯示。

26. 9-3 影像媒體 • 俗話說：「圖片會說話」, 有時一張圖片的效果勝過千言萬語。影像是目前應用最廣的多媒體資料型態之一, 而這裡講的「影像」, 是指所有能直接出現在電腦裡的圖片, 並不包含一般的照片、書本裡的圖片、或畫在紙上的塗鴉等。

27. 取得影像的方式 • 在目前的電腦應用裡, 我們可透過數位相機、數位攝影機 (DV)、掃描器……等多種方式來取得影像。

28. 取得影像的方式

29. 取得影像的方式

30. 9-3-1 關於影像的術語 • 要瞭解影像之前, 有 4 個相關的名詞是您必須了解的：像素、影像尺寸、列印尺寸與列印解析度。

31. 像素 • 我們在電腦螢幕上看到的圖片, 其實是由許多細微的小格點所組成, 這些小格點稱之為像素(Pixel)。像素裡面僅包含了顏色的資訊, 換言之, 像素只是一個填滿顏色的小點而已！ • 每個像素都有一個明確的顏色, 許多不同顏色的像素排列後就構成了一張圖片。這就像拼圖一樣, 由一堆小圖塊拼成一大張圖, 只不過像素比單一拼圖塊小太多了, 除非將影像放到很大, 否則很難用肉眼辨別這些小格點：

32. 像素

33. 影像尺寸 • 像素是影像的尺寸單位, 所以我們可以用 "水平方向像素數目 × 垂直方向像素數目" 的方式來表示影像尺寸, 例如 800 × 600、1024 × 768。但是依據每個人螢幕解析度設定的不同, 同一張影像在不同螢幕上所呈現的大小也不一樣。 • 假設你的螢幕解析度為 1024 × 768, 一張 1024 × 768 的影像將會填滿整個螢幕；同樣一張影像在螢幕解析度為 800 × 600 的螢幕中, 則會超出螢幕的顯示範圍。

34. 影像尺寸 • 一張 1280 × 960 的圖片, 此張圖片所包含的像素總數為：1280 × 960 =1,228,800 點。

35. 您的數位相機需要多少像素？ • 在現在的日常生活, 幾乎已成為生活必需品的數位相機, 在購買的時候, 相信您常會聽到這台相機是 8 百萬像素、那台相機是一千萬像素……的說法。雖然目前數位相機的像素越來越高, 那到底多少像素才是必要的？像素真的越高越好嗎？ • 一般而言, 若您要列印高品質的影像, 才需要特別考慮是多少像素的圖檔 (300 萬、500 萬、800 萬或者更高), 並藉此判斷最合適的輸出大小, 才能得到最好的輸出結果。

36. 您的數位相機需要多少像素？ • 以 200 萬像素為例, 在列印 4 × 6 的相片時可以得到最佳的輸出品質；若是將其列印成 5 × 7 的相片, 比較兩者實際的列印成品, 您會感覺到後者的細緻程度稍微遜色。 • 此外, 我們要提醒您, 並非圖檔的總像素愈大, 列印出來的品質就愈好！經實際列印測試,發現使用 500 萬像素圖檔列印 4 × 6 的照片時, 品質和使用 200 萬像素的圖檔列印出來的成品差不多, 所以使用 200~300 萬像素照相, 就已經能夠應付 4 × 6 的輸出要求了。

37. 您的數位相機需要多少像素？

38. 列印尺寸 • 影像的列印尺寸, 即是我們一般常用的 4 × 6 吋、13 × 18 公分...等。我們可以利用影像尺寸及列印解析度 (稍後說明) 計算出影像的列印尺寸： • 例如一張 1600 × 1200 像素的影像, 以列印解析度 300 像素/英吋來列印, 可算出列印尺寸會是 5.3 × 4 英吋。

39. 列印解析度 • 列印解析度是指列印圖片時, 單位長度內的像素數目, 一般是以每英吋所含的像素數目計算, 其單位為像素/ 英吋 (PPI, Pixel Per Inch)。列印解析度愈高, 單位長度內所含的像素就愈多, 其品質也就愈細緻；反之, 列印解析度愈低, 輸出的品質也就愈粗糙。

40. 列印解析度 • 想想看, 同樣一張圖片分別以 100 及 50 列印解析度來列印。在一英吋的長度中, 有100 個像素的圖片, 當然會比只有 50 個像素的圖片細緻許多。因為前者有更多的像素可以做變化, 也就是可以容納更多的顏色；以 50 列印解析度列印的圖片則像素較少, 顏色變化就會比較少, 這樣圖片的品質當然比較差。

41. 列印解析度

42. 9-3-2 影像的色彩 • 在一般常見的影像中, 主要分成了以下 6 種類型。接下來為了方便大家比較, 我們用同一張圖片來當例子, 讓您清楚辨別各種影像類型。 • 黑白：黑白影像的特色就是 「非黑即白」 , 也就是一張圖片裡只能有純黑及純白兩種顏色而已。除非拿來做一些特殊的視覺效果, 一般人很少會用到真正黑白的圖片；或者將文字稿件掃描進電腦時, 掃成黑白影像, 可以減少檔案大小。

43. 9-3-2 影像的色彩 • 黑白圖片看起來好像有深淺的灰色分別, 其實是像素疏密排列所造成的錯覺, 實際上每個像素仍然只有黑色及白色。

44. 9-3-2 影像的色彩 • 黑白影像每個像素只有 1 Bit 的空間能表現顏色。因為以 1 Bit 記錄 0 或 1 兩種數值, 所以只有兩種變化：最亮 (白色) 或最暗 (黑色)。

45. 9-3-2 影像的色彩 • 灰階：灰階影像除了純黑和純白之外, 還可以包含深淺不同的灰色, 說穿了就是在黑色與白色之間加上不同的明暗度 (把黑色調亮一點, 不就變成灰色嗎？) 所以嚴格來說, 黑白影像也算是灰階影像的一種。 • 由於每個像素佔有 8 Bits 的空間, 所以明暗度也就有 28 = 256 種變化, 但也僅止於由黑到白的亮度變化而已, 無法出現紅色、綠色等其他色彩。

46. 9-3-2 影像的色彩 • 一般我們說的 「黑白照片」 或 「黑白電視」, 其實應該是灰階的才對！

47. 9-3-2 影像的色彩 • 16 色：16 色影像是屬於索引式色彩 (Index Color), 每張圖片都搭配著一個 16 色的色盤 (Color Palette), 就好像我們在畫畫時用的調色盤一樣。 • 不過這個色盤只有 16 個格子, 所以圖片的顏色最多只能有 16 種, 至於要放哪 16 種顏色, 則可由使用者自行決定, 總之不能超過 16 色。如果我們把原本色彩豐富的圖片轉換成16 色, 那麼有些顏色就會表現不出來, 而變成四圖那樣。

48. 9-3-2 影像的色彩 • 在 16 色影像中, 每個像素佔有 4 Bits 的空間, 所以有 24 = 16 種顏色變化。

49. 9-3-2 影像的色彩 • 在索引式色彩中, 每個像素並不是記錄著顏色的亮度、色彩等資訊, 而是儲存該顏色在色盤中的編號。例如儲存著 「005」 , 表示要顯示色盤中的第 5 號顏色 (假設是紅色)。如果您把色盤中的第 5 號顏色變成綠色, 那麼所有記錄著 「005」 的像素就會統統變成綠色。

50. 9-3-2 影像的色彩 • 256 色：256 色和 16 色影像一樣, 也是一種索引式色彩。因為每個像素佔有 8 Bits 空間, 所以最多可以有 28 = 256 種顏色。256 色聽起來不多, 但人的眼睛也不是厲害到能辨別出每種顏色的不同, 從螢幕上看起來, 全彩或 256 色的影像並不容易看出明顯的差別。