多媒体计算机的发展史.doc

多媒体计算机的发展史 上世纪九十年代初期至中期，当电脑还属于一种“奢侈”的消费品时，“多媒体电脑”的概念便已经在我国“狂轰烂炸”了。也许现在许多人已经淡忘了“多媒体电脑”这个词，但1995年出版的尼葛洛庞帝的数字化生存这部轰动全球的著作，已把我们再拉回到了多媒体世界的现实与未来中。从数字化生存这部书来看，它是一部对未来式的预言，但我们不妨将它看作是一部媒体技术的发展简史。一、阿斯彭计划、MIT媒体实验室与尼葛洛庞帝1、阿斯彭计划：1976年7月3日以色列突击队千里奔袭乌干达恩德培机场造就的世界上最为成功的反劫机事件给美国军方留下了极为深刻的印象，军方要求国防部高级研究计划署（ARPA）研究如何用电子方式来模拟这种现实，而ARPA出于棘手又求助于麻省理工学院（MIT）。1978年，根据MIT制定的“阿斯彭计划”，MIT将在科罗拉多州阿斯彭市拍摄的影像片段进行了电脑处理，所有的影像即刻变成了奇妙的电影，它模拟出了阿斯彭市的所有地形，其效果可与人工建造的实体模型相媲美。尼葛洛庞帝说：“由此诞生的，正是多媒体”。2、MIT媒体实验室：它是由MIT第十三任校长魏斯纳及尼葛洛庞帝于1985年共同创办的。媒体实验室的宗旨是：致力于研发最新的计算机科技。MIT媒体实验室创办之初就备受争议，因为该实验室研究的都是最前沿的科技发明，可说是以概念性产品为主，在这里发明的许多东西当时被人们认为是“不切实际”的、“荒涎不经”的非科技产品化的事物，如悬浮于空中的立体影像、会交谈的计算机等。然而，从创办至今，MIT媒体实验室技术成果累累，比如计算机可编程玩具LogoLogo、可穿戴PC等，而“多媒体电脑”的概念及其许多创新理论正是出自该实验室。因此，MIT媒体实验室占据着勿庸置疑的“IT业界的圣地”的地位。3、尼葛洛庞帝（NicholasNegroponte，图1）：出生于1943年，是个混血儿，著名未来学家，“阿斯彭计划”主持人及MIT媒体实验室主任，建筑学出身，爱好艺术，数学特棒。但尼氏早在读研究生期间就“不务正业”，整天与计算机打交道且“沉迷其中”，并说“未来关键的科技是人与电脑之间的互动”，又认为“计算不再只和计算机有关，它决定我们的生存”。也许，恰是当年他对计算机的“胡思乱想”才使他成为了无可辩驳的多媒体先驱代表人物之一，他亦因此而被当代人誉为“数字时代的传教士”。而1995年出版的数字化生存使他再次成为全球的焦点，也使他成为我国家喻户晓的人物之一。图1 尼古拉斯尼葛洛庞帝二、多媒体电脑的支撑硬件1990年11月27日，微软联合坦迪、NEC等10家个人电脑兼容机厂商，共同召开了多媒体大会，制定出了多媒体个人电脑的标准，该标准确定了微处理器、CDROM、声卡、鼠标和视窗软件等规格。“PC”从此演变成了“MPC”多媒体电脑。但在20世纪60年代中期以前，“电脑”一词中并没有光驱、声卡、鼠标的概念，而这三者却是多媒体电脑的必备支撑硬件，没有它们的电脑是称不上“多媒体电脑”的。1、光盘与光盘机1977年，IBM公司董事长弗兰克卡利曾经秘密制定过一个研究家用电脑的“城堡”计划，在实施该计划时，“城堡”小组想到了光盘：他们试图在家用电脑中内置一套可以播放10小时电影的“影碟”装置。可惜由于种种原因，IBM公司的“影碟梦”不久就破灭了。历史性的发明机遇降临到了荷兰的飞利浦公司。其实早在1968年，飞利浦的负责人柯伦漠（P.Kramer）就想用光而不是电磁方式来记录和放映电影了。经过努力，柯伦漠小组制作出了一张光盘，并按设计装配了电子设备和光照设备（即光盘机），但试验没有取得预期的效果。经过分析研究，柯伦漠想到了采用更明亮、光束更集中的光源激光发射器（人类第一束激光是西奥多梅曼1960年5月在美国加利福尼亚的休斯空军实验室取得的），并最终成功地在屏幕上画出了棋盘方格黑白图像。但当时的光盘直径有30厘米，相当于后来市场上出现的LD激光大碟。几经努力，欧腾斯于1978年把光盘直径缩小到了12厘米，这就是后来所有光盘都被称为CD(CompactDisc，压缩唱片)的来由。因此，欧腾斯是世界上做出CD光盘的第一人。1982年，飞利浦与日本索尼公司共同制定了CD光盘的标准，即ISO9660标准，该标准规定了CD光盘的容量为650MB，可存储74分钟的电影；1985年两公司又联合发表了只读光盘的标准，从而导致多媒体电脑的关键器件CDROM的诞生。从1985年到1995年，光盘技术发展迅速，依次出现了交互式紧凑光盘CDI、可反复读写的磁光盘CDMO等多种类型，直至DVDROM（高密度激光视盘，可存储长达135分钟的电影），现在则已有了可擦写式的DVDRW光盘。前面提到的光盘机就是目前计算机光驱的“前世”，它最初也是由飞利浦公司在研制光盘的同时期开发的，其工作原理是：由激光管发出激光束，通过透镜集成微斑，自动跟踪寻找光盘盘面上信息坑的轨迹，再经过反射，由光电管接收并转化成二进制信号。但这些设备体积大，结构复杂，虽经欧腾斯小组不断努力，缩小后的光盘机体积仍有近1立方米。在与索尼合作之初，飞利浦将他们的光盘机带了过去。经过两公司的通力合作，终于使光盘机实现了小型化，小型化后的光盘机的电子元件从800个减少到了200个，含有超小型激光管的读写机构也减少到了6个组件。2、声霸卡与创新公司多媒体电脑离不开声卡的支持，因为声卡能够实现声波与数字信号相互转换，使多媒体电脑发出逼真的声效。1986年，一位加拿大音乐教师与日本雅马哈乐器公司合作发明了“魔奇声卡”（Adlib），这是声卡的“鼻祖”，它采用了调频法（FM），用若干正弦波合成来模拟乐器的声音。但真正使声卡为民众接受的却是“声霸卡”。“声霸卡”的发明人沈望傅（图1）是新加坡创新科技公司的董事会主席，他是带着儿时的“钢琴梦”与对电脑的“痴迷”而走进“声卡”世界的。1981年，26岁的沈望傅用1万新加坡元在一间仅10平方米的小屋里创办了“创新科技公司”（Creative），开始为多媒体电脑研制声卡，但出师不利。因此，沈望傅于1988年8月来到美国并新建了创新实验室。当时，由于“魔奇声卡”已有了一定的市场基础，因此沈望傅只能另出奇兵，他在声卡中增加了一组特别的脉冲编码调制PCM电路，这就使音响效果变得格外逼真。1989年，“创新”的第一款“声霸卡”迅速占领美国电脑市场，引发了美国风云乍起的多媒体浪潮；1991年创新推出的另一款有20复音立体声音效的“超级声霸卡”（SBPro）被业界捧为多媒体电脑的音响标准。而此后推出的采用波表合成技术的新一代声霸卡AWE32和AWE64至今仍占据着多媒体个人电脑音响效果的巅峰。图2 沈望傅3、鼠标鼠标是多媒体电脑的一种必备输入设备，美国科学家道格拉斯恩格巴特（D.Engelbart，图2）于上世纪六十年代初参加某个会议时在纸上画出了一种在底部使用两个互相垂直的轮子来跟踪动作的装置草图，这就是鼠标的雏型。恩格巴特设计这个装置的初衷是用来代表键盘繁琐的指令输入，以使计算机的操作更加简便。1964年，恩格巴特在对该装置的构思进行完善后，动手制作出了第一个样品（图3）。1968年，在美国旧金山秋季联合计算机会议上，恩格巴特用这个样品操纵了一台远在25英里之外的原始大型机。这历史性的一幕，后来被拍成了电影。因此，恩格巴特也就被称为“鼠标之父”。这只鼠标需要外置电源供电方可正常工作，其次外壳用木头雕刻而成，仅有一个按键，其底部安装着金属滚轮，用来控制光标的移动。1970年获得专利时，该小装置的名称是“显示系统XY位置指示器”，而非“鼠标”。 图3 道格拉斯恩格巴特图4 人类第一只鼠标1983年苹果公司受仙童公司STAR计算机的启发，在其当年推出的Lisa电脑上第一次使用了鼠标作为GUI界面操作工具，这就进一步把鼠标介绍给了人们，让人们认识到了鼠标的作用。这一时期的鼠标是老式的机械式鼠标，但鼠标球已取代了不灵活的单滚球，单键设计也被更加灵活的双键三键所取代，可供电的标准RS232串行口设计取代了早期的独立接口，现代鼠标的基本结构已经成型。在整个二十世纪八十年代，鼠标技术的发展是非常迅猛的，如1982年罗技公司发明了第一款光机鼠标，光机结构是鼠标发展史上最大的发明；1984年又是罗技公司发明了第一款无线鼠标。此后，鼠标与计算机的连接方式也呈多样化了，有串口鼠标、PS2鼠标和USB鼠标等多种类型。三、数据压缩技术简介大家都知道，无论是音频还是视频，都要用到数据压缩技术，因为数字化了的音频、视频信息的数据量是非常大的，直接使用将会给电脑造成很大的负担。数据压缩技术是多媒体技术中的关键技术，它是从1948年Oliver提出脉冲编码调制编码理论以后发展起来的，1977年LempelZiv压缩技术的发明开创了数据压缩技术的先河，1989年8月第一块用于数据压缩的硅片问世。数据压缩技术的发展大致经历了两个阶段：1984年之前为基础理论研究阶段，1985年至今为实用化阶段。目前数据压缩技术多种多样，压缩方式与压缩率也不尽相同，以“行程编码”为例，它可将数码串“000011111000”压缩成行程码“0453”，在“0453”中，“0”表示数码串的首码0，“4”表示有4个连续的0，“5”表示5个连续的1，而“3”则表示以后是3个0。由于二进制数的码非0即1，因此无须在“04”后再写“1”。这样，12位的数码串就变成了4位，数据也就被大大压缩了。这些，我们只要大体了解一下就成了。1984年Apple公司的Macintosh计算机首先引入了“位映射”图形理论，用户接口也开始使用鼠标驱动的窗口技术和图符（WindowsandIcon），受到了用户的极大欢迎。1985年，Commodore公司率先推出了世界上第一个多媒体计算机系统Amiga。一般认为，“多媒体电脑”硬件系统就是由普通微机光驱声卡音箱组成的，1990年2月，美国Byte杂志为“多媒体”作了一个不太严格的定义：“多媒体技术是电脑能够交互式处理诸如文字、声音、图像、动画、视频等多种媒体信息。”而现今的多媒体技术已使电脑更趋向于娱乐化、家电化，电脑的功能已从科学计算、文字处理等方面全面扩展到了影片欣赏、电视点播、电影互动、电子图书、可视电话、作曲、录像录音、照相摄影、美术创作和电脑游戏等领域。3