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数字媒体概论
Introduction to Digital Media from Art and Technolgy Aspects
绪论
数字媒体表达基础
媒体表现形式—文字
媒体表现形式—声音
媒体表现形式—视频
媒体表现形式—动画
数字媒体概论
本书从艺工交叉的视角，立足于数字媒体作为一个整体的学科，融合介绍数字媒体技术与数字媒体艺术的相关基础知识。
全书共9章，首先讲述了数字媒体表达的基本语言，随后从应用的角度重点介绍数字媒体的文字、图像、声音、视频、动画五大媒体表现形式，最后从整体的数字产品开发的实践和创业角度，解读典型艺工交叉的游戏、影像、装置、虚拟现实等方向综合作品的创作理念、艺术特点、艺工融合的方式以及组员之间的分工合作等。
目录
数字媒体的实施与
应用基础
媒体表现形式—图像
数字媒体的实践与创业
绪 论
1
第一章
随着计算机和网络技术的快速发展，个人计算机、移动设备、互联网的普及，多媒体多元化技术应运而生并快速发展。多媒体技术和应用不但广泛植入人类的日常生活之中，也促使许多传统产业革命性的改革发展。
本章首先介绍媒体的形态和内容，以及数字媒体的定义，接着介绍数字媒体的应用和历史演进，最后总结。
绪论
媒体通常分为两类：旧媒体（Old Media）和新媒体（New Media）。
它们主要的分界线就是互联网的诞生和广泛应用之后。
旧媒体是指互联网问世之前的传统媒体，包括印刷类的报纸、杂志、图书以及广播类的电视、电影、音乐。
新媒体是指利用计算机及网络技术改变传统媒体模式，以电子或数字的方式呈现和传播内容的媒体，新媒体通常会为用户提供一个交互的环境，让用户可以实时反馈和参与创作。这一类的新媒体包括在线的报纸和杂志、博客、社交网站等。
1.1 媒体的形态和内容
旧媒体可分为两类：平面媒体和电子媒体。
平面媒体主要包括印刷类媒体，如报纸、海报和非印刷类媒体，如霓虹灯广告。
电子媒体主要包括广播、电视、电影。
新媒体依据不同特性可分为网络新媒体、移动新媒体和新型电视媒体。
网络新媒体是以计算机平台为主的媒体，如电子邮件、实时通信、博客、网络文学、网络音乐、网络电视、网络电影等。
移动新媒体是以移动设备，如手机和平板电脑为主的媒体，如短信、报纸、杂志、电视、广播等应用。新型电视媒体则是以智能型电视或机顶盒为主的媒体。
1.1 媒体的形态和内容
旧媒体的大众传播方式为大范围、单向、中央控制。
新媒体改变了这种传统的大众传播方式，可以以人际传播、群体传播、互动传播等方式进行。由于新媒体中用户交互的特性，信息的传播者和接收者的身份不再有明显的差别，每个人都可能既是信息的制造者，又是信息的传播者，还可以是信息的接收者。
1.1 媒体的形态和内容
多媒体的定义为：通过数字处理设备开发、整合、传递文字、图像、声音、视频和动画的媒体组合。
数字处理装置是指使用数字信号进行运算、处理、储存的计算机装置，包括各种类型的计算机，如桌面计算机和笔记本电脑，以及移动设备如平板电脑和手机。
1.2 数字媒体的定义
个人计算机和手机不只是运算处理或通信的设备，也是一个整合3C（Computer计算机、Communication通信、Consumer消费电子）的产品。使用这些产品通过互联网不仅可以获得与显示不同类型的数字媒体信息，还可以使用设备内建的接口硬件，如数码相机和麦克风产生数字媒体信息。任何人都可以实时接收最新的新闻多样化的媒体信息，也可以充当新闻记者实时发布文字、图像、视频影片、录音等新闻信息。
1.2 数字媒体的定义
相较于传统媒体，数字媒体提供了更强大、更有弹性的用户交互功能。
第一种是虚拟现实（Virtual Reality），它利用计算机产生一个三维的仿真世界，为用户提供视觉和其他感观的沉浸式（Immersive）的环境和体验，让用户仿佛身临其境。
第二种是增强现实（Augment Reality），它在显示屏上把虚拟世界叠加在现实世界之上并进行互动。
第三种是混合现实（Mixed Reality），它结合了真实和虚拟世界，从而创造一个新的可视化环境，真实的实体和虚拟的对象共存并实时互动。
1.2 数字媒体的定义
数字媒体广泛应用于各个行业和领域，包括娱乐、艺术、教育、新闻、文化、工程、工业、数学研究、科学研究、医学、商业等。
1.3 数字媒体的应用
1. 娱乐和艺术
数字媒体广泛应用于娱乐产业，特别是在电视、电影、演唱会、游戏等的制作过程中。
近年来，国内外大量产出二维、三维动画片，如《西游记之大圣归来》、《大鱼海棠》、《玩具总动员》和《冰雪奇缘》等；电视动画系列片如《三国演义》、《喜羊羊与灰太狼》和《超智能足球》等。许多电影制作也大量采用多媒体特效，如《阿凡达》和《少年派的奇幻漂流》。
1.3 数字媒体的应用
在演唱会中使用全息投影（Holography），可以让不在现场的明星参与表演。交互式媒体也广泛应用在各种电玩游戏中。由于个人计算机和互联网的普及，大型多人在线游戏成为电玩游戏的新发展方向。
全息投影演唱会
虚拟现实电玩游戏
1.3 数字媒体的应用
2. 教育
多媒体教材不仅包括文字、图片、视频、动画，还提供了用户的交互功能，使学习过程更活泼、更有趣，学习也更有效果。
最新的寓教于乐（Edutainment）模式更是将教育和娱乐结合在一起，比如结合教学和游戏让用户在玩游戏时学习到某些知识。这个模式把原本枯燥无味的学习过程变得生动有趣，更能够被大众所接受。最新的多媒体教育模式更是导入虚拟现实和增强现实，使得学习更真实。
1.3 数字媒体的应用
这对一些需要实际操作的教学和训练课程来说是十分重要的。比如训练飞行员的飞行模拟机可以让飞行员选择在任何天气、任何机场进行飞行起降练习；医学院的学生可以透过多媒体虚拟现实的课程学习人体的结构而不需要实际解剖人体。
寓教于乐（Edutainment）
医学解剖
1.3 数字媒体的应用
3. 新闻和文化
数字媒体应用加上互联网完全颠覆了传统的新闻产业。
1.3 数字媒体的应用
4. 工程和工业
数字媒体广泛应用于工程和工业设计方面。
使用计算机进行二维和三维建模，用户可以直接设计产品的平面或立体设计图。
配合计算机仿真，可以直接测试产品的性能。
1.3 数字媒体的应用
通过虚拟现实、增强现实，在设计过程中，设计师可以在视觉上体验最后产品的效果，如图所示；在训练时更可以身临其境地操作产品。
虚拟现实产品展示
1.3 数字媒体的应用
5. 数学和科学研究
数字媒体应用促使数学和科学研究有创新突破性地发展。二维、三维建模加上可视化使枯燥的数学变得生动和容易理解；使以前只能依靠想象的物理模型展现在眼前；也使科学家能够更深入地探索物理现象，如图所示。
DNA三维模型
1.3 数字媒体的应用
5. 数学和科学研究
最近几年，大数据研究在全球引起一阵风潮。
多媒体可视化应用可以提供大数据研究视觉上的分析环境，大幅减少大数据的复杂度，如图所示。使用虚拟现实或增强现实，加上交互功能，科学家可以在视觉感知下操作数学和物理模型。
大数据可视化
1.3 数字媒体的应用
6. 医学
数字媒体在医学上的应用发展十分迅速。数字媒体除了在医学教学上大量应用以外，还广泛使用在许多不同的医疗项目中。使用有适应能力的多媒体，可以整合不同类型的信息，配合人工智能技术协助医生诊断分析病人的病情。使用多媒体应用可以系统、高效率地管理病人的病历记录，如用药历史、过敏状况、X光片、谈话录音等，如图所示。
多媒体病历记录
1.3 数字媒体的应用
另一项非常有用的数字媒体应用是手术仿真。一般在手术之前，医生和手术团队会收集病人所有的相关数据，进行分析，再模拟手术过程，以确保顺利完成手术。
使用计算机建构的三维图像配合交互功能，手术团队便可以模拟实际的手术的过程，如图所示。再采用虚拟现实和增强现实，更可以身临其境地模拟手术。
虚拟现实手术模拟
1.3 数字媒体的应用
6. 商业
在商业用途上，数字媒体应用最广泛的是广告业务。
传统广告通常采用单一的平面设计，如印刷海报、路边广告牌和电视影片。
数字媒体广告则可以整合多样化的媒体元素，包括文字、图像、声音、视频和动画，以交互的方式传播给大众。
1.3 数字媒体的应用
例如，要采购家具，可以查阅家具目录，通过计算机设备和多媒体应用软件査询家具的详细数据，也可以预先观看家具放置在家中的图像，以协助客户做决定。
家具细节显示
家具布局显示
1.4 数字媒体的历史演进
数字媒体的演进大致可分为3个阶段：想象期、成熟期和生活化期。
想象期是指在计算机技术成熟之前，一些有远见、有前瞻性的人对于未来数字媒体的预言和期望。
成熟期是指从个人计算机和网络的萌芽到普及化期间，多媒体技术和应用的发展。
生活化期则是指随着个人移动设备和互联网的快速发展，数字媒体应用广泛植入人类的日常生活中。
1.4 数字媒体的历史演进
1. 想象期
1843年Ada Byron最早提出数字媒体概念，她预测将来可以使用由Charles Babbage提出的机械式计算机概念来编曲和画图。
到了1914年，Winsor McCay介绍了由10,300张图片组成的第一部动画片《Gertie the Dinosaur》。
1915年，Max Fleischer发明了转描机（Rotoscoping）技术，用来追踪描绘人或动物的实际动作。
1928年，迪士尼推出第一部同步发音的动画片《Steamboat Willie》。
1.4 数字媒体的历史演进
1936年，Alan Turing提出了通用图灵机（Universal Turing Machine）的概念，它也奠定了今天计算机的基石。
1940年，Dorothy Kunhardt介绍了一本儿童图书《Pat the Bunny》，她在书中加入了数字媒体元素以及交互功能来吸引读者。
1945年，Vannevar Bush在Atlantic Monthly月刊中发表了一篇名为《As We May Think》的文章。文章中提出一个信息管理系统Memex，包含微胶片、显示屏、相机、录音机和一些控制设备，可以管理许多不同的媒体信息。在这篇和延续的文章中，还预测了许多未来的技术，如超文本、个人计算机、语音识别、专家系统、在线百科全书和互联网。这些预测对于今天的计算机、网络、多媒体的发展有非常深远的影响。
1.4 数字媒体的历史演进
1960年初，斯坦福研究中心的Douglas Engebart开发出On Line System ( NLS)，它是第一个使用超文本、鼠标、显示屏、窗口和应用软件的系统，也开启了现代计算机图形应用之门。
1963年，Ivan Southerland设计出一个计算机程序Sketchpad，它包括的图形用户接口，是对计算机图形设计的重大的突破，也指明了计算机绘图辅助应用软件的发展方向。
1966年，Ivan Sutherland发明了头戴式显示器，让用户在视觉上可以沉浸在三维的模拟环境中。
1967年，Ted Nelson 发明了超文本（Hypertext）这个名词，配合他的研发计划Project Xanadu，也为大众免费提供应用软件，让使用者可以同时运行平行的文件。
1.4 数字媒体的历史演进
1970年初，Alan Kay 和 Adele Goldberg 推出多媒体桌上计算机先驱的原型 Dynabook，能够通过一台个人计算机合成处理文宇、声音、相片和动画等媒体数据。他们同时发展出面向型程序语言 Smalltalk，这也开启了图形用户接口的开发之路。同一时期，Scott Fisher 推出了一个替代旅游的方式：用交互式视频，通过视觉观看，身临其境般地浏览美国科罗拉多州的阿斯彭山区的景观。这个方法也引导出今天的虚拟现实。
1972年，Atari 公司推出了第一个商业游戏机 Magnavox Odyssey 和游戏 PONG。1974年英特尔公司推出了8080微处理器，与此同时， MITS公司也推出第一台个人计算机 Altair 8800。
1.4 数字媒体的历史演进
2. 成熟期
1975年，比尔·盖兹（Bill Gates）成立了最早期的软件公司微软公司（Microsoft）。同时乔布斯（Steve Jobs）和伙伴沃兹尼亚克（Steve Wozniak）也成立了苹果公司（Apple），并在1977年推出了第一部彩色显示的计算机 Apple II。
1977年，Myron Krueger 尝试使用计算机作为交互艺术的工具。
1979年， Richard Bolt 创造出一个空间信息管理系统（Spatial Data Management），可以操作处理不同的媒体信息，如声音、图像等。随后和麻省理工学院的 Arch-MAC 研究团队合作，推出了第一个可以在三维虚拟环境中运行不同媒体元素的超媒体（Hypermedia）系统 dataland。
1.4 数字媒体的历史演进
1980年初，IBM 推出了第一台以 MS-DOS 操作系统为主的个人计算机（PC）。1983年，推出了光盘或激光唱片（Compact Disc，CD）的技术。
1984年，苹果推出第一台配备图形用户接口和鼠标的计算机麦金塔（Macintosh）。1985年，Commodore Amiga 推出了第一台结合了图像、声音、视频的真正多媒体计算机。
1988年，推出了第一个多媒体创作编辑软件 Macromedia Director。
1991年，Tim Berners-Lee 介绍了第一个网页浏览器的标准 HTTP 和 HTML。同年也推出了 MP3 的数字音频的压缩格式。
1.4 数字媒体的历史演进
1992年，推出了一个叫作Mudding 的以文字为主的虚拟现实环境，造成了一时的轰动。这些应用软件，如Dungeon 和 LambdaM00，允许多个用户通过互联网实时运行同一个共享数据库，进行多个用户的交互沟通。
1993年，Sandin、DeFanti和Cruz-Neira 共同构建了一个结合互动、计算机生成图像和三维音响空间的环境CAVE（Cave Automatic Virtual Environment），用户即使不戴头戴式设备也能够体验虚拟的环境。
1993年，Broderbund 公司推出第一个交互式计算机游戏 Myst。
1995年，皮克斯（Pixar）和迪士尼联合推出第一部数字动画剧情片《玩具总动员》（Toy Story），这部77分钟的动画片总共花了4年时间制作完成。
1.4 数字媒体的历史演进
3. 生活化期
1994-1996年，数码相机逐渐普及，苹果推出的 QuickTake 是第一台数码相机，随后 Kodak、Casio和 Sony 相继推出它们的数码相机。
1995年，DVD播放器和计算机应用DVD光盘的最后规格终于定案。
2000年，Sony 推出了 Play Station 2 游戏机。
2001年梦工厂（DreamWorks）推出动画片《怪物史莱克》（Shrek），这部动画片动用了275位专业人员花了三年才完成，包括艺术家、动画师以及工程师。同年百度成立，今天是最大的中文搜索引擎。
2001年，乔布斯推出了震惊世界的音乐播放器 iPod 以及音乐采购平台 iTunes。
1.4 数字媒体的历史演进
2003年， Linden Research 公司推出了一个以互联网为主的虚拟世界游戏 Second Life。
2004年脸书公司（Facebook）成立，今天已经是最大的社交网站之一。
2005年， YouTube推出颠覆了传统的视频制作和播放过程，视频可以上传到网站，然后让大众共享观赏，这也造就了许许多多的业余视频制作人和业余记者。
2006年，任天堂（Nintendo）推出了使用无线控制器的游戏机 Wii，为用户提供了全新的三维空间的感知经验。同年优酷也推出了中国的视频网站。
2007年，谷歌（Google）推出了360。街景的地图功能 Street View。同年苹果的乔布斯推出了第一部3C智能型手机 iPhone。除此之外，亚马逊公司（Amazon）也推出了阅读机 Kindle eReader，可以让读者上网搜索、下载、浏览图书和杂志。
1.4 数字媒体的历史演进
2008年，谷歌和开放手机联盟（Open Handset Alliance）联手推出安卓（Android）移动操作系统，今天成为最为广泛使用的智能型手机平台。
2009年，Fujifilm 公司推出了立体镜头数码相机，可以产生三维的视觉感知。
2010年，苹果推出了平板计算机 iPad 以及电子书 iBooks。
2012年，微软推出了平板计算机Surface。近几年比较瞩目的新兴技术有三维打印技术、虚拟现实、增强现实和混合现实等方面的应用，读者在未来应该留意这些技术及应用的发展。
1.5 数字媒体产业
数字媒体是以数字技术为主要技术支持，相对于传统媒体而言的新型媒体。
数字媒体产业是在信息产业、互联网产业、电信产业等新兴技术产业发展的基础上，结合内容产业、大众媒体产业等传统文化产业，形成的一个综合的产业。
因此，数字媒体产业就不可避免地延续了各个相关产业的特点。
数字媒体产业一方面是在其他产业发展基础上形成的后续产业，因此，数字媒体产业的发展严重依托于其他产业的发展状况。
1.5 数字媒体产业
另一方面，数字媒体产业的发展也影响了其他产业和社会文化的方方面面。
例如，一部电视剧或一部电影，甚至是网民的博客和播客中宣扬的文化内涵和承载的道德伦理，对社会舆论、社会文化的形成都会产生一定的作用。
长此以往，当数字媒体产业中的某一种思想形成潮流后，甚至会对整个民族，尤其是青少年群体的价值观、人生观、世界观产生影响。
1.5 数字媒体产业
数字媒体由于多样的传播渠道和全新的整合可能性，使其具有极大的空间构建新的产业链条，或对原有产业链进行彻底重组。在发展过程中，不乏新的并且行之有效的商业模式。
互联网的开放性引入了众多的生态群体，以及由技术革新不断带来产业重组机会，使得行业创新者、先行者有可能借助互联网和数字媒体的新形式。
小结
数字媒体的定义为：通过数字处理设备开发、整合、传递文字、图像、声音、视频和动画的媒体组合。数字媒体现已广泛应用于各个领域，也深深地植入人类的日常生活之中。
在电子产业、计算机产业、网络产业、电子商务产业之后，数字媒体也逐渐成为下一个明星产业。
思考习题
1、新媒体时代对数字媒体产业有什影响？会如何影响人类的生活？

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