网络多媒体技术(西电版)第1章-概论课件.ppt

1 1第1章 概 论1.1 网络多媒体技术的基本概念网络多媒体技术的基本概念1.2 多媒体通信多媒体通信1.3 多媒体通信网络多媒体通信网络1.4 网络多媒体技术的应用网络多媒体技术的应用1.5 本章小结本章小结思考练习题思考练习题2 221世纪人类已经进入信息化社会，科学技术的飞速发展使信息社会发生着日新月异的变化，人类许多古老的梦想正在逐渐变为现实。网络多媒体技术正是现代科技的最新成就之一，它的开发与应用，使计算机一改过去单一的人机界面，而是集声音、文字、图像于一体，使用户置身于多种媒体协同工作的环境中。网络多媒体技术打破了传统的单一媒体通信方式和单一电信业务的通信系统格局，是未来通信发展的方向之一，有着巨大的发展空间。网络多媒体技术的应用对人类的生产、工作及生活方式产生了巨大的影响，使人类进入到一个前所未有的新时代。本章主要介绍网络多媒体技术的基本概念、多媒体通信、多媒体通信网络以及网络多媒体技术的应用等内容。3 3网络多媒体技术作为一门综合技术，涉及许多概念。本节通过解释一些相关的重要概念，来使读者初步认识网络多媒体技术。1.1 网络多媒体技术的基本概念网络多媒体技术的基本概念4 41.1.1 媒体媒体媒体是指信息传递和存储的最基本的技术和手段，即信息的载体。媒体的英文是medium，复数是media。根据原CCITT(国际电报电话咨询委员会)的定义，媒体可划分为以下五大类。1.感觉媒体感觉媒体(Perception Medium)感觉媒体是指人类通过其感觉器官，如听觉、视觉、嗅觉、味觉和触觉器官等直接产生感觉(感知信息内容)的一类媒体，这类媒体包括声音、文字、图像、气味和冷、热等。5 52.表示媒体表示媒体(Representation Medium)表示媒体是指用于数据交换的编码表示，这类媒体包括图像编码、文本编码、声音编码等。其目的是有效地加工、处理、存储和传输感觉媒体。6 63.显示媒体显示媒体(Presentation Medium)显示媒体是指进行信息输入和输出的媒体。输入媒体包括键盘、鼠标、摄像头、话筒、扫描仪、触摸屏等，输出媒体包括显示器、打印机和扬声器等。7 74.存储媒体存储媒体(Storage Medium)存储媒体是指进行信息存储的媒体。这类媒体包括硬盘、光盘、软盘、磁带、ROM、RAM等。8 85.传输媒体传输媒体(Transmission Medium)传输媒体是指承载信息并将信息进行传输的媒体。这类媒体包括双绞线、同轴电缆、光缆和无线链路等。9 91.1.2 常见的媒体类型常见的媒体类型1.文本文本文本包含符号、符号的字体、符号的尺寸、符号的格式与色彩，以及在数据传送和操作管理中的符号编码等。目前，文本主要的国际标准和工业标准包括ISO646、ISO10646、T.101、ASCII以及GB2312等。10 102.图形图形图形是指从点、线、面到三维空间的黑白或彩色几何图。它一般由图形编辑器或程序产生，也常被称做计算机图形。计算机对图形文件进行存储时，实际上存储的是绘图指令和相关绘图参数。图形的优点是可以实现无级放大，不会失真，且占用的存储空间小；缺点是颜色不丰富，描述复杂图形比较困难。目前，图形编码主要的国际标准和工业标准包括T.101、T.150、ISO8632以及ISO7942等。11 113.图像图像图像是指由像素点阵组成的画面。它包括扫描静态图像和合成静态图像。扫描静态图像通过扫描仪、模/数转换装置或数字相机等捕捉；合成静态图像由计算机辅助创建或生成，即通过程序、屏幕截取等生成。图像文件存储的是像素点阵值，在文件格式中没有任何结构信息。图像编码主要的国际标准有JBIG、JPEG以及JPEG2000。12 124.视频与动画视频与动画视频与动画利用人眼的视觉暂留特性，快速播放一连串静态图像(图形)，在人的视觉上产生平滑流畅的动态效果。关于视频与动画，主要有以下几个基本概念：帧：是一个完整且独立的窗口视图，作为要播放的视图序列的一个组成部分。它可能占据整个屏幕，也可能只占据屏幕的一部分。帧速率：每秒播放的帧数。13 13 视频：以位图形式存储，需要较大的存储容量，分为捕捉运动视频与合成运动视频。前者是通过普通摄像机与模/数转换装置、数字摄像机等捕捉的；后者是由计算机辅助创建，即通过程序、屏幕截取等生成的。动画：是运动图形，它存储对象及其时空关系，因此带有语义信息，在播放时需要通过计算才能生成相应的视图。它通常是通过动画制作工具或程序生成的。运动图像的数据量很大，通常都要经过压缩才能进行传输或存储，其压缩标准种类繁多，目前主要包括H.261、H.263、H.264、MPEG系列标准等。14 145.声音声音声音指在听觉范围内的语音、音乐、噪声等音频信息。语音编码标准大部分由ITU-T提出，主要包括G.711、G.723、G.729等。15 151.1.3 多媒体与多媒体技术多媒体与多媒体技术1.多媒体多媒体多媒体是融合两种或者两种以上媒体元素的信息交流和传播媒体。多媒体元素指多媒体应用中可显示给用户的媒体组成，目前主要包含文本、图形、图像、声音、动画和视频图像等媒体元素。多媒体具有如下4个主要的特点：16 16(1)信息量巨大。信息量巨大表现在信息的存储量以及传输量上。例如，640480像素、256色彩色照片的存储量为0.3 MB；CD双声道的声音每秒的存储量为1.4 MB；广播质量的数字视频码率约为216 MB/s；高清晰电视数字视频码率在1.2 Gb/s以上。(2)数据类型具有多样性与复合性。多媒体数据包括文本、图形、图像、声音和动画等，而且还具有不同的格式、色彩、质量等。媒体信息具有多样化和多维化，通常不局限于单一媒体元素，而是多种媒体元素的有机组合，从而能够更好地丰富和表现信息。17 17(3)数据类型间的区别较大。不同媒体间的存储量差别较大；不同媒体间的内容与格式不一，相应的内容管理、处理方法和解释方法也不同。(4)数据处理复杂。为了能够有效地对多媒体信息进行存储和在网络中进行传输，必须对多媒体信息进行有效处理。数据压缩和解压缩技术、语音识别、多媒体信息检索、虚拟现实等处理技术都是多媒体研究中的重要课题。18 182.多媒体技术多媒体技术在多媒体技术发展的这十几年间，人们一直试图通过一个准确的定义来描述多媒体技术。但由于多媒体技术是一种融合技术，其中的计算机、彩色电视和通信技术具有复杂性和多样性，由此融合起来而产生的多媒体技术，其覆盖面更宽，技术更复杂，很难一言以蔽之。结果是人们从各自的角度出发，根据各自的研究方向给出了不同的多媒体技术的定义。目前公认比较准确的概念是由Lippincott和Robinson于1990年2月在Byte杂志上发表的两篇文章中给出的“多媒体技术”的定义：19 19多媒体技术就是计算机交互式综合处理多媒体信息文本、图形、图像和声音，使多种信息建立逻辑连接，集成为一个系统并具有交互性的技术。简而言之，多媒体技术就是计算机综合处理声、文、图等信息的技术，具有集成性、实时性和交互性的特点。多媒体技术最简单的表现形式就是多媒体计算机。多媒体计算机相对于普通计算机的一个根本不同点在于，在多媒体计算机中增加了对活动图像(包括伴音在内)的处理、存储和显示的能力，其硬件配以声卡、视频采集卡等。其主要特征体现在它能够有效地对电视图像数据进行实时的压缩和解压缩，并能使在时间上有相关性的多种媒体保持同步。2020通常将数字化的活动图像信息存储在数据库中，但当数据库与用户多媒体计算机分开时，用户就需要通过通信网络调用远处数据库中的图像信号和伴音信号，这样，多媒体技术便延伸至通信领域，多媒体通信技术应运而生。21 211.1.4 超文本与超媒体技术超文本与超媒体技术1.超文本超文本1965年，TedNelson提出了“超文本”这个术语，而且开始在计算机上实现这个想法。超文本是一种按信息之间的关系非线性地存储、组织、管理和浏览信息的计算机技术。超文本技术与传统计算机技术的区别在于，它不仅注重所要管理的信息，更注重信息间关系的建立和表示。超文本为计算机与人的交流提供了一种新的、更符合人的习惯的方式。超文本的结构形式非常类似于人类的联想记忆结构。人类大脑的记忆结构是一种网状结构，且不同概念之间以联想的方式连接起来。2222虽然我们对具体的客观对象有相同的概念，但由于每个人有不同的教育背景和文化基础，在不同的时间地点环境下，产生联想的结果是千差万别的，这种联想的方式表明了信息在大脑中的结构形式是互联的网状结构且具有动态特性。比如，人们从“太阳”可以联想到月亮、宇宙、草原、大海、森林等。对于这种互联的网状结构，用一般的文本管理方法是无法进行管理的，需要采用一种比文本更高级的信息管理技术，这就是超文本技术。超文本技术充分利用了计算机技术和网络技术，使信息之间的联系范围扩展到网络世界的众多媒体，涉及海量的信息且传输速度极高。2323构成超文本的节点和链可以动态地改变，各个节点中的信息可以进行更新，还可以在超文本结构中加入新的节点和链，形成新的关系和新的组织结构。图1-1为一完整的小型超文本结构。由图中可以看出，超文本结构是由若干内部互联的文本信息块(或其他信息)组成的，这些信息块可以是计算机的若干屏、若干窗口、文件信息或更小的信息单元。这样的信息单元就是超文本结构的一个节点。每个节点不论大小，都会有若干指向其他节点或由其他节点指向该节点的指针，这些指针被称为链。2424链的数量通常事先不固定。超文本中的链通常连接的是节点中有关联的某个词或词组而不是整个节点。当用户用鼠标点击该词或词组时就会激活这条链，从而迁移到目的节点。2525上面的超文本结构也被称为Web，此超文本结构是由一些节点和链组成的一个信息网络。若读者从A文本开始阅读，其阅读的路径不是单一的，共有三条路径可供选择：到B、到E、到F。从其他文本进行阅读的顺序也不是单一的。上面的例子说明，在超文本结构中，任意两个节点间有多条不同的路径，读者可以按照自己的需要来选择最终的阅读路径。这就要求超文本的制作者要事先为读者建立一系列可供选择的路径，而不能只建立单一的路径。读者在这样的信息网络中浏览，不仅强调浏览，更为重要的是可以主动地来选择阅读的顺序。2626图1-1 小型超文本结构2727世界上第一个实用的超文本系统是美国布朗大学在1967年为研究及教学而开发的“超文本编辑系统(Hypertext Editing System)”。从1985年以后，超文本在实用化方面取得了很大进步，开始广泛地应用到各种信息系统。例如：1985年JanetWalker研制出了“符号文献检测器(Sy MBolics Document Examiner)”；1985年布朗大学推出了Intermedia系统，在Macintosh上运行；1986年OWL(办公工作站有限公司)引入Guide，这是第一个广泛应用的超文本；1987年Xerox公司推出了Notecards，它有一个良好的浏览工具，含有一个层次系统和组织复杂的Notecard网络，还提供了用于网络的组织以及用于显示和管理的一组工具；28281987年美国苹果公司在Macintosh微机上推出了Hyper Card软件，这是一个十分形象的集图、文、声为一体的超文本系统；1991年美国Asymetrix公司推出Tool Book系统；1990年位于日内瓦的欧洲量子物理实验室CERN的物理学家和工程师为了与其他协作机构探讨最新学术研究成果而建立的运行于Internet网络的)系统开始流行，成为当前最重要的网络多媒体信息管理系统，全面影响着人类的生活与工作方式。2929与此同时，超文本的学术理论研究也日益受到重视。1987年ACM超文本专题讨论会(Hypertext87Workshop)在北卡罗来纳大学召开；1989年第一次超文本公开会议在英国约克郡召开；1990年第一届欧洲超文本会议(ECOH)在法国Inria召开。这些活动都成了系列性会议而被延续下来，这标志着超文本技术的进一步成熟。同时，ISO等国际组织也制定了超文本方面的标准，推动其商业化的快速发展，并得到越来越广泛的应用。30302.超媒体超媒体超文本是一种以节点为单位的信息管理技术，节点可以是信息块、某一字符文本集合、信息空间中的某个区域。节点的大小不固定，节点之间用链进行连接，形成网状结构，完成信息的组织，形成非线性文本结构。随着计算机技术和多媒体技术的不断发展，节点中的数据已经不仅仅限于早期超文本的文本形式了，节点可以是图形、图像、动画、音频、视频等，甚至是它们的组合，进而形成了超媒体。超媒体意指多媒体超文本(MultimediaHypertext)，即以多媒体的方式呈现相关文件信息。31 31超文本/超媒体技术的出现，为实现有效的多媒体信息综合管理带来了希望。尤其在Internet飞速发展的今天，超文本/超媒体技术已经成为Internet上信息检索的核心技术。32321.2.1 多媒体通信概述多媒体通信概述多媒体通信主要研究多媒体数据的表示、存储、恢复和传输，是计算机、通信和多媒体技术的融合，目前它已经成为通信的主要方式之一。多媒体通信技术的发展打破了传统的单一媒体通信方式和单一电信业务的通信系统格局，反映了通信向高层次发展的一种趋势。1.2 多媒体通信多媒体通信3333多媒体通信技术是多媒体技术、计算机技术、通信技术和网络技术等相互结合和发展的产物。在物理结构上，由若干个多媒体通信终端、多媒体服务器经过通信网络连接在一起构成的系统，就是多媒体通信系统。在计算机领域，人们也将该系统称为分布式多媒体系统。多媒体通信系统必须同时兼有多媒体的集成性、计算机的交互性、通信的同步性三个主要特征。34341.集成性集成性多媒体通信系统能够处理、存储和传输多种表示媒体，并能捕获并显示多种感觉媒体，因此多媒体通信系统集成了多种编/译码器和多种感觉媒体的显示方式，能与多种传输媒体接口，并且能与多种存储媒体进行通信。35352.交互性交互性多媒体通信终端的用户在与系统通信的全过程中具有完备的交互控制能力，这是多媒体通信系统的一个重要特征，也是区别多媒体通信系统与非多媒体通信系统的一个主要准则。例如，在数字电视广播系统中，数字电视机能够处理与传输多种表示媒体，也能够显示多种感觉媒体，但用户只能通过切换频道来选择节目，不能对播放的全过程进行有效的选择控制，不能做到想看就看、想暂停就暂停，因此数字电视广播系统不是多媒体通信系统。而在视频点播(VOD)中，用户可以根据需要收看节目，可以对播放的全过程进行控制，所以视频点播属于多媒体通信系统。36363.同步性同步性同步性是指在多媒体通信终端上所显示的文字、声音和图像是以时空同步方式工作的。同步性决定了一个系统是多媒体系统还是多种媒体系统，二者的含义完全不同。多种媒体是各种媒体的总称，例如图像、文本和声音等，它们中的任何一种都不是多媒体，只有将它们融合为一体，使它们具有时空上的同步关系，这才是多媒体。同步性也是多媒体通信系统中最难解决的技术问题之一。37371.2.2 多媒体通信中的关键技术多媒体通信中的关键技术多媒体通信技术是一门跨学科技术，它涉及的关键技术有多种，下面分别对这些技术作简单介绍，其中某些内容也是本书部分章节讨论的主题。38381.多媒体数据压缩技术多媒体数据压缩技术多媒体信息数字化后的数据量非常巨大，尤其是视频信号，数据量更大。例如，一路以分量编码的数字电视信号，数据率可达216 MB/s，存储1小时这样的电视节目需要近80GB的存储空间，而要实现远距离传送，则需要占用108216 MHz的信道带宽。显然，对于现有的传输信道和存储媒体来说，其成本十分昂贵。为节省存储空间，充分利用有限的信道容量传输更多的多媒体信息，必须对多媒体数据进行压缩。3939目前，在视频图像信息的压缩方面已经取得了很大的进展，这主要归功于计算机处理能力的增强和图像压缩算法的改善。有关图像压缩编码的国际标准主要有JPEG、H.261、H.263、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等。JPEG标准是由ISO联合摄影专家组(Joint Picture Expert Group)于1991年提出的用于压缩单帧彩色图像的静止图像压缩编码标准。H.261是由ITU-T第15研究组为在窄带综合业务数字网(N-ISDN)上开展速率为p64 kb/s的双向声像业务(例如可视电话、视频会议)而制定的全彩色实时视频图像压缩标准。H.263是由ITU-T制定的低比特率视频图像编码标准，用于提供在30 kb/s左右速率下的可接受质量的视频信号。4040MPEG标准是由ISO活动图像专家组(MPEG)制定的一系列运动图像压缩标准。有关音频信号的压缩编码技术基本上与图像压缩编码技术相同，不同之处在于图像信号是二维信号，而音频信号是一维信号,相比较而言，音频数据压缩难度较低。在多媒体技术中涉及的声音压缩编码的国际标准主要有ITU-T的G.711、G.721、G.722、G.728、G.729、G.723.1以及MPEG-1音频编码标准(ISO11172-3)、MPEG-2音频编码标准(ISO13818-3)和AC3音频编码等。41 412.多媒体通信终端技术多媒体通信终端技术多媒体通信终端是能够集成多种媒体数据，通过同步机制将多媒体数据呈现给用户，具有交互功能的新型通信终端，是多媒体通信系统的重要组成部分。随着多媒体通信技术的发展，已经开发出一系列多媒体通信终端的相关标准和设备，它们又反过来促进多媒体通信的发展。目前多媒体终端有H.320终端、H.323终端、SIP终端以及基于PC的软终端等。42423.多媒体通信网络技术多媒体通信网络技术能够满足多媒体应用需要的通信网络必须具有高带宽、可提供服务质量的保证、实现媒体同步等特点。首先，网络必须有足够高的带宽以满足多媒体通信中的海量数据传输，并确保用户与网络之间交互的实时性；其次，网络应提供服务质量的保证，从而能够满足多媒体通信的实时性和可靠性的要求；最后，网络必须满足媒体同步的要求，包括媒体间同步和媒体内同步。由于多媒体信息具有时空上的约束关系，例如图像及其伴音的同步，因此要求多媒体通信网络应能正确反映媒体之间的这种约束关系。4343在多媒体通信发展初期，人们尝试着用已有的各种通信网络(包括PSTN、ISDN、B-ISDN、有线电视网、Internet)作为多媒体通信的支撑网络。每一种网络均是为传送特定的媒体而建设的，在提供多媒体通信业务上各具特点，同时也存在一些问题。随着大量多媒体业务的涌现，已有的各种网络显然无法满足人们的需求。为了满足人们对多媒体通信业务不断发展的要求，世界各国均在研究如何建立一个适合多媒体通信的综合网络以及如何从现有的网络演进，实现多业务网络，为人们提供服务。4444以软交换为核心的NGN网络为多媒体通信应用开辟了更广阔的空间。NGN网络所涉及的内容十分广泛，几乎涵盖了所有新一代的网络技术，形成了基于统一协议的由业务驱动的分组网络。它采用开放式体系结构来实现分布式的通信和管理。电信网络向NGN过渡将成为必然趋势，这是众多标准化组织研究的重点，也是各大运营商和设备厂商讨论的热点。45454.多媒体信息存储技术多媒体信息存储技术多媒体信息对存储设备提出了很高的要求，既要保证存储设备的存储容量足够大，还要保证存储设备的速度足够快，带宽足够宽。通常使用的存储设备包括硬盘、光盘、磁带等。磁带是以磁记录方式来存储数据的，它适用于需要大容量的数据存储，但对数据读取速度要求不是很高的某些应用，主要用于对重要数据的备份。光盘则以光学介质来存储信息。光盘的种类很多，例如CD-ROM、CD-R、CD-WR、DVD、DVD-RAM等。4646硬盘及磁盘阵列则具有更快速的数据读取速度。虽然硬盘的存取速度已经得到了很大提高，但仍然满足不了处理器的要求。为了解决这个问题，人们采取了多种措施，其中一种就是由美国加州大学伯克利分校的D.A.Patterson教授于1988年提出的廉价冗余磁盘阵列(Redundant ArrayofInexpensive Disks，RAID)。RAID将普通SCSI硬盘组成一个磁盘阵列，采用并行读写操作来提高存储系统的存取速度，并且通过镜像、奇偶校验等措施提高系统的可靠性。为了进一步提高数据的读取速度，同时获得大容量的存储，存储区域网络(StorageAreaNetwork，SAN)技术应运而生。4747SAN是一种新型网络，由磁盘阵列连接光纤通道组成，以数据存储为中心，采用可伸缩的网络拓扑结构，利用光纤通道有效地传送数据，将数据存储管理集中在相对独立的存储区域网内。SAN极大地扩展了服务器和存储设备之间的距离，拥有几乎无限的存储容量以及高速的存储，真正实现了高速共享存储的目标，满足了多媒体应用的需求。48485.多媒体数据库及其检索技术多媒体数据库及其检索技术随着多媒体数据在Internet、CAD(Computer Aided Design，计算机辅助设计)系统和各种企事业信息系统中被越来越多地使用，用户不仅要存取常规的数字、文本数据，还要存取声音、图形、图像等多媒体数据。传统的常规关系型数据库管理系统可以管理多媒体数据。但从20世纪70年代开始，人们将目光集中在基于图像内容的查询上，即通过人工输入图像的各种属性建立图像的元数据库来支持查询，由此开展图像数据库的研究。4949但是随着多媒体技术的发展，由于图像和其他多媒体数据越来越多，对数据库容量要求也越来越大，此时以传统的数据库管理系统管理多媒体数据的方法逐渐暴露出了它的局限性，基于内容的多媒体信息检索研究方案也应运而生。目前，基于内容的多媒体检索在国内外尚处于研究、探索阶段，诸如算法处理速度慢、漏检误检率高、检索效果无评价标准等都是未来需要研究的问题。毫无疑问，随着多媒体内容的增多和存储技术的提高，对基于内容的多媒体检索的需求将更加迫切。50506.多媒体数据的分布式处理技术多媒体数据的分布式处理技术随着多媒体应用在Internet上的广泛开展，其应用环境由原来的单机系统转变为地理上和功能上分散的系统，需要由网络将它们互联起来共同完成对数据的一系列处理过程，从而构成了分布式多媒体系统。分布式多媒体系统涉及了计算机领域和通信领域的多种技术，包括数据压缩技术、通信网络技术、多媒体同步技术等，并需考虑如何实现分布式多媒体系统的QoS保证，在分布式环境下的操作系统如何处理多媒体数据，媒体服务器如何存储、捕获并发布多媒体信息等问题，与这些问题相关的技术复杂而多样，目前仍存在大量技术问题亟待解决。51 51流媒体技术也是一种分布式多媒体技术，它主要解决了在多媒体数据流传输过程中所占带宽宽、用户下载数据等待时间长的问题。为了提高流媒体系统的效率，提出了流媒体的调度技术、流媒体的拥塞控制技术、代理服务器及缓存技术等。在互联网迅速发展的时代，流媒体技术也日新月异，它的发展必然给人们的生活带来深远影响。52521.2.3 多媒体通信的发展趋势多媒体通信的发展趋势20世纪80年代初，欧美及日本的一些计算机公司开始多媒体技术的研究，并将该技术应用于PC机，即产生了多媒体计算机。同时，这些公司也建立了基于局域网的多媒体通信系统，如美国Xerox公司建立的Etherphone系统，为最早的多媒体通信系统。进入20世纪90年代，随着社会信息化进程的推进，一方面人们对多媒体的需求日益增长；另一方面，多媒体通信也成为现代运营商以及企业新的利润增长点。我们从下面三个方面讨论多媒体通信的发展趋势。53531.国际标准方面国际标准方面从国际标准方面来看，初期的多媒体通信系统是基于面向连接的H.320协议，随着协议标准的进展，框架性协议转向基于IP包交换的H.323协议和SIP协议。目前，随着软交换以及NGN技术的推进，基于SIP协议的多媒体通信系统以及融入到NGN的多媒体通信系统日益受到重视，相关标准与框架正在推进中。在多媒体压缩编码标准方面，标准化进程也很快。两大国际标准化组织(ITU-T和ISO-MPEG)相继推出了一系列的图像视频压缩编码标准。它们联合成立的视频专家组(JVT)推出了视频压缩标准H.264。5454由于H.264中加入了数据分区、数据恢复和差错隐藏技术，因此能够在网络条件不是很好的情况下得到较好的图像质量。另外，MPEG系列在MPEG-7等方面的推进也十分引人关注。55552.网络平台方面网络平台方面多媒体通信系统协议从H.320标准发展到H.323标准以及SIP标准，从网络的角度看，是从专用网发展到IP网以及NGN，从电路交换的网络发展到分组包交换和软交换的网络。对此，网络平台应提供视频、音频和数据的完整解决方案，系统管理的一致性以及系统操作的方便性等。56563.应用平台与业务方面应用平台与业务方面从应用平台与业务方面来看，多媒体通信要求系统能够具备良好的互通性，具有支持不同的音频、视频协议，不同的速率，不同的帧频，不同网络接口的能力和个性化业务的能力。5757多媒体通信网络是多媒体信息传输的载体。多媒体通信对信息的传输和交换都提出了更高的要求，网络的带宽、交换方式及通信协议都将直接影响多媒体通信业务的质量。1.3 多媒体通信网络多媒体通信网络58581.3.1 多媒体应用对网络的要求多媒体应用对网络的要求由于多媒体通信具有集成、同步、实时、交互等特点，而且传输和处理的数据量又特别庞大，这就决定了多媒体通信对网络环境有特殊的要求。在多媒体通信系统中，在网络上运行的不再是单一的媒体，而是多种媒体综合而成的一种复杂的数据流。在这些媒体中，有速率低至几百比特的文本信息，也可能有速率高达数百兆比特的高清晰度电视信息。要处理好速率相差如此悬殊的信息，就要求网络对信息不但具有高速传输能力，还要具有高效综合能力，因此，我们可以从以下两个方面考虑多媒体应用对网络的要求。59591.通信量的要求通信量的要求通信量的要求包括传输带宽、延时和可靠性，具体依赖于媒体数据的种类、数量和用户所要求的质量。为了满足多媒体应用的通信量要求，数据传输期间必须进行资源控制和管理。利用资源管理机制建立传输数据和可供利用的各种资源之间的关系，参与通信的所有节点网络节点、终端系统和中心都必须知道有关资源需求的信息，并创建一些状态来表示连接已经建立，确保视听数据的传输。而未来的多媒体通信网络必须组织成支持海量信息流动、混合服务以及多种通信量的模式，还必须快速适应不断变化的通信量状况。60602.功能的要求功能的要求功能方面要求网络必须具备多播(multicast)和定义单向流协调集的能力，支持特定应用的要求。例如，视频会议经常需要多播服务，但交互式电视(ITV)要求点对点服务，且下行流(视频服务器到用户)与上行流(用户到视频服务器)要求不对称带宽。61 611.3.2 多媒体通信网络的特征多媒体通信网络的特征1.信息的集成性和综合性信息的集成性和综合性信息的集成性和综合性是指能够将各种表示媒体信息(如数据、文本、语音、图形、图像、音响和影像等)以一定数据格式或一定的帧结构方式集成后传输。此传输对于传输信道来说是透明的。62622.交互性交互性交互性指的是在通信系统中人与系统之间的相互控制能力。操作交互性是指用户可以通过终端对通信的全过程具有完全的交互控制能力，可以任意地选择不同服务器的各种多媒体资源。63633.实时同步性实时同步性同步性指的是在多媒体通信终端上显现的图像、声音和文字均以同步方式工作，在编码媒体上表现为帧结构同步或具有定时定位功能的编码同步。64644.流式传输和低延时流式传输和低延时流式传输表示基于时间的媒体信息向用户的计算机进行连续、实时传送。声音和视频数据都要实时传送，要求通信的延时很低，以免因传送延时太久，使信息到达接收端时已失去其实效性。如语音延时要小于150 ms，视频延时要小于250 ms。65651.3.3 多媒体通信网络的发展多媒体通信网络的发展目前，通信网络分为电信网络、有线电视网络和计算机网络三个部分。由于数字技术和计算机技术的迅猛发展，电信、计算机和有线电视网络开始互相渗透，人们希望通过单一网络向用户提供语音、数据、图像和电视等综合业务。因此，“三网合一”将是通信网络发展的方向。而从专用网发展到IP网及NGN将成为趋势。在这种大趋势下，网络通信对带宽的要求越来越高，接入技术宽带化已成为发展的必然，宽带接入技术将是发展的主流。6666从实现途径来看，用现有的网络进行多媒体信息的传输都不是理想的解决方案。目前实现多媒体通信主要从以下三个方面发展：(1)电话线路网络通信设备多媒体信息。(2)网络线路多媒体信息。(3)有线电视网络通信设备多媒体信息。6767网络多媒体技术的应用几乎覆盖了计算机应用的绝大多数领域，而且还开拓了涉及人们生活、娱乐、学习等方面的新领域。典型的应用包括以下几个方面。1.4 网络多媒体技术的应用网络多媒体技术的应用68681.教育和培训教育和培训利用多媒体技术开展培训、教学工作，寓教于乐，内容直观、生动、活泼，给培训对象的印象深刻，培训教学效果好。世界各国的教育专家们正努力研究用先进的多媒体技术改进教学和培训。以多媒体计算机为核心的现代教育技术使教学手段丰富多彩，使计算机辅助教学(CAI)如虎添翼。69692.休闲娱乐休闲娱乐影视作品和游戏产品制作是计算机应用的一个重要领域。多媒体技术的出现给影视作品和游戏产品制作带来了革命性变化。比如由单台计算机游戏到网络上多台计算机共同参与，其趣味性、娱乐性大大增加。多媒体在娱乐中的应用包括三维游戏、音乐CD、VCD、DVD以及数字音乐MIDI等。70703.咨询和演示咨询和演示在销售、导游或宣传等活动中，使用多媒体技术编制的软件(或节目)，能够图文并茂地展示产品、游览景点和其他宣传内容，使用者可与多媒体系统交互，获取感兴趣对象的多媒体信息。例如，旅游、邮电、交通、商业、金融、证券、宾馆能够提供高质量的无人咨询服务系统。演示系统也从过去只能用图表和文字展示发展到可以把立体声、图形、图像、动画等结合起来。71 714.管理信息系统管理信息系统管理信息系统在商业、企业、银行等部门已得到广泛的应用。该系统可得到多种形象生动、活泼、直观的多媒体信息，克服了传统管理信息系统中数字加表格那种枯燥的工作方式，使用人员通过友好直观的界面与之交互获取多媒体信息，工作也变得生动有趣。因此，多媒体信息管理系统改善了工作环境，提高了工作质量，有很好的应用前景。72725.多媒体通信多媒体通信随着“信息高速公路”的开通，电子邮件已被普遍使用。对人们的生活、学习和工作将产生深刻影响的还有可视电话、视频会议系统等可视通信系统。与电话会议系统相比，视频会议系统能够传输实时图像，使与会者具有身临其境的感觉，提高了交流的质量。在此技术基础上发展起来的视频点播系统、远程多媒体检索数据库系统、流媒体系统、虚拟现实系统等将为人类提供更全面的信息服务。因此，多媒体通信技术改变了信息传递的面貌，带来通信技术的大变革，而且计算机的交互性、通信的分布性和多媒体的多样性的结合，将构成继电报、电话、传真之后的第4代通信手段，向社会提供全新的服务。73736.计算机支持协同工作计算机支持协同工作计算机支持协同工作(Computer Supported Cooperative Work，CSCW)是指在计算机支持的环境中，一个群体协同工作以完成一项共同的任务。例如，远程会诊系统可把身处两地(如北京和上海)的专家召集在一起同时异地会诊复杂病例；远程报纸共编系统可将身处多地的编辑组织起来共同编辑同一份报纸。CSCW的应用领域将十分广泛。74747.数字视频服务系统数字视频服务系统诸如影片点播系统、IPTV系统、多媒体监控系统、视频购物系统等数字视频服务系统将拥有大量的用户，它也是网络多媒体技术的一个应用热点。7575本章首先介绍了网络多媒体技术中的基本概念，包括媒体的定义及类型，多媒体与多媒体技术、超文本与超媒体技术的定义及相关概念；其次简要介绍了多媒体通信技术，包括多媒体通信技术的特性、关键技术及发展趋势等；然后探讨了多媒体通信网络中涉及的多媒体应用对网络的要求、多媒体网络的特征和发展等内容；最后对网络多媒体技术的应用进行了分析和介绍。1.5 本章小结本章小结7676网络多媒体技术有着广泛的应用，并随着技术的发展，给人们的生活带来翻天覆地的变化。后面章节将陆续介绍网络多媒体技术所涉及的各种技术。77771什么是媒体？根据原CCITT的定义，媒体可划分为哪几大类？它们是如何描述的？2应如何理解多媒体技术？3多媒体通信系统的主要特征是什么？4多媒体通信所涉及的关键技术有哪些?5多媒体通信网络具有的特征是什么？6试举出一两种网络多媒体技术的具体应用，并从中分析网络多媒体技术对人类社会的影响。思考练习题思考练习题