Lch01_多媒体技术概要.ppt

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1、多媒体技术教程多媒体技术教程第第1 1章章 多媒体技术概要多媒体技术概要贝依林贝依林泰山学院泰山学院 信息科学技术学院信息科学技术学院第第1 1章章 多媒体技术概要目录多媒体技术概要目录1.1 多媒体的概念1.1.1 多媒体是什么1.1.2 超文本的概念1.1.3 超媒体的概念1.1.4 多媒体系统的结构1.2 多媒体数据压缩与编码1.2.1 为什么要压缩1.2.2 两种类型的压缩1.2.3 三种类型的编码1.2.4 压缩与编码1.3 多媒体与光盘1.4 多媒体与网络1.4.1 因特网是什么1.4.2 万维网是什么1.5 多媒体国际标准1.5.1 国际电信联盟(ITU)标准1.5.2 ISO/

2、IEC标准1.5.3 因特网技术标准1.5.4 万维网协会(W3C)1.6 迈向信息时代1/31/20232第1章 多媒体技术概要1.1 多媒体的概念多媒体的概念n多媒体多媒体(multimedia)融合两种或两种以上媒体的人-机互动的信息交流和传播媒体n是信息交流和传播媒体n人-机交互媒体(与传统媒体之区别所在)n数字信号n起码包含声音和连续图像1/31/20233第1章 多媒体技术概要多媒体技术所研究的内容多媒体技术所研究的内容n多媒体技术包括：多媒体技术包括：感觉媒体的表示技术 数据压缩技术 多媒体数据存储技术 多媒体数据的传输技术 多媒体计算机及外围设备 多媒体系统软件平台等1/31/

3、20234第1章 多媒体技术概要多媒体技术的特点多媒体技术的特点n集集成成性性：一方面是媒体信息的集成，即声音、文字、图像、视频等的集成；另一方面是显示或表现媒体设备的集成。n实实时时性性：是指在多媒体系统中声音及活动的视频图像是强实时的（hard realtime）。n交交互互性性：指人可以通过多媒体计算机系统对多媒体信息进行加工、处理并控制多媒体信息的输入、输出和播放。简单的交互对象是数据流，较复杂的交互对象是多样化的信息，如文字、图像、动画、以及语言等。1/31/20235第1章 多媒体技术概要n超文本超文本(hypertext)包含指向其他文档或文档元素的指针的电子文档。传统文本以线性

4、方式组织，超文本以非线性方式组织n核心即超级链接n超媒体超媒体(hypermedia)由文字、声音、图形、图像或电视等媒体元素组成相互关联的超文本系统，用户可方便地浏览与主题相关的内容；提供一种符合人类思维习惯的工作和学习环境与超文本之不同：n超级链接不再只是文本形式，还包括更宽泛的载体形式。另外两个重要概念1/31/20236第1章 多媒体技术概要超媒体超媒体n超媒体到底是什么？超媒体到底是什么？超媒体一词最早出现约在1996年前后，当初只是一个比“多媒体”具备更高能量的技术词汇，尼葛洛庞帝在他的数字化生存中认为“超媒体”（hypermedia）是“超文本”(hypertext)的延伸。简单

5、而直白地说“超媒体”就是“多媒体+Internet”。1/31/20237第1章 多媒体技术概要超媒体超媒体-超媒体系统的组成超媒体系统的组成:编辑器-可以帮助用户建立，修改信息网络的结点和链。对于不同的用户，超媒体系统给于不同的修改能力。n有的用户可能没有任何编辑能力，只能播放；n有的用户可以曾加注释和标记路径；n创作者拥有所有的编辑功能，包括建立，修改，删除等.导航工具-超媒体系统支持两种形式的查询。n一种是向数据库那样基于条件的查询，n另一种是交互式沿链走的查询。当结点多的时候，后一种查询必须有导航工具，否则会迷路。1/31/20238第1章 多媒体技术概要超媒体语言-能以一种程序设计的

6、方法描述超媒体网络的构造，结点，和其他各种属性。总之，对于大量的多媒体数据创作，整理于更新来说，利用超媒体语言可以方便建立多媒体信息系统。1/31/20239第1章 多媒体技术概要超媒体示意超媒体示意1/31/202310第1章 多媒体技术概要媒体的分类媒体的分类n国际电信联盟（国际电信联盟（ITU）的分类）的分类感觉媒体：使人产生感觉（听觉、视觉、味觉）的媒体，如声音、文字、图像、气味、形状、温度等表示媒体：信息的编码（ASCII、图像、视频、声音的编码）表现媒体：I/O设备（键盘、鼠标、打印机、显示器等）存储媒体：存储介质（软盘、硬盘、光盘等）传输媒体：传输的物理载体（光纤、电缆、微波无线

7、、红外无线链路等）信息交换媒体：内存、网络、电邮、WWW浏览器等1/31/202311第1章 多媒体技术概要附附1：多媒体发展的历史：多媒体发展的历史n多媒体技术的发展是非常迅速的，让我们来看看这中多媒体技术的发展是非常迅速的，让我们来看看这中间几个具有代表性的时刻：间几个具有代表性的时刻：1984年美国苹果（Apple）公司在世界上首次使用位图首次使用位图（BitmapBitmap）概念描述图像）概念描述图像，从而实现了对图像进行简单的处理、存储以及传送等。Macintosh操作系统首次采用了先进的图形用户界面首次采用了先进的图形用户界面，体现了全新的Windows（窗口）概念和Icon（图

8、标）程序设计理念，并且建立了新型的图形化人机接口标准（比微软要早！）。1984年的苹果机1/31/202312第1章 多媒体技术概要1985年，美国Commodore公司首创Amiga多媒体计算机系统。（该公司多媒体计算机产品偏重于电子游戏和该公司多媒体计算机产品偏重于电子游戏和家庭娱乐，通用性较差。后于家庭娱乐，通用性较差。后于19941994年宣布破产年宣布破产）激光只读存储器CD-ROM问世CDDA（Compact Disk Digital Audio）技术使得计算机具有了处理数字音频的能力nAmiga 500(1987)1985年1/31/202313第1章 多媒体技术概要 荷兰PHI

9、LIPS（菲利普）公司和日本SONY（索尼）公司共同制定了制定了CDCDI(Compact Disc Interactive)I(Compact Disc Interactive)交互交互式激光盘系统标准式激光盘系统标准，允许在一片直径5in的激光盘上存储650MB的数字信息量。1986年1/31/202314第1章 多媒体技术概要 RCA公司制定了DVIDVI（Digital Video InteractiveDigital Video Interactive）技）技术标准术标准，规范化和标准化交互式视频技术，使计算机能够利用激光盘以DVI标准存储静止图像和活动图像，并能存储声音等多种信息模

10、式。DVI标准的问世，使计算机处理多媒体信息具备了统一的技术标准。同年，美国Apple（苹果）公司开发了HyperCardHyperCard（超级卡），该卡安装在苹果计算机中，使该型计算机具备了快速、稳定的处理多媒体信息的能力。1987年1/31/202315第1章 多媒体技术概要1990年美国Microsoft（微软）公司和包括荷兰PHILIPS（菲利普）公司在内的一些计算机技术公司成立了成立了“多媒体个人计算多媒体个人计算机市场协会（机市场协会（Multimedia PC Marketing CouncilMultimedia PC Marketing Council）”。制定了多媒体计算

11、机的“MPCMPC标准标准”。该标准将对计算机增加多媒体功能所需的软硬件规定了最低标准的规范、量化指标以及多媒体的升级规范等。1991年多媒体个人计算机市场协会提出MPC1MPC1标准标准。从此，全球计算机业界共同遵守该标准所规定的各项内容，促进了MPC的标准化和生产销售1993年多媒体个人计算机市场协会公布了MPC2MPC2标准标准。该标准根据硬件和软件的迅猛发展状况做了进一步调整和修改，以及新规则的制定。多媒体个人计算机市场协会多媒体个人计算机工作组（Multimedia PC Working Group）。1/31/202316第1章 多媒体技术概要1995年多媒体个人计算机工作组公布了

12、MPC3MPC3标准标准。该标准为适合多媒体个人计算机的发展，又提高了软件、硬件的技术指标。MPC3标准制定了视频压缩技术制定了视频压缩技术MPECMPEC的技术指标的技术指标，使视频播放技术更加成熟和规范化，并且指定了采用全屏幕播放、使用软件进行视频数据解压缩等项技术标准。Windows95Windows95操作系统问世操作系统问世，用户界面全面图形化更容易操作，功能更强。个人计算机开始占据主导地位。国际互联网络国际互联网络InternetInternet的兴起的兴起，也促进了多媒体技术的发展，更新更高的MPC标准相继问世。1/31/202317第1章 多媒体技术概要附附2：多媒体的发展趋势

13、：多媒体的发展趋势1、多媒体技术发展的特点（1）多学科交汇 计算机科学技术 微电子技术 声像技术 数字信号处理技术 通讯和网络技术 人工智能技术（2）顺应信息时代的需要（3）促进和带动新产业的形成和发展（4）多领域应用 科研工作新工具 生产管理新手段 生活娱乐新方式1/31/202318第1章 多媒体技术概要2、多媒体技术的发展趋势（1）进一步完善计算机支持的协同工作环境a.融合了计算机的交互性、网络的分布性以及多媒体的综合集成性b.在工业产品的协同设计制造、远程会诊、不同地域位置的同行们学术交流、师生间的协同式学习等多个领域具有广阔的应用前景。（2）智能多媒体技术 智能多媒体技术包括以下几方

14、面：文字的识别与输入；汉语语音的识别与输入；自然语音的理解和机器翻译；图形的识别和理解；机器人视觉和计算机视觉；知识挖掘和人工智能。1/31/202319第1章 多媒体技术概要（3）将多媒体和通信技术融合到CPU芯片中总之，多媒体技术正向着以下方向发展：高分辨率 （以提高显示质量）高速度化 （以缩短处理时间）简单化 （以便于操作）智能化 （以提高信息识别能力）标准化 （以便于信息交换和资源共享）1/31/202320第1章 多媒体技术概要1.2 多媒体数据压缩与编码多媒体数据压缩与编码n压缩的目的压缩的目的降低多媒体数据对存储器容量的要求降低多媒体数据对传输带宽的要求n 为什么要压缩为什么要压

15、缩 一分钟立体声CD音频需要约100M的存储空间 5分钟的标准质量视频节目需要6.6G的存储空间1/31/202321第1章 多媒体技术概要n两种类型的数据压缩两种类型的数据压缩 无损压缩无损压缩:经过压缩和解压缩后的数据与压缩前的原始数据完全一样的数据压缩技术。有损压缩：有损压缩：经过压缩和解压缩后的数据与压缩前的原数据不再完全一样，但并不会导致人对原始资料表达的信息造成误解的数据压缩技术。1/31/202322第1章 多媒体技术概要1.2 多媒体数据压缩与编码多媒体数据压缩与编码(续续1)n三种类型的编码三种类型的编码 熵编码：熵编码：不考虑数据源的无损无损数据压缩技术。n核心思想是按照符

16、号出现的概率大小给符号分配长度合适的代码。n常用的符号分配短代码常用的符号分配短代码（即位数较少）n不常用的符号分配长代码不常用的符号分配长代码(即位数较多)n最常见的熵编码技术是霍夫曼编码和算术编码1/31/202323第1章 多媒体技术概要霍夫曼编码举例霍夫曼编码举例n有一幅有一幅39个像素组成的灰度图像，其灰度有个像素组成的灰度图像，其灰度有5个级别，个级别，分别用分别用A、B、C、D、E表示，其每种像素值出现的次表示，其每种像素值出现的次数如下所示：数如下所示：符号符号出现次数（概率）出现次数（概率）A15（0.3846）B7（0.1795）C6（0.1538）D6（0.1538）E5

17、（0.1282）1/31/202324第1章 多媒体技术概要源编码：源编码：考虑数据源特性数据源特性的数据压缩技术。编码时考虑信号源的特性和信号的内容，因此也称“基于语义的编码(semantic-based coding)”。混合编码：混合编码：组合源编码和熵编码的数据有损压缩技术。影视、图像和声音媒体几乎都采用这种编码方式，如JPEG，MPEG-Video和MPEG-Audio。1/31/202325第1章 多媒体技术概要1.2 多媒体数据压缩与编码多媒体数据压缩与编码(续续2)n压缩与编码压缩与编码 1/31/202326第1章 多媒体技术概要1.3 多媒体与光盘多媒体与光盘n光盘存储器在

18、多媒体发展史上起了重要作用光盘存储器在多媒体发展史上起了重要作用n下列盘统称为光盘存储器或光盘下列盘统称为光盘存储器或光盘CD(compact disc)DVD(Digital Versatile Disc)HD DVD(High Definition DVD)BD(Blu-ray Disc)MO disk(magneto-optical disk)磁光盘n光盘的存储容量光盘的存储容量1/31/202327第1章 多媒体技术概要1.3 多媒体与光盘多媒体与光盘(续续)n每种光盘都有很多成员，包括每种光盘都有很多成员，包括-ROM，-Audio，-Video,-R(Recordable)，-RA

19、Mn不同的成员用于存储不同的数据，见表不同的成员用于存储不同的数据，见表1-3 1/31/202328第1章 多媒体技术概要1.4 多媒体与网络多媒体与网络n计算机网络计算机网络从20世纪90年代开始，计算机网络对多媒体的发展起着巨大的推动作用，多媒体的传输越来越多地依靠网络 因特网因特网(Internet)n通过网络设备把世界各国使用TCP/IP协议的计算机相互连接在一起的计算机网络n世界上规模最大、用户最多的计算机网络n20世纪全球发展最迅速、影响最深远和冲击最大的信息存取和处理工具互联网互联网(internet,internetwork)n泛指由多种网络通过网络互连设备互连而成的网络n在

20、世界上，因特网只有一个，而互联网却数不胜数万维网万维网(World Wide Web，WWW，Web，W3)n全球性分布式多媒体信息系统n因特网上的最典型应用1/31/202329第1章 多媒体技术概要1.4 多媒体与网络多媒体与网络(续续)n万维网的三项核心技术万维网的三项核心技术统一资源地址(URL)：指定网上信息资源地址的统一命名方法n通过它可指定访问资源时所用的协议(如HTTP，FTP)、资源所在服务机的名称、资源的路径和资源名称超文本传输协议(HTTP)：在服务机和客户机之间传送超文本文档的通信协议n用于建立与Web服务器的连接和给客户浏览器传送HTML网页超链接(HyperLink

21、)：用于在资源之间建立定向逻辑链接，实际上是一个单元指向另一个单元的指针n例如，文档中的某个元素(单词、短语、符号或图像)指向同一个文档或不同文档中的另一元素、同一个Web站点或不同Web站点上的另一个文档、程序或其他对象的指针1/31/202330第1章 多媒体技术概要1.5 多媒体国际标准多媒体国际标准n标准的两层含义标准的两层含义由公认的非商业化组织推荐、政府组织推荐或既成事实的硬件或软件技术准则由专家组或委员会对现有方法、步骤和技术经过反复深入细致研究后编写的详细说明 n四种国际标准：四种国际标准：ITU标准ISO/IEC标准因特网技术标准万维网协会(W3C)标准1/31/202331

22、第1章 多媒体技术概要1.5 多媒体国际标准多媒体国际标准(续续1)n国际电信联盟国际电信联盟(ITU)标准标准无线电通信部门电信联盟标准化部电信联盟发展部各种研究小组多媒体研究小组用于ISDN上的群视频会议标准协议 用于局域网上的视频会议标准协议 可视电话协议多点数据会议和实时通信协议 1/31/202332第1章 多媒体技术概要1.5 多媒体国际标准多媒体国际标准(续续2)nISO/IEC标准标准国际标准化组织国际标准化组织(ISO)n1946年成立的自愿参加和无条件约束的国际组织,总部设在瑞士日内瓦，其成员目前有130个国家的国家标准化组织n负责制定包括计算机、通信等众多领域的国际标准，

23、以便于国际间信息、科学、技术、经济等活动领域的相互交流合作n突出成就:定义了被广泛接受的计算机网络互联的ISO/OSI模型n注意：ISO(International Organization for Standardization)不是该组织英文全称的缩写，而是取自希腊词isos，表示“平等”的意思1/31/202333第1章 多媒体技术概要1.5 多媒体国际标准多媒体国际标准(续续3)国际电工技术委员会国际电工技术委员会(IEC)nIEC(International Electrotechnical Commission)是成立于1906年的国际性电工标准化机构，现有60多个国家参加n负责有

24、关电气工程和电子工程领域中的国际标准化工作。目前已扩展到包括电子、电力、电磁、微电子、通信、机器人、多媒体、能源、仪器仪表等领域的技术规范以及相关的通用规范，如术语和符号、度量方法和性能、设计和开发、安全与环境等。我国已于1957年参加该委员会nIEC于1993年将多媒体作为未来标准化工作的最重要范围之一，并成立了多媒体研究委员会(Multimedia Research Committee)，把多媒体标准化模型系统(Multimedia Standerdization Model Systems)、多媒体用户接口(Multimedia User Interface)和多媒体中的颜色管理(Col

25、or Management in Multimedia)等内容纳入IEC的研究范围nIEC的工作促进了IEC、ISO和ITU三大国际标准化组织联合开发多媒体标准的进程1/31/202334第1章 多媒体技术概要1.5 多媒体国际标准多媒体国际标准(续续4)ISO/IEC JTC 1 nISO和IEC在1987年联合成立的技术委员会。由于JTC 1的研究范围是信息技术领域的标准化，因此常把ISO/IEC JTC 1称为“ISO/IEC联合信息技术委员会”nISO/IEC JTC 1下设许多技术分会，分别负责制定各自专业范围的标准。现有18个分会(subcommittee,SC)n例如，SC 29

26、-Coding of Audio,Picture,and Multimedia and Hypermedia Information(声音、图像和多媒体与超媒体信息的编码)nISO/IEC JTC 1成立以来制定了许多非常著名的标准，如MPEG-1，-2，-4，对推动信息技术的发展和应用做出了卓越贡献 1/31/202335第1章 多媒体技术概要1.5 多媒体国际标准多媒体国际标准(续续5)n因特网标准化组织因特网标准化组织因特网标准由1992年成立的因特网协会或称互联网协会(Internet Society，ISOC)协调的四个组织负责n因特网工程特别工作组(Internet Enginee

27、ring Task Force,IETF)：成立于1986年，从事研究与因特网有关的技术问题并给因特网体系结构研究部(IAB)提出解决方案n因特网体系结构研究部(Internet Architecture Board，IAB)：由一组定期举行会议讨论因特网有关事宜的研究人员组成的团体，他们对各类问题做出决定和安排，制定因特网的发展规划。成立于1983年，原名为Internet Activities Boardn因特网工程指导组(Internet Engineering Steering Group，IESG)：由各地区的主管(Area Director)和因特网工程特别工作组(IETF)的主席

28、组成，实际是IETF的执行委员会，与因特网体系结构研究部(IAB)一起评审IETF提出的标准n因特网研究特别工作组(Internet Research Task Force，IRTF)：从理论上考虑长期的因特网问题的志愿组织，并将其建议提交给因特网体系结构研究部(IAB)1/31/202336第1章 多媒体技术概要1.5 多媒体国际标准多媒体国际标准(续续6)因特网标准的制定过程 因特网技术标准因特网技术标准n主要由IETF承担，因此也称IETF标准。从1969年开始，开发一个因特网标准时通常先公布提案，并命名为“RFC(Request for Comments)”文件n到2008年1月23日

29、，公布的因特网标准共有67个，公布的RFC文件共有5235个1/31/202337第1章 多媒体技术概要1.5 多媒体国际标准多媒体国际标准(续续7)n万维网协会万维网协会(W3C)World Wide Web Consortium的缩写1994年10月在美国麻省理工学院计算机科学实验室成立的开发万维网技术的国际性组织致力于分析万维网的研究状况，促进行业标准(如HTML，XML等语言标准)的制定，鼓励开发可协同工作的产品(如Web浏览器)目前由发明万维网的Tim Berners-Lee领导，美国的麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室(MIT CSAIL)、法国的欧洲信息与数学研究论坛(ERC

30、IM)和日本的应庆大学共同管理1994年以来，开发了90多种适合当今和将来万维网模式的设计规范，称为“W3C推荐标准(W3C Recommendations)”1/31/202338第1章 多媒体技术概要1.6 迈向信息时代迈向信息时代n信息技术工业的发展可分成信息技术工业的发展可分成4个时代个时代19641981年以大、中型机为中心(Systems-centric)19811994年以个人计算机为中心(PC-centric)19942005年以互联网络为中心(Network-centric)20052015年以内容为中心(Content centric)引自“计算机世界(Computerwo

31、rld)”专栏作家David C.Moschella在1997年出版的书Waves of Power:Dynamics of Global Technology Leadership 1964-2010n以内容为中心的时代以内容为中心的时代从20世纪90年代开始，随着互联网络的普及，信息技术已逐步渗透到人类活动的各个方面与电视网络系统类似，当技术嵌入到系统变成不可见之后，人们的注意力将会从网络软硬件本身的研究和开发逐步转向到软硬件的使用和服务，以网络为中心的时代将逐步过渡到以内容为中心的时代；我们感受到这个时代已经来到1/31/202339第1章 多媒体技术概要1.6 迈向信息时代迈向信息时代

32、(续续1)n迈向信息时代迈向信息时代信息时代需要信息科学指导信息科学研究进程中的三个重要思路n20世纪50年代出现的在形式逻辑基础上处理信息的“信息检索(information retrieval)”n“相关(relevance)”概念探讨信息之间的联系和相关性n20世纪80年代出现的人和系统之间的“互动(interaction)”概念。相关和互动相结合就构成了“相相关反馈关反馈(relevance feedback)”，实际上就是把“正在查找和处理信息的人”加到信息处理系统，构成由人参与调节的自动控制系统。进入20世纪90年代，机器学习、人工智能构成了信息时代新的发展思路和指导思想。1/31

33、/202340第1章 多媒体技术概要1.6 迈向信息时代迈向信息时代(续续2)n迈向多媒体信息时代迈向多媒体信息时代以多媒体内容为中心过渡到以多媒体信息为中心需要相当长的时间，因为指导多媒体内容和信息处理的多媒体信息科学1才刚刚起步1 多媒体信息科学是以多媒体信息为主要研究对象的科学。普遍认为，信息科学要研究的内容包括：阐明信息的概念和本质(哲学信息论)，发掘信息的处理机制(智能理论与计算理论)，寻找信息的传递规律(通信理论)，揭示信息的调节原则(控制理论)，探索信息的度量和变换(基本信息论)，研究信息的提取方法(识别信息论)，开发信息的再生理论(决策理论)。多媒体信息科学的研究也是如此。1/31/202341第1章 多媒体技术概要