第一章多媒体技术概论

第一章多媒体技术概论理解多媒体技术的相关概念了解多媒体的关键特性了解多媒体技术的发展进程了解多媒体技术研究的主要内容了解多媒体技术应用领域学习目标1.1多媒体的基本概念1.2多媒体技术的发展进程1.3多媒体技术研究的主要内容1.4多媒体计算机的组成1.5多媒体技术的应用领域1.6小结目录1.1多媒体的基本概念1.1.1媒体和多媒体1.1.2多媒体技术的关键特性媒质：存储信息的实体，如磁盘、光盘、磁带、半导体存储器等。媒介：传递信息的载体，如数字、文字、声音、图形和图像等。（medium）在计算机领域有两种含义：即媒质和媒介。1.1.1多媒体的定义媒体 通常概念的“媒体”，可分为以下五种类型：感觉媒体表示媒体表现媒体存储媒体传输媒体

感觉媒体：能直接作用于人们的感觉器官，从而能使人产生直接感觉的媒体。如语音、音乐、各种图像、动画、文本等。动画感知媒体例：文本象形文字：foot(埃及）汉字：水（唐朝怀素、东晋王羲之及周朝石鼓文）中国甲骨文字释文旬壬申夕月有食

说明

远在三千年前我国即有关于天文方面的记录，本片甲骨是当时月食的记录。这说明我国具有悠久的文明历史。

感知媒体例：图形和图像图形图像

表示媒体：为了传送感觉媒体而人为研究出来的媒体。借助于此种媒体，便能更有效的存储或传送感觉媒体。如语言编码、电报码、图像JPEG编码、文本ASCII编码和乐谱等。

表现媒体：用于通信中使电信号和感觉媒体之间产生转换用的媒体。如输入、输出设施，键盘鼠标器、显示器、打印机等。

存储媒体：用于存放某种媒体的媒体如纸张、磁带、磁盘、光盘等。

传输媒体：用于传输某些媒体的媒体，如电话线、电缆光纤等。存储媒体汉字输入码xuexiao二进制编码10110101表现媒体传输媒体感觉媒体表示媒体传输媒体：电缆（a）双绞线（b）同轴电缆传输媒体：光纤传输媒体：光纤光纤耦合激光系统

系统优点

光源直接到工作点

传递光路可变性

简化光学结构系统

改善光束质量光纤

种类：单模保偏，单模，多模

应用范围

激光光源的光学系统

多光源光学系统

大功率激光器光学系统

激光二极管光源

光学实验室

传输媒体：无线1.1.1多媒体的定义“多媒体”一词译自英文“Multimedia”即“Multiple”和”Media”的合成。最早在项目计划报告中提出。其核心词是媒体何谓多媒体呢？多媒体：多媒体技术：多媒体系统：Page41.1.2

多媒体技术的关键特性交互性

使用者对信息处理的全过程，能进行完全有效的控制，并将结果进行综合表现多维性信息媒体的多样化集成性

多媒体信息的集成；处理媒体的设备与设施的集成

信息载体的多样性是相对于计算机而言的，即指信息媒体的多样性。 多媒体就是要把计算机处理的信息多样化或多维化，从而改变计算机信息处理的单一模式，使人们能交互的处理多种信息。信息载体的多样性交互性 多媒体的交互性是指用户可以与计算机的多种信息媒体进行交互操作从而为用户提供了更加有效地控制和使用信息的手段。交互可以增加对信息的注意力和理解，“活动”作为一种媒体介入了信息转变为知识的过程。虚拟驾驶石油行业模拟训练

多媒体

=多种媒体数据+一系列交互多种媒体数据：多种源的、多种类型的和多种格式的数据（multisource,multitypeandmultiformatdata）的集合。多媒体成分之间的交互：由复杂的关系组成。如果没有这些关系，多媒体只能是音频数据、视频数据与其他数据的简单集合。交互交互是人类获取信息、掌握知识的重要途径看见的信息人们只能记住20%听见的信息人们只能记住30%既看见同时又听见的信息人们能记住50%既看见同时又听见并且也参与的信息人们能记住80%集成性

集成性是指以计算机为中心综合处理多种信息媒体，它包括信息媒体的集成和处理这些媒体的设备的集成。

信息媒体的集成包括信息的多通道统一获取、多媒体信息的统一组织和存储、多媒体信息表现合成等方面。

多媒体设备的集成包括硬件和软件两个方面。多媒体教室的中央控制器集成性的一种20世纪90年代，发展非常迅速最初，计算机只能用科学计算随后，进入了事物处理领域中文标准代码出现，计算机图形技术和软件技术的发展，计算机开始处理图形、图像、语音、音乐、影像视频信息1.2多媒体技术的发展进程1.2.1多媒体技术的发展历史邮政电报电话计算机网络ISDNB-ISDNADSL1.2多媒体技术的发展进程1.2.1多媒体技术的发展历史通信技术的发展大众传媒、印刷技术数字化广播电影电视录像有线电视交互式光盘系统HDTV发展了交互能力邮政电报电话计算机网络ISDNB-ISDNADSL1.2多媒体技术的发展进程1.2.1多媒体技术的发展历史通信技术的发展大众传媒、印刷技术数字化广播电影电视录像有线电视交互式光盘系统HDTV发展了交互能力从信息系统角度看，上述技术不同，目的不同，对用户而言一直存在较大差别，现在，能够相互融合了。计算机领域IBM、Intel、Apple等研究并提出多媒体系统家用电器领域Philips、Sony等通信领域多媒体系统1.2.1多媒体技术的发展历史1.2.1多媒体技术的发展历史DVI数字视频交互系统，使计算机进入到电视领域家用电器向智能化、交互性发展DVD进行音视频输出，达到了较好的境界电视机顶盒、大规模视频服务器是家电与计算机网络结合的产物可视电话、视频会议系统、远程教育、医疗等是通信与多媒体技术发展的产物1.2.1多媒体技术的发展历史多媒体时代（90年代）信息高速公路，兴起了家电业、通信业、娱乐业兼并和联合建网的浪潮。新一代的信息领域计算机和通信、大众传媒及娱乐业大规模联合。总之，多媒体是技术和应用发展的结果，是信息系统级上的重新组合和调整。力图克服信息交流的障碍（视、听、触、嗅、味等）计算机与计算机之间，不同标准、不同类型、不同软件之间有困难，如网络带宽限制。人与人之间的交流，计算机充当媒介，帮助人们组织、管理和表现信息。人与计算机之间，可计算的三个条件。多媒体系统使这种交流得到了进一步发展。1.2多媒体技术的发展进程1.2.2改善人类信息的交流方式1.3多媒体技术研究的主要内容1.3.1多媒体数据压缩与技术标准1.3.2多媒体数据存储技术1.3.3多媒体软硬件平台技术1.3.4多媒体信息管理技术1.3.5多媒体通信与分布式处理技术1.3.6多媒体技术发展的新颖技术1.3.1多媒体数据压缩与技术标准1、数据压缩新技术压缩理论基础：仙农（Shannon）的信息论压缩方法分两个层次基于数据统计，去掉数据冗余；基于模型压缩，去掉内容上的冗余。新型压缩技术：基于分形的压缩方法，小波变换编码的高效压缩算法，模型基编码低层中高层1.3.1多媒体数据压缩与技术标准2、视频压缩标准MPEG-1：运动图像压缩标准，MPEG-2：主要用于数字存储媒体、广播电视、通信MPEG-4：视频国际标准草案。是开放、灵活、可扩展的结构形式H系列标准：H.261、H.262、H.263、H.263＋、H.264如VCD1.3.1多媒体数据压缩与技术标准3、音频压缩标准G.711标准：电话质量的语音压缩（PCM），64kbit/sG.722标准：广播质量的音频压缩（子带编码）G.723标准：用于多媒体传输的5.3kbit/s或6.4kbit/s双码率语音编码G.728标准：16kbit/sG.729.A标准：主要用于无线移动网、数字多路复用系统和计算机通信系统。P91.3.1多媒体数据压缩与技术标准4、新型MPEG压缩标准MPEG-7标准：多媒体内容描述接口。支持用户对内容进行快速和有效的检索。MPEG-21标准化方案：是一种多媒体框架，以免多媒体服务多样性引起用户的混乱。P9硬盘容量更大，速度更快120GB，1024GB薄膜感应磁头技术磁阻式读写技术光学辅助温彻斯特式技术

10GB～40GB/英寸1.3.2多媒体数据存储技术光盘存储模式多媒体计算机的一个重要标志CD628MBDVD可达4.7～17GB以服务器为中心以数据为中心网络附加存储NAS存储局域网SAN存储局域网SAN以数据为存储中心网络拓扑结构可伸缩光通道直接连接内部任意节点之间多路可选择的数据交换多种操作系统下共享1.3.3多媒体软硬件平台技术1、硬件平台技术输入、输出、处理和存储等都是多媒体研究的内容。多媒体向更复杂应用系统发展，硬件也越来越复杂。外设成了标准配置：光驱、声音适配器、图形显示卡等CPU增加了MMX汇编指令体系扫描仪、机顶盒、数码相机等视频点播、虚拟现实系统等1.3.3多媒体软硬件平台技术2、软件平台技术多媒体软件系统分层图多媒体工具软件多媒体应用软件多媒体应用多媒体应用系统（可视电话、视频会议、视频点播系统）多媒体操作系统（如windows）多媒体驱动程序1.3.3多媒体软硬件平台技术完成设备的初始化，各种设备的操作（开关、功能调用等）3、多媒体驱动软件4、多媒体操作系统MOS，是核心系统，完成实时任务调度、多媒体数据转换和同步控制机制，对设备的驱动和控制Windows系列，QuickTime多媒体操作平台（Apple的System7.0）多媒体系统必须能支持时间上的时限要求，支持对系统资源的合理分配，支持对多媒体设备的管理和处理，支持应用对系统提出复杂连接要求，支持系统管理。1.3.3多媒体软硬件平台技术5、多媒体创作工具软件供特定应用领域的专业人员组织编排多媒体数据，并把它们连接成完整的多媒体应用系统工具。6、多媒体应用系统软件种类非常多，如多媒体数据库系统、各终端用户的应用软件。1.3.4多媒体信息管理技术信息及数据管理是信息系统的核心问题之一多媒体数据量巨大，种类繁多，差别明显传统数据库力不从心。怎么做？超媒体称为天然的多媒体信息管理方法P12超文本/超媒体技术

超文本是一种新颖的文本信息管理技术，它提供的方法是建立各种媒体信息之间的网状链接结构，这种结构由节点组成。 对超文本进行管理使用的系统称为超文本系统。也即浏览器，或称为导航图。 若超文本中的节点的数据不仅可以是文本，还可以是图像、动画、音频、视频，则称为超媒体。1.3.5多媒体通信与分布式处理技术单机系统的多媒体技术已经成熟必须与网络结合。网络要快速、高带宽，以满足实时性、同步性与通信相关的技术：数据压缩、媒体同步技术、终端技术、网络技术广泛实现信息共享，必须要有分布式处理技术。分布式计算逐渐发展成主流的计算模式,取代集中式的大型计算机,因为：

◆分布式系统具有比集中式系统更好的性能价格比。◆多数应用本身就是分布式的。如工业企业应用，管理部门和现场不在同一个地方。

◆高可靠性。现代分布式系统具有高度容错机制，比如控制核反应堆主要采用分布式来实现高可靠性。◆可扩展性。◆高度灵活性。能够兼容不同硬件厂商的产品，兼容低配置机器和外设而获得高性能计算。1.3.6多媒体技术发展的新颖技术流媒体技术影视制作及其动画的平台技术虚拟现实技术多媒体数字水印技术多媒体数据挖掘技术跨媒体技术主要产品有哪些?1.3.6多媒体技术发展的新颖技术影视制作及其动画的平台技术

计算机动画研究的主要内容：运动控制方法、动画描述模型和动画语言、中间画面自动生成、物体造型、动画绘制…国家动漫产业综合示范园在天津市滨海新区（2011年4月）肩负起了国家级示范性动漫产业集聚基地、研发基地和孵化基地的职责。成为国家级动漫影视制作中心、技术开发解决中心、技术展示交流中心、国家级动漫人才培育中心公共技术平台总面积约1万平方米，包括动作捕捉、集群渲染、CUDA（统一计算设备架构

）开发中心、三维扫描、高端视频制作、审片室、抠像棚、录音棚等多个功能房间40镜头魔神全数字红外光学运动捕捉系统

基于VisualCamera的实时动画渲染预监系统国家动漫基地广电总局批准建立了19个国家动漫基地：

首批9家国家动画产业基地：上海美术电影制片厂、中央电视台中国国际电视总公司、三辰卡通集团、中国电影集团公司、湖南金鹰卡通有限公司、杭州高新技术开发区动画产业园、常州影视动画产业有限公司、上海炫动卡通卫视传媒娱乐有限公司、南方动画节目联合制作中心等，第二批6个国家动画产业基地（2005年）：深圳市动画制作中心、大连高新技术产业园区动画产业园、（辽宁）苏州工业园区动漫产业园、无锡太湖数码动画影视创业园、长影集团有限责任公司、江通动画股份有限公司。4个教学研究基地：中国传媒大学、北京电影学院、吉林艺术学院动画学院、中国美术学院等4所国家动画教学研究基地，虚拟现实技术

虚拟现实的定义可归纳为：利用计算机技术生成的一个逼真的视觉、听觉触觉及嗅觉等的感觉世界，用户可以用人的自然技能对这个生成的虚拟实体进行交互考察。虚拟现实技术是在众多相关技术上发展起来的一个高度集成的技术，是计算机软硬件技术、传感技术、机器人技术、人工智能及心理学等飞速发展的结晶。1.3.6多媒体技术发展的新颖技术萧山城市规划VRP虚拟现实数字水印技术

用信号处理的方法，在数字化的多媒体数据中嵌入隐蔽的标记，这种标记不可见，只有通过专用的检测器才能提取。特征：隐蔽性、隐藏位置的安全性、鲁棒性数字水印应用领域有哪些?1.3.6多媒体技术发展的新颖技术数字作品的知识产权保护、商务交易的票据防伪、声像数据的隐藏标识和篡改提示、隐蔽通信及对抗等多媒体数据挖掘技术

数据挖掘是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的实际应用数据中，提取隐含在其中的、有用信息和知识的过程。基于内容的信息检索，只能找出“信息”，无法分析出“知识”。

多媒体数据挖掘，通过综合分析视听特性和语义，发现隐含的、有效的、有价值的、可理解的模式，进而发现知识，得出事件的趋向和关联。为用户提供决策依据。1.3.6多媒体技术发展的新颖技术跨媒体技术

是寻求平面媒体、立体媒体与网络媒体相结合的多媒体资源整合，信息融合，共存于一体；获取不同媒体间的关联和协同、互补和多维互动；从而高效使用各种媒体。跨媒体涉及了大量学科的交叉性研究。

跨媒体主要难点：1.3.6多媒体技术发展的新颖技术跨媒体知识的发现与表达技术；跨媒体知识的推理与重构技术；跨媒体统一的表示结构；跨媒体信息的的融合、识别技术；复杂媒体的信息挖掘、智能处理与高效检索技术；跨媒体海量信息的综合检索等。“跨媒体互动平台”是SMEG(上海文广

)运用多种媒介联动实时双向传播新理念，整合广电和通信高新技术，融合社会各方信息、渠道、技术、资金和用户等资源，构建由广播、电视、平面媒体、互联网、宽频网络、个人通信终端(手机、便携式电脑和PDA等)、车载移动电视和楼宇电视等媒介联动实时传播的全新跨媒体互动平台，为广大用户提供以互动娱乐为主体，以新闻资讯、生活实用信息为主干的个性化互动增值服务。SEMG运营系统示意图1.4多媒体计算机的组成多媒体计算机：

能够综合处理文本、图形、图像、音频和视频等多种媒体信息的计算机。多媒体计算机基本的硬件结构是什么?功能强大的CPU，大容量的存储空间，高分辩率的显示接口和设备，音频接口和设备，视频接口和设备等。典型多媒体设备：光驱、音频卡、视频卡、扫描卡、交互控制接口、网络接口、打印机接口、图形加速卡等。1.4多媒体计算机的组成多媒体计算机技术的发展趋势是将上述功能卡和接口，逐步集成到芯片和主板上，成为计算机的必备功能。多媒体计算机的软件组成参照前面。1.5

多媒体技术的应用领域计算机辅助教学CAI娱乐和游戏管理信息系统和办公自动化视频会议系统视频点播计算机支持协同系统在教育与培训方面的应用