第1章 多媒体技术概论课件

多媒体技术与开发第1章多媒体技术概论前言多媒体技术是世纪之交的计算机科学技术领域的热点技术之一，它的迅速发展改变了人们的生活方式，并给人类社会带来了巨大影响。多媒体计算机技术及应用始于20世纪80年代。90年代以来信息技术迅速发展，高清晰度电视、高保真音响、高速计算机网络和高性能的计算技术融为一体，使多媒体技术又大大地前进了一步。本课程主要介绍多媒体技术的基本概念和多媒体系统的开发的基本方法，对多媒体信息的表示做了较详细地介绍，尽量减少对过深的理论的探讨，侧重于实用。2第1章多媒体技术概论主要内容第1章多媒体技术概论第2章音频信息的表示与存储第3章视觉信息的表示与存储第4章视频信息的表示与存储第5章多媒体数据的压缩第6章多媒体开发软件3第1章多媒体技术概论第1章多媒体技术概论

多媒体技术是20世纪80年代发展起来的一门综合技术，现已成为信息技术领域发展最快、最活跃的技术，是新一代电子技术发展和竞争的焦点。多媒体技术融计算机、声音、文本、图像、动画、视频和通信等多种功能于一体，借助日益普及的高速信息网，可实现计算机的全球联网和信息资源共享，被广泛应用在咨询服务、图书、教育、通信、军事、金融、医疗等诸多行业，并正潜移默化地改变着我们生活的面貌。4第1章多媒体技术概论目录1.1多媒体技术的发展1.2多媒体的基本概念1.3多媒体系统的组成1.4多媒体技术发展的关键技术1.5多媒体技术的应用领域5第1章多媒体技术概论1.1多媒体技术的发展1.1.1启蒙发展阶段1.1.2初期应用和标准化1.1.3多媒体技术的发展方向6第1章多媒体技术概论1.1.1启蒙发展阶段

1.Apple公司推出的Macintosh机

2.Commodore公司研制的多媒体计算机系统Amiga3.Philips/Sony推出的交互式紧凑光盘系统CD-I4.RCA公司的交互式数字视频系统DVI的出现和普及7第1章多媒体技术概论1.Apple公司推出的Macintosh机1984年，美国Apple公司推出了代表多媒体技术的Macintosh机，首先引入了位图的概念对图形进行处理；1987年引入了HyperCard(超级卡)，它是以卡片为节点的超级文本系统，使Macintosh机成为能处理多种信息媒体的计算机。采用HyperCard的Apple计算机8第1章多媒体技术概论2.多媒体计算机系统Amiga1985，美国Commodore公司研制了世界上最早的多媒体计算机系统Amiga，采用用于图形、音频和视频处理的三个专用芯片，同时还提供了一个具有菜单、多窗口、图标等功能的多任务Amiga操作系统。基于Motorola68000处理器的Amiga系统9第1章多媒体技术概论3.交互式紧凑光盘系统1986年4月，Philips/Sony联合推出了交互式紧凑光盘系统CD-I，同时还公布了CD-ROM的文件格式。该系统把各种多媒体信息以数字化的形式存放在650M的CD-ROM上，用户可以播放光盘中的内容。10第1章多媒体技术概论4.交互式数字视频系统DVI1987年，美国RCA(美国无线电公司)公司推出了交互式数字视频系统DVI(DigitalVideoInteractive)。它以计算机技术为基础，用光盘来存储和检索图文声像和其他数据。RCA后来把DVI技术卖给了通用电气公司(IBM)，后者又把这一技术卖给了Intel公司。1989年初，Intel公司把DVI技术开发成为一种可以普及的商品。11第1章多媒体技术概论1989年3月，由Intel公司和IBM公司联合将DVI技术发展成新一代多媒体开发平台ActionMedia750，该平台的硬件系统由音频板、视频板和多功能板组成，软件是基于DOS的音频视频支持系统(AVSS)。1991年，又推出了改进的ActionMedia750Ⅱ，软件采用基于Windows的音频视频内核(AVK)，大大提高了系统的扩展性、移植性和处理能力。4.交互式数字视频系统DVI12第1章多媒体技术概论1.1.2初期应用和标准化1990年，由微软、菲利普等14家厂商组成的多媒体市场协会应运而生，并建立了多媒体个人计算机标准MPC1.0。1992年，图像专家组提出了MPEG-1标准。1992年，Microsoft公司推出了真正的多媒体操作系统Windows3.1。1993年，多媒体微机市场委员会发布了新的多媒体计算机的性能标准MPC2.0。13第1章多媒体技术概论1.1.2初期应用和标准化1993年，IBM公布了针对台式系统用户在OS/2上运行的32位多媒体软件包。1995年，多媒体微机市场委员会发布了新的多媒体微机的性能标准MPC3.0。后来出现了更高的操作系统版本，具有的多媒体功能也越来越强大，多媒体个人计算机成为PC机的主流，标志着PC机已经进入了多媒体时代。14第1章多媒体技术概论要求MPC1标准MPC2标准MPC3标准CPU386SX/16MHz486SX/25MHzPentium/75MHzRAM2M4M8M硬盘30MB160MB540MBCDROM150KB/s300KB/s600KB/s声卡8位16位16位以上，支持MIDI显卡640×480,16色640×480,64k色600×800,16M色MPEG-1没有要求没有要求具有MPEG-1播放；可进行直接帧存取，16位/像素，352×240分辨率，30帧/秒(或25帧/秒)播放视频，视音频同步，不丢帧。操作系统Windows3.XWindows3.XWindows3.X/95第1章多媒体技术概论1.1.3多媒体技术的发展方向多媒体通信网络环境的研究和建立，将使多媒体从单机单点向分布、协同多媒体环境发展，在世界范围内建立一个可全球自由交互的通信网。利用图像理解、语音识别、全文检索等技术，研究多媒体基于内容的处理，开发能进行基于内容处理的系统是多媒体信息管理的重要方向。多媒体标准仍是研究的重点。多媒体技术与相邻技术的结合，提供完善的人机交互环境。多媒体技术与外围技术构造的虚拟现实研究仍在继续进展。16第1章多媒体技术概论1.2多媒体的基本概念1.2.1媒体与多媒体1.2.2多媒体技术1.2.3多媒体计算机1.2.4多媒体系统17第1章多媒体技术概论1.2.1媒体与多媒体－媒体的含义媒体（medium）在计算机领域有两种含义：即媒质和媒介。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：表示信息的载体，如数字、文字、声音、图形和图像等。多媒体技术中的媒体主要指表示信息的载体。18第1章多媒体技术概论

按国际电信联盟电信标准局ITU-T的定义，媒体可分为以下五种类型：感觉媒体表示媒体显示媒体存储媒体传输媒体1.2.1媒体与多媒体－媒体的分类19第1章多媒体技术概论感觉媒体：能直接作用于人的感官，使人产生感觉的媒体，主要分为视觉媒体(文字、景象)、听觉媒体(音乐、各种声音)、触觉媒体(温度、力)、味觉媒体(滋味)、嗅觉媒体(气味)等。表示媒体：为了加工、处理感觉媒体而人为研究、构造出来的媒体，指信息的表示和表现形式。如语音编码、文本编码、运动和静止图像编码等。1.2.1媒体与多媒体－媒体的分类20第1章多媒体技术概论显示媒体：用来输入和输出信息的物理设备。输入显示媒体：键盘、鼠标、话筒等。输出显示媒体：显示器、打印机、音箱等。存储媒体：用于存放数字化形式的表示媒体的载体，主要是指与计算机相关的外部存储设备，如硬盘、光盘、胶卷等。传输媒体：用于传输表示媒体的物理传输介质，如电话线、双绞线、光纤等。1.2.1媒体与多媒体－媒体的分类21第1章多媒体技术概论

一般情况下所说的媒体形式是指表示媒体，即信息的表示和表现形式，像文字，图形，动画等。感觉媒体输入设备CPU输出设备感觉媒体表示媒体存储媒体显示媒体显示媒体传输媒体各种媒体之间的关系1.2.1媒体与多媒体－媒体的分类22第1章多媒体技术概论“多媒体”一词译自英文“Multimedia”即“Multiple”和”Media”的合成，核心词是媒体，是融合两种或两种以上表示媒体的人机交互式信息交流和传播媒体，一般理解为多种媒体信息的综合。多媒体的实质是将自然形式存在的各种媒体数字化，然后利用计算机对这些数字信息进行加工或处理，以一种友好的方式提供给用户使用。1.2.1媒体与多媒体－多媒体的含义23第1章多媒体技术概论1.2.2多媒体技术－概念将文本、音频、图形、图像、动画和视频等多媒体信息通过计算机进行数字化采集、编辑、存储、传输、处理和再现等，使多种媒体信息建立逻辑连接，集成为一个具有交互性的系统。简而言之，多媒体技术就是利用计算机综合处理图、文、声、像等信息的技术。24第1章多媒体技术概论多样性、集成性、交互性、实时性多样性是指计算机处理信息的多样化或多维化，改变计算机信息处理的单一模式，提供了如输入、输出、传输、存储和处理的手段、方法等，交互使用信息的手段十分灵活。信息媒体由单媒体处理发展到多媒体处理，不仅是数量上的变化，更是一种质的飞跃，是信息技术走向深入、高级的变革性转变。1.2.2多媒体技术－特点25第1章多媒体技术概论集成性是指多媒体信息的集成和处理这些媒体的设备的集成。多媒体信息的集成是指将多种不同的媒体信息有机的进行同步组合，使之成为一个完整的多媒体信息系统；设备的集成包括硬件和软件两个方面。多媒体技术的集成一方面意味着多种单一技术到了比较成熟的地步；另一方面意味着各种单一技术的独自发展已很难满足现实应用的需要。因此多媒体技术的集成性反映了应用的强烈要求。1.2.2多媒体技术－特点26第1章多媒体技术概论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，从而为用户提供更加有效地控制和使用信息的手段，增强对信息的注意力和理解力。多媒体信息在人机交互中的巨大潜力主要来自于它能提高人对信息表现形式的选择和控制能力，同时也能提高信息表现形式与人的逻辑和创造能力结合的程度。1.2.2多媒体技术－特点27第1章多媒体技术概论实时性是指多媒体系统与时间的密切相关性，反映了应用对多媒体系统的要求，如视频会议系统、实况信息的传输等，要求多媒体技术必须具有严格的时序要求和很高的速度要求。实时性是传统的多媒体技术向更高层次的多媒体技术发展过程中的新的特性和问题。实时性程度的不同，对系统的设计要求也不同。网络环境较单机对实时性的要求较高，而实况时间的要求更高。1.2.2多媒体技术－特点28第1章多媒体技术概论1.2.3多媒体计算机多媒体计算机(MPC)一般是指能够综合处理文本、音频、图形、图像、动画和视频等多种媒体的计算机，它是集图文声像于一体并具有多媒体功能的计算机。从MPC标准来看，多媒体计算机应具有以下特征：光盘驱动器；声卡和音箱；显卡；多媒体系统软件和应用软件。29第1章多媒体技术概论1.2.4多媒体系统多媒体系统是指能够对文本、音频、图形、图像、动画、视频等多媒体信息进行逻辑互连、获取、编辑、存储和演播等功能的一个计算机系统。由于多媒体系统能灵活调度和使用多种媒体信息，使之与硬件协调的工作，因此，多媒体系统是一种软件和硬件相结合的复杂系统。30第1章多媒体技术概论1.3多媒体系统的分类与组成1.3.1多媒体系统的分类1.3.2多媒体系统的层次结构31第1章多媒体技术概论1.3.1多媒体系统的分类基于功能的分类开发系统、演示系统、培训系统、家庭系统基于应用的分类多媒体信息咨询系统多媒体管理系统多媒体辅助教育系统多媒体通信系统多媒体娱乐系统32第1章多媒体技术概论1.3.2多媒体系统的层次结构多媒体计算机系统的层次结构如图所示：多媒体硬件系统多媒体驱动程序多媒体操作系统多媒体开发工具多媒体应用软件最底层最顶层33第1章多媒体技术概论多媒体硬件系统除了一般计算机的硬件外，还有各种媒体控制板卡及其输入输出设备，其中包括多媒体实时压缩和解压缩卡。计算机：MPC、图形工作站1.3.2层次结构－硬件系统34第1章多媒体技术概论1.3.2层次结构－硬件系统

多媒体板卡：显示卡、音频卡、视频卡多媒体外部设备麦克风扬声器显示器投影机35第1章多媒体技术概论1.3.2层次结构－多媒体驱动程序多媒体驱动程序直接用来控制和管理多媒体硬件。它完成设备的初始化、各种设备操作以及设备的关闭等。驱动程序一般常驻内存，每个多媒体硬件都需要一个相应的驱动程序。36第1章多媒体技术概论多媒体操作系统必须具备对多媒体数据和多媒体设备的管理和控制功能，具有综合使用各种媒体的能力，能灵活地调度多种媒体数据并能进行相应的传输和处理，且使各种媒体硬件协调工作。包括专用的和通用的多媒体操作系统。专用多媒体操作系统：AmigaDOS系统、CD-I系统等。通用多媒体操作系统：Macintosh系统操作系统、Windows系列操作系统等。1.3.2层次结构－多媒体操作系统37第1章多媒体技术概论多媒体开发工具主要是指用于开发多媒体应用的工具软件，包括多媒体素材制作工具、多媒体著作工具和多媒体编程语言。多媒体素材制作工具(Word、Cooledit、FlashMX、Photoshop等)多媒体著作工具(PowerPoint、FrontPage、Authorware等)多媒体编程语言(VB、VC++、Delphi等)。1.3.2层次结构－多媒体开发工具38第1章多媒体技术概论1.3.2层次结构－多媒体应用软件多媒体应用软件直接面向用户，是为满足用户的各种需求服务的。应用系统要求有较强的多媒体交互功能，良好的人机界面。例如，教学软件、培训软件、电子图书等39第1章多媒体技术概论1.4多媒体技术发展的关键技术1.4.1多媒体数据压缩/解压缩技术1.4.2数字化多媒体信息存储技术1.4.3多媒体数据库技术1.4.4超文本与超媒体技术1.4.5多媒体网络与通信技术1.4.6虚拟现实技术40第1章多媒体技术概论1.4.1多媒体数据压缩/解压缩技术图像、动画、视频和音频等数字化后数据量是非常大的，因此有必要对多媒体信息进行压缩，去除其中的冗余信息。选用合适的数据压缩技术可将字符数据压缩到原来的1/2左右，语音数据压缩到原来的1/2-1/10，图像数据压缩到原来的1/2-1/60。如今已有压缩编码的国际标准JPEG

和MPEG。41第1章多媒体技术概论1.4.2数字化多媒体信息存储技术数字化的多媒体信息经过压缩后仍有大量的数据，比如动态视频图像，若采用现有的算法压缩后，存储一小时的影视节目大约需要500M的空间，因此存储技术也是多媒体技术发展和应用的关键技术之一。目前，在大容量、高速度、低价格的存储器没有出现之前，只读光盘是较理想的多媒体存储介质。目前有以下几类新的存储技术：蓝光盘：数据存储量约为27GB超级光盘技术：采用更多的进制表示信息全息光盘技术：储存容量高达1TB(1000GB)荧光多层存储技术：存储容量可达140GB42第1章多媒体技术概论1.4.3多媒体数据库技术多媒体信息是结构型的，致使传统的关系数据库已不适用于多媒体的信息管理，多媒体数据库系统应具有以下几个特点：要有相关的存储介质。描述性的捜索方法：多媒体数据的查询应基于一个描述性的、面向对象查询格式。例如，查找“一张戴红围巾的女孩的照片”。独立于设备和格式的界面：设备无关性和格式无关性允许使用新的存储技术，而不改变现在的多媒体数据库应用系统。特殊视图和数据的同步访问：在多媒体数据库中，同一多媒体数据能被几个应用程序通过不同的查询访问到，因此，必须实现稳定的访问共享。43第1章多媒体技术概论1.4.4超文本与超媒体技术超文本这个词在英语词典上并不存在，是美国人泰得·纳尔逊于1965年杜撰的。后来成了非线性信息管理技术的专用词汇。超文本是一种文本信息管理技术，它提供的方法是建立各种文本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，也称为浏览器或导航图。WWW是近几年来最有影响的超文本系统。44第1章多媒体技术概论超媒体是超文本技术与管理和协调多媒体信息技术的结合，它是一组与时间、形式和媒体有关的动作定义。它与超文本的最大区别是表达性和交互性，即表达更准确，信息更丰富，交互更友好自然。简单地说：超媒体=超文本＋多媒体超媒体虽然是超文本加多媒体，但绝对不是简单的叠加，它既要处理超文本和多媒体设计问题，又要解决二者结合带来的新问题。1.4.4超文本与超媒体技术45第1章多媒体技术概论1.4.5多媒体网络与通信技术多媒体通信技术包含语音压缩、图像压缩及多媒体的混合传输技术，将电话、电视和计算机三者融为一体，集电话的双向沟通能力、有线电视的高载荷影像传输能力和电子计算机强大的信息处理功能于一体，并通过信息压缩编码技术，确保了多媒体信息在高速信息公路上的双向或多向传输。46第1章多媒体技术概论1.4.6虚拟现实技术虚拟现实(VirtualReality)是利用计算机软硬件技术、传感技术、仿真技术、人工智能及心理学等技术通过计算机生成一个逼真的视觉、听觉、触觉及嗅觉等的虚拟世界，它强调了人与虚拟环境之间的交互性，或两者之间的相互作用，反映在虚拟环境的各种感官刺激信号以及人对虚拟环境做出的各种反应动作上。47第1章多媒体技术概论虚拟现实技术主要是依靠一些特殊的输入输出设备来实现的。头戴式显示器数据手套的每一个指头上都装有一个传感器1.4.6虚拟现实技术48第1章多媒体技术概论虚拟现实系统的关键特性：多感知性：虚拟现实系统应提供包括视觉、听觉、触觉、力觉和味觉等感知能力。临场性：又称存在感，是用户在虚拟环境中产生的身临其境、难以分辨真假的感觉。交互性：指用户对虚拟环境中对象的可操作程度和由环境反馈的自然程度。自主性：指虚拟环境中对象的自主程度。1.4.6虚拟现实技术49第1章多媒体技术概论1.5多媒体技术的应用领域1.5.1教育与培训1.5.2出版与图书1.5.3商业与咨询1.5.4网络与通信