毕业论文-多媒体技术及其发展趋势.docx

多媒体技术及其发展趋势摘要：多媒体技术是当今世界科技领域中最有活力、发展最快的高新信息技术。它使计算机具有综合处理声音、文字、图像租视频信息的能力，以形象丰富的声、文、图方面的信息和方便的交互性，极大地改善了人机界面，改变了使用计算机的方式。随着多媒体技术的深入发展，其应用也越来越广泛，已渗透到各个学科领域和国民经济的各个方面并不断改变着人类的生活方式和生活质量。多媒体技术具有极大的发展潜力，正向二个方面发展，一是网络化发展趋势，与宽带网络通信等技术相互结合；二是多媒体终端的部件化、智能化和嵌入化，提高计算机系统本身的多媒体性能，开发智能化家电。关键词：多媒体技术；多媒体计算机技术；多媒体技术应用；发展趋势一、 多媒体技术概述多媒体技术是当今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，因此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。（一）多媒体技术基本概念 多媒体技术就是指运用计算机综合处理多媒体信息（文本、声音、图形、图像等）的技术，即利用计算机对多种媒体进行显示、表示、存储和传输，包括将多种信息建立逻辑连接，进而集成一个具有交互性的系统等等。其实质是将自然形式存在的媒体信息数字化，然后利用计算机对这些数字信息进行加工，以一种最友好的方式提供给使用者使用。（二）多媒体技术的特点多媒体技术是利用计算机对声音、图像、文字等多种媒体合成一体进行处理加工、存储和传输的技术。它具有以下主要特点：1交互性交互性是多媒体技术的关键特征。它可以更有效地控制和使用信息，增加对信息的理解。众所周知，一般的电视机是声像一体化的、把多种媒体集成在一起的设备，但它不具备交互性，因为用户只能使用信息，而不能自由地控制和处理信息。例如，在一般的电视机中，不能将用户介入进去，不能使屏幕上的图像根据用户需要配上不同的语言解说或增加文字说明，或者对图像进行缩放、冻结等加工处理，不能随时看到想看的电视节目等。当引入多媒体技术后，借助交互性，用户可以获得更多的信息。2. 多样性信息媒体的多样性是相对于计算机而言的，它把计算机所能处理的信息媒体的种类或范围扩大，不仅仅局限于原来的数据、文本或单一的语音、图像。众所周知，人类具有五大感觉，即视、听、嗅、味与触觉。前三种感觉占了总信息量的95%以上，而计算机远没有达到人类处理复合信息媒体的水平。计算机一般只能按单一方式处理信息。信息的复合化或多样化不仅是指输入信息，称为信息的获取（capture），而且还指信息的输出，称为表现（presentation）。输入和输出并不一定相同，若输入与输出相同，就称为记录或重放。如果对输入进行加工、组合与变换，则称为创作（authoring）。创作可以更好地表现信息，丰富其表现力，使用户更准确、更生动地接收信息。这种形式过去在影视制作过程中大量采用，在多媒体技术中也采用这种方法。3集成性多媒体的集成性包括两方面，一是多媒体信息媒体的集成；另一是处理这些媒体的设备和系统的集成。在多媒体系统中，各种信息媒体不是像过去那样，采用单一方式进行采集与处理，而是多通道同时统一采集、存储与加工处理，更加强调各种媒体之间的协同关系及利用它所包含的大量信息。此外，多媒体系统应该包括能处理多媒体信息的高速及并行的cpu、多通道的输入/输出接口及外设、宽带通信网络接口与大容量的存储器，并将这些硬件设备集成为统一的系统。在软件方面，则应有多媒体操作系统，满足多媒体信息管理的软件系统、高效的多媒体应用软件和创作软件等。在网络的支持下，这些多媒体系统的硬件和软件被集成为处理各种复合信息媒体的信息系统。4实时性由于多媒体系统需要处理各种复合的信息媒体，决定了多媒体技术必然要支持实时处理。接收到的各种信息媒体在时间上必须是同步的，比如语音和活动的视频图像必须严格同步，因此要求实时性，甚至是强实时（hard real time）。例如电视会议系统的声音和图像不允许存在停顿，必须严格同步，包括“唇音同步”，否则传输的声音和图像就失去意义。5. 数字化处理多媒体信息的关键设备是计算机，所以要求不同媒体形式的信息都要进行数字化。需将文字、图片、声音、视频等媒体信息按照不同的编码方式存储在计算机中。（三）多媒体技术涉及的内容多媒体技术使用计算机交互式综合技术和数字通信网络技术处理多种表示媒体文本、图形、图像、视频和声音，使多种信息建立逻辑连接，集成为一个交互式系统。涵盖了计算机科学技术、微电子技术、声像技术、数字信号处理技术、通讯和网络技术、人工智能等技术，它主要涉及如下几个部分：1.多媒体数据压缩编码技术：包括音频信号压缩编码、解压方法和图像数据压缩编码方法。2.音频信息处理技术：包括音频信号的获取、处理，乐器接口、声卡结构与工作原理等。3.视频信息处理技术：包括视频信号的输入与输出、非线性编辑系统、视频存储技术、数字视频网络及存储技术等。4.多媒体数据库和基于内容检索：包括多媒体数据库和基于多媒体数据库的检索等。5.多媒体软件系统：包括多媒体操作系统、多媒体应用软件与创作工具、多媒体网页制作基础和动画制作技术等。6.多媒体通信与网络技术：它包括cscw、会议系统、vod、ip电话和系统设计等。7.多媒体应用：cai与远程教学、gis与数字地球、多媒体远程监控等。8.虚拟现实技术：数据手套、立体头盔显示装置、人机交互技术等。二、多媒体技术的应用 多媒体技术的应用已经遍及人类生活的各个领域，从文化教育、技术培训、电子图书到观光旅游、商业管理及家庭娱乐等，极大地改变了人们的工作、学习和生活方式，并对大众传播媒体产生了巨大影响。多媒体技术的开发和应用，使人类社会工作和生活的方方面面都沐浴着它所带来的阳光，新技术所带来的新感觉、新体验是以往任何时候都无法想象的。随着多媒体技术的深入发展，其应用也越来越广泛，体现为以下几点：（一）多媒体数据压缩、图像处理的应用多媒体计算机技术是面向三维图形、环绕立体声和彩色全屏幕运动画面的处理技术。而数字计算机面临的是数值、文字、语言、音乐、图形、动画、图像、视频等多种媒体的问题，它承载着由模拟量转化成数字量信息的吞吐、存储和传输。数字化了的视频和音频信号的数量之大是非常惊人的，它给存储器的存储容量、通信干线的信道传输率以及计算机的速度都增加了极大的压力，解决这一问题，单纯用扩大存储器容量、增加通信干线的传输率的办法是不现实的。数据压缩技术为图像、视频和音频信号的压缩，文件存储和分布式利用，提高通信干线的传输效率等应用提供了一个行之有效的方法，同时使计算机实时处理音频、视频信息，以保证播放出高质量的视频、音频节目成为可能。国际标准化协会，国际电子学委员会，国际电信协会等国际组织，于二十世纪90年代领导制定了三个重要的有关视频图像压缩编码的国际标准，jpeg标准；h261标准；mpeg标准。（二）音频信息处理的应用在多媒体技术中，存储声音信息的文件格式主要有：wav文件、voc文件、midi文件、aif文件、son文件及rmi文件等。1音频信息录制编辑把音乐和语音加到多媒体应用中，是我们研究音频处理技术的目的，我们常用的音频信息录制编辑软件有：wave edit工具的rec命令、sound blaster卡的vedit2软件、microsoft sound system 卡的quick recorder软件、cooledit软件、wave edit工具、creative wave studio等。2语音识别语音的识别长久以来一直是人们的美好梦想，让计算机听懂人说话是发展人机语音通信和新一代智能计算机的主要目标。随着计算机的普及、越来越多的人在使用计算机，如何给不熟悉计算机的人提供一个友好的人机交互手段，是人们感兴趣的问题，而语音识别技术就是其中最自然的一种交流手段。当前，语音识别领域的研究正方兴未艾。在这方面的新算法、新思想和新的应用系统不断涌现。同时，语音识别领域也正处在一个非常关键的时期，世界各国的研究人员正在向语音识别的最高层次应用非特定人、大词汇量、连续语音的听写机系统的研究和实用化系统进行冲刺，可以乐观地说，人们所期望的语音识别技术实用化的梦想很快就会变成现实。3文语转换目前，世界上已研制出汉、英、日、法、德等语种的文语转换系统，并在许多领域得到了广泛应用。dec talk文语转换系统：这是dec公司在mit的klatt教授研制的语音合成器的基础上开发的语音生成系统，用于英语文语转换。attbell文语转换系统：这是美国att贝尔实验室研制的文语转换系统，它最初用于英语的文语转换，现在正扩展到其它语种。sonic文语转换系统：这是清华大学计算机系基于波形编辑的汉语文语转换系统，该系统利用汉语词库进行分词，并且根据语音学研究的成果建立了语音规则，对汉语中的某些常见语音现象进行了处理，系统采用psola算法修改超音段语音特征，提高了言语输出的质量。（三）多媒体数据库和基于内容检索的应用多媒体信息检索技术的应用使多媒体信息检索系统、多媒体数据库，可视信息系统、多媒体信息自动获取和索引系统等应用逐渐变为现实。基于内容的图像检索、文本检索系统己成为近年来多媒体信息检索领域中最为活跃的研究课题，基于内容的图像检索是根据其可视特征，包括颜色、纹理、形状、位置、运动、大小等，从图像库中检索出与查询描述的图像内容相似的图像，利用图像可视特征索引，可以大大提高图像系统的检索能力。随着多媒体技术的迅速普及，web上将大量出现多媒体信息，例如，在遥感、医疗、安全、商业等部门中每天都不断产生大量的图像信息。这些信息的有效组织管理和检索中都依赖基于图像内容的检索。目前，这方面的研究已引起了广泛的重视，并已有一些提供图像检索功能的多媒体检索系统软件问世。（四）在教育与培训方面的应用多媒体技术对教育产生的影响比其他的领域的影响要深远得多。多媒体技术将改变传统的教学方式，使教材发生巨大的变化，使其不仅有文字、静态图像，还具有动态图像和语音等。利用多媒体计算机的文本、图形、视频、音频和其交互式的特点，可以编制出计算机辅助教学软件，即课件。课件能根据学生的水平采取不同的教学方案，根据反馈信息为学生提供及时的教学指导，能创造出生动逼真的教学环境，改善学习效果。而且教师根据情况随时可以修改程序，不断补充新的教学内容。（五）多媒体视频点播系统（vod）vod系统由四部分组成，即视频服务器、数字视频解码器，接收器（机顶盒）、带宽交换网络和用户接入网络。视频服务器主要是为用户提供视频数据流，响应用户的请求，协调多个用户的传送；机顶盒的功能是节目选择、解码以及状态诊断和出错处理，带宽交换网络主要提供节目和信息数据的传输与交换。视频点播系统的主要功能是在一个小区中用户不需要从电视频道上收看电视节目，而可以任意点播视频点播系统中的影片，并可随意切换、重复点播，这为用户提供了极大的方便。（六）多媒体创作工具上的应用多媒体创作工具是电子出版物体、多媒体应用系统的软件开发工具，它提供组织和编辑电子出版物和多媒体应用系统各种成分所需要的重要框架，包括图形、动音和视频的剪辑。制作工具的用途是建立具有交互式的用户界面，在屏幕上演示电子出版物及制作好的多媒体应用系统以及将各种多媒体文件集成为一个完整而有内在联系的系统。（七）通信及分布式技术的应用人类社会逐渐进入信息化时代，社会分工越来越细，人际交往越来越频繁，群体性、交互性、分布性和协同性将成为人们生活方式和劳动方式的基本特征，其间大多数工作都需要群体的努力才能完成。但在现实生活中影响和阻碍上述工作方式的因素太多，如打电话时对方却不在。即使电话交流也只能通过声音，而很难看见一些重要的图纸资料，要面对面的交流讨沦，又需要费时的长途旅行和昂贵的差旅费用，这种方式造成了效率低费时长开销大的缺点。今天，随着多媒体计算机技术和通信技术的发展，两者相结合形成的多媒体通信和分布式多媒体信息系统较好地解决了上述问题。（八）地理信息系统(gis)地理信息系统(gis)获取、处理、操作、应用地理空间信息，主要应用在测绘、资源环境的领域。与语音图像处理技术比较，地理信息系统技术的成熟相对较晚，软件应用的专业程度相对也较高，随着计算机技术的发展，地理信息技术逐步形成为一门新兴产业。除了大型gis平台之外，设施管理、土地管理、城市规划、地籍测量的专业应用多媒体技术也层出不穷。（九）多媒体监控技术图像处理、声音处理、检索查询等多媒体技术综合应用到实时报警系统中，改善了原有的模拟报警系统，使监控系统更广泛地应用到工业生产、交通安全、银行保安、酒店管理等领域中。它能够及时发现异常情况，迅速报警，同时将报警信息存储到数据库中以备查询，并交互地综合图、文、声、动画多种媒体信息，使报警的表现形式更为生动、直观，人机界面更为友好。三、多媒体技术未来发展趋势世界正迈进数字化、网络化、全球一体化的信息时代。信息技术将渗透到人类社会的方方面面，其中网络技术和多媒体技术是促进信息社会全面发展的关键技术。 目前的多媒体技术应用正从基于cd-rom的单机系统向以网络为中心的多媒体应用过渡，随着高速网络成本的降低，多媒体通信关键技术的突破，在以internet为代表的通信网上提供的多种多媒体业务会给信息社会带来深远影响，同时将多台异地互联的多媒体计算机协同工作，更好实现信息共享，提高工作效率，这种协同工作环境代表了多媒体应用的发展趋势。总的来看，多媒体技术正向二个方而发展：一是网络化发展趋势，与宽带网络通信等技术相互结合，使多媒体技术进入科研设计、企业管理、办公自动化、远程教育、远程医疗、检索咨询，文化娱乐、自动测控等领域；二是多媒体终端的部件化、智能化和嵌入化，提高计算机系统本身的多媒体性能，开发智能化家电。（一） 多媒体技术的网络化发展趋势迎接21世纪国际竞争的挑战和教育改革的实践，由于技术的进步，特别是信息化步伐加快，使这一教育观念转变过程，不仅仅是思想解放，更是一个实践推动的过程。数字化技术将文件处理带入了新的领域，让人们可以用更快的速度生产文件，用更便捷的方式修改图像和文件，利用网络通讯把图像和文件迅速地传到四面八方。经过数字压缩，从根本上解决了录像带资源长期保存的问题。未来的人们需要某一内容时，可以通过网络调出，在网络终端上阅读，满意时，再从终端打印机上打印出来。因特网就是在这种背景下，不知不觉地走近了我们的生活。技术的创新和发展将使诸如服务器、路由器、转换器等网络设备的性能越来越高，包括用户端cpu、内存、图形卡等在内的硬件能力空前扩展，人们将受益于无限的计算和充裕的带宽，它使网络应用者改变以往被动地接受处理信息的状态，并以更加积极主动的姿态去参与眼前的网络虚拟世界。多媒体技术的发展使多媒体计算机将形成更完善的计算机支撑的协同工作环境，消除了空间距离的障碍，也消除了时间距离的障碍，为人类提供更完善的信息服务。交互的、动态的多媒体技术能够在网络环境创建出更加生动逼真的二维与三维场景，人们还可以借助摄像等设备，把办公室和娱乐工具集合在终端多媒体计算器上，可在世界任何一个角落与千里之外的同行在实时视频会议上进行市场讨论、产品设计，欣赏高质量的图像画面。新一代用户界面(ui)与智能人工(intelligent agent)等网络化、人性化、个性化的多媒体软件的应用还可使不同国籍、不同文化背景和不同文化程度的人们通过“人机对话”，消除他们之间的隔阂，自由地沟通与了解。多媒体交互技术的发展，使多媒体技术在模式识别、全息图像、自然语言理解(语音识别与合成)和新的传感技术(手写输入、数据手套、电子气味合成器)等基础上，利用人的多种感觉通道和动作通道(如语音、书写、表情、姿势、视线、动作和嗅觉等)，通过数据手套和跟踪手语信息，提取特定人的面部特征，合成面部动作和表情，以并行和非精确方式与计算机系统进行交互。可以提高人机交互的自然性和高效性，实现以三维的逼真输出为标志的虚拟现实。蓝牙技术的开发应用，使多媒体网络技术无线电。数字信息家电，个人区域网络，无线宽带局域网，新一代无线、互联网通信协议与标准，对等网络与新一代互联网络的多媒体软件开发，综合原有的各种多媒体业务，将会使计算机无线网络异军突起，牵起网络时代的新浪潮，使得计算无所不在，各种信息随手可得。（二）多媒体终端的部件化、智能化和嵌入化发展趋势目前多媒体计算机硬件体系结构，多媒体计算机的视频音频接口软件不断改进，尤其是采用了硬件体系结构设计和软件、算法相结合的方案，使多媒体计算机的性能指标进一步提高，但要满足多媒体网络化环境的要求，还需对软件作进一步的开发和研究，使多媒体终端设备具有更高的部件化和智能化，对多媒体终端增加如文字的识别和输入、汉语语音的识别和输入、自然语言理解和机器翻译、图形的识别和理解、机器人视觉和计算机视觉等智能。过去cpu芯片设计较多地考虑计算功能，主要用于数学运算及数值处理，随着多媒体技术和网络通讯技术的发展，需要cpu芯片本身其具有更高的综合处理声、文、图信息及通讯的功能，因此我们可以将媒体信息实时处理和压缩编码算法做到cpu芯片中。从目前的发展趋势看可以把这种芯片分成两类：一类是以多媒体和通讯功能为主。融合cpu芯片原有的计算功能，它的设计目标是用在多媒体专用设备，家电及宽带通讯设备，可以取代这些设备中的cpu及大量asic和其它芯片。另一类是以通用cpu计算功能为主，融合多媒体和通信功能，它们的设计目标是与现有的计算机系列兼容，同时具有多媒体和通信功能，主要用在多媒体计算机中。近年来随着多媒体技术的发展，tv与pc技术的竞争与融合越来越引入注目，传统的电视主要用在娱乐，而pc重在获取信息。随着电视技术的发展，电视浏览收看功能、交互式节目指南、电视上网等功能应运而生。而pc技术在媒体节目处理方面也有了很大的突破，视音频流功能的加强，网上看电视等技术相应出现，比较来看，收发email、聊天和视频会议终端功能更是pc与电视技术的溶合点，而数字机顶盒技术适应了tv与pc溶合的发展趋势，延伸出“信息家电平台”的概念，使多媒体终端集家庭购物、家庭办公、家庭医疗、交互教学、交互游戏、视频邮件和视频点播等全方位应用为一身，代表了当今嵌入化多媒体终端的发展方向。嵌入式多媒体系统可应用在人们生活与工作的各个方面，在工业控制和商业管理领域，如智能工控设备、posatm机、ic卡等；在家庭领域，如数字机顶盒、数字式电视、webtv、网络冰箱、网络空调等消费类电子产品，此外，嵌入式多媒体系统还在医疗类电子设备、多媒体手机、掌上电脑、车载导航器、娱乐、军事方面等领域有着巨大的应用前景。（三）在其他方面的发展趋势1.教育与培训利用多媒体的虚拟现实技术可以模拟显现那些在现实中存在的，但在课堂教学环境下用别的方法很难做到或者要花费很大的代价才能显现的各种事物，供学生学习和探索。例如，美国一个“虚拟物理实验室”系统的设计就使得学生可以通过亲身实践做、看、听来学习的方式成为可能。此外，在虚拟现实技术的帮助下，残疾人能够通过自己的形体动作与他人进行交流，甚至可以用脚的动作与他人进行交谈。例如，在高性能计算机和传感器的支持下，残疾人戴上数据手套手，就能将自己的手势翻译成讲话的声音；佩戴上目光跟踪装置后，就能将眼睛的动作翻译成手势、命令或讲话的声音。2.商业服务形象、生动的多媒体技术有助于商业演示服务，如在大型超市或百货商场内通过多媒体计算机触摸屏了解信息。3.多媒体电子出版物多媒体电子出版物（mep），是计算机、视频、通讯、多媒体等高技术与现代出版业相结合的产物，其内容丰富多彩，情节五光十色，它提倡“无纸”，是一种顺应时代潮流的“绿色出版物”。多媒体电子出版物的传播媒体形态，包括软盘、只读光盘、交互式光盘、图文光盘、照片光盘和集成电路卡等。光盘版、联机版出版物的开发，可节省大量的木材资源，有利于保护地球生态。因此，多媒体电子出版产业前景灿烂，专家预测，今后全球的多媒体电子出版产业将以年平均24% 的增长率发展，多媒体电子出版物在出版物中所占的份额将越来越大。 4.视频会议据著名市场研究公司的发展预测，全球视频会议网络设备的销售额的年平均增长率将达到27%。