多媒体软件设计技术第三版1多媒体概述.ppt

多媒体软件设计技术 第三版,第一章：多媒体概述,陈启安,(c) 西安电子科技大学出版社出版, 2007-2008. 版权所有. 可以修改或复制本幻灯片为非商业用途，但作者名及本版权标识不可更改。,该幻灯片由作者提供 修订日期: 2008年1月30日,本章学习目标,了解多媒体和多媒体技术 了解多媒体的组成元素 了解常见的数据压缩格式 了解常见的多媒体系统的软硬件组成 了解多媒体的系统层次,多媒体和多媒体技术,多媒体与多媒体技术的概念 多媒体技术的特性 多媒体中的媒体元素,多媒体与多媒体技术的概念,多媒体Multimediamultiple+media，核心词是媒体。 媒体（媒介、媒质） 信息的载体。两种含义：一是指用以存储信息的实体，如磁带、磁盘、光盘和半导体存储器；另一种是指信息的载体，如数字、文字、声音、图像和图形。多媒体技术中的媒体是指后者。 多媒体用多种媒介方法传输信息，如：电影 。 Lippincott和Robinson的定义(1990年)：多媒体技术（Multimedia Computer Technology）是指用计算机综合处理多种媒体信息：文本、图形、图像和声音等，使多种信息建立逻辑连接，集成为一个系统并具有交互性。,多媒体的本质,多媒体的本质：不仅是信息的集成，也是设备的集成和软件的集成，它们通过逻辑连接形成一个有机整体，同时又可实现交互控制，可以说集成和交互是多媒体的精髓。 右图，是多媒体？,多媒体技术的特性,信息载体多样性 交互性 协同性 实时性 集成性,信息载体多样性,把计算机所能处理的信息空间范围扩展和放大，而不在局限于数值、文本或特殊对待的图形和图像，这是计算机变得更加人类化所必须的条件。 人类对于信息的接收和产生主要在五个感觉空间内：视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉，其中视觉约占65%，听觉约占20%，触觉约占10%，味觉、嗅觉等其它感觉约占5%。 多媒体就是要把机器处理的信息多维化，通过信息的捕获、处理与展现，使之交互过程中具有更加广阔和更加自由的空间，满足人类感官空间全方位的多媒体信息需求。,交互性,交互就是通过各种媒体信息，使参与的各方，不论是发送方还是接收方，都可以进行编辑、控制和传递。 媒体信息的简单检索与显示，是多媒体的初级交互应用； 通过交互特性使用户介入到信息的活动过程中，才达到了交互应用的中级水平； 用户完全进入到一个与信息环境一体化的虚拟信息空间自由遨游时，这才是交互应用的高级阶段，这有待于虚拟现实或临境（Virtual Reality）技术的进一步研究和发展。,协同性,每一种媒体都有其自身规律，各种媒体之间必须有机地配合才能协调一致。多种媒体之间的协调以及时间、空间的协调是多媒体的关键技术之一。,实时性,所谓实时就是在人的感官系统允许的情况下，进行多媒体交互，就好像面对面（Face-To- Face）一样，图像和声音都是连续的。实时多媒体分布系统是把计算机的交互性、通信的分布性和电视的真实性有机地结合在一起。,集成性,多媒体技术是多种媒体的有机集成。它集文字、文本、图形、图像、视频、语音等多种媒体信息于一体。 如人的感官系统一样，从眼、耳、口、鼻、脸部表情、手势等多种信息渠道接收信息，并送入大脑，然后通过大脑综合分析、判断，去伪存真，从而获得全面准确的信息。 多媒体集成性的两个方面：多媒体信息的集成、操作这些媒体信息的工具和设备的集成。,多媒体中的媒体元素,多媒体媒体元素是指多媒体应用中可显示给用户的媒体组成。 文本：非格式化文本、格式化文本 。 图形（Graphic）：一般指用计算机绘制的画面，如直线、圆、圆弧、矩形、任意曲线和图表等。 音频，数字音频（Audio）：波形声音语音、音乐。 动画：活动的画面，实质是一幅幅静态图像的连续播放。 视频是由一幅幅单独的画面序列（帧frame）组成 ，这些画面以一定的速率（fps）连续地投射在屏幕上，使观察者具有图像连续运动的感觉。,多媒体技术的应用与发展,多媒体走进家庭 多媒体进入学校 多媒体用于商业和企事业单位,多媒体走进家庭,家庭成员的教育 信息查询 娱乐,多媒体进入学校,进行交互式学习 进行模拟试验和演示（虚拟实验室） 信息查询和检索（虚拟图书馆）,多媒体用于商业和企事业单位,分布式多媒体系统的应用 多媒体在工业上的应用 多媒体在医学的应用 多媒体在出版业的应用 多媒体在通信业的应用,分布式多媒体系统的应用,分布式多媒体会议系统 多媒体视频点播系统 多媒体监控及监测系统 远程医疗和远程教学系统 电视购物和家庭办公等多种应用系统,多媒体会议系统,包括会议控制和管理系统、文件和程序共享并提供交互使用的电子白板、基于超文本和超媒体的文档制作系统、多媒体数据库以及音频、视频、实时采集压缩和传输系统。,在工业上的应用,改革了产品的设计制造方式。如：虚拟制造，即利用多媒体技术，进行产品设计，并仿真制造过程和最终产品，这种基于制造的设计方式成本低廉、丰富了设计方案，避免了无效制造。 对高危险性生产现场进行监控。在这些生产场所，一般不适合工作人员直接靠近或进行操作，可利用闭路电视监视，但只能监视，无法控制。而交互式多媒体则可以二者兼顾，既能直观、实时反映现场状况，又能使工作人员在现场之外操纵生产工程。 改革了人与机器设备的交互方式。多媒体丰富的图像和语音技术，能使工作人员更轻松直观地操纵机器。例如，在煤矿报警系统中，如有紧急情况出现，计算机可以根据事故原因自动选择相应的语音，向操纵人员播放。改变了以往单调的报警方式，提高了工作效率。,在医学中的应用,医疗数据库：在信息化社会中，电子病历应运而生，它包括有关病人病情的一切文本、图像、图形和声音信息，非多媒体数据库不能完成。医生能够充分利用多媒体信息，为诊断、研究提供有效的帮助。 医疗专家系统：采用多媒体技术作为人工智能的核心，集多种知识表达为一体（知识媒体包括文字、图形、图像、影像和声音）的医疗专家系统可以有效模拟医生的临床诊断，是未来医疗专家系统的一个新的发展方向，如下图所示。,多媒体医疗专家系统,多媒体在出版业的应用,电子出版物已成为出版界的新秀，多媒体出版物更是独领风骚，主要以光盘形式发行，包括CD-ROM、VCD、DVD等。 图文声并茂、价格较低、便于携带、检索和查询。,多媒体在通信业的应用,视频电话 互联网,多媒体研究的主要关键技术,数据压缩 多媒体数据的模型、组织与管理 多媒体信息的展现与交互 多媒体通信与分布处理 多媒体的软硬件平台 虚拟现实技术,数据压缩,为什么需要压缩？ 1、各种媒体信息数据量大 彩色电视信号每秒25帧（PAL制式）或30帧（NTSC制式，如果不经压缩，一个 1GB只能存储约1分钟的电视信号数据； 一幅640x480分辨率的24位真彩色图像的数据量约力900kb； 激光唱盘（CD-DA）的采样频率为44.lkHz，量化位数为16位，双通道立体声，100Mb仅能存储约10分钟录音。 2、数据传输速率高 NTSC标准的帧速率30帧/秒，视频信号的传输率约为26.4Mb/s，远高于计算机的数据传输速率； 以太网速率为100M位秒，实际能达到其一半以下的水平，大多数远程通信网络的速率都在每秒几兆位以下。,压缩方法,无损压缩和有损压缩两大类,霍夫曼（Huffman）编码,霍夫曼（Huffman）编码是1952年为文本文件而建立，是一种统计编码，属于无损压缩编码。 霍夫曼编码的码长是变化的，对于出现频率高的信息，编码的长度较短；而对于出现频率低的信息，编码长度较长。这样，处理全部信息的总码长一定小于实际信息的符号长度。在各字符出现的频率不均匀的情况下，它用最短的二进制位表示出现频率最高的字，用较长的位表示出现频率低的字，从而使平均码长缩短。获得了各字符出现频率以后，可以根据这些频率构造一棵用于编码和译码的霍夫曼树。 彩色静止图像压缩算法（Joint Photographic Expert Group一JPEG）；运动图像压缩算法（Moving Photographics Expert Group一MPEG）以及电视电话会议电视编码方式H.261，均使用了霍夫曼编码方式。,运动图像压缩算法（MPEG）,MPEG解压缩算法,多媒体数据的模型、组织与管理,数据量大、种类繁多、关系复杂、超介质性等是多媒体数据的基本特征。 以什么样的数据模型表达和模拟这些多媒体信息空间？ 如何组织存储这些数据？ 如何管理这些数据？ 如何操纵和查询这些数据？,多媒体信息的展现与交互,仅限于显示（Display）是不够的。 多媒体环境下，各种媒体并存，视觉、听觉、触觉、味觉和嗅觉媒体信息的综合与合成。 各种媒体的时空安排和效应，相互之间的同步和合成效果，相互作用的解释和描述等都是表达信息时所必须考虑的问题。有关信息的这种表达问题统称为展现（Presentation）。,多媒体通信与分布处理,多媒体通信 现行使用的通信网络中，如电话网、广播电视网和计算机网络，其传输性能都不能很好地满足多媒体数据数字化通信的需求。 最终实现：信息高速公路。 多媒体的分布处理 实现信息共享：计算机网及其在网络上的分布式与协作操作不可避免 。,多媒体的软硬件平台,由开发和应用多媒体系统的各种技术和各类设备组成的有效开发环境。 硬件平台：是支撑多媒体系统的各种机器和设备。 软件平台：是支持多媒体系统运行和开发的各类软件和开发工具。,虚拟现实技术,多媒体应用的高级境界 是一种多技术、多学科相互渗透和集成的技术。,多媒体系统的层次结构,由底层的硬件系统和其上的各层软件系统组成。,多媒体系统的层次结构,第一层为多媒体外围设备，包括各种媒体、视听输入输出设备及网络。 第二层为多媒体计算机硬件，主要配置与各种外部设备的控制接口卡，其中包括多媒体实时压缩和解压缩专用的电路卡。 第三层为多媒体驱动程序、操作系统。该层软件为系统软件的核心，除与硬件设备打交道(驱动、控制这些设备)外,还要提供输入输出控制界面程序，即I/O接口程序。操作系统对多媒体计算机的硬件、软件进行控制与管理。 第四层是媒体制作平台和媒体制作工具软件，支持应用开发人员创作多媒体应用软件。 第五层为多媒体编辑与创作系统。该层是多媒体应用系统编辑制作的环境，根据所用工具的类型，有的是脚本语言及解释系统，有的是基于图标导向的编辑系统，还有的是基于时间导向的编辑系统。 第六层为多媒体应用系统的运行平台，即多媒体播放系统。,多媒体硬件系统的基本组成,1 DVD-RO