多媒体技术课件.ppt

第1章 多媒体技术基础,课程引入 多媒体技术是20世纪后期发展起来的一门新技术，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。多媒体技术融合计算机、声音、文本、图像、动画、视频等媒体于一体，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，现在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人们的生活。,学习目标：,了解并掌握多媒体的相关概念。 了解多媒体计算机的组成。 了解并掌握多媒体数据压缩技术和多媒体技术的应用。 了解多媒体技术的发展历史与趋势。,1.1 多媒体的概念,多媒体是指能够同时获取、处理、编辑、存储和展示两个以上不同类型信息媒体的技术。信息媒体包括文字、声音、图形、图像、动画和视频等。在计算机领域中的“多媒体”，不是指多种媒体本身，主要是指处理和应用多媒体的一整套技术。,1.1.1 媒体,媒体（Medium）就是人与人之间实现信息交流的中介，简单地说，就是信息的载体，也称为媒介。 媒体的分类 传统的四大媒体 电视、广播、报纸、网站 从出现的先后顺序来划分，报纸刊物应为第一媒体，广播应为第二媒体，电视应为第三媒体，互联网则应被称为第四媒体，移动网络应为第五媒体,1.1.1 媒体,媒体的分类 按媒体的形式 平面媒体。包括印刷类、非印刷类、光电类等。 电波媒体。主要包括广播、电视广告（如字幕、影视等）等。 网络媒体。主要包括网络索引、平面、动画、论坛等。,1.1.1 媒体,媒体的分类 按照媒体的性质 感觉媒体。感觉媒体能直接作用于人的感觉器官，从而能使人产生直接感觉的媒体，如语言、音乐等 表示媒体。表示媒体是为了传送感觉媒体而人为研究出来的媒体。语言编码、电报码、条形码等都属于表示媒体 显示媒体。显示媒体是通信中用于在电信号和感觉媒体之间进行转换的媒体，如输入/输出设备、键盘 存储媒体。存储媒体是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。传输媒体是用于传输媒体的媒体，如电话线、电缆、光纤等,1.1.2 多媒体技术,多媒体技术不是各种信息媒体的简单复合，它是一种把文本、图形、图像、动画和声音等形式的信息结合在一起，并通过计算机进行综合处理和控制，能支持完成一系列交互式操作的信息技术。 一个完整的多媒体系统由多媒体硬件和多媒体软件两部分构成的。,1.1.2 多媒体技术,多媒体技术的主要特点 集成性 控制性 交互性 非线性 实时性 信息使用的方便性 信息结构的动态性,1.2 多媒体计算机,多媒体计算机指能够对声音、图像、视频等多媒体信息进行综合处理的计算机。多媒体计算机一般指多媒体个人计算机（MPC），其主要功能是指可以把音频视频、图形图像和计算机交互式控制结合起来，进行综合的处理。,1.2.1 多媒体计算机的组成,多媒体硬件平台（包括计算机硬件、声像等多种媒体的输入输出设备和装置） 多媒体操作系统（MPCOS） 图形用户接口（GUI） 支持多媒体数据开发的应用工具软件,1.2.2 多媒体计算机的配置方案,多媒体计算机的基本硬件系统,1.3 多媒体技术的研究内容 1.3.1 多媒体数据压缩编码技术,为了使多媒体技术达到实用水平，对数据进行有效压缩是多媒体发展中必须要解决的关键技术之一。 1数据压缩的原理 原始的多媒体信源数据存在着客观上的大量冗余。信息理论认为：若信源编码的熵大于信源的实际熵，该信源中一定存在冗余度。去掉冗余不会减少信息量，仍可原样恢复数据；但若减少了熵，数据则不能完全恢复。不过在允许的范围内损失一定的熵，数据仍然可以近似恢复。因为人的感觉的某些不敏感性，所以允许在一定限度失真的前提下，多媒体数据可以进行很大程度的压缩。所谓的失真是指在人眼允许的误差范围内，如果不对压缩前后的图像做非常细致的对比是很难觉察出二者的差别的。,2019/11/17,13,可编辑,1.3.1 多媒体数据压缩编码技术,数据冗余 目前计算机中使用的表示媒体，不管是图像还是声音，记录下来的数据很多是与有用信息无关，或者说是重复的、多余的，这就是所谓的数据冗余 数据冗余分类 空间冗余 时间冗余 编码冗余 信息熵冗余 结构冗余 知识冗余 视觉冗余,1.3.1 多媒体数据压缩编码技术,2数据压缩的方法 压缩处理 一是编码过程，即将原始数据经过编码进行压缩，以便存储与传输； 二是解码过程，此过程对编码数据进行解码，还原为可以使用的数据。 数据压缩方法 一是无损压缩，即解压缩后的数据和原始数据完全一样，无失真的现象。 二是有损压缩，即解压缩后的数据与原始数据所有不同，但并不影响人们对原始数据表达的信息的理解。 有损压缩可大大提高压缩比。,1.3.1 多媒体数据压缩编码技术,3编码技术 统计编码：无失真编码。 根据信息出现概率的分布特性进行的压缩编码。出现概率越高，编码位数越少。 预测编码：有失真编码。 根据原始的离散信号之间存在关联性的特点，利用前面的一个或多个信号对下一个信号进行预测，然后对实际值和预测值的差进行编码。 变换编码：有失真编码。 对原始数据从初始空间或时间域进行数学变换，使得信号中最重要的部分在变换域中易于识别，并且集中出现，可以重点处理；相反使能量较少的部分较分散，可以进行粗处理。 变化编码分为变换、变换域采样和量化3个步骤。 分析合成编码：有失真编码。 通过对原始数据的分析，将其分解成一系列更适合表示的“基元”或“参数”，编码仅对这些基本单元或参数进行。而译码时则借助于一定的规则或模型，按照一定的算法将这些基元或参数“综合”成原数据的一个逼近。,1.3.1 多媒体数据压缩编码技术,4数据压缩技术指标和标准 数据压缩技术的性能指标 一是压缩比要大，即视频数据在压缩前后所需的信息存储量之比要尽可能大； 二是实现压缩的算法要简单，对视频数据压缩、解压缩的速度要快，尽可能做到实时压缩和解压缩； 三是恢复效果要好，要尽可能地恢复原始数据。 数据压缩技术标准 数据压缩技术标准有静止图像压缩标准，如JPEG、JPEG2000等；运动图像压缩标准，例如MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4等；视频通信编码标准，如H.261、H.263、H.264等。,1.3.2 多媒体通信与分布处理,多媒体通信是指在一次呼叫过程中能同时提供多种媒体信息，如声音、图形、图像、数据、文本等的新型通信方式，它是通信技术和计算机技术相结合的产物。 1多媒体通信的关键技术 是多媒体数据的传输技术、压缩技术和解压缩技术 是协议以及标准化问题 是多媒体的实时同步问题,1.3.2 多媒体通信与分布处理,2多媒体通信的业务 多媒体通信业务可以分为交互型业务和分配型业务两大类。 3多媒体分布式处理 要广泛地实现信息共享，计算机网络及多媒体在网络上的分布式与协同操作就不可避免，因此多媒体的分布式处理非常重要，多媒体空间的合理分布和有效的协同操作将缩小个体与群体、局部与全球的差距。超越时空限制、充分利用信息、协同合作、相互交流、节约时间和经费等是多媒体信息分布的基本目标。,1.3.3 多媒体数据库的应用,多媒体数据库是为了实现对多媒体数据的存储、存取、检索和管理而出现的一种新型的数据库技术。 要真正实现多媒体数据库，还应解决以下几个问题： 多媒体数据模型应提供统一的概念。在使用时可屏蔽各种媒体之间的差别，而在实现时对不同媒体又能区别对待。 具备大容量、高带宽的存储器系统。多媒体数据量相当庞大，而输入输出又相当频繁，因此要求高性能的存储器系统。 高效的查询和索引技术。能够进行高效地查询数据和检索数据等数据库操作。 能够等时、同步和演示管理。多媒体数据中多种媒体的数据在播放时应保持良好的协调关系。,1.3.3 多媒体数据库的应用,多媒体数据库的应用 视频点播 数字图书馆 远程教学与培训,1.4 多媒体技术发展的历史与趋势 1.4.1 多媒体技术发展的历史,1984年，美国苹果（Apple）公司开创了用计算机进行图像处理的先河，在世界上首次使用位图（Bitmap）概念对图像进行了描述，从而实现了对图像进行简单的处理、存储以及传送等。 随着个人计算机的硬件设备、数据压缩技术以及国际互联网络Internet的高速发展，多媒体技术也得到了蓬勃发展。 目前，多媒体技术的发展趋势是逐渐把计算机技术、通信技术和大众传播技术融合在一起，建立更广泛意义上的多媒体平台，实现更深层次的技术支持和应用，使之与人