多媒体技术_第1章.ppt

第1章 目录 1 5多媒体计算机的发展趋势 1 2多媒体技术的发展 1 4多媒体技术的应用领域 1 1多媒体技术的相关概念 1 3多媒体研究的主要内容与核心技术 本章思考与练习 基本要求及学习重点 基本要求 掌握多媒体技术的相关概念 了解多媒体技术的应用领域学习重点了解并掌握多媒体研究的主要内容及核心技术 1 1多媒体技术的相关概念 1 1 2多媒体技术 1 1 1媒体 任何系统理论的产生 都是为了满足人们的需求或需要 计算机科学技术与其所属的各个分支学科也是如此 人们利用计算机进行了各种各样的探索和尝试 逐渐发展起来图形处理技术 动画技术 视频捕捉技术与编辑回放技术 虚拟现实技术等 伴随着这些技术不断进步 诞生了计算机科学技术的一个非常具有活力的分支 多媒体技术 媒体 Media 即媒介 媒质 它是信息的载体 是一种传播和表达信息的方法和手段 在计算机领域有两种含义 指用以存储信息的实体 指信息的载体 如数字 文字 声音 图像 图形 视频动画等 大部分以此定义 1 1 1媒体 根据国际电信联盟 ITU 对媒体作的定义 媒体可分为以下五类 1 感知媒体 2 表示媒体 4 存储媒体 3 表现媒体 5 传输媒体 1 1 1媒体 感知媒体 PerceptionMedium 指直接作用于人们的感觉器官 使人能直接产生感觉的一类媒体如文本 图形图象等 1 感知媒体 1 1 1媒体 表示媒体 RepresentationMedium 是为了加工 处理和传输感知媒体而通过人工研究 构造出来的媒体 主要用以定义信息的特性 表示媒体以语音编码 图像编码和文本编码等形式来描述 如文本用ASCII码编制 PAL NTSC制式等 1 1 1媒体 2 表示媒体 表现媒体 PresentationMedium 指感知媒体与电信号间相互转换用的那类媒体 即呈现信息或获取信息的物理设备 呈现媒体有显示器 扬声器 打印机等输出类以及键盘 鼠标器 扫描器 话筒和摄像机等输入类设备 1 1 1媒体 3 表现媒体 存储媒体 StorageMedium 指存储表达媒体数据 感知媒体数字化后的代码 的物理设备 如光盘 磁盘 磁带等 1 1 1媒体 4 存储媒体 传输媒体 TransmissionMedium 指媒体传输用的一类物理载体 如同轴电缆 光缆 双绞线 无线电链路等 1 1 1媒体 5 传输媒体 各种媒体之间的关系 1 1 1媒体 表现媒体 输入设备 表示媒体 表现媒体 输出设备 在以上媒体中 感觉媒体是在多媒体应用中呈现给用户的媒体元素 主要包括如下6类 媒体元素 1 文本 2 图形 4 视频 6 动画 3 图像 5 音频 1 1 1媒体 文本 Text 包含字母 数字 字 词语等基本元素 1 文本 456 湖南科技大学 Multimedia 1 1 1媒体 图形 Graph 是多媒体中的静态可视元素之一 一般是以采用算法语言或某些应用软件生成的矢量图 VectorDrawing 的形式来表达的 2 图形 1 1 1媒体 图像 Image 也是多媒体的一种静态可视元素 其基本形式为位图 Bitmap 3 图像 1 1 1媒体 视频 Video 多媒体技术中的一类重要媒体 属于动态可视元素 图像与视频是两个既有联系又有区别的概念 4 视频 1 1 1媒体 音频 Audio 是指大约在15Hz 20kHz频率范围的连续变化的波形 5 音频 1 1 1媒体 动画 Animation 是采用计算机动画软件创作并生成的一系列可供实时演播的连续画面 属于一种动态可视媒体元素 6 动画 1 1 1媒体 多媒体 Multimedia 一般把多种媒体的综合称为多媒体 多媒体概念 1 1 2多媒体技术 多媒体技术概念 多媒体技术 MultimediaTechnology 即利用计算机综合处理多种媒体信息 数据 文本 图形 图像和视频 使其建立逻辑连接 集成为一个系统并具有交互性 多媒体技术最先出现于计算机领域 随着信息技术 通信技术 超大规模集成电路 VLSI 技术 网络技术的发展 以及多媒体技术应用领域的不断开拓 如今多媒体技术不仅是计算机领域的热点之一 也是通信技术 信息技术等领域的热门课题 它是一种迅速发展的综合性电子信息技术 是多个相关学科综合发展的产物 微电子技术 计算机技术 通信技术 其他技术 已渗透到相关领域的方方面面 给人们的工作 生活和娱乐带来了深刻的变革 1 1 2多媒体技术 多媒体有许多特点 但其最显著的特点是具有媒体的多样性 集成性和交互性 5个基本特征 1多样性 5 非线性 3 交互性 2集成性 4实时性 1 1 3多媒体技术的基本特征 启蒙发展阶段 1 2多媒体技术的发展 多媒体技术的发展是社会需求的结果 是社会不断推动的结果 是计算机技术不断成熟和扩展的结果 在多媒体的整个发展进程中 有几个具有代表性的阶段 标准化阶段 普及应用阶段 1 2多媒体技术的发展 1946年2月第一台电子计算机ENIAC 1984年 美国Apple 苹果 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Bitmap 位图 概念对图像进行描述 从而实现了对图像进行简单的处理 存储和传送等 1985年 Microsoft公司推出了Windows 它是一个多任务的图形操作环境 启蒙发展阶段 1 2多媒体技术的发展 1985年 美国Commodore公司将世界上首台多媒体计算机系统展现在世人面前 该计算机系统被命名为Amiga 在随后的Comdex 89展示会上 展示公司研制的多媒体计算机系统Amiga的完整系列产品 1986年3月 荷兰PHILIPS公司和日本SONY公司共同制定了CD I CompactDiscInteractive 交互式激光光盘系统标准 使多媒体信息的存储规范化和标准化 启蒙发展阶段 1 2多媒体技术的发展 1987年3月 RCA公司制定了DVI DigitalVideoInteractive 技术标准 该技术标准在交互式视频技术方面进行了规范化和标准化 使计算机能够利用激光光盘以DVI标准存储静止图像和活动图像 并能存储声音等多种信息模式 多媒体计算机技术最早起源于20世纪80年代中期 启蒙发展阶段 1 2多媒体技术的发展 1990年11月 美国Microsoft公司 荷兰PHILIPS公司 日本NEC等在内的一些计算机技术公司成立 多媒体个人计算机市场协会MPMC MultimediaPCMarketingCouncil 1991年 MPMC提出MPC1标准1993年5月由IBM Intel等数十家软硬件公司组成的MPMC又发布了第二个多媒体个人计算机MPC标准2 01995年6月 多媒体个人计算机工作组公布MPC3标准 标准化阶段 1 2多媒体技术的发展 1995年Windows95操作系统问世 使多媒体计算机用户界面更容易操作 视频音频压缩技术日趋成熟 高速的奔腾系列CPU开始武装个人计算机 多媒体技术得到蓬勃发展 互联网的兴起 也促进了多媒体技术的发展 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 普及应用阶段 1 3多媒体研究的主要内容与核心技术 1 3 1多媒体技术的核心问题 1 3 2多媒体研究的主要内容 要把一台普通的计算机变成具有多媒体计算功能的计算机 要解决多种媒体的数字化 压缩 通信传输 存储 同步回放等一系列的关键技术问题 综合起来讲 多媒体技术的核心问题应当是 多媒体信号数字化与计算机获取技术 多媒体数据压缩编码和解码技术 多媒体数据的实时处理和特技效果技术 多媒体数据的输出与回放技术 1 3 1多媒体技术的核心问题 如何高效地解决如上问题 也是多媒体相关研究领域及本课程研究的核心问题 1 3 1多媒体技术的核心问题 1 3 2多媒体研究的主要内容 多媒体技术的研究涉及到媒体数字化技术 数据压缩编解码技术 多媒体存储技术 硬件平台 软件平台 多媒体数据库 超文本和超媒体 虚拟现实 人机接口 多媒体通信技术以及分布式多媒体等众多领域 研究的主要内容如下 1 数字化技术2 多媒体数据压缩编解码技术3 计算机平台和硬件支持芯片4 实时多任务操作系统5 高速通信网络6 多媒体著作系统7 超文本和超媒体技术8 多媒体信息的组织和管理技术9 多媒体分布应用技术10 标准化 1 3 2多媒体研究的主要内容 研究的主要内容 在多媒体计算机系统中要表示 传输和处理大量的声音 图像甚至影像视频信息 其数据量之大是非常惊人的 加之信息品种多 实时性要求高 给数据的存储和传输以及加工处理均带来了巨大的压力 因此 在采用新技术增加CPU处理速度 存储容量和提高通信带宽的同时 还须研究高效的数据压缩编解码技术 1 3 2多媒体研究的主要内容 多媒体数据压缩编解码技术 过去计算机企图综合处理声 文 图 但是不可以 原因在于 文件量过大 高效的多媒体数据压缩编码和解码技术的必要性 1 3 2多媒体研究的主要内容 多媒体数据压缩编解码技术 以一幅彩色静态图像 RGB 为例 设分辨率为512 512每一种颜色用8bit表示即R用8bit256级别表示G用8bit256级别表示B用8bit256级别表示则一幅彩色静态图像数据量为 512 512 3 8bit 高效的多媒体数据压缩编码和解码技术的必要性 1 3 2多媒体研究的主要内容 多媒体数据压缩编解码技术 以常用的模拟电视制式为例 PAL制式 是通用于中国大陆与西欧大部分国家 除去法国 的彩色电视信号格式 以交错方式扫描 每秒钟出25幀画面 每幀画面含625条水平扫描线 50Hz NTSC制式 美国 日本等国采用 每秒钟出30幀画面 每幀画面含525条水平扫描线 60Hz SECAM制式 通用于法国 中东 和多数东欧国家 25幀 秒 625线 幀 50Hz 高效的多媒体数据压缩编码和解码技术的必要性 1 3 2多媒体研究的主要内容 多媒体数据压缩编解码技术 PAL SECAM制式25帧 秒NTSC制式30帧 秒以PAL制25帧 秒为例 视频每秒钟的数据量512 512 3 8 25 180Mbps 高效的多媒体数据压缩编码和解码技术的必要性 1 3 2多媒体研究的主要内容 多媒体数据压缩编解码技术 过去 计算机的总线为ISA 16位 ISA总线时钟最大8MHz ISA总线的传输率最大为16MB s变成bit为16M 8 128Mbps把180Mbps的视频流经过传输率为16MB s 128Mbps 的ISA总线送到计算机的硬盘几乎是不可能的 高效的多媒体数据压缩编码和解码技术的必要性 1 3 2多媒体研究的主要内容 多媒体数据压缩编解码技术 陆地卫星 Landsat 3 的例子 其水平 垂直分辩率分别为2340和3240 四波段采样精度7位 它的一幅图像的数据量为2340 3240 7 4 212Mbit 按每天30幅计每天数据为212 30 6 36Gbit 每年的数据量高达2300Gbit 单纯扩大存储容量 增加通信干线的传输率是不现实的 数据压缩是行之有效的方法 高效的多媒体数据压缩编码和解码技术的必要性 1 3 2多媒体研究的主要内容 多媒体数据压缩编解码技术 帧内压缩帧间压缩 现在VCD的标准MPEG 1的固定传输率为1 5Mbps通过MPEG 1可以把这个视频流传输到计算机并存储 如何压缩数据 高效的多媒体数据压缩编码和解码技术的必要性 1 3 2多媒体研究的主要内容 多媒体数据压缩编解码技术 图 Bitmap 存储器 颜色相同的块 帧内压缩 高效的多媒体数据压缩编码和解码技术的必要性 帧内压缩 1 3 2多媒体研究的主要内容 多媒体数据压缩编解码技术 不变化部分 只传送一次变化部分 传送一个运动矢量 高效的多媒体数据压缩编码和解码技术的必要性 帧间压缩 1 3 2多媒体研究的主要内容 多媒体数据压缩编解码技术 1 4多媒体技术的应用领域 1 4 1多媒体技术在教育中的应用1 4 2多媒体技术在商业中的应用1 4 3多媒体技术在通信中的应用1 4 4电子出版物1 4 5家庭娱乐1 4 6办公自动化1 4 7国防和军事领域 1 5多媒体计算机的发展趋势 多媒体计算机技术的发展趋势 进一步完善计算机支持的协同工作环境CSCW进一步提高智能多媒体技术把多媒体信息实时处理和压缩编码算法做到CPU芯片中 更集成化 从单个PC用户环境转向多用户环境和个性化环境 从集中式 局部环境转向分布式 远程环境 从专用平台和系统有关的解决方案转向开放性 可移植的解决方案 多媒体通信从单向通信转向双向通信 从