多媒体技术原理及应用

1、第11章 典型的多媒体运用系统计算机支持的协同任务系统数字视频效力系统 11.1 计算机支持的协同任务系统11.1.1 CSCW概念 CSCW最早是在1986年提出的。与CSCW亲密相关的一个概念是群件。 CSCW努力于研讨协同任务的本质和特征， 讨论如何利用各种计算机技术设计出支持协同任务的信息系统。 Ellis在1991年定义：CSCW是支持有着共同目的或共同义务的群体性活动的计算机系统，并且系统为共享的环境提供接口。 CSCW系统具有以下特点： 协同性 有共同的任务目的即群体任务目的。 群体性 设计人员采用群体任务方式，设计群体有合理组成。 交互性 群接口支持用户与系统的交互 分布性 设

2、计人员分布在不同地点。与CSCW相关的群件定义 为协作群体运用而设计的特殊计算机系统。 群件包括软件、硬件、效力和群体任务过程支持等。 11.1.2 CSCW系统分类 共同义务就是协作者共同完成的义务。 在传统的时间共享系统中， 多用户执行相对独立的义务， 无协作认识， 处于共同义务的低级。远程医疗、电视会议系统等多人协作在实时交互期内协作认识强， 处于共同义务的高级。 共享环境是协作者所处于的某个可共享的环境。 共享环境是从时间和空间角度来思索。电子邮件系统对环境信息要求低，很少提供环境信息， 处于共享环境的低级；而实时会议系统要模拟传统的会议室，对于会议现场、人员、讨论问题要有清楚及时地提

3、示，处于共享环境高级。 分类原那么：群体规模 两人或是多人。地理位置 远程或是同地。交互方式 同步或是异步。同步异步时间两人群体多人分散空间集中常规会议组决策电视会议桌面会议远程教学协同软件开发电子邮件 书信共同编辑 BBS图11.1 CSCW系统的分类CSCW目前活泼的领域：(1) 电子邮件系统； (2) 电子公告栏系统； (3) 群决策支持系统和电子会议室系统； (4) 多用户共同编辑系统； (5) 计算时机议系统。 11.1.3 CSCW系统实现实际与方法 群体协作模型 群体成员进展协作共同完成义务的方式。 它涉及群体成员间如何开展协作，在协作时如何进展交互，如何进展操作的协调，如何使协

4、作过程向前推进以及如何终了协作完成协作义务等问题。 典型的协作模型对话模型； 会议模型； 过程模型； 活动模型； 分层笼统模型。 对话模型这种模型将人们之间的各种复杂的协作建立在两人间的交互和动作的协调根底上， 两人间协作是各类协作的根本元素。 Searle对构成两人间协作言语行为进展研讨， 1969年建立了Speech-Act实际， 用3个特征来刻划言语行为：(1)非语法含义 如“恳求的寓意可定义为使听话人做某事的企图； “断言的寓意是对某事件真实形状的表达。(2)顺应方向 指的是命题内容与命题所指世界的关系。某些非语法含义的方向是使内容顺应世界，而另一些是使世界顺应内容。断言属于前者，承诺

5、和恳求属于后者。(3)诚实形状 它是指说话者对其命题内容心思上的态度。“断言中，说话人表达了他所说的是真实的这一信心。 基于对话模型的系统主要是音讯系统，它们支持参与者经过彼此发送的异步的音讯来进展协调与协作。在讲话-行为实际根底上， Medina-Mora将两人间的协作笼统为一个动作环， 两人分别为客户和执行者，动作环由4阶段组成。ActionWorkFlow系统即是基于这种模型。 “你能做吗?”“我能做”“多谢！”“做完了”1.客户恳求2.执行者赞同4.客户表示称心3.执行者完成并汇报图11.2 动作环会议模型 会议是常见的多人间协作方式。会议是多人聚集在一同，各自发表意见， 听取他人看法

6、，交流协商达成共识。会议有以下作用：(1)参与者经过交流思想，相互学习，汲取阅历，促进知识、方法、战略的结合。(2)参与者经过讨论， 纠正错误的看法，消除误解，使各观念交融，得到对某问题的一致认识。(3)参与者对共同事物施以动作，协同完成同一义务。 会议模型特点：协作参与者普通不进展两两间的交互，而是经过共享的信息空间彼此沟通。 共享讨论空间或共享信息协作参与者1协作参与者3协作参与者2协作参与者4图11.3 会议模型协作 以会议模型模型为根底的CSCW系统： 计算时机议系统， 白板系统， BBS等其他基于共享信息协同任务系统。 上述2种协作模型都是从完成具有协作义务时人们之间的交互关系这个角

7、度来进展刻划的， 下面2种模型从协作义务的管理及分工与协作的角度来刻划人们之间的协作。 过程模型 将协作义务分成相互关联的多个小步骤，经过多个人分别单独地对小步骤的执行共同来完成义务的协作模型成为过程模型。 在这种模型下协作义务完成是由多个人的单独异步的行为彼此相连而构成一个复杂的过程。目前详细的过程模型有OM-1模型、OTM模型等，及基于这些模型的CSCW系统。 这种模型严厉定义了协作参与者行为，属高度构造化的协作，适宜具有良好规范的设计或办公过程。其缺陷是缺乏灵敏性，运用有局限性。活动模型 活动模型与过程模型类似，其中多个人也是经过分工与协作来共同完成协作义务。将协作义务分成一个个目确实定

8、的子义务(活动)，定义这些子义务间关系及子义务的完成者，然后经过各协作参与者分别对相应义务的执行，使整个协作义务得以完成。活动模型主要着眼于在执行义务时参与活动的成员间交换什么信息，而并不规定子义务完成时所需执行的操作。 活动模型符合了人们行为的情景性特点，具有很大的灵敏性，如协作科研工程的完成，需求发明性协作活动。活动模型主要处置的是对多个协作者完成复杂协作义务的分工，以及对子义务之间的关系和整个义务完成进度的管理，不涉及子义务详细完成方式。分层笼统模型 人与人间协作的层次性 如一门课教学， 教学是教师与学生共同完成的一项协作义务这一协作义务首先要分成多个小的子义务，如各章的教学、实验及检验

9、等， 而完成这些子义务时候，如一堂课教学又需教师讲、学生听及相互的讨论等。会议-活动-协作模型 Vin等人将群体协作行为笼统为3个层次： 会议 是多个人经过各种途径进展时间上延续的一次性同步交互过程。如一堂课的教学、讨论会等，描写多人间的关系。 活动 是一组语义上相关的同时进展的会议的集合，有时一个会议的进展取决于其他会议的情况。 协作 是一个具有时间顺序的多个活动组成的序列。如一门课的教学就是一个协作。上述模型有效地划分协作层次性，但无法处置由不同的人完成不同子义务的情况。为了描画协同义务中子义务情况， 有人提出了活动-义务-协作笼统模型。活动-义务-协作笼统模型。 最高层笼统为协作 它是多

10、个人为完成独立长期的协作工程而执行的一切行为，具有完全独立性。 第二层笼统为义务 义务为协作的各个阶段所需完成的具有一定目的、语义完好的相对独立的长时间协同行为，它具有相对独立性； 最底层笼统为活动。活动为完成某项详细义务时，单个人或一组人执行的在时间上衔接的一次行为，它强调的是时间衔接性，也是同时性。 这三层笼统将独立的协作看成多个彼此相关的子义务网络，并且将各子义务看成多个活动组成的序列，此模型可以概括人与人之间的协作行为。详细的协作经过以上3层笼统表示后，其实践的执行过程就是自下而上，即活动、义务、，协作。CSCW系统实现方法 多Agent方法 群接口方法 协作机制与通告机制 通讯网络及

11、控制 多Agent方法多Agent方法来源于分布式人工智能的研讨。 分布式人工智能的研讨普通分为分布式问题求解和多Agent系统两个方面。DPS的研讨偏重于如何分解某个特定问题，并分配到一组拥有分布知识并相互衔接节点上分别处置；MAS偏重于研讨由多个Agent组成的多Agent系统中各Agent行为的协调及它们之间的协同任务。 定义11.1(弱定义) Agent是具有以下特性的计算机软硬件系统：自治性可以不受人或任何外界要素的干涉而独立存在，对本人的行为和形状有一定的控制权；社会性可以经过某种Agent通讯言语ACL和其他Agent(包括人)进展信息交流；反响性可以了解周围的环境，并对环境的变

12、化作出实时的呼应；能动性可以自动地做出有目的的动作。 定义11.2(强定义) Agent除了具备定义11.1中的一切特性外，还应具备一些人类才具有的特性，如知识、信心、义务、意向等精神上的观念和情感、才干等更笼统的概念。对MAS研讨分为两方面：Agent内部行为模型； Agent的外部模型，即Agent在协同、协商、竞争等活动中交互过程模型，以及通讯方式、音讯类型等。CSCW系统作为MAS进展研讨，对高层概念讨论有指点；对详细CSCW系统，主要作用的是人， CSCW系统只是为完成协作义务提供效力，普通不器具有自主性、智能。 群接口方法CSCW系统的人机接口应能表达群体活动及多用户控制的特征，这

13、种接口称群接口，它能处置多用户控制的复杂性。 群接口研讨根底是用户界面管理系统(UIMS)群接口的设计应满足下面要求： (a) 多重显示的支持； (b)支持不同的视图 群接口可分3类 (a)支持表现级共享的接口，属紧藕合型。每个协作者有一样的显示， WYSIWIS。 (b)支持视图级共享的接口，属中藕合型。每个协作者表现信息一样， 但可有不同的显示方式 (c)支持对象级共享的接口，属松藕合型。每个协作者有不同的显示(内容和方式)。 图11.4 UIMS模型 用户接口部件应用程序语义部件用户交互高层的语义恳求/呼应 图11.5 群接口方式 用户接口1用户接口2用户接口3CSCW系统语义部件控制部

14、件用户1用户2用户3协作机制与通告机制 协作机制是用户间商定的交互方式，可完成调度用户活动、分配共享资源等义务。协作机制设计和实现主要思索： 允许用户根据实践运用的需求灵敏地改动协作机制， 能处置协作过程不测事件的发生， 能将系统的各层协作活动集成为一个整体等。协调机制主要用于处理实时性活动中同步问题。通告机制主要用于处置异步活动。通讯网络及控制 组通讯涉及多种传输要求，包括点到点，点到多点，多点到点，多点到多点等。CSCW对网络特定要求包括：能支持集成多媒体数据传输；能支持多点通讯等。另外数据交换格式规范化也非常重要。网络资源存取控制确定CSCW系统的用户存取系统或其他用户数据的方式。存取控

15、制的形状不是静态而是动态的。CSCW应定义灵敏有效而快速的存取控制机制，允许用户方便地修正信息的存取控制形状。 11.1.4 CSCW系统实例 斯坦福研讨所(SRI)研制的多媒体协同任务系统(CECED)。 普渡大学研制的SHASTRA协同任务的多媒体科学设计系统。 IBM欧洲网络中心、DEC公司等共同开发的BERKOM多媒体协同效力器。 另外，最近几年国际国内开通了很多远程医疗系统和远程教学系统， 它们大多是基于在宽带网上运转的视频效力系统，这些系统已获得了显著的社会效益和经济效益。 11.2 数字视频效力系统 数字音频视频理事会(DAVIC)是国际上努力于研讨数字音频视频运用和效力规范的组

16、织。其任务目的是经过数字音频视频运用和效力系统接口、协议和体系构造描画规范的正式规范，简称为DAVIC协议。DAVIC协议在不断完善和扩展， 自1994年发布DAVIC1.0后， 1996年3月发布了DAVIC1.1，1998年又公布了DAVIC1.4规范。 11.2.1 DAVIC系统构造DAVIC系统普通包括5个部分(或称实体)，即内容提供者系统(CPS)、效力提供者系统(SPS)、效力消费者系统(SCS)以及衔接它们的CPS-SPS传输系统和SPS-SCS传输系统。 在实践系统中，上述逻辑实体对应着相应效力器、端点设备和计算机系统。例如VOD系统包括下面几部分物理设备：(1)视频效力器；

17、 (2)ATM交换机； (3)SDH传输网 宽带传输网络； (4)ADSL复接器； (5)机顶盒(STB)。 图11.6 DAVIC系统CPSCPS-SPS传递系统SPSSPS-SCS传递系统scs视频效力器系统应由以下部分组成：(1) 一个或多个媒体效力器；(2) 运用效力器(AS) 效力提供者系统；(3) 管理任务站。VOD系统的一级网关(L1GW)担任STB和运用效力器之间的会话管理。 图11.7 VOD系统的构造表示图视频服务器ATM交换机ADSL复接器PABX 电话STB电视SDH环中心机房局端机房用户端155/622Mbps ATM信元话音话音视频信号交互信息及视频流155/622

18、Mbps ATM信元155/622Mbps 11.2.2 数字音频视频效力系统的协议 DAVIC系统协议流程分两大阶段：U-N阶段和U-U阶段。U-N阶段主要完成S2流衔接的建立。U-U阶段主要完成用户(如STB)和效力器(如AS)之间S2流的交互控制及S1流的建立。 以VOD系统为例引见协议流程。 VOD系统U-N阶段分UN配置和UN会话两个阶段，详细协议流程： (1)STB得到预置的到L1GW上的UN配置效力器实体的通路(IP和UDP效力的端口号)。 (2)运用UDP协议与UN配置实体通讯， 利用 UNConfig Request音讯。 (3)STB设置接纳UNConfigConfirm的

19、时钟， 预备接纳UNConfigConfirm音讯。 (4)STB假设接纳到了L1GW配置实体前往给STB的UNConfigConfirm音讯，分析UNConfig Confirm音讯中的各个域，然后进展与用户的交互，预备进展UN会话。 (5) 利用预置的到L1GW上的UN配置效力器实体的通路向L1GW发送会话建立恳求音讯；设置时钟，预备接纳会话建立确认音讯。 (6) L1GW在接纳STB来的恳求建立会话音讯。查看这个STB能否参与STB表，STB形状是不是“Enabled。假设不在表中，应该回绝其要求；假设未被“Enabled，也回绝其要求。假设是合法STB，发送会话建立指示音讯。 (7)

20、AS接纳到会话建立指示音讯，从音讯的userData域中取出用户的名字和口令，在用户表中查询能否是合法用户，用户的形状能否“Enabled。(8) L1GW为此STB分配S2流资源，发送添加资源确认音讯给AS。(9) AS接纳从L1GW来的添加资源确认音讯，假设资源分配胜利，向L1GW发送会话建立呼应音讯，其userData域中包括主菜单的URL地址或上次用户没有看完节目的URL地址和播放位置。(10) L1GW接纳到AS来会话建立呼应音讯， 向STB发送会话建立确认音讯。 U-U阶段详细协议流程如下： (11) STB接纳到会话建立确认音讯，从中取出上次会话的信息， 启动阅读器， 经过HTTP协议向AS恳求菜单。(12) AS前往STB恳求的菜单， STB在菜单中阅读各种节目的信息。(13) 当用户从中选择一个节目后， 按预览按钮就进入预览窗口。 (14)节目正常观看终了时，媒体效力器会给AS发节目终了音讯。AS自动撤除S1流，STB自动封锁播放窗口，前往到节目菜单。(15) 假设用户封锁阅读器，STB就在S3链路上发出撤除会话音讯，然后前往到选择AS的窗口。(16)假设用户此时选择退出，STB端的交互就终了了。 VOD系统DAVIC系统的信息流包括：(1) S1流 从内