第1章 多媒体技术概述

多媒体技术应用教师：孙宁博士

电话邮：sunning@办公地点：三牌楼主楼四楼课程安排授课时间：第二周至第十二周授课地点：仙林校区教3-513教室考核方式：平时成绩+期末考查平时成绩以考勤为主；期末考查采用大作业的形式；根本原则：你的付出与成绩成正比！第1章多媒体技术概述本章重点：多媒体技术的概念及其特点多媒体技术的应用领域多媒体研究的主要内容与涉及的核心技术

本章概要：1.1多媒体技术的相关概念1.2多媒体技术的发展1.3多媒体技术的应用领域1.4多媒体研究的主要内容与核心技术1.5本章小结1.1多媒体技术的相关概念1.1.1媒体1.1.2多媒体1.1.3多媒体技术的基本特征1.1多媒体技术的相关概念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。

1.1.1媒体“媒体”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。1.1.1媒体国际电信联盟（ITU）根据信息被人们感觉、表示以及实现存储或进行传输的载体不同，将媒体分为了如下六个大类：1.1.1媒体1.感知媒体(PerceptionMedium)指人们的感觉器官所能感觉到的信息的自然种类，如人类的各种语言、音乐，自然界的各种声音、图形、图像，计算机系统内的数据、文本等均可属于感知媒体。1.1.1媒体—文字埃及象形文字：foot中国甲骨文字释文：

旬壬申夕月有食

说明

远在三千年前我国即有关于天文方面的记录，本片甲骨是当时月食的记录。这说明我国具有悠久的文明历史。汉字：水1.1.1媒体—图形、图像1.1.1媒体—动画、音频1.1.1媒体—影音视频1.1.1媒体2.表达媒体(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。1.1.1媒体A啊表达媒体以语音编码、图像编码和文本编码等形式来描述。1.1.1媒体3.呈现媒体(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。1.1.1媒体呈现媒体有显示器、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4.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5.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媒体传输媒体--双绞线1.1.1媒体传输媒体—同轴电缆1.1.1媒体传输媒体—光纤1.1.1媒体传输媒体—无线传输1.1.2多媒体●

多媒体定义

多媒体技术是利用计算机对文字、图像、图形、动画、音频、视频等多种信息进行综合处理、建立逻辑关系和人机交互作用的产物。●“多媒体”一词源自MultimediaMultiple多重、复合medium的复数形式media介质、媒介和媒体12341.1.2多媒体在绝大多数场合，多媒体是指多媒体技术，即指能够同时获取、处理、编辑、存储和回放两种或者两种以上不同类型信息媒体的技术，这些信息媒体包括文字、声音、图形、图像、动画、视频等，它一般不是指多种媒体本身，而主要是指处理和应用的一整套技术手段。1.1.2多媒体从技术角度来说，多媒体是计算机综合处理文本、图形、图像、音频、视频等多种媒体信息，使多种信息建立逻辑连接，集成为一个系统并具有交互性和实时性的崭新技术。它是一种迅速发展的综合性电子信息技术，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。

1.1.3多媒体技术的基本特征1.多样性2.集成性3.交互性4.实时性5.非线性1.1.3多媒体技术的基本特征65%20%10%2%3%视觉味觉嗅觉触觉听觉多样性—适应了信息载体的多样性信息载体的多样性是相对于计算机而言的，指的就是信息媒体的多样化，有人称之为信息多维化。

1.1.3多媒体技术的基本特征交互性—易于人和计算机的交互交互可以增加对信息的注意力和理解力，延长信息保留的时间。当交互性引入时，“活动”本身作为一种媒体便介入到了数据转变为信息、信息转变为知识的过程之中。1.1.3多媒体技术的基本特征交互性—易于人和计算机的交互当构造一个与信息环境一体化的虚拟信息空间，可以使人自然沉浸其中时，才是交互式应用的高级阶段——虚拟现实（VirtualReality）1.1.3多媒体技术的基本特征集成性：实现了信息处理的集成性多媒体信息载体的集成处理这些媒体的设备与设施的集成1+1〉21.2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：1.2多媒体技术的发展1984年美国Apple公司首次使用Bitmap(位图)概念描述图像。首次采用图形用户界面，体现了全新的Windows(窗口)概念和Icon(图标)设计理念，建立了新型的图形化人机接口标准。1985年美国Commodore公司首创Amiga多媒体计算机系统。激光只读存储器CD-ROM问世，CDDA技术已经趋于成熟，计算机具备处理和播放高质量数字音响的能力。1986年荷兰Philips和日本Sony公司共同制定了CD-I(交互式激光盘)标准，使多媒体信息的存储规范化和标准化。允许在一片直径5英寸的激光盘上存储650MB的数据信息量。1.2多媒体技术的发展1987年RCA公司制定了DVI标准，对交互式视频技术规范化和标准化。利用DVI标准在CD-ROM上存储静止和活动图像及声音等。Apple公司把HyperCard(超级卡)安装在计算机中。1991年多媒体个人计算机市场协会提出了MPC1标准。1990年美国Microsoft、荷兰Philips等公司成立“多媒体个人计算机市场协会”，制定了“MPC标准”，对计算机增加多媒体功能所需的软硬件规定了最低标准的规范、量化指标及升级规范等。1.2多媒体技术的发展1993年多媒体个人计算机市场协会公布了MPC2标准，对声音、图像、视频和动画的播放、PhotoCD做了新的规定。多媒体个人计算机市场协会→多媒体个人计算机工作组。1995年多媒体个人计算机工作组公布了MPC3标准，为适合多媒体个人计算机的发展又提高了软件和硬件的技术指标。Windows95问世，用户界面全面图形化，功能更强。个人计算机占据主导地位。国际互联网络兴起，也促进了多媒体技术的发展。1.2多媒体技术的发展从多媒体应用方面看，有以下几个发展趋势：从单个PC用户环境转向多用户环境和个性化用户环境；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；从被动的、简单的交互方式转向主动的高级的交互方式；从改造原有的应用转向建立新的应用。1.3多媒体技术的应用领域1.3.1娱乐1.3.2教育与培训1.3.3电子出版物1.3.4咨询、信息服务与广告1.3.5工业控制与科学研究1.3.6医疗影像与远程诊断1.3.7多媒体办公系统1.3.8通信系统中的应用1.3多媒体技术的应用领域教育领域电子教案、教学模拟交互过程网络多媒体教学虚拟训练、培训1.3多媒体技术的应用领域商业广告影视商业广告公共招贴广告大型显示屏广告平面印刷广告内嵌广告1.3多媒体技术的应用领域影视娱乐

电视/电影/卡通混编特技演艺界MTV特技制作

三维成像/声光电特效动漫游戏1.3多媒体技术的应用领域医疗领域

远程医疗虚拟手术Internet国际互联网1.3多媒体技术的应用领域工业建筑

虚拟沙盘

增强现实虚拟设计1.4多媒体研究的主要内容与核心技术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。数字化技术 为多媒体技术的发展奠定坚实的基础。

数据压缩技术

为多媒体信息进入计算机世界打开大门。超大规模集成电路技术

为多媒体技术应用创造必要条件。大容量的光盘存储器

为多媒体数据存储及交换提供可能。多媒体同步技术

实时多任务操作系统为信息提供同步平台。超文本与超媒体技术

为多媒体信息理提供崭新的管理手段。1.4多媒体研究的主要内容与核心技术1.4多媒体研究的主要内容与核心技术1.多媒体数据压缩编解码技术

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。多媒体数据压缩编码和解码技术

过去计算机企图综合处理声、文、图，但是不可以,原因在于：文件量过大以一幅彩色静态图像(RGB)为例：BGR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的数据量为512

51238=6291456bitPAL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——通用于法国,中东,和多数东欧国家,25幀/秒,625线/幀,50Hz.模拟视频标准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

5123825=180Mbps过去,计算机的总线为ISA(16位),ISA总线的传输率最大为16MB/s

变成bit为16M8=

128

Mbps

把180Mbps的视频流经过传输率为16MB/s（128

Mbps）的ISA总线送到计算机的硬盘几乎是不可能的。传输容量有限陆地卫星（Landsat—3）的例子，其水平、垂直分辩率分别为2340*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。

传输的数据巨大单纯扩大存储容量，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！

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？

帧内压缩帧间压缩帧内压缩图——Bitmap——存储器——颜色相同的块——帧内压缩帧间压缩不变化部分：只传送一次变化部分：传送一个运动矢量1.4多媒体研究的主要内容与核心技术2.多媒体数据存储技术