多媒体数据压缩编码技术

多媒体数据压缩编码技术多媒体数据压缩编码技术1.多媒体数据压缩的可行性(1)多媒体视频信号存在空间冗余和时间冗余。(2)人眼对图像的细节分辨率、运动分辨率和对比度分辨率的感觉都存在着一定的界限。２.多媒体数据压缩办法(1)熵编码具体内容熵编码在解压缩过程中重新构造出与原始数据完全一致的数据，因此是一种无损压缩办法。它把已压缩的数据流看做是简朴的数字序列，而无视该数据的语义，因此熵编码合用于不考虑其本身具体特点的媒体。(2)源编码具体内容源编码用于把原始数据中的有关数据与不有关数据分开的场合。该办法要考虑原始数据的语义，通过消除不有关数据以达成对初始数据流的压缩。源编码经常是有损办法，其原始数据流与已编码的数据流相似但不相似。(3)混合编码具体内容混合编码是熵编码和源编码技术的组合，普通是几个不同的熵编码和源编码技术组织在一起构成一种新的混合编码办法。3.多媒体数据国际原则(1)H.261具体内容由CCITT（国标电报电话咨询委员会）通过的用于音视频服务的视频编码解码器，重要合用于视频电话和视频电视会议。它使用一帧中的有损压缩和用于帧间压缩的无损编码两种类型的压缩，并在此基础上使编码器采用带有运动预计的DCT（离散余弦变换）和DPCM的混合方式。2)JPEG具体内容JPEG（JointPhotographicExpertsGroup）联合图像专家组，是一种基于DCT（离散余弦变换）的静止图像压缩和解压缩算法，它由ISO（国际原则化组织）和CCITT（国标电报电话咨询委员会）共同制订，并在1992年后被广泛采纳后成为国际原则。用于持续色调、多级灰度、彩色/单色静态图像压缩(3)混合编码具体内容MPEG是MovingPicturesExpertsGroup（动态图像专家组）的英文所写，事实上是指一组由ITU和ISO制订公布的视频、音频数据的压缩原则。涉及MPEG视频、MPEG音频和MPEG系统（视音频同时）三个部分。MPEG压缩原则是针对运动图像而设计的，基本办法是：在单位时间内采集并保存第一帧信息，然后就只存储其它帧相对于第一帧发生变化的部分，以达成压缩的目的。在多媒体数据压缩原则中，较多采用MPEG系列原则，涉及MPEG－1、2、4。流媒体技术及应用1．流媒体技术原理(1)流媒体的概念内容扩展流媒体是一种能够使音频、视频和动画等多媒体文献能在Internet及Intranet上以实时的、无需下载等待的方式进行播放的技术。(2)核心技术－压缩编码技术内容扩展压缩编码技术是流媒体技术体系中的核心技术。压缩编码的基本原理是采用一定的编码方式，将文献的数据构造进行重组。首先去掉某些重复或占而不用的空间，以达成减小文献尺寸的目的；另首先，将分成压缩包，形成数据流，将原有的多媒体文献转化为含有流格式的流媒体。(3)流式传输过程内容扩展将文献分成某些小片段，当顾客端发出请求后，由服务器向顾客持续、实时传送这些小片段，顾客端运用解压设备（播放器）对压缩过的文献解压后进行播放和观看。传输时遵照下列网络合同：•实时传输合同RTP(Real-timeTransportProtocol)：RTP是用于Internet/Intranet针对多媒体数据流的一种传输合同。•实时传输控制合同RTCP(Real-timeTransportControlProtocol)：和RTP一起提供流量控制和拥塞控制服务。•实时流合同RTSP(Real-timeStreamingProtocol)：实时流合同RTSP是由RealNetworks和Netscape共同提出的，该合同定义了一对多应用程序如何有效地通过IP网络传送多媒体数据。•资源预订合同RSVP：由于音频和视频数据流比传统数据对网络的延时更敏感，要在网络中传输高质量的音频、视频信息，除带宽规定之外，还需其它更多的条件。RSVP是Internet上的资源预订合同，使用RSVP预留一部分网络资源（即带宽），能在一定程度上为流媒体的传输提供QoS。(4)流媒体系统的构成内容扩展流媒体系统涉及下列五个方面的内容：•编码工具：用于创立、捕获和编辑多媒体数据，形成流媒体格式•流媒体数据•服务器：寄存和控制流媒体的数据•网络：适合多媒体传输合同甚至是实时传输合同的网络•播放器：供客户端浏览器流媒体文献2.流媒体技术的网络教育应用方案流媒体技术对网络教学的最大奉献是实现了网上实时内容的同时传输和播放，从而可建立教师与学生、学生与学生之间实时交互的网络教学。(1)实时同时教学方式的实现(2)异步教学方式流媒体技术综述1概述流媒体(StreamingMedia)是一种新兴的网络传输技术,在互联网上实时次序地传输和播放视/音频等多媒体内容的持续时基数据流，流媒体技术涉及流媒体数据采集、视/音频编解码、存储、传输、播放等领域。普通来说，流包含两种含义，广义上的流是使音频和视频形成稳定和持续的传输流和回放流的一系列技术、办法和合同的总称，我们习惯上称之为流媒体系统；而狭义上的流是相对于传统的下载－回放（Download-Playback）方式而言的一种媒体格式，它能从Internet上获取音频和视频等持续的多媒体流，客户能够边接受边播放，使时延大大减少。在网络上传输多媒体信息重要有两种方式:下载和流式传输。下载方式是传统的传输方式，指在播放之前,顾客下载多媒体文献至本地,普通这类文献容量较大,根据现在的网络带宽条件,需要较长时间,并且对本地的存储容量也有一定的规定,这就限制了PDA等低存储容量设备的使用。流式传输则把多媒体信息通过服务器向顾客实时地提供,采用这种方式时,顾客不必等到整个文献全部下载完毕,而只需通过几秒或几十秒的启动时延即可播放,之后，客户端边接受数据边播放。与下载方式相比,流式传输含有明显的优点：首先大大地缩短了启动延时,同时也减少了对缓存容量的需求；另首先，又能够实现现场直播形式的实时数据传输，这是下载等方式无法实现的，同时有助于保护多媒体数据的著作权。2流媒体技术2.1缓存技术Internet以包传输为基础进行断续的异步传输，实时A/V源或存储的A/V文献在传输中被分解为许多包，由于网络是动态变化的，各个包选择的路由可能不尽相似，故达成客户端的时间延迟也就不等，甚至先发的数据包有可能后到。为此，使用缓存系统来弥补延迟和抖动的影响，并确保数据包的次序对的，从而使媒体数据能持续输出，而不会由于网络临时拥塞使播放出现停止。普通高速缓存所需容量并不大，由于高速缓存使用环形链表构造来存储数据，通过丢弃已经播放的内容，流能够重新运用空出的高速缓存空间来缓存后续尚未播放的内容。2.2流媒体传输流程流媒体的具体传输流程以下：（1）Web浏览器与Web服务器之间使用HTTP/TCP交换控制信息,方便把需要传输的实时数据从原始信息中检索出来。（2）用HTTP从Web服务器检索有关数据，A/V播放器进行初始化。（3）从Web服务器检索出来的有关服务器的地址定位A/V服务器。（4）A/V播放器与A/V服务器之间交换A/V传输所需要的实时控制合同。（5）一旦A/V数据达成客户端,A/V播放器就能够播放了。2.3媒体系统构造现存流媒体解决方案采用的技术是多样的，但其体系构造的本质是相近的。流媒体的体系构成：①编码工具：用于创立、捕获和编辑多媒体数据，形成流媒体格式；②流媒体数据；③服务器：寄存和控制流媒体的数据；④网络：适合多媒体传输合同甚至实时传输合同的网络；⑤播放器：供客户端浏览流媒体文献（普通是独立的播放器和ActiveX方式的插件）。2.4流媒体传输合同流式传输的实现需要适宜的传输合同。TCP需要较多的开销，故不太适合传输实时数据。在流式传输的实现方案中，普通采用HTTP/TCP来传输控制信息，而用RTP/UDP来传输实时多媒体数据。（1）实时传输合同RTP与RTCPRTP是用于Internet/Intranet针对多媒体数据流的一种传输合同。RTP被定义为在一对一或一对多传输的状况下工作，其目的是提供时间信息和实现流同时。RTP普通使用UDP来传送数据，但RTP也能够在TCP或ATM等其它合同上工作。当应用程序开始一种RTP会话时将使用两个端口：一种给RTP，一种给RTCP。RTP本身并不能为按次序传送数据包提供可靠的传送机制，也不提供流量控制或拥塞控制，它依靠RTCP提供这些服务。RTCP和RTP一起提供流量控制和拥塞控制服务。RTP和RTCP配合使用，它们能以有效的反馈和最小的开销使传输效率最佳化，因而特别适合传送网上的实时数据。（2）实时流合同RTSP实时流合同RTSP是由RealNetworks和Netscape共同提出的，该合同定义了一对多应用程序如何有效地通过IP网络传送多媒体数据。RTSP在体系构造上位于RTP和RTCP之上，它使用TCP或RTP完毕数据传输。HTTP与RTSP相比，HTTP传送HTML，而RTP传送的是多媒体数据。HTTP请求由客户机发出，服务器作出响应；使用RTSP时，客户机和服务器都能够发出请求，即RTSP能够是双向的。（3）资源预订合同RSVP由于音频和视频数据流比传统数据对网络的延时更敏感，要在网络中传输高质量的音频、视频信息，除带宽规定之外，还需其它更多的条件。RSVP是Internet上的资源预订合同，使用RSVP预留一部分网络资源（即带宽），能在一定程度上为流媒体的传输提供QoS。3流媒体发呈现状Internet/Intranet上使用较多的流媒体技术重要有RealNetworks公司的RealSystem，Microsoft公司的WindowsMediaTechnology和Apple公司的QuickTime，它们是流媒体传输系统的主流技术，在这里介绍前两种。3.1RealSystemRealSystem由媒体内容制作工具RealProducer、服务器端RealServer、客户端软件（ClientSoftware）3部分构成，其流媒体文献涉及RealAudio，RealVideo，RealPresentation和RealFlash4类文献，分别用于传送不同的文献。RealSystem采用SureStream技术，自动地并持续地调节数据流的流量以适应实际应用中的多个不同网络带宽需求，轻松实现视音频和三维动画的回放。Real流式文献采用RealProducer软件进行制作，首先把源文献或实时输入变为流式文献，再把流式文献传输到服务器上供顾客点播。由于RealSystem的技术成熟、性能稳定，美国在线（AOL），ABC，AT&T，Sony等公司和网上重要电台都使用RealSystem向世界各地传送实时影音媒体信息以及实时的音乐广播。3.2WindowsMediaTechnologyWindowsMediaTechnology是Microsoft提出的信息流式播放方案，旨在Internet和Intranet上实现涉及音频、视频信息在内的多媒体流信息的传输。其核心是ASF（AdvancedStreamFormat）文献，ASF是一种包含音频、视频、图像以及控制命令、脚本等多媒体信息的数据格式，通过分成一种个的网络数据包在Internet上传输，实现流式多媒体内容公布，因此，我们把在网络上传输的内容就称为ASFStream。ASF支持任意的压缩/解压缩编码方式，并能够使用任何一种底层网络传输合同，含有很大的灵活性。WindowsMediaTechnology由MediaTools，MediaServer和MediaPlayer工具构成。MediaTools是整个方案的重要构成部分，它提供了一系列的工具协助顾客生成ASF格式的多媒体流（涉及实时生成的多媒体流）；MediaServer能够确保文献的保密性，不被下载，并使每个使用者都能以最佳的影片品质浏览网页，同时含有多个文献公布形式和监控管理功效；MediaPlayer则提供强大的流信息的播放功效。流媒体技术已广泛应用于远程教育、网络电台、视频点播、收费播放等，在公司一级的应用涉及电子商务、远程培训、视频会议、客户支持等。3.3流媒体技术在国内的现状在国内，流媒体技术在国外成熟技术的基础上逐步扩大应用，诸如网上现场直播、网上教育系统、网上手术数字化直播系统等，他们的体系构造是类似的。4结束语流媒体技术广泛应用在多媒体新闻公布、网上演示、在线直播、网络广告、电子商务、视频点播、远程教育、实时视频会议等互联网的信息服务领域，互联网的发展决定了流媒体市场的广阔前景，流媒体技术的应用将为网络信息交流带来革命性的变化，对人们的工作和生活产生深远的影响。(岑斌,肖刚,程振波,周涛明摘自中国有线电视)多媒体技术多媒体技术是指把文字、音频、视频、图形、图像、动画等多媒体信息通过计算机进行数字化采集、获取、压缩/解压缩、编辑、存储等加工解决，再以单独或合成形式体现出来的一体化技术。无损压缩无损压缩指压缩后的数据经解压缩还原得到的数据与原始数据完全相似。有损压缩有损压缩指压缩后的数据经解压缩还原得到的数据与原始数据不完全相似。流媒体流媒体是一种能够使音频、视频和动画等多媒体文献能在Internet及Intranet上以实时的、无需下载等待的方式进行播放的技术。流式传输方式流式传输方式是将多媒体文献通过特殊的压缩方式分成一种个压缩包，并附加上与其传输有关的信息，形成实时数据流，由视频服务器向顾客计算机持续、实时传送。多媒体教学应注意的问题1.多媒体教学应含有教学的必要性我们应纠正认为只有在教学过程中使用了多媒体计算机，才算得上是当代化的教学法的错误观念，如果生搬硬套多媒体计算机辅助教学，把本无必要的课堂教学也非用不可，成果一定是达不到应有的效果。如在多媒体教学中存在一种很普遍的现象，即教师把所要讲的课堂内容的提纲呈现在大屏幕上，然后坐在话筒前开始上课，整个教学过程中始终保持着这种“在会议上作报告”的形式，这样形式的多媒体教学的效果如何，是可想而知的。因此，我们要根据教学内容的实际需要，充足发挥多媒体技术的优势，使之有助于突出教学重点，突出教学难点。这是多媒体教学的精髓所在。2.运用多媒体进行教学内容要适量运用多媒体呈现信息量的速度快，教师容易不自觉地加紧课堂教学速度，无视与学生思维节奏的合拍。如果学生在这种快速的教学中思维跟不上教师的解说，或信息呈现的速度无法完整地做笔记，则会影响学生对所学知识的复习和巩固。如果传输知识的时间短于学生对其感知的时间，则是节奏过快，会造成学生感知的不充足，理解就不深刻，不透彻，从而对教材内容产生的疑问不停增加，最后失去学习的爱好。反之，如果节奏过慢会造成学生的情绪松散，由于求知欲不能得到满足，同样会失去学习的爱好。多媒体呈现的容量也大，这就容易加大课堂练习，多媒体成了替代教师向学生灌输知识的机器，变“人灌”为“机灌”，甚至“人机共灌”。把学生当作接受信息的容器。因此运用多媒体教学一定要做到内容适量，使学生有理解和记忆所学知识的余地。充足发挥多个媒体的本身优势每一种媒体都有本身的优点，对某种特定的教学和学习有效，不存在一种到处合用的全能媒体。同样，每种媒体又不可避免地存在局限性，不利于某些教学和学习。只有在某些特定的教学情境中，一种媒体会比另一种媒体更有效。另外，还要从实际出发，考虑效益性，尽量以最小的代价获得最佳的效果。由于多媒体设备与传统比较，价格仍是比较昂贵，因此，多媒体既不是一种全能的媒体，也不可能替代传统媒体。当代媒体与传统媒体在教学中应互相补充，取长补短。不能只一味追求高档，特别避免出现高级设备低效益的现象出现。发挥多媒体设备效用的对策1.办法上引导，提高教师运用技能新事物总有新面孔，即使是一台带