安徽工程大学多媒体技术第一章多媒体技术概要.ppt

多媒体技术III第1章 多媒体技术概要,主讲教师:杨丹 安徽工程大学计算机与信息学院 Email: Tel:13625539809,2020年7月5日,2,主要参考书,（1）林福宗 主编 多媒体技术基础（第3版） 北京：清华大学出版社 2009年1月 （2）马华东 主编 多媒体技术原理及应用（第2版） 北京：清华大学出版社 2008年7月 （3）钟玉琢等 主编多媒体技术基础及应用（第2版）北京：清华大学出版社 2005年7月 （4）Ze-Nian Li Mark S.Drew著 多媒体技术教程北京：机械工业出版社 2007年1月,2020年7月5日,3,第1章 多媒体技术概要目录,1.1 多媒体的概念 1.1.1 多媒体是什么 1.1.2 超文本的概念 1.1.3 超媒体的概念 1.1.4 多媒体系统的结构 1.2 多媒体数据压缩与编码 1.2.1 为什么要压缩 1.2.2 两种类型的压缩 1.2.3 三种类型的编码 1.2.4 压缩与编码 1.3 多媒体与光盘 1.4 多媒体与网络 1.4.1 因特网是什么 1.4.2 万维网是什么,1.5 多媒体国际标准 1.5.1 国际电信联盟(ITU)标准 1.5.2 ISO/IEC标准 1.5.3 因特网技术标准 1.5.4 万维网协会(W3C) 1.6 迈向信息时代 参考文献和站点,2020年7月5日,4,1.1 多媒体的概念,媒体（Medium）在计算机领域中有两种含义: 1. 用以存储信息的实体，如磁带、磁盘、光盘和半导体存储器；,2. 信息的载体，如数字、文字、声音、图形 和图像。,多媒体技术中的媒体是指后者。,2020年7月5日,5,1.1 多媒体的概念,多媒体(multimedia) 融合两种或两种以上媒体的人-机互动的信息交流和传播媒体 超文本(hypertext) 包含指向其他文档或文档元素的指针的电子文档。传统文本以线性方式组织，超文本以非线性方式组织 超媒体(hypermedia) 由文字、声音、图形、图像或电视等媒体元素组成相互关联的超文本系统，用户可方便地浏览与主题相关的内容；提供一种符合人类思维习惯的工作和学习环境,2020年7月5日,6,1.1 多媒体的概念,2020年7月5日,7,要把一台普通的计算机变成多媒体计算机要解决的关键技术是： 视频音频信号获取技术； 多媒体数据压缩编码和解码技术； 视频音频数据的实时处理技术； 视频音频数据的输出技术。,1.1 多媒体的概念 多媒体计算机的关键技术,2020年7月5日,8,以一幅彩色静态图像(RGB)为例：,则一幅彩色静态图像 的数据量为： 512512 3 8 bit,2020年7月5日,9,PAL（Phase Alternation Line） 称为逐行倒相正交平衡调幅制。是通用于中国大陆、香港、日本与西欧（除去法国）等地的彩色电视讯号格式，以交错方式扫描，每秒钟出25格画面，每格画面含625条水平扫描线。 NTSC（National Television Standards Committee） 是国家电视标准委员会。它是美国一个专门制订彩色电视标准的组织，它制订的NTSC制式，每秒钟出30格画面，每格画面含525条水平扫描线。,2020年7月5日,10,以PAL制25帧/秒为例，视频每秒钟的数据量 512512 3 825=150Mbps,2020年7月5日,11,过去计算机的总线为ISA ISA总线的传输率为150KB/s 变成bit为1508=1.2Mbps 把150Mbps的视频流经过传输率为150KB/s的ISA总线送到计算机的硬盘几乎是不可能的。,所以差不多要压缩100多倍。,2020年7月5日,12,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,2020年7月5日,13,帧内压缩,图Bitmap存储器颜色相同的块帧内压缩,2020年7月5日,14,帧间压缩,不变化的只传送一次，传送一个运动矢量,2020年7月5日,15,1.2 多媒体数据压缩与编码,为什么要压缩 降低多媒体数据对存储器容量的要求 降低多媒体数据对传输带宽的要求 两种类型的数据压缩 无损压缩: 经过压缩和解压缩后的数据与压缩前的原始数据完全一样的数据压缩技术。文本、代码和数字数据文件必须用无损压缩方法压缩。可把普通文件大小压缩到原来的2550%；常用的无损压缩算法包括哈夫曼编码和LZW等算法。 有损压缩：经过压缩和解压缩后的数据与压缩前的原数据不完全一样，但但不影响人对原始资料表达的信息造成误解的数据压缩技术。电视和声音文件经常包括多于呈现给观众和听众的信息，因此可用有损压缩方法去掉这些信息，使压缩后的数据减少到原来的5%,2020年7月5日,16,1.2 多媒体数据压缩与编码,三种类型的编码 熵编码：不考虑数据源的无损数据压缩技术。其核心思想是按照符号出现的概率大小给符号分配长度合适的代码，对常用的符号给它分配长度较短(即位数较少)的代码，对不常用的符号给它分配长度较长(即位数较多)的代码。最常见的熵编码技术是霍夫曼编码和算术编码 源编码：考虑数据源特性的数据压缩技术。编码时考虑信号源的特性和信号的内容，因此也称“基于语义的编码(semantic-based coding)”。例如，图像编码考虑相邻像素的值可能完全相同或相近，视像相邻帧之间的变化不大，也可能完全相同。为获得比较大的压缩比，通常采用有损数据编码技术。 混合编码：组合源编码和熵编码的数据有损压缩技术。影视、图像和声音媒体几乎都采用这种编码方式，如JPEG，MPEG-Video和MPEG-Audio。,2020年7月5日,17,1.2 多媒体数据压缩与编码,2020年7月5日,18,1.3 多媒体与光盘,光盘存储器在多媒体发展史上起了重要作用 下列盘统称为光盘存储器或光盘 CD(compact disc) DVD(Digital Versatile Disc) HD DVD(High Definition DVD) BD(Blu-ray Disc) MO disk(magneto-optical disk)磁光盘 光盘的存储容量,2020年7月5日,19,1.3 多媒体与光盘,每种光盘都有很多成员，包括 -ROM， -Audio， -Video, -R(Recordable)， -RAM 不同的成员用于存储不同的数据，见表1-3,2020年7月5日,20,1.4 多媒体与网络,计算机网络 从20世纪90年代开始，计算机网络对多媒体的发展起着巨大的推动作用，多媒体的传输越来越多地依靠网络 因特网(Internet) 通过网络设备把世界各国使用TCP/IP协议的计算机相互连接在一起的计算机网络 世界上规模最大、用户最多的计算机网络 20世纪全球发展最迅速、影响最深远和冲击最大的信息存取和处理工具 互联网(internet, internetwork) 泛指由多种网络通过网络互连设备互连而成的网络 在世界上，因特网只有一个，而互联网却数不胜数 万维网(World Wide Web，WWW） 因特网上的最典型应用,2020年7月5日,21,1.4 多媒体与网络,万维网的三项核心技术 统一资源地址(URL)：指定网上信息资源地址的统一命名方法 通过它可指定访问资源时所用的协议(如HTTP，FTP)、资源所在服务机的名称、资源的路径和资源名称 超文本传输协议(HTTP)：在服务机和客户机之间传送超文本文档的通信协议 用于建立与Web服务器的连接和给客户浏览器传送HTML网页 超链接(HyperLink)：用于在资源之间建立定向逻辑链接，实际上是一个单元指向另一个单元的指针 例如，文档中的某个元素(单词、短语、符号或图像)指向同一个文档或不同文档中的另一元素、同一个Web站点或不同Web站点上的另一个文档、程序或其他对象的指针,2020年7月5日,22,1.5 多媒体国际标准,标准 由公认的非商业化组织推荐、政府组织推荐或既成事实的硬件或软件技术准则 由专家组或委员会对现有方法、步骤和技术经过反复深入细致研究后编写的详细说明 四种国际标准： ITU标准 ISO/IEC标准 因特网技术标准 万维网协会(W3C)标准,2020年7月5日,23,1.5 多媒体国际标准,VCEG开发的标准,国际电信联盟(ITU)标准,2020年7月5日,24,1.5 多媒体国际标准,ISO/IEC标准 国际标准化组织(ISO) 1946年成立的自愿参加和无条件约束的国际组织,总部设在瑞士日内瓦，其成员目前有130个国家的国家标准化组织 负责制定包括计算机、通信等众多领域的国际标准，以便于国际间信息、科学、技术、经济等活动领域的相互交流合作 突出成就: 定义了被广泛接受的计算机网络互联的ISO/OSI模型 注意：ISO (International Organization for Standardization)不是该组织英文全称的缩写，而是取自希腊词isos，表示“平等”的意思,2020年7月5日,25,1.5 多媒体国际标准,国际电工技术委员会(IEC) IEC (International Electrotechnical Commission)是成立于1906年的国际性电工标准化机构，现有60多个国家参加， 负责有关电气工程和电子工程领域中的国际标准化工作。目前已扩展到包括电子、电力、电磁、微电子、通信、机器人、多媒体、能源、仪器仪表等领域的技术规范以及相关的通用规范，如术语和符号、度量方法和性能、设计和开发、安全与环境等。我国已于1957年参加该委员会。 IEC于1993年将多媒体作为未来标准化工作的最重要范围之一，并成立了多媒体研究委员会(Multimedia Research Committee)，把多媒体标准化模型系统(Multimedia Standerdization Model Systems)、多媒体用户接口(Multimedia User Interface)和多媒体中的颜色管理(Color Management in Multimedia)等内容纳入IEC的研究范围 IEC的工作促进了IEC、ISO和ITU三大国际标准化组织联合开发多媒体标准的进程,2020年7月5日,26,1.5 多媒体国际标准,ISO/IEC JTC 1 ISO/IEC Joint Technical Committee 1的缩写 ISO和IEC在1987年联合成立的技术委员会。由于JTC 1的研究范围是信息技术领域的标准化，因此常把ISO/IEC JTC 1称为“ISO/IEC联合信息技术委员会” ISO/IEC JTC 1下设许多技术分会，分别负责制定各自专业范围的标准。现有18个分会(subcommittee, SC) 例如，SC 29 - Coding of Audio, Picture, and Multimedia and Hypermedia Information(声音、图像和多媒体与超媒体信息的编码) ISO/IEC JTC 1成立以来制定了许多非常著名的标准，如MPEG-1，-2，-4，对推动信息技术的发展和应用做出了卓越贡献,2020年7月5日,27,1.5 多媒体国际标准,因特网标准化组织 因特网标准由1992年成立的因特网协会或称互联网协会(Internet Society，ISOC)协调的四个组织负责 因特网工程特别工作组(Internet Engineering Task Force, IETF)：成立于1986年，从事研究与因特网有关的技术问题并给因特网体系结构研究部(IAB)提出解决方案 因特网体系结构研究部(Internet Architecture Board，IAB)：由一组定期举行会议讨论因特网有关事宜的研究人员组成的团体，他们对各类问题做出决定和安排，制定因特网的发展规划。成立于1983年，原名为Internet Activities Board 因特网工程指导组(Internet Engineering Steering Group，IESG)：由各地区的主管(Area Director)和因特网工程特别工作组(IETF)的主席组成，实际是IETF的执行委员会，与因特网体系结构研究部(IAB)一起评审IETF提出的标准 因特网研究特别工作组(Internet Research Task Force，IRTF)：从理论上考虑长期的因特网问题的志愿组织，并将其建议提交给因特网体系结构研究部(IAB),2020年7月5日,28,1.5 多媒体国际标准,因特网标准的制定过程,因特网技术标准 主要由IETF承担，因此也称IETF标准。从1969年开始，开发一个因特网标准时通常先公布提案，并命名为“RFC (Request for Comments)”文件 到2008年1月23日，公布的因特网标准共有67个，公布的RFC文件共有5235个,2020年7月5日,29,1.5 多媒体国际标准,万维网协会(W3C) World Wide Web Consortium的缩写 1994年10月在美国麻省理工学院计算机科学实验室成立的开发万维网技术的国际性组织 致力于分析万维网的研究状况，促进行业标准(如HTML，XML等语言标准)的制定，鼓励开发可协同工作的产品(如Web浏览器) 目前由发明万维网的Tim Berners-Lee领导，美国的麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室(MIT CSAIL)、法国的欧洲信息与数学研究论坛(ERCIM)和日本的应庆大学共同管理 1994年以来，开发了90多种适合当今和将来万维网模式的设计规范，称为“W3C推荐标准(W3C Recommendations)”,2020年7月5日,30,1.5 多媒体国际标准,构建万维网的基本规范,2020年7月5日,31,1.6 迈向信息时代,信息技术工业的发展可分成4个时代 19641981年以大、中型机为中心(Systems-centric) 19811994年以个人计算机为中心(PC-centric) 19942005年以互联网络为中心(Network-centric) 20052015年以内容为中心(Content centric) 引自“计算机世界(Computerworld)”专栏作家David C. Moschella在1997年出版的书Waves of Power: Dynamics of Global Technology Leadership 1964-2010 以内容为中心的时代 从20世纪90年代开始，随着互联网络的普及，信息技术已逐步渗透到人类活动的各个方面 与电视网络系统类似，当技术嵌入到系统变成不可见之后，人们的注意力将会从网络软硬件本身的研究和开发逐步转向到软硬件的使用和服务，以网络为中心的时代将逐步过渡到以内容为中心的时代；我们感受到这个时代已经来到,2020年7月5日,32,1.6 迈向信息时代,迈向信息时代 信息时代需要信息科学指导 信息科学研究进程中有过三个好主意 20世纪50年代出现的在形式逻辑基础上处理信息的“信息检索(information retrieval)” “相关(relevance)”概念 20世纪80年代出现的人和系统之间的“互动(interaction)”概念。相关和互动相结合就构成了“相关反馈(relevance feedback)”，实际上就是把“正在查找和处理信息的人”加到信息处理系统，构成由人参与调节的自动控制系统。 进入20世纪90年代，引入机器学习理论和技术也应该算是一个好主意，这个主意在多媒体内容处理中得到了充分利用，并且取得了相当大的进展,2020年7月5日,33,1.6 迈向信息时代,迈向多媒体信息时代 以多媒体内容为中心过渡到以多媒体信息为中心需要相当长的时间，因为指导多媒体内容和信息处理的多媒体信息科学才刚刚起步. 多媒体信息科学是以多媒体信息为主要研究对象的科学。过去有些学者认为，信息科学要研究的内容包括：阐明信息的概念和本质(哲学信息论)，发掘信息的处理机制(智能理论与计算理论)，寻找信息的传递规律(通信理论)，揭示信息的调节原则(控制理论)，探索信息的度量和变换(基本信息论)，研究信息的提取方法(识别信息论)，开发信息的再生理论(决策理论)。多媒体信息科学的研究也不应该有例外。,本章到此结束，谢谢！,第1章 多媒体技术概要,