多媒体网络技术概述

多媒体网络技术概述21世纪信息资源共享的时代，多媒体计算机技术迅速发展，给信息传播带来 了一场革命。现代意义上的多媒体以计算机技术为支撑，不仅具有计算机所固有的 存储记忆、高速运算、逻辑判断、自行运行等功能，还采用了图形窗口、交互界 面、语音识别和触摸屏等先进技术，使计算机不仅具有了处理文本、图形、音频、 视频的能力，而且能够用人类习惯的方式、图像、声音生动逼真地传播和表达信 息，与人类交流。多媒体技术的广泛应用促进了多媒体教室、多媒体虚拟实验室、 多媒体电子出版物、电子图书室等的蓬勃发展。此外，随着计算机技术、多媒体技 术和网络技术的不断发展和广泛应用，人与计算机之间的信息交流变得生动活泼、 丰富多彩。在互联网上发展各种多媒体业务已是大势所趋，因而多媒体网络的另一 含义其实就是互联网。以因特网为主要标志的网络技术构成了现代技术文化的重要 组成部分，联系上亿人的因特网将人类带入了一个全新的数字化时代，拓展了人类 的第二生存空问网络社会多媒体网络技术是多媒体技术与网络技术有机结合的产物，它集多种媒体功能 和网络功能于一体，将文字、数据、图形、图像、声音、动画等信息有机地组合、 交互地传递。而“多媒体”与“网络”结合使“多媒体网络教学”成为可能。多媒体与网 络技术特有的优点使其对教学的介入不仅改变了教学手段，而且对传统的教学模 式、教学内容、教学方法等也产生了深远影响作为信息时代的教学媒体，多媒体网 络技术所具有的集成性、交互性、可控性、信息空间主体化和非线性等特点使其与 黑板、粉笔、挂图等传统媒体有本质的区别。目前这一技术正向着交互性、非线性 化、智能化和全球化的方向推进。1多媒体信息传输对网络技术的要求1. 1要有足够的带宽多媒体信息的数据量大，尤其是视频文件，即便是压缩过的数据，如果要达到 实时的效果，其数据量是文本数据等无法比拟的。而实现实时的视频传输是多媒体 技术必须实现的一个功能，所以要求通信网络具有足够带宽。1. 2要有足够小的延时多媒体数据具有实时特性，尤其是语音和视频媒体。每一媒体流为一个有限幅 度样本的序列，只有保持媒体流的连续性，才能传递媒体流蕴含的意义。连续媒体 的每两帧数据之间都有一个延迟极限，超出这个极限会导致图像的抖动或语音的断 续，因而要求网络延时必须足够小。1. 3要有同步的控制机制在多媒体应用中往往要对某种媒体执行加速、放慢、重复等交互处理，如音 频、视频等与时间和类型有关的媒体，在不同通信路径传输会产生不同时延和损伤 而造成媒体间歇通行的破坏。所以要求网络提供同步业务服务，同时要求网络提供 保证媒体本身及媒体同时空同步的控制机制。1. 4要有较高的可靠性网络中数据的传输有一项重要的性能指标，即差错率，它反映了网络传输的可 靠性。要精确表示多媒体网络的可靠性需求是很困难的。由于人类的听觉比视觉更 敏感一些，容忍错误的程度要相对低一些，因此，音频传输比视频传输对网络的可 靠性要求更高一些。2多媒体数据压缩技术由于多媒体数据量非常大，造成计算机的存储和网络传输负担。若帧速率为 25帧，秒，则1s的数据量大约为25MB，一个640MB的光盘只能存放大约25s 的动态图像。一幅640x480分辨率的24位真彩色图像的数据量约为900KB，一个IOOMB的硬盘只能存 储约100幅静止图像画面。解决办法之一就是进行数据压缩，压缩后再进行存储和 传输，到需要时再解压，还原。2. 1数据压缩方法数据压缩：通过数学运算将原来较大的文件变为较小文件的数字处理技术，数 据解压缩是把压缩数据还原成原始数据或与原始数据相近的数据的技术。数据压缩 通常可分为无损压缩和有损压缩两类。无损压缩：利用数据的统计冗余进行压缩，可完全恢复原始数据而不引人任何 失真，但压缩率受到数据统计冗余度的理论限制，一般为2： 1到5： 1。这类方法 广泛用于文本数据、程序和特殊应用场合的图像数据（如指纹图像、医学图像等的 压缩。由于压缩比的限制，仅使用无损压缩方法不可能解决图像和数字视频的存储 和传输问题。有损压缩：利用人类视觉对图像中的某些频率成分不敏感的特性，允 许压缩过程中损失一定的信息；虽然不能完全恢复原始数据，但是所损失的部分对 理解原始图像的影响较小，却换来了更大的压缩比。有损压缩又称为不可逆编码方法。它利用了人类视觉对图像中的某些成分不敏 感的特性，允许压缩过程中损失一定的信息。虽然不能完全恢复原始数据，但是所 损失的部分对理解原始图像的影响较小，却换来了大得多的压缩比。有损压缩广泛 应用于图像、音频和视频数据的压缩，如预测编码、变换编码和子带编码等。（1）预测编码是一种专门用于压缩统计冗余数据的技术，主要是减少数据在 空间和时间上的相关性。它根据某一模型利用以往的样本值对新样本值进行预测， 再将新样本的实际值与预测值之差即误差值，进行量化编码。如果模型足够好，且 样本序列的相关性较强，则误差值远远小于实际值，从而实现了数据的压缩处理。 预测编码中典型的压缩方法有差分脉冲调制（DPCM预测和自适应差分脉冲调制 （ADPCM 预测。（2）变换编码先对信号进行某种函数变换，从信号的一种表示空间（域变换 到信号的另一种表示空间（域，然后在变换后的域上，对变换后的信号进行编码。 变换编码不是直接对原信号压缩编码，而是将信号映射到另一个域中，产生一组变 换系数，再对这些系数量化编码。常用的变换有很多，如Fourie变换、Sine变 换、Cosine变换、Slant变换、Haar变换和K-L变换等。（3）子带编码利用带通滤波器组把信号频带分割成若干子频带，通过重复卷 积的方法，经取样将输入信号分解为高频分量和低频分量，然后分别进行量化和编 码。有损压缩广泛应用于语音、图像和视频数据的压缩。2. 2常见压缩标准、（1静态图像压缩标准（JPEG国际标准化组织（ID和国际电报电话咨询委员会（CCITT联合成立的专家组 JPEG（Joint Photographic Experts Group 于 1991 年 3 月提出了 ISO CDIO918 号建议 草案：多灰度静止图像的数字压缩编码（通常简称为JPEG标准。这是一个适用于 彩色和单色多灰度或连续色调静止数字图像的压缩标准，由于综合采用多种压缩编 码技术，因此经其处理的图像质量高、压缩比大，包括无损（压缩比2： 1与各种类 型的有损模式（压缩比可达30： 1且没有明显的品质退化。（2动态图像压缩标准（MPEGISO /IEC / JTC / SC2 / WG1 1的一个小组，于1992年制定了运动图像数据 压缩编码的标准 ISO CD11172，简称 MPEG （Motion Picture Exper_Group 标准。 它旨在解决视频图像压缩、音频压缩及多种压缩数据流的复合与同步，它很好地解 决了计算机系统对庞大的音像数据的吞吐、传输和存贮问题，该编码技术的发展十 分迅速，从 MPEG 一 1、MPEG 一 2、MPEG 一 4、MPEG 一 7 到 MPEG 一 21， 不仅图像质量得到了很大的提高，而且在编码的可伸缩性方面，也有了很大的灵活 性。MPEG 一 1是针对传输速率为1Mb /s到1. 5Mb /s的普通电视质量的视频 信号的压缩；MPEG 一 2是针对每秒30帧的720x572分辨率的视频信号的压缩， 在扩展模式下，MPEG 一 2可以对分辨率达1440x1152高清晰度电视（HDTV的信 号进行压缩。(3JBIG(Joint Bilevel Image Group 标准是一种无损的二值图像压缩标准。JBIG可以支持很高的图像分辨率，常用的 文件格式为1728x2376或2304x2896，压缩比可达10 : 1。虽然JBIG是二值图像 的编码标准，但是它也可以对含灰度值的图像或彩色图像进行无失真压缩，在这种 情况下，JBIG是对图像的每个比特面作压缩变换。3流媒体技术3. 1流媒体技术含义流媒体指在Internet中使用流式传输技术的连续时基媒体。简单来说流媒体就 是应用流技术在网络上传输的多媒体文件。流媒体技术就是把连续的影像和声音信 息经过压缩处理后放上网站服务器，让用户一边下载一边观看、收听，而不要等整 个压缩文件下载到自己的计算机上才可以观看的网络传输技术。3. 2流媒体传输的特点(1观看启动速度快(2能充分利用网络带宽(3无需占用硬盘空间(4缓存容量需求降低(5需有特定传输协议支持3.3流媒体系统的组成实现流媒体处理的所有硬件和软件总和称为流媒体系统，它主要由五个部分组 成。(1创作工具：编码工具：用于创建、捕捉和编辑多媒体数据，形成流媒体格式；(2流媒体数据：即以流媒体格式存放的多媒体数据文件；(3流媒体服务器：用于存放和控制流媒体数据的计算机；(4网络：适合多媒体传输协议，甚至是实时传输协议的计算机网络：(5播放器：供客户端播放流媒体文件的播放软件；这5个部分有些是服务器端需要的，有些是客户端需要的，而且不同的流媒体 标准和不同公司的解决方案会在某些方面有所不同。结束语多媒体网络技术发展应用涉及许多领域，当然还有许多相关技术需要研究和解 决。除了数据压缩技术和流媒体技术之外，还包括多媒体数据存储技术和多媒体数 据库技术等。目前，网络环境下的多媒体视频服务器的大容量存储设备，一般采用 RAID技术解决，而多媒体数据库技术则要从三个方面来考虑：对现有关系型数据 库模型进行扩充，研究面向对象型数据库以及研究超文本数据库模型。参考文献1覃华，姚怡著.多媒体技术应用冲国铁道出版社袁小红著.多媒体技术及应用等教育出版社3 林福宗著.多媒体技术基础.清华大学出版社4 李希文，赵小明著多媒体技术及应用高等教育出版社