多媒体计算机的定义分类和关键技术.ppt

1.1.1 多媒体计算机的定义、 分类和关键技术,1、多媒体计算机技术定义 2、多媒体计算机的分类 3、多媒体计算机的关键技术,近年来，多媒体这一术语在计算机领域频繁出现，很多计算机厂商都说自己的产品具有多媒体技术。应用多媒体技术是90年代计算机的时代特征，是90年代计算机又一次革命。,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。,1.1.1 多媒体计算机的定义、 分类和关键技术,1、多媒体计算机技术定义 2、多媒体计算机的分类 3、多媒体计算机的关键技术,1、多媒体计算机技术定义 计算机综合处理多种媒体信息(文本、图形、图像、音频和视频)，使多种信息建立逻辑连接，集成为一个系统并具有交互性。,Multimedia Computing,简单地说： 计算机综合处理声、文、图信息； 具有集成性和交互性；,1.1.1 多媒体计算机的定义、 分类和关键技术,1、多媒体计算机技术定义 2、多媒体计算机的分类 3、多媒体计算机的关键技术,2、多媒体计算机的分类,从开发和生产厂商以及应用的角度出发可以分成两大类： 电视计算机（ Teleputer ） 计算机电视（ Compuvision ）,电视计算机（ Teleputer ）,家电制造厂商研制的电视计算机，是把CPU放到家电中，通过编程控制管理电视机、音响，有人称它为“灵巧/智能”电视Smart TV；,计算机电视（ Compuvision）,计算机制造厂商研制的计算机电视，采用微处理器（8086、68）作为CPU，其它设备还有VGA卡、CD-ROM、音响设备以及扩展的多窗口系统，有人说它的发展方向是TV-Killer。,维纳斯计划,上网功能 傻瓜计算机,维纳斯生产家电的“机顶盒”,不买维纳斯的原因： 一、维纳斯太贵 二、显示器太贵 三、上网上不起,数字家电网络控制平台,联网功能 傻瓜计算机功能 接收数字电视 控制所有家电,计算机技术发展潮流,网络技术时代: 无所不在的网(Internet) 众多的用户 浩瀚的信息 后PC时代: 无所不在的计算 高性能,低价位,超小型的CPU 瘦终端对PC的冲击 无线网络时代的来临: 笔记本PC,PDA,蜂窝电话需要更方便的联结 各种智能设备渗入家庭 数字家庭网络开创计算机领域新纪元,数字家庭网络平台的研发历程,两种技术力量的参与: 多媒体计算机研究人员: 从综合业务多媒体终端出发,在处理声文图信息的瘦终端的基础上,开发适应家庭服务的数字网络平台 数字电视研发人员: 从高清晰度电视的应用出发,在完成多媒体处理的基础上增强网络服务等其它功能,数字化家庭网络平台一般包含的功能,两种开发方向汇聚到如下四种功能: 数字电视的接收和播放 较完备的INTERNET网络服务应用 对多种类型家用电器的控制和联网 一定的计算功能和家庭信息服务器的功能,信息家电网络控制平台SOPCA,信息家电网络控制平台SOPCA的硬件采用的是IBM Red Wood III机顶盒平台，其核心为IBM STB0100数字STB集成控制芯片STB01X0。Sopca使用的是STB0100，这种单芯片方案代表IBM的最新设计思想，它能提供MPEG、LPCM和PCM的音频支持，MPEG的视频支持，其核心处理器为PowerPC401TMD2。 IBM的这种单片STB集成方案能够提供高性能的处理功能，由核心PowerPC401、各种外设I/O及视音频子系统构成的体系结构使得主处理器位操作系统和应用任务提供最高的MIPS，简化了驱动和软件系统的复杂度，使得系统易扩展性、易使用。,节目流通过网络接口模块（NIM）进入核心处理芯片STB01X0； 在STB01X0中，解复用、解压缩、再NTSC/PAL编码； 得到的视频送到电视，得到的音频流经过D/A转换输出； 控制各存储器SDRAM(用于视音频缓存)，Flash/DRAM(用于系统处理)； 接收遥控器信号等的处理由Peripherals外设部分接收，STB01X0协调处理。,Red Wood III机顶盒平台,蓝齿（Blue tooth）在数字化信息家电中的应用,随着计算机和网络通信技术的的发展，计算机数字化技术、现代通信技术、已融合到信息家电中，使之智能化并具有网络信息终端的功能。,低功率、短距离的无线连接技术的别称。,设计初衷：在短距离内形成一个用无线的方式连接移动电话、笔记本电脑、掌上电脑和各种数字化信息设备的网络。,最终目的：建立一个全球统一的无线连接标准。实现具有交互信息数据共享和交叉操作。,蓝齿技术的工作频段是利用2.4GHz ISM波段，它采用以每秒钟1600跳的快速跳频扩频技术，传输速率为1Mbps，具有很强的抗干扰能力，其标准的有效传输距离是10米，通过放大器可将传输距离增加到100米。未来其工作频段可在5.8GHZ的ISM频段，传输速率可达2Mbps。蓝齿（Bluetooth）的主要技术特点：(1)提供便携信息通信终端之间通信的方便性；(2)低功耗通信，即使是发送数据时其功率也低于100mW。这两点是相辅相承的，前提条件是Bluetooth通信协议力求简练和微型化电子元器件提供保证。利用Bluetooth技术的便携信息终端，凡在10米以内的空间里都可以自由通信；它与通常的IrDA接口便携信息终端不同，不受1m左右的距离和IrDA接口在15度范围内对准以及无空间阻隔物等诸多限制，非常适合于家庭及小型办公环境的应用；基于Bluetooth规范的便携信息终端，在发送数据时仅消耗830mA电流，若以2.7V电源供电，则在发射状态下的功耗也低于100mV。,连接方式 蓝齿在主机端支持的设备连接方式有三种：,USB UART PC插卡,1.1.1 多媒体计算机的定义、 分类和关键技术,1、多媒体计算机技术定义 2、多媒体计算机的分类 3、多媒体计算机的关键技术,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。,3、多媒体计算机的关键技术,视频音频信号获取技术,过去计算机处理数和文字，现在要综合处理声、文、图。 多媒体计算机要解决视频音频信号获取问题。,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,21世纪的人类社会将是信息化社会，数字化后的信息，尤其是数字化后的视频和音频信息具有数据海量性，它给信息的存储和传输造成较大的困难，成为阻碍人类有效地获取和使用信息的瓶颈问题之一。因此，研究和开发新型有效的多媒体数据压缩编码方法，以压缩的形式存储和传输这些数据将是最好的选择。,以一幅彩色静态图像(RGB)为例：,设分辨率为512512 每一种颜色用8bit表示 即R用8bit 256级别表示 G用8bit 256级别表示 B用8bit 256级别表示 则一幅彩色静态图像的数据量为 512512 3 8 bit,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。,PAL 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 512512 3 825=180Mbps,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180Mbps的视频流经过传输率为150KB/的s ISA总线送到计算机的硬盘几乎是不可能的。,差不多要压缩近似200倍。,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,陆地卫星（Land sat3）的例子，其水平、垂直分辩率分别为2340和3240，四波段采样精度7位，它的一幅图像的数据量为2340324074=212Mbit，按每天30幅计每天数据为21230=6.36Gbit，每年的数据量高达2300Gbit。这么大的数据量无疑给存储器的存储容量、通信干线的信道传输率以及计算机的运算速度都增加了极大的压力。单纯用扩大存储容量，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。例如1988年Barnsley采用分形（Fractor）的迭代函数系统IFS和递归迭代函数系统RIFS方法，对几幅图像进行压缩编码，获得了高达10000:1的压缩比。以压缩形式存储和传输信息，既节省了压缩空间，又提高了通信干线的传输率，同时也便于计算机实时处理视频和音频，高质量播放视频和音频节目成为可能。,帧内压缩,图Bitmap存储器颜色相同的块帧内压缩,帧间压缩,不变化的只传送一次，传送一个运动矢量,AC-3 AC-3是美国杜比实验室开发的数字多声道音响标准的代号，正式名称是“Dolby Digital”（杜比数码），即现在的DVD影碟所采纳的数字多声道音响规格。前置左/右、后置左/右、中置及低音共6个声道经压缩处理后，储存在DVD影碟上。在播放影像时，不论以双声道还是完整的六声道输出声音，也必须把储存在DVD影碟上的资料解压。,AC-3解码器 是指解压用的设备。而这里所指的设备，可以是DVD的一部分、一部外置的功放机，也可以是DVD解码软件中的一部分。,运动图像及其伴音通用的压缩编码技术是多媒体计算机、多媒体数据库、多媒体通信、常规电视数字化、高清晰度电视（HDTV）以及交互电视（Interactive TV）系统中的关键技术。 目前正在开展的应用项目有： 家庭用卫星广播业务（BSS-Broadcasting Satellite Service to The Home）； 地面数字电视广播（Digital Terrestrial Television Broadcast）；电子影院（EC-Electronic Cinema）； 电子新闻采集系统（ENG-Electronic News Gathering）； 个人通信（IPC-Inter Personal Communication）； 多媒体邮件（MMM-MultiMedia Mailing）； 网络数据库（NDBS-Networked Database Service）； 家庭电视剧场（HTT-Home Television Theatre）； 遥控监视（RVS-Remote Video Surveillance）； 电视点播系统（VOD-Video On Demand）等。,视频音频的实时处理技术,实时处理Real time,电视信号的扫描光栅扫描一行的时间为64s,其中正程为52.2 s 逆程为11.8 s,如果分辨率为512512 则处理每个象素的时间近似为0.1s。,实时的概念是： 512512 处理一个象素的时间为0.1s 256256 处理一个象素的时间为0.2s,抽取某图像的边缘,512512,抽边算子,-1 0 1 -2 0 2 -1 0 1,对每一个点做相应的运算，每次9个点。,实时：要求在0.1 s内做9个加法和9个乘法运算，将运算结果再放到中间的点上。,解决的方法：,DSP 数字信号处理器 LUT（Look Up Table）查找表,视频音频的输出技术,过去计算机处理数和文字，现在要综合处理声、文、图。就要解决视频音频的输出问题。,视频会议 画中画电视,视频：,环绕立体声 Dube Ac-3,音频：,总结,定 义：综合处理声、文、图信息，集成性和交互性。 分 类：可以分成两大类， 电视计算机（ Teleputer ） 和计算机电视（ Compuvision ） 关键技术： 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,