清华大学多媒体课件 (1)

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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。,何谓多媒体？,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，有人说它的开展方向是TV-Killer。,维纳斯方案,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,一、维纳斯太贵,在99年深圳的高交会上，维纳斯露面了，没有像人们预料的那样，受到全面的抵抗，相反倒是许多电脑和家电企业一股脑地推出维纳斯产品。内部透露的消息说维纳斯只卖2000元至3000元，非常廉价，适合中国老百姓的需要。说这话的人好象说中国人很有钱。随着自由软件的崛起，PC机的价格一降再降，品牌电脑已经跌破5000元以下，如果自己动手，拣廉价的装，完全能使价格降到3000多元的水平，绝比照维纳斯好用。,高交会上的亮相的“维纳斯电脑，没有显示器，没有硬盘带有一个软驱，集成了一些声音、图像处理功能，通过 线拨号上网，由于完全抛弃了计算机功能，称为电脑实在是勉为其难。,二、显示器太贵,维纳斯要求使用价格在15000元以上的电视。如果你的电视是29英寸，分辨率只有300线，闪烁地像日光灯光一样，那么放弃维纳斯吧。除非你能够下决心为了你对维纳斯的无尚崇拜而甘愿买一台高清晰度数字电视。真正合格的数字电视已经生产出来了，价格也在10000元左右，非常稳定，非常清晰，但不幸的是这个数字的单位是美元。,这里就有一个非常有意思的问题了；既然如此，为什么美国的有线电视公司会视微软如虎狼。其实，道理很简单，维纳斯类似的产品在美国并不是来收发电子邮件和浏览网络的，他们是安装在有线电视上，利用有线电视的高带宽，收看视频节目的。虽然这不是唯一功能，但一定是主要功能。,三、上网上不起,美国人的维纳斯是通过有线电视网连接，有专门的接入设备，所以速度快，费用低。可微软在中国给我们“指明的一条道路却是用维纳斯拨 去上网。这真是天下最大的谎话。我们的 网能不能看电影？绝对没戏。我们网络的平均下载速度是每秒2K，一个电影的压缩版如果在电视上还想分出里面男女的话，至少要1000M。心算一下，就可以知道，要看一部电影，你可能需要等上142个小时，大约6天，还需要不间断地下载，费用大概是1420元。除非疯了，没有人会用维纳斯看电影。那么浏览网页呢？除非网站为维纳斯定制网页的话，如果想看清电视机上到底显示的是什么文字，每次最多100个字顶天了。一篇文章，可能要翻三四十页。并且还不可能像电脑那样把需要仔细阅读的内容保存在硬盘里，在挂断后慢慢看，你必须一边交着高额的 费，一边费力地看大篇的文字。而且维纳斯没有虚拟内存不可能同时翻开很多窗口，这意味着我们用维纳斯就必须老老实实地等待网络下载，而不像电脑那样可以先看其他内容。,维纳斯这类产品的市场到底有多大？7月底的一天，有人费力周折才在西单商场的一个角落里找到了一台不起眼的某品牌的网络电视机顶盒样机。据销售人员介绍，自5月22日独家上市以来，这种机顶盒在北京共销出30多台，在其他9个城市，销量加起来还没有北京多。机顶盒，在两个多月的时间里，只卖了不到60台！如果猜得不错的话，这些产品中的一半以上都是被对手厂商买走。,信息家电的时代确实来到了。可是信息家电不是要我们回到最古老的显示设备上去，温习信息时代家电的功课，真正的信息化家电会更好用、更小巧，功能多。掌上电脑成为电脑家族中的另一大类，呼机也开始向网络化迈进。,数字家电网络控制平台清华大学计算机系,联网功能,傻瓜计算机功能,接收数字电视,控制所有家电,计算机技术开展潮流,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 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根底上,开发适应家庭效劳的数字网络平台,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根底上增强网络效劳等其它功能,数字化家庭网络平台一般包含的功能,两种开发方向会聚到如下四种功能:,数字电视的接收和播放,较完备的INTERNET网络效劳应用,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效劳器的功能,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外设局部接收，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开展，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 、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标准的便携信息终端，在发送数据时仅消耗830mA电流，假设以2.7V电源供电，那么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：,B,G,R,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,那么一幅彩色静态图像的数据量为,512512 3 8 bit,PALPhase 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。,NTSCNational 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,512,512,3 8,25=180M,bps,过去计算机的总线为ISA,ISA总线的传输率为150KB/s,变成bit为150,8=1.2,M,bps,把,180M,bps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1.5M,bps,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