《多媒体技术概论》PPT课件.ppt

第一章 多媒体技术概论,学习目标,1掌握媒体和多媒体的概念； 2了解多媒体计算机的组成； 3了解多媒体技术的研究内容; 4. 了解多媒体的关键技术。,1.1 多媒体的概念,1.1.1 媒体 “媒体”（Medium）包括两层含义：一是指信息的物理载体；另一层含义是指信息的表现形式。,媒体的类别有以下5类。 （1）感觉媒体（Perception Medium） （2）表示媒体（Representation Medium ） （3）表现媒体（Presentation Medium） （4）存储媒体（Storage Medium） （5）传输媒体（Transmission Medium）,（1）感觉媒体（Perception Medium）,指直接作用于人的感觉器官，使人产生直接感觉的媒体。如引起听觉反应的声音、引起视觉反应的图像等。 （2）表示媒体（Representation Medium） 指传输感觉媒体的中介媒体，即用于数据交换的编码。如图像编码（JPEG、MPEG等）、文本编码（ASCII码、GB2312等）和声音编码等。,（3）表现媒体（Presentation Medium） 指进行信息输入和输出的媒体。如键盘、鼠标、扫描仪、话筒、摄像机等为输入媒体；显示器、打印机、扬声器等为输出媒体。 （4）存储媒体（Storage Medium） 指用于存储表示媒体的物理介质。如硬盘、软盘、磁盘、光盘、ROM及RAM等。,（5）传输媒体（Transmission Medium） 指传输表示媒体的物理介质。如电缆、光缆等,双绞线,光缆,1.1.2 多媒体与多媒体技术,1多媒体和多媒体技术的定义 多媒体的定义：文本、图形、视频、声音等多种形态信息的集成呈现。 多媒体技术的定义：利用计算机对文本、图形、图像、声音、动画、视频等多种信息进行综合处理的技术。,2多媒体技术处理对象,(1)文本（Text） （2）图形(Graphic) （3）图像(Image) （4）音频(Audio) （5）动画(Animation) （6）视频(Video),3.多媒体技术的主要特点,集成性 能够对信息进行多通道统一获取、存储、组织与合成 控制性 多媒体技术是以计算机为中心，综合处理和控制多媒体信息，并按人的要求以多种媒体形式表现出来，同时作用于人的多种感官 交互性 用户可以与计算机的多种信息媒体进行交互操作从而为用户提供了更加有效地控制和使用信息的手段 非线性 媒体技术借助超文本链接的方法，把内容以一种更灵活、更具变化的方式呈现给读者 实时性 当用户给出操作命令时，相应的多媒体信息都能够得到实时控制,1.2 多媒体个人计算机,1.2.1 多媒体系统的组成 一般的多媒体系统主要由四个部分组成：多媒体硬件系统、多媒体操作系统、多媒体处理系统工具和用户应用软件。,1.2.2 多媒体计算机的组成 1多媒体计算机的基本组成 一般来说，多媒体个人计算机的硬件结构可以包括以下几部分。 (1) 功能强大、速度快的中央处理器。 (2) 可管理、控制各种接口与设备的硬件配置。 (3) 具有较高容量的外部存储空间(硬盘)。 (4) 读写速度快、可存放大量数据的缓冲存储空间(内存)。 (5) 光盘驱动器。就是我们平常所说的光驱(CD-ROM)，用来读取光盘信息，是多媒体计算机不可缺少的硬件配置。光盘存储容量大，价格便宜，保存时间长，适合保存大量的数据，如声音、图像、动画、视频信息等多媒体信息。,(6) 音频卡。在音频卡上连接的音频输入输出设备包括话筒、音频播放设备、MIDI合成器、耳机、扬声器等。对数字音频处理的支持是多媒体计算机的重要方面，音频卡具有A/D和D/A音频信号的转换功能，可以合成音乐、混合多种声源，还可以外接MIDI电子音乐设备。 (7) 图形加速卡。图文并茂的多媒体表现需要分辨率高、色彩显示丰富的显示卡的支持，同时还要求具有在操作系统中的显示驱动程序，并且在操作系统中的像素运算速度要快。带有图形用户接口(GUI)加速器的局部总线显示适配器使得在操作系统中的显示速度大大加快。 (8) 视频卡。可细分为视频捕捉卡、视频处理卡、视频播放卡以及TV编码器等，其功能是连接摄像机、VCR影碟机、TV等设备，以便获取、处理和表现各种动画和数字化视频媒体。,(9) 打印机接口。用来连接各种打印机，包括针式打印机、激光打印机、彩色喷墨打印机等。 (10) 交互控制接口。它是用来连接触摸屏、鼠标、光笔等人机交互设备的，这些设备能大大方便用户对多媒体个人计算机的使用。 (11) 网络接口卡(网卡)。分为无线网络接口卡和有线网络接口卡，常用的有线网络接口卡有100Mb/s网卡和1000Mb/s网卡两种。,MPC技术规格,1.3 多媒体技术的研究内容,1.3.1 多媒体数据压缩编码技术 编码方法可以分为以下几类 。 （1）预测编码 （2）变换编码 （3）量化与向量量化编码 （4）统计编码（信息熵编码） （5）子带编码 （6）模型编码,1.3.2 多媒体通信与分布处理 1多媒体通信 多媒体通信对多媒体产业的发展、普及和应用有着举足轻重的作用，它构成了整个产业发展的关键和瓶颈。 2多媒体的分布处理 分布处理就是要将所有介入到分布处理过程中的对象、处理及通信都统一地控制起来，对合作活动进行有效地协调，使所有任务都能正常地完成。,1.3.3 多媒体数据库技术 多媒体数据库技术主要包括：数据建模与存储，数据的索引和过滤，数据的检索与查询。,1.4 多媒体关键技术,1.4.1 多媒体数据压缩技术 数字化的图像、音频、视频的数据量非常大，对数据的存储、信息的传输以及计算机的运行速度都带来了极大的压力。使用数据压缩技术减少信息的数据量，将信息以压缩的形式进行存储和传输，既节省了存储空间，又提高了通信干线的传输效率。,冗余信息类别： 空间冗余 时间冗余 信息熵冗余 结构冗余 知识冗余 视觉听觉冗余,数据压缩时应该注意的问题： 压缩比要大，即压缩前后的信息存储量之比要大； 恢复效果要好，要尽可能的恢复原始数据； 三是压缩算法要简单，压缩和解压速度要快，尽可能做到实时压缩和解压。,无损压缩 是利用数据的统计冗余进行压缩，可完全回复原始数据而不引起任何失真，但压缩率是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。 有损压缩 是利用了人类对图像或声波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；虽然不能完全回复原始数据，但是所损失的部分对理解原始图像的影响缩小，却换来了大得多的压缩比。有损压缩广泛应用于语音，图像和视频数据的压缩。 混合压缩 是利用了各种单一压缩的长处，以求在压缩比、压缩效率及保真度之间取得最佳折衷。该方法在许多情况下被应用，如 JPEG 和MPEG 标准就采用了混合压缩.,数据压缩类型,1.4.2 计算机专用芯片技术 多媒体计算机的专用芯片可分为两类：一类是固定功能的专用芯片，另一类是可编程数字信号处理器DSP芯片。,1.4.3 大容量信息存储技术 光盘存储器存储量大、价格低廉、光盘介质携带方便、可交换、数据保存寿命长，成为多媒体计算机中必不可少的设备。 由于存储在服务器上的数据量越来越大，因此对服务器硬盘容量的需求迅速提高。为了避免磁盘损坏而造成数据丢失，采用了相应的磁盘管理技术，磁盘阵列就是在这种情况下诞生的一种数据存储技术。这些大容量存储设备为多媒体应用提供了便利条件。,1.4.4 多媒体输入输出技术 多媒体输入/输出技术包括媒体变换技术、媒体识别技术、媒体理解技术和媒体综合技术。 媒体变换技术是改变媒体的表现形式的技术。例如使用视频卡、声卡等媒体变换设备将视频、声音等信息变换为计算机可以存储的二进制数据。 媒体识别技术是对信息进行一对一的映像技术。常用的媒体识别技术有语音识别技术和触摸屏技术等。 媒体理解技术是对信息进行更进一步的分析处理和理解信息内容的技术。例如自然语言理解技术、图像理解技术、模式识别技术等。 媒体综合技术是把低维信息表示映像成高维的模式空间的技术。例如用语音合成器可以将语音的内部表示综合为声音输出。,1.4.5 多媒体软件技术 1.多媒体操作系统 多媒体操作系统是多媒体软件的核心。它负责多媒体环境下多任务的调度、保证音频、视频同步控制以及信息处理的实时性，提供多媒体信息的各种基本操作和管理，具有对设备的相对独立性与可扩展性。多媒体操作系统必须能够方便灵活的处理动态音频和视频，在控制功能上要扩展到对录象机、音响、MIDI等声像设备和CD-ROM光盘存储技术等的支持。另外，多媒体操作系统要能处理多任务，易于扩充，要求数据存取与数据格式无关，为用户提供统一友好的界面。目前常用的多媒体操作系统有Windows、OS/2 和Macintosh。,2.多媒体素材采集与制作技术 多媒体素材采集与制作主要包括采集并编辑各种媒体数据。例如声音信号的录制、编辑和播放；图像扫描及预处理；视频的采集及编辑；动画生成编辑；音频视频信号的混合和同步等。 3.多媒体创作工具及开发环境 多媒体创作工具及开发环境应该具有操纵多媒体信息，对各种多媒体素材进行全屏幕动态综合处理的能力，支持应用开发人员创作多媒体应用软件。目前的多媒体应用程序可以使用多媒体创作工具开发，也可以使用程序设计语言开发。,4.多媒体应用程序开发技术 多媒体应用程序的开发需要将系统设计人员、美术设计人员、音乐创作人员、计算机开发人员等各方面人员集中到一起，他们的工作方法以及思考问题的方法可能完全不同。如何对多媒体应用程序的开发过程进行管理、协调各类人员之间的关系是多媒体应用程序开发技术着重探讨的问题。 5.多媒体数据库管理技术 多媒体信息是特殊结构型的，所以传统的关系数据库已不适用于多媒体的信息管理，需要从下面四个方面研究数据库：.多媒体数据模型；媒体数据压缩和解压缩的模式；多媒体数据管理及存取方法；用户界面技术。,6.超文本/超媒体技术 超文本是一种新颖的文本信息管理技术，它提供的方法是建立各种媒体信息之间的网状链接结构，这种结构由节点组成，没有固定的顺序，不要求必须按某个顺序检索。超文本更符合人类的思维方式，更便于人们进行主动性学习。若超文本中的节点的数据不仅可以是文本，还可以是图像、动画、音频、视频，甚至可以是计算机程序或它们的组合，这就形成了超媒体的概念。多媒体和超文本技术的结合大大加强了信息的交互程度，提高了思想表达的准确性，多媒体的表现还可以使超文本的交互式界面更加丰富。,1.4.6 多媒体通信技术 多媒体技术与有线和无线通信网络、广播和闭路电视网络、微波和卫星通信网络、计算机远程和地区性局域网络等各种通信技术相结合，产生了一种边缘性技术多媒体通信技术。多媒体通信是一项综合性技术，涉及多媒体、计算机及通信等许多领域，技术十分繁杂，牵扯到的技术十分广泛。例如：系统平台技术；多媒体技术；多媒体网络技术等。,1.4.7 虚拟现实技术 虚拟现实技术（Virtual Reality）,又称灵境技术。九十年代初逐渐为各界所关注，在商业领域得到了进一步的发展，是21世纪信息技术的代表。虚拟现实技术的特点在于利用计算机构成三维数字模型，产生一种开放、互动的环境，具有想象性的人工虚拟环境，使得用户在视觉上产生一种沉浸于虚拟环境的感觉。 虚拟现实技术是在众多相关技术上发展起来的一个高度集成的技术，是计算机软硬件技术、传感技术、机器人技术、人工智能及心理学等飞速发展的结晶。,