多媒体技术概论-PowerPointPresentat

1多媒体技术基础与应用智西湖2关于这门课理论与实验理论54课时实验18课时课程安排1-12、14章详讲13、15、16章略讲补充多媒体技术发展前沿介绍3参考书目钟玉琢《多媒体技术》(初、中、高级),清华大学出版社,1999陈文华《多媒体技术》,机械工业出版社,2003赵子江《多媒体技术基础》,机械工业出版社,2004张正兰《多媒体技术及其应用》,北京大学出版社,2006.6薛为民《多媒体技术及应用》,清华大学出版社,2006陈启祥《多媒体技术与应用》,电子工业出版社,2005陈明《多媒体技术与应用》,清华大学出版社,2004叶乃文《多媒体技术与应用教程》,人民邮电出版社,20034第1章多媒体技术概论多媒体技术是20世纪80年代发展起来的一门综合技术，现已成为计算机科学的一个重要研究方向。它集声音、文字和图象于一体，能使不同层次的用户感受到计算机世界的丰富多彩。它的开发与应用，对人类的生活、工作和学习环境带来巨大影响。51.1多媒体的概念1.1.1媒体及分类语音图像文字逻辑载体光盘、优盘磁盘、录像带、录音带纸介质实际载体承载信息的载体媒体)(6国际电信联盟(ITU)下属的国际电报电话咨询委员会(CCITT)把媒体分为以下五种：感觉媒体：直接作用于人的器官，使人能直接产生感觉的一类媒体。表示媒体：为了能更有效地加工、处理和传输感觉媒体而人为研究和构造出来的一种媒体。显示媒体：指感觉媒体和用于通信的电信号之间转换用的一类媒体，可分为输入显示媒体和输出显示媒体两种。存储媒体：用于存放数字化的表示媒体的存储介质传输媒体：用来将表示媒体从一处传递到另一处的物理传输介质71.1.2多媒体的定义多媒体通常人们所说的“多媒体”是指感觉媒体的组合，也就是声音、图形、图像、动画、文字等多种媒体的组合。广义上讲：多媒体是指多种信息媒体的表现和传播形式。狭义上讲：多媒体是指人们用计算机和其他设备交互处理多媒体信息的方法和手段，或指在计算机中处理多种媒体的一系列技术。多媒体的实质是将自然形式存在的各种媒体数字化，然后利用计算机对这些数字信息进行加工或处理，以一种友好的方式提供给用户使用。8多媒体技术多媒体技术是以计算机为中心，把语音、图像处理技术和视频技术等集成在一起的技术。也就是将文本、图形、图像、动画、音频和视频等多种媒体信息通过计算机进行数字化采集、编码、存储、传输、处理和再现，使多种媒体信息建立逻辑连接，并集成一个具有交互性的系统。多媒体技术包括数字化信息处理技术、音频和视频技术、计算机软件和硬件技术、人工智能和模式识别技术、通信和网络技术等。9多媒体计算机是指能综合处理文本、图形、图像、动画、音频和视频等多种媒体的计算机，它集图、文、声、像于一体并具有交互性。多媒体计算机应具备如下的特征：1、光盘驱动器2、高质量的音频卡3、图文并茂的显示4、多媒体窗口软件101.1.3多媒体的关键特性多媒体系统是在计算机控制下对多媒体信息进行处理、编辑、表现、存储、通信或集成的信息系统。它应具有以下特征：1、多样性：5个感觉空间(视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉)2、集成性：软件集成硬件集成媒体设备的集成多媒体信息的集成集成性3、交互性：111.2多媒体技术的发展1.2.1信息载体革命的3个重要里程碑无论信息处理技术多么先进，信息和信息技术本身都要依托于一定的存储介质而存在，信息存储技术在发展历程上，经历了信息载体的3次革命。1、文字的出现——实现了信息的脑外存储；2、印刷术的发明——实现了信息的复制；3、现代计算机和互连网——实现了多媒体和信息的共享。121.2.2媒体处理技术的历史发展与整合从各类媒体的历史发展轨迹来看，从最早的印刷术，到近代的电话、电报、电视的发明，到20世纪40年代的计算机，以至于现代的多媒体技术，可以说人类已经进入了以数字化为基础的多媒体时代。13141.2.3历史上的多媒体系统Commodore公司的Amiga系统Commodore公司于1985年研制成功了世界上最早的多媒体计算机系统，迄今已推出Amiga系统产品，它们分别以M68000、M68020、M68030为CPU。为了提高多媒体处理能力，Commodore在Amiga系统中采用了用于动画制作、音响处理和图形处理的三个专用芯片，同时还提供了一个多任务的Amiga操作系统，具有上下拉菜单、多窗口、图符等功能，同时还配备了包括绘制动画、制作电视片头及作曲等大量应用软件。15Apple的HyperCard1984年Apple公司推出的Macintosh机首次引入了Bitmap(位图，或位映射)的概念和用图符(Icon)来作为与用户的接口。在这个基础上进一步发展，特别是在1987年8月引入了“超级卡”（HyperCard)之后，使Macintosh机成为使用方便、能处理多种信息媒体的计算机，HyperCard是以卡片为节点的超级文本系统，每一卡片不仅描述字符，还包括了图形、图像与声音，使它成为当时唯一可与IBMPC分庭抗礼的势力。16基于Motorola68000处理器的CommodoreAmiga系统采用HyperCard的Apple计算机(1984)17Philips/Sony公司的CD-I系统1986年4月，Philips/Sony联合推出了交互式紧凑光盘系统CD-I(CompactDiscInteractive)，同时还公布了CD-ROM的文件格式。该系统把各种多媒体信息以数字化的形式存放在容量为650兆字节的只读光盘上，用户可通过交互的方式来播放光盘中的内容。CD-I系统有两种工作方式。一种是CD-I可与家用电视机、录像机及音响设备连接在一起，在系统的控制下，把来自光盘的音频、视频和图像数据送给这些家用设备。另一种方式是CD-I可以作为多媒体控制器连接到其他微型计算机、工作站以及小型计算机上。18Intel/IBM公司的DVI系统1987年3月，RCA公司推出了交互式数字视频系统DVI(DigitalVideoInteractive)。它以计算机技术为基础，用标准光盘片来存储和检索静止图像、活动图像、声音和其他数据。美国无线电公司RCA后来把DVI技术卖给通用电气公司IBM，IBM又把这一技术卖给Intel公司。1989年3月，Intel宣布将把DVI技术开发成一种可普及的商品，DVI系统的特点是:以IBMPC/AT，386，486或兼容机为平台，在其内置Intel专用芯片构成的DVI接口板，包括DVI视频板、DVI音频板以及DVI多功能板，同时配置CD-ROM驱动器，带放大器的音响等，组成DVI用户系统。DVI系统曾荣获“Comdex91”最佳奖。19从20世纪80年代中期起，与多媒体硬件产品开发几乎同时进行的是多媒体系统的开发工作，较著名的有Xerox公司的多媒体会议系统。随着多媒体技术的发展，提出了对多媒体相关技术标准的要求。1990年由Philips等14家厂商组成的多媒体市场协会应运而生，并建立了MPC标准。与此同时，各种多媒体编/解码技术和算法的出现，国际标准的颁布实施，有力地推动了多媒体技术的发展。1991年静态图像编码标准JPEG颁布、1992年动态图像编码标准MPEG颁布、1993MPEGⅡ颁布；CCITT于1984年颁布音频压缩标准G721、1990年G727、1993年G728。20总之，在20世纪80—90年代，是多媒体技术快速发展时期，其技术和研究成为世界性热点，迅速向纵深推进。1993年8月在美国召开了第一届多媒体技术国际会议，主要涉及多媒体技术的以下热点课题：视频信号压缩编码与解码；超级媒体与文件系统；通信协议与通信系统；多媒体创作工具(包括著作语言)；多媒体与系统的同步机制等。211.2.4多媒体技术的当前发展近十几年来，计算机、通信和视频等相关技术的发展，为多媒体技术的发展提供了必要的技术手段。与此同时，人类在自然语言理解、语音合成和识别方面也有惊人的进展，所有这些都表明，多媒体技术正在进入一个快速的发展时期。为使多媒体技术能更加有效地集成与综合，将其构架在一个统一的平台上。未来的发展方向是实现三电合一和三网合一。三电合一是指将电信、电脑、电器通过多媒体数字化技术，相互渗透融合。三网合一是指因特网、通信网、电视网合为一体，形成综合数字业务网。呈现出带宽资源利用率高、网络管理费用低及使用便捷三大优点。221.3多媒体的应用领域多媒体技术的应用领域极其广泛，以下所述只是其中的几个主要方面。娱乐：欣赏音乐CD、观看VCD、DVD等等。教育与培训：多媒体远程教学或交互式教学教室。多媒体办公系统：综合性视听一体化的办公信息处理和通信系统。多媒体在通信系统中的应用多媒体在工业领域和科学计算中的应用多媒体在医疗中的应用各种咨询服务与广告宣传系统电子出版物231.4多媒体数据的特性与表现形式1.4.1多媒体数据的特性数据量大数据长度不定多数据流数据流的连续记录和检索241.4.2多媒体信息的主要元素文本文本包含字母、数字、字、词等基本元素。多媒体系统除具备一般的文本处理功能外，还可应用人工智能技术对文本进行识别、理解、摘编、翻译、发音等。超文本是超媒体文档不可缺少的组成部分。超文本是对文本索引的一个应用，它能在一个或多个文档中快速搜索特定的文本内容。25图形与图像图形(Graph)与图像(Image)都是多媒体中的可视元素，它们有矢量图(VectorDrawn)和位图(bitmap)两种形式。矢量图常用于框架结构的图形处理，它的应用很广泛，如计算机辅助设计(CAD)系统中常用向量图来描述十分复杂的几何图形。适用于直线、方框、圆或多边形，以及其他可用角度，座标和距离来表示的那些图形。位图是由图像中各个像素点组成，这些存储位定义了各像素点的颜色和亮度。对位图的描述与分辩率和色彩的颜色种数有关，分辨率与色彩位数越高，占用存储空间就越大。26视频在多媒体技术中，视频(Video)是一项重要的媒体。图像与视频是两个既有联系又有区别的概念。一般而言，静止图片称为图像。动态影视图像称为视频。静态图像的输入要靠扫描仪、数字照像机等，而视频信号的输入是摄像机、录像机、影碟机以及电视接收机等可以输出连续图像信号的设备。动画动画(Animation)是采用计算机动画软件创作并生成的一系列可供实时演播的连续画面。计算机动画目前成功地用于广告业与影视业，尤其是将动画用于电影特技，使电脑动画技术与实拍画面相结合，真假难辨，取得了空前的成功。27音频音频(Audio)是指大约在1520000Hz的频率范围的连续变化的波形。音频技术在多媒体中的应用极为广泛，多媒体涉及到多方面的音频处理技术，如：音频采集：把模拟信号转换成数字信号语音编/解码：把语音数据进行压缩编码，解压缩音乐合成：利用音乐合成芯片，把乐谱转换成乐曲输出文/语转换：将计算机的文本转换成声音输出语音识别：让计算机能够听懂人的语音281.5多媒体关键技术1.5.1数据存储技术随着多媒体技术应用的普及，各种信息在介质中占用的空间越来越大，在存储和传输这些信息时需要很大的时空开销，解决这一问题的关键即是数据存储技术。主要有：硬磁盘：它是计算机重要的存储设备。光盘：如DVD、VCD等等，发展速度也很快。优盘：近年来发展很快。291.5.2多媒体数据压缩编码与解码技术数字化信息的数据量相当庞大，给存储器的存储容量、通信主干信道的传输率(带宽)以及计算机的处理速度带来极大的压力。考虑到技术与成本等诸多因素，解决这个问题单纯用增加存储器容量和通信信道的带宽，以及提高计算机的运算速度等办法是不现实的。多媒体数据压缩编码技术是解决大数据量存储与传输问题的行之有效的方法。采用先进的压缩编码算法对数字化的视频和音频信息进行压缩，既节省了存储空间，又提高了通信介质的传输效率，同时也使计算机实时处理和播放视频音频信息成为可能。30压缩可分为无损压缩和有