搜索
多媒体通信技术基础参考书：1.多媒体通信技术孙学康北邮出版社2.数字图像压缩与编码张春田清华大学出版社第一章概论----多媒体技术的特征1.1概述1.计算机、通信和广播电视的融合形成崭新的技术－－－多媒体。配之以声卡、视卡的多媒体计算机是多媒体技术的最初体现。其广泛应用激发了VCDDVD、数字电视、HDTV的发展1.2多媒体的概念与含义1984年美国RCA公司组织了包括计算机、广播电视、信号处理三方面的专家，经过4年的研究将彩色电视技术与计算机技术融合在一起，于1987年推出了世界上第一台多媒体计算机，命名：DVI(Digitalvideointeractive)－多媒体技术的雏形。多媒体计算机与普通计算机区别：1）多媒体计算机增加了包括伴音在内的活动图像（即动作连续的电视图像）的处理、存储、显示能力。1.2多媒体的概念与含义多媒体计算机的出现，标志着人们已经在电视图像信号的实时压缩、实时解压缩等技术上取得了突破性的进展。例如：•我国的电视图像一帧有625行，•去掉在场扫描逆程中占去的约50行，•出现在一幅画面上有效的扫描行数是576行左右。•电视画面的宽与高尺寸之比是4:3，•要保证图像在水平方向上的单位距离内可分辨的像素数与垂直方向上相等，那么在图像水平方向的像素数应为576*4/3＝768。•将这样一幅单色的电视图像数字化，其取样点数应为768*576左右。1.2多媒体的概念与含义根据三基色原理，一幅彩色图像是由红、绿、蓝3幅单色图像组成的，每秒钟要传送25幅彩色图像才能保证电视图像的连续性。如果每一个像素采用8bit(比特)量化，1秒钟时间内需要传送的数据量则为768X576×3×8×25＝265Mb≈33ＭＢ1部2小时电视电影的总数据量为33×60×60×2＝238GB20世纪80年代初硬盘的容量是40MB，总线传输能力约3Mb/s，普通微机不具有存储未经压缩的活动图像的能力。1.2多媒体的概念与含义2）多媒体计算机解决了同时存储、读取、显示两个在时间上紧密相关的数字信号（伴音信号和图像信号）在时间上保持同步的问题3）多媒体计算机能过通过计算机对视频数据进行操作通过以上讨论，对多媒体的特征简要总结：集成性、同步性、交互性。1.2多媒体的概念与含义a.交互性：强调的是以交互的方式对活动图像（包括伴音）进行操作。包括人-人交互和人-机交互。双向通信不等同于交互通信1.2多媒体的概念与含义b、集成性（1）多种媒体的集成（2）多种业务的集成c、同步性：例如在多媒体通信终端上所显示的文字、声音和图像，是以在时空上的同步方式工作的。同步性决定了一个系统是多媒体系统还是多种媒体系统。1.2多媒体的概念与含义有的学者从数据本身的特点来理解多媒体技术与其他技术的区别：多媒体数据是由内容上相互关联的文本、图形、图像、声音、动画、活动图像等媒体的数据所形成的复合数据。这一数据合成的过程是在计算机控制下完成的。首先说明了多媒体所涉及的信号是数字化的，而不是模拟的；其次应当注意“内容上相互关联”和“合成”这两个要点，内容上毫不相干的文字、图形、声音、活动图像等数据的集合并不是多媒体数据。通常对时间敏感的声音、活动图像的数据称为实时数据，其它类型的数据则是非实时数据。如果说某个数据是多媒体数据，则意味着该复合数据中至少包含有一种实时数据和一种非实时数据。1.3多媒体产生的技术背景多媒体技术之所以能够在20世纪80年代末期出现，并且立即在世界范围内得到迅速发展．主要得益于下述几个方面的技术成果。•1）图像压缩技术•2）大规模集成电路技术•3）大容量数字存储技术1.3多媒体产生的技术背景1）图像压缩编码技术的成熟数字通信的缺点是将模拟信号变为数字信号以后，对信道带宽的要求大幅度增加。例如：一路按分量进行编码的彩色电视信号（不含伴音）的数据率R=216Mb/s,而一路模拟彩色电视信号的带宽只有6MHz这说明要以数字方式传输电视信号，必须解决数据率的压缩问题将图像压缩编码技术应用到计算机领域，能够将图像信号和伴音信号大幅度压缩，信号速率降低，使活动图像数据能够在计算机总线上传输，从而成为计算机可以处理的数据类型之一。1.3多媒体产生的技术背景1）图像压缩编码技术的成熟例如：80年代将数字电视信号数据率实时压缩到34Mb/s左右DVI技术的出现将图像信号和伴音信号压缩100倍以上，速率为1.2-1.4Mb/s没有经过压缩的数字电视信号在一张CD-ROM上只能记录30秒钟的电视节目，采用压缩技术之后，能记录74分钟的电视节目2）大规模集成电路的发展在多媒体发展初期，CPU的处理能力比较低，数据的压缩和解压缩运算要靠专用的芯片来完成。在Intel公司的DVI技术中，图像的压缩、解压缩使用2个芯片来完成的，其中每个包含有26万个晶体管。这一数字表明：要实时地将彩色电视信号的数据率压缩到几个Mb/s以下，电路的集成度不高时无法实现的。大规模集成电路技术的迅速发展，也为多媒体技术的发展提供了良好的条件。是多媒体终端的成本降低到普通家庭的购买力能接受的水平。3）大容量数字存储技术的发展激光视盘20世纪70年代研究成功，在一张12英寸的盘上记录约30分钟的电视节目1984年出现CD-ROM存储容量为660-1080MB后来容量迅速扩大的5GB，10GB近年来可读/写光盘和计算机硬盘的容量迅速增大，并出现了磁盘阵列、光盘阵列等大型数据存储设备，为多媒体技术的实际用用和全面发展提供了充分的条件。1.4多媒体系统的基本类型及相关业务多媒体计算机是多媒体技术的最直接、最简单的表现形式。但是多媒体技术真正的意义在于与网络结合，通过网络为用户以多媒体的方式提供信息服务。1.4.1独立商亭式系统以一台多媒体计算机为核心的应用系统，都属于这一类型。多媒体制作软件(Authorware等)，或者原有操作系统的多媒体扩展（如VideoforWindows),是为制作应用软件而提供开发环境的软件。注意：独立商亭式系统，终端和数据库没有分离，所以没有进行网络连接。位置：公司、商场等场合。1.4.2多媒体信息检索与查询数据库和终端分离，需要网络连接。终端放在家庭或办公室。•从通信方式而言，MIS是点对点(信息中心对一个用户)，或一点对多点(信息中心对多个用户)的双向非对称系统。从用户到信息源(数据库)只传送查询命令，要求的传输带宽较小．而从数据库传送到用户的信息则是大量的、宽带的。•涉及两个重要问题：1)如何向用户提供丰富的信息和如何让用户快速有效查询浏览信息MIS所涉及的二个重要技术问题是：1)、如何向用户提供丰富的信息和提高用户查询速度2)如何合理有效的组织多媒体数据的存储和检索b、如何合理、有效的组织多媒体数据的存储、检索问题超文本文件结构超文本、超链形式、网、搜索引擎•多媒体数据的存储与检索：1.有适当的数据结构，以表达不同媒体数据之间在空间上与时间上的相互关系。2.对于数据量大而在时间又有严格要求的音频和视频数据流，要有实时的提取算法；3.当数据库是分布式时，要能够将处在不同地域的服务器所提供的信息协调起来同步地提供给用户；4.采用合理的信息查询方式，如基于内容的检索和查询。1.4.3多媒体会议与协同工作1.4.3多媒体会议与协同工作计算机支持的协同工作：在20世纪80年代初在计算机领域内提出的概念。它是指用于支持多个用户共同参与一件工作(如共同编辑文件、修改设计图等)的计算机系统及其相关的技术，但合作者之间不能“见面”与交谈。多媒体+计算机支持的协同工作＝多媒体协同工作，合作者既能看得见、听得到，又能一起处理事物，使得他们真正像聚集在同一个房间里面对面地交流与工作。如：远程教育、远程医疗多•1.4.4多媒体即时通信更完整的表述是出席与即时消息系统（Presentandinstantmesssangingsystem，IM系统）它允许用户相互之间了解各自的状态和状态的改变，如在线、离线、繁忙、隐身等，并允许用户相互之间传递即时的短消息。功能上与可视电话或会议类似，但实现方法不同。可视电话系统由通话双方通过呼叫协议直接建立双向的链接，而经典的IM系统采用客户端/服务器结构，“聊天”双方的信息需要通过服务器进行中间转接，当传输视、音频信息时，由于数据量大，服务器中转可能引起响应的不及时，此时通信双方可以在服务器帮助下建立直接的连接，1.4.5点播电视(VOD)在电视节目中心，将节目以压缩后的数据形式存入视频节目库；用户在家里可以按照菜单去调任何一套节目，或者一套节目中的任何一段，并能实现录像机的功能，这种系统与业务便是VOD。与多媒体信息检索与查询的区别：多媒体信息与查询数据量小，视频片段短；查询时间和查询内容不集中。电视节目以小时计算，观看时间集中，观看节目集中。所以VOD对设备和网络的要求很高。1.4.5点播电视(VOD)•VOD系统简单示意图上图中的磁盘中存储着大量电视节目；负责按用户提出的要求向用户传送节目数据流的设备称为视频服务器，或流服务器。用户终端则用来接收节目数据，并将其解码还原成模拟电视信号进行显示，同时还负责将用户的查询命令发送到上行线路上。用户终端•如何为众多的用户服务简单假设：在服务器中为每一个用户设立一个缓冲区，服务器首先将第一个用户需要的节目全部这个磁盘中提取出来，放入该用户的缓存区，然后再为第二个用户提取数据……缺点：需要容量巨大的内存作为用户的缓存区；稍后请求的用户等待时间长。用户终端如何为众多的用户服务实际方案：一个节目被分成若干段，每一段分别存储在一个磁盘中。当服务器从第一个磁盘为用户1去除一段数据送至用户1的数据流缓存区中后，用户1就可以开始获得数据观看节目了。这时服务器则接着从第二个磁盘中为用户1取第二端数据，在用户1的缓存区中的数据被用空之前，将第二段数据补充进去，使送至用户1的数据流不至中断与此同时服务器用从第一个磁盘中为用户2取出第一段数据……与假设方案相比：内存占用量少，用户等待时间短•1.5三网融合及相应的业务•1.5.1网络的融合（通信网、计算机网、广播电视网）•ATM是国际电联为B-ISDN所规定的传输模式，它具有较为先进的设计，但在许多方面如交换设备、中断设备、传输模式等，与现有的通信系统有较大的区别。•IP是用于计算机网络的一组协议，它比较好的解决了采用不同传输协议的网络的互联问题，通过IP协议，不同的网络之间能够进行数据交换，并能够向用户提供一致的通信服务。•正是借助于IP，分在在不同地方的不同网互联，形成了互联网•第三代（3G）移动电话网从传统的电话雄心模式转向在IP的框架下工作•1.5.2多重服务与业务融合通过手机可以打电话，上网，看电视通过数字电视的机顶盒可以看电视，还可以上网通过计算机的终端可以上网，打可视电话，看电视节目•多重服务：随着三网融合的发展，在统一的网络框架上由一个运营商就可以向用户提供电话、电视、宽带数据及其他多媒体业务本章要点：1.多媒体（数据）？2.多媒体技术基本特征？2.多媒体业务的种类？例子:计算机图像为800*600的分辨率，用24位真彩色方式显示。以15屏/秒播放一部90分钟的电影，不进行压缩时的数据量为多少？