Lch01_多媒体技术概要

多媒体技术教程第1章多媒体技术概要林福宗清华大学计算机科学与技术系[e-mail]2008年9月2020年1月21日第1章多媒体技术概要2of27第1章多媒体技术概要目录1.1多媒体的概念1.1.1多媒体是什么1.1.2超文本的概念1.1.3超媒体的概念1.1.4多媒体系统的结构1.2多媒体数据压缩与编码1.2.1为什么要压缩1.2.2两种类型的压缩1.2.3三种类型的编码1.2.4压缩与编码1.3多媒体与光盘1.4多媒体与网络1.4.1因特网是什么1.4.2万维网是什么1.5多媒体国际标准1.5.1国际电信联盟(ITU)标准1.5.2ISO/IEC标准1.5.3因特网技术标准1.5.4万维网协会(W3C)1.6迈向信息时代参考文献和站点2020年1月21日第1章多媒体技术概要3of271.1多媒体的概念多媒体(multimedia)融合两种或两种以上媒体的人-机互动的信息交流和传播媒体超文本(hypertext)包含指向其他文档或文档元素的指针的电子文档。传统文本以线性方式组织，超文本以非线性方式组织超媒体(hypermedia)由文字、声音、图形、图像或电视等媒体元素组成相互关联的超文本系统，用户可方便地浏览与主题相关的内容；提供一种符合人类思维习惯的工作和学习环境2020年1月21日第1章多媒体技术概要4of271.1多媒体的概念(续)多媒体系统的结构(黄色部分为本教材介绍的内容)(引自)工具和应用(Tools&Applications)教学(Learning&Teaching)API设计(ProgrammingAPI)用户接口(UserInterface)多媒体搜索引擎(MultimediaSearchEngine)内容处理(ContentProcessing)文档(Documents)安全(Security)同步(Synchronization)成组通信(GroupCommunications)语义(Semantics)多媒体数据库(MM-Database)程序设计(Programming)多媒体操作系统(MMOperatingSystem)媒体服务器(Media-Server)通信(Communication)光存储器(OpticalMemories)服务质量(QualityofService)网络(Networks)压缩(Compression)计算机结构(ComputerArchitectures)图像和图形(Image&Graphics)动画(Animation)视像(Video)声音(Audio)文本(Text)使用基础服务系统2020年1月21日第1章多媒体技术概要5of271.2多媒体数据压缩与编码为什么要压缩降低多媒体数据对存储器容量的要求降低多媒体数据对传输带宽的要求两种类型的数据压缩无损压缩:经过压缩和解压缩后的数据与压缩前的原始数据完全一样的数据压缩技术。文本、代码和数字数据文件必须用无损压缩方法压缩。可把普通文件大小压缩到原来的25～50%；常用的无损压缩算法包括哈夫曼编码和LZW等算法。有损压缩：经过压缩和解压缩后的数据与压缩前的原数据不完全一样，但但不影响人对原始资料表达的信息造成误解的数据压缩技术。电视和声音文件经常包括多于呈现给观众和听众的信息，因此可用有损压缩方法去掉这些信息，使压缩后的数据减少到原来的5%2020年1月21日第1章多媒体技术概要6of271.2多媒体数据压缩与编码(续1)三种类型的编码熵编码：不考虑数据源的无损数据压缩技术。其核心思想是按照符号出现的概率大小给符号分配长度合适的代码，对常用的符号给它分配长度较短(即位数较少)的代码，对不常用的符号给它分配长度较长(即位数较多)的代码。最常见的熵编码技术是霍夫曼编码和算术编码源编码：考虑数据源特性的数据压缩技术。编码时考虑信号源的特性和信号的内容，因此也称“基于语义的编码(semantic-basedcoding)”。例如，图像编码考虑相邻像素的值可能完全相同或相近，视像相邻帧之间的变化不大，也可能完全相同。为获得比较大的压缩比，通常采用有损数据编码技术。混合编码：组合源编码和熵编码的数据有损压缩技术。影视、图像和声音媒体几乎都采用这种编码方式，如JPEG，MPEG-Video和MPEG-Audio。2020年1月21日第1章多媒体技术概要7of271.2多媒体数据压缩与编码(续2)压缩与编码2020年1月21日第1章多媒体技术概要8of271.3多媒体与光盘光盘存储器在多媒体发展史上起了重要作用下列盘统称为光盘存储器或光盘CD(compactdisc)DVD(DigitalVersatileDisc)HDDVD(HighDefinitionDVD)BD(Blu-rayDisc)MOdisk(magneto-opticaldisk)——磁光盘光盘的存储容量2020年1月21日第1章多媒体技术概要9of271.3多媒体与光盘(续)每种光盘都有很多成员，包括-ROM，-Audio，-Video,-R(Recordable)，-RAM……不同的成员用于存储不同的数据，见表1-32020年1月21日第1章多媒体技术概要10of271.4多媒体与网络计算机网络从20世纪90年代开始，计算机网络对多媒体的发展起着巨大的推动作用，多媒体的传输越来越多地依靠网络因特网(Internet)通过网络设备把世界各国使用TCP/IP协议的计算机相互连接在一起的计算机网络世界上规模最大、用户最多的计算机网络20世纪全球发展最迅速、影响最深远和冲击最大的信息存取和处理工具互联网(internet,internetwork)泛指由多种网络通过网络互连设备互连而成的网络在世界上，因特网只有一个，而互联网却数不胜数万维网(WorldWideWeb，，Web，W3)全球性分布式多媒体信息系统因特网上的最典型应用2020年1月21日第1章多媒体技术概要11of271.4多媒体与网络(续)万维网的三项核心技术统一资源地址(URL)：指定网上信息资源地址的统一命名方法通过它可指定访问资源时所用的协议(如HTTP，FTP)、资源所在服务机的名称、资源的路径和资源名称超文本传输协议(HTTP)：在服务机和客户机之间传送超文本文档的通信协议用于建立与Web服务器的连接和给客户浏览器传送HTML网页超链接(HyperLink)：用于在资源之间建立定向逻辑链接，实际上是一个单元指向另一个单元的指针例如，文档中的某个元素(单词、短语、符号或图像)指向同一个文档或不同文档中的另一元素、同一个Web站点或不同Web站点上的另一个文档、程序或其他对象的指针2020年1月21日第1章多媒体技术概要12of271.5多媒体国际标准标准由公认的非商业化组织推荐、政府组织推荐或既成事实的硬件或软件技术准则由专家组或委员会对现有方法、步骤和技术经过反复深入细致研究后编写的详细说明四种国际标准：ITU标准ISO/IEC标准因特网技术标准万维网协会(W3C)标准2020年1月21日第1章多媒体技术概要13of271.5多媒体国际标准(续1)ITUITU-RITU-TITU-DSG1SG2…SG16-Multimedia调制解调器和接口:V.34V.25ter系统：H.320-ISDNH.323-LANH.324-PSTNT.120-DATA编码：G.7xx-AudioH.261-VideoH.263-VideoH.264-Video(MPEG-4AVC)VCEG开发的标准国际电信联盟(ITU)标准2020年1月21日第1章多媒体技术概要14of271.5多媒体国际标准(续2)ITU多媒体通信标准化框架的研究范围和研究组应用设计媒体编码&会话QoS文档结构结构汇聚通信协议的执行目录传真安全可访问性(Accessibility)人机接口因特网&无线接入互操作性媒体通信工作协调网关控制(Gatewaycontrol),各种数字订户线路(XDSL),调制解调器(Modem)等中间件设计网络设计SGs7,9,16,ITU-RSGs7,9,16,SSG,ITU-RJTC1,IETF,W3C,3GPP,3GPP2SGs2,4,11,13,15,SSG,ITU-R,高级应用系统：电子商务、远程学习、远程医疗和媒体广播等基本应用系统:E-mail,虚拟线路(VPS/VCS)等会话(Conversation),消息传递(Messaging),检索(Retrieval),广播(Broadcasting)等无线卫星移动IPPSTNCATVISTNATMLAN2020年1月21日第1章多媒体技术概要15of271.5多媒体国际标准(续3)ISO/IEC标准国际标准化组织(ISO)1946年成立的自愿参加和无条件约束的国际组织,总部设在瑞士日内瓦，其成员目前有130个国家的国家标准化组织负责制定包括计算机、通信等众多领域的国际标准，以便于国际间信息、科学、技术、经济等活动领域的相互交流合作突出成就:定义了被广泛接受的计算机网络互联的ISO/OSI模型注意：ISO(InternationalOrganizationforStandardization)不是该组织英文全称的缩写，而是取自希腊词isos，表示“平等”的意思2020年1月21日第1章多媒体技术概要16of271.5多媒体国际标准(续4)国际电工技术委员会(IEC)IEC(InternationalElectrotechnicalCommission)是成立于1906年的国际性电工标准化机构，现有60多个国家参加负责有关电气工程和电子工程领域中的国际标准化工作。目前已扩展到包括电子、电力、电磁、微电子、通信、机器人、多媒体、能源、仪器仪表等领域的技术规范以及相关的通用规范，如术语和符号、度量方法和性能、设计和开发、安全与环境等。我国已于1957年参加该委员会IEC于1993年将多媒体作为未来标准化工作的最重要范围之一，并成立了多媒体研究委员会(MultimediaResearchCommittee)，把多媒体标准化模型系统(MultimediaStanderdizationModelSystems)、多媒体用户接口(MultimediaUserInterface)和多媒体中的颜色管理(ColorManagementinMultimedia)等内容纳入IEC的研究范围IEC的工作促进了IEC、ISO和ITU三大国际标准化组织联合开发多媒体标准的进程2020年1月21日第1章多媒体技术概要17of271.5多媒体国际标准(续5)ISO/IECJTC1ISO/IECJointTechnicalCommittee1的缩写ISO和IEC在1987年联合成立的技术委员会。由于JTC1的研究范围是信息技术领域的标准化，因此常把ISO/IECJTC1称为“ISO/IEC联合信息技术委员会”ISO/IECJTC1下设许多技术分会，分别负责制定各自专业范围的标准。现有18个分会(subcommittee,SC)例如，SC29-CodingofAudio,Picture,andMultimediaandHypermediaInformation(声音、图像和多媒体与超媒体信息的编码)ISO/IECJTC1成立以来制定了许多非常著名的标准，如MPEG-1，-2，-4，对推动信息技术的发展和应用做出了卓越贡献2020年1月21日第1章多媒体技术概要18of271.5多媒体国际标准(续6)因特网标准化组织因特网标准由1992年成立的因特网协会或称互联网协会(InternetSociety，ISOC)协调的四个组织负责因特网工程特别工作组(InternetEngineeringTa