最新多媒体技术第01章PPT课件.ppt
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1、多媒体技术第多媒体技术第01章章1. 1. 媒体媒体 媒体是多媒体的核心词,是英文媒体是多媒体的核心词,是英文MediaMedia(MediumMedium)的译音,)的译音,意为意为“介质介质”、“媒质媒质”、“媒介媒介”或或“媒体媒体”,是我们日常生活,是我们日常生活和工作中经常会用到的词汇,如我们经常把报纸、广播、电视等称和工作中经常会用到的词汇,如我们经常把报纸、广播、电视等称为新闻媒介,报纸通过文字、广播通过声音、电视通过图像和声音为新闻媒介,报纸通过文字、广播通过声音、电视通过图像和声音来传送信息。信息需要借助于媒体来传播,所以说媒体就是信息的来传送信息。信息需要借助于媒体来传播,
2、所以说媒体就是信息的载体,是人们为表达思想或感情所使用的手段、方式或工具。载体,是人们为表达思想或感情所使用的手段、方式或工具。1.1.1多媒体技术概要多媒体技术概要2. CCITT2. CCITT对媒体的分类对媒体的分类 根据国际电报电话咨询委员会根据国际电报电话咨询委员会(CCITT (CCITT Consultative Committee International Telegraph and Consultative Committee International Telegraph and Telephone)Telephone)的定义,目前媒体可分为五大类。的定义,目前媒体可分为
3、五大类。2 2控制性控制性 多媒体技术是融合两种以上媒体的人多媒体技术是融合两种以上媒体的人-机交互技术,它主要机交互技术,它主要包含两层意思:一是综合性,二是交互性。多媒体技术有以下几包含两层意思:一是综合性,二是交互性。多媒体技术有以下几个主要特点:个主要特点: 1.1.4多媒体技术的特点多媒体技术的特点7 7信息结构的动态性信息结构的动态性1 1集成性集成性3 3交互性交互性5 5实时性实时性4 4非线性非线性6 6信息使用的方便性信息使用的方便性 在多媒体计算机之前,传统的个人计算机处理的信息在多媒体计算机之前,传统的个人计算机处理的信息往往仅限于文字和数字,人机之间的交互只能通过键盘
4、和往往仅限于文字和数字,人机之间的交互只能通过键盘和显示器,交流信息缺乏多样性。为了改变人机交互的接口,显示器,交流信息缺乏多样性。为了改变人机交互的接口,使计算机能够集声、文、图、像处理于一体,诞生了有多使计算机能够集声、文、图、像处理于一体,诞生了有多媒体处理能力的计算机。所谓多媒体计算机是指具有多媒媒体处理能力的计算机。所谓多媒体计算机是指具有多媒体处理功能的个人计算机,简称为体处理功能的个人计算机,简称为MPC(Multimedia Personal Computer)。事实上,多媒体计算机是在原有的)。事实上,多媒体计算机是在原有的PC机上增加多媒体套件而构成,即在原有的机上增加多媒
5、体套件而构成,即在原有的PC机上增加机上增加多媒体硬件和多媒体软件。其中,多媒体硬件和多媒体软件。其中,Modem、网卡和网络通、网卡和网络通信软件已成为多媒体计算机不可缺少的基本配置信软件已成为多媒体计算机不可缺少的基本配置1.2.1 多媒体计算机系统的组成多媒体计算机系统的组成1.2.2 多媒体计算机规范和技术标准多媒体计算机规范和技术标准1. 1. 硬件系统基本组成硬件系统基本组成(1 1)主机)主机(2 2)多媒体接口卡)多媒体接口卡(3 3)多媒体外部设备)多媒体外部设备(4 4)视频、音频接入设备)视频、音频接入设备MPC2.0MPC3.0MPC4.0CPU80486Pentium
6、 75Pentium133内存容量4MB8MB16MB硬盘容量160MB850MB1.6GBCD-ROM2x4x10 x声卡16位16位16位图像16位彩色24位彩色32位真彩色分辨率64048080060012801024软驱1.44MB1.44MB1.44MB操作系统Windows 3.xWindows 95Windows 952. 2. 规范和技术标准规范和技术标准1.2.3多媒体计算机软件系统多媒体计算机软件系统 将多媒体硬件有机地组织到一起,使用户能够方便使用将多媒体硬件有机地组织到一起,使用户能够方便使用多媒体数据,是多媒体软件的主要任务。除了常见软件的一多媒体数据,是多媒体软件的
7、主要任务。除了常见软件的一般特点外,多媒体软件常常要反映多媒体技术特有的内容,般特点外,多媒体软件常常要反映多媒体技术特有的内容,如数据压缩、各类多媒体硬件接口的驱动和集成、新型的交如数据压缩、各类多媒体硬件接口的驱动和集成、新型的交互方式等。互方式等。 多媒体软件可划分成不同的层次或类别,这种划分是在多媒体软件可划分成不同的层次或类别,这种划分是在发展过程中形成的,并没有绝对标准。如果按其功能划分可发展过程中形成的,并没有绝对标准。如果按其功能划分可为五类三个层次:多媒体硬件驱动程序、多媒体操作系统和为五类三个层次:多媒体硬件驱动程序、多媒体操作系统和多媒体应用软件(多媒体数据准备软件、多媒
8、体素材制作软多媒体应用软件(多媒体数据准备软件、多媒体素材制作软件和多媒体播放软件)件和多媒体播放软件)多媒体硬件平台多媒体硬件平台多媒体软件平台多媒体软件平台多媒体硬件驱动程序多媒体硬件驱动程序多媒体操作系统多媒体操作系统多媒体数据多媒体数据准备软件准备软件多媒体素材多媒体素材制作软件制作软件多媒体播放多媒体播放软件软件多 媒 体 应多 媒 体 应用软件用软件用户用户多媒体软件系统分层示意图多媒体软件系统分层示意图1. 1. 多媒体硬件驱动程序多媒体硬件驱动程序2. 2. 多媒体的操作系统多媒体的操作系统 多媒体操作系统又称多媒体核心系统(多媒体操作系统又称多媒体核心系统(Multimedi
9、a Kernel System)。它具有实时任务调度、多媒体数据转)。它具有实时任务调度、多媒体数据转换和同步控制机制,对多媒体设备的驱动和控制,以及图换和同步控制机制,对多媒体设备的驱动和控制,以及图形用户界面管理等。一般是在原有的操作系统基础上扩充形用户界面管理等。一般是在原有的操作系统基础上扩充和改造,或重新设计。和改造,或重新设计。 多媒体软件中直接和多媒体硬件打交道的软件称为驱动程序,多媒体软件中直接和多媒体硬件打交道的软件称为驱动程序,它是硬件与操作系统的接口,完成设备的初始化、各种设备的打开它是硬件与操作系统的接口,完成设备的初始化、各种设备的打开和关闭、基于硬件的压缩和关闭、基
10、于硬件的压缩/解压、图像快速交换等基本功能,此软解压、图像快速交换等基本功能,此软件一般随硬件提供。件一般随硬件提供。3. 3. 多媒体数据准备软件多媒体数据准备软件4. 4. 多媒体素材制作软件多媒体素材制作软件 多媒体素材制作软件又称多媒体创作工具,是多媒体专多媒体素材制作软件又称多媒体创作工具,是多媒体专业人员在多媒体操作系统之上开发的供特定应用领域的专业业人员在多媒体操作系统之上开发的供特定应用领域的专业人员组织编排多媒体数据,并把它们连接成完整的多媒体应人员组织编排多媒体数据,并把它们连接成完整的多媒体应用的系统工具。用的系统工具。 多媒体数据准备软件是用于采集多种媒体数据的软件,如
11、声音多媒体数据准备软件是用于采集多种媒体数据的软件,如声音录制、图像扫描、全动态视频采集、动画生成等软件。从层次角度录制、图像扫描、全动态视频采集、动画生成等软件。从层次角度来看,多媒体数据准备软件不能单独作为一个模块,它往往是多媒来看,多媒体数据准备软件不能单独作为一个模块,它往往是多媒体素材制作软件的一部分。体素材制作软件的一部分。5. 5. 多媒体播放软件多媒体播放软件 多媒体软件制作完成以后需要在计算机上播放,以便用多媒体软件制作完成以后需要在计算机上播放,以便用户学习或欣赏。由于有多种多媒体制作软件,它们制作完成户学习或欣赏。由于有多种多媒体制作软件,它们制作完成的软件存放的格式各不
12、相同,为了能播放这些不同格式的文的软件存放的格式各不相同,为了能播放这些不同格式的文件,常需要不同的播放软件,最初的多媒体播放软件,通常件,常需要不同的播放软件,最初的多媒体播放软件,通常是与多媒体文件格式一一对应的,因此,为了能够播放多种是与多媒体文件格式一一对应的,因此,为了能够播放多种格式的多媒体文件,用户必须安装不同的播放软件。此后,格式的多媒体文件,用户必须安装不同的播放软件。此后,随着多媒体应用的不断发展,出现了集成式多媒体播放器软随着多媒体应用的不断发展,出现了集成式多媒体播放器软件,在支持多种格式多媒体文件的同时,保持统一的用户操件,在支持多种格式多媒体文件的同时,保持统一的用
13、户操作界面,作界面,Windows系统中的媒体播放器和系统中的媒体播放器和Jet Audio播放软件播放软件是其典型代表。是其典型代表。 多媒体网络的一种含义就是互联网。此外,也有人将多媒体网络的一种含义就是互联网。此外,也有人将多媒体网络定义为一个端到端的、能够提供多性能服务的多媒体网络定义为一个端到端的、能够提供多性能服务的网络。它是由多媒体终端、多媒体接入网络、多媒体传输网络。它是由多媒体终端、多媒体接入网络、多媒体传输骨干网络以及能够满足多媒体网络化应用的网络软件等骨干网络以及能够满足多媒体网络化应用的网络软件等4个个部分组成的。部分组成的。 多媒体网络技术是多媒体技术与网络技术有机结
14、合的多媒体网络技术是多媒体技术与网络技术有机结合的产物。它集多种媒体功能和网络功能于一体,将文字、数产物。它集多种媒体功能和网络功能于一体,将文字、数据、图形、图像、声音、动画等信息有机地组合、交互地据、图形、图像、声音、动画等信息有机地组合、交互地传递,多媒体技术主要指多媒体计算机技术,是指用计算传递,多媒体技术主要指多媒体计算机技术,是指用计算机综合处理和控制文字、图像、动画和活动影响等多媒体机综合处理和控制文字、图像、动画和活动影响等多媒体信息,使多种信息建立起逻辑链接,集成为一个系统并具信息,使多种信息建立起逻辑链接,集成为一个系统并具有交互作用,它与传统的多种媒体的简单组合不同。有交
15、互作用,它与传统的多种媒体的简单组合不同。1.1.要有足够的带宽要有足够的带宽2.2.要有足够小的延时要有足够小的延时3.3.要有同步的控制机制要有同步的控制机制4.4.要有较高的可靠性要有较高的可靠性1.3.1多媒体信息传输对网络技术的要求多媒体信息传输对网络技术的要求1.3.2 多媒体数据压缩技术多媒体数据压缩技术 光纤通信技术的迅猛发展为多媒体通信奠定了基础,速率光纤通信技术的迅猛发展为多媒体通信奠定了基础,速率可从可从155Mbps达到几个达到几个Gbps,速率和带宽将不再成为最主要的,速率和带宽将不再成为最主要的障碍。随着多媒体网络技术的发展,由其是宽带多媒体网络的障碍。随着多媒体网
16、络技术的发展,由其是宽带多媒体网络的发展,其他制约多媒体传输的问题也将会得到解决。发展,其他制约多媒体传输的问题也将会得到解决。 数据压缩:是通过数学运算将原来较大的文件变为较数据压缩:是通过数学运算将原来较大的文件变为较小文件的数字处理技术,数据解压缩是把压缩数据还原成小文件的数字处理技术,数据解压缩是把压缩数据还原成原始数据或与原始数据相近的数据的技术。数据压缩通常原始数据或与原始数据相近的数据的技术。数据压缩通常可分为无损压缩和有损压缩两类。可分为无损压缩和有损压缩两类。 1. 1. 基本概念基本概念 无损压缩:利用数据的统计冗余进行压缩,可完全恢复无损压缩:利用数据的统计冗余进行压缩,
17、可完全恢复原始数据而不引入任何失真,但压缩率受到数据统计冗余度原始数据而不引入任何失真,但压缩率受到数据统计冗余度的理论限制,一般为的理论限制,一般为2:1到到5:1。这类方法广泛用于文本数据、。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)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。由于压缩比的限制,仅使用无损压缩方法不可能解的压缩。由于压缩比的限制,仅使用无损压缩方法不可能解决图像和数字视频的存储和传输问题。决图像和数字视频的存储和传输问题。 有损压缩:利用人类视觉对图像中的某些频率成分不敏有损压缩:利用人类视觉对图像中的某些频率成分不敏
18、感的特性,允许压缩过程中损失一定的信息;虽然不能完全感的特性,允许压缩过程中损失一定的信息;虽然不能完全恢复原始数据,但是所损失的部分对理解原始图像的影响较恢复原始数据,但是所损失的部分对理解原始图像的影响较小,却换来了更大的压缩比。有损压缩广泛应用于语音、图小,却换来了更大的压缩比。有损压缩广泛应用于语音、图像和视频数据的压缩。像和视频数据的压缩。2. 2. 常见压缩标准常见压缩标准 JPEG 静止图像压缩编码静止图像压缩编码 国际标准化组织(国际标准化组织(ID)和国际电报电话咨询委员会)和国际电报电话咨询委员会(CCITT)联合成立的专家组)联合成立的专家组JPEG(Joint Phot
19、ographic Experts Group)于)于1991年年3月提出了月提出了ISO CDIO918号建议草号建议草案:多灰度静止图像的数字压缩编码(通常简称为案:多灰度静止图像的数字压缩编码(通常简称为JPEG标标准)。这是一个适用于彩色和单色多灰度或连续色调静止数准)。这是一个适用于彩色和单色多灰度或连续色调静止数字图像的压缩标准,由于综合采用多种压缩编码技术,因此字图像的压缩标准,由于综合采用多种压缩编码技术,因此经其处理的图像质量高、压缩比大,包括无损(压缩比经其处理的图像质量高、压缩比大,包括无损(压缩比2:1)与各种类型的有损模式(压缩比可达与各种类型的有损模式(压缩比可达30
20、:1且没有明显的品质且没有明显的品质退化)。退化)。 MPEG (Moving Pictures Experts Group)运动图)运动图像压缩编码像压缩编码 ISO/IEC/JTC/SC2/WG11的一个小组,于的一个小组,于1992年制定了年制定了运动图像数据压缩编码的标准运动图像数据压缩编码的标准ISO CD11172,简称,简称MPEG(Motion Picture Expert Group)标准。它旨在解决视频图)标准。它旨在解决视频图像压缩、音频压缩及多种压缩数据流的复合与同步,它很好像压缩、音频压缩及多种压缩数据流的复合与同步,它很好地解决了计算机系统对庞大的音像数据的吞吐、传
21、输和存贮地解决了计算机系统对庞大的音像数据的吞吐、传输和存贮问题,该编码技术的发展十分迅速,从问题,该编码技术的发展十分迅速,从MPEG-1、MPEG-2到到MPEG-4,不仅图像质量得到了很大的提高,而且在编码,不仅图像质量得到了很大的提高,而且在编码的可伸缩性方面,也有了很大的灵活性。的可伸缩性方面,也有了很大的灵活性。 MPEG-1 是针对传输速率为是针对传输速率为lMb/s到到l.5Mb/s的普通电视的普通电视质量的视频信号的压缩;质量的视频信号的压缩; MPEG-2 是针对每秒是针对每秒30帧的帧的720 x572分辨率的视频信号分辨率的视频信号的压缩,在扩展模式下,的压缩,在扩展模
22、式下,MPEG-2可以对分辨率达可以对分辨率达1440Xl152高清晰度电视(高清晰度电视(HDTV)的信号进行压缩。)的信号进行压缩。 JBIG (Joint Bi-level Image Group)标准)标准 是一种无损的二值图像压缩标准。是一种无损的二值图像压缩标准。JBIG可以支持很高的可以支持很高的图像分辨率,常用的文件格式为图像分辨率,常用的文件格式为17282376或或23042896,压缩比可达压缩比可达10:1。虽然。虽然JBIG是二值图像的编码标准,但是它是二值图像的编码标准,但是它也可以对含灰度值的图像或彩色图像进行无失真压缩,在这也可以对含灰度值的图像或彩色图像进行无
23、失真压缩,在这种情况下,种情况下,JBIG是对图像的每个比特面作压缩变换。是对图像的每个比特面作压缩变换。1. 1. 流媒体含义流媒体含义1.3.3 流媒体技术流媒体技术 流媒体(流媒体(Streaming Media)是一种可以让音频、视频及)是一种可以让音频、视频及其它多媒体信息在网络上以实时的、无需下载等待的方式进其它多媒体信息在网络上以实时的、无需下载等待的方式进行播放的技术。行播放的技术。 流媒体也就是多媒体流,是指多媒体数据在网络上传输流媒体也就是多媒体流,是指多媒体数据在网络上传输时的数据流,它不同于一般文件数据的传输和下载。一般来时的数据流,它不同于一般文件数据的传输和下载。一
24、般来说,流包含两种含义,广义上的流是使音频和视频形成稳定说,流包含两种含义,广义上的流是使音频和视频形成稳定和连续的传输流和回放流的一种技术、方法和协议的总称,和连续的传输流和回放流的一种技术、方法和协议的总称,习惯上称之为流媒体系统;而狭义上的流是相对于传统的下习惯上称之为流媒体系统;而狭义上的流是相对于传统的下载载-回放(回放(Download-Playback)方式而言的一种媒体格式,)方式而言的一种媒体格式,能从能从Internet上获取音频和视频等连续的多媒体流,客户可以上获取音频和视频等连续的多媒体流,客户可以边接收边播放,使播放时延大大减少。边接收边播放,使播放时延大大减少。2.
25、 2. 流媒体传输的特点流媒体传输的特点 观看启动速度快观看启动速度快 能充分利用网络带宽能充分利用网络带宽 无需占用硬盘空间无需占用硬盘空间 缓存容量需求降低缓存容量需求降低 需有特定传输协议支持需有特定传输协议支持3. 3. 流媒体系统的组成流媒体系统的组成 实现流媒体处理的所有硬件和软件总和称为流媒体系统,实现流媒体处理的所有硬件和软件总和称为流媒体系统,它主要由五个部分组成。它主要由五个部分组成。 创作工具:用于创建、捕捉和编辑多媒体数据软件,创作工具:用于创建、捕捉和编辑多媒体数据软件,使得多媒体数据形成流媒体格式文件;使得多媒体数据形成流媒体格式文件; 流媒体数据:即以流媒体格式存
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