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1、第一章 多媒体技术概述,本章的讲解包括两个部分： 第一部分 媒体与多媒体数据流 第二部分 多媒体计算机技术概述,本 章 重点讲述,主要讲解内容,Multimedia: Computing, Communications much; multiple Medium : lat. : middle An intervening substance through which something is transmitted or carried on; A means of mass communication such as newspaper, magazine, or television.
2、 from American Heritage Electronic Dictionary, 1991,同步性！,Multimedia: Computing, Communications & Applications,2003.9,1.1.4 传统的数据流特性,在分布式多媒体通信系统中，信息的交换是伴随着连续媒体和离散媒体数据的传输产生的 传输媒体的信息类型的差异使得数据流间的特征差异很大 在计算机通信相交互领域中有三种传输模式 异步传输模式(ATM, Asynchronous Transmission Mode) 同步传输模式(STM, Synchronous Transmission M
3、ode) 等时传输模式(ITM, Isochronous Transmission Mode),信息的传送不受时间条件的约束，数据包总是尽可能快地被送达接收端； 例子：互联网上电了邮件的传输协议、以太网； 特点：所有离散媒体信息都可以作为异步数据流来传输，而传输连续媒体，则必须使用其他技术来提供时间约束。,等时传输模式对于每个包的端到端延时在规定一个最大值之外还规定一个最小值。这就意味着单个包的延时跳动被限定在了一个更小的范围内。 在这种模式下，上例子中的接收端所需缓存就大大减小了，当然还要把数据路由经过的从起点到终点间所有中间部件中的存储都考虑在内。,同步传输模式为数据流中的每个数据包规定了
4、一个端到端的最大延时，包可以在早于这个最大延时的任意时刻到达接收端，但绝对不能超过这个最大延时，这样多媒体应用的一个重要要求-端到端(End-to-End)最大延时就得到了保证。 另外在支持同步传输模式的局域网上还可以进行音频信号传输。使用检索方式(Retrieval Mode)传送未压缩的视频数据的重要特征是具有较高的数据速率，相应也有较大的端到端延时。典型的数据速率是140Mb/s、最大延时1秒，所以在极端情况下，包可以提前1秒被送达，这样就需要一个缓冲存储来保存这些数据如果按上面的数据速率这个缓冲需要有17.5兆字节。,Multimedia: Computing, Communicati
5、ons & Applications,2003.9,1.1.5 连续媒体的数据流特性,传输中相邻数据包间的时间间隔,如果相邻包之间的时间间隔是一个常量，那么这个数据流就是强周期性的，也就是说时间间隔的变化值为0,如果两个相邻包之间的时间间隔长度不是常数(否则就是强周期数据流)。但可以用一个有固定周期的函数来描述，那么就称这种数据流为弱周期性的,以其他时间间隔形式传输的数据称为非周期数据流,Multimedia: Computing, Communications & Applications,2003.9,连续媒体的数据流特性(cont.),传输中相邻数据包数量的变化,在数据流的生命周期中，数
6、据包的大小没有改变，则称该数据流是强规则的。未压缩数据的传的具有这种典型特征，例如以未压缩形式传输的视频数据流以及CD中的音频数据流。,如果包的数据量随时间作周期性的变化，就称这种数据流为弱规则的。按以下压缩方法进行压缩的视频数据的数据流是弱规则的：对视频序列中的某些图像单独压缩编码，使之成为数据流中相对较大的包（不考虑网络对包长度的限制），并使这些包以一定的时间间隔(如2秒)在数据流中周期性地出现，而在这些时间间隔内传送的是图像的附加包，它包含两幅相邻压缩的图像间的差别。,如果数据包的数据量既不恒定也不依某个周期函数变化，那么就称这个数据流为不规则的，这种情况下的数据传输与处理就更为复杂。在
7、对数据流进行压缩时，数据流有一个可变的位率，从单幅图像得来的单个包的大小取决于前一幅变化图像的内容。这样产生的信息单元的大小就与视频序列的内容有关，从而使得数据流变成不规则。,Multimedia: Computing, Communications & Applications,2003.9,连续媒体的数据流特性(cont.),包的连续性,连续传输：所有的包都紧跟在前一个包后面传输，中间没有空隙，必要的附加倍息(如误差控制代码)也在其中，这样就100%地利用了系统资源。以这种连接方式传输的数据流可以获得最大的数据吞吐量并最大限度地利用系统资源。ISDN中传送音频信息的64kb/s的B通道采用
8、的就是这种传输力式。,首尾相接的数据包在传输时如果通道的容纳能力大于数据的输入速率，包与包之间就会出现空隙，如图2.8所示。这种在信息单元间有空隙的数据流称为非连续数据流，但空隙是否存在于所有的包之间以及空隙的长度是否变化并不重要。例如，经JPEG编 码平均数据传输速率为1.2Mb/s的数据流，在FDDI网上传输时包之间会产生空隙。,Multimedia: Computing, Communications & Applications,2003.9,1.1.6 信息单元,连续媒体是由与时间有关的独立信息单元的序列构成的，我们称这样的信息单元为逻辑数据单元(LDU，Logical Data U
9、nit) 例如：,（1）举Joseph Hoydn的交响乐“The Bear”为例，它分为4个乐句：vivace assai，a11egretto和finate vivace。每一乐句都是整首交响乐中独立的一个部分、由各种乐器的演奏音符组成。在数字系统中，音符是用一系列的采样值来表示 的(这里不考虑压缩)。CD-DA质量的声音每秒有44l00次采样，每个采样值用16位编码。在CD上，这些采样值被组织成许多1/75秒的小单元，所以既可以把LDU看做整首交响曲，也可以把它看做独立的乐句、1/75秒的采样单元或者就是采样值，这取决于不同的应用需要。例如对于播放整首交响乐的应用，LDU就是整首交响曲。
10、有些应用会把有意义的最小单元作为LDU(在这里是音符)，数字系统则把采样点看成LDU。,（2）再举视频图像为例。未经压缩的视频序列由表示场景的视频片断组成如图2.9所示。一个场景是由一系列国像组成的，一幅图像又可以被划分为16l6像素的小块，而每个像素的信息又是由亮度值和色度值来表示的。因此，视频序列的LDU并不局限于是单幅图像，它可以是场景也可以是像素。使用DVI或MPEG编码方法可以用帧间压缩的方法消除视频序列的冗余，在这个应用中，能自我包含的有意义的最小单元是图像序列本身。,第二部分 多媒体计算机技术概述, 概述多媒体计算机的定义、分类、现状及发展趋势。 要点： 1. 多媒体计算机的定义
11、、分类和关键技术 2. 从多媒体计算机的分类看家电制造厂商研制的电视计算机， “灵巧”电视Smart TV 3. 从多媒体计算机的分类看计算机制造厂商研制的计算机电 视，TV-Killer,Multimedia: Computing, Communications & Applications,2003.9,主要讲述内容,1.2.1 多媒体计算机的定义和关键技术 1.2.2 多媒体技术促进了通讯、娱乐和计算机 的融合 1.2.3 多媒体计算机技术的发展和应用,1.2.1 多媒体计算机的定义和关键技术, 多媒体计算机技术定义 多媒体计算机的分类 多媒体计算机的关键技术,Multimedia: C
12、omputing, Communications & Applications,2003.9,多媒体计算机技术定义,多媒体计算机技术 (Multimedia Computing),定义：计算机综合处理多种媒体信息(文本、图 形、图像、音频和视频)，使多种信息建 立逻辑连接，集成为一个系统并具有交 互性。 计算机综合处理声、文、图信息 具有集成性和交互性,Multimedia: Computing, Communications & Applications,2003.9,多媒体计算机的分类,从开发和生产厂商以及应用的角度出发可以分成两大类： 电视计算机（Teleputer） 家电制造厂商研制的
13、电视计算机，是把CPU放到家电中，通过编程控制管理电视机、音响，有人称它为“灵巧/智能”电视Smart TV； 计算机电视（Compuvision） 计算机制造厂商研制的计算机电视，采用微处理器（8086、68）作为CPU，其它设备还有VGA卡、CD-ROM、音响设备以及扩展的多窗口系统，有人说它的发展方向是TV-Killer。,Multimedia: Computing, Communications & Applications,2003.9,节目流通过网络接口模块（NIM）进入核心处理芯片STB01X0； 在STB01X0中，解复用、解压缩、再NTSC/PAL编码； 得到的视频送到电视，
14、得到的音频流经过D/A转换输出； 控制各存储器SDRAM(用于视音频缓存)，Flash/DRAM(用于系统处理)； 接收遥控器信号等的处理由Peripherals外设部分接收，STB01X0协调处理。,Red Wood III机顶盒平台,Multimedia: Computing, Communications & Applications,2003.9,多媒体计算机的关键技术,要把一台普通的计算机变成多媒体计算机要解决的关键技术是： 视频音频信号获取技术； 多媒体数据压缩编码和解码技术； 视频音频数据的实时处理技术； 视频音频数据的输出技术。,1.2.2 多媒体技术促进了通讯、娱乐和 计算机
15、的融合,现代化社会人的工作方式和特点是： 群体性、交互性 分布性、协作性,Multimedia: Computing, Communications & Applications,2003.9,多媒体协同计算的多维空间表示,Multimedia: Computing, Communications & Applications,2003.9,多方协作的任务-活动模型,合作层 合作项目,任务层 任务网络,活动层 活动序列,Collaboration,A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8,Collaboration,Collaboration,Multimedia: Computing,
16、 Communications & Applications,2003.9,多媒体通讯分类,1. 对称的全双工的多媒体通讯 如分布式多媒体信息系统、视频会议系统及计算机支持的协同工作系统；,2. 非对称全双工的多媒体通讯系统 如交互式电视系统（ITV）、点播电视系统（VOD）、远程教育系统、远程医疗诊断系统及及远程图书馆。,Multimedia: Computing, Communications & Applications,2003.9,1. 多媒体数据压缩（越小越好）,二、多媒体通讯的关键技术,2. 高速数据通讯问题（频带越宽越好）,尤其是视频会议系统要解决视频会议系统的国际标准问题。,Multimedia: Computing, Communications & Applications,2003.9,Multimedia: Computing, C
