多媒体技术基础及应用

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1、1多媒体技术基础及应用多媒体技术基础及应用自学指导书自学指导书李知菲李知菲 20052005 年年 4 4 月月 2020 日于浙江师范大学日于浙江师范大学2课程简介课程简介多媒体计算机技术及其应用是当今计算机产业发展的新领域。本课程从设计、 开发和应用的角度综合讲述了多媒体计算机的基本原理和关键技术。主要内容有： 多媒体计算机定义、分类、现状及发展趋势；视频和音频信号的获取、处理及输出； 多媒体数据压缩编码的基本算法及现行的编码国际标准；多媒体计算机硬件及软件 系统结构；同时还讲述了计算机产业的发展方向，将通讯和多媒体技术作到 CPU 芯 片的实例；最后介绍了三个多媒体应用领域及其核心技术：

2、多媒体数据库及基于内 容检索技术、多媒体创作工具及同步技术、多媒体通讯和分布式多媒体系统。它包 括：视频会议、多媒体交互式电视技术及计算机支持的协同工作(CSCW)系统。 自学目标自学目标本课程可作为计算机专业学员的必修课程及其它相关专业学员的选修课程早期的计算机只能处理数字与文字，现在多媒体计算机能够综合处理声、文、 图及视频信息，并具有集成性和交互性，因此，它促进了通讯、娱乐和计算机的融 合，从而形成新一代的产品，为人类的生活和工作提供全新的信息服务，它是计算 机产业重要的发展趋势。通过本课件的学习，使同学了解多媒体计算机发展趋势， 掌握多媒体计算机的基础理论知识、熟悉多媒体计算机的应用领

3、域，从而使同学能 够设计开发多媒体计算机硬件和软件系统以及多媒体的应用系统。 学员自学要求：（学员需要具备的相关知识）学员自学要求：（学员需要具备的相关知识）为了学好本课程，希望学员先修：（1）数字逻辑电路；（2）操作系统；（3）计算机原理； 如果有可能可以辅修：（1）数字信号处理；（2）数字图象处理；（3）数字音频信号处理；（4）模式识别及（5）计算机视觉等课程的相关章节。 本课程要求：（教师对学员自学本课程的要求）本课程要求：（教师对学员自学本课程的要求）学好基础理论知识，提高同学分析问题和解决问题的能力。具体要求是： 1了解多媒体计算机的关键技术、现状及发展趋势， 2掌握多媒体计算机的基

4、础理论知识： a)视频音频信息的获取、实时处理和输出； b) 多媒体数据压缩编码的原理及现行编码的国际标准； c) 多媒体计算机硬件和软件系统结构. 3熟悉多媒体计算机的应用技术： a) 多媒体数据库及基于内容检索； b)多媒体著作工具及同步技术; c) 多媒体通讯及分布式多媒体系统， 4通过实验，如设计并编程实现一个多媒体网站或者制作一个电子像册，提高同学 的动手能力。 自学重点难点自学重点难点多媒体计算机技术基础及应用课程共八章分三大部分：第一部分概述，共一章3重要的知识点是：多媒体计算机的定义、分类、关键技术及主要应用领域；第二部 分多媒体计算机的基础理论知识，共四章重要的知识点是：数字

5、式视频和音频信息 的获取、处理和输出；多媒体数据压缩编码原理及多媒体计算机硬件和软件系统结 构。第三部分多媒体计算机应用技术，共三章重要的知识点是掌握三个多媒体应用 领域及其核心技术。 每章的要点如下：每章的要点如下： 第一章第一章 多媒体计算机技术概述多媒体计算机技术概述 1.多媒体计算机的定义、分类以及多媒体计算机和普通计算机有什么不同，多媒体计 算机要解决的关键技术。 2.多媒体技术促进了通信、娱乐和计算机的融合。特别是多媒体技术是解决高清晰度 电视切实可行的方案，用多媒体技术可制作 VCD、DVD 及影视音响卡拉 OK 机以 及个人信息通信中心。 3.多媒体计算机技术的应用和发展：多媒

6、体数据库、多媒体通信和多媒体创作工具， 以及多媒体计算机的发展趋势。 第二章第二章 视频信息获取、处理和显示技术视频信息获取、处理和显示技术 1.数字视频信号的获取与处理的基本概念，数字视频的采样、量化的基本原理；彩色 空间的表示及转换和彩色全电视信号的组成。 2.视频卡的工作原理、彩色全电视信号的数字锁相和解码器的工作原理，以及视频卡 的安装、使用和视频处理软件的使用。 3.静态图像和动态图像的文件格式及转换。 第三章第三章 音频信息处理音频信息处理 1.数字化音频的获取与处理基本概念，模拟音频与数字音频的区别。数字音频采样和 量化的基本原理，以及数字音频的文件格式和音频信号的特点。 2.音

7、频卡的工作原理，以及音频卡的功能和分类和音频卡的安装使用。 3.音频编码的原理和标准以及编码解码的基本方法。 4.音乐合成和 MIDI 的接口规范，以及 MIDI 在多媒体技术中的应用，语音识别和合 成原理及其分类。 第四章第四章 多媒体数据压缩技术多媒体数据压缩技术 1. 多媒体数据压缩编码的重要性和分类。 2. 常用压缩编码算法的基本原理及实现技术，预测编码、变换编码（K-L 变换、 DCT 变换）、统计编码（Huffman 编码、算术编码）。 3. 静态图像压缩编码的国际标准 JPEG 的原理及实现技术，以及动态图像压缩编码 国际标准 MPEG 的基本原理。 第五章第五章 多媒体计算机硬

8、件和软件系统结构多媒体计算机硬件和软件系统结构 1.多媒体计算机 MPC 的技术标准、MPC 的升级方法及 MPC 的功能和应用领域。 2.了解具有代表性的多媒体计算机系统结构(硬件、软件)，如 Philips/Sony 公司研制 的 CD-I 光盘交互式多媒体计算机系统和 Intel/IBM 公司研制的 DVI 数字视频交互式 多媒体计算机系统成功和失败的经验教训，理想系统怎样设计实现。 3.将多媒体功能集成到 CPU 芯片中，一类是以多媒体和通信功能为主，融合 CPU 芯 片原有的计算机功能；另一类是以通用 CPU 计算机功能为主，融合多媒体和通信功 能。 4.把多媒体和通信功能集成到 C

9、PU 芯片中的设计原则：在设计时采用国际标准；多 媒体和通信功能的单独解决变为集中解决；体系结构的设计和算法相结合等。 第六章第六章 多媒体数据库与基于内容检索多媒体数据库与基于内容检索 1.媒体数据库的组成、存储和管理。 2.多媒体数据库基于内容检索系统的体系结构和关键技术，基于内容检索系统的设计 原理和实现技术。 第七章第七章 多媒体著作工具与同步方法多媒体著作工具与同步方法41.多媒体著作工具的综述，Authorware 的功能和使用 2.基于事件驱动的多媒体著作工具-Ark 的设计思想 3. 多媒体数据的同步方法 第八章第八章 多媒体通信和分布式多媒体系统多媒体通信和分布式多媒体系统

10、1.视频会议系统的结构原理和标准 2.交互式电视技术的结构原理及其关键部件：机顶盒和视频服务器的结构和设计 3.计算机支持的协同工作（CSCW）系统的结构及 TH-DMCW 的设计和实现第一章多媒体计算机技术概述第一章多媒体计算机技术概述课前思考课前思考近年来，多媒体这一术语在计算机领域频繁出现，很多计算机厂商都说自己的 产品具有多媒体技术。 何谓多媒体呢？多媒体译自英文的“multimedia“，multimedia 是 20 世纪 80 年代 初产生的一个英文名词。1976 年首次用到“Multiple Media“一词，其中“Multiple“的意 思是明确的，是“多“的意思，“Medi

11、a“是“Medium“的复数形式。媒体（Medium）在计 算机领域中有两种含义，一是指用以存储信息的实体，如磁带、磁盘、光盘和半导 体存储器；一是指信息的载体，如数字、文字、声音、图形和图像。多媒体技术中5的媒体是指后者。到了 80 年代就把这两个词复合成“multi-media“，用得多了之后就 写成“multimedia“。与 multimedia 对应的一词是 monomedia，其中 mono 是“单一“的 意思。课前思考课前思考 1.11.1 节（多媒体计算机的定义、分类及其发展趋势）节（多媒体计算机的定义、分类及其发展趋势）什么是多媒体计算机技术呢？多媒体与目前的电视有何异同？多

12、媒体计算机是 如何分类的？普通计算机和多媒体计算机有区别吗？要把普通计算机变成多媒体计 算机要解决的关键技术有哪些呢？带着这些问题，我们来学习本章的 1.1 节。课前思考课前思考 1.21.2 节（多媒体技术促进了通信、娱乐和计算机的融合）节（多媒体技术促进了通信、娱乐和计算机的融合）为什么说多媒体技术促进了通信、娱乐和计算机的融合呢？通过学习本节的“多 媒体技术是解决高清晰度电视切实可行的方案，用多媒体技术制作 VCD、DVD、影 视音响卡拉 OK 机以及个人信息通信中心“等内容，就可以找到问题的答案。课前思考课前思考 1.31.3 节（多媒体计算机技术的发展和应用）节（多媒体计算机技术的发

13、展和应用）通过学习本节的内容，我们可以看到多媒体计算机技术的应用和发展情况，并 对多媒体数据库、多媒体通信和多媒体创作工具以及多媒体计算机的发展趋势有进 一步的了解。多媒体数据库要解决的关键技术问题是什么？多媒体数据库基于内容的检索的 设计与实现？多媒体通信系统的分类？多媒体通信的关键技术是什么？视频会议系 统的分类？视频会议系统要解决的问题？多媒体创作工具的用途和分类？多媒体计 算机的发展趋势？带着以上的问题，我们去学习 1.3 节。自学目标自学目标 通过本章的学习，使同学对多媒体计算机的基本概念、发展现状和发展趋势有 一定的了解和掌握。本章有三个层次的要求：掌握 多媒体计算机的定义、分类；

14、理解 什么是多媒体计算机的关键技术、多媒体技术和计算机的融合解决了哪些 实际问题；了解 多媒体计算机发展史上卓有成效的公司和系统、多媒体计算机的应用、发 展现状和进一步的发展趋势。自学指南自学指南 本章是“多媒体计算机技术基础及应用“课程的概述部分，重点介绍多媒体计算机 的基本概念、发展现状和发展趋势。在多媒体计算机的基本概念部分，将介绍多媒 体计算机的定义、分类和关键技术；在多媒体计算机的发展现状中，将介绍多媒体 计算机的应用以及历史上卓有成效的公司和系统；在最后一节中将介绍多媒体计算 机的发展趋势。1.1 节（多媒体计算机的定义、分类及其发展趋势）自学指南多媒体计算机的定义、分类和关键技术

15、是本章（也是本节）的重点内容。理解和掌握了多媒体计算机的定义，就可以看到普通计算机和多媒体计算机的 区别，就可以理解把普通计算机变成多媒体计算机要解决的关键技术。 通过学习光盘上的课程，可以深入理解把普通计算机变成多媒体计算机要解决 的各种关键技术的具体含义。从开发和生产厂商以及应用的角度出发多，多媒体计算机可以分成两大类。理 解了多媒体计算机的分类后，有助于学习 1.2 和 1.3 节内容的学习。本节的其他内容，如“1.1.1 利用多媒体是计算机技术发展的必然趋势“和“1.1.3 在 多媒体计算机发展史上卓有成效的公司和系统“的内容，以看书自学为主。具体可以 参考由高等教育出版社出版钟玉琢等

16、编写的“多媒体技术机技术基础及应用“一书上相 应章节的内容。61.2 节（多媒体技术促进了通信、娱乐和计算机的融合）自学指南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“（智能）电视 -Smart TV。通过本节内容的学习，可以了解到家电制造厂商在多媒体领域都做了什 么研制工作，如解决常规电视数字化及高清晰度电视、制作 V-CD 及影视音响卡拉 OK 机和个人信息通信中心等。家电制造厂商研制的多媒体，促进了通信、娱乐和计 算机的融合。本节内容以看书自学为主。具体可以参考高等教育出版社出版的由钟玉琢等编 写的“多媒体技术机技术基础及应用“一书上相应章节的内容。 1.3 节（多媒体计算机技术的发展和应用）自学指南 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，发展方向是 TV- Killer。计算机制造厂商研制多媒体计算机，可以作为可视电话、视频会议系统终端、 卡拉 OK 机、电视机、录像机、VCD 机等。通过本节内容的学习，可以了解到计算机制造厂商在多媒体领域都做了什么研 制工作。从多媒体数据库、多媒体通信和多媒体创作工具及其应用等内容中可以看