多媒体计算机技术第一章

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1、多媒体计算机技术刘威 City_学习目标l掌握多媒体计算机技术相关基础知识及原 理 l了解多媒体计算机系统的构成 l了解图像、音频、存储技术 l了解多媒体软件，以及制作处理方法 l熟练了解多媒体通信的基本原理 l顺利通过考试第一讲 多媒体技术概述 l 多媒体技术基本概念 * n媒体的定义和分类 n多媒体的定义和特征 l 多媒体计算机技术及其发展历史 l 多媒体技术的主要内容 n多媒体的软硬件平台 n专用芯片 n数据压缩及编码技术 n多媒体同步 n多媒体网络与分布式处理技术 n信息的组织与管理 n多媒体数据存储 n虚拟现实技术 l 多媒体技术的应用 *思 考 题1.1.1媒体的定义和分类 *l

2、什么是媒体？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，如磁盘、磁带、光盘 和半导体存储器；一是指信息的载体，如数字、文 字、声音、图形图像和视频等。 l CCITT曾给媒体做了如下的分类：感觉觉媒体（Perception Medium）表示媒体（Representation Medium）显显示媒体（Presentation Medium）存储储媒体（Storage Medium）传输传输 媒体（Transmission Medium）目录几种媒体的关系CPUOutput DeviceStorageInput Device表示媒体存储媒体显示媒体显示媒体感觉 媒

3、体感觉 媒体表示媒体传输 媒体1感觉觉媒体感觉媒体是指能直接作用于人的感官 ，使人能直接产生感觉的一类媒体。感觉 媒体有人类的各种语言 、音乐 ，自然 界的各种声音 、图形、静止和运动的图 像等。 目录 返回2表示媒体表示媒体是为了加工、处理和传输感 觉媒体而人为地研究、构造出来的一种媒 体。其目的是能将感觉媒体从一个地方向 另一个地方传送，以便于加工和处理。表 示媒体有各种编码方式如语音编码、文本 编码、静止和运动图像编码等。 目录 返回语音编码Goodmorning.wav 文件的编码：RIFF: 资源交换文件格式 （Resources lnterchange File Format）目录

4、 返回3显显示媒体显示媒体是指感 觉媒体与用于通信的 电信号之间转换用的 一类媒体。它包括输 入显示媒体（如键盘 、摄像机、话筒等） 和输出显示媒体（如 显示器、喇叭和打印 机等）。 目录 返回4存储储媒体存储媒体是用来 存放表示媒体，以方 便计算机处理加工和 调用，这类媒体主要 是指与计算机相关的 外部存储设备。 目录 返回5传输传输 媒体传输媒体是用来 将媒体从一个地方传 送到另一个地方的物 理载体。传输媒体是 通信的信息载体，如 双绞线、同轴电缆、 光纤等。 目录 返回1.1.2多媒体的定义 *l “多媒体”译自20世纪80年代初产生的英文 词“multimedia”，最早出现于美国麻省

5、理 工学院(MIT)递交给国防部的一个项目计划 报告中。 l多媒体是指信息表示媒体的多样化，常见 的多媒体有文字、图形、图像、声音、音乐 、视频、动画等多种形式。 l 多媒体技术是利用计算机技术把文本、声音 、视频、动画、图形和图像等多种媒体进行 综合处理，使多种信息之间建立逻辑连接， 集成为一个完整的系统。 目录多媒体技术l 单一媒体：文本 声音 视频 动画 图形 图像 集成的多媒体系统综合处理，建立综合处理，建立 信息间的逻辑链信息间的逻辑链 接接目录 返回1.1.2 多媒体的特征 *多媒体从本质上来说具有三个最重要 的特征: - 多维化 - 集成性 - 交互性 除了以上三个特征，实际上多

6、媒体还 具有很多其它的特征，例如实时性，它主 要指类似声音和视频这样的媒体，它们具 有很强的时间相关性。 目录多维化l 多维化是指信息媒体 的多样化。它使人们 思想的表达不再限于 顺序的、单调的、狭 小的范围内，而有充 分自由的余地。 l 多媒体信息多维化不 仅是指输入，而且还 指输出，目前主要包 括听觉和视觉两个方 面。 目录 返回集成性l 这不仅是指多媒体设备集成，而且也包含多媒体 信息集成或表现集成。 目录 返回交互性l这是人们获取和使信息变被动为主动的最 为重要的特征。 目录 返回1.2多媒体计算机技术 及其发展历史l1946美国宾夕法尼亚大学 电子计算机 ENIAC诞生，它采用18

7、000个电子管。 l启蒙阶段。1984年，Apple公司在苹果机 （Mac）上引入了“位图”Bitmap的概念 来进行图像处理，推出图形化界面GUI。 l标准化。1986年，PHILIPS公司和SONY公 司联合推出了交互式紧凑光盘系统（CD-I ）制定了CD-ROM标准。MPC标准l 1990年Philips等十多家厂商成立了多媒体市场 协会，并制定了MPC(多媒体计算机)的市场标准 MPC1 l1993年5月MPC联盟又制定了第二代多媒体 计算机标准MPC2，主要是提高了基本部 件的性能指标 l1995年6月制定了MPC第三代的标准。增加 了全屏幕、全动态(30帧/秒)视频及增强 版CD音

8、质的视频和音频硬件标准项目MPC1MPC2MPC3RAM2MB4MB8MB运算处理器16MHz 386SX25 MHz 486SX75 MHz Pentium 同等级X86CD-ROM150kB/s 最大寻址时间1s300kB/s 最大寻址时间 400ms CD-ROM XA600kB/s 最大寻址时间 200ms CD-ROM XA声卡8bit数字声音 8个合成音MIDI16bit数字声音 8个合成音MIDI8bit数字声音 Wavetable(波表)MIDI显示640480 16色640480 65536色640480 65536色 硬盘容量30MB160MB540MB彩色视频播放-352

9、240 30fps输入输出端口MIDI I/O,摇杆端 口，串并联端口MIDI I/O,摇杆 端口，串并联端 口MIDI I/O,摇杆 端口，串并联端 口推动多媒体与通信结合产品发展l网络技术的飞速发展和网络建设的快速推 进 l企业、家庭及个人对多媒体信息的需求。 多媒体的核心任务是：获取、处理、转发或分发多媒体信息，使多种媒体 信息之间建立逻辑链接，取消空间和时间的障碍，为人 类提供完善的信息服务。1.3 多媒体技术多媒体信息处理的最终目标是能够跨 越各种不同网络和设备，透明地、强化地 使用多媒体资源。 多媒体系统的关键技术可分为如下几个方面 ：l 多媒体数据的处理-软/硬件平台，数据压缩技

10、术，多媒体信息转换融合理 论 l 多媒体数据的存储-存储设备，数据库存储与管理 l 多媒体数据的传输-多媒体计算机网络，服务质量控制，分布式多媒体 l 多媒体输入/输出技术-输入/输出设备，人机界面，虚拟现实技术等。1.3.1多媒体的软硬件平台l 软件及硬件平台是实现多媒体系统的物质基础，其中每一项重要的技术突破 都直接影响到多媒体的发展与应用的进程。 返回1.3.2专用芯片l数字化后的音频和视频数据量非常大，因 此必须进行压缩并需要大容量的存储器； 音频和视频的输入和输出是实时的，需要 高速度。要实现以上最基本的要求，在很 多情况下，需要专用硬件支持。 l多媒体计算机专用芯片可归纳为两种类型

11、 ：一种是固定功能的芯片；一种是可编程 的处理器 1.3.3 数据压缩及编码技术l多媒体系统要求具有综合处理声、图、文 的能力，面临的主要问题是巨大的数据量 ，尤其是对动态图形和视频图像1分钟数字音频信号需要的存储空间分钟数字视频信号需要的存储空间1 时间域压缩迅速传输媒体信源 频率域压缩并行开通更多业务 空间域压缩降低存储费用 能量域压缩降低发射功率数据压缩的好处返回1.3.4多媒体同步技术l综合地利用这些输入输出技术实现用户和 计算机之间更加自然的交互是人机界面设 计的目标。1.3.5多媒体网络 与分布式处理技术l 多媒体单机系统的研究目前已相对成熟，但对多媒体计 算机网络的研究目前还不够

12、成熟 l 数字化的网络集多媒体信息的获取、存储、处理、编辑 、综合、传输于一体，并运行于网络上，网络的任意节 点都可以共享网上的多媒体信息 l 多媒体技术要充分发展其对多媒体信息的处理能力，必 须与网络技术相结合 l 运行于网络环境下多媒体系统，因为它能够不受时空限 制地使多个用户透明地共享网上的数据，特别是多个用 户同时共同对一个数据文件进行编辑，这使得多媒体技 术有了更广泛的应用 返回1.3.6 信息的组织与管理一种新型的信息管理方法，即超媒体， 有人称之为天然的多媒体信息管理方法， 它一般也采用面向对象的信息组织与管理 形式。1.3.7多媒体数据存储l随着网络和存储技术的不断完善和发展，

13、 网络和存储等计算机技术已经成为现代社 会生活不可或缺的重要组成部分。服务器 的存储分化两大类：直接连接存储技术和 存储网络技术 l存储网络技术是今年来出现并高速发展的 最新技术，具有很高的安全性，且动态扩 展能力极强。1.3.8 虚拟现实技术所谓虚拟现实 ，就是采用计算机技术生 成一个逼真的视觉、听觉、触觉及嗅觉的 感觉世界，用户可以用人的自然技能对这个 生成的虚拟实体进行交互考察。这个概念包 含三层含义：- 虚拟实体用计算机来生成的一个逼真的 实体；- 用户可以通过人的自然技能(人的头部转 动、眼动、手势或其它的身体动作)与这个环境 交互；- 要借助于一些三维传感设备来完成交互动 作，常用

14、的如头盔立体显示器、数据手套、数据 服装、三维鼠标等。 1.3.9人机界面设计l人机界面设计的目的是通过对用户需求的 解释达到一种人机之间较好的通信能力。1.3.10 高速多媒体通信技术多媒体通信是指在一次呼叫过程中能 同时提供多种媒体信息-声音、图像、图 形、数据、文本等新型的通信方法，它是 通信技术和计算机技术相结合的产物。1.4 多媒体技术的应用l 视频点播 l 电子出版物 l 医疗卫生 l 游戏与娱乐 l 计算机视频会议 l 多媒体展示和信息查询系统 l MIS与OA l 传媒、广告 l 计算机辅助教学CIA l 移动卫星目录视频点播目录 返回视频会议目录 返回1.5 多媒体技术的发展

15、趋势l计算机技术和网络通信技术的结合为多媒 体技术的进一步应用和发展提供了巨大的 可能性，目前这种可能性已经逐渐变为现 实。多媒体技术的未来将朝着智能化和三 维化两个方向发展。 目录多媒体技术的发展趋势l 多媒体技术中最主要的处理对象就是数字音频和数字图 像，这里的数字图像包括了静态图像和动态图像（视频 、动画）。对数字音频的研究，主要涉及的是压缩编码 和语音识别，而对数字图像的研究包括了压缩编码、图 像分析识别和图像理解。 l 目前相关的研究已经取得了很大的进展 l 无论是自然语言的理解还是图像理解，都将涉及“智能 化”，而智能化的目标就是实现人与计算机的自然交互 。 l 人类一般都是用概念

16、来表达意志，但是计算机存储的都 是低层的数据，因此很难把这些概念表述出来。这样就 提出来一个如何智能化处理的问题。 l 人机交互、语义网 目录多媒体技术的发展趋势l 多媒体技术的一个重要研究内容就是将计算机视觉技术 和图形学技术的内容结合起来，即实现所谓的增强现实 技术。这样做可以将诸如视频会议系统的现场图像和计 算机生成的图像叠加在一起，使多媒体的应用效果产生 极大的改观，应用范围也随之发生新的拓展。 l 计算机图形学从二维图形发展到复杂的、高质量的三维 的环境，其相关的技术已经得到广泛的应用。在娱乐方 面，电影和计算机游戏中广泛地使用计算机图形学。动 画片发展到完全靠计算机制作，甚至非动画片也主要依 靠计算机图形学去开发特定的效果。例如，20世纪70年 代中期电影“星球大战”的成功就是个证明。 l 三维全息图像 思考题1. 什么是多媒体？ 2. 多媒体的关键特性包含哪些方面？ 3. 为什么说，利用多媒体是计算机技术 发