江南大学现代远程教育学院(多媒体技术)提前考试大作业

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1、江南大学现代远程教育学院江南大学现代远程教育学院提前考试大作业提前考试大作业课程名称：多媒体技术课程名称：多媒体技术专业：计算机科学与技术专业：计算机科学与技术江南大学现代远程教育2016 年上半年考试大作业考试科目:多媒体技术要求：要求： 在以下三个方向的题目， 参考课程提供或自由寻找相关网站上的相关资料，文章内容要新颖、代表相关方向的最新潮流。独立完成，不少于 2000 字。大作业题目：大作业题目：一、流媒体技术一、流媒体技术1. 流媒体技术基础（媒体制作、网络发布和传输协议）2. RealText、RealPix 制作介绍。 （要有例子和源程序）3. 流媒体网络服务。 （点播、广播的原理

2、和系统组成、流媒体服务器端的数据流控制）4. 应用方案，主要是教学（远程教育）的应用（课件点播系统、实时交互系统） 。参考网站：1. 流媒体中国http:/2. 流氏论坛http:/ 蓝宇视频http:/1流媒体技术的背景及发展现状题目： 浅谈流媒体技术及其在现代网络中的应用1.1流媒体技术的产生随着现代网络技术的发展， 网络开始带给人们形式多样的信息。从在网络上出现第一张图片到现在各种形式的网络视频、三维动画，人们的视听觉在网络上得到了很大的满足。但人们又面临着另外一种不可避免的尴尬：在网络上看到生动清晰的媒体演示的同时，不得不为等待传输文件而花费大量时间。为了解决这个矛盾，一种新的媒体技术

3、应运而生，这就是流媒体技术。1.2背景流媒体技术是 Real Networks 公司首先推出的，现在许多厂商都有成熟的基于流的产品，如 Real Networks 公司的 Real SystemG2 和微软公司的 WindowsMedia Service。 除了得到许多制造商的支持， 基于流媒体的国际标准也已经提出。由 WWW 联合会（W3C）提出的基于流的媒体语言同步综合多媒体语言（SMIL：Synchronized Multimedia Integration Language）与超文本标记语言（HTML）类似。它可以描述演示的实时行为、屏幕上演示的版面以及协同媒体之间的超链接，可以演示流

4、式视频、音频、图像、文本等多种类型媒体，允许在一个同步多媒体演示中集成一系列的独立多媒体对象。 利用 SMIL 语言还可以方便地同步多个基于流的多媒体对象。1.3发展应用现状从 1995 年推出第一个互联网流媒体播放器以来，流媒体应用有了爆炸性增长，据统计，到 2007 年互联网每周约有 4.5 万小时的广播节目，58 个美国电视台提供 Web广播，34 个电视台提供点播服务。有近半数的跨国公司在内部使用流媒体实现 Web广播。2流媒体及流媒体技术2.12.1流媒体及流媒体技术概念流媒体是指在网络中使用流式传输技术的连续时基媒体，如音频、视频或多媒体文件。 而流媒体技术又称流式传输技术，也就是

5、把连续的声音和图像信息经过压缩处理后放到网站服务器上，让用户一边下载一边收听观看，而不需要等待整个文件下载到自己的机器后才可以观看的网络传输技术。2.2流媒体的播放方式流媒体的播放方式主要有单播、组播、点播与广播。单播：客户机和服务器建立单独的通信信道，服务器发送的每个数据报每次只能传送给一个客户机。一般在广域网上提供音视频直播。组播： IP 组播技术构建一种具有组播能力的网络，允许路由器一次将数据包复制到多个通道上。 单台服务器能够对几十万台客户机同时发送连续数据流而无延时。 媒体服务器只需要发送一个信息包，所有发出请求的客户端共享同一信息包。信息可以发送到任意地址的客户机。但组播需要网络的

6、支持。点播：点播是指客户机主动连接服务器的连接方式。点播方式，用户可以开始、停止、后退、快进或暂停，点播连接提供了对流的最大控制，但这种方式由于每个客户端各自连接服务器，却会迅速用完网络带宽。广播：广播是指将数据包的一个拷贝发送给网络上的每个用户，用户是被动接收的，在广播过程中，客户端接收流，但不能控制流。2.3流媒体的文件格式2.3.1 RealVideo 的.rm 视频影像格式和.ra 的音频格式.ra 格式是 RealNetworks 公司所开发的一种新型流式音频 Real Audio文件格式。.rm 格式则是流式视频 Real Vedio 文件格式，主要用来在低速率的网络上实时传输活动

7、视频影像，可以根据网络数据传输速率的不同而采用不同的压缩比率， 在数据传输过程中边下载边播放视频影像，从而实现影像数据的实时传送和播放。客户端通过 RealPlayer 播放器进行播放。2.3.2Microsoft Media technology 的.asf 格式Microsoft Media technology 的 ASF 也是流行一种网上流媒体格式。 它的使用与 windows 操作系统是分不开的，其播放器MicrosoftMedia Player 已经与windows 捆绑在一起，不仅用于 Web 方式播放，还可以用于在浏览器以外的地方来播放影音文件。2.3.3 QuickTime

8、的.qt 格式QuickTimeMovie 的.qt 格式是 Apple 公司开发的一种音频、视频文件格式，用于保存音频和视频信息，具有先进的音频和视频功能，由包括 Apple MacOS，Microsoft Windows 95/98/NT在内的所有主流计算机操作系统支持。 Quicktime 文件格式支持 25 位彩色，支持 RLC、JPEG 等领先的集成压缩技术，提供 150 多种视频效果。2.3.4 Flash 的.swf 格式SWF 是基于 Macromedia 公司 Shockwave 技术的流式动画格式，是用 Flash软件制作的一种格式， 源文件为.fla 格式， 由于其体积小

9、、 功能强、 交互能力好、支持多个层和时间线程等特点，故越来越多地应用到网络动画中 .SWF 文件是Flash 的其中一种发布格式，已广泛用于 Internet 上，客户端安装 Shockwave 的插件即可播放。目前，Flash 在 Internet 的主要应用有：（1） 网上的 MTV：采用 Flash 技术制作的 MTV，形式活泼、生动，甚至还有一定的交互性，传输速度快在网上非常受欢迎。（2） 网络游戏（3） 网络动画（4） 网上交互式网页：采用Flash 来制作网站的例子已不少见，而且，部分大学也开始使用它来开发整门课程的网络课件，其效果非常不错。2.3.5 Metastream 的.

10、mts 格式MetaCreations 公司的网上流式三维技术 MetaStream 实现英特网上流式三维网页的浏览，它是一种新兴的网上 3D 开放文件标准（基于 Intel 构架） ，主要用于创建、发布及浏览可以放缩的 3D 图形和开发电脑游戏。2.3.6 Authorware 的.aam 多媒体教学课件格式纵观市场上的计算机辅助教学（简称CAI）课件，我国多采用像Authorware等多媒体制作工具，这类课件利用 Shockwave 技术和 WebPackage 软件可以把Authorware 生成的文件压缩为 .aam 和.aas 流式文件格式为播放；也可以用Director 生成后，利

11、用 Shockwave 技术改造为网上传输的流式多媒体课件。2.4流媒体的传输过程流式传输的过程一般如下：用户选择某一流媒体服务后， Web浏览器与 Web服务器之间使用 HTTPTCP交换控制信息，以便把需要传输的实时数据从原始信息中检索出来；Web 浏览器启动音视频客户程序，使用 HTTP 从 Web 服务器检索相关参数对音视频客户程序初始化，这些参数可能包括目录信息、音视频数据的编码类型或与音视频检索相关的服务器地址；音视频客户程序及音视频服务器运行实时流协议， 以交换音视频传输所需的控制信息，实时流协议提供执行播放、快进、快倒、暂停及录制等命令的方法；音视频服务器使用 RTPUDP 协

12、议将音视频数据传输给音视频客户程序，一旦音视频数据抵达客户端，音视频客户程序即可播放输出。附注：在流式传输中，使用 RTPUDP 和 RTSPTCP 两种不同的通信协议与音视频服务器建立联系， 目的是为了能够把服务器的输出重定向到一个非运行音视频客户程序的客户机的目的地址。另外，实现流式传输一般都需要专用服务器和播放器。2.5流媒体的传输方法2.5.1使用标准的 Web服务器，把声音数据和电视数据传输到媒体播放器(1)先下载后播放用 Web服务器实现客户机获取多媒体文件的最简单方法有：a).把声音或影视文件放到 Web服务机上b).在 Web服务机上创建包含媒体文件所在地址的网页，媒体文件所在

13、地址称为“统一资源地址(URL)” ，如快播c).通过 Web浏览器把媒体文件下载到客户机上。d).启动媒体播放器播放媒体文件，如迅雷看看图 1 使用 Web 服务器先下载后播放的多媒体播放过程(2)边流边播用 Web服务器实现用 Web服务器实现的边流边播系统,预先要做的事情a).将声音和影视数据压缩成适合特定网络带宽的单个媒体文件b).将媒体文件和它的播放说明文件放到 Web服务机上c).在 Web服务机上创建包含媒体文件所在地址(URL)的网页。图 2 使用 Web 服务器边下载边播放的多媒体播放过程2.5.2使用单独的流媒体服务器，把声音数据和电视数据传输到媒体播放器，即边流边播用流媒

14、体服务器实现媒体文件放在安装有流媒体服务器的服务机上，但包含媒体文件所在地址(URL)的网页仍然要放到 Web 服务机上。流媒体服务器是用于传输声音和影视文件的专用软件， 如 Real System Servers， QuickTime Streaming Server 和 Windows200X Sever 中的 Windows Media Services附注：Web服务器和流媒体服务器可放在同一服务机上图 3使用流媒体服务器的流媒体播放过程3流媒体的应用Internet 的迅猛发展和普及为流媒体业务发展提供了强大的市场动力，流媒体业务正变得日益流行。 流媒体技术广泛用于多媒体新闻发布、在

15、线直播、网络广告、电子商务、视频点播（VOD）、远程教育、远程医疗、网络电台、实时视频会议等互联网信息服务的方方面面。 流媒体技术的应用将为网络信息交流带来革命性的变化，对人们的工作和生活产生深远的影响。下面介绍流媒体技术在电话视频会议、视频声音点播、远程教育、Internet 直播等四方面的应用。3.1电话视频会议市场上的视频会议系统有很多，这些产品基本上都支持 TCPIP 协议，但采用流媒体技术作为核心技术的系统并不占多数。 视频会议技术上涉及到数据采集、数据压缩、网络传输等多项技术。流媒体技术为视频会议的发展起了重要的推动作用。采用流媒体格式传送音视频文件，解决了使用者观看前的等待问题，

16、还达到了即时的效果。 虽然在画面质量上有一些损失， 但就一般的视频会议来讲，并不需要很高的图像质量。视频会议是流媒体技术的一个商业用途，通过流媒体会议的举办方和与会者可以实现面对面的远程视频会议，最常见的就是可视电话。只要两端都有一台接入 Internet 的电脑和一个摄像头，在世界任何地点都可以进行音视频通信。此外，大型企业可以利用基于流媒体的视频会议系统来组织跨地区的会议和讨论。例如，美国第二大证券交易商从 1998 年开始，采用 Starlight Network 公司提供的流技术方案， 为其分布在全球 500 多个城市和地区的分公司经纪人和投资咨询员实时提供到桌面的财经新闻，使他们的客

17、户获取更多的投资利润。例如：网络视频办公自动化系统（V-OA）图 4 网络视频办公自动化系统（V-OA）3.2视频声音点播最初的视频点播应用于卡拉 OK 点播，随着计算机技术的发展，VOD 技术逐渐应用于局域网及有线电视网，此时的 VOD 技术趋于完善，但音视频文件的庞大容量仍然阻碍了 VOD 技术的进一步发展。由于服务器端不仅需要大容量的存储系统， 同时还要承担大量数据的传输，因而服务器根本无法支持大规模的点播。同时，由于局域网中的视频点播覆盖范围小，用户也无法通过 Internet 等网络媒介收听或观看局域网中的节目。由于以下的原因使得基于流媒体技术的VOD 完全可以从局域网转向Inter

18、net。 流媒体经过了特殊的压缩编码后很适合在 Internet 上传输；客户端采用浏览器方式进行点播，基本无需维护；采用先进的机群技术可以对大规模的并发点播请求进行分布式处理， 使其能适应大规模的点播环境。随着宽带网和信息家电的发展， 流媒体技术会越来越广泛地应用于视频点播系统。目前，很多大型的新闻娱乐媒体，如国外的CNN、CBS 以及中央电视台、北京电视台等，都在 Internet 上提供基于流媒体技术的节目。从调查结果来看，国内最大的几个视频网站，如优酷、土豆、迅雷看看、六间房、奇异等都提供了大量视频给用户在线观看，然而只有少数网站实现了应用流媒体技术，提供给用户高清视频在线观看功能。3

19、.3远程教育电脑的普及、多媒体技术的发展以及 Internet 的迅速崛起，给远程教育带来了新的机遇。远程教育的发展经历了三个阶段。第一阶段，主要以图片和文字为主要载体，学习者通过Web 浏览器获取这些信息。第二阶段以Web 数据库为基础，增加了音频素材、flash 课件等。学生可以通过 BBS、电子邮件的方式与老师进行离线式的双向交流。第三阶段是以流媒体技术为基础的流式传输阶段，主要特征是可以使音频信息边下载边播放。目前在国内，仅有为数不多的几所高校在远程教育中采用了流媒体技术。相信在未来一段时间内经济实用、高质量的流媒体点播系统将有迅速发展，并逐渐成为校园网应用的主流。现在来看，能够在 I

20、nternet 上进行多媒体交互教学的技术多为流媒体技术，如 Real System、Flash、Shockwave 等技术就经常被应用到网络教学中。 除了实时教学外， 大型企业可以利用基于流媒体技术的远程教育对员工进行培训，不仅可以利用视频和音频，计算机屏幕的图形捕捉也可以被用流的方式传送给学员。现在微软公司自己内部就大量使用了其自己的流技术产品作为其全球各分公司间员工培训和交流的手段。随着网络及流媒体技术的发展， 越来越多的远程教育网站开始采用流媒体作为主要的网络教学方式。例如：数字化视频图书馆图 5数字化视频图书馆教学网站：图 6天津教学网站目前国内实时的远程视频教育的应用还不是很广泛，

21、 但是应用流媒体技术诞生的视频教育网站已经不断出现在我们眼前。 国内最著名的视频教育网是中国教师教育视频网， 我们经常接触到的一些免费的视频学习网站大多数并没有提供很强的交互功能，但也能满足学习者的基本要求。3.4 Internet 直播随着 Internet 技术的发展和普及以及网民越来越多，Internet 上直接收看体育赛事、重大庆典、商贸展览成为很多网民的愿望，而很多厂商希望借助网上直播的形式将自己的产品和活动传遍全世界。 这些需求促成了 Internet 直播的形成，而且随着宽带网的不断普及和流媒体技术的不断改进，Internet 直播已经从实验阶段走向实用，并能够提供较满意的音视频

22、效果。流媒体技术在 Internet 直播中充当着重要角色，主要表现在以下方面：流媒体技术实现了在低带宽环境下提供高质量的音视频信息；像Real公司的SureStream这样的智能流媒体技术可以保证不同连接速率下的用户能够得到不同质量的音视频效果；流媒体的 Multicast（多址广播）技术可以大大减少服务器端的负荷，同时最大限度地节省带宽。无论从技术上还是从市场上考虑，现在互联网直播是流媒体众多应用中最成熟的一个。已经有很多公司提供网上直播服务，每年一度的春节晚会就提供网上现场直播。图 6 为使用 Windows Media Player 的现场直播节目。图 7直播网络教室的播放过程4流媒体

23、在行业中的应用前景4.1政府行业4.1.1政府机构、事业单位a) 部分地区科学技术委员会网络新闻直播，点播；内部培训b) 部分地区的气象局和环保局远程交互式视频和数据会议；会议记录4.1.2与各种网络办公自动化系统结合提供在线新闻直播、时事焦点点播、在职培训、会议记录点播4.1.3视频会议网络直播、记录和回放音视频通讯、数据会议、实况转播、记录、点播图 84.2教育行业a)大部分高校里已经使用的多媒体案例有：网络教学、音视频课件点播、多媒体课件制作b)部分高校使用的多媒体案例有：网络讨论式实时教学、网络教学直播、卫星电视转播4.3 互联网视频服务2010 年 8 月 12 日，乐视网成为全球第

24、一家上市的互联网视频服务提供商；2012 年 6 月 12 日，乐视网率先全球分红；2011 年 6 月，三星携百视通全产品线推广互联网视频服务。香港候鸟电子媒体有限公司图 9香港候鸟电子媒体有限公司的网上视频节目4.4在部队里的应用1、 数字化网络视频监控， 例如： 借助于部队的 IP 专网， 通过 GTS 集群对接网关，与军队原有的模拟集群、数字集群等系统能够互通互联，也可以与新的数字集群系统互联互通，并最终实现了部署一套多媒体调度平台来把各种通信系统通过IP 网络整合到一起，实现有线、无线网络的融合调度，语音、数据系统的统一调度，及与卫星、NGN、PSTN、GSM、CDMA、WIFI、城

25、域网等其它网络的互联。2、超远距离访问，比如短信指令、视频会议，单兵视频回传、视频转发分发、大屏幕电视墙（视频调度台可将视频转至电视墙）3、多客户端使用4、异常视频监测报警5、 其它：军事多媒体模拟演练、大型数据库，摄影和图像处理结论流媒体技术的发展具有广阔的前景，流媒体技术在当今是网络多媒体发展的趋势， 具有可扩展与合理利用网络带宽的特点。流媒体的兴起和发展为信息社会的发展带来了千载难逢的机遇，推动信息化的进一步加深，牵动着时代的迅猛发展。 现代网络中应用流媒体也是顺应现代教育的需要。而且人们也普遍看好技术未来的发展， 网站巨头 Yahoo公司创始人杨致远曾指出， 鉴于网络用户数量日益增加，

26、企业高度重视流媒体技术的时候到了。他说： “从早期发展向大规模应用的过渡已基本完成，我们相信，通过网络传播多媒体信息的条件已经成熟，流媒体技术腾飞的时刻即将到来。 ”本文对流媒体技术的应用现状做了初步研究和探究，认为流媒体技术的应用为实现网络应用提供了更强大的技术支撑。 通过本次的论文看到了流媒体的许多好处，流媒体的应用，提高了人们的工作方式，也使人们的生活更具有活力动力。但流媒体目前还存在着不足之处，在教育医疗军事等方面还不成熟，不过相信不用太久，流媒体在这些方面的发展和应用也将逐渐成熟完善。参考资料1 流媒体技术的原理、应用与发展现代电信科技 200703022 宁矿凤流媒体技术在网络教学

27、系统中的应用研究 200711013 周德福流媒体技术在远程教育中的应用现代远程教育 2005（02）：60-624 伏宏彬， 蒋海燕，叶建军多媒体课件及其发展概况成都纺织高等专科学校校报 2001（7）：16-175 网络流媒体技术大全上海交通大学信息中心6 多媒体技术基础林福宗7 浅析网络影视流媒体陈洁、祝成琦、陈博楠8 宽带网络流媒体技术及应用李军 技术总监天津七所信息技术有限公司9 王传萌浅谈网络流媒体技术科技信息论坛 2009 年第 13 期10 党子奇互联网时代我国流媒体技术的发展网络财富,InternetFortune,编辑部邮箱 2008 年 04 期11 李芳论网络流媒体技术

28、电脑知识与技术 Vol.5 No.21 July 200912流媒体技术研究背景及现状前景 百度百科 2011-08-1213 同三维视频网流媒体技术的优势 2010-6-18二、多媒体理论二、多媒体理论1. 数据编码（mpeg-4 或 mpeg-7）2. 网络多媒体传输技术3. 多媒体数据库（基于内容的检索技术、多媒体数据库的体系结构）参考网站：1. 网络世界在线版http:/ 宇风多媒体http:/ MPEG-4 编码技术在宽带接入日益普及的环境下，在网上观看、 下载电影成为很多用户非常熟悉的应用。 压缩电影的背后是 MPEG-4 技术， 而 MPEG-4 背后有一条不平凡的发展道路。运动

29、图像专家组这个名称对很多读者来说还很陌生，但提到它的英文简称 MPEG（Moving Picture Experts Group），便几乎是尽人皆知了。MPEG 是隶属于 ISO/IEC 的一个专家工作组， 主要负责为数字音视频编码算法开发和制定标准。1. 家族兄弟的诞生MPEG 组织始建于 1988 年，并于 1992 年制定出 MPEG0-1 标准， 它能将视频数据压缩成 12Mbps 的标准数据流，工业产品 VCD 机和 MP3 播放器都是以该标准为基础衍生出来的。随后的 1994 年，该组织制定出 MPEG-2 标准，它是为了获得更高的分辨率（720486）、提供广播级视频和 CD 品

30、质的音频而产生的高质量音视频编码标准，传输速率在 310Mbps，它也是数字电视、DVB 和 DVD 所遵循的压缩标准。随着研究工作的深入发展，ISO 又公布了“超低比特率活动图像和语音压缩标准”，排序 MPEG-4。1998 年 10 月批准第一版，1994 年 4 月又公布了第二版及其校验模型（VM）。MPEG-4 正式编号是 ISO/IEC 国际标准 14496，它是一种新型的多媒体标准。与前标准一个重要区别就在于，它是一个基于对象的视频编码压缩标准， 它所定义的码率控制的目标就是获得在给定码率下的最优质量，它为互联网上传输高质量的多媒体视频提供了很好的技术平台。2.MPEG-4 从封闭

31、到开放1998年微软开发了第一个在PC上使用的MPEG-4编码器， 它包括MS MPEG4V1、MS MPEG4V2、MS MPEG4V3 的系列编码内核。其中 V1 和 V2 用来制作 AVI 文件，一直到现在它都作为 Windows 的默认组件。不过 V1 和 V2 的编码质量不是很好，一直到 MS MPEG4V3 才开始有好转，画质有了显著的进步。但是微软却将这个视频编码内核封闭，仅仅使其应用于Windows Media 流媒体技术上，也就是我们熟悉的 ASF 流媒体文件中。ASF 文件虽然有一些优势，但是由于过分封闭不能被编辑， 末得到广泛的应用。这便激起了视频黑客和致力于钻研视频编码

32、的高手的强烈反应，这些小组不仅破解了微软的视频编码，而且经过他们的修改，一种新的视频编码诞生了那就是广为流传的 MPEG 编码器 DivX3.11。DivX 采用了 MS 的 MPEGV3，改良后并加入自己功能称之为 DivX3.11，也是目前互联网上普通采用的 MPEG-4 编码器之一。很快，DivX 流传红得发紫，几乎成了业界的标准。但是问题同样很快出现了，DivX 的基础技术是非法盗用微软的， 微软声称将对所有推动 DivX 发展的人和企业进行追究。可是 DivX 技术的创造者之一罗达（rota）当时正全面申请将 DivX 合法化，这是基于 DivX 虽然是从Window 中而出来的，但

33、却没有用过任何微软的技术。他更组建新公司DivXNetworks 全力推广 DivX，看来DivX（俗称压缩电影）蓬勃发展的大潮是势不可挡了。3.标准大门重新关闭然而，看来任何吸引眼球的故事在关键时刻都会发生转折，DivX 的发展竟也不能脱离这一俗套。就在 DivX 顺利发展，DivX 的技术逐渐成熟，商机无限的时候，一台好戏上演了。DivXNetworks 成立初衷就是摆脱微软的技术封闭，因而发起一个完全开放源码的项目，名为“Project Mayo”，目标是开发一套全新的、开放源码的MPEG-4 编码软件。由于它完全符合 ISO MPEG 标准，又是完全开放源代码，OpenDivX COD

34、EC 吸引了很多软件、视频高手参与，很快便开发出具有更高性能的编码器 Encore2 等等。就在 DivX 最辉煌的时期，DXN 公司突然封闭了 DivX 的源代码， 并在 Encore2 的基础上发布了自有产品 DivX4。原来 DXN早就给自己留了后门，DivX 采取的是 LGPL 协议，而不是 GPL 协议。虽说它们都是公共许可证协议，保障自由使用和修改软件或源码的权利，但 LGPL 允许私有，DXN 就是利用这一协议出其不意地“涮”了所有人一道。4.Xvid 的复仇就像好莱坞复仇电影那样，所有被DXN 公司狠狠涮了一回的软件、视频团体另起门户，逐渐重新聚拢开发力量，高举复仇大旗。他们在

35、 OpenDivX 版本基础上， 再次开发出一种新的 MPEG-4 编码核心XviD， 名字的顺序和 dvix 刚好相反。仅仅从名字就可以看出 Xvid 充满了复仇的力量。从技术上来说，Xvid 已经基本上与 DXN 公司的最新版本 DivX5 接近，甚至还有所超越。它可以在保持 DivX5 画质的基础上，大大缩短压缩时间，被认为是目前最快的 MPEG-4 编码。除此之外，Xvid 还吸收了前车之鉴，依照 GPL 发布，也就是说，谁要是想做成产品而不开放源码是非法的。跌宕起伏的故事讲完了， 从技术和应用上来说， MPEG 是非常好的压缩技术，甚至有人说它是 21 世纪数字视频压缩的标准， 由于

36、从 MPEG-4 衍生出来的格式很多，并且各大电影厂商也对 MPEG-4 技术存有戒心，虽然在互联网上可以找到基于MPEG-4标准的高质量电影节目， 但实际支持MPEG-4技术的硬件产品不是很多。例如很多 MPEG-4 解码卡支持 ISO MPEG4 和 DivX，但却不兼容微软公司的 WMV，直到 Snazzi 推出 Snazzi*DVAvio，全面兼容 MPEG-4 的 WMV、DivX 和 Xvid 格式。这是一款性价比极高的 MPEG-4 实时编解码卡。今天，我们终于有幸用硬件实时制作高画质的 MPEG-4 格式的电影了，随着科技的飞速发展，相信今后会有更多 MPEG-4 硬件产品可供

37、我们选用。MPEG-4 的春天就要来了。MPEG-4 编码技术 - MPEG-4 与其它编码的比较MPEG-4MPEG-4 视频编码标准与视频编码标准与 MPEG-1/2MPEG-1/2 及其与及其与 H.26XH.26X 的比较的比较MPEG-1/2/4 视频压缩和 H.26X 视频压缩技术都是以 DCT(离散全余弦变换)为基础。但它们又各有不同的特点。1MPEG-1 标准制定主要针对 1.5Mbps 以下数据传输率的数字存储媒质运动图像及其伴音编码的国际标准， 它用于在 CD-ROM 上存储同步和彩色运动视频信号。采用 SIF 标准交换格式(对于 NTSC 制式为 352240， 对于 P

38、AL 制式为 352288)的图像进行压缩，每秒能够播放 30 帧，具有 CD 音质。MPEG-2标准追求的是CCIR601建议的图像质量DVB、 HDTV和DVD等制定的310Mbps 高质量的运动图像及其伴音的编码标准。MPEG-2 可用于为广播、有线电视网、 电缆网络以及卫星直播(DirectBroadcastSatellite)提供广播级的数字视频。H.261 的制定是适用于 ISDN 网的宽带传输， 它提供了 P64kbit/s 的视听业务用的视频编解码。H.263 是适用于 PSTN(公用电话网)的窄带通信信道的视频编码建议，可用于可视电话极低码率的编解码器，它是 H.261 的重

39、要发展。MPEG-4 标准提供用于通信的新方式，其核心是基于内容的 AV 信息存储及操作，支持交互性、高压缩比及能用存储性。同时它在结构上具有适应性和可扩展性，以适应软硬件的迅速发展，及时融入新的技术。由于将内容和交互性作为MPEG-4 的核心，就不再把具体的码率范围作为特别的要求，但低码率依然是其一项基本内容， 它在极低码率的传输上与 H.263 具有一定的相似性， 但是它也支持高质量的视频语音通信。所以，MPEG-4 提供了一个更为广阔的开发平台，更符合于多媒体通信的发展趋势，具有更广阔的应用前景。多媒体网络传输技术流媒体1 1 概述概述流媒体 (Streaming Media)是一种新兴

40、的网络传输技术,在互联网上实时顺序地传输和播放视/音频等多媒体内容的连续时基数据流，流媒体技术包括流媒体数据采集、视/音频编解码、存储、传输、播放等领域。一般来说，流包含两种含义，广义上的流是使音频和视频形成稳定和连续的传输流和回放流的一系列技术、方法和协议的总称，我们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回放（Download-Playback）方式而言的一种媒体格式，它能从 Internet 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，使时延大大减少。在网络上传播多媒体信息主要有两种方式:下载和流式传输。下载方式是传统的传输方式， 指在播放之前,用户下载多媒体文

41、件至本地,通常这类文件容量较大,依据目前的网络带宽条件,需要较长时间,并且对本地的存储容量也有一定的要求,这就限制了 PDA 等低存储容量设备的使用。流式传输则把多媒体信息通过服务器向用户实时地提供,采用这种方式时,用户不必等到整个文件全部下载完毕,而只需经过几秒或几十秒的启动时延即可播放,之后， 客户端边接收数据边播放。 与下载方式相比, 流式传输具有显著的优点： 一方面大大地缩短了启动延时,同时也降低了对缓存容量的需求；另一方面，又可以实现现场直播形式的实时数据传输，这是下载等方式无法实现的，同时有助于保护多媒体数据的著作权。2 2 流媒体技术流媒体技术2.12.1 缓存技术缓存技术Int

42、ernet 以包传输为基础进行断续的异步传输，实时 A/V 源或存储的 A/V文件在传输中被分解为许多包，由于网络是动态变化的，各个包选择的路由可能不尽相同，故到达客户端的时间延迟也就不等，甚至先发的数据包有可能后到。为此，使用缓存系统来弥补延迟和抖动的影响，并保证数据包的顺序正确，从而使媒体数据能连续输出，而不会因为网络暂时拥塞使播放出现停顿。通常高速缓存所需容量并不大，因为高速缓存使用环形链表结构来存储数据，通过丢弃已经播放的内容，流可以重新利用空出的高速缓存空间来缓存后续尚未播放的内容。2.22.2 流媒体传输流程流媒体传输流程流媒体的具体传输流程如下：（1）Web 浏览器与 Web 服

43、务器之间使用 HTTP/TCP 交换控制信息,以便把需要传输的实时数据从原始信息中检索出来。（2）用 HTTP 从 Web 服务器检索相关数据，A/V 播放器进行初始化。（3）从 Web 服务器检索出来的相关服务器的地址定位 A/V 服务器。（4） A/V 播放器与 A/V 服务器之间交换 A/V 传输所需要的实时控制协议。（5） 一旦 A/V 数据抵达客户端，A/V 播放器就可以播放了。2.32.3 媒体系统结构媒体系统结构现存流媒体解决方案采用的技术是多样的，但其体系结构的本质是相近的。流媒体的体系构成：编码工具：用于创建、捕捉和编辑多媒体数据，形成流媒体格式；流媒体数据；服务器：存放和控

44、制流媒体的数据；网络：适合多媒体传输协议甚至实时传输协议的网络；播放器：供客户端浏览流媒体文件（通常是独立的播放器和 ActiveX 方式的插件）。2.42.4 流媒体传输协议流媒体传输协议流式传输的实现需要合适的传输协议。TCP 需要较多的开销，故不太适合传输实时数据。在流式传输的实现方案中，一般采用 HTTP/TCP 来传输控制信息，而用 RTP/UDP 来传输实时多媒体数据。（1 1）实时传输协议）实时传输协议 RTPRTP 与与 RTCPRTCPRTP 是用于 Internet/Intranet 针对多媒体数据流的一种传输协议。RTP 被定义为在一对一或一对多传输的情况下工作， 其目的

45、是提供时间信息和实现流同步。RTP 通常使用 UDP 来传送数据，但RTP 也可以在 TCP 或 ATM 等其他协议上工作。 当应用程序开始一个 RTP 会话时将使用两个端口： 一个给 RTP， 一个给 RTCP。RTP 本身并不能为按顺序传送数据包提供可靠的传送机制，也不提供流量控制或拥塞控制，它依靠RTCP 提供这些服务。RTCP 和 RTP 一起提供流量控制和拥塞控制服务。RTP 和 RTCP 配合使用，它们能以有效的反馈和最小的开销使传输效率最佳化，因而特别适合传送网上的实时数据。（2 2）实时流协议）实时流协议 RTSPRTSP实时流协议 RTSP 是由 RealNetworks 和

46、 Netscape 共同提出的，该协议定义了一对多应用程序如何有效地通过 IP 网络传送多媒体数据。RTSP 在体系结构上位于 RTP 和 RTCP 之上，它使用 TCP 或 RTP 完成数据传输。HTTP 与 RTSP 相比，HTTP 传送 HTML，而 RTP 传送的是多媒体数据。HTTP 请求由客户机发出，服务器作出响应；使用 RTSP 时，客户机和服务器都可以发出请求，即 RTSP 可以是双向的。（3 3）资源预订协议）资源预订协议 RSVPRSVP由于音频和视频数据流比传统数据对网络的延时更敏感， 要在网络中传输高质量的音频、 视频信息， 除带宽要求之外， 还需其他更多的条件。 RS

47、VP 是 Internet上的资源预订协议，使用 RSVP 预留一部分网络资源（即带宽），能在一定程度上为流媒体的传输提供 QoS。3 3 流媒体发展现状流媒体发展现状Internet/Intranet 上使用较多的流媒体技术主要有 RealNetworks 公司的Real System，Microsoft 公司的 Windows Media Technology 和 Apple 公司的QuickTime，它们是流媒体传输系统的主流技术。3.1 Real System3.1 Real SystemReal System 由媒体内容制作工具 Real Producer、服务器端 RealServ

48、er、客户端软件（Client Software）3 部分组成，其流媒体文件包括 RealAudio，RealVideo，Real Presentation 和 RealFlash4 类文件，分别用于传送不同的文件。Real System 采用 SureStream 技术，自动地并持续地调整数据流的流量以适应实际应用中的各种不同网络带宽需求，轻松实现视音频和三维动画的回放。Real 流式文件采用 Real Producer 软件进行制作，首先把源文件或实时输入变为流式文件，再把流式文件传输到服务器上供用户点播。由于 Real System 的技术成熟、性能稳定，美国在线（AOL），ABC，AT

49、&T，Sony 等公司和网上主要电台都使用 Real System 向世界各地传送实时影音媒体信息以及实时的音乐广播。3.2 Windows Media Technology3.2 Windows Media TechnologyWindows Media Technology 是 Microsoft 提出的信息流式播放方案，旨在Internet 和 Intranet 上实现包括音频、视频信息在内的多媒体流信息的传输。其核心是 ASF（Advanced Stream Format）文件，ASF 是一种包含音频、视频、图像以及控制命令、脚本等多媒体信息的数据格式，通过分成一个个的网络数据包在 I

50、nternet 上传输，实现流式多媒体内容发布，因此，我们把在网络上传输的内容就称为 ASF Stream。ASF 支持任意的压缩/解压缩编码方式，并可以使用任何一种底层网络传输协议，具有很大的灵活性。Windows Media Technology 由 Media Tools，Media Server 和 Media Player工具构成。Media Tools 是整个方案的重要组成部分，它提供了一系列的工具帮助用户生成 ASF 格式的多媒体流（包括实时生成的多媒体流）； Media Server可以保证文件的保密性，不被下载， 并使每个使用者都能以最佳的影片品质浏览网页，同时具有多种文件发

51、布形式和监控管理功能；Media Player 则提供强大的流信息的播放功能。3.3 QuickTime3.3 QuickTimeQuickTime 是一个非常老牌的媒体技术集成，是数字媒体领域事实上的工业标准。 之所以说集成这个词是因为 QuickTime 实际上是一个开放式的架构， 包含了各种各样的流式或者非流式的媒体技术。QuickTime 是最早的视频工业标准，1999 年发布的 QuickTime4.0 版本开始支持真正的流式播放。由于 QuickTime 本身也存在着平台的便利(MacOS)，因此也拥有不少的用户。QuickTime 在视频压缩上采用的是 SorensonVideo

52、 技术，音频部分则采用 QDesignMusic 技术。QuickTime 最大的特点是其本身所具有的包容性，使得它是一个完整的多媒体平台，因此基于 QuickTime 可以使用多种媒体技术来共同制作媒体内容。同时，它在交互性方面是三者之中最好的。例如，在一个 QuickTime 文件中可同时包含midi、 动画 gif、 flash 和 smil 等格式的文件， 配合 QuickTime 的 WiredSprites互动格式，可设计出各种互动界面和动画。QuickTime 流媒体技术实现基础是需要3个软件的支持， QuickTime播放器、 QuickTime编辑制作、 QuickTimeS

53、treaming服务器。3.43.4 流媒体技术在国内的现状流媒体技术在国内的现状流媒体技术已广泛应用于远程教育、网络电台、视频点播、收费播放等，在企业一级的应用包括电子商务、远程培训、视频会议、客户支持等。在国内，流媒体技术在国外成熟技术的基础上逐步扩大应用，诸如网上现场直播、网上教育系统、网上手术数字化直播系统等，他们的体系结构是类似的。4 4 存在问题存在问题互动流媒体业务平台流媒体技术不是一种单一的技术，它是网络技术及视/音频技术的有机结合。 在网络上实现流媒体技术， 需要解决流媒体的制作、 发布、传输及播放等方面的问题，而这些问题则需要利用视音频技术及网络技术来解决，具体如下：4.1

54、4.1 流媒体制作技术方面解决的问题流媒体制作技术方面解决的问题在网上进行流媒体传输， 所传输的文件必须制作成适合流媒体传输的流媒体格式文件。 因这通常格式存储的多媒体文件容量十分大，若要在现有的窄带网络上传输则需要花费十分长的时间，若遇网络繁忙，还将造成传输中断。另外，通常格式的流媒体也不能按流媒体传输协议进行传输。因此，对需要进行流媒体格式传输的文件应进行预处理， 将文件压缩生成流媒体格式文件。 这里应注意两点：一是选用适当的压缩算法进行压缩，这样生成的文件容量较小。二是需要向文件中添加流式信息。4.24.2 流媒体传输方面需解决的问题流媒体传输方面需解决的问题流媒体的传输需要合适的传输协

55、议，目前在 Internet 上的文件传输大部分都是建立在 TCP 协议的基础上， 也有一些是以 FTP 传输协议的方式进行传输， 但采用这些传输协议都不能实现实时方式的传输。随着流媒体技术的深入研究，目前比较成熟的流媒体传输一般都是采用建立在 UDP 协议上的 RTP/RTSP 实时传输协议。为何要在 UDP 协议而不在 UDP 协议上进行实时数据的传输呢？这是因为 UDP和 TCP 协议在实现数据传输时的可靠性有很大的区别。TCP 协议中包含了专门的数据传送校验机制，当数据接受方收到数据后，将自动向发送方发出确认信息，发送方在接收到确认信息后才继续传送数据，否则将一直处于等待状态。而UDP

56、协议则不同，UDP 协议本身并不能做任何校验。由此可以看出，TCP 协议注重传输质量，而UDP 协议则注重传输速度。因此，对于对传输质量要求不是很高，而对传输速度则有很高的要求的视音频流媒体文件来说，采用 UDP 协议则更合适。4.34.3 流媒体的传输过程中需要缓存的支持流媒体的传输过程中需要缓存的支持因为 Internet 是以包为单位进行异步传输的，因此多媒体数据在传输中要被分解成许多包，由于网络传输的不稳定性，各个包选择的路由不同，所以到达客户端的时间次序可能发生改变，甚至产生丢包的现象。为此，必须采用缓存技术来纠正由于数据到达次序发生改变而产生的混乱状况， 利用缓存对到达的数据包进行

57、正确排序，从而使视音频数据能连续正确地播放。缓存中存储的是某一段时间内的数据，数据在缓存中存放的时间是暂时的，缓存中的数据也是动态的，不断更新的。 流媒体在播放时不断读取缓存中的数据进行播放，播放完后该数据便被立即清除，新的数据将存入到缓存中。因此，在播放流媒体文件时并不需占用太大的缓存空间。4.44.4 流媒体播放方面需解决的问题流媒体播放方面需解决的问题流媒体播放需要浏览器的支持。通常情况下，浏览器是采用 mime 来识别各种不同的简单文件格式，所有的 Web 浏览器都是基于 http 协议， 而 http 协议都内建有 mime。所以 Web 浏览器能够通过 http 协议中内建的 mi

58、me 来标记 Web 上众多的多媒体文件格式，包括各种流媒体格式。5 5 结束语结束语流媒体技术广泛应用在多媒体新闻发布、网上演示、在线直播、网络广告、电子商务、视频点播、远程教育、实时视频会议等互联网的信息服务领域，互联网的发展决定了流媒体市场的广阔前景， 流媒体技术的应用将为网络信息交流带来革命性的变化，对人们的工作和生活产生深远的影响。多媒体数据库技术多媒体数据库是数据库技术与多媒体技术结合的产物。多媒体数据库不是对现有的数据进行界面上的包装，而是从多媒体数据与信息本身的特性出发，考虑将其引入到数据库中之后而带来的有关问题。多媒体数据库从本质上来说，要解决三个难题。第一是信息媒体的多样化

59、，不仅仅是数值数据和字符数据，要扩大到多媒体数据的存储、组织、使用和管理。第二要解决多媒体数据集成或表现集成，实现多媒体数据之间的交叉调用和融合，集成粒度越细，多媒体一体化表现才越强，应用的价值也才越大。第三是多媒体数据与人之间的交互性。没有交互性就没有多媒体，要改变传统数据库查询的被动性，能以多媒体方式主动表现。1、研究开发多媒体数据库要解决的关键技术问题：a 多媒体数据模型多媒体数据模型主要采用关系数据模型的扩充和采用面向对象的设计方法。 由于用传统的关系模型难以描述多媒体信息和定义对多媒体数据对象的操作， 目前在关系模型扩充方面除了引入抽象数据类型外，较多的采用语义模型的方法。关系模型主

60、要描述数据的结构，而语义模型则主要表达数据的语义，语义模型的层次高于关系模型，后者可以作为前者的基础。目前的研究表明，采用面向对象的方法来描述和建立多媒体数据模型是较好的方法，面向对象的主要概念包括对象、类、方法、消息、封装和继承等，可以方便地描述复杂的多媒体信息。b 数据的压缩和解压缩由于多媒体数据，如声音、图像及视频等数据量大，存贮和传输需要很大的空间和时间，因此必须考虑对数据进行压缩编码，压缩方法要考虑到复杂性，实现速度及压缩质量等问题。c 多媒体数据的存贮管理和存取方法目前常用的有分页管理、B+树 和 Hash 方法等。 在多媒体数据库中还要引入基于内容的检索方法、矢量空间模型信息索引

61、检索技术、超位检索技术及智能索引技术等。d 多媒体信息的再现及良好的用户界面在多媒体数据库中应提供多媒体宿主语言调用，还应提供对声音、图像、图形和动态视频的各种编辑和变换功能。e 分布式技术多媒体数据通信对网络带宽有较高的要求，需要相应的高速网络，此外还要解决数据集成、异构多媒体数据语言查询、调度和共享等问题。2、多媒体数据库研究动态（1997 年）本期专题:多媒体数据库随着多媒体技术的兴起,多媒体数据库应运而生。毫无疑问,这是比通常的数据库要复杂得多的技术。 国外从 80 年代中期开始对它进行研究,我国也有不少研究机构正在进行这方面的工作。 为了促使我国有自主版权的国产数据库软件尽快走上产业

62、化的道路,结合863/CIM和 MRP的应用,国家科委今年初实行数据库公开招标,优胜者将与 MRP捆绑,在全国厂矿企业中推广应用。华中理工大学达梦数据库与多媒体技术研究所研制的多媒体数据库 DM2 在此次招标中夺魁。随着信息社会的到来 ,信息处理的需求越来越高 ,许多复杂的应用对象 ,如CAD、CAM、GIS 等应用中涉及到大量的图形、图像、文字、声音、动画等多媒体数据类型,传统的数据库技术,如数据类型、数据模型、操作语言、存储结构、存取路径、检索机制以及网络和数据传递等都不能适应复杂应用对象的应用需求。这种需求促使了新技术的产生,这就是多媒体数据库。多媒体数据库是数据库技术与多媒体技术相结合

63、的产物。多媒体数据的特点传统的数据处理中所处理的数据类型主要是整型、实型、布尔型和字符型,而多媒体数据处理中的数据类型除了上述常规数据类型外,还要处理图形、图像、声音、文字及动画等复杂数据类型。多媒体数据与常规数据有许多差别,我们从以下几方面进行比较:1.数据量常规数据的数据量较小 ,而多媒体数据的数据量巨大 ,两者之间的差别可大到几千、几万甚至几十万倍。例如,一个 100 兆的硬盘可以存放一个中等规模的常规数据库,而同一空间只能存放 10 分钟的电视节目。2.数据长度常规数据的数据项一般是几个字节或几十个字节 ,因此,在组织存储时一般采用定长记录处理,使存取方便,存储结构简单清晰。 而多媒体

64、数据的数据量大小是可变的,且无法预先估计。例如,一个人的自传可小到几十个文字,也可大到几万个文字;CAD 中所用的图纸可简单到一个零件图 ,也可复杂到一部机器的设计图。这种数据不可能用定长来存储,因此,在组织数据存储时就比较麻烦,其结构和检索处理都与常规数据不一样。3.数据模型对于常规数据来说,可用定长记录来存储,因而可以构造成一张张的二维表,每表即一个关系,每行是一个元组,每列表示一属性,每个数据都是不可再分的原子数据,所以,数据结构简单明了。而多媒体数据对应的是一个复杂对象,这些复杂对象通常具有层次结构关系。4.数据定义及操作传统的关系数据库,如 Oracle、Sybase 等,处理的是规

65、范关系,即每个元组由定长的属性值组成,而每个属性值又是不可再分的原子数据 ,因而对这些规范关系可方便地定义并施行各种标准操作,如投影、选择、联接和各种集合运算,从而可为用户提供简明的数据视图以及简单方便而功能强大的 SQL 语言,因而受到用户的青睐。而多媒体数据无论是描述语言、数据操作语言或存储结构、存取路径等都不能适应传统的关系数据库。5.声音与视频同步6.数据传送多媒体数据,无论是声音媒体还是视频媒体,都要求连续传送或输出,否则将导致严重失真,大大影响效果,使用户无法接受。这就要求计算机的处理速度、I/O、内存、网络传送的带宽及软件算法等要比处理常规数据高一个档次。面对 CAD、CAM、G

66、IS 以及交通管理、城市规划、市政建设、办公自动化、房地产管理、旅游、测绘、地震、公安、消防等众多的应用领域所涉及到的图形、图像、文字、动画等多媒体数据,传统的数据库技术显得苍白无力,以至完全不能适应。因此,必须重新研制相应的多媒体数据库管理系统。二、多媒体数据库研究动态国外从 80 年代中期就已开始了对多媒体数据库的研究。人们发现,传统的数据库技术有一个根本的出发点,就是它企图用一个统一的模式、统一的框架来描述、组织、处理客观世界的所有对象,凡是满足这种模式和框架的对象就可接纳处理,否则就加以改造,改造不了的就排斥在外,而在改造的过程中又不可避免地丢掉了许多语义信息。但对多媒体数据类型就无法

67、处理,也无法改造。这种统一的标准框架将客观世界中的绝大多数对象都排斥在外。 处理这些复杂对象最科学的方法就是根据客观世界的本来面貌,分门别类地描述和处理客观世界的各种对象。这就是 80 年代初发展起来的面向对象技术。它以自然、直观、科学的思维模式去看待、描述、定义、处理现实世界 ,把世界看成是由对象组成的大系统 ,而对象包含了静态结构、动态行为和约束条件三大要素,通过引进封装、继承、对象、 消息超类子类等概念,科学地描述各种对象及其内在的结构和联系,从而使许多复杂甚至无法解决的问题都变得相对简单。 面向对象技术的发展也推动了数据库技术的发展,二者的结合促使了面向对象数据库的诞生。 研究表明,面

68、向对象数据库是解决多媒体数据较为科学的方法和工具,它可以方便灵活地处理图形、图像、声音、文字、动画等多媒体信息 ,尤其是具有层次结构的复杂的对象 ,如GIS。1.国外研究动态国外对多媒体数据库的研究分为两大类型。(1)面向对象数据库的研究研究方法有三种方法可以实现 OODB。扩充关系数据模型。关系 DB 已积累了相当成功的经验,并为工业界广泛接受。将成熟的关系 DB 与 OODB 方法结合起来,可减少研制工作量,缩短研制周期。 美国的 POSTGRES 系统即用此法研制。这种方法的弱点是仍不能支持一些面向对象的语义,而且由于保留了关系 DB 的存储结构而牺牲了一些 OODB 的特征,其性能、

69、效率极难有实质性提高。在 OO 语言中嵌入数据库功能而形成 OODB 。该方法的关键是如何在 OO 语言中增加持久性对象的存储管理。一般以 Smalltalk、C+为语言扩充 OODB。采用此方法研制的 OODB 有 Gestone、Orion、Ontos、O2 和 Exodus 等系统。使用此方法的困难在于视图、程序员界面标准化,且受面向对象语言的限制。开发全新的数据模型,从底层实现 OODB 系统。该方法首先建立一个包含 OODB核心概念的数据模型,设计相应的语言及相应的 OODBMS 核心。 其优点是系统结构清晰、效率高。VeranObject Technology 公司的 Euevsa

70、nt 系统是用此方法实现的。 此方法的缺点是难度大,一方面缺乏统一的数据模式及形式化理论,另一方面在查询优化、视图及数据库工具方面仍为空白。理论及形式化研究早期的面向对象数据库研究主要集中在建造复杂对象的模型方面。 在扩展关系代数理论、嵌套关系、复杂对象演算等方面的研究取得了相应的研究成果,为构造复杂对象模型建立了模式化的理论框架,为 OODB 的设计和理论研究打下了基础。OODB 的实验系统和商品化系统在OODB的理论和形式化研究的基础上,1986 年起,大量的研究工作侧重于实验型OODB 及复杂对象操作语言的设计。美国及欧洲的许多公司及大学研制了一些实验型的 OODB 的原型系统。下面是一

71、些典型的实验系统:惠普公司的 IRIS 系统;Seruio Logic 公司的 Gemstone 系统;Object Store Design 公司的 ObjectStore 系统;Onto Logic 公司的 Ontos 系统;MCC 公司的 Orion 系统;法国的 O2 系统;美国的 Postgres 系统。这些系统大都被开发成商品化的 OODB,并推向市场,在功能和性能方面显示了其强大的生命力。然而,迄今为止,OODB 的市场并不理想,远未被广大用户所接受。究其原因,一方面用户已十分熟悉关系数据库的各种使用方式,而对 OODB 仍知之甚少,这种习惯势力仍需持续一段时间 ;另一方面,OO

72、DB 本身仍存在一些未能解决的问题,归纳起来有如下几点:缺乏通用数据模型;缺乏理论基础;缺乏友好的用户界面与工具环境;缺乏有力的查询优化。(2)对关系数据库进行扩充对关系数据库进行简单扩充,使之具有最简单的多媒体功能,如 Oracle、Sybase等都扩充了长字段类型,可达到 2GB 空间,以存放各种多媒体数据,如声音、文字等,但这种扩充仅仅是将多媒体数据以字符形式存储 ,而并未解决多媒体信息的检索及处理。此外,这些系统还进行了支持多媒体功能的扩充。例如 Oracle7.0有文本和视频两个服务器及一个源程序编辑工具集 Media Object。文本服务器是一个可伸缩的文本数据库,采用了关系数据

73、库的索引,扩展了文本功能,如提取文本数据、搜索短语及独立单词、进行模糊查询等。视频服务器可以存储数字化的压缩视频、音频数据,并支持所有流行压缩格式的视频解压缩,提供 API,可与多媒体创作工具进行互操作。Media Object 用于创建和执行多媒体应用,是一个客户/服务器方式下运行的创作工具集。Sybase 开发了一个 Intermedia Architecture 的多媒体开发工具。Informix 引入了 BLOBS 数据类型,用户可把 2GB 的数据存储在 BLOB 域中。因此,我们可以这样来概括国际上 OODB的研究现状:OODB 的理论研究和实践活动十分活跃,是 90 年代乃至 2

74、000 年计算机领域中最具有生命力的热门研究课题。在理论研究方面,对于形式化描述和语言标准已取得重大进展;在实践方面,OODB也从原型走向产品。但就总体而言面向对象数据库仍在发展之中,理论研究仍未取得令人满意的结果,其产品也远未被广大用户所接受。 然而,没人怀疑它的强大的生命力和未来的前景,面向对象数据库仍是一个方兴未艾的研究方向。2.国内研究动态面对这种情况,我国的多媒体数据库到底走什么样的道路 ?我们不能等面向对象数据库完全成熟后再使用,何况上述的许多原型及产品化的 OODB 并不是个个都支持多媒体功能,即使支持,其支持程度也差别很大。因此,目前国内外对多媒体数据库的研究应用采取了三种途径

75、(1)在已有的关系 DB 上建立多媒体 MIS 及 GIS。 这种方法的最大问题是效率很低。(2)国外数据库管理系统的新版已扩充了一定的多媒体功能。但由于这些系统基本结构仍然是关系模型的 ,因此,利用它们开发的应用系统其多媒体功能十分有限。(3)将关系数据库与面向对象数据库的理论与技术相结合 ,一方面利用关系数据库已有的成熟技术,另一方面将面向对象数据库的部分技术扩展进去 ,使之具有面向对象数据库的一些基本功能。 华中理工大学达梦数据库与多媒体技术研究所研制的地图数据库管理系统 MDB 及多媒体数据库管理系统 DM2 就是采用层次-关系-OO 模型实现的,这比开发一个完全的 OODB 要经济而

76、快速得多。这种结构的 DBMS,其数据模型是混合模型。在界面上它是关系模型,从而一切关系模型的优点它都可继续利用,尤其是作为国际标准的数据库语言 SQL 将完全可以利用,这将为已经熟悉 SQL 的用户所倍加青睐。 其底层是层次的,可以存储、 检索、处理具有层次结构的多媒体应用对象,如 GIS、文献数据库、工程数据库、地图数据库等。在概念上也运用了 OODB 的一些概念,例如,在数据类型方面扩充了两类数据类型:(1)GIS 方面:地物、地名、坐标、比例尺等;(2)多媒体数据类型:声音、文字、图形、图像、视频、动画等。该系统采用了分布式 C/S 体系结构及多线索的进程调度策略,它区别于 Oracl

77、e、Sybase 等国外系统最大的功能特点有两个:(1)具有多媒体数据库的基本功能,包含定义、存储、检索、传送多媒体数据。(2)具有 GIS 功能,可对地图上的地物进行各种检索,包括空间检索、特写和漫游操作。三、多媒体数据库关键技术1.多媒体数据模型(1)面向对象的数据模型它是一个有向无环图。图中有一个根,是这棵树上其它类的超类。它可以有自己的属性、 方法及约束,并且有指针指向其所有直系子类。每一个子类各有其属性、方法和约束,并继承其父类所有的性质,每一个子类还可以有自己的子类。 父类子类是相对的,根没有父类,叶没有子类。(2)层次-关系数据模型我们研制的多媒体数据库管理系统所采用的数据模型就

78、是层次-关系数据模型。它具有层次-关系和 OO 模型的某些特点,但又不同于它们中的任一个,而是吸取了它们的优点。2.多媒体数据库语言(1)OO 模型的语言1989 年,美国 ANSI 数据库任务组 DBSSG 成立了面向对象数据库任务组 OODBTG,专门从事 ODB 的语言标准研究,1991 年 8 月完成了 OODBTG 的最终报告。该报告以 SQL 标准为基础,扩展了许多面向对象的概念,提出了对象数据管理参考模型和对象信息管理的标准化建议,并提出了 QL3 的规范。 其扩展主要在以下三方面:程序设计方面;类型扩展;查询语言扩展。(2)层次-关系模型语言在 SQL 上扩充了上层关系和下层关

79、系以及触发器的概念。3.多媒体数据的输入常规数据可以通过键盘、鼠标等方便地输入数据库,而多媒体数据库就不那么容易了。当然可以通过扫描仪、摄像机、录音机、数字化仪将数据输入计算机,但这一步仅仅是实现了数字化 ,并没有将各种对象区分开来 ,因而无法使各种数据分门别类地进入数据库,这就涉及到图像识别、语音识别、文字识别、地图识别等人工智能中的难题。国内外对于这类问题虽进行了大量的研究,也取得了相当的进展,但始终未取得突破性进展。 目前采用的是一些过渡性的半自动方法,但这种方法的效率比人工还是高多了。其中,印刷体文字识别、语音识别已基本解决,工程图纸的识别也已基本解决。而地图及其它图像识别仍是半自动方

80、式。这一问题不是多媒体数据库的核心技术,但与多媒体数据库密切相关,是外围技术。4.多媒体数据压缩这也是多媒体数据库的外围技术,在此不加论述。5.多媒体数据的存储技术这里包含两类问题,一是存储介质,二是存储组织。本文讨论的是第二个问题。多媒体数据量大,变长无法预估,因而不能用定长、 字段、记录块三级存储单元组织存储,这在存储结构上大大增加了复杂度。 为了维持 SQL 的操作,字段记录块必须以定长格式组织,为此,将存储结构分为两部分,一部分记录常规数据及多媒体数据的指针,另一部分是多媒体数据,仍以定长组织,但通过链指针实现动态可变长。6.多媒体数据的存储对常规数据的检索,最有效的索引是著名的 B+

81、树,可是 B+树是一维线性检索,而多媒体面对的是二维以上的 n 维空间检索,因此,B+树就失效了。 这里不存在一个能用的可适用不同媒体检索的索引机制,而须针对不同的媒体采用不同的索引机制。7.多媒体数据的传送技术在分布式数据库中,数据库与网络的关系非常密切,二者要互相配合,共同完成用户对于某一数据的检索或处理。但多媒体数据的主要问题是数据量太大,从而时延大大增加了,这对于静态文字、图片等问题不大,而对于连续的声音和视频,则会影响效果,不能令用户满意。解决这一问题的一条途径是增加网络带宽。另一条途径是改变多媒体信息传送的路径,现有的模式是音频和视频,通过声卡/视卡计算机网卡(发送)网卡(接受)计

82、算机声卡视卡播放/显示。如果将传送途径改为声卡/视卡网卡(发送)网卡(接受)声卡/视卡,则将大大提高传送速度。多媒体传送的第二个问题是声、 像同步问题。 通常的方法是以声音作为控制基准,当图像超过声音时就丢失一些帧,而当图像慢于声音时就重放已传的图像。这在Windows 中已经解决了。现有的商品化数据库产品如 Oracle、Sybase、Informix 等都在原有关系模型基础上扩展了局部的有限的多媒体处理功能,主要是存放多媒体信息的长字段数据类型,这种扩展只是把多媒体数据以字符的形式存储 ,并不能在其中进行检索处理。这就不能满足像 GIS 这样的应用要求,因为在 GIS 中需检索其中的地物和

83、地理信息,而长字段只能显示整幅地图。为了解决这一问题,我们在八五期间提出并研制了关系-层次-OO 混合数据模型的分布式多媒体数据库管理系统 DM2。DM2 的最大特点是将多媒体和 GIS 与常规数据进行了底层的紧密藉合,从而大大提高了效率,增强了功能。DM2 在研制中坚持了工程化、标准化。人员组织管理、系统实现、文档编写和系统测试都较科学、严密。目前已经用它建立了 16 个应用系统,包括邮电、公安、防洪、财务、人事、地质、文献检索、办公自动化、作战模拟、酒店管理等应用系统,并取得了明显的经济效益和社会效益。三、虚拟现实（三、虚拟现实（VRMLVRML 语言）语言）参考网站：1. CNVRMLhttp:/vrml.org/2. 吴宗仁虚拟空间http:/