1、,多媒体技术与应用,中南大学信息科学与工程学院,王晓丽,多媒体技术 第1讲,2,理解多媒体技术基本原理和基本特征，掌握多媒体信息处理和应用基本知识和技术。多媒体技术的发展历史、现状及方向,文本、声音、MIDI、图像、视频、动画等多媒体素材特点与处理技术,媒体素材技术标准和文件，多媒体数据压缩技术、多媒体计算机的硬件结构，多媒体软件开发技术与方法。 讲授 28学时实验 20学时笔试(开卷)成绩(60%)+实验成绩(30%)+平时成绩(10%),教学目的,教学内容,课时安排,考试成绩,多媒体技术 第1讲,3,第一章 多媒体技术概论,第二章 媒体及媒体技术,第三章 多媒体数据处理与数据压缩,第四章
2、多媒体硬件环境,第五章 多媒体软件技术,第六章 多媒体应用系统,多媒体技术 第1讲,4,实验安排,实验1 图像采集与编辑 4个课时,实验4 波形音频和数字视频播放器制作 6个课时,实验2 动画制作 4个课时,实验3视频制作和编辑 4个课时,实验5 多媒体演示文稿制作 2个课时,多媒体技术 第1讲,5,参考教材1,多媒体技术与应用 21世纪高等学校计算机规划教材,钟玉琢,2010-10 第一版 人民邮电出版社,多媒体技术 第1讲,6,参考教材2,多媒体技术与应用,向 华,2010-04 清华大学出版社,多媒体技术 第1讲,7,参考教材3,多媒体技术基础林福宗 编著清华大学出版社,多媒体技术 第1
3、讲,8,参考教材4,多媒体计算机 技术基础及应用钟玉琢，蔡莲红等 高等教育出版社,多媒体技术 第1讲,9,参考教材5,多媒体技术 第1讲,10,参考教材6,多媒体技术 第1讲,11,参考教材7,蔡安妮等 电子工业出版社,张晓燕等 北京邮电大学出版社,多媒体技术 第1讲,12,英文经典参考教材8,多媒体技术 第1讲,13,第一章 多媒体技术概论,多媒体技术 第1讲,14,A,理解多媒体、多媒体技术的概念,B,了解多媒体的关键特性以及这些特性之间的关系,C,了解多媒体的关键技术、主要应用领域和发展方向,学习目标,多媒体技术 第1讲,15,1.1 多媒体的基本概念,1.2 多媒体技术的产生、应用与发
4、展,1.3 多媒体的关键技术,目 录,多媒体技术 第1讲,16,1.1 多媒体的基本概念,1.1.1 多媒体定义,1.1.2 多媒体技术及其特性,多媒体技术 第1讲,17,何谓多媒体呢？,1976年， “Multiple Media”（medium的复数）,80年代，合成 “Multi-media”,“Multimedia”,多媒体技术 第1讲,18,媒介： 传递信息的 载体，如数 字、文字、 声音、图形 和图像等。,媒质： 存储信息的 实体，如磁 盘、光盘、 磁带、半导 体存储器等。,媒质和媒介,媒体（medium）在计算机领域有两种含义：,1.1.1 多媒体的定义,多媒体技术 第1讲,19
5、,根据ITU-T建议的定义，“媒体”可分为以下五种类型：,感觉媒体,表示媒体,显示媒体,存储媒体,传输媒体,多媒体技术 第1讲,20,感觉媒体：指用户接触信息的感觉形式如视觉、听觉、触觉等。 表示媒体：指信息的表示形式，如,、声响,、音乐等,图：图像、图形等,像：动画、视频等,文：文字、符号、数值等 其他：动作媒体、触觉媒体等,声：语音,多媒体技术 第1讲,21,显示媒体,表现和获取信息的物理设备。如输入、输出设施，键盘鼠标、显示器、打印机等。,用于传输数据的物理设备，如电话线、电缆光纤等。,用于存储数据的物理设备，如纸张、磁带、磁盘、光盘等。,传输媒体,存储媒体,多媒体技术 第1讲,22,多
6、媒体的内涵 表示媒体的多样化一个技术领域一个技术时代,多种媒体的综合,研究如何对多种信息进行综合处理的技术,引起了诸多信息技术的集成与融合的革命，与Internet一起成为推动信息化社会发展的重要动力。,多媒体技术 第1讲,23,多媒体技术的定义：以数字化为基础，能够对多种媒体信息进行采集、编码、存储、传输、处理和表现，综合处理多种媒体信息并使之建立起有机的逻辑联系，集成为一个系统并能具有良好交互性的技术。,1.1.2 多媒体技术及其特性,多媒体计算机技术的三个主要特性,信息载体的多样性,交互性,集成性,多媒体技术 第1讲,24,信息载体的多样性是相对于计算机 而言的，即指信息媒体的多样性。,
7、信息载体的多样性,多媒体就是要把计算机处理的信息多样化或多维化，从而改变计算机信息处理的单一模式，使人们能交互的处理多种信息。,多媒体技术 第1讲,25,交 互 性,多媒体的交互性是指用户可以与 计算机的多种信息媒体进行交互操作 从而为用户提供更加有效地控制和使用信息的手段。,交互可增加对信息的注意力和理解力，延长信息保留时间。交互改变了使用信息的方式,人们可自由地选择关心的内容,获取相关的信息,并对信息进行控制获得奇特的效果。,多媒体技术 第1讲,26,多媒体交互应用的三个阶段,初级阶段中级阶段高级阶段,从数据库中检录出某人的照片、声音及文字材料,用户不仅介入到提取信息，且可编排插入内容以及
8、修改结果等,虚拟现实（Virtual Reality）,多媒体技术 第1讲,27,集成性是指以计算机为中心综合处 理多种信息媒体，它包括信息媒体的集 成和处理这些媒体的设备的集成。,信息媒体的集成包括信息的多通道 统一获取、多媒体信息的统一组织和存 储、多媒体信息表现合成等方面。,多媒体设备的集成包括硬件和软件 两个方面。,集 成 性,多媒体技术 第1讲,28,存储集成化,表示集成化,捕获集成化,网络集成化,单一网络,集成化特性,1+12,多媒体技术 第1讲,29,1.2 多媒体技术的应用与发展,1.2.2 多媒体技术的应用,1.2.1 多媒体技术的产生,1.2.3 多媒体技术的发展方向,印刷
9、术 电报、电话、无线电和电视计算机多媒体,多媒体技术 第1讲,30,历史上信息处理技术的四次革命性飞跃:,信息处理技术的发展,1.2.1 多媒体技术的产生,多媒体技术 第1讲,31,多媒体技术的产生,计算机,计算机,大众传播,大众传播,通 信,文字文字 ,0.1.0.1,通 信,多 媒 体 信 息 系 统,源于三个技术领域的相互融合，相互促进； 是信息技术与应用发展的必然。,多媒体技术 第1讲,32,多媒体热潮的兴起,多媒体热潮的兴起 DVI，HyperCard（早期代表产品） 九十年代一批产品出现 MPEG(VCD)，MPC，VOD 连续召开多媒体国际学术研讨会 MM93，MM94，MM95
10、 “叫好不叫座” 94年开始进入低潮期,概念教育阶段 存在问题：未形成产业群,多媒体技术 第1讲,33,多媒体的第二次高潮,一批设备普及 CD-ROM，USB 一批产品出现 VCD，VR，会议系统 一批产业出现 美国旧金山附近的“Multimedia Gorge” 向新加坡、台湾等地辐射 产业化前景极好 用途范围极为广泛,一个新的技术时代的到来！,多媒体技术 第1讲,34,1.2.2 多媒体技术的应用,就目前而言，多媒体技术已在商业 教育培训、电视会议、声像演示等方面 得到了充分应用。,在教育与培训方面的应用,在通信方面的应用,在其他方面的应用,多媒体技术 第1讲,35,在教育与培训方面的应用
11、,多媒体技术使教材不仅有文字、静 态图像,还具有动态图像和语音等。使教 育的表现形式多样化，可以进行交互式 远程教学。利用多媒体计算机的文本、图形、 视频、音频和其交互式的特点,可以编制 出计算机辅助教学 CAI( Computer Assisted Instruction )软件，即课件。,多媒体技术 第1讲,36,在通信方面的应用,多媒体技术在通信方面的应用主要有：可视电话视频会议信息点播（Information Demand）计算机协同工作 CSCW（Computer Supported Cooperative Work）,多媒体技术 第1讲,37,信息点播有桌上多媒体通信系统和 交互电
12、视ITV。计算机协同工作CSCW是指在计算机 支持的环境中，一个群体协同工作以完 成一项共同的任务。,计算机的交互性，通信的分布性和 多媒体的现实性相结合，将构成继电报 电话、传真之后的第四代通信手段。,多媒体技术 第1讲,38,在其他方面的应用,多媒体技术给出版业带来了巨大的 影响，其中近年来出现的电子图书和电 子报刊就是应用多媒体技术的产物。,利用多媒体技术可为各类咨询提供 服务，如旅游、邮电、交通、商业、金 融、宾馆等。,多媒体技术还将改变未来的家庭生 活，多媒体技术在家庭中的应用将使人 们在家中上班成为现实。,多媒体技术 第1讲,39,1.2.3 多媒体技术的发展方向,目前，多媒体技术
13、主要从以下几方向发展：,多媒体通信网络环境的研究和建立 将使多媒体从单机单点向分布、协同多 媒体环境发展，在世界范围内建立一个 可全球自由交互的通信网。对该网络及其设备的研究和网上分 布应用与信息服务研究将是热点。,1,多媒体技术 第1讲,40,多媒体技术 第1讲,41,多媒体技术 第1讲,42,多媒体未来发展的六个方向： 1).高分辨化，提高显示质量； 2).高速度化，缩短处理时间； 3).简单化，便于操作； 4).高维化，三维、四维或更高维； 5).智能化，提高信息识别能力； 6).标准化，便于信息交换和资源共享。,多媒体技术 第1讲,43,全国多媒体技术学术会议（每年一届）ACM Mul
14、timedia （美国计算机协会，每年一届）英国计算机学会BCS-British Computer SocietyIEEE等组织也定期召开有关多媒体技术国际会议,多媒体学术会议,多媒体技术 第1讲,44,.3 多媒体的关键技术,1.3.1 视频音频数据压缩/解压缩技术,1.3.2 多媒体专用芯片技术,1.3.3 大容量信息存储技术,1.3.4 多媒体输入与输出技术,1.3.5 多媒体软件技术,1.3.6 多媒体通信技术,1.3.7 虚拟现实技术,多媒体技术 第1讲,45,1.3.1 视频音频数据压缩/解压缩技术,研制MPC（Multimedia Personal Computer）需要解决的关
15、键问题之一 是要使计算机能适时地综合处理声、文 图信息。选用合适的数据压缩技术，有可能 将字符数据量压缩到原来的1/2左右，语 音数据量压缩到原来的1/2-1/10，图像 数据量压缩到原来的1/2-1/60。如今已有压缩编码/解压缩编码的 国际标准JPEG 和MPEG 。,多媒体技术 第1讲,46,多媒体数据压缩编码和解码技术,以一幅彩色静态图像（RGB）为例：,过去计算机企图综合处理声、文、图，但是不可以的原因在于：文件量过大,多媒体技术 第1讲,47,150 Mbps,多媒体技术 第1讲,48,过去计算机的总线为ISAISA总线的传输速率为150KB/s，变成bit为15081.2Mbps
16、把150Mbps的视频流经过传输率为150KB/s的ISA总线送到计算机的硬盘里几乎是不可能的。 差不多要压缩200倍,压缩方法： 帧内压缩 帧间压缩,多媒体技术 第1讲,49,帧内压缩颜色相同的块,多媒体技术 第1讲,50,帧间压缩不变化的只传送一次，传送一个运动矢量,多媒体技术 第1讲,51,1.3.2 多媒体专用芯片技术,专用芯片是多媒体计算机硬件体系 结构的关键。为了实现音频、视频信号 的快速压缩、解压缩和播放处理，需要 大量的快速计算，只有采用专用芯片， 才能取得满意的效果。多媒体计算机专用芯片可归纳为两 种类型：一种是固定功能的芯片；另一 种是可编程的数字信号处理器（DSP） 芯片
17、。,多媒体技术 第1讲,52,1.采用国际标准的设计原则ISO (The International organization for Standardization)JPEG，连续色调静态图像的数字压缩和编码MPEG-1，数字压缩媒体运动图像及其伴音的编码MPEG-2，带有伴音的运动图像的通用编码H.320，窄带ISDN7可视电话系统和终端设备（ITU）H.324，低位率多媒体通讯终端(ITU)2.多媒体和通信功能的单独解决变成集中解决微码引擎，微码编程; TI公司的TMS320 Mwave DSP3.体系结构设计和算法相结合 数字信号处理，数组向量运算 快速灵活的算术运算能力；扩展的动态范
18、围；多操作的同周期提取；硬件的循环缓冲；多个二维查找表；无额外开销的循环和分支控制。4.把多媒体和通信技术做到芯片中,集成的设计原则,多媒体技术 第1讲,53,1.3.3 大容量信息存储技术,利用数据压缩技术，在一张CD-ROM 光盘上能够存取70多分钟全运动的视频 图像或者十几个小时的语言信息或数千 幅静止图像。在CD-ROM 基础上，还开发了 CD-I 和CD-V、可录式光盘CD-R、高画质、高 音质的光盘DVD以及PHOTO CD 等。,多媒体技术 第1讲,54,1.3.4 多媒体输入与输出技术,多媒体输入/输出技术包括媒体变换 技术、媒体识别技术、媒体理解技术和 综合技术。,媒体变换技
19、术是指改变媒体的表现 形式。如当前广泛使用的视频卡、音频 卡（声卡）都属媒体变换设备。,媒体识别技术是对信息进行一对一 的映像过程。例如，语音识别技术和触 摸屏技术等。,多媒体技术 第1讲,55,媒体理解技术是对信息进行更进 一步的分析处理和理解信息内容。如 自然语言理解、图像理解、模式识别 等技术。,媒体综合技术是把低维信息表示 映像成高维的模式空间的过程。例如 语音合成器就可以把语音的内部表示 综合为声音输出。,多媒体技术 第1讲,56,1.3.5 多媒体软件技术,多媒体软件技术主要包括以下六个 方面的内容：,多媒体技术 第1讲,57,多媒体软件层次划分,多媒体硬件,多媒体应用,多媒体驱动
20、程序,多媒体操作系统,多媒体工具软件（准备、创作、使用、维护）,多媒体应用软件 （数据库、超媒体）,多媒体应用系统 （会议系统、VOD）,用户,用户,用户,多媒体软件系统层次,多媒体技术 第1讲,58,多媒体操作系统,多媒体操作系统是多媒体软件的 核心。它负责多媒体环境下多任务的 调度、保证音频、视频同步控制以及 信息处理的实时性，提供多媒体信息 的各种基本操作和管理；具有对设备 的相对独立性与可扩展性。,Windows、OS/2 和Macintosh 操 作系统都提供了对多媒体的支持。,多媒体技术 第1讲,59,多媒体素材采集与制作技术,素材的采集与制作主要包括采集并 编辑多种媒体数据。如声
21、音信号的录制 编辑和播放；图像扫描及预处理；全动 态视频采集及编辑；动画生成编辑；音 /视频信号的混合和同步等。,多媒体技术 第1讲,60,OCR技术(0ptica1 Character Recognition）,文本编辑与录入软件,SYMBRIOSIS MEANS “living together”. It describes a close association between members of two different species, from whitch both way benefit.,多媒体技术 第1讲,61,多媒体技术教程第五章第二节多媒体素材制作软件。,语音识别,
22、多媒体技术 第1讲,62,图像获取,图像获取 扫描仪 数码相机 数码摄像机 截取视频帧,多媒体技术 第1讲,63,图像获取,抓屏,多媒体技术 第1讲,64,多媒体编辑与创作工具,多媒体编辑创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系统的工具。,高档的创作工具用于影视系统的动画制作及特技效果，中档的用于培训、教育和娱乐节目制作，低档的用于商业简介、家庭学习材料的编辑。,Photoshop、CorelDRAWAdobe Premiere（视频处理软件）Director、Animator Stud
23、io（二维动画）3D Studio MAX(三维动画)Wavedit，Creative WaveStudio(WAV文件的处理)MIDI Ochestrator (MIDI文件的处理),多媒体技术 第1讲,65,多媒体数据库技术,多媒体信息是结构型的，致使传统的关系数据库已不适用于多媒体的信息管理。,需要从下面四个方面研究数据库:多媒体数据模型媒体数据压缩和解压缩的模式多媒体数据管理及存取方法用户界面,多媒体带来的问题：数据量大，且媒体之间量的差异也极大，从而影响数据 库的组织和存储方法。媒体种类的增多增加了数据处理的困难。数据库的多解查询。用户接口的支持。.,多媒体技术 第1讲,66,超文本
24、/超媒体技术,超文本是一种新颖的文本信息管理技术，它提供的方法是建立各种媒体信息之间的网状链接结构，这种结构由节点组成。对超文本进行管理使用的系统称为超文本系统。也即浏览器，或称为导航图。,若超文本中的节点的数据不仅可以是文本，还可以是图像、动画、音频、视频，则称为超媒体。,文本最显著的特点是它在信息组织上是线性的和顺序的；超文本结构采用一种非线性的网状结构组织块状信息,没有固定的顺序；,多媒体技术 第1讲,67,多媒体应用开发技术,多媒体应用的开发会使一些采用不 同问题解决方法的人集中到一起，包括 计算机开发人员、音乐创作人员，图像 艺术家等，他们的工作方法以及思考问 题的方法都将是完全不同
25、的。对于项目管理者来说，研究和推出 一个多媒体应用开发方法学将是极为重 要的。,多媒体技术 第1讲,68,1.3.6 多媒体通信技术,多媒体通信技术包含语音压缩、图像压缩及多媒体的混合传输技术。,宽带综合业务数字网（B-ISDN）是解决多媒体数据的传输问题的一个比较完整的方法，其中ATM（异步传送模式）是近年来在研究和开发上的一个重要成果。,多媒体数据流的基本特征：比特率可变性（恒定、可变）时间依赖性信道对称性,多媒体通信的性能要求：吞吐量需求可靠性需求延迟需求多点通信需求同步需求,多媒体技术 第1讲,69,1.3.7 虚拟现实技术,虚拟现实的定义可归纳为：利用计算机技术生成的一个逼真的视觉、
26、听觉、触觉及嗅觉等的感觉世界，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。,虚拟现实技术是在众多相关技术上发展起来的一个高度集成的技术，是计算机软硬件技术、传感技术、机器人技术、人工智能及心理学等飞速发展的结晶。应用在：,军事 影视、娱乐、游戏 建筑设计 ,多媒体技术 第1讲,70,本章小结,本章对多媒体和多媒体技术的定义 及特点、多媒体计算机要解决的关键技 术以及多媒体技术的应用和发展、媒体 信息的计算机表示等问题作了较详细的 讨论。,多媒体计算机技术是综合处理声、 文、图、音频、视频等信息的技术，多 媒体计算机具有信息载体的多样性、集 成性和交互性的特点。,多媒体技术 第1讲,71,多媒体的关键技术包括多媒体计算机系统要解决的关键技术（如媒体数据的压缩编码和解码技术、专用芯片技术、多媒体数据的输入/输出技术）和多媒体应用设计中的关键技术两个方面。,多媒体技术 第1讲,72,多媒体的应用丰富多彩，不仅涉及到计算机的各应用领域，也涉及到教育培训、电子出版、通信、文化娱乐等领域或行业。,多媒体计算机技术将朝着高分辨率化、高速度化、简单化、标准化和智能化方向发展。,多媒体技术 第1讲,73,本章结束 谢谢,
