网络多媒体技术(西电版)第1章-概论78页PPT

1第1章概论1.1网络多媒体技术的基本概念1.2多媒体通信1.3多媒体通信网络1.4网络多媒体技术的应用1.5本章小结思考练习题221世纪人类已经进入信息化社会，科学技术的飞速发展使信息社会发生着日新月异的变化，人类许多古老的梦想正在逐渐变为现实。网络多媒体技术正是现代科技的最新成就之一，它的开发与应用，使计算机一改过去单一的人—机界面，而是集声音、文字、图像于一体，使用户置身于多种媒体协同工作的环境中。网络多媒体技术打破了传统的单一媒体通信方式和单一电信业务的通信系统格局，是未来通信发展的方向之一，有着巨大的发展空间。网络多媒体技术的应用对人类的生产、工作及生活方式产生了巨大的影响，使人类进入到一个前所未有的新时代。本章主要介绍网络多媒体技术的基本概念、多媒体通信、多媒体通信网络以及网络多媒体技术的应用等内容。3网络多媒体技术作为一门综合技术，涉及许多概念。本节通过解释一些相关的重要概念，来使读者初步认识网络多媒体技术。1.1网络多媒体技术的基本概念41.1.1媒体媒体是指信息传递和存储的最基本的技术和手段，即信息的载体。媒体的英文是medium，复数是media。根据原CCITT(国际电报电话咨询委员会)的定义，媒体可划分为以下五大类。1.感觉媒体(PerceptionMedium)感觉媒体是指人类通过其感觉器官，如听觉、视觉、嗅觉、味觉和触觉器官等直接产生感觉(感知信息内容)的一类媒体，这类媒体包括声音、文字、图像、气味和冷、热等。52.表示媒体(RepresentationMedium)表示媒体是指用于数据交换的编码表示，这类媒体包括图像编码、文本编码、声音编码等。其目的是有效地加工、处理、存储和传输感觉媒体。63.显示媒体(PresentationMedium)显示媒体是指进行信息输入和输出的媒体。输入媒体包括键盘、鼠标、摄像头、话筒、扫描仪、触摸屏等，输出媒体包括显示器、打印机和扬声器等。74.存储媒体(StorageMedium)存储媒体是指进行信息存储的媒体。这类媒体包括硬盘、光盘、软盘、磁带、ROM、RAM等。85.传输媒体(TransmissionMedium)传输媒体是指承载信息并将信息进行传输的媒体。这类媒体包括双绞线、同轴电缆、光缆和无线链路等。91.1.2常见的媒体类型1.文本文本包含符号、符号的字体、符号的尺寸、符号的格式与色彩，以及在数据传送和操作管理中的符号编码等。目前，文本主要的国际标准和工业标准包括ISO646、ISO10646、T.101、ASCII以及GB2312等。102.图形图形是指从点、线、面到三维空间的黑白或彩色几何图。它一般由图形编辑器或程序产生，也常被称做计算机图形。计算机对图形文件进行存储时，实际上存储的是绘图指令和相关绘图参数。图形的优点是可以实现无级放大，不会失真，且占用的存储空间小；缺点是颜色不丰富，描述复杂图形比较困难。目前，图形编码主要的国际标准和工业标准包括T.101、T.150、ISO8632以及ISO7942等。113.图像图像是指由像素点阵组成的画面。它包括扫描静态图像和合成静态图像。扫描静态图像通过扫描仪、模/数转换装置或数字相机等捕捉；合成静态图像由计算机辅助创建或生成，即通过程序、屏幕截取等生成。图像文件存储的是像素点阵值，在文件格式中没有任何结构信息。图像编码主要的国际标准有JBIG、JPEG以及JPEG2000。124.视频与动画视频与动画利用人眼的视觉暂留特性，快速播放一连串静态图像(图形)，在人的视觉上产生平滑流畅的动态效果。关于视频与动画，主要有以下几个基本概念：·帧：是一个完整且独立的窗口视图，作为要播放的视图序列的一个组成部分。它可能占据整个屏幕，也可能只占据屏幕的一部分。·帧速率：每秒播放的帧数。13·视频：以位图形式存储，需要较大的存储容量，分为捕捉运动视频与合成运动视频。前者是通过普通摄像机与模/数转换装置、数字摄像机等捕捉的；后者是由计算机辅助创建，即通过程序、屏幕截取等生成的。·动画：是运动图形，它存储对象及其时空关系，因此带有语义信息，在播放时需要通过计算才能生成相应的视图。它通常是通过动画制作工具或程序生成的。运动图像的数据量很大，通常都要经过压缩才能进行传输或存储，其压缩标准种类繁多，目前主要包括H.261、H.263、H.264、MPEG系列标准等。145.声音声音指在听觉范围内的语音、音乐、噪声等音频信息。语音编码标准大部分由ITU-T提出，主要包括G.711、G.723、G.729等。151.1.3多媒体与多媒体技术1.多媒体多媒体是融合两种或者两种以上媒体元素的信息交流和传播媒体。多媒体元素指多媒体应用中可显示给用户的媒体组成，目前主要包含文本、图形、图像、声音、动画和视频图像等媒体元素。多媒体具有如下4个主要的特点：16(1)信息量巨大。信息量巨大表现在信息的存储量以及传输量上。例如，640×480像素、256色彩色照片的存储量为0.3MB；CD双声道的声音每秒的存储量为1.4MB；广播质量的数字视频码率约为216MB/s；高清晰电视数字视频码率在1.2Gb/s以上。(2)数据类型具有多样性与复合性。多媒体数据包括文本、图形、图像、声音和动画等，而且还具有不同的格式、色彩、质量等。媒体信息具有多样化和多维化，通常不局限于单一媒体元素，而是多种媒体元素的有机组合，从而能够更好地丰富和表现信息。17(3)数据类型间的区别较大。不同媒体间的存储量差别较大；不同媒体间的内容与格式不一，相应的内容管理、处理方法和解释方法也不同。(4)数据处理复杂。为了能够有效地对多媒体信息进行存储和在网络中进行传输，必须对多媒体信息进行有效处理。数据压缩和解压缩技术、语音识别、多媒体信息检索、虚拟现实等处理技术都是多媒体研究中的重要课题。182.多媒体技术在多媒体技术发展的这十几年间，人们一直试图通过一个准确的定义来描述多媒体技术。但由于多媒体技术是一种融合技术，其中的计算机、彩色电视和通信技术具有复杂性和多样性，由此融合起来而产生的多媒体技术，其覆盖面更宽，技术更复杂，很难一言以蔽之。结果是人们从各自的角度出发，根据各自的研究方向给出了不同的多媒体技术的定义。目前公认比较准确的概念是由Lippincott和Robinson于1990年2月在《Byte》杂志上发表的两篇文章中给出的“多媒体技术”的定义：19多媒体技术就是计算机交互式综合处理多媒体信息——文本、图形、图像和声音，使多种信息建立逻辑连接，集成为一个系统并具有交互性的技术。简而言之，多媒体技术就是计算机综合处理声、文、图等信息的技术，具有集成性、实时性和交互性的特点。多媒体技术最简单的表现形式就是多媒体计算机。多媒体计算机相对于普通计算机的一个根本不同点在于，在多媒体计算机中增加了对活动图像(包括伴音在内)的处理、存储和显示的能力，其硬件配以声卡、视频采集卡等。其主要特征体现在它能够有效地对电视图像数据进行实时的压缩和解压缩，并能使在时间上有相关性的多种媒体保持同步。20通常将数字化的活动图像信息存储在数据库中，但当数据库与用户多媒体计算机分开时，用户就需要通过通信网络调用远处数据库中的图像信号和伴音信号，这样，多媒体技术便延伸至通信领域，多媒体通信技术应运而生。211.1.4超文本与超媒体技术1.超文本1965年，TedNelson提出了“超文本”这个术语，而且开始在计算机上实现这个想法。超文本是一种按信息之间的关系非线性地存储、组织、管理和浏览信息的计算机技术。超文本技术与传统计算机技术的区别在于，它不仅注重所要管理的信息，更注重信息间关系的建立和表示。超文本为计算机与人的交流提供了一种新的、更符合人的习惯的方式。超文本的结构形式非常类似于人类的联想记忆结构。人类大脑的记忆结构是一种网状结构，且不同概念之间以联想的方式连接起来。22虽然我们对具体的客观对象有相同的概念，但由于每个人有不同的教育背景和文化基础，在不同的时间地点环境下，产生联想的结果是千差万别的，这种联想的方式表明了信息在大脑中的结构形式是互联的网状结构且具有动态特性。比如，人们从“太阳”可以联想到月亮、宇宙、草原、大海、森林等。对于这种互联的网状结构，用一般的文本管理方法是无法进行管理的，需要采用一种比文本更高级的信息管理技术，这就是超文本技术。超文本技术充分利用了计算机技术和网络技术，使信息之间的联系范围扩展到网络世界的众多媒体，涉及海量的信息且传输速度极高。23构成超文本的节点和链可以动态地改变，各个节点中的信息可以进行更新，还可以在超文本结构中加入新的节点和链，形成新的关系和新的组织结构。图1-1为一完整的小型超文本结构。由图中可以看出，超文本结构是由若干内部互联的文本信息块(或其他信息)组成的，这些信息块可以是计算机的若干屏、若干窗口、文件信息或更小的信息单元。这样的信息单元就是超文本结构的一个节点。每个节点不论大小，都会有若干指向其他节点或由其他节点指向该节点的指针，这些指针被称为链。24链的数量通常事先不固定。超文本中的链通常连接的是节点中有关联的某个词或词组而不是整个节点。当用户用鼠标点击该词或词组时就会激活这条链，从而迁移到目的节点。25上面的超文本结构也被称为Web，此超文本结构是由一些节点和链组成的一个信息网络。若读者从A文本开始阅读，其阅读的路径不是单一的，共有三条路径可供选择：到B、到E、到F。从其他文本进行阅读的顺序也不是单一的。上面的例子说明，在超文本结构中，任意两个节点间有多条不同的路径，读者可以按照自己的需要来选择最终的阅读路径。这就要求超文本的制作者要事先为读者建立一系列可供选择的路径，而不能只建立单一的路径。读者在这样的信息网络中浏览，不仅强调浏览，更为重要的是可以主动地来选择阅读的顺序。26图1-1小型超文本结构27世界上第一个实用的超文本系统是美国布朗大学在1967年为研究及教学而开发的“超文本编辑系统(HypertextEditingSystem)”。从1985年以后，超文本在实用化方面取得了很大进步，开始广泛地应用到各种信息系统。例如：1985年JanetWalker研制出了“符号文献检测器(SyMBolicsDocumentExaminer)”；1985年布朗大学推出了Intermedia系统，在Macintosh上运行；1986年OWL(办公工作站有限公司)引入Guide，这是第一个广泛应用的超文本；1987年Xerox公司推出了Notecards，它有一个良好的浏览工具，含有一个层次系统和组织复杂的Notecard网络，还提供了用于网络的组织以及用于显示和管理的一组工具；281987年美国苹果公司在Macintosh微机上推出了HyperCard软件，这是一个十分形象的集图、文、声为一体的超文本系统；1991年美国Asymetrix公司推出ToolBook系统；1990年位于日内瓦的欧洲量子物理实验室CERN的物理学家和工程师为了与其他协作机构探讨最新学术研究成果而建立的运行于Internet网络的(Web)系统开始流行，成为当前最重要的网络多媒体信息管理系统，全面影响着人类的生活与工作方式。29与此同时，超文本的学术理论研究也日益受到重视。1987年ACM超文本专题讨论会(Hypertext’87Workshop)在北卡罗来纳大学召开；1989年第一次超文本公开会议在英国约克郡召开；1990年第一届欧洲超文本会议(ECOH)在法国Inria召开。这些活动都成了系列性会议而被延续下来，这标志着超文本技术的进一步成熟。同时，ISO等国际组织也制定了超文本方面的标准，推动其商业化的快速发展，并得到越来越广泛的应用。302.超媒体超文本是一种以节点为单位的信息管理技术，节点可以是信息块、某一字符文本集合、信息空间中的某个区域。节点的大小不固定，节点之间用链进行连接，形成网状结构，完成信息的组织，形成非线性文本结构。随着计算机技术和多媒体技术的不断发展，节点中的数据已经不仅仅限于早期超文本的文本形式了，节点可以是图形、图像、动画