多媒体技术基础
第八章 多媒体技术基础
多媒体技术就是把声、图、文、视频等媒体通过计算机集成在一起的技术。即通过计算机把文本、图形、图像、声音、动画和视频等多种媒体综合起来，使之建立起逻辑连接，并对它们进行采样量化、编码压缩、编辑修改、存储传输和重建显示等处理。
8.1  多媒体计算机技术
8.1.1多媒体技术
多媒体译自英文Multimedia一词。媒体在计算机领域中有两个含义，一个是指用来存储信息的实体，如软盘、硬盘、光盘等；另一个是指信息的载体，如文本、图形、图像、动画、音频、视频等媒体信息。根据国际电信联盟标准化部门（ITU-T）的建议，可将媒体分为感觉媒体、表示媒体、表现媒体、存储媒体和传输媒体5大类。
目前可以把媒体看成是先进的计算机技术与音频、视频、通信等技术融为一体而形成的一种新技术。
多媒体技术就是将文本、图形、图像、动画、音频、视频等多种媒体信息通过计算机进行数字化采集、获取、压缩或解压缩、编辑、存储等加工处理，使多种媒体信息建立逻辑连接，集成为一个系统并具有交互性。
从研究和发展的角度来看，多媒体技术具有以下特点。
（1） 多样性。多样性是指综合处理多种媒体信息，包括文本、图形、图像、动画、音频、视频等。
（2）集成性。集成性是指将不同的媒体信息有机地组合在一起，形成一个整体以及与这些媒体相关的设备集成。
（3）交互性。交互性是指用户可以介入到各种媒体加工、处理的过程中，从而使用户更有效地控制和应用各种媒体信息。
（4）实时性。实时性是指当多种媒体集成时，需要考虑时间特性、存取数据的速度、解压缩的速度以及最后播放速度的实时处理。
8.1.2多媒体关键技术
推动多媒体技术的实用化、产业化和商品化，先要研究多媒体的关键技术，其中主要包括数据压缩与解压缩、媒体同步、多媒体网络，超媒体等关键技术。这里简单介绍下视频与音频的数据压缩技术。
视频信号和音频信号数字化后数据量大得惊人，这是制约多媒体发展和应用的最大障碍。一幅中等分辨率640*480的真彩图像的数据量约占0.9MB的空间，如果存放在650MB的光盘中，以每秒30幅的速度播放，只能播放20几秒。双通道立体声的音频数字数据量为1.4MBps，一个什么是多媒体技术650MB的光盘只能存储7分多钟声音的音频数据，一部放映时间为2小时的电影或电视，其视频和音频的数据量有208800MB，这是现代存储设备根本无法解决的。因此必须采用数据压缩与编码技术。ISO制定的图像信息压缩技术主要有两种：静态图像信息压缩标准JPEG和活动图像信息压缩标准MPEG。
1.JPEG标准
联合图像专家小组（Joint Photographic Experts Group, JPEG）是由前国际电报电话咨询委员会（CCITT）和国际标准化协会（ISO）联合组成的一个图像专家小组。他们开发研制出连续调、多级灰度、静止图像的数字图像压缩编码方法JPEG算法，被确定为JPEG国
际标准，它是国际彩、灰度、静止图像的第一个国际标准。JPEG标准是一个适用范围广泛的通用标准。它不仅适于静图像的压缩，也适于电视图像序列的帧内图像的压缩。
2. MPEG标准
运动图像专家组（Moving Picture Expert Group, MPEG）的主要任务是制定各种动态图像及其伴音信号的数字压缩编码国际标准。
MPEG从1988年成立至今已颁布了4个国际标准，即MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4和MPEG-7。每个标准都有其特定的应用背景，如MPEG-1用于多媒体存储和VHS质量的广播电视，使得VCD取代了传统的录像带，MPEG-1标准的压缩比规定为50：1; MPEG-2用于常规数字电视和高清晰度电视，使人们逐渐迈进数字或高清晰度电视时代，同时高品质的DVD也已取代原有的VCD；MPEG-4用于无线窄带多媒体通信和可视电话，并将基于内容的检索与编码结合起来考虑；而MPEG-7用于建立多媒体数据库和相应的搜索引擎之间的接口。
8.1.3 流媒体技术
1.什么是流媒体
流媒体就是数字音频、数字视频在网络上传输的方式，目前主要有下载和流式传输两种方式。在下载方式中，用户必须等待媒体文件Internet上下载完成后，才能通过播放器欣赏节目；在流式传输方式中，在播放前并不下载整个文件，而是先在客户端的计算机上创造一个缓冲区，在播放媒体之前预先下载一段资料作为缓冲，当网络实际连线速度小于播放所耗用资料的速度时，播放程序就会取用这一小段缓冲区内的资料、同时再去下载新的资料到缓冲区中，避免播放的中断。这样流式媒体的数据流随时传送随时播放，只是在开始时有一些延迟。流媒体运用可变带宽技术，使人们在从28Kbit/s到1200kbit/的带宽环境下都可以在线欣赏到连续不断的高品质的音频、视频节目。
实现流媒体的关键技术就是流式传输技术，它融合了网络的传输条件、媒体文件的传输控制、媒体文件的编码压缩效率及客户端的解码等多种技术。流媒体技术涉及流媒体数据的采集、压缩、存储以及网络通信等多项技术。
2.实时流式传输和顺序流式传输
实现流式传输有两种基本方法——顺序流式传输和实时流式传输。
（1） 顺序流式传输
顺序流式传输是顺序下载，在下载文件的同时用户可观看在线媒体。用户只能观看自己下载的那部分，而不能跳到还未下载的部分。顺序流式传输不像实时流式传输在传输期间可以根据用户连接的速度做调整。由于标准的HTTP服务器可发送这种形式的文件，也不需要其他特殊协议，所以他经常被称作HTTP流式传输。
顺序流式传输比较适合高质量的短片段，不适合于较长的整个影音节目的传输，也不支持随机访问和现场直播。顺序流式文件放在标准HTTP或FTP服务器上，易于管理，基本上与防火墙无关。
（2） 实时流式传输
实时流式传输与顺序流式传输不同，实时流式传输需要专用媒体服务器，如QuickTime Streaming Server、Windows Media Server与RealServer。需要特殊的网络协议，如实时传输协议（Real-time Transport Protocol, RTP）、实时流式协议（Real-time Streaming Protocol, RTSP）或微软媒体服务（Microsoft Media Server, MMS）等。
实时流式传输总是实时传送，特别适合现场直播等影音节目，也支持随机访问，用户可快进或后退以观看前面或后面的内容。理论上，实时流式传输一经播放就不可停止，但实际上，可能发生周期性暂停。
实时流式传输的带宽必须匹配，也就是说发送和接收都支持同一带宽。这意味着在以低速度连接网络时，由于带宽不同，速率不同，图像质量会较差。而且网络拥挤，或出现问题时，视频质量会更差。
3.流媒体传输形式
流媒体有点播和广播两种基本传输形式。

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