多媒体技术的发展与应用

多 媒 体 技 术 是 当 今 信 息 技 术 领 域 发 展 最 快 、 最 活 跃 的 技 术 ， 是 新 一 代 电 子 技 术 发 展 和 竞 争 的 焦 点 。 多 媒 体 技 术 融 计 算 机 、 声 音 、 文 本 、 图 像 、 动 画 、 视 频 和 通 信 等 多 种 功 能 于 一 体 ， 借 助 日 益 普 及 的 高 速 信 息 网 ， 可 实 现 计 算 机 的 全 球 联 网 和 信 息 资 源 共 享 ， 因 此 被 广 泛 应 用 在 咨 询 服 务 、 图 书 、 教 育 、 通 信 、 军 事 、 金 融 、 医 疗 等 诸 多 行 业 ， 并 正 潜 移 默 化 地 改 变 着 我 们 生 活 的 面 貌 。 　　　　1 多 媒 体 技 术 涉 及 的 内 容 　　多 媒 体 技 术 是 使 用 计 算 机 交 互 式 综 合 技 术 和 数 字 通 信 网 络 技 术 处 理 多 种 表 示 媒 体 — — 文 本 、 图 形 、 图 像 、 视 频 和 声 音 ， 使 多 种 信 息 建 立 逻 辑 连 接 ， 集 成 为 一 个 交 互 式 系 统 。 　　它 主 要 涉 及 如 下 几 个 部 分 ： 　　1． 1 多 媒 体 数 据 压 缩 ， 图 像 处 理 ： 它 包 括 HCI与 交 互 介 面 设 计 、 多 模 态 转 换 、 压 缩 与 编 码 和 虚 拟 现 实 等 。 　　1.2 音 频 信 息 处 理 ： 它 包 括 音 乐 合 成 、 特 定 人 与 非 特 定 人 的 语 音 识 别 、 文 字 — — 语 音 的 相 互 转 换 等 。 　　1.3 多 媒 体 数 据 库 和 基 于 内 容 检 索 ： 它 包 括 多 媒 体 数 据 库 和 基 于 多 媒 体 数 据 库 的 检 索 等 。 　　1.4 多 媒 体 著 作 工 具 ： 它 包 括 多 媒 体 同 步 、 超 媒 体 和 超 文 本 等 。 　　1.5 多 媒 体 通 信 与 分 布 式 多 媒 体 ： 它 包 括 CSCW、 会 议 系 统 、 VOD和 系 统 设 计 等 。 　　1.6 多 媒 体 应 用 ： CAI与 远 程 教 学 、 GIS与 数 字 地 球 、 多 媒 体 远 程 监 控 等 。 2多 媒 体 技 术 的 应 用 现 状 　　多 媒 体 技 术 的 开 发 和 应 用 ， 使 人 类 社 会 工 作 和 生 活 的 方 方 面 面 都 沐 浴 着 它 所 带 来 的 阳 光 ， 新 技 术 所 带 来 的 新 感 觉 、 新 体 验 是 以 往 任 何 时 候 都 无 法 想 象 的 。 　　2.1 多 媒 体 数 据 压 缩 ， 图 像 处 理 的 应 用 　　多 媒 体 计 算 机 技 术 是 面 向 三 维 图 形 、 环 绕 立 体 声 和 彩 色 全 屏 幕 运 动 画 面 的 处 理 技 术 。 而 数 字 计 算 机 面 临 的 是 数 值 、 文 字 、 语 言 、 音 乐 、 图 形 、 动 画 、 图 像 、 视 频 等 多 种 媒 体 的 问 题 ， 它 承 载 着 由 模 拟 量 转 化 成 数 字 量 信 息 的 吞 吐 、 存 储 和 传 输 。 数 字 化 了 的 视 频 和 音 频 信 号 的 数 量 之 大 是 非 常 惊 人 的 ， 它 给 存 储 器 的 存 储 容 量 、 通 信 干 线 的 信 道 传 输 率 以 及 计 算 机 的 速 度 都 增 加 了 极 大 的 压 力 ， 解 决 这 一 问 题 ， 单 纯 用 扩 大 存 储 器 容 量 、 增 加 通 信 干 线 的 传 输 率 的 办 法 是 不 现 实 的 。 　　数 据 压 缩 技 术 为 图 像 、 视 频 和 音 频 信 号 的 压 缩 ， 文 件 存 储 和 分 布 式 利 用 ， 提 高 通 信 干 线 的 传 输 效 率 等 应 用 提 供 了 一 个 行 之 有 效 的 方 法 ， 同 时 使 计 算 机 实 时 处 理 音 频 、 视 频 信 息 ， 以 保 证 播 放 出 高 质 量 的 视 频 、 音 频 节 目 成 为 可 能 。 　　国 际 标 准 化 协 会 ， 国 际 电 子 学 委 员 会 ， 国 际 电 信 协 会 等 国 际 组 织 ， 于 二 十 世 纪 90年 代 领 导 制 定 了 三 个 重 要 的 有 关 视 频 图 像 压 缩 编 码 的 国 际 标 准 ， JPEG标 准 ； H． 261标 准 ； MPEG标 准 。 　　2.1.1 JPEG 　　它 是 国 际 上 彩 色 、 灰 度 、 静 止 图 像 的 第 一 个 国 际 标 准 ， 它 不 仅 适 于 静 态 图 像 的 压 缩 ， 电 视 图 像 序 列 的 帧 内 图 像 的 压 缩 编 码 ， 也 常 采 用 JPEG压 缩 标 准 。　　2.1.2 H． 261 　　它 是 视 频 图 像 压 缩 编 码 国 际 标 准 ， 主 要 用 于 视 频 电 话 和 电 视 会 议 ， 可 以 以 较 好 的 质 量 来 传 输 更 复 杂 的 图 像 。 　　2.1.3 MPEG 　　MPEG视 频 压 缩 技 术 是 针 对 运 动 图 像 的 数 据 压 缩 技 术 。 目 前 又 分 为 MPEG－ I、 MPEG－ Ⅱ 、 MPEG－ IV、 MPEG－ 7和 MPEG－ 21。 　　MPEG－ I最 初 用 于 数 字 存 储 上 活 动 图 像 及 伴 音 的 编 码 ， 数 码 率 为 1． 5Mbit／ s， 图 像 采 用 SIF格 式 ， 两 路 立 体 声 伴 音 的 质 量 接 近 CD音 质 ， 到 现 在 ， MPEG－ I压 缩 技 术 的 应 用 已 经 相 当 成 熟 ， 广 泛 地 应 用 在 VCD制 作 ， 图 像 监 控 领 域 。 　　MPEG－ Ⅱ 是 MPEG－ I的 扩 充 、 丰 富 和 完 善 。 MPEG－ II的 视 频 数 据 速 率 为 4— 5Mit／ S， 能 提 供 720× 480(NTSC)或 720× 576(PAL)分 辨 率 的 广 播 级 质 量 的 视 像 ， 适 用 于 包 括 宽 屏 幕 和 高 清 晰 度 电 视 (HDTV)在 内 的 高 质 量 电 视 和 广 播 。 　　随 着 网 络 、 有 线 ／ 无 线 通 信 系 统 的 迅 猛 发 展 ， 交 互 式 计 算 机 和 交 互 性 电 视 技 术 的 普 遍 应 用 ， 以 及 视 频 、 音 频 数 据 综 合 服 务 等 应 用 的 发 展 趋 势 ， 对 计 算 机 多 媒 体 数 据 压 缩 编 码 、 解 码 技 术 及 其 遵 循 的 标 准 提 出 更 多 更 高 的 要 求 ， 有 许 多 要 求 MPEG－ I和 MPEG－ Ⅱ 标 准 是 难 以 支 持 的 ， 因 此 MPEG－ Ⅳ 应 运 而 生 ， 它 正 是 为 解 决 这 些 高 需 求 而 推 出 的 。 　　根 据 MPEG－ Ⅳ 开 发 的 不 同 的 压 缩 编 码 ， 我 们 可 以 分 为 如 下 几 类 ： ● 基 于 内 容 的 多 媒 体 数 据 访 问 工 具 ： 应 用 于 从 在 线 的 程 序 库 和 传 送 信 息 的 数 据 库 中 进 行 基 于 内 容 的 信 息 检 索 。 ● 基 于 内 容 的 处 理 和 比 特 流 编 辑 ： 应 用 于 交 互 式 家 庭 购 物 、 影 视 的 制 作 和 编 辑 、 数 字 特 技 。 ● 混 合 自 然 和 人 工 数 据 编 码 ： 应 用 于 动 画 和 音 响 的 自 然 组 合 ， 在 游 戏 节 目 中 观 众 可 以 移 动 和 传 送 覆 盖 在 要 查 看 的 视 频 之 上 的 图 形 ， 从 不 同 的 观 察 点 描 绘 图 形 和 声 音 。 ● 改 进 的 时 间 随 机 访 问 ： 应 用 于 音 像 数 据 的 远 程 终 端 随 机 访 问 。 ● 改 进 的 编 码 效 率 ： 应 用 于 低 带 宽 信 道 上 的 有 效 音 像 数 据 存 储 和 传 送 。 ● 多 重 并 行 数 据 流 的 编 码 ： 多 媒 体 表 演 ， 如 虚 拟 现 实 游 戏 ， 3维 动 画 ， 训 练 和 飞 行 模 拟 ， 多 媒 体 演 示 和 教 育 。 　　如 今 ， 越 来 越 多 的 声 像 信 息 以 数 字 形 式 存 储 和 传 输 ， 这 为 人 们 更 灵 活 地 使 用 这 些 信 息 提 供 了 可 能 性 。 但 随 之 而 来 的 问 题 是 ， 随 着 网 络 上 信 息 爆 炸 性 的 增 长 ， 获 取 到 我 们 感 兴 趣 的 信 息 的 难 度 却 越 来 越 大 。 传 统 的 基 于 关 键 字 或 文 件 名 的 检 索 方 法 显 然 不 适 于 数 据 量 庞 大 、 又 不 具 有 天 然 结 构 特 征 的 声 像 数 据 ， 因 此 近 些 年 来 多 媒 体 研 究 的 一 个 热 点 是 声 像 数 据 的 基 于 内 容 的 检 索 ， 例 如 “ 从 这 段 新 闻 片 中 找 出 有 首 相 、 总 统 的 镜 头 ” 这 种 形 式 的 检 索 。 实 现 这 种 基 于 内 容 检 索 的 一 个 关 键 性 的 步 骤 是 要 定 义 一 种 描 述 声 像 信 息 内 容 的 格 式 ， 而 这 与 声 像 信 息 的 存 储 形 式 (编 码 )又 是 密 切 相 关 的 。 国 际 标 准 化 组 织 运 动 图 像 专 家 组 注 意 到 了 这 方 面 的 需 求 和 潜 在 的 应 用 市 场 ， 在 推 出 影 响 极 大 的 MPEG— 1、 MPEG－ 2之 后 ， 尚 未 完 成 MPEG－ 4的 最 后 定 稿 ， 便 开 始 着 手 制 定 专 门 支 持 多 媒 体 信 息 基 于 内 容 检 索 的 编 码 方 案 ： MPEG－ 7。 　　MPEG－ 7作 为 MPEG家 族 中 的 一 个 新 成 员 ， 正 式 名 称 叫 做 “ 多 媒 体 内 容 描 述 接 口 ” ， 它 将 为 各 种 类 型 的 多 媒 体 信 息 规 定 一 种 标 准 化 的 描 述 ， 这 种 描 述 与 多 媒 体 信 息 的 内 容 本 身 一 起 ， 支 持 用 户 对 其 感 兴 趣 的 各 种 “ 资 料 ” 的 快 速 、 有 效 地 检 索 。 　　以 下 一 些 应 用 领 域 将 从 MPEG－ 7标 准 的 制 定 中 获 益 ： ● 数 字 化 图 书 馆 (图 像 分 类 目 录 ， 音 乐 字 典 ， … ) ● 多 媒 体 目 录 服 务 ● 广 播 式 媒 体 选 择 (收 音 机 频 道 ， 电 视 频 道 ， … ) ● 多 媒 体 编 辑 (个 人 电 子 新 闻 服 务 ， 媒 体 著 作 )还 有 一 些 潜 在 的 应 用 领 域 ： ● 教 育 ● 旅 游 信 息 ● 娱 乐 (例 如 寻 找 游 戏 、 卡 拉 OK节 目 ) ● 购 物 (例 如 寻 找 你 喜 欢 的 衣 服 ) 　　MPEG－ 21的 范 围 可 以 描 述 成 是 一 个 决 定 性 (关 键 )技 术 的 集 成 ， 这 些 技 术 可 以 通 过 访 问 全 球 网 络 和 设 备 实 现 对 多 媒 体 资 源 的 透 明 和 增 强 的 使 用 。 其 功 能 包 括 ： 内 容 创 建 、 内 容 产 品 、 内 容 发 布 、 内 容 消 耗 和 使 用 、 内 容 表 示 、 知 识 产 权 管 理 和 保 护 、 内 容 识 别 与 描 述 、 财 政 管 理 、 用 户 的 隐 私 权 、 终 端 和 网 络 资 源 抽 取 、 事 件 报 告 等 。